專利名稱：充氣輪胎及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造充氣輪胎的方法，更特別地涉及一種適用于如客車輪胎之類輕型輪胎的胎圈和下側(cè)壁結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
通常，如圖4所示，充氣輪胎具有一個三角膠(d)。三角膠(d)由硬橡膠組成并置于胎體簾布的主體部分(b1)和折起部分(b2)之間。為了駕駛穩(wěn)定性等類似目的，三角膠(d)從胎圈芯(c)延伸至側(cè)壁部分內(nèi)以加固胎圈部分(a)。
在制造一種生胎(green tire)的方法中，如圖5所示，一個徑向延伸的三角膠(bead apex)橡膠(d)設(shè)置在輪胎成型鼓(e)的每側(cè)，徑向外面部分繞輪胎成型鼓(e)折起，然后胎體簾布(b)的邊緣(b2)向上折起。結(jié)果，由于深度彎曲，即使在制成的硫化輪胎內(nèi)，三角膠(d)容易產(chǎn)生一個大得會降低強度的殘余內(nèi)力。因此，為增加強度，三角膠必須增加其橡膠體積?？紤]到減輕重量和因為那樣一個大三角膠橡膠難以有序地折疊，這種方法不是優(yōu)選。
在已公開的日本專利申請JP-A-11-20424中，另一方面，為了消除如圖6(a)和6(b)所示的對折疊大的三角膠的需要，可采用小的三角膠(d)，以及為了提高駕駛穩(wěn)定性，作為大的三角膠的徑向外側(cè)部分的替代，一單獨的加固橡膠層(f)置于胎體簾布(b)的主體部分(b1)和折起部分(b2)。因此，在這種情況下，在制造生胎時，如圖6(a)所示，加固橡膠層(f)繞鼓纏繞在胎體簾布主體部分上，然后胎體簾布(b)向上折起。此后，包括胎體簾布和加固橡膠層的柱狀組件膨脹成環(huán)狀。然而，在膨脹時，由于加固橡膠層(f)伸展，胎體簾線很可能在胎體簾布的折起部分(b2)和鄰近的主體部分(b1)處發(fā)生紊亂。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個目的在于提供一種充氣輪胎和一種制造該輪胎方法，本發(fā)明通過采用一個小的三角膠橡膠和一單獨的加固橡膠層來替代單個的大三角膠，同時提供必要的駕駛穩(wěn)定性并有效減輕重量，上述問題得以解決，即，可避免由于殘余內(nèi)力引起的強度變差和可防止在制造生胎時的胎體簾線紊亂以改善輪胎的一致性。
根據(jù)本發(fā)明，一個充氣輪胎包括一個胎體簾布，其繞每個胎圈部分內(nèi)的胎圈芯從輪胎內(nèi)側(cè)至外側(cè)向上折起，以便形成一對折起部分和一個位于其中的主體部分；一個三角膠，其置于胎體簾布折起部分和主體部分之間；以及一加固橡膠層，其位于胎體簾布軸向外側(cè)，其中三角膠從胎圈芯徑向地向外延伸至一個徑向高度為距胎圈芯徑向外端10至25mm的位置；加固橡膠層徑向地向外延伸超出輪胎寬度最大點并徑向地向內(nèi)延伸超出折起部分徑向外邊；且三角膠和加固橡膠層都是由硬橡膠組成，且其間的硬度差別不超過15度。
在根據(jù)本發(fā)明的充氣輪胎制造方法中，一個胎圈-胎圈芯-三角膠組件設(shè)置在一個其上由胎體簾布纏繞的輪胎成型鼓的柱表面每側(cè)，并且此時，該組件的三角膠橡膠的徑向外端位于距柱表面徑向距離不超過8mm處。
