专利名称：具有改进的抗外部冲击性的轮胎的制作方法
技术领域：
本发明涉及在轮式车辆的轮辋上安装和加压的轮胎。特别是涉及适于 提高在所述轮胎滚动期间与地面上的障碍物如人行道和凹坑发生碰撞时的 抗损坏能力的装置。
背景技术：
如所已知，在地面上滚动的充气轮胎在涉及速度和负载的正常使用情 况下受到对其胎面或侧壁的撞击，其频率和强度通常相当大。其一个主要 功能是吸收它们并且抑制它们，以便所涉及的车辆的车轮在其运动或其结 构完整性方面不会显著地受其影响。该能力是其在轮式车辆中持续使用了 上百年的主要原因。
然而，当轮胎在障碍物上的撞击状况使得胎壳受撞击的壁被压入胎腔 中以致其直接遇到安装轮胎的轮辋或者更通常地遇到与轮辋直接接触的胎 壳自身的壁的另一区域时，该能力有时达到其极限。当轮辋以传统方式具 有相对于座本身径向向外延伸的突起时，该状况经常发生。这种突起通常 被设置，以防止在车轮转向期间胎圈被轴向应力推离轮辋。该突起通常被 称为轮辋箍圈或轮辋凸缘。
在以上所述情况下，与障碍物的碰撞短暂地但是将非常高的载荷(有 时达到数吨)传递到被挤压部分，并且超出轮辋传递到车轮组件的机械悬 挂附件，并且甚至传递到车身。这可能严重损坏悬挂部件并且使车辆的车 身永久变形。因此，车辆设计者被迫提供足够的减振装置以防止该损坏， 并且必须设计车辆的车身以应付通常可预见到的极端情况。
不幸地，即使车辆本身得到充分保护，经受该类事件的充气胎身也可 能从上述现象中遭受严重后果。在受撞击的部分中，轮胎的内壁突然在障 碍物和轮辋的径向突起之间折叠并且压紧(夹紧)。这可能使侧壁破裂， 并且于是轮胎突然失去其充气压力，其通常意味着车辆立即停止。在胎身已经抵抗处，通常发现其组件已经被该事件所损坏；侧壁中的膨胀或其他 信号告诉专业技术人员胎身的结构己经被削弱并且其侧壁可能在其组件被 重复弯曲太长时间之前破裂，其当然与用于行驶所必需的安全条件不相配。
发明内容
本发明的目的是满足这些关注点，并且减小由被道路上的障碍物如凹 坑或人行道的路边石撞击所带来的对轮胎的威胁。
为此，本发明特别涉及一种设计为在车辆轮辋上安装和加压的轮胎， 该轮辋具有用于属于轮胎的胎圈的至少一个周向座和位于所述座附近的径 向向外突起，该轮胎以传统方式包括设有用于确保与地面接触的胎面的周 向胎冠、具有适于安装到轮辋座上的部分的至少一个胎圈和壁，该壁包括 橡胶结构和将胎冠与胎圈相连的增强层，由这些元件形成的整体与轮辋一 起限定出胎腔。根据本发明的基本配置，该轮胎包括位于一区段中的至少 一个保护元件，在该区段处，当胎面和其周边区域的外部障碍物之间的撞 击导致轮胎的内腔闭合并在该区域中瞬间产生垂直于轮胎壁的高压应力 时，胎冠和胎圈之间的轮胎壁可能被压紧于所述突起和所述障碍物之间。 本发明的基本思想是提供具有保护元件的轮胎，该保护元件拥有在所述应 力方向上具有高刚性模量的可弹性变形性的总可压缩性，以使得其在沿增 强层不会同时产生与侧壁相切的有害应力、特别是不会产生与橡胶和壁增 强层之间的连接部相切的有害应力的情况下至少部分地阻抑所述应力。
申请人已经完全出乎意料地发现，当在路况非常差的道路上或者在相 对极其恶劣的车辆使用条件下滚动时经受压紧撞击的轮胎的侧壁中使用的 增强线或缆索、特别是径向胎体帘布增强层由于胎身的压紧所产生的应力 而倾向于在张力下断裂，或者至少倾向于承受超过其弹性极限的拉伸，由 此产生了有关疲劳的薄弱区域。
因此，本发明所提供的保护元件减小了壁中、特别是轮胎增强层中围 绕压紧点处的拉伸应力，通过适当地选择其可压缩性特性，能够至少部分 地吸收在实际压紧负载方向上产生的变形应力。这里，总可压縮性或表观 可压縮性意味着保护元件的表观体积在产生变化的应力的方向上的变化。
制造该保护元件的一种特别有用的方式是基于内在(本征)不可压縮材料的使用，但是利用允许该材料在所施加应力的方向上具有一定可压缩
