具有复合胎圈芯的充气轮胎的制作方法

专利名称：：具有复合胎圈芯的充气轮胎的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种具有改进胎圏芯的车用轮胎。特别地，本发明涉及一种具有胎圏芯的车用轮胎，所述胎圏芯适合于确保将胎圏芯改进固定到安装轮胎的轮圏上。
背景技术：
：轮胎一般包括具有至少一个胎体帘布层的胎体结构；处于胎体结构径向外侧位置的胎面带；插入在胎体结构和胎面带之间的带束层结构。轮胎一般还包括一对在轴向相对的位置施加到胎体结构上的侧壁。至少一个胎体帘布层的末端向后折叠或者固定到两个环形的增强元件即所述的"胎圏芯"上，该包括胎圏芯的轮胎区域称为"胎圏"。一般地，在胎圏芯径向向外的位置，胎圏还包括弹性体插入件，该弹性体插入件通常称为"胎圏填料，，或"胎圏三角胶"，具有大体上三角形的截面并且从相应的胎圏芯径向向外地延伸。胎圏特别是其胎圏芯通常需要执行多种功能。首先，胎圉芯执行将胎体缆索固定在胎圏中的功能，该胎体缆索要承受与轮胎充气压力和轮胎弯曲率成比例的纵向应力。由于在轮胎前进过程中作用在轮胎上的离心力、侧向推力和/或扭矩，该胎体缆索还要承受纵向应力和扭转应力。此外，胎圏芯执行将轮胎固定在相应的轮團上的功能，由此可在实心轮胎的情况下确保轮胎和轮圏之间的密封效果。该轮圏可根据胎圏安装位置来提供，其通常包括两个大体上锥形的同轴表面，该同轴表面用作胎圏的支撑底座。所述表面通常终止于在径向向外突出的凸缘，该凸缘支撑胎圏的轴向外表面，并且该轴向外表面由于轮胎充气压力而邻靠在该凸缘上。通过使与胎圏芯相配合的锥形形状的胎圏座，可确保将胎圏适当地定位在其支座上。胎圏芯需要承受在将轮胎装配到相应轮圏上的操作中所产生的相关变形。实际上，胎圏芯的径向向内的环形表面的直径比轮圏凸缘的径向的外径小，并选择成当轮圏定位在相应轮圏的胎圏座中时，在越过凸缘后，所述环形表面被轮胎充气流体的压力沿胎圏座的发散表面推靠在凸缘的轴向内表面上。一般地，轮胎在相应轮圏上的安装从胎圏的变形(成椭圆形)开始，使得胎圏的一部分能够越过凸缘。接着，使胎圏的其余部分也完全越过凸缘，从而将胎圏定位在最近的胎圏座中。然后朝相对的胎圏座轴向地推动胎圏，使其进入轮圏的中心凹槽中。通过这种方式，当将胎圏定位在上述中心凹槽内时，轮胎的赤道平面相对轮圏的赤道平面倾斜，从而也能够利用胎圏变成椭圆形(因此相应的胎圏芯也变成椭圆形)，使相对的胎圏越过凸缘并定位在相应的胎圏座中。最后，给轮胎充气，使得两个胎圏都邻靠在凸缘的轴向内表面上。由于胎圏芯的刚性，将轮胎装配在轮圏上的操作/从轮圏上拆下的操作需要使用杠杆，利用该杠杆能够施加足以使胎圏芯变形的力，使其结构从大体上的圆形变成椭圆形，从而如上所述地允许胎圏越过凸缘。然而，使用作用在形成胎圏芯的细长元件上的杠杆会导致局部地超出所述元件的弹性应变的极限，这是特别不期望的，因为其在轮胎的前进过程中会对胎圏芯的结构强度特性产生不利的影响，在一些情况下，还会导致胎圏芯的一个或多个细长元件发生断裂。通常，胎圏芯由钢缆索(cords)构成。然而，现有技术中也可采用替换材料。US5，198，050公开了一种充气轮胎，其具有用于增强胎圏部的环形带和充气轮胎的侧壁部。在一个实施例中，该环形带包括多根丝，这些丝由一种材料构成，该材料优选从由以下材料构成的组中选择钢、玻璃纤维、碳纤维、聚酯以及最优选的芳族聚酰胺(aramid)。US4，823，857公开了一种用于轮胎的环形胎圏构件，其包括至少两个径向重叠的层，每一层都包括由嵌入在非金属基体材料中的纤维构成的复合材料。该纤维优选选自由以下材料构成的组中玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维、碳纤维、聚酰胺纤维和金属纤维。US5，307，853公开了一种包括钢缆索和芬芳聚酰胺缆索的胎圏，该钢缆索布置在胎圏的横截面内侧，而芬芳聚酰胺布置在胎圏横截面的外侧。US4，320，791公开了一种充气轮胎，其包括作为其结构元件的胎圏构件，该胎圏构件具有由除金属材料外的有机或无机纤维构成的细长胎圏元件，并具有至少105&/(^12的高模量。作为常规钢丝的替代物，高模量的有机纤维如芳族聚酰胺纤维以及高模量的无机纤维如碳纤维可用作细长的胎圏元件或缆索，其具有高的比强度和高的比模量。JP6286426公开了一种充气的子午线轮胎，其具有由纤维-树脂合成材料的缆索组成的胎圏增强构件，该缆索可通过嵌入在由芳族聚酰胺的纤维缆索构成的树脂纤维缆索中而形成。JP4133807公开了一种轮胎，其胎圏部由通过环形地缠绕非金属纤维材料制成的元件线(elementline)而制造的胎圏芯来增强。JP57066007公开了一种方法，其中用于胎圏的复合材料由具有预定弹性模量的胎圏纤维和具有预定硬化弹性模量的基体相(matrixphase)构成。该胎圏纤维由弹性模量超过1051^/112的有机材料构成或者由无机非金属的高模量纤维构成。除了上面的功能，胎圏芯还需要在车辆加速和减速过程中确保将扭矩(牵引扭矩和制动扭矩)从轮圏传递到轮胎。因此，需要将轮胎适当地固定在轮圏上，以防止轮胎相对安装轮圏滑动。这一点对任何车辆(客车、卡车、摩托车)来说都是重要的，特别是在高性能(HP)和超高性能(UHP)的轮胎中，这些轮胎都设计成用于大功率的客车，其通常涉及较高的运行速度(例如高于200km/h)和/或极端的驱动条件，其中在该驱动条件下通常要进行快速的和恰当的加速/减速。