專利名稱：具有改進胎圈結構的充氣輪胎的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及適合在卡車或載重車中使用的充氣輪胎，特別是用于中型/重型運輸?shù)目ㄜ嚒?br> 特別地，本發(fā)明涉及具有改進胎圈結構的充氣輪胎，其有助于增大幾何結構穩(wěn)定性以及防止胎圈區(qū)域的局部變形。
背景技術：
輪胎通常包括具有至少一個胎體簾布層的胎體結構，其端部向回折疊或固定在兩個環(huán)形的加強元件即所謂的“胎圈芯(bead core)”上；胎面帶；布置在胎體結構和胎面帶之間的帶束層；和在軸向上相對的位置中應用于所述胎體結構的一對側壁。
包括胎圈芯的輪胎區(qū)域被稱為“胎圈(tyre bead)”，其具有將輪胎固定在相應的輪圈(rim)上的功能。特別地，該胎圈芯用作一層或多層胎體簾布層的固定件(anchroage)，此外其承受在充氣壓力的作用下以及在由于輪胎行進而產(chǎn)生的變形的作用下由胎體施加的力。此外，該胎圈芯可確?？v向力的傳遞，以及在無內胎輪胎(tubeless tyres)的情況下，確保輪胎和輪圈之間的密封，該輪圈布置在胎圈安裝位置處，并包括兩個大體上錐形的同軸表面，該表面用作胎圈的支撐底座。所述表面的終端通常是一徑向向外突出的凸緣，該凸緣支撐胎圈的軸向外表面，并且該軸向外表面由于輪胎的充氣壓力鄰靠在凸緣上。通過錐形形狀的胎圈座與金屬胎圈芯的配合可以確保將胎圈適當?shù)囟ㄎ辉诘鬃稀?br> 一般地，在所述胎圈芯徑向外側的位置，胎圈進一步包括橡膠條，通常稱為“胎圈填充條”或“三角膠芯”，其大體上為三角形截面并從相應的胎圈芯徑向向外延伸。
不同類型的胎圈芯在本領域中是已知的。
例如，典型的胎圈芯結構是所謂的“Alderfer”結構，其具有類型“m×n”的結構，其中“m”表示軸向相鄰的絲或索(通過絞合至少一對絲或索獲得)的數(shù)量，“n”表示徑向重疊的所述絲(或索)層的數(shù)量。通過使用包括預定數(shù)量的織物的或金屬的絲或索的橡膠處理過的條帶，以及通過螺旋地將所述橡膠處理過的條帶纏繞(盤繞)在其自身上以形成期望數(shù)量的、彼此徑向重疊布置的層，可以獲得該結構。這種構造方法能夠形成胎圈芯的截面輪廓，其大體上為四邊形。實際上Alderfer結構的實例是4×4，5×5或4×5的結構。
另一種常規(guī)的胎圈芯結構是所謂的“單絲胎圈芯”。它由單個橡膠處理過的絲(或索)形成，該絲螺旋地纏繞以便形成軸向相鄰繞圈(盤圈)的第一層；接著，在所述第一層徑向外側的位置，使同一絲(索)進一步纏繞以在第一層徑向外側的位置形成第二層；如此等等，從而形成若干個徑向重疊的層。因此，通過改變每層中繞圈的數(shù)量，能夠獲得具有不同幾何形狀的胎圈芯的截面輪廓，例如六邊形的截面輪廓。例如通過以3-4-5-4-3結構布置195線圈，可以形成規(guī)則的六邊形胎圈芯。該數(shù)字序列表示纏繞單個的橡膠處理過的絲(或索)以首先形成彼此軸向相鄰的三個繞圈，進而形成第一層；接著連續(xù)地形成彼此軸向相鄰的四個繞圈，從而形成徑向重疊在第一層上的第二層；然后是五個彼此相鄰的繞圈，以形成徑向重疊在第二層上的第三層；接著是彼此軸向相鄰的四個繞圈，形成徑向重疊在第三層上的第四層；最后是彼此軸向相鄰的三個繞圈，形成徑向重疊在第四層上的第五層。
另一種常規(guī)的胎圈芯結構是通過使用多個橡膠處理過的絲(或索)獲得的，每一個絲(或索)徑向盤繞在其本身上，從而形成一列徑向重疊的繞圈(盤圈)。因此若干列繞圈可能具有不同的豎直延伸部(也就是不同數(shù)量的彼此徑向重疊的繞圈)并且彼此軸向相鄰，由此形成上述的胎圈芯。優(yōu)選地，所述絲具有預定的截面(例如，大體上為六邊形截面)，使得軸向相鄰的盤圈的絲能夠連接在一起，進而形成由相同且獨特的元件(模塊元件)構成的組件(即胎圈芯)，該組件具有緊湊的截面，也就是說該截面不包括空腔或者干擾物，它具有相應于所述獨特元件的截面積總和的面積。
在通過螺旋地纏繞單根絲(從而形成上述的“單絲胎圈芯”)或多根絲(從而形成多列徑向重疊的繞圈，每一列由一根特定的絲形成)形成胎圈芯的情況下，通常會在胎圈芯的制造過程中(特別是在所用的絲未被橡膠處理過的情況下)以及當制造產(chǎn)品時，使若干個繞圈保持處于有序的卷繞狀態(tài)和層狀分布，會產(chǎn)生一些問題。
一般地，形成輪胎胎圈芯的絲涂覆有橡膠成分。由于將輪胎安裝在輪緣上和從輪緣上拆下輪胎需要使胎圈跨過輪圈凸緣，輪圈凸緣的直徑比胎圈芯的徑向內徑更大，該胎圈芯需要變形成橢圓形結構(卵形)以便能夠進行上述操作(安裝到輪緣上和從輪緣上拆下)。但是，特別是在考慮到大尺寸的無內胎輪胎(如卡車輪胎)的情況下，如果輪胎胎圈芯由橡膠處理過的絲構成，在硫化后該胎圈芯變得堅硬且密實，這樣幾乎沒有柔性。為了解決這個問題，采取的措施是使胎圈芯由光焊絲(即未用橡膠處理過的絲)構成，其能夠相對彼此在圓周上移動，并由此允許胎圈芯進行所需的變形(橢圓化)，甚至在固化后的輪胎中。但是，由未橡膠處理過的絲構成的胎圈芯不具有充分的幾何結構穩(wěn)定性和抗扭強度以承受在輪胎制造步驟(特別是在輪胎的硫化和成型過程中)和在輪胎操作中施加到胎圈芯上的應力。
