专利名称：载重充气子午线轮胎的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于卡车、公共汽车和类似车辆的载重充气子午线轮胎，其中，通过改善胎体的卷起部分(winding-up)的结构，胎圈的耐久性被提高，同时减小了重量。
背景技术：
如图8所示，近来，胎体具有设置在胎圈芯b之间的主体单元，帘布层折起部分a缠绕所述胎圈芯。该帘布层折起部分a由主体部分和卷起部分a1组成，所述主体部分沿胎圈芯b的轮胎轴向的内表面、径向的下表面和轮胎轴向的外表面折叠，所述卷起部分a1延伸远离所述胎圈芯b。所述卷起部分a1从上表面bs沿胎圈芯b的径向向上延伸，且其通常被保持在胎圈芯b和胎圈顶点胶C之间(在下文中，该胎圈结构可以被称为胎圈缠绕结构)。顺便提及，上述胎圈结构被公开在例如日本公布专利申请Nos.H 11-321244和2000-219016中。
由于在该胎圈缠绕结构中，卷起部分a1围绕胎圈芯b中断，即，不缠绕所述胎圈缠绕结构中胎圈芯b的一部分，因此在轮胎变形时应力不被施加在卷起部分a1上，从而有效地抑制了损坏，例如开始于卷起部分a1的帘线松弛。此外，该卷起部分a1较短，从而获得了轮胎重量减轻的优点。
另一方面，虽然通过将卷起部分a1锁定地保持在胎圈芯b和胎圈顶点胶C之间，防止了胎体帘布层的脱层(fall out)现象的发生，但该结构本身的锁定或接合功能可能变得不足，这是由于所述卷起部分a1相对较短。
而且，因为由于所述卷起部分a1较短，且折叠角度较大，例如，在生胎成型过程中，在卷起部分a1处发生强翻胶(folding-back)(即所谓的弹回)。因此，由于残余气体，易于产生成型缺陷，例如在卷起部分a1和胎圈芯b之间产生的空腔。
考虑到这一点，本发明的设计在于，低的填充橡胶被预先置于卷起部分a1和胎圈芯b之间，因此，所述弹回被抑制，且通过减小折叠角度，卷起部分a1与胎圈芯b的分离被减少。
然而，如果即使使用填充橡胶所述卷起部分a1仍与所述胎圈芯b过于分离，则被施加在卷起部分a1的末端的应力变大，不能抑制损坏，且不能增加闭合力，从而易于引起塌落(fall up)或松弛。相反，如果该卷起部分a1不与胎圈芯b过于分离，则施加在末端末端的撞击变大，从而易于引起损坏。此外，翻胶保持较强，从而难于充分抑制成型缺陷。这样，在现有技术的轮胎中遇到的问题不能被解决。
另外，由于所述分离导致对卷起部分a1的锁定力变弱，一旦胎体帘布层变得易于沿着脱层方向移动，则胎体帘布层即易于在内端位置Q处沿胎圈芯b的轮胎轴向方向在胎圈芯b上滑动。此外，已经发现，由于胎体帘线的顶部橡胶易于受到与胎圈芯b的强按压接触力而开裂，因此损坏易于发生在该位置Q处。
如图9所示，日本公布专利申请NO.H 08-40026中公开，帘线层e连接在卷起部分a1的外表面上，从而实现了增强，并减小了弹回。然而，在上述专利公报中公开的所述帘线层e沿着一个方向倾斜，在该方向上，直径沿轮胎轴向向内减小。结果是，在卷起部分a1的端部易于发生折痕或褶皱，从而如图10所示易于产生残余空气。
发明内容
在本说明书中，除非有特定说明，轮胎的每部分的尺寸或类似参数被设定为在50kpa的充气状态下的一特定值，其中轮胎被安装在常规轮辋上同时充满50kpa的内压。这里，“常规轮辋”表示根据包括有轮胎标准的标准系统为每个轮胎确定的轮辋例如，符合JATMA的标准轮辋、符合TRA的“设计轮辋”或符合ETRTO的“测量轮辋”。
如权利要求1所要求保护的根据本发明的载重充气子午线轮胎包括胎体帘布层，其中，围绕胎圈芯沿轮胎轴向从内侧折叠到外侧的帘布层折起部分被连续地布置在帘布层体中，经侧壁从胎面延伸到胎圈中的胎圈芯。
此外，所述帘布层折起部分包括，沿着胎圈芯的轮胎轴向的内侧表面，径向的下表面和轮胎轴向的外表面折叠的主体部分，和连续地延伸到所述主体部分并远离所述胎圈芯的卷起部分。
另外，在轮胎被装在常规轮辋上，且充满50kpa的内压的状态下，在沿胎圈芯的径向方向的上表面之间具有插入的填充橡胶的卷起部分，以倾斜角θ沿着一个方向延伸，在该方向上直径沿轮胎轴向向内增加。
另外，所述角度θ相对于沿胎圈芯的径向方向的上表面被设定为20到65度，沿胎圈芯的径向方向从所述上表面到卷起部分的内端点的距离La被设定为5mm到15mm(优选是12mm)，所述卷起部分的内端点和帘布层体之间的距离Lb被设定为1mm到5mm。
因此，能够提供一种具有非常好的耐久性的载重充气子午线轮胎，可以抑制发生在胎体帘布层末端的损坏，脱层(起泡(blowing))的发生以及成型缺陷的产生。
根据如权利要求2所要求保护的发明，所述胎圈芯的芯最大宽度w为15mm到19mm，另外，比率La/w的范围为0.26到0.80。
这样，通过使用宽的胎圈芯，就能够增强胎圈芯的稳定性，并精确地设定卷起部分在用于缠绕胎圈芯的胎体帘线中的形状和位置。因此，就易于稳定地将距离La保持在5mm到15mm(优选是12mm)，并将距离Lb保持在1mm到5mm，从而提高胎圈的耐久性。