申请人认识到，需要增强胎圏与轮圏的固定，使得车辆(例如由发动机或其制动器)产生的扭矩能够从轮圏传递给轮胎，且不会导致轮胎在轮圏上的任何实质性的滑动。申请人注意到，目前更需要牢固地固定在轮圏上并能够接受所述相关扭矩的充气轮胎，因为轿车市场对大功率车辆的需求明显增加。特别地，申请人认识到，需要增大胎圏的径向力，即增大用于将胎圏固定在轮圏上的径向力，同时还需要确保其它的上述多个功能不会受到不利影响。更加特别地，申请人认识到，需要给轮胎提供这样的胎圏芯，该胎圏芯能够增大胎圏在轮圏上的环箍力(hoopingforce)，同时还需要确保具有承受施加于其上的应力的必要强度，以及确保胎圏部内周边上必要的尺寸精度，从而确保轮胎与轮圏的良好配合。详细地，申请人认识到，需要提供改进轮胎在轮圏上的固定的胎圏芯，且不会不利地影响胎圏的机械抗性(胎圏的结构完整性)和在使用中的安全性，以及轮胎均匀性(例如轮胎几何尺寸的规则性，轮胎径向方向的刚性，以及轮胎质量沿圆周方向的均匀分布)。此外，申请人认识到，需要提供胎圏芯结构能够有助于减小整个轮胎重量的轮胎，特别是在考虑到大功率车辆的情况时，轮胎重量将显著地影响轮胎性能如滚动阻力。
发明内容申请人发现，通过为轮胎提供包括具有金属细长元件和碳纤维细长元件的胎圏芯，可以适当地增大胎圏在轮圏上的环箍力-而不会不利地影响胎圏的机械特性和总体的轮胎均匀性。根据本发明，提供一种机动车用轮胎，所述轮胎包括胎体结构，其包括至少一个胎体帘布层，该胎体结构包括胎冠部和两个在轴向上相对的侧面部分，所述侧面部分终止于用于将轮胎安装在轮圏上的胎圏；胎面带；和带束层结构，其插入在所述胎体结构和所述胎面带之间，其中每个胎圏包括胎圏芯，该胎圏芯包括具有至少一个金属丝的至少一个第一细长元件，和具有至少一个碳纤维的至少一个第二细长元件。根据本发明，术语"细长元件，，用来表示通过绞合至少两根单独的丝或纱线获得的单根丝(即单丝)或缆索(cord)。在本说明书和权利要求书中，术语"碳纤维，，细长元件用来表示由碳纤维构成的连续多丝纱线。优选地，所迷由碳纤维构成的连续多丝纱线用树脂浸渍。优选地，在本发明的胎圏芯中存在的金属材料的量和碳纤维的量之间的比率(以百分比的形式)介于大约20和大约80之间。更加优选地，所述比率介于大约40和大约60之间。上述范围是特别优选的，因为它们能够确保在胎圏作用在轮圏上的环箍力、胎圏芯所需的高抗拉强度和胎圏芯的重量之间获得令人满意的折衷。从下面对根据本发明优选的但不排它的轮胎实施例的详细描述中，进一步的特征和优点将变得更加明显。该描述将参考由非限制性实例给出的附图。图中图la和lb分别示出了根据本发明的胎圏芯的条带元件和胎圏芯的第一实施例；图2a和2b分别示出了根据本发明的胎圏芯的条带元件和胎圏芯的第二实施例；图3a和3b分别示出了根据本发明的胎圏芯的条带元件和胎圏芯的第三实施例；图4a和4b分别示出了根据本发明的胎圏芯的条带元件和胎圏芯的第四实施例；图5a和5b分别示出了根据本发明的胎圏芯的条带元件和胎圏芯的第五实施例；图6a示出了在根据本发明的胎圏芯中使用的混合缆索的示意性横截面；图6b和6c分别示出了根据本发明的胎圏芯的条带元件和胎圏芯的第六实施例；图7示出了根据本发明的胎圏芯的第七实施例；图8a和8b分别示出了根据本发明第八实施例的环形插入件和胎图9a和9b分别示出了根据本发明第九实施例的环形插入件和胎圏芯;图10a和10b分别示出了根据本发明第十实施例的环形插入件和胎圏芯；图11是示出了图la的胎圏芯条带元件的螺旋盘绕结构的示意性侧^L图，以及图12是结合了根据本发明的胎圏芯的轮胎的示意性局部截面图。具体实施例方式典型的胎圏芯结构是所谓的"Alderfer"结构，其结构类型为"mxn"，其中"m"表示在轴向上相邻的缆索(通过绞合至少一对丝获得)的数量，"n"表示所述缆索的在径向上重叠的层的数量。通过使用包括预定数量的纺织或金属缆索的涂有橡胶的条带元件，并将所述涂有橡胶的条带元件螺旋地缠绕(盘绕)，形成期望数量的在径向上彼此重叠布置的层，可以获得这种结构。该构造方法可形成胎圏芯的横截面轮廓，其大体上为四边形。典型Alderfer结构的实例是4x4，5x5，4x5结构。另一种常规的胎圏芯结构是所谓的"单丝胎圏芯"。这种胎圏芯由单个涂有橡胶的缆索构成，该缆索被螺旋地缠绕，以形成第一层在轴向上相邻的绕圏(绕组)；接着，在所述第一层径向向外的位置，盘绕同一根缆索，使得在第一层径向向外的位置形成第二层，如此等等，从而形成几个在径向上重叠的层。因此，通过改变每一层中绕圏的数量，能够获得其横截面轮廓为不同几何形状的胎圏芯，例如横截面为六边形。规则的六边形胎圏芯例如可通过按结构3-4-5-4-3布置的19个绕圏形成。该数字系列表示盘绕单个涂有橡胶的缆索，首先形成在轴向上彼此相邻的三个绕圏，获得第一层；然后继续形成在轴向上彼此相邻的四个绕圏，以形成在径向上与第一层重叠的第二层，接下来是在轴向上彼此相邻的五个绕圏，以形成在径向上与第二层重叠的第三层，然后是在轴向上彼此相邻的四个绕圏，以形成在径向上与第三层重叠的第四层，最后是在轴向上彼此相邻的三个绕圏，以形成在径向上与第四层重叠的第五层。另一种结构例如可以是4-5-4-3和-6-5誦4。通过使用多个涂有橡胶的缆索，每根单个的缆索都径向地盘绕在其自身上，从而形成一列(例如一系列)在径向上重叠的缠绕绕圏(绕组)，获得另一种常规的胎圈芯结构。因而几列可能具有不同竖向长度的(即不同数量的缠绕绕圏在径向上彼此重叠)并且在轴向上彼此相邻的绕圏可形成上迷的胎圏芯。