具有改进胎体的跑气保用轮胎的制作方法

专利名称：具有改进胎体的跑气保用轮胎的制作方法
技术领域：
本发明涉及轮胎，具体涉及在未充气状态下能使用的充气轮胎。此轮胎的胎体结构能与传统轮胎的乘坐性能相当，并能制造成不会显示出跑气保用型轮胎通常具有的重量问题。
背景技术：
对于充气的跑气保用轮胎，即能够用于未充气状态下的轮胎，已提出过种种轮胎结构，其中之一是美国专利NO.4 111 249以“有带轮胎”为题所描述的方法，提出了直接在胎面之下设置宽度近似胎面的箍或环形带。这种箍结合轮胎结构的其余部分能够在未充气状态下支承车重。这样的有带轮胎实际上即使在未充气状态下也将帘布层的帘线拉伸。
采用过的另一种方法只是通过增加胎壁的剖面厚度来增强胎壁。这种轮胎在未充气状态下运转时，使胎壁处于压缩力之下。由于需用大量的橡胶来加强胎壁件，热的积聚就成为轮胎损坏的主要因素，尤其是当轮胎于未充气状态下高速地长时间运行时更是如此。Pire lli于欧洲专利公报NO.0-475-258A1中公开了这样一种轮胎。
Goodyear公司的一件具有与本发明相同的某些发明人的专利，公开了第一次获得工商界认可的跑气保用充气式子午胎，即EagleGSC-EMT轮胎。这种轮胎已为1994的Corvette汽车当作可选用设备接受。美国专利NO.5368 082提出了使用特殊的胎壁嵌入件来提高刚度。在这种未充气轮胎中，为支承800lb的载荷，每个轮胎需要另增6磅重量。此种轮胎具有很低的高宽比。这项早期的发明虽然优于在它以前的种种尝试，但却加大了各个轮胎的重量负担，而这就抵消了不用备用轮胎和轮胎支架的优点。当工程师们打算为大型高级旅游车制造具有较高高宽比的轮胎时，这种重量负担就更会成为问题。对于未充气的高级小客车轮胎，所需的支承重量约1400lb载荷。高宽比为55～65％或更大的较高胎壁的轮胎意味着其工作载荷是先前的40％高宽比的跑气保用Corvette型轮胎的若干倍。这样的载荷等于说胎壁和整个轮胎不得不硬到牺牲乘坐舒适性的程度。豪华客车的主人是不愿简单地为了跑气保用能力而牺牲乘坐质量的。工程上的要求则是要提供不损失乘车舒适性或乘坐性能的保气轮胎。在具有很强悬架性能型的车辆中，与具有较弱乘坐特性的高级轿车相比，能较易提供这种轮胎的。轻型卡车和多用途运动车对乘坐性能不太敏感，提供了从接受较刚性的乘坐性能到要求较软的豪华型乘坐性能这样一个范围的跑气保用轮胎市场。
在开发跑气保用轮胎中同样重要的设计上的考虑是，要确保未充气的轮胎仍能坐定于其轮辋上。已提出的一些解决方法是采用胎圈限制装置以及能实现这种要求的特殊轮辋，例如Bridgestone ExpediaS-01跑气保用A/M轮胎。另外，采用新胎圈结构的Eagle GSC-EMT轮胎能在标准轮辋上起作用，而不要求另外的胎圈限制装置。
Walfer L Willard，Jr.的两件美国专利54 27 166和551599表明，公开了在胎壁中增设有第三帘布层和增设有第三嵌件的Michelin轮胎，比原先的Oare等的美国专利53 68 082一类专利，进一步提高了轮胎的跑气保用性能。这些专利讨论了发生在轮胎未充气状态下的某些载荷关系，它们证明了Oare的见解适用于更多个数的层与嵌件。
美国专利申请08/391746提出了一种新的跑气保用轮胎设计，通过将支承载荷的胎圈芯直接设在轮胎胎面带束之下而形成有较大高宽比的轮胎。此外，有上述见解的发明人中的绝大多数则是原先Corvetle EM轮胎原有设计组的部分成员。但是，虽然这种方法对载荷的支承和乘坐性能都有希望作出满意的解决，但在正常的充气状态下则呈现稍高的滚动阻力。
更近的一件美国专利NO.55 35 800公开了将弹性的覆盖用复合材料肋与径向帘布层结合使用，能在广泛的轮胎应用中提供优越的跑气保用能力。
本发明的一个目的在于提供有限跑气保用里程的轮胎而不显著增加轮胎的重量、滚动阻力，或减弱其整体的乘坐性能。
本发明的第二目的在于把本发明的概念运用于多种不同的胎体结构上。
发明概述轮胎10具有胎面12、带束层结构36和胎体30。胎体30有一对胎壁20，各胎壁20具有至少一个帘布层38或40，后者由具有模量E为X(X最好至少是10GPa)的帘线41增强。至少一个帘布层38具有一对卷绕到一对非延伸的胎圈芯之上的反包端。各胎壁结构20具有至少一个沿径向在第一帘布层38之内的嵌件42，第二帘布层40至少延伸到各胎圈芯26且与第一帘布层38由胎壁20中的第二嵌件46隔开。至少一个帘布层38或40是由模量大于另一帘布层的模量X的大致非延伸性的帘线增强。
此轮胎10上当荷载时具有一个胎壁结构20的中性弯曲轴线A，更邻近以较高模量帘线增强的帘布层而更远离以较低模量X的帘线增强的帘布层。
在最佳实施形式中，第一帘布层38具有聚酯、尼龙、人造丝或芳族聚酰胺的合成或纺织帘线，而第二帘布层40更好是具有芳族聚酰胺或金属帘线，最好是钢丝帘线。
第一和第二嵌件42、46最好是弹性体，其剖面形状和材料性质经选择成能提高充气乘坐性能同时确保有耐久的跑气保用性能。嵌件42、46能用帘线41、43或短纤维增强。
本发明的原理可以用于具有三或多个帘布层和三或多个嵌件的轮胎10。
帘布层一词用来包括不从一个胎圈芯26延伸到相对的胎圈芯的帘线增强嵌件。通常认为至少一个帘布层38或40必须从胎圈芯26延伸到相对的胎圈芯26。最好是径向帘布层。此第二帘布层可以从胎圈芯26沿横向延伸到带束层结构36的增强带带束层50、51的一或多个之下。
在最佳实施形式中，具有较高模量帘线43的帘布层40沿径向在第一帘布层38之外。在另一实施形式中，帘布层40是由低模量X的帘线41增强，而帘布层38则是由较高模量的帘线43增强且沿径向在另一第一帘布层40之内。
这两个帘布层38、40不必是连续的，例如它们可以从胎圈芯26延伸到在带束层边缘36内侧。
附图简述

图1是依据美国专利NO.5 368 082所示发明中一实施形式制备的先有技术的跑气保用轮胎的横剖图。
图2A是本发明的最佳实施形式的胎面肩部、胎壁与胎圈区的放大局部横剖图。
图2B是本发明的另一实施形式轮胎的胎面肩部、胎壁与胎圈区的放大的局部横剖图，其中有较高模量的帘线43设于沿径向在内的帘布层38中。
图3A、3B与3C分别是图1中先有技术胎壁结构的以及本发明第一与第二实施形式的胎壁结构的示意性横剖图。各个图以虚线示明了中性弯曲轴线A-A。
图4示明另一实施形式，其中的嵌件42或多个嵌件46是以帘线增强。
图5示明另一实施形式，其中的嵌件42或46添加有短纤维。
图6A和6B示明具有不同模量的帘线的复合材料。
图7示明另一实施形，其中的胎圈芯26A扩充了，同时消除了顶部48和下部胎壁20的帘线增强件52、53。
图8A公开了另一种实施形式，其中的帘线增强嵌件80沿径向设于帘布层40之外。在图8B中，嵌件80插设于两个嵌件填充胶条46之间。
图9是另一实施形式，示明了两个嵌件和三个帘布层。
图10是另一实施形式，示明了三个嵌件和三个帘布层。
图11A是另一实施形式，示明了从胎圈芯26延伸到胎圈芯26的帘布层38以及具有起到第二帘布层40作用的帘线增强件的嵌件80。
图11B与图11A类似，但是有扩展的胎圈芯。
定义“断面高宽比”指轮胎剖面的高度对此剖面宽度的比。
“轴向的”与“轴向地”描述与轮胎转动轴线平行的直线或方向。
