專利名稱：輕量的玻璃纖維帶束子午線輪胎的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及充氣輪胎，具體地涉及到具有輪胎斷面高寬比小于0.8的輕量子午線輪胎。
背景技術(shù)：
歷史上，輪胎工程人員一直試圖制造極其耐用的外胎結(jié)構(gòu)，使其能經(jīng)受汽車司機加于輪胎的嚴苛驅(qū)動條件。
起初，輪胎是很重的且采用了多層的斜紋簾線或很多的斜紋簾線的簾層布，其主要目的僅是為了保持空氣和避免跑氣或放氣。
通過不斷地研究來開發(fā)更耐用和更好的輪胎結(jié)構(gòu)，在此過程中已研究出新的材料和發(fā)展了更好的設(shè)計。
子午線輪胎的引入使之在實際上開發(fā)了少到只有一個胎體簾布層的輪胎。此簾布層為帶結(jié)構(gòu)作徑向地包含。為了提高這種輪胎的耐用性。所涉及的帶結(jié)構(gòu)變成主要是由鋼絲來增強。這種鋼絲增強的帶給出了并于現(xiàn)今提供了非常耐用的結(jié)構(gòu)。
這些鋼絲帶束輪胎具有許多使它們能為人們樂于采用的優(yōu)點。這里的鋼絲簾線不是熱敏的，也就是說它們的物理性質(zhì)是頗為穩(wěn)定的而與輪胎的工作溫度無關(guān)。此種鋼絲簾線基本上是非延伸的且可以由抗疲勞性優(yōu)異的細鋼絲制成具有很高的強度。但是，輪胎中的這種鋼絲簾線帶導(dǎo)致需要在一般稱之為臺面底層的區(qū)域中的帶的正上方、在帶層本身之中以及在帶的邊緣的區(qū)域中增加橡膠的厚度，這一切都是為了保護鋼絲簾線不會暴露或結(jié)構(gòu)上在邊緣處分離。此外，玻璃纖維增強的簾線具有的韌度為10gr/de(每旦尼爾克數(shù))，對比之下，帶中所用的鋼絲簾線則具有4gr/de的韌度。
最終的結(jié)果是，鋼絲帶束于午線輪胎事實上較重，在胎面區(qū)中和在輪胎的胎肩中采用了更多的橡膠。準確地說，在這些區(qū)域中即在輪胎的胎面的大部分之中，耐磨損性能以及對滾動阻力的靈敏度必須是最高的。在這種區(qū)域中的橡膠愈多，滯后效應(yīng)就愈高而在運轉(zhuǎn)狀態(tài)下的溫度也愈高。
現(xiàn)代輪胎設(shè)計者的目標之一是去開發(fā)能產(chǎn)生汽車燃耗降低的輪胎。這是可以實現(xiàn)的，即依靠設(shè)計出是有低質(zhì)量和低轉(zhuǎn)動慣量的冷運行的輪胎，同時提高輪胎的操縱性能和胎面的耐磨性，此外，工程人員還必須確保輪胎的輪跡和胎面的瞬時接觸部具有均勻的壓力分布以實現(xiàn)均勻的磨損。
隨著具有極低輪胎斷面高寬比的高性能輪胎的出現(xiàn)，使用具有尼龍或芳族聚酰胺的合成簾線的覆蓋層的帶結(jié)構(gòu)已普遍化。為了進一步取得高速度的性能，胎面的厚度已保持到最小。厚的胎面物質(zhì)在高速下只會使輪胎飛離。隨著這類輪胎推進到輪胎工程師已知的輪胎設(shè)計范圍，工程師們就必須重新考慮輪胎的全部參數(shù)。在某些情形下，這意味著要回過頭來重新分析過去曾用到的但由于在技術(shù)領(lǐng)域采取了不同途徑而放棄了的原理。
迄今已不為輪胎工程師青睞的這樣一種方法是使用玻璃纖維帶的方法，玻璃纖維帶雖然是一種很好的帶材，但在鋼帶引入后，失去了人們的偏愛。玻璃纖維帶的失勢主要在于它表觀上的缺乏耐用性。
即使是在70午代的斜線輪胎中，應(yīng)用玻璃纖維緩沖層也曾是技術(shù)上關(guān)心的問題。在1973年10月2日授予Yoshide等的美國專利No.3762458中，指出了“在耐熱性、尺寸穩(wěn)定性和彈性模量方面，玻璃都優(yōu)于有機纖維簾線，而當橡膠用玻璃纖維簾線增強同時用作充氣輪胎的緩沖層時，這樣的輪胎的各種性質(zhì)都是優(yōu)越的，特別是在抗磨損性(行駛試驗)和拐彎能力方面?！盰oshida等然后詳細地研究了玻璃纖維簾線在其使用中用作緩沖層簾線不再受重視的原因。他列出了采用玻璃纖維緩沖層的三個嚴重缺點。
“第一，當汽車行駛時，由于路面條件會發(fā)生輪胎的動態(tài)彎曲變形和沖擊變形，這時玻璃纖維簾線就會斷裂或壓壞。