如权利要求3所要求保护的发明，经过卷起部分外表面的帘线层沿着直径随轮胎轴向向内增加的方向倾斜。因此，能够防止在卷起部分的外端附近在胎体帘布层处产生折痕或褶皱，或在胎体帘线处产生变化。此外，还能够防止由于卷起部分和胎圈芯之间封入的空气而导致帘线层的硫化作用。因此，能够提供稳定且牢固的轮胎。
如权利要求6所要求保护的发明，在卷起部分中，从胎圈基线到卷起部分的末端的径向高度L1与从胎圈基线到轮胎赤道圆上帘布层体的内表面的径向高度L0之比L1/L0被设定为0.07到0.12。
这样，就可以提供在胎圈缠绕结构中胎圈耐久性非常好的载重充气子午线轮胎。
如权利要求7所要求保护的发明，所述胎圈芯的拉伸强度T0为150KN到270KN，另外，每条胎体帘线的拉伸强度T1被设定为所述胎圈芯的拉伸强度T0的0.0045到0.0086倍，且胎体帘线的嵌入数量被设定为卷起部分中每5cm 30条至45条。
这样，就可提供一种载重充气子午线轮胎，通过限制在卷起部分处的拉伸强度和胎体帘线的嵌入数量，而且在末端与胎圈芯分离的情况下，能够保持胎圈缠绕结构中的非常好的胎圈耐久性。
因为如权利要求8至11所要求保护的发明是提供每种材料的特征，目的是提供载重充气子午线轮胎，其中通过抑制在末端处的损坏，和/或沿着胎圈芯的轮胎轴向在内端点处的损坏，胎圈的耐久性可以被提高。
图1为一截面图，示出了在优选实施例中50kpa充气状态的载重充气子午线轮胎；图2为一截面图，示出了放大的载重轮胎的胎圈；图3为一截面图，示出了放大的载重轮胎的胎圈；图4为一截面图，示出了放大的载重轮胎的胎圈芯；图5为一截面图，示出了设有被覆帘线层的情况；图6A和6B示出了帘线层，其中图6A为透视图，示出了通过重叠缠绕帘布层而获得的帘线层，图6B为透视图和示意图，示出了通过螺旋缠绕帘线而形成的帘线层；图7A至7E为截面图，示出了用于形成胎圈和帘线层的制造方法；图8为一截面图，示出了传统轮胎；图9为一截面图，示出了具有帘线层的传统轮胎；图10为一透视图，示出了没有帘线层的卷起部分的改进；图11为一截面图，示出了一种传统轮胎。
具体实施例方式
在图1中，载重充气子午线轮胎1(下文中也简单地称为轮胎1)包括胎体6，从胎面2穿过侧壁3延伸到位于胎圈4的胎圈芯5，和位于胎体6的径向外侧和胎面2内侧的带束层7。此外，在该优选实施例中，在所述胎圈4处设有基本上为U形形状的胎圈增强层15，以便在施加负载时减缓胎圈的塌落。
如图3所示，所述胎圈4还包括在胎圈4中沿轮胎径向方向向外延伸的胎圈顶点胶8，和设置在与轮辋接触的区域中，用于防止胎圈4与轮辋存在定位间隙的钳紧橡胶(clinch rubber)20。
所述带束层7由通过使用带束层帘线的两层或多层带束层帘布组成(通常，在载重充气子午线轮胎的情况下为三层或更多层)。在该优选实施例中，所述由钢丝帘线组成的带束层7被构造成四帘布层结构，其中，第一带束层帘布7A以相对于轮胎周向成例如60到15度的角度布置在径向最内侧，第二到第四带束层帘布7B到7D以相对于轮胎周向成例如10到35度的尽量小的角度布置。这些带束层帘布7A到7D增强了带束层的刚性，且借助重叠帘布层的带束层帘线之间的彼此交叉而产生的箍紧效果，增强了胎面2。
所述胎体6由一层胎体帘布6A组成，其中，胎体帘线相对于轮胎周向成70到90度布置。虽然钢丝帘线适于用作胎体帘线，但如果需要也可使用由尼龙、人造丝、聚酯或芬芳聚酰胺制成的有机纤维帘线。所述胎体帘布6A具有一帘布层折起部分6b，其沿轮胎轴向方向由内侧向外侧绕胎圈芯5折起，在胎圈芯5和5之间的上方，在帘布层体6a的两侧上连续。
如图2所示，通过将由例如钢制成的胎圈线(bead wire)缠绕成多级和多排，所述胎圈芯5形成环状。在该优选实施例中，沿截面观察示出的胎圈芯5，沿着横向方向呈扁平六边形形状。通过将径向下表面SL与常规轮辋J的轮辋座J1大致平行对齐，大范围增强了所述胎圈芯5与轮辋的配合力。在该优选实施例中，示出了一种情况，即常规轮辋J为无内胎15度锥形轮辋。因此，所述胎圈芯5的径向下表面SL和上表面SU以相对于轮胎轴向几乎为15度的角度倾斜。根据需要，所述胎圈芯5的截面形状可以是六边形形状或是矩形形状。
所述帘布层折起部分6b包括在胎圈芯5中沿轮胎轴向的内表面Si、径向下表面SL和沿着轮胎轴向的外表面So弯曲的主体部分10，以及连续地延伸到所述主体部分10且远离所述胎圈芯5的卷起部分11。而且，所述卷起部分11具有一种插入填充橡胶12，其沿着胎圈芯5的径向方向在上表面SU之间，且如下文所述沿着倾斜角θ延伸。
此外，胎体6的帘布层折起部分6b被构造成所谓的胎圈缠绕结构，其中所述帘布层折起部分6b缠绕所述胎圈芯5的周围，此外，所述卷起部分11被锁定地保持在帘布层折起部分6b和胎圈顶点胶8之间。所述卷起部分11包括一层沿轮胎径向经过外表面的帘线层14。
