專利名稱：充氣輪胎及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種充氣輪胎及其制造方法，其中胎側(cè)壁橡膠由在輪胎周向上纏繞橡膠條得到的堆疊體形成，更特別涉及一種能夠有效防止胎側(cè)壁橡膠開裂的充氣輪胎。
背景技術(shù)：
近年來提出了一種充氣輪胎，如圖7所示，其中，胎側(cè)壁橡膠g是由在輪胎周向上螺旋形纏繞一帶狀未硫化橡膠條“a”而得到的堆疊體b形成。
由于上述胎側(cè)壁橡膠能在不使用大尺寸的橡膠擠出機(jī)的情況下制造，工廠和設(shè)備能被制得緊湊。此外，不必對橡膠擠出機(jī)中的噴嘴進(jìn)行替換和調(diào)節(jié)，而這在傳統(tǒng)做法中針對每一種輪胎都是需要進(jìn)行的。這對于近年來的大項目小規(guī)模生產(chǎn)的大趨勢而言是巨大的好處。
然而，通常地，在胎側(cè)壁橡膠g中，相鄰橡膠條之間的接合面S的邊界成為硫化后強度上的弱點。此外，接合面S的邊界露在胎側(cè)壁橡膠g的外表面。此外，施加載荷時，在胎側(cè)壁橡膠的外表面上產(chǎn)生很大的應(yīng)力。結(jié)果是，容易在由堆疊體b構(gòu)成的胎側(cè)壁橡膠g中從暴露點Q開始開裂，在該暴露點Q中接合面S的邊界出現(xiàn)在外表面上。當(dāng)裂紋沿著接合面S的邊界生長時，輪胎的耐用性顯著降低。在這種情況下，相鄰橡膠條的交疊寬度越大，在胎側(cè)壁橡膠的外表面上產(chǎn)生的暴露點Q就越多。因此，這樣的輪胎中會更為顯著的產(chǎn)生上述裂紋。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是考慮到上述問題作出的，且本發(fā)明的目的是提供一種充氣輪胎及其制造方法，其通過改進(jìn)堆疊體的結(jié)構(gòu)使得在不破壞良產(chǎn)率的同時能夠有效地抑制在胎側(cè)壁橡膠的外表面上產(chǎn)生裂紋。
按照本發(fā)明的一個方面，充氣輪胎包括在胎圈部之間延伸并通過胎面部和一對胎側(cè)壁部的胎體；以及在每個胎側(cè)壁部中設(shè)置于胎體軸向外側(cè)的胎側(cè)壁橡膠；其中，所述胎側(cè)壁橡膠由沿輪胎周向連續(xù)纏繞的橡膠條的堆疊體形成，且所述堆疊體包括軸向設(shè)置在胎體一側(cè)的內(nèi)層，其周圍纏繞著交疊寬度為橡膠條寬度的30-90％的橡膠條，和軸向設(shè)置在內(nèi)層的外側(cè)以形成胎側(cè)壁部的外表面的外層，其周圍纏繞著交疊寬度不超過橡膠條寬度20％的橡膠條。
按照本發(fā)明的另一方面，制造這種輪胎的方法包括制造生胎和在模具中硫化生胎的步驟，該生胎包括在胎圈部之間延伸并通過胎面部和一對胎側(cè)壁部的胎體，以及在每個胎側(cè)壁部中設(shè)置于胎體軸向外側(cè)的胎側(cè)壁橡膠，其中，所述胎側(cè)壁橡膠由沿輪胎周向連續(xù)纏繞的未硫化橡膠條的堆疊體形成，且所述堆疊體包括軸向設(shè)置在胎體一側(cè)的內(nèi)層，其周圍纏繞著交疊寬度為橡膠條寬度的30-90％的橡膠條，和軸向設(shè)置在內(nèi)層的外側(cè)以形成胎側(cè)壁部的外表面的外層，其周圍纏繞著交疊寬度不超過橡膠條寬度20％的橡膠條。
現(xiàn)在將結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實施方式。


圖1是按照本發(fā)明的充氣輪胎的一個實施方式的橫截面圖；圖2是其中所用橡膠條的橫截面圖；圖3是制造生胎的步驟的橫截面圖；圖4是生胎的橫截面圖；圖5表示在胎側(cè)壁外表面上產(chǎn)生的拉伸應(yīng)變的分布圖；圖6A和6B分別表示生胎制造步驟的另一個實施方式圖；以及圖7是傳統(tǒng)充氣輪胎的橫截面圖。
