CN1714003A - 带有波状侧壁的扩展移动性轮胎 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轮胎，其包括在胎圈中固定在轮胎每侧上的至少一个胎体型增强结构，每个胎圈通过侧壁径向朝外地延伸，所述侧壁包括布置在所述侧壁的大致中间部分的至少一个基本弹性的环形绳，从朝所述侧壁的所述胎圈沿圆周延伸的胎体型增强结构，所述胎体型增强结构以这样的方式布置，一方面，使得在所述侧壁的大致中间部分，所述增强结构的绳在所述圆周上呈不同的轴向位置，从而沿圆周路径形成一系列基本一致的波纹，该波纹形成波状圆周轮廓。在正常压力下，所述侧壁的结构刚性是标准轮胎的结构刚性，而在减小的压力下，所述侧壁被硬化以支撑负荷。

Description

带有波状侧壁的扩展移动性轮胎

本发明涉及轮胎，尤其涉及在侧壁中包括胎体型增强结构的绳的特殊布置的轮胎，一方面，在基本正常的压力下该轮胎允许获得柔性侧壁，该柔性侧壁能够在具体如舒适性和旋转阻力方面提供较佳质量，在另一方面，在减小的压力下该轮胎允许获得硬化的侧壁，该硬化的侧壁能够在一定限度内承受轮胎上的负荷。

若干年来，轮胎制造商一直致力于开发在与膨胀型轮胎适配的车轮的最初使用时就已存在的问题的原创解决方案，即，如何允许车辆在一个或多个轮胎中压力的明显或全部损失的情况下继续其行程。近十年来，备用轮胎被认为是唯一的、普遍的解决方案。然而在最近，已经出现重要的有利情况，其可能导致备用轮胎的淘汰。“扩展移动性”的概念正在形成。该相关的技术允许当泄气或压力下降之后，在一定的限度内用相同的轮胎继续行驶。这允许司机行驶到修理点，例如，常常在危险的环境下，不用必须停下来安装备用轮胎。

两个主要类型的扩展移动性技术目前可在汽车市场上获得。一方面，存在自承重类型的轮胎(常常由于它们的英文缩写ZP而获知，其能够支持“零压力”)。由于增强的侧壁，更频繁地依靠填入侧壁中的橡胶材料，自承重轮胎在减小的压力下甚至在无压力下能够承受负荷。该类型的轮胎的侧壁的结构硬度很高。增强的侧壁技术有利于在退化模式下工作，所述退化模式通常对于绝大多数车辆来说是对每天工作的损害的罕见的或者至少很偶然的情况，其具有增强的侧壁的原理所固有的缺陷。在正常工作中，在额定的工作压力下，这在旋转阻力和舒适方面可能相当不利。而且，在侧壁松驰的效果下轮胎的底部区强烈地趋向于想从轮辋滑脱可能限制该解决方案的效果。

另一方面，可获得配备有支撑件的轮胎，该支撑件能够在压力下降后侧壁松弛的情况下支撑轮胎胎面的内部。该解决方案有利地与包括能够最小化轮胎滑脱轮辋的风险的底部区的轮胎结合。由于该解决方案能够在正常条件下基本保持行驶特征的完整，因此该解决方案是有利的。另一方面，它存在的不足是：需要为车辆的每个车轮增加额外部件，即，支撑件。

因此，为了克服这些不足，本发明提供了一种轮胎，其包括在胎圈中固定在轮胎每侧上的至少一个胎体型增强结构，所述胎圈的底部准备安装在轮辋座上，每个胎圈通过侧壁径向朝外地延伸，所述侧壁径向朝外配合胎面，并且包括布置在所述侧壁的大致中间部分的至少一个基本弹性的环形绳，从朝所述侧壁的所述胎圈沿圆周延伸的胎体型增强结构，胎冠加强件，每个所述胎圈进一步包括允许所述增强结构保持在每个所述胎圈中的固定区，所述胎体型增强结构以这样的方式布置，使得在所述侧壁的大致中间部分，所述增强结构的绳在所述圆周上呈不同的轴向位置，从而在所述圆周周围形成连续的基本规则的波纹，该波纹形成波状圆周轮廓。

