對脫圈具有更高抵抗性的輪胎的製作方法
2023-07-10 07:50:16
專利名稱：對脫圈具有更高抵抗性的輪胎的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於客車的輪胎。其更具體地涉及適合於運動型公路行駛的輪胎。
背景技術：
當輪胎的充氣壓力降低且對輪胎施加橫向ヵ時，輪胎因鬆動而脫圈(脫離其輪輞座)井隨後從輪輞脫離，這種鬆動是輪胎的特徵之一，其對於裝配有輪胎的車輛的乘客安全性是重要的。因此，標準組織已經設定了待獲得的目標值(例如中國標準GB/T 2978-2008)和對應的測試方法(例如中國標準GB/T 4502-2009中推薦的方法)。在專利US 3 662 597中也描述了測試方法的ー個實例，從而將圓錐模型應用於輪胎胎側，然後増加施加到胎側的壓カ並記錄胎側的運動。在NHTSA(National Highway Traffic Safety Administration,the American Federal Road Safety Organization)的 Federal Motor Vehicle SafetyStandard No. 109中已經採用了相似的測試方法。設計用於運動型公路行駛的大多數輪胎具有相對短的胎側高度，並且這在脫圈測試時將其置於不利之處。由標準組織設置的逐漸提高的要求推薦正在產生使這些輪胎對脫圈和脫離更具抵抗性的需要。理論上，對脫圈的抵抗性能夠通過將輪胎聯結到安裝輪輞來提升，但該方案的缺點是使輪胎極難卸下。還可以修改輪輞的幾何形狀來使得更難脫圈，但該方法則需要脫離標準。
發明內容
本發明的ー個目的是增加輪胎對脫圈的抵抗性，同時不會使裝配和拆卸變得更困難，也不需要改動慣常使用的安裝輪輞。根據本發明的ー個方面實現了該目的，其涉及ー種意在安裝在車輪的安裝輪輞上的輪胎，所述輪胎包括兩個胎圈，每ー個胎圈包括至少ー個錨固區域以及意在與所述安裝輪輞接觸的座形成部分；兩個胎側，所述兩個胎側使所述胎圈徑向向外延伸，並且接合在一起以形成胎冠，所述胎冠包括由胎面覆蓋的胎冠增強件；至少ー個胎體增強件，所述胎體增強件從每ー個胎圈經過所述胎側延伸直至所述胎冠，並且被錨固在所述胎圈的錨固區域中。在任一徑向橫截面中，每ー個胎圈的錨固區域包括多個環狀增強結構，所述環狀增強結構設置為形成至少ー個錨固隊列。所述至少一個錨固隊列沿著平行於所述胎體增強件的一部分的軌跡在徑向最內環狀增強結構和徑向最外環狀增強結構之間在長度LT上延伸。所述胎圈在任一徑向橫截面中進ー步包括附加硬化增強件，所述附加硬化增強件由至少兩個環狀增強結構的ー個單ー隊列形成，並且在如下兩端之間延伸
第一端，所述第一端設置為與所述座形成部分的切線相距距離H1，所述距離Hl大於或等於最小距離的20% (更優選為大於或等於該最小距離HO的30%)，且小於或等於該最小距離的70% (更優選為小於或等於該最小距離HO的45%)，所述最小距離HO為如下部件之間的最小距離(i)所述至少一個錨固隊列的最接近所述座形成部分的切線的環狀增強結構，和(ii)所述座形成部分的切線；垂直於所述切線對所述距離Hl和HO進行測量，所述第一端與所述輪胎的內表面相距軸向距離LI，所述軸向距離LI大於或等於所述胎圈的最大軸向寬度LO的50% (更優選為大於或等於該最大軸向寬度LO的70%)，且小於或等於該最大軸向寬度LO的85% ；以及第二端，所述第二端在徑向上與所述第一端位於相同高度處或者位於所述第一端的外側，且在軸向上與所述第一端位於相同高度處或者位於所述第一端的外側。