CN1986261B - 充气轮胎 - Google Patents

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Abstract

一种充气轮胎，具有至少一个胎体增强帘布层以及一对相对设置的胎圈部。各胎圈部具有胎圈芯和三角胶，同时胎体增强帘布层具有主要部分和两个反包部，其中一个反包部，从主要部分的各个端部延伸出来并具有终端。在各胎圈部中，在垂直于轮胎赤道面EP的方向上测量得到的胎体主要部分和胎体反包部之间存在最小距离D MIN。所述距离D MIN不小于在垂直于赤道面EP上测量得到的最大胎圈芯宽度W B的50％。在各胎圈部中，最小距离D MIN的径向外侧，胎体反包部的径向最外部以某一角度延伸，从而使胎体反包部的径向最外部从胎体主要部分上发散。

Description

充气轮胎
技术领域
本发明涉及一种充气轮胎。更具体而言，本发明涉及充气子午线轮胎，其中轮胎胎圈部设计成基于胎体增强帘布层反包部的构造而具有改进的耐用性。
背景技术
胎圈区耐用性是轮胎工业所关心的一个方面。常规的胎圈部100如图7中所示。通常认为胎体增强帘布的主要部分104径向向轮胎轮辋内侧延伸，并且绕不可延伸的胎圈芯106翻卷从而形成胎体帘布反包部108。胎体帘布层反包部108相对于与胎圈芯106轴向最外点相切并且与轮胎赤道面平行的径向线以单角μ延伸。
基于子午线胎体的构造和性质，当轮胎得以延展时，胎体主要部分在拉伸状态下，径向向上拉伸胎体主要部分104以及径向向内拉伸胎体反包部108。在充气之后以及在轮胎运行期间，当轮胎处于挠曲状态之下，胎体帘布层受到弯曲力以及胎体主要部分104径向向内移动，而同时胎体反包部108径向和轴向向外移动。在拉伸和挠曲这两个期间，由于在橡胶和帘布增强帘线之间的附着关系，围绕胎体主要部分104和胎体反包部108的橡胶也被迫移动，并使橡胶受到应力。胎体帘布层及其周围橡胶的移动可以导致胎圈部的开裂，降低轮胎耐用性。
为改进胎圈部的耐用性也已进行了其它尝试。US专利6,260,597(Miyazono)公开了一种在胎体帘布层外侧的胎圈部中具有多帘线增强胎圈包布层的充气轮胎。胎体帘布层反包部的轴向外侧，胎圈包布层的终端均在同一高度处或在胎体帘布层反包部终端径向外侧。由于轴向外部包布层主要在胎体帘布层终端的径向外侧，当胎圈部在运行期间受到应变时，包布帘布层终端受到更大的负载并且在其中开始产生裂纹，导致胎圈耐用性的降低。Miyazono给出这样的教导，为了改进耐用性，当胎体帘布层反包部维持在单角时包布帘布层的端部以各种不同的实施方式弯曲。这种解决方案仅在胎圈包布层终止于胎体帘布层径向上方时起作用，而对于无胎圈包布轮胎或者其中的胎圈包布层终止于胎体帘布层反包部径向内侧的轮胎无法提供解决方案。
Miyazono提出的解决方案对于那些所属领域的技术人员而言是很难理解的，因为这种轮胎的胎体帘布层和帘线增强胎圈包布层在拉伸和挠曲下具有不同作用。胎体帘布层以径向角倾斜，从胎圈到胎圈延伸，并因而在运行轮胎时受到全部的拉伸载荷和充气弯曲力，然而在胎圈包布层以斜角倾斜并仅在胎圈区内，故在运行轮胎时不受到充气的完全拉伸和挠曲。
发明内容
本发明涉及一种具有改进胎圈耐用性的轮胎。公开了一种充气子午线轮胎，具有至少一个胎体增强帘布层以及一对相对设置的胎圈部。各胎圈部具有胎圈芯和三角胶，同时胎体增强帘布层具有主要部分和两个反包部，其中一个反包部，从主要部分的各个端部延伸出来并具有终端。在各胎圈部中，在垂直于轮胎赤道面EP的方向上测量得到的胎体主要部分和胎体反包部之间存在最小距离DMIN。所述距离DMIN不小于在垂直于赤道面EP上测量得到的最大胎圈芯宽度WB的50％。此外，在各胎圈部中，最小距离DMIN的径向外侧，胎体反包部的径向最外部以某一角度延伸，从而使胎体反包部的径向最外部从胎体主要部分上发散。
