具有較低模量固定區域的增大機動性的輪胎的製作方法
2023-09-23 17:59:55 3
專利名稱：具有較低模量固定區域的增大機動性的輪胎的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於車輛車輪的輪胎，其中至少有一個胎圈，該胎圈包括具有母線的基座，其軸向內端位於直徑大於其軸向外端所在圓的圓環上。這種設計類型特別適合於新型輪胎，其在一定限度內可用於低壓，甚至零壓或實際的零氣壓下，而消除了該輪胎從其所安裝的輪輞上分離的危險。此概念通常表示為術語「增大的機動性」(extended mobility)。
長期以來，輪胎製造商試圖開發一種輪胎，該輪胎在壓力非正常下降時，甚至壓力完全損失時，也不會產生任何潛在風險或成為危險的來源。所遇到的難點之一涉及洩氣輪胎或很低壓力的輪胎的行駛問題，因為當常規輪胎在壓力很低時甚至零氣壓下時行駛時，靠壓力保持在輪輞上的胎圈有從輪輞邊緣上脫離的巨大危險。
為了克服這些缺陷，人們已經試驗了許多解決方案。這些解決方案往往給輪胎在輪輞上的安裝/拆卸帶來了額外的困難。
另外，輪輞上輪胎的夾緊功能是確保該輪胎工作質量的基本功能，因為其直接或間接地影響著多個方面，例如輪胎的安裝(有時稱作「卡住」)或緊固，輪胎的密封性，在輪輞上的旋轉性等等。這些功能都十分重要並且需要具有特定性能並製造嚴格的產品，特別是當需要高質量標準的時候。目前，用於相同尺碼的輪輞和輪胎在實際尺寸上常常具有稍微的不同，主要是由於製造允許偏差的緣故。這些尺寸上的不同造成更加難以實現以上列出的各種功能。
工業上使用了兩種主要的解決途徑來實現這些功能。首先對於傳統輪胎來說，胎圈鋼絲可同時實現所有的這些功能。
近來，在本申請人所製造的一些類型的產品中，用固定區域代替了常規的胎圈鋼絲，該固定區域包括以特定排列形式的環形簾線，其通過固定或粘結混合物來與胎體型加強件結構協同作用。在這種情況下，該固定區域也實現了上述的所有功能。
然而，在所有這些情況下，很難優化特定的參數，因為通常一個參數的優化會造成另一個參數的退化。由於人們常難以容忍在特定方面有較差性能，因而有特定的限制使得在一方面獲利而另一方面損失之間做出這樣的妥協措施。
EP 0582196公開了一種輪胎，具有由兩胎側和兩胎圈延伸出的胎面，以及在兩胎圈中固定到環形加強件的胎體。該胎體由以相鄰方式設置的帘布層構成，其沿圓周方向對齊，並在包括該環形加強件的胎圈的鉤狀區域內，與至少一層高彈性模量的粘結橡膠層接觸。在這種輪胎中，該胎圈的鉤狀區域的環形加強件由環形簾線的疊層構成，在胎體加強帘布層與這些疊層之間插入了高彈性模量的粘結橡膠。該實施例用於常規的輪胎，其胎圈由於輪胎充氣壓力而保持在輪輞鉤部上。在這種結構類型中，以橫向或軸向類型應力為主，其引起從胎壁向胎圈中心基本上軸向作用的主要壓力。這些力隨著充氣壓力而增加。壓力的增加傾向於使胎圈對著輪輞鉤部向外徑向滑動。所引起的相對於輪輞基座的徑向向內的應力隨該壓力的增加而減小，或者隨著胎體型加強件結構的張力的任何增加而減小。
可以進一步注意到，簾線的疊層以基本上平行於支撐該胎圈的輪輞鉤部的外形的方向對齊。這種類型的輪胎胎圈的外形相對較窄而細長；該固定件分布在該胎圈高度和寬的主要部分上。胎體進入胎圈中的通道通常是相對於所述胎圈壁的大致中央部分。此外，當相對狹窄的胎圈主要承受軸向力時，該充氣壓力和該胎體中產生的張力都不會產生使該胎圈本身旋轉和翻轉的大轉矩和力矩。
用這種類型的輪胎，如果壓力下降而車輛繼續行駛的話，就不再能保證該輪胎仍保持在輪輞上，在大多數情況下輪胎將滾離輪輞。
EP 0673324描述了一種滾動部件，包括至少一個具有輪胎，該輪胎具有固定在每個胎圈上的徑向胎體加強件，以及特殊形狀的輪輞。該輪輞包括具有母線的第一基座，使所述母線的軸向向外端離旋轉軸的長度小於其軸線內端之間的距離，並且通過一突起或者輪輞凸緣而軸線限定到外側。該輪胎具有適合於安裝在該輪輞上的胎圈基座。該文獻中所提出的輪胎/輪輞交界面類型與以已知解決方案相比具有許多優點，尤其是容易安裝/拆卸，同時就算壓力降低的情況下也能行駛一定的距離。
