CN1772518A - 充气轮胎 - Google Patents

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Abstract

一种充气轮胎，包括：一对胎圈部分；一胎体，其包括一个在所述胎圈部分之间延伸的胎体帘布层；一对胎圈芯，每个胎圈芯设置在一个胎圈部分中，所述胎圈芯包括一个由一根单丝帘线形成的圆形芯部和一个外皮，所述外皮具有至少一条围绕所述圆形芯部呈螺旋状延伸的外皮线材；以及一个包绕件，其包绕所述胎圈芯并由具有有机纤维帘线的编织状本体制成。

Description

充气轮胎
技术领域
本发明涉及一种充气轮胎，其带有一个作为胎圈芯设置在胎圈部分内的所称的线缆胎圈。
背景技术
在充气轮胎的胎圈部分内设置有胎圈芯。胎体帘布层的端部通常围绕该胎圈芯卷起。对于胎圈芯来说，包括一个圆形芯部和至少一个围绕该芯部的外皮层的、具有圆形截面的所称线缆是已知的。所述的外皮通过螺旋状围绕该芯部卷绕至少一条、优选多条的外皮线材而形成。
当扭绞该线缆胎圈时，所述的外皮线材或紧或松地卷绕在该芯部周围。因此，该线缆胎圈的一个优点是它相对于该扭绞而柔性变形。该胎圈芯在轮胎行驶过程中受到来自胎体帘布层的各种力，但是在轮胎使用线缆胎圈的情况下，这些力由该线缆胎圈吸收。因此，当轮胎承受载荷时，例如，胎体帘布层围绕该线缆胎圈的芯部旋转，胎体帘线的扭曲变形可以得到缓和，而轮胎的耐久性得到增强。当操纵车辆的方向盘时，其响应的线性度会提高。这有助于提高操纵稳定性。
然而，对于常规的轮胎，当轮胎经硫化处理和成形时，一部分橡胶会渗透入线缆胎圈，并且线缆胎圈的柔性会倾向于劣化。因此，本发明人发现上述线缆胎圈的优点在常规充气轮胎中没有得以充分展现。
发明内容
本发明是考虑到上述问题而完成的，并且本发明的一个目的是提供一种轮胎，这种轮胎能充分展现线缆胎圈的优点。
依照本发明，一种充气轮胎包括：
一对胎圈部分；
一胎体，其包括在所述胎圈部分之间延伸的胎体帘布层；
一对设置在每个胎圈部分之中的胎圈芯，所述的胎圈芯包括：一个由一根单丝帘线形成的圆形芯部和一个外皮，该外皮具有至少一条围绕该芯部呈螺旋状延伸的外皮线材；以及
一个包绕件，其包绕所述胎圈芯并且由具有有机纤维帘线的编织状本体制成的。
附图说明
图1是截面视图，显示了本发明的充气轮胎的一个实施例；
图2是轮胎胎圈芯的放大立体图；
图3(A)和3(B)是用于说明包绕件的平面图；
图4(A)和4(B)是用于说明包绕件的形成方法的立体图；以及
图5是用于说明包绕件形成方法的侧视图。
具体实施方式
在图1中，一种用于客车的依照本发明的充气轮胎1包括：一个胎面部分2；一对胎侧部分3；一对其中带有胎圈芯5的胎圈部分4；一胎体6，其包括至少一个由帘线构成的胎体帘布层6A，而帘线经过胎面部分2和胎侧部分3在胎圈部分4之间延伸；和一个设置在胎面部分2的胎体的径向外侧的带束层7。
胎体6由至少一个帘布层组成，在本示例中只相对于轮胎赤道C成70到90度的角度设置了一层由帘线构成的帘布层6A。
该由帘线构成的胎体帘布层6A围绕胎圈芯5从轮胎轴向内侧向轴向外侧卷起，以便在其间形成一对卷起部分6b和一个主体部分6a。
对于胎体帘线，可以使用有机纤维帘线，例如尼龙、聚酯纤维、人造纤维、芳族聚酯胺等以及钢帘线。从减轻轮胎重量的角度考虑，优选胎体帘线使用有机纤维帘线。
每个胎圈部分4在胎体帘布层的主体部分6a和卷起部分6b之间具有一个橡胶三角胶芯8，该橡胶三角胶芯8从胎圈芯5沿径向向外延伸并且渐缩。