如图4的放大图所示，卷起部分11基本上表示一个区域，该区域从胎圈芯5的径向上表面SU的切线K沿径向方向向外突出。另外，所述卷起部分11倾斜地朝着帘布层体6a延伸，即以这样一种方式延伸——其直径沿着轮胎轴向向内增加，相对于胎圈芯5的径向上表面SU成锐角θ(小于90度)。该角度θ由斜线y和切线k限定。该斜线y经过内端点pa和交点(外部点pb)，所述切线k在此交点经过卷起部分11的内表面。顺便提及，虽然在该优选实施例中，所述卷起部分11形成基本上呈V形弯曲的弯曲形状，但其可以形成为直线形状或曲线形状，例如弓形形状。
如图4所示，胎圈线40在胎圈芯5中并没有对齐，而是有竖直变化地排列，因此，径向上表面SU可以不是平面。在这种情况下，所述径向上表面SU由切线k限定，该切线与形成上表面SU的胎圈线行(即上行)中的位于径向最外侧的胎圈线40o(位于图4中上表面SU处的轮胎轴向的最外侧胎圈线)和位于径向最内侧的胎圈线40i(位于图4中上表面SU处的轮胎轴向的最内侧胎圈线)接触。
在轮胎1中，通过使用填充橡胶12，限定卷起部分11的内端点Pa的角度θ、从胎圈芯5的径向上表面SU到卷起部分11的内端点Pa的距离La和从帘布层体6a到内端点Pa的距离Lb。
在该优选实施例中，填充橡胶12以优选情况举例说明，其中，所述填充橡胶12由以下部分组成，设置在胎圈芯5的径向上表面SU、卷起部分11和帘布层体6a之间且截面大致呈三角形形状的基本部分12A，以及在沿胎圈芯5的轮胎轴向的内表面Si、径向下表面SL、沿胎圈芯5的轮胎轴向的外表面So和卷起部分6b的主体部分10之间插入的相对较薄的填充层12B。顺便提及，所述填充橡胶12可以仅由基本部分12A形成。
通过将经过内端点位置Pa的线y相对于胎圈芯5径向上表面SU的角度θ限定在20到65度的范围内，位于内端点位置(末端)Pa处的损坏，例如脱层(起泡)和成型缺陷受到抑制。如果该角度θ小于20度，所述卷起部分11的弯曲角度不能充分减小，从而引发不能充分抑制成型缺陷的产生。此外，由于在接地时在内端点位置(末端)Pa处施加有一较大冲击，因此在该内端点位置Pa处易于发生损坏。相反，如果角度q超过65度，由于轮胎变形时的应力倾向于强有力地施加在内端点位置Pa处，因此损坏易于发生在内端点位置Pa处，另外，对胎体帘布层的闭合力也变弱，从而有脱层的缺点。所述角度θ优选是从25度到55度，更优选的是，从30度到50度。
从胎圈芯5的径向上表面SU到卷起部分11的内端点位置Pa的距离La的范围为5mm到15mm；优选的是从5mm到12mm；更优选的是从7mm到12mm。从帘布层体6a到末端Pa的距离Lb的范围为从1mm到5mm。如果该距离Lb小于1mm，由于在形成轮胎时或在行驶期间轮胎变形的变化，胎体帘线的末端和帘布层体6a的胎体帘线彼此接触磨损，从而引起帘线的损坏，例如微振磨损。相反，如果该距离Lb超过5mm，对卷起部分11的闭合力减小，从而存在脱层的缺点。
换言之，对具有截面基本呈三角形的基本部分12A的填充橡胶12进行设置进而将距离La设定在5mm到15mm的范围内，即固定在5mm或更多，如上所述。因此，能够减小卷起部分11的弯曲角度，抑制卷起部分11的弹回，抑制成型缺陷例如残余气体的产生。顺便提及，如果距离La超过15mm(优选是12mm)，在轮胎变形时在卷起部分11的末端Pa处倾向于有应力强有力地施加于上，从而引起损坏，例如开始于末端Pa的帘线松弛。因此如上所述，距离La优选是在从7mm到12mm的范围内。
内端点位置Pa可以位于在行驶期间变形小的区域内，从而增强了胎圈4的耐久性。所述卷起部分11沿一个方向倾斜，在这个方向上，其直径沿着轮胎轴向向内增加，从而抑制了在内端点位置Pa附近的折痕或褶皱的产生。此外，与现有技术不同的是，由于填充橡胶12充满限定在卷起部分11和胎圈芯5之间的空间，因此即使折痕产生在成型时，通过沿着产生在卷起部分11处的折痕使填充橡胶12变形，在硫化时将所述空气挤出，也能够防止任何气池(气囊)的形成。
另外，根据本发明，一种芯最大宽度w为15mm到19mm的较宽芯被用作胎圈芯5，因此，从径向上表面SU(在径向上表面SU非扁平的情况下为切线K)到卷起部分11的内端点Pa的距离La可以被限制在所述芯最大宽度w的0.26到0.80倍(La/w的比率可以被限制在0.26到0.80的范围内)。
如上所述，经过所述末端Pa的线y的角度θ范围为从20到65度，从胎圈芯5的径向上表面SU到所述末端Pa的距离La范围为从5mm到15mm，从所述帘布层体6a到该末端的距离Lb的范围为从1mm到5mm，此外，所述高度La被设定为所述芯最大宽度w的0.26倍或大到0.80倍(优选是0.75或0.60倍)左右。因此，能够减小所述卷起部分11的弯曲角度，抑制卷起部分11的弹回并抑制成型缺陷例如残余气体的产生。顺便提及，如果所述高度La小于0.26倍，所述弹回不能充分抑制，另外，由于在接地时施加在末端Pa处的较大撞击，易于在所述末端Pa处发生损坏。相反，如果所述高度La超过芯最大宽度w的0.80倍，在轮胎变形时产生的应力倾向于强有力地施加在末端Pa处，从而在末端Pa处引起损坏。