优选地，所述丝具有预定的横截面(例如大体上为六边形截面)，使得在轴向上相邻绕圏的丝可以耦合在一起形成一个组件(即胎圏芯)，该组件由同样的若干元件(模块元件)构成，并具有紧凑的截面，即该紧凑截面不包括中空的空间或者插入件(interference)，并具有与所述若干元件的截面积总和相等的面积。图12示出了轮胎TI的局部截面图，其包括胎体结构CS;布置在所述胎体结构的胎冠上的胎面带TB;两个在轴向上隔开的侧壁SW，该侧壁终止于胎圏B。为了将轮胎固定在相应的安装轮圏R上，每个胎圏B包括胎圏芯5和相应的胎圏三角胶(beadapex)6，该胎圏三角胶布置在胎圏芯5的径向向外的位置。胎体结构CS包括一个或多个胎体帘布层CP(图1中仅示出了一个)，该胎体帘布层与胎圏芯5相关联。根据图1中示出的实施例，通过使胎体帘布层的端部围绕胎圏芯5巻起，使胎体帘布层CP与相应的胎圏芯5相关联。可替换地(所述实施例未示出)，胎体帘布层CP具有与胎圏芯5成一体地相关联的端部，例如在同一申请人的欧洲专利EP-928680中所公开的，根据该专利，通过在环形支撑上将轮胎结构元件连续地生产和组装在一起，可制造生胎。详细地，通过在环形支撑上轴向地重叠和/或径向地重叠若干圏条状元件，可制得轮胎，所述条带元件是仅为弹性体材料的条带，或者是将增强元件嵌入在弹性体材料中的弹性体材料的条带，增强材料典型地是纺织的或金属的缆索，或涂有橡胶的金属丝或缆索。根据该方法，环形支撑优选通过自动化系统在多个工作站之间移动。在每个工作站中，按照自动的顺序，执行特定的轮胎构建步骤。该TI还包括插入在胎体结构CS和胎面带TB之间的带束层结构7，所述带束层结构优选包括两个带层，其通常包括金属缆索，该金属缆索在每一层中彼此平行，并且这两个带层在相邻的缆索层上交叉。每一层中的金属缆索相对轮胎的赤道平面Y-Y对称地倾斜。优选地，在径向最外侧的位置，带束层结构还包括第三带层，该带层具有涂有橡胶的缆索，优选是纺织的缆索，其沿圆周方向定向，即相对轮胎的赤道平面Y-Y大体上为零度。第一实施例图la、lb和11示出了本发明的第一实施例。特别地，图la示出了胎圏芯条带元件11的一部分。该条带元件11包括多个在轴向上相邻的细长元件21、31，该细长元件嵌入在弹性体材料41中。如图11示意性所示出的，通过螺旋地缠绕(盘绕)条带元件ll形成多个层，可获得胎圏芯51(在图lb中部分示出)，所述多个层在径向上彼此重叠以形成胎圏芯51。在图11中，为获得多个在径向上重叠的层而缠绕的条带元件用参考数字l表示。在本说明书和权利要求书中使用的术语"相邻"可以表示或者不表示接触，但通常表示在它们之间没有任何同类的元件。如果两个细长元件接触(至少部分接触)或者如果它们并不接触(例如当在它们之间提供有橡胶时)，都认为它们是彼此相邻的。如果两个细长元件之间设置了第三细长元件，则不认为它们是彼此相邻的。图lb示出的胎圏芯51是6x4的"Alderfer，，胎圏芯，其中数字"6"是在轴向上相邻的细长元件21、31的数量，这些细长元件布置在每个条带元件11中，而数字"4"是条带元件11的在径向上重叠的层(绕圏)的数量。图lb所示的6x4的胎圏芯结构是根据本发明的胎圏芯的一个实例。显然，根据本发明可以提供多种不同的胎圏芯结构(即胎圏芯具有不同数量的层以及设置在每个条带元件中的不同数量的细长元件)。根据图la所示的实施例，条带元件11由六个在轴向上相邻的细长元件21、31构成。特别地，该条带元件11由第一金属细长元件31和由碳纤维构成的第二细长元件21组成。12优选地，第一细长元件31由钢或其合金构成。优选地，第一细长元件31通过绞合至少两根金属丝而获得。可替换地，第一细长元件31由金属单丝构成，即由单根金属丝构成。根据图la所示的实施例，在轴向上相邻的细长元件21、31按交替结构的方式进行布置，其中第一细长元件31插入在两个第二细长元件21之间，以获得l:l的顺序。因此，图lb的胎圏芯51包括第一系列的第一细长元件31和第二系列的第二细长元件21。根据本发明，术语"系列，，用来表示一列单个细长元件的在径向上重叠的绕圏。因此，胎圏芯51包括至少一个第一系列的第一细长元件31和至少一个第二系列的第二细长元件21。详细地，胎圏芯51包括三个第一系列的第一细长元件31和三个第二系列的第二细长元件21，所述第一和第二系列按交替结构的方式进行布置。更加详细地，根据该第一实施例，每个第一系列与至少一个第二系列在轴向上相邻。申请人发现，通过相应于轮圏凸缘布置胎圏芯的金属细长元件，可有利地改进轮胎的完整性，从而由此获得安全性。这就是说，提供条带元件是特别有利的，其中一个(或多个)金属细长元件位于条带元件的轴向边缘，当该金属细长元件与胎圏芯一体化时其面对轮圏凸缘。详细地，申请人发现，优选的是提供这样一种胎圏芯，其金属细长元件布置在轮圏凸缘附近，且由碳纤维构成的细长元件布置在轮胎内表面的附近，因为相应于轮圏凸缘定位的胎圏芯部分在轮胎前进时和在将轮胎安装到轮圏上或将轮胎从轮圏上拆下的过程中需要承受相关的才几械应力。根据本发明，第二细长元件21由碳纤维构成。一般地，碳纤维可通过这样的生产过程获得，该生产过程包括将碳纤维浸没在热固性树脂中的步骤。一般地，所述生产过程包括如下的多个步骤将纤维浸没在含有环氧树脂的浸渍浴中；用含有间苯二酚-曱醛树脂和胶乳的混合物(该混合物通常用"间苯二酚-甲醛胶乳RFL"表示)的溶液浸泡纤维；干燥该RFL浸渍物；以及绞合纤维。甚至在浸渍步骤之前进行该纤维的绞合。所用的胶乳可以是乙烯基吡啶/丁苯橡胶(VP/SBR)，丁苯橡胶(SBR);天然橡胶的胶乳(NR);羧化和氢化丁腈橡胶(X-HNBR);氢化丁腈橡胶(HNBR);丙烯腈(NBR)，三元乙丙橡胶(EPDM)，氯磺化聚乙烯橡胶(CSM);或其混合物。