具體實施例方式
在圖1中，按照本發(fā)明的充氣輪胎1包括胎面部2，一對胎側(cè)壁部3，一對具有胎圈芯5的胎圈部4，在胎圈部4之間延伸的胎體6，在胎面部2中徑向設(shè)置于胎體外側(cè)的帶束層7。在本實施方式中，輪胎用于客車，圖1表示標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下輪胎的橫截面圖，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)是指輪胎安裝在標(biāo)準(zhǔn)輪輞上并被充氣膨脹至標(biāo)準(zhǔn)壓力但不施加輪胎載荷的狀態(tài)。
因此，標(biāo)準(zhǔn)輪輞是JATMA中規(guī)定的“標(biāo)準(zhǔn)輪輞”，ETRTO中的“測量輪輞”，TRA中的“設(shè)計輪輞”等，但是，在客車輪胎的情況下，將180kPa用作標(biāo)準(zhǔn)壓力。標(biāo)準(zhǔn)壓力是JATMA中規(guī)定的“最大空氣壓力”，ETRTO中的“膨脹壓力”，TRA中“各種冷膨脹壓力的輪胎載荷限制”表中給出的最大壓力等，但是，在客車輪胎的情況下，將180kPa用作標(biāo)準(zhǔn)壓力。
此外，在本說明書中，只要未作其他具體限定，輪胎各個部分的尺寸均是由標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)所規(guī)定的數(shù)值構(gòu)成。
胎體6包括至少一個簾線的簾布層6A，它以與輪胎赤道C成70-90度角徑向設(shè)置，并且在胎圈部4之間延伸并通過胎面部2和胎側(cè)壁部3，并繞著胎圈部5從輪胎的軸向內(nèi)側(cè)到輪胎的軸向外側(cè)卷起以形成一對卷起部6b和其間的主部6a。對于胎體簾線，根據(jù)輪胎的應(yīng)用，可以使用鋼絲簾線或者有機(jī)纖維簾線如尼龍、人造纖維、聚酯和芬芳聚酰胺等。
每一胎圈部4都在胎體簾線主部6a和卷起部6b之間設(shè)置有自胎圈芯5徑向向外延伸并逐漸變細(xì)的橡膠三角膠8。
帶束層7包括至少兩個涂以橡膠的平行簾線的交叉簾布層，該平行簾線與輪胎赤道成15-35度角設(shè)置。在本實施例中，帶束層7由徑向的外簾布層7B和徑向的內(nèi)簾布層7A組成。
此外，胎側(cè)壁橡膠3G在每個胎側(cè)壁部3中軸向設(shè)置在胎體6的外側(cè)。在本實施方式中，胎側(cè)壁橡膠3G的徑向外邊緣覆蓋了胎面橡膠2G的軸向外邊緣。上述輪胎被稱為胎側(cè)壁覆蓋胎面(sidewall over tread，SOT)結(jié)構(gòu)。本發(fā)明不限于具有上述結(jié)構(gòu)的輪胎，例如，還可以是胎面覆蓋胎側(cè)壁(tread over sidewall，TOS)結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，胎側(cè)壁橡膠3G的徑向外邊緣被胎面橡膠2G的軸向外邊緣覆蓋。
胎側(cè)壁橡膠3G由在輪胎周向上連續(xù)地纏繞橡膠條P得到的堆疊體10形成。
圖2顯示未硫化的橡膠條P的橫截面的實施方式。橡膠條P構(gòu)造成為連續(xù)的帶狀。
堆疊體10包括設(shè)置在胎體6的一側(cè)內(nèi)的軸向內(nèi)層11，和設(shè)置在其外側(cè)并形成胎側(cè)壁部3的外表面3S的軸向外層。按照本實施方式的堆疊體10由包括內(nèi)層11和外層12的兩層構(gòu)成。
