CN1313287C - 具有两个半胎身及低胎冠加强件的轮胎 - Google Patents

Abstract

一种轮胎，包括至少一层胎体形加强结构，该结构固定在轮胎两侧的胎圈内，还包括胎冠加强件，各胎圈沿胎侧径向向外伸，所述加强结构在轮胎胎冠至少一部分上是不连续的，所述胎冠加强件一方面包括至少一层主加强结构，其宽度等于胎冠全宽。另一方面包括在轮胎两侧的外侧主加强结构部分，其径向位置在相邻的胎体形加强结构部分的外侧，另一方面包括中间的主加强结构部分，其径向位置比外侧主加强结构部分更向里侧，且至少有一排沿轴向的中间圆周加强件位于径向外侧，靠近中间的主加强结构部分。

Description

具有两个半胎身及低胎冠加强件的轮胎

技术领域

本发明涉及轮胎领域，更具体地说，本发明涉及轮胎胎冠区内加强结构的布置及结构。

背景技术

当前的加强件包括一层或几层线网层(ply)，传统上叫做“胎体线网层”、“胎冠线网层”等。加强件的这种命名方法来源于制造工艺，该工艺包括生产一系列线网层形式的半成品，其上有往往是纵向的加强帘线，该半成品随后被组装成轮胎。线网层做成大尺寸的平面形式，再按给定产品尺寸进行裁剪。组装的第一阶段线网层也是平的。这样制好的坯料再加工成与轮胎形状相符的复曲面(toroidal profile)。称为“修饰品”的半成品再涂到该坯料上以便获得将被硫化的产品。

同一传统工艺应用胎圈钢丝使胎体线网层固定或保持在胎侧底部区域内。因此，在传统上，一部分线网层绕位于胎圈内的胎圈钢丝翻转。胎体线网层于是固定在胎圈中。

这种传统工艺尽管按生产线网层及组合件的方式而有各种变型，但它在工业上的广泛应用已导致专业技术人员使用仿效工艺的用字。因此，普遍认可的术语包括“帘线层”、“胎体”、“钢丝圈”用来表明从平坦形状到环形转变的“定型”等。

然而，现在有的类型轮胎严格讲并不包括符合上述定义的“线网层”或“胎圈钢丝”。例如文献EP 0 582 196描述了不用做成线网层形的半成品就可制作的轮胎。例如，各种加强结构的帘线直接置于相邻胶料层，整体一层层地放置到复曲面模具上，模具的形状可直接生产出与拟生产轮胎最终形状相似的形状。因此，如果那样就不会再有“半成品”、“线网层”或“胎圈钢丝”了。诸如胶料和纤维状加强件那样的初级产品被直接放到模具上。由于该模具是复曲面的，所以坯料不必再为了从平面形变到复曲面而弯曲成型。

此外，本发明所述轮胎并没有绕钢丝圈翻转的传统线网层。这种方式的固定被在胎侧加强结构旁设置环形长丝整体再浸入固定胶料或粘合胶料中的办法替代。

利用复曲面模具的组装工艺所用的半成品特别能迅速、有效、方便地铺放到中央的模具上。最后，还可利用包括某些半成品的组合件来得到某些结构件(如线网层，胎圈钢丝等)，另外步骤是直接放上胶料和/或长丝状加强件而获得。

在本发明中，考虑到制造领域及产品设计领域最新技术进步，传统的术语，如线网层、胎圈钢丝等，被与采用的工艺无关的中性术语取代。因此术语“胎体形加强件”或“胎侧加强件”可用来表示传统工艺中胎体线网层的加强帘线，和根据不用半成品的工艺生产的轮胎的通常放在胎侧处的相应帘线。术语“固定区”，就它而言，可表示传统工艺绕胎圈钢丝翻转的传统胎体线网层，及由环形长丝、胶料及应用放到复曲面模具上的工艺所生产的底部区相邻胎侧加强部分所形成的组合件。

不管采用何种工艺，胎体形加强件，或胎侧加强件通常从一个胎圈经胎冠伸到另一胎圈。因此它们在一定程度上有利于加强胎冠区。其它元件，如用一层或多层布置的加强帘线(如与圆周方向成30°夹角的帘线)有助于形成刚性好、耐磨的胎冠结构，以符合预定使用条件。

