專利名稱：裝在15°深槽輪輞上的充氣子午線輪胎的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種安裝在15°深槽輪輞上的適用于卡車和公共汽車的充氣子午線輪胎(以下簡(jiǎn)稱為15°子午線輪胎)，更確切地說，一種安裝在具有15°傾斜沿口的深槽輪輞(15°深槽輪輞)上的適用于卡車和公共汽車的無內(nèi)胎充氣子午線輪胎。特別是，本發(fā)明涉及一種通過合理改進(jìn)與輪輞凸緣部分配合的胎緣部分的外形輪廓和材料組成形狀從而使胎緣部分耐久性提高的適用于卡車和公共汽車的15°子午線輪胎。
由以上可看出，即使適用于卡車和公共汽車的無內(nèi)胎輪胎和有內(nèi)胎輪胎在同樣的載重條件下，載重運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)作用在兩種輪胎的胎緣上的外力也存在明顯差異。因?yàn)?，具有較低的凸緣21F高度的無內(nèi)胎輪胎更不容易固定在輪輞上，與有內(nèi)胎輪胎相比，胎緣向輪胎外側(cè)的傾斜量(fallquantity)更大。由于傾斜量增加，不用說，胎緣的問題更容易發(fā)生。另外，適用于卡車和公共汽車的有內(nèi)胎輪胎很難進(jìn)行自動(dòng)化安裝到輪輞上，而無內(nèi)胎輪胎則很容易用自動(dòng)裝配裝置到安裝輪輞上。因此，無內(nèi)胎輪胎的使用成為當(dāng)今的主流。
因此，下面提到的許多對(duì)策被采用用來提高無內(nèi)胎輪胎的胎緣的耐久性，防止胎緣問題的發(fā)生。這些對(duì)策大致分為，提高胎緣部分剛度的措施和合理改進(jìn)從胎緣伸展至胎側(cè)的各種線層的布置和形狀的措施。
作為前一種提高剛度的措施，提出的有(1)增加胎緣部分體積和額外布置胎緣加強(qiáng)線層，特別是增加體積的方式，由于胎緣填充芯在其中起基本作用，一種低斷面高度、寬斷面寬度的胎緣填充芯被采用，從而與前面提到的輪輞的低凸緣高度相適應(yīng)，采用從胎緣填充芯外表面沿簾布層主體在輪胎半徑方向向外漸縮延伸的加強(qiáng)橡膠，從盡可能增加胎緣部分橡膠的體積，(2)使后面詳細(xì)提到的扁平四邊形斷面的胎緣填充芯或扁平六邊形斷面的胎緣填充芯的內(nèi)表面具有傾斜面，大體與輪輞沿口的15°傾斜面相配合，以更好地加強(qiáng)胎緣部分與輪輞的配合，以及其它類似措施。
作為后一種合理改進(jìn)線層的布置和形狀的措施，提出的有(3)調(diào)整胎緣部分加強(qiáng)線層末端位置和徑向簾布層末端翻邊的高度的方法，或者調(diào)整這些末端在輪胎橫向的位置的方法，(4)減小以上末端周圍的橡膠末端的張力，(5)合理改進(jìn)徑向簾布層線形(是指簾布層主體的厚度中心線，而不是指翻邊部分)，以及類似的措施。
上面的提高胎緣耐久性的措施起到了它們的作用。但是，上面的傳統(tǒng)方式和它們的引伸方式不再適合現(xiàn)在的情況，例如使用壽命更長(zhǎng)的輪胎性能，胎冠橡膠磨損后制造翻新輪胎需求的增加，減輕質(zhì)量的迫切需求，以及類似的需求。
特別是，增加胎緣部分體積和額外布置胎緣部分加強(qiáng)線層對(duì)減輕重量來說是不適合的。而且，過度的體積增加和額外布置，使輪胎載重運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生更多的熱量，導(dǎo)致胎緣內(nèi)部形成高溫。這樣的高溫將導(dǎo)致橡膠變形和粘著能力下降，這樣容易因?yàn)樘ゾ壊糠旨訌?qiáng)線層末端和簾布層末端翻邊處的開裂而導(dǎo)致胎體分層失效(Separation failure)。而且，在這樣的高溫條件下使用較長(zhǎng)時(shí)間后，具有重要作用的線層布置和形狀的合理改進(jìn)將會(huì)由于后面提到的橡膠的蠕變變形而被破壞，于是不能達(dá)到給定的目的。另外，簾線形狀不能保持，使轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性變差。
即使胎緣部分體積增加和胎緣加強(qiáng)線層額外布置在合適的范圍之內(nèi)，安裝在具有較低凸緣高度的輪輞上的適用于卡車和公共汽車的無內(nèi)胎子午線輪胎要求有保證足夠能承受載重的胎緣部分體積。具有這種胎緣結(jié)構(gòu)的輪胎跑過例如100,000公里的較長(zhǎng)距離后，經(jīng)證實(shí)胎緣部分產(chǎn)生了較大的整體蠕變(塑性)變形。這種變形狀態(tài)的部分剖面圖見圖22。
圖22是尺寸為11R22.5的無內(nèi)胎子午線輪胎和輪輞總成充氣壓力7kgf/cm2時(shí)的胎緣主要部分的剖面圖(未載重)，圖中實(shí)線所示部分是新輪胎，虛線所示部分是實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)100,000公里后的輪胎。從圖22中看出，運(yùn)轉(zhuǎn)100,000公里后的輪胎的胎緣部分產(chǎn)生了朝向車輪外側(cè)的不可恢復(fù)的蠕變變形。