第二，一般地說，外來的物質(zhì)如釘子、玻璃渣和金屬渣會在輪胎使用中，特別是在使用結(jié)束時軋入輪胎而到達其緩沖層。在這種情形下，要是輪胎具有的緩沖層包括有通常的有機纖維如尼龍、人造絲、聚酯和維尼龍(聚乙烯醇)等的纖維時，輪胎的破裂將只會發(fā)生于已為外來物質(zhì)軋入的部分。相反，要是輪胎具有玻璃纖維簾線的緩沖層，則玻璃纖維簾線就會為軋入的外來物質(zhì)擠碎，而玻璃纖維簾線的斷裂將沿此玻璃纖維簾線緩沖層延伸。這是一個嚴重問題的起因。
為了克服上述缺陷，曾嘗試在玻璃纖維緩沖層的胎面層排列如尼龍簾線的有機纖維簾線，但這至今沒有取得滿意的結(jié)果。
除上述的有關(guān)玻璃纖維簾線的缺點外，本發(fā)明人等還發(fā)現(xiàn)了玻璃纖維簾線的第三個缺點，而且這是玻璃纖維簾線所持有的，并不存在于有機纖維簾線中。
具體地說，在輪胎的硫化步驟中可以進行下述的步驟。也就是，先將輪胎于高溫和高壓下硫化，然后取出輪胎而置于室溫和大氣壓力的環(huán)境下，再在高壓下對輪胎的內(nèi)側(cè)施加空氣壓力以穩(wěn)定其尺寸。當輪胎放到室溫的環(huán)境中時，用作輪胎的增強材料即用于安裝在緩沖層的內(nèi)側(cè)的胎體中的這種材料，由不同于玻璃纖維的有機纖維如人造絲、尼龍、維尼龍與聚酯等的纖維組成的簾線就會高度地收縮。結(jié)果，緊鄰橡膠涂層有機纖維簾線層(胎體)排列的玻璃纖維簾線緩沖層在汽車運行中就會受到劇烈的壓縮，而構(gòu)成此緩沖層中的玻璃纖維簾線的玻璃纖維在汽車運行過程中因受壓便降低其韌性。
例如，在由有機纖維簾線增強的胎體層和玻璃纖維簾線緩沖層這兩種層組成的輪胎中，設(shè)于胎體側(cè)上的構(gòu)成玻璃纖維簾線緩沖層的玻璃纖維簾線，其韌性比設(shè)于胎面?zhèn)鹊臉?gòu)成另一玻璃纖維簾線緩沖層的玻璃纖維簾線的差。
此外，當具有不同收縮能力的有機纖維簾線例如尼龍或人造絲簾線用作胎體簾線時，具有較高收縮能力的尼龍簾線就會比人造絲簾線更多地降低玻璃的韌性。
再有，即使是在硫化處理通常的斜紋線束帶輪胎時，這種輪胎中的橡膠涂層有機纖維簾線層例如橡膠涂層的尼龍簾線層是設(shè)置在玻璃纖維簾線的胎面?zhèn)壬希笆霈F(xiàn)象會發(fā)生在玻璃纖維簾線緩沖層和橡膠涂層有機纖維簾線層之間，導(dǎo)致玻璃纖維斷裂。這是由于當輪胎冷卻時，上述有機纖維簾線就會顯著地收縮。
以上三個問題據(jù)稱已由Yhoshida等解決，現(xiàn)引用其所述于下“在具有玻璃纖維簾線緩沖層的輪胎的上述三個缺點中，第一個缺點業(yè)已為本發(fā)明人等解決。具體地說，為了減少玻璃纖維簾線的彎曲變形和沖擊變形，在玻璃纖維簾線緩沖層的胎面?zhèn)仍O(shè)有短切纖維增強的橡膠層。為了解決第二種缺點，即解決克服外來物質(zhì)軋入的穩(wěn)定性問題，本發(fā)明人等已證實，將短切纖維增強橡膠層設(shè)于玻璃纖維簾線緩沖層的胎面?zhèn)龋仍O(shè)置單一的橡膠層或橡膠涂層的簾線層的效果好。
此外，為了克服第三種缺點，本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)下述的布置更為有效，即不把玻璃纖維簾線緩沖層直接緊鄰具有高收縮能力的有機纖維簾線設(shè)置，而是把具有低收縮能力且不會把有機纖維簾的收縮性傳遞給玻璃纖維簾線緩沖層的這種層設(shè)于橡膠涂層有機纖維簾線層(胎體)和玻璃纖維簾線緩沖層之間。
這樣，Yoshida等企圖將玻璃纖維緩沖層繼續(xù)用于斜線輪胎中。
將玻璃纖維帶用于子午線輪胎中甚至更具有挑戰(zhàn)性。在授予Christian M.L.L.Bourcier de Carbon of France的美國專利中，deCarbon解釋道“子午線輪胎實質(zhì)上包括子午線胎體，它是由在外蓋的中心平面中為直的弧形件再結(jié)合不可延伸的帶構(gòu)成，此帶包括在徑向(垂直于胎面的方向)上可撓曲的而在縱向與橫向(即平行于胎面的方向)有很高的剛度的增強件，這一不可延伸的帶由內(nèi)部的壓力自動地拉伸，因而對于胎體的弧形件具有相當大的赤道彎曲效應(yīng)，即使是當此充氣輪胎靜止而不受任何沖擊載荷影響時?！眃eCorbon對子午線輪胎帶結(jié)構(gòu)問題的解決方法是采用寬約1mm的展平簾線，這種高度展平的簾線是以交角約45°～60°取向的塑鋼或玻璃纖維。容易看出，這種解決問題的方法是非常復(fù)雜的，而由于其復(fù)雜性以及當前鋼絲帶較簡便地取得成功，使其最后喪失了任何商業(yè)利益。
