CN102781688A - 轻重量级车辆的轮胎胎圈 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种包括轮辋（J1）和轮胎的组件，所述轮胎具有通过围绕胎圈钢丝（5）折转以形成折转部分（20）的胎体增强件（10）增强的胎圈（100），该胎圈（100）在胎体增强件的折转部分（20）的轴向外侧包括限定胎圈外部成形元件（101）的一定厚度的材料，该胎圈外部成形元件（101）设置成使得在胎体增强件（10）和该胎圈外部成形元件（101）在其可能与轮辋凸缘接触的部分中之间测得的距离A满足公式（Z），其中B为将胎体增强件与胎体增强件的折转部分的端部（21）分开的距离，该胎圈（100）包括在胎体增强件（10）和折转部分（20）之间的第一和第二成形元件，第一成形元件（1）从胎圈钢丝延伸并且由在10%延伸率时具有大于20MPa的正割伸长模量的材料制成，第二成形元件（2）设置在所述胎圈中，以与第一成形元件的一个面（30）接触并且与折转部分（20）接触，该第二成形元件（2）由在10%延伸率时具有至少等于7MPa的正割伸长模量并且在100%延伸率时具有至少等于4.5MPa的伸长模量的材料制成。

Description

轻重量级车辆的轮胎胎圈

技术领域

本发明涉及一种包括安装轮辋和具有径向胎体增强件的轮胎的轮胎组件，并且特别涉及一种用来装配到例如货车的车辆上的轻重量级（轻型卡车）型轮胎。其更具体地涉及一种用于所述轮胎的新胎圈结构。

背景技术

通常，所考虑种类的轮胎包括由至少一个金属帘线或者织物帘线的帘布层形成的胎体增强件，该胎体增强件在每个胎圈中被锚固到至少一个胎圈钢丝上，从而形成折转部分。沿径向在胎体增强件的顶部设有由至少两个金属帘线帘布层构成的胎冠增强件，所述两个帘布层中的帘线从一层到另一层相互交叉，与周向形成在10°和45°之间的角度。当在径向剖面（其指包含轮胎的旋转轴线的平面）中观察时，胎体增强件的折转部分包括以适当距离远离轮胎的旋转轴线的一端，以便确保当使用轮胎时胎圈的良好机械锚固。在胎体增强件和折转部分之间，存在基于混炼胶（橡胶掺混物）的一个或多个成形（或成型）元件。

该轮胎用来安装到安装轮辋上，该轮辋包括用来接收轮胎的胎圈的一部分（被称为轮辋座）和沿轴向位于每个座的外侧用来在充气时限制轮胎的胎圈的轴向移动的凸缘。众所周知，同一轻型卡车或者货车的轮胎可以安装到许多具有不同凸缘几何结构的轮辋上。本文中不同几何结构意味着这些轮辋在不同的凸缘高度和不同的轮辋钩弯曲度（曲率）方面不同。取决于轮辋的高度和形状，容易意识到，应力水平可能对胎圈的耐久性并且从而对轮胎的耐久性具有特别的影响。低轮辋高度和小曲率半径轮辋钩将获得最不利的状况。

已经提出了提高所述轮胎的胎圈的耐久性的解决方案。特别是，专利US-5433257描述了一种胎圈结构，其中具有三角形剖面的第一成形元件支靠在具有圆形剖面的胎圈钢丝上，并且径向渐缩地向外延伸至大致与胎体增强件的折转部分的端部处于相同高度处的一点。该第一成形元件被牢固地压靠在胎体增强件上。此外，第二成形元件从第一成形元件延伸至沿径向位于折转部分的端部外侧的一点；该第二成形元件通过在第一成形元件和胎体增强件的折转部分之间接触而提供连接。第一成形元件由在100%延伸时弹性模量等于6MPa的材料制成，第二成形元件由在100%延伸时弹性模量至少等于1.5MPa且至多等于3.5MPa的材料制成。

