CN1284918A - 一种具有周向加强元件轮胎的轮胎边 - Google Patents

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Abstract

一种轮胎,它包括至少一件径向胎体加强件(2),该径向胎体加强件(2)在每条轮胎边(B)内锚定至轮胎边缆索(1)以形成向上倒翻物(20),其特征在于,在子午截面中察看时,胎体加强件(2)具有子午剖面,在凸出部分与凹入部分之间的拐点(J)的区域,它在轴向内侧被附加加强件保护壳(6A)所加强,附加加强件保护壳(6A)由至少一层周向金属元件形成的线网层(6A)构成。

Description

一种具有周向加强元件轮胎的轮胎边
本发明涉及具有径向胎体加强件的轮胎,这种轮胎用于承受重的负载,更为具体地讲,涉及“重型车辆”型的轮胎,用于安装在诸如象卡车,道路牵引车、大公共汽车、拖车等车辆上,更特别的是涉及用于所述轮胎的轮胎边的新型加强结构。
一般讲,所讨论类型的轮胎包括胎体加强件,该胎体加强件由至少一层金属钢丝线网层构成,该层线网层在每条轮胎边中锚定至至少一根轮胎边缆索,并形成向上倒翻物。胎体加强件沿径向在顶上覆盖有顶部加强件,该顶部加强件由至少两层金属钢丝线网层构成,金属钢丝由一层线网层向下一层线网层交叉,与周向形成在10°与45°之间的角度。胎体加强件向上倒翻物一般由至少一层轮胎边加强线网层加以加强,轮胎边加强线网层由金属钢丝构成,它们相对于周向成小角度而指向,此小角度一般在10°与30°之间。
当存在单层轮胎边加强线网层时,后者通常沿着胎体加强件向上倒翻物位于轴向外侧,其径向上端或位于胎体加强件向上倒翻物的径向上端之上,或位于胎体加强件向上倒翻物的径向上端之下。至于此层加强线网层的径向下端,它通常紧靠一条直线下,该直线平行于旋转轴线,并大致通过胎体加强件的锚定轮胎边缆索的子午截面的重心。
已知一种解决方案,其目的在于避免胎体加强件向上倒翻物的钢丝的脱离辐射状态,并使所述向上倒翻物的端部及覆盖着轮胎边和提供与轮箍连接的外橡胶层所承受的径向、周向变形达到最小。
由于已获得的成就,以及这样一个事实,即,就所考虑的胎面磨损而言某些类型的行驶已成为不那么不利,因而重型车辆轮胎的寿命也变得必须改进轮胎边的耐用性。所述改进必须集中在位于胎体加强件向上倒翻物端部以及轮胎边加强线网层径向外端部水平上的橡胶层的退化。特别是当轮胎进行延期行驶时,由于安装轮箍达到的温度,该种行驶常常引起轮胎边的高温,于是,与轮箍接触的橡胶混合物的刚度下降,并多少受到缓慢的氧化,从而在内部充气压力的作用下,引发胎体加强件从所围绕的轮胎边缆索松开的十分的明显的趋向,尽管存在一层或多层轮胎边加强线网层。于是在线网层的所有端部产生轮胎边缆索的移动和剪切变形,造成轮胎边破坏。所述改进也主要必须集中于老化的第二种可能性上。
径向轮胎的胎体加强件,当径向轮胎安装在其运行轮箍上并充气至建议压力时,在一面侧壁中,大致在与顶部加强件子午剖面的连接区域和与轮胎边的连接区域之间具有规则的凸形子午剖面。特别是,从胎体加强件受到轮胎边加强线网层(线网层组)作用的半径开始,所述加强件在胎边中具有一个子午剖面,它或基本上为一直线,或甚至在与侧壁中曲率相反的方向进行弯曲,也即是,从在径向近似位于轮胎边加强线网层的径向上端部的水平的拐点开始,基本上平行于轮箍突缘的曲率,其中轮胎边加强线网层沿胎体加强件向上倒翻物而放置。这种结构造成较厚的轮胎边。
