装在15°深槽轮辋上的充气子午线轮胎的制作方法

专利名称：装在15°深槽轮辋上的充气子午线轮胎的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种安装在15°深槽轮辋上的适用于卡车和公共汽车的充气子午线轮胎(以下简称为15°子午线轮胎)，更确切地说，一种安装在具有15°倾斜沿口的深槽轮辋(15°深槽轮辋)上的适用于卡车和公共汽车的无内胎充气子午线轮胎。特别是，本发明涉及一种通过合理改进与轮辋凸缘部分配合的胎缘部分的外形轮廓和材料组成形状从而使胎缘部分耐久性提高的适用于卡车和公共汽车的15°子午线轮胎。
由以上可看出，即使适用于卡车和公共汽车的无内胎轮胎和有内胎轮胎在同样的载重条件下，载重运转时作用在两种轮胎的胎缘上的外力也存在明显差异。因为，具有较低的凸缘21F高度的无内胎轮胎更不容易固定在轮辋上，与有内胎轮胎相比，胎缘向轮胎外侧的倾斜量(fallquantity)更大。由于倾斜量增加，不用说，胎缘的问题更容易发生。另外，适用于卡车和公共汽车的有内胎轮胎很难进行自动化安装到轮辋上，而无内胎轮胎则很容易用自动装配装置到安装轮辋上。因此，无内胎轮胎的使用成为当今的主流。
因此，下面提到的许多对策被采用用来提高无内胎轮胎的胎缘的耐久性，防止胎缘问题的发生。这些对策大致分为，提高胎缘部分刚度的措施和合理改进从胎缘伸展至胎侧的各种线层的布置和形状的措施。
作为前一种提高刚度的措施，提出的有(1)增加胎缘部分体积和额外布置胎缘加强线层，特别是增加体积的方式，由于胎缘填充芯在其中起基本作用，一种低断面高度、宽断面宽度的胎缘填充芯被采用，从而与前面提到的轮辋的低凸缘高度相适应，采用从胎缘填充芯外表面沿帘布层主体在轮胎半径方向向外渐缩延伸的加强橡胶，从尽可能增加胎缘部分橡胶的体积，(2)使后面详细提到的扁平四边形断面的胎缘填充芯或扁平六边形断面的胎缘填充芯的内表面具有倾斜面，大体与轮辋沿口的15°倾斜面相配合，以更好地加强胎缘部分与轮辋的配合，以及其它类似措施。
作为后一种合理改进线层的布置和形状的措施，提出的有(3)调整胎缘部分加强线层末端位置和径向帘布层末端翻边的高度的方法，或者调整这些末端在轮胎横向的位置的方法，(4)减小以上末端周围的橡胶末端的张力，(5)合理改进径向帘布层线形(是指帘布层主体的厚度中心线，而不是指翻边部分)，以及类似的措施。
上面的提高胎缘耐久性的措施起到了它们的作用。但是，上面的传统方式和它们的引伸方式不再适合现在的情况，例如使用寿命更长的轮胎性能，胎冠橡胶磨损后制造翻新轮胎需求的增加，减轻质量的迫切需求，以及类似的需求。
特别是，增加胎缘部分体积和额外布置胎缘部分加强线层对减轻重量来说是不适合的。而且，过度的体积增加和额外布置，使轮胎载重运转时产生更多的热量，导致胎缘内部形成高温。这样的高温将导致橡胶变形和粘着能力下降，这样容易因为胎缘部分加强线层末端和帘布层末端翻边处的开裂而导致胎体分层失效(Separation failure)。而且，在这样的高温条件下使用较长时间后，具有重要作用的线层布置和形状的合理改进将会由于后面提到的橡胶的蠕变变形而被破坏，于是不能达到给定的目的。另外，帘线形状不能保持，使转向稳定性变差。
即使胎缘部分体积增加和胎缘加强线层额外布置在合适的范围之内，安装在具有较低凸缘高度的轮辋上的适用于卡车和公共汽车的无内胎子午线轮胎要求有保证足够能承受载重的胎缘部分体积。具有这种胎缘结构的轮胎跑过例如100,000公里的较长距离后，经证实胎缘部分产生了较大的整体蠕变(塑性)变形。这种变形状态的部分剖面图见图22。
图22是尺寸为11R22.5的无内胎子午线轮胎和轮辋总成充气压力7kgf/cm2时的胎缘主要部分的剖面图(未载重)，图中实线所示部分是新轮胎，虚线所示部分是实际运转100,000公里后的轮胎。从图22中看出，运转100,000公里后的轮胎的胎缘部分产生了朝向车轮外侧的不可恢复的蠕变变形。