根据用途不同，胎冠处需要或多或少的加强件。这些元件有时占据大的空间和/或构成大的质量。胎冠区的厚度因而经常取决于该区接纳的加强件的种类。虽然经常希望限制该区的厚度、质量，但回旋余地经常有限。实际上，“重量/体积/机械性能”的兼顾常迫使设计人员放低头两项的目标而满足第三项。无论如何，要达到此兼顾方案各方面理想的平衡时常需作很多试验，有时在获得合适的平衡之前要作很多修改。

发明内容

本发明旨在对一定类型轮胎的这一兼顾进行最优化。

因此，本发明提供一种轮胎，它包括至少一层胎体形加强结构和一层胎冠加强件，胎体形加强结构固定到轮胎两侧的胎圈中，每一胎圈由胎侧沿径向向外伸，各胎侧沿径向向上伸向外部，并与胎面交汇，加强结构沿圆周从胎圈伸向胎侧，所述加强结构至少在轮胎胎冠的一部分上是不连续的，所述胎冠加强件一方面包括至少一层主加强结构(胎冠线网层)，其宽度覆盖胎冠全宽，该主加强结构一方面在轮胎两侧包括外侧的主加强结构部分，其径向位置在相邻胎体形加强结构部分外侧，另一方面包括中间的主加强结构部分，其径向位置比外侧主加强结构部分更靠里。

这一结构有很多优点。例如，胎冠还可做得较薄和/或较轻。胎冠区无加强结构可节约材料。还可使轮胎的子午线刚度和圆周刚度得到优化。此外，加强件在中心到边缘的半径变化可增加横向刚度。

另外，由于胎冠中央区没有胎体形加强结构，可用于加入其它形式的结构元件，如具有不同机械性能的加强件、多股线、帘线、夹入物、橡胶带等。

根据本发明实施例的一个有利实例，至少有一排轴向的中间圆周加强件，其被贴近中间的主加强结构部分的径向外侧而设置。

根据本发明实施例的另一有利实例，至少有一排轴向的外侧圆周加强件设在轮胎两侧。这一排加强件可设在横向主加强结构部分的径向外侧，也可设在其径向里侧。

当横向圆周加强件在径向外侧时，具有以下优点：

-提高离心力作用下的外形控制；

-胎肩的圆周刚度可限制胎冠加强件之间的剪切，从而有助于降低打滑现象；

-金属加强件带来的防冲击、防穿刺等效果；

当外侧圆周加强件位于径向里侧时，除上述外还有以下优点：

-由于定位在中性层附近，圆周加强件更多在拉伸状态下工作，因此有助胎冠的刚性。

根据实施例的另一有利实例，这一排中间圆周加强件，其宽度基本与上述中间的主加强结构部分的宽度相等。

根据实施例的另一实例，上述中间圆周加强件的径向位置在胎体形加强结构端部之间，因此可使这些加强件的径向位置相似。因而，在压力和/或速度加大的影响下，胎冠的斜度是大致均匀的。

根据实施例的另一有利实例，胎冠的一个区域径向向内具有附加的厚度。这是一种特别有效的办法，可以利用轮胎内腔的自由空间来容纳各种结构元件，而不用占据胎冠区。

这个具有附加厚度的胎冠区，其轴向边界是至少一个过渡区，该过渡区标志轮胎内壁轴向向内延伸时朝较小半径转变。

一个有利的实施例的优点是中央的加强件半径较小，由于轮胎内壁的径向内部边界的径向向里移动，胎冠中央与胎肩的半径差别增大可以增加凹槽深度，因而增加凹槽的储水量。

在中间的加强结构部分和外侧的加强结构部分之间的连接区内，主加强结构优选包括至少一个过渡区，该过渡区是不同半径的主加强结构区之间的通道。

根据一有利的变化实施例，轮胎还包括副加强结构，其径向位置在主加强结构外侧，例如介于外侧主加强结构部分之间。

主和/或副加强结构包括的帘线元件与圆周方向夹角可以不为零度。(可以是固定的角度，也可按轴向位置而变。它可在给定点是0°，但在它的主要部分上优选的角度不是0°。)

根据本发明实施例的另一实例，轮胎还包括环形胶料带，其径向位置在主加强结构外侧，例如介于横向主加强结构部分之间，此带的存在有不少优点，如防止外来冲击，提高耐用性和/活舒适性，降低滚动阻力和/或噪音，增加刚度等。

轮胎包括至少一个在中间的特深凹槽很有好处。特深指深度大于传统轮胎。例如凹槽可沿径向伸到与横向圆周加强件大致径向对齐，或者甚至沿径向伸到这些加强件内侧，此较大深度提供取决于要求及轮胎种类的动作灵活性。例如较深的凹槽可用来容纳/排出较多的水，从而有利于优化轮胎的防水性能。

