CN1204011C - 子午线轮胎的加强胎圈 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种设计用于运载重负荷的轮胎，它包括径向胎体加强件(1)，其由至少一层非弹性加强元件的帘布层构成并在每个胎圈B中锚定至胎圈钢丝(2)，从而形成翻转部分(10)，翻转部分(10)的端部与胎圈底部相隔的径向距离为HRNC，每个胎圈B被至少两层辅助加强层(6、7)所加强，至少一个第一加强层(6)由径向加强元件构成，而至少一个第二加强层(7)由与周向方向形成角度α的元件构成，其中0°≤α≤45°，第一加强层(6)在胎体加强件(1)外侧围绕胎圈钢丝(2)卷绕，而第二加强层(7)不围绕胎圈钢丝(2)卷绕。

Description

子午线轮胎的加强胎圈
技术领域
本发明涉及一种具有子午线轮胎胎体加强件的轮胎，更特别的是，涉及一种设计用于装配到诸如载重汽车、道路拖拉机、公共汽车、拖车等机动车的“重型”轮胎，其中采用了胎圈的新加强结构，以改进所述胎圈的耐用性。
背景技术
一般地，所考虑类型的轮胎包括胎体加强件，它由至少一层金属缆索帘布层构成，金属缆索在每个胎圈中以一个翻转部分锚定在至少一条胎圈钢丝上。在胎体加强件的径向之上是胎冠加强件，胎冠加强件由至少两层金属缆索帘布层构成，一个帘布层与另一帘布层的金属缆索是交叉的，并相对周向方向形成10°与45°之间的角度。胎体加强件的翻转部分通常由至少一层金属缆索帘布层加以加强，金属缆索相对周向方向成微小角度而定向。
如果只存在一个胎圈加强帘布层，它可沿着胎体加强件的翻转部分定位，使径向上端可位于胎体加强件的翻转部分的径向上端之上或之下。至于这一帘布层的径向下端，在轮胎的胎圈设计用于装配在以15°±2°的角度倾斜的轮辋底座上的情况下，则一般或位于与旋转轴线相平行并近似通过胎体加强件的锚定胎圈钢丝的中间剖面的重心的直线上；或在轮胎的胎圈设计用于装配在以0°或以5°±1°倾斜的轮辋底座上的情况下，位于与旋转轴线相平行并通过位于一个点的直线上，该点位于锚定胎圈钢丝的中间剖面的重心(严格地讲是惯性中心)与胎体加强件轴向宽度最宽处的点之间。在第二种情况，胎圈加强帘布层然后围绕胎圈钢丝卷绕，从而使它具有轴向外部分和轴向内部分，轴向内部分的径向上端一般位于轴向外部分的径向上端之下。
已知解决方案的目的是要避免胎体加强件翻转部分缆索的非径向化(de-radialisation)，并将所述翻转部分端部以及橡胶层经受的径向和周向变形降至最小，橡胶层在外侧覆盖着胎圈并确保它与轮辋的接触。
在另一些情况，金属加强帘布层被例如由织物制成的多个帘布层所替代，这些帘布层轴向地或位于翻转部分的同一侧，或位于其两侧，或者是部分地沿着翻转部分并部分地沿着胎体加强件。另一个方案在于，沿翻转部分在其两侧各设置一个加强帘布层，而第三个帘布层则沿着胎体加强件置于其轴向外侧。
轮胎的胎圈耐用性也可通过以下途径加以改进，即沿着胎体加强件布置两个加强帘布层，而所述加强件的翻转部分不被加强。
由于所取得的成就及以下事实，即与轮胎胎面有关的某些类型的滚动表面已制作成较不杂乱，“重型”轮胎的寿命已变得必须改进胎圈的耐用性，特别在这样一些轮胎中，它们经受长时间的滚动，这常常造成胎圈由于轮胎装配在其上的轮辋达到的温度而形成高温。