由本发明提出的该解决方案能够消除与允许扩展移动性的现有技术相关的多数缺陷。一方面，该轮胎不需要用于在低压力下行驶的任何支撑件；另一方面，它并不具有例如依靠填入橡胶材料而增强的坚硬侧壁。所述侧壁具有随着轮胎偏转而变化的结构刚性。因此，当该轮胎在额定压力下行驶时，所述结构刚性是标准轮胎的结构刚性。所述侧壁具有与传统轮胎相比有利的柔性。可以保持例如高舒适性，低旋转阻力，良好的耐久性等这样的有利特征。根据本发明的该轮胎因此具有自承重轮胎相关的优点，所述重轮胎能够保证扩展的移动性，但是具有在基本正常压力下的每天使用期间影响轮胎质量的缺陷。

在“扩展的移动性”模式中，当压力下降导致偏转增加，并且由于该事实，导致了侧壁的结构刚性的增加：基本上逐渐地，特别在接触地面的区域附近的轮胎区域的水平面上，所述胎体型增强结构的波纹变平坦或变得更不明显；环形绳的波纹同样地变化，并带有环形绳中递增张力的逐渐出现。这些现象导致了侧壁波状变形(buckling)的逐渐阻止，直到获得能够承受侧壁传递的应力的支撑力。最后，所述绳张紧之后，获得能够承受负荷的侧壁。

由于，当侧壁中的波状绳拉伸之后，侧壁的波状变形在某些方面被“阻止”，并不发生轮胎的显著的甚至完全的松弛，尤其在接触区域的水平面上。因此负荷在很大程度上由环形绳的张力承受。因此，在大大减小的压力或零压力下，轮胎工作时具有更大的偏转和明显更高的结构刚性，从而不仅防止侧壁的完全松弛，而且能够不管压力的下降以等同于自承重轮胎的方式承受负荷。

所述环形绳(一个或多个)有利地布置成带有沿圆周定向的波纹。在后面情况下，所述绳(一个或多个)布置在圆周上不同的轴向位置，从而在所述圆周周围形成连续的基本规则的波纹，该波纹形成波状圆周轮廓。这是获得环形绳的弹性功能的一种明智和实用的方式。在该设想中，所述绳本身可以实质上是硬性的。由于所述绳以波状形式布置，因此获得了所需的弹性。

根据一个有利的变化实施例，一方面由所述环形绳形成的波纹和另一方面由所述增强结构绳形成的波纹基本上是一致的(基本上沿圆周排列)。

根据本发明的一个有利实施例，在所述增强结构包括所述波纹的区域中，轮胎的所述侧壁的外表面也具有波状圆周轮廓，该轮廓基本与所述增强结构形成的所述轮廓一致。所述加强件和侧壁边缘的波纹优选地为基本类似的幅度和频率，由此获得了均匀的构造。而且，侧壁波纹呈现了轮胎的内部结构特征。例如，后一方面允许该类型技术的更好识别。

根据一个变化，所述侧壁的外表面基本上是线性的。因此未呈现所述增强结构的特殊结构，所述侧壁的轮廓属于传统构造。

胎体型的所述增强结构遵循的路径可以根据两种类型的构造来安排，例如“反相”构造，其中对于波状圆周轮廓的给定圆周位置，增强绳的径向位置基本上在每个侧壁中关于所述轮胎的中平面对称；或者“同相”构造，其中对于波状圆周轮廓的给定圆周位置，增强结构部分的径向位置基本上在每个侧壁中相对。

所有实用细节都在附带图1-6的下述说明中给出，其中：

图1a-1c是在根据本发明的第一类型轮胎的实施例的两个例子中显示胎圈，侧壁和半个胎冠的径向剖面。

图2b和2c是局部视图中的圆周剖面，其基本上显示了用一系列增强绳的径向位置作为它们在图2a所示的侧壁中径向位置的函数的侧壁；

图3a和3b显示了图2c的例子的变化实施例；

图4a和4b是显示每个侧壁中侧壁增强绳所采用的路径的径向截面，在4a中同相，在4b中反相；

图5b显示了根据本发明的轮胎的侧壁轮廓的横截面，该横截面在图5a中所示的不同位置获得：在“拉伸的”或“拉紧的侧壁”区域中在A-A′，在“波状侧壁”区域中在B-B′；