可选地，拧成缆的或绞合的纤维可用溶剂介质中的粘合剂浸渍，以获得覆盖纤维的附加层。优选地，溶剂介质中的粘合剂是聚合物如可能的S代聚合物、有机化合物如异氰酸盐、和无机填料如碳黑的混合物。特别有利的是，围绕纤维形成环的附加层特别有利于确保良好地附着在某种类型的橡胶上，如丙烯腈(NBR)，氢化丁腈橡胶(HNBR)，羧化和氢化丁腈橡胶(X-HNBR)，可硫化的氩化丁腈橡胶(ZSC)，氯磺化聚乙烯橡胶(CSM)，烷化和氯磺化聚乙烯橡胶(ACSM)以及三元乙丙橡胶(EPDM)。TorayT400出售的，以及由TohoTenax制造并以商标名TenaxUTS5631出售的碳纤维。表1示出的是适用于本发明的胎圏中第二细长元件的两种碳纤维纱线的一些重要的性能。<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>*Tex测量单位是对于1000m的纤维以克计的重量;"在80Ztpm(沿扭曲方向Z每米80圏)下测量的值；***在给定碳纤维纱线的0.8%的拉伸值和断裂点之间进行测量的值；应该注意，该碳纤维纱线(yarn)具有比本领域熟知的有机纤维缆索(如芳族聚酰胺缆索)更高的抗弯曲疲劳值。优选地，在本发明的轮胎胎圏芯中使用的浸渍过的碳纤维缆索在失效时具有从大约1.6%至2.3%的最终拉伸应变。更加优选地，在失效时所述最终拉伸应变为从大约1.8%至2.1%。此外，申请人注意到，用合适的RFL成分浸渍碳纤维可确保在丝(即碳纤维)上实现良好的负荷分布，减小丝的磨损，以及确保其良好地附着在橡胶化合物上。因此，浸渍过的碳纤维可以比有机纤维缆索更好地附着在橡胶化合物上，并且能够提供一种细长元件，该细长元件比由有机纤维缆索构成的细长元件具有更好的密实度，从而减少了纤维间存在的空气，以及降低了在轮胎的胎圏芯内部发生腐蚀现象的危险。优选地，本发明的胎圏芯的碳纤维纱线中的树脂含量按重量计从大约20%到大约50%。更加优选地，所述树脂含量按重量计从大约25%到大约40%。如上所述地，根据本发明的第一细长元件31由金属构成。优选地，所述第一细长元件31由钢或其合金构成。该钢可以是标准的NT(常规拉伸性能)钢，其断裂强度的范围介于大约2600N/mm2(或2600Mpa)和大约3200N/mm2之间，也可以是HT(高拉伸性能)钢，其断裂强度的范围介于大约3000N/mm2和大约3600N/mn^之间，也可以是SHT(超高拉伸性能)钢，断裂强度的范围介于大约3300N/mm2和大约3900N/mn^之间，UHT(极高拉伸性能)钢，断裂强度的范围介于大约3600N/mir^和大约4200N/mn^之间。所述断裂强度值特别地取决于钢中的含碳量。优选地，第一细长元件31是单丝，即单根丝。第二实施例图2a和2b分别示出了根据本发明第二实施例的一部分胎團芯的条带元件12和胎圏芯52。图2a中示出的胎圏芯条带元件12包括多个在轴向上相邻的细长元件22、32，该细长元件嵌入在弹性体材料42中。详细地，胎圏芯条带元件12包括三个由碳纤维构成的第二细长元件22和三个第一金属细长元件32。如图11示意性所表示的和如参考本发明的第一实施例所描述的，通过螺旋地缠绕(盘绕)条带元件12形成多个在径向上彼此重叠的层，可获得胎圏芯52(在图2b中示出了一部分)。在图11中，为获得多个在径向上重叠的层而缠绕的条带元件用参考数字l表示。图2b中示出的胎圏芯52是6x4的"Alderfer"胎圏芯，其已经参考本发明的第一实施例描述过了。根据图2a所示的第二实施例，条带元件12由六个在轴向上相邻的细长元件22、32构成。特别地，不同于上述的第一实施例，其中根据在图2a中示出的实施例，第一和第二细长元件按交替结构的方式布置，第一细长元件32在轴向上相邻，并定位在条带元件12的第一轴向末端，而第二细长元件22在轴向上相邻，并定位在条带元件12的第二轴向末端，第二轴向末端与所述条带元件的第一轴向末端相对。因此，根据该第二实施例，胎團芯52具有形成一部分胎圏芯的第一细长元件32，和形成其余部分的胎圏芯的第二细长元件22。图2b的胎圏芯52包括至少一个第一系列的第一细长元件32和至少一个第二系列的第二细长元件22。详细地，胎圏芯52包括三个第一系列的第一细长元件32和三个第二系列的第二细长元件22，其中三个第一系列在轴向上相邻以形成胎圏芯的轴向外部，三个第二系列在轴向上相邻以形成胎圏芯的轴向内部。优选地，第一金属细长元件32形成胎圏芯52的轴向外部，即靠近轮圏凸缘的胎圏芯部分。优选地，由碳纤维构成的笫二细长元件22形成胎圏芯52的轴向内部，即靠近轮胎的内表面以及靠近轮圏的圆筒形中心凹槽的胎圏芯部分。优选地，该实施例的细长元件22和32分别具有与第一实施例中的细长元件21和31相同的特性。第三实施例图3a和3b分别示出了根据本发明第三实施例的一部分胎圏芯条带元件13和胎圏芯53。在图3a中示出的胎圏芯条带元件13包括多个在轴向上相邻的细长元件23、33，该细长元件嵌入在弹性体材料43中。详细地，胎圏芯条带元件13包括两个由碳纤维构成的第二细长元件23和四个第一金属细长元件33。如图11示意性所表示的和如参考本发明的第一实施例所描述的，通过螺旋地缠绕(盘绕)条带元件13形成多个在径向上彼此重叠的层，可获得胎圏芯53(在图3b中示出了一部分)。在图11中，为获得多个在径向上重叠的层而缠绕的条带元件用参考数字1表示。