在根据现有技术的结构中并且在径向剖面中，至折转部分的端点的旋转轴线的距离大于用来安装轮胎的安装轮辋上的点的距离，其中所述径向剖面指包含旋转轴线的平面。最后，设置附加增强件，以便部分地将折转部分和胎体增强件包围在胎圈中，该附加增强件包括多个形成不同于胎体增强件的增强件元件的角度的角度的增强元件。还提供混炼胶，以将折转部分与附加增强件分开（去耦）。此外，沿轴向在附加增强件的外侧设置成形元件，以便搁靠轮辋凸缘。

虽然具有良好的耐久性能，但是该结构给予轮胎附加重量，并且众所周知，附加重量在新式轻型卡车和货车的研制中被特别密切监控。

所追求的目的是一种轻型卡车和货车的胎圈结构，其在当由于反复刹车而使胎圈变热时不会导致性能、特别是机械完整性损失的情况下重量较轻。申请人所进行的研究表明，通过仔细选择成形元件和制造胎圈的橡胶基材料可以显著地改善上述胎圈结构。

发明内容

为此，本发明提出了一种轮胎组件，其包括安装轮辋和具有径向胎体增强件的轮胎，所述径向胎体增强件包括径向定向（金属或者织物）增强元件，该轮胎包括用来接触安装轮辋的胎圈。该安装轮辋包括通过形成轮辋凸缘的一部分沿轴向向外延伸的座，该轮辋凸缘的径向最外面的点处于与轮胎的旋转轴线相距一定距离Rr处。当在径向剖面（其指包含旋转轴线的剖面）中观察时，该凸缘由延长轮辋座的笔直部分组成，该笔直部分通过钩形部分径向向外延伸。

胎体增强件在每个胎圈中围绕由多个金属丝组成的编织胎圈钢丝折转（折回），以形成折转部分，该胎圈钢丝具有大致圆形的横截面，其指在径向剖面中的截面。当在径向剖面中观察时，该折转部分具有与胎圈钢丝的一点K相距一定距离Hc处的一个端部，在同一径向剖面中观察，所述点K为径向最里面的点。该距离Hc至少等于18毫米并且至多等于26毫米。

该胎圈包括设置在胎体增强件和折转部分之间的由混炼胶制成的两个成形元件。第一成形元件沿折转部分从胎圈钢丝向外延伸至相对于胎圈钢丝的径向最里面的点具有距离He（该距离在径向剖面中测得）的一点。L1表示第一成形元件与胎体增强件之间的机械接合长度，并且在第一成形元件的径向最外端和接触胎圈钢丝的轴向最里面的点之间测得。L2表示该第一成形元件与折转部分的机械接合长度；该长度L2在接触折转部分的径向最外面的点和接触胎圈钢丝的轴向最外面的点之间测得。第一成形元件的径向最外面的点与胎圈钢丝的径向最里面的点相距一定距离Hi。该第一成形元件由在10%延伸率时的正割伸长模量大于20MPa、更优选大于30MPa的材料制成。更优选地，该第一成形元件的模量至少等于40MPa并且至多等于70MPa。

第二成形元件设置在胎圈中，以从等于He的高度处开始与第一成形元件的一个面接触并且与胎体增强件的折转部分接触。该第二成形元件沿径向向外延伸超出折转部分很多，直到相对于胎圈钢丝的径向最里面的点测得的距离H2处。该第二成形元件的材料具有在10%延伸率时至少等于7MPa的正割伸长模量和在100%延伸率时至少等于4.5MPa的正割伸长模量。

该第二成形元件在折转端部的区域中具有至少等于1毫米且至多等于胎圈钢丝的轴向宽度（在平行于旋转轴线的方向上测得的宽度，并且在圆形横截面胎圈钢丝的情况中，对应于该胎圈钢丝的直径）的厚度B。

