CN101186171B - 载重轮胎 - Google Patents

Abstract

一种载重轮胎包括：在胎圈之间延伸的具有帘线的胎体帘布层；以及设置在每个胎圈部分的胎圈补强层。胎体帘布层具有绕胎圈芯缠绕的边缘，使得缠绕部分具有基部和径向外部，基部沿着胎圈芯从胎圈芯的轴向内侧延伸至其轴向外侧，并且径向外部在胎圈芯的径向外侧上轴向朝内延伸。胎圈补强层包括：沿着基部延伸的弯曲部分；径向朝外延伸并与基部分离的轴向外部部分；以及沿着胎体帘布层的主体部分径向朝外延伸的轴向内部部分。胎圈补强层是由帘线并排设置的帘布层组成，弯曲部分的位于胎圈芯下面的轴向外部中的帘线的间隔Da不小于轴向外部部分中的帘线的间隔Db的1.5倍并且不大于其3.0倍。

Description

载重轮胎

技术领域

本发明涉及一种充气轮胎，更具体地是涉及一种适合于载重轮胎的胎圈结构。

背景技术

在日本专利申请公开第2005-178618号中公开了一种载重轮胎，其中，与图6所示的胎体帘布层的每个边缘绕胎圈芯反包而沿径向朝外延伸的传统结构不同的是，如图5所示，胎体帘布层(c)的每个边缘(ce)绕胎圈芯(b)大致缠绕一周。

在胎体帘布层边缘绕胎圈芯缠绕的情况下，当胎体帘布层的主体部分(cm)由于轮胎充气、胎侧部分的轴向朝外偏斜等因素而被径向外拉时，胎圈芯(b)遭受绕其中心轴线的旋转变形。因此，胎圈底部(bb)与其上安装轮胎的车轮轮辋的胎圈座(bs)之间的接触压力局部增加，压力更多地是增加在胎圈底部表面的胎踵侧的区域(y)而非胎趾侧的区域。因此，由于长时间使用过程中的局部增加的压力以及发热，胎圈底部表面被不均匀地硬化。更具体地讲，胎圈底部表面在胎踵侧的硬度变得高于在胎趾侧的硬度并且因此易于发生开裂。如果这种局部硬化和/或开裂发生在胎圈部分，则轮胎不能够通过胎面翻新而重新使用。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种载重轮胎，其中能够有效地防止局部硬化和开裂的发生以改善胎圈的耐用性，因此可以通过胎面翻新而重新使用轮胎从而有助于节约资源和节约能量。

根据本发明，载重轮胎包括：胎面部分；一对胎侧部分；一对胎圈部分，每个胎圈部分中带有胎圈芯；具有帘线的胎体帘布层，其经过胎面部分和胎侧部分在胎圈部分之间延伸，所述胎体帘布层具有一对边缘，每个边缘在其中一个胎圈部分处绕胎圈芯缠绕而使得缠绕部分具有沿着胎圈芯从胎圈芯的轴向内侧延伸至其轴向外侧的弯曲基部和在胎圈芯的径向外侧上轴向朝内延伸的径向外部；以及胎圈补强层，其设置在每个胎圈部分中，所述胎圈补强层包括弯曲部分、轴向外部部分和轴向内部部分，所述弯曲部分沿着胎体帘布层的弯曲基部延伸，轴向外部部分从弯曲部分的轴向外端径向朝外延伸并与基部分离，并且轴向内部部分从弯曲部分的轴向内端沿着胎体帘布层的主体部分径向朝外延伸，其中

胎踵侧的芯下部分的帘线的间隔Da是处于不小于径向延伸部分的帘线的间隔Db的1.5倍、但是不大于径向延伸部分的帘线的间隔Db的3.0倍的范围中，其中所述胎踵侧的芯下部分被限定为所述胎圈补强层的位于第一点与第二点之间的部分，所述径向延伸部分被限定为所述胎圈补强层的位于第三点与所述胎圈补强层的轴向外部部分的径向外侧端部之间的部分，所述第一点是所述胎圈补强层与穿过所述胎圈芯的径向内侧的中点并垂直于该径向内侧的直线的交叉点，所述第二点是所述胎圈补强层与所述胎圈芯的径向内侧的轴向朝外延长部分的交叉点，以及所述第三点是所述胎圈补强层与从所述胎圈芯的轴向最外端轴向朝外延伸并平行于所述胎圈芯的径向内侧的直线的交叉点。

