专利名称：漏气保用低压全路面车辆(atv)轮胎的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种漏气保用低压的、用于全路面车辆(ATV)的轮胎，该轮胎具有独特的胎冠花纹，侧壁结构和胎边，既使由于刺破或类似情况而使空气漏出，它也允许该轮胎运行。本发明的轮胎可被设计来提供有限的漏气保用能力，或可被替代地设计成没有任何内部气压地无气压工作。
ATV轮胎被设计来辅助配合车辆悬挂系统工作，因此，与直径通常在8.0至12.00英寸之间的一般轮辋相比，该轮胎较宽和相对较高。这些轮胎有较大的空气腔，它保持于通常低于10PSi(磅/英寸2)，常常约2.9PSi的压力，并具有相对柔和的侧壁结构，它与车辆悬挂配合，起车辆的震动吸收和振动阻尼部件的作用。
这些车辆在非常粗糙的地面上工作，并由于低的充气工作压力，该安装在常规轮辋上的ATV轮胎易变得在急转弯运行中发生脱落。在诸如轮胎被刺破的无充气条件中，更多的问题是胎边趋于脱落。
Sumitomo橡胶生产厂的Eiji Nakaski考虑到这种情况，并发明了用于ATV车辆的漏气保用轮胎和轮辋总成，在美国专利4940069和5186772中描述的这种轮胎具有胎边的径向和轴向向内的突出物。该突出物适于装配在轮辋上的凸起上，并嵌入在轮辋上的凸起的径向向内的凹陷处或沟槽。这种装配无需在通常工作中空气充涨的辅助，也能使该胎边保持在特殊的轮辋上。
在使用Nakaski的已有技术的轮胎时除了显然需要特殊的轮辋外，该轮胎在装配中，更特别地拆卸和修理中，易被损坏，该突出部很容易撕裂并损坏，并且一旦损坏，该轮胎不能用作漏气保用轮胎。另外，在漏气保用条件下所希望的范围是100km。
本发明公开了一种新的胎边结构，在使用传统的5°斜度的轮辋时可获得漏气保用功能。
带有漏气保用汽车轮胎的常规轮辋的使用在90年代初就首先成功地商业化，那时它在美国专利5368082中公开，并于1994年11月29授权给Thomas Oare等。该汽车漏气保用轮胎用一特殊的胎冠形状和一非常低的形状比例胎体，来实现该所需的漏气保用结果。由于短的横向高度和相对高的载荷要求，在承载下该轮胎的变形被大大地限制了。本发明有特殊的不同设计约束，其中ATV轮胎的形状比例通常为50％至100％，提供一很高的侧壁横截面高度(SH)，它也必须足以柔和以变形约1英寸，起辅助ATV车辆的基本车辆悬挂吸收振动的作用。每个ATV车轮位置的最大载荷比汽车低，通常低于500磅/轮胎，而前述汽车轮胎有一约大于1000磅的最小载荷状态。为了更好地评价这些差别，汽车悬挂弹性系数约为200磅/英寸，其相应的漏气保用胎有-1000磅/英寸的弹性系数。而该ATV车轮悬挂支撑有80-100磅/英寸的弹性系数，而其相应的漏气保用胎有160磅/英寸至200磅/英寸的弹性系数。在该ATV轮胎中，在该轮胎充涨或无充气工作时，如果该漏气保用轮胎的弹性系数太高，驾驶员将感到驾驶很生硬并难以操纵。本发明考虑到这种ATV设计约束，并提出一新颖的轮胎结构，它保持了柔软适应的ATV轮胎特性而不需一特殊的轮辋，同时具有优良的漏气保用特点。
一漏气保用低压全路面车辆的轮胎10、11被公开，该轮胎具有一环形胎冠12，该胎冠12在其径向外面的花纹94的轴向最外位置处有一对横向边棱14、16，该边棱之间的距离确定了该胎冠的宽度(TW)。该轮胎10、11具有一对环形胎边芯线26，一该环形胎冠12径向内侧的外胎体30。该外胎体30有一个或多个伸向并缠绕胎边芯线26的芯线加强层38、40，一邻近每个胎边芯线并径向向外伸出的弹性脊48。最好该弹性脊延伸该轮胎10、11的横截面高度(SH)的至少25％的距离。
该外胎体30进一步包括第一对弹性嵌入件42，至少一个弹性嵌入件42从每个胎冠12的横向边棱14、16向每个胎边芯线26径向向内延伸，并径向和轴向向内地终止于弹性嵌入件48的一径向外部。
该胎冠12最好具有一系列的胎冠花纹94，它从该胎冠径向向外伸出。在该胎冠12的中间区域13中，该花纹94由大体上横向延伸的拉筋93连接，一个或多个拉筋93连接在周向大致对齐的胎冠花纹94上。
根据本发明的漏气保用轮胎，具有的环形的胎边芯线26有一大致平滑的径向内基面27，该内基面27有一内径d和轴向宽度w。当该轮胎10、11安装在其预定的轮辋82上时，该胎边芯线26与预定的轮辋有一特殊的固定关系，该轮辋如轮胎和轮辋工业标准协会所规定的那样，能应用在轮胎制造业，并有一胎边座81，其有宽度W、直径(D)和有直径(DH)的胎边隆起80。该轮胎10、11满足关系胎边芯线的内基面27的直径d大约等于该直径(DH)，其宽度W在预定轮辋上的座81的宽度W的65％至90％范围内，例如当胎边座81是0.4英寸时，该胎边芯线26有大于0.25，至约0.36英寸的宽度W。
上述轮胎10，11有一通常在8.0至12.0英寸范围内的轮辋直径，外直径或总体直径26英寸或更小，并且通常在小于10Psi的充气状态下工作，一般约2.9Psi。该轮胎有一最大截面宽度SW，它在总体直径的25％至50％范围内。
在最佳实施例的轮胎11中，该外胎体包括一第二对弹性嵌入件46，它在胎冠边棱14，16和胎边芯线26之间径向延伸。该第二嵌入件46位于第一对嵌入件42和至少一个胎体加强层38的径向外面。
