具有复合带束的轮胎的制作方法
【专利说明】具有复合带束的轮胎
【背景技术】
[0001] 因为充气轮胎的出现，所以轮胎工程师必须应对各种车辆性能参数，轮胎对这些 性能参数具有显著的影响。这些性能属性的某些例子是干地和湿地牵引、操纵、舒适和噪 声。轮胎工程师已经做出的改善这些性能属性的进展之一在于，增大轮胎的宽度，同时增大 安装该轮胎的车轮的轮辋直径。这些设计选择的结果在于，侧壁高度减小。侧壁高度测量 为胎面中心与标称车轮直径之间的径向高度。端面宽度与侧壁高度的比形成无量纲参数， 被称为轮胎的"扁平率"。通常用于高性能车辆的轮胎可以具有非常大的宽度，300mm或更 大，和非常小的扁平率，通常在0.25的范围内。
[0002] 对于轮胎工程师而言，这些非常宽的轮胎存在的问题在于，需要在高性能车辆能 够达到的速度下维持高水平的湿地牵引。安装在车辆上、然后加载并充气到其设计值的轮 胎与道路表面形成准矩形接触表面。为了最大化道路保持，期望的是在各种操作条件下保 持这种胎面接触表面。具体地，当轮胎在高速下滚动通过道路上的深水层时，轮胎胎面中的 凹槽不能够对水层进行排水。在这些条件下，发生流体动力提升，该流体动力提升减小了胎 面接触表面的接触程度，并且可能降低由轮胎提供的湿地牵引水平。
[0003] 在解决这个问题的尝试中，轮胎工程师已经采用各种手段在胎面的中心部分中增 加深的或宽的纵向凹槽，以允许轮胎进行排水。这种凹槽构造有效地形成宽度为常规轮胎 上所用宽度的一半的两个接触表面。这种方法的例子可见于美国专利5, 176, 766,其中另外 的常规构造的轮胎的胎面凹槽已经被改变，以提供中心凹槽，该中心凹槽与两侧的凹槽要 宽的多。所有的凹槽具有常规的深度。这对于新的轮胎而言实现了期望的改进，但是随着 轮胎磨损，中心凹槽变窄，现在接触表面类似于常规轮胎的接触表面。
[0004] 在美国专利3, 830, 273所述的另一个方法中，通过在轮胎的中心线处增加环形加 强件来改变轮胎的构造。这允许轮胎胎体的子午线轮廓以类似于在中心处连接两个较窄的 轮胎而形成单个宽轮胎的方式进行改变。这种方法的优点在于，中心凹槽可以形成为较宽 且较深，并且在轮胎的整个使用寿命期间保持中心凹槽。然而，这种构造的轮胎在常规的轮 胎构建机器上部容易制造。
[0005] 为获得这样的形状所进行的这些和其它尝试已经导致制造复杂性和/或牺牲其 它轮胎性能。因此，有利的是提供一种新的方法，以获得双重接触表面，同时避免制造复杂 性和/或避免牺牲其它轮胎性能属性。
【发明内容】
[0006] 示例性轮胎至少包括左胎面部分、右胎面部分，其中左胎面部分和右胎面部分通 过纵向取向的凹槽沿轴向分隔开。该轮胎具有胎体层，该胎体层包括加强帘线，以形成左侧 壁和右侧壁。胎体层的加强帘线分别锚固在左胎圈部分和右胎圈部分中。左侧壁沿径向延 伸以连接左胎面部分，右侧壁沿径向延伸以连接右胎面部分。当轮胎安装在轮辋上时，胎面 部分、侧壁部分和胎圈部分封闭形成腔体，轮胎通过该腔体充气以便在各种施加的载荷下 进行操作。胎面加强件包括多个胎面加强层，其中加强元件由布置在相对的层中的平行加 强件形成，并且相对的层中的每个层都相对于圆周方向具有偏置角度β。每个胎面加强层 中的加强元件的偏置角度β对应于由隔膜均衡等式确定的多个均衡隔膜形状，这些形状 连接在一起以形成连续的复合形状。
[0007] 在示例性轮胎的另一个方面中，中心胎面加强层具有凹形形状和偏置角度β i，该 偏置角度P1小于左胎面加强层和右胎面加强层的偏置角度β 2，中心胎面加强层的冠部半 径小于左胎面加强层的冠部半径并且小于右胎面加强层的冠部半径。左胎面加强层和右胎 面加强层之一具有凸形形状。
[0008] 在示例性轮胎的多种实施例中，加强层具有偏置角度β沿着轮胎的轴向方向连 续变化的加强元件。胎面加强件可以是单个的、一体的或连续的延伸轮胎宽度的胎面加强 层，其中加强元件的偏置角度β沿着轴向方向能够连续地变化。
[0009] 在示例性轮胎的另一个实施例中，左胎面加强层和右胎面加强层具有凸形形状， 并且中心胎面加强层具有凸形形状。在其它实施例中，胎面加强层包括外部左凸形区段、左 平坦区段、以及内部左凸形区段、中心区段、内部右凸形区段、右平坦区段和外部右凸形区 段。
【附图说明】
[0010] 参考附图，在说明书中描述了针对本领域普通技术人员的本发明的完全和全部公 开，包括其最佳模式，其中：
[0011] 图1提供了美国专利3, 830, 273所示的轮胎的轮胎子午面的横截面图。
[0012] 图2提供了根据第一个示例性实施例的尺寸为335/25ZR20的轮胎100的示意图， 示出了具有宽中心凹槽的双重胎面。
