專利名稱：充氣安全輪胎的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明目的在于一種充氣安全輪胎。更具體而言，本發(fā)明為一種充氣自撐式安全輪胎，其設(shè)計用于在處于在已充氣狀態(tài)期間提高舒適性，同時在充氣不足的情況下保持全部性能。
背景技術(shù)：
充氣自撐式安全輪胎已經(jīng)商業(yè)化若干年。充氣自撐式安全輪胎是一種不需要任何位于胎腔內(nèi)部或者輪胎外部的構(gòu)件就能夠在處于充氣不足狀態(tài)期間使得輪胎持續(xù)工作的輪胎。這種輪胎帶有內(nèi)胎側(cè)插件，其在充氣不足的工作期間加強(qiáng)輪胎并支承輪胎負(fù)載。
然而，胎側(cè)的剛度增加可能導(dǎo)致在正常情況和充氣不足的工作期間舒適性減少。當(dāng)輪胎在路面上不平整處行進(jìn)時，振動就通過剛性胎側(cè)插件傳遞至車輛從而減少行駛舒適性。已經(jīng)嘗試優(yōu)化胎側(cè)插件的肖氏A型及其它硬度性能以便在保持安全特征的同時使得舒適性最大化。然而，這樣仍舊需要在兩種輪胎性能之間進(jìn)行平衡。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于一種充氣自撐式輪胎，其中對輪胎的構(gòu)造進(jìn)行了優(yōu)化以便獲得行駛舒適性能。這種輪胎構(gòu)造降低了輪胎將任何路面不平整擴(kuò)大至車輛懸架系統(tǒng)進(jìn)而擴(kuò)大至車身的情況。這樣就獲得了更優(yōu)良的輪胎行駛舒適性能。
擴(kuò)大情況的減少通過增加位于胎體增強(qiáng)簾布層的徑向外側(cè)的可壓縮式橡膠層而實(shí)現(xiàn)。這種可壓縮性來自設(shè)計于橡膠基質(zhì)中的多孔性。
根據(jù)本發(fā)明，公開了一種充氣安全輪胎。這種輪胎具有至少一個胎體增強(qiáng)簾布層，至少一對胎側(cè)楔形插件以及帶束層增強(qiáng)結(jié)構(gòu)。帶束層增強(qiáng)結(jié)構(gòu)由至少一對交叉簾線帶束增強(qiáng)層形成。位于胎體增強(qiáng)簾布層徑向外側(cè)的是多孔彈性體層。
在本發(fā)明的各種實(shí)施例中，多孔彈性體層的位置與胎體增強(qiáng)簾布層直接相鄰，介于交叉簾線帶束增強(qiáng)層之間，或者位于交叉簾線帶束增強(qiáng)層的徑向外側(cè)，并且位于輪胎中所存在的任何零度敷面層的徑向內(nèi)側(cè)或徑向外側(cè)。
在所公開的發(fā)明的一個方面中，多孔彈性體層的孔隙率占多孔彈性體層總體積的20至80％，優(yōu)選地為占40-70％。多孔層的彈性體基材可以為任意相鄰層中所使用的同一彈性體基材，從而有助于在輪胎中將多孔層粘合于相鄰的簾線層上。層的多孔性可以通過在彈性體的化合過程中向彈性體添加發(fā)泡劑實(shí)現(xiàn)。這種發(fā)泡劑在彈性體的硬化過程中被激活，這可能發(fā)生在整個輪胎的硫化過程中，或者發(fā)生在生胎成型過程中添加多孔層之前的層的部分硬化過程中。
在本發(fā)明的另一個方面中，多孔彈性體層的最小軸向?qū)挾萕C至少等于最小寬度交叉簾線帶束增強(qiáng)層的軸向?qū)挾萕SB的20％。優(yōu)選地，多孔彈性體層的最小軸向?qū)挾萕C至少等于最小寬度交叉簾線帶束增強(qiáng)層的軸向?qū)挾萕SB的60％。多孔彈性體層的最大軸向?qū)挾萕C至多等于最大寬度交叉簾線帶束增強(qiáng)層的軸向?qū)挾萕B的115％。優(yōu)選地。多孔彈性體層的最大軸向?qū)挾萕C至多等于最大寬度交叉簾線帶束增強(qiáng)層的軸向?qū)挾萕B的100％。
在本發(fā)明的另一個方面中，多孔彈性體層的徑向厚度TC至少等于相鄰胎體增強(qiáng)簾布層或相鄰交叉簾線帶束增強(qiáng)層的徑向厚度TB、TP的50％。優(yōu)選地，多孔彈性體層的最大徑向厚度TC至多為相鄰胎體增強(qiáng)簾布層或相鄰交叉簾線帶束增強(qiáng)層的徑向厚度TB、TP的三倍。