图1是根据本发明制造的漏气保用ATV轮胎的一半的横剖面视图，并沿轮胎10径向面切开，图2是图1的漏气保用轮胎的一胎冠胎缘，一侧壁和一胎边区域的放大简要视图，图3是根据本发明制造的漏气保用ATV轮胎第二实施例的沿轮胎11径向面切开的一半的横剖面视图，图4是图3的第二实施例的漏气保用轮胎的一胎冠胎缘、一侧壁和一胎边区域的放大简要视图，图5是根据本发明漏气保用轮胎的胎冠的局部平面视图，图6是常规ATV设计轮辋的横剖面视图，图7是安装在预定轮辋82上的根据本发明的漏气保用轮胎10，11的胎边位置放大视图。
“全路面车辆ATV”(All Terrin Vehicle)是任何机动越野车辆，它总体宽度为50英寸(1270mm)或更小，没有载荷时的净重600磅(275kg)或更小，被设计来用四个低压轮胎行驶，具有一个驾驶员乘坐座椅和用于操纵控制的操纵杆，并且只由一位驾驶员使用而没有乘客。宽度和重量排除了附属件和选加件。ATV被细分为4类
G类(通用类型)ATV用于一般游览和实用的ATV；S类(运动类型)ATV只由有经验驾驶员使用的ATV；U类(实用类型)ATV主要用于实用的ATV；Y类(青年类型)ATV由16岁以下驾驶者在成年人监督下越野游览的ATV。青年类型的ATV可进一步细分为Y-6类ATVY-6类ATV是由6岁或大一些的儿童使用的青年类型ATV。
Y-12类ATVY-12类ATV是由12岁或大一些的儿童使用的青年类型ATV。
“形状比例”意思是其截面高度与截面宽度的比率。
“轴向”和“轴向地”是指平行于轮胎旋转轴线的线或方向。
“胎边”或“胎边芯线”通常指的是该轮胎的如下部分，它包括一环形拉力部件，该径向的内胎边用于将轮胎保持在该轮辋上，其中轮辋由加强芯线绕着并成形，设有或没有其他加强部件，例如胎圈包布、导卫板、脊、垫片、焊边保护板及沿口衬层。在该胎冠下的胎边由胎冠橡胶包覆，可以有或没有其它芯线加强的纤维部件。
“皮带或护胎带结构”意思是至少两个平行芯线的、纺织或无纺的、位于胎冠下、不锚定在胎冠上的环形层或网线层，并相对轮胎的径向面有在从17°至27°范围内的左右两个芯线角，并且在斜的轮胎中斜帘线层的角度为3°。
“斜帘线层轮胎”意思是在胎体中加强的芯线帘线层相对轮胎赤道面从胎边到胎边以约25°-65°的角度交叉延伸过该轮胎，该帘线层芯线在交替的层中以相反角度延伸。
“胎体”意思是轮胎帘线层材料和其他轮胎组份的叠层制品，切成适合于拼接，或已拼接成圆筒或螺旋管形。附加的轮胎组分可在被硫化制成模制轮胎前加入胎体。
“外胎”意思是胎体、皮带结构、胎边、侧壁和轮胎的其他组分，除了胎冠和冠底胶层之外，该外胎可以是新的，未硫化的橡胶或安装有新胎冠的已硫化的橡胶。
“胎圈包布”指的是材料窄带，它位于胎边围绕的外边，保护芯线帘线层隔开轮辋，在轮辋上分开，并封闭该轮胎。
“周向的”指的是沿垂直于轴线方向的环形胎冠表面周边延伸的方向或直线。
“芯线”指的是一种加强纤维，它被包括在轮胎中的帘线层。
“变形”指的是在给定的充气压力下承载轮胎截面高度的减小。
“径向(赤道面EP)”指的是垂直于轮胎轴线并经过胎冠中央的平面。
“接地面(footpnint)”指的是在正常载荷和压力及零速度下胎冠充涨表面与一平面的接触区域或接触斑纹。
“沟槽”指的是在胎冠上的窄长的空隙，它可以直的、弯曲的或Z字形方式在胎冠上周向或横向延伸。周向或横向延伸的沟槽有时具有共同的部分，该“沟槽宽度”等于一沟槽或沟槽部分占据的区域，所述的宽度由这种沟槽或沟槽部分的全长分开，这样沟槽的宽度是在其长度上的平均宽度。该沟槽的深度在胎冠周向上可以是变化的，或者一个沟槽的深度是恒定的，但与轮胎上的另一沟槽深度不同。如果这种窄的或宽的沟槽与宽的周向沟槽相比减小了深度，它们彼此内连接，则它们在相关的胎冠区域上构成一个保持象凸肋特点的“轮胎拉筋”。
“内衬”指的是在无内胎轮胎内表面构成的弹性或其他材料的该层，并在轮胎内保持充涨流体。
“横向”指的是轴向。
“正常充气压力”指的是特殊设定的充气压力，及载荷由用于轮胎工作条件的相应的标准组织确定。
“正常载荷”指的是特殊设定的充气压力，及载荷内用于轮胎工作条件的相应的标准组织确定。
“帘线层”指的是一由橡胶包裹平行芯线的连续层。
“径向”和“径向地”指的是径向地朝向或离开轮胎旋转轴线的方向。
“径向帘线层轮胎”指的是充气轮胎，其中帘线层芯线从一胎边到另一胎边以相对轮胎的径向(赤道)面在65°到90°之间的芯线角度延伸。
“截面高度”指的是从公称的轮辋直径到轮胎赤道面的外径之间的径向距离。
“截面宽度”指的是在轮胎被充气到正常压力24小时之后时，侧壁外面之间且平行于轮胎轴线的最大直线距离，但没有载荷，并且不包括由于标牌、装饰或防护带产生的侧壁的增加。
“胎缘”指的是恰低于胎冠边棱处的侧壁上部分，胎冠胎缘或胎缘棱指的是靠近胎缘的胎冠部分。
“侧壁”指的是在胎冠与胎边之间的轮胎部分。
“弹性系数”指的是在给定压力下作为负载-变形曲线斜率的轮胎刚度。
“胎冠”指的是在正常压力和载荷下与路面接触的轮胎部分。
“胎冠宽度”指的是在轴线方向上，即在平行于该轮胎旋转轴线的一平面上，胎冠表面的弧长。
在图1中公开的本发明涉及一种特别适用于全路面车辆(ATV)和类似物的漏气保用低压轮胎10，该车辆包括，但不限于，超野游览、公用、高尔夫车、运行的草地割草机或农场车辆。
