专利名称：带有不对称加强侧壁的轮胎的制作方法
技术领域：
本发明涉及带有一个半径向或径向胎体的轮胎，特别地(但不是唯一地)该轮胎可以安装在高速行驶的车辆上。
当装有带半径向或径向胎体的轮胎的车辆在弯道上转圈行驶时，行驶的条件改变，特别是印痕面积(footprint)(即每一个轮胎的胎面和车辆行驶的道路之间的接触面)的轮廓形状及其面积改变得非常大。考虑到轮胎和所述道路之间的接触力，这会导致可以产生临界现象的行驶状况，驾驶员难以控制这种状况(特别是高速时)。
在所采用的结构中，当在弯道上转圈(拐弯)时，在弯道外侧上的车辆轮胎受到强度较大或较小的横向力作用，这些力起源于地面与胎面之间的接触，以及包括由轮胎支承的原始负荷和过载(一些车辆轮胎通过损害其他轮胎而卸除其部分负荷)的大垂直应力。弯道的外侧是指离所述围绕弯道行驶的车辆的瞬时旋转中心最远的车辆侧面。另外，位于弯道外侧上的轮胎/车轮组件，相对于地面上的印痕面积，向弯道的外侧横向移动，并且，轮胎的外侧壁明显地被道路作用在胎面上的接触力拉伸，该接触力将轮胎外侧壁拉向弯道内侧(总的来说，与地面接触的轮胎胎面的部分不滑动，而是沿着一条与所述弯道相应的弯曲路径运动)。在这种条件下，印痕面积的几何形状改变，变成基本上为梯形的，其较短的边朝向弯道的内侧。结果是，与同一个胎面的轴向相对部分比较，在外侧壁附近的胎面部分上的接触压力增加。这种新的接触压力分布干扰在拐弯过程中轮胎的性能。
对于装在客车上的轮胎，必需有一些技术方法能够最大限度地减少拐弯时轮胎接触印痕面积的几何形状的变化，并可以尽可能地限制在相同条件下的接触压力分布的变化。
本申请人提出的申请号为WO02/09955的专利申请公开了一种新的轮胎结构，它可在高速下行驶，并可经受住或多或少的不稳定性驾驶或制动力矩的作用。为了增加轮胎胎体加强件对这种力矩的抵抗力，提出了一种方法，即根据在至少一个侧壁上包括一个附加的加强件圆环，以及在这个附加的圆环和在每一个轮胎胎边中，胎体加强件的固定件之间放置一部分橡胶混合物的原理，来加强侧壁的横向和纵向刚性。
为了改善拐弯时轮胎的抓着力性能，和传递力矩，同时不论行驶速度如何，保证拐弯时更好的稳定性性能，根据本发明的轮胎包括二个胎边，一个带有胎面的胎冠，和连接胎冠与所述胎边的侧壁。每一个轮胎胎边具有一个位于内侧，并用于与安装轮缘的座接触的倾斜部分径向。该座设置成其外侧轴向最远的点所在圆的直径比内侧上最远的所述座的点的直径大。安装轮缘包括凸缘，它轴向位于该座的外面，用于在安装在轮缘上的过程中，限制胎边的轴向移动。
根据本发明的轮胎由一个胎体加强件来加强，该胎体加强件包括由在线网层内互相平行的加强件形成的一个胎体线网层，并相对于圆周方向形成60°至90°间的一个角度。在每一个胎边中，所述加强件固定到至少一个环形固定件。该胎体加强件在径向外侧被一个胎冠加强件顶部覆盖，而该胎冠加强件又被胎面顶部覆盖。
这个轮胎具有第一和第二侧壁，每一个侧壁具有一个附加的不可伸长的圆环，该圆环位于轴向最外面的胎体线网层轴向内侧。通过第一侧壁的圆环截面的重心和位于所述第一侧壁的延伸部分的胎边的固定圆环的线段，相对于旋转轴线形成一个β1角度。该角度β1朝向轮胎的外侧开放。通过第二侧壁中的圆环截面的重心和所述第二侧壁的延伸部分的固定圆环的线段，与旋转轴线成一个β2角度，该角度β2朝向轮胎的外侧开放。
另外，每一个侧壁包括一个径向位于附加圆环和胎边中的环形固定件之间的连接部分，以便在所述附加圆环和固定件之间形成机械连接。
这个轮胎的特征在于，角β1与角β2不同。
