專(zhuān)利名稱(chēng)：輕量的芳族聚酰胺帶束子午線(xiàn)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(xiàn)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(chē)司機(jī)加于輪胎的嚴(yán)苛驅(qū)動(dòng)條件。
起初，輪胎是很重的且采用了多層的斜紋簾線(xiàn)或很多的斜紋簾線(xiàn)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(guò)不斷地研究來(lái)開(kāi)發(fā)更耐用和更好的輪胎結(jié)構(gòu)，在此過(guò)程中已研究出新的材料和發(fā)展了更好的設(shè)計(jì)。
子午線(xiàn)輪胎的引入使之在實(shí)際上開(kāi)發(fā)了少到只有一個(gè)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(lái)增強(qiáng)。這種鋼絲增強(qiáng)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(lè)于采用的優(yōu)點(diǎn)。這里的鋼絲簾線(xiàn)不是熱敏的，也就是說(shuō)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(wú)關(guān)。此種鋼絲簾線(xiàn)基本上是非延伸的且可以由抗疲勞性?xún)?yōu)異的細(xì)鋼絲制成具有很高的強(qiáng)度。但是，輪胎中的這種鋼絲簾線(xiàn)帶導(dǎo)致需要在一般稱(chēng)之為臺(tái)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(hù)鋼絲簾線(xiàn)不會(huì)暴露或結(jié)構(gòu)上在邊緣處分離。此外，芳族聚酰胺增強(qiáng)的簾線(xiàn)具有一種高的韌度，使得它們對(duì)于與使用在帶中的鋼簾線(xiàn)有同樣強(qiáng)度而言重量上顯著的輕。
最終的結(jié)果是，鋼絲帶束子午線(xiàn)輪胎事實(shí)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(zhǔn)確地說(shuō)，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(duì)滾動(dòng)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(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的溫度也愈高。
現(xiàn)代輪胎設(shè)計(jì)者的目標(biāo)之一是去開(kāi)發(fā)能產(chǎn)生汽車(chē)燃耗降低的輪胎。這是可以實(shí)現(xiàn)的，即依靠設(shè)計(jì)出是有低質(zhì)量和低轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的冷運(yùn)行的輪胎，同時(shí)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(shí)接觸部具有均勻的壓力分布以實(shí)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(xiàn)的覆蓋層的帶結(jié)構(gòu)已普遍化。為了進(jìn)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(huì)使輪胎飛離。隨著這類(lèi)輪胎推進(jìn)到輪胎工程師已知的輪胎設(shè)計(jì)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(guò)頭來(lái)重新分析過(guò)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。
迄今在輪胎工程師中受青睞的這樣一種方法是使用芳族聚酰胺折疊帶，芳族聚酰胺折疊帶雖然是一種很好的帶材，但對(duì)于低成本的鋼帶，它已失去了人們的偏愛(ài)。芳族聚酰胺折疊帶的失勢(shì)主要在于它表觀上的附著耐用性和高成本。
在1994年7月26日授予Roesgen等人的美國(guó)專(zhuān)利第5332018號(hào)中，公開(kāi)了一種新穎的具有至少二層簾布層的折疊帶組件，至少一個(gè)帶簾布層具有至少一個(gè)折疊部分，這樣，有帶簾布層的至少一個(gè)折疊部分，在帶組件的每一側(cè)上有一個(gè)。一個(gè)螺旋卷繞的簾線(xiàn)增強(qiáng)彈性帶在折疊部分之間延伸。所獲得的結(jié)構(gòu)雖然由于折疊部分組裝困難，但提供一個(gè)可高速耐用且同時(shí)均勻程度高的輪胎。折疊帶層的使用使得制造復(fù)雜，并增加內(nèi)在的某些成本和重量負(fù)擔(dān)。
本發(fā)明輪胎通過(guò)使用多層非折疊的芳族聚酰胺簾線(xiàn)增強(qiáng)彈性材料層取消對(duì)折疊帶的使用。所獲得的結(jié)構(gòu)非常耐用，沒(méi)有與常見(jiàn)的芳族聚酰胺簾線(xiàn)一樣的附著問(wèn)題，同時(shí)比用鋼絲簾線(xiàn)增強(qiáng)常用帶輕得多。
本發(fā)明概述顯示出極其輕量和低滾動(dòng)阻力的子午線(xiàn)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(duì)平行的環(huán)形胎圈填充芯26；一個(gè)或多個(gè)子午線(xiàn)胎體簾布層38，而至少有一個(gè)子午線(xiàn)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(gè)或多個(gè)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(xiàn)70，簾線(xiàn)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(xiàn)角為18～26°而最好為約22°的兩層芳族聚酰胺簾線(xiàn)增強(qiáng)的層50、51構(gòu)成。各層是單一裁切出的層，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(gè)并列的增強(qiáng)絲或簾線(xiàn)70的增強(qiáng)帶的連續(xù)條帶制成。
