CN1111195A - 轮胎胎体的锚定 - Google Patents

Abstract

轮胎的胎体由单一的胎体帘布线构成，该帘布线 从一侧的胎唇往复地通过至另一侧胎唇中。在胎唇 中，所述的往复帘布线被一层橡胶(8)分离成两个对 准；通过在胎唇的每一侧提供至少一排周向的帘布线 (61)和(62)(沿着轴线方向)，胎体被锚定在胎唇中。 每一排帘布线都与其中一个所述的对准相邻，其中插 入了一层肖氏硬度SHA大于70的橡胶材料(5)。

Description

本发明涉及轮胎。更具体地说，本发明涉及在侧壁和胎唇中的加强帘布线的布置；本发明也涉及胎唇中的胎体帘布线的锚定。

目前，轮胎胎体的加强由一排或多排通常是径向延伸的帘布线构成，各排帘布线围绕着一条或多条设置在胎唇中的胎唇线。这种构成胎唇的方法使得轮胎在其胎环处的紧固成为可能。以这种方式形成的胎唇的刚度是非常大的。

沿着侧壁的方向，随着半径的加大，保证胎唇的刚度逐步改变是非常理想的。在目前的技术水平上，要保证在侧壁和胎唇之间逐步改变这种刚度是相当困难的。侧壁必须具有足够的柔性，另一方面，胎唇必须具有足够的刚度。事实上，轮胎在这部分上的加强总是不可避免地具有不连续性：在胎体径向的上端，胎体的翻起部分不是逐渐地过度到胎体的不翻起区域，这样该不翻起的区域就不可避免地具有较小的刚度。顺便提一句，“半径的加大”或“半径的上端”都是指顺着更大半径的方向。

在径向胎体的情况下，现行技术已经了解其他的使得把避免绕胎唇线翻起的思想成为可能的设计原理。例如，美国第3072171号专利中就提及了这一点，该专利建议消除胎体各排帘布线的翻起，贴着径向的胎体帘布线设置周向的帘布线。然而，在已知的结构中，要保证胎体帘布线有足够的强度锚定在周向的帘布线上是相当困难的，所以，该建议一直没有被实际采用。

本发明的目的就是提供一种新的布置胎体加强帘布线的方式，以尽可能地保证轮胎的弯曲的侧壁在接通胎唇的区域刚度逐渐变化，同时允许锚定许许多多的胎体帘布线。

本发明的另外一个目的是提供一种轮胎的加强结构，这种结构自身使得很容易地进行机械制造。

根据本项发明，轮胎至少具有一个胎体，该胎体锚定在轮胎的趋向胎唇底部的每一侧上，胎唇的底面将安装在胎环座上，每个胎唇都向上延伸至侧壁，侧壁在其顶部与踏面相接，胎体包括相互相邻设置的胎体帘布线部分，在侧壁的上部形成了在侧壁中向下延伸的单一的周向对准的胎体帘布线部分，所述胎体通过至少一排周向的帘布线锚定在所述的胎唇上，这种轮胎的特征是从侧壁的顶部至胎唇的底部，所述的对准被分解成至少两排轴向相间的周向对准，周向对准的帘布线由一种填料分离开，这种填料不属于周向的帘布线，所述轮胎的特征还在于至少一个胎唇的所述对准在与所述填料相对的一侧有横向的、轴向的边界，该边界至少是所述的周向帘布线，所述轮胎的特征还在于胎体由连续的胎体帘布线构成，胎唇的每一个对准的所有胎体帘布线都两两地连接在一起，在最靠近胎唇底部的半径处形成了一种环形。

在本技术说明书中，所谓的“帘布线”既指单纤维又指多纤维，或者象被覆线（cables）、搓合线（twists）式的组件，或任何类型的相当的组件，无论这些帘布线是什么材料及进行何种处理，例如表面处理或涂层或尺寸预处理，都是为了提高和橡胶的粘着性能。当胎体帘布线按90°进行设置时，胎体就被说成是径向的，但是，根据传统的术语，按接近90°的角度进行设置时，胎体也被说成是径向的。