图3b中示出的胎圏芯53是6x4的"Alderfer，，胎圏芯，其已经参考本发明的第一实施例描述过了。根据在图3a中示出的第三实施例，条带元件13由六个在轴向上相邻的细长元件23、33构成。类似于如上所述的第一实施例，图3a示出了第一和第二细长元件的交替顺序，其中交替单元由相同类型的两个细长元件构成。详细地，根据该实施例，条带元件13由两个第一细长元件33构成，该第一细长元件33定位在条带元件13的轴向末端，而两个第二细长元件23定位在条带元件13的中心，即位于两个第一细长元件33之间。因此，根据该第三实施例，胎圏芯53具有形成胎圏芯的轴向内部和外部的一细长元件33，和形成胎圏芯的中心部分的第二细长元件23。优选地，该实施例的细长元件23和33分别具有和第一实施例的细长元件21和31相同的特性。第四实施例图4a和4b分别示出了根据本发明第四实施例的一部分胎圏芯条带元件14和胎圏芯54。图4a中示出的胎圏芯条带元件14包括多个在轴向上相邻的细长元件24、34，该细长元件嵌入在弹性体材料44中。详细地，胎圏芯条带元件14包括两个由碳纤维构成的第二细长元件24和四个第一金属细长元件34。如图11示意性所表示的和如参考本发明的第一实施例所描述的，通过螺旋地缠绕(盘绕)条带元件14形成多个在径向上彼此重叠的层，可获得胎圏芯54(在图4b中示出了一部分)。在图11中，为获得多个在径向上重叠的层而缠绕的条带元件用参考数字l表示。图4b中示出的胎圏芯54是6x4的"Alderfer，，胎圏芯，其已经参考本发明的第一实施例描述过了。根据在图4a中示出的第四实施例，条带元件14由六个在轴向上相邻的细长元件24、34构成。特别地，才艮据所述实施例，第二细长元件24定位在条带元件14的轴向末端，而在轴向上彼此相邻的第一细长元件34形成条带元件14的中心部分。因此，根据该第四实施例，胎圏芯54具有形成胎圏芯的内部和外部的第二细长元件24，和形成胎圏芯的中心部分的第一细长元件34。优选地，该实施例的细长元件24和34分别具有和第一实施例的细长元件21和31相同的特性。第五实施例图5a和5b示出了本发明的第五实施例，据此可通过使用两个胎圏芯条带元件15a、15b获得胎圏芯55。详细地，第一胎圏芯条带元件15a仅包括第一金属细长元件35，而第二胎圏芯条带元件15b仅包括由碳纤维构成的第二细长元件25。如图11示意性所表示的和如参考本发明的第一实施例所描述的，通过螺旋地缠绕(盘绕)条带元件15a、15b形成多个在径向上彼此重叠的层，可获得胎圏芯55(在图5b中示出了一部分)。详细地，螺旋缠绕第一条带元件15a(如图ll所示)以形成期望数量的彼此径向叠置的层(在图5b中为2层)。继续地，类似于缠绕第一条带元件15a，第二条带元件15b也螺旋地缠绕，以形成期望数量的层(在图5b中是两层)，所述第二条带元件15的层15b在径向上与第一条带元件15a的层重叠。第一条带元件15a的最后一层(即径向外层)例如通过对接_拼接(butt-splicing)法与第二条带元件15b的第一层(即径向外层)才几械地相关联。图5b中示出的胎圏芯55是6x4的"Alderfer，，胎圏芯，其已经参考本发明的第一实施例描述过了。因此，根据该第五实施例，胎圏芯55具有形成胎圏芯的径向内部的第一细长元件35和形成胎圏芯的径向外部的第二细长元件25。可替换地(未示出该实施例)，胎圏芯55具有形成胎圏芯的径向内部的第二细长元件25和形成胎圏芯的径向外部的第一细长元件35。优选地，该实施例的细长元件25和35分别具有和第一实施例的细长元件21和31相同的特性。第六实施例图6a、6b和6c示出了根据本发明的胎圏芯的第六实施例。特别地，图6b示出了一部分胎圏芯条带元件16，其用于制造在图6c中部分示出的胎圏芯56。如图6b所示，条带元件16包括六个在轴向上相邻的细长元件26、36，该细长元件嵌入在弹性体材料46中。详细地，条带元件16包括三个第一细长元件36和三个另外的细长元件26，上述细长元件按交替结构的方式布置，其中第一细长元件36插入在两个另外的细长元件26之间，以获得l:l的顺序。根据该实施例，第一细长元件36由金属构成。优选地，第一细长元件36由钢或其合金构成。根据该实施例，另外的细长元件26是缆索，其包括至少一个第一金属细长元件26s和至少一个由碳纤维构成的第二细长元件26c，该至少一个第一金属细长元件26s与至少一个第二细长元件26c绞合在一起。如图6a所示，优选地，另外的细长元件26包括第二细长元件26c,该第二细长元件26c被第一金属细长元件26s的冠部包围。换句话说，通过围绕第二细长元件26c绞合多个第一金属细长元件26s，可获得另外的细长元件26，该第二细长元件26c是缆索芯(cordcore)。优选地，第一细长元件26s由金属构成。优选地，第一金属细长元件26s由钢或其合金构成。优选地，缆索26的直径介于大约0.8mm和大约2.5mm之间。更加优选地，缆索26的直径介于大约1.5mm和大约2.0mm之间。优选地，围绕细长元件26c绞合的第一细长元件26s的数量介于3和8之间。优选地，第一细长元件26s的扭合节距介于12mm和22mm之间。可替换地(未示出该实施例)，另外的细长元件26包括第一金属细长元件，该第一金属细长元件被第二细长元件的冠部包围。换句话说，通过围绕第一细长元件绞合多个第二细长元件，可获得另外的细长元件26，该第一细长元件是缆索芯。如图11示意性所表示的和如参考本发明的第一实施例所描述的，通过螺旋地缠绕(盘绕)条带元件16形成多个在径向上彼此重叠的层，可获得胎圏芯56(在图6c中示出了一部分)。