最好，轮胎的第一侧壁放置被设计位于安装该轮胎的车辆外侧，并且，在第一侧壁上测量的角度β1比在第二侧壁上测量的角度β2小。
最好，在外侧壁上的角度β1最多等于70°，而在内侧壁的角度β2大于70°。
最好，在内侧壁测量的角度β2朝向轮胎的外侧开放，在75°至100°之间。
胎边中的环形固定件是指任何能够吸收由充气压力在加强胎体加强件中产生拉伸力的零件。众所周知，胎边中的所述环形件可以为一段由环形的线或线缆形成的一个胎边钢丝；或者更一般地，为一堆相对于圆周方向成0°或至多10°的角度的几根线或线缆带。还知道，固定是在足够大的面积上，通过胎体加强件与环形件间的粘接来进行的，粘接表面可以为圆环面形状，(如当胎体加强件绕用橡胶混合物包覆的胎圈钢丝缠绕时，)或者可以为圆柱形或截锥形表面，或甚至为圆形隆起(如当胎体加强件粘附或插入在环形或实际上为环形的一条带上或多条线或线缆之间时)。另外，由于轮胎安装在倾斜的座上，因此每一个环形的胎边件都会受到所述座上的压缩力作用。
该附加侧壁圆环可有几种形式；它可以是指截面尺寸或大或小的单丝，也可以是一组线缆的形式(不论是胎圈钢丝或线缆)；或可以是一环形线或线缆带叠层的形式，并且该叠层可以与赤道平面或径向平面平行。
以类似的方式，该附加圆环可以由刚度比橡胶混合物的平均刚度大的任何一种适当的材料制成。具体地说，该附加圆环可由塑料、聚氨酯、芳香族聚酰胺、用各种纤维(碳，玻璃等)加强的树脂或金属制成。该附加圆环也可由二种或多种材料构成。
该附加圆环可以是空心的，以限制由于放在每一个侧壁中造成的重量增加。
以类似的方式，该附加侧壁圆环和连接轮廓可以在同样的同一部件里作成一体，可以相对于轮胎本身的制造而独立地制造该同一部件，然后在制造轮胎的过程中，将它放入轮胎中。
这个单一零件可由一种材料或复合材料(即该材料包括一个用加强件加强的母体，以便使所述零件具有相应的刚度)制成。当利用该单一零件代替附加圆环和橡胶混合物部分时，该单一零件的横截面应适当，以便得到所希望的刚度和轮胎要求的机械强度。当然，为了在该单一零件和轮胎的橡胶混合物之间得到很好的粘接，可以处理所述零件的表面，改善其粘接性，还可以作出通过所述零件的孔，使得在模制和硫化过程中，轮胎的橡胶混合物可以通过。
根据本发明，每一种形式的侧壁起作用的一个根本因素为，通过使所述圆环径向向内延伸的连接部分，在该附加的侧壁圆环和胎边之间形成的机械连接。
关于在轴向外部胎体线网层轴向内侧的连接部分，它可由弹性材料制成，并且其性质可以承受至少是轮胎的模制和硫化温度。最好，在模制的轮胎中，该连接部分的肖氏A硬度至少为65，以便很好地抵制压缩力，这样可以产生如前述的尽可能有效的机械连接效果。
已发现，当根据本发明的轮胎的胎冠横向移动时，根据所述侧壁的情况，通过附加侧壁圆环的横截面重心和胎边固定件的线段的倾斜的变化基本上是不同的。第一侧壁(开始角度β1小于70°)侧面的所观察到的变化，比第二侧壁(开始角度β2大于70°)侧面所观察到的变化小得多。
这样，当第一侧壁位于车辆的外侧且在车辆拐弯时，在弯道内侧上，即在开始倾斜一个角度β2的第二轮胎侧壁上的角度变化要大得多。这种倾斜差别的结果是，从拐弯开始，侧壁圆环的横截面的重心(质心)之间的轴向距离D在拐弯过程中保持基本固定不变，或甚至增加。
因而，对于位于弯道外侧上的轮胎，当拐弯时，与沿直线行驶时比较，可避免接触印痕面积的宽度减小太大，减小印痕面积内侧(与在弯道内侧的接触印痕面积的部分相应)和印痕面积外侧之间的接触压力比值，使得与已知的先前技术比较，装有根据本发明的轮胎的车辆行驶性能改善。根据通过附加的侧壁圆环和胎边中的固定件的线段的倾斜面的不对称程度，可以调整印痕面积形状和接触压力分布的改变，以得到最好的效果。