图6显示了以波状方式布置的圆周侧壁绳的透视图。

轮胎增强结构或轮胎加强件是通常地-和最频繁地-通过叠加一个或多个传统地称为“胎体层”，“胎冠层”等的层(plies)而形成。命名增强结构的方式源于制造过程，其中该制造过程包括以层的形式制造一系列半成品，所述层带有常常纵向的绳加强件，这些绳加强件然后被组装和叠加从而制成轮胎毛坯。所述层被制造成平坦的，并带有大尺寸，然后作为给定产品的尺寸的函数被切割。所述层在第一阶段也基本平坦地被组装。由此产生的毛坯然后被成形为轮胎典型的环形轮廓。被称为“精整产品”的该半成品然后应用于所述毛坯，以便获得准备固化的产品。

尤其对于轮胎毛坯制造阶段，这种“传统”类型的过程包含固定元件(通常为胎圈钢丝)的使用，所述固定元件用于实现胎体加强件在轮胎胎圈区域中的固定或保持。因此，对于该类型的过程，从组成胎体加强件的所有层(或者仅仅一些)的一部分在围绕布置在轮胎的胎圈中的胎圈钢丝周围形成翻边。

尽管产生层和组件的方式不同，该类型传统过程在工业中的广泛使用导致了本领的熟练技术人员使用源于该过程的词汇；因此通常使用中的专门词汇特别地包括术语“层”，“胎体”，“胎圈钢丝”，“成形”，以命名从平坦轮廓到复曲轮廓等的转变。

然而，现在轮胎存在并不严格地称呼的术语，包括适合上述定义的“层”或“胎圈钢丝”。例如，文献EP 0 582 196描述了不用层形式的半成品制造的轮胎。例如，不同增强结构的绳直接应用到橡胶混合物的相邻层中，所述橡胶混合物全部在连续层中应用到复曲模芯，该复曲模芯的形状允许直接获得待制造的轮胎的最终轮廓。因此，在该情况下不再有“半成品”或“层”或“胎圈钢丝”。诸如橡胶混合物这样的基本产品和环或细丝形式的加强件直接应用到胎芯。由于该胎芯为环形，因此毛坯不再必须被成形以从平坦轮廓转变到环形形式的轮廓。

而且，在该文献中所述的轮胎并不具在胎圈钢丝周围的“传统的”胎体层翻边。该类型的固定由一种布置替换，在该布置中圆周细丝靠近所述侧壁增强结构布置，该增强结构全部陷入到固定或结合橡胶混合物中。

使用复曲模芯的安装过程也存在使用半成品，该半产品特别适合于快速、有效和简单地放置到中心胎芯上。最后，也能够使用包括某些半成品的组合物来获得某些结构方面(例如层，胎圈钢丝等)，而另外的方法通过直接应用混合物和/或细丝形式的加强件来获得。

在本文献中，考虑到近来在产品的制造和设计领域的技术发展，诸如“层”，“胎圈钢丝”等这样的传统术语有利地被中性的术语或独立于所使用过程类型的术语替代。因此，术语“胎体型加强件”或“侧壁加强件”可以用于表示传统过程中的胎体层的增强绳和根据未使用半成品过程制造的轮胎的相应绳，所述绳通常应用在侧壁的水平面。术语“固定区域”部分地可以表示传统过程的在胎圈周围的“传统的”胎体层翻边和由圆周细丝，橡胶混合物和底部区域的相邻侧壁加强件部分形成的组件，该底部区域由使用包含复曲模芯应用的过程产生。

在本描述中，术语“绳”通常完全表示单丝和多丝，或诸如绳索这样的组件，分股纱线或等价类型的组件，而无论这些绳的材料如何和无论它们经历什么样的处理，例如表面处理或涂层或填孔处理以促进对橡胶的粘附。术语“单绳”表示由单个元件组成的绳，其未组装。另一方面术语“多丝”表示至少两个单元件的组装以形成绳索，分股纱线等。

传统地，已知一个胎体层或多个胎体层在胎圈钢丝周围翻边。从而所述胎圈钢丝完成固定功能。因此，特别地，它承受例如在膨胀压力的效果下在胎体绳中形成的张力。本文献中所描述的该布置能够保证类似的固定功能。同样已知使用传统类型的胎圈钢丝来保证胎圈夹在轮辋上。在本文献中所述的该布置也能够保证类似的夹紧功能。