EP 0748287描述了一種解決方案，其認可了上述EP0673324中所述的基本技術的最初優化方案。這種輪胎的至少一個胎圈所具有的結構能夠根據胎體加強件的張力，特別是當充其壓力增加到其額定值時其中的加強件張力，來改進所述胎圈的夾緊性。該文獻由此提出了使用一種胎圈，其由相對於胎圈鋼絲的軸向和徑向內側，繞該胎圈鋼絲的基部翻轉來固定該胎體端部。在該胎圈鋼絲及其軸向外側附近，該胎圈還包括相對較高硬度的橡膠混合物成形部件，當該胎體加強件的張力增大時，該胎圈鋼絲可向其施加壓力。該壓力在安裝在輪輞上的胎圈胎趾產生自夾緊。該胎體的張力從而使得胎圈鋼絲向外側移動，使後者產生所述的壓力。在此構造中，常規類型胎圈鋼絲的存在以及胎體在胎圈鋼絲下面的翻轉對於壓力的產生不可缺少。這限制了對其它類型構造的考慮。
此外，EP 0922592描述了兩個實施例，其具有通過軸向向外的翻轉而固定的胎體。第一個實施例提出，通過在胎圈中徑向向胎體端部外側翻轉而固定胎體。該翻轉的兩邊被兩個徑向重合的金屬線層所圍繞，該金屬線層設置成軸向並列並且沿胎圈基座覆蓋幾乎整個軸向部分。這些層這樣設置以便與基座平行。該金屬線的類型以及相應的尺寸非常精確。該文獻中提出的第二種解決方案涉及具有不同直徑的胎圈基座。用不同於第一種解決方案的形式也保護了胎體。首先，胎體細分為兩部分，它們在胎圈的水平面上徑向分開。每個部分由徑向設置的鋼絲層所連接，每層徑向設置於相對每個胎體部分的外部。徑向外胎體部分和徑向內側鋼絲層由胎圈中具有的高硬度彈性體插入件隔開。該插入件軸向位於該胎圈中央部分，並徑向向外且軸向向內升高，超出該鋼絲存在的徑向範圍。
EP0922952中的兩個解決方案實例具有一些缺點。因此，該文獻中提出的胎體固定需要設置軸向向胎體端部外側的翻轉。此外，重疊的鋼絲層徑向設置在靠近胎圈的基座處，在徑向位置的相當部分比支撐胎圈的凸緣上部離旋轉軸更近。除非使用高延伸性的鋼絲，由於鋼絲的徑向位置不佳，很難安裝/拆卸輪胎。還可以注意到，這些鋼絲疊層以基本平行於支撐胎圈的基座外形設置。根據第二種解決方案，胎體細分為兩部分，並且需要高硬度的插入件，以便一方面分開鋼絲層，另一方面分開兩個胎體部分。然而，該胎體沒有固定在該插入件上。所描述的插入件的形狀受到限制。
文獻WO01/39999描述了一種增大了機動性的輪胎，其中每個胎圈包括反向基座，固定區域，支撐區域以及過渡區域。每個區域可分離開，但所有區域也可以以一定程度形成內胎圈，其能夠影響相對移動，例如相對於其它區域，或者相對於實際壓力中心CP，或者相對於輪輞基座等等的角度或旋轉類型。
優選地，所述支撐區域為基本伸長的。例如，其基本上沿著胎圈基座延伸。這樣可以在軸向內部向軸到外部的底部區域旋轉時傳遞力，同時保持對一部分胎圈基座的支撐壓力。力的傳遞形成胎圈緣趾對輪輞的自夾緊。
本發明建議克服上述詳細解決方案中內在的各種缺陷，特別是優化固定區域的特性，以便能在性能、持久度以及安裝/拆卸特性上具有有利的效果。
為此，提供了一種用於車輪的輪胎，包括-彼此軸向分開的兩胎側，在它們的徑向外部通過其徑向外部具有環形胎面的胎冠區域相連接。
-胎圈，徑向設置在每個胎側內部，每個胎圈包括用於與合適的輪輞相接觸的基座和外凸緣；-加強件結構，從每個胎圈沿著所述胎側向所述胎冠區域基本上徑向地延伸；-至少一個所述的胎圈包括-胎圈基座，具有一母線，其軸向內端位於直徑大於其軸向外端所在的圓環直徑的圓環上；-用於所述胎圈中所述加強件結構的固定區域，包括設置成基本鄰近於所述加強件結構部分的環形簾線排列，並包括至少兩層疊層，該疊層分布在加強件結構兩側，設置在環形簾線與加強件結構之間的粘結混合物，所述固定區域的粘結混合物的10％變形的彈性模量在小於20MPa並優選在10至20MPa之間。
-設置於胎圈區域內的軸向外部區域，設置在所述輪輞鉤和所述固定區域之間，所述區域安裝了橡膠混合物，其10％變形的彈性模量基本上高於所述固定區域的彈性模量。