選擇所述第二端，使得連接所述第一端和第二端的直線與徑向方向形成角度a (阿爾法)，所述角度a (阿爾法)大於或等於0°且小於或等於90° ;並且分離所述第一端和第二端的距離LA大於或等於所述環狀增強結構的至少一個錨固隊列的平均長度的30%。優選地，每一個胎圈僅包含一個附加硬化增強件。優選地，所述角度a (阿爾法)大於或等於25°且小於或等於80°，並且更優選為大於或等於60°且小於或等於75°。這樣的附加硬化增強件的存在的影響是提升輪胎對脫圈的抵抗性，這是因為脫圈需要使胎圈相對於安裝輪輞旋轉。在該旋轉的過程中，如上述定位的附加硬化增強件必須承受延長。因為所述附加硬化增強件抵抗該延長，所以使輪胎脫圈所需的力增大。根據一個具體實施方案，每一個胎圈包括至少兩個錨固隊列，所述至少兩個錨固隊列中的每一個沿著平行於所述胎體增強件的一部分的軌跡延伸，使得所述胎體增強件的一部分被夾在所述至少兩個錨固隊列的兩個之間。本身公知的這種結構提升了所述胎體增強件在所述錨固區域中的錨固。根據一個具體實施方案，所述附加硬化增強件由織物製成。其可以具體地由織物簾線的隊列或織物纖維的帶子製成。根據一個優選實施方案，所述附加硬化增強件由金屬製成。金屬增強件的優點是其對延長更具抵抗性。優選地，將使用在斷裂之前具有明顯延長的鋼製成的增強件。優選地，形成所述附加硬化增強件的所述環狀增強結構和包含在所述錨固區域中的所述環狀增強結構是同一種類型，這就降低了製造階段的複雜性。有利地，構成所述附加硬化增強件的環狀增強結構的數量等於構成所述錨固區域中的每一個錨固隊列的環狀增強結構的數量。當然，可以甚至可預期將兩種或更多種所述實施方案進行組合。
圖I顯示了根據現有技術的輪胎。圖2顯示了根據現有技術的輪胎的局部立體圖。圖3在徑向截面中顯示了根據現有技術的輪胎的四分之一。
圖4在徑向截面中顯示了根據現有技術的輪胎的胎圏。圖5和6顯示了環狀增強結構的隊列的長度的概念。圖7和8在徑向截面中顯示了在脫圈測試開始時觀察到的輪胎的兩種構型。圖9顯示了輪胎胎側隨著在脫圈測試的過程中施加到輪胎胎側的カ而進行的運動。圖10至12在徑向截面中顯示了在脫圈測試最後階段時觀察到的輪胎的三種構型。圖13在徑向截面中顯示了根據本發明實施方案的輪胎的胎圈。 圖14在徑向截面中顯示了根據本發明實施方案的輪胎的胎圈。圖15顯示了通過根據本發明實施方案的輪胎所獲得的對脫圈的抵抗性的提升。
具體實施例方式在使用術語「徑向」吋，其適合於在使用該詞的本領域技術人員的大量不同方式之間進行區別。首先，該表述指的是輪胎的半徑。這意味著，如果點Pl比點P2更接近輪胎的旋轉軸線，則稱點Pl位於點P2的「徑向內側」(或者「在徑向上位幹」點P2的「內側」)。相反，如果點P3比點P4更遠離輪胎的旋轉軸線，則稱點P3位於點P4的「徑向外偵彳」(或者「在徑向上位於」點P4的「外側」)。當在更短(或更長)半徑的方向上前進時，該行進將被稱為「徑向向內(或向タト)」。就徑向距離而言，該詞的這ー含義同樣適用。相比而言，當絲線或增強件的增強元件與周向方向形成大於或等於80°且小於90°的角度吋，則稱該絲線或增強件是「徑向的」。在本文中，特別指出，術語「絲線」應在其最通用意思上進行理解，並且包括單絲、多絲、簾線、紗線或等同組件形式的絲線，無論製成該絲線的材料如何，也無論其是否進行了為增強其與橡膠聯結的表面處理。最後，本文的「徑向截面」或「徑向橫截面」意指包含輪胎的旋轉軸線的平面中的截面或橫截面。「軸向」方向是平行於輪胎的旋轉軸線的方向。如果點P5比點P6更接近輪胎的中平面，則稱點P5位於點P6的「軸向內側」(或者「在軸向上位幹」點P6的「內側」)。相反，如果點P7比點P8更遠離輪胎的中平面，則稱點P7位於點P8的「軸向外側」(或者「在軸向上位幹」點P8的「外側」)。