用于构建用于车辆车轮的轮胎的处理、用于车辆车轮的轮胎和用于优化轮胎的胎体结构 ...的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明的目的在于提供一种用于构建用于车辆车轮的轮胎的处理、一种用于车辆 车轮的轮胎和一种用于优化轮胎的胎体结构中的载荷分布的方法。
【背景技术】
[0002] 用于车辆车轮的轮胎一般包括胎体结构，胎体结构包括至少一个胎体帘布，所述 至少一个胎体帘布具有与相应的环形锚固结构接合的轴向相对的端部翼片，环形锚固结构 结合在通常称作"胎圈"的区域中。胎体结构通常与包含一个或多个带束层的带束结构相 连，所述一个或多个带束层相对于彼此且相对于胎体帘布径向地叠置。在相对于带束结构 的径向外侧位置，施加有与构成轮胎的其它半成品一样由弹性体材料制造的胎面带。在胎 体结构的侧向表面上（每个侧向表面均从胎面带的侧向边缘中的一个延伸至胎圈处的相 应的环形锚固结构上），还施加有由弹性体材料制造的相应的胎侧。
[0003] 在通过组装相应的半成品来构建生轮胎的之后，通常执行模制和硫化处理，其目 的是通过弹性体材料的交联来确定轮胎的结构稳定性以及将期望的胎面设计印在胎面上 和将可能的图形标记印在胎侧上。
[0004] 术语"弹性体材料"表示包括至少一种弹性体聚合物和至少一种增强填料的混合 物。优选地，这样的混合物还包括添加剂，比如交联剂和/或塑化剂。由于存在交联剂，这 种材料能够通过加热而交联，从而形成最终的制品。
[0005] 术语"条状元件"表示切割成适当尺寸的细长制品，所述细长制品具有扁平的横向 截面的型面并且包括由织物和/或金属材料制成的一个或多个帘线，所述一个或多个帘线 平行于条状元件自身的纵向延展延伸、并且嵌入在由弹性体材料制成的至少一个层中或由 弹性体材料制成的至少一个层至少部分地覆盖。通常来说，例如在条状元件用于形成（例 如）一个或多个胎体帘布、一个或多个带束条以及一些类型的增强物的情况下，各个条状 元件以互相靠近的关系敷设。优选地，以互相靠近的关系的这种敷设发生在大体圆柱形的、 和/或大体环面的、和/或大体平面的敷设表面上。
[0006] 术语胎侧的和轮胎的"径向截面"表示位于径向平面上并且包含轮胎的主轴线或 旋转轴线的平面。
[0007] 术语帘线的"平均直径"表示外接在沿着帘线的长度选择的多个截面周围的圆周 的直径的平均值。在这里引入上述定义的原因在于，帘线通常不具有完美的圆形截面（帘 线通常由多根线组成），此外，帘线的横截面沿着帘线的纵向延展可能会轻微地变化。
[0008] 文献US4261393描述了一种用于轮胎的织物，所述织物适于增强包括多个元件的 橡胶制品，每个元件包含多个经帘线（warpcord)和炜纱（weftyarn)。每个元件具有端部 部分和中央部分。元件之间的接头通过重叠互相毗邻的元件的相对的端部部分而形成，其 中经帘线布置成并排关系。位于端部处的经帘线的直径比位于中央部分中的其它经帘线的 直径小。
[0009] 文献EP1350616描述了一种用于获得轮胎的结构元件（比如胎体结构）的方法， 所述方法包括：制造设置有帘线的预定宽度的连续条；将所述条切割成长度段；随后，将预 定数量的长度段敷设在成形鼓上，从而通过使毗邻的长度段的侧向边缘重叠而连结这些长 度段，由此形成结构元件。所述长度段的侧向边缘具有较小的厚度，以避免在接头处变大。