“胎圈”和“胎圈芯”一般是指轮胎的包括环形抗张件的部分，径向内胎圈关系到将轮胎保持于由帘布层帘线卷绕的轮辋上并使其定形，其中用或不用其他增强件如钢丝圈外包布、胎跟加强层、三角胶芯或填充胶条、护趾板以及胎圈包布。
“带束层结构”或“增强带束层”是指平行帘线的至少两个环形层或帘布层，织造的或非织造的，在胎面之下，不固定于胎圈之上，并具有相对于轮胎的赤道面成17-27°的左、右两个帘线角。
“周边”是指沿垂直于轴线的环形胎面的边界延伸的线或方向。
“胎体”是指除带束层结构、胎面、缓冲层，在帘布层之上但包括胎圈的轮胎结构。
“外胎”是指除胎面与缓冲层外，轮胎的胎体、带束层结构、胎圈、胎壁以及所有其他部件。
“胎圈包布”是指环绕胎圈外侧设置用来保护帘线帘布层不受轮辋影响，将挠曲分布于轮辋上的窄料带。
“帘线”是组成轮胎中帘布层的增强合股线之一。
“赤道面(EP)”是指垂直于轮胎转动轴线且通过胎面中心的平面。
“接地印痕”是指胎面与平的表面在零速度和在正常负荷和压力下的瞬时接触面或接触区。
“内衬”是构成无内胎轮胎的内表面且含有此轮胎内充气流体的弹性材料或其他材料的一层或多层件。
“标准充气压力”是指相称的标准机构为轮胎使用条件指定的具体设计的充气压力与负荷。
“标准负荷”是指相称的标准机构为轮胎使用条件指定的具体设计的充气压力与负荷。
“帘布层”是指以橡胶涂层的平行帘线的层。
“径向的”与“径向地”指沿径向朝向或背离轮胎转动轴线的方向。
“子午线轮胎”是指用带束层约束或周边受约束的充气轮胎，其中的至少一层帘布层所具有的从胎圈延伸到胎圈的帘线相对于轮胎的赤道面铺成的帘线角为65°-90°。
“剖面高度”是指从名义轮辋直径到轮胎外径在轮胎赤道面上的径向距离。
“剖面宽度”是指轮胎于标准压力充气时和经24小时后，但无负荷平行于轮胎轴线且在其轮胎壁外部间的距离，这里除去了胎壁因注标记、装饰或加保护带的高度。
“肩”是指正好在胎面边缘之下的胎壁上部。
“胎壁”指轮胎在胎面与胎圈间的部分。
“胎面宽度”是指胎面在轴向中即在平行于轮胎转动轴线的平面中的弧长。
最佳实施形式详述参看图1与3A，其中示明了依据美国专利NO.5 368 082所制先有技术轮胎100的部分横剖面。轮胎100是客车轮胎，具有胎面120、带束层结构360、一对胎壁部180与200、一对胎圈部220与220’、以及一胎体增强结构300。胎体300包括第一帘布层380和第二帘布层400、衬里350、一对胎圈260与260’和一对胎圈填充胶条480与480’以及一对第一嵌件填充胶条420与420’和一对第二嵌件填充胶条460与460’，此第一嵌件填充胶条420、420’位于衬里350和第一帘布层380之间，此第二嵌件填充胶条460、460’则位于第一和第二帘布层380、400之间。胎体结构300则给轮胎100以有限的跑气保用能力。
本专利申请中所用的词“跑气保用”是指轮胎在未充气状态下工作时，其结构独目所具有强度足以支承车辆的载荷，而轮胎的胎壁和内表面不会塌缩或皱缩到其自身上，且不需有任何内部装置来防止轮胎塌缩。
传统的充气轮胎在未充气下工作时当要支承车辆载荷就会塌缩到自身上。
从图3A可见，轮胎100胎壁区中的结构增强部分特别是从最大剖面宽度沿径向朝外到肩部处，基本上是增加整个胎壁的厚度。上述先有技术专利指出，胎壁与肩会合处的整个胎壁厚度，于最大剖面宽度处测量，应是此整个胎壁厚度的至少100％而最好是其125％。据信这是为在未充气状态下充分支承载荷所必需的厚度。上述嵌件对于典型的P275/40ZR17轮胎，重约6.0磅。第一嵌件420、420’的最大厚度为0.30英寸(7.6mm)，第二嵌件460，460’的最大厚度为0.17英寸(4.3mm)。将这种原先技术的定则应用于具有较大高宽比的轮胎P235/55R17，意味总的嵌件的重量增加到约6.8磅，而第一嵌件厚约0.3英寸，第二嵌件厚约0.2英寸。
图中给出的标号与说明书中提及的相同。在本申请文件中，由图2、3B、3C至11B的各实施形式，对于类似的部件各采用相同的标号。各个结构采用基本相同的部件，而在因位置或数量变化导致的不同结构中是可以实施本发明的原理的。
本发明的轮胎10采用了优异的胎壁结构do。图2A与2B所示的轮胎10是子午线客车或轻型卡车轮胎；轮胎10设有与地面接合的胎面部12，它在轮胎12的各横向边缘14、16处终止于各个肩部。一对胎壁部20分别从胎面的横向边缘14、16延伸出而终止于一对胎圈区22处，后者各有一环形的非延伸性的胎圈芯26。轮胎10还设有胎体增强结构30，它从胎圈区22通过一个胎壁部20、胎面部12、相对的那个胎壁部20再到达胎圈区22。至少一个帘布层38、40的胎体增强结构30的反包端分别卷绕到胎圈芯26上。要是轮胎10是无内胎型时，还可包括形成其内周面的通常的内衬35。沿圆周围绕胎体增强结构30的径向外表面，于胎面部12下设有胎面增强带束层结构36。在所示的具体实施形式中，带束层结构36包括两个裁切成的带束层50、51，这两个带束层50、51的帘线相对于此轮胎的中间圆周中心平面按约23°角定向。
带束层50的帘线设在与上述中间圆周的中心平面的相对方向同时与带帘布层51帘线的方向相反。但是，带束层结构36可以包括任意多个取任意所需构型的带束层，而帘线则可按任意所需角度设置。带束层结构36沿整个带宽提供了横向刚度，得以在轮胎于未充气状态下工作时，使胎面举离路面的程度最小。在所示实施例中，这是通过使带束层50、51的帘线取钢丝结构且最好是取钢索结构而实现的。
在图2A所示最佳实施形式轮胎10的胎体增强结构30包括至少两个增强帘布层结构38、40。在所示的具体实施形式中，提供了具有沿径向在内的第一增强帘布层结构38和沿径向在外的第二帘布层结构40，各帘布层结构38，40，最好各有一层平行的帘线41，43，这两种帘线41，43相对于轮胎10的中间圆周的中心平面CP以至少35°的角定向。在所示此具体实施形式中，帘线41、43相对于中间圆周中心平面CP以约90°角定向。帘线41、43是由通常用于像胶制品帘线增强的任何材料制成，例如但不限于芳族聚酰胺、人造丝、尼龙和聚酯以及钢。
对于胎体帘线41、43，一般可以采用其弹性模量在2.5～15GPa的有机帘线，如尼龙6、尼龙6-6、人造丝、聚酯或高模量的帘线。在采用840-1890旦尼尔的纤维帘线时，这种帘线最好以35～60帘线/5cm的密度埋入具有10～50kgf/cm2的100％模量的橡胶中。
其他的高模量纤维包括芳族聚酰胺、维尼龙、Pen Pit、碳纤维、玻璃纤维以及聚酰胺等纤维。本发明中，在至少两个帘布层结构38、40或一个帘布层与帘线增强嵌件80中的帘线必须有不同的模量。例如，要是一种帘线41具有模量为10GPa，则另一胎体帘布层或胎体嵌件必须具有模量大于10GPa的帘线43。
上述帘线最好是由高粘性且耐橡胶和高耐热性的材料制成或由这种材料涂层。在所示的具体实施例中，帘线41是由人造丝制成。帘线41具有一为X的标称模量E和为Y的百分伸长率。优选的人造丝帘线41具有的X值为6～15GPa而百分延伸率y为10～20％。