在運(yùn)轉(zhuǎn)后的輪胎(虛線所示部分)中，六邊形胎緣填充芯發(fā)生了較大失形并沿箭頭所示方向移動(dòng)，因此，簾布層和它的翻邊部分沿箭頭所示方向被大大拉伸。這種大的拉伸現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致圖22中翻邊末端兩側(cè)菱形所示的大的剪切應(yīng)變。內(nèi)部充氣壓力作用下的上面的大的剪切應(yīng)變和載重運(yùn)行時(shí)在翻邊末端處產(chǎn)生的剪切應(yīng)變共同作用下，開裂首先在翻邊末端處產(chǎn)生，并隨運(yùn)行距離的增加發(fā)展成分層失效。因此，即使按前面的方式合理改進(jìn)以提高胎緣耐久性，但仍不能達(dá)到足夠的胎緣耐久性。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明提供了一種安裝在15°深槽輪輞上適用于卡車和公共汽車的充氣子線輪胎，它包括一對(duì)胎緣部分，一對(duì)胎側(cè)部分，一個(gè)胎冠部分，至少有一個(gè)位于胎緣內(nèi)填充芯之間的簾布層，以加強(qiáng)胎緣，所述簾布層由徑向排列的簾線構(gòu)成，從輪胎內(nèi)側(cè)向外側(cè)環(huán)繞填充芯并形成翻邊部分，所說的胎緣填充芯是具有多邊形包絡(luò)線截面的螺旋層壓鋼絲，一個(gè)帶束層在簾布層外周之上疊加以加強(qiáng)胎冠部分，它由兩層或更多層的橫向鋼絲層構(gòu)成，一個(gè)側(cè)復(fù)合橡膠部分從胎唇基面沿胎緣外側(cè)向胎冠部分的胎冠橡膠延伸，包括一個(gè)橡膠沿口襯層和一個(gè)胎側(cè)橡膠部分，其特征在于，構(gòu)成輪胎胎緣的各個(gè)部分中的胎緣填充芯的包絡(luò)面在正對(duì)著所采用的輪輞的凸緣的傾斜上升處的內(nèi)曲面的一面形成向輪胎外側(cè)凹的曲線形。
在這種輪胎上，胎緣填充芯鋼絲的包絡(luò)面中正對(duì)著所采用的輪輞的凸緣的內(nèi)曲面的一面形成向輪胎外側(cè)凹的曲線形，這樣就能夠控制胎緣填充芯由于蠕變變形而發(fā)生的變形和失形，并能將簾布層緊緊壓在胎緣填充芯外表面內(nèi)側(cè)和輪輞沿口之間，從而有效防止簾布層的拉伸。
胎緣填充芯截面的外包絡(luò)線的多邊形可以是根據(jù)幾何定義的三角形或其它多邊形，但通常是指四邊形或六邊形。不過，輪胎內(nèi)的胎緣填充芯的形狀未必是精確的多邊形，而只是與依次連接n點(diǎn)的線段形成的形狀略有差別的大致形狀。當(dāng)胎緣填充芯是由圓形截面的鋼絲形成的時(shí)，用延伸線之間的交點(diǎn)代替實(shí)際的點(diǎn)，因?yàn)閷?shí)際的點(diǎn)并不存在。用鋼絲形成胎緣填充芯的方法如前面所述。截面形狀為六邊形的胎緣填充芯參考圖2進(jìn)行了說明。在制造圖2所示具有六邊形截面形狀的胎緣填充芯4時(shí)，用一根表面通常有一薄層涂層橡膠的長(zhǎng)鋼絲，涂層例如厚度為0.01-0.02mm，在一個(gè)凹形模子上螺旋并列繞制，形成最里面一層表面，然后重復(fù)在已繞好的鋼絲的上面作螺旋并列繞制，形成如圖2中所示給定形狀的胎緣填充芯。由一組鋼絲構(gòu)成的胎緣填充芯的外包絡(luò)面EV在胎緣填充芯的截面上看形成大致扁長(zhǎng)六邊形的包絡(luò)線。如果這種胎緣填充芯發(fā)生了移動(dòng)、變形或失形，六邊形胎緣填充芯的六邊形形狀將不再能保持。圖2中，直線BLc大致與胎唇基面線和輪輞直徑線平行，胎緣填充芯最內(nèi)側(cè)包絡(luò)面線EV和平行于輪輞直徑線的直線BLc之間構(gòu)成大約15°的夾角α。
為了讓具有凹曲面的胎緣填充芯的包絡(luò)面實(shí)際有效地加強(qiáng)控制象前面提到的側(cè)復(fù)合橡膠的蠕變變形，可以使胎緣填充芯截面上鋼絲的包絡(luò)面的凹曲面的至少中間部分由曲率半徑R2的圓弧構(gòu)成，圓弧的曲率中心位于連接圓弧兩端的線段的垂直平分線上，使曲率半徑R2和所采用的輪輞的凸緣的內(nèi)曲面的曲率半徑R之間滿足關(guān)系0.7×R≤R2≤1.2×R。
為了加強(qiáng)用胎緣填充芯控制蠕變變形的效果，有益的作法是使與胎緣填充芯截面上鋼絲包絡(luò)線凹曲面相配合的簾布層翻邊部分的形狀由一段或多段曲率中心在輪胎外側(cè)的圓弧構(gòu)成。進(jìn)一步地，有益的作法是讓組成簾布層翻邊部分的多段圓弧的曲率半徑中的最小曲率半徑R3在所采用的輪輞的凸緣的曲率半徑R的0.75-1.2倍的范圍之內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明使用具有凹曲面包絡(luò)面的胎緣填充芯的輪胎，可以分為不用胎緣加強(qiáng)線層的情況和用胎緣加強(qiáng)線層的情況。前一種情況采用上面的結(jié)構(gòu)即可。后一種情況，至少在簾布層的翻邊部分，胎緣內(nèi)有至少有一層加強(qiáng)線層疊加在簾布層外表面上，并且具有與翻邊部分圓弧相配合的圓弧部分，構(gòu)成圓弧部分的曲率半徑中的最小曲率半徑R4和前面提到的最小曲率半徑R3以及曲率半徑R之間同時(shí)滿足關(guān)系R4≥R3和R4≤1.65×R，這樣，胎緣加強(qiáng)線層末端和簾布層末端翻邊處的開裂和分層同時(shí)得到控制。
雖然上面對(duì)側(cè)復(fù)合橡膠和胎緣填充芯的凹曲面的描述是分別進(jìn)行的，但為了把蠕變變形控制到最小限度以增強(qiáng)本發(fā)明的輪胎的效果，最好是側(cè)復(fù)合橡膠和胎緣填充芯在與所采用輪輞的凸緣的傾斜上升處的凹曲面相對(duì)的側(cè)復(fù)合橡膠的外表面上和胎緣填充芯鋼絲的包絡(luò)面上都具有向輪胎外側(cè)凹的凹曲面。