-用於所述胎圈的支撐區域，其基本上沿著後者的基座軸向延伸。
十分令人驚訝的是，本申請人已注意到該固定橡膠混合物能夠保持所述胎圈十分優良的耐久特性，就算其剛度大大小於以前所主張的剛性。
優選地，該粘結橡膠混合物包括至少一種合成彈性體，該合成彈性體選自由SBR和聚丁二烯組成的組，合成彈性體的總比例大於彈性體總重量的50％。
優選地，合成彈性體的總比例佔彈性體總重量的55至65％之間。
當高於65％時，連接橡膠的粘性變得不足，這會導致構造輪胎胎圈的問題；另一方面，當低於55％時，固定橡膠混合物對靜態蠕變壓力的抵抗力在高溫下會受到損害。
固定橡膠混合物優選包括Tg在-70至-25℃之間的SBR，其重量比例大於彈性體總重量的20％。
其還可以包括Tg在-110至-90℃之間的聚丁二烯，其重量比例小於彈性體總重量的40％。
實際上，聚丁二烯的存在提高了固定橡膠混合物在高溫下的熱穩定性；然而，超過彈性體總重量40％時，生產該固定橡膠混合物變得困難。
該固定橡膠混合物有利地是能承受在150℃時初應力為2.35Mpa下的靜態蠕變壓力至少5小時而不斷裂。
優選地，該固定橡膠混合物在150℃初應力2.35Mpa下，具有在3至5小時應力之間小於2×10-3/min的靜態蠕變量。
優選地，所述固定橡膠混合物在197℃下10min後具有的硫化返原量小於10％。
優選地，所述固定橡膠混合物在197℃下10min後具有的硫化返原量小於5％。
外側區域的橡膠混合物在10％變形下的彈性模量有利地大於30MPa並優選大於40MPa。
優選地，該外側區域與該固定區域協同作用。
有利地是，該固定區域的橡膠混合物一方面與環形簾線接觸，另一方面與胎體型加強件結構接觸。
根據本發明的輪胎有利地包括設置在胎圈水平上的抗蠕變區域，其基本上沿著胎體型加強件結構。抗蠕變區域的橡膠混合物優選具有的10％變形下的彈性模量大於固定區域混合物的該彈性模量。例如，抗蠕變區域的橡膠混合物具有的10％變形下的彈性模量為大於30MPa並優選大於40MPa。
胎體型加強件結構優選由在兩個胎圈之間來回延伸的簾線環構成，在每個胎圈中形成環。此外，該簾環優選由單一的簾線構成。
固定區域不包括胎圈鋼絲，特別是常規類型的胎圈鋼絲，例如胎體帘布層(ply)相對其翻轉的多簾線胎圈鋼絲，這樣該帘布層與胎圈鋼絲之間的翻轉部分會影響胎體帘布層層的保持。
有利的是，胎側和胎冠的加強件結構為胎體型，其機械性特與已知類型的胎體層的類似。此外，有利的是，形成的加強件結構在胎體水平上沒有軸向分隔。因此所有環形排列的簾線優選佔據著基本上相同的軸向位置。
支撐區域優選與輪輞基座基本上相臨近。
優選地，支撐區域基本上由高模量的橡膠混合物構成。
在徑向內部部分中相對於凸緣的高模量橡膠區域的存在提供了良好的軸向支持並可防止胎圈向外軸向滑落。
根據製造方法的特別優勢，其中輪胎的各種組件直接設置在中央胎芯上，其形狀使得輪胎在生產過程中具有與成品形狀基本上相似的形狀，省略了翻轉(存在於常規結構中)有利地實現了生產過程的簡化。
根據一種本發明實施例的有利形式，疊層(徑向最接近於輪胎旋轉軸的簾線)的基部設置成徑向上比所述凸緣端部(所述凸緣軸向和徑向的最外面部分)更遠離外部。有利的是，提供疊層基部以相對於匹配該輪胎的輪輞的凸緣成外部徑向設置。從而有助於安裝/拆卸操作。
有利的是，胎體型加強件構造從每個胎圈沿胎側向胎冠區域基本上徑向地延伸。因此所述構造可一體地並從一個胎圈向另一個延伸，或者可選擇地被分成兩個半結構，每個沿著一個胎側延伸。
疊層的數目以及環或每個疊層圈數的數目根據輪胎的預期特性被有利地建立起來，例如其工作壓力。例如，可具有較大數量的疊層以提高胎圈區域水平上的剛度。
根據另一個有利的變形，可以不對稱地設置成內部胎圈設置在輪胎內側而外部胎圈安裝在輪胎外側的形式。這樣，例如疊層的數目或每個疊層圈數的數目可以不同，例如使內部胎圈中簾線疊層的數目不同於外部胎圈中簾線疊層的數目。