輪胎的「中平面」是垂直於輪胎的旋轉軸線且與每個胎圈的環狀增強結構等距的平面。「周向」方向是垂直於輪胎的半徑以及軸向方向兩者的方向。「周向截面」是垂直於輪胎的旋轉軸線的平面上的截面。在本文中，當兩個增強元件之間形成的角度的絕對值小於或等於20°吋，則稱這兩個元件是「平行的」。當說到環狀增強結構的錨固隊列「沿著平行於胎體增強件的一部分的軌跡」延伸時，其應當理解為意指在任一徑向橫截面中，在(i )穿過徑向最內環狀增強結構的中心並穿過徑向最外環狀增強結構的中心的直線和(ii)胎體增強件的位於第一點和第二點之間的那部分的切線之間的角度的絕對值小於或等於30°，該第一點與所述錨固隊列的徑向最內環狀增強結構具有相同的徑向位置，該第二點與錨固隊列的徑向最外環狀增強結構具有相同的徑向位置。表述「橡膠混配物」表示包含至少ー種弾性體和至少ー種填料的橡膠混配物。
輪胎的「內表面」表示當輪胎安裝在安裝輪輞上且被充氣到其工作壓力時，輪胎的意在與對輪胎進行充氣的氣體接觸的表面。輪胎的作為其部件的「外表面」表示輪胎的與大氣氣體接觸的表面。在本文中，當討論「多個環狀增強結構」時，其並非暗示必須具有疊置的不同環狀結構。該表述還包括螺旋纏繞的簾線，該簾線的各匝隨後形成多個環狀增強結構。在後一情形下，「徑向最內環狀增強結構」是在徑向上最接近內側的那一膽，而「徑向最外環狀增強結構」是在徑向上最外的那一匝。確定胎圈的「最大軸向寬度」 LO對於本領域技術人員來說基本不存在任何問題。在從胎圈到胎側的過渡部並不明顯且由此使胎圈和胎側之間的區別並不明顯的輪胎的情況下，特別是在胎側非常厚時，胎圈被認為延伸直至等於輪胎高度H的50%的徑向高度。輪胎高度H被限定為徑向最內環狀增強結構的徑向最內點和胎圈的徑向最外點之間的徑向距離。對於安裝在安裝輪輞上且充氣到其工作壓力的輪胎來測量高度H、HO和H1、長度LO和LI以及角度a (阿爾法)。當胎圈僅具有一個錨固隊列時，「至少一個錨固隊列的平均長度」等於錨固隊列的 長度。為了使利用附圖所示的實施方案的替代形式的描述更為易於理解，使用相同的附圖標記來表示具有等同結構的元件。圖I示意性地顯示了根據現有技術的輪胎10。輪胎10包括胎冠、兩個胎側30以及兩個胎圈20，胎冠包括由胎面40覆蓋的胎冠增強件(圖I中不可見)，胎側30使胎冠徑向向內延伸，胎圈20位於胎側30的徑向內側。圖2示意性地顯示了根據現有技術的輪胎10的局部立體圖，並且顯示了輪胎的各種部件。輪胎10包括胎體增強件60以及兩個胎圈20，胎體增強件60由塗覆有橡膠混配物的絲線61構成，每一個胎圈包括將輪胎10保持在輪輞(未顯示)上的環狀增強結構70。胎體增強件60錨固在每一個胎圈20中。輪胎10進一步包括胎冠增強件，該胎冠增強件包括兩個帘布層80和90。每一個帘布層80和90利用絲線狀增強元件81和91進行增強，增強元件81和91在每一層之內平行並且從一層到另一層交叉，從而與周向方向形成在10°和70°之間的角度。輪胎進一步包括環箍增強件100，環箍增強件100位於胎冠增強件的徑向外側，該環箍增強件由增強元件101製成，增強元件101取向為周向並且螺旋纏繞。胎面40鋪設在環狀增強件上；並且胎面40在輪胎10和路面之間提供了接觸。所示的輪胎10是「無內胎」輪胎其包括「內襯」50，該內襯50由充氣氣體不可滲透的橡膠混配物製成且覆蓋輪胎的內表面。圖3在徑向截面中示意性地顯示了根據現有技術的輪胎10的四分之一。輪胎10包括意在與安裝輪輞(未顯示)接觸的兩個胎圈20，每個胎圈20包括多個環狀增強結構70。兩個胎側30使胎圈20在徑向上向外延伸，並且在胎冠25中接合在一起，胎冠25包括由第一增強元件層80和第二增強元件層90形成的胎冠增強件，該胎冠增強件在徑向上由胎面40覆蓋。