在根據(jù)本發(fā)明的輪胎中，為了盡可能加強(qiáng)抵抗簾布層拉伸的能力，最好是輪胎具有從胎緣填充芯外表面沿簾布層主體在輪胎半徑方向漸縮延伸的硬加強(qiáng)橡膠，以及圍繞胎緣填充芯的胎緣填充芯包裹橡膠，并且包裹橡膠100％拉伸時(shí)的模量E1應(yīng)當(dāng)在加強(qiáng)橡膠100％拉伸時(shí)模量E2的0.75-1.20倍的范圍之內(nèi)。在輪胎經(jīng)過高溫高壓硫化處理后，包裹橡膠容易集中在胎緣填充芯外表面內(nèi)側(cè)和圍繞胎緣填充芯的簾布層之間，從而在加強(qiáng)對(duì)簾布層的固定力方面起重要作用。
為了使具有凹曲面的側(cè)復(fù)合橡膠對(duì)蠕變變形和輪輞磨損具有較好抵抗能力，最好使側(cè)復(fù)合橡膠的至少凹曲面部分的橡膠的100％拉伸模量E3在加強(qiáng)橡膠100％拉伸模量E2的0.68-1.15倍的范圍之內(nèi)。
為了使胎緣填充芯的鋼絲對(duì)象側(cè)復(fù)合橡膠的蠕變變形具有較好的抵抗能力，最好是使組成胎緣填充芯的鋼絲的外表面上具有很薄的涂層橡膠，并且涂層橡膠的100％拉伸模量E4不小于加強(qiáng)橡膠100％拉伸模量E2的0.45倍。
以下借助附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述

圖1是根據(jù)本發(fā)明的輪胎的第一實(shí)施例的主要部分的截面示意圖；圖2是六邊形胎緣填充芯的部分截面透視圖；圖3是詳細(xì)說明圖1所示的輪胎胎緣部分的一種實(shí)施例的截面示意圖；圖4是詳細(xì)說明圖3所示輪胎胎緣部分的改進(jìn)實(shí)施例的截面示意圖；圖5是詳細(xì)說明圖3所示輪胎胎緣部分的另一改進(jìn)實(shí)施例的截面示意圖；圖6是詳細(xì)說明圖5所示輪胎胎緣部分的改進(jìn)實(shí)施例的截面示意圖；圖7是詳細(xì)說明圖3所示輪胎胎緣部分的又一改進(jìn)實(shí)施例的截面示意圖；圖8是詳細(xì)說明圖7所示輪胎胎緣部分的改進(jìn)實(shí)施例的截面示意圖；圖9是詳細(xì)說明圖1所示輪胎胎緣部分的另一改進(jìn)實(shí)施例的截面示意圖；圖10是詳細(xì)說明根據(jù)本發(fā)明的輪胎的第二實(shí)施例的胎緣部分的截面示意圖；圖11是圖2所示六邊形胎緣填充芯的改進(jìn)實(shí)施例的部分截面透視圖；圖12是圖11所示六邊形胎緣填充芯的另一改進(jìn)實(shí)施例的部分截面透視圖；
圖13是詳細(xì)說明圖10所示輪胎胎緣部分的改進(jìn)實(shí)施例截面示意圖；圖14是詳細(xì)說明圖10所示輪胎胎緣部分的另一改進(jìn)實(shí)施例的截面示意圖；圖15是詳細(xì)說明圖10所示輪胎胎緣部分的又一改進(jìn)實(shí)施例的截面示意圖；圖16是表示與輪輞凸緣相配合的胎緣部分的接觸壓力分布的圖；圖17是表示與輪輞凸緣相配合的胎緣部分的側(cè)復(fù)合橡膠部分的橡膠的測(cè)量值變化的圖；圖18是表示與輪輞凸緣配合的胎緣部分的最大接觸壓力的變化的圖；圖19是表示與輪輞凸緣配合的胎緣部分的最大接觸壓力與距離比之間關(guān)系的圖；圖20是15°深槽輪輞的截面示意圖；圖21是寬平槽輪輞的截面示意圖；圖22是安裝在輪輞上的胎緣部分的截面示意圖，示出了傳統(tǒng)輪胎的蠕變變形；圖23是傳統(tǒng)輪胎的胎緣部分的截面示意圖；圖24是說明與輪輞凸緣配合的傳統(tǒng)輪胎的胎緣部分的接觸壓力分布的圖；本發(fā)明分成兩組，分別由圖1～9和圖10～15表示(公共部件除外)?，F(xiàn)通過參考圖來描述。
圖1，3～9，10和13～15，以剖視的形式分別表示了根據(jù)本發(fā)明，安裝到適用于卡車或公共汽車的15°深槽輪輞上的充氣式子線輪胎的不同實(shí)施形式的主要部件的左半部分。(從此以后，該輪胎簡(jiǎn)稱為T/L子午線輪胎或直接稱為輪胎)。圖2，11和12分別剖視了本發(fā)明中用到的胎緣填充芯的不同的實(shí)施型式。
根據(jù)常規(guī)，圖1，3-10和13-15中所示的子午線輪胎，通常包含有一對(duì)胎緣部分1(只表示了其中的一側(cè))，一對(duì)胎側(cè)部分2(只表示了其中的一側(cè))，一胎冠部分(未示出)，至少一層簾布層3(在圖示實(shí)施方案中只表示了一層)，該簾布層環(huán)繞在一對(duì)鑲嵌在胎緣中的胎緣填充芯4上以用來加強(qiáng)胎緣1、胎側(cè)2和胎冠。該填充芯包含有徑向布置的橡膠芯，一個(gè)迭加在簾布層3外周的帶束層(圖中未表示)和兩層以上的橫向鋼絲層。盡管在圖示方案中，簾布層3中用到了鋼絲，但也可以用有機(jī)纖維絲。例如，在多簾布層的場(chǎng)合可以用聚酯簾線，而在單簾布層的場(chǎng)合則可用芳族(aramide)纖維簾線。
簾布層3從內(nèi)到外環(huán)繞在胎緣填充芯4上以形成一個(gè)翻起部分3t。T/L子午線輪胎的胎緣部分1由側(cè)復(fù)合橡膠5構(gòu)成。它從輪胎外側(cè)的胎緣部分的胎唇基面延伸到胎冠的橡膠層(圖中未示出)。側(cè)復(fù)合橡膠5由胎圈包布6和一層側(cè)面橡膠7組成。雖然圖示方案中的胎圈包布6朝向輪胎的外側(cè)布置以包住側(cè)面橡膠7，作為一種改進(jìn)實(shí)施方案，沿著輪胎徑向的側(cè)面橡膠7的內(nèi)部，可以作為一個(gè)整體位于胎圈包布6的外面。