本發(fā)明證實，采用玻璃纖維帶能夠再次為工商界認可，只要把玻璃纖維用來同其他能保證在制造中不損傷玻璃纖維簾線的成份相結(jié)合，即保證硫化、冷卻和繼后的再充氣過程中形成的熱收縮量差不會傳遞給玻璃纖維簾線。這樣的玻璃纖維帶不僅為工商界所接受，還能極其有利地減輕輪胎重量和減少滾動阻力。
本發(fā)明概述顯示出極其輕量和低滾動阻力的子午線輪胎10具有的輪胎斷面高寬比為0.2～0.8。輪胎10具有一對平行的環(huán)形胎圈填充芯26；一個或多個子午線胎體簾布層38，而至少有一個子午線胎體簾布層38是包繞到所述胎圈填充芯26上；在輪胎10的胎冠區(qū)中沿徑向設(shè)于所述一個或多個子午胎體簾布層38之外的帶結(jié)構(gòu)36；以及寬度基本上與帶結(jié)構(gòu)36的寬度一致的覆蓋層59。胎面12沿徑向設(shè)于所述覆蓋層59之外而胎壁20則位于胎面12與所述胎圈填充芯26之間。
覆蓋層59具有纖維或簾線70，簾線70選自人造絲、PET、芳族聚酰胺、PEN或埋入彈性材料中的PVA這組材料之中。帶結(jié)構(gòu)36是由簾線角為18～26°而最好為約22°的兩層玻璃纖維簾線增強的層50、51構(gòu)成。層50、51是單一裁切出的層，不需要折疊的橫邊。
覆蓋層59最好螺旋式地包繞到帶結(jié)構(gòu)36上徑向地朝外并與之鄰接。覆蓋層59是由寬

英寸且在其內(nèi)埋設(shè)有4～45個并列的增強絲線或簾線70的增強帶的連續(xù)條帶制成。
在此最佳實施例中，覆蓋層的簾線70的材料是芳族聚酰胺，但同樣可以采用高抗張強度、低熱收縮率的簾線如人造絲、PEN、PET或PVA的簾線。
本發(fā)明的輪胎10具有很薄的胎面底層13，此胎面底層13是從覆蓋層59的簾線70的徑向外表面測量到全深度的周邊槽。胎面底層13的厚度t小于2mm而最好大于1mm。
為了改進駕駛性能，輪胎10采用了從各胎圈填充芯26沿徑向向外且與簾布層38相鄰的硬的三角膠芯46。三角膠芯46具有的邵氏(Shore)D硬度大于50。
為了提高橫向穩(wěn)定性，輪胎10本身可以采用兩個胎壁插件，每個胎壁20中有一個插件。各胎壁插件有斜紋簾線增強件的兩個層52、53。第一層52的簾線與第二層53的簾線的取向相等但相反，這兩層52、53位于三角膠芯46與胎體簾布層38的反包端32之間。各層的簾線相對于徑向按25～60°取向。此第一與第二層52、53最好各具有徑向內(nèi)端54和徑向外端55，其中一層的各端54、55相對于相對的層的各相應(yīng)端54、55錯開排列。一層中的徑向外端55位于輪胎剖面高度SH約一半處或如圖示在h處。
輪胎10還有消聲膠質(zhì)帶42，其設(shè)于一帶邊緣之下且延伸到輪胎10的剖面高度SH的約50％。
所述一個或多個胎體簾布層38的簾線41可以選自人造絲、尼龍、PEN、PET、鋼或芳族聚酰胺這種材料。優(yōu)先選用的輪胎10使用一層人造絲胎體簾布層38。
采用前述新型組合形式的輪胎10與常規(guī)的輪胎相比可以按很輕的重量制成。
本發(fā)明的輪胎10可以顯現(xiàn)出優(yōu)越的性能，特別是能以極低的滾動阻力的附加優(yōu)點進行高速駕駛。
附圖的簡要描述

圖1是本發(fā)明的最佳實施例輪胎10的橫剖圖。
定義“輪胎斷面高寬比”指輪胎的剖面高度對其剖面寬度之比。
“軸向的”與“軸向地”意指與輪胎的轉(zhuǎn)動軸線平行的直線或方向。
“胎圈”和“胎圈填充芯”一般是指輪胎的包括環(huán)形抗張件的部分，徑向內(nèi)胎圈關(guān)系到將輪胎保持于由簾布層簾線包繞的輪輞上并使其定形，其中用或不用其他增強件如鋼絲圈外包布、胎跟加強層、三角膠芯或填料、護趾件以及胎圈包布。