在根据本发明制造的胎唇中，从侧壁至胎唇的方向上，胎体帘布线分布在填料的两侧。尤其是，为了使每个胎体帘布线部分本质地一致地分布以吸收由于膨胀而产生的力，胎唇的每个所述的对准都至少以一排轴向的帘布线作为横向的边界，该边界轴向地设置在与所述填料相对的一侧。

周向的帘布线尤其是不与径向的帘布线直接接触。轮胎应该承受足够的应力，为了保证在胎体帘布线部分与周向的帘布线之间具有良好的传力性能，在周向的帘布线和与之相邻的胎体帘布线的对准之间插入了一层高弹性模量的橡胶，也就是说，肖氏硬度SHA大于70的橡胶材料。

众所周知，在现行的技术水平中，胎体的各排帘布线都绕一条胎唇线而翻起。该胎唇线就到了锚定胎体的作用，也就是说，它吸收了在膨胀压力的作用下胎体帘布线中所产生的张力。这里所述的设置起到了锚定胎体的作用。

在现行的技术中，人们还知道，胎唇线自身也进一步保证了把胎唇夹紧在胎环中的作用。这里所述的设置也能够保证足够的夹紧。

虽然未说明，本发明能够在所述结构的一侧和/或另一侧增加其他的元件，该元件也是胎体的一部分或者是锚定的一部分，正象将要进行说明的变种一样。类似地是，本发明可以使用多排同种的胎体帘布线，甚至可以把不同种类的胎体帘布线附加在本发明的胎体帘布线上。所有的详细的说明将在下文给出，请参照附图进行阅读：

图1是根据本发明的一个径向截面图，本质地图示了轮胎的侧壁和胎唇；

图2是一个透视图，图示了加强帘布线和各特定层橡胶的布置；

图3是一个径向截面图，图示了本发明的第二个实施例。

图1和图2图示了最容易制造的变型。应当注意到，本发明更尤其关心的轮胎的各已知部件被命名为侧壁1和胎唇2。胎体的加强由胎体帘布线部分而完成，这里，胎体帘布线在侧壁1中径向地延伸。应当理解，胎体帘布线可以不是径向地延伸的，尤其是以周向帘布线作为轴向边界的情况。加强是单胎体式的，换言之，胎体帘布线在侧壁中设置在一单层里，并且布置在唯一的对准3里。

在胎唇的底部，胎体帘布线形成了相邻的并列的环形。通过把帘布线设置成为环形，就避免了所有的断头，断头会形成太多的中断。事实上，加强帘布线总体上是被覆线；被覆线的端头，即切口处，具有卷边，在卷边中所有的单纤维相互之间都不相连。这就在轮胎中形成了破裂的起点。当帘布线是纤维材料时，它们可进行尺寸处理以保证与橡胶之间的良好粘着性能。不幸的是，在被覆线被切断之后，在每个被覆线的端头就不能保证预定的尺寸了，结果，在切口处，的确有没有粘接好的橡胶，从而，在胎唇中就留下了破裂起点的危险。根据这里所述的布置方法，这类的缺点就不必担心了。

通过在帘布线往返之间设置环形，可以看到，胎体成为了“单一帘布线”式，也就是说，胎体由单一的帘布线构成，而不是由尽可能长（通过切割成为独立的段）的在胎体中径向布置的弓形帘布线构成，为了形成一排，帘布线都要事先压制好。当然，胎体也可不由完整的单一的帘布线制成。然而，建议仅使用少量的帘布线并且把帘布线的起始点或者说端头设置在踏面处，而不是设置在胎唇里。

在图1至图3中可以看到，在每个侧壁1中都形成了单一的周向对准3，周向对准3往来复去形成了并列的帘布线部分，胎体帘布线以这样的方式进行设置，就是从侧壁1至胎唇2的底部，胎体帘布线分解成两排周向对准的径向帘布线31和32，帘布线31和32逐步轴向地相互远离。

胎体帘布线部分尤其是以这样的方式设置的，就是说，两个相邻的胎体帘布线部分来自不同的胎唇2的对准。换言之，在侧壁中帘布线交替地来自胎唇2的每个对准31和32。

本发明的这些实施例尤其令人感兴趣，因为在轮胎的侧壁中仅有一个单一的周向对准的帘布线部分（也就是说，单一层的帘布线）。这使得侧壁具有很大的柔性：如此的加强结构所提供的从弯曲的侧壁到轮胎的踏面中的刚度小于、甚至远远小于在目前采用的结构中具有两排帘布线的刚度、在高应力轮胎中采用多排帘布线的刚度、或者采用低耐久性帘布线的刚度。