在运转后的轮胎(虚线所示部分)中，六边形胎缘填充芯发生了较大失形并沿箭头所示方向移动，因此，帘布层和它的翻边部分沿箭头所示方向被大大拉伸。这种大的拉伸现象会导致图22中翻边末端两侧菱形所示的大的剪切应变。内部充气压力作用下的上面的大的剪切应变和载重运行时在翻边末端处产生的剪切应变共同作用下，开裂首先在翻边末端处产生，并随运行距离的增加发展成分层失效。因此，即使按前面的方式合理改进以提高胎缘耐久性，但仍不能达到足够的胎缘耐久性。
为实现本发明的上述目的，本发明提供了一种安装在15°深槽轮辋上适用于卡车和公共汽车的充气子线轮胎，它包括一对胎缘部分，一对胎侧部分，一个胎冠部分，至少有一个位于胎缘内填充芯之间的帘布层，以加强胎缘，所述帘布层由径向排列的帘线构成，从轮胎内侧向外侧环绕填充芯并形成翻边部分，所说的胎缘填充芯是具有多边形包络线截面的螺旋层压钢丝，一个带束层在帘布层外周之上叠加以加强胎冠部分，它由两层或更多层的横向钢丝层构成，一个侧复合橡胶部分从胎唇基面沿胎缘外侧向胎冠部分的胎冠橡胶延伸，包括一个橡胶沿口衬层和一个胎侧橡胶部分，其特征在于，构成轮胎胎缘的各个部分中的胎缘填充芯的包络面在正对着所采用的轮辋的凸缘的倾斜上升处的内曲面的一面形成向轮胎外侧凹的曲线形。
在这种轮胎上，胎缘填充芯钢丝的包络面中正对着所采用的轮辋的凸缘的内曲面的一面形成向轮胎外侧凹的曲线形，这样就能够控制胎缘填充芯由于蠕变变形而发生的变形和失形，并能将帘布层紧紧压在胎缘填充芯外表面内侧和轮辋沿口之间，从而有效防止帘布层的拉伸。
胎缘填充芯截面的外包络线的多边形可以是根据几何定义的三角形或其它多边形，但通常是指四边形或六边形。不过，轮胎内的胎缘填充芯的形状未必是精确的多边形，而只是与依次连接n点的线段形成的形状略有差别的大致形状。当胎缘填充芯是由圆形截面的钢丝形成的时，用延伸线之间的交点代替实际的点，因为实际的点并不存在。用钢丝形成胎缘填充芯的方法如前面所述。截面形状为六边形的胎缘填充芯参考图2进行了说明。在制造图2所示具有六边形截面形状的胎缘填充芯4时，用一根表面通常有一薄层涂层橡胶的长钢丝，涂层例如厚度为0.01-0.02mm，在一个凹形模子上螺旋并列绕制，形成最里面一层表面，然后重复在已绕好的钢丝的上面作螺旋并列绕制，形成如图2中所示给定形状的胎缘填充芯。由一组钢丝构成的胎缘填充芯的外包络面EV在胎缘填充芯的截面上看形成大致扁长六边形的包络线。如果这种胎缘填充芯发生了移动、变形或失形，六边形胎缘填充芯的六边形形状将不再能保持。图2中，直线BLc大致与胎唇基面线和轮辋直径线平行，胎缘填充芯最内侧包络面线EV和平行于轮辋直径线的直线BLc之间构成大约15°的夹角α。
为了让具有凹曲面的胎缘填充芯的包络面实际有效地加强控制象前面提到的侧复合橡胶的蠕变变形，可以使胎缘填充芯截面上钢丝的包络面的凹曲面的至少中间部分由曲率半径R2的圆弧构成，圆弧的曲率中心位于连接圆弧两端的线段的垂直平分线上，使曲率半径R2和所采用的轮辋的凸缘的内曲面的曲率半径R之间满足关系0.7×R≤R2≤1.2×R。
为了加强用胎缘填充芯控制蠕变变形的效果，有益的作法是使与胎缘填充芯截面上钢丝包络线凹曲面相配合的帘布层翻边部分的形状由一段或多段曲率中心在轮胎外侧的圆弧构成。进一步地，有益的作法是让组成帘布层翻边部分的多段圆弧的曲率半径中的最小曲率半径R3在所采用的轮辋的凸缘的曲率半径R的0.75-1.2倍的范围之内。
根据本发明使用具有凹曲面包络面的胎缘填充芯的轮胎，可以分为不用胎缘加强线层的情况和用胎缘加强线层的情况。前一种情况采用上面的结构即可。后一种情况，至少在帘布层的翻边部分，胎缘内有至少有一层加强线层叠加在帘布层外表面上，并且具有与翻边部分圆弧相配合的圆弧部分，构成圆弧部分的曲率半径中的最小曲率半径R4和前面提到的最小曲率半径R3以及曲率半径R之间同时满足关系R4≥R3和R4≤1.65×R，这样，胎缘加强线层末端和帘布层末端翻边处的开裂和分层同时得到控制。
虽然上面对侧复合橡胶和胎缘填充芯的凹曲面的描述是分别进行的，但为了把蠕变变形控制到最小限度以增强本发明的轮胎的效果，最好是侧复合橡胶和胎缘填充芯在与所采用轮辋的凸缘的倾斜上升处的凹曲面相对的侧复合橡胶的外表面上和胎缘填充芯钢丝的包络面上都具有向轮胎外侧凹的凹曲面。