性同时保持高模量的实施例。引入该可压縮性允许由所述材料占据的表观
体积或总体积的变化。
本发明的第一方面提出一种设计为在车辆轮辋上安装和加压的轮胎，
该轮辋具有用于属于轮胎的胎圈的至少一个周向座和位于所述座附近的径
向向外突起，该轮胎包括
周向胎冠，其设有用于确保与地面接触的胎面；
至少一个胎圈，其具有适于安装在轮辋座上的部分；以及
壁，其包括将所述胎冠与所述胎圈相连的橡胶结构和增强层。 由这些元件形成的整体与所述轮辋一起限定出胎腔。所述轮胎还包括 位于一区段中的至少一个保护元件，在所述区段处，响应于由于胎面遇到 轮胎外部的障碍物而引起的猛烈撞击，胎冠和胎圈之间的轮胎壁可能被压 紧于所述突起和所述障碍物之间，其中所述猛烈撞击导致该区段中轮胎的 内腔的闭合和垂直于所述轮胎的壁的瞬时高压应力，所述保护元件能够在 垂直于所述轮胎壁的方向上弹性变形。使用刚度大于10MPa (并优选大于 25 MPa)和空隙率在15%和60%之间(并优选在25%和40%之间)的橡胶 基材料泡沫制造所述保护元件。
本发明的第二方面提出一种设计为在车辆轮辋上安装和加压的轮胎， 该轮辋具有用于属于轮胎的胎圈的至少一个周向座和位于所述座附近的径 向向外突起，该轮胎包括
周向胎冠，其设有用于确保与地面接触的胎面； 至少一个胎圈，其具有适于安装在轮辋座上的部分；以及 壁，其包括将所述胎冠与所述胎圈相连的橡胶结构和增强层。 由这些元件形成的整体与所述轮辋一起限定出胎腔。该轮胎还包括位 于一区段中的至少一个保护元件，在所述区段处，响应于由于胎面遇到轮 胎外部的障碍物而引起的猛烈撞击，胎冠和胎圈之间的轮胎壁可能被压紧 于所述突起和所述障碍物之间，其中所述猛烈撞击导致该区段中轮胎的内 腔的闭合和垂直于所述轮胎的壁的瞬时高压应力。所述保护元件包括在该 区段中固定到所述橡胶和所述轮胎壁的增强层上的一层不可压縮的、可弹 性变形的材料，所述层具有当其被压紧时形成空腔的几何结构。保护元件和其在压紧情况下接触的轮胎壁之间(或者，在适当的情况下，在保护元 件的两个部分之间，如果其在压紧时接触其自身)的这些空腔的形成提供 了整体上的可压縮性，尽管使用了不可压縮材料。
还可以使用一层、 一条或一束弹性体橡胶("弹性体材料")或等效 材料的一部分来制造所述保护元件，所述材料在一区域中被粘着到橡胶和/ 或轮胎壁的增强层上，其中在所述区域处，胎冠和胎圈之间的轮胎壁可能 响应于猛烈的撞击而被压紧于突起和轮胎外部的障碍物之间，所述部分具 有在其整个厚度或仅在其部分厚度上形成并且在平行于其表面的方向上彼 此间隔的空隙(孔穴)。这些空隙如此分布，以使得如果在障碍物和与轮 辋相连的不可变形突起之间的一点处径向地压紧橡胶件，则围绕该点的橡 胶可以通过向着侧旁扩展到这些空隙中而弹性地流动和变形，而不会不可 接受地将张力负载传递到围绕该点粘接橡胶的增强层。
因此，本发明的第三方面提出一种设计为在车辆轮辋上安装和加压的 轮胎，该轮辋具有用于属于轮胎的胎圈的至少一个周向座和位于所述座附 近的径向向外突起，该轮胎包括
周向胎冠，其设有用于确保与地面接触的胎面； 至少一个胎圈，其具有适于安装在轮辋座上的部分；以及 壁，其包括将所述胎冠与所述胎圈相连的橡胶结构和增强层。 由这些元件形成的整体与所述轮辋一起限定出胎腔。该轮胎还包括位 于一区段中的至少一个保护元件，在所述区段处，响应于由于胎面遇到轮 胎外部的障碍物而引起的猛烈撞击，胎冠和胎圈之间的轮胎壁可能被压紧 于所述突起和所述障碍物之间，其中所述猛烈撞击导致该区段中轮胎的内 腔的闭合和垂直于所述轮胎的壁的瞬时高压应力，所述保护元件能够在垂 直于所述轮胎壁的方向上弹性变形。所述保护元件包括在该区段中固定到 所述橡胶和所述轮胎壁的增强层上的一层不可压缩的、可弹性变形的材料， 该层具有在平行于其表面的方向上彼此间隔、穿过其整个厚度或部分厚度 的空隙。
