專利名稱：帶有包括預(yù)成型鋼絲的胎緣填充芯的輪胎的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及車輪輪胎，也涉及結(jié)合在所述輪胎內(nèi)通常稱為胎緣填充芯的周向基本不可伸展的環(huán)形構(gòu)件。
更具體來說，本發(fā)明涉及的車輪輪胎包括具有改進(jìn)的撓性及延伸性特性的胎緣填充芯。
輪胎一般包括由至少一個胎體層構(gòu)成的胎體結(jié)構(gòu)，其端部回折，或者在任何情形中都固定在基本不可伸展的環(huán)形構(gòu)件，即，所謂的“胎緣填充芯”上；一個胎面帶和一個位于胎體和胎面帶之間的帶狀結(jié)構(gòu)；以及一對在軸向相對位置上施加在所述胎體結(jié)構(gòu)上的側(cè)壁。包括胎緣填充芯的輪胎部分稱為“胎緣”，其作用是將輪胎固定在有關(guān)輪圈上。按照傳統(tǒng)類型的結(jié)構(gòu)，在所述胎緣填充芯徑向外部的位置上，胎緣包括具有基本呈三角形的橫截面的一般稱為“胎緣填充條”的橡膠條。
一般來說，安裝輪胎的輪圈包括一個中央圓筒形井部，從所述井部的軸向相對兩端，發(fā)散的表面軸向向外延伸，所述表面構(gòu)成輪胎的“胎緣座”。每個所述表面終止于所謂的輪圈“凸緣”的基本豎直的周壁。
胎緣填充芯的功能在于，將輪胎固定在輪圈上，并保證力和轉(zhuǎn)矩在輪胎和輪圈之間的傳遞。
周向基本不可伸展的胎緣填充芯可以由布置成環(huán)形結(jié)構(gòu)的單一的線狀構(gòu)件如鋼絲或由布置成環(huán)狀結(jié)構(gòu)的多條線狀構(gòu)件制成，所述多條線狀構(gòu)件例如是扭絞起來以形成一條繩或多條繩的若干條鋼絲。
輪胎胎緣的內(nèi)徑(裝配直徑)基本上與胎緣填充芯的徑向內(nèi)表面的直徑一致，兩直徑之差是由于構(gòu)成胎緣填充芯本身的所述線狀構(gòu)件或所述多個線狀構(gòu)件的橡膠涂層、胎體層或多個胎體層的回折部分的厚度及設(shè)有彈性體加強(qiáng)構(gòu)件而形成的。
胎緣填充芯及胎緣的環(huán)形徑向內(nèi)表面的直徑小于凸緣的徑向外部直徑，并被選擇成在越過凸緣后，一旦將胎緣設(shè)置在輪圈的有關(guān)胎緣座上，胎緣就被輪胎充氣流體的壓力沿胎緣座的發(fā)散表面推靠在凸緣的軸向內(nèi)表面上。
輪胎在有關(guān)輪圈上的裝配是采用本專業(yè)技術(shù)人員公知的方法進(jìn)行的。
詳細(xì)來說，上述裝配操作起始于輪胎胎緣的變形(變成橢圓形)，從而當(dāng)使胎緣面對輪圈放置時，胎緣的一部分能夠越過凸緣。接著，胎緣的其余部分也全部越過凸緣，從而使胎緣設(shè)置在最靠近的胎緣座內(nèi)。然后，將胎緣軸向推向相對的胎緣座，以便使其落入輪圈的中央圓筒形井部內(nèi)。這樣，一旦胎緣位于上述中央井部內(nèi)，輪胎的赤道平面就可相對于輪圈的赤道平面傾斜，因而借助相對的胎緣，以及有關(guān)胎緣填充芯的橢圓化變形，也可使相對的胎緣越過凸緣并設(shè)置在相應(yīng)的胎緣座內(nèi)。最后，將輪胎充氣，從而使兩個胎緣抵靠凸緣的軸向內(nèi)表面。
由于胎緣填充芯的剛性，輪胎在輪圈上的裝、卸操作需要使用杠桿才能施加足以使胎緣填充芯變形的力，使基本呈圓形的結(jié)構(gòu)變?yōu)闄E圓形結(jié)構(gòu)，從而如上所述使胎緣越過凸緣。
但是，使用杠桿作用在構(gòu)成胎緣填充芯的線狀構(gòu)件上，可引起該構(gòu)件的彈性應(yīng)變極限被局部地超過。這種情形是極為不利的，原因在于，這可在輪胎行駛過程中對胎緣填充芯的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度性質(zhì)產(chǎn)生負(fù)面作用，也可能導(dǎo)致一條或多條上述線狀構(gòu)件的斷裂。
在本專業(yè)中公知胎緣填充芯有不同的類型。
例如，一種典型的胎緣填充芯結(jié)構(gòu)是所謂的“愛德弗(Alderfer)”結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)具有“m×n”類型的構(gòu)造，其中“m”表示軸向相鄰的線狀構(gòu)件或(通過扭絞至少一對線狀構(gòu)件形成的)繩的數(shù)目，“n”表示所述線狀構(gòu)件(或繩)的徑向重疊層的數(shù)目。這種結(jié)構(gòu)是按照下述方式獲得的使用包括預(yù)定數(shù)目的紡織的或金屬的線狀構(gòu)件的涂膠條，自身螺旋形纏繞(盤繞)所述涂膠條，以便形成需要的層數(shù)，使一層在另一層頂部徑向重疊布置。這種構(gòu)制方法使胎緣填充芯的橫截面形狀可基本上形成四邊形。實際上，愛德弗結(jié)構(gòu)的實例為4×4、5×5或4×5結(jié)構(gòu)。
另一種傳統(tǒng)的胎緣填充芯結(jié)構(gòu)為所謂的“單線胎緣填充芯”。這種胎緣填充芯是由單一的涂膠線狀構(gòu)件(或單一的繩)形成的，它螺旋形纏繞以形成軸向相鄰匝的第一層；然后，在第一層的徑向外部的位置上，形成第二層，等等，以便形成若干徑向重疊層，每層能夠具有的匝數(shù)可以不同于與其徑向相鄰的層的匝數(shù)。因此，通過改變每層中的匝數(shù)，就能夠得到具有不同幾何形狀的胎緣填充芯的橫截面形狀，例如六邊形橫截面形狀。例如，借助以3-4-5-4-3結(jié)構(gòu)的19個纏繞，可以形成正六邊形胎緣填充芯。上述的數(shù)字序列表示，單獨(dú)的涂膠線狀構(gòu)件(或單一的繩)被盤繞，首先形成軸向彼此相鄰的3匝以構(gòu)成第一層；然后相繼地設(shè)置軸向彼此相鄰的4匝以形成徑向重疊在第一層上的第二層；隨后形成軸向彼此相鄰的5匝以形成徑向重疊在第二層上的第三層；然后是軸向彼此相鄰的4匝以形成徑向重疊在第三層上的第四層，最后是軸向彼此相鄰的3匝以形成徑向重疊在第四層上的第五層。