另外，胎圈包布6形成了胎緣1的內(nèi)周邊部分，胎緣從胎唇部(位置Q的附近)沿著胎唇基面區(qū)域11與15°深槽輪輞緊緊結(jié)合在一起，并一直延伸到前端部位。胎唇基面區(qū)域11形成了一個(gè)內(nèi)部的周邊表面并且錐形地延伸到輪胎內(nèi)部，該錐形與胎唇基面線BL形成一個(gè)15°的角。
更進(jìn)一步，T/L子午線輪胎還包含有一個(gè)硬加強(qiáng)橡膠層8，它錐形地從胎緣填充芯4的外周表面沿著簾布層的主體部分3(翻起部分3t以外的其它部分)徑向向外延伸；還有一層軟的填充橡膠9，它與硬橡膠層8相接并沿著翻起部分的內(nèi)側(cè)向外延伸；還有一層襯里10，它沿著位于簾布層3的內(nèi)部主體部分的一對(duì)胎緣前端區(qū)域(圖中只示出其中一側(cè))向前延伸，并且形成了不透氣的橡膠層。
另一方面，胎緣填充芯4被一層相應(yīng)的橡膠層(圖中未示出)所包繞。該層經(jīng)硫化的包繞橡膠主要位于胎緣填充芯4的內(nèi)周表面和相應(yīng)于該內(nèi)周面的簾布層翻起部位之間，該橡膠區(qū)域在圖1，4和10上被標(biāo)以數(shù)字12。
胎緣填充芯4的結(jié)構(gòu)和通常的制造方式可參照?qǐng)D2，該圖特別表示了該填充芯的六角形橫斷面。在圖2中，數(shù)碼4W表示一根鋼絲，它具有一個(gè)圓形截面，直徑為0.9～2.2mm。填充芯4是一根單根的鋼絲環(huán)繞并且分層而形成的，該鋼絲涂以一層很薄的橡膠，其厚度約為0.01～0.20mm。作為制造方法的一個(gè)例子在圖2中，這根涂以橡膠，未硫化的鋼絲從最底層的左側(cè)或右側(cè)并列地卷繞到另一側(cè)，繞完給定的圈數(shù)以后，移到最底層上面的一層上繼續(xù)卷繞，并以此方式繞到一定的層數(shù)。在這種情況下，要用到一種環(huán)形，雙間隙(twooplit)的，或者減小尺寸的設(shè)備，它有一個(gè)凹的橫截面形狀，以限制一層的兩側(cè)的最大卷繞圈數(shù)，例如，圖示中的第四層并包容這一層，其中上一層的鋼絲4W在下一層的每?jī)筛摻z4W之間卷繞。
在圖示實(shí)施例中，第四層卷繞完成以后，就可以在設(shè)備的開放狀態(tài)下卷繞第五層，第六層和第七層。而且，限制最大卷繞層數(shù)的上層層數(shù)和下層層數(shù)不一定要相同，只要填充芯4的橫截面的包絡(luò)線基本形成一個(gè)六邊形并有六個(gè)包絡(luò)表面，這在圖中以EV表示。在這種情況下，用在T/L子午線輪胎的胎緣填充芯4的內(nèi)周表面與BLc直線形成一個(gè)15°的夾角，該BLc直線通過填充芯最內(nèi)層的左側(cè)或右側(cè)(圖中表示了右側(cè))的鋼絲內(nèi)邊緣，并且與胎唇基面線平行。在分層卷繞完成以后，填充芯4可以在未硫化狀態(tài)下裝配到輪胎中，因?yàn)檫@些鋼絲可以被很薄的未硫化的橡膠粘合成一個(gè)整體，或是在裝配入輪胎前進(jìn)行硫化預(yù)處理。
該T/L子午線輪胎還有一個(gè)曲面13，它在胎緣1的構(gòu)成部分的部位，即與曲面21S相對(duì)的側(cè)復(fù)合橡膠5，翻起部分3t和填充芯4部分至少是側(cè)復(fù)合橡膠5，特別是胎圈包布6部分向輪胎外側(cè)凸起。這些部分對(duì)著輪輞21的凸緣21F處的一個(gè)斜坡升起的曲面215圖1中的一條假想線表示了輪輞21的內(nèi)部橫截面的輪廓。曲面13可以在硫化過程中的一個(gè)模型中形成。而且，圖1表示了輪胎剛要完全配合到輪輞21時(shí)的狀態(tài)。
由于凸緣21F的曲面21S的不同，每個(gè)試驗(yàn)樣例A和B有不同的曲面13。在輪緣處測(cè)得的接觸壓力分布情況示于圖16中，該圖中還畫出了一個(gè)有同樣輪胎直徑(11R22.5)但沒有曲面的常規(guī)輪胎的測(cè)量結(jié)果。從圖16中可以看出，每個(gè)試驗(yàn)樣例的接觸壓力分布情況跟常規(guī)輪胎有很大的不同。具有圖中所示接觸壓力的三種輪胎裝到卡車上并且行駛10萬公里后，將其從輪輞上拆下，在與輪輞21的凸緣21F接觸的表面處側(cè)復(fù)合橡膠5(胎圈包布6)處，測(cè)得其蠕變變形量并示于圖17，其中負(fù)值增大表示蠕變變形量增大。從這些結(jié)果中可以看出，接觸壓力顯然是與蠕變變形量成反比的。
凹形曲面13位于胎唇基面線BL和第一直線LP(見圖1，3和4)之間，該LP線在徑向位于填充芯4的最外側(cè)的鋼絲4wo(見圖1-4)的徑向外側(cè)表面，并且平行于胎唇基面線BL。在這些圖上，凹曲面13在位于胎圈包布6處以曲線13表示。這條曲線以各個(gè)圓弧相互光滑連接并且向著輪胎內(nèi)側(cè)凸起，在這條凸弧(見圖3，4)上具有一個(gè)最高點(diǎn)T。該最高點(diǎn)位于第一直線LP和第二直線(未示出)之間，在徑向上，包繞填芯4的簾布層3的翻起部分有一個(gè)最內(nèi)點(diǎn)3i，所述第二直線就穿過該點(diǎn)并且與胎唇基面線BL平行。已證實(shí)在T/L子午線輪胎的試驗(yàn)樣品A和B，以及不同于前面提到的尺寸的一種常規(guī)輪胎(11/70 R22.5)上，也可以得到相似的結(jié)果。圖18表示了最大接觸壓力的變化，從中可以看出，曲面13上最高點(diǎn)T的最佳位置位于前面提到的兩條直線之間。