附圖標記110表不輪胎10的中平面。圖4在徑向截面中顯示了根據現有技術的輪胎的胎圈20。胎圈20包括「錨固區域」21，該錨固區域21的範圍由虛線勾畫出。該錨固區域21包括兩個錨固隊列71和72以及橡膠混配物，錨固隊列71和72由毗鄰胎體增強件60的線性對列的環狀增強結構70形成，橡膠混配物填充各個環狀增強結構70之間的空間以及環狀增強結構和胎體增強件60之間的空間。錨固區域21的環狀增強結構70、橡膠混配物以及胎體增強件60的與該橡膠混配物接觸的那部分之間的協作對胎體增強件60在胎圈20中的錨固具有影響。錨固隊列71在徑向最接近內側的環狀增強結構74和徑向最接近外側的環狀增強結構75之間在長度LT上延伸。圖5顯示了如何確定長度LT ;該長度對應於各個環狀增強結構70的直徑之和加上使兩個毗鄰的環狀增強結構70分離的最小距離。圖6顯示了對於環狀增強結構70的非線性隊列的彎曲長度LT。儘管在圖5和6中顯示的長度LT採用了直線和曲線，但是應當理解，對於環狀增強結構70的隊列能夠使用各種其它的線形。一個這種可行方案例如是「S」形，在此情形下長度LT將沿循該形狀。
圖4所示的胎圈20進ー步包括座形成部分22，所述座意在接觸安裝輪輞(未顯示)。圖9所示的曲線圖顯示了根據中國標準GB/T 4502-2009進行的脫圈測試的數值模擬結果。圓錐形模型被擠靠輪胎胎側。該圓錐形模型以設定速度前迸。使該圓錐形模型以該速度前進所需的力FT被描繪為圓錐形模型的行程DT的函數。圖7顯示了輪胎10在其安裝輪輞5上的初始情形(該輪胎僅有胎圈和胎側的一部分被顯示)。當圓錐形模型運動時，輪胎的抵抗性本身在力FT近乎線性的増加中得以表現。胎圈開始運動直至其開始傾斜的那點。圖8中顯示的就是這樣的情形。該傾斜使得使圓錐形模型前進所需的力降低，直到胎圈已經完全傾斜，如圖12所示。接下來，力再次増大，這是因為必須使胎圈騎到安裝輪輞5的「峰部」 6，如圖11所示。只有在胎圈已經騎上「峰部」 6(圖10所示情形)時，才完成了脫圏。因此，如上所述，本發明的ー個目的是增加輪胎對脫圈的抵抗性，同時不會使裝配和拆卸變得更困難，也不需要改動常規使用的安裝輪輞。通過提供具有附加硬化增強件的胎圈已經實現了該目的。圖13在徑向截面中顯示了根據本發明實施方案的輪胎的胎圈20。胎圈20包括由四個金屬環狀增強結構124的一個隊列形成的附加硬化增強件120。有利地但非必要地，根據本發明的輪胎的附加硬化增強件由金屬製成。通常而言，在附加硬化增強件的剛度與延長的比值(拉伸模量)大於或等於50GPa時，會獲得脫圈抵抗性的明顯提升。附加硬化增強件由芳族聚醯胺(拉伸剛度:大約73GPa)或由鋼(拉伸剛度大約200GPa)製成，因此可以獲得對脫圈的更好的抵抗性。附加硬化增強件在第一端121和第二端122之間延伸。第一端121與座形成部分22的切線130相距距離H1，距離Hl大於或等於最小距離HO的20%且小於或等於該最小距離HO的70%，該最小距離HO為如下部件之間的最小距離(i)最接近座形成部分22的切線130的錨固隊列71和72的環狀增強結構70，和(ii)座形成部分22的切線130。垂直於切線130對距離Hl和HO進行測量。在該具體實例中，Hl = 0. 45 HO。第一端121還設置為與輪胎內表面11相距軸向距離LI，軸向距離LI大於或等於胎圈最大軸向寬度LO的50%且小於或等於該最大軸向寬度LO的85%。在該具體實例中，LI = 0. 55 L0。如上所述,沿著軸向方向對距離LI進行測量。