在此最佳實(shí)施例中，覆蓋層的簾線(xiàn)70的材料是芳族聚酰胺，但同樣可以采用高抗張強(qiáng)度、低熱收縮率的簾線(xiàn)如人造絲、PEN、PET或PVA的簾線(xiàn)。
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(xiàn)70的徑向外表面測(cè)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(jìn)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(gè)胎壁插件，每個(gè)胎壁20中有一個(gè)插件。各胎壁插件有斜紋簾線(xiàn)增強(qiáng)件的兩個(gè)層52、53。第一層52的簾線(xiàn)與第二層53的簾線(xiàn)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(xiàn)相對(duì)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(duì)于相對(duì)的層的各相應(yīng)端54、55錯(cuò)開(kāi)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(gè)或多個(gè)胎體簾布層38的簾線(xiàn)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(dòng)阻力的附加優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行高速駕駛。
附圖的簡(jiǎn)要描述
圖1是本發(fā)明的最佳實(shí)施例輪胎10的一半部的橫剖圖，相對(duì)的那半部有類(lèi)似的形狀和結(jié)構(gòu)。
定義“輪胎斷面高寬比”指輪胎的剖面高度對(duì)其剖面寬度之比。
“軸向的”與“軸向地”意指與輪胎的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(xiàn)平行的直線(xiàn)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(xiàn)包繞的輪輞上并使其定形，其中用或不用其他增強(qiáng)件如鋼絲圈外包布、胎跟加強(qiáng)層、三角膠芯或填料、護(hù)趾件以及胎圈包布。
“帶結(jié)構(gòu)”或“增強(qiáng)帶”是指平行簾線(xiàn)的至少兩個(gè)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(duì)于輪胎的赤道面成17～27°的左、右兩個(gè)簾線(xiàn)角。
“周向的”是指沿垂直于軸線(xiàn)方向的環(huán)形胎面的表面的邊界延伸的線(xiàn)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(lái)保護(hù)簾線(xiàn)簾布層不對(duì)輪輞影響，將彎曲分布于輪輞上窄料帶條。
“簾線(xiàn)”是組成輪胎中的簾布層的增強(qiáng)合股線(xiàn)之一。
“赤道面(EP)”是指垂直于輪胎的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(xiàn)且通過(guò)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(fù)荷和壓力下的瞬時(shí)接觸面或接觸區(qū)。
“內(nèi)襯層”是構(gòu)成無(wú)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(biāo)準(zhǔn)充氣壓力”是指相稱(chēng)的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)為輪胎使用條件指定的具體設(shè)計(jì)的充氣壓力與負(fù)荷。
“標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷”是指相稱(chēng)的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)為輪胎使用條件指定的具體設(shè)計(jì)的充氣壓力與負(fù)荷。
“簾布層”指以橡膠涂層的平行簾線(xiàn)的層。
“徑向的”與“徑向地”指沿徑向朝向或背離輪胎的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(xiàn)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(xiàn)相對(duì)于輪胎的赤道面鋪成的簾線(xiàn)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(biāo)準(zhǔn)壓力充氣時(shí)和經(jīng)24小時(shí)后，但無(wú)負(fù)荷，平行于輪胎的軸線(xiàn)且在其胎壁外部之間的最大直線(xiàn)距離，這里排除了胎壁因注標(biāo)記、裝飾或加保護(hù)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(dòng)軸線(xiàn)的平面中的弧長(zhǎng)。