在根据本发明的轮胎中，为了尽可能加强抵抗帘布层拉伸的能力，最好是轮胎具有从胎缘填充芯外表面沿帘布层主体在轮胎半径方向渐缩延伸的硬加强橡胶，以及围绕胎缘填充芯的胎缘填充芯包裹橡胶，并且包裹橡胶100％拉伸时的模量E1应当在加强橡胶100％拉伸时模量E2的0.75-1.20倍的范围之内。在轮胎经过高温高压硫化处理后，包裹橡胶容易集中在胎缘填充芯外表面内侧和围绕胎缘填充芯的帘布层之间，从而在加强对帘布层的固定力方面起重要作用。
为了使具有凹曲面的侧复合橡胶对蠕变变形和轮辋磨损具有较好抵抗能力，最好使侧复合橡胶的至少凹曲面部分的橡胶的100％拉伸模量E3在加强橡胶100％拉伸模量E2的0.68-1.15倍的范围之内。
为了使胎缘填充芯的钢丝对象侧复合橡胶的蠕变变形具有较好的抵抗能力，最好是使组成胎缘填充芯的钢丝的外表面上具有很薄的涂层橡胶，并且涂层橡胶的100％拉伸模量E4不小于加强橡胶100％拉伸模量E2的0.45倍。
以下借助附图对本发明进行描述

图1是根据本发明的轮胎的第一实施例的主要部分的截面示意图；图2是六边形胎缘填充芯的部分截面透视图；图3是详细说明图1所示的轮胎胎缘部分的一种实施例的截面示意图；图4是详细说明图3所示轮胎胎缘部分的改进实施例的截面示意图；图5是详细说明图3所示轮胎胎缘部分的另一改进实施例的截面示意图；图6是详细说明图5所示轮胎胎缘部分的改进实施例的截面示意图；图7是详细说明图3所示轮胎胎缘部分的又一改进实施例的截面示意图；图8是详细说明图7所示轮胎胎缘部分的改进实施例的截面示意图；图9是详细说明图1所示轮胎胎缘部分的另一改进实施例的截面示意图；图10是详细说明根据本发明的轮胎的第二实施例的胎缘部分的截面示意图；图11是图2所示六边形胎缘填充芯的改进实施例的部分截面透视图；图12是图11所示六边形胎缘填充芯的另一改进实施例的部分截面透视图；
图13是详细说明图10所示轮胎胎缘部分的改进实施例截面示意图；图14是详细说明图10所示轮胎胎缘部分的另一改进实施例的截面示意图；图15是详细说明图10所示轮胎胎缘部分的又一改进实施例的截面示意图；图16是表示与轮辋凸缘相配合的胎缘部分的接触压力分布的图；图17是表示与轮辋凸缘相配合的胎缘部分的侧复合橡胶部分的橡胶的测量值变化的图；图18是表示与轮辋凸缘配合的胎缘部分的最大接触压力的变化的图；图19是表示与轮辋凸缘配合的胎缘部分的最大接触压力与距离比之间关系的图；图20是15°深槽轮辋的截面示意图；图21是宽平槽轮辋的截面示意图；图22是安装在轮辋上的胎缘部分的截面示意图，示出了传统轮胎的蠕变变形；图23是传统轮胎的胎缘部分的截面示意图；图24是说明与轮辋凸缘配合的传统轮胎的胎缘部分的接触压力分布的图；本发明分成两组，分别由图1～9和图10～15表示(公共部件除外)。现通过参考图来描述。
图1，3～9，10和13～15，以剖视的形式分别表示了根据本发明，安装到适用于卡车或公共汽车的15°深槽轮辋上的充气式子线轮胎的不同实施形式的主要部件的左半部分。(从此以后，该轮胎简称为T/L子午线轮胎或直接称为轮胎)。图2，11和12分别剖视了本发明中用到的胎缘填充芯的不同的实施型式。
根据常规，图1，3-10和13-15中所示的子午线轮胎，通常包含有一对胎缘部分1(只表示了其中的一侧)，一对胎侧部分2(只表示了其中的一侧)，一胎冠部分(未示出)，至少一层帘布层3(在图示实施方案中只表示了一层)，该帘布层环绕在一对镶嵌在胎缘中的胎缘填充芯4上以用来加强胎缘1、胎侧2和胎冠。该填充芯包含有径向布置的橡胶芯，一个迭加在帘布层3外周的带束层(图中未表示)和两层以上的横向钢丝层。尽管在图示方案中，帘布层3中用到了钢丝，但也可以用有机纤维丝。例如，在多帘布层的场合可以用聚酯帘线，而在单帘布层的场合则可用芳族(aramide)纤维帘线。
帘布层3从内到外环绕在胎缘填充芯4上以形成一个翻起部分3t。T/L子午线轮胎的胎缘部分1由侧复合橡胶5构成。它从轮胎外侧的胎缘部分的胎唇基面延伸到胎冠的橡胶层(图中未示出)。侧复合橡胶5由胎圈包布6和一层侧面橡胶7组成。虽然图示方案中的胎圈包布6朝向轮胎的外侧布置以包住侧面橡胶7，作为一种改进实施方案，沿着轮胎径向的侧面橡胶7的内部，可以作为一个整体位于胎圈包布6的外面。