第二端122在徑向上與第一端位於相同高度處或位於第一端的外側(總的來說，第二端在徑向上不會位於第一端的內側)，且在軸向上與第一端位於相同高度處或位於第一端的外側(換句話說，第二端在軸向上不會位於第一端的內側)。選擇第二端122，使得連接第一端121和第二端122的直線140與徑向方向(在此利用箭頭R表示)形成角度a (阿爾法)，該角度a (阿爾法)大於或等於0°且小於或等於90°。在該具體實例中，該角度a (阿爾法)等於54°。分離第一端和第二端的距離LA大於或等於環狀增強結構70的兩個錨固隊列71和72的平均長度的30%。根據與對於用於錨固胎體增強件的環狀增強結構的錨固隊列提到的相同原理(參考圖5和6及其相關描述)來確定距離LA。在該具體實例中，LA =0. 51 KLTX其中為錨固隊列71和72的平均長度。附加硬化增強件的最大長度由胎 圈的幾何形狀確定。因此，需要通過至少Imm厚的橡膠混配物層使附加硬化增強件的第二端122與輪胎的外表面12分離。同樣，當角度a (阿爾法)小時，其將適合於避免使附加硬化增強件的端部122與用於錨固胎體增強件60的一個環狀增強結構70接觸。圖14在徑向截面中顯示了根據本發明實施方案的另一個輪胎的胎圈20。附加硬化增強件120由三個環狀增強結構124的一個單一隊列構成。在該具體實例中，角度a (阿爾法)等於 70°，Hl = 0. 57 HO，LI = 0. 64 L0，且 LA = 0. 36 。與圖 13 所示的輪胎不同，圖14所示的輪胎包括兩個胎體增強件60和62，其利用環狀增強結構70的三個錨固隊列71、72、73進行錨固。圖15顯示了通過根據本發明實施方案的輪胎所獲得的脫圈抵抗性的提升。將包括對應於圖13所示胎圈的兩個胎圈的輪胎與不同之處僅在於其缺乏附加硬化增強件的輪胎進行比較。該曲線圖給出了根據中國標準GB/T 4502-2009進行的脫圈測試結果。使圓錐形模型前進以擠靠輪胎胎側所需的力FT再一次被描繪為該圓錐形模型的行程DT的函數。曲線B對應於根據本發明實施方案的輪胎，曲線A對應於不具有附加硬化增強件的相同輪胎。正如根據上述標準進行量化的，設置附加硬化增強件確實清楚地提升了輪胎對脫圈的抵抗性。
權利要求
1.一種輪胎(10)，意在安裝在車輪的安裝輪輞上，所述輪胎包括 兩個胎圈(20)，每一個胎圈包括至少一個錨固區域(21)以及適合於與所述安裝輪輞相接觸的座形成部分(22); 兩個胎側(30)，所述兩個胎側使所述胎圈徑向向外延伸，並且該兩個胎側接合在一起以形成胎冠(25)，所述胎冠包括由胎面(40)覆蓋的胎冠增強件(80、90); 至少一個胎體增強件(60、62)，所述胎體增強件從所述兩個胎圈中的每一個經過所述胎側延伸直至所述胎冠，並且被錨固在所述胎圈的錨固區域中； 其中，在任一徑向橫截面中，每一個胎圈的錨固區域(21)包括多個環狀增強結構(70)，所述環狀增強結構設置為形成至少一個錨固隊列(71、72、73)，所述至少一個錨固隊列沿著平行於所述胎體增強件的一部分的軌跡而在徑向最內環狀增強結構(74)和徑向最外環狀增強結構(75)之間在長度LT上延伸， 所述兩個胎圈的每一個在任一徑向橫截面中進一步包括附加硬化增強件(120)，所述附加硬化增強件在如下兩端之間延伸 (a)第一端(121)，所述第一端設置為與所述座形成部分(22)的切線(130)相距距離Hl，所述距離Hl大於或等於最小距離HO的20%，且小於或等於該最小距離HO的70%，所述最小距離HO為如下部件之間的最小距離 (i)所述至少一個錨固隊列的最接近所述座形成部分的切線的環狀增強結構，和 (ii)所述座形成部分的切線， 垂直於所述切線對所述距離Hl和HO進行測量，所述第一端與所述輪胎的內表面相距軸向距離LI，所述軸向距離LI大於或等於所述胎圈的最大軸向寬度LO的50%，且小於或等於該最大軸向寬度LO的85% ；以及 (b)第二端(122)，所述第二端在徑向上與所述第一端位於相同高度處或者位於所述第一端的外側，且在軸向上與所述第一端位於相同高度處或者位於所述第一端的外側，選擇所述第二端，使得 連接所述第一端和第二端的直線(140)與徑向方向形成角度α (阿爾法)，所述角度α(阿爾法)大於或等於0°且小於或等於90° ;並且 其中所述第一端和第二端之間隔開距離LA，所述距離LA大於或等於所述環狀增強結構的至少一個錨固隊列的平均長度的30%， 並且其中所述附加硬化增強件(120)由至少兩個環狀增強結構(124)的一個單一隊列形成。
2.根據權利要求I所述的輪胎，其中所述距離Hl大於或等於最小距離HO的30%，且小於或等於該最小距離HO的45%。
3.根據權利要求I或2所述的輪胎，其中所述軸向距離LI大於或等於所述胎圈的最大軸向寬度LO的70%，且小於或等於該最大軸向寬度LO的85%。
4.根據權利要求I至3中任意一項所述的輪胎，其中所述角度α(阿爾法)大於或等於25。且小於或等於80。。
5.根據權利要求I至4中任意一項所述的輪胎，其中每一個胎圈包括至少兩個錨固隊列(71、72)，所述至少兩個錨固隊列中的每一個沿著平行於所述胎體增強件的一部分的軌跡來進行延伸，使得所述胎體增強件(60)的一部分被夾在所述至少兩個錨固隊列的兩個隊列之間。
6.根據權利要求I至5中任意一項所述的輪胎，其中所述附加硬化增強件(120)由織物製成。
7.根據權利要求I至5中任意一項所述的輪胎，其中所述附加硬化增強件(120)由金屬製成。
8.根據權利要求I至7中任意一項所述的輪胎，其中形成所述附加硬化增強件(120)的所述環狀增強結構(124)和包含在所述錨固區域(21)中的所述環狀增強結構(70)是同一種類型。
9.根據權利要求8所述的輪胎，其中構成所述附加硬化增強件(120)的環狀增強結構(124)的數量等於構成所述錨固區域(21)中的每一個錨固隊列(71、72)的環狀增強結構 (70)的數量。
全文摘要
一種輪胎(10)，包括兩個胎圈(20)和錨固在所述胎圈中的胎體增強件(60)，所述胎圈包括多個環狀增強結構(70)，所述環狀增強結構設置為形成平行於所述胎體增強件的一部分的至少一個錨固隊列(71、72)，所述胎圈在任一徑向橫截面中進一步包括附加硬化增強件(120)，所述附加硬化增強件在第一端(121)和第二端(122)之間延伸，所述第一端設置為與座形成胎圈部分(22)的切線(130)相距距離H1，該距離H1大於或等於在至少一個錨固隊列的最接近所述切線的環狀增強結構和所述切線之間的最小距離H0的20%，且小於或等於該最小距離H0的70%，垂直於所述切線對所述距離H1和H0進行測量，所述第一端與所述輪胎的內表面相距軸向距離L1，所述軸向距離L1大於或等於所述胎圈的最大軸向寬度L0的50%，且小於或等於該最大軸向寬度L0的85%，所述第二端在徑向上與所述第一端位於相同高度處或者位於所述第一端的外側，且在軸向上與所述第一端位於相同高度處或者位於所述第一端的外側，選擇所述第二端，使得分離所述第一端和第二端的距離LA大於或等於所述環狀增強結構的至少一個錨固隊列的平均長度的30%，並且其中所述附加硬化增強件(120)由至少兩個環狀增強結構(124)的一個單一隊列形成。
文檔編號B60C15/06GK102770287SQ201180010484
公開日2012年11月7日 申請日期2011年2月2日 優先權日2010年2月26日
發明者L·沙夫豪澤 申請人:米其林研究和技術股份有限公司, 米其林集團總公司