轮胎和轮胎的制造方法与流程

本发明涉及轮胎，特别地涉及所谓的低折返轮胎(low turn-up tyre)，并且涉及所述轮胎的制造方法。

背景技术：

现有技术中已知的轮胎具有多层结构，该已知轮胎的若干部件在图1中被示例性地示出。图1示出轮胎的横截面，特别地示出沿着通过或平行于转动轴的平面截取的径向截面。

参照图1，轮胎的最外部包括环状胎面500和两个胎侧501、502，两个胎侧501、502配置在使用时分别靠近和远离车辆的位置。在胎面500两侧，在胎面500和各个胎侧501、502之间，设置有过渡带(胎肩)511、512。

仍然在车辆的最外部，轮胎在靠近轮辋(在此由C表示)/与轮辋接触的位置具有耐磨胶条503、504。

轮胎的面对内管并且与内管接触的部分是所谓的内衬层515。

不具有胎面的轮胎主体通常称为胎身或胎体505。

在轮胎内部，在胎面和胎体之间设置有环状胎体帘布层510。典型地，胎面带束层509将所述胎体帘布层与胎面分开。

将与轮辋接合的两个环状轮胎部中的每一个轮胎部称为胎圈，并且在图1中分别由506和507表示。各胎圈的最外部由所述耐磨胶条503、504中的一者制成。在各胎圈内部设置有一束金属丝(胎圈芯)，该一束金属丝典型地由弹性体胎身包围。相对于胎圈506由511的所述芯在图1中表示。在下文中将要对胎圈506阐述的内容被认为对于另一胎圈507也是适用的。

胎圈芯511与胎圈填胶512关联。各填胶典型地由高刚度的弹性体制成，能够增大轮胎侧部的刚度。在各胎圈处，胎体帘布层510包裹着胎圈芯511和各个胎圈填胶512，从而形成折返514。

在轮胎制造过程中，具有大致三角体形状的各填胶与相应的胎圈芯联接。两个填胶－芯组件载置于胎体帘布层，该胎体帘布层在形成折返的卷边(折叠)操作之前缠绕在制造鼓上。

各个胎圈填胶主要起到确保来自构成胎圈的材料的弹性返回的连续变化的作用，胎圈相对于轮胎的各个胎侧而言相对较为刚性，各个胎侧相对较为弹性。然而，上述填胶的存在导致胎圈质量和体积的增大，因此导致整个轮胎质量和体积的增大，这会降低滚动效率。

为了克服刚才提到的缺陷，同一申请人提出申请的WO2012/098500公开了一种轮胎，其中，各胎圈填胶由夹在胎圈芯和胎体帘布层之间的弹性体条获得。该弹性体条在胎体帘布层折返操作中被折叠成“U”字形，从而形成围绕胎圈芯的圈。轮胎接着被硫化，从而不需要将填胶和各胎圈芯预组装。

在任何情况下，已知的构造能够在轮胎胎圈的整体刚度、轮胎机械耐久性和期望的质量和体积减小之间的平衡方面最优化。

现有技术轮胎的另一重要方面表现为在朝向轮胎外部折叠的胎体帘布层横向终端(胎体帘布层终端)断裂的形成，该胎体帘布层横向终端有时表示为点“P1”(截面图中)并且在图1中也这样表示。由于在折返处接触的胎体帘布层垫带(flap)之间可能出现的摩擦，和/或由于具有不同机械特性的材料之间界面的存在、在具体的情况中为胎体帘布层材料与构成轮胎外部的弹性体材料之间界面的存在，该断裂更容易产生。断裂在各个耐磨胶条中的产生及随后的快速传播限制了轮胎寿命。

刚才提到的缺陷在所谓的“低折返”轮胎、即具有限制高度的折返的轮胎的情况中特别显著。

在解决该缺陷的尝试中，提出了局部增强件、最终为多层增强件的应用，其中增强件配置在各胎体帘布层侧端(即配置在胎体帘布层终端)。然而，该构造通常导致轮胎制造方法复杂性的显著增加。此外，没有一个已知方案使得耐久性增大到足以补偿上述制造复杂性增加的程度。