應該注意，由于胎圈座通常相對輪胎旋轉軸是傾斜的，這種情況不可避免地會不利地影響胎圈芯繞圈的幾何結構穩(wěn)定性，因此這方面更加重要。
一些本領域已知的技術方案將胎圈芯做成環(huán)形，并在輪胎的制造和使用過程中保持期望的形狀，使得能夠減小絲繞圈的不規(guī)則移動，所述絲繞圈保持在一起以確保所述絲的正確對準和其良好的摩擦接觸。
例如，文獻US-2,149,079、US-1,503,883和US-4,561,919公開了紡織品條帶(織物包布)的使用，該紡織條帶纏繞在線狀元件繞圈的周圍。
GB-2,123,360公開了一種包括周向延伸的材料環(huán)的胎圈芯，該材料環(huán)具有U形截面凹口，該凹口至少部分包圍高拉伸強度加強材料的周向繞組。該U形截面凹口可以閉合以完全包圍高拉伸強度加強材料的繞組，或者可以是敞開的而僅僅包圍高拉伸強度加強材料的繞組的一部分截面。環(huán)的材料優(yōu)選是金屬，例如鋼。它可以被鍍鋅或鍍銅，以幫助與胎圈的橡膠的結合。
US-4,938,437公開了一種非橡膠的胎圈組件，其包括繞一軸線纏繞以提供多個絲元件繞圈從而形成胎圈環(huán)的單個絲元件或多個絲元件和在胎圈環(huán)的圓周接合胎圈環(huán)以使胎圈組件保持平面狀態(tài)的形狀保持構件。根據(jù)該文獻，所述形狀保持構件包括使用在胎圈圓周周圍的若干個位置處的金屬夾構件，以及使用圍繞整個或一部分胎圈圓周的金屬結、彈簧夾、螺旋纏繞的織物或絲，在圍繞胎圈圓周的均勻布置的焊接位置采用點焊、銅焊或焊接，在胎圈絲中使用涂覆焊料的絲，膠粘或使用粘合劑，圍繞胎圈圓周周期地或整個地應用上易熔的聚合材料，在粘性涂層中浸漬胎圈組件，以及采用可靠地接合至少一部分單絲繞圈以保持胎圈組件的微型軟管夾構件。例如，圖7示出了纏繞在密集組裝的單絲胎圈組件周圍的金屬夾構件；圖10示出了螺旋狀的保持夾或彈簧纏繞構件，其在圓周上接合整個胎圈組件以在垂直于胎圈的旋轉軸線的平面中保持胎圈組件。
文獻US-3,949,800公開了一種充氣輪胎，其胎圈具有包裹(package)型的胎圈環(huán)，該胎圈環(huán)具有改進的形狀穩(wěn)定性，所述包裹環(huán)(package ring)由一個或多個絲構成，該絲具有四邊形截面和至少兩個平行的相對側面，絲的相鄰繞圈沿其面對的表面在徑向方向和軸向方向彼此接觸。根據(jù)該文件，胎圈芯優(yōu)選被一遮蓋件圍繞，該遮蓋件具有與胎圈芯接觸的填料橡膠的嵌入件和夾緊該填料的橡膠包皮。
文獻US-4,406,317公開了一種包括胎圈芯的充氣輪胎，該胎圈芯由纏繞成彼此疊置的絲層構成，該絲層由具有帶角度截面的絲構成。由于在移動過程中輪胎的周期應力，為了在胎圈芯的邊緣處避免胎體的斷裂點，常規(guī)的做法是在胎圈芯周圍模制堅硬的橡膠成分。那么，為了節(jié)省成本，優(yōu)選的是用保護條帶纏繞胎圈芯，該保護條帶可大體上包覆胎圈芯的輪廓，并通過給其倒圓角來包圍其拐角。
相對上面描述的已知方案，申請人認識到，在工作中(即在地面上輪胎的旋轉過程中)以及在制造胎圈芯之后的輪胎制造工序中和在輪胎結構內的組裝期間，需要改進胎圈區(qū)域的幾何結構穩(wěn)定性和其結構強度，特別是其對局部變形的抵抗能力。
特別地，申請人認識到，在不會負面地影響如上所述的胎圈的柔性的情況下，如上所述，例如在將輪胎安裝在輪緣上以及從輪緣上拆下輪胎的過程中，有利地需要增大胎圈對局部變形的抵抗能力。
本申請已經(jīng)注意到，施加在形成胎圈芯的繞絲上的所述局部變形主要是由于下面的因素。
首先，由于車輛所承載的相關負載，所述變形會在胎圈區(qū)域中引起應力集中，所述應力會導致胎圈鼓出，在橫向上鼓出到輪緣之外。這在要求承受大實體負載以及有時承受超載的重載車輛的情況下是特別存在的。
其次，所述變形通常還由胎圈芯制造步驟之后的輪胎制造步驟引起，特別是在完成的半成品輪胎上進行的硫化和成型步驟中。申請人已經(jīng)注意到，硫化和成型步驟使絲的繞圈相對彼此在胎圈芯的截面中移動到這樣一個程度，即在絲的張力調整中會存在顯著的差異。后者使所述元件抗斷裂的能力相應地減小。此外，申請人注意到，在胎圈芯截面中繞絲的顯著變形和其隨后形成的非平面結構不可避免地會導致幾何結構變形的胎圈和/或損失在固化后的輪胎中的精確胎圈位置。
此外，申請人認識到，不僅在胎圈芯是由未橡膠處理過的絲構成的情況下，而且在圍繞每個絲提供了橡膠涂層的情況下，改進胎圈的幾何結構穩(wěn)定性的需要都是特別有利的。實際上，即使存在這種橡膠涂層，由于半成品橡膠的粘結性，而使該橡膠涂層有利地促進繞絲保持在一起，申請人還是已經(jīng)注意到在一些情況下，特別是在卡車輪胎的情況下，胎圈的幾何結構穩(wěn)定性得不到保證。因此，在常規(guī)的輪胎制造過程中，通常的實踐是對胎圈芯進行部分固化，從而增大其幾何結構穩(wěn)定性，特別是在制造過程中。

發(fā)明內容
本申請人努力專注于修改胎圈區(qū)域的結構，以便獲得具有一定柔性程度的期望結構強度，其能夠確保容易地將輪胎安裝到輪緣上或從輪緣上拆下輪胎，同時沿胎圈的整個圓周輪廓提供胎圈區(qū)域和輪圈凸緣的均勻且正確的接合。