在本發(fā)明的另一個方面中，胎面包括胎冠層和胎面底層。在這種輪胎中，胎冠層和胎面底層通常由不同的彈性體形成，每個層尋求為胎面提供特定特征。當(dāng)這種胎面構(gòu)造用于本發(fā)明時，多孔彈性體層位于胎面底層的徑向內(nèi)側(cè)。當(dāng)多孔彈性體層直接與任何胎面層相鄰時，多孔彈性體層為與胎面層截然不同并與位于輪胎內(nèi)的任何胎面底層截然不同的層。
定義下述定義受控于所公開的發(fā)明。
“環(huán)形”；形成環(huán)的形狀。
“軸向”和“沿軸向”在本文中指的是平行于輪胎的旋轉(zhuǎn)軸線的線或方向。
“胎圈”指的是包括環(huán)形抗拉體的輪胎的一部分，該抗拉體由簾布層簾線所纏繞，并且其形狀適于與設(shè)計的輪輞相配，帶有或不帶其它增強(qiáng)元件如鋼絲圈外包布、胎跟加強(qiáng)層、三角膠芯、護(hù)趾膠和胎圈包布。
“帶束層結(jié)構(gòu)”指的是由平行的簾線構(gòu)成的至少兩個環(huán)形層或簾布層，簾線經(jīng)過編織或未經(jīng)編織，位于胎面下方，非錨定于胎圈上，并且左右簾線角度相對于輪胎的赤道面處于17°至27°的范圍內(nèi)。
“胎體”指的是除了帶束層結(jié)構(gòu)、胎面、底胎面和簾布層上方的胎側(cè)橡膠之外但包括胎圈的輪胎結(jié)構(gòu)。
“圓周方向”指的是沿著環(huán)形輪胎表面的周長延伸的線或方向，其平行于輪胎中心線(CL)且與軸向垂直。
“輪胎耐粗糙性”；當(dāng)輪胎經(jīng)過小卻連續(xù)的路面不規(guī)則處時由輪胎所傳遞的擾動量。
“彈性剛度”；表示為給定壓力下的負(fù)荷變形曲線斜度的輪胎的剛度。


下文將通過實(shí)例并參看附圖對本發(fā)明進(jìn)行描述，附圖中圖1為根據(jù)本發(fā)明的自撐式安全輪胎的剖視圖；圖2為圖1的輪胎的帶束層結(jié)構(gòu)的剖視圖；以及圖3-5為本發(fā)明的替代實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
下述語言為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳當(dāng)前預(yù)期模式。這種描述目的在于示出本發(fā)明的一般原理而不應(yīng)被理解為限制意義。本發(fā)明的范圍通過參照所附權(quán)利要求得到最佳地確定。附圖中所示的參考數(shù)字與說明書中所指的那些參考數(shù)字相同。為了用于本申請，圖中所示的各種實(shí)施例中的每一個均用同一參考數(shù)字表示類似構(gòu)件。在實(shí)踐時，這些結(jié)構(gòu)可以基本上使用在位置與數(shù)量上做出變化的相同構(gòu)件從而產(chǎn)生備選構(gòu)造。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的自撐式安全輪胎10的剖視圖。盡管并不限定于此，但是所示的輪胎10具有中間斷面高寬比。它所具有的胎體結(jié)構(gòu)包括胎體增強(qiáng)簾布層12、氣密式內(nèi)襯層14、一對胎圈16、一對胎圈填充三角膠芯18以及一對胎側(cè)楔形插件20。每個胎側(cè)楔形插件20位于胎體增強(qiáng)簾布層12與內(nèi)襯層14之間。本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以使用多重增強(qiáng)層來作為胎體增強(qiáng)簾布層，以及在各種構(gòu)型中使用多重胎側(cè)楔形插件來作為單個和多重胎體增強(qiáng)簾布層。
帶束層結(jié)構(gòu)位于胎體結(jié)構(gòu)徑向外側(cè)。帶束層結(jié)構(gòu)具有至少兩個交叉簾線增強(qiáng)層22、24。簾線層22、24相對于輪胎中心線CL傾斜18°至35°，其中每個簾線層22、24中的簾線相對于相鄰簾線層中的簾線反向傾斜。盡管圖1中并未示出，但是在交叉簾線增強(qiáng)層22、24徑向外側(cè)可以放置敷面層。敷面層的簾線相對于輪胎中心線CL傾斜大約0°，其軸向?qū)挾却笥谧顚挼慕徊婧熅€增強(qiáng)層22或24以便完全覆蓋所有的交叉簾線增強(qiáng)層22、24的邊緣，參看圖3。
