CN1647958A - 充气轮胎及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种充气轮胎，包含：一胎体帘布，其绕每个胎圈部分内的胎圈芯从轮胎内侧至外侧向上折起，以便形成一对折起部分和其间的一主体部分；一三角胶，置于胎体帘布折起部分和主体部分之间；以及一加固橡胶层，置于胎体帘布轴向外侧，其中三角胶从胎圈芯径向向外延伸至一个径向高度为距胎圈芯径向外端10至25mm的位置；加固橡胶层径向向外延伸超出最大轮胎截面宽度点，并径向向内延伸超出折起部分径向外边缘；并且三角胶和加固橡胶层每个都由硬橡胶组成，其硬度差不超过15度。在一种制造充气轮胎的方法内，在胎体帘布缠绕的轮胎成型鼓的柱表面每侧设置一个胎圈－胎圈芯－三角胶组件，其中该组件的三角胶橡胶的径向外端定位为距所述柱表面的径向距离小于8mm。

Description

充气轮胎及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种制造充气轮胎的方法，更特别地涉及一种适用于如客车轮胎之类轻型轮胎的胎圈和下侧壁结构。
背景技术
通常，如图4所示，充气轮胎具有一个三角胶(d)。三角胶(d)由硬橡胶组成并置于胎体帘布的主体部分(b1)和折起部分(b2)之间。为了驾驶稳定性等类似目的，三角胶(d)从胎圈芯(c)延伸至侧壁部分内以加固胎圈部分(a)。
在制造一种生胎(green tire)的方法中，如图5所示，一个径向延伸的三角胶(bead apex)橡胶(d)设置在轮胎成型鼓(e)的每侧，径向外面部分绕轮胎成型鼓(e)折起，然后胎体帘布(b)的边缘(b2)向上折起。结果，由于深度弯曲，即使在制成的硫化轮胎内，三角胶(d)容易产生一个大得会降低强度的残余内力。因此，为增加强度，三角胶必须增加其橡胶体积。考虑到减轻重量和因为那样一个大三角胶橡胶难以有序地折叠，这种方法不是优选。
在已公开的日本专利申请JP-A-11-20424中，另一方面，为了消除如图6(a)和6(b)所示的对折叠大的三角胶的需要，可采用小的三角胶(d)，以及为了提高驾驶稳定性，作为大的三角胶的径向外侧部分的替代，一单独的加固橡胶层(f)置于胎体帘布(b)的主体部分(b1)和折起部分(b2)。因此，在这种情况下，在制造生胎时，如图6(a)所示，加固橡胶层(f)绕鼓缠绕在胎体帘布主体部分上，然后胎体帘布(b)向上折起。此后，包括胎体帘布和加固橡胶层的柱状组件膨胀成环状。然而，在膨胀时，由于加固橡胶层(f)伸展，胎体帘线很可能在胎体帘布的折起部分(b2)和邻近的主体部分(b1)处发生紊乱。
发明内容
因此，本发明的一个目的在于提供一种充气轮胎和一种制造该轮胎方法，本发明通过采用一个小的三角胶橡胶和一单独的加固橡胶层来替代单个的大三角胶，同时提供必要的驾驶稳定性并有效减轻重量，上述问题得以解决，即，可避免由于残余内力引起的强度变差和可防止在制造生胎时的胎体帘线紊乱以改善轮胎的一致性。
根据本发明，一个充气轮胎包括：一个胎体帘布，其绕每个胎圈部分内的胎圈芯从轮胎内侧至外侧向上折起，以便形成一对折起部分和一个位于其中的主体部分；一个三角胶，其置于胎体帘布折起部分和主体部分之间；以及一加固橡胶层，其位于胎体帘布轴向外侧，其中
三角胶从胎圈芯径向地向外延伸至一个径向高度为距胎圈芯径向外端10至25mm的位置；
加固橡胶层径向地向外延伸超出轮胎宽度最大点并径向地向内延伸超出折起部分径向外边；
且三角胶和加固橡胶层都是由硬橡胶组成，且其间的硬度差别不超过15度。
在根据本发明的充气轮胎制造方法中，一个胎圈-胎圈芯-三角胶组件设置在一个其上由胎体帘布缠绕的轮胎成型鼓的柱表面每侧，并且此时，该组件的三角胶橡胶的径向外端位于距柱表面径向距离不超过8mm处。