胎体加强件的这种子午剖面对轮胎边良好的耐用度并无帮助,当装载的负荷大于、或充气压力低于建议的负荷和压力时,它需要改进。
由本申请人的研究允许得出这样的结论,即胎体加强件的子午剖面在轮胎边内的曲率变化区域必须用至少一件周向加强元件的轮胎边加强件保护壳加以加强。
为改进承受重负载的车辆轮胎的轮胎边的耐用度,本发明提出的所述轮胎包括至少一件径向胎体加强件,它由至少一层不可伸展的加强元件的线网层构成,并在每条轮胎边B内锚定至轮胎边缆索以形成向上倒翻物,每条轮胎边B由至少一件用金属元件构成的附加加强件保护壳加以加强,其特征在于,在子午截面上察看,胎体加强件的非向上倒翻部分在其子午剖面的轨迹改变曲率变成直线或凹入、直至锚定轮胎边缆索的实际上是环形的覆盖层的切点T的轮胎边的区域,至少在轴向内侧被附加加强件保护壳加以加强,此附加加强件保护壳由至少一层用周向加强元件构成的线网层形成,其径向下端部在径向位于直线D’之下,直线D’平行于旋转轴线,并通过锚定轮胎边缆索的覆盖层离旋转轴线最远的点,但在直线D之上,直线D平行于旋转轴线,并通过锚定轮胎边缆索的覆盖层离旋转轴线最近的点,而其径向上端部所在处与直线D相距的径向距离在两个量之间,其中一个量等于直线D和D”之间径向距离的一半加上直线D和D’之间径向距离的一半,而另一个量等于直线D和D”之间径向距离的一半减去直线D和D’之间径向距离的一半,直线D”是最大轴向宽度直线。
按定义,最大轴向宽度直线D”是一条这样的直线,它平行于旋转轴线,并通过胎体加强件子午剖面中的点,该点对应于轮胎安装在其运行轮箍上、未加载并充气至建议压力时的最大轴向宽度点。
附加加强件保护壳的元件被称为是周向的,如果它们与周向形成的角度在+5°与-5°之间。
这样,此结构得以部分负担胎体加强件遭受的子午面拉伸力,从而不管行驶条件如何,都得以使胎体加强件向上倒翻物端部处的径向变形达到最小。
附加保护壳的加强件的数量越多,力的分担将越大;它们最好是金属的,由钢制成,在附加线网层中彼此平行并在加强保护壳的整个宽度上彼此邻接。加强元件被称为邻接的,如果在所述元件的垂直方向,两相邻元件之间的距离尽可能缩小。
轴向位于胎体加强件向上倒翻物外侧的第二附加轮胎边加强件保护壳的存在对在大的超重负载下行驶的轮胎边的耐用度特别有好处。所述第二附加保护壳最好由至少一层金属加强元件线网层构成,金属加强元件与周向形成的角可在0°与30°之间,0°值包括在讨论的范围内。
胎体加强件的子午面拉伸力的负担实质上已由无数文件中得知。本申请人提出的法国专利7 507 26提出,将胎体加强线网层粘结至辅助加强件上,每一线网层均由缠绕成螺旋线的绳索构成,因而在横向具有显著的弹性。所述粘结被实现,从而两层胎体加强件线网层紧紧地包围着辅助加强件,此包围是没有轮胎边缆索和胎体加强件向上倒翻物的情况下存在的。
法国专利1 169 474还提出省略轮胎边缆索,该轮胎边缆索通常被在平行的吊钩线上倾斜的金属绳索或钢丝的小线网层所应用,倾斜角可低至5°,胎体加强线网层(若干线网层)向上倒翻或不向上倒翻。
法国专利1 234 995提出用周向元件替换轮胎边加强线网层(若干线网层)的通常是倾斜的加强元件,试图减少吊钩相对于轮箍突缘的运动,加强件保护壳可布置在胎体加强件主要部分与所述加强件的向上倒翻物之间,或布置在所述胎体加强件向上倒翻物的轴向外侧。