在每一个侧壁中的附加圆环最好位于离每一个胎边的底部相应的距离H1和H2处，该距离比轮缘上的轮胎的高度H的2/3(在直径最小的胎边底部和充气轮胎的赤道平面上的胎面的点之间测量)小，以便改变和适应在轮胎的肩部区域中的胎体加强件的子午线轮廓。距离H1和H2在每一个胎边的底部和附加圆环的重心之间测量。
最好，车辆外侧上的第一侧壁的高度H1，比第二侧壁的高度H2大。另外，为了大大改善第一侧壁刚性，最好，第一侧壁的高度H1大于高度H的1/3。
为了提高传递力和驱动或制动力矩的效能，胎体加强件最好包括至少二个加强件的线网层，在每一个线网层中，这些加强件互相平行，并相对于圆周方向形成60°至90°的角度，至少一个线网层是通过包裹在固定件周围而固定在每一个胎边中；而称为轴向内线网层的第二线网层，则位于轴向在附加侧壁圆环的内侧；并且橡胶部分位于附加圆环和胎边中的固定件之间。
最好，所述的胎体加强件有三个胎体线网层；轴向的外线网层；它最好是不连续的，和由二个织物的半线网层组成；在每一个半线网层中，径向加强件彼此平行，并相对于圆周方向成60°至90°的角度；一方面，每一个半线网层在胎冠加强件的边缘下有一个径向的上端，而另一方面，一个径向的底边终止于胎边中的固定件处。该二个半线网层轴向位于固定定件和侧壁圆环之间的外部，在侧壁圆环的外面，并在侧壁的上部区域的外侧。
二个主要的胎体线网层，它们轴向在内侧，由织物加强件组成，该二个线网层从一个线网层横跨至另一个线网层交叉，并与圆周方向形成60°至90°的角度。在每一个胎边中，这些线网层包裹在固定件周围，形成在轴向外胎体线网层的边缘的轴向外侧的卷边。
最好，胎体加强件线网层由织物加强件形成，例如脂肪族或芳香族聚酰胺。聚酯或人造丝，这些加强件在每一个线网层内互相平行。
每一个胎边的结构可以由至少一个附加的加强件来完成，该加强件更大或更小程度上延伸侧壁。这个附加的加强件，包括由至少一个织物或金属件线网层，这些网层相对于圆周方向形成0°至45°的角度，同时，这个附加的加强件可以放置在主要胎体加强线网层的轴向外侧或内侧，并在轴线向外线网层的内侧或外侧。
放置在主要胎体加强件和附加线网层之间，在与连接固定件和附加圆环的重心的线垂直的每个侧壁上测量的弹性材料部分的厚度，可以在所述固定件和圆环高度上大致是最小的，在朝向该弹性体部分的2/3高度是近似最大的，并保持准长线形状。所述最大厚度至少等于在轮缘上的轮胎高度H的3％。
当保持根据本发明的轮胎的特性时，通过减小在靠近加强胎体加强件的固定件的区域内的该弹性体部分的厚度，可以减小重量。
本发明的其他特征和优点，从下面参照表示本发明目的实施例的一个非限制性例子所作的说明中，将会清楚。
图1示出了根据本发明安装在轮缘上的、充气至其使用压力的轮胎的横截面；图2表示图1所示轮胎的横截面，在与道路接触的区域，所述轮胎受到加在其胎面上和模拟拐弯情况的横向力作用。
图1示出安装、充气在轮缘2上，用于安装在客车上的根据本发明的轮胎1。当在子午线截面上看时，该轮胎包括由二个侧壁4和4’与所述轮胎1的胎边3和3’相连接的胎冠9，其中第一侧壁4称为外侧壁，而第二侧壁4’称为内侧壁。轮胎1的胎边3和3’在径向内侧包括一个轴向和径向向外开放一个角度的部分，这些倾斜部分设计用于与轮缘2的座21、21’接触，该座也倾斜一个角度γ，在两种情况下都一样，该角度γ轴向和径向向外开放，当该轮胎安装在其实用轮缘上时，主要因为所述轮胎加压，在轮缘座和轮胎胎边之间可得到机械压缩效果。另外，如所知道的那样，轮缘座包括凸缘22、22’，用于在安装和充气过程中，限制轮胎胎边之间的轴向移动。