參考圖1和3，在本發(fā)明中，形成了輪胎斷面的側(cè)復(fù)合像膠5(胎圈包布6)的凸曲面13的多段圓弧中有一個(gè)最高點(diǎn)的，圓弧段的曲率半徑R1符合如下關(guān)系，即0.4×R≤R1≤1.6×R而曲率半徑R則主要形成位于輪輞斷面內(nèi)輪廓線處的凸緣21F的曲線21S。
首先，假想有一條圓弧20在輪胎橫斷面上以曲率半徑r(見圖3)凸出向輪胎外側(cè)延伸。該曲線經(jīng)過P和Q兩點(diǎn)。其中P是第一直線LP和胎緣1的外輪廓線的交點(diǎn)，Q是胎唇基面線BL與胎唇部垂直于胎唇基面線BL的表面輪廓線的交點(diǎn)。該弧線光滑地連接位于第一交點(diǎn)P附近的外部輪廓線。參考圖3，從假想弧20的曲率中心C20與最高點(diǎn)T的連線延長(zhǎng)線與弧20交于一點(diǎn)，該點(diǎn)與T之間的距離是距離d的22～70％，其中d是該點(diǎn)與同樣的連線與簾布層的翻起位置3t的交點(diǎn)間的距離。從T/L子午線輪胎以及具有上面提到的兩種不同輪胎尺寸的傳統(tǒng)輪胎上也可以得出相似的結(jié)論。圖19示出了最大接觸壓力的指標(biāo)值，從圖中可以看出，當(dāng)最大接觸壓力指標(biāo)小于100時(shí)，與傳統(tǒng)輪胎相比，D/d的區(qū)域位于0.22～0.70之間。
在圖4～8中，胎緣部分1具有一層或多層加強(qiáng)線層，特別是在簾布層3中有加強(qiáng)鋼絲線層19(圖示方案中的某一線層)。組成線層19的鋼絲線在填充芯4附近與輪胎徑向成一個(gè)30～80°的夾角。在圖4中，在假想圓弧20和最高點(diǎn)之間，從假想圓弧曲率中心與T點(diǎn)的連接線延伸線上測(cè)得的距離D，是距離d的22-70％，其中d是在相同延伸線上假想圓弧20與最外的加強(qiáng)鋼絲層之間測(cè)得的距離。
在圖5的實(shí)施方案中，在側(cè)復(fù)合橡膠5(胎圈包布6)的凹曲面13外側(cè)的胎緣1的外表面上，有一段凸圓弧15從假想圓弧20向輪胎的外側(cè)凸出，并且有一個(gè)最凸點(diǎn)T1。該圓弧段用來光滑地連接凹曲面13。因?yàn)樵搱A弧段是以C15為圓心，r15為曲率半徑畫出的，可以知道，在經(jīng)過T1的圓弧的一條法線測(cè)量時(shí)假想圓弧20與T1之間的距離L不超過前面定義的距離D的0.65倍。
在圖6的方案中，在側(cè)復(fù)合橡膠5(胎圈包布6)的凹曲面13外側(cè)的胎緣1的外表面上，有一段凸圓弧16從假想圓弧20向輪胎的外側(cè)凸出，并且有一個(gè)最凸點(diǎn)T2。該圓弧段光滑地連接凹曲面13。因?yàn)樵搱A弧段是以C16點(diǎn)為圓心，r16點(diǎn)為半徑畫出，并且具有最凸點(diǎn)T2，可以知道，經(jīng)過T2的圓弧的一條法線與假想圓弧20有一交點(diǎn)，該點(diǎn)與T2之間的距離L不超過前面定義的距離D的0.65倍。作為基礎(chǔ)，在對(duì)樣例C和D作試驗(yàn)時(shí)，通過改變距為L(zhǎng)與D的比值來獲得各個(gè)不同的結(jié)果，該結(jié)果列于表1，其中接觸壓力指標(biāo)值是將常規(guī)樣例所得值記為100而得出的。
表1

在圖7的實(shí)施方案中，在側(cè)復(fù)合橡膠5(胎圈包布6)的凹曲面13外側(cè)的胎緣1的外表面上，有一段凸圓弧17從假想圓弧20的內(nèi)側(cè)向輪胎的外側(cè)突出，并且有一個(gè)最凸點(diǎn)T3。該圓弧段光滑地連接凹曲面13。因?yàn)樵搱A弧段是以C17點(diǎn)為圓心，r17為半徑畫出，并且具有最凸點(diǎn)T3，可以知道，經(jīng)過T3的圓弧的一條法線與假想圓弧20有一交點(diǎn)，該點(diǎn)與T3之間的距離M與前面定義的距離D的比值在0.1～0.5的范圍之間。
在圖8的實(shí)施方案中，在側(cè)復(fù)合橡膠5(胎圈包布6)的凹曲面13外側(cè)的胎緣1的外表面上，有一段凸圓弧18從假想圓弧20的內(nèi)側(cè)向輪胎的外側(cè)凸出，并且有一個(gè)最凸點(diǎn)T4。該圓弧用來光滑地連接凹曲面13。因?yàn)樵搱A弧段是以C18為圓心，r18為半徑畫出的，并且具有最凸點(diǎn)T4，可以知道，經(jīng)過T4的圓弧的一條法線與假想圓弧20有一交點(diǎn)，該點(diǎn)與T4之間的距離M與前面定義的距離D的比值在0.1～0.5的范圍之間。
在圖9中，胎緣部分1有一層尼龍線層19N包圍在加強(qiáng)鋼絲線層19上。這樣，使有兩個(gè)位于輪胎的外部區(qū)域的層和有一個(gè)位于輪胎的內(nèi)部區(qū)域的材料層來作為胎緣加強(qiáng)線層。在其它的結(jié)構(gòu)中，如圖1和3～8所示，凹曲面13就在側(cè)復(fù)合橡膠上形成，而凸弧段15-18也可在其上形成。而且，只要與線層19鄰近的線層19N中的尼龍線與線層19中的鋼絲線相交叉，并且兩層19N中的尼龍線相互交叉，則尼龍線相對(duì)于徑向的傾斜角可以與19中的鋼絲線的傾斜角相同。