申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過提供具有這樣一種胎圈芯的胎圈能夠實現(xiàn)所述結果，該胎圈芯包括包圍形成所述胎圈芯的多個金屬絲的線圈的保持構件，該保持構件包括具有至少一個預成型的線狀金屬元件的多個細長加強元件，該線狀金屬元件的直徑范圍介于大約0.05mm和大約0.25mm之間。
優(yōu)選地，保持構件的每個細長加強元件是金屬索，該金屬索包括多個(即至少兩個)線狀元件，至少一個所述線狀元件是預成型的。
在本說明書中術語“預成型的細長加強元件”用于表示包括至少一個預成型的線狀元件的加強元件。
本申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，由于金屬加強元件的存在可向胎圈芯提供高的機械阻力特性，同時通過預成型細長加強元件的至少一個線狀元件可獲得高的柔性特性，所述高柔性典型地具有由紡織材料構成的加強織物。
因此，申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過在包圍胎圈芯的保持構件中應用預成型的細長金屬元件，能夠賦予其高的強度特性，該保持構件通常是包括金屬加強元件的半成品，而確保胎圈芯具有合適的柔性程度，該保持構件通常是包括紡織品加強元件的半成品。
由于保持構件的良好柔性能夠確保在輪胎制造過程中容易且正確地應用所述保持構件，因此從加工過程來看，所述方面也是非常重要的，應用于胎圈芯上的所述保持構件準確地沿著胎圈芯的外部輪廓。
實際上，如果保持構件過硬，就不能正確地圍繞胎圈芯纏繞，一些空氣可能會在胎圈芯和保持構件之間被收集。存在的空氣會與保持構件的金屬加強元件接觸，以及與胎圈芯的金屬絲接觸，由于在胎圈內會發(fā)生不期望的腐蝕現(xiàn)象，因此必須避免這點。
由于保持構件的柔性，可以獲得其它的優(yōu)點a)通過利用通常用于紡織材料的同一砑光(calendering)和切割裝置可以實現(xiàn)保持構件的制造過程；b)由于保持構件的柔性，可以非常容易地實施在輪胎制造過程中應用保持構件的步驟。
如上所述，保持構件的預成型的金屬線狀元件選擇成很小，例如其范圍介于0.05mm和0.25mm之間。
本申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，使用細的(即具有小的直徑)的預成型金屬線狀元件作為保持構件的加強元件是特別有利的，因為它可以減小所述構件的重量，和增大其柔性，由此實現(xiàn)上述的優(yōu)點。
此外，申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的保持構件具有良好的處理前的(green)粘著性，這有利于提高處理前的橡膠化合物和形成保持構件的線狀金屬元件之間的粘合程度。
因此，在輪胎制造過程中施加該保持構件而操作該保持構件時，它可以特別地沿與線狀金屬元件垂直的方向被拉伸，而不會有加強元件與處理前的橡膠分離的危險。
必須避免該分離，因為它會引起腐蝕現(xiàn)象或者在胎圈內部形成臨界區(qū)域，在該臨界區(qū)域中由于沒有橡膠涂層，金屬元件會從胎圈突出，這一缺陷會導致輪胎報廢。
此外，申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的保持構件顯示出硬化的橡膠成分可以很好地粘在線狀金屬元件上，即使在老化(該方面有助于避免形成腐蝕現(xiàn)象)之后，還顯示出預成型的索的線狀元件明顯地相互貫通(或者在索由預成型的和非預成型的線狀元件構成的情況下，非預成型的線狀元件貫穿到預成型的線狀元件中)，使得當切割索時，不會產(chǎn)生不期望的現(xiàn)象，如索端部的磨損或索端部的卷曲。
在第一方面，本發(fā)明涉及一種充氣輪胎，包括具有一對軸向隔開的胎圈芯的胎圈結構；具有至少一個胎體簾布層的胎體結構，該胎體簾布層在所述胎圈芯之間延伸并在軸向相對的端部處固定在相應的其中一個所述胎圈芯上，每個軸向端部圍繞所述胎圈芯被卷起；
圍繞所述胎體結構周向延伸的胎面帶；沿周向位于所述胎體結構和所述胎面帶之間的帶束層；和至少一對在軸向相對的位置上施加于所述胎體結構的側壁，其中每個胎圈芯包括·多個具有至少一根金屬絲的線圈，所述線圈相對彼此徑向地重疊和軸向地并排布置，以及·包圍所述多個線圈的保持構件，所述保持構件具有多個相互大體上平行的細長加強元件，該加強元件具有至少一個預成型的線狀金屬元件，所述至少一個預成型的線狀金屬元件的直徑范圍介于0.05mm和0.25mm之間。
優(yōu)選地，每個細長加強元件是具有至少一個預成型的線狀金屬元件的金屬索，而形成所述至少一個索的其余線狀元件是非預成型的。
在另一個實施例中，每個細長加強元件是金屬索，其線狀元件全部是預成型的。在進行給定的預成型動作之前，線狀元件具有直線形狀。
優(yōu)選地，預成型的線狀元件的變形是共面型的。也就是說每個預成型的線狀元件處于一個平面中。
優(yōu)選地，對所述線狀元件預成型，使得它們具有波形結構，從而它們大體上沒有尖銳的邊緣和/或沿其縱向延伸部的曲率不連續(xù)。該特征是特別有利的，因為沒有所述尖銳的邊緣/拐角可有利地增大線狀元件的抗斷負載。
