专利名称：重载轮胎的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种重载轮胎，其可以减小由使用时间增加所引起的胎圈部分的变形。
背景技术：
图11中，示出一常规的重载轮胎的胎圈部分的结构。该胎圈部分包括胎体帘布层“a”，该胎体帘布层a包括主体部分a1以及一对卷起部分a2，每个卷起部分绕一胎圈芯b缠绕。
在所述结构中，由于卷起部分“a2”的外端部a2e邻近胎圈芯b的径向外表面定位，胎圈部分变形时对卷起部分的外端部a2e施加的应力较小。因此，可以防止诸如外端部a2e松散等的损坏。
然而，在所述胎圈结构中，胎体帘线的张力F相对胎圈芯b的截面中心b1会产生大的力矩M。施加于胎圈芯b的力矩M使得胎圈部分变形成其胎圈趾“c”从轮辋座(未示出)上抬起。
随着使用时间增加，胎圈部分的变形变大并且在胎圈部分的胎圈趾“c”和轮辋之间产生间隙。这样，当使用过的轮胎(包括修补轮胎)重新安装在轮辋上时，由于要充入轮胎中的空气易于通过该间隙泄漏，所以很难对轮胎充气。
发明内容
因此，本发明的一个主要目的是提供一种重载轮胎，其通过防止由使用时间增加所造成的胎圈部分变形来保持胎圈部分和轮辋之间充分接触。
根据本发明，一种重载轮胎包括胎面部分；
一对胎侧部分；一对胎圈部分，每个胎圈部分中具有一胎圈芯，所述胎圈芯的最大厚度HC1与最大宽度WC的高宽比(HC1/WC)在0.43到0.58范围内；以及胎体，其包括胎体帘布层，其帘线在胎圈部分之间延伸并绕每个胎圈部分中的胎圈芯从轮胎内侧向轮胎外侧卷起，而形成一对卷起部分以及一位于该对卷起部分之间的主体部分，所述卷起部分包括卷起主部，其沿胎圈芯的轴向内表面、径向内表面以及轴向外表面平滑延伸，以及卷起子部，其邻近于胎圈芯的径向外表面从该卷起主部朝所述主体部分延伸。
图1是根据本发明的重载轮胎的一个实施例的截面视图；图2是图1的放大视图；图3是图2的放大视图；图4是胎圈部分的另一放大视图；图5是胎圈芯的截面视图；图6是胎体帘布层在平面上展开的平面图；图7是根据本发明的重载轮胎的另一个实施例的截面视图；图8是图7的放大视图；图9(A)和图9(B)均是示出胎圈芯的截面视图；图10是现有技术的胎圈部分的截面视图；以及图11是现有技术的胎圈部分的截面视图。
具体实施例方式
下面将参照附图描述根据本发明的实施例。
在本说明书中，如果没有特别指出，轮胎的每个部分的尺寸是当轮胎安装在一标准轮辋上并充气到50kpa且没有加载轮胎载荷时的“50kpa内压下状态”下测得的值。在此，标准轮辋是JATMA中规定的“标准轮辋(standard Rim)”、ETRTO中的“测量轮辋(Measuring Rim)”、TRA中的“设计轮辋(Design Rim)”等。
图1中，重载轮胎1包括胎面部分2；一对胎侧部分3；一对胎圈部分4，每个胎圈部分4中具有一胎圈芯5；在胎圈部分4之间延伸的胎体6；以及设置于胎面部分2中的胎体6径向外侧的带束层7。
带束层7包括至少两个、优选三个或更多个具有带束帘线的带束帘布层。在本实施例中，带束层7包括第一带束帘布层7A，其位于径向最内侧且其带束帘线相对于轮胎赤道C成60±15度的角度设置；以及第二和第三带束帘布层7B和7C，其带束帘线相对于轮胎赤道C成10到35度的角度设置。至少两个带束帘布层以使每个帘布层的带束帘线相交叉的方向设置。对于带束帘线来说，诸如钢帘线等的高弹性帘线是所希望的。
胎体6包括一个胎体帘布层6A，其经过胎面部分2和胎侧部分3在胎圈部分4之间延伸，并且绕胎圈芯5从轮胎轴向内侧向轮胎外侧卷起，从而形成一对卷起部分6b和一位于该对卷起部分之间的主体部分6a。
主体部分的帘线相对于轮胎圆周方向成80到90度的角度径向设置。
