专利名称：充气安全轮胎的制作方法
技术领域：
本发明目的在于一种充气安全轮胎。更具体而言，本发明为一种充气自撑式安全轮胎，其设计用于在处于在已充气状态期间提高舒适性，同时在充气不足的情况下保持全部性能。
背景技术：
充气自撑式安全轮胎已经商业化若干年。充气自撑式安全轮胎是一种不需要任何位于胎腔内部或者轮胎外部的构件就能够在处于充气不足状态期间使得轮胎持续工作的轮胎。这种轮胎带有内胎侧插件，其在充气不足的工作期间加强轮胎并支承轮胎负载。
然而，胎侧的刚度增加可能导致在正常情况和充气不足的工作期间舒适性减少。当轮胎在路面上不平整处行进时，振动就通过刚性胎侧插件传递至车辆从而减少行驶舒适性。已经尝试优化胎侧插件的肖氏A型及其它硬度性能以便在保持安全特征的同时使得舒适性最大化。然而，这样仍旧需要在两种轮胎性能之间进行平衡。
发明内容
本发明目的在于一种充气自撑式轮胎，其中对轮胎的构造进行了优化以便获得行驶舒适性能。这种轮胎构造降低了轮胎将任何路面不平整扩大至车辆悬架系统进而扩大至车身的情况。这样就获得了更优良的轮胎行驶舒适性能。
扩大情况的减少通过增加位于胎体增强帘布层的径向外侧的可压缩式橡胶层而实现。这种可压缩性来自设计于橡胶基质中的多孔性。
根据本发明，公开了一种充气安全轮胎。这种轮胎具有至少一个胎体增强帘布层，至少一对胎侧楔形插件以及带束层增强结构。带束层增强结构由至少一对交叉帘线带束增强层形成。位于胎体增强帘布层径向外侧的是多孔弹性体层。
在本发明的各种实施例中，多孔弹性体层的位置与胎体增强帘布层直接相邻，介于交叉帘线带束增强层之间，或者位于交叉帘线带束增强层的径向外侧，并且位于轮胎中所存在的任何零度敷面层的径向内侧或径向外侧。
在所公开的发明的一个方面中，多孔弹性体层的孔隙率占多孔弹性体层总体积的20至80％，优选地为占40-70％。多孔层的弹性体基材可以为任意相邻层中所使用的同一弹性体基材，从而有助于在轮胎中将多孔层粘合于相邻的帘线层上。层的多孔性可以通过在弹性体的化合过程中向弹性体添加发泡剂实现。这种发泡剂在弹性体的硬化过程中被激活，这可能发生在整个轮胎的硫化过程中，或者发生在生胎成型过程中添加多孔层之前的层的部分硬化过程中。
在本发明的另一个方面中，多孔弹性体层的最小轴向宽度WC至少等于最小宽度交叉帘线带束增强层的轴向宽度WSB的20％。优选地，多孔弹性体层的最小轴向宽度WC至少等于最小宽度交叉帘线带束增强层的轴向宽度WSB的60％。多孔弹性体层的最大轴向宽度WC至多等于最大宽度交叉帘线带束增强层的轴向宽度WB的115％。优选地。多孔弹性体层的最大轴向宽度WC至多等于最大宽度交叉帘线带束增强层的轴向宽度WB的100％。
在本发明的另一个方面中，多孔弹性体层的径向厚度TC至少等于相邻胎体增强帘布层或相邻交叉帘线带束增强层的径向厚度TB、TP的50％。优选地，多孔弹性体层的最大径向厚度TC至多为相邻胎体增强帘布层或相邻交叉帘线带束增强层的径向厚度TB、TP的三倍。
在本发明的另一个方面中，胎面包括胎冠层和胎面底层。在这种轮胎中，胎冠层和胎面底层通常由不同的弹性体形成，每个层寻求为胎面提供特定特征。当这种胎面构造用于本发明时，多孔弹性体层位于胎面底层的径向内侧。当多孔弹性体层直接与任何胎面层相邻时，多孔弹性体层为与胎面层截然不同并与位于轮胎内的任何胎面底层截然不同的层。
定义下述定义受控于所公开的发明。
“环形”；形成环的形状。
“轴向”和“沿轴向”在本文中指的是平行于轮胎的旋转轴线的线或方向。
“胎圈”指的是包括环形抗拉体的轮胎的一部分，该抗拉体由帘布层帘线所缠绕，并且其形状适于与设计的轮辋相配，带有或不带其它增强元件如钢丝圈外包布、胎跟加强层、三角胶芯、护趾胶和胎圈包布。