特別優(yōu)選地是根據(jù)大體上的正弦波形預成型。優(yōu)選地，所述正弦波形的波長介于2.5mm和30mm之間，更優(yōu)選地介于5mm和25mm之間。優(yōu)選地，所述正弦波形的波幅介于0.12mm和1mm之間。上面提到的波長和波幅范圍可以在將未用橡膠處理過的線狀元件嵌入輪胎中或嵌入在成品(硫化)輪胎上之前在其上面直接測量。有利地，通過使用放大鏡和刻度尺(例如，分度尺)在線狀元件上測量所述參數(shù)。在要分析的成品(硫化)輪胎的情況下，有必要從輪胎中提取胎圈芯，以利用合適的溶劑分離保持構件并從其上去除橡膠化合物，例如通過在100℃下用二氯苯處理至少12個小時。
在一個可替換的實施例中，所述變形具有非共面型的形狀，而是例如為螺旋狀。
為了獲得根據(jù)本發(fā)明的預成型的線狀元件，可以使用在本領域中已知的任何一種方法。例如，可以使用在US-5,581,990中示出的齒輪裝置，或者使用在專利申請WO00/39385中描述的裝置，上述兩個專利的申請人相同。所述裝置包括一對滑輪，每個滑輪具有多個面對的凸耳(lugs)，該凸耳在預定的部分上彼此嚙合，從而在線狀元件沿位于第一滑輪的凸耳和第二滑輪的相應凸耳之間的空間移動時在線狀元件中同時引起軸向變形和彎曲變形。所述一對滑輪由所述線狀元件轉動地驅動而移動，從而實現(xiàn)上述的嚙合動作。
優(yōu)選地，細長加強元件大體上等間距地分布在保持構件中，即連續(xù)的相鄰的單個細長加強元件之間的軸向間隔大體上是不變的。
此外，申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在對輪胎進行硫化之后，在根據(jù)本發(fā)明的保持構件中使用的、預成型的線狀金屬元件在斷裂處具有較寬的彈性范圍和較高的延伸率。
優(yōu)選地，通過螺旋地纏繞多個橡膠處理過的絲(或索)可以獲得本發(fā)明的輪胎的胎圈芯，每一單根絲(或索)徑向地盤繞在其自身上，以形成一列徑向重疊的纏繞線圈。
可替換地，所述絲徑向盤繞以形成多個軸向相鄰的列的徑向重疊的纏繞線圈，且大體上沒有橡膠涂層(即使用未用橡膠處理過的絲)。
優(yōu)選地，所述未用橡膠處理過的絲具有大體上矩形的截面，其包括兩個軸向延伸的直線和平行的對邊以及兩個徑向延伸的非直線的側邊。優(yōu)選地，所述非直線的側邊成形為使得當兩根絲徑向堆疊時，其側邊形成一輪廓，該輪廓與配合在上述絲中間的軸向相鄰的絲的輪廓互補。通過這樣一種方式，得到的組件中只有一根絲的一部分側面接觸軸向相鄰的絲的側面的一部分。優(yōu)選地，所述絲大體上為六邊形截面。這些技術方案例如在同一申請人的文獻US-5,007,471中公開了。
優(yōu)選地，本發(fā)明的輪胎的胎圈芯具有多邊形的截面，例如在同一申請人的文獻US-4,192,368和US-4,180,116中所描述的。
可替換地，本發(fā)明的輪胎的胎圈芯是單絲胎圈芯。
可替換地，本發(fā)明的輪胎的胎圈芯是Alderfer結構。
優(yōu)選地，本發(fā)明的輪胎的胎圈芯還包括多個例如形式為金屬夾或條帶的檢驗元件，其沿胎圈芯的周向周期地布置，以保持形成胎圈芯的金屬絲的繞圈的致密性。
在本發(fā)明的輪胎的胎圈芯由未用橡膠處理過的絲形成時，胎圈芯還包括插入在形成胎圈芯的多個線圈和保持構件之間的彈性體層。所述彈性體層的存在有助于增大所述保持構件和所述多個未用橡膠處理過的金屬絲的線圈的粘著性。
優(yōu)選地，其上安裝有本發(fā)明的輪胎的輪圈具有胎圈座，該胎圈座相對輪胎的旋轉軸線以大約15°的角度傾斜。
此外，應該注意，在胎圈芯由多個橡膠處理過的金屬絲的線圈形成的情況下，可有利地增大本發(fā)明的輪胎的幾何結構穩(wěn)定性，從而不必再部分硬化胎圈芯。這樣就必然簡化了輪胎的制造過程，縮短了相關的時間和節(jié)約了成本。


參考對根據(jù)本發(fā)明的輪胎的一些實例的詳細描述，其他特征和優(yōu)點將變得更加明顯。下文給出的所述描述涉及僅作為非限制性實例提供的附圖，其中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的卡車輪胎的局部截面圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的卡車輪胎的局部截面圖；圖3示出了圖1的輪胎的胎圈芯的局部透視圖；圖4示出了圖2的輪胎的胎圈芯的局部透視圖；圖5示出了在根據(jù)本發(fā)明的輪胎的保持構件中使用的預成型的線狀元件。
具體實施例方式
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的卡車輪胎10的局部截面圖，該卡車輪胎適合于安裝在輪緣(未示出)上。為了簡單起見，圖1僅示出了輪胎的一部分，未示出的其余部分相對輪胎的中平面相同且對稱地布置。
輪胎10包括具有胎體簾布層12的胎體結構11，該胎體簾布層的端部與一對胎圈芯13(圖1中僅示出了一個)相關聯(lián)。
根據(jù)在圖1中示出的實施例，通過圍繞所述胎圈芯卷起胎體簾布層的端部使胎體簾布層12折疊到相應的胎圈芯13上。
胎圈芯13在軸向上彼此隔開，并在輪胎的徑向內側的位置合并到相應的胎圈14中。
除了胎圈芯13，胎圈14還包括在胎圈芯的徑向外側的位置處的胎圈填充條(bead filler)15。