对于胎体帘线，优选使用钢帘线，但也可以使用例如尼龙、人造丝、聚酯、芳族聚酰胺等有机纤维。
胎圈芯5通过将胎圈丝5w缠绕预定次数而形成为横长的六角形截面形状，如图3所示。胎圈芯5的截面形状具有相对于轮胎轴向倾斜10到17度、更优选倾斜13到17度的径向内表面SL和径向外表面SU，在本示例中大约倾斜15度，该倾斜度与标准轮辋J的渐缩胎圈座J1的倾斜度相对应。此外，径向内表面SL和径向外表面SU通过大致在中心部分弯折的轴向内表面Si和轴向外表面So连接。根据需要，胎圈芯5的截面形状可以是规则六角形、矩形或圆形。
每个胎圈部分4中，围绕胎圈芯5设置有一的包绕层12，以便防止胎体帘线直接接触胎圈丝5w。包绕层12通过织物、无纺布或有机帘线制成的帘布层而形成。
如图3所示，卷起部分6b包括沿胎圈芯5的轴向内表面Si、径向内表面SL和轴向外表面So平滑弯曲的卷起主部10，以及邻近胎圈芯5的径向外表面SU、从卷起主部10朝主体部分6a延伸的卷起子部11。本实施例中，卷起部分6b平滑地弯曲成圆弧形而没有尖锐转角部分。这种结构防止胎体帘线的强度劣化。
卷起子部11延伸于延伸线K外侧的外部区域，其中所述延伸线K通过延伸胎圈芯5的径向外表面SU而获得。胎圈芯5的径向外表面SU和卷起子部11之间的距离在朝卷起子部11的端部11a的方向上逐渐增加。
此外，每个胎圈部分4中的卷起子部11与胎圈芯5的径向外表面SU之间设置有缓冲橡胶13。本实施例中，缓冲橡胶具有三角形的截面形状。
为了防止有缺陷的模制，其使得由于卷起子部11的折回而造成空气留在卷起子部11和胎圈芯5之间，卷起子部11相对于胎圈芯5的径向外表面SU的角度θ优选设置为不小于10°，进一步优选不小于15°。此外，为了保持胎圈部分4的耐用性，角度θ优选不大于60°，进一步优选不大于45°。
此处，如图4所示，角度θ限定为延伸线K和直线Z之间所形成的角度，其中延伸线K与胎圈芯5的外表面上设置的胎圈丝5w正切接触，直线Z通过将胎圈芯5的径向外表面SU的延伸线K与卷起子部11相交所得的交点11b与其外部端部11a连接而获得。
如图4所示，当构成胎圈芯5的径向外表面SU的胎圈丝5w不能引出公切线时，角度θ限定为直线Z和延伸线K’之间的角度，其中所述延伸线K’与胎圈芯5的径向外表面SU上的最外层胎圈丝5wo以及最内层胎圈丝5wi接触。
此外，如图9(A)所示，当胎圈芯5的外表面具有阶梯部时，延伸线K在每个表面SU1和SU2上获取。
为了有效防止卷起子部11的外部端部11a发生损坏，卷起子部11的端部11a和胎圈芯5的延伸线K之间的距离优选设定在3到10mm的范围内。如果距离La变得过大，当胎圈部分4弯曲变大时，施加于卷起子部11的端部11a的应力变大。
另外，为了防止胎体帘布层6A的帘线松散，卷起子部11的外部端部11a与胎圈芯5的轴向最外边缘5e之间的沿延伸线K的距离“d”优选地设定为不小于5mm。另一方面，卷起子部11的外部端部11a设置成与胎体帘布层6A的主体部分6a的帘线分离开。此时，外部端部11a和主体部分6a的帘线之间的距离Lb优选设定为不小于1.0mm。
缓冲橡胶13的复合模量E*a在5到15MPa的范围内，更优选不小于6MPa，进一步优选不小于7MPa，但优选不大于13Mpa，更优选不大于11MPa。缓冲橡胶13可吸收震动以及施加于卷起子部11的外部端部11a的应力，进而提高胎圈部分4的耐用性。当缓冲橡胶13的复合模量E*a大于15Mpa时，挠性变差，并且卷起子部11的外部端部11a上的帘线易于发生松散。
另一方面，如果缓冲橡胶13的复合模量E*a小于5MPa，卷起子部11的外端11a的应变变大。此处，复合模量的值通过采用粘弹性分光计在温度为70摄氏度、频率为10Hz以及动态应变率为2％的情况下测得。