根据法国专利申请FR2730190，所述改进可通过在胎圈中设置至少一层加强帘布层而实现，该加强帘布层由周向金属元件构成，周向金属元件在胎体加强件的翻转部分的外侧围绕轮胎钢丝而卷绕，以便使轴向外部分和轴向内部分的相应端部径向地位于这样一条直线之上，该直线平行于旋转轴线并通过胎圈钢丝距离所述旋转轴线最远的点。正如所知，由周向金属丝或缆索构成的胎体加强件因此(在其与胎圈钢丝接触表面的水平上)由基本为周向的元件构成，它们通常是金属的，形状为丝、缆索、带或折叠带，并插入在所述基本为周向定向的元件与也为周向的金属元件的辅助帘布层之间。这样，此结构能使胎体加强件经受的拉力被吸收，从而将胎体加强件翻转部分端部的所有变形降至最少，而无论滚动条件如何。
同一申请FR2730190描述了一种加强胎圈的有利的修改方案，其中，周向元件的帘布层的轴向内部分的端部被径向金属缆索的加强帘布层9所覆盖。
为了使具有子午线轮胎胎体加强件的轮胎胎圈和侧壁的下部获得更有效的刚性，法国专利FR1594780提出，位于胎体加强件主要部分的轴向外侧和所述加强件翻转部分的轴向内侧的胎圈加强层应当由径向加强元件组成。
为了改善用于重型机动车的子午线轮胎胎圈的耐用性，专利申请EP0202925也提出使用两个辅助胎圈加强层，第一加强层是由金属元件组成的，第二加强层是由相对中间方向倾斜的元件组成的，使得所述加强层的径向端部的径向位置是确定的。
US3844327公开了一种制造加强片的方法，所述加强片由弹性可硫化材料制成，并且包括不可伸展缆索的多个不连续段，以便获得沿着所述不可伸展缆索方向可伸展的加强片。
发明内容
本发明提出另一解决方案，该方案对于这种轮胎在技术和工业上是最佳的，该轮胎具有设计用于安装到称为平的轮辋或其轮辋底座以5°倾斜的轮辋上的胎圈。
为改进设计用于运载重负荷的轮胎的耐用性，根据本发明，所述轮胎包括至少一个子午线轮胎胎体加强件，胎体加强件由至少一个非弹性加强元件的帘布层构成，并在每个轮胎胎圈内通过翻转部分被锚定至胎圈钢丝上，翻转部分的端部位于与轮胎旋转轴线平行并通过胎圈底部的直线相距径向距离HRNC处，每一胎圈由至少两个辅助加强层加强，至少一个第一加强层由单一的径向金属非弹性加强元件的帘布层构成，所述至少一个第一加强层围绕胎体加强件的锚定胎圈钢丝卷绕并形成两个部分，使得轴向外部分的径向上端径向地位于与胎圈底部相距距离HLE处，距离HLE等于距离HRNC的至少65％，并且至少一个第二辅助加强层不围绕胎体加强件的锚定胎圈钢丝卷绕，当从中间剖面看时，第二辅助加强层由与周向方向成角度α为0°的金属加强元件的至少一个帘布层构成，所述金属加强元件是金属缆索段或金属缆索段的束，它们的周向长度小于胎圈钢丝的中心轴线的周向长度。
加强元件被称为是径向的，如果它们与轮胎的周向方向所成的角度在80°-100°的范围内。
名词“围绕胎圈钢丝卷绕的加强层”意为形成两个部分的加强层，即轴向内部分和轴向外部分，它们相应的端部沿径向位于一条直线之上，该直线平行于旋转轴线并通过锚定胎圈钢丝的横截面的重心。
同样，在本发明的文本中，能由一层或多层帘布层构成的胎圈加强层的部分的径向上端应理解为加强帘布层离旋转轴线最远的端部，且加强帘布层可以具有位于最大为20mm的径向距离范围内的多个上端部。相类似，胎圈加强层的径向下端是帘布层离旋转轴线最近的帘布层下端。
径向加强元件的第一加强层优选地使其轴向内部分的端部位于平行于旋转轴线并通过胎圈钢丝的横截面的重心的直线与平行于所述旋转轴线并通过胎体加强件为最宽处的点的直线之间。而轴向外部分的径向上端最好位于与胎圈底部相距的径向距离为距离HRNC的65％和95％之间，距离HRNC是分隔胎体加强件的翻转部分的端部与所述底部的距离。
