具有改进胎圈的轮胎的制作方法
【专利摘要】一种轮胎，包括两个胎圈(20)，所述胎圈(20)包括胎圈线(70)；胎体(60)，所述胎体(60)通过卷边围绕所述两个胎圈线锚固；小高度的短粗填料(110)；金属的胎侧加硬增强件(140)；柔性橡胶混合物的外部条带(170)，所述外部条带(170)在轴向上设置在所述胎体(60)和所述填料(110)的外侧；和橡胶混合物的保护层(160)，其中由所述加硬增强件和所述外部条带形成的组件具有厚度EB(R)并且所述保护层(160)具有厚度EE(R)，R为相对于所述胎圈线(70)的所述径向最内点(71)的距离，并且其中所述厚度EB(R)和EE(R)满足一系列几何条件。
【专利说明】具有改进胎圈的轮胎
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于客运车辆的轮胎，特别是涉及这些轮胎的胎圈。
【背景技术】
[0002] 减少由车辆排放的温室气体是目前的车辆制造商面临的主要挑战之一。轮胎是 可以通过减少滚动阻力取得进展的重要领域，因为滚动阻力对车辆的燃料消耗具有直接影 响。正如例如由米其林公司近来引入市场的Energy? Saver轮胎享有的巨大成功所证实， 已经取得了明显进展。所使用的技术实现了在混合循环中每IOOkm节约几乎0. 21燃料，这 等同于每km减少了几乎4g CO2。这对应于在车辆的寿命中约一吨0)2未被排入大气。
[0003] 考虑到原油成本可预计的增加和消费者日益增长地意识到生态问题，需要继续工 作以期减少轮胎的滚动阻力。
[0004] 由胎圈和轮胎胎侧的径向内部形成的组件是结构对轮胎的滚动阻力具有非常明 显影响的轮胎部件之一。其具有许多功能：其吸收胎体增强件的张力并且将轮胎所经受的 负载从胎侧传递至轮辋。其因此从轮辋引导轮胎的胎冠。其对轮胎操作性的影响是巨大的， 特别是当轮胎严重负载时。所有这些功能通常通过组合增强件（包括胎圈线和围绕该胎圈 线的胎体增强件的卷边）和由橡胶混合物制成的"填料"而获得。待实现的刚度（特别是 用于引导胎冠的刚度）和所期待的耐久性之间的折中通常造成轮胎设计者使胎体增强件 遵循一定路径并且使用庞大（高和/或厚）和刚性的填料。在该几何形状的底侧，特别是 在填料中，具有明显的滞后损失。填料的加硬作用特别施加在远离胎圈的区域中，因此需要 甚至更庞大的填料并因此造成甚至更大的滞后损失。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的之一是提供用于客运车辆的轮胎，所述轮胎具有极低的滚动阻力同 时具有令人满意的侧偏刚度。
[0006] 通过为轮胎的胎圈赋予特定的几何形状并且通过金属增强元件的巧妙设置从而 实现该目的。
[0007] 更特别地，通过一种轮胎实现该目的，所述轮胎包括：
[0008] 两个胎圈，其被设计成与安装轮辋接触，每个胎圈包括至少一个环形增强结构，所 述环形增强结构具有径向最内点；
[0009] 两个胎侧，其在径向上向外延伸所述胎圈，所述两个胎侧在胎冠中会合，所述胎冠 包括由胎面覆盖的胎冠增强件；
[0010] 至少一个径向胎体增强件，其从所述胎圈延伸通过所述胎侧直至所述胎冠，所述 胎体增强件包括多个胎体增强元件，所述胎体增强元件嵌入至少一种第一橡胶混合物中， 所述胎体增强件通过围绕所述环形增强结构卷绕而锚固在所述两个胎圈中从而在每个胎 圈中形成主要部分和卷绕部分，每个卷绕部分在径向上向外延伸直至端部，所述端部位于 离所述胎圈环形增强结构的所述径向最内点的径向距离DRE处，所述径向距离DRE大于或 等于所述轮胎的径向高度H的5%并且小于或等于所述轮胎的径向高度H的20% (并且 优选大于或等于所述轮胎的径向高度H的7%并且小于或等于所述轮胎的径向高度H的 18% )；
[0011] 其中至少一个（并且优选每个）胎圈包括由至少一种第二橡胶混合物制成的填 料，所述第二橡胶混合物具有大于或等于40并且小于或等于60MPa的弹性模量，所述填料 至少部分地在径向上位于所述环形增强结构的外侧并且至少部分地位于所述胎体增强件 的所述主要部分和所述卷绕部分之间，所述填料在径向上延伸直至离所述胎圈环形增强结 构的所述径向最内点的径向距离DBE处，所述径向距离DBE小于或等于轮胎的径向高度H 的 10% ;