在本申请中，成品轮胎各种尺寸指那些处于正常充气未负载状态下的尺寸，除非另外标明。
在此，正常充气未负载状态指：轮胎安装在标准轮圈上并且充气至标准气压但不加载轮胎负载。标准轮圈是由标准组织，比如JATMA(日本和亚洲)、TRA(北美)、ETRTO(欧洲)、STRO(斯堪的纳维亚)等类似组织正式批准用于轮胎的轮圈。标准气压和标准轮胎负载是由相同组织在气压/最大负载表格或类似表格内的规定的用于轮胎的最大气压和最大轮胎负载。例如，标准轮圈是JATMA规定的“标准轮圈”、ETRTO规定的“测量轮圈”、TRA规定的“设计轮圈”等等。标准气压是JATMA规定的“最大气压”、ETRTO规定的“充气压力”、TRA内的“在各种冷充气压力下的轮胎负载限制”表格给出的最大气压等等。标准负载是JATMA规定的“最大负载能力”、ETRTO规定的“负载能力”、TRA上述表格中规定的最大值等等。然而，对客车轮胎，标准气压和标准轮胎负载分别统一规定为180kpa和88％的最大轮胎负载。
附图说明
本发明的具体实施例将在下文中结合附图详尽描述。
图1是一个横截面图，示出根据本发明的充气轮胎。
图2(a)，2(b)和2(c)是示意性的横截面图，用于说明一种根据本发明的轮胎加工方法。
图3(a)，3(b)和3(c)是示意性的横截面图，用于说明另一种根据本发明的轮胎加工方法。
图4是示意性的横截面图，示出一种常规结构。
图5是示意性的横截面图，用于说明在上述轮胎加工方法中使用大尺寸的三角胶橡胶时所遇到的问题。
图6(a)和6(b)是示意性的横截面图，用于说明现有技术。
具体实施方式
在附图中，根据本发明的充气轮胎1是一种用于客车的子午线轮胎，包括：一个胎面部分2，一对侧壁部分3，一对胎圈部分4，一个贯穿胎面部分和侧壁部分3在胎圈部分之间延伸的胎体6，以及置于胎面部分2内的胎体6的冠部的径向外侧的带束7、9。图1示出一种上述正常充气的未负载状态。
每个胎圈部分4中安装有胎圈芯5。胎圈芯5通过缠绕胎圈金属丝(比如钢丝)以缠绕成一个具有特定横截面形状(或排列)的环而形成。本例子中，一根直径为0.8至1.5mm的单一钢丝缠绕成一个环状横截面形状，因为环状可减小胎圈芯轴向宽度，因此胎圈部分4的体积减小以减轻轮胎重量。而且，作为另一种具有环形横截面的帘线结构，比如，可采用所谓的通过将一根或多根护皮金属线螺旋形缠绕在一个环形芯线上而形成的线胎圈。
在胎圈部分4中，此外由硬橡胶构成的三角胶8置于胎圈芯5的径向外侧。三角胶8从胎圈芯5径向向外延伸，并且径向向外逐渐变细以便其厚度在径向外端处变成零。如图1所示，在径向外端和胎圈芯5之间测得的三角胶8的径向高度H1减小至10mm到25mm的范围内。因此，有可能消减胎圈部分4以实现架乘舒适并降低轮胎重量。
胎体6由至少一层具有以相对轮胎赤道圈CO以70至90度的角度径向布置的帘线的帘布6A组成，该帘布6A贯穿胎面部分2和侧壁部分3在胎圈部分4之间延伸，并绕着胎圈部分4内的胎圈芯5从轴向内侧至轮胎轴向外侧折起，以形成一对折起部分6b和一位于其中的主体部分6a。在本实施例中，胎体6由具有相对轮胎赤道圈CO成90度的角度径向布置的帘线的单帘布6A组成。对胎体帘线而言，可适当采用有机纤维帘线，比如聚酯纤维，尼龙，人造纤维等。
带束包括一个缓冲层7和一可选的带9。
缓冲层7包括至少两层交叉的帘布7A和7B，所述帘布由与轮胎赤道圈CO成10至30度的角度设置的高弹性帘线构成。对缓冲层帘线、钢丝帘线和/或高模量有机纤维帘线而言，可采用聚乙烯萘(polyethylenenaphtharete，PEN)、聚乙烯对苯二甲酸酯(polyethylene terephthalate，PET)和芬芳聚酰胺(aromatic polyamide)等原料。本实施例中，缓冲层由两个交叉的缓冲层帘布7A和7B组成。