根据本发明的第二方面，第二加强层由两层加强元件的帘布层构成，加强元件在每个帘布层内相互平行，在一个帘布层与另一帘布层之间是交叉的，并如在所述两层帘布层的径向下边缘所测量的与周向方向形成45°的角度。加强元件最好是金属丝或织物缆索，而第二加强层的所述结构在第一胎圈加强层由织物加强元件构成时特别有利。轴向外部分的端部与胎圈底部相隔的径向距离大于距离HRNC，而仍旧小于分隔所述底部与轴向内部分端部的径向距离。
无论是由织物或金属构成，第二加强层优选地或布置在胎体加强件非向上翻转部分的轴向内侧或布置在其轴向外侧，使其径向上端比径向元件的加强层的轴向内部分的上端更接近旋转轴线。
当它布置在胎体加强件的轴向内侧时，第二加强层最好位于胎体加强件的所述非向上翻转部分与径向加强元件的第一加强层之间。
附图说明
本发明的特征借助于下述结合附图进行的说明能加以更好的了解，附图以非限定方式展示了示范性实施例，其中：
图1示意地表示了本发明提出的轮胎胎圈的第一个方案；
图2示意地表示了本发明提出的轮胎胎圈的第二个方案，其中胎圈钢丝是编织的，而胎圈则较薄。
具体实施方式
图1所示轮胎的胎圈B是10.00-20X轮胎的胎圈，此种轮胎用于装配在轮辋底座以5°倾斜的轮辋上。所述胎圈被胎圈钢丝2所加强。围绕所述胎圈钢丝2锚定着胎体加强件1，胎体加强件1由单层的金属缆索帘布层构成。锚定是通过围绕覆盖着胎圈钢丝2的橡胶混合物层20的翻转部分10而实现的，所述翻转部分10的径向上端与胎圈底部相隔的距离为HRNC，所述底部通常由一条直线加以表示，该直线平行于旋转轴线并通过胎圈钢丝2最靠近所述旋转轴线的点。在所讨论的尺寸为10.00-20的轮胎示例中，HRNC等于在其轮辋上的轮胎高度H的0.25倍，而所述高度是轮胎在径向离旋转轴线最远的点与装配轮辋名义直线的测量线之间相隔的径向距离，且等于270mm。在胎体加强件1与其翻转部分10之间并在胎圈钢丝2之上设置着由通常具有高邵尔硬度的橡胶混合物制成的第一胎圈钢丝填充物3，所述第一填充物3由橡胶混合物制成的第二填充物4在径向延伸，第二填充物4的橡胶混合物的硬度要低于第一填充物，所述填充物4的径向上端基本位于轮胎最大轴向宽度的水平。
在胎体帘布层1的非翻转部分的轴向内侧，以及围绕胎圈钢丝2向上翻转后在帘布层1的翻转部分10的轴向外侧，布置着第一胎圈加强层，在所述实例中，第一胎圈加强层由单层帘布层6构成，它形成两个部分，即轴向内部分61和轴向外部分60。两相应部分61和60的径向上端位于相对胎圈底部为HLI和HLE的高度上，HLI和HLE分别为80mm和58mm，距离HLE是距离HRNC的85％。所述第一加强层的帘布层由缆索型的金属钢丝形成，它们相对周向方向成90°而定向。在轴向外侧，胎体加强件翻转部分及加强帘布层6的轴向外部分的两个相应的端部由叫做填充剂的第三填充物5加以覆盖，第三填充物5在同一侧与第二胎圈钢丝填充物4以及与部分帘布层60和10相接触。在胎圈加强帘布层6的轴向内部分61与胎体帘布层1的非翻转部分之间布置着第二胎圈加强层7，在所述实例中，它由脂族聚酰胺制成的织物缆索的两层帘布层71和72构成，织物缆索在每层帘布层内相互平行并在一个帘布层71与另一帘布层72之间是交叉的，且与周向方向构成45°的角，该角度是在硫化轮胎的帘布层71和72的径向下边缘处在制造公差内加以测量，即此角度在45°±1.5°的范围内。加强层7的径向上端通常看作帘布层72的径向上端，也即其端部离旋转轴线最远的帘布层的径向上端，它与胎圈底部相距的径向距离HRs等于55mm，也即比胎圈加强帘布层6的轴向内部分的径向上端的距离HLI小至少HLI的33％。加强层7的第二帘布层71的上端在径向比帘布层72的端部低6mm。至于两个帘布层71和72的径向下端，它们与旋转轴线相距的距离基本相同，与胎圈底部相距的距离分别等于11mm和8mm，也即十分接近胎圈底部。