带束层7包括至少两层由涂胶的平行带束层帘线构成的交叉帘布层，这些带束层帘线相对于轮胎赤道C成10到35度的角度布置。在本例中，带束层7由一个径向外部帘布层7B和一个径向内部帘布层7A组成。对于带束层帘线，可以使用钢帘线和例如芳族聚酯胺、人造纤维之类的高模量有机纤维帘线。
为了进一步改善带束层7的高速耐久性，在带束层7的径向外部设置一个至少覆盖带束层边缘部分的带9。这里，带9是一个由至少一根螺旋卷绕的帘线或者多根相对于轮胎周向成0到5度角度的平行帘线制成的帘线层。在本实施例中，带9仅包括一个宽度大体和带束层7相同的带状帘布层。对于该带的帘线，可以使用例如尼龙、人造纤维、芳族聚酯胺之类的有机纤维帘线。
使用一个具有圆形截面的线缆胎圈用于胎圈芯5。如图2以放大的比例所示，胎圈芯5包括一个由一根单丝形成的圆形芯部10，以及一个或多个围绕芯部10的外皮11。外皮11包括至少一个、优选多个围绕芯部10呈螺旋状延伸的外皮线材11A。在本实施例中，外皮11包括一层。
圆形芯部10的主要功能是作为外皮线材11A围绕其螺旋状卷绕地型芯，以及作为在硫化和模制外皮线材11A时保持外皮线材11A的卷绕形状的型芯。胎圈芯5的强度主要由外皮线材11A维持。芯部10不需要太高的强度。因此，高强度的金属材料，例如铁，当然可以用作芯部10；但是拉伸弹性模量为1000kg/mm2或更小的树脂材料，例如尼龙、聚乙烯醇、聚对苯二甲酸乙二醇脂之类，也可以用作芯部10。对于金属材料来说，优选使用含碳量为0.1～0.9wt％(重量百分比)的钢丝。
如果芯部10的直径K1非常小，则外皮11区域的第二力矩会变小，而其结果是，胎圈芯5的弯曲刚度倾向于变得极小。相反，如果芯部10的直径K1非常大，则胎圈芯5不必要地变大，而这增加了轮胎的重量。由此方面，芯部10的直径K1优选在1.5至8.0mm的范围内。
由于外皮线材11A作为强度元件，优选其是金属材料。更具体地，优选使用在JIS G3502中定义的钢琴线和例如在JIS G3506中定义的冷拉线。在本实施例中，优选使用直径K2(K2＜K1)从0.8至2.6mm并且碳含量为0.65至0.88wt％的冷拉线作为外皮线材11A。为增强与橡胶之间的粘附，优选由金属材料制成的芯部10的表面和外皮线材11A的一个表面镀以黄铜、锌或类似物。
胎圈芯5的外围以一个包绕件17包绕。该包绕件17由其中使用了有机纤维帘线15的片状体16制成。该片状体16的有机纤维帘线15的例如是尼龙、聚酯纤维和维尼纶。
对于该片状体16，优选使用如图3(A)所示的其中有机纤维帘线15平行设置的帘线排列体16A，和如图3(B)所示的其中有机纤维帘线15相互交叉设置的编织体16B。交叉角度可以如附图所示是90度，或者帘线15可以沿三个方向布置且它们可以三角形的方式相互交叉。在本实施例中，编织体16B用作包绕件17的片状体16。这种编织体16B在各帘线之间具有小的间隙，而这对于在硫化过程中阻止橡胶的渗透尤其有效。
优选该片状体16至少在其一个表面、优选在两个表面上设有具有微小涂层厚度的顶层橡胶(topping rubber)18。由此，片状体16的顶层橡胶18可以很好地粘附在胎体帘布层6A上。片状体16可以没有顶层橡胶18，并且该片状体16可以仅包括帘线排列体16A和/或编织体16B。
在此种包绕件17中，有机纤维帘线15可以防止模子中硫化期间的橡胶流动。因此，胎圈部分4的橡胶向胎圈芯5内的渗透受到抑制。从而，可以保持线缆胎圈扭绞时的柔性，并且线缆胎圈用于提高耐久性和操纵稳定性的优点可以得到充分展现。进一步，包绕件17可以阻止胎圈芯5和胎体帘布层6A相互之间的直接接触。从而，可以阻止胎体帘线遭受损坏。在其两个表面都具有顶层橡胶18的片状体16增强了粘附性。
