专利名称：具有三角形胎冠加强件的轮胎的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有径向胎体加强件的轮胎，更具体地说，涉及将安装在承受重负荷和以持久速率行驶的车辆上的轮胎，例如，将安装在载重卡车、拖拉机、拖车或公路公共汽车上的轮胎。
胎体加强件在两侧各自至少锚定至一个胎圈钢丝上，并在顶部径向覆盖有胎冠加强件，胎冠加强件至少包括两个重叠的并由绳索或缆索形成的所谓工作线网层，这些绳索或缆索在每一个线网层内是平行的，并在一个线网层与下一个线网层中相互交叉，其与轮胎的周向形成绝对值最多为45°的角度。通常，它还包括一个由低延展性金属绳索或缆索形成的线网层，金属绳索或缆索与周向形成45°至90°之间的角度，该线网层称为三角形线网层，其径向位于胎体加强件和第一胎冠线网层(即所谓的工作线网层)之间。三角形线网层与两个工作线网层形成一个三角形加强件，该三角形加强件在所承受的不同应力下变形很小，三角形线网层的基本作用是接受所有加强件在轮胎胎冠区域都要承受的横向压缩力。
由于道路网的改进以及在世界范围内汽车公路网的增长，因而称作“公路”轮胎的某些现代轮胎将在高速下及加长的长途旅行中行驶。这种轮胎的所有这些行驶条件无疑是要求轮胎的磨损要小一些，从而增加行驶公里数；但另一方面，轮胎的耐用度，特别是胎冠加强件的耐用度大大受到影响。
存在于胎冠加强件上的应力，特别是存在于两个工作胎冠线网层之间的剪切应力与最短工作线网层端部的运行温度的不可忽视的增长相结合，造成所述端部处橡胶裂纹的出现和扩展，尽管在工作胎冠线网层边缘连接处存在加厚的橡胶层。同样的问题也存在于这样的两个线网层的边缘中，这两个线网层的加强元件在第一个线网层中与另一个线网层中相互交叉，所述另一个线网层不一定在径向紧邻所述第一个线网层。
为克服上述缺点，并提高所讨论类型轮胎的胎冠加强件的寿命，一些现有专利提出了一些解决方案，这些解决方案涉及橡胶混合物层和／或成型元件的结构和质量，所述橡胶混合物层和／或成型元件布置在工作线网层的端部之间和／或围绕端部而布置，特别是，它们布置在最短的工作线网层的端部之间和／或围绕其端部而布置。
为改进位于胎冠加强件边缘附近的橡胶混合物的抗老化性能，法国专利1389428主张结合低迟滞性的胎面，用由低迟滞性橡胶混合物制成的橡胶成型元件至少覆盖胎冠加强件的侧面和边缘。
为了避免胎冠加强线网层的分离，法国专利2222232提出对加强件的端部涂敷橡胶衬垫，橡胶衬垫的肖氏A级硬度不同于覆盖在所述加强件顶上的胎面的肖氏A级硬度，但大于布置在胎冠加强件线网层边缘和胎体加强件边缘之间的橡胶混合物成型元件的肖氏A级硬度。
美国专利5，154，217应用不同的测量单元，提出在两个线网层的端部之间，于所述两个线网层之间的线网层的延伸部分，布置橡胶混合物衬垫，其在100％延伸率时的弹性模量大于胎面的同名模量。
为加强两个胎冠加强线网层的对应边缘的连接，法国专利2298448公开了在所述边缘之间应用所谓的剪切橡胶，这种剪切橡胶具有高的肖氏A级硬度和在100％延伸率时的高弹性模量，并且，这种应用还可与在胎冠加强件和胎体加强件边缘之间布置各向异性的橡胶带相结合。
同样的应用出现在法国专利2499912中描述的胎冠加强线网层的连接中，其中，布置在两个主要的胎冠加强线网层之间的橡胶层的横向部分由高肖氏硬度的橡胶混合物制成。
其它的一些解决方案也被考虑，以改进胎冠加强线网层的抗分离性能。这些解决方案在于用至少一层橡胶混合物对轴向宽度最小的线网层的至少一个端部进行涂敷，不管其是否用加强元件做了加强。对于单一层的情况，后者最好如FR1226595所描述和展示的那样，围绕线网层的端部向上翻转，其中，该层由十分细的金属丝加以加强，或者如在文件JP266703中描述和展示的那样，或如在法国专利2671516中替代提出的那样，采用单独地由高弹性模量橡胶构成的保护层。