与胎体的折转部分接触的第一成形元件的高度He使得第一成形元件到折转部分的结合长度L2至多等于折转部分的长度Lr的一半（该长度Lr测量作为折转部分接触第一及第二成形元件的长度，即，从折转部分的端部到与胎圈钢丝接触的轴向最外面的点处测得的接触长度）。

该胎圈还包括沿轴向位于胎体增强件的折转部分的外侧的填充成形元件和保护成形元件，后者（其沿轴向位于填充成形元件的外侧）被设计为接触轮辋凸缘。在根据本发明的轮胎中，所述保护成形元件和填充成形元件具有适当的厚度，以使得胎体增强件和胎圈的外部成形元件在其可能接触轮辋凸缘的部分之间的距离A满足

其中B为将胎体增强件的折转部分的端部与胎体增强件分开的测量距离，并且沿垂直于胎体增强件的直线测得。优选使用的轮辋对应于从可以使用以在其上安装所述轮胎的所有轮辋凸缘中选出的具有最小凸缘的轮辋。

距离A和B从胎体增强件的增强元件或者折转部分的外侧（其指从增强元件的外表面）起测量。

有利地，第一成形元件优选被选择为包含由优选含量在3和15phr之间、更优选在5和12phr之间的诸如甲酚醛（formophenolic）树脂的亚甲基受体和优选含量在1和10phr之间、更优选在3和7phr之间的诸如六亚甲基四胺（HMT）或甚至六甲氧甲基三聚氰胺（HMMM，也称作H3M）的亚甲基供体组成的附加增强树脂的混炼胶（“phr”对应于每百份橡胶中组分的重量份数）。

在本发明的一个方面中，第二成形元件的厚度大致等于在相同高度（特别是在胎体增强件的折转部分的端部）处的充填成形元件的厚度，以允许更好地吸收轮辋凸缘上的弯曲并且因此减小胎圈摩擦抵靠所述凸缘的磨损。通过如此选择，这些厚度防止折转部分在行驶期间弯曲变形时经受压缩应力。

根据本发明的另一方面，锚固胎体增强件的胎圈钢丝被一层弹性体材料包围，该弹性体材料的伸张正割弹性模量大致等于制造第一成形元件的材料的伸张正割弹性模量。在本文中，“大致等于”指材料可能相同，或者可替换地，可能具有至多相差10%的模量值。

定义：

径向朝外指垂直于旋转轴线并且远离所述轴线的方向。沿轴向位于内侧指朝向其中充气压力作用的轮胎的内腔的内侧的定向。

径向（子午线）剖面指包含旋转轴线的平面。

有利地，相对于旋转轴线处于径向最外面的第二成形元件的端部处于与胎圈钢丝的径向最里面的点相距一定距离H2处，并且为从折转部分的端部到胎圈钢丝的径向最里面的点的距离Hc的至少1倍且至多2.5倍。

有利地，测量第一成形元件和胎体增强件的折转部分之间的接触高度的距离He至少等于胎圈钢丝的轴向宽度并且至多等于折转部分的端部的距离Hc的0.75倍。

第一成形元件接触胎体增强件的最后的点的距离Hi大于测量第一成形元件和折转部分之间接触高度的距离He。该距离Hi至少等于距离Hc的0.5倍并至多等于其1.25倍。

附图说明

借助于以下说明并参照附图将更好地理解本发明的特征，所述附图通过非限制性实例图解了一个实施例，附图中：

-图1以子午线剖面显示了用于货车轮胎的安装轮辋的多个轮廓；

-图2是穿过根据本发明的胎圈的径向平面的截面示意图。

具体实施方式

图1部分地显示了用于货车轮胎（并且特别是根据本发明并如图2中所描绘的轮胎）的两个安装轮辋J1和J2。这些安装轮辋包括形成轮辋座S的一部分，该轮辋座S相对于旋转轴线YY'的方向倾斜等于5度的角度，所述轮辋座S用来安放轮胎的胎圈。沿轴向在所述座的外侧设置凸缘R1和R2，所述凸缘的功能是限制胎圈的轴向移动。所述凸缘由大致垂直于旋转轴线YY'的平面部分形成，由形成一种钩形的弯曲部分径向向外延伸。在某些货车轮胎的使用中的一个辨别特征是其可安装在就其轮辋的几何结构而言彼此不同的轮辋上。该轮辋的公称直径为从凸缘的笔直部分和轮辋座之间的交点至旋转轴线的距离的两倍。