另一種傳統(tǒng)的胎緣填充芯結(jié)構(gòu)是按照下述方式獲得的使用多個涂膠線狀構(gòu)件(或繩)，每個單獨(dú)的線狀構(gòu)件(或繩)向自身徑向盤繞以便形成一個徑向重疊的纏繞匝的柱體?？赡芫哂胁煌拇瓜蜓由旆秶?即，不同數(shù)目的徑向彼此重疊的纏繞匝)的、彼此軸向相鄰的幾個匝的柱體形成上述的胎緣填充芯。輪胎的一個或多個胎體層的軸向相對的端部最好設(shè)置在一個或多個纏繞匝的所述柱體之間，并借助纏繞匝的所述柱體保持正確的工作位置。例如，在本申請人的專利申請EP-943,421、EP-928,680和WO 01/43957中描述了這種類型的胎緣填充芯。
另外，在本專業(yè)中還有一種公知的所謂“扭絞”的胎緣填充芯，這種胎緣填充芯具有一個中央芯，例如，是用單一線狀構(gòu)件制成的，該線狀構(gòu)件端部對端部地焊接起來，形成一個圓，一個線狀構(gòu)件圍繞所述圓螺旋形纏繞，且最后與本身接合。
在接合前線狀構(gòu)件繞芯的匝數(shù)，以及圍繞芯纏繞的鋼絲的數(shù)目和/或圍繞所述芯形成的冠狀結(jié)構(gòu)的數(shù)目決定賦予所述胎緣填充芯的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
對于它能保證的撓性的程度來說，這種扭絞胎緣填充芯是特別有利的，不過，其制造特別復(fù)雜，因而費(fèi)時且成本高。
如上所述，由于輪胎在輪圈上的裝卸操作需要胎緣填充芯的變形(橢圓化變形)，因而除了保證輪胎在輪圈上的最佳固定所需的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度特性以外，胎緣填充芯必須具有足夠的撓性，以便盡可能容易地進(jìn)行上述操作，且不致引起構(gòu)成所述胎緣填充芯的線狀構(gòu)件或其中的一些線狀構(gòu)件的永久(塑性)變形。
對于如上所述的本專業(yè)中公知的胎緣填充芯的類型來說，通過改變構(gòu)成胎緣填充芯本身的各層中線狀構(gòu)件(或繩)的布置，或者，在扭絞胎緣填充芯的情形中，通過改變芯的線狀構(gòu)件和冠部線狀構(gòu)件的相對布置，使所述線狀構(gòu)件以不同程度對應(yīng)力作出貢獻(xiàn)，可以改變撓性特性。
另外，通過減小構(gòu)成胎緣填充芯的線狀構(gòu)件(或繩)的抗彎剛度，可以減小胎緣填充芯的抗彎剛度。在單一線狀構(gòu)件的情形中，由于其抗彎剛度與其直徑的四次冪成正比，因而通過減小線狀構(gòu)件的直徑就能夠減小抗彎剛度。例如，使用直徑為0.89mm的單一線狀構(gòu)件(使用高碳鋼、最小破壞載荷為1350N)來替代直徑為0.96mm的單一線狀構(gòu)件(使用標(biāo)準(zhǔn)碳鋼、最小破壞載荷為1350N)，可以保證胎緣填充芯相同的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，但抗彎剛度減小35％。同時，由于涂膠的單一線狀構(gòu)件的直徑(因而涂膠復(fù)合物總量的直線)減小，因而可以獲得較輕且更緊湊的胎緣填充芯結(jié)構(gòu)。為了增加“愛德弗(Alderfer)”及“單線(single-thread)”胎緣填充芯的撓性，往往使用減小線狀構(gòu)件直徑的方法。
在上面提到的胎緣填充芯中，“扭絞”胎緣填充芯由于其特別的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，從而導(dǎo)致輪胎在輪圈上能更好地進(jìn)行裝卸操作，其原因在于中央芯可保證具有最佳性質(zhì)的胎緣填充芯最后的幾何形狀，覆蓋的冠部可保證極好的撓性，最后但非最不重要的是，中央芯/冠部組合件可保證需要的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
因此，從上面的描述來看，對于胎緣填充芯的、更確切的來說，是對于構(gòu)成胎緣填充芯的線狀構(gòu)件的生產(chǎn)中所使用的材料所要求的特性是很多的。具體來說，在使用中，即，在車輛行駛中，對輪胎的胎緣填充芯要求的主要性質(zhì)是結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，構(gòu)成胎緣填充芯的線狀構(gòu)件的抗拉強(qiáng)度(或?qū)瓚?yīng)力的耐受能力)有助于結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。另外，如上所述，在輪圈上裝卸輪胎的傳統(tǒng)操作過程中，構(gòu)成胎緣填充芯的材料必須具有最佳的撓性和延伸性特點(diǎn)。
但是，這種特點(diǎn)的組合不能簡單地實現(xiàn)，這是由于它們不是相容的，改善一個所述特點(diǎn)就會導(dǎo)致另一個所述特點(diǎn)的變劣。
在公知的技術(shù)中，為了避免(例如由于在輪圈上裝卸輪胎時使用杠桿而引起的)在胎緣區(qū)域中的永久局部變形，已有人提出使線狀構(gòu)件(或繩)承受熱處理，從而能夠保證增加在所述線狀構(gòu)件(或繩)破壞時的伸長率。