在本发明中使用的漏气保用术语指的是仅仅是轮胎结构，它足够硬来支撑车辆载荷，此时轮胎在未充气状态下工作，轮胎的侧壁和内表面不需任何避免压扁的内部装置而不被压扁或变形。最好地，它指的是在正常的最大静载荷和制造厂指定的充气压力下，发生的偏移值的百分比为X，产生的截面高度变化百分比为1-X。在压力为0Psi的相同静载荷下，或换言之在未充气状态时，产生截面高度变位百分比至少为50％，最好1-X为75％。例如，一AT23x7-10有限漏气保用轮胎10被充压到4Psi，其具有不承载时的截面高度6.55英寸，当正常承载时，将变位约0.77英寸或12％。在0Psi时，相同轮胎变位约17％，这样，4Psi的截面高度变位值是88％，未充气的截面高度变位值是83％。
当支掌车辆载荷时，常规的充气全路面轮胎在没有充气时压扁在其上。
在附图中的标号与在说明中所参照的相同，为了该发明，在图1-7中描述了多个实施例，每个对相同部件使用相同的标号。只有轮胎的一半被绘出，相对的来绘出的半个轮胎与绘出的相同。
根据本发明的轮胎10和11用重量较轻的方法实现一漏气保用ATV轮胎。在图1和3中描述的轮胎10和11是全路面低压漏气保用轮胎，该轮胎10和11提供有与地面接触的胎冠部分12，它在该胎冠12的横向边棱14，16处终止于胎缘部分。侧壁部分18，20分别从胎冠横向边棱14，16伸出，并分别终止于具有环形的不可拉伸胎边芯线26的一对胎边区域22。该轮胎10和11进一步提供有胎体加强结构30，它从胎边区域22经过侧壁部分18，胎冠部分12、侧壁部分20延伸到胎边区域22。胎体加强结构30的卷边端32，34最好分别绕过芯线26。如果轮胎10和11是无内胎型的，该轮胎10和11可包括一常规的内衬35，它构成轮胎10和11的内圆周表面。一对胎冠加强带或护胎带结构36可被选择地设置在胎冠部分12下面的胎体加强结构30的径向外表面上。在所描述的特定实施例中，每个护胎带结构36包括两个断开的护胎带帘线层50、51，并且其芯线相对轮胎的中间周向中央平面倾斜约63°角。
护胎带帘线层50的芯线被设置在与中间周向中央平面相对的方向上，并形成护胎带帘线层的芯线。然而，如果用于ATV轮胎上，该带或护胎带结构36可包括任何数量任何所需构造的该带或护胎带帘线层并且其芯线可以任何角度设置。带或护胎带结构36提供了在该带宽度上的横向刚度，有助于在轮胎在未充气状态下工作时将胎冠上升减到最小，并提供阻止被刺破。在所描述的实施例中，它可由尼龙或类似的聚合材料制造带或护胎带50，51的芯线来实现。
必须懂得一个带或护胎带结构的应用对乘座和操纵有不利的效果，并由此在许多申请中对特殊ATV车辆来讲这种特性的使用可能是不良的。此外，这些带或护胎带结构用在前轮胎或后轮胎可能是有利的，但不能同时用在前轮胎和后轮胎。轮胎制造专业的技术人员很容了解到何时这种部件可被应用，和何时应避免。
在图1和2中所描述的第一实施例轮胎显示了胎体加强结构30，它具有至少一个加强帘线层结构38。该加强帘线层结构38具有至少一个用于径向帘线层轮胎的芯线41的帘线层，该芯线41相对赤道面定位成在65°至90°范围内的倾斜角，而且用于一偏压轮胎的该结构38具有至少两个芯线41的帘线层，每个相邻层的芯线相等，但相对于轮胎赤道面相对倾斜的角度范围为25°至65°。
如在图1和2中进一步描述的，该加强帘线层结构38有卷起的端32，它们绕过胎边芯线26。该卷起端径向终止于胎边芯线26的上方。在邻近轮胎10最大截面宽度的径向位置处，该帘线层38的卷起端32终止于该轮胎的正常轮辋直径上方的一径向距离E处。在最佳实施例中，卷起端32位于距最大截面宽度的径向位置的轮胎截面高度SH的30％内，最好终止于径向最大截面宽度H和正常轮辋直径D之间一半的位置上。
图3和4的第二实施例轮胎11描述了一胎体加强结构30，它包括至少两个加强帘线层结构38，40。在所描述的特定实施例中，提供有第一径向内加强帘线层结构38和第二径向外加强帘线层结构40，每个帘线层结构38，40包括至少一层平行芯线41。对于径向帘线层胎体，该加强帘线层结构38，40的芯线41相对轮胎11的中间环形(周向)中央平面CP或赤道面倾斜至少65°，而在一偏压轮胎结构中，芯线41在25°至65°范围内倾斜。在该特定实施例中，芯线41相对中间环形中央平面CP倾斜偏向角约62°，相邻的层相同或相对定位，图1-4的芯线41可用通常制造芯线加强的橡胶制品的材料制造，例如但不是限定，人造丝、尼龙和聚酯。最好该芯线由有橡胶的高粘性特性和高隔热性的材料制造。在所描述的最佳实施例中，该芯线41由尼龙制造。该第一和第二加强帘线层结构38，40最好各包括一单独帘线层，然而可以使用任何数量的胎体帘线层。
如在图2和4中所进一步描述的，第一和第二加强帘线层结构38，40有卷起端32，34，它们绕过胎边芯线26。第二帘线层40的卷起端34靠近该芯线26，并径向终止于该胎边芯线26的上面。该第一帘线层38的卷起端32绕过第二帘线层的卷起端34和胎边芯线26。该第一帘线层38的卷起端32径向终止于在轮胎的正常轮辋直径上面的一距离E处，它邻近于轮胎11最大径向截面宽度位置与正常轮辋直径之间的一半距离位置。在最佳实施例中，该卷起端32从径向最大截面宽度(SW)位置位于轮胎截面高度(SH)30％上，最好终止于最大截面宽度(SW)的径向位置与正常轮辋直径之间的一半位置。在这种情况下，该第一帘线层的卷起端32可在径向高于或低于第二帘线层卷起端34。