在这种情况下，轮缘座半径R相同，但对于具有不同半径的座的轮缘(轮胎的胎边具有相应的尺寸)，也可采用同样形式的轮胎。
轮胎1由胎体加强件5加强，胎体加强件由轴向在内侧从一个胎边延续至另一个胎边的第一线网层51组成，该第一线网层51在每一个胎边中固定到编织形式的胎圈钢丝30、30’上，以形成卷边510和510’。这个第一线网层51由橡胶胶料制成，该橡胶胶料由沿着相对于圆周方向成接近90°的方向放置的脂肪族聚酰胺的线缆加强，所述角度是在轮胎的赤道平面内测量。轴向在外侧的第二胎体线网层52具有加强件5，并由与构成主要线网层51相同的部件构成。线网层52的二个下端520、520’与线网层51的卷边510、510’接触，并在径向位于与旋转轴线平行的线下面，而在径向则与胎圈钢丝30和30’的轮廓外侧相切。
在胎体加强件5的径向外侧放置着胎冠加强件6，它顶上覆盖有胎面7。这个胎冠加强件6包括有称为工作线网层的二个线网层61和62，每一个工作线网层包括多根相对于圆周方向成15°至25°角的金属线。一个线网层61的线缆相对于另一个线网层62线缆交叉。工作线网层61和62的轴向宽度不相等，基本上接近胎面7的宽度W，并且径向上覆盖有线网层63，线网层63通过由芳香族聚酰胺制成的线缠绕而得到的，其宽度大于线网层61、62的宽度，使所述线缆的方向大致为轮胎的圆周方向。
位于安装有轮胎1的车辆外侧的外侧壁4，包括一个附加的、不可伸长的加强圆环8，该圆环在侧壁中放置成使子午线截面的重心G8径向距离胎边底部的距离H1等于轮胎高度H的59％(在安装在其轮缘并充气至推荐压力的轮胎上，相对于也是轮缘底部的胎边底部测量)。
同样，用于放置在车辆内侧上的内侧壁4’，包括一个附加的、不可伸长的加强圆环8’，该加强圆环8’放置在侧壁中，使其子午线截面的重心G8’距离胎边的底部的距离H2等于轮胎高度H的48％。这些圆环8和8’位于每一个侧壁中胎体线网层51和52之间。
不可伸长的圆环是指在圆周方向的拉伸力等于其破坏负荷的10％下，相对伸长不超过1％的圆环。此外，胎边底部通常为与轮胎旋转轴线平行，并通过每一个胎边外侧的轴向垂直壁的轨迹与胎边座母线相交点的线。
每一个附加圆环8，8’轴向将被胎体加强件5加强的每一个侧壁，分隔成轴向内部分和轴向外部分。轴向的内部分是由胎体线网层51加强的侧壁部分，而轴向外部分是由另一个胎体线网层52加强的部分。
同样，每一个附加圆环8，8’径向将每一个侧壁分隔为径向上部和径向下部。径向上部的半径高度小，它是附加圆环8，8’的径向外侧部分，在该处实际上胎体线网层51、52是叠置的，该径向上部相应于通常称为侧壁的“气动”部分。径向下部为附加圆环8，8’的径向内部部分，在该处，胎体线网层51、52轴向被具有相当厚度和等于80的高肖氏硬度的橡胶胶料80、80’部分轴向隔开，该径向下部相应于通常称为的结构部分，肖氏A硬度根据标准ASTMD2240测量。
沿第一侧壁4延伸的附加加强件53完成胎边结构。这个附加的加强件53由相对于圆周方向成0°至45°角度的织物件线网层构成，所述线网层轴向位于胎体加强件的第一和第二线网层51、52之间，并靠在轴向外胎体线网层52上。
在所述的情况下，每一部分80、80’的最大厚度大致位于其中间，其厚度等于高度H的6％。所述第二，径向下部相对于轴向方向明显倾斜。