这里，当芯最大宽度w变大超过15mm时，胎圈芯5就与轮辋牢固地配合，从而减弱了在施加负载时旋转胎圈芯5的力。其优点在于，抑制了胎圈的变形，从而减小了胎圈变形时施加在内端点Pa处的应力。被施加在胎圈芯5上的减小的旋转力能有效地抑制在施加负载时胎体帘布层6b的脱层(起泡)。结果是，所述距离La的上限基本上被增加了，从而合适区间可朝着该上限增大，因此易于固定适当范围。然而，由于胎圈4的整个宽度取决于轮胎的尺寸，因此所述芯最大宽度w也有一个限制，在根据本发明的载重轮胎中其被限制在19mm或更小。
根据本发明，角度θ的范围为从20到65度，距离La的范围为从5mm到15mm，距离Lb的范围为从1mm到5mm，另外，从胎圈基线到卷起部分11的内端部(末端)Pa的径向高度L1与从所述胎圈基线到轮胎赤道圆上的帘布层体内表面的径向高度L0的比率L1/L0可以被设定为0.07到0.12。
这样，对具有基本上呈三角形截面的基本部分12A的填充橡胶12进行设置进而将卷起部分11的高度L1可靠地设定为帘布层体6a高度L0的0.07倍或更多倍。从而，能够减小卷起部分11的弯曲角度，抑制卷起部分11的弹回，并抑制成型缺陷例如残余气体的产生。顺便提及，如果所述高度L1小于0.07倍，所述弹回不能被充分抑制，此外，由于在接地时施加在末端Pa上的较大撞击，所述末端Pa易于损坏。相反，即使所述高度L1超过帘布层体6a的0.12倍，在轮胎变形时的应力倾向于强有力地施加到末端Pa上，从而引起末端Pa的损坏。即，无论在哪种情况下都不能保证胎圈缠绕结构的最好的胎圈耐久性。
此外，根据本发明，角度θ的范围为从20到65度，距离La的范围为从5mm到15mm，距离Lb的范围为从1mm到5mm，另外，通过限制每条胎体帘线的拉伸强度T1和胎体帘线的嵌入数量，可以抑制卷起部分11上的损坏。
具体地说，每条胎体帘线的拉伸强度T1被设定为胎圈芯5的拉伸强度T0的0.0045倍到0.0086倍，且胎体帘线的嵌入数量被设定为卷起部分11中每5cm 30到40条。
这是因为，如果卷起部分11中胎体帘线的嵌入数量少于每5cm 30条，由于帘线之间的橡胶在卷起过程中被拉伸导致变薄的程度(thinningdegree)加剧，从而导致帘线的不充分被覆，结果是，抗应力性或抗震性被降低，从而在卷起部分11中易于发生损坏。因此，根据第一发明，应力或撞击本身被减小，从而抑制了卷起部分11中的损坏；相反，根据第二发明，嵌入数量被增加到每5cm 30条或更多这样通过增加抗应力性或抗震性可以抑制卷起部分11中的损坏。顺便提及，如果所述嵌入数量超过每5cm 45条，在卷起过程中易于发生帘线端的干扰，从而导致抗应力性或抗震性以与如上所述相同的方式降低。
此时，重要的是将每条胎体帘线的拉伸强度T1设定为胎圈芯5拉伸强度T0的0.0045倍或更多倍。如果所述拉伸强度T1小于0.0045倍，就不能保证所需的胎体强度，从而易于引起胎体的损坏，例如帘线的断开。相反，如果所述拉伸强度T1超过0.0086倍，所述帘线变得更具刚性且质量变得过度，结果是，生胎成型过程中的弹回变大，从而给抑制成型缺陷带来缺点。顺便提及，从轮辋装配和轮辋的配合力的观点出发，胎圈芯的拉伸强度T0被设定在150KN到270KN的范围内。
这里，所述拉伸强度T1和T0分别是在5cm/min。的拉伸速度下测量的用于切割一个样本所需的最大负载，分别与JIS G3510的“轮胎钢丝帘线测试方法”中有关在切割(项目6.4)时的切割负载和整个伸长的拉伸试验相一致。
所述胎圈增强层15适合于在施加负载时进一步减缓胎圈的脱层，并抑制卷起部分11的末端Pa处的损坏，且其被弯曲成大致的U形形状。所述胎圈增强层15由帘线帘布层组成，该帘线帘布层是通过将钢丝帘线相对于胎面圆周线以10到40度的角度布置而获得的。如图3所示，胎圈增强层15包括沿着帘布层折起部分6b的主体部分10并沿径向向内通过的弯曲部分15A、沿轮胎轴向向外沿径向向外倾斜且沿弯曲部分15A的轮胎轴向远离所述主体部分10的外侧的外部件15o、以及沿帘布层体6a的轮胎轴向并沿着内表面延伸到弯曲部分15A的轮胎轴向内侧的内部件15i。
所述内部件15i用作增强物，例如，在施加负载时抑制胎体帘布层6A的塌落，并更加减小了末端Pa处的变形。因此，内部件15i从胎圈基线BL的径向高度Hi优选是被设定在10mm或更大，更优选的是设定在25mm或更大。然而，如果该径向高度Hi超过60mm，由于应力集中，在所述内部件15i的末端处易于发生损坏。
所述外部件15o用于抑制特别是胎圈缠绕结构的损坏，例如沿胎圈芯5的轮胎轴向在胎体帘线的内端位置Q处发生的帘线松弛。因此，外部件15o从胎圈基线BL的径向高度Ho优选是被设定在20mm或更大。
所述胎圈增强层15防止特别是在胎圈缠绕结构位置Q处发生的损坏。在所述胎圈缠绕结构中，损坏产生的原因是由于在施加负载时胎体帘布层6A相对较大程度地塌落，以及由于根据驱动情况，由于车辆侧上的刹车垫的热量导致胎圈内侧橡胶的温度过度增加而导致的热软化。也就是说，由于在施加负载时的热量而被软化的胎圈内侧橡胶倾向于被压在凸缘和胎圈之间，这样就被朝着胎趾移动。此时，由于帘布层折起部分6b随着橡胶的运动而移动，可以估计，在所述胎体帘布层6A和胎圈芯5的位置Q之间产生一较大的剪切变形，从而引起帘线松弛。