另外，胎圈包布6形成了胎缘1的内周边部分，胎缘从胎唇部(位置Q的附近)沿着胎唇基面区域11与15°深槽轮辋紧紧结合在一起，并一直延伸到前端部位。胎唇基面区域11形成了一个内部的周边表面并且锥形地延伸到轮胎内部，该锥形与胎唇基面线BL形成一个15°的角。
更进一步，T/L子午线轮胎还包含有一个硬加强橡胶层8，它锥形地从胎缘填充芯4的外周表面沿着帘布层的主体部分3(翻起部分3t以外的其它部分)径向向外延伸；还有一层软的填充橡胶9，它与硬橡胶层8相接并沿着翻起部分的内侧向外延伸；还有一层衬里10，它沿着位于帘布层3的内部主体部分的一对胎缘前端区域(图中只示出其中一侧)向前延伸，并且形成了不透气的橡胶层。
另一方面，胎缘填充芯4被一层相应的橡胶层(图中未示出)所包绕。该层经硫化的包绕橡胶主要位于胎缘填充芯4的内周表面和相应于该内周面的帘布层翻起部位之间，该橡胶区域在图1，4和10上被标以数字12。
胎缘填充芯4的结构和通常的制造方式可参照图2，该图特别表示了该填充芯的六角形横断面。在图2中，数码4W表示一根钢丝，它具有一个圆形截面，直径为0.9～2.2mm。填充芯4是一根单根的钢丝环绕并且分层而形成的，该钢丝涂以一层很薄的橡胶，其厚度约为0.01～0.20mm。作为制造方法的一个例子在图2中，这根涂以橡胶，未硫化的钢丝从最底层的左侧或右侧并列地卷绕到另一侧，绕完给定的圈数以后，移到最底层上面的一层上继续卷绕，并以此方式绕到一定的层数。在这种情况下，要用到一种环形，双间隙(twooplit)的，或者减小尺寸的设备，它有一个凹的横截面形状，以限制一层的两侧的最大卷绕圈数，例如，图示中的第四层并包容这一层，其中上一层的钢丝4W在下一层的每两根钢丝4W之间卷绕。
在图示实施例中，第四层卷绕完成以后，就可以在设备的开放状态下卷绕第五层，第六层和第七层。而且，限制最大卷绕层数的上层层数和下层层数不一定要相同，只要填充芯4的横截面的包络线基本形成一个六边形并有六个包络表面，这在图中以EV表示。在这种情况下，用在T/L子午线轮胎的胎缘填充芯4的内周表面与BLc直线形成一个15°的夹角，该BLc直线通过填充芯最内层的左侧或右侧(图中表示了右侧)的钢丝内边缘，并且与胎唇基面线平行。在分层卷绕完成以后，填充芯4可以在未硫化状态下装配到轮胎中，因为这些钢丝可以被很薄的未硫化的橡胶粘合成一个整体，或是在装配入轮胎前进行硫化预处理。
该T/L子午线轮胎还有一个曲面13，它在胎缘1的构成部分的部位，即与曲面21S相对的侧复合橡胶5，翻起部分3t和填充芯4部分至少是侧复合橡胶5，特别是胎圈包布6部分向轮胎外侧凸起。这些部分对着轮辋21的凸缘21F处的一个斜坡升起的曲面215图1中的一条假想线表示了轮辋21的内部横截面的轮廓。曲面13可以在硫化过程中的一个模型中形成。而且，图1表示了轮胎刚要完全配合到轮辋21时的状态。
由于凸缘21F的曲面21S的不同，每个试验样例A和B有不同的曲面13。在轮缘处测得的接触压力分布情况示于图16中，该图中还画出了一个有同样轮胎直径(11R22.5)但没有曲面的常规轮胎的测量结果。从图16中可以看出，每个试验样例的接触压力分布情况跟常规轮胎有很大的不同。具有图中所示接触压力的三种轮胎装到卡车上并且行驶10万公里后，将其从轮辋上拆下，在与轮辋21的凸缘21F接触的表面处侧复合橡胶5(胎圈包布6)处，测得其蠕变变形量并示于图17，其中负值增大表示蠕变变形量增大。从这些结果中可以看出，接触压力显然是与蠕变变形量成反比的。
凹形曲面13位于胎唇基面线BL和第一直线LP(见图1，3和4)之间，该LP线在径向位于填充芯4的最外侧的钢丝4wo(见图1-4)的径向外侧表面，并且平行于胎唇基面线BL。在这些图上，凹曲面13在位于胎圈包布6处以曲线13表示。这条曲线以各个圆弧相互光滑连接并且向着轮胎内侧凸起，在这条凸弧(见图3，4)上具有一个最高点T。该最高点位于第一直线LP和第二直线(未示出)之间，在径向上，包绕填芯4的帘布层3的翻起部分有一个最内点3i，所述第二直线就穿过该点并且与胎唇基面线BL平行。已证实在T/L子午线轮胎的试验样品A和B，以及不同于前面提到的尺寸的一种常规轮胎(11/70 R22.5)上，也可以得到相似的结果。图18表示了最大接触压力的变化，从中可以看出，曲面13上最高点T的最佳位置位于前面提到的两条直线之间。