“帶結(jié)構(gòu)”或“增強帶”是指平行簾線的至少兩個環(huán)形層或簾布層，織造的或非織造的，在胎面之下，不固定于胎圈之上，并具有相對于輪胎的赤道面成17～27°的左、右兩個簾線角。
“周向的”是指沿垂直于軸線方向的環(huán)形胎面的表面的邊界延伸的線或方向。
“胎體”是指除帶結(jié)構(gòu)、胎面和胎面底層，但包括胎圈的輪胎結(jié)構(gòu)。
“外胎”是指除胎面與胎面底層外，輪胎的胎體、帶結(jié)構(gòu)、胎圈、胎壁以及所有其他部件。
“胎圈包布”是指環(huán)繞胎圈的外側(cè)設(shè)置的用來保護簾線簾布層不對輪輞影響，將彎曲分布于輪輞上窄料帶條。
“簾線”是組成輪胎中的簾布層的增強合股線之一。
“赤道面(EP)”是指垂直于輪胎的轉(zhuǎn)動軸線且通過其胎面的中心的平面。
“輪跡”是指胎面與平的表面在零速度和在正常負荷和壓力下的瞬時接觸面或接觸區(qū)。
“內(nèi)襯層”是構(gòu)成無內(nèi)胎輪胎的內(nèi)表面且含有此輪胎內(nèi)充氣流體的彈性材料或其他材料的一層或多層。
“標準充氣壓力”是指相稱的標準機構(gòu)為輪胎使用條件指定的具體設(shè)計的充氣壓力與負荷。
“標準負荷”是指相稱的標準機構(gòu)為輪胎使用條件指定的具體設(shè)計的充氣壓力與負荷。
“簾布層”指以橡膠涂層的平行簾線的層。
“徑向的”與“徑向地”指沿徑向朝向或背離輪胎的轉(zhuǎn)動軸線的方向。
“徑向簾布層輪胎”是指用帶結(jié)的或周向受約束的充氣輪胎，其中的至少一層簾布層所具有的從胎圈延伸到胎圈的簾線相對于輪胎的赤道面鋪成的簾線角為65～90°。
“剖面高度”是指從名義輪輞直徑到輪胎的外徑在輪胎赤道面上的徑向距離。
“剖面寬度”是指輪胎于標準壓力充氣時和經(jīng)24小時后，但無負荷，平行于輪胎的軸線且在其胎壁外部之間的最大直線距離，這里排除了胎壁因注標記、裝飾或加保護帶的高度。
“肩”是指正好在胎面邊緣之下的胎壁的上部。
“胎壁”指輪胎在胎面與胎圈之間的部分。
“胎面寬度”是指胎面在軸向上即在平行于輪胎的轉(zhuǎn)動軸線的平面中的弧長。
本發(fā)明的詳細說明本發(fā)明的輪胎10采用了獨特的結(jié)構(gòu)。圖1中所示的輪胎10是載客車的子午線輪胎或輕型卡車輪胎，輪胎10設(shè)有接地胎面部分12，該部分在胎面12的各個橫向邊緣14、16處終止于各肩部。從胎面的橫向邊緣14、16分別延伸出的一對胎壁部20，它們終止于一對胎圈區(qū)22，每個胎圈區(qū)又分別有一環(huán)形的非延伸性的胎圈填充芯26。輪胎10還設(shè)有胎體增強結(jié)構(gòu)30，它從胎圈區(qū)22通過一個胎壁部20、胎面部12、相對的胎壁部20到達相對的胎圈區(qū)22。此胎體增強結(jié)構(gòu)30的至少一個徑向簾布層38的反包端32包繞到胎圈芯26上且沿徑向向外延伸到一終端33。反包端32可以終止于圖1實施例中最大剖面寬度的大致徑向外側(cè)。輪胎10當其是無內(nèi)胎型時可以包括形成輪胎10的內(nèi)周面的常規(guī)的內(nèi)襯層35。在此優(yōu)先選擇的輪胎10中，內(nèi)襯層35是由100％的丁基溴制成。
如圖1所示，輪胎10可以應(yīng)用包繞到胎圈填充芯26上并延伸到位于最大剖面直徑h的大致徑向位置的高反包端33的單一的合成簾布層。
在胎面部12之下，圍繞胎體增強結(jié)構(gòu)30的徑向外表面，沿周邊設(shè)置胎面增強帶結(jié)構(gòu)36。在所示的這一具體的實施例中。帶結(jié)構(gòu)36包括兩個裁切的帶式簾布層50、51，帶式簾布層50、51的簾線80相對于輪胎的中間圓周中心平面按約22°角取向。