优选地，胎圈芯具有通常在轮胎轴向方向上较长并且高宽比在0.43至0.58范围中的横截面形状。

除非另外指出，在本发明中轮胎的尺寸指的是在其中轮胎安装在标准车轮轮辋上并没有加载轮胎负载且胎压下降至50kPa的50kPa状态下的尺寸。标准车轮轮辋是针对轮胎由标准组织，即，JATMA(日本和亚洲)、T&RA(北美)、ETRTO(欧洲)、STRO(斯堪的纳维亚)以及类似组织官方认可的车轮轮辋。

附图说明

图1是根据本发明的载重轮胎在50kPa的状态下的横截面图。

图2是显示了其胎圈部分和胎侧下部部分的放大横截面图。

图3是用于解释胎圈补强层的胎踵侧的芯下部以及径向延伸部的横截面示意图。

图4显示了在展开状态下的胎圈补强层的帘线的设置。

图5是显示了现有技术的胎圈结构的横截面图。

图6是显示了传统的胎圈结构的横截面图。

具体实施方式

现在将结合附图详细描述本发明的实施方式。

在附图中，根据本发明的载重轮胎1包括：胎面部分2；一对胎侧部分3；一对沿轴向间隔的胎圈部分4，每个胎圈部分4中带有胎圈芯5；在胎圈部分4之间延伸的胎体6；设置在胎面部分2中的胎体6的径向外侧的带束层7；以及设置在每个胎圈部分4中的胎圈补强层15。

轮胎1是安装到15度斜底深槽轮辋J的无内胎子午线轮胎，其中轮辋J的胎圈座J1轴向朝内成15度渐缩。因此，胎圈部分4的底部也大致倾斜15度，更准确地讲是倾斜15度或稍稍大于15度(例如，直到多出大约10度)。

胎体6是由具有相对于圆周方向成80度至90度角径向设置的钢丝帘线的单层帘布层6A组成。胎体帘布层6A经过胎面部分2和胎侧部分3在胎圈部分4之间延伸，并且在每个胎圈部分4中，边缘从轴向内侧至轴向外侧绕胎圈芯5大致缠绕一周，因此形成了一对缠绕部分6b和位于它们之间的主体部分6a。

带束层7包括具有平行钢丝帘线的两个交叉缓冲层7A和7B。在此实施方式中，带束层7是由三个帘布层制成：径向最内部的第一帘布层7A，其具有相对于轮胎赤道线成10度至35度角设置的钢丝帘线；径向外部的第二帘布层7B，其具有相对于轮胎赤道线成10度至35度角设置并与第一帘布层7A的帘线交叉的钢丝帘线；以及径向最外部的第三帘布层7C，其具有相对于轮胎赤道线成10度至35度角设置并与第二帘布层7B的帘线交叉的钢丝帘线。

胎圈芯5是通过将钢丝5w缠绕预定圈形成具有径向内侧SL的特定横截面形状而形成的环。当轮胎安装到轮辋J上时，径向内侧SL基本上平行于轮辋J的胎圈座J1。因此，径向内侧SL相对于胎圈部分4的底部是平行的或朝轴向内侧径向向外稍稍倾斜(例如，直到大约为10度)。

横截面形状通常在轮胎轴向方向较长，并且胎圈芯5的高宽比HC/WC在0.43至0.58的范围，其中

“WC”是在与径向内侧SL平行的方向上测得的位于此平行方向上的末端之间的最大宽度，并且

“HC”是在与径向内侧SL垂直的方向上测得的位于此垂直方向上的末端之间的最大厚度。

可以采用多种形状作为横截面形状，但是优选例如六边形、矩形等多边形。因此，在此实施例中采用扁平的六边形形状，其具有：上述的径向内侧SL；与径向内侧SL平行的径向外侧SU；成V形形态的两个轴向外侧So；以及成V形形态的两个轴向内侧Si。

为了防止胎圈钢丝5w的缠绕的松驰，胎圈芯5可由例如涂胶帆布、橡胶座等包绕层8包绕。

如图3所示，上述胎体帘布层的缠绕部分6b绕胎圈芯5平滑弯曲以具有基部10和径向外部11。基部10被限定成沿着胎圈芯5的轴向内侧Si、径向内侧SL和轴向外侧So延伸。径向外部11被限定成从基部10的轴向外端朝向胎体帘布层主体部分6a延伸，同时其与包绕层8的径向外侧之间留有间隔(或者在未配置包绕层8的情况下与胎圈芯5的径向外侧SU之间留有间隔)。