当所述径向高度Ho高达20mm或更高时，所述外部件15o起到遮挡板的功能，因此，借助遮挡作用能够减小橡胶朝着胎圈前缘的运动F(在图3中由点划线示出)。结果是，能够减小胎体帘布层6A和胎圈芯5之间在位置Q处的剪切变形，从而抑制帘线松弛。然而，如果所述径向高度Ho超过40mm，由于应力集中，因此在所述外部件15o的末端处易于发生损坏。因此，该径向高度Ho被设定为40mm或更小。
在下文中，将对填充橡胶12进行解释。如果填充橡胶12的复数弹性模量(complex elasticity modulus)Ea*小于2Mpa，所述帘布层折起部分6b易于跟随橡胶的运动F，从而不利地引起位置Q处的损坏。因此，所述复数弹性模量Ea*的下限为2Mpa或更大；优选是大于3Mpa；更优选的是大于5Mpa。进一步地，所述下限被设定为大于8Mpa，优选是大于13Mpa。
不过，如果所述下限超过25Mpa，不利的是，在末端Pa处会发生损坏，例如，在卷起部分11的末端Pa处发生撞击。因此，上限优选是设定在25Mpa或更小。
此时，填充橡胶12优选一种高含硫橡胶，该橡胶含有4.0phr或更多的硫作为硫化剂。这是因为，在含4.0phr或更多的硫，获得的复数弹性模量Ea*在上述范围内的情况下，橡胶变得难于被热软化。因此，在由于刹车垫或类似部件而导致胎圈的温度过度增加的情况下，由于填充橡胶12的热软化，所述帘布层折起部分6b的运动不能被促进，从而维持了对帘线松弛的抑制效果。如果硫含量超过12phr，由于硫化作用的过度加速，会导致橡胶易于燃烧，从而引起与相邻元件的粘性变差的风险。因此，硫的含量的优选范围为从4.0phr到12phr，其中其下限优选为7.0phr或更多，或其上限优选为10phr或更少。顺便提及，用于常规轮胎的橡胶合成物中含有1.0phr到3.5phr的硫。
在该优选实施方式中，如图1所示，所述胎圈顶点胶8由两层组成复数弹性模量Ea*为35Mpa到60Mpa的下部顶点胶8A和复数弹性模量Ea*大于填充橡胶的复数弹性模量Ea*但是小于所述下部顶点胶8A的复数弹性模量Ea*的上部顶点胶8B，该上部顶点胶8B位于该下部顶点胶8A径向外侧并与该部分相邻。具体地说，在该优选实施例中，从胎圈基线BL到下部顶点胶8A的径向高度h8a的范围是胎圈顶点胶8整个高度h8的40％到60％，从而同时提供乘坐舒适性和驾驶稳定性。
所述内顶点胶部分8A由橡胶硬度Hsa(硬度计硬度)为80到95度的硬橡胶制成。相反，所述外顶点胶部分8B由较橡胶硬度Hsa小的橡胶硬度Hsb为40到70度的软橡胶制成。
外顶点胶部分8B在温度为70度下的复数弹性模量Ea2*被设定在3Mpa或更大，其较传统轮胎中的外顶点胶部分的复数弹性模量高，从而减缓了胎圈在施加负载时的塌落，并抑制了卷起部分11的内端点位置Pa的损坏。不过，如果所述复数弹性模量Ea2*超过10Mpa，胎圈的刚度变得过大，从而不能防止胎圈顶点胶8的径向外端附近发生的损坏。因此，需要将复数弹性模量Ea2*设定在3Mpa到10Mpa的范围内，其中优选是将下限设定为5Mpa或更大，将上限设定为8Mpa或更小。
此时，重要的是，在温度为23度的条件下，将外顶点胶部分8B的100％模量M100设定在2.0Mpa到4.0Mpa。如果100％模量M100小于2.0Mpa，就不能充分地减缓胎圈的塌落。相反，如果100％模量M100超过4.0Mpa，在所述外顶点胶部分8B和相邻侧壁橡胶3G之间就易于发生由弹性差异引起的损坏。
从胎圈基线BL到胎圈顶点胶8的径向高度h8的范围为胎体帘布层最大宽度高度点H0的40％到80％，此外，内顶点胶部分8A的径向高度h8a的范围为高度h8的30％到70％(从而同时提供了乘坐舒适性和驾驶稳定性)。这里，胎体帘布层最大宽度高度点H0表示从胎圈基线BL沿帘布层体6a的轮胎轴向向外最为突出的点(即，胎体帘布层最大宽度点)的高度。
钳紧橡胶20由用作胎圈4的鞘且抗磨损性非常好的橡胶制成。钳紧橡胶20包括钳紧基部20A和钳紧底部20B，所述钳紧基部20A构成胎圈的外表面，且从胎踵沿着径向方向向外升起达到超过轮辋凸缘上端外侧的高度位置，所述钳紧底部20B构成胎圈底部且从所述钳紧基部20A延伸到胎圈跟。从胎圈基线BL到钳紧基部20A的径向高度h1的范围为轮辋凸缘高度h2的1.5倍到5.0倍(优选是4.0倍)。所述钳紧基部20A与侧壁橡胶3G的下端接触，该侧壁橡胶的橡胶硬度和弹性模量小于钳紧橡胶20的橡胶硬度和弹性模量。
钳紧橡胶20在温度为70度时复数弹性模量Ea*被设定在8Mpa或更大，其大于传统轮胎中钳紧橡胶的复数弹性模量，从而在施加负载时缓解胎圈的塌落，并抑制卷起部分11的末端Pa的损坏。
所述钳紧橡胶20的构造产生抑制胎圈增强层15的外部件15o末端处损坏的效果。不过，如果复数弹性模量Ec*超过15Mpa，由于弹性差异而产生的应力易于集中在钳紧橡胶20和相邻侧壁3G之间，从而引起开始于它们之间边界的损坏。因此，所述复数弹性模量Ec*需要被设定在8Mpa到15Mpa的范围内。具体地，优选的是将下限设定在8Mpa或更大，将上限设定在12Mpa或更小。