帶式簾布層50的簾線80設(shè)置在與上述中間圓周中央平面相對并與帶式簾布層51的簾線80脫離開的方向。但是帶結(jié)構(gòu)36可以包括任意個數(shù)的帶式簾布層，同時簾線80可以按任意所需角度設(shè)置，但最好是18～26°。層50、51的一個重要特點是，各層50、51都是單一的裁切層，任何層都不具有折疊的橫邊。帶結(jié)構(gòu)36在整個帶寬上提供了橫向剛度，使得胎面部12在輪胎10運轉(zhuǎn)時抬離路面的高度最小。在所示的實施例中，這是通過使帶式簾布層50、51的簾線80由玻璃纖維，最好是具有密度為15～25EPI的結(jié)構(gòu)的玻璃纖維660/1Tex制成而完成的。
胎體增強結(jié)構(gòu)30包括至少一個增強簾布層結(jié)構(gòu)38。在圖1所示的具體實施例中，提供了具有徑向向外的簾布層反包端32的增強簾布層結(jié)構(gòu)38，此簾布層結(jié)構(gòu)38最好具有一層平行的簾線41，簾布層結(jié)構(gòu)38的此簾線41最好相對于輪胎10的中間圓周中央平面CP按至少75°角取向。在此所示具體實施例中，簾線41相對于此中間圓周中央平面CP取向成約90°角。簾線41可以是通常用于橡膠制品的簾線增強的任何材料，例如但不限于人造絲、尼龍與聚酯、芳族聚酰胺或鋼。這樣的簾線最好由與橡膠具有高粘合性且有很高的耐熱性的材料制成。
對于這種胎體簾線41，一般采用彈性模量為250～1400kgf/mm2的有機纖維簾線，如尼龍6、尼龍6-6、人造絲、聚酯或高模量的簾線。在340～2100dTex的情形，這種纖維簾線最好采用密度為17～30EPI。
其他的高模量纖維包括芳族聚酰胺、維尼龍、PEN、PET、PVA、碳纖維、玻璃纖維和聚酰胺。此外，具有的細微直徑纖維是顯示出優(yōu)良的抗疲勞特性的甚高抗張強度鋼制的鋼絲簾線也是可以采用的。在所示的具體實施例中，簾線41是由人造絲制成的。簾線41的模量E設(shè)為X而百分伸長率設(shè)為Y。優(yōu)先選用的人造絲簾線41的X值至少為10GPa而其百分伸長率是在這類簾線的特殊材料中一般所見的范圍內(nèi)。
從圖1中還可看到，輪胎10的胎圈區(qū)22分別具有一環(huán)形的實質(zhì)上非延伸的第一和第二胎圈填充芯26。
上述胎圈的填充芯最好由單個或單絲鋼線連續(xù)地包繞而成。在最佳實施例中，是將0.038英寸(0.97mm)直徑的高抗拉的鋼絲共四根分別沿徑向朝內(nèi)至徑向朝外包繞成四層，形成4×4的結(jié)構(gòu)。
位于胎圈區(qū)22和胎壁部20的徑向內(nèi)部的是分別設(shè)于胎體簾布層增強結(jié)構(gòu)38和各反包端32之間的高模量彈性三角膠芯插入件46。此兩個彈性三角膠芯插入件46分別從相應(yīng)的胎圈填充芯26的徑向外部延伸出，直至進入漸減剖面寬度的胎壁部。彈性插入件46終止于如圖1所示在位置h處的輪胎的最大剖面寬度沿徑向朝內(nèi)的距離G處的徑向外端。在此所示的具體實施例中，各個彈性三角膠芯插入件46從其相應(yīng)的胎圈填充芯26延伸至一距離G約為輪胎剖面高度的25％處。
出于本發(fā)明的目的，輪胎的最大剖面高度SH應(yīng)視作為從輪胎的名義輪輞直徑NRD到輪胎的胎面的徑向最外部的徑向距離。此外，同樣出于本發(fā)明的目的，這一名義輪輞直徑應(yīng)該是此輪胎按其尺寸指定的直徑。
在本發(fā)明的最佳實施例中，胎圈區(qū)22還包括位于三角膠芯插入件46和簾布層反包端32之間的至少一個簾線增強件52、53。簾線增強件52、53具有第一端54和第二端55。此第一端54沿軸向和徑向在第二端55之內(nèi)。簾線增強件52、53離輪胎10的轉(zhuǎn)動軸線所增加的徑向距離是距其第一端54的距離的函數(shù)。如圖1所示，簾線增強件包括寬約4cm的兩個部件52、53。軸向內(nèi)部件52具有沿徑向在或略高于第一和第二胎圈填充芯26處的徑向內(nèi)端54。軸向外部件53則有沿徑向在胎圈填充芯26的外表面之外約1cm處的徑向內(nèi)端55。上述軸向內(nèi)和外部件52、53最好具有人造絲、尼龍、芳族聚酰胺或鋼的線增強件，在此最佳實施例的輪胎中，采用尼龍1400/2dTex的簾線。簾線增強件53的第二端55沿軸向位于胎圈填充芯26和第一簾布層38的反包端32的終端33之外，且沿徑向位于從名義胎圈直徑量起的剖面高度SH的至少50％的距離處。