为了将缠绕部分6b稳固地固定到胎圈芯5，径向外部11相对于与径向内侧SL平行的方向的倾角θ设定在不大于60度、优选地不大于45度的范围。但是，为了减小胎体帘线的回弹，相对于与径向内侧SL平行的方向的倾角θ优选地设定在不小于10度、更优选地不小于15度的范围。并且径向外部11的端部11a距离径向外侧SU的距离U1优选地设定在3mm至12mm的范围。此外，端部11a距离胎体帘布层主体部分6a的距离U2优选地设定在1mm至5mm的范围。如果距离U1小于3mm，径向外部11的回弹增加，于是使制造胎坯变得困难。如果距离U1大于12mm，压力容易集中在径向外部11的端部11a，这从胎圈耐用性来看是不利的。如果距离U2小于1mm，胎体帘线的端部11a变得容易接触到并因此损坏主体部分6a的胎体帘线。如果距离U2大于5mm，胎体帘布层不能够完全固定到胎圈芯5上。

此外，在这个实施例中，为了防止回弹并由此将径向外部11固定到适当的位置，将稳定帘线层17设置在径向外部11的径向外侧。稳定帘线层17通过将钢丝帘线17w沿圆周方向螺旋状缠绕一圈以上而成形，优选为2至6圈。钢丝帘线17w的抗断强度优选地在2000N至4000N的范围。

此外，胎圈部分4配置有由径向内部20L和径向外部20U组成的胎圈三角胶20。径向外部20U是由软橡胶制成，其日本工业标准(JIS)A型硬度计硬度Hs3为50至60并且具有三角形横截面形状。径向内部20L是由硬质胶制成，其日本工业标准(JIS)A型硬度计硬度Hs2为76至88并且具有L形横截面形状。径向内部20L的组成如下：基层20La，具有大致恒定的厚度并且沿缠绕部分6b的径向外部11的径向外侧延伸；以及薄的径向延伸层20Lb，从基层20La的轴向内端沿着胎体帘布层主体部分6a径向朝外延伸。在径向外部11与胎圈芯5之间设置有由橡胶制成的填充物22，填充物22具有三角形横截面形状并且具有与径向内部20L相同的硬度。填充物22经过径向外部11的端部11a与胎体帘布层主体部分6a之间的间隙(U2)与径向内部20L结合。因此，端部11a被包围或固定在相对较硬的橡胶中。胎圈三角胶20的这种结构能够在没有增加硬质胶的体积的情况下有效地增加对于胎圈部分和胎侧下部部分的轴向朝外弯曲变形的抵抗性，其中在增加硬质胶的体积的情况下能量损耗相对较大。因此，能够同时提高滚动阻力和胎圈耐用性。

此外，胎圈部分4配置有如上所述的胎圈补强层15。

胎圈补强层15由钢丝帘线15w的单帘布层组成，钢丝帘线15w相对于轮胎圆周方向成10至80度范围的可变角度α设置。胎圈补强层15由轴向内部部分15i、轴向外部部分15o以及位于它们之间的弯曲基部部分15A组成，以具有如图2所示的U形横截面形状。弯曲基部部分15A沿着缠绕部分6b的基部10延伸。轴向内部部分15i从弯曲基部部分15A的轴向内端沿着胎体帘布层主体部分6a的轴向内表面径向朝外延伸。轴向外部部分15o从弯曲基部部分15A的轴向外端径向朝外延伸，并与基部10分离。轴向外部15o沿着胎圈三角胶20的轴向外表面延伸，并稍稍轴向朝外倾斜。胎圈补强层15的目的是通过增加胎圈部分的刚性而提高转向稳定性并且通过减小胎圈偏斜而提高胎圈耐久性。因此，内部部分15i和外部部分15o的径向高度Hi和Ho分别设定在不小于轮辋凸缘J2的高度Hf的1.5倍、优选地不小于其2.0倍的范围，这两个高度都是从胎圈基线BL起测量的。顺便提及，在轮胎领域中众所周知的是，胎圈基线BL是与轮胎旋转轴线平行绘制的经过胎踵点的直线。具体地讲，胎圈基线穿过对应于标准车轮轮辋的轮辋直径的径向位置。

然而，如果外部部分15o的径向高度过高，压应力容易集中在外部部分15o的径向外端。因此，优选地，径向高度Ho不大于40mm、优选地不大于35mm。另一方面，由于内部部分15i的端部不受压应力，所以径向高度Hi可以大于径向高度Ho。例如，径向高度Hi设定在不大于60mm的范围、优选地不大于50mm。