所述第一胎圈加强层的帘布层6可由纺织材料，如脂族聚酰胺制成的缆索形成，并相对周向方向成90°而定向。所述帘布层6也有两部分，即轴向内部分61和轴向外部分60。而部分60的径向上端所在的相对胎圈底部的高度HLE等于75mm。
正如由其本身局部所知，大部分胎圈B被保护性橡胶混合物8所覆盖，在轴向内侧该橡胶混合物8由常用的加强内橡胶层9在内侧沿径向加以延伸，而在轴向外侧它则由侧壁层7在外侧沿径向加以延伸。
图2所示胎圈的结构与上述不同之处在于，第二胎圈加强层由一层金属元件的帘布层7构成，以替代上一实例中的两层织物帘布层。所述元件在帘布层7内相互平行，并可以是周向方向的，即与周向方向形成的角度α等于0到制造公差，即，此角度在-1.5°到+1.5°的范围内。元件可以是非弹性的金属缆索，但从轮胎生产的方便来看，最好应用弹性缆索作为加强元件，甚至应用缆索段或缆索束或缆索组，其周向长度在加强层的周向长度的0.2与0.4倍之间，因为这能使胎圈加强层被放置在成型鼓上，在此成型鼓上未经硫化的胎体加强件半成品被装配，并可没有多大困难地对所述轮胎半成品进行环状成形，所述平均长度是在放置于所述装配成型鼓上后进行测量的。切断元件之间的周向间隙或切口最好相互交错。第二加强层7的帘布层的元件也可相对周向方向形成一个小的角度，它可例如为22°，这时，加强元件是非弹性的缆索。
围绕胎体加强件锚定胎圈钢丝卷绕的径向元件的加强层及使胎体加强件的径向元件的非径向化降至最小的加强层的组合存在不仅导致影响构成胎圈的橡胶混合物的应力大大地减少，特别是在帘布层端部上的应力大大地减少，而且改进了胎体加强件缆索的抗疲劳性。

Claims (3)

1、一种轮胎，该轮胎设计用于运载重负荷，它包括至少一个子午线轮胎胎体加强件(1)，胎体加强件(1)由至少一个非弹性加强元件的帘布层构成，并在每个轮胎胎圈内通过翻转部分(10)被锚定至胎圈钢丝(2)上，翻转部分(10)的端部位于与轮胎旋转轴线平行并通过胎圈底部的直线相距径向距离HRNC处，每一胎圈由至少两个辅助加强层(6，7)加强，至少一个第一加强层(6)由单一的径向金属非弹性加强元件的帘布层构成，所述至少一个第一加强层(6)围绕胎体加强件的锚定胎圈钢丝卷绕并形成两个部分，使得轴向外部分的径向上端径向地位于与胎圈底部相距距离HLE处，距离HLE等于距离HRNC的至少65％，并且至少一个第二辅助加强层不围绕胎体加强件的锚定胎圈钢丝卷绕，其特征在于：
当从中间剖面看时，第二辅助加强层(7)由与周向方向成角度α为0°的金属加强元件的至少一个帘布层构成，所述金属加强元件是金属缆索段或金属缆索段的束，它们的周向长度小于胎圈钢丝的中心轴线的周向长度。
2、如权利要求1的轮胎，其特征在于：
第二加强层(7)布置在胎体加强件(1)的非向上翻转部分的轴向外侧，其径向上端比径向加强元件的第一加强层(6)的轴向内部分(61)的径向上端更靠近旋转轴线，而其径向下端靠近胎圈底部。
3、如权利要求1的轮胎，其特征在于：
第二加强层(7)布置在胎体加强件(1)的非向上翻转部分的轴向内侧，并位于胎体加强件的所述非翻转部分与径向元件的第一加强层(6)之间，其径向上端比径向元件的加强层的轴向内部分的上端更靠近旋转轴线，而其径向下端靠近胎圈底部。
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