胎體簾布層12通常由多個彼此平行布置的加強元件構成，該加強元件至少部分涂覆有一層交聯(lián)的彈性體材料。這些加強元件通常由絞合在一起的鋼絲構成，鋼絲涂覆有金屬合金(例如銅/鋅，鋅/錳，鋅/鉬/鈷合金等等)，或者由紡織纖維構成，例如人造纖維、尼龍或者聚對苯二甲酸乙二醇酯。
優(yōu)選地，胎體為輻射式，也就是結合了沿大體上垂直于輪胎的中平面方向布置的加強索。
此外，輪胎10包括設置在所述胎體11的胎冠上的胎面帶16和一對在軸向上相對的側壁17，每個側壁布置在相應的胎圈14和胎面帶16之間。
此外，在胎體簾布層11和胎面帶16之間，輪胎10包括帶束層18，在圖1所示的實例中該帶束層設有兩個徑向重疊的帶層19、20，兩個橫向的加強條帶21(在圖1中僅示出了一個條帶)和一個緩沖層(breaker layer)22。
詳細地，彼此徑向重疊的帶層19、20結合了多個加強索，該加強索通常是金屬的并相對輪胎的中平面傾斜地定向，以及在每一層中彼此平行且與相鄰層中的簾線相互交叉，從而相對圓周方向形成預定的角度。一般地，所述角度的范圍介于大約10°和大約40°之間；優(yōu)選地，所述角度的范圍介于大約12°和大約30°之間。
如上所述，帶束層18還包括兩個橫向的加強條帶21，一般被稱為“零度加強條帶”，其在徑向外側的帶層20的軸向外緣上徑向重疊。所述加強條帶21一般結合了多個加強元件，典型的是具有3％至10％的斷裂延伸率的金屬簾線，所述延伸率優(yōu)選從3.5％至7％。所述加強元件用交聯(lián)的彈性體材料涂覆并沿大體上圓周的方向定向，從而相對輪胎的中平面形成非常小的角度(即0°)。根據(jù)在圖1中示出的實施例，每個橫向加強條帶21由兩個徑向重疊的加強條帶21a、21b構成?？商鎿Q地，可以提供一個連續(xù)的加強層(未在圖1中示出)代替兩個橫向加強條帶21，其通常結合了多個如上所公開的相同類型的加強元件，該加強元件沿所述帶束層的整個軸向展開延伸。
如上所述，帶束層18還包括緩沖層22，該緩沖層徑向地重疊在徑向外側的帶層20上，并嵌入在橫向加強條帶21之間?？商鎿Q地，該緩沖層在加強條帶21上延伸(所述實施例未在附圖中示出)。該緩沖層22具有通常為金屬索的加強元件，該金屬索用交聯(lián)的彈性體材料涂覆并彼此平行地布置，以及相對輪胎的中平面傾斜10°至70°的角度，該角度優(yōu)選為12°至40°。該緩沖層22用作保護層，以防止石子或礫石陷入胎面花紋溝內，引起帶層19、20甚至胎體簾布層12的損壞。
可替換地(所述實施例未示出)，該帶束層設有三個徑向重疊的帶層和緩沖層，該緩沖層處于所述重疊的帶層的徑向外側的位置。
可替換地(所述實施例未示出)，該帶束層設有兩個徑向重疊的帶層、一個零度的橫向加強條帶以及一個緩沖層，該橫向加強條帶徑向地重疊在徑向外側的帶層的軸向外邊緣上，該緩沖層處于所述加強條帶的徑向外側和徑向外側的帶層的徑向外側(該緩沖層僅部分重疊橫向加強條帶)。
在無內胎輪胎(tubeless tyyes)的情況下，在所述胎體簾布層12的徑向內側的位置，還設有橡膠處理過的層23即所謂的“襯墊”，該層能夠在使用中給輪胎10提供必要的氣密性。
此外，耐磨損條帶24通常相對胎體回折部(back-fold)布置在軸向外側的位置。
根據(jù)在圖1中示出的實施例，通過纏繞多個未涂橡膠的絲25可獲得胎圈芯13，每根絲徑向纏繞以形成一列徑向重疊的線圈。在圖1中，使用了7根絲25(從而形成7個軸向相鄰的列)，每根絲螺旋地纏繞以形成六個徑向重疊的線圈。
根據(jù)本發(fā)明，胎圈芯13包括保持構件26，該保持構件包圍了多個由形成胎圈芯的金屬絲構成的線圈。該保持構件包括多個大體上相互平行的細長加強元件27，該加強元件27包括至少一個預成型的線狀金屬元件。
優(yōu)選地，該胎圈芯13還包括彈性體層(未在附圖中示出)，該彈性體層嵌入在形成胎圈芯的多個線圈和保持構件26之間。
可替換地，不提供所述彈性體層。在這種情況下，其中嵌入細長加強元件27以形成保持構件26的彈性體材料優(yōu)選包括促進粘合添加劑，從而保持構件適當?shù)匕鼑驼持谛纬商トπ?3的線圈的金屬絲(優(yōu)選被鍍鋅)上。優(yōu)選地，所述促進粘合添加劑選自以下各項-二價的鈷鹽，其選自化學式(R-CO-O)2Co的羧基化合物，其中R是C6-C24的脂肪族或芳香族，例如新癸酸鈷鹽(Cobalt neodecanoate)；-基于硼和鈷的有機金屬絡合物，硼和鈷通過氧鏈接在一起(例如，已知的絡合物商品名為OMG集團的Manobond680C)-間苯二酚/六甲氧基甲基三聚氰胺(hexamethoxymethylenemelamine)(HMMM)系統(tǒng)或者間苯二酚/六次甲基四胺(HMT)系統(tǒng)；或其混合物。優(yōu)選地，使用間苯二酚/六甲氧基甲基三聚氰胺(HMMM)系統(tǒng)和基于硼和鈷的有機金屬絡合物的混合物。
優(yōu)選地，所述促進粘合添加劑在彈性體成分中的量為0.2phr至3phr，優(yōu)選為0.5phr至2.5phr。
根據(jù)圖1的實施例，本發(fā)明的輪胎還包括加強層28，其通常被稱為術語“胎圈包布”，其功能是增大胎圈剛度。
胎圈包布28包括多個嵌入彈性體基體中的細長加強元件，其通常由紡織材料(如芳綸或尼龍)或金屬材料(如鋼索)構成。