在本描述中，“结合”橡胶或混合物应当被理解成表示橡胶混合物任选地与增强绳接触，附着到其上并且能够充满相邻绳之间的间隙。

绳和一层结合橡胶之间的“接触”应当被理解成表示至少一些绳的外圆周与构成结合橡胶的橡胶混合物紧密接触。

被称为“侧壁”的是那些最频繁地表现出低挠曲强度，位于胎冠和胎圈之间的轮胎部分。被称为“侧壁混合物”的是轴向朝外相对于胎体增强结构的绳和它们的结合橡胶定位的橡胶混合物。这些混合物通常具有低弹性模量。

被称为“胎圈”的是径向地在内部靠近侧壁的轮胎部分。

橡胶混合物的“弹性模量”是在环境温度时在10％的单轴扩展变形下所获得的扩展的正割模数。

作为提醒，“径向朝顶部”或“径向向上”或“径向朝外”表示朝着更大的半径。

在本说明书中，术语“绳”通常完全表示单丝和多丝，或诸如绳索这样的组件，分股纱线或等价类型的组件，而无论这些绳的材料如何和无论它们经历什么样的处理，例如表面处理或涂层或填孔处理以促进对橡胶的粘附。

当它的绳布置在90°，而且根据使用的术语学，在接近90°时，胎体类型的加强或增强结构是径向的。

所述绳的特征应当被理解成表示诸如其尺寸，其组成，其机械特征和特性(尤其是模量)，其化学特征和特性等。

图1显示了在根据本发明的轮胎的第一种形式实施例中的底部区域，尤其是胎圈1。胎圈1包括轴向的外部2，所述外部2以这样的方式被提供和成形，使得其靠着轮辋的凸缘放置。部分2的上部的或径向的外部形成符合轮辋钩的部分5。该部分经常轴向朝外弯曲，如图1所示。部分2在胎圈座4中径向和轴向朝内中止，所述胎圈座适于靠着轮辋座布置。胎圈同样包括轴向的内部3，该轴向的内部3基本上径向地从座4朝侧壁6延伸。

该轮胎也包括增强结构10或胎体型增强结构，所述增强结构绳有利地以基本径向布置构造的加强件。该结构可以连续地从一个胎圈布置到另一个胎圈，并通过轮胎的侧壁和胎冠，或者可选择地，它可以包括两个或多个部分，这些部分例如沿侧壁布置，而没有覆盖整个胎冠。

为了尽可能精确地定位增强绳，在硬性支座，例如确定轮胎的内腔的形状的硬性胎芯上制造轮胎是很有利的。轮胎的所有组成部分都以最终结构要求的顺序应用到该胎芯上，并且直接布置在它们的最终位置而不需要在制造期间必须修饰轮胎的轮廓。

胎体型增强结构的两种主要类型的固定是可能的。典型地，在胎圈1的水平面上的胎圈7周围的所述结构10的翻边保证了胎圈中胎体型增加结构的固定，例如如图1b中所示。

另外，固定功能可以通过环形绳的布置获得，例如如图1c中所示。优选地以层叠22形式布置的环形绳21形成固定绳的布置，所述固定绳提供于每个胎圈中。这些绳优选为金属，并且任选地镀铜。各种变化有利地提供了织物类型的绳，例如芳族聚酸胺，尼龙，PET，PEN或混合物。在每个层叠中，所述绳有利地基本上同心和重叠。

为了保证增强结构的完全固定，产生了组合的、分层的胎圈。在胎圈1内部，沿圆周定向的绳21布置在增强结构的绳排之间。取决于轮胎类型和/或寻求的特征，这些绳布置在图中的层叠22中，或者在几个相邻的层叠中，或者在切合实际的布置中。

增强结构10的径向内部端部与绳圈配合，从而在所述胎圈中实现这些部分的固定。为了帮助该固定，环形绳和增强结构之间的空间由结合或固定橡胶混合物60占据。也能够使用具有不同特征的多个混合物，从而划定多个区域，混合物和产生的布置的组合实质上是无限的。作为非限制性例子，这种混合物的弹性模量可以达到或超过10-15MPa，甚至在某些情况下达到或超过40MPa。