但是，取得所述增加就不利于抗拉強(qiáng)度和屈服點(diǎn)，由于熱處理，抗拉強(qiáng)度和屈服點(diǎn)顯著降低，傳統(tǒng)上用于構(gòu)制胎緣填充芯的高碳鋼的典型載荷/變形曲線可以表明這種情形。實際上，根據(jù)上述曲線可以確定，破壞時的伸長率例如大于5％時，相應(yīng)的屈服點(diǎn)一般等于大約0.2％(或更小)。因此，其結(jié)果是材料受到不再復(fù)原的局部塑性變形，這就是說，一旦完成輪胎在輪圈上的裝配，胎緣填充芯在所述輪圈上的固定作用會不可避免地受到負(fù)面影響。
用經(jīng)過熱處理的繩制成的胎緣填充芯的一個實例公開在文件US-5,702,548中。具體來說，上述文件描述了一種輪胎，其胎體層不圍繞傳統(tǒng)的胎緣填充芯回折，而是被夾緊和緊固在周向布置的繩的匝間，以便形成完成胎緣填充芯功能的幾個相鄰的排。按照上述文件，為了取得適當(dāng)?shù)目估瓘?qiáng)度、撓性和延伸性值，上述繩的彈性和塑性伸長率性質(zhì)通過熱處理而得到改變。
本申請人已經(jīng)認(rèn)識到輪胎的胎緣填充芯需要保證滿意的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度以保證輪胎在輪圈上有效的固定，同時需要保證足夠的撓性，以便使胎緣填充芯例如在輪胎在輪圈上的裝卸操作中能夠彈性變形。
具體來說，本申請人已經(jīng)認(rèn)識到輪胎的胎緣填充芯必須保證在例如穿孔而至少部分泄氣的狀態(tài)中輪胎行駛的情形中的滿意的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和適當(dāng)?shù)膿闲浴?br> 本申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，按照本發(fā)明，提供一種包括至少一個具有寬的彈性范圍的預(yù)成型的、金屬的線狀構(gòu)件的輪胎胎緣填充芯，可以滿足上述對結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和撓性的兩種要求。
按照本發(fā)明，所述至少一個預(yù)成型線狀構(gòu)件最好還具有在破壞時的高伸長率。
本申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在工作狀態(tài)中，胎緣受到引入輪胎內(nèi)的壓縮空氣沿其胎緣座斜面的壓力并壓在輪圈凸緣的軸向內(nèi)表面上。
因此，當(dāng)輪胎處于至少部分泄氣狀態(tài)時，由壓縮空氣作用在所述胎緣上的力就不存在或顯著減小。
其結(jié)果是，胎緣填充芯沿上述向內(nèi)滑動，可能脫出胎緣座并落入輪圈的中央井部內(nèi)。
由于輪圈凸緣與路面接觸，上述缺陷一般導(dǎo)致車輛停滯下來，使車輛失控。
本申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，按照本發(fā)明的胎緣填充芯甚至在沒有加壓空氣作用的力的情況下，例如，在輪胎穿孔時也能夠在輪圈上施加一個足夠的力，以便將胎緣保持在正確的工作位置上，即，保持在其胎緣座中。
實際上，本申請人已經(jīng)認(rèn)識到，胎緣填充芯的至少一個金屬線狀構(gòu)件的預(yù)成型可保證胎緣填充芯總是彈性地收縮而抵靠胎緣座上。
換言之，即使在泄氣的情形中，胎緣填充芯傾向于軸向地滑向輪圈內(nèi)側(cè)，按照本發(fā)明的胎緣填充芯也能夠追隨胎緣座的圓錐度，這是由于構(gòu)成它的金屬材料經(jīng)過預(yù)成型而使彈性增加的緣故。
因此，按照本發(fā)明的胎緣填充芯可保證在每一時刻、在所述胎緣座的每個點(diǎn)上都將輪胎固定在輪圈上，因而甚至在泄氣狀態(tài)中也可保證安全行駛。
為了進(jìn)行描述，術(shù)語“預(yù)成型線狀構(gòu)件”應(yīng)理解為表示一種線狀構(gòu)件，該線狀構(gòu)件按照任何本專業(yè)中公知的方法進(jìn)行塑料變形，使所述線狀構(gòu)件的縱向范圍具有波狀起伏的形狀。
為了進(jìn)行描述，術(shù)語“預(yù)成型”應(yīng)被理解為表示一種線狀構(gòu)件受到作用在其上的變形動作而發(fā)生的塑性類型的變形。
為了進(jìn)行描述，術(shù)語“預(yù)成型率”應(yīng)理解為表示比率L1/L0，其中L1為在變形狀態(tài)中一般線狀構(gòu)件相對兩端之間的距離，而L0為在未變形狀態(tài)中該段線狀構(gòu)件相對兩端之間的距離。
為了描述的目的，術(shù)語“撓性”應(yīng)理解為表示由于所施加的力材料彈性變形及在所述力不再施加時恢復(fù)其初始形狀(在施加所述力前所具有的形狀)的性質(zhì)。
因此，本發(fā)明的第一方面涉及一種車輛輪胎的包括至少一個預(yù)成型的、金屬的線狀構(gòu)件的胎緣填充芯。
所述線狀構(gòu)件最好以不大于0.98的預(yù)成型率、更好以不大于0.98的預(yù)成型率進(jìn)行預(yù)成型。
所述預(yù)成型率最好在0.75和0.98之間，更好在0.85和0.95之間。
不同尺寸的輪胎可以使用具有相同預(yù)成型率的線狀構(gòu)件。但是，本專業(yè)技術(shù)人員在其自己的知識的基礎(chǔ)上能夠為每一個別的輪胎尺寸選擇具體的預(yù)成型率。
所述線狀構(gòu)件最好用鋼制成。
按照本發(fā)明的另一實施例，所述線狀構(gòu)件是用鋁或鋁合金制成的。
在一個實施例中，按照本發(fā)明的胎緣填充芯是由按照一個既定的預(yù)成型率進(jìn)行預(yù)成型的第一的線狀構(gòu)件制成的。