参考图1和3，在本发明中，形成了轮胎断面的侧复合像胶5(胎圈包布6)的凸曲面13的多段圆弧中有一个最高点的，圆弧段的曲率半径R1符合如下关系，即0.4×R≤R1≤1.6×R而曲率半径R则主要形成位于轮辋断面内轮廓线处的凸缘21F的曲线21S。
首先，假想有一条圆弧20在轮胎横断面上以曲率半径r(见图3)凸出向轮胎外侧延伸。该曲线经过P和Q两点。其中P是第一直线LP和胎缘1的外轮廓线的交点，Q是胎唇基面线BL与胎唇部垂直于胎唇基面线BL的表面轮廓线的交点。该弧线光滑地连接位于第一交点P附近的外部轮廓线。参考图3，从假想弧20的曲率中心C20与最高点T的连线延长线与弧20交于一点，该点与T之间的距离是距离d的22～70％，其中d是该点与同样的连线与帘布层的翻起位置3t的交点间的距离。从T/L子午线轮胎以及具有上面提到的两种不同轮胎尺寸的传统轮胎上也可以得出相似的结论。图19示出了最大接触压力的指标值，从图中可以看出，当最大接触压力指标小于100时，与传统轮胎相比，D/d的区域位于0.22～0.70之间。
在图4～8中，胎缘部分1具有一层或多层加强线层，特别是在帘布层3中有加强钢丝线层19(图示方案中的某一线层)。组成线层19的钢丝线在填充芯4附近与轮胎径向成一个30～80°的夹角。在图4中，在假想圆弧20和最高点之间，从假想圆弧曲率中心与T点的连接线延伸线上测得的距离D，是距离d的22-70％，其中d是在相同延伸线上假想圆弧20与最外的加强钢丝层之间测得的距离。
在图5的实施方案中，在侧复合橡胶5(胎圈包布6)的凹曲面13外侧的胎缘1的外表面上，有一段凸圆弧15从假想圆弧20向轮胎的外侧凸出，并且有一个最凸点T1。该圆弧段用来光滑地连接凹曲面13。因为该圆弧段是以C15为圆心，r15为曲率半径画出的，可以知道，在经过T1的圆弧的一条法线测量时假想圆弧20与T1之间的距离L不超过前面定义的距离D的0.65倍。
在图6的方案中，在侧复合橡胶5(胎圈包布6)的凹曲面13外侧的胎缘1的外表面上，有一段凸圆弧16从假想圆弧20向轮胎的外侧凸出，并且有一个最凸点T2。该圆弧段光滑地连接凹曲面13。因为该圆弧段是以C16点为圆心，r16点为半径画出，并且具有最凸点T2，可以知道，经过T2的圆弧的一条法线与假想圆弧20有一交点，该点与T2之间的距离L不超过前面定义的距离D的0.65倍。作为基础，在对样例C和D作试验时，通过改变距为L与D的比值来获得各个不同的结果，该结果列于表1，其中接触压力指标值是将常规样例所得值记为100而得出的。
表1

在图7的实施方案中，在侧复合橡胶5(胎圈包布6)的凹曲面13外侧的胎缘1的外表面上，有一段凸圆弧17从假想圆弧20的内侧向轮胎的外侧突出，并且有一个最凸点T3。该圆弧段光滑地连接凹曲面13。因为该圆弧段是以C17点为圆心，r17为半径画出，并且具有最凸点T3，可以知道，经过T3的圆弧的一条法线与假想圆弧20有一交点，该点与T3之间的距离M与前面定义的距离D的比值在0.1～0.5的范围之间。
在图8的实施方案中，在侧复合橡胶5(胎圈包布6)的凹曲面13外侧的胎缘1的外表面上，有一段凸圆弧18从假想圆弧20的内侧向轮胎的外侧凸出，并且有一个最凸点T4。该圆弧用来光滑地连接凹曲面13。因为该圆弧段是以C18为圆心，r18为半径画出的，并且具有最凸点T4，可以知道，经过T4的圆弧的一条法线与假想圆弧20有一交点，该点与T4之间的距离M与前面定义的距离D的比值在0.1～0.5的范围之间。