在该实施例中，为了通过防止其回弹而保持卷起子部11的形状，卷起子部11的径向外侧设置有保持带20。保持带20由覆盖有顶层橡胶(topping rubber)的帘线20w制成，该帘线与轮胎圆周方向大致平行地螺旋缠绕至少一次，更优选螺旋缠绕两次到六次。
就保持带20的帘线20w而言，帘线强度为2000到4000N的钢帘线是适当的。如果帘线强度小于2000N，为了保持卷起子部11的形状，帘线20w需要缠绕多次。另一方面，如果帘线强度大于4000N，很难将帘线缠绕在卷起子部11上。
为了提高胎圈的耐用性，如图3所示，保持带20的轴向内边缘与卷起子部11的外部端部11a之间的距离Lc优选设定在1到10mm的范围内。如果距离Lc小于1mm，保持带20的帘线20w易于与卷起子部11分离。另外，如果距离Lc大于10mm，由保持带20施加于卷起子部11的结合力变小。
如图3所示，胎圈芯5的最大厚度HC1与最大宽度WC的高宽比(HC1/WC)在0.43到0.58的范围内。此处，胎圈芯5的最大厚度HC1是胎圈芯5的径向外表面SU与径向内表面SL之间的厚度，并且在垂直于延伸线K的方向上测得。另外，胎圈芯5的最大宽度WC是沿延伸线K测得的。这样的具有低高宽比的胎圈芯5产生了很大的阻力，用以防止由胎体帘布层6A的主体部分的张力引起其绕截面形状的中心转动。
如果胎圈芯5的高宽比大于0.58，则在胎圈芯5的截面面积未扩大的情况下，很难防止胎圈芯5绕截面形状的中心点转动。另一方面，如果高宽比小于0.43，这样的胎圈芯强度低并且易于变形成不规则的形状，如图5所示。在胎圈芯5发生这种变形的情况下，胎圈部分4易于发生大的变形。就这点来说，胎圈芯5的高宽比(HC1/WC)优选设定在0.50到0.58的范围内。
为了防止胎圈芯5发生这样的变形，主体部分6a的胎体帘线相对于轮胎的圆周方向成80到90度的角度α1设置，而卷起子部11的胎体帘线相对于轮胎圆周方向成40到70度角度α2设置，如图6所示。即，从主体部分6a连续延伸至卷起子部11的胎体帘线相对于圆周方向的角度变化了至少10度或者更多。
本发明中，虽然每个卷起子部11的胎体帘线的角度α2基本上是恒定的，但其可以在40到70度的范围内变化。例如，期望角度α2在朝卷起子部11的外部端部11a的方向上逐步增加。
该卷起子部11可以减小使胎圈芯5绕其截面中心点转动的力矩。例如，与具有胎体帘线相对于轮胎圆周方向成90度设置的卷起子部11的轮胎相比，力矩能减小大约cos(α2)倍。因此，根据本发明的重载轮胎可防止胎圈芯5的变形。
此处，当角度α2大于70度时，很难防止胎圈芯5的变形。另一方面，当角度α2小于40度时，由于胎体帘线的强度增大所以会增加成本。
卷起主部10的胎体帘线以角度α3设置，该角度α3相对于轮胎圆周方向从α1逐步变到α2。在每个胎圈部分4中，卷起部分6b的胎体帘线6w相对于轮胎圆周方向朝同一方向倾斜。
本实施例中，每个胎圈部分4中都设置有胎圈加强层15。胎圈加强层15包括至少一个加强帘布层15A，其钢帘线相对于轮胎的圆周方向成15到60度的角度设置。
如图2所示，加强帘布层15包括中心部分15A、外侧部分15o以及内侧部分15i，从而在包括轮胎轴线的轮胎截面中形成“U”形。中心部分15A沿卷起主部10弯曲并沿其径向内侧延伸。外侧部分15o从中心部分15A朝径向外侧延伸，并且与卷起子部11相分离。内侧部分15i从中心部分15A朝径向外侧沿着胎体帘布层6A的主体部分6a的内侧延伸。
加强帘布层15A中的钢帘线的倾斜方向与卷起部分6b中的胎体帘线6w的倾斜方向不同。因此，可以通过增大胎圈芯5周围的刚度而减小胎圈芯5的转动和变形。