带9由相对轮胎赤道圈CO成最大为约5度的小角度或几乎零度地缠绕在缓冲层径向外侧上的一根或多根帘线组成。例如，可采用有机纤维帘线，比如尼龙。本实施例中，带9是一个覆盖在缓冲层7整个宽度的单一全宽尼龙带。然而，一根由仅仅覆盖在缓冲层边缘部分的两部分组成的所谓的边缘带可单独使用或结合全宽带使用。
上述三角胶8位于胎体的主体部分6a和折起部分6b之间。胎体帘布折起部分6b绕三角胶8轴向外侧径向向外延伸，然后超出三角胶的径向外端，其绕胎体主体部分6a轴向外侧延伸。
一加固橡胶层10设置在胎体6轴向外侧上。层10由硬度等级与三角胶相同的硬橡胶组成，两者间的硬度差别为根据日本工业标准K6253测量计示硬度(durometer hardness)小于JIS A型15度。加固橡胶层10的JIS A型计示硬度为75度至95度。在本例子中，加固橡胶层10有一个0.5至1.5mm的大体上一致的厚度。
为了重量减轻并实现必要的驾驶稳定性并且不降低驾乘舒适性，加固橡胶层10径向向外延伸，超出轮胎截面宽度最大点M，然后径向外端部分10U在距轮胎截面宽度最大点M 5至15mm的径向高度H2处终止于胎体主体部分6a的轴向外侧。
另一方面，径向内端部分10L与折起部分6b重叠并终止于胎体折起部分6b轴向外侧。而且，径向内端部分10L与三角胶8在径向方向上重叠。
径向内端部分10L与三角胶8的重叠长度Y在轮胎径向方向上设置为在5至20mm的范围内。
径向内端部分10L与折起部分6b的重叠长度X沿层10方向上设置为在不小于5mm的范围内。
因此，与小的三角胶8配合，加固橡胶层10加固了胎圈部分和侧壁下部分，从而在实现驾乘舒适性和有效地减轻重量的同时还提供必要的驾驶稳定性。
通过如上设置重叠长度Y，从径向内端部分10L至三角胶8的刚度变化是平滑的或逐渐变化的。而且，由于折起部分6b的径向外缘被盖住，可以有效防止比如脱离之类的失误。
如果加固橡胶层10的硬度小于75度和/或厚度小于0.5mm，那么加固作用就不够并难以提高驾驶稳定性。如果硬度大于95度和/或厚度大于0.5mm，那么驾乘舒适度易于变差。
如果重叠长度Y小于5mm，重叠部分易于变弱，并难于提高驾驶稳定性。考虑到减轻轮胎重量，超过20mm的重叠长度Y是不优选的。
图2(a)-2(c)示出一种制造充气轮胎1的方法的一部分。在本例子中，所述方法包括步骤(s1)-(s9)。
(s1)一个内衬橡胶21缠绕在轮胎成型鼓20的柱表面20c上，以致于其两端都从柱表面20c的两端边缘突出。
(s2)胎体帘布6A绕着柱表面20c缠绕在内衬橡胶21上，使得胎体帘布6A两端分别从柱表面20c两端边缘突出，以能径向向内收缩突出部分23。
内衬可能与胎体一体化。在那种情况下，胎体帘布可直接缠绕在柱表面20c上，并且步骤(s1)可省略。
(s3)每个突出部分23收缩，使得突出部分23绕径向表面20s向下翻折。
(s4)如图2(b)所示，胎圈-胎圈芯-三角胶组件22受压从侧边靠着向下翻折的突出部分23的轴向外侧。这时候，当从轮胎成型鼓20的柱表面20c径向向外测量时，三角胶8上端必须处在最多8mm的高度L1上，优选小于6mm，更优选小于4mm。
在此，胎圈-胎圈芯-三角胶组件22通过绕环状胎圈芯5胶粘一条三角胶橡胶8并将条的两端相连而形成，其中条的厚度从径向内端处的胎圈芯宽度或直径逐渐减小至径向外端处的近似于零。优选地弯曲部分厚度减少至低于6mm，更优选低于4mm。