部件52、53的簾線最好傾斜形成相對于徑向成25～75°更好是55°的夾角。要是用到兩個部件，則兩個簾線角最好設(shè)置成相等而反向。此簾線增強件53、53改進了本發(fā)明的輪胎10的行駛特性，此增強件52、53大大減少了汽車過度轉(zhuǎn)向的趨勢，而這是常規(guī)的輪胎在不充氣或充氣不足而被驅(qū)動時常常遇到的問題。
可以給輪胎10的輪圈區(qū)22增設(shè)一織物增強件61。此織物增強件具有第一和第二端62、63。這種部件包繞到第一簾布層38和胎圈填充芯26上。上述兩個第一和第二端62、63沿徑向延伸到胎圈填充芯26之上和之外。
最佳實施例輪胎10的胎壁部20設(shè)有一對第一消聲填料42，第一消聲填料在內(nèi)襯層35和增強簾布層38之間，并在輪胎10的肩部區(qū)內(nèi)的各個帶邊緣之下延伸到增強件端部55的徑向內(nèi)部。如圖1中本發(fā)明的最佳實施例所示，胎壁部20各包括第一消聲填料42和三角膠芯插件46。第一消聲填料42按以上所述定位。各三角膠芯插件46分別位于第一簾布層38與簾布層38的相應(yīng)反包端32之間。
出于本發(fā)明的目的，輪胎的最大剖面寬度(SW)是按平行于輪胎的轉(zhuǎn)動軸線從輪胎的軸向外表面算起，其中除去了編號簽條和裝飾相等。同樣，出于本發(fā)明的目的，胎面寬度是從充氣至最大標準充氣壓力的輪胎于額定載荷下并安裝在為它設(shè)計的輪子上時，從輪胎輪跡起測量的垂直于輪胎的赤道面(EP)的軸向距離。
圖1所示的最佳實施例輪胎10具有圍繞胎面增強帶結(jié)構(gòu)36設(shè)置的織物覆蓋層59。例如可將具有PEN、PET、PVA、人造絲或芳族聚酰胺簾線的理想的螺旋式卷繞的兩個簾布層設(shè)于各個增強帶結(jié)構(gòu)36之上，而讓其橫向端延伸過帶結(jié)構(gòu)36的橫向端?；蛘呖蓪螌拥穆菪砝@的增強織物用作覆蓋層。此最佳實施例輪胎10采用flexten1670/3dTex或更好是1100/2dTex的螺旋式卷繞的芳族聚酰胺簾線70。芳族聚酰胺材料的彈性模量比尼龍的顯著的高，因而與兩層尼龍相比會更有力的增強輪胎。應(yīng)該避免采用熱收縮率高的尼龍，因為使用它會損傷帶50、51的玻璃纖維簾線80。本申請人發(fā)現(xiàn)，用具有至少14EPI而最好約17EPI的單層芳族聚酰胺覆蓋層能實現(xiàn)增加輪胎的高速能力。一般，在客車輪胎中要避免使用芳族聚酰胺材料，這部分原因是由于這種材料的噪聲性質(zhì)不良，使聲音通過客車輪胎的較薄的胎壁諧振。申請人的本發(fā)明的輪胎采用了設(shè)于胎壁20中的消聲插件42，它能顯著地減弱輪胎中產(chǎn)生的噪聲。這種消聲胎壁20則允許使用芳族聚酰胺覆蓋層而不會發(fā)生不能接受的噪聲水平。
覆蓋層59的簾線80可以由人造絲、PET、PEN或PVA中的任一種材料制造?？梢圆捎妹芏葹?40dTex～2200dTex的PEN纖維，更好是采用具有在4與12tpi之間的紗線與簾線的加捻件，而最好可以采用7Z/9B的。
如圖所示，三角膠芯插件填料46可以由一種、二種或更多種的不同彈性材料制成。這里的最佳實施例在從胎圈填充芯26延伸出的三角膠芯插件46中只采用一種化合物或一種材料。優(yōu)先選擇的三角膠芯插件材料是很硬的。具有邵氏(shore)D硬度為50或更大，而最好是50～55。插件46的硬度是通過周知的混合方法混合交聯(lián)的增強樹脂而取得高硬度值的，這樣只需用極少量的材料來形成三角膠芯插件46。
插件46也可以裝載短纖維，它們最好按至少為45°角取向以提高插件的徑向和橫向硬度，纖維更好是按徑向取向。這類短纖維最宜采用紡織材料或合成材料如人造絲、尼龍、聚酯或芳族聚酰胺制成。這種短纖維雖可取徑向方向或按傾斜角度最好45°角定位，但不應(yīng)沿圓周方向延伸。
通過設(shè)置硬橡膠的胎圈包布部分60，輪胎10在輪輞輞圈鄰近處的胎體結(jié)構(gòu)30的徑向朝外的下部胎圈區(qū)中的磨損可以降至最低限度，特別是在把輪胎用于充氣不足的情形時。