如在图7中所进一步描述，轮胎10和11的胎边区域22各有一个大致环形的不能拉伸的第一和第二胎边芯线26，该胎边芯线26有一个由与胎边线径向最内面相切的表面确定的平基面27，该平基面27有一对边缘28，29和在该边缘之间的宽度(BW)。该胎边芯线26具有一个轴向第一内表面23和一个轴向第二外表面25，表面23从边缘28径向延伸，表面25从边缘29径向延伸。该第一表面23与该平基面27构成一直角α，第二表面25与平基面27构成一内夹直角β，角α大于或等于β，在最佳实施例中，α和β约等于90°。
该胎边芯线26可进一步包括一个径向外表面31，它在第一和第二表面23，25之间延伸。该径向外表面31有一最大高度“BH”，该高度BH最好小于基面宽度BW。由表面23，25，27和31确定的横剖面最好是矩形。
该胎边芯线26最好构成有4层，每一层由分离的单根钢丝连续缠绕成，在最佳实施例中，0.038英寸直径的金属线在4，5或6线由径向内到径向外缠绕在层上，每个形成的胎边芯线宽W在大于所设计轮辋的胎边座宽度W的65％至小于90％的范围内，该轮辋在图6中被描述。在一层中的金属线数量还取决于所选择的金属线直径。
为了容易制造，图2和4所述的胎边芯线26的平基面27最好平行于旋转轴线，并有约等于轮辋凸起80直径(DH)的内径(d)。作为举例描述，标称为10英寸的轮辋有10.03英寸的胎边凸起直径(DH)，轮辋轮底直径是9.968英寸，并且胎边座81以角度α为5°倾斜。4×4的条带～4×6的胎边芯线的内径为10.03英寸，而胎边芯线26涂上橡胶材料后的内径约为9.908英寸并倾斜约5°的角度θ。当安装时，该轮胎10，11首先胎边部分22的超过一半置于轮辋凸起80上，并由此可涨开胎边部分22的另一半，以类似于在服装上经过钮扣孔固定钮扣的方式保持与轮辋82完全接合。在胎边区域22越过胎边凸起80之前，位于胎边区域22的该轮胎10、11以一圆环被有效地涨成一椭圆，在它涨开时，在该胎边芯线26与轮辋座之间的橡胶充分压缩而允许胎边区域22的剩余部分经过胎边凸起80。如所示该平基面27比轮辋的胎边座的平的部分宽。这是由于胎边凸起80和突缘76的半径或曲率。然而，该胎边芯线基面27必须轴向位于轮辋凸起80最高处的外边，来保证该胎边在重载荷下不会脱离轮辋座81。上述设计被特别好地设计来在所有的使用状态，包括漏气保用下保持在轮辋82上。
该第一和第二胎边芯线26的平基面27可交替地相对旋转轴线倾斜，胎边的模制部分的底也同样倾斜，该相对旋转轴线的倾斜最好约10°，更好10.5°。该胎边区域22的这个倾斜角θ有助于轮胎10，11的密封，并可确信在安装中明显减小胎边座的压力，该角度θ是常规轮辋82的胎边座81的倾斜角的约两倍。这被确信能简化总装，并有助于保持胎边座在轮辋82上。
一个通常称作脊的高弹性模量嵌入件48位于胎边区22内和侧壁部分18，20的径向内部，它位于胎体加强结构30和卷起端32，34之间，这些弹性嵌入件48从胎边芯线26的径向外部分别延伸，延伸到横截面宽度逐渐减小的侧壁部分。最好地，该弹性嵌入件48终止于距标称轮辋直径D的距离为G的一径向外端处，该距离G为轮胎载面高SH的至少25％。在所描述的特定实施例中，每个弹性嵌入件48从标称轮辋直径D径向向外延伸一接近最大截面高度SH的25％的距离。从本发明的目的出发，该最大截面高度SH是从轮胎的标称轮辋直径D到轮胎的胎冠部分径向最外部分所测量的径向距离。而且从本发明的目的出发，该标称的轮辋直径D是由其尺寸标定的轮胎直径。
如图1和2所示，该侧壁部分18，20提供有通常称作嵌入件的弹性嵌入件42，这些嵌入件42可设置在内衬35和第一加强帘线层38之间，该嵌入件42从每个胎边区域22径向延伸到加强的护胎层结构36下面。
该第一弹性嵌入件42在该轮胎10的最大截面宽度的径向位置和该胎冠胎缘之间径向大致对齐位置处有最大厚度B，该厚度B约是最大截面高度SH的9％。例如，在一个全漏气保用ATV轮胎10中，该嵌入件42的厚度B等于0.6英寸(15mm)。在有限漏气保用ATV轮胎10中，该厚度B是6％，约0.4英寸(10mm)。
或者，如在图3和4所示本发明第二实施例的轮胎11中，该侧壁部分18，20可各包括一第一嵌入件42和一第二嵌入件46，该第一嵌入件42如上述描述被设置，该第二嵌入件46分别位于该第一和第二帘线层38，40之间。该第二嵌入件46从每个胎边区域22径向向外延伸，到该加强护胎层结构36的下面。
从本发明的目的出发，该轮胎的最大截面宽度(SW)从轮胎的轴向外表面(不包括标牌、装饰物或类似物)平行于轮胎旋转轴线测量，而且，从本发明的目的出发，该胎冠宽度是轮胎被充气到最大标准压力时测量轮胎接地面的垂直轮胎赤道面(EP)跨过轮胎的轴向距离，此时它处于额定载荷和安装在被设定的车轮上。在图3和4所描述的特定的轮胎11的实施例中，轮胎11用于全漏气保用性能，该第一弹性嵌入件42在邻近该轮胎最大截面宽度(W)和胎冠护胎层之间经向对齐的位置处，各有为最大截面高度SH的约6％的最大最度B。
该第二弹性嵌入件46在轮胎最大截面宽度的径向上面的位置处，有为最大截面高度至少3.4％的最大厚度C。例如在-AT23x7-10型号的漏气保用轮胎11中，在邻近轮胎最大截面宽度和胎冠胎缘之间的径向对齐位置处，该嵌入件46的厚度C等于0.22英寸(5.6mm)。该第一嵌入件的厚度B是0.4英寸(10mm)。嵌入件42，46厚度的组合可被减小来实现有有限漏气保用能力的轮胎11。