在图9中，胎缘部分1有一层尼龙线层19N包围在加强钢丝线层19上。这样，使有两个位于轮胎的外部区域的层和有一个位于轮胎的内部区域的材料层来作为胎缘加强线层。在其它的结构中，如图1和3～8所示，凹曲面13就在侧复合橡胶上形成，而凸弧段15-18也可在其上形成。而且，只要与线层19邻近的线层19N中的尼龙线与线层19中的钢丝线相交叉，并且两层19N中的尼龙线相互交叉，则尼龙线相对于径向的倾斜角可以与19中的钢丝线的倾斜角相同。
在下面的图10～15中将对本发明作更进一步的描述。
在图10中，除了填充芯4的结构，并且在侧复合橡胶5上没有形成凹曲面以外，胎缘部分结构与图1中所示的基本相同。图10示出了T/L子午线轮胎正要完全装配到轮辋21上的状态，其中轮辋的横断面形状以一条实线来表示。在图10所示轮胎中，构成胎缘部分1的结构，即侧复合橡胶5，翻起部分3t和填充芯4，其中至少填充芯4的外表面区域，在与内曲面21S的相对处有一个包络曲面(包络曲线段)4-13内凹地指向轮胎的外侧。该内曲面21S是轮辋21的突缘21F的倾斜升起部分。
在填充芯4的钢丝的外包络线上，至少在包络曲面4-13的中心区域，有一段以C4-13为圆心，R2为半径的圆弧。该圆心C4-13位于连接该圆弧两端点的弦L4-13的垂直平分线HL上。该圆弧可以延伸至整个包络曲面4-13，或者可以在包络曲面4-13的每个端部形成一个圆弧，该圆弧的曲率半径不同于前面所定义的曲率半径R2。该曲率半径R2与形成内曲面21S的曲率半径R的关系为0.7×R≤R2≤1.2×R，其中21S是轮辋21的横断面的凸缘21F的内曲面部分。这样，可以有效地防止填充芯4的失形。
具有包络曲面4-13的填充芯4的横断面的具体细节表示在图11和12中。图11和12所示的轮缘填充芯4可以按照与图2中填充芯4相同的方法来制造。但是在这种情况下，在填充芯4的外包络线上形成包络曲面区域4-13，这样，填充芯横断面外包络线作为一个整体就成了一个稍有变形的六边形。在图11中，变形不大，因此包络曲面4-13的长度不太长，而与图11相比，图12中所示的变形变大了而且包络曲面4-13的长度也足够长。不管哪一种情况，可以根据轮胎用途，使用条件等情况来确定图11和12中的胎缘填充芯4的使用。
带有包络曲面4-13的胎缘填充芯4的制造方式与图4中的填充芯4的制造方式基本相同，但是该成形设备应具有相应于一个多边形的外包络线的凹横截面形状，并且是一种双间隙型(two split)或者减小尺寸型的设备，在图示方案中，该多边形基本呈六边形股模型的包络线的形状。双间隙型设备具有一个非对称的形状，其每个凹形拼合模的一个侧面是图11和12中所示的包络曲面4-13，而相应的另一侧则是一个平面(直线)；而减小尺寸型设备则呈整体环状(可减小尺寸)，在该凹形的两个侧面，有一个包络曲面4-13的区域和一个平面(直线)区域。成形以后，未经硫化的填充芯4可以被装配到轮胎整体上，为了防止模具中未硫化的轮胎在硫化过程中引起填充芯的失形，可以对填充芯进行预硫化处理。而且，填充芯4的内周表面与平行于胎唇基面线BL的直线BLc呈一个15°的倾斜角度α。
在图13-15中，帘布层3和加强钢丝线层19分别以单根曲线表示。图13-15中所示的轮胎，画出了与图10中相同的胎缘部分1以及加强钢丝线层19。在图13中的胎缘部分1，每个帘布层3的翻起部分3t和加强钢丝层19，在相应于胎缘填充芯4的包络曲面4-13处，都是由一段或多段弧线段(弧)构成，这些弧线段的曲率中心位于轮胎的外侧。
在图13中，构成翻起部分3t的弧线段中，有一个最小的曲率半径R3，它是轮辋21的凸缘处21F的曲率半径R的0.75～1.2倍，而构成加强钢丝层19的圆弧线段，也有一个最小曲率半径R4，它与最小曲率半径R3及轮辋21的凸缘处21F的曲率半径R相比，满足如下的关系R4≥R3和R4≤1.65R。
图14中的胎缘部分1，有一个前面提到的侧复合橡胶5(胎圈包布6)的凹曲面13，还有一个图10-12表示过的填充芯4的包络曲面4-13。在这种情况下，曲面13的曲率半径R1，包络面4-13的曲率半径R2，轮辋突缘处的曲率半径R三者之间，满足前面提到的相互关系。