根據另一方面，對於固定和支持區域來說具有對稱性。每個胎圈可具有不同的構造，其中例如，一個或多個區域的形狀、設置以及尺寸可以不同。也可以改變組件材料和機械特性，例如硬度，正如可以改變區的數量一樣。
本發明的其它特性和優點在閱讀了本發明輪胎的實施例後將會更加明白，該實施例是以非限制性的方式給出的，並參照附
圖1至5，其中圖1表示根據本發明的輪胎的橫截面圖；圖2表示根據本發明輪胎第一變化形式的胎圈放大橫截面圖；圖3表示根據本發明輪胎第二變化形式的胎圈放大橫截面圖；圖4為圖示的加強線部分排布方式透視圖；以及圖5表示靜態蠕變測試的結果。
輪胎的加強料以及加強件當前——並且最常——通過帘布層疊一個或多個通常被稱為「胎體帘布層」、「胎冠帘布層」等的帘布層而構成。這種表明加強料的方式來自生產過程，其包括生產一系列帘布層形式的半成品，具有通常為縱向的簾線加強線，接著將其裝配或堆疊以構成輪胎坯料。所製造的帘布層平整，尺寸大，隨後根據給定產品的尺寸進行切割。在第一階段中所述帘布層也被組裝得基本上平整。這樣生產的半坯料隨後成形以成為典型輪胎的環形外形。然後被稱作「完成的」產品的半成品應用於所述坯料，以便獲得準備硫化的成品。
這類「常規」過程包括，特別是用於製造輪胎坯料的階段，使用固定元件(通常為胎圈鋼絲)，用於在輪胎的胎圈區域固定或支持胎體加強件。因此，在這類過程中，構成胎體加強件(或僅是其一部分)的所有帘布層的一部分繞著設置在輪胎胎圈中的胎圈鋼絲翻轉。通過這種方式，胎體加強件就固定在胎圈中。
儘管在製造帘布層和組裝中會有許多變形，該常規類型的過程在工業中變得愈加普及，這使得本領域技術人員會使用模仿該過程的用語；因此公認的術語尤其包括術語「帘布層」、「胎體」、「胎圈鋼絲」、「成形」來表示從平整外形到環形外形等的改變。
然而，確切地說，現在有的輪胎沒有包括根據前述限定的「帘布層」或「胎圈鋼絲」。例如，文獻EP 0582196描述了在沒有以帘布層形式半成品情況下製造的輪胎。例如，不同的加強件的簾線直接應用於鄰近的橡膠混合物層，其整個應用於環形胎芯的連續層上，其中該環形胎芯的形狀使之可以直接獲得與製造輪胎的最終外形相似的外形。因此在這種情況下，不再有任何「半成品」或「帘布層」，也沒有「胎圈鋼絲」。基本產品，如橡膠混合物和以簾線或單絲形式存在的加強件線，被直接應用於胎芯中。由於該胎芯為環狀，所以坯料不再需要成形以從平整的外形變換到環形外形。
此外，該文獻所描述的輪胎沒有「常規」的胎體帘布層繞胎圈鋼絲的翻轉。這類固定方式由環形簾絲設置成鄰近於所述胎側加強件結構的設置方式所代替，其整個被嵌入固定或粘結橡膠混合物中。
還有一些用於組裝環形胎芯的過程，其採用了特別適合於快速有效並簡單鋪在中央胎芯上的半成品。最後，還可以採用包括這兩種特定半成品的混合物來生產特定構造的方面(例如帘布層、胎圈鋼絲等)，然而其它的應用可通過直接應用混合物和/或細絲形式的加強線來製造。
本文獻中，為了考慮到近來在製造和產品設計領域的技術發展情況，常規術語如「帘布層」、「胎圈鋼絲」等被中性術語和獨立於所使用過程種類的術語有利地代替了。因此，術語「胎體型加強線」或「胎側加強線」可有效地表示常規過程中的胎體帘布層加強件簾線，以及根據無半成品過程生產的輪胎中相應的簾線，其通常用於胎側部分。術語「固定區域」，部分來說，可很好地表示常規過程中，由環形簾絲、橡膠混合物以及用環狀胎芯過程生產的底部區域附近的胎側加強件部分所構成的組裝中的「傳統的」胎體帘布層繞胎圈鋼絲的翻轉。
之後，使用了以下定義-「加強線」為單絲和多絲的，或者例如鋼絲、合股線或任何同等類型的組件，而無論這些加強線的材料或加工過程，例如表面處理或塗覆或預加工以便增強與橡膠的粘結度。
-在加強線與固定橡膠混合物之間的「接觸」至少部分所述加強線的外周線與固定橡膠混合物密切接觸；如果所述加強線包括包裹層或塗層的話，術語「接觸」意思是該包裹層或塗層的外周線與固定橡膠混合物的密切接觸。
-「軸向」平行於輪胎旋轉軸的方向；當其指向輪胎內部時該方向為「軸向內部」，其指向輪胎外部時該方向為「軸向外部」；-「徑向」經過並垂直於輪胎旋轉軸的方向；根據其是否指向輪胎旋轉軸或指向輪胎外部，該方向可為「徑向內部」或「徑向外部」。