“带束层结构”指的是由平行的帘线构成的至少两个环形层或帘布层，帘线经过编织或未经编织，位于胎面下方，非锚定于胎圈上，并且左右帘线角度相对于轮胎的赤道面处于17°至27°的范围内。
“胎体”指的是除了带束层结构、胎面、底胎面和帘布层上方的胎侧橡胶之外但包括胎圈的轮胎结构。
“圆周方向”指的是沿着环形轮胎表面的周长延伸的线或方向，其平行于轮胎中心线(CL)且与轴向垂直。
“轮胎耐粗糙性”；当轮胎经过小却连续的路面不规则处时由轮胎所传递的扰动量。
“弹性刚度”；表示为给定压力下的负荷变形曲线斜度的轮胎的刚度。
下文将通过实例并参看附图对本发明进行描述，附图中图1为根据本发明的自撑式安全轮胎的剖视图；图2为图1的轮胎的带束层结构的剖视图；以及图3-5为本发明的替代实施例。
具体实施例方式
下述语言为实现本发明的最佳当前预期模式。这种描述目的在于示出本发明的一般原理而不应被理解为限制意义。本发明的范围通过参照所附权利要求得到最佳地确定。附图中所示的参考数字与说明书中所指的那些参考数字相同。为了用于本申请，图中所示的各种实施例中的每一个均用同一参考数字表示类似构件。在实践时，这些结构可以基本上使用在位置与数量上做出变化的相同构件从而产生备选构造。
图1示出了根据本发明的自撑式安全轮胎10的剖视图。尽管并不限定于此，但是所示的轮胎10具有中间断面高宽比。它所具有的胎体结构包括胎体增强帘布层12、气密式内衬层14、一对胎圈16、一对胎圈填充三角胶芯18以及一对胎侧楔形插件20。每个胎侧楔形插件20位于胎体增强帘布层12与内衬层14之间。本发明所属领域的普通技术人员应当理解，可以使用多重增强层来作为胎体增强帘布层，以及在各种构型中使用多重胎侧楔形插件来作为单个和多重胎体增强帘布层。
带束层结构位于胎体结构径向外侧。带束层结构具有至少两个交叉帘线增强层22、24。帘线层22、24相对于轮胎中心线CL倾斜18°至35°，其中每个帘线层22、24中的帘线相对于相邻帘线层中的帘线反向倾斜。尽管图1中并未示出，但是在交叉帘线增强层22、24径向外侧可以放置敷面层。敷面层的帘线相对于轮胎中心线CL倾斜大约0°，其轴向宽度大于最宽的交叉帘线增强层22或24以便完全覆盖所有的交叉帘线增强层22、24的边缘，参看图3。
带束层结构径向外侧为胎面25。胎面25具有包括一系列侧向与圆周槽的胎面花纹，图中并未示出。胎面通常由单一弹性体形成，但是也可以由多重弹性体形成，其中不同的弹性体沿径向设置成胎冠/胎底构造或者沿轴向设置以便产生分区胎面。
根据本发明的一个实施例，位于胎体增强帘布层12与带束层结构之间为缓冲层26。作为多孔弹性体构件，层26用作过滤冲击作用的缓冲垫，其利用缓冲材料的可压缩性来过滤并阻尼来自道路的振动或冲击。缓冲层26由常规弹性基材化合而成，这种基材选择成与相邻弹性体兼容。优选地，这种基材弹性体与覆盖着相邻带束增强层22、24或胎体增强帘布层12的增强帘线的弹性体为同一基材弹性体。弹性体带有发泡剂，发泡剂的数量足以产生20至80％的硫化后孔隙率，即占缓冲层26总体积的20至80％的为弹性体的孔隙或空洞。优选地，弹性体的孔隙率处于40％至70％的范围内。
为了获得所需的缓冲效应，缓冲层26的轴向宽度WC至少等于最小宽度带束增强层的轴向宽度WSB的20％。优选地，等于其轴向宽度WSB的60％。最大时，缓冲层26的轴向宽度WC等于带束层结构的轴向宽度WB的115％，优选最大轴向宽度WC等于带束层结构的轴向宽度WB的100％。轴向宽度WB等于最宽交叉帘线增强层22或24的宽度。