在一个实施例中，不可压縮的橡胶层被彼此间隔的开口或孔贯穿，所 述开口或孔的分布和横向尺寸如此设置，以使得在发生垂直于该部分的挤 压碰撞时允许必要的横向扩展。因此，当该层被垂直于其表面的压应力施加高应力时，其可以弹性地横向扩展到所述开口留下的空隙中。
所述开口优选被布置成使得在该层的厚度中具有在30%和80%之间、 优选在45%和55%之间的空隙率。
在另一个实施例中，所述层具有厚度变化，以在分布于橡胶层中的凸 起区域之间产生横向地形成局部空隙的凹入区域。这些凸起区域和局部空 隙或分隔它们的凹部的分布和尺寸如此设置，以使得当凸起区域的顶峰被 垂直于所述层的压应力施加高应力时，允许凸起区域的橡胶弹性地横向扩 展到更薄的区域中。
所述凹入区域优选被布置成使得在包括所述凸起区域的所述层的厚度 中提供在30%和70%之间、优选在45%和55%之间的空隙率。
关于保护元件的径向位置，保护元件可以定位在轮胎壁的内侧，并位 于易受压紧撞击的一个或多个区域、例如区域A和B上。其也可以直接定 位在轮胎壁的内表面上。在后一种情况下，其可以形成于传统地衬在轮胎 内壁上、主要用于改善气密性的内部橡胶覆层的全部或一部分中。如所已 知的，该内部橡胶通常基于丁基橡胶，该材料的刚度特性和滞后性适用于 本发明所设想的应用。
在本发明的一特别有利的实施例中，保护元件包括位于轮胎内壁上的 橡胶层，该橡胶层的表面具有条纹，该条纹的密度和幅度基于橡胶组分的 固有弹性模量确定，以赋予该层所需的总弹性压縮模量。
橡胶层优选至少在胎肩附近的区域和紧邻胎圈的区域中在侧壁的内表 面上延伸，以使得在胎壳被外部障碍物压紧的情况下，该层的内表面在该 层的两个分离位置处与其自身接触，在所述位置处，其顶峰接触的条纹在 不同方向上彼此横跨。
在一个实施例中，橡胶层的总厚度超过1.5毫米，并且优选在2.5毫米 和15毫米之间，于是条纹的高度大约为1.5毫米或更大。
为了在轮胎内壁的能够在压紧撞击中彼此压靠在一起的两个区域中存 在保护元件的情况下实施这些配置，其顶峰彼此接触的条纹必须以足够大 的角度相交，以确保一个区域的肋不会滑入到另一区域的凹槽中，所述滑 入将具有暂时填充空隙的作用，所述空隙是作为阻抑该层内部的切向应力 的构件的、肋之间的橡胶的扩展或流动所必需的。基于这一点，条纹可以被有利地组织成一个或多个大致平行于一倾斜
方向的线的网络，该倾斜方向例如与轮胎的周向成在30。和60°之间、有 利地为大约45。的角度。其原因在于，如果胎肩区域在压紧撞击中发生变 形直到其内壁遇到胎圈区域，则两个接触区域的条纹将大致以直角相交。 这有助于保护元件用作压紧应力的阻尼器。当条纹在均匀地跨过胎肩和胎 圈区域之间的整个轮胎内壁延伸的橡胶层上形成单一网络时，轮胎的环形 几何结构使得自动地实现接触条纹应当交叉的条件。
在一个实施例中，条纹的横截面基本上呈三角形。
保护元件可以定位在紧邻胎圈的轮胎壁的区段中，该区段是特别容易 受到以上讨论的压紧作用影响的区域。
保护元件还可以定位在胎肩附近的轮胎壁的区段中。
一个保护元件可以位于胎圈附近，并且一个保护元件可以位于胎肩区 域，或者单个保护元件可以被形成于胎肩和胎圈之间的轮胎壁中。
已经发现，有利的是，在客运机动车辆的应用中，使用在"压紧"应 力方向上的总刚性模量(在10%变形时测量)大于0.5兆帕(MPa)、优选 大于或等于1 MPa的保护元件。
当然，为了获得特别有效的保护元件，可以结合本发明的不同方面。
本发明的其他特征和优点将可在以下参照附图给出的说明中看出，所 述附图通过非限制性实例示出了本发明主题的不同实施例。在附图中
图1是沿通过位于工作轮辋上的轮胎的径向平面截取的横截面，由 于与如人行道的障碍物发生正面猛烈撞击其壁被压紧；
图2至5是本发明通过安装在轮辋上的轮胎的示意性径向横截面图， 并且图解了用于防止压紧撞击的元件的位置的四个实例；