帶束層結(jié)構(gòu)徑向外側(cè)為胎面25。胎面25具有包括一系列側(cè)向與圓周槽的胎面花紋，圖中并未示出。胎面通常由單一彈性體形成，但是也可以由多重彈性體形成，其中不同的彈性體沿徑向設(shè)置成胎冠/胎底構(gòu)造或者沿軸向設(shè)置以便產(chǎn)生分區(qū)胎面。
根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，位于胎體增強(qiáng)簾布層12與帶束層結(jié)構(gòu)之間為緩沖層26。作為多孔彈性體構(gòu)件，層26用作過濾沖擊作用的緩沖墊，其利用緩沖材料的可壓縮性來過濾并阻尼來自道路的振動或沖擊。緩沖層26由常規(guī)彈性基材化合而成，這種基材選擇成與相鄰彈性體兼容。優(yōu)選地，這種基材彈性體與覆蓋著相鄰帶束增強(qiáng)層22、24或胎體增強(qiáng)簾布層12的增強(qiáng)簾線的彈性體為同一基材彈性體。彈性體帶有發(fā)泡劑，發(fā)泡劑的數(shù)量足以產(chǎn)生20至80％的硫化后孔隙率，即占緩沖層26總體積的20至80％的為彈性體的孔隙或空洞。優(yōu)選地，彈性體的孔隙率處于40％至70％的范圍內(nèi)。
為了獲得所需的緩沖效應(yīng)，緩沖層26的軸向?qū)挾萕C至少等于最小寬度帶束增強(qiáng)層的軸向?qū)挾萕SB的20％。優(yōu)選地，等于其軸向?qū)挾萕SB的60％。最大時，緩沖層26的軸向?qū)挾萕C等于帶束層結(jié)構(gòu)的軸向?qū)挾萕B的115％，優(yōu)選最大軸向?qū)挾萕C等于帶束層結(jié)構(gòu)的軸向?qū)挾萕B的100％。軸向?qū)挾萕B等于最寬交叉簾線增強(qiáng)層22或24的寬度。
緩沖層26的徑向厚度TC至少等于相鄰交叉簾線帶束增強(qiáng)層的徑向厚度TB或相鄰胎體簾布層12的徑向厚度TP的50％，參看圖2。緩沖層26的徑向厚度TC至多為相鄰交叉簾線帶束層22或24的徑向厚度TB或胎體簾布層12的徑向厚度TB或TP的三倍。
圖3示出了本發(fā)明的另一實(shí)施例。緩沖層26位于交叉簾線帶束增強(qiáng)層22、24之間。在所示的實(shí)施例中，緩沖層26的軸向?qū)挾萕C等于最小寬度帶束增強(qiáng)層24的軸向?qū)挾萕SB，其徑向厚度TC大約等于相鄰帶束層22或24的徑向厚度的兩倍。另外如圖所示，最外面交叉簾線增強(qiáng)層的徑向外側(cè)為敷面層28。在這個實(shí)施例中的緩沖層26位于一對交叉簾線增強(qiáng)層22、24之間，其具有與以上對于圖1和2的輪胎所述相同的優(yōu)選軸向?qū)挾萕C范圍和徑向厚度TC范圍。
為了測試使用緩沖層26的理論，成型了三個輪胎，除了沒有或具有緩沖層或者緩沖層位置不同之外，它們具有相同的尺寸與構(gòu)造。輪胎的尺寸為225/45R17，每個輪胎胎側(cè)中帶有多重胎體增強(qiáng)簾布層和多重胎側(cè)插件。每個輪胎的帶束層結(jié)構(gòu)包括兩個交叉簾線增強(qiáng)層和一個敷面層。第一輪胎沒有緩沖層，并將其視作對照輪胎。
第二輪胎，即輪胎A具有位于相鄰交叉簾線帶束增強(qiáng)層之間的緩沖層，類似于圖3中所示。第三輪胎，即輪胎B具有位于徑向最內(nèi)側(cè)帶束增強(qiáng)層與徑向最外側(cè)胎體增強(qiáng)簾布層之間的緩沖層，類似于圖1中所示。
表1

為輪胎A和B添加緩沖層使得輪胎重量分別增加了6.5％和7.7％。
輪胎經(jīng)受多次試驗(yàn)，在表2中對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了示出并在下面對其進(jìn)行討論。
表2