在本申請中，成品輪胎各種尺寸指那些處于正常充氣未負載狀態(tài)下的尺寸，除非另外標(biāo)明。
在此，正常充氣未負載狀態(tài)指輪胎安裝在標(biāo)準輪圈上并且充氣至標(biāo)準氣壓但不加載輪胎負載。標(biāo)準輪圈是由標(biāo)準組織，比如JATMA(日本和亞洲)、TRA(北美)、ETRTO(歐洲)、STRO(斯堪的納維亞)等類似組織正式批準用于輪胎的輪圈。標(biāo)準氣壓和標(biāo)準輪胎負載是由相同組織在氣壓/最大負載表格或類似表格內(nèi)的規(guī)定的用于輪胎的最大氣壓和最大輪胎負載。例如，標(biāo)準輪圈是JATMA規(guī)定的“標(biāo)準輪圈”、ETRTO規(guī)定的“測量輪圈”、TRA規(guī)定的“設(shè)計輪圈”等等。標(biāo)準氣壓是JATMA規(guī)定的“最大氣壓”、ETRTO規(guī)定的“充氣壓力”、TRA內(nèi)的“在各種冷充氣壓力下的輪胎負載限制”表格給出的最大氣壓等等。標(biāo)準負載是JATMA規(guī)定的“最大負載能力”、ETRTO規(guī)定的“負載能力”、TRA上述表格中規(guī)定的最大值等等。然而，對客車輪胎，標(biāo)準氣壓和標(biāo)準輪胎負載分別統(tǒng)一規(guī)定為180kpa和88％的最大輪胎負載。


本發(fā)明的具體實施例將在下文中結(jié)合附圖詳盡描述。
圖1是一個橫截面圖，示出根據(jù)本發(fā)明的充氣輪胎。
圖2(a)，2(b)和2(c)是示意性的橫截面圖，用于說明一種根據(jù)本發(fā)明的輪胎加工方法。
圖3(a)，3(b)和3(c)是示意性的橫截面圖，用于說明另一種根據(jù)本發(fā)明的輪胎加工方法。
圖4是示意性的橫截面圖，示出一種常規(guī)結(jié)構(gòu)。
圖5是示意性的橫截面圖，用于說明在上述輪胎加工方法中使用大尺寸的三角膠橡膠時所遇到的問題。
圖6(a)和6(b)是示意性的橫截面圖，用于說明現(xiàn)有技術(shù)。
具體實施例方式
在附圖中，根據(jù)本發(fā)明的充氣輪胎1是一種用于客車的子午線輪胎，包括一個胎面部分2，一對側(cè)壁部分3，一對胎圈部分4，一個貫穿胎面部分和側(cè)壁部分3在胎圈部分之間延伸的胎體6，以及置于胎面部分2內(nèi)的胎體6的冠部的徑向外側(cè)的帶束7、9。圖1示出一種上述正常充氣的未負載狀態(tài)。
每個胎圈部分4中安裝有胎圈芯5。胎圈芯5通過纏繞胎圈金屬絲(比如鋼絲)以纏繞成一個具有特定橫截面形狀(或排列)的環(huán)而形成。本例子中，一根直徑為0.8至1.5mm的單一鋼絲纏繞成一個環(huán)狀橫截面形狀，因為環(huán)狀可減小胎圈芯軸向?qū)挾龋虼颂トΣ糠?的體積減小以減輕輪胎重量。而且，作為另一種具有環(huán)形橫截面的簾線結(jié)構(gòu)，比如，可采用所謂的通過將一根或多根護皮金屬線螺旋形纏繞在一個環(huán)形芯線上而形成的線胎圈。
在胎圈部分4中，此外由硬橡膠構(gòu)成的三角膠8置于胎圈芯5的徑向外側(cè)。三角膠8從胎圈芯5徑向向外延伸，并且徑向向外逐漸變細以便其厚度在徑向外端處變成零。如圖1所示，在徑向外端和胎圈芯5之間測得的三角膠8的徑向高度H1減小至10mm到25mm的范圍內(nèi)。因此，有可能消減胎圈部分4以實現(xiàn)架乘舒適并降低輪胎重量。
