CN1319051A - 用于子午线轮胎的无胎圈钢丝的胎缘 - Google Patents

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Abstract

带有轮胎加强装置(1)的轮胎有两个胎缘B,上述胎体加强件(1)从一侧胎缘B延伸到另一侧,胎缘都没有固定的胎圈钢丝,每个胎缘都由一个加强钢丝R来加强,加强钢丝包括至少两个帘布层(2,3),帘布层自身翻转以形成四个轴向彼此靠近的加强层(21,31,32,22),两个轴向内层(21,31)由在层(21,31)间相互平行的单元构成,在加强钢丝中心轴向分布的两层(31,32)由在层间(31,32)交叉的单元组成,这样上述单元在周向上形成一个大于0°小于等于10°的α角,加强层(31,22,31,32)的轴向末端按照不同高度H21,H22,H31,H32布置在胎缘内,这样胎缘加强钢丝R中由至少两个带有加强单元的层组成并定位在两个平行层之间的环型带,就至少由两个在层间的带有加强单元的层组成。

Description

用于子午线轮胎的无胎圈钢丝的胎缘
本发明涉及一种轮胎外胎，带有被胎冠径向覆盖的胎体加强件，胎冠包括至少两个在内部有相互平行加强单元组成的帘布层，胎体加强件从一个帘布层穿过另一个帘布层，与圆周方向形成锐角。
专利申请EP-A-672547公开了一种没有胎圈钢丝的轮胎外胎，但是它包括一个环型件和至少一个胎缘加强钢丝。环型件的抗拉强度比同型号普通轮胎中胎圈钢丝所需值要小。胎缘加强钢丝由靠近或者与环型件接触的两个加强层组成。这些层的总成的拉伸断裂强度至少等于同型号普通轮胎中胎圈钢丝的必需值。这样胎缘加强钢丝的机械强度就有助于提高由环型件和上述加强钢丝组成的胎缘加强件总成的机械强度，以便使总成能够代替传统轮胎的胎圈钢丝。
欧洲专利申请公开的实施例显示一个胎缘加强钢丝一方面有两个邻近的加强帘布层组成，它们各自径向末端与环型件接触，并从环型件上向径向伸展。一个附加加强帘布层包裹着环型件和前两个帘布层，从而形成了靠在第一层两边的两个基本层，从而第一层被插在两个基本层之间，这样相互接触的四层实际上相互平行。
胎缘加强钢丝也可以仅由两个加强层组成，例如由上述的帘布层自身翻转来形成两层。前两层可以靠折叠单个帘布层得到，这样胎缘加强钢丝的四层就可以靠两个单个帘布层自身折叠来实现。
实施例还可以这样设想：胎体帘布层被环型件包裹并定位于加强层中，上述两个加强帘布层包裹着胎体帘布层和环型件。
一个加强层中的加强单元彼此交叉靠近或者与加强层轴向接触，换句话说，两层中的彼此径向靠近的单独单元彼此之间并不平行。
从长远角度来看，最好的方案是将单个帘布层自身翻转来形成由在层间相互交叉的由钢线构成的加强层。将一个或两个重叠的帘布层折叠或者翻转过来并在周向上形成0°～10°的角是一项非常精确的操作。使用上述方法生产带有加强胎缘的轮胎也会带来额外的生产问题，要获得大量胎缘单元的精确定位很不容易，因为在轮胎的制造、定型和硫化过程中上述单元很容易混乱，这将导致生产轮胎质量和性能的不稳定。
本发明的目的就是要提供一种轮胎的外胎，轮胎的制造将更加容易并且轮胎的性能将更可靠。
本发明中的轮胎包括一个有胎冠覆盖的胎缘加强件，轮胎本身被在两侧与两个胎缘连接的胎面径向覆盖。每个胎缘都没有固定的胎圈钢丝，上述胎缘加强件从一个胎缘伸展到另一个胎缘；轮胎的特征在于每个胎缘都由一个加强钢丝来加强，加强钢丝包括至少两个帘布层，帘布层自身翻转以形成四个轴向彼此靠近的加强层，每个上述层都包括在层内彼此平行的加强单元，每层还能在周向上形成范围在0°-10°之间的角α，最里面的两个轴向层由在不同层之间相互平行的单元组成，在加强钢丝中心轴向分布的两层由在层间交叉的单元组成，这样周向测量加强层总成的拉伸断裂强度就会至少等于同型号普通轮胎的所需值，加强层的轴向末端按照不同高度布置在胎缘内，这样胎缘加强钢丝中由至少两个带有加强单元的层组成并定位在两个平行层之间的环型带，就至少由两个在层间的带有加强单元的层组成。