由于包绕件17具有有机纤维帘线15，外形、尺寸、强度等的稳定性得到了保证。从而，即使片状体16的厚度减小，以片状体16覆盖胎圈芯5的程序的可操作性并没有因为延伸、损坏等而劣化。进一步，轮胎的重量可以降低。对于片状体16的厚度没有特别限制，但是优选该厚度不超过0.8mm，且更优选不超过0.4mm。
为了更可靠地阻止橡胶向胎圈芯5的渗透，每5cm片状体16上的有机纤维帘线15的数目优选不少于20，更优选不少于30，而且还优选不超过40。当片状体16是编织体16B时，只需要经线和纬线的至少其中之一的数目处于上述范围。对于线数目的上限没有特别限制。对于该片状体16，可以使用其中有机纤维帘线15和15之间的间隙大致为零的帘线排列体16A或编织体16B。这种片状体16可以更好地阻止橡胶的渗透。
如果有机纤维帘线15的细度增加，包绕件17的厚度会极大地增加，而这对于减轻重量不是优选的。从此观点考虑，有机纤维15的细度优选不超过1500dtex(分特)，更优选不超过1000dtex，进一步优选不超过800dtex，特别优选不超过400dtex，并且有机纤维帘线15是单丝、合股线或纺纱线。只要包绕件17的尺寸、强度等的稳定性得到保证，细度的下限不受限制。
对于该包绕件17的形成方法，如图4(A)所示，通过沿着胎圈芯5的圆周方向弯折一个宽的编织状本体16P，并且片状体16的两个边相互重叠以封闭该胎圈芯，而包绕胎圈芯5。
如图4(B)所示，该包绕件17也可以通过如图4(B)所示围绕胎圈芯5螺旋状卷绕一个窄的带状编织状本体16T形成。在此情况下，由于片状体16和胎圈芯5易于相互粘合，充气轮胎1的加工精度得到提高。特别优选的是，该带状的片状体16T卷绕为使其侧边线相互接触。
进一步地，如果编织状本体16的螺旋方向和外皮线材11A的螺旋方向如图5所示相互一致，来自胎体帘布层6A的力可以直接传递到外皮线材11A上。因此，胎体帘布层6A的扭曲变形可以更有效地得到缓和。
虽然在本实施例中，外皮11的数目是一个，该数目可以依照所需的轮胎性能而增加。在外皮线材11A方面，每个外皮都可以具有不同的材料和直径。
本发明的轮胎不限于用于客车的轮胎，而是可以用于各种类型的轮胎，例如重载轮胎、小型卡车轮胎、自动两轮车辆轮胎、飞行器轮胎等。
虽然已经详细描述了本发明的特别优选实施例，但本发明并不限于所阐释的实施例，并且可以对本发明进行多种修改和实施。
对比测试：
具有如图1和2所示结构的用于客车的子午线轮胎(215/45R17)依照表1所示的用途制造。这些轮胎的轮辋装配的可操作性和操纵稳定性以如下方式测试。为了进行比较，使用了一个厚度为1.0mm的橡胶片来代替包绕件。
胎圈芯的通常规格如下：
芯部
直径：1.80mm
材料：含碳量为0.5wt％的钢丝
外皮
层数：1
截面上外皮线材的数目：7
外皮线材的直径：1.40mm
材料：含碳量为0.72wt％的钢丝
轮辋装配的可操作性：
每个试验轮胎利用一个轮胎杠杆手动安装到一个轮辋(17×7JJ)上，并且轮辋装配的可操作性以等级1至10进行评价，而定义常规示例的等级是6。该数值越大，轮辋装配的可操作性越好。
操纵稳定性：
将试验轮胎在安装在一辆汽车(排量为2500cc的FR型汽车)的所有轮子上，其中轮辋为(17×7JJ)，内压为(230kPa)，使汽车在一个干沥青路面上行驶，该路面是轮胎的测试路线。关于操纵杆和方向盘响应的特性通过司机的感觉在等级1到10之间进行评估，而定义常规例子的等级为6。该数值越大，操纵稳定性越好。