从胎边芯线26至最大截面宽度(SW)的径向位置的弹性嵌入件42，46和48的组合的总体截面厚度最好是变化的厚度。侧壁和胎体的总体厚度，在最大截面宽度位置H处是约0.65英寸(16.5mm)，并在其接合护胎层而邻近横向的胎冠边棱14，16的区域中，增加到总厚度为F，F约0.75英寸(19mm)或是在轮胎11的最大截面宽度SW处测量的总体侧壁厚度的115％。最好地，在轮胎11护胎层区域的侧壁总体厚度F为在最大截面宽度(SW)处总体侧壁厚度的至少100％，更好地是小于150％。
这个薄的侧壁结构18，20可由使用特定的胎冠设计12来制得，这个胎冠可被制成任何数量的横截面形状，然而，所得到的中心部分13有局部或完整的横向伸展的拉筋92，它呈现一足够的强度来支撑动载荷的一部分而不压扁该胎冠。图5所示的最佳胎冠12有一个径向内胎冠基90和一系列径向突出横向延伸的在胎冠12的中央13的拉筋92，该拉筋92最好实际上是凸起花纹94，它连接横向相邻环形列的凸起花纹94，并且相邻的凸起花纹94由减小高度的拉杆93连接，这样构成了所描述的局部拉筋92。
所描述的胎冠12不仅在该轮胎10，11在承载和未充气下工作时保持胎冠带外壳不开，它实际上还能在胎冠如上述构成时提供承受载荷能力。所描述的胎冠提供的基本指标是当该轮胎未充气时，胎冠的中央部分13有足够的强度来保持凸起边缘95与地面的牵引接触。在ATV轮胎上常规的敞开凸起的胎冠样式趋于靠向中央弯曲，妨碍了胎冠的中央与地面的接触由此可导致接触和控制上的一些损失。
申请人发现，通过在相邻的内衬35或加强帘线层结构38，40之间以上述方法设置一个或多个加强弹性嵌入件与中央拉筋或局部拉筋加强的胎冠12相结合，可获得高水平的漏气保用功能。在轮胎10，11正常工作时，充入的介质提供所需支撑来承受载荷。然而，当轮胎以未充气状态工作时，该加强的侧壁和胎冠必须支撑全部载荷。本发明的轮胎结构允许在未充气状态下有效地利用该胎体结构30，同时还在轮胎充气压力低的状态时提供工作所需的性能。当该漏气保用轮胎10，11被设计成是有限(有限的)漏气保用轮胎，并且在未充气状态下工作时，该轮胎的变形(压扁)只是稍大于在充气状态下工作时的情况。在未充气状态下工作时，该轮胎的内表面不相互接触。充气ATV轮胎被发现能够在未充气状态下在最大载荷为实验室中车轮寿命实验的每个轮胎和轮辋总成额定载荷的130％、速度到每小时25英里(40公里/小时)状态下行驶500英里(800公里)的距离。在未充气工作后，该被修理和检修的轮胎可恢复充气状态的正常工作，在未充气状态下行驶范围被确信根据载荷和环境条件，远大于100英里(160公里)。
在未充气状态下该轮胎结构载荷支撑的刚度基本上是该胎冠12的强度与加强的侧壁厚度相结合的作用。侧壁厚度不包括装饰物，如字母、数字、装饰筋或其他部件。
该侧壁18，20支撑该载荷的能力与壁柱高度和厚度有关。在本发明中轮胎截面高度与侧壁嵌入件厚度形成一个比率ST/SH，当该载荷增加时，该ST/SH的比率也应增加。
理想的，该轮胎在充气状态下的弹性系数与常规非漏气保用ATV充气轮胎比无明显改变。对于有限漏气保用轮胎，在4Psi充气的弹性系数和建议的正常载荷将比常规的同尺寸ATV轮胎小135％。当该漏气保用轮胎在发明者称为有限漏气保用状态的未充气状态下工作时，该弹性系数必须足够来防止轮胎皱曲或压扁在其上。尽管如此，发明者相信该弹性系数必须足够低，使得驾驶员可意识到或感觉到该车辆是漏气保用的。这指的是如果充气的漏气保用轮胎有弹性系数X，在未充气下同一轮胎将有在50％至90％X的弹性系数，最好50％至80X。
另一方面，发明者发现，上述轮胎可被设计成在未充气的弹性系数基本等于或略高于同尺寸非漏气保用轮胎的弹性系数状态下工作。在这种情况下，本发明的漏气保用ATV轮胎可在连续路面上以50mph或低于50mph(英里/小时)的速度非充气地工作。整个时间漏气保用ATV轮胎将基本上有与根据所选择的弹性系数常规非漏气保用ATV轮胎相同的操纵和感觉。在120％X的弹性系数时，驾驶员自然会感到未充气轮胎稍微硬，但到这个系数时，可达到非常满意的行驶操纵性能。很高的弹性系数将导致不舒服的行驶性能。
下面的表A公开了一套根据本发明制造的示例的ATV前轮和后轮10，11。实施例1是根据图1和2制造的轮胎10，实施例2是根据图3和4制造的轮胎11。该实施例1的轮胎10被制有选定用于有限漏气保用性能的弹性系数，同时实施例2的轮胎11被制有可适应完全漏气保用式无充气特性的弹性系数。在0Psi、2Psi和4Psi的充气压力下，该弹性系数被给定为1b/in。在0Psi时测量的持续性(使用耐久性)以英里计，持续性试验是在前完全漏气保用的实施例轮胎11的最大额定载荷的130％状态下以25mph进行了34小时。这可产生850英里漏气保用特性没有轮胎损坏的迹象。有限漏气保用前轮胎10在漏气保用575英里后看到了侧壁压扁。类似的后轮胎10，11的实施例1和2分别得到估计分别为500英里而实际为850英里的持续里程。这些轮胎同有相同尺寸用于前、后轮位置的常规ATV充气控制轮胎相比较，该相比的弹性系数在表A中给出。轮胎尺寸型号是，前轮胎为AT23×7-10，后轮胎为22×11.00-10NHS。
表A