按照另一個實施例，按照本發(fā)明的胎緣填充芯是由至少一條繩制成的，所述繩具有至少一個按照一個既定的預(yù)成型率進(jìn)行預(yù)成型的金屬線狀構(gòu)件，這就是說，構(gòu)成所述至少一條繩的其它線狀構(gòu)件是非預(yù)成型類型的。
在另一實施例中，按照本發(fā)明的胎緣填充芯是由至少一條繩制成的，所述至少一條繩的線狀構(gòu)件全部經(jīng)過預(yù)成型。所述至少一條繩的所述線狀構(gòu)件全部按照相同的預(yù)成型率進(jìn)行預(yù)成型。
按照本發(fā)明的另一實施例，如果胎緣填充芯是由多條單獨(dú)的繩制成的，那么，所述多條繩的至少一條繩的線狀構(gòu)件全部為非預(yù)成型類型的。
在另一實施例中，按照本發(fā)明的胎緣填充芯可以包括至少一條繩，所述繩包括至少一個預(yù)成型的、金屬的線狀構(gòu)件和至少一個紡織類型的線狀構(gòu)件。所述至少一個紡織類型的線狀構(gòu)件最好圍繞所述至少一個金屬類型的預(yù)成型線狀構(gòu)件布置。
在進(jìn)行既定的預(yù)成型作用之前，線狀構(gòu)件最好具有直的形狀。
預(yù)成型的線狀構(gòu)件的變型最好是共面類型的，即，每個預(yù)成型的線狀構(gòu)件處于一個平面的。
所述線狀構(gòu)件最好被預(yù)成型，以便制成沿其縱向范圍基本沒有尖銳邊緣的預(yù)成型線狀構(gòu)件。該特征特別有利，這是由于上述尖銳邊緣的存在會導(dǎo)致所述線狀構(gòu)件的破壞載荷的不合需要的降低。
特別推薦的是一種基本呈正弦波形的預(yù)成型。所述正弦波形最好具有2.5mm和30mm之間的波長，更好為5mm和25mm之間的波長。所述正弦波形最好具有0.12mm和1mm之間的波幅。上述波長和波幅可以直接在未涂膠的線狀構(gòu)件插入輪胎前或在完工的(硫化的)的輪胎上進(jìn)行測量。有利的是，上述參數(shù)的測量可以利用放大透鏡和分度規(guī)(例如，分度尺)在線狀構(gòu)件上進(jìn)行。在準(zhǔn)備對完工(硫化)的輪胎進(jìn)行分析的情形中，必須從輪胎取出胎緣填充芯，并利用適當(dāng)?shù)娜軇?，例如用氯苯?00℃的溫度下對其進(jìn)行12小時的處理來除去胎緣填充芯上的涂膠復(fù)合物。如果胎緣填充芯是用至少一條包括至少一對線狀構(gòu)件的繩制成的，那么，為了對上述線狀構(gòu)件進(jìn)行視覺的或儀器的分析，必須解開所述繩，并精心拆開構(gòu)成所述繩的各線狀構(gòu)件，以便確定所述一個或多個線狀構(gòu)件在所述繩中存在的位置。
在一個替代實施例中，變形具有一種非共面的形式，而是例如為螺旋型的。
為了制成按照本發(fā)明的預(yù)成型線狀構(gòu)件，可以采用本專業(yè)中公知的任何方法。例如，US-5,581,990中所述的齒輪裝置，也可以采用本申請人的專利申請WO 00/39385中描述的裝置。所述裝置包括一對皮帶輪，每個皮帶輪設(shè)有多個表面突出部，能夠在預(yù)定部分上彼此嚙合，以便在沿第一皮帶輪的突出部和第二皮帶輪的相應(yīng)突出部之間的空間運(yùn)行的線狀構(gòu)件上同時引起軸向變形和彎曲變形。上述相互嚙合可以作為被所述線狀構(gòu)件旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的所述一對皮帶輪的運(yùn)動的結(jié)果而被實現(xiàn)。
按照本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明涉及一種車輛輪胎，該輪胎設(shè)有胎緣填充芯，該胎緣填充芯特別柔韌，并能夠保證所述輪胎在有關(guān)輪圈上的穩(wěn)定的固定，以及即使輪胎在基本泄氣狀態(tài)中運(yùn)轉(zhuǎn)，也能保證輪以安全的狀態(tài)運(yùn)行。
因此，本發(fā)明還涉及一種車輪輪胎，它包括一個包括至少一個胎體層的胎體結(jié)構(gòu)，其兩端被固定在一對環(huán)形加強(qiáng)構(gòu)件上，每個所述環(huán)形加強(qiáng)構(gòu)件結(jié)合在所述輪胎的一個有關(guān)胎緣中，并包括至少一個金屬的線狀構(gòu)件；一個圍繞所述胎體結(jié)構(gòu)周向延伸的胎面帶；一個在所述胎體結(jié)構(gòu)和所述胎面帶之間設(shè)置的帶狀結(jié)構(gòu)；以及至少一對在軸向相對位置上施加在所述胎體結(jié)構(gòu)上的側(cè)壁，其特征在于所述至少一個金屬的線狀構(gòu)件是預(yù)成型的。
按照本發(fā)明，胎緣填充芯的彈性是借助結(jié)合在上述胎緣填充芯中的至少一個線狀構(gòu)件的預(yù)成型而取得的。
換言之，上述彈性歸因于預(yù)成型的線狀構(gòu)件的彈簧作用，所述線狀構(gòu)件具有的長度大于其軸向范圍，所述線狀構(gòu)件在其承受拉應(yīng)力時，在對自身應(yīng)力起反作用前經(jīng)過最初的拉直。
實際上，在存在施加的應(yīng)力，例如，存在在輪圈上裝卸輪胎時的杠桿作用時，每個預(yù)成型線狀構(gòu)件對所述應(yīng)力作出反應(yīng)，逐漸還原其預(yù)成型狀態(tài)，直至預(yù)成型狀態(tài)基本被消除，即，直到達(dá)到直的初始形狀(也就是預(yù)成型前存在的形狀)，接近于線狀構(gòu)件的破壞形狀。
本申請人還發(fā)現(xiàn)，使用高碳含量(例如，最高達(dá)到0.96％)的鋼可以使構(gòu)成胎緣填充芯一部分的線狀構(gòu)件的抗拉強(qiáng)度顯著增加而不至引起對所述線狀構(gòu)件的撓性和延伸性特性的負(fù)面影響。