图6是通过本发明的橡胶保护层并与其表面成直角的示意性横截面
图7a和7b图解了当通过轮胎和外部障碍物之间的碰撞而受到应力 时图6的保护元件的工作情况；
图8是胎面与地面接触的轮胎的俯视图； 图9a和9b示意性地图解了图6所示类型的保护元件的表面上的条 纹的布置；
图10a、 10b和10c是可在本发明的三种备选实施方式中用作保护元 件的橡胶层的平面图；以及
图ll示出了当实施本发明时所获得的一些结果。
具体实施例方式
在图2至5中可以看到通过此处例如安装在轮辋12上的轮胎10所截 取的横截面。轮辋12具有典型地为由例如钢或铝合金的金属制成的轮辋体 13 (参见图l)。轮辋体13具有两个朝向其轴向边缘略微呈锥形方式变化 的区域，其分别形成用于容纳轮胎10的胎圈的轮辋座14(在图2中示出)。 在传统轮辋的该实例中，轮辋体的中心包含用于安装/拆卸轮胎的槽。在各 轴向边缘处，轮辋在径向向外方向上通过形成突起17 (图1 )的凸缘延续， 该突起17向外轴向弯曲并在离车轮轴线最远点处具有凸缘顶端15。
轮胎10通常包括在其径向外侧具有胎面22的胎冠21。胎冠21的各轴 向边缘通过侧壁23与对应的胎圈24相连，所述胎圈24具有形成轮胎25 的一部分的略微呈锥形方式变化的向内径向表面，当安装好时胎圈位于其 对应的轮辋座14上。在图2中示意性地以附图标记31示出的胎体帘布层 在轮胎壁的内部从胎冠21延伸至胎圈24，在胎圈处其通过相应的端部锚固。 在所图解的实例中，通过围绕胎圈芯33向上翻转该端部进行锚固。胎体帘 布层的向上翻巻部34形成抵靠胎体的"进入"部分的"上翻"部分。胎体 帘布层通常由嵌入到橡胶中的并置增强线或钢丝绳形成，它们牢固地粘着 到橡胶上并且始终围绕轮胎沿径向对齐。在该实例中，轮胎直接与轮辋体 一起限定出胎腔30，该胎腔能够充入空气直到数巴的充气压力，以支撑和 传递牵引和制动负载，通过缓冲其可能在地面上遇到的障碍物的冲击来提 供转向、滚动舒适性和保护车辆。
图1图解了当轮辋12上的轮胎IO遇到障碍物时所出现的情况，例如， 该障碍物此处被示出为人行道的路边石(道牙)，其与装配有该轮胎的车 辆的行驶方向成直角地从地面42的平面突出。在图l所示的位置，障碍物 被猛烈地撞击以致胎腔30在其径向剖面的一点处完全闭合。该路边石的边缘41刚好被胎面22撞上，并且轮胎的胎冠已经抵抗充入空气的压力被猛 烈地撞回，直到其内表面遇到远离轮辋箍圈或轮辋凸缘17的顶端15的一 侧的胎圈的内壁。在该轮辋凸缘没有显著径向弯曲的任何可能性的情况下， 被碰撞压偏的轮胎壁实际上被强烈地压紧在由该轮辋凸缘代表的突起和路 边石之间。在压縮作用下，沿轴向远离压紧点的轮胎壁被向后折回于其自 身上。这在该弯曲边缘处的胎体增强缆线中和在包覆这些增强层的橡胶层 中形成急剧的弯曲。相应的变形可能永久地损坏这些材料。甚至更严重地， 由箭头48所指示的直接出现于压紧区域中的橡胶层被异常高度地压缩，但 是在该方向上没有变形的可能性。除了在垂直方向上、即相对于接触壁和 相对于嵌入到橡胶中的增强线或缆索切向地扩展外，它们固有的不可压縮 特性防止了减小其厚度。由于形成轮胎壁结构的橡胶层与增强层之间的极 好机械结合，橡胶层切向变形的倾向被增强层对其伸长的抵抗力所对抗。 当作用在这些增强层上的应力很高以致它们超过这些增强层的弹性极限 时，这些增强层在最后断裂之前发生塑性变形。
图1的测验表明轮胎壁的两个区域在上述现象中扮演了特别关键的角 色。存在图2至4中由箭头A指示的第一区域以及在图2、 3和5中由箭头 B指示的区域。区域A对应于沿径向向外方向紧接着胎圈之后出^L的轮胎 壁的内表面的一部分。区域B对应于位于轮胎胎肩部分中的轮胎壁的内表 面的一部分，其朝向侧壁和胎冠之间的接合点。
在图2所示的实例中，侧壁23的内表面的区域A和B均设有橡胶覆层， 例如由可变形材料构成的周向条43和44，以形成至少能够部分地吸收压紧 力而不损害轮胎壁的增强层的保护元件。