如从表A中所见，该有限漏气保用轮胎10在0Psi时有小于正常充气的常规ATV轮胎的弹性系数。该完全漏气保用轮胎11在0Psi时具有等于或大于常规ATV轮胎充气后的弹性系数的建议的弹性系数，最好低于在车辆制造者建议相同尺寸常规充气ATV轮胎在建议的充气压力和载荷下弹性系数的125％。该有限漏气保用轮胎最好具有其4Psi充气压力和承载弹性系数50％至80％的0Psi弹性系数。换言之，该第一实施例的有限漏气保用具有同尺寸常规充气轮胎在车辆制造者建议的充气压力和承载状态的弹性系数的50％至91％的未充气弹性系数。
轮胎的漏气保用特性还可进一步由给每个加强帘线层结构38，40的层提供有与弹性嵌入件42，46基本相同物理性能的弹性材料的帘线层包覆层来提高。如轮胎专业技术人员所周知，该纤维层的包覆层是未硫化的弹性材料层，其中弹性材料在被切成所需形状前提供给纤维，并在轮胎制造鼓上施加。最好是用于帘线层包覆层的弹性材料与用在加强嵌入件42，46的弹性材料相似。
实际上，用于本发明前述充气轮胎构造的第一嵌入件42，第二嵌入件46和一或多层帘线层结构38和40的帘线层包覆层的橡胶组分最好有在本发明中提高其利用的物理特性，总体来说，被认为不同于用在充气轮胎侧壁的一般橡胶组分，特别是如上述有相似的高坚韧度/低滞变特性的第一和第二嵌入件42，46与帘线层38和/或40的组合。
最好地，在涉及用于一或多个帘线层结构38和40的帘线层包覆层的讨论时，在本发明的实际中，除非只有一个帘线层使用包覆层，否则帘线层包覆层涉及用于帘线层38和40两者的包覆层。
特别是，从本发明的目的出发，前述的两嵌入件42和46具有高坚韧度等级和相对这个坚韧度等级来讲低的滞变特性。
用于嵌入件42和46的橡胶组分的坚韧度是用于轮胎侧壁的刚度和尺寸稳定性所需要的。
用于一个或多个帘线层38和40的帘线层包覆层的橡胶组分的坚韧度是轮胎胎体，包括侧壁，的总体尺寸稳定性所需要的，这是因为它伸过两个侧壁，并经过轮胎的胎冠部分。
结果是，第一和第二嵌入件42和46，及帘线层结构38和/或40的上述橡胶组分的坚韧度特性与帘线层结构38和/或40配合来彼此加强，并且与上述有高坚韧度橡胶组分的嵌入件或帘线包覆层相比，提高轮胎侧壁的尺寸稳定性到一很高的等级。
然而，已被了解到，在充气轮胎中有高坚韧度等级的橡胶通常在工作状态(在车辆上作为轮胎承载和/或没有充气压力地运行工作)时，会产生过大的内热，特别是橡胶的坚韧度仅是由仅增加碳墨组分的常规方法实现时。这种在橡胶组分中内热的产生会导致硬橡胶的温度增加，并关系到轮胎结构，它可能会损失轮胎的使用寿命。
橡胶组分的滞变是在工作状态下产生内热趋势的度量单位。相对而言，有低滞变特性的橡胶在工作状态下产生的内热小于其他有较高滞变的橡胶组分。这样，在一方面，希望用于嵌入件42和46，及一个或多个帘线层38和40的包覆层的橡胶有相对低的滞变。
滞变是一术语，指工作中在材料(即已硫化橡胶)中热能的消耗，一橡胶组分的低滞变由一相对高的回弹，一相对低的内摩擦和相对低的损耗模量特性值来表示。
因此，用于嵌入件42和46，及一个或多个帘线层38和40的帘线包覆层的橡胶具有相对高的坚韧度和低的滞变是重要的。
下面选择的用于嵌入件42和46以及用于一个或多个帘线层38和40的帘线包覆层的橡胶的所需特性在下面的表1中概述。
1、固特力(Goodrich)挠曲试验-ASTM试验D623。2、肖氏坚韧度(Shore Hardness)试验-ASTM试验D2240。3、弹性模量试验-ASTM试验D412。4、Zwick回弹试验-DIN 53512。
该所指的强度特性是一中等橡胶强度。
该所指的在100％模量的模量特性被用来替代300％模量，因为已硫化橡胶在其强度极限处有一相对低的延伸率，这样一个已硫化橡胶非常硬。
该所指的静止压力特性，在挠曲下测量，是硫化橡胶相对较高的坚韧度的另一个指标。
该所指E’特性是一个粘弹性特性的弹性系数部分或累积的系数，它是材料(即已硫化橡胶组分)坚韧度的一个指标。
该所指的E”特性是一个粘弹性特性的粘性系数部分或损失的系数，它是材料(即已硫化橡胶)滞变特性的一个指标。
用E’和E”特性来说明橡胶组分的坚韧度和滞变在橡胶特性描述中是公知的。
该所指的热积累值是由固特力挠曲(ASTM D623)试验测得的，并且指的是材料(即已硫化橡胶)内热的产生。
该所指的在约23℃(室温)下冷回弹试验特性由Zwick回弹试验(DIN53512)测量，并且指的是材料(即已硫化橡胶)的回弹力。
这样，在表1中描述的特性表明-已硫化橡胶组分有相对高的刚度，中等坚韧度和在这样高刚度下的相对低的的滞变。
该低的滞变由相对低的热积累、低E”和高回弹特性带来，并且对于橡胶组分在工作中需要有相对低的内部热积累。
在许多轮胎组分的混合物中，许多橡胶可被使用，它们最好是相对高的不饱和二烯基橡胶，这种橡胶的典型实例，然而它们不被如此限定，是二苯乙烯聚丁橡胶，天然橡胶，顺1、4和3、4-聚异戊二烯橡胶，顺1、4-和乙烯基1、2-聚丁二烯橡胶，丙烯腈丁二烯橡胶，苯乙烯-异戊二烯-丁二烯橡胶、苯乙烯-异戊二烯橡胶。
用于嵌入件42和46，及一个或多个帘线层38和40的帘线包覆层的最佳橡胶种类有天然顺1、4-聚异戊二烯橡胶，异戊二烯/丁二烯橡胶，和顺1、4-聚丁二烯橡胶。
该橡胶的最佳组分，或橡胶混合物是天然顺1、4-聚异戊二烯橡胶和顺1、4和乙烯基1、2-聚二乙烯橡胶用于该嵌入件，而普通顺1、4-聚二乙烯橡胶和异戊二烯/丁二烯共聚橡胶用于帘线层包覆层。