胎圈部分4配置有由抗磨损硬质胶制成的胎圈包布21，其中抗磨损硬质胶的日本工业标准(JIS)A型硬度计硬度Hs为70至90。

胎圈包布21沿着胎圈部分4的轴向外表面、底部表面和轴向内表面延伸。因此，胎圈包布21具有：在胎趾与胎踵之间延伸的基部21B，其限定了胎圈底部表面；从胎趾径向朝外延伸的轴向内部21C，其限定了胎圈部分的轴向内表面；以及从胎踵径向朝外延伸超过轮辋凸缘J2的径向外端的轴向外部21A，其限定了胎圈部分的轴向外表面。

轴向外部21A与相对较软的胎侧橡胶3G衔接。胎侧橡胶3G设置在每个胎侧部分3中的胎体6的轴向外侧。在这个实施例中，胎侧橡胶3G与轴向外部21A之间的分界面或边界M从胎圈补强层15的外部部分15o的轴向外表面延伸至轮胎的外表面并同时径向朝外倾斜。

根据本发明，上述胎圈补强层15的帘线间隔是局部改变的，从而控制在胎圈芯5下面的胎踵侧部分发生的胎圈包布橡胶21的开裂，同时保持补强效果。

如图3所示，胎踵侧的芯下部分Ya被限定为胎圈补强层15的位于第一点P1与第二点P2之间的部分。此外，径向延伸部分Yb被限定为胎圈补强层15的位于外部部分15o的端部15oe与第三点P3之间的部分。

第一点P1是胎圈补强层15与穿过径向内侧SL的中点并垂直于径向内侧SL的直线的交叉点。第二点P2是胎圈补强层15与径向内侧SL的轴向朝外延长部分的交叉点。第三点P3是胎圈补强层15与从胎圈芯5的轴向最外端Qo轴向朝外延伸并平行于径向内侧SL的直线的交叉点。

图4示意性地示出展成平面的胎圈补强层15的钢丝帘线的设置。正如图中所示的那样，胎踵侧的芯下部分Ya中的帘线数比径向延伸部分Yb中的帘线数少。胎踵侧的芯下部分Ya的帘线15w之间的间隔Da设定在不小于径向延伸部分Yb的帘线15w之间的间隔Db的1.5倍、优选地不小于其1.8倍，但是不大于其3.0倍、优选地不大于其2.7倍的范围。因此，胎圈补强层15的刚性在胎踵侧的芯下部分Ya中降低。从而，胎圈包布橡胶21受到的来自胎圈芯和胎体帘线的压力通过胎踵侧的芯下部分Ya减轻。因此，控制了接触压力的局部增加，从而防止了胎圈包布橡胶21的硬化和开裂。然而在径向延伸部分Yb，由于其刚性相对较高，所以能够提高转向稳定性和胎圈耐久性。

如果帘线间隔Da大于帘线间隔Db的3.0倍，则保持帘线的整齐排布会变得困难，并且会降低胎圈的耐久性。此外，生产效率会降低。如果帘线间隔Da小于帘线间隔Db的1.5倍，便不能够取得上述的有利效果。

如图4所示，通过改变部分Ya与部分Yb之间的补强帘线15w的上述角度α就能够改变帘线间隔。

为了使胎圈补强层15发挥它的补强效果，径向延伸部分Yb中的帘线角度α优选地设定在相对于轮胎圆周方向成15度至60度的范围，并且径向延伸部分Yb的帘线间隔Db设定在0.5mm至3.0mm的范围。

在这个实施例中，由于如上面解释的那样胎圈芯5的高宽比HC/WC较低，在胎圈底部与胎圈座J1之间的接触压力变得均匀且较低，防止了接触压力的局部增加。因此，与胎圈补强层15合作能够有效地控制在胎踵侧部分中的胎圈包布橡胶21的硬化和开裂。如果高宽比HC/WC小于0.43，胎圈丝5w的缠绕变得非常容易混乱，并且因此降低了胎圈的耐用性。如果高宽比HC/WC大于0.58，则不能够防止接触压力的局部增加。此外，使胎趾从胎圈座J1抬离的永久变形变得容易发生。如果引起了这种永久变形，则在安装轮胎的过程中，注入到轮胎中以给轮胎充气并将胎圈部分安置到胎圈座上的高压空气通过胎趾与胎圈座之间的间隙泄漏，因此，变得难以将轮胎安装到轮辋上。

对比试验

在下文中，制造并测试尺寸为11R22.5(轮辋尺寸：7.50×22.5)的载重子午线轮胎。

测试轮胎除了胎圈结构以外具有相同结构。规格如表1中所示。抗裂性测试：

利用轮胎测试鼓，使安装到车轮轮辋上的测试轮胎在常规条件下(轮胎负载27.25kN并且轮胎压力700kPa)以100km/hr的速度行驶。在行驶100,000km之后，对胎圈包布橡胶的开裂进行目视检查。