根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選地胎圈包布具有細長金屬加強元件，該加強元件包括小直徑的預成型的線狀元件，可參考如上所述的保持構件26。
胎圈包布可以設置在胎圈和/或側壁內側的多個位置。根據(jù)在圖1中示出的實施例，胎圈包布28設置在胎體簾布層12的軸向外側的位置。在輪胎具有兩個胎體簾布層的情況下，胎圈包布可以設置在所述胎體簾布層之間。優(yōu)選地，胎圈包布在胎圈芯的徑向外側部分開始，它沿著胎圈填充條的周邊輪廓，并在輪胎的側壁結束。可替換地，胎圈包布沿著輪胎側壁延伸，直到輪胎帶束層的端部。
根據(jù)在圖1中示出的實施例，保持構件26的形式為連續(xù)的條帶，該條帶由其中嵌有細長加強元件的彈性體材料構成，所述條帶螺旋地纏繞在由形成胎圈芯的金屬絲構成的多個線圈上，從而沿其圓周的外輪廓完全包圍所述線圈。優(yōu)選地，所述纏繞以這樣一種方式實施，以獲得軸向相鄰的線圈的部分重疊，如圖3所示。
圖2示出了與圖1類似的卡車輪胎20的局部截面圖。因此，為了便于描述，圖2中與圖1相似或相同的元件在描述中使用相同的標記。圖2中示出的輪胎20與圖1中示出的輪胎10的唯一區(qū)別在于保持構件26是以薄板(所述薄板由其中嵌有細長加強元件的彈性體材料構成)的形式應用的，所述薄板在多個形成胎圈芯的金屬絲線圈的外圓周輪廓周圍折疊。優(yōu)選地，實施折疊的步驟以獲得薄板的橫向邊緣的部分重疊，如圖4所示。根據(jù)另一個實施例(未示出)，所述薄板在多個形成胎圈芯的金屬絲線圈的外圓周輪廓周圍折疊至少兩次。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明以正弦波形的方式預成型的線狀元件200。
如上所述，可以通過任何已知的形式獲得所述變形，變形的形式通常為周期性地偏離直線。優(yōu)選地，所述變形是共面型。甚至更加優(yōu)選地，所述變形由大體上的正弦波形(例如在圖5中所示出的)構成，該正弦波形具有波長(或節(jié)距)P和波幅H。
為了本發(fā)明的目的，“波長P”應該理解成周期地重復的最小分段的長度，“波幅H”應該理解成表示線狀元件距離中心軸S(參見圖5)的最大橫向偏差的幅度(假定在兩個方向是相等的)的兩倍。
如上所述，優(yōu)選地，波長(或節(jié)距)P介于2.5mm和30mm之間，更加優(yōu)選地介于5mm和25mm之間。
優(yōu)選地，波幅H介于0.12mm和1mm之間，更加優(yōu)選地介于0.14mm和0.60mm之間。
一般地，根據(jù)本發(fā)明的預成型的線狀元件的直徑D介于0.05mm和0.25mm之間，優(yōu)選地介于0.08mm和0.20mm之間，最優(yōu)選地直徑是0.12mm。
如上所述，線狀元件是金屬的。
優(yōu)選地，線狀元件由鋼構成。在線狀元件的直徑介于0.4mm和0.1mm之間的情況下，標準NT(正常拉伸強度)鋼的斷裂強度的范圍介于大約2600N/mm2(或2600Mpa-兆帕)和大約3200N/mm2之間，HT(高拉伸強度)鋼的斷裂強度的范圍介于大約3000N/mm2和大約3600N/mm2之間，SHT(超高拉伸強度)鋼的斷裂強度的范圍介于大約3300N/mm2和大約3900N/mm2之間，UHT(超超高拉伸強度)鋼的斷裂強度的范圍介于3600N/mm2和大約4200N/mm2之間。特別地所述斷裂強度值取決于鋼中含碳量。
一般地，所述線狀元件具有黃銅鍍層(銅按重量計在60％和75％之間，鋅按重量計在40％和25％之間)，該黃銅鍍層的厚度介于0.10μm和0.50μm之間。所述涂層可確保線狀元件更好地粘著在橡膠處理過的化合物上，并在輪胎的制造和使用過程中提供保護，防止金屬腐蝕。如果必須實現(xiàn)更大程度的防止腐蝕，為所述線狀元件有利地提供除黃銅之外的能夠確保更大的抗蝕性的防腐涂層，所述涂層例如基于鋅、鋅/錳(ZnMn)合金、鋅/鈷(ZnCo)合金或者鋅/鈷/錳(ZnCoMn)合金。
優(yōu)選地，通過使用具有n×D型結構的索(cords)可以獲得根據(jù)本發(fā)明的保持構件，其中n是形成索的線狀元件的數(shù)量，D是每個線狀元件的直徑。優(yōu)選地，n介于2和5之間。特別優(yōu)選地n等于3。
優(yōu)選地，所述索的絞合節(jié)距的范圍介于2.5mm和25mm之間，更加優(yōu)選地介于6mm和18mm之間。特別優(yōu)選地絞合節(jié)距為12.5mm。
優(yōu)選的索結構例如是2×(即兩個線狀元件絞在一起)、3×、4×、5×、2+1(即一股兩個線狀元件和一股一個線狀元件，所述兩股絞在一起)、2+2、3+2、4+1。
優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明在保持構件中細長加強元件的密度介于40cords/dm(根索/分米，下同)和160cords/dm之間，更加優(yōu)選地介于80cords/dm和120cords/dm之間。特別優(yōu)選的密度是85cords/dm和105cords/dm。