[0012] 其中所述填料具有轴向厚度E(r)，该厚度对应于所述填料与直线的交叉的长度， 所述直线平行于所述轮胎的旋转轴线并且在离所述环形增强结构的径向最内点的径向距 离r处与所述填料交叉，其中所述厚度E(r)改变使得在所述轮胎的径向高度H的0%和 10 %之间的距离r的范围内，在所述轮胎的径向高度H的至少3 %上，厚度变化^为负 or 值并且其绝对值大于或等于〇. (并且优选地，在所述轮胎的径向高度H的至少1. 5 % 上，厚度变化^为负值并且其绝对值大于或等于lmm/mm); or
[0013] 其中延伸所述轮胎的所述至少一个胎圈的所述胎侧进一步包括由多个金属增强 元件形成的加硬增强件，所述金属增强元件嵌入至少一种第三橡胶混合物中并且相对于周 向方向以小于或等于10度的角度取向，所述加硬增强件在每个径向截面中具有径向内端 部和径向外端部，使得 ：
[0014] (i)在所述环形增强结构的所述径向最内点和所述加硬增强件的所述径向内端部 之间的径向距离DAI大于或等于轮胎的径向高度H的5%并且小于或等于轮胎的径向高度 H 的 15% ;
[0015] (ii)在所述环形增强结构的所述径向最内点和所述加硬增强件的所述径向外端 部之间的径向距离DAE大于或等于轮胎的径向高度H的20 %并且小于或等于轮胎的径向高 度H的40% (并且优选大于或等于轮胎的径向高度H的25 %并且小于或等于轮胎的径向 高度H的35% );
[0016] 其中所述至少一个胎圈进一步包括外部条带，所述外部条带在轴向上设置在所述 胎体增强件和所述填料的外侧，每个外部条带从所述外部条带的径向内端部延伸直至径向 外端部，所述外部条带的径向内端部位于离所述胎圈环形增强结构的所述径向最内点的距 离DRI处，DRI小于或等于轮胎的径向高度H的20%，在所述外部条带的所述径向外端部 和所述外部条带的所述径向内端部之间的径向距离DRL大于或等于轮胎的径向高度H的 25%，并且所述外部条带由至少一种第四橡胶混合物制成，所述第四橡胶混合物具有小于 或等于15MPa的弹性模量G'和满足如下的粘性模量G" ：
[0017] G" [MPa]彡 0· 2 · G，[MPa] - 0· 2MPa，
[0018] 所述弹性模量和粘性模量在23°C下测得；
[0019] 其中由所述加硬增强件和所述外部条带形成的组件具有厚度EB(R),该厚度对应 于垂直于所述胎体增强件的所述主要部分的方向与所述组件的交叉的长度，R表示垂直于 所述胎体增强件的所述主要部分的所述方向与所述胎体增强件的交叉和所述环形增强结 构的所述径向最内点分开的距离，其中所述厚度EB(R)改变使得：
[0020] (i)在所述轮胎的高度H的10和20%之间的距离r的范围内，在至少5%的所述 轮胎的高度H上，厚度变化
【权利要求】
1. 一种轮胎，包括： 两个胎圈（20)，其被设计成与安装轮辋（5)接触，每个胎圈包括至少一个环形增强结 构（70)，所述环形增强结构（70)具有径向最内点（71); 两个胎侧（30)，其在径向上向外延伸所述胎圈，所述两个胎侧在胎冠（25)中会合，所 述胎冠（25)包括由胎面（40)覆盖的胎冠增强件； 至少一个径向胎体增强件（60)，其从所述胎圈延伸通过所述胎侧直至所述胎冠，所述 胎体增强件包括多个胎体增强元件，所述胎体增强元件嵌入至少一种第一橡胶混合物中， 所述胎体增强件通过围绕所述环形增强结构卷绕而锚固在所述两个胎圈中从而在每个胎 圈中形成主要部分￠2)和卷绕部分￠3)，每个卷绕部分在径向上向外延伸直至端部（64)， 所述端部（64)位于离所述胎圈环形增强结构的所述径向最内点的径向距离DRE处，所述径 向距离DRE大于或等于所述轮胎的径向高度H的5%并且小于或等于所述轮胎的径向高度 H 的 20% ; 其中至少一个胎圈包括由至少一种第二橡胶混合物制成的填料（110)，所述第二橡胶 混合物具有大于或等于40并且小于或等于60MPa的弹性模量，所述填料至少部分地在径向 上位于所述环形增强结构的外侧并且至少部分地位于所述胎体增强件的所述主要部分和 所述卷绕部分之间，所述填料在径向上延伸直至离所述胎圈环形增强结构的所述径向最内 点的径向距离DBE处，所述径向距离DBE小于或等于轮胎的径向高度H的10% ; 其中所述填料具有轴向厚度E(r)，该厚度对应于所述填料与直线（200)的交叉的长 