根据本发明的另一方面，胎体反包部径向最外部从胎体主要部分上的发散度为胎体反包部径向最外部相对于轮胎赤道面EP的角度σ与主要由相邻胎体主要部分相对于轮胎赤道面的角度α之间形成角度差异，角度差(σ-α)为至少10°，优选为大于20°。
根据本发明的另一方面，胎体反包部径向最外部以相对于轮胎赤道面EP的某一角度延伸，延伸角处于15°至75°的范围内，优选为30°-60°。
根据本发明的另一方面，胎体反包部的发散径向最外部，包括胎体反包部的终端，具有为胎体帘布线平均帘线直径的3至20倍范围内的长度。
根据本发明的另一方面，胎体反包部的发散径向最外部形成相对于胎体反包部径向内部的钝角。
根据本发明的另一方面，胎体反包部的发散径向最外部从胎体反包部径向内部弯曲离开。在本发明的该实施方式中，由胎体反包部形成轴向向外的半径。
根据本发明的另一方面，在轮胎的胎圈部中仅有的帘布增强层为胎体增强帘布层。这种轮胎没有任何帘线增强的胎圈包布层包绕在轮胎胎圈部中的胎体增强帘布层而设置。在一个不同的实施方式中，如果轮胎在各胎圈部中不具有帘线增强胎圈包布层，设置在胎圈芯轴向外侧的胎圈包布层终端在至少一个胎体增强帘布层终端的轴向内侧。
根据本发明的另一方面，所述轮胎具有两个胎体增强帘布层。对于这种双帘布层轮胎，带有在轮胎赤道面处相对彼此限定的帘布层，内侧胎体增强帘布层的终端在外侧胎体帘布层终端径向内侧。胎体反包部径向最外部均自两个帘布层的主要胎体部分发散。另外，在内侧帘布层，如果没有发散，终止于最小距离DMIN的径向内侧。
附图说明
本发明将通过实施例和参考附图进行描述，其中：图1是充气轮胎的半剖面图。图2是图1所示轮胎胎圈部的局部图。图3-5是其它胎圈部结构。图6是预制的实验室样品的例示；以及图7是轮胎胎圈的现有技术。
具体实施方式
以下描述是目前优选预期模式或者执行本发明的模式。进行这些描述用于阐明本发明的一般原理，并不应理解为限制意义。本发明范围参照所附的权利要求得以最好的确定。在附图中描绘的附图标记与在说明书中涉及的那些部件相同。处于这种应用目的，在各个图例示的多种实施方式中，对于相同部件使用相同的附图标记。所述结构使用基本相同的部件，通过在位置或量上进行变化从而产生实践发明构思的可替代结构。
根据本发明的充气轮胎例示于图1和2中。充气轮胎具有胎体、胎体径向外侧的带束结构8，以及带束结构8径向外侧的胎面10。带束结构8可以是通常用于充气轮胎的任何类型，并且一般包括至少两个倾角增强帘布层，倾斜帘线以及可以包括零度帘线的帘布。轮胎的实际带束结构将由轮胎的预期最终用途来确定。同样，精确胎面构造也将由轮胎的预期最终用途来确定。
胎体具有至少一个胎体增强帘布层12，一对相对设置的胎圈部14以及一对相对设置的侧壁16。帘布层12具有主要部分18，主要部分18穿过对置的侧壁16以及自胎圈部14中伸出的两个胎体反包部20。胎体增强帘布层12的各胎体反包部20从胎体增强帘布层12的主要部分18中伸出，并且绕胎圈芯22和胎圈部14的三角胶芯24包绕；从而至少包封了胎圈芯22以及在各胎圈部14中三角胶芯24的下部。胎体反包部20终止于自胎圈基线BL起的距离HT处；距离HT为断面高度SH的至少20％。胎圈基线BL为虚线，垂直于赤道面EP，并自轮胎胎圈底部和胎圈部径向向外延伸的交叉点起。
胎圈部14中胎体帘布层12的外侧是帘线增强帘布层，称之为胎圈包布26。胎圈包布26从胎圈芯22轴向内侧延伸至胎圈芯22的轴向外侧，与胎体帘布层12相同绕胎圈芯22向上反包。胎圈包布的轴向外端终止于胎体帘布层12的径向内侧。胎圈包布26可以从轮胎构造中省略，从而使绕胎圈芯22包绕的增强帘线层仅为胎体帘布层12。
为了降低作用在两个胎体主要部分18上的剪应力作用，在垂直于EP方向上测量得到的胎体主要部分18和胎体反包部20之间的最短距离DMIN不小于在垂直于EP方向上测得的最大胎圈芯宽度WB的50％，优选为不小于75％。优选地，为了保持间隔，胎体反包部20还可以不通过径向线BL轴向内侧，即与胎圈芯22的轴向最外点相切并且与轮胎赤道面EP平行。