按照另一個方面，本發(fā)明涉及一種用于在至少部分泄氣狀態(tài)中的控制車輪輪胎在使用中的性能的方法，所述輪胎包括一個胎體結(jié)構(gòu)，該胎體結(jié)構(gòu)包括至少一個胎體層，其兩端固定在一對環(huán)形加強(qiáng)構(gòu)件上，每個所述環(huán)形加強(qiáng)構(gòu)件結(jié)合在所述輪胎的有關(guān)胎緣中，并包括至少一個金屬的線狀構(gòu)件，所述方法的特征在于所述至少一個預(yù)成型的金屬線狀構(gòu)件用于所述環(huán)形加強(qiáng)構(gòu)件的至少一個。
如前所述，在輪胎泄氣的情形中，所述方法可保證輪胎在有關(guān)輪圈上的適當(dāng)固定，這是由于胎緣填充芯具有至少一個預(yù)成型線狀構(gòu)件，能夠在所述輪圈上施加一個夾持力。
實際上，本申請人已經(jīng)認(rèn)識到，輪胎胎緣填充芯的至少一個線狀構(gòu)件的預(yù)成型，能夠使所述胎緣填充芯本身在輪圈上產(chǎn)生夾持作用(即，作為上述預(yù)成型操作的結(jié)果)，除了輪胎充氣壓力保持將每個胎緣壓在輪圈胎緣座的表面上外的固定作用外，還有預(yù)成型引起的上述夾持作用。
綜上所述，顯然，在輪胎的正常工作狀態(tài)中，胎緣填充芯的夾持作用與傳統(tǒng)使用的技術(shù)方案比較得到增強(qiáng)，而在輪胎部分泄氣的狀態(tài)中行駛的情形中，由于壓縮空氣的作用不再存在，上述夾持作用有利地通過胎緣填充芯的至少一個金屬線狀構(gòu)件的預(yù)成型在輪圈上產(chǎn)生的收縮作用而得到保證。
由于甚至在壓縮的充氣空氣部分地不存在時也有上述的固定作用，因而本發(fā)明有利地適用于設(shè)有支承鑲件的自動支承型輪胎。所述支承鑲件主要沿輪胎的側(cè)壁設(shè)置，以便保證甚至在所述輪胎喪失壓力的情形中也能使車輛安全行駛。
例如，在本申請人的文件DE-542,252中描述了一種自動支承型輪胎。
另外，本發(fā)明也有利地適用于構(gòu)成車輛車輪一部分的輪胎，其設(shè)有例如安裝在輪圈上、能夠在失去充氣壓力時支承輪胎的適當(dāng)?shù)陌踩С屑＠?，在本申請人的文件EP-1,080,948中描述了這樣一種輪胎。
通過詳細(xì)描述按照本發(fā)明的輪胎和胎緣填充芯的實例，可以進(jìn)一步理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)。這種詳細(xì)描述在下文中是對照附圖進(jìn)行的，附圖只是以非限定性舉例的方式提供的。


圖1是按照本發(fā)明的輪胎的局部的剖視圖；圖2表示可用于按照本發(fā)明的胎緣填充芯結(jié)構(gòu)的預(yù)成型線狀構(gòu)件；以及圖3表示關(guān)于一條對照的繩和兩條按照本發(fā)明的繩的載荷/變形圖。
圖1表示按照本發(fā)明的輪胎10的局部剖視圖。為了更清楚描述起見，圖1中的剖視圖只是部分地畫出，它是關(guān)于輪胎的赤道平面P-P對稱的。
輪胎10包括一個胎體，該胎體包括一個胎體層11，其兩端與一對胎緣填充芯12配合工作，所述胎緣填充芯軸向上彼此間隔開來，每個胎緣填充芯結(jié)合在各自的胎緣13中，處于所述輪胎徑向內(nèi)的位置上。所述胎緣13除胎緣填充芯12外還包括在所述胎緣填充芯12的徑向外側(cè)位置上的一個胎緣填充件14。
胎體最好是子午線型(radial type)的，即，設(shè)有在基本垂直于輪胎的赤道平面P-P的方向上布置的加強(qiáng)簾線。
另外，輪胎10還包括一個設(shè)置在所述胎體的冠部上的胎面帶15，以及一對軸向相對的側(cè)壁16，每個側(cè)壁設(shè)置在有關(guān)胎緣13和胎面帶15之間。
輪胎10在胎體層11和胎面帶15之間還包括一個帶狀結(jié)構(gòu)17，該帶狀結(jié)構(gòu)在圖1的實例中有兩個徑向重疊的條帶18和一個加強(qiáng)層19。詳細(xì)來說，彼此徑向重疊的條帶18結(jié)合有多條加強(qiáng)簾線，簾線一般是金屬的，相對于輪胎的赤道平面P-P傾斜取向，在每個條帶中彼此平行，與相鄰條帶中的簾線是相交叉的，以便形成相對于周向的預(yù)定角度。處于所述一對條帶18徑向外側(cè)的加強(qiáng)層19具有加強(qiáng)構(gòu)件20，所述加強(qiáng)構(gòu)件基本上彼此平行，且平行于輪胎的赤道平面P-P，以便形成相對于輪胎周向的一個基本為零的角度(所述加強(qiáng)層19也定義為0°層。在小汽車輪胎中，所述加強(qiáng)構(gòu)件20一般為紡織型的。也可以想見設(shè)有一個以上加強(qiáng)層19的情形。
在無內(nèi)胎輪胎的情形中，在所述胎體層11的徑向內(nèi)側(cè)的位置上，也可設(shè)置一個涂膠層，即，所謂的“襯層(liner)”(該層在圖1中未畫出)，所述涂膠層在使用中可使輪胎10具有必要的不透氣性。
如圖1中局部地畫出的那樣，輪胎10安裝在一個傳統(tǒng)的輪圈30中以形成一個罩胎輪，所述輪圈30包括一個中央井部31、一個胎緣座32和一個凸緣33。
圖1所示的胎緣填充芯12是“愛德弗”型的，具有對稱的、規(guī)則的幾何形狀的橫截面。在圖示實例中，胎緣填充芯1 2是將包括4個線狀構(gòu)件22的小條纏繞4匝而形成的，所述線狀構(gòu)件是按照本發(fā)明預(yù)成形的，以便形成徑向重疊的四層(“4×4”結(jié)構(gòu))。
圖2表示按照本發(fā)明正弦狀預(yù)成形的線狀構(gòu)件22。
如上所述，基本上為從一直線周期性偏移形式的所述變形可以按照任何公知的形式取得。所述變形最好是共面型的。所述變形最好基本呈正弦波形(如圖2中所示的那種)，具有波長P和波幅H。
