專利名稱：充氣輪胎的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種充氣輪胎，更具體來講，其涉及一種適于提高胎圈耐久性的胎圈結構。
但是，對于這種鋼絲簾線，在非常惡劣的工作條件下，微觀的原始疏松會發(fā)展成為簾線與橡膠的分離，從而在輪胎的表面上造成細槽紋或龜裂，由此降低了胎圈的耐久性，其中，上述的微觀原始疏松是在橡膠未融滲部分中的鋼絲之間出現(xiàn)的。
對于卡車/公共汽車輪胎等重載輪胎，為了滿足營銷需求，必須要進一步提高胎圈部分的耐久性。
根據(jù)本發(fā)明，設計了一種充氣輪胎，其包括一個胎面部分，一對輪胎胎壁部分，一對內部帶有胎圈芯的胎圈部分，一延展在兩胎圈部分之間的胎體簾布層，該胎體簾布層在兩胎圈部分處從輪胎內側繞過胎圈芯而折向其外側，從而形成一對折邊部分以及位于兩折邊部分之間的主體部分，以及一由鋼絲簾線制成的胎圈增強層，其布置在兩胎圈部分中折邊部分的軸向外側，其中，由鋼絲聚合在一起而形成的鋼絲簾線的形狀指數(shù)在0.35到0.70之間，其中的形狀指數(shù)是指該簾線中所有鋼絲直徑平方值的總和除以L1和L2的乘積所得到的數(shù)值，其中，L1是指在垂直于簾線縱向方向的一剖面上，在某一方向上測得的最大尺寸，而L2是指在與該方向正交的方向上測量得到的尺寸。


圖1是對處于未加載的、正常充氣狀態(tài)的輪胎所作的一個經(jīng)線剖面圖，圖中的情形下，輪胎1安裝在一個標準輪輞J上，并以標準氣壓充氣，但沒有加載任何輪胎載荷。在此狀態(tài)下，測量各個尺寸參數(shù)輪胎截面高H、胎體折邊高度h1、胎圈增強層高度h2、h3。
胎體6包括至少一個由浸膠簾線制成的簾布層6A，浸膠簾線相對于輪胎赤道面以90到70度的經(jīng)角徑向布置，簾布層6A經(jīng)過胎面部分2和胎壁部分3而在兩胎圈部分4之間延伸，并在兩胎圈部分4中，繞過胎圈芯5而從輪胎的內側折翻向其外側，從而形成一對折邊部分6b和位于兩折邊部分6b之間的一個主體部分6a。在該實施例中，胎體6是由一個簾布層6A組成的，該簾布層的鋼絲簾線是以90度的經(jīng)角徑向排布的。
折邊部分6b的徑向外端部6be從胎圈基線BL所測得的高度h1最好是在輪胎截面高度H的10～30％的范圍內，最為理想的是在15～25％之間。如果高度h1小于H的10％，則胎圈部分4的抗彎剛性將是不夠的。如果高度h1大于30％，則折邊部分6b的徑向外邊緣6be將會延伸到胎壁上會發(fā)生大彎曲變形的區(qū)域。因而，這也是不理想的。
在主體部分6a和折邊部分6b之間，設置了一個由硬橡膠制成的胎圈膠芯8，其從胎圈芯5向外徑向延伸，同時在朝向其徑向外端的方向上逐漸減薄。
帶束層7包括至少兩個交叉的緩沖層。該帶束層7還可包括一個簾布帶環(huán)，該簾布帶環(huán)中簾線相對于輪胎赤道面的角度幾乎為零度。在該實施例中，帶束層7是由四層緩沖層組成的；徑向方向上最里側的緩沖層7A是由排布角在45到75度之間的平行簾線組成的，徑向外側的緩沖層7B、7C和7D是由排布角在10度到30度之間的平行簾線織成的，上述的排布角均是指相對于輪胎赤道面的角度。對于上述的緩沖層，使用的是鋼絲簾線。
兩胎圈部分4中都設置有一個增強層9。胎圈增強層9是一條帶構成的，如圖3所示，該條帶是由覆涂膠的鋼絲簾線10組成的，這些鋼絲簾線10平行排列，并由注覆橡膠TG進行覆蓋。圖3是沿垂直于鋼絲簾線10縱向方向的方向對該條帶所作的橫剖面視圖。
胎圈增強層具有一個主要部件9b，其貼著胎體折邊部分6b的軸向外側布置，其中，該增強層中鋼絲簾線10相對于輪胎圓周方向的角度θ在10度到40度之間，且最好是在15度到35度之間。在該實施例中，由于胎體簾線的徑向布置角為90度，所以主要部件9b中鋼絲簾線與胎體折邊部分9b中胎體簾線的交角為(90-θ)—即在80度到50度之間。