另外，同样重要的还有将温度为23度时的拉伸强度t(单位Mpa)与在切割钳紧橡胶20时的伸长e(单位％)的乘积t·e(t×e)设定为4000到12000。如果该乘积t·e小于4000，那么由于与轮辋凸缘接触部分的变形，不足的强度将引起断裂。相反，如果所述乘积t·e超过12000，在施加负载时，橡胶不能跟随变形，从而引起断裂。因此，所述乘积优选的范围是4000到8000。
根据本发明的复数弹性模量是在这样的条件下测量的，即与JISK6394的“硫化橡胶和热塑性橡胶的动态特性测试方法”一致，通过使用粘弹性分光计(viscoelastic spectrometer)，在温度为70度，频率为10Hz且动态变形因数为2％的条件下测量。与JIS K6521的“硫化橡胶的张力测试方法”一致，在23度的温度下测量拉伸强度t，切割时的伸长e和100％模量M100。
接下来，根据本发明，胎体帘布层6A的顶部橡胶的橡胶特性按照以下限定顶部橡胶在70度温度下的复数弹性模量Ed*被设定为5Mpa或更大，其较传统轮胎的胎体顶部橡胶的复数弹性模量高。从而增加的刚度能够抑制由于与胎圈芯5压力接触时的力而导致的破裂的产生，并能抑制位置Q处的损坏。如果所述复数弹性模量Ed*超过13Mpa，所述橡胶刚度就变得过大，从而不能防止任何损坏，例如在胎体帘布层最大宽度点附近的顶部橡胶处的破裂，在施加负载时所述点处的变形较大。因此，需要将复数弹性模量Ed*设定在5Mpa到13Mpa。具体而言，优选的是，将下限设定为6Mpa或更大，将上限设定为10Mpa或更小。
另外还需要通过将作为硫化剂的2.0phr或更多的硫加入到所述顶部橡胶中，以便增加含硫量，从而增强橡胶与帘线之间的粘合强度。在通过加入2.0phr或更多的硫而获得的处于上述范围内的复数弹性模量Ed*的情况下，产生了这样一种特性，即，橡胶难于被热软化。而且，在胎圈的温度由于刹车垫或类似部件的热量而过度增加的情况下，帘布层折起部分6b沿脱层(起泡)方向的运动可以被抑制，且可以期望保持位置Q处的损坏抑制效果。如果硫的含量超过7phr，由于硫化作用的过度加速从而使橡胶易于燃烧，因此，存在与相邻元件的粘合性变差的风险。因此，硫的含量优选是4phr或更少。
这里，从载重充气子午线轮胎中的胎圈耐久性的观点出发，优选的是，从钳紧橡胶20、外顶点胶部分8B和胎体顶部橡胶中选择的两种或多种橡胶，即，钳紧橡胶20与外顶点胶部分8B、钳紧橡胶20与胎体顶部橡胶、外顶点胶部分8B与胎体顶部橡胶、或钳紧橡胶20、外顶点胶部分8B与胎体顶部橡胶，应当被限定在上述范围内。
参照图5至图7，将主要通过设有上述帘线层14的轮胎来进行解释。所述帘线层14沿卷起部分11的轮胎径向方向连接于外表面，且沿着轮胎圆周方向延伸。在图5中，所述轮胎1设有被设置在胎圈4中的大致呈U形的胎圈增强层15。
虽然，所述卷起部分11被形成为线性形状，但类似于上述的优选实施例，其也可以被形成为弯折或曲线形状。所述卷起部分11满足这样的要求，例如，角度θ为20到65度，距离La为5mm到15mm，且距离Lb为1mm到5mm，另外，所述胎圈顶点胶8被形成为整体橡胶单元。
在该优选实施例中，填充橡胶12由基本部分12A和填充层12B组成。截面大致呈三角形形状的基本部分12A被设置在胎圈芯5的径向上表面SU、卷起部分11和帘布层体6a之间。填充层12B置于沿胎圈部分5的轮胎轴向的内表面Si、径向下表面SL和沿胎圈芯5的轮胎轴向的外表面So以及帘布层折起部分6b的主体部分10之间。这里，在本优选实施例中，帘布层折起部分6b的主体部分10和胎圈芯5的脊(ridge)彼此接近，胎圈芯5的所述脊被设置成基本上与主体部分10的内圆周接触。即，所述填充层12B形成为小体积。顺便提及，所述填充橡胶12可以仅由基本部分12A构成。
所述帘线层14沿卷起部分11的轮胎径向外表面延伸，其中，所述帘线层14可以与所述外表面接触或者可以在所述帘线层14和所述外表面之间插入某种物质。所述帘线层14的宽度14w可以等于卷起部分11的宽度11w，从而覆盖卷起部分11的内端点Pa和外部点Pb。另外，所述被覆宽度14w可以是从卷起部分11的外部点Pb到(1/2)×11w。可以采用各种方式，例如，帘线层14可从卷起部分11的宽度中心缠绕宽度11w的1/2至3/4。
在该优选实施例中，帘线层14的帘线基本上平行于轮胎圆周方向布置。上述的帘线层14用于与填充橡胶12协同，牢固地定位并保持在卷起部分11外端附近，以便提高轮胎在硫化作用之后的完成精度。
例如，如图6A所示，优选采用缠绕帘布层14A作为帘线层14，所述缠绕帘布层是通过将窄的增强帘布层13的两端13a和13b搭接并将它们彼此接合起来而形成，或者是螺旋地缠绕一条或多条帘线17而形成的无缝帘布层14B。所述帘线层由其两端被接合在一起的缠绕帘布层组成，且至少帘线的两端可以被固定以防止松弛。为了覆盖锥形卷起部分11的外表面，后者是优选的，原因是其产量较理想。虽然用在帘线层14中的帘线没有特别限定，但优选的是由聚酯、尼龙、人造纤维或芳族聚酰胺制成的有机纤维帘线。