第二帘布层40具有的帘线43最好基本上是非延伸性的，帘线43是合成材料的或金属的，更好是金属的，而最好是高抗拉强度钢的。帘线43具有的模量大于X，最好是X的许多倍。在钢丝帘线43的情形，这种模量大于150 GPa。实现这种强度的方法之一是吸收美国专利4960473与5066455中所公开的适当方法与合金。这两件专利已就其整个内容综合于此供参考，其中的钢条已用Ni、Fe、Cr、Nb、Si、Mo、Mn、Cu、Co、V和B中的一或多种微合金化。最佳的化学组成按重量百分比列于下面C 0.7-1.0Mn0.30-0.05Si0.10-0.3Cr0-0.4V 0-0.1Cu0-0.5Ni0-0.5CO0-0.1其余为铁和残余物。
将这样形成的条拉制成具有合适的抗拉强度。
用于胎体30的帘线43可以包括单股至多股丝。帘线43中总的丝数可从1至13。最好是使每根帘线中的丝数为6-7。各丝9的直径D一般为0.10-0.30mm，各丝的抗拉强度为2000-5000MPa，最好至少为3000MPa。
钢丝帘线43的另一关键性质是其中各个丝的总伸长率在25cm计量长度上至少须为2％。总伸长率是按ASTM A370-92测量。帘线的总伸长率最好为2％-4％。特别理想的总伸长率为约2.2％-约3.0％。
用于此帘线中丝的钢材的扭力值对于计量长度为丝径200倍时至少应为20圈。一般，此扭力值应为约20-约100圈，更好是约30-约80圈而最好是约35-65圈。此扭力值是依据ASTM试验方法E558-83测定的，试验长度为丝径的200倍。
有许多的特定金属帘线43的结构可用于胎体帘布层38或40。这些特定的帘线结构的代表性例子包括1×、2×、3×、4×、5×、6×、7×、8×、11×、12×、1+2、1+4、1+5、1+6、1+7、1+8、2+1、3+1、5+1、6+1、11+1、12+1、2+7、2+7+1、3+9、1+5+1以及1+6+1或3+9+1，对于0.15mm的丝径，外部卷绕的丝可以具有≥2500Mpa的抗张强度。最佳的帘线构造包括的丝径为3×0.18、1+5×0.18、1+6×0.18、、2+7×0.18、2+7×0.18×1×0.15、3+9×0.18+1×0.15、3+9×0.18、3+0.20+9×0.18与3×0.20+9×0.18+1×0.15。以上的帘线牌号是内行人所周知的。例如牌号2×、3×、4×与5×是指丝的束；即2丝、3丝、4丝，等等。牌号例如1+2或1+4是指单丝卷绕有2丝或4丝。
具有上述钢丝帘线排列的层状的胎体帘布层38或40，当于轮胎的赤道面上测量时，能具有每英寸约5至约100经线(近似于每厘米2-39经线)。这种帘线层最好排列成能在赤道面上具有每英寸约7-约60经线(近似于每厘米约2.7-24经线)。以上对于每英寸经线数的计算是根据帘线直径范围、帘线强度与帘布层实际强度要求而进行的。例如，每英寸的经线最高时将包括在给定强度下使用较低直径的帘线，相反，在同一强度下，每英寸的经线数低时则采用较高直径的丝。或者，当选择使用给定直径的帘线时，就必须根据帘线强度来确定每英寸经线数的多少。
胎体帘布层38或40的金属帘线43取向成使得本发明的轮胎10是一般所谓的子午胎。
此帘布层的钢丝帘线与轮胎的赤道面(EP)的交角为75°-105°，更好是82°-98°，最好是89°-91°。
帘布层38或40有一批细径帘线43，帘线的直径C小于1.2mm。帘线43可以是任何前述的帘线，包括但不限于1+5×0.18mm或3×0.18mm或直径约0.25mm而最好约0.175mm的单丝。希望这些帘线41具有的丝的最小抗拉强度至少为2500Mpa和大于2.0％的伸长率。且最好是约4000MPa和大于2.5％的伸长率。
或者，如图2B所示，具有帘布层38的胎壁结构可使其帘线为模量高于X的帘线43而便帘布层40具有低模量X的帘线41。在这样的应用中，胎壁将具有图3C所示的那种结构。下面将详细讨论各种结构的优点。此第一和第二增强帘布层结构38、40每个最好包括单一的帘布层，但可以采用任意数目的胎体帘布层。
如图2A进一步所示，第一帘布层结构38有一对反包端32分别卷绕到各胎圈芯26上。第二帘布层40的端部34邻近胎圈芯26，沿径向终止于胎圈芯26的各侧附近且在芯26的上方，或如图所示可以卷绕到胎圈芯26之上而沿径向终止于第一帘布层38的反包端32之下。第一帘布层38的反包端32卷绕到第二帘布层端部34和胎圈芯26之上。第一帘布层的端部32在轮胎10最大剖面宽度径向位置附近沿径向终止于此轮胎的名义轮辋直径之上一距离E处。在此最佳实施形式中，反包端32是位于距最大剖面宽度径向位置处的轮胎剖面高度20％之内，而最好是终结于此最大剖面宽度的径向位置处。
如图2A与2B所示，轮胎10的胎圈区22各具有一环形的大致非延伸性的第一和第二胎圈芯26。这两个填充芯26各有一与胎圈钢丝圈径向最内表面相切的虚拟表面限定的平底面27。此平底表面27有一对边缘28、29和在这对边缘间的宽度BW。胎圈芯26具有从边缘28沿径向延伸出的轴向内第一表面23和从边缘29沿径向延伸出的轴向外第二表面25。第一表面23与平底面27构成锐夹角α，第二表面25和平底面27构成锐夹角β且α≥β，而在最佳实施形式中，α近似地等于β。
胎圈芯26还包括各在第一与第二表面23、25间延伸的径向外表面31。径向外表面31具有最大高度BH，BH小于底宽BW。为表面23、25、27与31所确定的横剖面最好呈等腰三角形。此三角形横剖面的上部一般是不需要的，这是因为例示的胎圈芯26是以将未充气轮胎的胎圈约束于轮辋上。
胎圈芯26最好是由单丝钢丝连续卷绕构成。在最佳实施形式中，用0.050是否是英寸直径的丝分别按8、7、6、4、2、丝，从径向内到径向外卷绕成层。
第一和第二胎圈芯26的平底面最好相对于转动轴线倾斜，而胎圈的模制部分的底面作相似的倾斜，此相对于转动轴线的倾角宜近似10°而最好约为10.5°。胎圈区的倾角有助于轮胎的密封，约为常规轮辋胎圈座凸缘倾角的2倍，据信这能简化组装和有助于将胎圈约束坐定于轮辋上。
位于胎圈区22与胎壁部22的径向内部的是分别设在胎体增强结构30和反包端32之间的高模量弹性三角胶条48。此弹性填充胶条48分别从胎圈芯26的径向外部向上延伸到渐减其剖面宽度的胎壁部内。弹性嵌件48终止于径向外端距轮胎剖面高度SH至少25％的名义轮辋直径NRD的距离G处。在所示的具体实施形式中，弹性填充胶条48各沿径向朝外从名义轮辋直径NRD延伸约为最大剖面高度SH40％的距离。在本发明中，轮胎的最大剖面高度SH将视作为从轮胎的名义轮辋直径NRD测量到轮胎胎面部径向最外部分的径向距离。此外，本发明中将此名义轮辋直径视作为轮胎据其尺寸标定的轮胎直径。
在本发明的最佳实施形式中，胎圈区22还包括位于胎圈填充胶条48和帘布层反包端32之间的至少一个帘线增强件52，53。帘线增强件52、53中的一个或全部具有第一端54和第二端55。第一端54沿轴向与径向在第二端55之内。帘线增强件52、53作为距其第一端54距离的函数增大距轮胎10转动轴线的径向距离。如图3所示。帘线增强件包括的这两个部件52、53具有约4cm的宽度。轴向外部件52具有的径向内端54沿径向在第一和第二胎圈芯26的边缘29之上。轴向内部件53具有的径向内端则沿径向在胎圈芯26、26’之外的约1cm。此轴向内、外部件52、53最好具有尼龙、人造丝或钢丝帘线增强件。帘线增强件的第二端55沿径向位于胎圈芯26之外同时位于第一帘布层38反包端32的终端之内。