缓冲层26的径向厚度TC至少等于相邻交叉帘线带束增强层的径向厚度TB或相邻胎体帘布层12的径向厚度TP的50％，参看图2。缓冲层26的径向厚度TC至多为相邻交叉帘线带束层22或24的径向厚度TB或胎体帘布层12的径向厚度TB或TP的三倍。
图3示出了本发明的另一实施例。缓冲层26位于交叉帘线带束增强层22、24之间。在所示的实施例中，缓冲层26的轴向宽度WC等于最小宽度带束增强层24的轴向宽度WSB，其径向厚度TC大约等于相邻带束层22或24的径向厚度的两倍。另外如图所示，最外面交叉帘线增强层的径向外侧为敷面层28。在这个实施例中的缓冲层26位于一对交叉帘线增强层22、24之间，其具有与以上对于图1和2的轮胎所述相同的优选轴向宽度WC范围和径向厚度TC范围。
为了测试使用缓冲层26的理论，成型了三个轮胎，除了没有或具有缓冲层或者缓冲层位置不同之外，它们具有相同的尺寸与构造。轮胎的尺寸为225/45R17，每个轮胎胎侧中带有多重胎体增强帘布层和多重胎侧插件。每个轮胎的带束层结构包括两个交叉帘线增强层和一个敷面层。第一轮胎没有缓冲层，并将其视作对照轮胎。
第二轮胎，即轮胎A具有位于相邻交叉帘线带束增强层之间的缓冲层，类似于图3中所示。第三轮胎，即轮胎B具有位于径向最内侧带束增强层与径向最外侧胎体增强帘布层之间的缓冲层，类似于图1中所示。
表1
为轮胎A和B添加缓冲层使得轮胎重量分别增加了6.5％和7.7％。
轮胎经受多次试验，在表2中对试验结果进行了示出并在下面对其进行讨论。
表2
对本发明的轮胎进行轮胎跑气试验以便比较与对照轮胎进行对比的轮胎跑气能力。实验室轮胎跑气试验在38℃下进行操作，涉及给轮胎放气，给轮胎加上等于轮胎额定载荷承载能力55％的初始载荷，并且以88kph的速度行驶。在176km的预热时段后，轮胎载荷每88km增加5％，直至确定轮胎跑气保用能力。实验室轮胎跑气试验表明，包括缓冲层的轮胎能够实现比得上对照/常规跑气保用轮胎的跑气保用距离。表2中所记录的数字为标准哩数，其中对照轮胎的标准哩数为100。
操纵性、转弯能力、舒适性以及滚动噪声均为主观试验。在所有的主观种类中对照轮胎的值均为100，轮胎A和B相对于对照轮胎进行判断。在所有的主观区域中，轮胎A的额定值高于对照轮胎。轮胎B显示了在操纵性方面的改进，舒适性也比得上；转弯能力和滚动噪声均与对照轮胎不在同一水平，但是这些结果均在令人满意的范围中。
对连接于固定轴上的本发明的不同轮胎与对照轮胎的本征频率进行了测量。垂直(相应地沿切向)方向与垂直于胎面接触块的矢量(相应地与平行于胎面接触块的矢量，指向行驶方向)对准。这些值记录于下表3中。
表3
本发明所属领域的普通技术人员将会理解，共振频率变化至较低的值就表示在共振所处的频率范围中由轮胎传递至车身的力为较低水平。那些结果证明了所提出构造的过滤效应。
还对轮胎进行了测试以便确定在轮胎跑气的操作过程中胎面中心的上升量，这些结果在表4中进行了示出。在膨胀压力为0.0bar时，轮胎被加上了400kg的载荷。测定了上升量和剩余断面高度。
表4
在轮胎跑气操作过程中，本发明的轮胎上升值减少并保持较大的断面高度。缓冲层26尽管为轮胎提供了阻尼，但是还用于在轮胎跑气的操作中保持胎面构型。
图4中示出了本发明的另一实施例。缓冲层26位于交叉帘线带束层22和24径向外侧。缓冲层26的宽度WC小于最小宽度交叉帘线带束层24的宽度WSR。缓冲层26的径向厚度TC比相邻带束层24的径向厚度TB的两倍大。
在图5的实施例中，缓冲层26位于敷面层径向外侧。缓冲层26的宽度WC等于带束层的宽度WB，而其径向厚度TC大约等于最邻近交叉帘线带束层24的径向厚度TB。这个实施例中还示出了胎面25由沿径向相邻的橡胶层、胎冠32和胎面底层30形成。缓冲层26与胎面底层30截然不同，并且直接与胎面底层30相邻。
