CN1007719B - 充气橡胶车胎及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种车辆用的充气橡胶轮胎，它有两个卷边以支承在车轮的轮辋上。在每个卷边中埋有芯圈，它有一个成型圈，绕着成型圈的是帘布层插入端，它被埋在轮胎的橡胶材料中以使它固定。每个成型圈包括一种材料它能和橡胶材料化学粘接，并包含一个高强度纤维制成的绕扎，该绕扎被置于成型圈中它和成型圈固持在一起并加强了成型圈。

Description

本发明关于改良的充气橡胶车胎，它的轮辋上有两个卷边，卷边中埋有芯圈，绕着芯圈的是埋入橡胶中的帘布层插入端，这样来使插入端固定。本发明也关于生产这种充气胎的方法。

通常都知道布置在充气胎卷边中的芯圈是用金属（例如钢）制成的，其形状为成型金属片或丝，并由多股绕成。

由于金属（如钢）和充气胎的橡胶并没有很好的亲和力，就产生先有芯圈和胎料间的连接问题。弹性弯曲的单个金属丝在弯曲应力下有弹回的趋向。在硫化时，当时的橡胶尚有流动性，在最坏的情况下上述的现象造成芯圈的结构失常。再加上这一事实，即芯圈的比重和胎料显著不同以及芯圈的特殊形状，芯圈成为不平衡现象的根源，这种不利影响随着胎的轻型化结构以及胎的设计速度的提高而成比例地增加。

由于传统的芯圈被帘布层插入端的进入端所封围，这种结构造成变硬的卷边区，一直延伸到胎的侧壁好大一段距离，使得胎的舒适性受损。

本发明就为了解决这个问题，提供一种充气橡胶车胎，它的卷边中有改良了的芯圈，这种芯圈一方面能合适地和柔顺地和包围它的材料构成一体，另一方面比先有芯圈有更轻更均匀的结构。本发明还因为改良了卷边的柔性而使胎在装上时变得容易。最后本发明减少了帘布支持装置的所需结构高度，在胎断面高度不变的情况下大幅度提高弹性舒适性，或在同样弹性舒适性的情况下大幅度减小胎断面高度以便提供更大的辋或制动直径。

为了解决本说明书开头部分说的普通充气橡胶胎的问题，建议每根 成型的圈包括有和橡胶化学地接合的材料，还包括嵌入成型圈中的高强度纤维的绕扎。

成型圈是用韧性材料做成，它和胎的橡胶相适应，就是说这种材料能和橡胶柔性连接，所以即使在工作中碰到挤压或扭曲现象时，也不会在胎料和芯圈之间产生破裂问题。此外按照本发明的成型圈包括一股材料的绕扎，这和先有芯圈相反的是所谓连续地绕成的，因此就没有那种会造成不平衡现象的接头。另一方面，适宜于做绕扎的特别细的多股材料或纤维被置于相对稳固的成型圈中，用一种粘合剂它开始是流体随后会凝固的，例如液态橡胶，以这样的方法，即把成型圈支持在一起以形成一个不可伸长的圈，不用把形成成型圈的材料端连接在一起形成接头。这意味着成型圈也不会造成任何不平衡。

这种弹性的但不可压缩的型框防止芯线发生相互间的位移，这保证了一束纤维原有的强度在一适当的水平。

形成绕扎的纤维或多股材料可以是一条丝，一股丝，捻纱，辫织或缆，单芯捻纱或多芯捻纱（6到20μ），也可以是一种由多股材料、狭条或丝带捻成的纱。重量的是绕扎要包括相当大数量的非常细的芯线和多圈绕成，以便给芯圈以所需的强度、柔性和安全性。成型圈因其形状而具有稳固性，有抗弯曲的外形，并保护绕在其中的多股材料。以防止轮胎径向和轴向的直接弯曲负荷;而在伸张时多股材料把成型圈支持在一起并提供所需的稳性。

最好是，按照本发明的芯圈备有复盖装置，它封盖着成型圈的最初开放的以便绕入多股材料的侧面，复盖装置最好是环的形式，它可以是条状的外形。复盖装置在多股材料被绕入成型圈以后再装上芯圈。因此，复盖装置最好被置于径向隔开成型圈中的绕扎一段距离处，以便轮胎的帘布层插入端在这两者中间被紧紧装置着，以便帘布层插入端的环绕部分在制造轮胎时即在涨开操作和硫化操作时不会从芯圈上松开。复盖装 置可被牢固地连接在成型圈上，例如利用把复盖装置和/或成型圈做成所需的形状。复盖装置也可以进一步具有一种外形，它向成型圈中的绕扎延伸，以便在复盖装置和它下面的帘布层插入端之间提供一种牢固的连接。