度，所述直线（200)平行于所述轮胎的旋转轴线（3)并且在离所述环形增强结构的径向最 内点的径向距离r处与所述填料交叉，其中所述厚度E (r)改变使得在所述轮胎的径向高度 H的0%和10 %之间的距离r的范围内，在所述轮胎的径向高度H的至少3 %上，厚度变化 为负值并且其绝对值大于或等于〇. ; or 其中延伸所述轮胎的所述至少一个胎圈的所述胎侧进一步包括由多个金属增强元件 形成的加硬增强件（140)，所述金属增强元件嵌入至少一种第三橡胶混合物中并且相对于 周向方向以小于或等于10度的角度取向，所述加硬增强件在每个径向截面中具有径向内 端部（141)和径向外端部（142)，使得： (i) 在所述环形增强结构的所述径向最内点和所述加硬增强件的所述径向内端部之间 的径向距离DAI大于或等于轮胎的径向高度H的5%并且小于或等于轮胎的径向高度H的 15% ； (ii) 在所述环形增强结构的所述径向最内点和所述加硬增强件的所述径向外端部 (142)之间的径向距离DAI大于或等于轮胎的径向高度H的20%并且小于或等于轮胎的径 向高度H的40% ; 其中所述至少一个胎圈进一步包括外部条带（170)，所述外部条带（170)在轴向上 设置在所述胎体增强件和所述填料的外侧，每个外部条带从所述外部条带的径向内端部 (171)延伸直至径向外端部（172)，所述外部条带的所述径向内端部（171)位于离所述胎圈 环形增强结构的所述径向最内点的距离DRI处，DRI小于或等于轮胎的径向高度H的20%， 在所述外部条带的所述径向外端部和所述外部条带的所述径向内端部之间的径向距离DRL 大于或等于轮胎的径向高度H的25%，并且所述外部条带由至少一种第四橡胶混合物制 成，所述第四橡胶混合物具有小于或等于15MPa的弹性模量G'和满足如下的粘性模量G" ： G" [MPa]彡 0· 2 · G' [MPa] - 0· 2MPa， 所述弹性模量和粘性模量在23°下测得； 其中由所述加硬增强件和所述外部条带形成的组件具有厚度EB (R)，该厚度对应于垂 直于所述胎体增强件的所述主要部分的方向与所述组件的交叉的长度，R表示垂直于所述 胎体增强件的所述主要部分的所述方向与所述胎体增强件的交叉和所述环形增强结构的 所述径向最内点分开的距离，其中所述厚度EB(R)改变使得： ⑴在所述轮胎的高度H的10和20%之间的距离r的范围内，在至少5%的轮胎的高度 H上，厚度变化为负值并且其绝对值大于或等于0. Omm/mm并且小于或等于0. Imm/ υΚ mm, (ii) 在所述轮胎的高度H的15和25%之间的距离r的范围内，在至少2%的轮胎的高 度H上，厚度变化^为正值并且其绝对值大于或等于0. 20mm/mm， cR (iii) 在所述轮胎的高度H的25和45%之间的距离r的范围内，在至少4%的轮胎的 高度H上，厚度变化为负值并且其绝对值大于或等于0. 25mm/mm， OK 其中由至少一种第五橡胶混合物形成的保护层（160)在轴向上设置在所述外部条 带的外侧，该保护层具有厚度EE(R)，该厚度对应于垂直于所述外部条带的轴向外部轮 廓（175)的方向与所述保护层的交叉的长度，其中所述厚度EE(R)改变使得对于在R = rEE(R) RI+0. 20 · (RE-RI)和R = RI+0. 885 · (RE-RI)之间的R值，厚度变化二 大于或等 c;R 于-0. 20mm/mm并且小于或等于0. 20mm/mm，其中"RI"表示对应于所述外部条带的所述径向 内端部的值而"RE"表示对应于所述外部条带的所述径向外端部的值。
2. 根据权利要求1所述的轮胎，其中所述径向距离DRE大于或等于所述轮胎的径向高 度H的7%并且小于或等于所述轮胎的径向高度H的18%。
