CN110014789A - 具有结实的胎圈区域结构的充气轮胎 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有结实的胎圈区域结构的充气轮胎。充气子午线轮胎包括一对相对的胎圈区域，其中，每个胎圈区域包括胎圈芯和胎圈三角胶芯。至少一个胎体加强帘布层包括在每个胎圈芯处的反包，并且每个反包包括径向向外端部。一对胎跟加强层布置在每个反包的向外端部的轴向向内侧，其中所述一对胎跟加强层包括第一胎跟加强层和第二胎跟加强层。所述第一胎跟加强层布置在所述胎圈三角胶芯的轴向向内侧，并且所述第二胎跟加强层布置在所述第一胎跟加强层的轴向向外侧和所述胎圈三角胶芯的轴向向内侧。由于轮胎的挠曲而产生的力受到所述一对胎跟加强层的限制，以减少沿着每个反包的应力。

Description

具有结实的胎圈区域结构的充气轮胎
技术领域
本发明涉及充气轮胎。更具体地，本发明涉及子午线轮胎的结构。特别地，本发明涉及一种充气子午线轮胎，其包括改善轮胎胎圈区域的耐久性的结构。
背景技术
在充气轮胎的制造中，轮胎通常构建在轮胎成型机的鼓上，该轮胎成型机在本领域中被称为轮胎成型鼓。将许多轮胎部件依次包绕和/或施加至鼓，形成圆柱形轮胎胎体。然后，轮胎胎体膨胀成环形形状，用于接收轮胎的其余部件，例如带组件和橡胶胎面。然后，将完成的环形未硫化轮胎胎体（在该阶段其在本领域中被称为生胎）插入模具或压机中用于形成胎面花纹并固化或硫化。
轮胎的部件之一是胎圈区域。胎圈区域包括芯，该芯是由帘布层帘线包绕的环形抗拉构件并且成形以便适配于车轮轮辋。通常，胎圈芯被集成进轮胎的每一侧，以提供轮胎在车轮轮辋的每一侧上的固定适配。
轮胎胎圈区域的耐久性是在轮胎工业中寻求改进的项目。例如，在诸如城市或都市环境中的短距离运送的应用中，诸如卡车的车辆的频繁启动和停止可能在轮胎的胎圈区域上产生高负载条件。
现有技术的轮胎在图1和2中示出并以10表示。轮胎10包括一对胎圈区域12和嵌入在每个胎圈区域中的相应胎圈芯14。相应的侧壁16从每个胎圈区域12径向向外延伸到接地胎面18。轮胎10由胎体20加强，胎体20从胎圈区域12中的一个环形延伸到胎圈区域中的另一个。胎体20包括至少一个帘布层22，帘布层22优选地缠绕在每个胎圈芯14周围。带束层加强组件24布置在胎体20和胎面18之间。
通常认为胎体加强帘布层22的主要部分26朝向轮胎轮辋（未示出）径向向内延伸，并围绕每个胎圈芯14转动以形成胎体帘布层反包28。胎体帘布层反包 28相对于与胎圈芯14的轴向最外点相切并且与轮胎10的赤道面平行的径向线以单一角度μ延伸。胎圈包布30围绕胎体帘布层反包28的径向向内表面布置以抵抗由轮辋对轮胎10的磨损。
由于径向胎体20的构造和性质，当轮胎10膨胀时，胎体帘布层22的主要部分26被置于张紧状态，将胎体主要部分径向向外牵拉并且将胎体帘布层反包28径向向内牵拉。在充气之后并且在轮胎10的操作期间，当轮胎处于挠曲状态时，胎体帘布层22受到弯曲力，并且胎体主要部分26径向向内移动，同时胎体反包28径向且轴向地向外移动。由于橡胶和帘布层22的加强帘线之间的粘附关系，围绕胎体主要部分26和胎体反包28的橡胶也在张紧和挠曲期间被迫移动，导致橡胶受到应力。胎体帘布层22和周围橡胶的移动因此可导致在每个轮胎胎圈区域12中的橡胶的破裂，从而可能降低轮胎10的耐久性。
因此，期望提供一种轮胎，其包括改善胎圈区域的耐久性的结构。
发明内容
根据本发明的示例性实施例的方面，充气子午线轮胎包括一对相对的胎圈区域，其中每个胎圈区域包括胎圈芯和胎圈三角胶芯。至少一个胎体加强帘布层包括在每个胎圈芯处的反包，并且每个反包包括径向向外端部。一对胎跟加强层布置在每个反包的向外端部的轴向向内侧，其中所述一对胎跟加强层包括第一胎跟加强层和第二胎跟加强层。第一胎跟加强层布置在胎圈三角胶芯的轴向向内侧，并且第二胎跟加强层布置在第一胎跟加强层的轴向向外侧和胎圈三角胶芯的轴向向内侧。由于轮胎的挠曲而产生的力受到所述一对胎跟加强层的限制，以减少沿着每个反包的应力。