部件52、53的帘线相对于径向应倾斜成25°～75°的夹角，而最好成30°的夹角。要是用到了两个部件，两个帘线角最好大小相等方向相反。帘线增强件52、53改进了具有本发明的未充气轮胎的汽车的操纵特性。部件52、53显著地减少了汽车过度转向的可能性，而这是常规轮胎在未充气或充气不足驱动时遇到的一个大问题。
可以对轮胎10的胎圈区22增设织物增强件61，后者具有第一和第二端62、63。此增强件卷绕到第一和第二帘布层38、40与胎圈芯26上。此第一与第二端62、63沿径向延伸到胎圈芯26之上和之外。
胎壁部20设有第一填充胶条42。第一填充胶条42可应用于内衬35和第一增强帘布层38之间。第一填充胶条42从各端圈区22沿径向延伸到增强带束层结构36之下。如图2、4与5所示本发明最佳实施形式所表明的，各胎壁部20可以包括第一和第二填充胶条42与46。第一填充胶条42的位置如以上所述。第二填充胶条46各分别位于第一和第二帘布层38、40之间。第二填充胶条46从各胎圈区22沿径向外延到增强带束层结构36之下。
本发明中，轮胎的最大剖面宽度SW是平行于轮胎的转动轴线从轮胎的轴向外表面起测量的，但除去了标志和装饰等。此外，本发明中的胎面宽度乃是从充气到最大标准充气压力的轮胎处于额定载荷下且安装到它据以设计的轮子上时，从此轮胎的轮迹起到测量的垂直于赤道面EP的整个轮胎的轴向距离。在图2A与2B所示的具体实施形式中，各第一填充胶条42具有的最大厚度B，约为在径向上与轮胎最大剖面宽度近似准直的位置h处最大剖面高度SH的3％。
第二填充胶条46具有的最大厚度C则是轮胎10于轮胎最大剖面宽度径向上方位置处最大剖面高度的至少1％和1.5％。在此最佳实施形式中，各弹性的第二填充胶条46具有的厚度C近似地为轮胎在约75％剖面高度SH的径向位置处最大剖面高度SH的约1％和1.5％。例如在P275/40Z R17尺寸的高性能轮胎中，轮胎的这一厚度C等于0.08英寸(2mm)。在位置h，即在径向上与轮胎最大剖面宽度的位置近似准直处，此第二填充胶条的厚度为0.05英寸(1.3mm)。
从胎圈芯26到最大剖面宽度SW的径向位置处的弹性填充胶条42、46和48结合成整个横剖面厚度最好为恒定的厚度。整个的胎壁与胎体厚度在最大剖面宽度位置正处约为0.45英寸(11.5mm)，并在其于横向胎面边缘14、16附近汇合到肩部内时增加至一总厚度F，F约为在轮胎最大剖面宽度SW处测量的整体壁厚的200％。胎壁在轮胎肩部区中的整体厚度F是在最大剖面宽度SW处整体胎壁厚度的至少125％，而最好至少是150％。这种比值说明此胎壁可以制成为比先有类型的跑气保用轮胎薄的多。
如同在常规的高性能型轮胎中，这里的各个实施形式的图中所示的轮胎可以通过围绕其胎面增强带束层结构36设置织物覆盖层59而改进其高速性能。例如，可将具有尼龙和芳族聚酰胺帘线的两层帘布层设于各增强带束层结构36之上，它们的横向端延伸到超出带束层结构的横向端。或者可把单层螺旋卷绕的芳族聚酰胺增强织物用作覆盖层。芳族聚酰胺材料的弹性模量比尼尤的高得多，因而能形成比两层尼龙的情形更强的轮胎增强。申请人发现，采用单层的芳族聚酰胺覆盖层，能使轮胎的高速能力提高10％以上。一般避免把芳族聚酰胺料用于客车轮胎中，这部分是由于芳族聚酰胺料的噪音性质差，使得谐振声响能通过客车轮胎较薄的壁。本发明的申请人的轮胎采用了能显著阻尼轮胎产生的噪音的增强胎壁。这种噪声阻尼胎壁则是可采用芳族聚酰胺复盖层而不会产生不能接受的噪音级。
正如以前讨论到的，本发明的轮胎的帘布层38具有反包端32而帘布层40则能仅仅终止于胎圈芯26附近，或者可将此轮胎设计成具有带反包端的两个帘布层，如同图1中先有技术轮胎中所采用的以及在图2A中所示的。
第一填充胶条嵌件42最好由弹性材料制成，它能在轮胎于无充气压力下运转时有效地防止其胎壁塌缩，并具有宽范围的邵氏A硬度，从约50的较软的邵氏A硬度到85的较硬的邵氏A硬度，这种材料的形状与剖面轮廓经调节成能确保乘坐性能和合格的胎壁弹簧刚度；一般，此材料越硬，所述横剖面也越薄。
第二填充胶条46可以是在物理性质上与第一嵌件填充胶条42相同或不同的材料。这表明可以将硬的第二填充胶条与软的第一填充胶条相结合，同样可将硬的第一填充胶条42与软的第二填充胶条46相结合。第二填充胶条46的弹性材料的邵氏A硬度类似地在50～80的范围。
所示的第二填充胶条46是由弹性材料制成，它当在胎体结构中用到了两个以上帘布层时，可按多个嵌件形式用在相邻的帘布层中。
或者，嵌件46和42本身可以是帘线增强的在图4的实施形式中，采用相邻的填充胶条46据认为是有益的。这多个相邻帘线41、43增强的填充胶条46可以定位成，使其径向外端或是终结于带束层结构之下而径向内端终结于胎圈芯26附近，或是卷绕到胎圈芯26之上，类似于帘布层。嵌件46或者如图5所示可以添加短纤维82。纤维宜按至少45°取向来提高嵌件的径向和横向刚度而最好是取径向。帘线41、43或短纤维82最好由人造丝、聚酯、芳族聚酰胺或碳制成，它们可按径向取向或按最好至少是45°的斜角定位，但不应沿圆周方向延伸。
第二填充胶条46在未增强时在相邻帘布层38、40之间起到隔件作用。帘布层，特别是径向外帘布层40的帘线，当轮胎于未充气下运转时是在拉力作用之下。填充胶条46在增强时有助于胎壁的支承结构。
如图3A、3B或3C所示，胎壁当在无充气压力下或甚在充气下而偏转时，即使得径向外帘线41或43处于拉力之下，而径向内帘线41或43在受到向下载荷作用时，便在轮胎放气或偏转时会局部压缩帘线41、43。
上述加载的特点对于本发明的轮胎10是与图1中先有技术轮胎100结构以及美国专利NO.5368 082中所述的情形相同。通过改变帘布层38、40中帘线41、43的模量，使其中在一个帘布层结构中帘线的模量与其它邻布层结构中的不同，且最好是显著的不同，意外地显著增加了跑气保用的稳定性，另外也同时改进了乘坐性能，这已由图3B的最佳实施形式轮胎10加以证实。
上述的轮胎10能使轮胎设计者调节具体轮胎的设计特点，以实现从软性的豪华感到刚性的高性能感。此外，上述的优异结合可构制成具有前所未有的高宽比的轮胎。这种优异特点的结合意味着设计者能在拓广的跑气保用性能或轮胎减重之间作出选择。
为了更好地理解本发明的原理，构制了如图6A与6B所示的复合试样结构。为简便起见，所有的橡胶层都是具有相同性质的同一类型的。增强的平行帘线41位于3.1mm深度D1处，因为人造丝帘线，模量为13GPa而每英寸经线(epi)计数为30。增强的平行帘线43为1+5×0.18mm结构的钢丝帘线，在18epiF，取向成与人造丝帘线41平行，嵌埋于与人造丝帘线41隔开6.34mm距离D2的橡胶中，此钢丝帘线43还与试样45的底部分开一距离D3为8.32mm。试样45在载荷点有一试验跨度或长度38mm。厚度则是D1、D2与D3的和。
此矩形试样45首先如图6A所示加载，在偏转10mm时记录下载荷为64N(牛顿)。然后将此试样45如图6B所示，在10mm总的偏转下，对顶部与底部载荷加以倒转则需136N的载荷。第二个试样与第一个试样一致，但如图6A所示，只装设有两层人造丝帘线41，总的载荷仅为20N。
所有的人造丝帘布层试样45类似于图1所示的具有两个人造丝帘布层的先有技术的跑气保用轮胎壁结构。试验的结果证明，具有两层模量显著不同的帘线的复合材料取决于加载方向会在弯曲刚度上造成很大差别。图6A与6B加载荷取决于所加载荷的方向会形成帘线41、43的拉伸与压缩。