加强帘布层15的外侧部分15o可防止热量从制动垫片(未示出)等经由轮辋J传递给胎圈部分4中的橡胶。因此，期望优选将外侧部分15o的外端距轮胎1的胎圈基线BL的径向高度Ho设定为不小于25mm。另一方面，如果高度Ho太大，外侧部分15o的端部易于发生诸如分离等损坏。因此，高度Ho优选不大于55mm。
此外，为了减小施加于外侧部分15o的外端的应力，期望内侧部分15i的外端距胎圈基线BL的径向高度Hi大于外侧部分15o的高度Ho。特别地，高度Hi和Ho之间的差(Hi-Ho)优选地不小于2mm。另一方面，如果高度Hi过大，内侧部分15i的端部易于发生诸如分离等损坏。因此，高度Hi优选不大于57mm。
本实施例中，每个胎圈部分4中的卷起子部11的径向内侧设置有胎圈三角胶芯16。胎圈三角胶芯16从卷起子部11径向向外延伸并渐缩。
根据本实施例的胎圈三角胶芯16包括一个设置在轮胎径向内侧的内胶芯16a以及一个设置在内胶芯16a外侧的外胶芯16b。胎圈三角胶芯16中，内胶芯16a和外胶芯16b之间的边界J从卷起子部11内端附近延伸到胎体帘布层6A的主体部分6a。
为了提高胎面部分4的耐用性，内胶芯16a的复合模量E*b优选不小于20Mpa，更优选不小于25Mpa，进一步优选不小于30Mpa，但优选不大于70Mpa，更优选不大于65Mpa，进一步优选不大于60Mpa。
进一步地，为了提高胎圈部分4的耐用性，外胶芯16b的复合模量E*c小于内胶芯16a。具体地，复合模量E*c优选不小于3.0Mpa，更优选不小于3.5Mpa，但优选不大于7.0Mpa，更优选不大于5.0Mpa。当外胶芯16b的复合模量E*c小于3.0Mpa时，内胶芯16a和外胶芯16b之间的边界易于产生裂纹。另一方面，当外胶芯16b的复合模量E*c大于7.0Mpa时，外胶芯16b的外端易于发生分离。
如图7和8所示，为了防止胎圈芯5变形，期望胎圈芯5具有轴向内厚度HCi和轴向外厚度HCo，轴向外厚度HCo是胎圈芯5的最大厚度并且比内厚度HCi厚。此处，厚度HCi和厚度HCo是在两个位置Ti和To处的厚度，这两个位置将胎圈芯5的最大宽度分为相等的三个部分，如图8所示。
在该实施例中，胎圈芯5的径向外表面SU具有一阶梯部，该阶梯部包括一个轴向内部SU1；一个从轴向内部SU1相对于该轴向内部SU1竖直延伸的阶梯部分X；以及一个平行于内部SU1从阶梯部分X的径向外端延伸的轴向外部SU2。胎圈芯5的径向内表面SL具有平坦形状。这样，相较于厚度为HCi的胎圈芯5的内部来说，厚度为HCo的胎圈芯5的外部强度大。
由于力矩趋于经由卷起子部11而更多地施加于胎圈芯5的外部，这样的胎圈芯5可获得大的抗变形力。因此，阶梯部分X优选地设置在位置Ti和将胎圈芯5的最大宽度分为相等的两部分的位置Tc之间。
此外，如图9(B)所示，胎圈芯5的径向内表面SL具有一阶梯部，该阶梯部包括一个轴向内部SL1；一个从轴向内部SL1相对于该轴向内部SL1竖直延伸的阶梯部分X；以及一个平行于所述轴向内部SL1从阶梯部分X的径向内端延伸的轴向外部SL2。胎圈芯5的径向外表面SU具有平坦形状。
比较测试基于表1中的参数，试制尺寸为11R22.5的子午线重载轮胎，所测试的性能如下。未列在表1中的轮胎其它参数是相同的。另外，参照1中的轮胎具有如图10所示的胎体帘布层，且卷起部分的径向高度h为37mm。
充气测试首先，将每个内压为700Kpa的新轮胎安装在一个7.50×22.5的轮辋上。接着，装配好的轮胎和轮辋在80℃的环境下放置三天。最后，从轮辋上卸下轮胎，然后将每个轮胎重新安装在轮辋上，并且充入空气直到压力达到700Kpa。然后评估进行充气的难易度。
胎圈芯的强度在所述充气测试之后，拍摄每个轮胎的X光片，并且从片中检查胎圈芯的变形和转动。为了评估胎圈芯的转动，测量新轮胎和旧轮胎的胎圈芯的径向外表面之间的角度差。通过将参照中的角度差的倒数设定为100而获得的指数指示胎圈芯的转动评估。数值越大，抵抗转动的阻抗性就越佳。