「橡膠混合物的「彈性模量」10％變形和環境溫度下伸長的正切模量，該測量在達到10％變形時的第一圈適應周期(accommodationcycle)之後有效-E10=F10S10]]>即E10=F10(1+10)S010]]>以及E10=F101.1S00.1]]>其中ε10等於0.1；其中E1010％變形下伸長的正切模量；F1010％變形伸長下的伸長；S10測試件的初始斷面；S伸長ε的變形下的測試件斷面；在橡膠材料的情況下，已知S=S01+;]]>以及ε1010％的伸長變形。
-彈性體的「Tg」通過差熱分析測得的其玻璃轉化溫度；-「靜態蠕變測試」製備測試件中的測試，其有用部分長度為70mm，寬度為5mm，厚度為2.5mm(這些測試件由厚度為2.5mm的硫化膠片切割成)；測試件放置在150℃下的爐中，並且立即在它們下懸掛3kg重量；實施該測試的初始壓力為0=MgS0=2.35MPa]]>其中M所施加的重力，g重力加速度，以及S0所測量測試件的初始斷面；延長測試件有用部分作為定時功能測量；「靜態蠕變量」對應於給定時間內變形的改變，例如測試3至5小時內=]]>其中Δε＝ε(t2)-ε(t1)時間間隔Δt＝t2-t1分鐘(min)內測得的變形量變化；-「流變測試」在變形±0.2度，頻率100圈/min，溫度197℃以及持續10min時的交變剪切測試；該測試在未處理混合物圓盤上進行，轉矩改變大於10min。記錄施加於圓盤兩面之間的剪切結果；這裡特別注意最大測量之後的轉矩改變如果所測轉矩保持穩定就沒有硫化返原，即測試件硬度減少，如果所測轉矩減少就表明有硫化返原；硫化返原現象會導致測試件在測試條件下剛度的減少。這是混合物在高溫下的熱穩定性測試；r=Cmax-C10Cmax100]]>表示測試結束時的硫化返原量；Cmax為測得的最大轉矩，而C10為測試10分鐘後測得的轉矩；-「沿圓周定向的加強線」基本平行於輪胎圓周方向的加強線，也就是說，與該方向形成的角度不會偏離圓周方向多於五度；以及-「軸向方向的加強線」基本包含在同一個的軸向平面或者與軸向平面所成角度小於或等於10度的平面內的加強線。
本說明書中，術語「簾線」通常指單絲和多絲的，或者例如鋼絲、合股線或任何同等類型的組件，而無論這些加強線的材料或加工過程。例如它們可以是表面處理，塗覆或預加工以便增強與橡膠的粘結度。術語「單簾絲」表示由單個元件不用組裝形成的簾線。相反，術語「多簾絲」表示至少兩個單元件組裝體以形成鋼絲簾線，合股線等等。
另一方面，應該明白「徑向結構」的意思是以90度設置，但按照習慣，也可以是接近90°的角度。
已知常規的胎體單帘布層或多帘布層是繞著胎圈鋼絲翻轉。之後該胎圈鋼絲起著固定該胎體的作用。因此特別是其承受產生在胎體簾線的伸長，例如在充氣壓力的作用下。文獻中所描述的結構能夠提供類似的固定作用。還知道，利用常規形式的胎圈鋼絲可提供將胎圈夾緊在輪輞上的作用。本文獻中所描述的設置也能提供類似的夾緊作用。
本發明書中，應明白「粘結」橡膠或混合物意思是可以與加強件簾線接觸，將它們粘合併能夠填充相鄰簾線之間的空隙的橡膠混合物。
「胎側」指輪胎的一部分，通常是在胎圈與胎冠之間具有低彎曲強度的部分。「胎側混合物」相對於胎體加強件結構的簾線與其粘結橡膠在軸向外部的橡膠混合物。這些混合物常常具有低彈性模量。
「胎圈」指輪胎中與胎側徑向內側相鄰的部分。
圖1表示了根據本發明的輪胎1的橫截面圖。從圖2可更好地看見本發明實施例中的特定胎圈元件的例子。該輪胎包括鄰近於第一胎圈3的第一胎側5，所述第一胎圈優選相當於內胎圈。類似的，該輪胎的相對部分包括鄰近於第二胎圈4的第二胎側6。上面具有胎面8的胎冠7形成了兩胎側之間的連接。該胎冠優選具有至少一個加強帶。
該輪胎包括胎體型加強件結構2，其具有最好是大致徑向構形的加強線。該結構可以從一個胎圈經過胎側和胎冠到另一個胎圈連續設置，或者可以具有兩個或多個部分，設置成例如沿著胎側而並不覆蓋整個胎冠的形式。