根据另一有利的实例，胎体形加强结构在轮胎两侧的至少一侧上是双层的，可以只在轮胎外侧有双层加强件，并安装在汽车外侧。因此轮胎结构简单、价格便宜，同时能在发生如撞车等的道路事故时起到保护作用。它也可构成胎侧的一种加强形式，以及调整或增加胎侧刚度的一种措施。

根据本发明所述轮胎用以下轮胎制造工艺制造是有利的，即将各种构成元件依次直接放到模具上，模具的形状基本上与成品一致，第一加强结构放在轮胎第一侧，副加强结构放在轮胎两侧，且可大致同时进行。

用这种自动化方法制造轮胎时，各种构成元件依次直接放到模具上，模具的形状与成品形状基本一致，提供两个单独的半结构可优化加工时间。因此例如可使用二台加强结构铺设机，它们在轮胎制造过程中同时工作。其结果当然极大降低加强结构的铺放时间。

在本发明中，术语“帘线”总体上指单丝与复丝，或其组合件，如缆绳、合股线等任何组合件的等同物，不论这些帘线是什么材料也不论他们作何种处理，如表面处理或涂胶或改进与胶料粘着力的填孔处理。

“圆周方向帘线”指方向基本上在一个轴平面内或在与轴平面形成的夹角小于10°的平面内的帘线。

作为提示，“沿径向向顶部”或“径向向上”指的是指向较大直径方向。

胶料的“弹性模量”是在环境温度下单轴拉伸变形为10％时测得的正割拉伸模量。

胎体形加强结构是辐射形的，其各帘线间按90°布置，但据在用的术语也可以是90°左右。

已知在现有技术中，胎体线网层绕胎圈钢丝翻转。因而胎圈钢丝起固定的作用，这就是说它承担在胎内压力作用下胎体帘线中的张力。在本发明所述结构中，不采用传统形式的胎圈钢丝同样可确保固定胎体形加强结构。

还已知，如在现有技术中一样，同一胎圈钢丝还起将胎圈夹紧在轮辋上的作用。在本发明所述结构中，不采用传统形式的胎圈钢丝，通过最接近支承面的环形帘线匝，也能确保夹紧功能。

不言而喻，正如以下某些变体将示出的那样，本发明可应用于将其他元件固定到胎圈或轮胎底部区。同样，在本发明中，可应用同样性能的多层加强结构，或加上不同类型的加强结构。

附图说明

下面给出由图1-6例示的所有实用细节，图中：

图1是径向剖面，大体示出根据本发明所述轮胎的实施例的第一形式的胎侧、胎圈和胎冠部分。

图2是径向剖面，大体示出图1的实施例的一个变化形式的胎侧、胎圈和胎冠部分。

图3是径向剖面，大体示出图1的实施例的另一变化形式的胎侧、胎圈和胎冠部分。

图4是径向剖面，大体示出根据本发明所述轮胎的实施例的另一形式的胎侧、胎圈和胎冠部分。

图5是径向剖面，大体示出图1的实施例的另一变化形式的胎侧、胎圈和胎冠部分。

图6示出根据本发明所述轮胎的某些结构元件的布置。

具体实施方式

图1示出根据本发明所述轮胎第一形式实施例的剖视图。胎圈1的轴向外侧部分2，其形状可贴紧轮辋的凸缘。胎圈1沿径向向里的端面是胎圈座4，可坐到轮辋座上。胎圈还包括轴向内侧部分3，它是从座4沿径向伸向胎侧6。

轮胎还包括加强结构10或胎体形加强结构，其上的加强件基本上沿径向布置。本结构最好包括两部分，例如在轮胎两侧沿胎侧各布置一个，但不覆盖整个胎冠。

胎冠40所包括的加强件由至少一层、最好二层主加强结构(胎冠线网层)组成，向轮胎的该区提供所需的保护和刚度。在图1所示实例中，内层主加强结构42和外层主加强结构43互相贴近且大致平行。主加强结构各帘线的方向最好是反向和交错的。在两层结构之间的间隙中填满适用的胶料，以防它们接触。主加强结构可分成两个单独区域，一方面成为主加强结构的中间部分45，另一方面是位于该中间部分45轴向两侧的外侧部分47。中间部分45的径向位置在外侧部分47的里侧。连接区50确保该径向间隔区域之间的连接，连接区50是从中间部分边缘开始，其第一弓形段51使该主加强结构从直线形变到沿径向和轴向向外伸，接着沿直线段52向上向外，然后沿弓形段53重新与轴向向外方向一致。如图1所示，这样的连接区50做成拉长的S形。根据本发明一有利的变化实施例，连接区50是这样的，即形成弓形段50和53的半径是相对的，且尽可能大些，使直线段52的长度趋于零。