胎體6由至少一層具有以相對輪胎赤道圈CO以70至90度的角度徑向布置的簾線的簾布6A組成，該簾布6A貫穿胎面部分2和側(cè)壁部分3在胎圈部分4之間延伸，并繞著胎圈部分4內(nèi)的胎圈芯5從軸向內(nèi)側(cè)至輪胎軸向外側(cè)折起，以形成一對折起部分6b和一位于其中的主體部分6a。在本實施例中，胎體6由具有相對輪胎赤道圈CO成90度的角度徑向布置的簾線的單簾布6A組成。對胎體簾線而言，可適當(dāng)采用有機纖維簾線，比如聚酯纖維，尼龍，人造纖維等。
帶束包括一個緩沖層7和一可選的帶9。
緩沖層7包括至少兩層交叉的簾布7A和7B，所述簾布由與輪胎赤道圈CO成10至30度的角度設(shè)置的高彈性簾線構(gòu)成。對緩沖層簾線、鋼絲簾線和/或高模量有機纖維簾線而言，可采用聚乙烯萘(polyethylenenaphtharete，PEN)、聚乙烯對苯二甲酸酯(polyethylene terephthalate，PET)和芬芳聚酰胺(aromatic polyamide)等原料。本實施例中，緩沖層由兩個交叉的緩沖層簾布7A和7B組成。
帶9由相對輪胎赤道圈CO成最大為約5度的小角度或幾乎零度地纏繞在緩沖層徑向外側(cè)上的一根或多根簾線組成。例如，可采用有機纖維簾線，比如尼龍。本實施例中，帶9是一個覆蓋在緩沖層7整個寬度的單一全寬尼龍帶。然而，一根由僅僅覆蓋在緩沖層邊緣部分的兩部分組成的所謂的邊緣帶可單獨使用或結(jié)合全寬帶使用。
上述三角膠8位于胎體的主體部分6a和折起部分6b之間。胎體簾布折起部分6b繞三角膠8軸向外側(cè)徑向向外延伸，然后超出三角膠的徑向外端，其繞胎體主體部分6a軸向外側(cè)延伸。
一加固橡膠層10設(shè)置在胎體6軸向外側(cè)上。層10由硬度等級與三角膠相同的硬橡膠組成，兩者間的硬度差別為根據(jù)日本工業(yè)標(biāo)準K6253測量計示硬度(durometer hardness)小于JIS A型15度。加固橡膠層10的JIS A型計示硬度為75度至95度。在本例子中，加固橡膠層10有一個0.5至1.5mm的大體上一致的厚度。
為了重量減輕并實現(xiàn)必要的駕駛穩(wěn)定性并且不降低駕乘舒適性，加固橡膠層10徑向向外延伸，超出輪胎截面寬度最大點M，然后徑向外端部分10U在距輪胎截面寬度最大點M 5至15mm的徑向高度H2處終止于胎體主體部分6a的軸向外側(cè)。
另一方面，徑向內(nèi)端部分10L與折起部分6b重疊并終止于胎體折起部分6b軸向外側(cè)。而且，徑向內(nèi)端部分10L與三角膠8在徑向方向上重疊。
徑向內(nèi)端部分10L與三角膠8的重疊長度Y在輪胎徑向方向上設(shè)置為在5至20mm的范圍內(nèi)。
徑向內(nèi)端部分10L與折起部分6b的重疊長度X沿層10方向上設(shè)置為在不小于5mm的范圍內(nèi)。
因此，與小的三角膠8配合，加固橡膠層10加固了胎圈部分和側(cè)壁下部分，從而在實現(xiàn)駕乘舒適性和有效地減輕重量的同時還提供必要的駕駛穩(wěn)定性。
通過如上設(shè)置重疊長度Y，從徑向內(nèi)端部分10L至三角膠8的剛度變化是平滑的或逐漸變化的。而且，由于折起部分6b的徑向外緣被蓋住，可以有效防止比如脫離之類的失誤。