我们发现在法国专利1 256 432中具有周向元件的同样的轮胎边加强件保护壳,所述元件计划在客车轮胎情况和在缺少锚定轮胎边缆索或任何其它加强线网层的情况下,负担胎体加强件整体的拉伸力。
文件FR 2 055 988提出了具有周向元件的轮胎边加强件保护壳的若干可能应用,特别应用这样一种保护壳以替代常规保护壳,它具有倾斜元件,该倾斜元件布置在胎体加强件向上倒翻物的轴向外侧。
为改进轮胎的轮胎边的耐用度,法国专利2 730 190建议,用至少一层周向金属钢丝的附加线网层加强所述轮胎边,附加线网层围绕胎体加强件的锚定轮胎边缆索而缠绕,其轴向内、外两股绞合金属索位于一条直线之上,该直线平行于旋转轴线,并通过轮胎边缆索的离所述轴线最远的点。
胎体加强件子午剖面与轮胎边加强件保护壳的存在的结合不仅得以改进轮胎边的耐用度,其中子午剖面在轮胎边内具有拐点,而轮胎边加强件保护壳具有周向元件,并布置在胎体加强件的非向上倒翻部分内,而且它还可能十分显著地减轻轮胎的重量,同时又不对其性能起负面影响,当上述轮胎边加强件保护壳的存在与具有矩形金属缆索的轮胎边缆索的替换相结合,这种矩形金属缆索的轮胎边缆索的替换经常在所讨论的具有更为经济的纺织型轮胎边缆索的轮胎中应用,也即,由若干金属缆索按螺旋线编织形成的轮胎边缆索,或具有多角形截面堆积型的轮胎边缆索,也即,通过将金属缆索缠绕成某种形式,形成若干层不同宽度层而获得的轮胎边缆索。上述各种类型的轮胎边缆索意味着将占据较小的空间,这是因为它们的横截面形状,以及可能分别减少量级为30%和50%的所述截面,相对于将本发明应用至具有占据较多空间的矩形缆索的轮胎边缆索情况,这也将造成较小的轮胎边厚度。
如此描述的轮胎边加强件保护壳可以被这样单独地生产,即螺旋形缠绕在适当形状的水平支承物上,然后将之转移到未硫化的轮胎毛坯上。然而,这种轮胎的生产将会更有利,如果使用钢丝段或钢丝段组合件或钢丝段组作为加强元件,钢丝段的周向长度为加强件保护壳的平均长度的0.2至0.4倍,得以使轮胎边加强件保护壳铺设在胎体加强件毛坯的建筑鼓上,且没有很大困难地将所述毛坯成形成环面,所述平均长度是在敷设于所述建筑鼓上时进行测量的。截断元件之间的周向间隙或切口最好相互偏移。
这同样适用于位于胎体加强件向上倒翻物轴向外侧的第二附加保护壳,当后者由0°的金属元件构成,于是,以下做法是有利的,即所述元件是钢丝段或钢丝段组合件,其周向长度在加强线网层平均周向长度的0.2与0.4倍之间。
参考下述说明,并结合附图可更好地了解本发明的特征,附图以非限定方式展示了实施的例子,其中唯一的图1是本发明提出的轮胎结构的示意图。
图1所示的轮胎P是一种尺寸为315/80 R 22.5的轮胎,它计划安装在一种轮箍上,此种轮箍包括在15°下倾斜的轮箍底座J。所述轮胎包括胎面4(未示出),胎面4借助于两面侧壁5连接至两条轮胎边B。每条轮胎边B由轮胎边缆索1加以加强,轮胎边缆索1通过将四方形截面的绳索缠绕成适当的形式,直至获得若干径向并列的绳索列而构成。围绕所述轮胎边缆索1锚定了胎体加强件2,胎体加强件2由单层的金属钢丝线网层构成。在子午截面中察看时,胎体加强件2具有子午剖面,该子午剖面在最大轴向宽度点A和所述剖面与轮胎边缆索1的基本上为圆形(之所以被称为基本上为圆形,是因为在实践中从未有完全圆形的横向形状)的覆盖层10的切点T之间有两种曲率:剖面从点A至径向位于轮胎边缆索以上的拐点J是凸出的,而从所述拐点J至切点T是凹入的。