如果θ超過40度，則胎圈部分的抗彎剛性趨于過度增大，從而使得乘坐舒適性惡化。如果θ角小于10度，則就很難達到對胎圈部分進行增強的目的。
主要部件9b的徑向外端部9o位于胎體簾布層折邊部分6b的徑向外端6be的徑向內側，且其距離胎圈基線BL的高度h2最好被設定為輪胎截面高H的7％到30％，最好是在9％到28％之間。如果高度h2小于輪胎截面高H的7％，則對于提高胎圈部分4的抗彎剛度幾乎沒有幫助。如果高度h2大于30％，則主要部件9b的徑向外端部9o就會到達胎壁上易發(fā)生大彎曲變形的區(qū)域，從而就易于在該端部9o處引發(fā)膠層分離破壞。因而，這也不是理想的情況。
在胎圈增強層9中，每根鋼絲簾線10沿其長度的截面形狀都不是恒定一致的。
該鋼絲簾線10是由一組(n條)鋼絲F組成的，且該簾線的結構必須是通透的，以便于注覆橡膠能容易地滲融到簾線內部。
圖2中的橫剖面視圖表示了該鋼絲簾線10一種實施例的結構，該簾線是由十條鋼絲F組成的，其作為目前在胎圈增強層中普遍采用“3+7”結構的簾線的替代物。
每條鋼絲F的直徑被設定為在0.10到0.50毫米之間，最好是在0.15到0.45毫米之間。
每條簾線10中所包含的鋼絲數(shù)目(n)最好設定在6到12之間。
如果鋼絲直徑小于0.10毫米，則其強度就會降低，從而鋼絲簾線10的斷裂強度也會降低。如果直徑大于0.50毫米，則簾線的抗彎剛度就會變得過高，使得乘坐舒適性等輪胎指標惡化，且輪胎的制造難度也加大了。
如果鋼絲數(shù)(n)小于6，鋼絲簾線10的斷裂強度就不足了。如果鋼絲數(shù)(n)大于12，則簾線的直徑就會變得過粗。
根據(jù)本發(fā)明，每根鋼絲簾線10形狀指數(shù)S的范圍是在0.35到0.70之間，且最好是在0.40到0.65的區(qū)間內。
簾線形狀指數(shù)是指該簾線所有鋼絲直徑平方值的總和除以L1和L2乘積所得的數(shù)值，其中的L1和L2分別是指在垂直于簾線縱長方向的橫截面上、在某一方向上測得的最大尺寸以及在該方向的正交方向上測得的尺寸。
如果所有的鋼絲都具有相同的直徑(d)，則形狀指數(shù)S由如下的公式來確定S＝(d2×n)/(L1×L2)如果鋼絲F的直徑具有幾個不同的數(shù)值di(i＝1到j)，則可由如下的公式來確定形狀指數(shù)SS＝∑(di2×ni)/(L1×L2)其中，j代表有多少種不同的直徑，以及ni是指直徑為di的鋼絲的數(shù)目。
本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)該形狀指數(shù)S代表了橡膠滲入到鋼絲簾線內部的程度，且如果該形狀指數(shù)S超過0.70，則橡膠很難滲入到簾線內，隨著形狀指數(shù)的變小，橡膠的滲融度增加。但是當形狀指數(shù)S減小到低于0.35時，增強層的厚度就要加大了。因而，考慮到輪胎的重量、剛度以及類似因素，這樣的情形也是不理想的。
對于“x+y”結構的簾線—也就是說簾線為分層扭絞結構，在該結構中，“x”條擰在一起的鋼絲再被一個由“y”條鋼絲組成的鞘套環(huán)包著，則其形狀指數(shù)能難小于0.70。因而，在本發(fā)明中，不采用分層扭絞結構的簾線。
對于“1×n”型簾線結構的情況，n條鋼絲F—也即是所有鋼絲F都作為一整束在一個“S”型或“Z”型方向上扭絞，從而易于地實現(xiàn)小于0.70的形狀指數(shù)。因而，本發(fā)明可以采用這樣的結構。但是，相比于下文中的特定的扭絞結構，由于在上述結構中鋼絲的扭絞易于變松，所以很難作到沿簾線長度穩(wěn)定地具有理想的形狀指數(shù)S。因而，在該實施例中，實際上并沒有采用“1×n”型結構作為鋼絲簾線10的結構。
一般而言，鋼絲簾線10中的所有鋼絲都要在以“S”型或“Z”型方向進行扭絞，但是，在對所有鋼絲進行扭絞的過程中，部分鋼絲會在簾線的長度方向上、每隔規(guī)則或不規(guī)則的間距就互換它們的相對位置(在下文中稱為“互換扭絞束”)。