為了本發(fā)明的目的，“波長P”應(yīng)被理解為周期性重復(fù)的最小部分，“波幅H”應(yīng)被理解為線狀構(gòu)件從中軸線S(見圖2)最大橫向偏移幅度的兩倍(假定在兩個方向上是相等的)。
一般來說，波幅H在0.12mm和1mm之間，最好在0.14mm和0.60mm之間。
一般來說，按照本發(fā)明的預(yù)成型線狀構(gòu)件的直徑在0.05mm和0.80mm之間，最好在0.10mm和0.50mm之間。
設(shè)定預(yù)成型率L1/L0、波幅H和直徑D，預(yù)成型線狀構(gòu)件的節(jié)距P則是精確限定的。
如上所述，線狀構(gòu)件最好是用鋼制成的。在線狀構(gòu)件的直線在0.4mm和0.1mm之間的情形中，標(biāo)準(zhǔn)NT(通常拉力)鋼的破壞強(qiáng)度在大約2,600N/mm2(或2,600MPa)和大約3,200N/mm2之間的范圍內(nèi)，HT(高拉力)鋼的破壞強(qiáng)度在大約3,000N/mm2和大約3,600N/mm2之間的范圍內(nèi)，SHT(超高拉力)鋼的破壞強(qiáng)度在大約3,300N/mm2和大約3,900N/mm2之間的范圍內(nèi)，UHT(極高拉力)鋼的破壞強(qiáng)度在大約3,600N/mm2和大約4,200N/mm2之間的范圍內(nèi)。上述破壞強(qiáng)度值特別取決于鋼中的含碳量。
一般來說，所述線狀構(gòu)件設(shè)有厚度在0.1μm和0.50μm之間的黃銅鍍層(重量為60％和75％之間的Cu和重量為40％和25％之間的Zn)。所述鍍層可保證線狀構(gòu)件與涂膠復(fù)合物的更好附著，并在輪胎生產(chǎn)及使用中提供對金屬腐蝕的防護(hù)。如果必須提供更大程度的腐蝕防護(hù)，所述線狀構(gòu)件最好設(shè)有非黃銅的、能保證更大耐腐蝕性的防腐蝕鍍層，例如，以鋅、鋅/錳(ZnMn)合金、鋅/鈷(ZnCo)合金或鋅/鈷/錳(ZnCoMn)合金為基礎(chǔ)的鍍層。
按照本發(fā)明的胎緣填充芯最好用具有n×D型緊湊結(jié)構(gòu)的繩制成，其中n是構(gòu)成繩的線狀構(gòu)件的數(shù)目，D是每個線狀構(gòu)件的直徑。N最好在2和27之間的范圍內(nèi)。D最好在0.1mm和0.8mm之間的范圍內(nèi)。所述線狀構(gòu)件的扭絞節(jié)距最好在2.5mm和30mm之間、更好在5mm和25mm之間的范圍內(nèi)。
按照本發(fā)明的、具有至少一個預(yù)成型的、金屬線狀構(gòu)件的胎緣填充芯并不局限于特定的胎緣填充芯結(jié)構(gòu)，而是適用于任何現(xiàn)有技術(shù)的胎緣填充芯結(jié)構(gòu)。
為了進(jìn)一步描述本發(fā)明，下面提供按照本發(fā)明的胎緣填充芯實施例的兩個圖示的、非限定性實例，并與現(xiàn)有技術(shù)的胎緣填充芯(對照胎緣填充芯)作對比。
詳細(xì)來說，制備下述三種胎緣填充芯a)基準(zhǔn)胎緣填充芯A(對照實例)，它是通過盤繞(纏繞4匝)包括4個非預(yù)成型線狀構(gòu)件的，即具有直的延伸范圍的(預(yù)成型率L1/L0等于1)的鋼制成的直徑為0.89mm的線狀構(gòu)件的小條制成的，為“愛德弗”型；b)按照本發(fā)明的胎緣填充芯B，它是通過預(yù)成型繩的20纏繞匝而制成的，所述繩包括5個NT鋼制成的、直線為0.38mm的線狀構(gòu)件，每個線狀構(gòu)件已經(jīng)過正弦狀預(yù)成型(波幅H為0.47mm，預(yù)成型率L1/L0為0.95)；c)按照本發(fā)明的胎緣填充芯C，它是通過預(yù)成型繩的9個纏繞匝(在軸向上3匝，在徑向上3匝)而制成的，所述繩包括12個NT鋼制成的、直徑為0.38mm的線狀構(gòu)件，每個線狀構(gòu)件已被正弦狀預(yù)成型(波幅H為0.48mm，預(yù)成型率L1/L0為0.94)。
表格1表示在胎緣填充芯A中使用的線狀構(gòu)件的，以及這樣制成的胎緣填充芯本身的某些特性。
表格1
“胎緣填充芯的理論破壞載荷”應(yīng)理解為構(gòu)成胎緣填充芯的構(gòu)件的理論載荷(即，抗拉強(qiáng)度)的總和，以N表達(dá)。
例如，在基準(zhǔn)胎緣填充芯A(見表格1)的具體情形中，胎緣填充芯破壞時的理論載荷值(即，23,360N)是通過單獨(dú)的線狀構(gòu)件的破壞載荷值(即，1460N)乘以構(gòu)成胎緣填充芯A的線狀構(gòu)件的總數(shù)(即16個線狀構(gòu)件，包括由4個線狀構(gòu)件構(gòu)成的小條的4個纏繞匝)得出的。
表格2表示在胎緣填充芯B中使用的繩的，以及胎緣填充芯本身的某些特性。
表格2
如果對基準(zhǔn)胎緣填充芯A和按照本發(fā)明的胎緣填充芯B進(jìn)行比較，可以看出，使用按照本發(fā)明的預(yù)成型線狀構(gòu)件有利地增加了胎緣填充芯的撓性，同時保證了胎緣填充芯的必要結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。詳細(xì)來說，通過對上述表格1和2的比較，可以看出，按照本發(fā)明的胎緣填充芯B和C的撓性相對于對照胎緣填充芯A來說有了增加，這是因為，由于按照本發(fā)明的胎緣填充芯B和C的線狀構(gòu)件的預(yù)成型狀態(tài)，構(gòu)成本發(fā)明的胎緣填充芯B和C的構(gòu)件的彈性范圍(見在屈服點(diǎn)的伸長率)相對于構(gòu)成對照胎緣填充芯A和線狀構(gòu)件的彈性范圍有了增加。另外，應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)的是，上述表格1和2中所示的破壞時的理論載荷值證明，按照本發(fā)明的胎緣填充芯，其撓性增加的同時，使胎緣填充芯的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度基本保持不變，或者甚至有了增加。具體來說，可以看出，胎緣填充芯C，即，具有較小數(shù)目的纏繞匝的胎緣填充芯在破壞時的理論載荷顯著大于對照胎緣填充芯A的相應(yīng)值，這是由于胎緣填充芯C的預(yù)成型的繩相對于胎緣填充芯A的線狀構(gòu)件來說具有較大的破壞載荷。