可以通过使用由可变形材料制成的橡胶条43在区域A中获得该特性， 所述橡胶条的压縮时高刚性模量使得其能够吸收由压縮产生的负载(也就 是说，通过按不将外加应力方向上的收縮转向其他方向或仅转移非常小的 程度的方式减小其体积)。
另一种选择是由可变形元件制造区域A中的保护条，该可变形元件是
不可压缩的，但是被设计成可以作为真正的可压縮材料全面反抗垂直于其 表面的应力，并且不将其在压紧应力方向上经受的变形(收縮)转向其他 方向。以下参照图6至10讨论该真实的实例。在图2所示的实施例中，区域B也设有本质上或在总体上具有关于区 域A中所提及特性的材料44。所述两个保护元件的结合当其由于压紧撞击 而发生接触时给予轮胎壁针对该类事件的有效保护。
当然，如图3中的层45所代表，也可以实质上覆盖轮胎壁的整个内表 面，以在与非正面障碍物相互作用的情况下或者在与图1所示的实例(正 面撞击)具有很大差别的情况下更有效地保护轮胎。相反，特别是取决于 所设想的轮胎使用状况的苛刻度(例如，取决于道路条件)，保护元件可 能仅局限于靠近胎圈区域(图4)的区域A中的条46或如图5中所图解的 附图标记47处的胎肩区域中的结构B，而图4中所图解的变型是用于该最 小实施例的优选形式。
通过在制造期间产生橡胶层组件，保护元件也可不形成于轮胎壁的表 面上而形成于其内部(或者甚至至少形成于其外表面上、胎圈区域中)。
因为若干原因，将保护元件置于将被保护的侧壁的内表面上具有特定 优点，特别是当其功能可以与已经设置在某些传统轮胎中的覆层的功能结 合时。例如，可以如此成型如通常用于涂覆轮胎壁的内表面的内部橡胶层， 以赋予所需的总压縮性特性，并且如果需要，通过根据选定的区域(特别 是A或B)沿所述侧壁改变橡胶层的厚度来实现上述目的。
在非常笼统的意义上，内部橡胶层是被选择以确保最好地保护轮胎充 气压力的密封橡胶。为此，因为其不透气的特性，有利地使用丁基橡胶。 该材料在高压縮下具有固有刚性，该固有刚性使其即使在较薄时也能够执 行所指出的保护功能。其还具有变形滞后特性，该特性使其能够在压紧状 况下可能施加到其上的作用力的传递中提供阻尼能力。
当制造保护元件时，理想的是，在垂直于压紧应力的方向上的可压縮 率大于10%。理想的是，在该方向上组件的总刚度大于0.6兆帕(MPa)并 且优选大于1 MPa。为了生产具有所述特性的可压縮保护元件， 一种可能性 是优选在橡胶材料中使用超刚性泡沫。例如， 一种可能性是由固有刚度大 于10 MPa (并且优选大于25 MPa)和空隙率(空隙比)在15%和60%之 间(并且优选在25%和40%之间)的橡胶基材料所制成的泡沫。另一种可 能性是使用具有孔、气泡或球(例如在撞击期间破裂的玻璃球)的橡胶层。
进一步的可能性是使用在其整个厚度或仅在其一个表面上以更大或更小深度切割的一层橡胶。以下参照图6给出一简单和有效的优选备选实施 例，其示出了通过用作保护元件的橡胶层50的横截面。该层50的一个表 面52通常与轮胎的内壁(此处未示出)相连。其另一表面54设有平行于 与图6的平面成直角的方向的条纹55。此处，条纹55具有三角形轮廓，以 便两个相邻条纹的顶点56被凹谷57分开，并具有相对于层50的总平面倾 斜的斜面58。在该实例中，层50由模量为1 MPa的弹性体制成；橡胶层 50的总厚度为3毫米；凹谷在垂直于层平面的方向上的高度为大约2毫米； 重复条纹的节距为5毫米；条纹的轮廓是对称的，赋予在层50的条纹化厚 度中50%的空隙率。实践中，可以使用总厚度大于1.5毫米并且优选在2.5 毫米和15毫米之间的橡胶层，在此情况下条纹的高度至少为1.5毫米。空 隙率可以为从30%至70%，并且优选为从45%至55%。