在所示情况中，轮辋J1包括凸缘R1，其径向最外面的点与旋转轴线相距一定距离Rr。轮辋J2包括凸缘R2，其径向最外面的点与旋转轴线相距一定距离Rr'，该距离Rr'大于距离Rr。在所示情况中，所述两个轮辋具有相同几何结构的座，轮辋J1包括具有比另一轮辋J2的钩形部分更明显的弯曲度的轮辋钩。其轮廓具有更小的曲率半径的该轮辋J1就所述胎圈的耐久性而言被证实更不利，其中轮胎的胎圈缠绕在该轮廓周围。

图2显示了根据本发明的型号为195/75R 16的货车轮胎的胎圈100。

该轮胎描绘成被安装在安装轮辋J1上，其在ETRTO标准中的技术名称为6J16。图1中所示的该轮辋被认为对胎圈最不利。标称半径Rs等于203毫米，并且凸缘上径向最外面的点的半径与旋转轴线相距220.3毫米的距离Rr。充气加压到其6巴的标称压力的轮胎预定能够承受1325公斤的负载。

该轮胎包括由以结构12-15NF的金属增强件增强的单个橡胶帘布层形成的胎体增强件10，该结构12-15NF指直径以1毫米的15/100计量的12条丝线。胎体增强件的所述增强元件在轮胎中径向地定向，其意味着，它们与周向切向形成等于或者接近90度的角度并且具有1.25毫米的间距，该间距在锚固胎圈钢丝的径向最里面的点处测得。该增强件的混炼胶具有在10%的延伸率、23℃时测得的8.2MPa的正割模量。

胎圈钢丝5作为围绕圆形芯部的螺旋形绕组获得并且具有大致圆形的横截面，其具有至少等于5毫米并至多等于10毫米且在该特定情况中等于6.8毫米的平均直径。在该特定情况中，该胎圈钢丝具有等于205.5毫米的内半径Rt。在该特定情况中，胎圈钢丝涂覆有制造第一成形元件的材料，其使所述胎圈钢丝的整圈至少在胎圈钢丝的径向内部部分中具有大致均匀的厚度。

胎体增强件10在每个胎圈内部从轮胎内侧围绕胎圈钢丝5向外缠绕，以形成大致平行于胎体增强件10延伸并且相对于旋转轴线径向向外的折转部分20。当在与附图对应的径向剖面中观察时，该折转部分20包括与胎圈钢丝5的径向最里面的点K相距一定距离Hc的端部21，并且在该特定情况中，该距离Hc等于18.2毫米（即，安装轮辋的轮辋钩的高度的1.05倍）。注意，附图仅作为示例给出，并且不必是按比例绘制。

在胎体增强件10和其折转部分20之间，第一成形元件1相对于胎圈钢丝的径向最里面的点K延伸出在这里等于19.1毫米的最大距离Hi，该距离在径向剖面中测得。该第一成形元件1与折转部分20在等于10.6毫米的距离He（相对于胎圈钢丝的径向最里面的点K测得的距离）上接触。

该第一成形元件1由在10%延伸率、23℃时具有大于20MPa并且在该特定情况中等于52.4MPa的正割伸长模量的材料制成。该第一成形元件1与胎圈钢丝5接触并在长度L2上与折转部分接触，该长度假定为与折转部分接触的径向最外面的点（高度He的点）和被定义为胎圈钢丝上的轴向最外面的点的点Ae之间的长度。在该特定情况中，该长度L2大致等于7毫米。