胎冠加强件还包括一系列成零度布置且大致互相平行的圆周加强件44。这些加强件形成的一排宽度最好覆盖胎冠的中央部分。该加强件优选由基本环形帘线组成。这种布局对优化轮胎胎冠的机械性能，特别是环形刚度是需要的。如图2所示，这串圆周加强件可再分成两部分：中间的圆周加强部分44和外侧的圆周加强部分46。

为了从省去加强结构10的中央(或胎冠)部分所腾出的空间获取最大好处，圆周加强件44的轴向位置最好在外侧加强件10的两端14之间。

外侧部分46的帘线位于胎冠边缘，其径向位置在一方面的加强结构10和另一方面的主加强结构外侧部分47之间，如图2所示。以这样的方法，中间的圆周加强帘线44和外侧的圆周加强帘线46在径向上大致对齐。也可另作安排，如将外侧圆周加强部分的帘线46布置在主加强结构外侧部分47的径向外侧。外侧的圆周加强部分的帘线46可在中间的圆周加强帘线44的轴向外侧。如图2所示，连接区50将这两部分隔开。

胎面41形成在胎冠径向外侧部分。

在图1所示实例中，外周胶料带48的径向位置在圆周加强件44的外侧。在宽度方向它可占据主加强结构的二外侧部分之间可用空间的一部分或全部。主加强结构在轮胎内腔附近沿轴向向里的特别布置可使胎冠径向外侧区在胎面下形成空间。有利的是，只有一薄层胶料60将内侧主加强结构42与轮胎的内腔70隔开。

胎冠自由区在本实施例中用于安放特种胶料，其特性可按轮胎种类选用。某些非限定性例子按以下几种胶料：

-减震胶：此胶能对舒适度、尤其对本体噪音与蜂音有正面作用；

-高弹性模量胶：此胶对防滑性有好的影响；

-低滞后性胶：此胶能降低胎冠的滞后损失，并对滚动阻力有良好作用。

在图2所示实例中，副加强结构49的径向位置在主加强结构的外侧。在宽度方向，它占据主加强结构两外侧部分47之间的一部分或全部可用空间。主加强结构在轮胎内腔附近轴向向里的特殊布置可使胎冠径向外侧区内胎面以下形成空间。有利的是，只有一薄层胶料60将内侧的主加强结构42与轮胎腔70隔开。

胎冠自由区在本实施例中用于接纳副加强结构，该副加强结构包括特别的帘线加强件，其特性按轮胎种类选择，例如加强元件与圆周方向的夹角90°，特别是具有高的抗压刚度的金属加强件，从而提高胎冠区的刚度。

在图3所示实例中，胎冠外侧区的自由空间用于安排上有凹槽57的胎面花纹元件。槽的深度大于传统轮胎，(如虚线所示，深度相差ΔP)。较大深度提供取决于要求和轮胎种类的行动灵活性。例如，较深凹槽可用于容纳和排除大量的水，有利于优化轮胎的防水性能。因为胎面花纹元件可提供较大的磨损量，也使得高寿命轮胎的设计成为可能。

根据图4所示的变体，两部分中至少有一部分的加强结构具有双层加强件，即根据它们在轮胎子午面的相对位置所标示的内层加强件11和外层加强件12。这两层加强件贴近且大致互相平行，并用一层单独的胶料15将它们隔开、隔离。

在胎侧的径向外部或胎冠区40中，内层加强件11和外层加强件12各自具有端部13和14。这些端部是错开的。因此，在所示实例中，内层加强件13的端部和外层加强件14的端部，它们的轴向位置不同。内层加强件13的端部比外层加强件14的端部沿轴向更向外。

图5示出的变体包括传统的底部区，内有绕胎圈钢丝的翻边，这一底部区也可用于本发明的一个或其它实施例。

图6更详细地示出加强结构10的帘线的布置。图6示出的是该层结构的一部分，它是一根帘线曲折形成一系列平行帘线段。其底部和顶部由底环16和顶环17连接。第二层结构12(在本图中未示)也有类似结构。图6还示出结构10与帘线21之间在底部区的相互关系。