定义
“轴向”和“轴向地”意味着平行于轮胎旋转轴线的线或方向。
“轴向向内”和“轴向向内地”是指朝向轮胎赤道面的轴向方向。
“轴向向外”和“轴向向外地”是指远离轮胎赤道面的轴向方向。
“胎圈”意味着轮胎的包括环形抗拉构件的部分，其由帘布层帘线包绕并且成形为带有或不带其它加强元件如胎圈芯包布、胎跟加强层、三角胶芯、护趾胶和胎圈包布以便适配于轮辋设计。
“胎体”意味着除带束层结构、胎面、底胎面以及帘布层上的侧壁橡胶之外的轮胎结构，但是包括胎圈。
“胎圈包布”意味着在轮辋凸缘区域中的围绕胎圈的加强材料层，以防止轮胎被轮辋磨损。
“胎跟加强层”意味着位于胎圈区域内的一条织物或钢帘线，其功能是加强胎圈区域并稳定轮胎的下侧壁。
“周向”意味着沿着与轴向方向垂直的环形胎面的表面的周长延伸的线或方向。
“帘线”意味着组成轮胎中的帘布层的加强线束之一。
“赤道面（EP）”意味着垂直于轮胎旋转轴线并且穿过其胎面中心的平面。
“内侧”和“内侧地”是指朝向轮胎赤道面的轴向方向。
“内衬”意味着形成无内胎轮胎的内表面的弹性体或其它材料的一层或多层，其含有轮胎内的充气流体。
“外侧”和“外侧地”是指远离轮胎赤道面的轴向方向。
“径向”和“径向地”意味着垂直于轮胎旋转轴线的线或方向。
“径向向内”和“径向向内地”是指朝向轮胎的中心旋转轴线的径向方向。
“径向向外”和“径向向外地”是指远离轮胎的中心旋转轴线的径向方向。
“子午线轮胎”意味着带束或周向地限制的充气轮胎，其中，从胎圈延伸至胎圈的帘布层帘线以相对于轮胎赤道面在约65度与约90度之间的帘线角铺设。
本发明还提供了以下技术方案：
1. 一种充气子午线轮胎，其特征在于，所述轮胎包括：
一对相对的胎圈区域，其中，每个胎圈区域包括胎圈芯和胎圈三角胶芯；
至少一个胎体加强帘布层，加强帘布层包括在每个胎圈芯处的反包，每个反包包括径向向外端部；
一对胎跟加强层，其布置在每个反包的向外端部的轴向向内侧，所述一对胎跟加强层包括第一胎跟加强层和第二胎跟加强层；
所述第一胎跟加强层布置在所述胎圈三角胶芯的轴向向内侧；
所述第二胎跟加强层布置在所述第一胎跟加强层的轴向向外侧和所述胎圈三角胶芯的轴向向内侧，由此，由于轮胎的挠曲而产生的力受到所述一对胎跟加强层的限制，以减少沿着每个反包的应力。
2. 如技术方案1所述的充气子午线轮胎，其特征在于，所述第一胎跟加强层的内侧表面结合至所述胎体加强帘布层的主要部分的外侧表面。
3. 如技术方案2所述的充气子午线轮胎，其特征在于，所述第二胎跟加强层的内侧表面结合至所述第一胎跟加强层的外侧表面。
4. 如技术方案1所述的充气子午线轮胎，其特征在于，所述第一胎跟加强层的径向向内端部布置在所述胎圈芯的径向向外侧，并且所述第一胎跟加强层延伸超过反包的径向向外端部。
5. 如技术方案1所述的充气子午线轮胎，其特征在于，所述第二胎跟加强层的径向向内端部布置在所述胎圈芯的径向向外侧，并且所述第二胎跟加强层延伸超过反包的径向向外端部。
6. 如技术方案1所述的充气子午线轮胎，其特征在于，所述第二胎跟加强层包括比所述第一胎跟加强层的长度短的长度。
7. 如技术方案1所述的充气子午线轮胎，其特征在于，所述第二胎跟加强层的径向向内端部以至少5毫米的距离布置在所述第一胎跟加强层的径向向内端部的径向向外侧。
8. 如技术方案1所述的充气子午线轮胎，其特征在于，所述第二胎跟加强层的径向向外端部以至少5毫米的距离布置在所述第一胎跟加强层的径向向外端部的径向向内侧。
9. 如技术方案1所述的充气子午线轮胎，其特征在于，所述第一胎跟加强层和第二胎跟加强层用基本上不可伸展的帘线来加强。
10. 如技术方案9所述的充气子午线轮胎，其特征在于，基本上不可伸展的帘线包括大致相等但相反地定向的帘线角。
11. 如技术方案1所述的充气子午线轮胎，其特征在于，所述轮胎是包括至少约20英寸的标称胎圈直径的商用卡车轮胎。
附图说明
将通过示例并参考附图来描述本发明，其中：
图1是现有技术的示例性轮胎的示意性剖视图；