橡胶层50可以位于轮胎壁的内表面上，处于区域A中的条带中和/或 处于区域B中的条带中，或者处于不但覆盖所述两个区域而且覆盖轮胎内 部侧壁的整个中间部分的单个(帘布)层中。其可以由覆盖轮胎内壁的适 当结构的特定区域密封橡胶形成。
条纹可以具有各种取向，包括非必需的直线路径，如在形成它们的环 形表面部分的展开平面中可以看到。然而，由于下面给出的原因，优选的 取向既非径向也非周向，而是与轮胎壁的内表面上的径向线方向成30°和 60°之间并优选等于45。的角度。因此，如图8所示，如果轮胎110的胎 冠121被投影到平行于轮胎轴线125并平行于轮胎滚动的地面的平面上， 则条纹沿与垂直于轮胎轴线125的赤道面127形成角度119的倾斜方向离 开胎冠。它们倾斜地与轮胎侧壁中的周向子午线相交。
考虑在压紧撞击中很可能彼此接触的区域A和B:对于保护元件的正 确工作重要的是，存在于所述两个区域中的条纹在它们到达图1所示位置 的瞬间不会相互卡入缝隙中，因为这将可能允许条纹顶峰中的橡胶在顶峰 的脊在压紧撞击中被猛烈压縮时横向变形到凹谷中。
关于这一点，图7a和7b图解了本发明的带条纹区域的工作情况。在 图7a中，在其表面上具有条纹154的橡胶试样150接触另一试样150'，该 另一试样150'的接触面153也具有平行于图7a的平面取向的相同条纹。可 以观察到，条纹154的顶峰156的脊刚好与如试样150'的表面153'上的条纹的顶峰的脊156'接触。因此，两个试样之间的接触点呈相应条纹的交点 处的支承点的栅网的形式。图7b示出了例如在其非接触表面152和152' 上压縮碰撞的情况下，当先前在图7a中接触的表面被强制彼此压靠时的两 个试样150和150'。接触顶峰点在由撞击所产生的大约10巴的准瞬时压应 力下塌陷。观察到试样150的顶峰的橡胶侧向扩展并且部分地填充凹谷157。 试样150'以同样的方式被施压。在图7a和7b中可见的试样的顶峰156'的 脊在与试样150的条纹的顶峰156接触的点处变形。随着被施压的橡胶变 形并填充条纹顶峰之间的凹谷，试样的总厚度减小。
图9a示意性地示出了当在外部轮胎压垮碰撞期间两个保护层接触时其 条纹的取向，其中一个保护层应用到轮胎壁内侧的区域A上，另一个保护 层应用到轮胎壁内侧的区域B上。附图标记202表示在与轮胎轴线平行的 平面上的投影中可见的轮辋凸缘的轨迹。 一方面，平行线204图解了在紧 邻胎圈的区域A中的本发明的橡胶保护层的条纹，另一方面，附图标记206 表示胎肩下面的区域B中的保护层的条纹。可以看到，区域A和B中的条 纹的取向如此布置，从而使得当其在外部冲击期间彼此接触时这些线彼此 相交并与轮辋凸缘的方向相交。条纹204和206在相反方向上成45。取向 时效果很好。实践中，如上所述，优选地进行选择，以使这些条纹与轮胎 侧壁中的径向方向之间的角度为在30°和60°之间的绝对角度。
图9b以与图9a同样的方式示意性地图解了轮胎内部侧壁上的橡胶保 护层为具有相对于周向沿大约45°的方向延伸的连续条纹的单层的情况。 因此，可以看出，由于轮胎的特殊几何结构，压紧撞击期间在两个区域A 和B中接触的保护层的条纹208自然地沿大致彼此垂直的方向相交。
图10a、 10b和10c图解了用于制造本发明的保护元件的橡胶层的其他 实施例，该保护元件具有非常高的压縮时总径向刚度，以用于"吸收"压 紧撞击而不损伤轮胎。通过设置适当分布的开口来增大和调整橡胶层的厚 度方向上的总可压缩性。如图10a所示，在橡胶层60a中可将所述开口制造 成圆形井眼62a的形状。覆盖区域A和B的橡胶层的厚度大于1.5毫米并 且优选为从2,5毫米至15毫米。另一种可能性是使用刺穿有呈切口 (狭缝) 62b或其他细长孔眼形式(图10b)的开口的橡胶层60b或者使用具有蜂窝 状孔眼62c的层60c (图10c)。在实践中，橡胶层平面中的空隙率为50%时效果很好。空隙率优选在45%和55%之间，并且通常不小于30%，而例 如在图10c的蜂窝状开口的情况下的某些结构中，其可以高达80%，在所 述情况下，推荐采用具有小的横向尺寸、例如大约为io毫米的开口。