当制造轮胎时，上述结构使得省去环型件成为可能，环型件的纵向拉伸断裂强度小于同型号普通轮胎必需值，它的轴就是轮胎的旋转轴。另一方面，上述环型件的出现带来了另一项功能：能够填充胎缘径向较低的部分，以便使这部分的轴向宽度与装在轮胎上的轮辋的宽度相一致，并与能阻止轮胎在轮辋上转动的轮辋过盈量一致。
虽然胎体加强件的卷起和与之相应的主体被轴向定位在两个最内层的轴向加强钢丝层和两个上述加强件的轴向最外层之间，它也可以被胎缘加强钢丝的径向最低部分包裹，这个径向最低部分由两个加强帘布层卷起形成。胎缘加强件的卷起也能够插入两个轴向的最外层间，而胎缘加强件的主体也被插入两个轴向的最外层间。
本发明的另外一个优点在于至少在胎缘外部的轴向覆盖部分是由橡胶混合物制成的，在硫化的条件下，混合物的动态弹性损耗模量G”小于1,G”的单位是MPa，上述模量的测量是在剪切应变为10％，温度为50℃，频率为10HZ的条件下进行的，上述部分的厚度最多为2mm。当装上轮胎时，上述保护部分或者层的部分至少在轮辋弯脚的区域与轮辋接触。
术语“胎缘加强钢丝的卷起层的加强单元”是指织索或者钢丝。一根织索可以是一个单纤维或者多纤维的细索，一个钢丝可以有或者没有中部的芯。组成加强单元的物质可以是多种多样的，例如可以是金属特别是钢，但是最好是天然或者合成织物，例如纤维素、聚酯或者脂族，最好是芳族聚酰酯材料，特别是拉迈得线(aramide cords)；它也可以是矿物材料，例如玻璃或者碳，每个加强钢丝也可以由上述几种不同的材料组成。
本发明的特征将会在下面的说明中更加清楚，其中：
图1是本发明所述一种轮胎胎缘沿子午线方向的示意图；
图2是本发明第二种轮胎胎缘沿子午线方向的示意图；
图3是本发明第三种轮胎胎缘沿子午线方向的示意图；
在本发明实施例中所述的旋转轮胎有一个胎冠加强件(未标出)，该加强件包括至少两个胎冠帘布衬层，胎冠帘布层可以是金属的或者织物加强单元，这些单元在帘布层内相互平行并在层间相互交叉，在周向形成的角的范围是0°～30°，上述加强件被胎面覆盖，胎面通过两个侧壁(5)与胎缘B连接在一起。子午线加强单元(1)(图1)，在实施例中由单层织索(聚酯)制成，并从胎缘B一边延伸到另一边，子午线加强单元的边缘连同每个胎缘B被卷起，在赤道面两边形成一个卷起。上述子午线加强单元没有沿着胎圈钢丝包裹起来，没有出现胎圈钢丝，但是沿着胎缘B上的加强钢丝R的径向下部被包裹起来。
上述加强钢丝R包括两个带有织物加强单元和更多的芳族聚酰胺加强钢丝的帘布层(2)和(3)。第一帘布层自身卷起以形成两层：一个轴向内层(21)和一个轴向外层(22)。同样的，第二帘布层自身卷曲形成两层(31)和(32)，层(31)轴向靠近第一帘布层(2)的层(21)，层(32)轴向靠近层(22)。在每个加强帘布层(2、3)中，芳族聚酰胺加强钢丝平行放置，与圆周方向形成一个锐角α，换句话说，这个在钢丝上的角度由钢丝方向和圆的切线决定，圆的轴线就是轮胎的旋转轴并通过所述点。对于每个层(21,22,31,32)来说，角α可以随着测量点半径的不同而改变，但是总是大于0°，最大等于10°。
当层(2)和(3)被翻转后，它们被布置在胎缘加强钢丝的成型鼓或者胎体加强件的间隔上，这样，构成轴向内层(21)和(22)的加强钢丝就不仅仅是在各自的层内相互平行，而且也会在轴向靠近的层(31)和层(21)之间相互平行。当同一层(2)或者(3)中的两层(21,22)或者(31,32)中的加强钢丝相对于同一帘布层的另外一层(21,31)或(22,32)中的加强钢丝相互交叉时，两个帘布层(2)和(3)各自的的轴向外层(22)和(32)中的加强钢丝从一层(22)中对轴向临近的或最近的层(32)相互平行。