虽然成型圈和复盖环最好由硬性的扁平材料做成，它最好有成型的外形，这取决于该材料和橡胶的亲和力，它们也可以有一些通孔，橡胶材料能通过通孔来嵌合。在这方面说来复盖环也可以由织物或带网孔的带或条做成。

最好是至少是成型圈，其次可能的话加上复盖环，都用塑料材料做成，它的比重在1和1.5之间，最有利是从1至1.2，这就完全排除了金属例如钢来做芯圈。

绕在成型圈中的多股材料最好是具有高拉强度的捻纱或线料，例如全部或绝大部分由碳纤维或芳族聚酰胺组成，其比重在1.3和2.6之间，最好是1.5。

因此，由于使用了细的芯线而又用用小量的材料，这种措施使芯圈中的绕扎它具有高强度但又特别柔软，在不希望的伸张情况下给芯圈以所需的稳性。封盖着绕扎的成型圈也可以是保护线或多股材料的复盖环，这线或多股材料可能不利负荷造成的弯曲高度敏感，该种负荷是由绕过芯圈的帘布层插入端发出的，特别是当对充气轮胎进行膨胀或伸张操作时，在胎形模腔中进行硫化处理时，或进行装配时。

如果芯圈的个别部件包含上述材料，此时的芯圈就和轮胎的橡胶具有相似或差不多相同的比重。因此，不但芯圈能牢牢地埋在轮胎卷边中，而且由于比重的原因，它和轮胎材料成为一体，所以卷边的芯圈不会造成任何不希望的不平衡现象，而先有的芯圈就因为较大的比重而造成重量集中或重点，重复地发生上述现象。

按照本发明一个优先实施例，成圈形成一种槽或凹陷以容纳绕在其 中的纤维或多股材料。这样，多股材料能被几乎完地封盖在成型圈中，因此，它基本上被成型圈保护着防止和沿着芯圈布置的帘布层插入端直接接触。从帘布层插入端发出的拉力之类被基本上传递给成型圈，由于它的槽形外形，防止了这种力对绕在成型圈中的纤维或多股材料施加有害的弯曲负荷。成型圈的形状是这样的，即帘布层插入端能绕在其外侧，换句话说，成型圈没有任何锐缘或角可以对帘布层插入端造成不利的负荷和应力，但它的外形允许平滑地进入。

另一方面，芯圈可以适当地牢固和可靠地固持着围绕着的帘布层插入端的端部，以防止帘层插入端的绕着的部分回复到它原始形状，即使是在轮胎成形模压的硫化操作中。实施例对钢芯帘布也特别有利，例如用于卡车轮胎。这是由于按照本发明的芯圈形成一种绷带，它对伸入芯圈的帘布层插入端的端部施加压紧作用，这是由于把复盖环的直径做成适当的尺寸，以及可以使复盖环的表面具有某种外形，以使它对帘布层插入端起作用而防止它滑脱。

按照本发明的用于充气橡胶胎的芯圈的实施例，以放大比例用简化形式示于附图中，图中：

图1是芯圈的第一实施例的一个横断面图，

图2是图1中沿Ⅱ-Ⅱ线作的纵断面图，

图3是芯圈一个改良实施例的一个横断面图，

图4是芯圈进一步改良实施例的横断面图，

图5是芯圈另一个实施例的横断面图，显示绕过芯圈的帘布层插入端是如何在此固定的，

图6是芯圈第五实施例的横断面图，其中帘布层插入端的插入的端部凸出于芯圈。

图7是充气橡胶胎的透视图，显示两个轮胎卷边中的一个包含一个按照本发明的芯圈。

图1和2中显示的芯圈1包括一个外成型圈2，它有稳固的外形，绕扎3被置于其中，绕扎3由细的多股材料组成，这里没有详细画出，它们在横断面中形成均匀的质量，还有一个绷带形的复盖环4。一个帘布层插入端5被绕在或围绕着芯圈1。帘布层插入端5的端部5a被持于复盖环4和绕扎3之间，例如被夹紧着。为了增加图的清晰，在帘布层插入端5或端部5a和芯圈1之间画出了空隙。在事实上帘布层插入端5靠紧着成型圈2的外侧，成型圈2有倒圆的侧面，成型圈中的绕扎3也有倒圆的侧面，这些倒圆的侧面遍布它们的整个表面区域，当复盖环4用某种程度的予紧力从外部压向帘布层插入端5的端部5a时，帘布层插入端5就贴合着成型圈2，以便使端部5a和芯圈1固定。