图2是图1中所示轮胎的胎圈区域的局部放大视图。和
图3是本发明的轮胎的示例性实施例的胎圈区域的局部放大视图。
在全部附图中，类似的附图标记是指类似的部分。
具体实施方式
图3中示出了本发明的轮胎的示例性实施例，并且总体上以50表示。轮胎50的一般构造有点类似于现有技术的轮胎10的构造，具有的主要差别将在下文详细描述。
轮胎50包括一对胎圈区域52（仅示出一个）和嵌入在每个胎圈区域中的相应胎圈芯54。胎体56包括至少一个帘布层58，帘布层58优选地缠绕在每个胎圈芯54周围。胎体加强帘布层58的主要部分60朝向轮胎轮辋（未示出）径向向内延伸，并围绕每个胎圈芯54转动以形成胎体帘布层反包62。胎体加强帘布层58也包绕胎圈三角胶芯64。以这种方式，胎体加强帘布层58在每个胎圈区域52中包裹胎圈芯54和胎圈三角胶芯64的下部分。胎体帘布层反包62在径向向外端部66处终止并且可包括端帽71。胎圈包布68围绕胎体帘布层反包62的径向向内表面布置，以抵抗由轮辋对轮胎50的磨损，并且可以包括端帽70。
胎体帘布层反包62的轴向向内是轴向内部胎跟加强层72，其是加强层，如下面将更详细描述的。轴向内部胎跟加强层72包括径向向内端部74，径向向外端部76，内侧表面78和外侧表面80。轴向内部胎跟加强层72的轴向外侧是轴向外部胎跟加强层82，其是加强层，如在下面将更详细描述的。轴向外部胎跟加强层82包括径向向内端部84，径向向外端部86，内侧表面88和外侧表面90。
内部胎跟加强层72的内侧表面78在胎圈芯14的径向向外侧和帘布层反包62的轴向向内侧结合到胎体帘布层主要部分60的外侧表面92。以这种方式，内部胎跟加强层72在胎圈三角胶芯64的内侧或轴向内部侧上结合至胎体帘布层主要部分60。外部胎跟加强层82的内侧表面88结合至内部胎跟加强层72的外侧表面80。以这种方式，外部胎跟加强层82也在胎圈三角胶芯64的内侧或轴向内部侧上结合至胎体帘布层主要部分60，从而在胎圈三角胶芯的内侧形成多层结构。
内部胎跟加强层72的径向向内端部74布置在胎圈芯54的径向向外侧，并且内部胎跟加强层延伸超过反包向外端部66，使得内部胎跟加强层的径向向外端部76布置在反包62的向外端部的径向向外侧。外部胎跟加强层82的径向向内端部84也布置在胎圈芯54的径向向外侧，并且外部胎跟加强层延伸超过反包的向外端部66，使得外部胎跟加强层的径向向外端部86布置在反包62的向外端部的径向向外侧。
外部胎跟加强层82优选地具有比内部胎跟加强层72短的长度。外部胎跟加强层82的径向向内端部84优选地以至少5毫米（mm）的距离布置在内部胎跟加强层72的径向向内端部74的径向向外侧。同样地，外部胎跟加强层82的径向向外端部86优选地以至少5mm的距离布置在内部胎跟加强层72的径向向外端部76的径向向内侧。
内部胎跟加强层72由本领域技术人员已知的弹性体或聚合物化合物形成。外部胎跟加强层82可以由与内部胎跟加强层72相同的弹性体或聚合物化合物形成，或者由不同的弹性体或聚合物化合物形成。
内部胎跟加强层72和外部胎跟加强层82均用基本上不可伸展的帘线来加强。优选地，帘线由钢制成，所述钢具有平行帘线网格，在每英寸约8至18个端部之间，更优选在每英寸约12至16个端部之间。每个胎跟加强层72和82的丝帘线规格尺寸优选地在约0.6mm和1.5mm之间。可替代地，在每个胎跟加强层72和82中的帘线可以由任何横截面形状（例如圆形，椭圆形或星形）的聚酰胺单丝帘线制成。每个胎跟加强层72和82的帘线优选地相对于加强胎体帘布层58的径向定向的钢帘线以约25度至约85度之间的角度定向。更优选地，每个胎跟加强层72和82的帘线在约25度和约45度之间定向。
当按照所示组装时，内部胎跟加强层72和外部胎跟加强层82优选地具有大致相等但相反地定向的帘线角。采用两个胎跟加强层72和82并使它们的帘线角在它们连接的位置处相反地偏置限制了胎圈区域52的弯曲。胎圈区域52的这种弯曲限制反过来限制或降低了作用在胎体帘布层反包62上的力。