優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的保持構件的細長加強元件相對輪胎的徑向平面傾斜定向。
在保持構件以薄板的形式應用的情況下，該薄板在胎圈芯的線圈的外圓周輪廓周圍折疊，優(yōu)選地所述細長加強元件相對輪胎的徑向平面以一角度布置，該角度的范圍介于15°和60°之間，更加優(yōu)選地介于30°和45°之間。
可替換地，在保持構件以連續(xù)條帶的形式應用的情況下，該條帶螺旋地纏繞在胎圈芯的外圓周輪廓周圍，所述細長加強元件相對條帶的縱向展開(development)平行布置。優(yōu)選地，所述條帶以一扭轉角螺旋地纏繞在胎圈芯的線圈周圍，該扭轉角的范圍介于50°和70°之間。
優(yōu)選地，保持構件的厚度-即包括索和其中嵌有索的橡膠化合物的直徑的總厚度-介于0.5(±0.1)mm和1.7(±0.1)mm之間，更加優(yōu)選地介于0.8(±0.1)mm和1.1(±0.1)mm之間。
優(yōu)選地，本發(fā)明的卡車輪胎具有小于1的H/C比率，該比率為右側截面的高度和截面的最大寬度的比率。優(yōu)選地，該H/C比率小于0.9。
本發(fā)明涉及一種適合在卡車或載重汽車中使用的充氣輪胎，其特別地用于中型/重型運輸。本發(fā)明還適合于輕型卡車。
為了進一步描述本發(fā)明，下面給出一個說明性的實例。
實例1制造兩種類型的輪胎(輪胎A和輪胎B)，其尺寸為315/80 R22.5。
輪胎A和B具有同樣的結構元件，即同樣的胎體(一個胎體簾布層)、兩個交叉的帶層、兩個橫向加強條帶(零度加強條帶，其定位在交叉的帶層的徑向外側，并由兩個徑向重疊的成構成，如圖1和2所示)、緩沖層(其徑向重疊在徑向外側的帶層上并位于橫向加強條帶之間)、同樣的胎面帶。
輪胎A(根據(jù)本發(fā)明的輪胎)還包括如圖2所示的胎圈芯，即通過螺旋地纏繞7根未橡膠處理過的絲(每根絲大體上為六邊形截面，并由鍍鋅的HT鋼材料構成)進而形成7個軸向相鄰的列來獲得胎圈芯，每個列由六個徑向重疊的線圈構成。根據(jù)本發(fā)明，該胎圈芯還包括保持構件，該保持構件通過使薄板在多個線圈的外周輪廓周圍折疊以薄板的形式施加，該線圈由形成胎圈芯的金屬絲構成。以這樣一種方式實施折疊步驟，從而使薄板的橫向邊緣部分重疊，如圖4所示。該保持構件由其中嵌有細長加強元件的彈性體材料構成，每一細長加強元件由3×0.12的HT鋼索構成(即由三個直徑為0.12mm的HT鋼絲構成)。根據(jù)大體上的正弦波形(如圖5所示)使索的每根絲預成型，該正弦波形的波長(節(jié)距)為2.200mm，波幅為0.0345mm。保持構件中的細長加強元件相對輪胎的徑向平面以大約45°的角度布置。保持構件中的細長加強元件的密度為105cords/dm，其厚度-即包括索和其中嵌有索的橡膠化合物的直徑的總厚度-為大約0.95mm。
輪胎B(對比性的)還包括與輪胎A的胎圈芯類似的胎圈芯，唯一的差別在于保持構件由其中嵌有紡織物的細長加強元件的彈性體材料構成。詳細地，細長加強元件由尼龍940×2即由兩個細絲構成的索構成，每一細絲的重量為940dTex(dTex是相應于10000m的纖維用克表示的重量)以及其捻度為48tpm(每米的纏繞數(shù))。索的捻度為48tpm。保持構件中的細長加強元件相對輪胎的半徑平面以大約45°的角度布置。保持構件中的細長加強元件的密度為68cords/dm，其厚度-即包括索和其中嵌有索的橡膠化合物的直徑的總厚度-為大約0.88mm。
在三個輪胎A和三個輪胎B上進行室內試驗，使得能夠計算試驗結果的平均值。
a)卡車輪胎的胎圈疲勞應力試驗將輪胎安裝在9.00″輪圈上并以135psi(9.5bar)的壓力充氣。使輪胎承受9220kgf的負載，即相對輪胎負載能力超載240％。連續(xù)地使輪胎在車輪上以20km/h的固定且受控的速度旋轉。當輪胎失效時停止試驗，檢測在輪胎失效發(fā)生時的時間。
在表1中列出了結果，從該表中可以看出，本發(fā)明的輪胎A相對對比性的輪胎B來說，疲勞應力增加了超過19％。這一結果表明，和常規(guī)的輪胎相比，本發(fā)明的輪胎可在使用中提供更好的幾何結構穩(wěn)定性和增大的胎圈完整性。
表1

b)輪胎破裂試驗用水逐漸地充入負載有標稱工作負荷且安裝在相應的輪圈上的輪胎。當輪胎破裂或者當胎圈從輪圈上滑落時，檢測發(fā)生該現(xiàn)象時的時間。
在表2中列出了結果，從該表中可以看出，本發(fā)明的輪胎A相對對比性的輪胎B來說，輪胎防破裂能力增加了超過7％。這一結果表明，和常規(guī)的輪胎相比，增大了本發(fā)明的輪胎中胎圈芯的緊密性以及對局部變形的抵抗能力。
表2

權利要求
1.一種卡車充氣輪胎(10；20)，包括具有一對軸向隔開的胎圈芯(13)的胎圈結構(14)；具有至少一個胎體簾布層(12)的胎體結構(11)，該胎體簾布層在所述胎圈芯之間延伸并在軸向相對的端部處固定在相應的其中一個所述胎圈芯上，每個軸向端部圍繞所述胎圈芯被卷起；圍繞所述胎體結構周向延伸的胎面帶(16)；沿周向位于所述胎體結構和所述胎面帶之間的帶束層(18)；和至少一對在軸向相對的位置上施加于所述胎體結構的側壁(17)，其中每個胎圈芯包括·多個具有至少一根金屬絲(25)的線圈，所述線圈相對彼此徑向地重疊和軸向地并排布置，以及·包圍所述多個線圈的保持構件(26)，所述保持構件具有多個相互大體上平行的細長加強元件(27)，該加強元件具有至少一個預成型的線狀金屬元件(200)，所述至少一個預成型的線狀金屬元件的直徑范圍介于0.05mm和0.25mm之間。