在图11中，为获得多个在径向上重叠的层而缠绕的条带元件用参考数字l表示。图6c示出的胎圏芯56是6x4的"Alderfer，，胎圏芯，其已经参考本发明的第一实施例描述过了。第七实施例图7示出了根据本发明的胎圏芯的另一个实施例。详细地，通过螺旋地缠绕单个涂有橡胶的细长元件27,可获得胎圏芯57。根据该实施例，该单个细长元件27用于获得胎圏芯57，是如图,6a所示的细长元件26，它已经参考第六实施例描述过了。详细地，通过螺旋地缠绕单个细长元件27(其嵌入在弹性体材料47中)形成在轴向上相邻的绕圏(绕组)的第一层；然后在所述第一层的径向向外的位置，进一步缠绕相同的细长元件，以在该第一层径向向外的位置形成第二层；如此等等，从而形成几个在径向上重叠的层，由此获得胎圏芯57。因此，通过改变每一层中绕圏的数量，能够获得具有其横截面轮廓为不同几何形状的胎圏芯。例如，能够获得如图7所示的横截面为六边形的胎圏芯。图7示出了一种规则六边形的胎圏芯，其由19个按结构形式3-4-5-4-3布置的绕圏形成。该系列数字表示如此缠绕单个涂有橡胶的细长元件，以便形成i)首先是三个在轴向上彼此相邻的绕圏，以形成第一层；ii)由四个在轴向上彼此相邻的绕圏构成的第二层，该第二层与第一层在径向上重叠；iii)由五个在轴向上彼此相邻的绕圏构成的第三层，该第三层与第二层在径向上重叠；iv)由四个在轴向上彼此相邻的绕圏构成的第四层，该第四层与第三层在径向上重叠；v)由三个在轴向上彼此相邻的绕圏构成的第五层，该第五层与第四层在径向上重叠。第一层是胎圏芯57的径向最内层，第五层是径向最外层。第八实施例图8a和8b分别示出了环形插入件68和胎圏芯58,所述胎圏芯包括两个或多个环形插入件68。详细地，胎圏芯58例如是在上述的文献EP928680中所描述的，根据该文献，胎圏包括具有至少一个环形插入件的环形结构，该环形插入件大体上为圆环的形式，该圓环与环形支撑的几何旋转轴线同心，其中，在该环形支撑上制造轮胎并将轮胎定位成靠近轮胎第一胎体帘布层的相应内周边。根据该文献，环形插入件由至少一个细长元件构成，该细长元件被缠绕以形成多个大体上同心的绕圏。一般地，第二环形插入件与第一环形插入件组合在一起，并大体上以相应的圆环形式延伸，以及相对第一环形插入件以并排的方式同轴地布置。至少一个由弹性体材料构成的填充体插入在第一和第二环形插入件之间。此外，通过在第二和第三环形插入件之间插入另一个填充体，可以将第三环形插入件与第二环形插入件组合在一起。根据在图8a中示出的实施例，通过螺旋地缠绕细长元件28，可获得环形插入件68，该细长元件28形成多个大体上同心的绕圏。详细地，细长元件28用于获得环形插入件，且相当于如上所述的图6a的细长元件26。特别地，细长元件28是这样一种缆索，该缆索包括至少一个由碳纤维构成的第二细长元件28c和至少一个第一金属细长元件28s。更加特别地，细长元件28包括^皮多个第一金属细长元件28s包围的第二细长元件28c,该第一金属细长元件28s与所述第二细长元件28c绞合在一起。可替换地(该实施例未示出)，细长元件28包括被第二细长元件的冠部包围的第一金属细长元件。换句话说，通过围绕第一细长元件绞合多个第二细长元件可获得该细长元件28，该第一细长元件是缆索芯优选地，胎圏芯58由一个以上的环形插入件68构成。根据在图8b中示出的实施例，环形插入件68与第二环形插入件68'相关联，并在它们之间插入填充体78。优选地，第二环形插入件68'与第一环形插入件68相同，即第二环形插入件由如上所述的细长元件28构成。可替换地(该实施例未示出)，通过螺旋地缠绕涂有橡胶的金属细长元件(例如参考第一实施例描述的第一金属细长元件31)可获得该第二环形插入件68'。可替换地(该实施例未示出)，通过螺旋地缠绕涂有橡胶的由碳纤维构成的细长元件(例如参考第一实施例描述的第二细长元件21)可获得该第二环形插入件68'。优选地，第二环形插入件68'与第三环形插入件68〃相关联，并在它们之间插入第二填充体78'。该第三环形插入件68〃与第一环形插入件68相同，即第三环形插入件68〃由如上所述的细长元件28构成。可替换地(该实施例未示出)，通过螺旋地缠绕涂有橡胶的金属细长元件(例如参考第一实施例描述的第一金属细长元件31)可获得该第三环形插入件68〃。可替换地(该实施例未示出)，通过螺旋地缠绕涂有橡胶的由碳纤维构成的细长元件(例如参考第一实施例描述的第二细长元件21)可获得该第三环形插入件68〃。填充体优选由弹性体材料构成，该弹性体材料的硬度介于肖氏A70。和92°之间。第九实施例图9a和9b分别示出了环形插入件69和胎圏芯59，所述胎圏芯包括两个或多个环形插入件69。如参考第八实施例所描述的，胎圏芯59例如可如同一申请人:的文献EP928680所>开的那样获得。根据在图9a中示出的实施例，通过螺旋地缠绕条带元件19可获得环形插入件69，该条带元件19包括细长元件39和另一个细长元件29,缠绕条带19以形成多个大体上同心的绕圏，这些绕圏限定了环形插入件69。才艮据该实施例，所述另一个细长元件29相当于如上所述的图6a的细长元件26。特别地，所述另一个细长元件29是这样的缆索，该缆索包括至少一个由碳纤维构成的第二细长元件29c和至少一个第一金属细长元件29s。更加特别地，所述另一个细长元件29包括被多个第一金属元件29s包围的第二细长元件29c，该第一金属细长元件29s与所述第二细长元件29c绞合在一起。可替换地(该实施例未示出)，另一个细长元件29包括被第二细长元件的冠部包围的第一金属细长元件。