不论缓冲层26的位置如何，缓冲层26的宽度WC的最小轴向宽度WC至少等于最小宽度带束增强层的轴向宽度WSB的20％，而其最大轴向宽度为带束层结构的轴向宽度WB的115％。优选轴向宽度WC的范围为最小宽度带束增强层的轴向宽度WSB的60％至带束层结构的轴向宽度WB的100％。缓冲层26的径向厚度TC范围为最邻近胎体或带束增强层的50％至300％。
本发明在自撑式安全轮胎中使用了多孔层，改善了安全轮胎的舒适性能，尽管也减少了在操作过程中的轮胎寿命。这种轮胎显示了比得上常规安全轮胎的安全轮胎性能。
权利要求
1.一种充气安全轮胎，这种轮胎包括至少一个胎体增强帘布层，至少一对胎侧楔形插件以及带束层增强结构，带束层增强结构包括至少一对交叉帘线带束增强层，这种轮胎的特征在于位于至少一个胎体增强帘布层径向外侧的多孔弹性体层。
2.根据权利要求1所述的轮胎，这种轮胎的特征在于多孔弹性体层的位置与至少一个胎体增强帘布层直接相邻。
3.根据权利要求1所述的轮胎，这种轮胎的特征在于多孔弹性体层位于一对交叉帘线带束增强层之间。
4.根据权利要求1所述的轮胎，这种轮胎的特征在于多孔弹性体层位于一对交叉帘线带束增强层径向外侧。
5.根据权利要求1所述的轮胎，这种轮胎还包括具有相对于轮胎中心线倾斜大约0°角的帘线的敷面层，这种轮胎的特征在于多孔弹性体层位于敷面层径向外侧。
6.根据权利要求1所述的轮胎，这种轮胎的特征在于多孔弹性体层的孔隙率占多孔弹性体层总体积的20至80％。
7.根据权利要求1所述的轮胎，这种轮胎的特征在于多孔弹性体层的孔隙率占多孔弹性体层总体积的40至70％。
8.根据权利要求1所述的轮胎，这种轮胎的特征在于多孔弹性体层的轴向宽度WC至少等于最小宽度交叉帘线带束增强层的轴向宽度WSB的20％。
9.根据权利要求1所述的轮胎，这种轮胎的特征在于多孔弹性体层的轴向宽度WC至少等于最小宽度交叉帘线带束增强层的轴向宽度WSB的60％。
10.根据权利要求1所述的轮胎，这种轮胎的特征在于多孔弹性体层的轴向宽度WC至多等于最大宽度交叉帘线带束增强层的轴向宽度WB的115％。
11.根据权利要求1所述的轮胎，这种轮胎的特征在于多孔弹性体层的轴向宽度WC至多等于最大宽度交叉帘线带束增强层的轴向宽度WB的100％。
12.根据权利要求1所述的轮胎，这种轮胎的特征在于多孔弹性体层的径向厚度TC至少等于相邻胎体增强帘布层或相邻交叉帘线带束增强层的径向厚度TB、TP的50％。
13.根据权利要求1所述的轮胎，这种轮胎的特征在于多孔弹性体层的径向厚度TC至多为相邻胎体增强帘布层或相邻交叉帘线带束增强层的径向厚度TB、TP的三倍。
14.根据权利要求1所述的轮胎，其中多孔弹性体层具有一定组成，这种轮胎的特征在于主要弹性体与相邻胎体增强帘布层或相邻交叉帘线带束增强层中的弹性体相同。
15.根据权利要求1所述的轮胎，这种轮胎还包括胎面，胎面具有胎冠层和胎面底层，这种轮胎的特征在于多孔弹性体层位于胎面底层径向内侧。
全文摘要
公开了一种充气安全轮胎。这种轮胎具有至少一个胎体增强帘布层，至少一对胎侧楔形插件以及带束层增强结构。带束层增强结构由至少一对交叉帘线带束增强层形成。多孔弹性体层位于胎体增强帘布层径向外侧。多孔弹性体层的孔隙率占多孔弹性体层总体积的20至80％，优选地为占40－70％。
文档编号B60C9/18GK1680123SQ20051006405
公开日2005年10月12日 申请日期2005年4月6日 优先权日2004年4月6日
发明者L·L·D·科兰托尼奥, A·T·佩罗内特-帕奎恩, W·D·艾伦, F·菲尔波特, F·G·科瓦斯塞, G·阿戈斯蒂尼 申请人:固特异轮胎和橡胶公司