在下面的圖10～15中將對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的描述。
在圖10中，除了填充芯4的結(jié)構(gòu)，并且在側(cè)復(fù)合橡膠5上沒有形成凹曲面以外，胎緣部分結(jié)構(gòu)與圖1中所示的基本相同。圖10示出了T/L子午線輪胎正要完全裝配到輪輞21上的狀態(tài)，其中輪輞的橫斷面形狀以一條實(shí)線來表示。在圖10所示輪胎中，構(gòu)成胎緣部分1的結(jié)構(gòu)，即側(cè)復(fù)合橡膠5，翻起部分3t和填充芯4，其中至少填充芯4的外表面區(qū)域，在與內(nèi)曲面21S的相對(duì)處有一個(gè)包絡(luò)曲面(包絡(luò)曲線段)4-13內(nèi)凹地指向輪胎的外側(cè)。該內(nèi)曲面21S是輪輞21的突緣21F的傾斜升起部分。
在填充芯4的鋼絲的外包絡(luò)線上，至少在包絡(luò)曲面4-13的中心區(qū)域，有一段以C4-13為圓心，R2為半徑的圓弧。該圓心C4-13位于連接該圓弧兩端點(diǎn)的弦L4-13的垂直平分線HL上。該圓弧可以延伸至整個(gè)包絡(luò)曲面4-13，或者可以在包絡(luò)曲面4-13的每個(gè)端部形成一個(gè)圓弧，該圓弧的曲率半徑不同于前面所定義的曲率半徑R2。該曲率半徑R2與形成內(nèi)曲面21S的曲率半徑R的關(guān)系為0.7×R≤R2≤1.2×R，其中21S是輪輞21的橫斷面的凸緣21F的內(nèi)曲面部分。這樣，可以有效地防止填充芯4的失形。
具有包絡(luò)曲面4-13的填充芯4的橫斷面的具體細(xì)節(jié)表示在圖11和12中。圖11和12所示的輪緣填充芯4可以按照與圖2中填充芯4相同的方法來制造。但是在這種情況下，在填充芯4的外包絡(luò)線上形成包絡(luò)曲面區(qū)域4-13，這樣，填充芯橫斷面外包絡(luò)線作為一個(gè)整體就成了一個(gè)稍有變形的六邊形。在圖11中，變形不大，因此包絡(luò)曲面4-13的長(zhǎng)度不太長(zhǎng)，而與圖11相比，圖12中所示的變形變大了而且包絡(luò)曲面4-13的長(zhǎng)度也足夠長(zhǎng)。不管哪一種情況，可以根據(jù)輪胎用途，使用條件等情況來確定圖11和12中的胎緣填充芯4的使用。
帶有包絡(luò)曲面4-13的胎緣填充芯4的制造方式與圖4中的填充芯4的制造方式基本相同，但是該成形設(shè)備應(yīng)具有相應(yīng)于一個(gè)多邊形的外包絡(luò)線的凹橫截面形狀，并且是一種雙間隙型(two split)或者減小尺寸型的設(shè)備，在圖示方案中，該多邊形基本呈六邊形股模型的包絡(luò)線的形狀。雙間隙型設(shè)備具有一個(gè)非對(duì)稱的形狀，其每個(gè)凹形拼合模的一個(gè)側(cè)面是圖11和12中所示的包絡(luò)曲面4-13，而相應(yīng)的另一側(cè)則是一個(gè)平面(直線)；而減小尺寸型設(shè)備則呈整體環(huán)狀(可減小尺寸)，在該凹形的兩個(gè)側(cè)面，有一個(gè)包絡(luò)曲面4-13的區(qū)域和一個(gè)平面(直線)區(qū)域。成形以后，未經(jīng)硫化的填充芯4可以被裝配到輪胎整體上，為了防止模具中未硫化的輪胎在硫化過程中引起填充芯的失形，可以對(duì)填充芯進(jìn)行預(yù)硫化處理。而且，填充芯4的內(nèi)周表面與平行于胎唇基面線BL的直線BLc呈一個(gè)15°的傾斜角度α。
在圖13-15中，簾布層3和加強(qiáng)鋼絲線層19分別以單根曲線表示。圖13-15中所示的輪胎，畫出了與圖10中相同的胎緣部分1以及加強(qiáng)鋼絲線層19。在圖13中的胎緣部分1，每個(gè)簾布層3的翻起部分3t和加強(qiáng)鋼絲層19，在相應(yīng)于胎緣填充芯4的包絡(luò)曲面4-13處，都是由一段或多段弧線段(弧)構(gòu)成，這些弧線段的曲率中心位于輪胎的外側(cè)。
在圖13中，構(gòu)成翻起部分3t的弧線段中，有一個(gè)最小的曲率半徑R3，它是輪輞21的凸緣處21F的曲率半徑R的0.75～1.2倍，而構(gòu)成加強(qiáng)鋼絲層19的圓弧線段，也有一個(gè)最小曲率半徑R4，它與最小曲率半徑R3及輪輞21的凸緣處21F的曲率半徑R相比，滿足如下的關(guān)系R4≥R3和R4≤1.65R。
圖14中的胎緣部分1，有一個(gè)前面提到的側(cè)復(fù)合橡膠5(胎圈包布6)的凹曲面13，還有一個(gè)圖10-12表示過的填充芯4的包絡(luò)曲面4-13。在這種情況下，曲面13的曲率半徑R1，包絡(luò)面4-13的曲率半徑R2，輪輞突緣處的曲率半徑R三者之間，滿足前面提到的相互關(guān)系。
圖15中的胎緣部分1，在簾布層3中每個(gè)翻起部分3t中相應(yīng)于填充芯4的包絡(luò)曲面4一13處，有一段或多段其曲率中心位于輪胎之外側(cè)的弧線段(弧)，還有一個(gè)圖13中表示過的加強(qiáng)鋼絲線層19，前面所述的側(cè)復(fù)合橡膠5(胎圈包布6)的凹曲面13，以及圖10-12中表示的填充芯4的包絡(luò)曲面4-13。在這種情況下，曲率半徑R1剖R4和R滿足前面提到的各種關(guān)系。