在胎体帘布层(1)和总成R之间安排了两个薄橡胶部分(7)和(8)作为分离部分，其中部分(7)用来分离层(21)和胎体加强件(1)的主体部分，在本实施例中部分(8)是基本上等厚的橡胶层，用来将加强层(22,31和32)和胎体帘布层(1)的卷起部分(10)分开。橡胶部分(7)和(8)的正切模数MA10的值正好在胎体加强体中加强部件的压光橡胶的模数MA10的值和加强层(21,22,31,32)的压光橡胶部件的模数MA10的值之间，后者稍高。
MA10模数是所给橡胶混合物的模数，是在所给橡胶有10％相对延长的张应力测量，所确定的张应力应该符合1998年9月的AFNOR-NF-T46-002标准，处于根据1979年12月的AFNOR-NF-T40-101标准的正常温度和湿度下。
加强层(21,22,31,32)中呈放射状的上端被定位在不同的高度H21,H22,H31,H32上，上述高度是相对于轮胎旋转轴的平行线来测量的，此平行线通过与旋转轴正交的胎缘边和胎缘座基线的交叉点。如图1所示，上述高度在一个有至少两个加强层(21)和(32)的环型加强带上，特别是在只有两个加强层的带上，上述的两层包括从一层穿过另一层的加强部件，在本实施例中，即使两层是交叉的，总成R的硬度仍然很大。这种加强层末端排列的方式使达到代替同型号轮胎的普通胎圈钢丝所需的圆周拉伸刚度和拉伸断裂刚度变成可能，同时，因为在形成加强钢丝间隔过程中，两个加强帘布层与层间的平行单元一起定位，考虑到构成胎缘的产品定位坐标更好认定，整个部分更容易制造。至于胎体帘布层(1)的卷起部分(10)的高度值HC，在实施例中提到的值中是最大的，因此卷起部分(10)轴向的覆盖了层(21,22,31,32)的所有端部，于是就有一个边与胎体帘布层的主要部分轴向最近。
一方面胎缘的结构是由带有内部衬垫的层(6)来完成的，另一方面也是由用来保护胎缘的橡胶部分(7)来完成的。在硫化的条件下，保护层(4)有一个小于1的动态弹性损耗模量G”,G”的单位是MPa；如实施例中所述，G”等于0.08Mpa，比带有常规胎圈钢丝的胎缘相应部分的模量小，后者至少等于1。至于上述部分(4)的厚度，在轮辋的弯脚处等于1.5mm。使用具有较低弹性损耗模量G和在胎缘外部有较薄厚度的部分(4)，也会使滚动阻力大幅度的减小，而不会改变轮胎在轮辋上附着的效力。部分(4)的特性可能会提高通过胎缘的加强钢丝R的硬度。
图2显示的是引用的欧洲申请中描述的一个带有环型件的实施例。加强帘布层(2)和(3)环绕在上述环型件(20)的周围，一方面形成两个轴向的内部层(21)和(31)，另一方面也形成两个轴向的外部层(22)和(32)。在其他方面，这个胎缘的结构与先前描述的胎缘和图1中的实施例相同，胎体帘布层(1)被加强钢丝R包裹，并且也被环型件包裹。
在周向测量环型件(20)的抗张强度大约小于300daN，也就是说，远远小于同型号的普通轮胎胎圈钢丝的必需值，而且周向测量加强帘布层的加强钢丝R的抗张强度至少等于同型号普通轮胎的必需值，换句话说，等于本实施例中所描述的旋转轮胎的必需值，并且远远大于1000daN，因此环型件的机械强度对总成R的机械强度必然没有任何帮助。而且，上述抗张强度力能够选择以便保证对轮胎的制造、卷曲、定型和硫化。环型件(20)可以包括一个环型的绳索，环型绳索的轴就是轮胎的旋转轴。上述绳索可以是单纤维的也可以是多纤维的，织物或者是金属的，要制造得尽可能的轻；首选中空的金属绳索，因为它有体积和重量上的优点。环型件(20)也可以是合成材料制成的，例如由芳族聚酰胺或者矿物材料，例如玻璃。它可以由橡胶混合物来代替以获得较大的正交拉伸弹性模量和硬度；例如模量MA10高于15MPa在有10％相对延长的混合物是比较好的。上述部分可以只是由织索、钢丝或者带组成的环型件的一个附加条件，目的是为了更好的填充胎缘。