以上列举的各种结构不能为在高度不利条件下行驶的轮胎提供完全令人满意的解决方案。
按照本发明，所提出的轮胎具有一径向胎体加强件，该径向胎体加强件在每个胎圈内至少锚定在一个胎圈钢丝上，并在顶部覆盖有一胎冠加强件，该胎冠加强件至少包括两个加强元件线网层，加强元件在每个线网层内相互平行，并在一个线网层与另一个线网层中相互交叉，所述两个线网层的轴向宽度不同，至少一对交叉线网层中轴向宽度较小的线网层的每个边缘与同一对线网层中轴向宽度较大的线网层通过一橡胶混合物成型元件P隔开，成型元件P的轴向外端所在的位置与轮胎赤道平面相隔的距离至少等于所述平面与较宽的线网层的端部之间的距离，所述成型元件P本身通过一镶边橡胶物G与宽度较小的线网层的衬垫C隔开，镶边橡胶物G的轴向外端所在的位置与所述平面的距离至少等于宽度较小的线网层的宽度的一半，所述成型元件P、所述镶边橡胶物G和所述衬垫C在相对延伸率为10％的拉力作用下时的弹性正割模量分别为MP、MG、MC，且MC≥MG＞MP。
镶边橡胶物G的轴向内端所在的位置与赤道平面之间的距离最好是至多等于所述平面与所述成型元件P的轴向内端之间的距离。
所述镶边橡胶物G可围绕所讨论的两个交叉线网层中宽度较小的胎冠线网层的边缘向上翻转，从而完全涂敷构成所述宽度较小的胎冠加强线网层的加强元件的端部。
在所讨论的两个线网层中宽度较小的线网层端部所测量到的成型元件P的厚度最好处在位于两个线网层各自绳索的母线之间的橡胶混合物的总厚度的30％至80％之间小于30％的厚度不可能获得令人信服的结果，而大于80％的厚度对两个线网层之间的抗分离性能的改进无用，且从成本观点来看是不利的。
镶边橡胶物G的厚度至少等于所述总厚度的15％，以易于在工业中应用。采用很小的厚度将会产生大量的废品，特别是在所述的镶边橡胶物回到轮胎帘布层的端部上的情况下时更是如此。
本发明的特征通过下面参照附图所作的说明将能够更加清楚地加以理解，附图以非限定方式展示了实施例的实例，其中
图1是本发明提出的轮胎胎冠的示意图；图2是本发明第二方案中胎冠加强件线网层边缘的放大示意图。
根据本发明，所例举的轮胎的尺寸为385／65R 22．5，它所具有的形状比H／S基本上等于0．65，其中，H是轮胎在其轮箍上的高度，而S是所述轮箍安装在其运行轮箍11．75×22．5上并充气至建议压力为9bar时的最大轴向宽度。
所述轮胎主要包括一个胎体加强件，在所描述的情况下，该胎体加强件由钢制金属绳索制成的单一线网层1形成，它可以承受的拉力要远大于轮胎充气压力产生的拉力。该胎体加强件1通过橡胶内层与充气气体隔离，在每一胎圈内锚定到至少一个胎圈钢丝(未表示)上，并在顶部径向外侧覆盖有胎冠加强件3。所述胎冠加强件3在径向由内向外由所谓的三角形线网层31构成，三角形线网层31由钢制的非延展性金属绳索形成，金属绳索与轮胎的周向形成一个可处于50°至90°之间的角度，在所讨论的情况下，该角度等于50°，并向右指向。所述线网层31的轴向宽度L31为270mm。线网层31在其顶部径向覆盖有第一工作线网层32，该第一工作线网层32由钢制的非延展性金属绳索形成，从而使得在垂直于绳索方向的每单位宽度上的拉伸刚度至少等于线网层31的同名刚度，所述绳索与周向形成一个18°的角度，并向右指向，即具有与线网层31的绳索相同方向的指向。线网层32的宽度L32为280mm，因而其端部要比线网层31的端部离赤道平面更远。
第一工作胎冠线网层32本身的顶部在径向外侧覆盖有第二工作线网层33，第二工作线网层33由与工作线网层32相同的钢制金属绳索构成，因此，它们具有相同的每单位长度的拉伸刚度，所述绳索与周向形成18°的角度，并向左指向，该第二工作线网层的绳索与第一工作线网层的绳索交叉。位于径向外侧的第二工作线网层33的宽度L33等于260mm，比宽度L32少20mm，这就是为什么在第一线网层32的每一端部与第二线网层33的每一端部之间存在10mm轴向距离的原因。