應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)的是，盡管相對于按照本發(fā)明的胎緣填充芯B和C的線狀構(gòu)件的鋼(NT)和直徑(0.38mm)來說，對照胎緣填充芯A中使用的線狀構(gòu)件是用更貴重的鋼(HT)制成，并具有更大的直徑(0.89mm)，本發(fā)明仍取得了上述有利的效果。
作為對上述表格所表示的情況的確認(rèn)，圖3分別表示對照胎緣填充芯A的線狀構(gòu)件(曲線1)，按照本發(fā)明的胎緣填充芯B的繩(曲線3)及按照本發(fā)明的胎緣填充芯C的繩(曲線2)的載荷/變形圖。伸長率值(以百分?jǐn)?shù)表示)沿X軸線表示，而所施加的載荷(以牛頓表示)沿y軸線表示。
可以看出，按照本發(fā)明的胎緣填充芯的線狀構(gòu)件保持使伸長率值的彈性反應(yīng)大于大約1.50％，而現(xiàn)有技術(shù)的線狀構(gòu)件在大于上述閾值的情形中已在塑性變形范圍內(nèi)工作，即，沿著平行于X軸線的部分工作，直至破壞而對所施加的載荷的抵抗并無任何增加。
按照本發(fā)明的胎緣填充芯提供了若干優(yōu)點(diǎn)。
首先，如上所述，所述胎緣填充芯特別柔韌，能夠承受彈性變形，同時保持高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
這不僅在有關(guān)輪圈上裝卸輪胎的傳統(tǒng)操作過程中是有利的，而且如上所述在輪胎泄氣的情形中也是有利的。
另外，如果按照本發(fā)明的胎緣填充芯結(jié)構(gòu)是用至少一條包括至少一個預(yù)成型線狀構(gòu)件制成的，那么，本發(fā)明的另一個優(yōu)點(diǎn)在于，所述至少一個線狀構(gòu)件的預(yù)成型導(dǎo)致所述至少一條繩的最佳涂膠，因而導(dǎo)致所述胎緣填充芯結(jié)構(gòu)的最佳涂膠。所述方面是特別有利的，因為這使影響所述結(jié)構(gòu)的所述線狀構(gòu)件的腐蝕現(xiàn)象得以消除，或者至少得以顯著減輕。
權(quán)利要求
1.一種車輪輪胎(10)，它包括—一個包括至少一個胎體層(11)的胎體結(jié)構(gòu)，其兩端被固定在一對環(huán)形加強(qiáng)構(gòu)件(12)上，每個所述環(huán)形加強(qiáng)構(gòu)件(12)結(jié)合在所述輪胎(10)的一個有關(guān)胎緣(13)中，并包括至少一個金屬的線狀構(gòu)件(22)；—一個圍繞所述胎體結(jié)構(gòu)周向延伸的胎面帶(15)；—一個在所述胎體結(jié)構(gòu)和所述胎面帶(15)之間設(shè)置的帶狀結(jié)構(gòu)(17)；以及—至少一對在軸向相對位置上施加在所述胎體結(jié)構(gòu)上的側(cè)壁(16)，其特征在于所述至少一個金屬的線狀構(gòu)件(22)是預(yù)成型的。
2.如權(quán)利要求1所述的輪胎(10)，其特征在于所述至少一個金屬的線狀構(gòu)件(22)以不大于0.99的預(yù)成型率進(jìn)行預(yù)成型。
3.如權(quán)利要求2所述的輪胎(10)，其特征在于所述預(yù)成型率不大于0.98。
4.如權(quán)利要求3所述的輪胎(10)，其特征在于所述預(yù)成型率在0.75和0.98之間的范圍內(nèi)。
5.如權(quán)利要求4所述的輪胎(10)，其特征在于所述預(yù)成型率在0.85和0.95之間的范圍內(nèi)。
6.如權(quán)利要求1所述的輪胎(10)，其特征在于所述至少一個金屬的線狀構(gòu)件(22)由金屬構(gòu)成，所述金屬包括鋼、鋁或鋁合金。
7.如權(quán)利要求1所述的輪胎(10)，其特征在于所述至少一個金屬的線狀構(gòu)件(22)具有一個從包括黃銅、鋅、鋅/錳合金、鋅/鈷合金、鋅/鈷/錳合金的組中選擇的鍍層。
8.如權(quán)利要求1所述的輪胎(10)，其特征在于所述至少一個金屬的線狀構(gòu)件(22)被預(yù)成型，以便具有波狀形式。
9.如權(quán)利要求8所述的輪胎(10)，其特征在于所述至少一個金屬的線狀構(gòu)件(22)借助共面類型的變形預(yù)成型。
10.如權(quán)利要求8所述的輪胎(10)，其特征在于所述波狀形式為鋸齒形。
11.如權(quán)利要求8所述的輪胎(10)，其特征在于所述波狀形式基本為正弦類型的。
12.如權(quán)利要求11所述的輪胎(10)，其特征在于所述基本正弦形式具有2.5mm和30mm之間的波長(P)。
13.如權(quán)利要求12所述的輪胎(10)，其特征在于所述波長(P)在5mm和25mm之間的范圍內(nèi)。
14.如權(quán)利要求11所述的輪胎(10)，其特征在于所述基本正弦形式具有0.12mm和1mm之間的波幅(H)。