图3所示的胎缘与图2所示的在三个特征上有所不同，它们是：
相对加强层的环型件(20)的位置不同；
加强层(21,22,31,32)的径向上端各自的径向位置不同；
胎体帘布层相对于加强层的轴向位置不同；
第二加强帘布层(3)没有被环型件(20)包裹，仅仅自身翻转形成层(31)和(32)，而第一帘布层(2)被上述环型件包裹起来。当加强层末端的高度值按照如图1所示H22、H31,H32、H21这样增大的顺序排列，图3中的顺序是H32,H21,H22,H31。除此之外，被环型件(20)包裹着的胎体帘布层(1)夹在被翻转的层(2)和(3)的中间，帘布层的主体被插入层(21)和(22)中，胎体帘布层的卷起(10)被插入到层(22)和(23)中。在能够保持加强钢丝R的拉伸强度和提高轮胎各部分位置精确度并获得更好的轮胎制造质量的同时，这样的安排也可能使胎缘加强件靠近由胎体加强件和胎缘加强件两个加强钢丝构成的合成物的中性纤维，并且也能够在胎缘部分通过接地点时，限制胎体加强件被压缩的量。
胎体加强件(1)的每一个边都能够插入加强层(未标出)轴向的内层和外层之间。两种结构可以存在：上述胎体加强件的每一个边都翻转形成一个折叠部分，且主体部分和折叠部分都被轴向插入上述的层中；或者边既没有折叠也没有翻转。

Claims (6)

1．一种轮胎，包括一个被胎冠加强件径向覆盖的子午线加强单元，胎面通过两个侧壁(5)与胎缘B连接在一起，胎缘都没有固定的胎圈钢丝，上述胎体加强件从一侧胎缘延伸到另一侧，其特征在于：
每个胎缘都由一个加强钢丝来加强，加强钢丝包括至少两个帘布层(2,3)，帘布层自身翻转以形成四个轴向彼此靠近的加强层(21,31,32,22)，每个上述层都包括在层内彼此平行的加强单元，每层还能在周向上形成一个大于0°且小于等于10°的α角，最里面的两个轴向层(31,32)由在不同层(31,32)之间相互平行的单元组成，在加强钢丝中心轴向分布的两层由在层间交叉的单元组成，这样周向测量加强层总成R的拉伸断裂强度就会至少等于同型号普通轮胎的所需值，加强层(31,22,31,32)的轴向末端按照不同高度H21,H22,H31,H32布置在胎缘内，这样胎缘加强钢丝R中由至少两个带有加强单元的层组成并定位在两个平行层之间的环型带，就至少由两个在层间的带有加强单元的层组成。
2．如权利要求1所述的轮胎，其特征在于：
胎缘B包括一个环型件(20)，环型件的周向拉伸断裂强度小于加强钢丝R的拉伸断裂强度，环型件(20)的轴就是轮胎的旋转轴。
3．如权利要求1或2所述的轮胎，其特征在于：
胎体加强件(1)的每一个边，不论是有还是没有卷起(10)，轴向的定位在两个轴向内层和两个轴向外层之间。
4．如权利要求1或2所述的轮胎，其特征在于：
胎体加强件(1)被胎缘B的加强钢丝R的径向最低部分包裹。
5．如权利要求1或2所述的轮胎，其特征在于：
胎体加强件(1)的卷起部分(10)被插入两个轴向外层之间，与之相应的胎体加强件的主体被插入两个轴向内层之间。
6．如权利要求1-5中任一所述的轮胎，其特征在于：
至少在胎缘外部的轴向覆盖部分(4)是由橡胶混合物制成的，在硫化的条件下，混合物的动态弹性损耗模量G”小于1,G”的单位是MPa，上述模量的测量是在剪切应变为10％，温度为50℃，频率为10HZ的条件下进行的，上述部分的厚度最多为2mm，当装上轮胎时，上述保护部分或者层的部分至少在轮辋弯脚的区域与轮辋接触。
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