绳布置可以以各种方式安排和制造。例如，层叠可以有利地由螺旋的几圈单绳缠绕(基本上在零度)组成，优选地从最小直径到最大直径。层叠也可以由定位成互相嵌套的多个同心绳组成，从而重叠直径逐渐增大的环。不一定需要加入橡胶混合物来保证增强绳或环形绳缠绕的嵌入。

图1b和1c显示了可以适于胎体型增强结构10的不同过程。带有波纹11的侧壁区域在胎圈1和胎冠区域9之间的侧壁中径向延伸。在该区域外部，胎体型结构的所有绳在侧壁中占据了基本相同的径向位置，但是在该区域11中沿侧壁分布的各种绳并不都占据相同的径向位置。除了图1b和1c之外，这可以清楚地从图2c，3a和3b中看出。各种可能的位置位于在轴向上距离内部12最远的增强结构路径和在轴向上距离外部13(以虚线示出)最远的增强结构路径之间。

在这些极端位置之间，一个或多个系列的中间位置16是可能的，例如如图3a和3b中所示。另外，如图2c中所示，没有任何中间位置，仅仅使用极限位置的布置是可能的。

图2b和2c充分显示了侧壁中增强结构绳的轴向位置的细微差别或变化，作为在后者中的径向位置的函数。因此，在波状区域之外，例如在图2a中所示的径向位置B-B′观察到绳的范围内，图2b充分显示了绳在侧壁中的基本线性布置。图2c显示了了在基本上对应波状区域的径向位置，例如在图2a中所示的径向位置A-A′的相同的绳。区域A-A′因此被包括在波状区域11或多个位置范围内。

至少一个环形绳30布置在侧壁中，图1a，3a和3b显示了这些绳布置在其中的侧壁的例子。这些是基本弹性类型的有利的绳，它们优选地布置在侧壁的大致中间部分中。通常，该部分对应于更宽的侧壁的截面。在图1b，1c，2b，2c以及4a和4b中，为了不增加图的复杂性，这些绳未被示出。

环形绳围绕带有圆周波纹的轮胎的圆周布置。这样，所述绳并不总是占据作为侧壁上角位置函数的相同的轴向位置。另一方面，如果使用多个基本平行的绳，那么这些绳优选以这样的方式波动，使得它们遵循相同的路径。所述绳因此有时进一步朝内，有时进一步朝外，从而形成沿圆周沿侧壁延伸的波纹或波浪。这些波纹有利地类似于(类似的波长、幅度等)胎体型增强结构的绳的波纹。而且，这两种类型的元件的波纹有利地同相，从而基本上沿它们各自的路径一致。图6显示了带有波纹的这种环形绳的例子，为了更好地显示所述波纹，该环形绳作为三个传统轴的函数在透视图中被显示。当然，所述波纹可以比该图中所示的波纹小。

图4a和4b显示了从轮胎的一个胎圈到另一个胎圈的胎体型增强结构所采用的路径的两个例子。在4b中，该路径是对称的，或者在轮胎的对称轴的两侧上类似。因此，在轮胎两侧上波纹的不同部分安装下述排列：波谷与波谷相对，波峰与波峰相对。尤其从被静态和动态地很好平衡的轮胎性能的观点来看，这种对称具有几个优点。

在4a中，在轮胎的两侧上波纹的不同部分是同相的：第一侧的波谷相对第二侧的波峰，第一侧的波峰相对第二侧的波谷。尤其从轮胎制造的观点来看，由于在两个胎圈之间的所有增强结构部分具有相同的长度，不论它们的圆周位置或无论它们定位在波谷还是波峰，这种对称布置具有几个优点。

图5a和5b显示了相对于地面30根据本发明的轮胎的角位置对波纹形状和幅度的动态发展的影响。在由角α限定的侧壁的区域中，该区域因此对应与地面30接触的区域31，侧壁承受趋向于拉紧、拉伸或拉直波纹的机械应力，如图5b中所示的以点线表示的轮廓A-A′，该轮廓对应于图5a中的截面A-A′。图5b另外地以实线显示了带有波纹的轮廓B-B′，该轮廓对应于图5a的截面B-B′，也就是说在未受接触区域影响的区域中。