(s5)然后，胎体帘布6A的突出部分绕着胎圈芯组件22从轴向内侧至轴向外侧向上折起至胎体帘布6A的主体部分6a上。
此时，由于三角胶8从柱表面20c突出很小，必须事先将突出部分翻折至胎体帘布主体部分6A上。因而，如图5所示，常规弯曲过程(k)可省略。即使存在一个从由先前缠绕材料组成的柱表面突出的小突出部分，由于突出长度很小，在与胎体帘布突出部分一起弯曲的突出部分内，残余内力小得可忽略。
(s6)在被翻折至绕柱表面20c的胎体帘布主体部分6a的突出部分23的径向外侧上，加固橡胶层10缠绕成柱状使得轴向外边与突出部分23(或胎体帘布折起部分6b)重叠。
(s7)然后，可施加侧壁橡胶，胎圈橡胶等等，并且当减少胎圈芯5之间距离时，组件被整形为环状。
此时，由于加固橡胶层10置于折起部分6b的外侧，当将柱表面变形成环面时，所发生在如图6(b)所示的常规结构内的主体部分6a和折起部分6b的帘线紊乱可以得到有效防止，并且一致性得以改善。
(s8)然后，为加工生胎，包括带束(缓冲层7，带9)和一个胎面橡胶的胎面部件绕环状胎体冠部设置。胎面橡胶和带束优选事先组装至一个环状体。
(s9)将生胎放入模具并硫化。
图3(a)，3(b)，3(c)示出如图2(a)-(c)所示加工方法的所述部分的另一个例子，其中如图2(c)所示缠绕加固橡胶层步骤(s6)被省略。仅仅描述与前面例子不同之处。
在本例子中，如图3(a)所示，当胎体帘布6A绕柱表面20c缠绕成柱状时，加固橡胶层10已经胶粘在胎体帘布6A的突出边缘上。
其间的重叠，即径向内端部分10L与折起部分6b的上述重叠X设置为在不小于5mm的范围内，在接下来的向下翻折步骤(图3(b))和向上翻折步骤(图3(c))中不会相互脱离。
如图3(b)所示，包含加固橡胶层10的突出部分23绕着径向表面20s向下翻折。
然后，以与前一例子相同的方式，胎圈芯组件22受压，并且如图3(c)所示，突出部分23与加固橡胶层10一起绕胎圈芯组件22向上翻折至胎体帘布6A主体部分6a上。
进一步地，经过与前一例子相似的步骤，加工出生胎并且将其硫化为成品。
对比试验
按包括如图3(a)-3(c)所示后面例子的上述方法，用于客车的尺寸为175/65R14的测试轮胎是基于表格1给出的参数制造的。针对驾驶稳定性和驾乘舒适度对轮胎进行测试。还需测量轮胎的竖直弹簧常数和侧向弹簧常数。
(1)轮胎弹簧常数
安装在一个标准轮圈上并且充气至200kPa的测试轮胎用于测量施加一个4.0kN的竖直负载时其竖直挠曲，并且用竖直负载除以竖直挠曲所得的商而获取竖直弹簧常数。
在4.0kN的竖直负载下，一个500N的侧向力被进一步地施加至轮胎且测量轮胎的侧向变形，并且用侧向力除以侧向挠曲所得的商而获取侧向弹簧常数。
在表1中列出所述弹簧常数，以常规轮胎的指数为100。
(2)驾驶稳定性和驾乘舒适度
一辆所有四个均车轮安装测试轮胎的1500cc FF客车在干燥的轮胎测试道上行驶，测试驾驶者评价驾驶稳定性和驾乘舒适度。结果以基于常规轮胎的指数为100而在表格1中示出。指数越大，性能越好。
根据测试结果，确证了虽然轮胎重量大大减轻，仍然可获得更好或实际上稳定的驾驶性能，并且大体上驾乘舒适度得到改善。进一步地，避免轮胎一致性变差。
表格1
轮胎 常规 Ref.1 Ex.1  Ex.2  Ex.3  Ex.4  Ex.5  Ex.6  Ex.7
胎圈芯*1截面形状 TB长方形 SW圆形 SW圆形  SW圆形  SW圆形  SW圆形  SW圆形  SW圆形  SW圆形
三角胶硬度(度)高度H1(mm) 9240 9215 9215 9215 9215 9215 9215 9215 9225