對本發(fā)明的輪胎進(jìn)行輪胎跑氣試驗(yàn)以便比較與對照輪胎進(jìn)行對比的輪胎跑氣能力。實(shí)驗(yàn)室輪胎跑氣試驗(yàn)在38℃下進(jìn)行操作，涉及給輪胎放氣，給輪胎加上等于輪胎額定載荷承載能力55％的初始載荷，并且以88kph的速度行駛。在176km的預(yù)熱時段后，輪胎載荷每88km增加5％，直至確定輪胎跑氣保用能力。實(shí)驗(yàn)室輪胎跑氣試驗(yàn)表明，包括緩沖層的輪胎能夠?qū)崿F(xiàn)比得上對照/常規(guī)跑氣保用輪胎的跑氣保用距離。表2中所記錄的數(shù)字為標(biāo)準(zhǔn)哩數(shù)，其中對照輪胎的標(biāo)準(zhǔn)哩數(shù)為100。
操縱性、轉(zhuǎn)彎能力、舒適性以及滾動噪聲均為主觀試驗(yàn)。在所有的主觀種類中對照輪胎的值均為100，輪胎A和B相對于對照輪胎進(jìn)行判斷。在所有的主觀區(qū)域中，輪胎A的額定值高于對照輪胎。輪胎B顯示了在操縱性方面的改進(jìn)，舒適性也比得上；轉(zhuǎn)彎能力和滾動噪聲均與對照輪胎不在同一水平，但是這些結(jié)果均在令人滿意的范圍中。
對連接于固定軸上的本發(fā)明的不同輪胎與對照輪胎的本征頻率進(jìn)行了測量。垂直(相應(yīng)地沿切向)方向與垂直于胎面接觸塊的矢量(相應(yīng)地與平行于胎面接觸塊的矢量，指向行駛方向)對準(zhǔn)。這些值記錄于下表3中。
表3

本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會理解，共振頻率變化至較低的值就表示在共振所處的頻率范圍中由輪胎傳遞至車身的力為較低水平。那些結(jié)果證明了所提出構(gòu)造的過濾效應(yīng)。
還對輪胎進(jìn)行了測試以便確定在輪胎跑氣的操作過程中胎面中心的上升量，這些結(jié)果在表4中進(jìn)行了示出。在膨脹壓力為0.0bar時，輪胎被加上了400kg的載荷。測定了上升量和剩余斷面高度。
表4

在輪胎跑氣操作過程中，本發(fā)明的輪胎上升值減少并保持較大的斷面高度。緩沖層26盡管為輪胎提供了阻尼，但是還用于在輪胎跑氣的操作中保持胎面構(gòu)型。
圖4中示出了本發(fā)明的另一實(shí)施例。緩沖層26位于交叉簾線帶束層22和24徑向外側(cè)。緩沖層26的寬度WC小于最小寬度交叉簾線帶束層24的寬度WSR。緩沖層26的徑向厚度TC比相鄰帶束層24的徑向厚度TB的兩倍大。
在圖5的實(shí)施例中，緩沖層26位于敷面層徑向外側(cè)。緩沖層26的寬度WC等于帶束層的寬度WB，而其徑向厚度TC大約等于最鄰近交叉簾線帶束層24的徑向厚度TB。這個實(shí)施例中還示出了胎面25由沿徑向相鄰的橡膠層、胎冠32和胎面底層30形成。緩沖層26與胎面底層30截然不同，并且直接與胎面底層30相鄰。
不論緩沖層26的位置如何，緩沖層26的寬度WC的最小軸向?qū)挾萕C至少等于最小寬度帶束增強(qiáng)層的軸向?qū)挾萕SB的20％，而其最大軸向?qū)挾葹閹鴮咏Y(jié)構(gòu)的軸向?qū)挾萕B的115％。優(yōu)選軸向?qū)挾萕C的范圍為最小寬度帶束增強(qiáng)層的軸向?qū)挾萕SB的60％至帶束層結(jié)構(gòu)的軸向?qū)挾萕B的100％。緩沖層26的徑向厚度TC范圍為最鄰近胎體或帶束增強(qiáng)層的50％至300％。
本發(fā)明在自撐式安全輪胎中使用了多孔層，改善了安全輪胎的舒適性能，盡管也減少了在操作過程中的輪胎壽命。這種輪胎顯示了比得上常規(guī)安全輪胎的安全輪胎性能。
權(quán)利要求
1.一種充氣安全輪胎，這種輪胎包括至少一個胎體增強(qiáng)簾布層，至少一對胎側(cè)楔形插件以及帶束層增強(qiáng)結(jié)構(gòu)，帶束層增強(qiáng)結(jié)構(gòu)包括至少一對交叉簾線帶束增強(qiáng)層，這種輪胎的特征在于位于至少一個胎體增強(qiáng)簾布層徑向外側(cè)的多孔彈性體層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪胎，這種輪胎的特征在于多孔彈性體層的位置與至少一個胎體增強(qiáng)簾布層直接相鄰。