根据上述原理在带有条纹的橡胶保护元件上进行的测试已经发现，当 轮胎壁遭受不同猛烈程度的压紧撞击时断裂增强层的数目显著减少。参考 曲线230图解了在传统轮胎以从30公里/小时增加至50公里/小时的速度(X 轴234)撞上参考障碍物时断裂增强层的数目(Y轴236)的变化。在同一 图表中，曲线232示出了可能发生损坏的区域的大的位移。该位移表示在 第一次断裂发生之前的大增益。例如，如可通过横座标235看出，图ll示 出了最初具有二十次断裂的区域减少到零。
一种在轮胎的内表面上形成带有条纹的保护层的方法包括通过传统技 术利用适当厚度的内部橡胶形成未固化成型件，然后使用适于压縮胎腔内 壁并使其另一表面压入胎面模具中的相反模制部件、例如固化薄膜或型芯 固化(硫化)该成型件。包括分布在其表面上的肋以在固化期间在轮胎的 内表面上产生排气通道的固化薄膜的使用是已知的。所述肋不适合于制造 本发明的条纹，因为它们太小并且间隔太宽以至于不能具有显著效果。在 本发明中，设想使用设有与将形成于内部橡胶成型件中的条纹相对应的肋 网的固化薄膜。这是通过对制造工具进行相当小的改变而生产本发明的条 纹的非常简单的方法。
显而易见，本发明不限于所描述和图解的实例。在不脱离特别是权利 要求所限定的范围的情况下可以对其作出各种变型。
权利要求
1.一种设计为在车辆轮辋上安装和加压的轮胎，该轮辋具有用于属于轮胎的胎圈的至少一个周向座和位于所述座附近的径向向外突起，该轮胎包括·周向胎冠，其设有用于确保与地面接触的胎面；·至少一个胎圈，其具有适于安装在轮辋座上的部分；以及·壁，其包括将所述胎冠与所述胎圈相连的橡胶结构和增强层；由这些元件形成的整体与所述轮辋一起限定出胎腔，所述轮胎还包括·位于一区段中的至少一个保护元件，在所述区段处，响应于由于胎面遇到轮胎外部的障碍物而引起的猛烈撞击，胎冠和胎圈之间的轮胎壁可能被压紧于所述突起和所述障碍物之间，其中所述猛烈撞击导致该区段中轮胎的内腔的闭合和垂直于所述轮胎的壁的瞬时高压应力，所述保护元件能够在垂直于所述轮胎壁的方向上弹性变形，所述轮胎的特征在于，使用刚度大于10MPa(并优选大于25MPa)和空隙率在15％和60％之间(并优选在25％和40％之间)的橡胶基材料泡沫制造所述保护元件。
2. —种设计为在车辆轮辋上安装和加压的轮胎，该轮辋具有用于属于 轮胎的胎圈的至少一个周向座和位于所述座附近的径向向外突起，该轮胎 包括 周向胎冠，其设有用于确保与地面接触的胎面； 至少一个胎圈，其具有适于安装在轮辋座上的部分；以及 壁，其包括将所述胎冠与所述胎圈相连的橡胶结构和增强层； 由这些元件形成的整体与所述轮辋一起限定出胎腔，所述轮胎还包括: 位于一区段中的至少一个保护元件，在所述区段处，响应于由于胎 面遇到轮胎外部的障碍物而引起的猛烈撞击，胎冠和胎圈之间的轮胎壁可 能被压紧于所述突起和所述障碍物之间，其中所述猛烈撞击导致该区段中 轮胎的内腔的闭合和垂直于所述轮胎的壁的瞬时高压应力，所述保护元件 能够在垂直于所述轮胎壁的方向上弹性变形，所述轮胎的特征在于，所述保护元件包括在该区段中固定到所述橡胶和所述轮胎壁的增强层上的一层不可压縮的、可弹性变形的材料，所述层 具有当其被压紧时形成空腔的几何结构。
3. —种设计为在车辆轮辋上安装和加压的轮胎，该轮辋具有用于属于 轮胎的胎圈的至少一个周向座和位于所述座附近的径向向外突起，该轮胎 包括 周向胎冠，其设有用于确保与地面接触的胎面； 至少一个胎圈，其具有适于安装在轮辋座上的部分；以及 壁，其包括将所述胎冠与所述胎圈相连的橡胶结构和增强层； 由这些元件形成的整体与所述轮辋一起限定出胎腔，所述轮胎还包括 位于一区段中的至少一个保护元件，在所述区段处，响应于由于胎 面遇到轮胎外部的障碍物而引起的猛烈撞击，胎冠和胎圈之间的轮胎壁可 能被压紧于所述突起和所述障碍物之间，其中所述猛烈撞击导致该区段中 轮胎的内腔的闭合和垂直于所述轮胎的壁的瞬时高压应力，所述保护元件 能够在垂直于所述轮胎壁的方向上弹性变形，所述轮胎的特征在于，所述保护元件包括在该区段中固定到所述橡胶 和所述轮胎壁的增强层上的一层不可压缩的、可弹性变形的材料，该层具 有在平行于其表面的方向上彼此间隔、穿过其整个厚度或部分厚度的空隙。