從上面所述可以看出，根據(jù)本發(fā)明，可以按圖1～15中所描述的結(jié)構(gòu)，對(duì)T/L子午線輪胎進(jìn)行不同的組合。這樣，胎緣部分1的耐久性可以大幅度地提高從而充分地達(dá)到本發(fā)明的目的。
為了確保對(duì)胎緣部分1耐久性的改善，填充芯外包裹橡膠在100％拉伸時(shí)的模量E1，硬橡膠層在100％拉伸時(shí)的模量E2，形成凹曲面13的側(cè)復(fù)合橡膠(胎圈包布6)的橡膠部分在100％拉伸時(shí)的模量E3和構(gòu)成填充芯4的鋼絲4W的外包層橡膠在100％拉伸時(shí)的模量E4，這四個(gè)量之間應(yīng)滿足如下的關(guān)系0.75×E2≤E1≤1.20×E20.68×E2≤E3≤1.15×E20.45×E2≤E4這些關(guān)系，是通過對(duì)十種工況下，其中每種工況都給定了一套E1/E2，E3/E2，E4/E2的值，測(cè)量作用在翻起部分末端3tE處的剪切應(yīng)力而加以定義的。將常規(guī)輪胎的剪切應(yīng)力值定為100，以此為基礎(chǔ)，這些比值關(guān)系和相應(yīng)的剪切應(yīng)力指標(biāo)值示在表2中，其中該指標(biāo)值越小，則表示輪胎性能越好。
表2

以下給出的例子僅是用以對(duì)本發(fā)明加以說明而不應(yīng)以此為標(biāo)準(zhǔn)而加以限制。
在這些例子中采用的，適用于卡車和公共汽車的T/L子午線輪胎的尺寸是11R22.5，其結(jié)構(gòu)如圖1-15所示，該輪胎安裝在一個(gè)合格的輪輞21上，該輪輞尺寸為22.5×8.25，凸緣21F的內(nèi)曲面21S的橫截面弧的曲率半徑R的值為12.7mm。單層的簾布層3有徑向分布的鋼絲線，帶束層是由四層橫向鋼絲帶構(gòu)成的。為便于同這些樣例作比較，還提供了一個(gè)與前面所說樣例有相同尺寸和構(gòu)造的常規(guī)樣例(除了其胎緣部分具有與假想弧20相同的外表面形狀以外)。
為方便起見，前面所提的樣例輪胎分成第一樣例組和第二樣例組，分別示于圖1-9和圖10-15中。在第一組樣例中，胎緣填充芯4具有圖2所示的六邊形截面形狀，鋼絲截面直徑為1.55mm，卷繞圈數(shù)(截面圖中所示鋼絲數(shù)目)為65圈；而在第二組中，樣例8的填充芯4具有圖11所示的截面形狀，鋼絲截面直徑為1.55mm，卷繞圈數(shù)為65圈，而樣例9-11中的填充芯4具有圖12所示的截面形狀，鋼絲截面直徑為1.55mm，卷繞圈數(shù)為71圈。
在第一樣例組中，有具有不同比值R1/R，D/d，和M/D的樣例1～7以及常規(guī)輪胎，這些參數(shù)都列于表3中，表中還列出了相應(yīng)的圖號(hào)和E1/E2，E3/E2以及E4/E2的值。
表3

在第二樣例組中，有樣例8-11和常規(guī)輪胎。所述樣例具有不同的R2/R，R3/R，R4/R和R1/R的值。這些數(shù)值都列于表4中，表中還列出了相應(yīng)的圖號(hào)和E1/E2，E3/E4以及E4/E2的值。
表4

為了驗(yàn)證本發(fā)明輪胎的效能，第一和第二組中的每個(gè)輪胎以及常規(guī)輪胎都被安裝到標(biāo)準(zhǔn)的輪輞上并將內(nèi)部氣壓充至7.0kgf/cm2。然后，將該輪胎裝到轉(zhuǎn)轂上進(jìn)行壽命試驗(yàn)，運(yùn)行工況是車速60km/h，載荷是5000kgf，一直到胎緣部分發(fā)生故障為止，而在實(shí)際路試時(shí)，在運(yùn)行10萬公里后，測(cè)量翻起部分3tE處產(chǎn)生的裂紋長(zhǎng)度。這些結(jié)果都列于表3和4中，其中轉(zhuǎn)轂壽命試驗(yàn)指標(biāo)值和裂紋長(zhǎng)度就指標(biāo)值是以常規(guī)輪胎的相應(yīng)值定為100而確定的。
蠕變程度的測(cè)定影響到常規(guī)輪胎中經(jīng)常出現(xiàn)的轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性。在這個(gè)過程中，輪胎在一段長(zhǎng)度為20000km的路上進(jìn)行實(shí)際路試，在此過程中以輪胎產(chǎn)生的蠕變變形來測(cè)量其拐彎能力(CP)。測(cè)量結(jié)果示于表3和4中，其中拐彎能力是將常規(guī)輪胎的相應(yīng)值定為100而確定的。該指標(biāo)值越大，則拐彎能力越好。
從表3和4所列的結(jié)果中可以看出，當(dāng)將按本發(fā)明生產(chǎn)的輪胎樣例跟常規(guī)輪胎作轉(zhuǎn)轂壽命試驗(yàn)比較時(shí)，其工作壽命加長(zhǎng)了，其中胎緣部分出現(xiàn)故障或者與翻起的端部發(fā)生分離，則表示工作壽命結(jié)束。而且，胎緣部分的耐久性也大大地提高了。即使在實(shí)際路試中，樣例輪胎的裂紋長(zhǎng)度也大大縮短了。從這些結(jié)果中顯然可以得出結(jié)論，在實(shí)際使用中胎緣部分的耐久性得到了改善。而且，與常規(guī)輪胎相比，拐彎能力指標(biāo)值增大了許多，這證明了這種新型輪胎能夠抑制拐彎能力的降低和因而抑制相應(yīng)的蠕變變形。