这就导致了一种交错的排列，这在图2这个透视图中可以清楚地看到。两个对准被一层所谓的填料橡胶8而分开，这使得有可能浸透帘布线，并且保证胎唇的完美粘合，同时保持对准31和32轴向地相互分离。这种帘布线的分布具有良好的橡胶浸透性能，可完成帘布线以及它们的环形部分的最佳定位。单一对准开始分解成数个对准的高度可通过把橡胶层8插入至一个选定的高度进行调节，并且有可能通过逐步变化的轴向厚度进行调节。通过这种方法，弯曲刚度可很好地逐步提高。

当然，在胎唇中可以提供两个以上的周向对准的帘布线，这些帘布线轴向地逐步分离，但都来源于同一个侧壁的对准。

在各种情况下，胎唇的每个对准的帘布线在数量上被分成两部分、或两部分以上，这要与侧壁中的对准的帘布线数量相比而定，胎唇的对准都来源于侧壁，这一点很重要，因为在胎唇的水平上半径较小，与在侧壁中相比仅有更少的空间来容纳对准的帘布线。

本发明使得有可能采用更加密集的帘布线。换言之，由于本发明，胎体帘布线的数量增多了，有必要开辟分流附加帘布线的去处，因为在胎唇中缺少容纳所有帘布线的空间。

在所有的所述的变型中，轮胎具有由下列相邻各层构成的分层的复合结构：一排周向的帘布线61、一层肖氏硬度SHA大于70的橡胶材料5、一排胎体帘布线的周向对准31、一层填料橡胶材料8、一排胎体帘布线的周向对准32、一层肖氏硬度SHA大于70的橡胶材料5、一排向对准的帘布线62。这就使得有可能适当地均衡地吸收在膨胀压力作用下胎体帘布线中所产生的张力。

层5可以在硫化橡胶状态的轮胎中得到，因为在形成轮胎的过程中，橡胶已经沉淀出来，其唯一目的是制造所述的层，或者是因为为了得到绕组61和62，和/或也许是为了形成胎体，已采用的帘布线已经充分地涂上了橡胶层，所以，在模铸之后刚刚描述的层5就出现了。

为周向的各排帘布线而采用的帘布线以具有黄铜涂层的金属线为好。在各排帘布线61和62中，帘布线本质上是同心的和叠置的。至于得到所述各排帘布线的方式，逐渐增大直径的帘布线环可以是一个放置在另一个的顶部，或者作为例子，帘布线的几个圆周可以缠绕在一起。

当采用橡胶层5时，就其疲劳强度而言试验结果是非常有趣的，橡胶材料5本身含有一种合成弹性体人造氯丁橡胶（SBR），或者和聚丁二烯搅拌在一起，所述SBR的玻璃态化温度（Tg）在-70℃和-30℃之间，所述聚丁二烯的Tg值在-40℃和-10℃之间，所述的一种或多种合成弹性体在弹性体总重量中的总的比例至少为40%，以和天然橡胶相当。Tg的数值可通过不同的温度分析方法进行测量。

推荐采用的是固溶SBR。例如，采用的混合物含有50%的Tg值为-48℃的固溶SBR，含有50%的天然橡胶（NR），还有加强填料和树脂以获得理想的肖氏硬度SHA。

为了使橡胶层5和各排胎体帘布线61及62的具有黄铜涂层的金属线之间获得良好的粘接性、和胎体的纤维帘布线之间也获得良好的粘接性，为了保证这种粘接在高温下有良好的持久性，所述橡胶层5含有大量的硫磺，并且按准确调节好的比例采用了增加粘接性的添加剂（例如金属盐钴和镍）。例如，使用占弹性体总重量5%至8%的硫磺和占弹性体总重量0.2%的钴。