EP 0393 966公开了一种子午线轮胎，其具有：硬橡胶片，该硬橡胶片布置在各折返部的外侧；和软橡胶材料，该软橡胶材料夹在折返部和硬橡胶片之间。

US 4,842,033公开了一种轮胎，其在胎圈部具有封装帘线增强层的切割边缘的胶条。

技术实现要素：

因此，本发明提出并解决的技术问题是提供一种轮胎及轮胎的制造方法，其使得克服以上参照现有技术提到的缺陷。

主要通过根据本发明的轮胎和根据本发明的方法解决该问题。

本发明的优选特征如下所述。

本发明通过对起源于折叠的胎体帘布层终端的任何断裂的传播提供降低刚度(高可变形性)的优先路径使得增加轮胎机械耐久性。

因此，根据特别优选的实施方式，每一个胎圈填胶由在胎体帘布层的制成折返的部分的横向端部(“P1”)(即在胎体帘布层终端)处朝向轮胎外侧折叠的一对弹性体材料胶条获得。特别地，低刚度(软)的第一胶条配置成与胎体帘布层相邻并接触，高刚度(硬)的第二胶条配置在第一胶条上并且与相应的胎圈芯接触。优选地，第二胶条刚度高于轮胎的相应的耐磨胶条的刚度。

在以上刚提到的优选实施方式中，各胎圈的填胶因此由所述两个胶条制成，该两个胶条像“U”字那样绕胎圈芯卷绕，并且该两个胶条也具有适当的长度以折叠到胎体帘布层折返的横向端部以外。这样，两个胶条在折返的内部和外部都保护胎体帘布层终端。

优选地，所述两个胶条由于硫化轮胎和/或轮胎的胎圈而被固定，其中硫化轮胎和/或轮胎的胎圈在胎体帘布层折返的步骤和向相应的折返外侧翻转胶条的所述步骤的下游进行。换言之，两个胶条不需要预先联接，可以在折返操作之前在轮胎制造过程中简单地将其中一个胶条载置于另一个胶条上并载置于胎体帘布层上。

因此，对于各个胎圈，所述胶条沿着轮胎横截面提供不同的刚度，特别地，在与胎体帘布层相邻的部分提供较低的刚度。这样，在两个胶条之间的界面处，产生了刚度(可变形性)梯度。该梯度引导断裂根据大致平行于折返外侧的方向沿着折返外侧传播，而不像现有系统那样根据垂直或者大致垂直于制成折返的胎体帘布层部分传播。因此，断裂路径长度在断裂到达轮胎外表面之前增加，因此轮胎耐久性增加。

此外，以上具有不同刚度的构造使得使用刚度非常高的与胎圈芯相邻的(第二)胶条达到整体胎体帘布层刚度的优势。这也使得减小了耐磨胶条厚度，因此减小了重量和成本。

该构造还使得通过适当地选择胶条材料来调节在胶条界面处的刚度(可变形性)的梯度，从而将该梯度调整到特定的轮胎性能要求。

至少在胎体帘布层的制成折返的横向端部(胎体帘布层终端)和在外部与该端部相邻的胎圈部获得以上不同的刚度。特别地，根据优选的变型，(与胎体帘布层相邻的)低刚度材料的胶条仅在与胎体帘布层终端对应的区域延伸、特别地像帽一样延伸。有利地，在该构造中，能够增加较硬胶条的厚度，导致在体积和重量相等的情况下胎圈区域的刚度相应地增加。