图7示意性示出了根据本发明的充气子午线轮胎的制造过程。
如图7A所示，胎体帘布层6A被缠绕在未示出的圆筒形鼓上，此外，预先通过将胎圈芯5和填充橡胶12彼此结合在一起而形成的环状件被从轴向外侧安装到所述胎体帘布层6A上。然后，如图7B所示，通过将胎体帘布层6A的两端沿着胎圈芯5和填充橡胶12折起而形成所述卷起部分11，然后，如图7C所示，所述帘线层14连接在外表面上。所述卷起部分11被填充橡胶12和帘线层14准确地折叠和定位。具体而言，如图7D所示，所述卷起部分11不需要借助填充橡胶12沿着胎圈芯5的外表面过度折叠，从而实现非常好的可塑性并抑制折痕的产生。所述胎圈顶点胶8，即未示出的侧壁橡胶或橡胶胎圈包布，被粘在胎体帘布层6A上。然后，如图7E所示，扩展该胎体帘布层6A。按照这种方式，能够提供具有如图5所示的胎圈结构的充气子午线轮胎。
示例1采用基于表1所示的规格且具有如图1所示的结构(没有任何被覆帘线层)的载重轮胎(11R22.5)和基于表2所示的规格的载重轮胎(11R22.5)作为样品，另外，为了比较，对样品轮胎的胎圈耐久性进行测量。其中它们之间除了表中所示规格之外的其它规格均彼此相同。
顺便提及，现有技术的轮胎具有一种结构，其中，如图11所示，胎体卷起部分a2沿着胎圈顶点胶C的外表面缠绕，其中从胎圈基线到胎圈顶点胶C的上端点的高度hb为85mm。
(1)胎圈耐久性<i>常规胎圈耐久性由鼓形试验机实现轮胎在轮辋(7.50×22.5)，内压(700kPa)且竖直负载(27.25kN×3)条件下，以30km/h的速度行驶。对于直到在胎圈处发生损坏的行驶时间，其现有技术的指标被定为100。该值越大，耐久性越好。
<ii>热胎圈耐久性在轮辋被加热到130度的情况下，进行类似于上述试验的胎圈耐久性试验。对于直到在胎圈处发生损坏的行驶时间，其现有技术的指标被定为100。该值越大，耐久性越好。顺便提及，关于热胎圈耐久性，由帘线松弛导致的损害发生在沿胎圈芯的轮胎轴向的内端。
如表1和2所示，可以确定，示例中的产品样品在常规胎圈耐久性和热胎圈耐久性上都有所提高。
表1
表2
示例2采用基于表3所示的规格且具有如图5所示的基本结构和尺寸为11R 22.5的载重充气子午线轮胎作为样品，另外，对于鼓耐久性和完成精度进行试验。关于距离La和Lb，在正常状态下，采用CT扫描仪对轮胎/轮辋组件的轮胎子午线横截面进行摄影，结果是，对轮胎圆周上的10点处的值的平均值进行检验。试验方法如下<鼓耐久性试验>
试验轮胎被放置在常规轮辋中，施加800kpa的内压，然后，在鼓上以20km/h的速度行驶，竖直负载为75kN。对发生损坏的行驶时间进行测量，其中使用比较示例的行驶时间作为指标100。该值越大，耐久性越好。
<乘坐舒适性>
试验轮胎被放置在常规轮辋中，施加800kpa的内压，然后，所有轮胎均被安装在16吨的卡车上，该卡车在最大承载量的状态下在沥青试验跑道上行驶。这样，根据驾驶员的感觉，基于10点等级对乘坐舒适性进行评价。该值越大，乘坐舒适性越理想。
<完成精度>
借助CT扫描仪在正常状态下，对轮胎圆周方向的10点处进行拍照。通过用橡胶厚度La除距离Lb和La的最大波动而获得偏差。该值越小，完成精度越好。
试验结果在表3中示出。
表3
从试验结果中发现，示例中的试验轮胎的胎圈耐久性被显著提高。另外，可以确定，在卷起部分的外端处的完成精度较高。
示例3采用基于表4所示的规格且具有如图1所示的结构的载重轮胎(11R22.5)和基于表5所示的规格且具有如图1所示的结构的载重轮胎(11R22.5)作为样品，另外，为了比较，对样品轮胎的胎圈耐久性进行测量。其中它们之间的除了表中所示的规格之外的其它规格均彼此相同。在轮胎中不设置被覆帘线层。
顺便提及，现有技术的轮胎具有一种结构，其中，如图11所示，胎体卷起部分沿着胎圈顶点胶的外表面缠绕，其中从胎圈基线到胎圈顶点胶C顶的高度hb为65mm。
(1)胎圈耐久性<i>常规胎圈耐久性由鼓形试验机实现轮胎在轮辋(7.50×22.5)，内压(700kPa)且竖直负载(27.25kN×3)的条件下，以30km/h的速度行驶。直到在胎圈处发生损坏的行驶时间，现有技术的指标被定为100。该值越大，耐久性越好。
<ii>热胎圈耐久性在轮辋被加热到130度的情况下，进行类似于上述试验的胎圈耐久性试验。对于直到在胎圈处发生损坏的行驶时间，其现有技术的指标被定为100。该值越大，耐久性越好。顺便提及，关于热胎圈耐久性，由帘线松弛导致的损害发生在沿胎圈芯的轮胎轴向的内端。
表4
*帘布层体从胎圈基线的高度L0208mm表5
如表4和5所示，可以确定示例中的产品在常规胎圈耐久性和热胎圈耐久性上都被提高了。