为了保证浸透胎体帘布线或浸透形成各排帘布线61和62的帘布线绕组，没有必要特意地和专门地填加橡胶材料。用和形成橡胶层5相同种类的材料也可以保证在一排并且是同一排帘布线之间、在不同排的帘布线之间起到压制和粘接作用。为了方便起见，橡胶层8的材料可以和橡胶层5的材料相同。

为了保证最佳地吸收在膨胀压力的作用下在胎体帘布线中所产生的张力，理想的情况是所述环形应该径向地设置在一个高度上，该高度低于相邻周向的各排帘布线的最低部分。

胎体帘布线经过踏面内部从轮胎的一侧胎唇2至另一侧胎唇之间往复布置为好；这样帘布线从一侧胎唇至另一侧胎唇之间是连续的。在轮胎踏面的内部，不同的结构加强方法都不脱离本发明的部分。应当明确地指出，可以包括各种适当的加强方法，例如，帘布线可按与保证三角带强度的方法相同的方式进行布置。另外，刚度很大的橡胶材料当然也可以用在胎唇中，采用的型号与在传统的轮胎中的胎唇线的填料相同。这种材料可设置在胎体加强结构的一侧和/或另一侧。

从图3中可以看出，在胎唇2中增加了周向的帘布线绕组63和64。在各帘布线之间仅有薄层的橡胶，也就是说，橡胶层的厚度不比帘布线绕组或各对准的直径尺寸大。这些薄层可以在模铸之后获得，因为在形成轮胎的过程中，涂有橡胶的帘布线已经被缠绕好了，以得到各排帘布线63和64，也可得到各排帘布线61和62。

如果必要的话，相邻的各排周向帘布线绕组可以是多排的，这样可以使胎唇得到加强。几个相邻的各排帘布线，如61、63或62、64，与其他可能的各排帘布线加在一起就产生了一种帘布线组。很明显，可用其他的不是本质上径向地布置各排帘布线的方式布置这些帘布线，因为帘布线的各种布置方式都占用大致相当的径向截面。

从同一图中可以看出，周向的帘布线绕组65径向地在侧壁1上向上延伸，其位置在赤道线之下。这就使得有可能给予膨胀了的径向的胎体以不同形状的自然平衡。这样，当轮胎在轮子上膨胀时，轮胎的形状和刚度就可以得到很好地控制。当然，在侧壁和胎唇中可以使用不同性质的帘布线，或者在侧壁及胎唇的内部使用不同性质的帘布线。当然，这种帘布线的布置可以使用任何所述的变种的方法。

在侧壁1中，周向帘布线的布置密度应该小于在胎唇2中的布置密度。理想的情况是，密度的变化应当是逐步的，以保证在轮胎的胎唇和侧壁中密度是逐渐过度的。类似地，各排周向帘布线绕组中的每一排，例如61和62，可以在径向的顶部终结，这个区域中的帘布线密度要小一些。

为了保证在与胎环的接触区域和赤道线之间的上述逐渐过度，即在与胎环的接触区域之上和在赤道线之下的上述逐渐过度，在胎体两侧的橡胶部件应该满足关系式：

(∑i_ie_i（外部）E )/(∑_jE_je_j（内部）) ≥3

其中，E_i和E_j是径向模量，e_i和e_j是每个橡胶部件“i”和“j”的厚度，“i”和“j”分别对应胎体帘布线的各对准组件的外部70和内部71。当在轮胎中有数个胎体的对准时，仅有最外侧的帘布线的外侧和最内侧的帘布线的内侧上的部件可分别被考虑用于该公式中。

当所采用的所有的部件的模量都是相当的时，就意味着建议胎体应尽可能多地通过侧壁的内部。在侧壁的内部也可以采用软一些的橡胶成分（也就是说采用模量更小的橡胶成分）。这就保证了在轮胎的寿命和其所提供的舒适性方面得到良好的折中。

应当看到，所提出的加强结构允许刚度在侧壁和胎唇之间逐渐地变化。这种结构给轮胎设计者以巨大的范围去调节刚度及其变化，方法是简单地改变周向帘布线的布置密度、可行地改变胎唇中的胎体帘布线的周向对准的数量、改变帘布线的性质。