表1
  常规   示例1   示例2   示例3   示例4
  包绕片   (橡胶片)   存在   存在   存在   存在
  厚度   1.0   0.75   0.4   0.75   0.75
  帘布材料   -   排列体   编织体   编织体   编织体
  帘线细度   -   尼龙1400dtex   维尼纶300dtex   尼龙800dtex   尼龙1000dtex
  排列密度(帘线数/5cm) - 49 44 49 49
  有无顶层橡胶   -   双面   双面   双面   双面
  轮辋装配的可操作性 6 7 8 8 8
  操纵稳定性   6   7   8   7   8
在本发明的示例轮胎中，胎圈芯的柔性得到保证，并且由此可以确定轮辋装备的可操作性和操纵稳定性得到了提高。在本发明的充气轮胎中，胎圈芯和与该胎圈芯相邻的元件(例如胎体帘布层或胎圈三角胶芯)之间的粘附性可以得到充分保证。由于包绕件阻止了橡胶进入胎圈芯，线缆胎圈结构的柔性得以维持，并且其优点可以得以充分展现。因为包绕件具有有机纤维帘线，可以减小轮胎的厚度和重量。

Claims (16)

1.一种充气轮胎，包括：
一对胎圈部分；
一胎体，其包括一个在所述胎圈部分之间延伸的胎体帘布层；
一对胎圈芯，每个胎圈部分中设置一个胎圈芯，所述胎圈芯包括一个由一根单丝帘线形成的圆形芯部和一个外皮，所述外皮具有至少一个围绕所述圆形芯部呈螺旋状延伸的外皮线材；以及
一个包绕件，其包绕所述胎圈芯并且由具有有机纤维帘线的编织状本体制成。
2.如权利要求1所述的充气轮胎，其中
所述编织状本体包括平行设置的多条有机帘线。
3.如权利要求1所述的充气轮胎，其中
所述编织状本体包括多条以帘线相互交叉的方向设置的有机帘线。
4.如权利要求1至3中任一项所述的充气轮胎，其中
所述编织状本体进一步包括覆盖其至少一个表面的顶层橡胶。
5.如权利要求1所述的充气轮胎，其中
所述胎体帘布层围绕由所述包绕件包绕的胎圈芯卷起。
6.如权利要求1所述的充气轮胎，其中
所述圆形芯部的直径为从1.5毫米至8.0毫米。
7.如权利要求1所述的充气轮胎，其中
所述圆形芯部由拉伸弹性模量为1000千克/平方毫米或更小的树脂材料制成。
8.如权利要求1所述的充气轮胎，其中
所述圆形芯部由含碳量为0.1至0.9重量百分比的金属材料制成。
9.如权利要求1所述的充气轮胎，其中
所述外皮线材由直径为0.8至2.6毫米的冷拉线制成。
10.如权利要求9所述的充气轮胎，其中
所述外皮线材的含碳量在0.65至0.88重量百分比的范围之内。
11.如权利要求1所述的充气轮胎，其中
所述有机纤维帘线的细度不超过1500分特。
12.如权利要求1所述的充气轮胎，其中
所述有机纤维帘线的细度不超过800分特。
13.如权利要求1所述的充气轮胎，其中
所述有机纤维帘线的细度不超过400分特。
14.如权利要求1所述的充气轮胎，其中
所述包绕件通过沿着胎圈芯的圆周方向弯折该编织状本体，并且重叠其两个边缘而形成。
15.如权利要求1所述的充气轮胎，其中
所述的包绕件通过围绕所述胎圈芯螺旋状卷绕该编织状本体而形成。
16.如权利要求15所述的充气轮胎，其中
所述的编织状本体以与所述外皮线材相同的方向螺旋状卷绕。
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