为了确保加强结构的牢固固定，最好生产一种组合的分层胎圈。在胎圈1内，加强结构各排帘线之间布置环形帘线。这些帘线为图中所示成串配置、或成相邻几串、或成捆地、或以任何一种合理结构配置。可依据轮胎种类和/或所需的特性对上述选项进行选择。

优选成串布置的环形帘线21在两侧胎圈中的构成固定帘线结构20。这些帘线最好是金属的，还可镀铜。每串中的各圈帘线是同心且叠在一起的。

加强结构10的径向内侧端部与胎圈结合。这样，这些端部便固定在胎圈中以致确保轮胎的整体性。为了有助于这种固着，此环形帘线与加强结构之间的空间用粘合胶占据。还可使用具有不同性能的多种胶料作为各区边缘，胶料与结构的组合在实际中不受限制。

帘线结构可用多种方法排列制作。例如一串帘线结构可用一根帘线绕成有几圈的螺旋线构成，最好从小直径绕到大直径。也可由很多同心帘线组成，一圈放在另一圈里面，从而叠合直径逐渐增大的各圈。不必加胶料就可确保加强帘线或环形帘线圈的植入。

为了尽可能精确地给加强帘线定位，使轮胎在刚性支架上制造是十分有利的，该刚性支架例如一种用于确定轮胎内腔的形状的刚性模具。将轮胎全部组成部分置于该模具上，按最终结构所需次序设置。且直接放到它们的最后位置，建造过程不必翻转或折叠轮胎胶坯。建造使用的设备，可参见有关胎体加强帘线铺设的文献EP 0 580 055及法国专利00/01394和有关橡胶制品的铺设的文献EP 0 264 600。可按专利US 4 895 692所述来对轮胎进行模制和硫化。

Claims (13)

1.一种轮胎，包括至少一层胎体型加强结构(10)，该加强结构固定在轮胎两侧的胎圈(1)中，胎圈的底部用于安装在轮辋座上，还包括胎冠加强件，每个胎圈沿着胎侧(6)在径向上向外延伸，胎侧在径向上向外与胎面相接，该加强结构(10)在圆周上从胎圈(1)向所述胎侧(6)伸展，在轮胎的至少一部分胎冠上所述加强结构(10)是不连续的，所述胎冠加强件一方面包括大体覆盖住胎冠整个宽度的至少一层主加强结构(42、43)，以及大体与主加强结构的中间部分(45)相邻、并且径向向外设置的至少一列中间圆周加强件(44)，其特征在于，所述主加强结构(42、43)各被分成两个不同的区域，一方面形成主加强结构的中间部分(45)，另一方面形成在中间部分(45)两侧轴向设置的主加强结构侧面部分(47)，在径向上中间部分(45)设置在比侧面部分(47)更向内的位置，还包括保证径向间隔的各区域之间的连接的至少一个连接区(50)。

2.如权利要求1所述的轮胎，其中在轮胎的每一侧设有至少一列大体轴向侧面的加强件(46)。

3.如权利要求2所述的轮胎，其中所述一列加强件(46)被设置在主加强结构侧面部分(47)的径向向外方向上。

4.如权利要求2所述的轮胎，其中所述一列加强件(46)被设置在主加强结构侧面部分(47)的径向向内方向上。

5.如上述项权利要求中的任一项所述的轮胎，其中该一列中间圆周加强件(44)在大体与所述主加强结构的中间部分(45)的宽度相等的宽度上展开。

6.如权利要求1所述的轮胎，其中所述中间圆周加强件(44)的径向位置使得这些加强件能够层叠排列在胎体型加强结构(10)的两端(13、14)之间。

7.如权利要求1所述的轮胎，其中该胎冠(40)包括一个相对于该胎冠的其它部分在径向向内具有附加厚度的区域。

8.按照权利要求7所述的轮胎，其中该具有附加厚度的胎冠区域在轴向被至少一个过渡区所界定，此过渡区表示在轴向向内的方向，轮胎的内壁向更小直径过渡。

9.按照权利要求1所述的轮胎，该轮胎还包括一个在主加强结构径向向外方向设置的副加强结构。

10.按照权利要求1所述的轮胎，其中主加强结构和/或副加强结构包括帘线元件，这些元件相对于圆周方向的设置具有非零角度。

11.按照权利要求1所述的轮胎，该轮胎还包括一个设置在主加强结构径向外侧的外周胶料带。

12.如权利要求1所述的轮胎，其中该轮胎还包括至少一个大体中间的特深凹槽。

13.如权利要求1所述的轮胎，其中胎体型加强结构在所述轮胎两侧的至少一侧上是双层的。

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