这种复合结构使得有可能获得胎唇在其胎环上的良好支撑面，同时体积小并且最佳地使用了所采用的材料。

所提出的结构是无中断的加强结构，这对改善轮胎的寿命是非常有利的，也意外地导致了轮胎的更大的舒适性。

为了尽可能精确地使加强帘布线定位，在刚性的支撑上制造轮胎是非常有优点的，例如一刚性的内腔形状的插入核心。轮胎的所有部件都直接设置在其最终位置上，按其最终结构所要求的顺序布置在该核心上，在制造过程中的任何时刻都不需进行形状处理。在这种情况下，轮胎可按在美国第4895692号专利中所述的方式进行模铸和硫化。

Claims (12)

1、一种轮胎，包括至少一个胎体，该胎体锚定在轮胎的趋向胎唇(2)底部的每一侧上，胎唇的底面(20)将安装在胎环座上，每个胎唇都向上延伸至侧壁(1)，侧壁(1)在其顶部与踏面相接，胎体包含相互相邻设置的胎体帘布线部分，在侧壁的上部形成了在侧壁(1)中向下延伸的单一的胎体帘布线部分的周向对准(3)，所述胎体通过至少一排(61或62)周向的帘布线锚定在所述的胎唇(2)上，这种轮胎的特征是从侧壁的顶部至胎唇的底部，所述的对准(3)被分解成了至少两个轴向相间的周向对准(31，32)，周向对准的帘布线由一种填料分离开，这种填料不属于周向的帘布线；所述轮胎的特征还在于至少一个胎唇的所述对准(31，32)在与所述填料相对的一侧有横向的、轴向的边界，该边界至少是所述的各排(61或62)周向帘布线；所述轮胎的特征还在于胎体由连续的胎体帘布线(3)构成，胎唇(2)的每一个对准(31，32)的所有胎体帘布线都两两地连接在一起，在最靠近胎唇底部(20)的半径处形成了一种环形(30)。

2、如权利要求1所述的轮胎，其特征在于，胎唇的每一个所述对准（31，32）在与所述填料相对的一侧有横向的、轴向的边界，该边界至少是其中一排（61或62）周向的帘布线。

3、如权利要求1或2所述的轮胎，其特征在于，在一排或几排（61，62）周向的帘布线和相对应的胎体帘布线的对准之间插入了一层（5）肖氏硬度SHA大于70的橡胶材料。

4、如权利要求1至3的任何一项所述的轮胎，其特征在于，所述的环形（30）径向地设置在比相邻的一排或几排周向的帘布线的最低部分还要底的位置上。

5、如权利要求1至4的任何一项所述的轮胎，其特征在于，在位于与胎环的接触区域之上和在赤道线之下的侧壁部分，在胎体帘布线各对准组件的相对的两侧橡胶部件应该满足关系式：

(∑_iE_ie_i（外部）)/(∑_jE_je_j（内部）) ≥3

其中，E_i和E_j是径向模量，e_i和e_j是每个橡胶部件“i”和“j”的厚度，“i”和“j”分别对应胎体帘布线的各对准组件的外部和内部。

6、如权利要求3所述的轮胎，其特征在于，橡胶材料层（5）含有一种合成弹性体SBR，其Tg值在-70℃和-30℃之间，在弹性体总重量中的总的比例至少为40%。

7、如权利要求6所述的轮胎，其特征在于，SBR和PB搅拌在一起，PB的Tg值在-40℃和-10℃之间，合成弹性体SBR和PB在弹性体总重量中的总的比例至少为40%。

8、如权利要求6或7所述的轮胎，其特征在于，所采用的SBR是固溶性的。

9、如权利要求6至8所述的轮胎，其特征在于，所述材料层（5）的硫磺含量在弹性体总重量中所占的比例在5%至8%之间，所述材料包括增加粘接性的添加剂。

10、如权利要求1至9所述的轮胎，其特征在于，胎唇具有周向的帘布线，这些帘布线设置在数个相邻的各排里。

11、如权利要求1至10所述的轮胎，其特征在于，它包括一排周向的帘布线，其位置在侧壁（1）的赤道线之下。

12、如权利要求11所述的轮胎，其特征在于，侧壁（1）中周向帘布线的布置密度小于在胎唇（2）中的密度。