如果加固橡膠層10的硬度小于75度和/或厚度小于0.5mm，那么加固作用就不夠并難以提高駕駛穩(wěn)定性。如果硬度大于95度和/或厚度大于0.5mm，那么駕乘舒適度易于變差。
如果重疊長度Y小于5mm，重疊部分易于變?nèi)?，并難于提高駕駛穩(wěn)定性?？紤]到減輕輪胎重量，超過20mm的重疊長度Y是不優(yōu)選的。
圖2(a)-2(c)示出一種制造充氣輪胎1的方法的一部分。在本例子中，所述方法包括步驟(s1)-(s9)。
(s1)一個內(nèi)襯橡膠21纏繞在輪胎成型鼓20的柱表面20c上，以致于其兩端都從柱表面20c的兩端邊緣突出。
(s2)胎體簾布6A繞著柱表面20c纏繞在內(nèi)襯橡膠21上，使得胎體簾布6A兩端分別從柱表面20c兩端邊緣突出，以能徑向向內(nèi)收縮突出部分23。
內(nèi)襯可能與胎體一體化。在那種情況下，胎體簾布可直接纏繞在柱表面20c上，并且步驟(s1)可省略。
(s3)每個突出部分23收縮，使得突出部分23繞徑向表面20s向下翻折。
(s4)如圖2(b)所示，胎圈-胎圈芯-三角膠組件22受壓從側(cè)邊靠著向下翻折的突出部分23的軸向外側(cè)。這時候，當(dāng)從輪胎成型鼓20的柱表面20c徑向向外測量時，三角膠8上端必須處在最多8mm的高度L1上，優(yōu)選小于6mm，更優(yōu)選小于4mm。
在此，胎圈-胎圈芯-三角膠組件22通過繞環(huán)狀胎圈芯5膠粘一條三角膠橡膠8并將條的兩端相連而形成，其中條的厚度從徑向內(nèi)端處的胎圈芯寬度或直徑逐漸減小至徑向外端處的近似于零。優(yōu)選地彎曲部分厚度減少至低于6mm，更優(yōu)選低于4mm。
(s5)然后，胎體簾布6A的突出部分繞著胎圈芯組件22從軸向內(nèi)側(cè)至軸向外側(cè)向上折起至胎體簾布6A的主體部分6a上。
此時，由于三角膠8從柱表面20c突出很小，必須事先將突出部分翻折至胎體簾布主體部分6A上。因而，如圖5所示，常規(guī)彎曲過程(k)可省略。即使存在一個從由先前纏繞材料組成的柱表面突出的小突出部分，由于突出長度很小，在與胎體簾布突出部分一起彎曲的突出部分內(nèi)，殘余內(nèi)力小得可忽略。
(s6)在被翻折至繞柱表面20c的胎體簾布主體部分6a的突出部分23的徑向外側(cè)上，加固橡膠層10纏繞成柱狀使得軸向外邊與突出部分23(或胎體簾布折起部分6b)重疊。
(s7)然后，可施加側(cè)壁橡膠，胎圈橡膠等等，并且當(dāng)減少胎圈芯5之間距離時，組件被整形為環(huán)狀。
此時，由于加固橡膠層10置于折起部分6b的外側(cè)，當(dāng)將柱表面變形成環(huán)面時，所發(fā)生在如圖6(b)所示的常規(guī)結(jié)構(gòu)內(nèi)的主體部分6a和折起部分6b的簾線紊亂可以得到有效防止，并且一致性得以改善。
(s8)然后，為加工生胎，包括帶束(緩沖層7，帶9)和一個胎面橡膠的胎面部件繞環(huán)狀胎體冠部設(shè)置。胎面橡膠和帶束優(yōu)選事先組裝至一個環(huán)狀體。
(s9)將生胎放入模具并硫化。
圖3(a)，3(b)，3(c)示出如圖2(a)-(c)所示加工方法的所述部分的另一個例子，其中如圖2(c)所示纏繞加固橡膠層步驟(s6)被省略。僅僅描述與前面例子不同之處。