此外，第二成形元件2设置在胎圈中，以便从相对于点K测得的距离He处的点开始与第一成形元件的一个表面接触并且与胎体增强件的折转部分接触。胎体的折转部分与该第二成形元件2在位于距离He处的点和所述折转部分沿径向距离旋转轴线最远的端部21之间接触。

该第二成形元件2径向向外伸出直至距离H2，该距离H2相对于胎圈钢丝的径向最里面的点K测得，其在该特定情况中等于39毫米。该第二成形元件2由在10%延伸率、23℃温度时具有至少等于7MPa的正割伸长模量且在该特定情况中等于7.8MPa和在100%延伸率、23℃时至少等于4.5MPa且在该特定情况中等于4.5MPa的正割伸长模量的材料制成。通过定义并且对于从该点K测得的所有距离，这些距离对应于以点K为中心并且穿过其位置关于所述点K对准的点的圆的半径。在该特定情况中，折转部分20和第一及第二成形元件1、2之间的总接合长度Lr大致等于15.7毫米。第一和第二成形元件1和2分别具有一个公共面30，该公共面30在第一成形元件1的径向最外面的点12和同一第一成形元件1上与胎圈钢丝5的点K相距距离He的点11之间延伸。

根据本发明的胎圈钢丝100的描述实际上显示了当轮胎被安装并充气加压到其标称压力时的该胎圈钢丝。在该结构中，胎圈包括保护成形元件4，该保护成形元件4沿轴向位于外侧并且由具有适当性能的材料形成，以便当轮胎行驶时其可以承受相对于轮辋凸缘弯曲的运动。该材料是防护性的，以防止相对形成轮辋的金属非常迅速的胎圈磨损。在特定情况中，该防护材料在10%的延伸率、23℃时具有等于6.6MPa的伸长模量。在该保护成形元件4和折转部分20之间，存在能够吸收在由轮胎的行驶引起的弯曲循环期间沿轴向在折转部分的外侧形成的应力的填充成形元件3。填充成形元件3的材料在10%延伸率、23℃时具有等于3.7MPa的弹性模量。该胎圈100在胎体增强件的折转部分20的轴向外侧包括限定胎圈外部成形元件101的一定厚度的材料。仅仅该胎圈外部成形元件101的一部分可与轮辋凸缘R1接触。

在其中轮胎仅被充气的该结构中，应注意，胎圈的保护成形元件4与轮辋凸缘R1接触直至点F。将胎体增强件的折转部分的端部与该增强件分开的距离B等于3.6毫米（在胎体增强件和折转部分之间获得的测量结果）。在该特定情况中，在胎体增强件和胎圈的外部成形元件之间的相同点处测得的距离A等于11.9毫米。参数A和B满足

的关系（在所述实例中，B实际上处于2.98毫米和5.95毫米之间）。

每次轮胎的相关部分经过地面接触区域时，其胎圈100中的每一个至少部分地缠绕凸缘并且更准确地说缠绕形成类钩形的径向外部部分。在所述循环应力负载下，折转部分20是高应力的，并且尤其是，所述应力被由尤其是车辆的制动部件的温度升高而带来的热量引起的高运行温度放大。

已经发现，在以稳定的负载和速度行驶之后，在根据本发明的胎圈中的最高温度至多等于90℃，而在传统结构中，特别是在该文件所引用的现有技术的结构中，其超过95℃。

本发明不应被解释为局限于所描述的实例，并且在不脱离本发明的范围的情况下可以进行各种改进。

Claims (5)