随后尝试了将这一原理应用于尺寸为P235/55R 17的试验轮胎。图1与3A的轮胎100是先有技术的在帘布层380、400中只有人造丝帘线的轮胎，在此用作对比轮胎。将此同一结构与尺寸的轮胎于图3B的结构中进行了试验，其中帘布层40的帘线是1+5×0.18mm的钢丝帘线，具有的epi为18，沿径向设于与先有技术轮胎的帘布层38。相同的帘布层38的人造丝帘线47之外。所有其他结构材料均与对比轮胎100和第一试验轮胎10的相同。人造丝帘线层的对比轮胎100具有的有效弹簧刚度在26psi下为15 16lb/in，在35psi下为1787lb/in。第一试验轮胎的弹簧刚度在26psi充气压力下为1541lb/in。在35psi下为1816lb/in，在零psi下的773lb/in。第二试试轮胎经构造成，其中人造丝帘线41设在帘布层40中且沿径向在帘布层38的钢丝帘线43之外。此第二试验轮胎的弹簧刚度在26psi和35psi下分别为1557和1847，在0充气压力下则为789lb/in。
将上述试验和对比轮胎各两个在1000lb载荷下进行了试验室试验。各个轮胎试验至损坏。所有的人造丝对比轮胎经33.7和32.8英里损坏。钢丝与人造丝帘线的第一试验轮胎经48.5英里和51.7英里损坏。人造丝与钢丝帘线的第二试验轮胎具有的跑气保用里程为32.4和28.4英里。
试验结果表明，应用本发明的原理可以提高轮胎的跑气保用性能；同时还表明，要是不把增加跑气保用里程视作为与其他性能特点有同等的重要性时，则能减轻轮胎的重量。
意外的是，此第二试验轮胎的跑气保用性能差被看作是可能极其有助于愿将钢丝帘线43置于压缩载荷之下，而这种帘线在很大程度上由于嵌件防止了它们发生局部弯折而会保存下来。申请人相信，可以加大钢丝帘线的直径，使其可起到压缩增强件能支承轮胎的作用，而类似于混凝土中所用的增强钢筋。这种轮胎在充气时会带来松软的乘坐感，但当在未充气状态下运行时，较大直径的钢丝帘线在压缩载荷下则能支持低模量的径向外帘线41。钢丝帘线的明显优点是，当轮胎于未充气的状态下运行时热会积聚，但钢丝帘线实际上不会受到这种热的影响，相反，合成帘线便会软化和拉长。这意味着，跑气保用轮胎的性能够保持直到橡胶增强件42、46发生退化变质。这同合成帘线开始拉伸而致轮胎塌缩情形相比，显著地延长了轮胎的使用寿命。
应用钢丝帘线增强的两个帘布层38、40据认为是早期为取得跑气保用性能的尝试。那种轮胎具有很高的弹簧钢度而出现了某些问题，例如径向内帘布层在带束层结构下某些地方出现的压缩帘线疲劳问题。相对钢丝帘线采用可延伸的合成或纺织帘线就会消除这类问题，而与两个帘布层38、48的帘线41或43所选择的径向位置无关。此外，如这样的轮胎的弹簧刚度所表明的，乘坐性能完全在可接受的范围之内。
如以前所述，本发明人确信，把钢丝帘线43用于径向内帘布层38甚至会比钢丝帘线帘布层是径向外帘布层40的情形更为有利。理由是在进一步降低弹簧刚度的同时，埋入于橡胶嵌件中的钢丝帘线当轮胎于未充气状态下工作时，仍可起到压缩载荷支承件的作用而增强胎壁的刚性。为橡胶所包围的钢丝帘线虽然被大大限制了它的挠性，但它仍能另外用于支承胎壁载荷。
此外，应用由帘线80或短纤维82增强的插件，可以另外增强压缩刚度而提高跑气保用性能。
自然，帘布层间的帘线模量差被看作是取得上述有利结果的基本因素。
图3A所示的胎壁200对于先有技术的人造丝帘布结构具有虚线所示的弯曲轴线A，此弯曲轴线A基本上是相对于嵌件填充胶条460定心。
如图3B和3C所示本发明的轮胎10的胎壁20具有的弯曲轴线A则是与高模量帘线43邻近，帘线43基本上是非延伸型的且同与其相比较具伸延性的低模量帘线41分开。
理想上说，轮胎10在充气状态下的弹簧刚度不应与常规的非跑气保用充气轮胎的有显著不同。当跑气保用轮胎于未充气状态下工作时，它的弹簧刚度需足以防止轮胎皱缩或塌缩到其自身上。
若给增强帘布层结构38、40的各层帘布层表层提供物理性质与弹性填充胶条42、46的基本相同的弹性材料，则可以进一步提高轮胎10的跑气保用性能。轮胎技术的内行人都知道，织物层的帘布层表层是在织物于其切成所需形状而布设到轮胎装配鼓上的轮胎之前，涂布到此织物上的未硫化弹性材料层。在许多应用中，这种用作帘布层的表层的弹性材料最好类似于增强填充胶条42、46中所用的弹性材料。
实际上，本发明中用于上述充气轮胎结构中一或多个帘布层结构38与40的第一填充胶条42、第二填充胶条46和帘布层表层的橡胶料最好具有下述特征能改进其用于本发明的物理性质总体上说可以认为是与通常用于充气轮胎胎壁的橡胶料不同的，特别是将第一和第二填充胶条42和46与帘布层38和/或40相结合，就能综合地具有不相似或相似的高刚度，还有实际上如后所述的低的滞后性质。
这里论述到的帘布层表层虽然是指实施本发明时的一或多层的帘布层结构38、40的帘布层表层但在实施本发明时涉及到的帘布层表层则指的是帘布层38和40两者，除非只使用这种帘布层中的一个。
本发明中，特别对于上述填充胶条42和46进行了评价，评价其是否具有高度的刚性以及是否对于这样程度的刚性是否具有较低的滞后性这样就能完全认识到改变增强帘线41、43的模量时的优点。
填充胶条42和46的橡胶料的刚性最好要能满足轮胎胎壁的刚性和尺寸稳定性。
帘布层38和40中之一或多个的表层橡胶料的刚性最好要能满足轮胎胎体包括其胎壁的整体的尺寸稳定性，因为胎体是通过轮胎的两侧胎壁和轮胎的胎冠延伸的。
但应认识到，具有高刚度的橡胶在充气轮胎中一般在使用条件下有可能产生过大的内热(即当轮胎在加载运行的车辆上工作和/或无内部充气压力下工作时)，尤其是当橡胶的刚性是只是通过增加其碳黑含量那种较传统的方式来提高时尢为如此。橡胶料内产生的这种内热通常会造成硬橡胶和相关轮胎结构的温度升高，而这对轮胎的使用寿命是潜在的危害。
橡胶料的滞后性是用来测度其在使用条件下产生内热的趋势。相对地说，具有较低滞后性的橡胶在使用条件下与具有显著高的滞后性而其他方向相应的橡胶料相比，产生较少的内热。这样，从一个方面看，填充胶条42和46以及帘布层38和40的表层所用的橡胶料希望具有较低的滞后性。
滞后性一词反映材料(例如硫化橡胶料)因作功而消耗的热能，因而橡胶料的低滞后性便表现为较高的回弹性，较低的内摩擦和较低的损耗模量值。
于是，重要的是一或多个填充胶条42和46的橡胶料以及一或多个帘布层38和40的表层要既具有较高的刚性又具有较低的滞后性。
下表1中汇集了填充胶条42和46以及一或多个帘布层38和40的表层的橡胶料经选定的所需性质。

①Goodrich挠度仪试验ASTM试验No.D623。
②邵氏硬度试验ASTM试验No.D2240。
③抗拉模量试验ASTM试验No.D412。
④Zwick回弹试验DIN 53512。
列出的硬度性质可视作为在使用这种优异的帘布层结构时所允许的适当橡胶硬度的扩大范围。
列出约100％模量F的模量性质是用来代替300％模量的，这是因为硫化的橡胶在其断裂点具有较低的极限伸长率。这样的硫化橡胶视作为刚硬的。
列出的静压力性质是由挠度计测量的，从另一角度来表征硫化橡胶的较高刚度。
列出的E’性质是表征材料(例如硫化橡胶料)刚度的粘弹性的储能或弹性模量分量的系数。