根据本发明，最短距离DMIN的径向外侧，胎体反包部20的径向最外部28，包括胎体帘布层终端30，均以一角度延伸，从而使胎体反包部20的所述部28从胎体主要部分18上发散，或远离，也即轴向与胎体反包部20相邻。所述部28相对于轮胎赤道面EP以某一角度延伸，而相邻的胎体主要部分相对于赤道面EP也以一角度延伸。所述角度σ在15°至75°范围内，优选为30°至75°，更优选为30°至60°，而在径向最外部28和胎体主要部分之间的角度差异σ-α为至少10°，优选等于或大于20°。在图2所示的胎圈部，胎体反包部20的径向最外部28以相对于轮胎EP成45°的角度σ倾斜，并且具有45°-25°，或20°的角度差σ-α。在图3所示的胎圈部，胎体反包部20的径向最外部28以相对于轮胎EP为70°的角度σ倾斜，并且相对于胎体主要部分18具有45°的角度差σ-α。胎体反包部20的径向最外部28与胎体反包部的其它部分形成钝角μ。
此外，胎体反包部的径向最外部具有为帘布线直径3至20倍范围内的长度LT。增强帘线的直径是指由增强帘线最外层表面形成的圆的直径。如果增强帘线是非圆形单丝，例如长圆形单丝，出于本发明的目的，单丝的最大宽度是作为直径的值。
图4例示了其中轮胎胎体具有两个带发散终端的增强帘布层12的胎圈部。两个帘布层12具有主要部分18和反包部20。帘布层12限定于相对于轮胎赤道面EP相应位置的内侧和外侧。内侧帘布层12I的反包部20I，在外侧帘布层12°反包部20°的轴向外侧，同时内侧帘布层12I的终端30I在外侧帘布层12°终端30°的径向内侧。内侧帘布层12I的径向最外部28I具有与第一和外侧帘布层12°相同的构造，径向最外部28I相对于赤道面EP的倾斜角σI至少与外侧帘布层12相同。倾斜角σI可以比外侧帘布层径向最外部28°的倾斜角σ°大5°-20°。
如果对于需要两个帘布层，但是仅有一个帘布层将具有创造性发散端的轮胎的设计准则，为了降低施加在胎圈区帘布层上的应力，带非发散端的内侧帘布层终端(具有相对于外侧帘布层终端的径向内侧终端)，位于最小距离DMIN的径向内侧。对于需要两个以上帘布层的轮胎，可以应用以下设计准则：a)这些帘布层的终端是交错的，相对于赤道面处帘布层的相应位置而限定的最外侧帘布层具有最大高度的终端以及b)对于没有从胎体帘布层主要部分发散的终端，终端在胎体主要部分和胎体反包部之间最小距离DMIN的径向内侧。
图5例示了本发明的另一种实施方式。胎体反包部20的径向最外部14以某一角度延伸，以使所述部28从胎体主要部分18上发散，从而引起分散性，胎体反包部20逐渐弯曲从而形成胎体反包部20轴向向外的半径R，与在图3的胎圈14中看到的钝角μ形成对照。半径值随由轮胎径向最外部28形成的发散角σ及轮胎的规格而变化。本实施方式也可以用于具有满足上述设计标准的辅助帘布层的多帘布层胎体结构。
在本发明的不同实施方式中，为了保持胎体反包部20的径向最外部28的结构，橡胶层32定位于与胎体反包部20相邻的位置上。橡胶层32的硬度可以与形成轮胎三角胶24的橡胶材料硬度相当。如果三角胶24设计成由在硬度方面有差异的多重橡胶形成，橡胶层32具有与最靠近那里的三角胶橡胶相当的硬度。
在成形发明轮胎时，胎体帘布层12可以由任何常规材料形成，例如但不仅限于钢、碳纤维、芳族聚酰胺、尼龙人造丝，以及聚酯。上述弯曲帘布层的钝角和半径形式可以由任何常规物质形成，尽管某些物质可能优选适合于钝角实施方式或者半径实施方式。
为了确定胎体帘布层发散端的作用，实验室样品40包括两个具有如图6所示的结构的帘布层42、44，所述帘布层包围橡胶矩形46。样品40的第一帘布层42以单一角度延伸入橡胶46中，具有终端48。第二帘布层44延伸进入橡胶46中，并具有弯曲终端50。第一帘布层42的终端48模拟主要胎体部分相邻的非发散胎体帘布层终端(此处第二帘布层44作为主要胎体部分)，而第二帘布层44的弯曲终端50模拟与主要胎体部分相邻的发散胎体帘布层终端(此处第一帘布层42作为主要胎体部分)。