15.如權(quán)利要求14所述的輪胎(10)，其特征在于所述波幅(H)在0.14mm和0.60mm之間的范圍內(nèi)。
16.如權(quán)利要求8所述的輪胎(10)，其特征在于所述波狀形式為螺旋型的。
17.一種車輛輪胎(10)的環(huán)形加強(qiáng)構(gòu)件(12)，它包括至少一個金屬的線狀構(gòu)件(22)，其特征在于所述至少一個金屬的線狀構(gòu)件(22)被預(yù)成型。
18.如權(quán)利要求17所述的環(huán)形加強(qiáng)構(gòu)件(12)，其特征在于它包括多個軸向和徑向彼此相鄰的、通過螺旋形纏繞所述至少一個預(yù)成型的、金屬線狀構(gòu)件(22)形成的匝。
19.如權(quán)利要求17所述的環(huán)形加強(qiáng)構(gòu)件(12)，其特征在于它包括至少一個非預(yù)成型的線狀構(gòu)件。
20.如權(quán)利要求19所述的環(huán)狀加強(qiáng)構(gòu)件(12)，其特征在于所述至少一個非預(yù)成型的線狀構(gòu)件是紡織型的。
21.如權(quán)利要求17所述的環(huán)形加強(qiáng)構(gòu)件(12)，其特征在于所述至少一個預(yù)成型的金屬線狀構(gòu)件(22)具有0.05mm和0.80mm之間的直徑。
22.如權(quán)利要求21所述的環(huán)形加強(qiáng)構(gòu)件(12)，其特征在于所述直徑在0.10mm和0.50mm之間。
23.如權(quán)利要求17所述的環(huán)形加強(qiáng)構(gòu)件(12)，其特征在于金屬線狀構(gòu)件(22)的數(shù)目在2和27之間。
24.如權(quán)利要求17所述的環(huán)形加強(qiáng)構(gòu)件(12)，其特征在于所述金屬線狀構(gòu)件(22)的扭絞節(jié)距在2.5mm和30mm之間。
25.如權(quán)利要求24所述的環(huán)形加強(qiáng)構(gòu)件(12)，其特征在于所述扭絞節(jié)距在5mm和25mm之間。
26.一種用于在至少部分泄氣狀態(tài)中控制車輪輪胎在使用中的性能的方法，所述輪胎包括一個胎體結(jié)構(gòu)，該胎體結(jié)構(gòu)包括至少一個胎體層(11)，其兩端固定在一對環(huán)形加強(qiáng)構(gòu)件(12)上，每個所述環(huán)形加強(qiáng)構(gòu)件(12)結(jié)合在所述輪胎的有關(guān)胎緣(13)中，并包括至少一個金屬的線狀構(gòu)件(22)，其特征在于至少一個預(yù)成型的金屬線狀構(gòu)件(22)用于所述環(huán)形加強(qiáng)構(gòu)件的至少一個。
27.如權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于所述至少一個金屬的線狀構(gòu)件(22)以不大于0.99的預(yù)成型率進(jìn)行預(yù)成型。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于所述預(yù)成型率不大于0.98。
29.如權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于所述預(yù)成型率在0.75和0.98之間。
30.如權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于所述預(yù)成型率在0.85和0.95之間。
31.如權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于所述至少一個金屬線狀構(gòu)件(22)被預(yù)成型，以便具有波狀形式。
32.如權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于所述波狀形式基本是正弦類型的。
33.如權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于所述波狀形式基本是螺旋類型的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種車輪輪胎(10)，它包括一個包括至少一個胎體層(11)的胎體結(jié)構(gòu)，其兩端被固定在一對環(huán)形加強(qiáng)構(gòu)件(12)上，每個所述環(huán)形加強(qiáng)構(gòu)件(12)結(jié)合在所述輪胎(10)的一個有關(guān)胎緣(13)中，并包括至少一個金屬的線狀構(gòu)件(22)；一個圍繞所述胎體結(jié)構(gòu)周向延伸的胎面帶(15)；一個在所述胎體結(jié)構(gòu)和所述胎面帶之間周向設(shè)置的帶狀結(jié)構(gòu)(17)；按照本發(fā)明，所述至少一個金屬的線狀構(gòu)件(22)是預(yù)成型的。本發(fā)明也涉及一種包括至少一個預(yù)成型的線狀構(gòu)件(22)的環(huán)形加強(qiáng)構(gòu)件(12)，以及一種用于在至少部分泄氣狀中控制車輛輪胎在使用中的性能的方法。
文檔編號B60C15/04GK1558837SQ01823847
公開日2004年12月29日 申請日期2001年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月30日
發(fā)明者圭多·L·達(dá)吉尼, 圭多 L 達(dá)吉尼, 盧卡·弗里夏尼, 弗里夏尼, 杰洛 米薩尼, 皮耶蘭杰洛·米薩尼, 圭多·里瓦, 里瓦 申請人:倍耐力輪胎公司