换句话说，通过绞合围绕第一细长元件的多个第二细长元件，可获得另一个细长元件29，该第一细长元件是缆索芯。根据该实施例，细长元件39优选由金属构成。优选地，所述金属材料是钢或其合金。可替换地(该实施例未示出)，细长元件39由碳纤维构成。优选地，胎圈芯59包括一个以上的环形插入件69。根据在图9b中示出的实施例，环形插入件69与第二环形插入件69'相关联，并在它们之间插入填充体79。优选地，第二环形插入件69'与第一环形插入件69相同，即如上所述地通过螺旋地缠绕条带元件19可获得该第二环形插入件。可替换地(该实施例未示出)，通过螺旋地缠绕涂有橡胶的金属细长元件(例如参考第一实施例描述的第一金属细长元件31)可获得该第二环形插入件69',可替换地(该实施例未示出)，通过螺旋地缠绕涂有橡胶的由碳纤维构成的细长元件(例如参考第一实施例描述的第二细长元件21)可获得该第二环形插入件69'。优选地，第二环形插入件69'与第三环形插入件69〃相关联，并在它们之间插入第二填充体79'。优选地，该第三环形插入件69〃与第一环形插入件69相同。可替换地(该实施例未示出)，通过螺旋地缠绕涂有橡胶的金属细长元件(例如参考第一实施例描述的第一金属细长元件31)可获得该第三环形插入件69〃。可替换地(该实施例未示出)，通过螺旋地缠绕涂有橡胶的由碳纤维构成的细长元件(例如参考第一实施例描述的第二细长元件21)可获得该第三环形插入件69〃。第十实施例图10a和10b分别示出了环形插入件610和胎圏芯510，所述胎圏芯包括两个或多个环形插入件610。如参考上面的第八实施例所描述的，胎圏芯510例如可如同一申请人的文献EP928680所7>开的那样获得。胎圏芯510包括三个环形插入件610'、610〃、610〃'以及插入在它们之间的两个填充体710、710'。每个环形插入件610'、610〃、610〃'大体上为圆环的形式，并设置成靠近轮胎的胎体帘布层的相应内周边。才艮据该实施例，环形插入件610'、610〃、610'〃由单个涂有橡胶的细长元件构成，该细长元件被缠绕成形成多个大体上同心的绕圏。根据在图10b中示出的优选实施例，环形插入件610'、610〃由金属细长元件310构成，而第三插入件610可通过螺旋地缠绕由碳纤维构成的细长元件210获得。优选地，该实施例的细长元件210和310分别与第一实施例的细长元件21和31相同和具有相同的特性。优选地，通过螺旋地缠绕由碳纤维构成的细长元件210而获得的环形插入件610布置在胎圏芯510的轴向内部，即靠近轮胎内表面的胎圏芯部分。为了进一步描述本发明，下面给出一些示例性的实例。实例1轮胎(轮胎A)用参考如图lb所示的本发明的第一实施例描述的类似胎圏芯制造。详细地，通过螺旋地缠绕包括五个细长元件的条带元件，形成五个在径向上重叠的层，得到5x5的Alderfer结构，从而获得轮胎A的每个胎圏芯。轮胎(轮胎B)具有与轮胎A相同的尺寸和结构，其用由钢构成的常规胎圏芯制造。详细地，下表2中总结了轮胎A(本发明)和轮胎B(比较实例)的胎圏芯的特性。<table>tableseeoriginaldocumentpage25</column></row><table>*相当于轮鼓的周长，该轮鼓上缠绕了胎圏芯条带元件的第一圏;**表示由碳纤维构成的细长元件包括12000个碳纤维；80(每米圏数tmp)表示丝的捻数；Z表示丝的扭曲方向。通过使用其中轴向相邻的细长元件以如下顺序排列的条带元件，可获得本发明的胎圏芯，所述顺序是"MCMCM"，其中"M，，是金属细长元件，"C"是碳纤维的细长元件。表2表明，根据本发明的胎圏芯的重量远小于(<30%)常规胎圏芯的重量，该常规胎圏芯仅由金属元件构成。这一点是非常有利的，因为减轻重量的轮胎有助于大大地减小轮胎的滚动阻力。滚动阻力的减小有助于降低车辆的燃油消耗以及对轮胎结构的加热，由此可避免或者至少显著地降低其快速磨损的危险。此外，表2表明，尽管总胎圏芯的重量显著地减小了，但是这一点不会不利地影响本发明的胎圏芯在断裂时的负荷。实际上，本发明的胎圏芯在断裂时的负荷与常规胎圏芯在断裂时的负荷相当。:t头头头实例2申请人制造的轮胎C、D和E具有与参考在图lb中示出的本发明的第一实施例描述的胎圏芯相似的胎圏芯。表3中列出了所述这些轮胎的胎圏芯的特性。<table>tableseeoriginaldocumentpage27</column></row><table>*相当于轮鼓的周长，该轮鼓上缠绕了胎圏芯条带元件的第一绕表3表明，轮胎D的胎圏芯重量大约是轮胎B的胎圏芯重量的一半。此外，表3表明，本发明的胎圏芯在断裂时的负荷值较高。特别地，表3表明，轮胎C的胎圏芯在断裂时的负荷比轮胎B的胎圏芯在断裂时的负荷高大约30%。实例3分别对具有尺寸295/30ZR19的轮胎A和B进行试验，以评价脱圏阻力(beadunseatingresistance)、脱圏施力(beadforcing)和爆胎特性。详细地，根据美国联邦汽车安全标准(交通部)的USA标准N。109，即FMVSS109(DOT)，对轮胎A和B进行脱圏阻力试验。该试验在于检测被施加到胎圏上以使其脱圏的轴向力。还对轮胎A和B进行胎圏施力试验，以便评价由胎圏施加到轮圏上的环箍力(thehoopingforce)。通过使用HofmannBalancingTechniquesLtd.,Mississauga，Ontario,Canada公司制造的装置，可以进行该试验。该试验设备具有八个扇形施力凸缘，还具有用于检测和记录胎圏(沿两个方向X和Y的)位移的装置。