本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的輪胎10采用了獨(dú)特的結(jié)構(gòu)。圖1中所示的輪胎10是載客車(chē)的子午線(xiàn)輪胎或輕型卡車(chē)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(gè)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(duì)胎壁部20，它們終止于一對(duì)胎圈區(qū)22，每個(gè)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(qiáng)結(jié)構(gòu)30，它從胎圈區(qū)22通過(guò)一個(gè)胎壁部20、胎面部12、相對(duì)的胎壁部20到達(dá)相對(duì)的胎圈區(qū)22。此胎體增強(qiáng)結(jié)構(gòu)30的至少一個(gè)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(shí)施例中最大剖面寬度的大致徑向外側(cè)。輪胎10當(dāng)其是無(wú)內(nèi)胎型時(shí)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(qiáng)結(jié)構(gòu)30的徑向外表面，沿周邊設(shè)置胎面增強(qiáng)帶結(jié)構(gòu)36。在所示的這一具體的實(shí)施例中。帶結(jié)構(gòu)36包括兩個(gè)裁切的帶式簾布層50、51，帶式簾布層50、51的簾線(xiàn)80相對(duì)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(xiàn)80設(shè)置在與上述中間圓周中央平面相對(duì)并與帶式簾布層51的簾線(xiàn)80脫離開(kāi)的方向。但是帶結(jié)構(gòu)36可以包括任意個(gè)數(shù)的帶式簾布層，同時(shí)簾線(xiàn)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(gè)重要特點(diǎn)是，各層50、51都是單一的裁切層，任何層都不具有折疊的邊。帶結(jié)構(gòu)36在整個(gè)帶寬上提供了橫向剛度，使得胎面部12在輪胎10運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)抬離路面的高度最小。在所示的實(shí)施例中，這是通過(guò)使帶式簾布層50、51的簾線(xiàn)80由芳族聚酰胺，最好是具有密度為15～25EPI的結(jié)構(gòu)的flexten 1670/3制成而完成的。
胎體增強(qiáng)結(jié)構(gòu)30包括至少一個(gè)增強(qiáng)簾布層結(jié)構(gòu)38。在圖1所示的具體實(shí)施例中，提供了具有徑向向外的簾布層反包端32的增強(qiáng)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(xiàn)41，簾布層結(jié)構(gòu)38的此簾線(xiàn)41最好相對(duì)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(shí)施例中，簾線(xiàn)41相對(duì)于此中間圓周中央平面CP取向成約90°角。簾線(xiàn)41可以是通常用于橡膠制品的簾線(xiàn)增強(qiáng)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(xiàn)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(duì)于這種胎體簾線(xiàn)41，一般采用彈性模量為250～600kgf/mm2的有機(jī)纖維簾線(xiàn)，如尼龍6、尼龍6-6、人造絲、聚酯或高模量的簾線(xiàn)。在340～2100dTex的情形，這種纖維簾線(xiàn)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(xì)微直徑纖維是顯示出優(yōu)良的抗疲勞特性的甚高抗張強(qiáng)度鋼制的鋼絲簾線(xiàn)也是可以采用的。在所示的具體實(shí)施例中，簾線(xiàn)41是由人造絲制成的。簾線(xiàn)41的模量E設(shè)為X而百分伸長(zhǎng)率設(shè)為Y。優(yōu)先選用的人造絲簾線(xiàn)41的X值至少為10GPa而其百分伸長(zhǎng)率是在這類(lèi)簾線(xiàn)的特殊材料中一般所見(jiàn)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(shí)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(gè)或單絲鋼線(xiàn)連續(xù)地包繞而成。在最佳實(shí)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(qiáng)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(gè)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(jìn)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(shí)施例中，各個(gè)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(shí)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(gè)簾線(xiàn)增強(qiáng)件52、53。簾線(xiàn)增強(qiáng)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(xiàn)增強(qiáng)件52、53離輪胎10的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(xiàn)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(xiàn)增強(qiáng)件包括寬約4cm的兩個(gè)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(xiàn)增強(qiáng)件，在此最佳實(shí)施例的輪胎中，采用尼龍1400/2dTex的簾線(xiàn)。簾線(xiàn)增強(qiáng)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(xiàn)最好傾斜形成相對(duì)于徑向成25～75°更好是55°的夾角。要是用到兩個(gè)部件，則兩個(gè)簾線(xiàn)角最好設(shè)置成相等而反向。此簾線(xiàn)增強(qiáng)件53、53改進(jìn)了本發(fā)明的輪胎10的行駛特性，此增強(qiáng)件52、53大大減少了汽車(chē)過(guò)度轉(zhuǎn)向的趨勢(shì)，而這是常規(guī)的輪胎在不充氣或充氣不足而被驅(qū)動(dòng)時(shí)常常遇到的問(wèn)題。