盡管在“1×n”型結構中，除了由于變松而出現(xiàn)位錯之外，在簾線的縱長方向上鋼絲之間的相對位置并不變化，但在互換扭絞束結構的鋼絲簾線中，鋼絲之間的相對位置是被有意設計成在局部周期性地變換。在某一位置處，某一組鋼絲中的兩條鋼絲互換它們的相對位置。在另一個位置處，另一組鋼絲中的兩條鋼絲互換它們的相對位置。結果就是肯定會在簾線10中形成孔洞(h)，且由于互換的鋼絲相互纏繞在一起，所以鋼絲F變松的程度不會超過所要求的程度。
在任何情況下，鋼絲簾線10在斷裂時的拉伸率都最好被設定在4.0％到10.0％的范圍內，最為理想的是在6.0％到8.0％之間。由此，在胎圈增強層9的邊緣部分中，簾線中鋼絲之間的剪切應變能有效地降低，從而就可以進一步地提高耐久性。
圖4中表示了胎圈增強層9的一種實施例，該增強層由主要部件9b和基底部件9a組成。主要部件9b位于胎體折邊部分6b的軸向外側?；撞考?a在胎圈芯5的徑向內側延伸，并基本保持與胎圈底面恒定的距離，其末端部位于胎趾的前方。胎圈增強層9的徑向內端9i位于胎圈芯5徑向最內端5e的徑向內側，在本實施例中，該徑向內端9I還位于胎圈芯5的軸向內端的下方。
圖5表示了胎圈增強層9的另一個實施例，該增強層只是由設置在胎體折邊部6b軸向外側的主要部件9b構成的。胎圈增強層9的徑向內端9i位于胎圈芯5徑向最內端5e的徑向外側，在該實施例中，該徑向內端9i位于胎圈芯5軸向外端的旁側。
圖6表示了胎圈增強層9的又一種實施例，該增強層貼著胎體6在軸向方向上向內延伸到某一位置，該位置位于胎體主體部分6a的軸向內側。因而，該胎圈增強層9是由主要部件9b、基底部件9a、以及軸向內側的一個回折部件9c組成的，其中的主要部件9b位于胎體折邊部分6b的軸向外側，基底部件9a位于胎圈芯5徑向最內端5e(在直線N上)的徑向內側，回折部件9c則是貼著胎體主體部分6a的軸向內側布置的。結果就是該增強層的橫截面形狀為U形。在徑向方向上，主要部件9b和軸向內側回折部件9c的兩徑向外端9bo和9co位于胎體簾布層折邊部分6b徑向外端6be的徑向內側。徑向外端9bo和9co距離基線BL的高度h2和h3最好設定為輪胎截面高H的7％到30％，更為理想的是在9％到28％之間。在圖6中，徑向外端9co位于胎圈芯徑向最內端5e的徑向外側。高度h2和h3是相同的，但這兩個值也可以是不同的。該實施例適于用在卡車輪胎和公共汽車輪胎等重載型輪胎中作為胎圈增強層9。
圖7表示了胎圈增強層的又一實施例，其是圖6所示實施例的改型形式。該實施例適于作為某些重載輪胎中的胎圈增強層9，這些輪胎用在工作于惡劣路況、且載荷很大的自卸式載重汽車或類似車輛上。在該實施例中，主要部件9b的高度h2設定為輪胎截面高H的7％到30％，最好是在9％到28％之間。但是，軸向內側回折部件9c的高度h3則被設置為大于主要部件9b的高度h2(h3＞h2)，且這兩個高度之間的差值h3-h2被設定為輪胎截面高度H的3％到17％，且最好為5％到15％。因而，軸向內側回折部件9c很寬，能與胎體主體部分6a上的某一區(qū)域重疊，當胎圈部分4發(fā)生大的彎曲變形時，所說區(qū)域中會產(chǎn)生拉伸應力。因而，這樣能提高胎圈部分4的抗彎剛性，從而進一步地提高其耐久性。
對比實驗進行對比實驗的輪胎型號為11R22.5 14P，且除了胎圈增強層的結構不同之外，其它的結構都相同，所進行的實驗如下1)橡膠滲入性實驗將新制出的實驗輪胎解體，并從胎圈增強層中將鋼絲簾線連同其周圍的注覆橡膠取出。且將注覆橡膠小心地從簾線表面上清除下來。然后，用小刀從簾線中剖出10厘米長的兩條相鄰鋼絲，且測量由兩剖出鋼絲與剩下鋼絲之間包圍著的部分的長度，在該長度部分中，橡膠完全融滲進去，從而獲得該部分長度與總的10厘米長度的百分比，此百分比即作為橡膠滲入率的百分比。在表1中表示了十條簾線的平均值，其中數(shù)值越大，橡膠的滲入性越好。