列出的E”性质是表征材料(例如硫化橡胶料)的滞后性质的粘弹性的损耗或粘滞模量分量的系数。
应用E’和E”这两种性质来表征橡胶料的刚度和滞后性是熟悉橡胶这类特性的人周知的。
列出的热积聚值是按Goodrich挠度计(ASTM D623)试验所测量的，它表征了材料(例如硫化橡胶料)产生的内热。
列出的约23℃(室温)下的冷回弹试验性质是由Zwick回弹试验(DIN53512)所试验的，它表征了材料(例如硫化橡胶料)的回弹能力。
这样，表1中列出的性质表明了这样的硫化橡胶料，它具有较高的刚性、适当的硬度以及对于这样高刚度的橡胶的较低的滞后性。
此较低的滞后性是由较低的热积聚、较低的E”和较高的回弹性所表征，而且是为使橡胶料在使用条件下能具有较低的内热积聚所必须的。
在轮胎的各个部件所用材料中，可以采用的各种橡胶最好是具有较高不饱和度的二烯基橡胶。这类橡胶有代表性(但非限制性)的例子是苯乙烯-丁二烯橡胶、天然橡胶、顺式1，4和3，4-聚异戊二烯橡胶、顺式1，4与乙烯基1，2-聚丁二烯橡胶、丙烯腈-丁二烯橡胶、苯乙烯-异戊二烯-丁二烯橡胶以及苯乙烯-异戊二烯橡胶。
填充胶条42和46以及一或多个帘布层38或40表层所用的各种橡胶最好是天然的顺式1，4-聚异戊二烯橡胶、异戊二烯/丁二烯橡胶与顺式1，4-聚丁二烯橡胶。
橡胶的优先选用的组合或混合形式是用于填充胶条的天然的顺式1，4-聚异戊二烯橡胶和顺式1，4-聚丁二烯橡胶以及用于所述表层的天然顺式1，4-聚丁二烯橡胶和异戊二烯/丁二烯共聚物橡胶。
在优选的实际操作中，按100份重量橡胶计(A)填充胶条包括约60～100最好约60～90份的天然橡胶，以及相应地可多达约40而最好约40～约10份的至少是顺式1，4-聚丁二烯橡胶和异戊二烯/丁二烯橡胶而最好是顺式1，4-聚丁烯橡胶中一种，这里所述异戊二烯/丁二烯橡胶当采用时最大量为20份；(B)所述表层则包括最高可达100，更好是约80～约100，而最好是约80～约95份的天然橡胶，以及相应地最高约100，更好约20而最好约20-约5份的异戊二烯、丁二烯共聚物橡胶和顺式1，4-聚丁二烯橡胶而最好是异戊二烯/丁二烯橡胶中的至少一种，其中异戊二烯/丁二烯共聚物橡胶中异戊二烯对丁二烯之比为约40/60～约60/40。
在本发明的范围内还考虑到，可在上述天然橡胶中包括少量一或多种有机溶液聚合制成的橡胶，例如约5-约15份，而用于所述填充胶条和/或表层的顺式1，4聚丁烯橡胶和/或异戊二烯/丁二烯橡胶料也可以有选择的添加这种附加的橡胶料，而后者可由熟悉橡胶配料的人不必经过太多的试验制成。
这样，在上述情形下，在此是以“包括”方式描述填充胶条和表层橡胶，目的在于其中可加入少量的这种溶液聚合物制备的弹性料，只要能与硫化橡胶料的上述物理参数匹配即可。应该说，这种橡胶配料是内行的人不需经过多的试验便能掌握的。
其他一些可考虑的(但并非必须限定于它们的)溶液制备的橡胶是苯乙烯/丁二烯，以及一或多种异戊二烯和丁二烯如3，4-聚异戊二烯、苯乙烯/异戊二烯/丁二烯的三聚物和介质乙烯基聚丁二烯。
内行的人很快地可以认识到，用于充气轮胎部件包括第一和第二填充胶条42和46以及用于帘布层38和40的表层的橡胶料，可以由橡胶配料工艺中周知的方法配制，例如将各种硫一可硫化组份橡胶混合以各种通用的添加料，例如硫化助剂的硫、活化剂、阻滞剂与促进剂；处理添加剂如橡胶处理油、包括增粘树脂在内的树脂、硅石、增塑剂、填充胶条、颜料、硬脂酸或其他材料如妥尔油树脂、氧化锌、石蜡、抗氧化剂、抗臭氧剂、胶溶剂与增剂材料如碳黑。正如内行的人所周知的，取决于可硫化的和硫化材料(橡胶)的最终用途，可有选择地且一般按常规数量使用上述的某些添加剂。
通常添加的碳黑包括约30到约100份按重量计的二烯橡胶(PHr)，但对于本发明中所用的前述填充胶条和表层所需的高硬度橡胶，则最好包括约40到最多约70phr的碳黑。通常所用(如果用到时)的树脂包括增粘树脂和刚性树脂，它们当用到时包括化学惰性的苯酚甲醛的增粘树脂以及起反应的苯酚甲醛树脂类的增硬树脂，同时间苯二酚或间苯二酚与六甲撑四胺可以共同地包括约1～10phr以及最少量的增粘树脂，如果使用时，为1phr和最少量的增硬树脂，如果采用时为3phr。这样的树脂有时称之为苯酚甲醛型树脂。处理辅助剂包括约4～约10.0phr。硅石在使用时的数量包括约5～约50而最好约5～约15phr，而硅石偶联剂当采用时按重量计每份硅石包括约0.05～0.25份。有代表性的硅石例如可以是水合的无定形硅石。典型的偶联剂例如可以是二官能含硫的有机硅烷，如双-(3-三乙氧基-甲硅烷丙基)四硫化物、双-(3-三甲氧基-甲硅烷丙基)四硫化物以及双-(3-甲氧基-甲硅烷丙基)四硫化物接枝的硅石(购自Deussa，AG.)。抗氧化剂的典型数量包括1～约5phr。典型的抗氧剂可以例如二苯基对苯二胺，例如公开了《Vanderbilt RubberHandbook》(1978)，344-346页中的。合适的抗臭氧剂与石蜡，特别是微晶型石蜡则可以是《Vonderbilt Rubber Hondbook》(1978)，346-347页中所示的类型。抗臭氧剂的典型数量包括1～约5phr。硬脂酸和/或妥尔油脂肪酸的典型数量可以包括约1～约3phr。氧化锌的典型数量包括约2到最高约8或10phr。石蜡的典型数量包括1～约5phr。胶溶剂的典型数量包括0.1～约1phr。上述添加剂的存在及相对数量并不构成本发明的一个方面，本发明主要是针对把一些树脂的特殊混合物在胎面中用作可硫化的成份。
硫化是在存在硫化剂下进行的。适用的硫化剂的例子包括元素硫(自由硫)或是给硫的硫化剂，例如胺的二硫化物、聚合的多硫化物或硫烯烃加合物。最好的硫化剂是元素硫。内行的人周知，所用硫化剂的数量对于本发明所需的硬橡剂而言应为约0.5～约8phr，而最好是约3～约5phr。
促进剂是用来控制硫化所需的时间和/或温度，并用来改进硫化性质。在一种实施形式中，可以采用单一的促进剂体系即主促进剂。通常，主促进剂所用的数量为约0.5～约3phr。在另一实施形式中则结合有两或多种促进剂，其中的主促进剂一般是大量使用的(0.5～约2phr)，而副促进剂则一般是少量使用的(0.05～0.50phr)，用以活化和改进硫化性质。将这两种促进剂结合历史上已知能硫化橡胶的最终性质产生协同效应，而常常要比单独使用任一种促进剂时获得较好的效果。此外，可以采用延迟作用的促进剂，它们较少受到正常处理温度的影响，但能在通常的硫化温度下产生满意的硫化结果。促进剂的代表性例子包括胺、二硫化物、胍、硫脲、噻唑、秋兰姆、亚磺酰胺、氨氯酸盐以及黄原酸盐。主促进剂最好是亚磺酰胺。要是采用第二种促进剂，此副促进剂最好是胍、氨氯酸盐或秋兰姆化合物，但也可采用第二种亚磺酰胺。在实施本发明时，对于高刚度的橡胶最好采用一种有时是两种，或是多种促进剂。
轮胎可以用内行的人易知的种种方法构制，成形、模制和硫化的。
正如所公开的，试验轮胎10和先有技术轮胎100是利用先有技术专所公开的帘布层表层的物理性质和嵌件而构造成的。本发明的轮胎10计划采用具有不同物理性质的广泛材料，使得填充胶条42、46与48以及帘布层38、40的表层各有显著不同的性质而能选择适应所需的乘坐、操纵和跑气保用性能。换言之，设计者能够有选择地调节各个材料来实现所需的轮胎性能。为便于理解本发明对这类轮胎所起的作用，对比轮胎100与实验轮胎10的材料是一致的，例外的是帘线43有较高的模量。