加固橡胶层硬度(度)厚度(mm)高度H2(mm)重叠Y(mm) 无-------- 无-------- 有920.81210  有780.81210  有920.81220  有921.21210  有920.855  有920.8520  有920.8510
轮胎重量(kg) 6.8 5.9 6.2  6.2  6.3  6.4  6.1  6.3  6.2
弹簧常数竖直侧向 100100 8585 9798 9596 100100 103103 9597 100100 9596
驾驶稳定性 100 90 103  98  103  105  102  102  98
驾乘舒适度 100 110 105  107  102  100  107  102  107
SW：：由一根单钢丝帘线卷绕
TB：由钢丝帘线组成的带状胎圈

Claims (6)

1.一种充气轮胎，其包括：
一个胎面部分，
一对侧壁部分，
一对其内各带有一个胎圈芯的胎圈部分，
一个胎体帘布，其穿过所述胎面部分和所述侧壁部分在所述胎圈部分之间延伸，并绕各所述胎圈部分内的胎圈芯从轮胎内侧至外侧向上翻折从而形成一对折起部分和一位于此对折起部分之间的主体部分，
一个置于各所述折起部分和所述主体部分之间的三角胶，和
一置于所述胎体帘布轴向外侧的加固橡胶层，
其中
所述三角胶从所述胎圈芯径向向外延伸至一个径向高度为距所述胎圈芯径向外端10至25mm的位置，
所述加固橡胶层径向向外延伸超出最大轮胎截面宽度点，并且径向向内延伸超出所述折起部分的径向外边缘，并且
三角胶和加固橡胶层每个都是由硬橡胶制成，其硬度差不超过15度。
2.如权利要求1所述的充气轮胎，其中
所述加固橡胶层硬度在75至95度的范围内，且
其厚度在0.5至1.5mm的范围内。
3.如权利要求1所述的充气轮胎，其中
所述加固橡胶层与所述三角胶的径向外端重叠，并且
其重叠(Y)在轮胎径向方向上在5至20mm的范围内。
4.如权利要求1所述的充气轮胎，其中
所述胎圈芯具有圆的横截面形状。
5.一种制造如权利要求1至4中任一项所述充气轮胎的方法，包括：
绕轮胎成型鼓的柱表面缠绕一个胎体帘布，使得所述胎体帘布的边缘部分突出所述柱表面的边缘；
在所述柱表面的各侧设置一个胎圈-胎圈芯-三角胶组件，其中胎圈-胎圈芯-三角胶组件由一个环状胎圈芯和一个绕所述胎圈芯径向延伸的环状三角胶橡胶组成，并且
所述三角胶橡胶的径向外端定位为与所述柱表面的径向距离不超过8mm。
绕所述胎圈-胎圈芯-三角胶组件从轴向内侧至轴向外侧，将所述胎体帘布突出的边缘部分向上翻折至绕轮胎成型鼓缠绕的所述胎体帘布主体部分上；以及
绕胎体帘布的主体部分和每个折起的边缘部分缠绕一加固橡胶层，使得所述加固橡胶层与折起的边缘部分重叠并且其重叠不小于5mm。
6.一种制造如权利要求1至4中任一项所述充气轮胎的方法，包括：
绕一轮胎成型鼓的柱表面缠绕一个胎体帘布，使得所述胎体帘布的边缘部分突出于所述柱表面的边缘，其中所述胎体帘布的每个突出的边缘部分在径向内表面带有一加固橡胶层，使得所述加固橡胶层与所述边缘部分重叠至少5mm；
在所述柱表面的每侧设置一个胎圈-胎圈芯-三角胶组件，其中所述胎圈-胎圈芯-三角胶组件由一个环状胎圈芯和一个绕所述胎圈芯径向延伸的环状三角胶橡胶构成，并且所述三角胶橡胶的径向外端定位为与所述柱表面的轴向距离不超过8mm；以及
绕所述胎圈-胎圈芯-三角胶组件从轴向内侧至轴向外侧，将所述胎体帘布突出的边缘部分与所述加固橡胶层一起向上折起至绕所述轮胎成型鼓缠绕的所述胎体帘布主体部分上。
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