硬化测试：

在轮胎行驶100,000km之后以及轮胎尚未使用时测量胎踵侧的芯下部分的胎圈包布橡胶的复合弹性模量，以获得行驶后模量E＊1与行驶前模量E＊0的比率E＊1/E＊0。复合弹性模量是在70摄氏度的温度、10Hz的频率、10％的初始应变以及+/-2％的振幅的条件下测量的。在表1中，比率E＊1/E＊0以基于比较例1的结果为100的指数示出，其中指数数字越小则硬化越小。

重新安装测试：

安装到车轮轮辋并充气至700kPa的轮胎被放置在温度控制在80摄氏度的热室中放置三天。然后，由熟练工人将轮胎拆卸并随后重新安装到轮辋上。由工人来评价在重新安装操作中注入的空气是否大量泄漏。

胎趾抬离以及胎圈芯变形测试：

在轮胎被重新安装并充气至700kPa后，通过使用X射线CT扫描仪来检查胎圈部分是否发生了胎趾从胎圈座的抬离以及是否发生了胎圈丝缠绕的混乱。

胎圈耐久性测试：

利用轮胎测试鼓，使轮胎在下面的加速条件下行驶：3倍于27.25kN的轮胎负载、20km/h的行驶速度以及700kPa的轮胎压力。测量直到在胎圈部分发现任何损伤时的行驶时间。在冷条件下和热条件下进行测试，其中在冷条件下轮胎和轮辋组件被放置在环境温度中，而在热条件下轮辋的温度保持在130摄氏度。结果是以基于比较例1的结果为100的指数示出，其中指数数字越大则耐久性越好。

表1

*1)BW＝图2，U＝图6

*2)A＝“9，10，11，10，9”，B＝“8，9，10，9，8，7”数字顺序指出了按照从径向内侧SL到径向外侧SU的顺序在每层中的缠绕(端部)的数目。

Claims (3)

1.一种载重轮胎，包括：

胎面部分；

一对胎侧部分；

一对胎圈部分，每个所述胎圈部分中带有胎圈芯；

具有帘线的胎体帘布层，其经过所述胎面部分和所述胎侧部分在所述胎圈部分之间延伸，所述胎体帘布层具有一对边缘，每个边缘在其中一个所述胎圈部分中绕所述胎圈芯缠绕，使得缠绕部分具有沿着所述胎圈芯从其轴向内侧延伸至其轴向外侧的弯曲基部和在所述胎圈芯的径向外侧上轴向朝内延伸的径向外部；以及

胎圈补强层，其设置在每个所述胎圈部分中，所述胎圈补强层包括沿着所述胎体帘布层的弯曲基部延伸的弯曲部分，

从所述弯曲部分的轴向外端径向朝外延伸并与所述基部分离的轴向外部部分，以及

从所述弯曲部分的轴向内端沿着所述胎体帘布层的主体部分径向朝外延伸的轴向内部部分，其中

所述胎圈补强层由帘线并排设置的帘布层组成，并且

胎踵侧的芯下部分(Ya)的帘线的间隔Da是处于不小于径向延伸部分(Yb)的帘线的间隔Db的1.5倍、但是不大于径向延伸部分(Yb)的帘线的间隔Db的3.0倍的范围中，其中

所述胎踵侧的芯下部分(Ya)被限定为所述胎圈补强层的位于第一点(P1)与第二点(P2)之间的部分，

所述径向延伸部分(Yb)被限定为所述胎圈补强层的位于第三点(P3)与所述胎圈补强层的轴向外部部分的径向外侧端部(15oe)之间的部分，

所述第一点(P1)是所述胎圈补强层与穿过所述胎圈芯的径向内侧(SL)的中点并垂直于该径向内侧(SL)的直线的交叉点，

所述第二点(P2)是所述胎圈补强层与所述胎圈芯的径向内侧(SL)的轴向朝外延长部分的交叉点，以及

所述第三点(P3)是所述胎圈补强层与从所述胎圈芯的轴向最外端(Q0)轴向朝外延伸并平行于所述胎圈芯的径向内侧(SL)的直线的交叉点。

2.根据权利要求1所述的载重轮胎，其中

所述胎圈芯具有在轮胎轴向方向上较长且高宽比在0.43至0.58的范围的横截面形状。

3.根据权利要求2所述的载重轮胎，其中

每个所述胎圈部分配置有在所述缠绕部分的径向外部的径向外侧缠绕至少一圈的钢丝帘线。

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