两个工作线网层32和33各自具有由相同橡胶混合物制成的衬垫C1和C2。
所谓的保护线网层34将胎冠加强件结束。线网层34由所谓的弹性金属绳索构成，即由在等于10％的断裂负载的力的作用下其相对延伸率至少为2％的金属绳索构成(而小于2％的延伸率是非延展性绳索的特征)，金属绳索与周向形成一个18°的角度，该角度等于第二工作线网层33中的绳索所形成的角度，并与第二工作线网层33所取的方向有相同的指向，线网层34的宽度L34的宽度为212mm，即小于L33和L32。
轮胎由胎面2结束，胎面2由侧壁5与轮胎的胎圈相连。
在两个线网层中轴向较宽的第一工作线网层32与轴向宽度较小的第二工作线网层33之间有一橡胶混合物成型元件P1，它具有三角形形状，并布置成其插入于所述工作线网层边缘之间的轴向宽度1位于较短工作线网层33的宽度L33的5％和10％之间。所述宽度较小的线网层33的每一端部覆盖有镶边橡胶物G1，所述橡胶物绕着线网层的端部向上翻转，从而在径向上方和径向下方覆盖了所述线网层的边缘，位于线网层33径向下方的镶边橡胶物股绳的轴向内端所在的位置与赤道平面的距离略小于所述平面与成型元件P1的轴向内端之间的距离，而线网层33径向上方的镶边橡胶物股绳的轴向内端所在的位置与赤道平面的距离略小于所述线网层下方的股绳的端部与所述赤道平面的轴向距离。成型元件P1的厚度(图2中表示得更清楚)在与线网层33的端部处测量时等于1．25mm，或等于位于两个线网层32和33各自绳索之间的橡胶的总厚度的36％，所述厚度是在绳索的母线之间及在所述宽度较小的线网层的端部处测量得到的。在所述情况下，镶边橡胶物G1的厚度等于1．2mm，线网层33的衬垫C2、镶边橡胶物G1和成型元件P在拉力下各自的弹性正割模量MC2、MG1、MP1分别等于11MPa、9MPa和3MPa，并满足公式MC2≥MG1＞MP1。
图2中所示的顶部加强件与图1所示的不同之处在于，保护线网层34的轴向宽度L34为260mm，它由绳索构成，该绳索与周向形成26°的角度，并以与线网层33的绳索的相同方式指向，另外，工作线网层33的宽度L33等于212mm。其结果是，具有两对绳索线网层，绳索在一个线网层中与另一个线网层中相互交叉。第一对线网层由线网层32和33组成，其中线网层33的宽度较小，而另一对线网层则由线网层32和34组成，其中线网层34的宽度较小。虽然从线网层间分离的观点看来，线网层33和34之间的连接较为有利，但本发明提出最佳的解决方案是，在每个被认为是宽度较小的线网层(即线网层33和34)的径向内侧，即在线网层33的下方布置一镶边橡胶物G1，而在线网层34的下方布置一镶边橡胶物G2，一方面，成型元件P1实现了与轴向宽度较宽的线网层32的衬垫C1的连接，另一方面，成型元件P2实现了与成型元件P1的连接，成型元件P1反过来又与线网层32的衬垫C1连接。在所讨论的情况下，镶边橡胶物G1围绕工作线网层33的边缘向上翻转，对镶边橡胶物G2也同样，即G2围绕线网层34的边缘向上翻转。镶边橡胶物、成型元件和线网层衬垫的各自弹性正割模量满足以下不等式MC2≥MG1＞MP1和MC3≥MG2＞MP2，如果线网层32的衬垫称作C1，线网层33的衬垫称作C2，而线网层34的衬垫称作C3。在所讨论的实例中，衬垫C1和C2具有相同的构成和性能；对两个镶边橡胶物G1和G2也一样，即它们从构成和性能观点看没有什么不同；两个成型元件P1和P2也由相同的橡胶混合物构成。当然，可以理解，在拉力作用下其弹性正割模量满足上述关系式的条件下，衬垫可相同或不同，镶边橡胶可彼此不同，以及对成型元件也同样适用。如图1的情况下，围绕着线网层33端部的镶边橡胶物G1的股绳的轴向内端与赤道平面的距离稍大于所述镶边橡胶物G1的径向内部股绳与赤道平面的距离。至于镶边橡胶物G2的径向下方股绳的端部，它或者可比橡胶物G1的径向上方股绳的轴向内端更靠近赤道平面，或者相反，即更远离赤道平面。橡胶物G2的径向上方股绳的轴向内端的位置并不重要，只要线网层34的端部确保被覆盖即可。