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪胎，這種輪胎的特征在于多孔彈性體層位于一對交叉簾線帶束增強(qiáng)層之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪胎，這種輪胎的特征在于多孔彈性體層位于一對交叉簾線帶束增強(qiáng)層徑向外側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪胎，這種輪胎還包括具有相對于輪胎中心線傾斜大約0°角的簾線的敷面層，這種輪胎的特征在于多孔彈性體層位于敷面層徑向外側(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪胎，這種輪胎的特征在于多孔彈性體層的孔隙率占多孔彈性體層總體積的20至80％。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪胎，這種輪胎的特征在于多孔彈性體層的孔隙率占多孔彈性體層總體積的40至70％。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪胎，這種輪胎的特征在于多孔彈性體層的軸向?qū)挾萕C至少等于最小寬度交叉簾線帶束增強(qiáng)層的軸向?qū)挾萕SB的20％。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪胎，這種輪胎的特征在于多孔彈性體層的軸向?qū)挾萕C至少等于最小寬度交叉簾線帶束增強(qiáng)層的軸向?qū)挾萕SB的60％。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪胎，這種輪胎的特征在于多孔彈性體層的軸向?qū)挾萕C至多等于最大寬度交叉簾線帶束增強(qiáng)層的軸向?qū)挾萕B的115％。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪胎，這種輪胎的特征在于多孔彈性體層的軸向?qū)挾萕C至多等于最大寬度交叉簾線帶束增強(qiáng)層的軸向?qū)挾萕B的100％。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪胎，這種輪胎的特征在于多孔彈性體層的徑向厚度TC至少等于相鄰胎體增強(qiáng)簾布層或相鄰交叉簾線帶束增強(qiáng)層的徑向厚度TB、TP的50％。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪胎，這種輪胎的特征在于多孔彈性體層的徑向厚度TC至多為相鄰胎體增強(qiáng)簾布層或相鄰交叉簾線帶束增強(qiáng)層的徑向厚度TB、TP的三倍。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪胎，其中多孔彈性體層具有一定組成，這種輪胎的特征在于主要彈性體與相鄰胎體增強(qiáng)簾布層或相鄰交叉簾線帶束增強(qiáng)層中的彈性體相同。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪胎，這種輪胎還包括胎面，胎面具有胎冠層和胎面底層，這種輪胎的特征在于多孔彈性體層位于胎面底層徑向內(nèi)側(cè)。
全文摘要
公開了一種充氣安全輪胎。這種輪胎具有至少一個胎體增強(qiáng)簾布層，至少一對胎側(cè)楔形插件以及帶束層增強(qiáng)結(jié)構(gòu)。帶束層增強(qiáng)結(jié)構(gòu)由至少一對交叉簾線帶束增強(qiáng)層形成。多孔彈性體層位于胎體增強(qiáng)簾布層徑向外側(cè)。多孔彈性體層的孔隙率占多孔彈性體層總體積的20至80％，優(yōu)選地為占40－70％。
文檔編號B60C9/18GK1680123SQ20051006405
公開日2005年10月12日 申請日期2005年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月6日
發(fā)明者L·L·D·科蘭托尼奧, A·T·佩羅內(nèi)特-帕奎恩, W·D·艾倫, F·菲爾波特, F·G·科瓦斯塞, G·阿戈斯蒂尼 申請人:固特異輪胎和橡膠公司