胎体加强件被向上倒翻物20围绕橡胶混合物层10而锚定,该橡胶混合物层10覆盖轮胎边缆索1,所述向上倒翻物20的径向上端部与直线YY’之间的径向距离h在所讨论的尺寸为315/80 R 22.5的轮胎实例中等于37mm,直线YY’平行于旋转轴,并限定轮胎边的名义直径(在所述情况中,它与运行轮箍的直径相同)。
在胎体加强体2与其向上倒翻物20之间的轮胎边缆索1的径向之上处布置了橡胶混合物的轮胎边缆索填充物71,此橡胶混合物通常具有高的肖氏硬度。本发明提出的轮胎的轮胎边被第一附加加强件保护壳6A所加强,第一附加加强件保护壳6A由高弹性模量的、并按周向布置的元件的线网层构成,所述线网层6A在胎体加强件的子午剖面通过拐点J的区域,位于胎体加强件2的非向上倒翻或主要部分的轴向内侧。线网层6A的加强元件是截断的金属27×23钢丝,所述元件的长度或缆索段的长度等于所述线网层6A周向长度的1/4,该长度在其敷设于胎体加强件坯料的建筑鼓上时测得。元件端部间的间隔是低幅值的:3mm(也在敷设时测量),且在周向相互偏移。线网层6A的径向下端部基本上布置在一条直线上,该直线平行于旋转轴线,并通过轮胎边缆索1的最靠近旋转轴线的点,该点位于与旋转轴线相距290mm的距离上,距离290mm位于距离280mm与距离305mm之间,距离280mm位于旋转轴线与通过锚定轮胎边缆索1的覆盖层10的最靠近旋转轴线的点的直线D之间,而距离305mm位于旋转轴线与通过覆盖层10的距所述旋转轴线最远的点的直线D’之间。
至于径向上端部,在所讨论的情况下,它在径向位于与旋转轴线相距335mm的距离re上,该量位于量357.5mm与量332.5mm之间,量357.5mm等于直线D和D”各自相距旋转轴线的距离的和一半(410+280)/2=345mm,加上直线D和D’之间径向距离的一半(305-280)/2=12.5mm,其中最大轴向宽度的直线D”通过与旋转轴线相距410mm的点A,而量332.5mm等于直线D和D”各自相距旋转轴线的距离的和的一半345mm减去直线D和D’之间径向距离的一半12.5mm。
轮胎边B还在胎体加强件2的向上倒翻物20的轴向外侧由第二附加保护壳6B加以加强,第二附加保护壳6B由连续的金属27×23钢丝形成的线网层构成,钢丝在线网层6B中相互平行,并与周向构成大于0°、精确地说等于22°的角度。此第二附加保护壳6B的径向外端在径向位于胎体加强件2的向上倒翻物20的端部之上,而其径向下端部则位于与第一线网层6A的径向下端部所在相同的、平行于旋转轴线的直线上。所述线网层6B首先被第二填入填充物72与胎体加强件2和轮胎边缆索填充物71相隔开,其次被第三填充物73与包围轮胎边B的保护橡胶混合物8相隔开。
如上所述的并被称为PAB的轮胎与以下轮胎进行比较:首先
--与普通轮胎PA,也即这类轮胎的轮胎边只包括单层的附加轮胎边加强线网层6B,所述的单层线网层由相对于周向在22°下指向的连续金属钢丝构成,该层线网层布置在胎体加强件向上倒翻物的轴向外侧,
--与轮胎PT,这类轮胎PT在轮胎边中不包括任何附加加强线网层,
--与轮胎PB,这类轮胎PB的轮胎边只包括单层的附加轮胎边加强线网层6A,所述的单层线网层由沿周向指向的金属钢丝段构成,并布置在胎体加强件的轴向内侧。