在本例子中，如圖3(a)所示，當(dāng)胎體簾布6A繞柱表面20c纏繞成柱狀時，加固橡膠層10已經(jīng)膠粘在胎體簾布6A的突出邊緣上。
其間的重疊，即徑向內(nèi)端部分10L與折起部分6b的上述重疊X設(shè)置為在不小于5mm的范圍內(nèi)，在接下來的向下翻折步驟(圖3(b))和向上翻折步驟(圖3(c))中不會相互脫離。
如圖3(b)所示，包含加固橡膠層10的突出部分23繞著徑向表面20s向下翻折。
然后，以與前一例子相同的方式，胎圈芯組件22受壓，并且如圖3(c)所示，突出部分23與加固橡膠層10一起繞胎圈芯組件22向上翻折至胎體簾布6A主體部分6a上。
進一步地，經(jīng)過與前一例子相似的步驟，加工出生胎并且將其硫化為成品。
對比試驗按包括如圖3(a)-3(c)所示后面例子的上述方法，用于客車的尺寸為175/65R14的測試輪胎是基于表格1給出的參數(shù)制造的。針對駕駛穩(wěn)定性和駕乘舒適度對輪胎進行測試。還需測量輪胎的豎直彈簧常數(shù)和側(cè)向彈簧常數(shù)。
(1)輪胎彈簧常數(shù)安裝在一個標(biāo)準輪圈上并且充氣至200kPa的測試輪胎用于測量施加一個4.0kN的豎直負載時其豎直撓曲，并且用豎直負載除以豎直撓曲所得的商而獲取豎直彈簧常數(shù)。
在4.0kN的豎直負載下，一個500N的側(cè)向力被進一步地施加至輪胎且測量輪胎的側(cè)向變形，并且用側(cè)向力除以側(cè)向撓曲所得的商而獲取側(cè)向彈簧常數(shù)。
在表1中列出所述彈簧常數(shù)，以常規(guī)輪胎的指數(shù)為100。
(2)駕駛穩(wěn)定性和駕乘舒適度一輛所有四個均車輪安裝測試輪胎的1500cc FF客車在干燥的輪胎測試道上行駛，測試駕駛者評價駕駛穩(wěn)定性和駕乘舒適度。結(jié)果以基于常規(guī)輪胎的指數(shù)為100而在表格1中示出。指數(shù)越大，性能越好。
根據(jù)測試結(jié)果，確證了雖然輪胎重量大大減輕，仍然可獲得更好或?qū)嶋H上穩(wěn)定的駕駛性能，并且大體上駕乘舒適度得到改善。進一步地，避免輪胎一致性變差。
表格1

SW由一根單鋼絲簾線卷繞TB由鋼絲簾線組成的帶狀胎圈
權(quán)利要求
1.一種充氣輪胎，其包括一個胎面部分，一對側(cè)壁部分，一對其內(nèi)各帶有一個胎圈芯的胎圈部分，一個胎體簾布，其穿過所述胎面部分和所述側(cè)壁部分在所述胎圈部分之間延伸，并繞各所述胎圈部分內(nèi)的胎圈芯從輪胎內(nèi)側(cè)至外側(cè)向上翻折從而形成一對折起部分和一位于此對折起部分之間的主體部分，一個置于各所述折起部分和所述主體部分之間的三角膠，和一置于所述胎體簾布軸向外側(cè)的加固橡膠層，其中所述三角膠從所述胎圈芯徑向向外延伸至一個徑向高度為距所述胎圈芯徑向外端10至25mm的位置，所述加固橡膠層徑向向外延伸超出最大輪胎截面寬度點，并且徑向向內(nèi)延伸超出所述折起部分的徑向外邊緣，并且三角膠和加固橡膠層每個都是由硬橡膠制成，其硬度差不超過15度。