例1提供了下面的橡胶组成，它们是用来代表具有表1中所列性质的橡胶料的。
用传统的橡料混合方法制备和混合了橡胶料，它们包括了表2中所示的原料，代表了可计划用作填充胶条42和46以及一或多个帘布层38和40的表层的橡胶料。为便于本例的说明，指出的原料量已进行约整。
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橡胶处理油和妥尔油脂肪酸的常规数量在一起约为5份，而每种至少一份；抗退化剂；增粘和刚化树脂，主要是苯酚甲醛型的，其数量约为6phr；以及硅石与其偶联剂；它们与两种促进剂一起用于表层试样而与一种促进剂一起用于填充胶条橡胶成份试样。
①顺式1，4-聚异戊二烯型，②异戊二烯对丁二烯之比约1∶1的共聚物。
③高的顺式1，4-聚丁二烯橡胶。
上述橡胶料模制并在约150℃下硫化20分钟。
在实施本发明中，重要的是用于填充胶条42和46以及一或多个帘布层38与40的表层的橡胶料应具有相当强的刚性、适当的硬度并具有较低的滞后性。
此外，通常希望填充胶条42和46的橡胶料要比帘布层38和/或40表层的橡胶料具有稍强的刚性和硬度，同时这两种橡胶料都要有较低的滞后性。
重要的是应认识到，表1中列出的有关橡胶料的物理性质是相对于其试样来说的，还应认识到，最终的轮胎部件(填充胶条和帘布层)的尺寸(包括厚度)需视作为对轮胎胎壁和胎体的整体硬度和尺寸稳定性起作用的因素。
看来重要的是，填充胶条42和46的橡胶料的刚度所以要略大于所述帘布层表层橡胶料的，是由于它们并不是织物增强帘布层的一部分，还由于希望使它们在某种程度下具有最大刚度。
上述填充胶条用橡胶料的滞后性或E”以及热积聚值最好略低于所述帘布层表层用橡胶科的，这是由于填充胶条的松密度与增物增强帘布层的薄的尺寸有关。
通过设置硬橡胶的胎圈包布60，轮胎在其与轮辋凸缘相邻的胎体结构30沿径向朝外的下部胎圈中，可使磨损减至最少，特别是当轮胎用于未充气的状态下时。
图7～10表明实施本发明的另一些实施形式。
图7中示明了一种优异的扩展了胎圈芯26A。这种胎圈芯26A当用于胎壁20时可不需用帘线增强件和硬的弹性三角胶芯。此胎圈芯26虽然类似于胎圈芯26具有很宽的下部剖面但另有一径向外部，此径向外部大致呈三角形或锥形，但当安装于轮胎设计轮辋上时则沿横向向外略呈悬臂形式而延伸到轮辋凸缘上方。
胎圈芯26A在取上述构型时起到极为刚硬的弹簧作用，抵抗着横向的和压缩的载荷。这样就能使轮胎的胎圈有效地保持其落座位置，同时能使轮胎的设计者去掉若干的下部胎壁增强件。
取决于轮胎的用途，当有很高的载荷要求时，胎圈芯26或26A、可以由圆形、矩形或平行面的横剖面形的单丝或多丝钢线制成，或者，它可以由合成帘线材料埋入复合材料的树脂中所增强的复合材料制成。例如，胎圈芯可以用由玻璃纤维或钢丝帘线或织物帘线、石墨增强的环氧树脂或其它聚合物制成，或是由高韧性但基本上非延伸性的其他复合结构制成。易知应用胎圈芯26A可以省除下部胎壁中的胎圈填充胶条48和帘线增强件52、53。这样就能简化跑气保用轮胎10的制造。
如图所示，图7的轮胎可以采用先有技术轮胎100中描述到的结构再结合前面述及的本发明的任何一种轮胎。
在图8A中，图2A或2B的轮胎可以只需通过下述方式便能加以改进于帘布层40径向外侧增设帘线增强嵌件80以及另一个基本身可以是未增强的弹性体或是由帘线或短纤维增强的嵌件46。如图所示，上述嵌件在胎壁中起着帘布层的作用，这是由于如图所示，它的端部延伸到直接终止于带束层结构51之下且沿径向朝内到达卷绕于胎圈和帘布层38、40或使其端部为帘布层反包端卷绕的缘故。当按图示形式使用时，前述嵌件可以取代织物胎跟加强层61。这种结构的优点是，可以不需用整个帘布层可获得另外的载荷支承。或者如图8b，所示，嵌件80可以插在两个填充胶条46和帘布层38与40之间。
图9中的另一实施形式表明的是采用了三个帘布层38、39、40和两个嵌件42、46。图10表明的结构中可以采用三个帘布层38、39、40和三个嵌件42、46A和46B。在任一情形中，要是一个帘布层40所具帘线的模量显著地大于其他帘布层38、39的模量，据信能改进跑气保用性能。此外，如前所述，所用帘布层38、39、40中的任何一个都可以具有比其他帘布层高的模量的帘线43。
在图11a中，公开了成本极为低廉的跑气保用轮胎，其中的轮胎10A只有一个从胎圈芯26延伸到胎圈芯26的帘布层38。帘布层具有一包绕各胎圈芯26的反包端32并直接地终止于带束层36之下。在帘布层38与其反包端32之间设有嵌件或弹性填充胶条46A与46B以及帘线增强嵌件80。径向外嵌件46B从带束层结构之下延伸到胎圈芯26。嵌件46B免除了其他实施形式的胎圈填充胶条48，但最好采用前述的帘线增强件52、53，为下部的胎壁和胎圈部22附近提供所需的下部胎壁刚度。
或者，如图11B进一步示明，可以采用图7的扩展的胎圈芯26A而甚至不需使用帘线增强件52、53。轮胎10A已描述于标题为“低成本跑气保用轮胎的共同未决申请中。将具有帘线41或43的嵌件80结合具有较高或较低模量的帘线的帘布层38相结合使用，就能使上述概念与这里所公开的本发明的概念直接相配合。帘布层38可以具有最好是钢丝的高模量帘线43或可以具有合成的或织物的低横量帘线41。或者，嵌件80可以采用帘线41或43，最好采用与帘布层38有不同模量的帘线。
从许许多多的轮胎胎体结构可知，设计者可以广大一类原理中来有选择地设计跑气保用轮胎。通过对这类轮胎进行改进，就可以取得一系列的性能特征和不等的制造费用，而能将跑气保用轮胎在商业上有力量用于各式各样的客车、轻型卡车和箱式货车。
本发明的轮胎10还表现出另一种优异的本领。通过选择在载荷下具有不同百分伸长率Y41、Y43的帘线41和43，轮胎胎体可以采用两个径向帘布层38、40，在正常载荷和充气条件下可以具有单一帘布层的乘坐感，而当此轮胎在未充气状态下工作时，这两个帘布层则能有效地支承胎壁结构20，形成一对良好的载荷支承复合结构。
为了更好地理解上述特点，内行的人例如轮胎工程师必须认识到径向内帘布层38在带束层结构36和胎圈芯26或26A之间的胎壁20中具有较短的有效帘线长度。在图2A的轮胎中，要是帘布层38具有比帘布层40的帘线43更具延伸性的帘线41，使得此种帘线长度上的伸长量足以能使另一帘线43分担充气条件下的载荷，则载荷承载关系可以由帘线的伸张量L41、L43或其百分伸长率Y41、Y43以及帘线间距(EPI)来描述，这里的L41是有效帘线41的长度、L43是有效帘线43的长度，同时以Δy41和Δy43为各相应帘线在正常载荷与充气状态下的帘线长度改变值。当此关系使得帘线41的长度和伸张量≥外帘线43的长度L41时，则两个帘线38、40通过调节伸长系数的不同比就可以承载某些载荷，或可以对于帘线38、40确定这种载荷。上述初始的帘线长度差部分是通过嵌件46的厚度求得。现在参看图2B，当帘线43是基本上非延伸的时，外帘布层帘线41如果是可延伸的则在正常充气和载荷下不会有太大的帘线拉力。这说明轮胎10在正常载荷和充气条件下满足上述关系，使得此载荷为径向内帘布层38载承，而径向外帘布层40只是在苛刻的偏转下或是当轮胎10在未充气状态下运转时才会经受动态冲击载荷。这种见解的优点是，轮胎10的乘坐与操纵性能主要是由帘布层38决定。上述关系即使当帘线是由相同材料制成，但被构造成由于帘线结构的丝数、节距经纱与包绕情形而会产生不同的伸长率Y，帘线的构造技术易为轮胎技术的内行人掌握。