图15中的胎缘部分1，在帘布层3中每个翻起部分3t中相应于填充芯4的包络曲面4一13处，有一段或多段其曲率中心位于轮胎之外侧的弧线段(弧)，还有一个图13中表示过的加强钢丝线层19，前面所述的侧复合橡胶5(胎圈包布6)的凹曲面13，以及图10-12中表示的填充芯4的包络曲面4-13。在这种情况下，曲率半径R1剖R4和R满足前面提到的各种关系。
从上面所述可以看出，根据本发明，可以按图1～15中所描述的结构，对T/L子午线轮胎进行不同的组合。这样，胎缘部分1的耐久性可以大幅度地提高从而充分地达到本发明的目的。
为了确保对胎缘部分1耐久性的改善，填充芯外包裹橡胶在100％拉伸时的模量E1，硬橡胶层在100％拉伸时的模量E2，形成凹曲面13的侧复合橡胶(胎圈包布6)的橡胶部分在100％拉伸时的模量E3和构成填充芯4的钢丝4W的外包层橡胶在100％拉伸时的模量E4，这四个量之间应满足如下的关系0.75×E2≤E1≤1.20×E20.68×E2≤E3≤1.15×E20.45×E2≤E4这些关系，是通过对十种工况下，其中每种工况都给定了一套E1/E2，E3/E2，E4/E2的值，测量作用在翻起部分末端3tE处的剪切应力而加以定义的。将常规轮胎的剪切应力值定为100，以此为基础，这些比值关系和相应的剪切应力指标值示在表2中，其中该指标值越小，则表示轮胎性能越好。
表2

以下给出的例子仅是用以对本发明加以说明而不应以此为标准而加以限制。
在这些例子中采用的，适用于卡车和公共汽车的T/L子午线轮胎的尺寸是11R22.5，其结构如图1-15所示，该轮胎安装在一个合格的轮辋21上，该轮辋尺寸为22.5×8.25，凸缘21F的内曲面21S的横截面弧的曲率半径R的值为12.7mm。单层的帘布层3有径向分布的钢丝线，带束层是由四层横向钢丝带构成的。为便于同这些样例作比较，还提供了一个与前面所说样例有相同尺寸和构造的常规样例(除了其胎缘部分具有与假想弧20相同的外表面形状以外)。
为方便起见，前面所提的样例轮胎分成第一样例组和第二样例组，分别示于图1-9和图10-15中。在第一组样例中，胎缘填充芯4具有图2所示的六边形截面形状，钢丝截面直径为1.55mm，卷绕圈数(截面图中所示钢丝数目)为65圈；而在第二组中，样例8的填充芯4具有图11所示的截面形状，钢丝截面直径为1.55mm，卷绕圈数为65圈，而样例9-11中的填充芯4具有图12所示的截面形状，钢丝截面直径为1.55mm，卷绕圈数为71圈。
在第一样例组中，有具有不同比值R1/R，D/d，和M/D的样例1～7以及常规轮胎，这些参数都列于表3中，表中还列出了相应的图号和E1/E2，E3/E2以及E4/E2的值。
表3

在第二样例组中，有样例8-11和常规轮胎。所述样例具有不同的R2/R，R3/R，R4/R和R1/R的值。这些数值都列于表4中，表中还列出了相应的图号和E1/E2，E3/E4以及E4/E2的值。
表4

为了验证本发明轮胎的效能，第一和第二组中的每个轮胎以及常规轮胎都被安装到标准的轮辋上并将内部气压充至7.0kgf/cm2。然后，将该轮胎装到转毂上进行寿命试验，运行工况是车速60km/h，载荷是5000kgf，一直到胎缘部分发生故障为止，而在实际路试时，在运行10万公里后，测量翻起部分3tE处产生的裂纹长度。这些结果都列于表3和4中，其中转毂寿命试验指标值和裂纹长度就指标值是以常规轮胎的相应值定为100而确定的。
蠕变程度的测定影响到常规轮胎中经常出现的转向稳定性。在这个过程中，轮胎在一段长度为20000km的路上进行实际路试，在此过程中以轮胎产生的蠕变变形来测量其拐弯能力(CP)。测量结果示于表3和4中，其中拐弯能力是将常规轮胎的相应值定为100而确定的。该指标值越大，则拐弯能力越好。
从表3和4所列的结果中可以看出，当将按本发明生产的轮胎样例跟常规轮胎作转毂寿命试验比较时，其工作寿命加长了，其中胎缘部分出现故障或者与翻起的端部发生分离，则表示工作寿命结束。而且，胎缘部分的耐久性也大大地提高了。即使在实际路试中，样例轮胎的裂纹长度也大大缩短了。从这些结果中显然可以得出结论，在实际使用中胎缘部分的耐久性得到了改善。而且，与常规轮胎相比，拐弯能力指标值增大了许多，这证明了这种新型轮胎能够抑制拐弯能力的降低和因而抑制相应的蠕变变形。