2)胎圈耐久性實驗采用一個輪胎測試轉鼓，實驗輪胎被安裝在一個尺寸為8.25×22.5的標準輪輞上，以1000kPa的壓力充氣，并加載88.3kN的輪胎載荷，然后以20公里/小時的線速度轉動，直到該輪胎爆破為止，此時測量其行駛里程。在表1中，該實驗結果用一個指數(shù)來表示，該指數(shù)以現(xiàn)有技術中的輪胎為基準值100，該指數(shù)越大，胎圈的耐久性越好。
3)銹蝕實驗和殘余強度實驗一輛驅動輪安裝了實驗輪胎的二前輪—四驅動輪型(2-D·4)卡車行駛了100000公里，然后對輪胎解體，以目測胎圈增強層中鋼絲簾線的生銹情況。結果表示在圖1中，表中用“Y”和“N”來分別代表“已生銹”和“未生銹”。
另外，還從胎圈增強層中拉出鋼絲簾線來測量其殘余斷裂強度。并用該強度值與原始強度的百分比來代表此結果。
4)輪胎重量輪胎重量用一個指數(shù)來代表，該指數(shù)對于現(xiàn)有技術輪胎為基準值100。該指數(shù)越小，輪胎越輕。
表1

*1)處，IB代表互換扭絞束結構輪胎截面高度H240毫米胎體折邊高度h136毫米(15％H)高度h226毫米(11％H)本發(fā)明適用于重載輪胎，例如作為卡車/公共汽車的子午線輪胎，但本發(fā)明也適用于輕型卡車、乘用車、休閑車等車輛的充氣輪胎。
權利要求
1.一種充氣輪胎，其包括一個胎面部分；一對胎壁部分；一對內部帶有胎圈芯的胎圈部分；一延展在兩胎圈部分之間的胎體簾布層，在兩胎圈部分處，胎體簾布層從輪胎內側繞過胎圈芯而折向其外側，從而形成一對折邊部分以及位于兩折邊部分之間的主體部分；以及一由鋼絲簾線制成的胎圈增強層，其布置在兩胎圈部分中折邊部分的軸向外側；每條由鋼絲聚合在一起而形成的鋼絲簾線的形狀指數(shù)都在0.35到0.70之間，其中的形狀指數(shù)是指該簾線所有鋼絲直徑平方值的總和除以L1和L2的乘積所得到的數(shù)值，其中，L1是指在垂直于簾線縱向方向的剖面上，在某一方向上測得的最大尺寸；L2是指在與該方向正交的方向上測量得到的尺寸。
2.根據(jù)權利要求1所述的充氣輪胎，其特征在于鋼絲的直徑在0.10到0.50毫米之間。
3.根據(jù)權利要求1所述的充氣輪胎，其特征在于每根簾線中的鋼絲數(shù)目在6到12之間。
4.根據(jù)權利要求1所述的充氣輪胎，其特征在于胎圈增強層的徑向內端位于胎體折邊部分的軸向外側。
5.根據(jù)權利要求1所述的充氣輪胎，其特征在于胎圈增強層的徑向內端位于胎圈芯的徑向內側。
6.根據(jù)權利要求1所述的充氣輪胎，其特征在于胎圈增強層延伸到胎體主體部分軸向內側的一個部位處。
7.根據(jù)權利要求1所述的充氣輪胎，其特征在于鋼絲簾線斷裂時的拉伸率在4.0到10.0之間。
8.根據(jù)權利要求1所述的充氣輪胎，其特征在于鋼絲簾線斷裂時的拉伸率在6.0到8.0之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種充氣輪胎,其包括一個延伸在兩胎圈部分之間的胎體簾布層,在兩個胎圈部分中,該簾布層繞過胎圈芯而從輪胎內側反折向外側,從而形成一對折邊部分和位于兩折邊部分之間的主體部分,在每個胎圈部分中,在折邊部分的軸向外側都設置了一個用鋼絲簾線制成的胎圈增強層,其中的每條鋼絲簾線都是由聚在一起的鋼絲制成的,簾線的形狀指數(shù)在0.35到0.70之間,該形狀指數(shù)指該簾線中所有鋼絲直徑平方值的總和除以L1和L2的乘積所得到的數(shù)值,其中,L1是指在垂直于簾線縱向方向的剖面上,在某一方向上測得的最大尺寸,而L2是指在與該方向正交的方向上測量得到的尺寸。
文檔編號B60C9/00GK1388017SQ0212068
公開日2003年1月1日 申請日期2002年5月28日 優(yōu)先權日2001年5月28日
發(fā)明者吉岡成城 申請人:住友橡膠工業(yè)株式會社