可以看到，轮胎的跑气保用动态性能可通过采用不同的模量和不同的百分伸长率而得以大大提高。最终的弯曲轴线A可在图3B与3C中看到，其中的弯曲轴线将邻近帘布层38或40且只有较小的百分伸长率y，理由已如上述。
尽管为单述本发明已示明了某些代表性的实施形式和细节，但应认识到，内行的人在不背离本发明的精神或范围的前提下是可以作出种种变更与改进的。
权利要求
1.轮胎，它具有胎面、带束层结构和沿径向在胎面和带束层结构之内的胎体，此胎体具有一对非延伸性的胎圈芯；至少一个第一帘布层沿径向在带束层结构之内并从胎圈芯延伸到胎圈芯，此至少一个第一帘布层由具有模量E的帘线增强；一对胎壁结构，各胎壁结构沿径向从胎面向内延伸，各个胎壁具有至少一个沿径向在此至少一个第一帘布层之内的第一嵌件、一第二嵌件以及由此第二嵌件与该至少一个第一帘布层隔开的第二帘布层，第二帘布层由帘线增强，此轮胎的特征在于，所述帘线具有的模量E不同于此至少一个第一帘布层的帘线。
2.权利要求1所述的轮胎，其中所述至少一个第一帘布层的帘线具有模量X而所述第二帘布层的帘线具有大于X的模量；此第二帘布层的帘线基本上是非延伸性的。
3.权利要求2所述的轮胎，其中所述至少一个第一帘布层的帘线是合成的。
4.权利要求3所述的轮胎，其中所述至少一个帘布层的帘线是选自尼龙、人造丝、聚酯或芳族聚酰胺所制的帘线。
5.权利要求2所述的轮胎，其中所述第二帘线层的帘线是金属。
6.权利要求5所述的轮胎，其中所述第二帘布层的帘线是钢制的。
7.权利要求1所述的轮胎，其中所述至少一个第一帘布层的帘线具有的模量小于X，而所述第二帘布层的帘线具有模量X。
8.权利要求7所述的轮胎，其中此至少一具第一帘布层的帘线是金属。
9.权利要求7所述的轮胎，其中此至少一个第一帘布层的帘线是钢制的。
10.权利要求7所述的轮胎，其中此第二帘布层的帘线是合成的。
11.权利要求10所述的轮胎，其中此第二帘布层的帘线是由选自尼龙、聚酯、人造丝或芳族聚酰胺的材料制成。
12.权利要求1所述的轮胎，其中此第二帘布层是帘线增强嵌件，从前述带束层结构之下延伸到胎圈芯附近。
13.权利要求1所述的轮胎，其中此第二帘布层从各胎圈芯延伸出，沿径向到带束层结构之下并在该至少一个第一帘布层之上。
14.权利要求1所述的轮胎，其中此第二嵌件为弹性的且由帘线增强。
15.权利要求1所述的轮胎，其中此第二嵌件是由合成材料的短纤维增强。
16.权利要求1所述的轮胎，其中此轮胎具有剖面高度H而至少一个第一帘布层有一对反包端，以一端卷绕到各胎圈芯之上并沿径向延伸至少是40％(H)的距离(h)。
17.权利要求1所述的轮胎，其中此轮胎具有至少一个第一帘布层的反包端，沿径向与横向延伸到所述带束层结构之下。
18.权利要求17所述的轮胎，其中此第二帘布层的反包端沿径向终止于此至少一个第一帘布层的反包端之下。
19.权利要求17所述的轮胎，其中此第二与第一嵌件是弹性的，具有的邵氏A硬度在40～90的范围内。
20.权利要求19所述的轮胎，其中此第一嵌件的邵氏A硬度不同于第二嵌件的邵氏A硬度。
21.如权利要求1所述的轮胎，其特征还在于具有第三帘布层结构。
22.如权利要求21所述的轮胎，其特征还在于具有三个弹性嵌件。
23.权利要求1所述的轮胎，其中所述胎圈芯具有径向向外的三角部，此三角部呈横向向外的悬臂且沿径向延伸到拟使轮胎安装于其上的设计轮辋之上。
24.权利要求1所述的轮胎，其中所述胎壁具有与前述胎圈芯相邻的胎圈填充胶条以及沿横向向外且与三角胶芯邻近的帘线增强件。
25.轮胎，它具有胎面，带束层结构以及沿径向在此胎面(12)与带束层结构(36)之内的胎体，此胎体具有以模量E为X的帘线增强的至少一个帘布层，此至少一个帘布层有一对端部卷绕到一对非延伸性的胎圈芯上，所述胎体还有一对胎壁结构，在各胎壁结构中是在此至少一个第一帘布层径向内侧的至少一个嵌件，延伸到各胎圈芯且由胎壁中一第二嵌件与此第一帘布层隔开的第二帘布层结构，此胎体的特征在于上述第二帘布层结构是由模量大于X的基本上非延伸的帘线增强。
26.权利要求1所述的轮胎，其中所述轮胎在加载时具有一个胎壁结构的中性弯曲轴线，相对于所述第一帘布层更接近此第二帘布层。
27.轮胎，它具有胎面、带束层结构与沿径向在此胎面与带束层结构之内的胎体，此胎体具有一对非延伸性的胎圈芯、此胎体的特征在于由模量E大于X的基本上非延伸性帘线增强的至少一个帘布层，此至少一个帘布层有一对延伸到至少是胎圈芯处的端部；一对胎壁结构，各胎壁结构中是在此至少一个第一帘布层径向内侧的至少一个嵌件，从此带束层结构的径向内侧延伸到胎圈芯的第二帘布层，此第二帘布层由模量为X的帘线增强，且其中至少其中一个帘布层具有卷绕上述胎圈芯且沿径向外延的反包端。
28.权利要求27所述的轮胎，其中所述轮胎在加载时具有一个胎壁结构的中性弯曲轴线，相对于所述第二帘布层更接近此至少一个第一帘布层。
29.轮胎，它具有胎面、带束层结构和沿径向在此胎面与带束层结构之内的胎体，此胎体的特征在于由百分伸长率为y的帘线增强的至少一个帘布层，此至少一个帘布层具有一对卷绕到一对非延伸性胎圈芯上的端部，此胎体有一对胎壁结构，在各胎壁结构中是在此至少一个第一帘布层径向内侧的至少一个嵌件。延伸到各胎圈芯且由胎壁中一第二嵌件与此第一帘布层隔开的第二帘布层结构，此第二帘布层结构是由百分伸长率大于y的帘线增强。
30.权利要求1所述的轮胎，其中所述轮胎在加载时具有一个胎壁结构的中性弯曲轴线，相对于所述第二帘布层更接近此第一帘布层。
31.轮胎，它具有胎面、带束层结构与沿径向在此胎面与带束层结构之内的胎体，此胎体的特征在于-对非延伸性的胎圈芯；由百分伸长率大于y的帘线增强的至少一个帘布层，此至少一个帘布层有一对至少延伸到胎圈芯处的端部；-对胎壁结构，在各胎壁结构中是在此至少一个第一帘布层径向内侧的至少一个嵌件，从此带束层结构径向内侧延伸到胎圈芯的第二帘布层，此第二帘布层由百分伸长率为y的帘线增强，且其中所述至少一个帘布层具有卷绕到胎圈芯上且沿向外延的反包端。
32.权利要求27所述的轮胎，其中所述轮胎在加载时具有一个胎壁结构的中性弯曲轴线，相对于所述第一帘布层更接近此至少一个第二帘布层。
全文摘要
跑气保用充气式子午轮胎(10),它具有包括一对胎壁(20)的胎体(30),各侧壁由至少两个胎壁填充胶条或嵌件(42,46)增强,还具有至少两个帘线增强的帘布层(38,40)和胎圈芯(26)。此胎体有一或多个增强带(36)。各个胎壁有由模量E为至少是10GPa的X增强的至少一个帘布层(38或40)。其中至少一个帘布层具有卷绕到胎圈芯上的反包端(32)。第二帘布层(38或40)由模量E大于另一帘布层的帘线的基本上非延伸性的帘线增强,且与第一帘布层(38或40)由胎壁(20)中的第二填充胶条或嵌件分开。
文档编号B60C17/00GK1265067SQ98807570
公开日2000年8月30日 申请日期1998年4月17日 优先权日1997年5月29日
发明者T·R·奥尔雷, A·普拉卡斯, R·E·哈尔, G·E·图布 申请人:固特异轮胎和橡胶公司