在帘布层插入端5的进入侧，成型圈2有一个直立的缘部6，其形状如弯角，它保护着帘布层插入端5的插入的端部5a，并保证帘布层插入端能被包绕着芯圈，没有弯曲的危险。

在圈2中的绕扎3大体上充满着由成型圈2形成的槽形7中，由于其特殊的形状，帘布层插入端5的端部5a平躺在绕扎3上并尽量伸至角状部6（见图1）。

图3所示的实施例和图1所示的芯圈之不同之处基本上在于芯圈11包含着一个绕扎13它是这样充满成型圈12的槽形17的，即帘布层插入端5的端部5a它是配合在芯圈11中的，在芯圈11中以躺平的状况以小的倾斜度伸向圈12的角状部16。图3的芯圈实施例在复盖环14方面也存在差异，即复盖环14具有锥形并在15处有鼻状外形，它配合在成型圈12的部分16的外端上，以掀扣式连接，这就使成型圈12和复盖环14之间产生牢固的连接。

在图4所示的实施例中，芯圈21的成型圈22的其角状部26的区域中备有一个延伸部28，它能以掀扣式固定方式啮合在锥形夹紧环24上。为此，环24有一个向上突出的缘部29。在这种布置中，成型圈22有一个径 向切槽25以便保证它的弹性。

由成型圈22形成的槽形27被绕扎23充满着，这和图3所示实施例的情况相似。绕扎23最好由一根单丝绕成，或由多根单丝之类形成的多股材料绕成，这提供实用上的无端绕扎，这样既不会伸张，又因每根芯线的特细横断面而特别柔软，所以断裂的危险非常小而芯圈的稳性和安全性非常大。因为绕扎23是做成无端的，不存在材料中和平衡中由接头形成的薄弱点。

图5中显示的芯圈31和图1中所示的相似，但是复盖环34有一个鼻部35，它啮合于成型圈32的角状部36的上端上，同时在它的下表面上有一个或多个凸出的固定钮38，当复盖环34被沿着箭头39所示方向完全地推到成型圈32上时，它就形成和成型圈32的牢固掀扣连接，从而保持不会滑脱。

在装配操作中，帘布层插入端的端部（在图5中未示出）它被芯圈31所包绕的，是被沿着箭头40所示的方向推到成型圈32的槽形37中的绕扎33上，直至它的端部靠近圈32的部分36的内侧。然后把夹紧环34向相反方向推入（如箭头39所示）到圈32上和帘布层插入端的插入的端部上，以便用夹紧环的形式把帘布层插入端的端部压向绕扎33，把它固定在成形圈中。

在图6所示的实施例中，芯圈51包括一个成形圈52，它和图1中所示的成型圈有相似的外形，它形成了一个槽形57，在其中被置有高强度纤维或捻纱材料的绕扎53。被置于帘布层插入端5的进入侧的是一个向上延伸部56，它有角状外形，具有弯曲的轮廓，因此具有适当弯曲外形的帘布层插入端5能被绕着芯圈51放置并能被这样弯回来，即它的插入端部5a躺在绕扎53的平顶侧上。

接着被置于芯圈51的外侧上的是复盖环54，它压着帘布层插入端5的插入端5a，以一定程度的予紧力压向圈52的槽形57中的绕扎53，把它 固紧在此位置上。在复盖环54和圈52的向上延伸部56之间的是一个开开口58，通过它的是帘布层插入端5的插入端部5a的最外端5b。最外端5b是这样穿过开口58的，即它和从轮胎侧壁出来的帘布层插入端5的部分5c平行地延伸，并和它靠近地延伸，如图6所示。

在图6的芯圈实施例中，帘布层插入端5的插入端部5a被特别牢固地持于芯圈上。

聚合物（2，6-二甲烷-1，4-苯撑醚）被发现是一种特别适合做成型圈的塑料。

图7显示一个完整的充气橡胶胎60，它有一个外环形胎面61，它的两侧渐变为弧形侧壁62，它们又各自结束为环形卷边63，卷边63被用来支承在车轮的轮辋（未示出）上，在卷边63中就埋有按照本发明的芯圈。

在实施例中所述的成型圈（2，12，22，32，52）和/或复盖环（4，14，24，34，54）最好包括塑料材料以及具有大致均匀的壁厚约2mm。成型圈（22）和/或复环（4，54）可以包含多个通孔。复盖环（4，54）可以由开口网或织物组成。