可以看出，第一径向下部的倾斜，对于外侧壁4，可用连接固定的胎边钢丝30的子午线截面重心G30和附加圆环8的重心G8的线T的方向来表示。这条线T相对于轴向方向成一个角度β1，该角度β1在径向和轴向上朝向轮胎的外侧开放，最多等于70°，在所述情况下，等于56°。
还可以看出，第二径向下部的倾斜，对于内侧4’可用连接固定的胎圈钢丝30’的子午线截面的重心G30’，和附加圆环8’的重心G8’的线T’的方向来表示。这条线T’与轴向方向成一个角度β2，该角度β2在径向和轴向上朝向轮胎的外侧开放，为75°至100°，在所述的情况下等于85°。
在二个胎体线网层51和52之间轴向倾斜一个角度β1的外侧壁4中的橡胶部分80，对压缩力形成大的抵抗力，因此可大大减少侧壁圆环8，特别向着内部(即朝圆环8’的方向)的轴向位移。
每一个侧壁上部的基本上为气动结构，有助于使胎面和地面之间容易达到平的接触，因而可增加所述轮胎和地面之间的接触区域的宽度，同时使制造的轮胎为标准尺寸。起作用的轮胎一胎面橡胶体的体积增大有许多优点如果只提及受影响最大的性质，则可以改善所有与轮胎和地面之间的接触有关的所有性能，如抓着力、磨损、加热、特性。
另外，从图2中可看出，橡胶部分80和80’倾斜和径向位置的不对称，可使每一个侧壁中的附加圆环分开的轴向距离(平行于旋转轴线测量)在拐弯过程中增加。图2表示在子午线截面、在与道路接触的区域中所看的同一个轮胎。
在图2中，所示的轮胎1是充气的并在地面S上相拐弯时变形的，而图中的箭头F表示地面在胎面7的接触表面作用的横向力方向，所表示的位置相当于在向右转的车辆的前左轮胎。
在弯道外侧上的第一侧壁4中，可以看出，连接固定的胎圈钢丝30的子午线截面的重心G30和附加圆环8的重心G8的线T，已从倾斜角β11，(在沿直线行驶时测量的)运动至倾斜角β11’(拐弯时测量的)，β11’比β11稍微大些。同时，连接固定的胎圈钢丝30’的子午线截面的重心G30’和第二侧壁4’中的附加圆环8’的重心G8’的线T’，已从倾斜线角β22(在沿直线行驶时测量的)运动至倾斜角β22’(拐弯时测量的)，角β22’比β22小。还可以看出，从直线的变形位置至拐弯时位置线T’的倾斜角度的变化，比在同样条件下，线T的倾斜角度的变化大很多。
这样使隔开附加圆环8和8’的距离在沿直线行驶的位置(如D0所示)比拐弯时测量的相同距离(如D1所示)有所增大。圆环之间的轴向距离的增大可使拐弯时接触印痕面积的宽度W保持、甚至增加；特别是，还可以避免在拐弯过程中，轮胎和地面之间的接触压力分布不平衡。
参照图1和图2所述的例子，胎边的直径基本上相同，并可将轮胎安装在胎边座的直径相同的轮缘上。然而，最好是将本发明的特征与下列情况综合，即使位于车辆外侧的在第一侧壁中延伸的轮胎胎边的直径，比另一胎边的直径小。同样，至少一个轮缘座的母线的轴向最内的点所在圆的直径比同一母线上的轴向最外的点所在的圆的直径大。
如果将其他的附加加强件加入所考虑的轮胎侧壁中，也不超出本发明的范围。例如加强件的线网层绕至少是一个附加侧壁圆环缠绕以形成有所述圆环径向上面的二个带，这些带轴向相邻，较佳可代替至一个橡胶部分80、80’。
权利要求
1.轮胎(1)包括二个胎边(3，3’)，一个带有胎面(7)的胎冠，和将所述胎冠与所述胎边连接的第一和第二侧壁(4，4’)；所述胎边包括径向在内部的部分，该部分成一个轴向和径向向外开放的角度，并用于与轮缘接触；该轮缘包括倾斜一个也是轴向和径向向外开放的角度γ的轮缘座；所述轮胎由一个胎体加强件(5)加强；该胎体加强件包括由在线网层中互相平行、并与圆周方向成一个角度α的加强件构成的至少一个胎体线网层，其中60°≤α≤90°；所述加强件在每一个胎边中固定到至少一个环