对应图1所示结构的轮胎与这样的轮胎进行比较，该轮胎的胎冠加强件由相同的顶部线网层构成，但它们的工作线网层32和33的边缘被由橡胶混合物构成的简单成型元件隔开，它在10％的延伸率时的弹性模量略小于对两个线网层均相同的衬垫的同名模量，而线网层33和34的边缘被一个单一橡胶层隔开，该橡胶层通过线网层33和34的两个相同的砑光厚度形成。比较两种轮胎的运行情况，可以得出，所讨论的轮胎在汽车道环线上，即在直线行程百分比十分高的环线上平均具有有20％的里程优势，而在所谓的高漂移环线上，即在曲线百分比较高的环线上，也同样具有20％的里程优势，其中，两种行驶类型的负载和充气压力条件均相同，即均采用轮胎生产商建议的参数。
权利要求
1.一种轮胎，它具有一个径向胎体加强件(1)，该径向胎体加强件(1)在每个胎圈内至少锚定至一个胎圈钢丝上，并在顶部覆盖有胎冠加强件，该胎冠加强件至少包括两个加强元件线网层(32)和(33)，加强元件在每个线网层内相互平行，并在一个线网层(32)与另一个线网层(33)中相互交叉，所述两个线网层(32、33)的轴向宽度不同，至少一对交叉线网层(32、33)中轴向宽度较小的线网层(33)的每个边缘与同一对线网层中轴向宽度较大的线网层(32)之间用橡胶混合物成型元件P隔开，成型元件P的轴向外端所在的位置与轮胎赤道平面之间的距离至少等于所述平面与轴向宽度较宽的线网层(32)的端部之间的距离，所述成型元件P本身通过镶边橡胶物G与宽度较小的线网层(33)的衬垫C隔开，镶边橡胶物G的轴向外端所在的位置与所述赤道平面之间的距离至少等于宽度较小的线网层(33)的宽度的一半，所述成型元件P、所述镶边橡胶物G和所述衬垫C在相对延伸率为10％时的拉力作用下的弹性正割模量分别为MP、MG、MC，且MC≥MG＞MP。
2.如权利要求1所述的轮胎，其特征在于，镶边橡胶物G的轴向内端所在的位置与赤道平面之间的距离最好至多等于所述平面与所述成型元件P的轴向内端之间的距离。
3.如权利要求1所述的轮胎，其特征在于，镶边橡胶G围绕宽度较小的胎冠线网层(33)的边缘向上翻转，从而完全涂敷构成所述线网层的加强元件的端部。
4.如权利要求1至3中任何一个所述的轮胎，其特征在于，在宽度较小的线网层(33)的端部测量的成型元件P的厚度处在位于两个线网层(32、33)各自绳索的母线之间的橡胶混合物的总厚度的30％至80％之间。
5．如权利要求1至4中任何一个所述的轮胎，其特征在于，镶边橡胶物G的厚度至少等于位于两个线网层(32、33)各自绳索的母线之间的橡胶混合物的总厚度的15％。
全文摘要
本发明涉及一种具有径向线网层加强件(1)的轮胎,加强件(1)的顶部覆盖有胎冠线网层加强件,它至少包括两个线网层(32)和(33),线网层(32)和(33)由在一个线网层(32)和另一个线网层(33)中相互交叉的加强元件构成,所述线网层(32、33)的轴向宽度不等。本发明的特征是,轴向宽度较小的线网层(33)的每个边缘通过橡胶混合物成型元件P与轴向宽度较宽的线网层(32)隔开,成型元件P本县通过镶边橡胶物G与宽度较小的线网层(33)的表面涂层C隔开,成型元件P、镶边橡胶物G和表面涂层C在10%的延伸率下的弹性模量分别为MP、MG、MC,且MC≥MG>MP。
文档编号B60C9/20GK1291945SQ99803607
公开日2001年4月18日 申请日期1999年2月2日 优先权日1998年2月5日
发明者吕里安·邦迪 申请人:米什兰集团总公司