該加強件結構2的端部21位於胎圈上。
該加強件結構2可由單根簾線卷繞而成，該簾線在兩個胎圈之間來回延伸。在每個胎圈處形成環。這些覆在橡膠混合物中的環有助於加強件結構2和胎圈之間，尤其是疊層13中的機械連接。通過該簾線「前」和「後」截面之間的環的存在，可以看出該加強件為單絲形式。當然，胎體可以不用單一簾線以連續的方式製造，並且可以沒有環，而是例如，自由端頭。
胎圈進一步包括固定區域30，其基本上為環向並包括設置成基本鄰近於加強件結構部分環形簾線12的結構，並包括至少兩帘布層疊層，該疊層分布在加強件結構的每一邊，以及設置在該環向簾線和加強件結構之間的粘結(或固定)混合物14。
在固定區域，一個疊層13的至少一個簾線12優選設置於緊靠加強件結構2的一部分21的附近。所述疊層還可以設置成使部分21插入疊層13之間。
在固定區域，簾線12與加強件結構2之間的空間被粘結橡膠混合物14所佔據。該固定或粘結橡膠混合物14設在加強件結構和圓周線圈12之間的加強件結構的兩邊。該固定橡膠混合物14一方面與該結構2的至少一部分加強件元件直接接觸，另一方面與存在於該固定區域的簾線12直接接觸。在所示實施例中，固定橡膠混合物與所有的簾線或設置於固定區域的加強線接觸，並且填充了它們之間的間隙。這種固定橡膠混合物9與固定區域中加強件元件之間的直接接觸對環形簾線和固定橡膠混合物之間良好的機械協作十分必要，該協作用於將加強件結構2的元件安全地固定在胎圈的固定區域，並承受這些元件所受的力，尤其是輪胎的充氣壓力。該固定橡膠混合物具有極佳的抗蠕變性作為其主要的機械特性，彈性模量在10至20Mpa之間。
簾線12基本上無伸展性，可以為金屬簾線。常規的結構2中的該元件為高彈性模量的織物加強線，例如芳香族聚醯胺加強線。
簾線11的布置可以以多種方式設置和製造。例如，有利地是，疊層13可由單根簾線12構成，它以螺旋的方式，優選從最小直徑向最大直徑卷繞(基本上成零度角)。疊層還可以由一個在另一個中布置的多個彼此重疊的同心簾線構成。
在圖3所示的實施例的例子中，輪胎包括設置在胎圈部分的抗蠕變區域90，基本上沿著胎體型加強件結構。在所示實例子中，該區域在加強件結構2和鄰近於該結構2，優選在該結構2的兩邊的第一疊層13之間延伸。抗蠕變區域的橡膠混合物在10％變形下具有的彈性模量大於固定區域混合物的彈性模量，例如大於30MPa，甚至優選大於40MPa。所用混合物的抗蠕變特性在該區域中佔優勢。
胎圈還包括支撐區域50，大致設置在固定區域和胎圈基座之間，大致與這些區域軸向對齊，所述區域適於經受將輪胎安裝到合適輪輞上時的壓力。通過傳遞由夾緊區域產生的夾緊力，該壓力有助於保證加緊輪胎。選擇該區域的橡膠混合物以提供良好的抗蠕變性，以確保該夾緊特性的持久性。
外側區域17設置在位於輪輞凸緣或鉤部60與固定區域之間的胎圈區域中。該區域優選用較高模量，例如10至40Mpa之間，的橡膠混合物製備。
該區域可以提高夾緊壓力，特別是輪輞鉤部區域中的夾緊力。由於該區域有限的可變形度，可以限制胎圈徑向滑出輪輞鉤部的趨勢。另一方面，其進一步有助於抑制任何產生轉動的趨勢，並且另一方面，具有動態穩定性，例如當轉彎或受到大的側面壓力時。
有利的是，外側區域17設置在胎圈的軸向外部，並在鄰近於輪輞鉤部的部分與固定區域之間延伸。有利的是，其與固定區域協同作用，使得在所述固定區域和鄰近於輪輞鉤部的胎邊部分之間具有更好的機械作用。
根據本發明的輪胎特別適用於EP 0673324中所描述的輪輞類型。這種輪輞包括基座和優選的，位於軸向和徑向向外的升高區域或凸緣。
所述疊層(徑向最接近於輪胎旋轉軸的簾線)的基部優選設置成比所述凸緣的端部(所述凸緣軸向和徑向的最外面部分)徑向更向外遠離，例如圖2所示。該疊層的基部相對於匹配輪胎的輪輞60(或輪輞鉤部)的凸緣來說最好設置在徑向外部。這樣有助於安裝/拆卸操作。因此，從圖2可以看出，rf(第一簾線的半徑)比ri(輪輞凸緣或鉤部的半徑)大。該半徑對應於到旋轉軸的距離。