在该构造中，第一胶条和第二胶条仍然是相应的胎圈填胶的一部分。

更一般地讲，以上不同刚度能够由具有复合结构的胶条获得，特别地由两种不同的弹性体材料制成。

根据又一变型，不同刚度由具有上述特性并且仅在胎体帘布层折返部分的外部应用的材料插入件来提供。因此，该插入件不必然是相应的胎圈填胶的一部分。

在本文中，除非另外声明，术语截面指的是沿着包含(或平行于)转动轴线的子午线平面截取的轮胎截面。

本发明在用于乘用汽车的子午线轮胎(乘用汽车子午线轮胎)和/或所述的“低折返”轮胎的情况中特别有利。

本发明采用的其他优势、特征和方式从以下通过示例呈现且不具有限制性的一些实施方式的详细说明变得明显。

附图说明

将参照附图，其中：

■图1示出已知轮胎的示意性截面图，已知轮胎的仅某些部分被示例性示出，以上已经参照现有技术介绍过；

■图2示出根据本发明的轮胎的第一优选实施方式的示意性截面图，为了更清楚起见，仅呈现轮胎的半截面；

■图2A示出图2的放大细节，特别是与图2的轮胎胎圈的部分有关的放大细节；

■图3示出根据本发明的轮胎的第二优选实施方式的示意性截面图，同样在该情况下为了更清楚起见，仅呈现轮胎的半截面；

■图3A示出图3的放大细节，特别是与图3的轮胎胎圈的部分有关的放大细节；

■图4A、4B和4C均示出与图2中示出的轮胎的各制造步骤有关的示意性截面图，其中，为了更清楚起见，未呈现轮胎制造设备和轮胎的某些部分；

■图5A、5B和5C均示出与图3中示出的轮胎的各制造步骤有关的示意性截面图，其中，同样在该情况下为了更清楚起见，未呈现轮胎制造设备和轮胎的某些部分；

■图6和图7分别示意性地且通过示例示出可能起源于根据图2和图3的轮胎中的断裂的路径。

以上介绍的图中示出的厚度和曲率应理解为纯粹是示例性的，不必然按比例示出。此外，如所言明的，为了更清楚说明本发明的方面，在所述图中可能省略了轮胎及其制造设备的某些层/部件。

具体实施方式

下文中将参照以上介绍的图说明本发明的一些实施方式和变型。

不同图中相似的部件由相同的附图标记表示。在接下来的详细说明中，相对于在说明书中已经说明过的实施方式和变型的其他实施方式和变型将仅结合相对于已经展现的内容的区别进行说明。

此外，以下说明的不同的实施方式和变型在兼容时可能被组合地采用。

首先参照图2和图2A，根据本发明的第一优选实施方式的轮胎通常以1来表示。优选地，轮胎1是“低折返”轮胎，特别地是RDP轮胎。

由于轮胎1以半截面呈现，所以下文中附图标记将被赋予在呈现的部分中出现的元件和部件。应当理解的是，说明的内容也适用于示出部分对侧的部分。

与已经结合现有技术说明的内容相同，轮胎1在其外部包括环状胎面2和在使用时分别配置在远离车辆和靠近车辆的位置的两个胎侧。在图2中，由3表示的近侧是可见的。在胎面2两侧，在胎面2和各胎侧之间设置有两个相应的过渡区域(胎肩)，其中一个过渡区域在图2中示出并且由4表示。仍然在外部，在靠近轮辋(这时也由C表示)/与轮辋接触的部分，轮胎1具有耐磨胶条(AGS)，其中一个耐磨胶条在图2中示出并且由5表示。

轮胎主体、即胎体由6表示。

在轮胎内部，在胎面2和胎体6之间夹着具有环状构造的胎体帘布层10。同样在本情况下，胎面带束层11将胎体帘布层10与胎面2分开。

轮胎1还包括将与轮辋C接合的两个环状部、即两个胎圈，其中一个胎圈在图2中可见并且由12表示。

大致包裹在由弹性体制成的套(case)中的环形金属帘线束(胎圈芯)插在胎圈12内。该束与其套一起由121表示。

整体由20表示的胎圈填胶与胎圈芯121关联。

在胎圈12处，胎体帘布层10围绕胎圈芯121和相应的填胶20折叠，从而形成相应的折返14。胎体帘布层的制作折返14部分的端部由101表示，其终端(胎体帘布层终端或参照现有技术提到的点“P1”)由102表示。制作折返14的胎体帘布层部分限定了具有大致三角几何形状的隔室(compartment)。所述隔室具有位于轮辋侧的底和位于胎面2侧的顶点。胎圈芯121配置成与底相邻并且在远离顶点的填胶部分与填胶20接触。

如图2A更详细地示出，胎圈填胶20具有从折返14出来的部分21，该部分21自身在胎体帘布层端部101外侧折返。由于后面将阐明的原因，该部分21在这里称为断裂控制元件。因此，断裂控制元件21与胎体帘布层端部101相邻地伸展，延伸至折返14外侧。在这里考虑地，断裂控制元件长度在图中通过示例被呈现。

断裂控制元件21沿着其截面具有不同的刚度。因此，断裂控制元件21具有与胎体帘布层10相邻的第一部分211和远离胎体帘布层10(或与胎体帘布层10距离远)的第二部分212，该第二部分212因此在耐磨胶条5侧指向轮胎1的外侧。第一部分211比第二部分212刚度小(更软)(第二部分212更硬)。