比较根据两个质量准则进行,这两个质量准则对轮胎的轮胎边耐用度是基础性的:超重负载下的耐用度和在热轮箍上的耐用度。所有轮胎在相同滚动条件下进行测试,轮胎PT平均(每类测试两只轮胎)在超重负载下覆盖24000km的行程,在热轮箍上覆盖2600km的行程。轮胎PB,具有0°下绳索段构成的单层线网层,在相同行驶类型下分别行驶101000km和8100km,这表明,不管什么样的行驶类型都获得显著的增益。轮胎PA是普通轮胎,在两种测试中分别行驶53000km和5200km,而上述轮胎PAB在所讨论的两类行驶中分别行驶156000km和8200km。这些结果表明显著的且是大出意料的进步,它们完全地突出了位于胎体加强件轴向内侧、间断的周向金属元件构成的附加加强线网层的存在与位于胎体加强件向上倒翻物轴向外侧的、连续金属元件构成的附加加强线网层的存在相结合的效果,连续金属元件与周向形成小角度。

Claims (7)

1、一种轮胎,此种轮胎包括至少一件径向胎体加强件(2),它由至少一层不可伸展的加强元件的线网层(2)构成,并在每条轮胎边B内锚定至轮胎边缆索(1)以形成向上倒翻物(20),每条轮胎边B被由金属元件构成的附加加强件保护壳(6)所加强,其特征在于,在子午截面中察看,胎体加强件(2)的非向上倒翻部分在其子午剖面的轨迹改变曲率变成直线或凹入、直至锚定轮胎边缆索的实际上是环形的覆盖层的切点T的轮胎边的区域,至少在轴向内侧被附加加强件保护壳(6A)所加强,附加加强件保护壳(6A)由至少一层周向加强元件形成的线网层(6A)构成,其径向下端部在径向位于直线D’以下,直线D’平行于旋转轴线,并通过锚定轮胎边缆索(1)的覆盖层(10)的径向离旋转轴线最远的点,但在直线D以上,直线D平行于旋转轴线,并通过锚定轮胎边缆索(1)的覆盖层(10)的径向离旋转轴线最近的点,而其径向上端部所在处距直线D的径向距离在两个量之间,其中一个量等于直线D和D”之间径向距离的一半加上直线D和D’之间径向距离的一半,而另一个量等于直线D和D”之间径向距离的一半减去直线D和D’之间径向距离的一半,直线D”是最大轴向宽度的直线。
2、如权利要求1所述的轮胎,其特征在于,附加保护壳(6A)的加强元件是金属的,由钢制成。
3、如权利要求1至2之一所述的轮胎,其特征在于,附加加强线网层(6A)的加强元件是周向钢丝段或周向钢丝段组件,其周向长度在加强件保护壳(6A)的周向长度的0.2与0.4倍之间,这是在所述线网层铺设时测量的。
4、如权利要求3所述的轮胎,其特征在于,剪切段之间的周向间隙或切口相互偏移。
5、如权利要求1至4之一所述的轮胎,其特征在于,至少一条轮胎边B被第二附加加强件保护壳(6B)所加强,第二附加加强件保护壳(6B)位于胎体加强件(2)的向上倒翻物(20)的轴向外侧,它由至少一层线网层(6B)构成,此一层线网层(6B)由与周向形成角度的金属加强元件构成,该角度在0°与30°之间,0°值包括在所讨论的范围内。
6、如权利要求5所述的轮胎,其特征在于,线网层/线网层组(6B)由钢制的连续金属元件构成,连续金属元件与周向形成大于0°的角度。
7、如权利要求1至6之一所述的轮胎,其特征在于,胎体加强件(2)的锚定轮胎边缆索(1)是“编织”型的轮胎边缆索。
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