形固定件(30、30’)上，并且该胎体加强件由胎冠加强件(6)径向覆盖，而胎冠加强件(6)又由胎面(7)覆盖；该第一和第二侧壁(4，4’)中的每一个具有一个附加的、不可伸长的圆环(8，8’)，该圆环位于轴向最外面的胎体线网层的轴向内侧；通过第一侧壁(4)中的圆环(8)截面的重心G8和在所述第一侧壁的延伸部分的胎边中的固定圆环(30)的线段，与旋转轴线形成一个向外侧开放的角度β1；通过第二侧壁(4’)中的圆环(8’)截面的重心G8’和在所述第二侧壁的延伸部分的胎边中的固定圆环(30’)的线段，与旋转轴线形成向外侧开放的角度β2；每一个侧壁(4，4’)包括径向位于附加的圆环和胎边中的环形固定件之间的一个连接部分(80、80’)；当安装在实用轮缘上并充气至推荐压力时，所述轮胎的特征在于，在子午线截面看，该角度β1与角度β2不同。
2.如权利要求1所述的轮胎，其特征在于，所述第一侧壁(4)用于放置在安装所述轮胎的车辆的外侧。
3.如权利要求1或2所述的轮胎，其特征在于，所述在第一侧壁(4)中测量的角度β1小于在第二侧壁(4’)中测量的角度β2。
4.如权利要求3所述的轮胎，其特征在于，所述在第一侧壁(4)中测量的角度β1最多等于70°，而在第二侧壁(4’)中测量的角度β2大于70°。
5.如权利要求4所述的轮胎，其特征在于，所述在第二侧壁(4’)中测量的角度β2在75°至100°之间。
6.如权利要求1至5中任何一项所述的轮胎，其特征在于，所述第一侧壁(4)的附加圆环(8)径向距离胎边底部一个距离H1，而第二侧壁(4’)的附加圆环径向距离胎边底部一个距离H2；这些距离H1和H2小于在安装轮缘上的轮胎高度H的2/3，所述高度H是在胎边底部和轮胎赤道平面中的胎冠上的点之间测量的。
7.如权利要求4所述的轮胎，其特征在于，所述高度H1大于高度H2。
8.如权利要求7所述的轮胎，其特征在于，所述高度H1大于在轮缘上的轮胎高度H的1/3。
9.如权利要求1至7中任何一项所述的轮胎，其特征在于，在每一个侧壁中，在轴向最外面的胎体线网层轴向内侧的连接部分(80、80’)，由肖氏A硬度等于至少65的弹性体材料制成。
10.如权利要求1至8中任何一项所述的轮胎，其特征在于，所述胎体加强件由至少二个加强件的线网层形成，在每一个线网层中，该加强件互相平行，并与圆周方向形成一个α角度，其中60°≤α≤90°；在每一个胎边中，至少一个线网层通过绕胎边中的固定件缠绕而固定；并且，称为轴向内线网层的第二线网层，位于附加的侧壁圆环的轴向内侧，而连接部分则在胎边中附加圆环和的固定件之间。
全文摘要
轮胎(1)包括二胎边(3，3’)，一胎冠和连接胎冠与胎边的侧壁(4，4’)。轮胎由一胎体加强件(5)加强，胎体加强件在每一胎边中固定在至少一环形固定件(30、30’)上。每一测壁包括一位于轴向最外面的胎体线网层的轴向内侧的附加的、不可伸长的侧壁圆环(8，8’)和一连接部分(80、80’)。连接部分径向位于胎边的环形固定件(30、30’)和侧壁圆环(8，8’)之间；轴向位于轴向最外面的胎体线网层的轴向内侧。该轮胎的特征在于，通过胎边中的环形固定件(30、30’轴)的截面重心和通过相同的相应侧边上的侧壁圆环(8，8’)的重心的线段，相对于旋转线分别成β1和β2角度，且这些角度是不相同的。
文档编号B60C19/00GK1535215SQ02814873
公开日2004年10月6日 申请日期2002年7月17日 优先权日2001年7月25日
发明者O·穆尔霍夫, O 穆尔霍夫 申请人:米其林技术公司, 米其林研究和技术股份有限公司