有利的是，可用EP 0580055中所述的裝置類型生產所描述和/或圖示的不同實例。
因此，例如，非常有利的是在中央胎芯上形成該輪胎，該胎芯形成了其內腔形狀。利用這種胎芯的輪胎的所有部件，優選為最終構造所需，直接設置於其最終位置上，並基本具有最終的外形。在此情況下，這種輪胎可以如US 4895692中所述進行成形和硫化。
圖4表示了在本發明的一個輪胎胎圈實施例中不同的加強線的相對設置透視圖。該圖中只表示了加強件元件。可以看出胎體型加強結構的加強線的環形排列。在它們的徑向低端，形成並列環55的簾線部分位於胎圈內。這些環55接近但不重疊。在胎體型加強件結構的軸向各邊，表示了鄰近的簾線12。
在變形方案中，可以使用許多別的實施例，特別是用於胎體型加強件結構。通過實例，可以使用連續放置或幾根成組以形成條帶的單獨簾線來代替在胎圈中使用的構成環的連續簾線。
根據本發明的固定或粘結橡膠混合物從而具有作為必要的機械特性的硬度，這樣其10％變形下的伸長模量在10至20MPa之間，在高溫下具有極佳的抗蠕變性，並且在高溫下具有良好的穩定性。所選硬度向所述胎圈結構提供了足夠的撓曲度從而可以容易地影響輪胎在其工作的輪輞上的安裝和從輪輞上拆卸，甚至對那些大尺寸的輪胎，而不會對其持久性產生不利的影響；抗蠕變性對於在胎圈中獲得固定和持久的固定胎體加強件來說是必要的，而由於一些輪胎胎圈有可能在運行中遇到非常苛刻的熱條件，所以高溫下的熱穩定性也很重要。
實驗表明，為了獲得良好的耐久性結果，可使用含有合成SBR彈性體的固定橡膠混合物的Tg在-70到-30℃之間，單獨使用或與聚丁二烯偶聯。優選聚丁二烯具有-110到-90℃之間的Tg。合成彈性體(們)以佔彈性體總重量的至少50％的比例使用，餘量由天然橡膠構成。固定橡膠混合物額外地含有適合於獲得預期硬度的加強填料，例如碳黑以及硫化體系。實施例中所示的簾線12為鍍銅金屬絲。因而該固定橡膠混合物優選具有大量硫並含有能提高對銅的粘合度的添加劑(例如鈷或鎳金屬鹽)的。例如，使用含量佔彈性體總重量的5至8％之間的硫以及含量佔彈性體總重量的60至70％之間的碳黑。優選使用碳黑N347。
製造並測試了四種混合物，用以表示根據本發明的固定橡膠混合物的特性。
這些混合物配方的主要組分如下表所示
因此測試了這四種混合物的-硬度10％伸長和環境溫度下的彈性模量的確定，-蠕變如前面所述在150℃下進行7小時靜態蠕變測試，以及-熱穩定性如前面所述在197℃下流變測試10min。
這四種混合物都具有令人滿意的硬度。
圖5表示了這四種混合物的靜態蠕變測試結果。只基於天然橡膠的混合物1在高溫下的抗靜態蠕變性完全不足。測試件在測試30分鐘後就看到了斷裂。其熱穩定性也不令人滿意，因為該混合物具有非常大的硫化返原量。
混合物2的結果比混合物1有所改善，但仍不能令人滿意。
混合物3和4成功地通過了靜態蠕變測試和流變測試。其在高溫下的抗蠕變性完全合格，其高溫下的熱穩定性也一樣。含有三種彈性體的混合物3比混合物4的硫化返原性結果稍好一些。
還對配方類似於測試混合物的固定橡膠混合物進行了輪胎測試。輪胎在安裝和拆卸操作中顯示的性能雖然不錯，但只有那些含有相當於混合物3和4配方的固定橡膠混合物在胎圈中的胎體型增強件結構的固定上顯示出了足夠的耐久性。
通過並非限制的方式，我們應當注意到可以優選採用在本發明未固化狀態基礎上不作任何改動，或者只作很小改動的方法來製造根據本發明的輪胎。例如，將欲形成輪胎的坯料裝配到形成其內腔形狀的中央胎芯上。按最終構造決定的添加順序，將輪胎的所有組件都應用到該胎芯上，並直接排列在它們的最終位置上，而不用在加工過程中的任何時候進行剪切。特別是，在加工時可以使用專利EP 0243851中描述的用於鋪設胎體加強件的加強線的裝置，以及專利EP0264600中描述的用於鋪設橡膠組合物的裝置。然後可以對該輪胎進行成型和硫化，如美國專利4895692中所述。
權利要求