3. 根据权利要求1和2中任一项所述的轮胎，其中所述填料（110)具有轴向厚度E(r)， 该轴向厚度对应于所述填料与直线（200)的交叉的长度，所述直线（200)平行于所述轮胎 的旋转轴线（3)并且在离所述环形增强结构（70)的所述径向最内点（71)的径向距离r处 与所述填料交叉，其中所述轴向厚度E(r)改变使得在所述轮胎的径向高度H的0%和10% _ cE(r) 之间的距离r的范围内，在至少1. 5 %的轮胎的径向高度H上，轴向厚度变化一^为负值 or 并且其绝对值大于或等于lmm/mm。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的轮胎，其中在任何径向截面中，所述外部条带 (170)的所述径向外端部（172)在径向上位于所述加硬增强件（140)的所述径向外端部 (142)的外侧，使得分开这些端部的径向距离DD小于或等于8mm。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的轮胎，其中分开这些端部（172、142)的径向距 离DD小于或等于5mm。
6. 根据权利要求1至5中任一项所述的轮胎，其中在所述环形增强结构（70)的所述径 向最内点（71)和所述加硬增强件（140)的所述径向外端部（142)之间的径向距离DAE大 于或等于所述轮胎的径向高度H的25 %并且小于或等于所述轮胎的径向高度H的35%。
7. 根据权利要求1至6中任一项所述的轮胎，其中在所述轮胎的高度H的25和45% 之间的距离r的范围内，在至少4%的轮胎的高度H上，厚度变化为负值并且其绝对 or 值大于或等于〇. 30mm/mm。
8. 根据权利要求1至7中任一项所述的轮胎，其中在任何径向截面中，分开所述胎体 (60)的增强元件和所述加硬增强件（140)的金属增强元件的橡胶混合物的厚度（EX)在所 有点处大于或等于0. 8mm。
9. 根据权利要求1至8中任一项所述的轮胎，所述轮胎被设计成安装至安装轮辋（5)， 所述安装轮辋（5)包括形成轮辋座的部分和在径向上在所述轮辋座的外侧的基本上圆形 轮廓的轮辋凸缘￠)，其中当所述轮胎安装至其安装轮辋上时，所述加硬增强件的所述径向 外端部（142)位于直线J2上，所述直线J2经过所述轮辋凸缘的轮廓的中心J并且与轴向 方向形成沿轴向向内且沿径向向外打开的角度α，所述角度α大于或等于90°并且小于 或等于120°。
10. 根据权利要求9所述的轮胎，其中所述角度α大于或等于100°并且小于或等于 115。。
11. 根据权利要求1至10中任一项所述的轮胎，其中所述加硬增强件由多个不连续的 增强元件制成，这些增强元件设置在与所述轮胎的所述旋转轴线同轴的多个圆环（C、C1、 C2)中。
12. 根据权利要求1至11中任一项所述的轮胎，其中所述加硬增强件由长度为LO的多 个不连续的增强元件（145、146、147)制成，这些增强元件设置在与安装在其轮辋上的所述 轮胎的旋转轴线（3)同轴的多个圆环（C、C1、C2)中，每个圆环由相对于所述旋转轴线测得 的平均半径（R、R1、R2)限定，位于半径R的圆环C上的长度为LO的每个不连续的增强元件 (145)分别在联接长度Lll和L12上机械联接至位于半径Rl的圆环Cl上的两个不连续的 增强元件（146、147)，所述半径Rl小于所述半径R，所述圆环Cl与圆环C直接相邻，其中所 述联接长度Lll和L12满足如下关系式1. 5彡K彡4,其中K = (1-L12/L0V(1-L11/L0)， 并且Lll被认为是大于或等于L12。
13. 根据权利要求12所述的轮胎，其中： (a) 位于半径R的圆环C上的长度为LO的每个不连续的增强元件（145)在联接长度 Lll和L12上机械联接至位于半径Rl的圆环Cl上的两个不连续的增强元件（146)，所述圆 环Cl与圆环C直接相邻，所述联接长度Lll大于或等于LO的55%并且小于或等于LO的 75 %，并且所述联接长度L12大于或等于LO的10 %并且小于或等于LO的30 % ; (b) 位于半径R的圆环C上的长度为LO的每个不连续的增强元件（145)在联接长度 L21和L22上机械联接至位于半径R2的圆环C2上的两个不连续的增强元件（147)，所述圆 环C2与圆环Cl直接相邻，所述联接长度L21大于或等于LO的20%并且小于或等于LO的 40%，并且所述联接长度L22大于或等于LO的45%并且小于或等于LO的65%。
【文档编号】B60C15/06GK104520121SQ201380040952
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2013年7月25日 优先权日:2012年8月3日
【发明者】F·布儒瓦 申请人:米其林集团总公司, 米其林研究和技术股份有限公司