最后对轮胎A和B进行爆胎试验。使轮胎装载标称的工作负荷，将其安装在相应的轮圏上，并逐渐地注入水。当轮爆胎裂或者当胎圏滑离轮圏时停止试验，然后检测和记录发生上述现象时的压力。表4示出了试验结果，其中各个数值表示成与对比轮胎B的数值相比的百分比，对比轮胎B的数值固定为100。这样，高于100的数值就表示较对比轮胎有了改进。表4<table>tableseeoriginaldocumentpage28</column></row><table>表4中的数据表明，本发明的轮胎A在脱圏施力方面明显优于常规的轮胎B。实际上，由轮胎A的胎圏施加的环箍力比由轮胎B的胎圏施加的环箍力高大约20%。此外，表4表明，本发明的轮胎A相对常规的轮胎B具有改进的脱圏阻力。最后，表4还表明，尽管本发明轮胎A的胎圏的脱圏施力和脱圏阻力的改进以及重量减小，本发明的轮胎A的爆胎特性都可与常规的轮胎B的那些爆胎特性相当。权利要求1.一种机动车用轮胎，所述轮胎包括胎体结构，其包括至少一个胎体帘布层，所述胎体结构包括胎冠部和两个轴向相对的侧面部分，所述侧面部分终止于用于将轮胎安装在轮圈上的胎圈；胎面带；和带束层结构，其插入在所述胎体结构和所述胎面带之间，其中每个胎圈包括胎圈芯，该胎圈芯包括包括至少一个金属丝的至少一个第一细长元件，和包括至少一个碳纤维的至少一个第二细长元件。2.如权利要求l所述的轮胎，其中所述至少一个第一细长元件与所述至少一个第二细长元件相邻。3.如权利要求l所述的轮胎，其中所述至少一个第一细长元件与所述至少一个第二细长元件在轴向上相邻。4.如权利要求3所述的轮胎，其中所述轮胎包括至少一个第一系列的第一细长元件和至少一个第二系列的第二细长元件。5.如权利要求4所述的轮胎，其中所述至少一个第二系列布置在一部分胎圏芯处。6.如权利要求5所述的轮胎，其中当轮胎安装在轮圏上时，一个第二系列布置在大体上面对轮圏凸缘的一部分胎圏芯处。7.如权利要求6所述的轮胎，其中当轮胎安装在该轮圏凸缘上时，另一个第二系列布置在与面对该轮圏凸缘的部分相对的一部分胎圏芯处。8.如权利要求4至7中任何一项所述的轮胎，其中所述至少一个第一系列与所述至少一个第二系列以交替结构在轴向上相邻。9.如权利要求4所述的轮胎，其中当轮胎安装在轮圏上时，一个第一系列布置在大体上面对轮圏凸缘的一部分胎圏芯处。10.如权利要求9所述的轮胎，其中当轮胎安装在轮圏凸缘上时，另一个第一系列布置在与面对该轮圏凸缘的部分相对的一部分胎圏芯处。11.如权利要求l所述的轮胎，其中所述至少一个第一细长元件与所述至少一个第二细长元件在径向上相邻。12.如权利要求11所述的轮胎，其中所述轮胎包括至少一个第一系列的第一细长元件和至少一个第二系列的第二细长元件，所述至少一个第一系列与相应的第二系列在径向上相邻。13.如权利要求1至12中任何一项所述的轮胎，其中所述至少一个第一细长元件包括至少两股金属丝。14.如权利要求1至13中任何一项所述的轮胎，其中所述至少一个金属丝绞合在所述至少一个第二细长元件周围，并形成绞合的缆索。15.如权利要求14所述的轮胎，其中所述绞合的缆索在径向上被螺旋地缠绕，并形成环形插入件。16.如权利要求14所述的轮胎，其中所述绞合的缆索在径向上和一个第一细长元件螺旋地缠绕在一起，并形成环形插入件。17.如权利要求1至13中任何一项所述的轮胎，其中所述至少一个第二细长元件绞合在所述至少一个第一细长元件周围，并形成绞合的缆索。18.如权利要求17所述的轮胎，其中所述绞合的缆索在径向上螺旋地缠绕，并形成环形插入件。19.如权利要求17所述的轮胎，其中所述绞合的缆索在径向上和一个第一细长元件螺旋地缠绕在一起，以形成环形插入件。20.如权利要求15、16、18、19中任何一项所述的轮胎，其中胎圏芯还包括布置在两个环形插入件之间的填充体。21.如权利要求l所述的轮胎，其中一个第一细长元件在径向上螺旋地缠绕，以形成环形插入件，一个第二细长元件在径向上螺旋地缠绕，以形成另一个环形插入件，其中在所述环形插入件和所述另一个环形插入件之间提供填充体。22.如前述权利要求中任何一项所述的轮胎，所述至少一个笫二细长元件包括至少一个碳纤维，该碳纤维浸没在热固性树脂中。23.如权利要求22所述的轮胎，其中所述热固性树脂包括间苯二酚-曱醛树脂。24.如前述权利要求中任何一项所述的轮胎，其中所述至少一个第二细长元件包括至少一个碳纤维缆索，其在失效时的最终拉伸应变为从大约1.6%至2.3%。25.如前述权利要求中任何一项所述的轮胎，其中胎圏芯中金属材料的量和碳纤维的量之间的比率介于大约20%和大约80%之间。26.如权利要求25所述的轮胎，其中胎圏芯中金属材料的量和碳纤维的量之间的比率介于大约40%和大约60%之间。全文摘要本发明涉及一种轮胎，所述轮胎包括具有至少一个胎体帘布层的胎体结构(CS)，该胎体结构(CS)包括胎冠部和两个轴向相对的侧面部分，所述侧面部分终止于用于将轮胎安装在轮圈上的胎圈；胎面带(TB)，和在所述胎体结构和所述胎面带之间插入的带束层结构(7)。胎圈(B)包括胎圈芯(5)。该胎圈芯(5)包括具有至少一个金属丝的至少一个细长元件(31)，和具有至少一个碳纤维的至少一个第二细长元件。根据本发明的胎圈芯(5)可获得增大的脱圈施力、改进的脱圈阻力和减轻的重量。文档编号B60C15/04GK101193763SQ200580049972公开日2008年6月4日申请日期2005年5月30日优先权日2005年5月30日发明者A·苏萨,C·阿尔莫纳西尔,G·达吉尼,S·比奇申请人:倍耐力轮胎股份公司