样品受到周期性疲劳试验。在试验样品受到检测和测量期间，经过多个周期循环以产生1mm裂缝，也即，裂纹开始期，以及经过多个周期延伸至2.5mm的裂缝，也即裂纹成长期。结果下表中所示。
  产生1mm裂纹的大致循环数   产生2.5mm裂纹的大致循环数
  直端   175,000   600,000
  弯曲端   1,200,000   1,950,000
从上述结果看来，对于弯曲端而言直至裂纹开始期经历的周期数比直端大约大6.5倍。对于弯曲端而言裂纹扩展的使用寿命比直端大致大3.5倍。样品还可以构造成具有向另一个帘布层内侧弯曲的帘布层端部；疲劳试验使得所述样品无法表明由于向外弯曲(bent-out)构造而带来的充分改进。样品还在不同载荷下进行了完全疲劳寿命试验；关于试验的目的，疲劳寿命确定为相当于样品30％的刚度损失。在增加的载荷下，弯曲端帘布层表现了为直端帘布层六倍以上的寿命改进。
本发明的轮胎具有改进的寿命以及改进的胎圈耐用性。此处的教导应用于更宽范围的轮胎，并且可能对轮胎系列是有益的，比如说，并不仅限于客车轮胎、径向中型载重车轮胎、飞机轮胎以及工程机械轮胎。这种教导可能对于任何类型的泄气保用轮胎在改进胎圈耐用性方面是有益的。

Claims (3)

1.一种充气子午线轮胎，所述轮胎包括至少两个胎体增强帘布层(12I、12°)以及一对相对设置的胎圈部(14)，各胎圈部具有胎圈芯(22)和三角胶(24)，至少两个胎体增强帘布层(12I、12°)每个都具有主要部分(18)和两个反包部(20I、20°)，每个帘布层(12I、12°)的每个反包部(20I、20°)从每个主要部分(18)的各个端部延伸出来并具有终端(30I、30°)，每个主要部分(18)在对置的胎圈芯(22)之间延伸，以及所述反包部(20I、20°)的每一个定位于胎圈芯(22)和部分三角胶(24)的轴向外侧，所述轮胎的特征在于：
所述轮胎具有两个胎体增强帘布层，两个帘布层限定为相对于轮胎赤道面的相应位置在内侧和外侧，内侧帘布层(12I)的反包部(20I)在外侧帘布层(12°)的反包部(20°)的轴向外侧，且内侧帘布层(12I)的终端(30I)在外侧帘布层(12°)的终端(30°)的径向内侧，内侧帘布层的胎体反包部的径向最外部具有与外侧帘布层的胎体反包部的径向最外部相似的构造；
其中在各胎圈部(14)，在垂直于轮胎赤道面(EP)的方向上测量得到的外侧胎体主要部分(18)和相应胎体反包部(20°)之间的最小距离DMIN不小于在垂直于赤道面(EP)上测量得到的最大胎圈芯宽度WB的50％，以及
其中在各胎圈部(14)，所述外侧胎体主要部分(18)和相应胎体反包部(20°)之间的最小距离DMIN的径向外侧，外侧胎体反包部(20°)的径向最外部(28°)以一角度σ°延伸，从而使外侧胎体反包部(20°)的径向最外部(28°)从外侧胎体主要部分(18)上发散；
在各胎圈部(14)，在垂直于轮胎赤道面(EP)的方向上测量得到的内侧胎体主要部分(18)和相应胎体反包部(20I)之间的最小距离DMIN不小于在垂直于赤道面(EP)上测量得到的最大胎圈芯宽度WB的50％，以及
其中在各胎圈部(14)，所述内侧胎体主要部分(18)和相应胎体反包部(20I)之间的最小距离DMIN的径向外侧，内侧胎体反包部(20I)的径向最外部(28I)以一角度σI延伸，从而使内侧胎体反包部(20I)的径向最外部(28I)从内侧胎体主要部分(18)上发散；
其中，角度σI比角度σ°大5°至20°。
2.根据权利要求1的轮胎，所述轮胎的特征在于，所述外侧胎体主要部分(18)和相应胎体反包部(20°)之间的最小距离DMIN和所述内侧胎体主要部分(18)和相应胎体反包部(20I)之间的最小距离DMIN不小于最大胎圈芯宽度WB的75％。
3.根据权利要求1的轮胎，所述轮胎的特征在于，角度σI处于30°至75°的范围内。
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