1.由包括径向定向的增强元件的径向胎体增强件轮胎和安装轮辋（J1）形成的组件，该轮胎包括用于与安装轮辋（J1）接触的胎圈（100），该轮辋包括在轴向外侧由形成轮辋凸缘（R1）的一部分延伸的座，所述轮辋凸缘（R1）的径向最外面的部分与所述旋转轴线相距一定距离Rr，并且其在包含所述旋转轴线的剖面中具有大致圆形形状，每个胎圈（100）包括锚固胎圈钢丝（5），所述轮胎通过胎体增强件（10）增强，该胎体增强件在每个胎圈中围绕该锚固胎圈钢丝折转，以形成折转部分（20），所述折转部分在径向剖面中具有一个端部（21），一旦所述轮胎已经被安装在其安装轮辋上，所述端部（21）与所述胎圈钢丝（5）的径向最里面的点K相距一定距离Hc地定位，该距离Hc至少等于18毫米并且至多等于26毫米，该胎圈（100）在胎体增强件的折转部分（20）的轴向外侧包括限定胎圈外部成形元件（101）的一定厚度的材料，该胎圈外部成形元件被设置为使得在所述胎体增强件（10）和该胎圈外部成形元件（101）在其可能与所述轮辋凸缘接触的部分之间测得的距离A满足

B为将所述胎体增强件与胎体增强件的折转部分的端部（21）分开的测量距离，该距离在垂直于胎体增强件并且穿过折转部分的端部的直线上测得，该胎圈包括定位在所述胎体增强件（10）和所述折转部分（20）之间的第一和第二成形元件（1、2），

-第一成形元件（1）从所述胎圈钢丝（5）向外延伸至最大距离Hi处，该距离在子午线剖面中相对于所述胎圈钢丝的径向最里面的点测得，该第一成形元件（1）与所述折转部分（20）接触至一定距离He处，该第一成形元件（1）由在10%延伸率时具有大于20MPa的正割伸长模量的材料制成，

-第二成形元件（2）设置在所述胎圈中，以在从等于He的高度处开始与第一成形元件的一个面（30）接触并且与胎体增强件的折转部分（20）接触，该第二成形元件（2）向外延伸至相对于所述胎圈钢丝（5）的基部测得的距离H2处，该第二成形元件（2）由在10%延伸率时具有至少等于7MPa的正割伸长模量并且在100%延伸率时具有至少等于4.5MPa的正割伸长模量的材料制成，

此外，该第二成形元件（2）在所述折转部分（20）的端部（21）的区域中具有在1毫米和所述胎圈钢丝的轴向宽度之间的厚度，并且第一成形元件（1）与胎体（20）的所述折转部分接触的高度He使得在与所述折转部分（20）接触的径向最外面的点（21）和与所述胎圈钢丝（5）接触的轴向最外面的点Ae之间测得的接合长度L2至多等于所述折转部分（20）的长度Lr的一半，该长度Lr作为所述折转部分与第一和第二成形元件接触的长度测得，即，为从所述折转部分的端部（21）到所述胎圈钢丝的轴向最外面的接触点Ae测得的接触长度。

2.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，第一成形元件（1）由在10%延伸率时具有至少等于40MPa并且至多等于70MPa的正割伸长模量的材料制成。

3.根据权利要求1和2之一所述的组件，其特征在于，形成第一成形元件（1）的材料为包含由优选含量在3和15phr之间的亚甲基受体和优选含量在1和10phr之间的亚甲基供体组成的附加增强树脂的混炼胶，所述亚甲基受体例如为甲酚醛树脂，所述亚甲基供体例如为六亚甲基四胺（HMT）或者甚至六甲氧甲基三聚氰胺（HMMM，也称作H3M）。

4.根据权利要求1至3之一所述的组件，其特征在于，第二成形元件（2）的相对于所述旋转轴线处于径向最外面的端部（22）与所述胎圈钢丝的径向最里面的点K相距一定距离H2，该距离在所述折转部分的端部相对于所述胎圈钢丝的径向最里面的点K的距离的1和2.5倍之间。

5.根据权利要求1至4之一所述的组件，其特征在于，与径向最外面的胎体增强件接触的第一成形元件（1）的点（12）处于大于测量第一成形元件和折转部分之间的接触高度的距离He的距离Hi处，并且该距离Hi在距离Hc的0.5倍和1.25倍之间，这些距离Hi、He、Hc为相对于所述胎圈钢丝（5）的径向最里面的点K的距离。

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