在最佳实例中，基于100份重量的橡胶，(A)该嵌入件包括有约60至100，最好约60至90，份的天然橡胶，及最高至40，最好约40至10，份的顺1、4聚二乙烯橡胶和异戊二烯/丁二烯橡胶中至少一种，最好是顺1、4聚二乙烯橡胶，在此如果使用该异戊二烯/丁二烯橡胶，其最多为20份；及(B)所述帘线层包覆层包括最高至100，最好约80至约100，并且更好约80至约95，份的天然橡胶，和最高到100，最好高到20，更好约20至5，份的异戊二烯/丁二烯共聚橡胶和顺1、4聚二乙烯橡胶中的至少一种，最好是异戊二烯/丁二烯橡胶；其中在异戊二烯/丁二烯共聚物橡胶中异戊二烯与丁二烯的比例在约40/60至约60/40的范围内。
进一步，在本发明的目的和思想中，一小量，例如约5至约15份，的一种或多种有机溶液聚合制备的橡胶可被包括在上述天然橡胶，和顺1、4聚丁二烯橡胶和/或异戊二烯/丁二烯橡胶组分，采用于所述嵌入件和/或帘线层包覆层，这种添加橡胶的选择由橡胶组分专业技术人员不需过多的试验就可完成。
在这种情况下，该嵌入件和帘线层包覆层橡胶的说明根据其目的以“包括”的方式表示，只要符合该硫化的橡胶组分的上述物理特性参数，小量的这种溶液聚合制备的合成橡胶可被加入。这种橡胶组分对橡胶组分专业技术人员来讲不需要过多试验。
尽管在此不需要限定，其他这样研究的溶液制备的橡胶是苯乙烯/丁二烯，异戊二烯和丁二烯，如3，4-聚异戊二烯，的一种或多种的共聚物，苯乙烯/异成二烯/丁二烯三元共聚物，及中间的乙烯聚丁二烯。
本专业技术人员已经了解到，用于包括第一和第二嵌入件42和46，及用于一个或多个帘线层38和40的帘线包覆层在内的充气轮胎部件的橡胶组分，可用公知的橡胶合成方法来合成，例如多种硫化组分橡胶与多种例如硫化助剂的常用添加材料混合，例如硫黄、活化剂、阻滞剂、加速剂、如橡胶处理油的操作助剂、包括增粘树酯的树酯、硅石、增塑料、填料、颜料、硬脂酸或其他材料，如浮油树酯、氧化锌、蜡、抗氧化剂和抗臭氧剂、胶溶剂和加强材料，如碳墨。如本专业技术人员已知，根据所使用的硫化作用和硫化材料(橡胶)，选择上述确定的添加剂，并以常规用量使用。
典型的碳墨添加剂具有二烯橡胶重量的约30份至100份(phr)，然而用于本发明的嵌入件和帘线包覆层的高坚韧度橡胶希望约40至最大70phr的碳墨。树酯包括增粘树酯，坚韧度树酯包括惰性酚醛树酯，和惰性酚醛树酯与间苯二酚和环乙烷四胺的硬化树酯，如果使用，典型的树脂的量可选择地包括约1至10phr，如果使用少量的增粘树酯，其为1phr，如果使用少量硬化树酯，其为3phr。这样的树酯有时被称为酚醛类树酯。典型的处理油的量为约4至10phr。如果使用硅石，其量约5至50，尽管希望为5至15phr，并且如果使用硅石偶和剂，其量为每份硅石约0.05至0.25份重量。典型的硅石可以是诸如水化天定形硅石，典型的偶和剂可以是诸如含有有机硅的双官能硫，如De Gussa AG.的顺-(3-三乙氧基甲硅烷正丙基)四硫化物、接枝硅的顺-(3-三乙氧基甲硅烷正丙基)四硫化物与顺-(3-三乙氧基甲硅烷正丙基)四硫化物。抗氧化剂的量为1至约5phr，典型的抗氧化剂可以是Vanderbilt橡胶手册344-346页所公开的联苯-P-苯二胺或类似物。适合的抗臭氧剂和蜡，特别是微晶蜡可以是Vanderbilt橡胶手册所公开的种类。典型的硬脂酸和/或浮油树酯的量为约1至约3phr。典型的抗臭氧剂的量为1至约5phr。氧化锌的量为约2到约8或10phr。蜡的量为1至约5phr。胶溶剂的量为0.1至约1phr。上述添加剂的量不是本发明的目标，本发明的目的是在硫化组分时在轮胎胎冠中特定树脂混合物的使用。
该硫化在有硫黄硫化剂下进行，适当的硫黄硫化剂的实例包括分子硫(自由硫)或提供硫的硫化剂，例如胺的硫酸氢盐。该硫化剂最好是分子硫。如本专业技术人员已知，硫化剂的用量在约0.5至约8phr范围内，对于用在本发明的硬化橡胶中最好是从3至约5phr。
加速剂被用来控制硫化所需的时间和/或温度，并改善硫化特性。在一个实施例中，使用单一加速剂体系，即初级加速剂。通常，所使用的初级加速剂的量在0.5至约3phr范围内。在另一实施例中，在两个或多个加速剂混合物中，初级加速剂的用量较大(0.5至约2phr)，第二加速剂的用量较小(0.05-0.5phr)，来激活并改善硫化特性。这种加速剂的结合过去已知对硫化固化橡胶产生一个复合效果，并且比单独使用两加速剂之一产生的效果好一些。此外，被延迟作用的加速剂可被使用，它受正常的处理温度影响较小，但在正常硫化温度下产生良好的固化。加速剂的实例包括胺类、二硫化物类、亚磺酰胺类、胍类、硫脲类、噻唑类、秋兰姆类、二硫代氨基甲酸盐类和黄原酸盐类，最好是该初级加速剂是亚磺酰胺。如果使用第二加速剂，该第二加速剂最好是胍。二硫代氨基甲酸盐或秋兰姆组分，尽管第二亚磺酰胺加速剂可被使用。在本发明中，对于高坚韧度橡胶建议使用一种和有对两种或三种加速剂。
该轮胎可用本专业已知的许多种方法构造、成型、模压并固化。
实施例1下面提供的橡胶组分是有表1中特性的橡胶组分。
橡胶组分包括表2所示的材料，并通过常规橡胶混合工艺被混合并制备，它可用于嵌入件42和46，及一个或多个帘线层38和40的帘线层包覆层。所标示的材料的量被取整来描述这个实施例。
<p>橡胶处理油和浮油树酯的常规量可选择约5份，最小量1份；抗降解剂；增粘剂和硬化树酯，主要是酚甲醛类形，量为约6phr；以及硅石和偶和剂；它们被与两个加速剂一起使用于帘线层包覆层和与一个加速剂一起使用于嵌入件橡胶组分。