断裂控制元件21典型地由弹性体制成。在本示例中，断裂控制元件21由不同刚度的两种弹性体材料制成，在根据稍后说明的方式的轮胎1的制造过程中联接。

优选地，第二部分212具有比相邻的耐磨胶条5的刚度大的刚度。

例如，第一部分211可以具有≤大约2.5MPa的刚度M50、优选地M50≤大约2.2MPa，并且ELB≥大约400％、优选地≥大约500％，其中ELB表示断裂时的伸长率，M50表示伸长50％时的刚性模量。

第二部分212可以具有包括在大约2.0MPa-11.0MPa范围内的刚度M50，ELB可以包括在大约80％-400％范围内，优选地，M50包括在大约6.0MPa-11.0MPa的范围内，ELB包括在大约80％-160％的范围内。

耐磨胶条可以具有包括在大约1.0MPa-2.0MPa范围内的刚度M50，ELB可以包括在大约300％-400％范围内，优选地，M50包括在大约1.5MPa至2.0MPa的范围内，ELB包括在大约335％-365％的范围内。

关于(硫化步骤之前的)厚度，下面示出示例性的值。

对于第一部分211，厚度优选地包括在大约0.2mm-1.5mm的范围内。

对于第二部分212，厚度优选地包括在大约0.2mm-1.5mm的范围内。

如下面也将详细说明的，构件21的第一部分211提供起源于胎体帘布层终端102以及通常起源于胎体帘布层端部101的任何断裂的传播用的优先路径。

由于说明过的构造，耐磨胶条5可以具有包括在大约2.0mm-7.5mm范围内的厚度，该厚度在点P1下方大约5mm的径向距离处测得。

胎圈填胶20及其断裂控制构件21的结构能够通过参考轮胎1的按图4A至4C的顺序示意性示出的制造方式而更好地理解。同样在该情况下，为了说明的简化，将仅参照胎圈部12的制造，这应理解成另一胎圈在相同的制造设备中根据相同的制造方法的操作/步骤被同样地制成。

首先参照图4A，首先将胎体帘布层10载置于制造鼓400上，制造鼓400以非常示意性的方式呈现。将呈一对胶条201和202形式的胎圈填胶载置于胎体帘布层10上。胶条201和202分别对应于部分211和212，该部分211和212在稍后将被考虑的轮胎1的最终硫化步骤的下游制成。

胶条201和202的横向外部制成断裂控制构件21。该部分延伸到胎体帘布层10的端部102以外，并且在该步骤或随后的步骤中，在端部102以外被折叠或者更优选地被折返。该填胶折返阻止了在轮胎制造过程中产生的气囊的形成。

然后将胎圈芯121置于第二胶条202上。

优选地，为了精确定位，将胎体帘布层10配置在鼓400上，然后将第一胶条201配置在胎体帘布层10上；类似地，在将第一胶条放到胎体帘布层10上之后，将第二胶条202载置于第一胶条201上；如是，在将第二胶条202载置于第一胶条201上之后，将胎圈芯121载置于第二胶条202上。

此时，如图4B和4C所示，可以致动鼓部件、特别是两个囊状物401和402，该鼓部件将胎体帘布层10和填胶绕着芯121折叠成“U”字形，直到“U”字形的两个填胶分支接触为止。

在这里考虑的优选实施方式中，填胶条的构造以及特别是填胶条的总长度和位置使得填胶夹在折返14和胎体帘布层10的面向轮胎内部的对侧垫带之间、即胎体帘布层10的轴向内部和“衍生(descendant)”部之间。换言之，在本构造中，胎体帘布层10的两个对侧垫带在折返14处不直接接触。特别地，在所述构造中，在填胶的断裂控制构件21处的填胶折返使得至少该填胶部分总是夹在胎体帘布层10的端部102和其对侧之间。填胶20的位于胎体帘布层10的相反垫带之间的单个或两个插入在硫化步骤的下游有利于部件相互粘着，特别是防止胎体帘布层10的垫带的分离。

如所述的，接着与轮胎1的其他部分的硫化同时进行硫化胎圈12的步骤。该硫化使得原始胶条201和202的材料完全填充折返14的内部空间，消除了任意局部气囊。同样，硫化使得断裂控制构件21在外部粘着于胎体帘布层10。