如圖1所示的充氣輪胎的制造方法包括制造生胎GT和在模具中硫化生胎GT的步驟。
圖3顯示了制造按本實施方式的生胎GT的步驟。在圖3中，通過直接在胎體6的外側(cè)纏繞橡膠條P而形成內(nèi)層11。在本實施方式中，未硫化的橡膠條P在胎體6被環(huán)形充氣的定形狀態(tài)下繞著未硫化胎體6的外表面纏繞。此外，在本實施方式中，橡膠條P從胎圈部4一側(cè)往胎面部2一側(cè)纏繞。從而，被前一個纏繞的橡膠條Pi的徑向外部被后一個纏繞的橡膠條Pi+1所覆蓋。但是，相反的，當(dāng)然可以從胎面部2一側(cè)往胎圈部4一側(cè)纏繞橡膠條P。
此外，在內(nèi)層11中，橡膠條P以交疊寬度Wi在輪胎周向上依次纏繞，交疊寬度Wi為橡膠條寬度Wg的30-90％。內(nèi)層11形成堆疊體10的主要部分。因此，在本實施方式中內(nèi)層11具有相對大的厚度。為了使最終的堆疊體10具有所希望的最終橫截面形狀K，將內(nèi)層11的最終橫截面形狀設(shè)置成與最終橫截面形狀K相似但略小的形狀。此外，在內(nèi)層11中，橡膠條P在交疊寬度Wi在橡膠條寬度Wg的30-90％范圍內(nèi)適當(dāng)改變的時候纏繞。因此，可以使得內(nèi)層11的最終橫截面形狀類似于各種最終橫截面形狀K。在這種情況下，如果橡膠條P的交疊寬度Wi小于橡膠條寬度Wg的30％或大于其90％，則難以得到所希望的橫截面形狀。
圖4顯示了生胎GT的橫截面形狀，通過沿輪胎周向在內(nèi)層的外側(cè)纏繞橡膠條P來形成外層12。按照本實施方式的外層12形成為薄片狀涂層。外層12以與內(nèi)層11相同的方式構(gòu)造，橡膠條P從胎圈部4一側(cè)往胎面部2一側(cè)依次纏繞，但也可以反向構(gòu)造。
外層12的橡膠條P可以與內(nèi)層11的橡膠條P相同，或可以在橫截面、橡膠組合物等方面不同。在本實施方式中，外層12的橡膠條P的寬度Wg基本上與內(nèi)層11的橡膠條的P相同，但是，用厚度Tg稍小的結(jié)構(gòu)來作為實施例。在這種情況下，該結(jié)構(gòu)不受此限制。
此外，在外層12中，以不超過橡膠條寬度Wg20％的小交疊寬度Wo來纏繞橡膠條P。因此，外層12可以覆蓋由內(nèi)層11形成的橡膠條P的接合面Si的邊界暴露點Qi，且能夠?qū)⒈┞饵cQi限制于輪胎內(nèi)部。此外，在外層12中，橡膠條P的交疊寬度Wo較小，接合面So的邊界暴露點Qo比內(nèi)層11的小。
因此，橡膠條寬度Wg優(yōu)選在5-50mm的范圍內(nèi)，其厚度Tg優(yōu)選在0.5-3.0mm的范圍內(nèi)。在寬度Wg小于5mm的情況下，用于形成堆疊體10的纏繞數(shù)趨向于增多，且工作效率下降。相反的，在寬度Wg大于50mm的情況下，難以獲得所需的形狀。此外，在橡膠條P的厚度Tg小于0.5mm的情況下，橡膠條容易在纏繞的中間破裂，且纏繞變得困難。相反的，在厚度Tg大于3.0mm的情況下，在堆疊體10的外表面上會形成階梯狀的大的凹面和凸面。由于上述凹面和凸面容易在硫化后作為刮痕殘留并導(dǎo)致開裂，因此不受優(yōu)選。
將生胎GT在模具中硫化和成型來制造充氣輪胎1。因此，在按本發(fā)明的充氣輪胎1中，由于胎側(cè)壁橡膠3G的表面上不會形成大量的暴露點Qi，故可以有效地抑制裂紋的產(chǎn)生。在未硫化狀態(tài)的外層12中，橡膠條P的交疊寬度Wo優(yōu)選等于或大于1.0mm，更優(yōu)選等于或大于2.0mm。在交疊寬度Wo小于1.0mm的情況下，存在橡膠條P的交疊部分因硫化時的拉伸而被移動以至于相互分開的風(fēng)險，這種結(jié)構(gòu)不是優(yōu)選的。