1、顺1、4-聚异戊二烯2、异戊二烯与丁二烯C比率约1∶1的共聚物3、一高顺1、4丁二烯橡胶该橡组分被模压并在约150℃下固化约20分钟。
在本发明中，用于嵌入件42和46，及用于一个或多个帘线层38和40的帘线包覆层的橡胶组分相对很坚韧，中等坚韧度，并且有低的滞变是重要的。
此外，通常希望用于嵌入件42和46的橡胶组分比用于帘线层38和/或40的帘线包覆层的橡胶组份稍微坚韧、稍微硬，并且两者都有相对低的滞变。
理解这些是重要的，在表1中指出的橡胶组分物理特性只是个例子，其所得到的轮胎部件(嵌入件和帘线层)的尺寸，包括厚度，需要考虑有助于轮胎侧壁和胎体总体的坚韧度和尺寸稳定性因素。
嵌入件42和46的橡胶组分的厚度稍大于上述帘线层包覆层橡胶组分的厚度是重要的，因为它们还是纤维加强帘线层的一部分，并进一步因为它被希望稍增大其坚韧度特性。
在胎边下区域胎体结构30经向外面的胎圈包裹邻近轮辋突缘，虽然在最佳实施例轮胎10，11中不必需，它可由所提供的硬橡胶胎圈包布被减到最小，特别是在未充气状态状态下使用轮胎时。
特定的实施例和描述已公开了所描述的发明的目的，但显而易见本专业技术人员可得到许多改变和变换而不脱离本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种漏气保用低压全路面车辆的轮胎，该轮胎具有一环形胎冠，该胎冠具有一对横向边棱；一对环形胎边芯线；一环形胎冠的径向向内的胎体，该胎体具有一个或多个芯线加强帘线层，它伸向并绕过该胎边芯线；一弹性脊，邻近于每个胎边芯线并从它那径向向外延伸；该轮胎的特征在于一对第一弹性嵌入件，其中一个弹性嵌入件从每个横向的胎冠边棱向每个胎边芯线延伸，并径向和轴向向内终止于该弹性脊的径向外部。
2.如权利要求1的轮胎，其进一步的特征在于一系列的胎冠凸起花纹从该胎冠径向向外延伸；及一系列的拉筋，一个或多个拉筋环形连接在胎冠中央区域的相邻的胎冠凸起花纹。
3.如权利要求1的轮胎，其进一步的特征在于该环形胎边芯线有一大致平的基面，该基面具有内径d和轴向宽度W，且当被正常安装在一设定的轮辋上时，该轮辋如轮胎与轮辋工业标准所说明，并具有胎边座宽度W和直径D8，直径为DH的胎边突缘，该轮胎满足关系胎边芯线的内基面直径d约等于直径DH，胎边芯线内基面的宽度W在胎边座宽度W的65％至90％的范围内。
4.如权利要求1的轮胎，其进一步的特征在于该轮胎具有一等于或小于12英寸的标称胎边直径。
5.如权利要求1的轮胎，其进一步的特征在于正常的充气压力小于10Psi。
6.如权利要求1的轮胎，其进一步的特征在于该轮胎具有一最大截面宽度SW和一总体直径OD，该截面宽度SW被总体直径OD除的比率在25％至50％范围内。
7.如权利要求4的轮胎，其进一步特征在于该轮胎具有在5.0至12.0英寸范围内的胎边直径。
8.如权利要求1的轮胎，其进一步特征在于一对第二弹性嵌入件，该对第二弹性嵌入件在胎冠边棱与胎边芯线之间径向延伸，并位于该第一对嵌入件和至少一个胎体帘线层的轴向外面。
9.如权利要求1的轮胎，其进一步特征在于该轮胎具有一总体截面高度(SH)，弹性嵌入件径向向外至少延伸该截面高度(SH)的25％的距离。
10.如权利要求1的轮胎，具有胎边芯线的该轮胎安装在设定的轮辋上，其进一步的特征在于一系列金属线层，径向最里面的金属线层是基面，该基面大致是平的，并且有大于0.25英寸小于0.342英寸的轴向宽度和约等于轮辋突缘直径DH的内直径(d)。
11.如权利要求1的轮胎，其进一步特征在于在正常承载和被充气时，该轮胎具有一弹性系数(x)，当其漏气时，该轮胎具有充气后弹性系数x的50％至90％的弹性系数。
12.如权利要求11的轮胎，其特征在与该承载的轮胎在4Psi充气压力下所具有的弹性系数小于车辆制造者所建议的4Psi充气压力和其同载荷的同尺寸常规充气轮胎弹性系数的135％。
13.如权利要求12的轮胎，其进一步特征在于该轮胎具有一未充气弹性系数，它为在车辆制造者建议的充气压力和载荷下相同尺寸常规充气轮胎弹性数的50％至91％。
14.如权利要求1的轮胎，其进一步特征在于该轮胎具有一未充气弹性系数，它为车辆制造者建议的充气压力和载荷下相同尺寸常规充气轮胎弹性系数的125％或更小。
全文摘要
本发明涉及一漏气保用低充气压力全路面车辆(ATV)的轮胎10，11，其中该轮胎10，11至少具有一对弹性嵌入件42，46，单个嵌入件42，46从每个胎冠边棱14，16向一胎边芯线26径向向内延伸。该嵌入件的径向内端是位于胎边芯线上面的弹性脊48的内面，该胎边芯线26具有一宽的大致平的径向内基面，当该轮胎10，11被安装在常规ATV特定的轮辋上时，它能在没有任何充气地工作时保持轮胎10，11牢固地装在轮辋上。该最佳的轮胎10，11具有一特定的胎冠12，该胎冠12的中央区域13环形地具有块体或凸起94的列，在胎冠12中央区域13上的横向邻向列的凸起由拉筋97连接，当拉筋用于这些漏气保用轮胎上时，它使胎冠凸起94在尽管轮胎未充气工作时，也保持与地面接触。本发明的轮胎10，11可被构成来提供在使用中不需充气的有限漏气保用能力或完全漏气保用能力。
文档编号B60C15/06GK1167046SQ9711126
公开日1997年12月10日 申请日期1997年3月15日 优先权日1996年3月15日
发明者T·M·鲁尼, T·R·欧尔 申请人:固特异轮胎和橡胶公司