示例4采用分别基于表6到8所示的规格且具有如图1所示的结构的载重轮胎(11R 22.5)作为样品(无任何帘线层)，另外，为了进行评价，对样品轮胎的胎圈耐久性进行测量。其中它们之间除了表6至8中所示的规格之外的其它规格均彼此相同。另外，分别用在如表6到8所示的示例1A，1B和1C中的钳紧橡胶、外顶点胶部分和胎体顶部橡胶的橡胶合成物在表9中示出。
顺便提及，现有技术的轮胎具有一种结构，其中，如图11所示，胎体卷起部分沿着胎圈顶点胶的外表面缠绕，其中从胎圈基线到胎圈顶点胶C顶的高度hb为65mm。
(1)胎圈耐久性<i>常规胎圈耐久性由鼓形试验机实现轮胎在轮辋(7.50×22.5)，内压(700kPa)且竖直负载(27.25kN×3)的条件下，以30km/h的速度行驶。对于直到在胎圈处发生损坏的行驶时间，其现有技术的指标被定为100。该值越大，耐久性越好。
<ii>热胎圈耐久性在轮辋被加热到130度的情况下，进行类似于上述试验的胎圈耐久性试验。对于直到在胎圈处发生损坏的行驶时间，其现有技术的指标被定为100。该值越大，耐久性越好。顺便提及，关于热胎圈耐久性，由帘线松弛导致的损害发生在沿胎圈芯的轮胎轴向的内端。
表6
表7
表8
表9
权利要求
1.一种包括胎体帘布层的载重充气子午线轮胎，其中，围绕胎圈芯沿着轮胎轴向从内侧折叠到外侧的帘布层折起部分被连续地布置在帘布层体中，经侧壁从胎面延伸到胎圈中的胎圈芯；所述帘布层折起部分包括，沿着胎圈芯的轮胎轴向内侧表面、径向下表面和轮胎轴向外表面折叠的主体部分，和远离所述胎圈芯并连续地延伸到所述主体部分的卷起部分；其中，在轮胎被装在常规轮辋上且充满50kpa的内压之状态下，在沿胎圈芯的径向方向的上表面之间具有插入的填充橡胶的卷起部分以倾斜角θ沿着一个方向延伸，在所述方向上直径沿轮胎轴向向内增加，所述角度θ相对于沿胎圈芯的径向方向的上表面被设定为20到65度，沿胎圈芯的径向方向从所述上表面到卷起部分的内端点的距离La被设定为5mm到15mm，所述卷起部分的内端点和帘布层体之间的距离Lb被设定为1mm到5mm。
2.如权利要求1所述的载重充气子午线轮胎，其中，所述胎圈芯的芯最大宽度w为15mm到19mm，从沿着胎圈芯径向方向的上表面到卷起部分内端点的距离La与芯最大宽度w之比La/w的范围为0.26到0.80。
3.如权利要求3所述的载重充气子午线轮胎，其中，所述卷起部分包括沿着轮胎径向方向经过外表面的帘线层。
4.如权利要求3所述的载重充气子午线轮胎，其中，所述帘线层由两端被接合起来的缠绕帘布层组成。
5.如权利要求3所述的载重充气子午线轮胎，其中，所述帘线层由无缝帘布层组成，通过螺旋缠绕一条或多条帘线形成所述无缝帘布层。
6.如权利要求1所述的载重充气子午线轮胎，其中，在卷起部分中，从胎圈基线到卷起部分的内端位置的径向高度L1与从胎圈基线到轮胎赤道圆上帘布层体的内表面的径向高度L0之比L1/L0被设定为0.07到0.12。
7.如权利要求1所述的载重充气子午线轮胎，其中，所述胎圈芯的拉伸强度T0为150KN到270KN，另外，每条胎体帘线的拉伸强度T1被设定为所述胎圈芯的拉伸强度T0的0.0045到0.0086倍，且胎体帘线的嵌入数量被设定为卷起部分中每5cm 30条至45条。
8.如权利要求3所述的载重充气子午线轮胎，其中，所述胎圈包括沿着轮胎径向方向从胎圈芯经由所述卷起部分向外延伸的胎圈顶点胶，和设置在与轮辋接触的区域中的钳紧橡胶。
9.如权利要求8所述的载重充气子午线轮胎，其中，所述钳紧橡胶在70度温度下的复数弹性模量Ec*为8Mpa到15Mpa，此外，在23度温度下的拉伸强度(单位Mpa)与切割时的伸长(单位％)的乘积的范围为4000到12000。
10.如权利要求8所述的载重充气子午线轮胎，其中，所述胎圈顶点胶包括，从卷起部分沿径向方向的内侧升起的下部顶点胶部分，和位于下部顶点胶部分外侧的上部顶点胶部分，外顶点胶部分在70度温度下的复数弹性模量Eb2*为3Mpa到10Mpa，且在23度温度下的100％模量为2.0Mpa到4.0Mpa。
11.如权利要求1所述的载重充气子午线轮胎，其中，胎体帘布层中的顶部橡胶在70度的温度下的复数弹性模量Ed*为5Mpa到13Mpa，且包含2phr或更多的硫。
全文摘要
一种包括胎体帘布层的载重充气子午线轮胎，其中，折叠胎圈芯的帘布层折起部分被连续地设置在帘布层体中。所述帘布层折起部分包括，沿着胎圈芯折叠的主体部分，和连续地延伸到所述主体部分并远离所述胎圈芯的卷起部分。在轮胎被装在常规轮辋上，且充满50kpa的内压的状态下，所述卷起部分以倾斜角θ沿着一个方向延伸，在该方向上直径沿轮胎轴向向内增加，所述角度θ相对于沿胎圈芯的径向方向的上表面被设定为20到65度，沿胎圈芯的径向方向从所述上表面到卷起部分的内端点的距离La被设定为5mm到15mm，所述卷起部分的内端点和帘布层体之间的距离Lb被设定为1mm到5mm。
文档编号B29D30/32GK1621254SQ20041009174
公开日2005年6月1日 申请日期2004年11月25日 优先权日2003年11月26日
发明者杉山直树, 西实, 大槻洋敏 申请人:住友橡胶工业株式会社