此外，存在的趨向是，隨著輪胎變形時產(chǎn)生于外表面3S在輪胎徑向上的拉伸應(yīng)變ε的增加，胎側(cè)壁部的外表面3S上產(chǎn)生裂紋。因此，在本實施方式中，在胎側(cè)壁部3的大應(yīng)變區(qū)域Yε處，外層12的交疊寬度Wo不超過橡膠條寬度Wg的10％。
因此，大應(yīng)變區(qū)域Yε是包括作為其中心線的最大應(yīng)變位置Qε、且寬度Z為輪胎高度H(如圖1所示)的20％的圓周區(qū)域。如圖5所示的最大應(yīng)變位置Qε是指，在標(biāo)準(zhǔn)載荷施加狀態(tài)下產(chǎn)生于胎側(cè)壁部外表面3S上沿輪胎徑向的拉伸應(yīng)變ε的最大值的位置。此外，標(biāo)準(zhǔn)載荷施加狀態(tài)是指輪胎被安裝在標(biāo)準(zhǔn)輪輞上，用標(biāo)準(zhǔn)壓力充氣并施加標(biāo)準(zhǔn)載荷的狀態(tài)。標(biāo)準(zhǔn)載荷是JATMA中的“最大載荷能力”，ETRTO中的“載荷能力”的88％，TRA中上述表中給出的最大值等。
圖5顯示了上述標(biāo)準(zhǔn)載荷施加狀態(tài)下拉伸應(yīng)變ε和自胎圈基線BL起的徑向高度之間的關(guān)系。從圖中明顯看出，最大應(yīng)變位置Qε是靠近扶壁部的位置。此外，拉伸應(yīng)變ε相對較大地產(chǎn)生于最大應(yīng)變位置Qε附近的大應(yīng)變區(qū)域Yε。因此，在區(qū)域Yε中，通過使外層12的橡膠條P的交疊寬度Wo等于或小于橡膠條寬度Wg的10％，可以進(jìn)一步減少暴露點Qo，并可以更有效地抑制裂紋。
此外，因為上述相同原因，通過把外層12中橡膠條P在輪胎徑向上的接合面So的邊界位置從最大應(yīng)變位置Qε處移開，可以有效地抑制裂紋。
此外，在輪胎1具有上述SOT結(jié)構(gòu)的情況下，例如，如圖6A所示，生胎的堆疊體10可以通過在圓柱體F上纏繞橡膠條P來形成。在這種情況下，首先繞靠模F的外側(cè)纏繞外層12，隨后，繞其外側(cè)纏繞內(nèi)層11。此外，堆疊體10能以倒置的狀態(tài)被粘附到已粘附有胎面橡膠2G的定形狀態(tài)胎體6的側(cè)部。
此外，在輪胎具有TOS結(jié)構(gòu)的情況下，例如，如圖6B所示，生胎的堆疊體10可以這樣形成首先在纏繞在靠模F上的圓柱形胎體簾布層6A的側(cè)部的外側(cè)纏繞內(nèi)層11然后依次纏繞外層12，隨后將胎體簾布層6A定形成環(huán)形并在其上粘附胎面橡膠2G。
按照本發(fā)明的特別優(yōu)選的實施方式已經(jīng)給出了詳細(xì)地描述，但是，本發(fā)明不限于這些例舉的實施方式，并且能夠通過各種改變來實現(xiàn)。
對比測試對基于表1中的規(guī)格試制的輪胎評估抗裂性能。通過測量所制成輪胎在周向上四個位置的各個橫切面中各個橡膠條的交疊寬度的平均值來表示交疊寬度Wi和Wo。
此外，通過下列操作來評估抗裂性能將輪胎在80℃的干燥狀態(tài)下保留于烘箱中12天；在內(nèi)壓為220kPa和載荷為150％標(biāo)準(zhǔn)載荷的條件下以50km/h的速度進(jìn)行轉(zhuǎn)鼓試驗；測量直到胎側(cè)壁外表面產(chǎn)生裂紋的所行駛的時間。通過設(shè)定對比實施例1為100而得到的指數(shù)來進(jìn)行評估。數(shù)值越大，抗裂性能越好。
測試結(jié)果等如表1所示，可以認(rèn)定，實施例輪胎的抗裂性能顯著提高。
表1

*)交疊寬度Wi和Wo為相對于橡膠條寬度Wg的比率
權(quán)利要求