4. 如权利要求3所述的轮胎，其特征在于，所述层被彼此间隔的开口 贯穿，所述开口的分布和横向尺寸使得允许所述层的材料在被垂直于其表 面的压应力施加高应力时弹性地横向扩展到这些开口留下的空隙中。
5. 如权利要求4所述的轮胎，其特征在于，所述开口被布置成使得在 所述层的厚度中具有在30%和80%之间的空隙率。
6. 如权利要求2和3中任一项所述的轮胎，其特征在于，所述层具有 厚度变化，以在橡胶层的凸起区域之间形成凹入区域，其分布和尺寸使得 当所述凸起区域的顶峰被垂直于该层的压应力施加高应力时允许所述凸起 区域的橡胶弹性地横向扩展到所述凹入区域中。
7. 如权利要求6所述的轮胎，其特征在于，所述凹入区域被布置成使 得在包括所述凸起区域的该层的厚度中提供在30%和70%之间的空隙率。
8. 如权利要求2至7之一所述的轮胎，其特征在于，该层为位于所述 轮胎壁的内表面上的橡胶覆层。
9. 如权利要求2至8之一所述的轮胎，其特征在于，该层由所述轮胎 壁的内表面上的密封橡胶的至少一个区段形成。
10. 如权利要求9所述的轮胎，其特征在于，所述轮胎壁的内表面上 的内部密封橡胶基于丁基橡胶。
11. 如权利要求6或7和权利要求8至10之一所述的轮胎，其特征在 于，所述橡胶层的表面具有大致平行的条纹，所述条纹的密度和幅度基于 橡胶组分的固有弹性模量而选择，以赋予所述层所需的压縮时总刚性模量。
12. 如权利要求ll所述的轮胎，其特征在于，所述橡胶层至少在胎肩 附近的区域和紧邻胎圈的区域中在所述侧壁的内表面上延伸，以使得在胎 壳被外部障碍物压紧的情况下，该层的内表面在该层的两个分离位置处与 其自身接触，在所述位置处，其顶峰接触的条纹在不同方向上彼此横跨。
13. 如权利要求11所述的轮胎，其特征在于，所述橡胶层具有超过1.5 毫米的总厚度，于是所述条纹的高度为大约1.5毫米或更大。
14. 如权利要求11至13之一所述的轮胎，其特征在于，所述条纹的横截面基本上呈三角形。
15. 如权利要求1至14之一所述的轮胎，其特征在于，所述保护元件 在"压紧"应力的方向上具有大于0.5MPa的总刚性模量。
16. 如权利要求1至15之一所述的轮胎，其特征在于，所述保护元件定位于紧邻胎圈的轮胎壁的区段中。
17. 如权利要求1至16之一所述的轮胎，其特征在于，所述保护元件定位于胎肩附近的轮胎壁的区段中。
18. 如权利要求16和17所述的轮胎，其特征在于，所述保护元件基本上在胎肩和胎圈之间的轮胎壁的整个部分上延伸。
19. 如权利要求16至18之一所述的轮胎，其特征在于，所述保护元 件布置在所述轮胎壁的内表面上。
全文摘要
本发明涉及由于道路上的障碍物的撞击、例如行驶到凹坑中或人行道的边沿上对轮胎带来的问题。在这种情况下，当胎面和障碍物之间的撞击导致轮胎的内腔闭合并瞬间产生可能导致增强层断裂的垂直于轮胎壁的高动态压缩应力时，顶部和胎圈之间的轮胎壁可能被压紧于轮辋锁圈槽的突起和外部障碍物之间。在所述应力的方向上具有高刚性模量的可弹性变形的保护元件被使用，例如在轮胎的内壁上设置包含凹槽的橡胶覆层，以至少部分地吸收所述应力。
文档编号B60C17/06GK101568440SQ200780048318
公开日2009年10月28日 申请日期2007年12月21日 优先权日2006年12月28日
发明者J·梅里诺·洛佩斯 申请人:米其林技术公司;米其林研究和技术股份公司