[0010] 文献EP1674246描述了一种制造胎体帘布的方法，其中，形成使用帘线增强的橡 胶连续条，并且随后将橡胶连续条切割成段，每一段均具有预定的宽度和长度。毗邻的段的 侧向边缘在构建鼓上连结在一起以形成帘布。所述段在它们的侧向边缘处设置有翅片，所 述翅片具有较小厚度，使得在所述段互相连结时，最终的帘布厚度是均匀的。
[0011] 文献EP1510331描述了一种用于制造轮胎的部件（比如胎体帘布）的方法。所述 方法包括：通过布置多个帘线并将帘线嵌入到橡胶层中而形成狭窄的带，将所述带切割成 预定长度的条，并且连续地布置和连结一定数量的条，使得邻接的条的侧向部分互相重叠， 并且一个条的最外侧的帘线与毗邻的条的最外侧的帘线重叠。在截面中观察，每个条的侧 向部分成形为等腰三角形。
[0012] 本申请人名下的文献US4214620描述了 一种用于车辆的轮胎，所述轮胎包括胎 体，胎体设置有：大体上径向的帘线；布置在胎圈区域中和胎侧的底部部分中的倾斜的金 属帘线的第一条；和轴向外侧的第二条，所述第二条具有沿着与所述第一条的帘线相反的 方向倾斜的帘线，以便在轮胎沿着弯道以高速行驶时消除胎侧的变形。
[0013] 本申请人名下的文献EP0483710描述了一种子午线轮胎，所述子午线轮胎包括围 绕胎圈向后折叠的一个或多个胎体帘布。所述轮胎设置有增强帘布，所述增强帘布布置在 每个胎侧处并且相对于胎体帘布位于轴向外侧。增强帘布包括相对于径向方向以在30°至 60°范围内的角度倾斜的织物帘线。
[0014] 本申请人名下的W02008/099236示出了围绕构建鼓的外表面、根据大于轮胎的装 配直径的施加直径施加胎体帘布。包括至少一个带束结构（其可能与胎面带相连）的外部 套围绕施加在构建鼓上的胎体套布置在同轴中心位置。通过使形成构建鼓的两个半体轴向 靠近，胎体套根据环面构型成形，以将胎体套施加在外部套的径向内侧表面上。所述至少一 个胎体帘布能够通过沿着构建鼓的外表面的周向延伸施加连续布置的多个条状元件来施 加。
[0015] 本申请人注意到，在胎侧处设置有适于加强轮胎结构的至少两个轴向叠置的 胎体层的高性能轮胎（比如文献US4214620或EP0483710中描述的那些高性能轮胎） 仍然存在与在轮胎安装到现在的超高性能汽车上时所受到的高载荷相关的临界状态 (criticality)〇
[0016] 实际上，"超级跑车"型（比如特别地在跑道上使用的兰博基尼、法拉利等）的现 在的汽车的发动机（可能与电动机（比如用于动能回收装置"KERS"）相连的内燃机）的 功率和转矩、制动功率、气动效率和重量能够在轮胎中产生较高的应力/变形，所述较高的 应力/变形来自于非常高的驱动转矩、来自于非常高的制动转矩、来自于高的气动载荷、来 自于极高的侧向抓地力（能够产生高达2g的侧向加速度）所允许的弯道中的突然的载荷 传递。在发动机和变速箱位于后部的的高性能后轮驱动汽车（比如Berlinetta型汽车） 中，在加速期间，当载荷朝着后部移动所产生的偏斜累加到驱动转矩所产生的变形上时，所 受应力最大的轮胎是后轮胎。上述类型的汽车在加速过程中能够将高达1000 nm的转矩值 传递到具有高达1000 Kg的竖直载荷的轮胎上。
[0017] 本申请人已经证实由这些应力引起的变形极大地影响了轮胎的性能，并且因此极 大地影响了汽车的性能，特别是操纵性和在加速和制动过程中将转矩传递到地面上的效 率。