1.一種用於車輪的輪胎，包括-彼此軸向分開的兩胎側，在它們的徑向外部通過設置在其徑向外部的、具有環形胎面的胎冠區域相連接；-胎圈，徑向設置在每個胎側內部，每個胎圈包括用於與合適的輪輞相接觸的基座和外凸緣；-加強件結構，從每個胎圈沿著所述胎側向所述胎冠區域基本上徑向地延伸；-至少一個所述的胎圈包括-胎圈基座，具有一母線，其軸向內端位於一圓環上，該圓環的直徑大於其軸向外端所在的圓環直徑；-用於所述胎圈中加強件結構的固定區域，包括設置成基本鄰近於所述加強件結構部分的環形簾線排列，並包括至少兩層疊層，該疊層分布在加強件結構兩側，以及設置在環形簾線與加強件結構之間的粘結混合物，所述固定區域的粘結混合物的10％變形的彈性模量在小於20MPa並優選在10至20MPa之間；-設置於胎圈區域內的軸向外部區域，設置在所述輪輞鉤部和所述固定區域之間，所述區域布置有橡膠混合物，該橡膠混合物10％變形的彈性模量基本上高於所述固定區域的彈性模量；-用於所述胎圈的支撐區域，其基本上沿著胎圈的基座軸向延伸。
2.根據權利要求1所述的輪胎，其中所述粘結橡膠混合物包括至少一種合成彈性體，該合成彈性體選自由SBR和聚丁二烯組成的組，其中該合成彈性體的總比例大於彈性體總重量的50％。
3.根據權利要求2所述的輪胎，其中所述合成彈性體的總比例為55至65％之間。
4.根據權利要求1至3中任一所述的輪胎，其中所述固定橡膠混合物包括Tg在-70至-25℃之間的SBR，其重量比例大於彈性體總重量的20％。
5.根據權利要求1至4中任一所述的輪胎，其中所述固定橡膠混合物包括Tg在-110-90℃之間的聚丁二烯，其重量比例小於彈性體總重量的40％。
6.根據權利要求1至5中任一所述的輪胎，其中所述固定橡膠混合物能承受在150℃時初應力為2.35Mpa下的靜態蠕變壓力至少5小時而不斷裂。
7.根據權利要求1至6中任一所述的輪胎，其中所述固定橡膠混合物在150℃且初應力2.35Mpa下，具有在3至5小時的應力之間小於2×10-3/min的靜態蠕變量。
8.根據權利要求1至7中任一所述的輪胎，其中所述固定橡膠混合物在197℃下10min後具有的硫化返原量小於10％。
9.根據權利要求8所述的輪胎，其中所述固定橡膠混合物在197℃下10min後具有的硫化返原量小於5％。
10.根據前述權利要求中任一所述的用於車輪的輪胎，其中所述外側區域的橡膠混合物在10％變形下的彈性模量大於30MPa並優選大於40MPa。
11.根據前述權利要求中任一所述的用於車輪的輪胎，其中所述外側區域與所述固定區域協同作用。
12.根據前述權利要求中任一所述的用於車輪的輪胎，其中所述固定區域的橡膠混合物一方面與所述環形簾線接觸，另一方面與所述胎體型加強件結構接觸。
13.根據前述權利要求中任一所述的用於車輪的輪胎，進一步包括設置在胎圈水平上，基本上沿著胎體型加強件結構的抗蠕變區域。
14.根據權利要求13所述的用於車輪的輪胎，其中所述抗蠕變區域的橡膠混合物在10％變形下具有的彈性模量大於固定區域混合物的所述彈性模量。
15.根據權利要求13所述的用於車輪的輪胎，其中所述抗蠕變區域的橡膠混合物在10％變形下具有的彈性模量大於30MPa並優選大於40MPa。
全文摘要
一種輪胎，其包括兩個胎側，胎冠，從每個胎圈向胎冠區域延伸的加強結構，至少一個所述胎圈(3)具有反向胎圈基座，在所述胎圈中有加強結構的固定區域(30)，包括環形簾線(12)排列，在環形簾線(12)與加強結構(12)之間的粘結混合物，所述固定區域的粘結混合物在10％變形下具有的彈性模量小於20MPa，並優選在10至20MPa之間的範圍；設置在胎圈區域中的軸向外部區域(17)，所述胎圈的支持區域(50)。該固定橡膠混合物能夠保持非常令人滿意的剛度特性，儘管其大大低於以前所述的剛度。
文檔編號B60C15/00GK1714006SQ200380103574
公開日2005年12月28日 申請日期2003年10月29日 優先權日2002年11月18日
發明者B·蓋裡農, J-J·德裡厄, J·R·安德森, D·賈丁 申請人:米其林技術公司, 米其林研究和技術股份有限公司