与传统的径向类型的轮胎(不带有波纹)的动态性能关联，应当注意下述要点。在转换到接触区域31的时候，包含了多个机械应力。在接触区域的进入点和离开点之间，轮胎在圆周方向承受了相当大的伸长应力。在侧壁的水平面，这些应力导致增强结构的绳的“去放射状(deradialisation)”现象。所示绳因此具有互相分离的倾向，并随后产生所述绳之间的侧壁的橡胶混合物的弹性拉伸。该现象本身导致了一定程度的轮胎加热，该轮胎加热有助于增加旋转阻力和影响产品的耐用性。

使用根据本发明的轮胎，该轮胎包括带有波纹的侧壁区域，在进入和离开接触区域的点之间产生相同的机械应力。然而，波纹提供了一种材料的“逆转”，可用于响应由于变形产生的不同机械应力，尤其是圆周应力，所述机械应力出现在向接触区域的转换中。该可用的逆转减少甚至在一些情况下阻止依赖所述绳之间的橡胶混合物的拉伸。因此波纹的变形在对应接触区域的轮胎的角度区域中被看到。由于接触区域产生的该机械应力因此在某些方面被侧壁的波纹衰减或吸收。该变形伴随着加热，该加热关于橡胶混合物的拉伸被基本上限制。旋转阻力和耐用性的特征因此未受到很大影响。

在波纹变平阶段，绳30具有类似的性能，从而它们的波纹也变平，并到达这样的程度，使得所述绳开始愈加受到圆周张力。拉紧的环形绳基本上导致侧壁波状变形的逐渐阻止。最后，这些绳具有支撑侧壁的效果，所述侧壁不再能够波状变形。因此所述侧壁可以支撑或承受应力，有时候以自承重轮胎的方式，但是带有支撑件，该支撑件由沿圆周而不是径向起作用的元件提供。

圆周逐渐阻止的现象因此允许不同的情况：在正常压力模式，带有环形绳和胎体型增强结构的波纹，侧壁基本上是柔性的；在低压力模式，在基本对应于与地面接触的区域的轮胎部分中两种类型的波纹逐渐衰减，所述侧壁的硬化允许实现自承重功能。

根据本发明的轮胎的工业制造可以使用几种类型的过程实现。有利的是应用放置在中心胎芯上从而允许诸如橡胶混合物和加强件(绳)这样的组成元件的个别放置的原理或可选择地放置诸如增强的橡胶带这样的半成品的原理。如上所述，使用该过程，在基本对应于轮胎的区域11中使用带有波纹的中心绳，从而在不同的元件被放置的同时允许赋予波状侧壁的形状或轮廓。

Claims (6)

1.一种轮胎，其包括在胎圈中固定在轮胎每侧上的至少一个胎体型增强结构，所述胎圈的底部准备安装在轮辋座上，每个胎圈通过侧壁径向朝外地延伸，所述侧壁径向朝外与胎面连接，并且包括布置在所述侧壁的大致中间部分的至少一个基本弹性的环形绳，该胎体型增强结构从所述侧壁向所述胎圈沿圆周延伸的，胎冠加强件，即每个所述胎圈进一步包括允许所述增强结构保持在每个所述胎圈中的固定区，所述胎体型增强结构以这样的方式布置，使得在所述侧壁的大致中间部分，所述增强结构的绳在所述圆周上呈不同的轴向位置，沿着整个圆周形成基本规则的连续波纹。

2.根据权利要求1的轮胎，其中所述至少一个环形绳按照不同的轴向位置被固定在轮胎的周边上，使得沿着整个圆周形成基本规则的波纹，由此构成波纹状的圆周轮廓。

3.根据权利要求2的轮胎，其中一方面由环形绳形成的波纹和另一方面由所述增强结构绳形成的波纹基本上是一致的。

4.根据上述任一权利要求的轮胎，其中在该增强结构包括所述波纹区域的所述轮胎的所述侧壁的外表面也具有波状圆周轮廓，该波状圆周轮廓基本上与由所述增强结构形成的所述轮廓大致一致。

5.根据权利要求1-4任一所述的轮胎，其中对于所述波状圆周轮廓的给定圆周位置，增强绳的径向位置基本上在每个侧壁中关于所述轮胎的中平面对称。

6.根据权利要求1-4任一所述的轮胎，其中对于所述波状圆周轮廓的给定圆周位置，增强绳的径向位置基本上在每个侧壁中相对。

Images