帶結(jié)構(gòu)36具有帶50、51，它們最好采用密度為15～25EPI，660/1Tex的玻璃纖維。帶50、51的寬度約為一般稱作為胎面弧寬的模制胎面簾線寬度的98％。
為了進一步改進輪胎10的性能和輕量特性。胎面12經(jīng)構(gòu)造成使胎面底層13具有最小的厚度t。通常，對高性能客車輪胎來說，這種胎面底層可以減薄到2～5mm。本發(fā)明的輪胎，如圖1所示，可以具有從覆蓋層59的徑向外簾線70到全深度的周邊槽底計量的薄于2mm，而更好情形薄約1mm的胎面底層。
為確保本發(fā)明的輪胎10在模制具有玻璃纖維帶50、51的輪胎時減少所形成的內(nèi)應(yīng)力，已將這種模具設(shè)定成在胎面處加寬而平整。胎面半徑315mm和胎面簾線寬141mm已評估為可接受的結(jié)果。在輪胎尺寸為195/65R15 91V時，914mm的胎面半徑和152mm的胎面簾線寬度能產(chǎn)生最佳結(jié)果。本發(fā)明人確信，在胎面簾線寬度約為或大于125mm時，大于300mm的平胎面半徑會給出合乎要求的結(jié)果。對于大于150mm的胎面簾線寬度較理想的胎面半徑R應(yīng)大于500mm，而此R最好至少應(yīng)為750mm。這種寬平的胎面弧形能使帶簾線80在胎體簾布層38附近只會受到能損傷簾布層51的簾線的熱收縮變形的極小影響。這種效應(yīng)同低熱收縮率的簾布層簾線41與類似的低熱收縮率的覆蓋層59相結(jié)合，意味著可以制成這樣的輪胎10，在其使用中，玻璃纖維帶50、51可以完整無損地暴露于熱膨脹和收縮之下。
用常規(guī)的鋼絲帶制得了尺寸為195/65R15 9IV的試驗輪胎，輪胎重9.4kg。根據(jù)本發(fā)明制成了相同尺寸的輪胎，輪胎重7.2kg，當采用本發(fā)明的上述原理時，取決于對輪胎10的調(diào)整可使輪胎的重量為6.9～7.4kg范圍。
輪胎重量的減輕其本身就是對先有技術(shù)的一種最有利的改進，因為它減少了輪胎的動能影響，降低了平移和轉(zhuǎn)動的動能，從而減少了能耗。
此外，減輕了輪胎的非彈性質(zhì)量就可以使汽車制造廠家重新設(shè)計其已減輕部件重量的懸架，由此能改進汽車的重量、性能與駕駛。
本發(fā)明的輪胎相對于以同樣模具，用相同胎面材料制成的常規(guī)結(jié)構(gòu)，改進了約10％的滾動阻力。
與傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)相比，在輪胎10的標準磨損試驗中已觀察到胎面的磨損改進了0～10％?？梢钥闯?，輪胎10對車輪位置的磨損是不太敏感的。在輕載重條件下，本發(fā)明的輪胎10與先有技術(shù)的輪胎相比，轉(zhuǎn)向位置的肩部磨損和后輪位置的中心線磨損也輕得多。
用為恢復(fù)無擾動行駛所需的時間量來作比較，本發(fā)明的輪胎平點比起先有技術(shù)的輪胎有了極其顯著的改進。平點是指這樣一種狀態(tài)，通常發(fā)生在車輛驅(qū)動后停止時造成熱的輪胎冷卻而致使結(jié)構(gòu)具有局部變平的外胎結(jié)構(gòu)。
最重要的是，本發(fā)明的輪胎已證明具有優(yōu)越的耐用性，通過了柱塞、高速V、道路耐用性、胎體疲勞、室外回彈儀、路緣沖擊等試驗、道路柱塞與法定要求的DOT和ECE R30質(zhì)量鑒定試驗。
盡管為闡明本發(fā)明的目的已示明了某些代表性的實施例和細節(jié)，但應(yīng)認識到，內(nèi)行的人士在不脫離本發(fā)明的精神與范圍的前提下是可以作出變更與修正的。
權(quán)利要求
1.一種充氣式子午線輪胎，它具有的輪胎斷面高寬比為0.2～0.8，其包括一對平行的環(huán)形胎圈、一個或多個子午線胎體簾布層、具有卷繞到所述胎圈上的一對反包端的至少一個子午線胎體簾布層、在所述輪胎的胎冠區(qū)中設(shè)于所述一個或多個子午線胎體簾布層沿徑向向外的帶結(jié)構(gòu)、寬度與所述帶結(jié)構(gòu)的寬度基本一致的覆蓋層、沿徑向設(shè)于所述覆蓋層之外的胎面，以及設(shè)于所述胎面和胎圈之間的胎壁，其中，所述覆蓋層包括增強的絲線或簾線，此簾線選自一組材料，該組材料有人造絲、PET、芳族聚酰胺、PEN或埋入彈性材料中的PVA，而所述帶結(jié)構(gòu)則由簾線角為18～26°的兩玻璃纖維簾線增強層構(gòu)成。