如上面所提到的，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種適用于卡車和公共汽車，安裝在15°深槽輪輞上的充氣子午線輪胎。它能做到減輕重量，控制胎緣部分不使其體積過分增大，不需要對(duì)胎緣部分作額外或附加的配置以加強(qiáng)線層，在重負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，盡可能地控制胎緣內(nèi)部的溫度升高，以維持包含有簾布線的線層的排列和形狀，有效地控制胎緣部分的蠕變變形從而大大改善胎緣部分的耐久性，它還能控制簾布層的末端翻起部分和加強(qiáng)線層之間產(chǎn)生的裂紋和斷裂現(xiàn)象，還能實(shí)現(xiàn)最佳的轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性。
權(quán)利要求
1.一種安裝在15°深槽輪輞上適用于卡車和公共汽車的充氣子線輪胎，它包括一對(duì)胎緣部分，一對(duì)胎側(cè)部分，一個(gè)胎冠部分，至少有一個(gè)位于胎緣內(nèi)填充芯之間的簾布層，以加強(qiáng)胎緣，所述簾布層由徑向排列的簾線構(gòu)成并從輪胎內(nèi)側(cè)向外側(cè)環(huán)繞填充芯并形成翻邊部分，每一個(gè)所說的胎緣填充芯是具有多邊形包絡(luò)線截面的螺旋層壓鋼絲，一個(gè)帶束層在簾布層外周之上疊加以加強(qiáng)胎冠部分，它由兩層或更多層的橫向鋼絲層構(gòu)成，一個(gè)側(cè)復(fù)合橡膠部分從胎唇基面沿胎緣外側(cè)向胎冠部分的胎冠橡膠延伸并且包括一個(gè)橡膠包布和一個(gè)胎側(cè)橡膠部分，其特征在于，構(gòu)成輪胎胎緣的各個(gè)部分中的胎緣填充芯的包絡(luò)面在正對(duì)著所采用的輪輞的凸緣的傾斜上升處的內(nèi)曲面的一面形成向輪胎外側(cè)凹的曲線形。
2.按權(quán)利要求1所述的充氣子午線輪胎，其特征在于，至少胎緣填充芯截面上鋼絲的包絡(luò)面的凹曲面的中間部分由曲率半徑(R2)的圓弧構(gòu)成，圓弧的曲率中心位于連接圓弧兩端的線段的垂直平分線上，使曲率半徑(R2)和所采用的輪輞的凸緣的內(nèi)曲面的曲率半徑(R)之間滿足關(guān)系0.7×R≤R2≤1.2×R。
3.按權(quán)利要求1所述的充氣子午線輪胎，其特征在于，在胎緣填充芯截面上與鋼絲包絡(luò)線凹曲面相配合的簾布層翻邊部分的形狀由一段或多段曲率中心在輪胎外側(cè)的圓弧構(gòu)成。
4.按權(quán)利要求3所述的充氣子午線輪胎，其特征在于，組成簾布層翻邊部分的多段圓弧的曲率半徑中的最小曲率半徑(R3)在所采用的輪輞的凸緣的曲率半徑(R)的0.75-1.2倍的范圍之內(nèi)。
5.按權(quán)利要求4所述的充氣子午線輪胎，其特征在于，至少在簾布層的翻邊部分，至少有一層加強(qiáng)線層疊加在胎緣內(nèi)簾布層外表面上，并且所述加強(qiáng)線層具有與翻邊部分圓弧相配合的圓弧部分，構(gòu)成圓弧部分的曲率半徑中的最小曲率半徑(R4)和所述最小曲率半徑(R3)以及曲率半徑(R)之間同時(shí)滿足關(guān)系R4≥R3和R4≤1.65×R。
6.按權(quán)利要求1所述的充氣子午線輪胎，其特征在于，側(cè)復(fù)合橡膠和胎緣填充芯在與所采用的輪輞的凸緣的傾斜上升處的凹曲面相對(duì)的側(cè)復(fù)合橡膠的外表面上和胎緣填充芯鋼絲的包絡(luò)面上都具有向輪胎外側(cè)凹的凹曲面。
7.按權(quán)利要求1所述的充氣子午線輪胎，其特征在于，輪胎具有從胎緣填充芯外表面沿簾布層主體在輪胎半徑方向漸縮延伸的硬加強(qiáng)橡膠，以及圍繞胎緣填充芯的胎緣填充芯包裹橡膠，并且包裹橡膠100％拉伸時(shí)的模量(E1)應(yīng)當(dāng)在加強(qiáng)橡膠100％拉伸時(shí)模量(E2)的0.75～1.20倍的范圍之內(nèi)。
8.按權(quán)利要求7所述的充氣子午線輪胎，其特征在于，側(cè)復(fù)合橡膠的至少凹曲面部分的橡膠的100％拉伸模量(E3)在加強(qiáng)橡膠100％拉伸模量(E2)的0.68-1.15倍的范圍之內(nèi)。
9.按權(quán)利要求7所述的充氣子午線輪胎，其特征在于，組成胎緣填充芯的鋼絲的外表面上具有很薄的涂層橡膠，并且涂層橡膠的100％拉伸模量(E4)不小于加強(qiáng)橡膠100％拉伸模量(E2)的0.45倍。
全文摘要
一種安裝在15°深槽輪輞上適用于卡車和公共汽車的充氣子午線輪胎，它包括胎緣部分，胎側(cè)部分，胎冠部分和簾布層，胎緣填充苡是具有多邊形包絡(luò)線截面的螺旋層壓鋼絲，帶束層在簾布層外周之上疊加以加強(qiáng)胎冠部分，側(cè)復(fù)合橡膠部分從胎唇基面沿胎緣外側(cè)向胎冠部分的胎冠橡膠延伸并且包括一個(gè)橡膠包布和一個(gè)胎側(cè)橡膠部分，其特征在于，構(gòu)成輪胎胎緣的各個(gè)部分中的胎緣填充苡的包絡(luò)面在與所采用的輪輞的凸緣的傾斜上升處的內(nèi)曲面處形成向輪胎外側(cè)凹的曲線形。
文檔編號(hào)B60C15/02GK1426909SQ02127499
公開日2003年7月2日 申請(qǐng)日期2002年8月2日 優(yōu)先權(quán)日1995年11月29日
發(fā)明者加藤憲史郎 申請(qǐng)人:株式會(huì)社普利司通