胎圈耐用性1(总的胎圈耐用性)使用鼓测试机并测量在以下情况下胎圈部分中产生损害之前的运转时间。
轮辋7.50×22.5内压700KPa竖直负载27.25KN×3速度20km/h通过将参照1中的运转时间设定为100而获得的指数指示评估。数值越大，耐用性就越佳。
胎圈耐用性2(热胎圈耐用性)上述的胎圈总的耐用性是在轮辋加热在130℃的状况下进行的，并且测量胎圈部分产生损害之前的运转时间。通过将参照1设定为100而获得的指数来显示评估。
测试结果等显示在表1中。
(*)示出从轮胎径向内侧的胎圈芯每条线上的丝的数量。
例如，图3的胎圈芯的规格表示为9×10×11×10×9
权利要求
1.一种重载轮胎，其包括胎面部分；一对胎侧部分；一对胎圈部分，每个胎圈部分中具有一胎圈芯，所述胎圈芯的最大厚度(HC1)与最大宽度(WC)的高宽比(HC1/WC)在0.43到0.58范围内；以及胎体，其包括胎体帘布层，其帘线在胎圈部分之间延伸并且绕每个胎圈部分中的胎圈芯从轮胎内侧向轮胎外侧卷起，从而形成一对卷起部分以及一位于该卷起部分之间的主体部分，所述卷起部分包括卷起主部，其沿胎圈芯的轴向内表面、径向内表面以及轴向外表面平滑延伸，以及卷起子部，其邻近于所述胎圈芯的径向外表面而从所述卷起主部朝所述主体部分延伸。
2.如权利要求1所述的重载轮胎，其中，在所述卷起子部和胎圈芯之间设有缓冲橡胶，且所述缓冲橡胶的复合模量(E*a)在5到15兆帕范围内。
3.如权利要求1所述的重载轮胎，其中，所述主体部分的帘线相对于轮胎圆周方向成80到90度的角度设置，并且所述卷起子部的帘线相对于轮胎圆周方向成40到70度的角度设置。
4.如权利要求1所述的重载轮胎，其中，在将所述胎圈芯的最大宽度分成相等的三部分的两个位置上，胎圈芯具有轴向内厚度(Hci)和轴向外厚度(Hco)，且所述轴向外厚度(Hco)是最大的厚度并且比所述轴向内厚度(Hci)厚。
5.如权利要求1所述的重载轮胎，其中，所述胎圈部分设置有一位于所述卷起子部径向外侧的保持带，且所述保持带由大致平行于轮胎圆周方向螺旋缠绕的钢帘线制成。
6.如权利要求1所述的重载轮胎，其中，所述胎圈部分设置有包括至少一个加强帘线层的胎圈加强层，且所述加强帘线层包括沿卷起主部的径向内表面延伸的中心部分，从所述中心部分延伸到轮胎径向外侧且与所述卷起部分分离的轴向外侧部分，以及从所述中心部分经主体部分的内侧延伸至轮胎径向外侧的轴向内侧部分。
7.如权利要求6所述的重载轮胎，其中，所述轴向外侧部分从轮胎的胎圈基线到该外侧部分的外边缘的高度(Ho)不小于25mm，并且所述轴向内侧部分的高度(Hi)大于上述高度(Ho)。
8.如权利要求1所述的重载轮胎，其中，所述胎圈芯的高宽比(HC1/WC)在0.50到0.58范围内。
全文摘要
本发明公开一种重载轮胎，包括胎圈部分；一对胎侧部分；一对胎圈部分，每个胎圈部分中具有一胎圈芯，所述胎圈芯的高宽比(HC1/WC)在0.43到0.58范围内；以及胎体，其包括胎体帘布层，该胎体帘布层的帘线在胎圈部分之间延伸并且绕每个胎圈部分中的胎圈芯从轮胎内侧卷绕到轮胎外侧，而形成一对卷起部分以及位于该对卷起部分之间的主体部分，卷起部分包括沿胎圈芯的轴向内表面、径向内表面以及轴向外表面平滑延伸的卷起主部以及邻近胎圈芯的径向外表面而从卷起主部朝主体部分延伸的卷起子部。
文档编号B60C15/04GK1833891SQ20061000745
公开日2006年9月20日 申请日期2006年2月10日 优先权日2005年3月15日
发明者吉川荣明, 丸冈清人 申请人:住友橡胶工业株式会社