2.如權(quán)利要求1所述的充氣輪胎，其中，所述覆蓋層是螺旋式地沿徑向卷繞到所述帶結(jié)構(gòu)外部之上，且包括寬1/2～1 1/2英寸且內(nèi)設(shè)有埋入其中的4～45根平行增強絲線或簾線的彈性增強帶的連續(xù)條帶。
3.如權(quán)利要求1所述的充氣輪胎，其中，增強的絲線是密度為240～2200dTex的PEN絲線。
4.如權(quán)利要求1所述的充氣輪胎，其中，所述PEN增強簾線具有5～10加捻多層簾布層。
5.如權(quán)利要求1所述的充氣輪胎，其中，所述PEN增強簾線是具有捻度為4～12tpi的紗和簾線的1440/2dTex的簾線。
6.如權(quán)利要求1所述的充氣輪胎，其中，所述覆蓋層的增強絲線是由芳族聚酰胺材料制成。
7.如權(quán)利要求5所述的充氣輪胎，其中，所述覆蓋層的增強絲線是flexten 1000/2dTex的。
8.如權(quán)利要求6所述的充氣輪胎，其中，所述絲線具有約15～30經(jīng)紗/英寸(EPI)。
9.如權(quán)利要求1所述的充氣輪胎，其中，所述胎面具有從覆蓋層的簾線的徑向外表面測量到圓周溝槽全深的胎面底層，此胎面底層具有的平均厚度小于約2mm。
10.如權(quán)利要求8所述的充氣輪胎，其中，所述胎面底層具有約1mm的厚度。
11.如權(quán)利要求1所述的充氣輪胎，其中，所述輪胎還包括一延伸到各胎圈填充芯上方的徑向向外且與所述簾布層相鄰的三角膠芯，此三角膠芯具有大于50的邵氏(shore)D硬度。
12.如權(quán)利要求10所述的充氣輪胎，其中，所述輪胎還包括兩個胎壁插件，每個胎壁上一個插件，各插件是由斜紋簾線增強的兩個彈性層，第一層與第二層的取向角相等但反向，該兩層設(shè)在所述三角膠芯與胎體簾布層的反包端之間。
13.如權(quán)利要求11所述的充氣輪胎，其中，所述第一和第二層的斜紋簾線角為25～60°。
14.如權(quán)利要求12所述的充氣輪胎，其中，所述各第一和第二層具有徑向內(nèi)端和徑向外端，一層的各端相對于相對層的相應(yīng)端錯開，一層的徑向外端約位于輪胎的剖面高度的一半處。
15.如權(quán)利要求1所述的充氣輪胎，其中，所述輪胎還包括內(nèi)襯層和消聲彈性插件，此插件處在此內(nèi)襯層和簾布層之間，位于一個帶邊緣之下并延伸到此輪胎的剖面高度約50％處。
16.如權(quán)利要求1所述的充氣輪胎，其中，所述胎體簾布層具有人造絲的徑向簾線。
17.如權(quán)利要求1所述的充氣輪胎，其中，所述胎體簾布層具有尼龍的徑向簾線。
18.如權(quán)利要求1所述的充氣輪胎，其中，所述胎體簾布層具有PEN的徑向簾線。
19.如權(quán)利要求1所述的充氣輪胎，其中，所述胎體簾布層具有芳族聚酰胺的徑向簾線。
20.如權(quán)利要求1所述的充氣輪胎，其中，所述胎體簾布層具有鋼絲的徑向簾線。
全文摘要
特輕量的輪胎(10),其具有至少一個徑向簾布層(38)和由覆蓋層(59)所覆蓋的玻璃纖維帶結(jié)構(gòu)(36),覆蓋層(59)具有選自芳族聚酰胺、人造絲、PEN、PET和PVA這組材料制的簾線(80)。輪胎(10)具有很薄或減薄的厚度(t)的胎面底層(13)。輪胎(10)借助于結(jié)合外胎結(jié)構(gòu)和減少了的橡膠材料量而能具有很低的滾動阻力。
文檔編號B60C15/06GK1259905SQ98805983
公開日2000年7月12日 申請日期1998年5月4日 優(yōu)先權(quán)日1997年6月9日
發(fā)明者A·E·F·勒斯根, A·斯米茨, M·R·C·A·蒂瑟－福爾貢, E·G·M·帕克比爾, D·P·克雷格 申請人:固特異輪胎和橡膠公司