如所述的，各胶条201、202分别对应于断裂控制构件21的具有较低刚度和较高刚度的各部分211、212。因此，在本示例中，也在适当地执行填充功能、即配置在折返14内的填胶部分提供不同的刚度。

要理解的是，即使某些轮胎部件、特别是填胶20在硫化步骤前后由相同的附图标记限定和表示，它们在该步骤的上游和下游可以具有不同的特性，例如具有不同的构造、构型或厚度。

此外，为了简洁起见，以上说明未提及轮胎的其他元件、例如所谓的“内衬层”和耐磨胶条的应用，因为该应用可以通过已知的方式完成。

要理解的是，所述轮胎硫化步骤发生在所有部件组装之后、制造过程的结尾。

图3和3A示出根据本发明的轮胎的不同实施方式，这里轮胎由100表示。在轮胎100中，由210表示的断裂控制构件包括具有较低刚度的第一部分221，该第一部分仅在胎体帘布层10的胎体帘布层终端102处延伸并且从胎体帘布层终端102向轮胎的外侧延伸。特别地，第一部分221限定用于胎体帘布层10的终端102的一种帽。

断裂控制构件210还包括第二部分222，第二部分222类似于参照第一实施方式说明的第二部分212。在本情况下，第二部分222可以具有大于第一实施方式的厚度。优选地，在本实施方式中，第二部分222的厚度(在硫化之前)包括在大约0.5mm-2.5mm的范围内。

因此，在该第二实施方式中，由220表示的胎圈填胶近乎完全由第二部分222制成，第一部分221仅对该填胶220的位于胎体帘布层终端附近的小部分有贡献。

同样在本情况下，胎圈填胶220和断裂控制构件210能够从具有适当配置和构造的一对胶条开始制成。制成轮胎的方式按图5A至5C的顺序被示意性地示出。

轮胎1和100内的可能的断裂的传播样式分别在图6和图7中示出。

特别地，从胎体帘布层10的胎体帘布层终端102开始的断裂在断裂控制构件21、210的第一部分211、221和第二部分212、222之间的界面处发现刚度(可变形性)梯度。因此，基于从断裂力学已知的行为，所述断裂在低刚度211、221的部分中根据优先路径传播，我们可以限定该优先路径为径向的。在断裂克服了断裂控制构件21、221的伸长量之后，断裂沿轴向朝耐磨胶条5传播，到达轮胎1、100的外部。

因此，应更好地理解的是，与仅沿轴向的断裂传播相比，轮胎耐久性大大增加。

对于这里考虑的两个优选实施方式，为了评估在图6和图7中由X表示的区域中的应力作用下的变形分布，已经对轮胎虚拟模型进行过一些模拟。该区域X对应于胎体帘布层10、断裂控制构件21、210和耐磨胶条5之间的界面区域。

该模拟已经表明，与已知方案的变形相比，在关注区域中胎体帘布层10的变形更为受限。该情况减小了断裂产生的风险。

此外，较低刚度的部分211、221的变形大，而较刚性部分212、222的变形非常小，导致断裂直接传播到耐磨胶条5中的风险减小。

此时，将更好地理解的是，本发明使得获得以下说明的(另外的)优势。

首先，因为在折返操作之前构成各胎圈的填胶(和相关的断裂控制构件)的胶条/部分能够在胎体帘布层上简单地一个载置于另一个上，所以轮胎制造方法更简单。因此，不再需要将胎圈填胶和相应的胎圈芯预联接在一起，该预联接是已知轮胎中需要的相当复杂的操作。

在以上考虑的具有两个胶条的优选实施方式中，轮胎制造与除了胎圈填胶外还采用局部增强件的方案的轮胎制造相比更便宜，这是由于各个元件的最低成本和制造方法的简化，该制造方法不需要胎圈填胶和增强件的单独的准备和组装步骤。

此外，因为以上述方式预组装到胎体帘布层上的胶条/部分在随后的胎体制造过程中被紧固到胎体帘布层上，因此消除了任何气囊和/或微缺陷的风险，所以轮胎制造更实际和有效。

仍然在以上考虑的具有两个胶条的优选实施方式中，最刚性的胶条将刚性较小的胶条压抵于胎体帘布层，进一步减小了制造缺陷和气囊形成的风险。

到此已经参照优选实施方式说明了本发明。设想的是，其他实施方式在由以下权利要求的保护范围限定的同样的发明核心内是可行的。