可以給輪胎10的輪圈區(qū)22增設(shè)一織物增強(qiáng)件61。此織物增強(qiáng)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(gè)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(shí)施例輪胎10的胎壁部20設(shè)有一對(duì)第一消聲填料42，第一消聲填料在內(nèi)襯層35和增強(qiáng)簾布層38之間，并在輪胎10的肩部區(qū)內(nèi)的各個(gè)帶邊緣之下延伸到增強(qiáng)件端部55的徑向內(nèi)部。如圖1中本發(fā)明的最佳實(shí)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(dòng)軸線(xiàn)從輪胎的軸向外表面算起，其中除去了編號(hào)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(biāo)準(zhǔn)充氣壓力的輪胎于額定載荷下并安裝在為它設(shè)計(jì)的輪子上時(shí)，從輪胎輪跡起測(cè)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(shí)施例輪胎10具有圍繞胎面增強(qiáng)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(xiàn)的兩個(gè)簾布層設(shè)于各個(gè)增強(qiáng)帶結(jié)構(gòu)36之上，而讓其橫向端延伸過(guò)帶結(jié)構(gòu)36的橫向端?；蛘呖蓪螌拥穆菪砝@的增強(qiáng)織物用作覆蓋層。此最佳實(shí)施例輪胎10采用flexten 1500/3或更好是1100/2dTex的螺旋式卷繞的芳族聚酰胺簾線(xiàn)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(huì)更有力的增強(qiáng)輪胎。本申請(qǐng)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(shí)現(xiàn)增加輪胎的高速能力。一般，在客車(chē)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(guò)客車(chē)輪胎的較薄的胎壁諧振。申請(qǐng)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(huì)發(fā)生不能接受的噪聲水平。
覆蓋層59的簾線(xiàn)80可以由人造絲、PET、PEN或PVA中的任一種材料制造。可以采用密度為240dTex～2200dTex的PEN纖維，更好是采用具有在4與12tpi之間的紗線(xiàn)與簾線(xiàn)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(shí)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(guò)周知的混合方法混合交聯(lián)的增強(qiáng)樹(shù)脂而取得高硬度值的，這樣只需用極少量的材料來(lái)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(lèi)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(guò)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(shí)。
帶結(jié)構(gòu)36具有非折疊的帶50、51，它們最好采用密度為15～25EPI，1670/3或1100/2dTex的芳族聚酰胺增強(qiáng)。帶50、51的寬度約為一般稱(chēng)作為胎面弧寬的模制胎面簾線(xiàn)寬度的98％。
為了進(jìn)一步改進(jìn)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(duì)高性能客車(chē)輪胎來(lái)說(shuō)，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(xiàn)70到全深度的周邊槽底計(jì)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在模制具有芳族聚酰胺帶50、51的輪胎時(shí)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(xiàn)寬141mm已評(píng)估為可接受的結(jié)果。在輪胎尺寸為195/65R15 91V時(shí)，914mm的胎面半徑和152mm的胎面簾線(xiàn)寬度能產(chǎn)生最佳結(jié)果。本發(fā)明人確信，在胎面簾線(xiàn)寬度約為或大于125mm時(shí)，大于300mm的平胎面半徑會(huì)給出合乎要求的結(jié)果。對(duì)于大于150mm的胎面簾線(xiàn)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(xiàn)80在胎體簾布層38附近只會(huì)受到能施加于簾布層51的簾線(xiàn)應(yīng)力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(xiàn)41與類(lèi)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，覆蓋層59，簾布層38和帶50、51可以無(wú)損害變形地完整無(wú)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(yàn)輪胎，輪胎重9.4kg。根據(jù)本發(fā)明制成了相同尺寸的輪胎，輪胎重約7.2kg，當(dāng)采用本發(fā)明的上述原理時(shí)，取決于對(duì)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(duì)先有技術(shù)的一種最有利的改進(jìn)，因?yàn)樗鼫p少了輪胎的動(dòng)能影響，降低了平移和轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)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(chē)制造廠家重新設(shè)計(jì)其已減輕部件重量的懸架，由此能改進(jìn)汽車(chē)的重量、性能與駕駛。