[0018] 特别地，本申请人已经意识到，这些性能受轮胎的胎侧部分在周期性地经过靠近 轮胎和地面的接触区域时所经受的变形的影响。在轮胎的位于地面附近的部分变形以及所 提到的胎侧部分的向外凸出期间，位于所述胎侧处的胎体帘布经受复合应力。
[0019] 不过，本申请人已经注意到，在达到施加在轮胎上的某些载荷值之前，位于胎侧上 的胎体帘布的两个层的帘线在拉力下均正常地工作，从而执行它们的结构功能并确保期望 的刚度。
[0020] 本申请人已经注意到，存在一个应力极限，超过该应力极限后，尽管胎侧的轴向外 侧的帘布层的帘线继续经受牵引力，但是轴向内侧的帘布的帘线中的张力趋于零，使得轴 向内侧的帘布的帘线不再能够提供任何抵抗力（resistance)。在这些条件下，轮胎表现得 像单帘布轮胎，其有效刚度远低于设计刚度。
[0021] 本申请人已经意识到，这种特性的原因在于：由于胎侧在突然操作（跑道上的载 荷传递）期间发生变形，或者由于与路面的不规则部分（孔、障碍物）相互作用而立即导致 轮胎大幅度地偏斜，使得胎侧的径向截面的中性轴（转矩为〇的轴）向外偏移。在非临界 的载荷条件下，所述中性轴位于轮胎的胎侧的径向截面的内部并且位于胎体结构的外部， 当中性轴向外偏移并且到达胎体帘布的轴向内侧的层时，所述胎体帘布的轴向内侧的层基 本上不再起作用，就好像所述胎体帘布的轴向内侧的层不存在一样。换句话说，在载荷突然 增大的情况下，轴向外侧的帘布层的帘线的张力增大，而轴向内侧的帘布层的帘线的张力 减小并直至张力变成接近零的值或者甚至进入压缩状态为止。当帘布层接近被压缩时，它 不再作为张力构件工作，从而会由于胎侧的刚度突然减小而导致不稳定状态，偏斜增大，直 至达到针对该施加的载荷的平衡的新几何构型为止。
[0022] 本申请人还注意到，胎体结构（即：支撑载荷的毗邻的帘布）的厚度越大，这个问 题变得越严重，也就是说，由于截面的惯性矩更大，上述特性在更小的应力下就会出现。
【发明内容】
[0023] 在这个背景下，本申请人希望提高用于汽车的轮胎、特别是用于装备高性能和超 高性能汽车的轮胎的性能，具体地，本申请人希望提高轮胎结构的操纵性、驾驶精度、将功 率传递到地面的效率、行驶舒适性、制动效率和耐疲劳性。
[0024] 特别地，本申请人希望提高使用在WO2008/099236中示出的轮胎的制造处理构 建的宽范围（highrange)轮胎的性能，在所述制造处理中，能够通过在成形支撑件上将呈 周向并排关系的多个条状元件以重叠的方式连结起来而获得胎体帘布，其中，重叠用于确 保接头在胎体结构成形（径向膨胀）之后完美地密封。
[0025] 实际上，本申请人已经意识到，条状元件的重叠区域（其具有比胎体帘布的其余 部分更大的厚度）决定了截面的惯性矩的增大量。因此，在那些区域中，在相同的总张力 的情况下，轴向外侧的帘布上的张力的增大量更大，并且轴向内侧帘布中的张力减小并且 因此轴向内侧帘布的张力趋于零，从而在较小载荷施加到轮胎上的情况下即达到不稳定极 限。在行驶期间，在接头靠近轮胎印迹或在轮胎印迹处时，如果进行操纵从而导致轮胎的偏 斜瞬间增大，轮胎会产生驾驶员能够感知到并且需要进行小幅度的修正操纵的反应。结果， 这导致时间的浪费（在跑道上），并且在任何情况下导致驾驶员信心的缺失。
[0026] 本申请人已经意识到，在具有包括呈周向并排关系且部分叠置的条状