以这种方式，本发明的轮胎50提供了一种结构，其中由于胎圈区域52中的挠曲引起的力被内部胎跟加强层72和外部胎跟加强层82限制。由外部胎跟加强层72和内部胎跟加强层82对力的这种限制降低了沿着胎体帘布层反包62的剪切应力。降低或减小胎体帘布层反包62中的应力使得轮胎50能够抵抗在胎圈区域52中的疲劳开裂，从而提高胎圈区域的耐久性。
因此，本发明的充气子午线轮胎50包括在胎圈三角胶芯64的轴向向内侧的分层胎跟加强层结构72、82，其改善了轮胎的相应胎圈区域52的耐久性和轮胎的寿命。在本发明的轮胎50中，优点包括在重负载或高热条件下增加胎圈耐久性，如在商用车辆例如公共汽车，拖拉机和设计用于重载的中型商用卡车的轮胎中所见。这种轮胎50通常具有约20英寸（508mm）或更大的大轮辋直径，并且被设计成翻新使得胎体20的胎圈部分可以暴露于数十万英里。由本发明的轮胎50实现的提供更耐用的胎圈部分或区域52的能力由此还提供了更持久的轮胎胎体20。
本发明还包括一种用于形成轮胎50的方法，所述轮胎50具有改善的胎圈区域52的耐久性。该方法包括根据上文介绍的并在图3中示出的说明的步骤。
应当理解，可以改变或重新安排上述轮胎50的结构，或者省略或添加本领域技术人员已知的部件或步骤，而不影响本发明的整体概念或操作。例如，本文的教导可应用于广泛范围的轮胎并且可用于轮胎生产线，例如但不限于客运轮胎、中型子午线卡车轮胎、飞机轮胎、和越野轮胎、低压安全胎等等。此外，本发明应用于由任何类型的带束层结构或胎面构型形成的轮胎。
已经参考优选的实施例描述了本发明。在阅读和理解本说明书后，可以想到可能的修改和改变。应当理解，所有这些修改和改变都包括在所附权利要求或其等同物中所述的本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种充气子午线轮胎，其特征在于，所述轮胎包括：
一对相对的胎圈区域，其中，每个胎圈区域包括胎圈芯和胎圈三角胶芯；
至少一个胎体加强帘布层，加强帘布层包括在每个胎圈芯处的反包，每个反包包括径向向外端部；
一对胎跟加强层，其布置在每个反包的向外端部的轴向向内侧，所述一对胎跟加强层包括第一胎跟加强层和第二胎跟加强层；
所述第一胎跟加强层布置在所述胎圈三角胶芯的轴向向内侧；
所述第二胎跟加强层布置在所述第一胎跟加强层的轴向向外侧和所述胎圈三角胶芯的轴向向内侧，由此，由于轮胎的挠曲而产生的力受到所述一对胎跟加强层的限制，以减少沿着每个反包的应力。
2.如权利要求1所述的充气子午线轮胎，其特征在于，所述第一胎跟加强层的内侧表面结合至所述胎体加强帘布层的主要部分的外侧表面。
3.如权利要求2所述的充气子午线轮胎，其特征在于，所述第二胎跟加强层的内侧表面结合至所述第一胎跟加强层的外侧表面。
4.如权利要求1所述的充气子午线轮胎，其特征在于，所述第一胎跟加强层的径向向内端部布置在所述胎圈芯的径向向外侧，并且所述第一胎跟加强层延伸超过反包的径向向外端部。
5.如权利要求1所述的充气子午线轮胎，其特征在于，所述第二胎跟加强层的径向向内端部布置在所述胎圈芯的径向向外侧，并且所述第二胎跟加强层延伸超过反包的径向向外端部。
6.如权利要求1所述的充气子午线轮胎，其特征在于，所述第二胎跟加强层包括比所述第一胎跟加强层的长度短的长度。
7.如权利要求1所述的充气子午线轮胎，其特征在于，所述第二胎跟加强层的径向向内端部以至少5毫米的距离布置在所述第一胎跟加强层的径向向内端部的径向向外侧。
8.如权利要求1所述的充气子午线轮胎，其特征在于，所述第二胎跟加强层的径向向外端部以至少5毫米的距离布置在所述第一胎跟加强层的径向向外端部的径向向内侧。
9.如权利要求1所述的充气子午线轮胎，其特征在于，所述第一胎跟加强层和第二胎跟加强层用基本上不可伸展的帘线来加强。
10.如权利要求9所述的充气子午线轮胎，其特征在于，基本上不可伸展的帘线包括大致相等但相反地定向的帘线角。
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