如上面所提到的，根据本发明，提供了一种适用于卡车和公共汽车，安装在15°深槽轮辋上的充气子午线轮胎。它能做到减轻重量，控制胎缘部分不使其体积过分增大，不需要对胎缘部分作额外或附加的配置以加强线层，在重负荷运行时，尽可能地控制胎缘内部的温度升高，以维持包含有帘布线的线层的排列和形状，有效地控制胎缘部分的蠕变变形从而大大改善胎缘部分的耐久性，它还能控制帘布层的末端翻起部分和加强线层之间产生的裂纹和断裂现象，还能实现最佳的转向稳定性。
权利要求
1.一种安装在15°深槽轮辋上适用于卡车和公共汽车的充气子线轮胎，它包括一对胎缘部分，一对胎侧部分，一个胎冠部分，至少有一个位于胎缘内填充芯之间的帘布层，以加强胎缘，所述帘布层由径向排列的帘线构成并从轮胎内侧向外侧环绕填充芯并形成翻边部分，每一个所说的胎缘填充芯是具有多边形包络线截面的螺旋层压钢丝，一个带束层在帘布层外周之上叠加以加强胎冠部分，它由两层或更多层的横向钢丝层构成，一个侧复合橡胶部分从胎唇基面沿胎缘外侧向胎冠部分的胎冠橡胶延伸并且包括一个橡胶包布和一个胎侧橡胶部分，其特征在于，构成轮胎胎缘的各个部分中的胎缘填充芯的包络面在正对着所采用的轮辋的凸缘的倾斜上升处的内曲面的一面形成向轮胎外侧凹的曲线形。
2.按权利要求1所述的充气子午线轮胎，其特征在于，至少胎缘填充芯截面上钢丝的包络面的凹曲面的中间部分由曲率半径(R2)的圆弧构成，圆弧的曲率中心位于连接圆弧两端的线段的垂直平分线上，使曲率半径(R2)和所采用的轮辋的凸缘的内曲面的曲率半径(R)之间满足关系0.7×R≤R2≤1.2×R。
3.按权利要求1所述的充气子午线轮胎，其特征在于，在胎缘填充芯截面上与钢丝包络线凹曲面相配合的帘布层翻边部分的形状由一段或多段曲率中心在轮胎外侧的圆弧构成。
4.按权利要求3所述的充气子午线轮胎，其特征在于，组成帘布层翻边部分的多段圆弧的曲率半径中的最小曲率半径(R3)在所采用的轮辋的凸缘的曲率半径(R)的0.75-1.2倍的范围之内。
5.按权利要求4所述的充气子午线轮胎，其特征在于，至少在帘布层的翻边部分，至少有一层加强线层叠加在胎缘内帘布层外表面上，并且所述加强线层具有与翻边部分圆弧相配合的圆弧部分，构成圆弧部分的曲率半径中的最小曲率半径(R4)和所述最小曲率半径(R3)以及曲率半径(R)之间同时满足关系R4≥R3和R4≤1.65×R。
6.按权利要求1所述的充气子午线轮胎，其特征在于，侧复合橡胶和胎缘填充芯在与所采用的轮辋的凸缘的倾斜上升处的凹曲面相对的侧复合橡胶的外表面上和胎缘填充芯钢丝的包络面上都具有向轮胎外侧凹的凹曲面。
7.按权利要求1所述的充气子午线轮胎，其特征在于，轮胎具有从胎缘填充芯外表面沿帘布层主体在轮胎半径方向渐缩延伸的硬加强橡胶，以及围绕胎缘填充芯的胎缘填充芯包裹橡胶，并且包裹橡胶100％拉伸时的模量(E1)应当在加强橡胶100％拉伸时模量(E2)的0.75～1.20倍的范围之内。
8.按权利要求7所述的充气子午线轮胎，其特征在于，侧复合橡胶的至少凹曲面部分的橡胶的100％拉伸模量(E3)在加强橡胶100％拉伸模量(E2)的0.68-1.15倍的范围之内。
9.按权利要求7所述的充气子午线轮胎，其特征在于，组成胎缘填充芯的钢丝的外表面上具有很薄的涂层橡胶，并且涂层橡胶的100％拉伸模量(E4)不小于加强橡胶100％拉伸模量(E2)的0.45倍。
全文摘要
一种安装在15°深槽轮辋上适用于卡车和公共汽车的充气子午线轮胎，它包括胎缘部分，胎侧部分，胎冠部分和帘布层，胎缘填充苡是具有多边形包络线截面的螺旋层压钢丝，带束层在帘布层外周之上叠加以加强胎冠部分，侧复合橡胶部分从胎唇基面沿胎缘外侧向胎冠部分的胎冠橡胶延伸并且包括一个橡胶包布和一个胎侧橡胶部分，其特征在于，构成轮胎胎缘的各个部分中的胎缘填充苡的包络面在与所采用的轮辋的凸缘的倾斜上升处的内曲面处形成向轮胎外侧凹的曲线形。
文档编号B60C15/02GK1426909SQ02127499
公开日2003年7月2日 申请日期2002年8月2日 优先权日1995年11月29日
发明者加藤宪史郎 申请人:株式会社普利司通