1.一種充氣輪胎，它包括在胎圈部之間延伸并通過胎面部和一對胎側(cè)壁部的胎體；和在每個胎側(cè)壁部中設(shè)置于胎體軸向外側(cè)的胎側(cè)壁橡膠；其特征在于，所述胎側(cè)壁橡膠由在輪胎周向上連續(xù)纏繞的橡膠條的堆疊體形成，且所述堆疊體包括軸向設(shè)置在胎體的一側(cè)的內(nèi)層，其周圍纏繞著交疊寬度為橡膠條寬度的30-90％的橡膠條；和軸向設(shè)置在內(nèi)層的外側(cè)以形成胎側(cè)壁部分的外表面的外層，其周圍纏繞著交疊寬度不超過橡膠條寬度20％的橡膠條。
2.如權(quán)利要求1所述的充氣輪胎，其特征在于，所述橡膠條寬度在5-50mm的范圍內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1所述的充氣輪胎，其特征在于，所述橡膠條厚度在0.5-3.0mm的范圍內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1所述的充氣輪胎，其特征在于，在標(biāo)準(zhǔn)載荷施加狀態(tài)下產(chǎn)生于胎側(cè)壁部外表面上沿輪胎徑向的拉伸應(yīng)變ε的最大值的最大應(yīng)變位置位于外層中相鄰橡膠條之間接合面邊界之外的其他位置。
5.如權(quán)利要求1所述的充氣輪胎，其特征在于，外層中橡膠條的交疊寬度不超過大應(yīng)變區(qū)域中橡膠條寬度的10％，其中，大應(yīng)變區(qū)域是包括作為其中心線的最大應(yīng)變位置、且寬度為輪胎高度的20％的圓周區(qū)域；且最大應(yīng)變位置是指在標(biāo)準(zhǔn)載荷施加狀態(tài)下產(chǎn)生于胎側(cè)壁部外表面上沿輪胎徑向的拉伸應(yīng)變ε的最大值的位置。
6.一種充氣輪胎的制造方法，其特征在于，該方法包括步驟制造生胎，和在模具中硫化生胎，所述生胎包括在胎圈部之間延伸并通過胎面部和一對胎側(cè)壁部的胎體；和在每個胎側(cè)壁部中設(shè)置于胎體軸向外側(cè)的胎側(cè)壁橡膠；其中，所述胎側(cè)壁橡膠由沿輪胎周向連續(xù)纏繞的未硫化橡膠條的堆疊體形成，且所述堆疊體包括軸向設(shè)置在胎體一側(cè)的內(nèi)層，其周圍纏繞著交疊寬度為橡膠條寬度的30-90％的橡膠條；和軸向設(shè)置在內(nèi)層的外側(cè)以形成胎側(cè)壁部的外表面的外層，其周圍纏繞著交疊寬度不超過橡膠條寬度20％的橡膠條。
7.如權(quán)利要求6所述的制造充氣輪胎的方法，其特征在于，所屬橡膠條的寬度在5-50mm的范圍內(nèi)。
8.如權(quán)利要求6所述的制造充氣輪胎的方法，其特征在于，所屬橡膠條的厚度在0 5-3.0mm的范圍內(nèi)。
全文摘要
一種充氣輪胎，它包括在胎圈部之間延伸并通過胎面部和一對胎側(cè)壁部的胎體，以及在每個胎側(cè)壁部中設(shè)置于胎體軸向外側(cè)的胎側(cè)壁橡膠，其中，所述胎側(cè)壁橡膠由沿輪胎周向連續(xù)纏繞的橡膠條的堆疊體形成，且所述堆疊體包括軸向設(shè)置在胎體一側(cè)的內(nèi)層，其周圍纏繞著交疊寬度為橡膠條寬度的30－90％的橡膠條；和軸向設(shè)置在內(nèi)層的外側(cè)以形成胎側(cè)壁部的外表面的外層，其周圍纏繞著交疊寬度不超過橡膠條寬度20％的橡膠條。
文檔編號B29D30/72GK1654237SQ200410104979
公開日2005年8月17日 申請日期2004年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月10日
發(fā)明者三木洋二郎 申請人:住友橡膠工業(yè)株式會社