本發(fā)明的輪胎相對(duì)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(jìn)了約10％的滾動(dòng)阻力。
與傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)相比，在輪胎10的標(biāo)準(zhǔn)磨損試驗(yàn)中已觀察到胎面的磨損改進(jìn)了0～10％?？梢钥闯觯喬?0對(duì)車(chē)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(xiàn)磨損也輕得多。
用為恢復(fù)無(wú)擾動(dòng)行駛所需的時(shí)間量來(lái)作比較，本發(fā)明的輪胎平點(diǎn)比起先有技術(shù)的輪胎有了極其顯著的改進(jìn)。平點(diǎn)是指這樣一種狀態(tài)，通常發(fā)生在車(chē)輛驅(qū)動(dòng)后停止時(shí)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(guò)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(yàn)、道路柱塞與法定要求的DOT和ECE R30質(zhì)量鑒定試驗(yàn)。
盡管為闡明本發(fā)明的目的已示明了某些代表性的實(shí)施例和細(xì)節(jié)，但應(yīng)認(rèn)識(shí)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(xiàn)輪胎，它具有的輪胎斷面高寬比為0.2～0.8，其包括一對(duì)平行的環(huán)形胎圈、一個(gè)或多個(gè)子午線(xiàn)胎體簾布層、具有卷繞到所述胎圈上的一對(duì)反包端的至少一個(gè)子午線(xiàn)胎體簾布層、在所述輪胎的胎冠區(qū)中設(shè)于所述一個(gè)或多個(gè)子午線(xiàn)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(qiáng)的絲線(xiàn)或簾線(xiàn)，此簾線(xiàn)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(xiàn)角為18～26°的兩層或多層芳族聚酰胺簾線(xiàn)增強(qiáng)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(qiáng)絲或簾線(xiàn)的彈性增強(qiáng)帶的連續(xù)條帶。
3.如權(quán)利要求1所述的充氣輪胎，其中，覆蓋層增強(qiáng)絲線(xiàn)是密度為240～2200dTex的PEN絲線(xiàn)。
4.如權(quán)利要求2所述的充氣輪胎，其中，所述PEN增強(qiáng)簾線(xiàn)具有5～10加捻多層簾布層。
5.如權(quán)利要求3所述的充氣輪胎，其中，所述PEN增強(qiáng)簾線(xiàn)是具有捻度為4～12tpi的紗和簾線(xiàn)的1440/2dTex的簾線(xiàn)。
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(qiáng)絲線(xiàn)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(qiáng)絲線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)的徑向外表面測(cè)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(gè)胎壁插件，每個(gè)胎壁上一個(gè)插件，各插件是由斜紋簾線(xiàn)增強(qiáng)的兩個(gè)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(xiàn)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(duì)于相對(duì)層的相應(yīng)端錯(cuò)開(kāi)，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(gè)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(xiàn)。
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(xiàn)。
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(xiàn)。
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(xiàn)。
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(xiàn)。
全文摘要
特輕量的輪胎(10),其具有至少一個(gè)徑向簾布層(38)和由覆蓋層(59)所覆蓋的有兩層單一裁切帶層(50、51)的芳族聚酰胺帶結(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(xiàn)(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(dòng)阻力。
文檔編號(hào)B60C9/00GK1259907SQ98805986
公開(kāi)日2000年7月12日 申請(qǐng)日期1998年5月7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(qǐng)人:固特異輪胎和橡膠公司