[0013] 图3提供了本发明的轮胎100的轮胎子午面的横截面图。
[0014] 图4提供了轮胎100的复合带束布置的透视图。
[0015] 图5提供了沿径向向轮胎100的复合带束布置内侧看的视图。
[0016] 图6a和6b提供了具有偏置帘布层的轮胎的示意图及其相关的术语和坐标系统。
[0017] 图7针对完整隔膜形状，针对re= 250，r。= 300, β。= 30度，示出了当β。大于 临界带束角度时偏置隔膜的形状。
[0018] 图8示出了当β。大于临界带束角度时偏置隔膜的形状。
[0019] 图9示出了当β。小于临界带束角度时偏置隔膜的形状。
[0020] 图10示出了轮胎100的复合带束布置。
[0021] 图11示出了用于轮胎100的复合带束布置的轮胎构建转鼓的示例性实施例。
[0022] 图12a示出了具有单个叠置部分的轮胎100的复合带束布置的示例性实施例。
[0023] 图12b示出了具有多个叠置部分的轮胎100的复合带束布置的示例性实施例。
[0024] 图13提供了根据第二个示例性实施例的轮胎200的示意图，示出了具有宽中心凹 槽的双重胎面。
[0025] 图14示出了轮胎200的复合带束布置。
[0026] 图15示出了用于轮胎200的复合带束布置的带束角度β的轴向变化。
[0027] 图16提供了沿径向向轮胎200的复合带束布置内侧看的视图，进一步示出了带束 角度β的轴向变化。
【具体实施方式】
[0028] 本发明提供一种独特的带束布置，其可以用于充气轮胎，以获得双重接触表面，同 时避免制造复杂性和/或避免牺牲其它轮胎性能属性。为了描述本发明，现在将详细参考 本发明的实施例和/或方法，在附图中或利用附图示出了这些实施例和/或方法的一个或 多个例子。每个例子都提供为解释本发明，而非限制本发明。事实上，对于本领域的技术 人员将显而易见的是，可在不脱离本发明范围或精神的前提下对本发明作出各种修改和变 化。例如，作为一个实施例的一部分描述的特征或步骤可以用于另一个实施例或步骤，以形 成另外实施例或方法。因而，拟由本发明涵盖这些修改和变更，只要这些修改和变更落入后 附的权利要求书及其等同物的范围即可。
[0029] 对于本公开，以下的术语限定如下，其细节如图6所示。在整个公开中，采用柱面 坐标系统。
[0030] "轴向方向"x指的是方向z，该方向z与轮胎的旋转轴线平行，和/或与车轮在沿 着道路表面行驶时的旋转轴线平行。
[0031] "径向方向或半径" r指的是方向r，该方向r与轴向方向垂直，并且从旋转轴线向 外延伸。
[0032] "赤道面"指的是垂直地穿过旋转轴线并且将轮胎结构等分的平面。
[0033] "赤道"指的是加强层的轮廓的最宽部分。
[0034] "子午面"指的是与轮胎结构的旋转轴线平行地穿过该旋转轴线的平面。这种视角 通常被称为"切割平面"。
[0035] "凹形"意味着在子午面的二维视图中看时胎面加强层的曲率具有位于轮胎外侧 的曲率中心。
[0036] "凸形"意味着在子午面的二维视图中看时胎面加强层的曲率具有位于轮胎内侧 的曲率中心。常规的轮胎具有凸形胎面加强层。
[0037] "冠部半径"r。指的是隔膜均衡曲线的切线在该处是水平的半径。
[0038] "赤道半径"re是隔膜均衡曲线的凸形区段的切线在该处是竖向的半径。
[0039] 图1提供了如美国专利3, 830, 273所述的，为获得具有双重接触表面的轮胎所做 的现有尝试所代表的轮胎的轮胎子午面的横截面图。轮胎形成有彼此沿横向间隔开的两个 胎面、终止于用胎圈线材加强的胎圈中的两个外侧壁、以及处于胎面之间的连接件，该连接 件在其中心处包括线材杆，该线材杆形成处于胎圈线材直径和胎面直径之间的中间直径的 封闭环。每个胎面具有其自身独立的加强件，并且每个侧壁具有靠近胎圈的刚性区域和靠 近胎面的柔性区域。当轮胎充气时，连接件在中心线材杆的相对侧上具有基本上相同的结 构和相同的隔膜均衡轮廓，并且由此具有相同的径向柔性，作为两个外侧壁的柔性区域。
[0040] 图2示出了本发明的尺寸为335/25ZR20的轮胎100的示意图，其示出了左胎面部 分110和右胎面部分120,其中胎面部分沿轴向由单个纵向取向的凹槽130分隔开。在轮 胎100的这个示例性实施例中，凹槽130比常规的充气轮胎中通常具有的凹槽要宽得多和 深得多。也就是说，中心凹槽沿径向方向具有的深度大于通常由相邻凹槽中的工业标准胎 面磨损指示器所限定的或者在极限情况下由将暴露胎面加强件的胎面磨损所限定的轮胎 可磨损胎面深度。
[0041] 尽管轮胎100和轮胎200(参见图13)具有位于轮胎中心线处的凹槽130(230)， 但是凹槽130位于除了中心线之外的其它位置以形成具有