2.如權(quán)利要求1所述的充氣輪胎，其中所述加固橡膠層硬度在75至95度的范圍內(nèi)，且其厚度在0.5至1.5mm的范圍內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1所述的充氣輪胎，其中所述加固橡膠層與所述三角膠的徑向外端重疊，并且其重疊(Y)在輪胎徑向方向上在5至20mm的范圍內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1所述的充氣輪胎，其中所述胎圈芯具有圓的橫截面形狀。
5.一種制造如權(quán)利要求1至4中任一項所述充氣輪胎的方法，包括繞輪胎成型鼓的柱表面纏繞一個胎體簾布，使得所述胎體簾布的邊緣部分突出所述柱表面的邊緣；在所述柱表面的各側(cè)設(shè)置一個胎圈-胎圈芯-三角膠組件，其中胎圈-胎圈芯-三角膠組件由一個環(huán)狀胎圈芯和一個繞所述胎圈芯徑向延伸的環(huán)狀三角膠橡膠組成，并且所述三角膠橡膠的徑向外端定位為與所述柱表面的徑向距離不超過8mm。繞所述胎圈-胎圈芯-三角膠組件從軸向內(nèi)側(cè)至軸向外側(cè)，將所述胎體簾布突出的邊緣部分向上翻折至繞輪胎成型鼓纏繞的所述胎體簾布主體部分上；以及繞胎體簾布的主體部分和每個折起的邊緣部分纏繞一加固橡膠層，使得所述加固橡膠層與折起的邊緣部分重疊并且其重疊不小于5mm。
6.一種制造如權(quán)利要求1至4中任一項所述充氣輪胎的方法，包括繞一輪胎成型鼓的柱表面纏繞一個胎體簾布，使得所述胎體簾布的邊緣部分突出于所述柱表面的邊緣，其中所述胎體簾布的每個突出的邊緣部分在徑向內(nèi)表面帶有一加固橡膠層，使得所述加固橡膠層與所述邊緣部分重疊至少5mm；在所述柱表面的每側(cè)設(shè)置一個胎圈-胎圈芯-三角膠組件，其中所述胎圈-胎圈芯-三角膠組件由一個環(huán)狀胎圈芯和一個繞所述胎圈芯徑向延伸的環(huán)狀三角膠橡膠構(gòu)成，并且所述三角膠橡膠的徑向外端定位為與所述柱表面的軸向距離不超過8mm；以及繞所述胎圈-胎圈芯-三角膠組件從軸向內(nèi)側(cè)至軸向外側(cè)，將所述胎體簾布突出的邊緣部分與所述加固橡膠層一起向上折起至繞所述輪胎成型鼓纏繞的所述胎體簾布主體部分上。
全文摘要
一種充氣輪胎，包含一胎體簾布，其繞每個胎圈部分內(nèi)的胎圈芯從輪胎內(nèi)側(cè)至外側(cè)向上折起，以便形成一對折起部分和其間的一主體部分；一三角膠，置于胎體簾布折起部分和主體部分之間；以及一加固橡膠層，置于胎體簾布軸向外側(cè)，其中三角膠從胎圈芯徑向向外延伸至一個徑向高度為距胎圈芯徑向外端10至25mm的位置；加固橡膠層徑向向外延伸超出最大輪胎截面寬度點，并徑向向內(nèi)延伸超出折起部分徑向外邊緣；并且三角膠和加固橡膠層每個都由硬橡膠組成，其硬度差不超過15度。在一種制造充氣輪胎的方法內(nèi)，在胎體簾布纏繞的輪胎成型鼓的柱表面每側(cè)設(shè)置一個胎圈－胎圈芯－三角膠組件，其中該組件的三角膠橡膠的徑向外端定位為距所述柱表面的徑向距離小于8mm。
文檔編號B29D30/30GK1647958SQ200510005138
公開日2005年8月3日 申請日期2005年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月28日
發(fā)明者中川義規(guī) 申請人:住友橡膠工業(yè)株式會社