2.如權利要求1所述的輪胎(10；20)，其中每個細長加強元件(27)是具有多個線狀元件的金屬索，至少一個所述線狀元件(200)是預成型的。
3.如權利要求2所述的輪胎(10；20)，其中所述細長加強元件(27)的線狀元件(200)全部是預成型的。
4.如權利要求1所述的輪胎(10；20)，其中所述至少一個線狀元件(200)以共面型的變形預成型。
5.如權利要求4所述的輪胎(10；20)，其中所述至少一個線狀元件(200)預成型為具有波狀形狀。
6.如權利要求5所述的輪胎(10；20)，其中所述波狀形狀大體上為正弦波形。
7.如權利要求6所述的輪胎(10；20)，其中所述大體上的正弦波形具有介于2.5mm和30mm之間的波長(P)。
8.如權利要求6所述的輪胎(10；20)，其中所述大體上的正弦波形具有介于0.12mm和1mm之間的波幅(H)。
9.如權利要求5所述的輪胎(10；20)，其中所述波狀形狀是螺旋狀。
10.如權利要求1所述的輪胎(10；20)，其中所述至少一個線狀金屬元件由鋼構成。
11.如權利要求1所述的輪胎(10；20)，其中所述至少一個線狀金屬元件具有從由以下各項構成的組中選擇的涂層黃銅、鋅、鋅/錳合金、鋅/鈷合金、鋅/鈷/錳合金。
12.如權利要求2所述的輪胎(10；20)，其中所述線狀金屬元件的數(shù)量介于2和5之間。
13.如權利要求2所述的輪胎(10；20)，其中線狀金屬元件的絞合節(jié)距介于2.5mm和25mm之間。
14.如權利要求1所述的輪胎(10；20)，其中細長加強元件(27)的密度介于40cords/dm和160cords/dm之間。
15.如權利要求1所述的輪胎(10；20)，其中通過螺旋地纏繞多個橡膠處理過的絲，每一橡膠處理過的絲徑向地盤繞在其自身上以形成一列徑向重疊的纏繞線圈，從而獲得胎圈芯(13)。
16.如權利要求1所述的輪胎(10；20)，其中通過螺旋地纏繞多個未用橡膠處理過的絲，每一未用橡膠處理過的絲徑向地盤繞在其自身上以形成一列徑向重疊的纏繞線圈，從而獲得胎圈芯(13)。
17.如權利要求16所述的輪胎(10；20)，其中所述未用橡膠處理過的絲具有大體上矩形的截面。
18.如權利要求16所述的輪胎(10；20)，其中所述未用橡膠處理過的絲具有大體上為六邊形的截面。
19.如權利要求1所述的輪胎(10；20)，其中所述胎圈芯(13)具有多邊形的截面。
20.如權利要求1所述的輪胎(10；20)，其中所述胎圈芯(13)是單絲胎圈芯。
21.如權利要求1所述的輪胎(10；20)，其中所述胎圈芯(13)是Alderfer結構。
22.如權利要求1所述的輪胎(10；20)，其中所述胎圈芯(13)還包括多個沿胎圈芯的圓周周期地布置的檢驗元件。
23.如權利要求16所述的輪胎(10；20)，其中所述胎圈芯(13)還包括插入在所述多個線圈和保持構件(26)之間的彈性體層。
24.如權利要求1所述的輪胎(10；20)，其中所述細長加強元件(27)嵌入在彈性體材料中。
25.如權利要求24所述的輪胎(10；20)，其中所述彈性體材料包括促進粘合添加劑。
26.如權利要求1所述的輪胎(10；20)，還包括胎圈包布(28)，其具有多個大體上平行的金屬的細長加強元件。
27.如權利要求26所述的輪胎(10；20)，其中所述胎圈包布(28)的細長加強元件包括至少一個預成型的線狀元件。
28.如權利要求26所述的輪胎(10；20)，其中所述胎圈包布(28)布置在所述至少一個胎體簾布層(12)的軸向外側的位置。
29.如權利要求1所述的輪胎(10；20)，其中所述保持構件(26)的形式為連續(xù)的條帶，該條帶圍繞胎圈芯(13)的多個線圈螺旋地纏繞。
30.如權利要求29所述的輪胎(10；20)，其中所述條帶以扭轉角螺旋地進行纏繞，該扭轉角的范圍介于50°和70°之間。
31.如權利要求1所述的輪胎(10；20)，其中所述保持構件(26)以薄板的形式施加，其在胎圈芯(13)的多個線圈的外周輪廓周圍折疊。
32.如權利要求31所述的輪胎(10；20)，其中所述細長加強元件(27)相對輪胎的徑向平面以一角度布置，該角度的范圍介于15°和60°之間。
33.如權利要求1所述的輪胎(10；20)，其中H/C比率小于1。
34.如權利要求33所述的輪胎(10；20)，其中H/C比率小于0.9。
全文摘要
本發(fā)明涉及卡車的充氣輪胎，其胎圈芯包括a)多個具有至少一根金屬絲的線圈，所述線圈相對彼此徑向地重疊和軸向地并排布置，和b)包圍所述多個線圈的保持構件，上述保持構件包括多個相互大體上平行的細長加強元件，該加強元件包括至少一個預成型的線狀金屬元件。
文檔編號B29D30/48GK101072693SQ200580041723
公開日2007年11月14日 申請日期2005年1月25日 優(yōu)先權日2005年1月25日
發(fā)明者G·達吉尼, G·塞雷達 申請人:倍耐力輪胎股份公司