绕扎（3，13，23，33，53）最好是其横断面在径向比横向要小些。形成绕扎的多股材料（30）包括高强度纤维例如碳或芳族聚酰胺纤维，例如以粗纱、线或捻纱材料的形式。

各芯圈（1，11，21，31）的各部分最好包括具有和轮胎的橡胶相同或相似的比重的材料。

在优先实施例中塑料的成型圈（2，12，22，32，52）具有的比重在1和1.5之间，最好是1至1.2，而绕扎（3，13，23，33，53）的多股材料具有的比重在1.3和2.6之间，最好是1.5。成型圈（2，12，22，32，52）可以包括聚苯基醚支承材料。

本发明也涉及生产充气橡胶轮胎的方法，这种轮胎有埋在橡胶材料中的帘布层，还有两个环形卷边，它们被置于车轮的轮辋上，其中埋在 每个卷边中的是一个芯圈，绕着芯圈的是帘布层的一侧边，在此处，帘布层被置成绕着芯圈，整个装置被引入橡胶材料，这样制成的胎坯被进行硫化处理。新方法中，芯圈是由成型圈制成的，其中置有用合成的多股材料制的绕扎，绕扎的纤维材料在被绕进成型圈之前，用开始是流体随后会凝固的材料浸渍，它硫化后形成接合料（matrix）。这种硫化后形成接合料的材料是一种实用化的聚丁二烯，以便防止纤维和/或芯线相互间的位移。

在安装帘布层之前，成型圈表面被涂覆着苯乙烯-聚丁二烯橡胶支承材料。也可采用带有苯乙烯-聚丁二烯橡胶材料的帘布层。在绕扎被装入成型圈之后，一个复盖装置，例如其形状是一个环，被置于绕扎上。这个复盖装置可以被沿着成形圈的轴向或从成型圈的侧面推上成型圈上来。

Claims (12)

1、车辆用的轮胎，它有两个卷边置于车轮的轮辋上，每个卷边中埋有芯圈，帘布层插入端埋在轮胎的橡胶中并被置成绕着芯圈以固定帘布层插入端，其特征为芯圈包括一个成型圈，它是用能和橡胶化学性粘接的材料制成，以及一个嵌入在成型圈中用高强度纤维制成的绕扎。

2、如权利要求1中的轮胎，其特征为成型圈有一个开口侧以容纳绕扎。

3、如权利要求2中的轮胎，其特征为还包括一个复盖装置，它装置于该开口侧上以压住帘布层插入端。

4、如权利要求3中的轮胎，其特征为复盖装置是一个条形或扁平环，它和成型圈一起形成一个横向地开口的形状以容纳帘布层插入端。

5、如权利要求4中的轮胎，其特征为复盖装置和成型圈都具有能可靠地联接的形状。

6、如权利要求3、4、5中任一项的轮胎，其特征为复盖装置是环形的并以予紧力的状况压紧帘布层插入端的插入的边部以把该边部压紧。

7、如权利要求1中的轮胎，其特征为成型圈有一个倒圆的槽形以容纳纤维绕扎。

8、如权利要求7中的轮胎，其特征为该槽部分地被该绕扎充满。

9、如权利要求1中的轮胎，其特征为成型圈的横断面是U或L形的，在帘布层的进入侧有一个直立的角，并具有倒圆的各个侧面。

10、如权利要求3或4中的轮胎，其特征为复盖环是这样布置的，即在该复盖环和成型圈之间形成一个开口，并且帘布层插入端在绕扎和复盖环之间绕过成型圈并穿出该开口，处于紧靠着进入的帘布层插入端。

11、一种生产车辆用充气橡胶轮胎的方法，该轮胎有埋在橡胶材料中的帘布层，两个环形的卷边被置于车辆车轮的轮辋上，而在每个卷边中埋有芯圈，绕着芯圈被放置着帘布层的一侧，帘布层被置成绕着芯圈，然后整个组合就被引入橡胶材料，这样制出的胎坯被进行硫化处理，其特征为芯圈由成型圈所形成，其中放置着由合成多股材料制成的绕扎，绕扎的纤维材料在被绕入成型圈之前用一种材料来浸渍，这种材料开始是流体，随后凝固，经硫化后形成接合料（MATRIX）。

12、如权利要求11中的方法，其特征为该种经硫化后形成接合料的材料是一种实用化的聚丁二烯，以便防止纤维和/或芯线相互间的位移。

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