CN114302813B - 用于农业轮胎的胎圈芯 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于轮胎(10)的胎圈芯(52),所述胎圈芯(52)围绕轴线基本上旋转对称,所述胎圈芯包括至少一个金属丝线的多个线圈,所述金属丝线具有直径d,并在方向P中彼此相邻地布置在在径向方向中彼此铺设的N个层上,所述方向P在具有径向横截面R的半平面中与轴向方向形成角度α,其中:‑α的范围为0°至10°;‑在具有横截面R的半平面中,胎圈芯(52)的线圈形成由基结构和帽结构构成的结构,其中平行四边形形状的径向内部基结构在径向方向中与梯形形状的径向外部帽结构直接接触。直径d与线圈数L的乘积的范围为13.0mm至25.0mm,N小于或等于16。
Description
技术领域
本发明涉及用于轮胎的胎圈芯、生产所述胎圈芯的方法以及包括该胎圈芯的轮胎。
将更具体地参考用于农业车辆或林业车辆的轮胎描述本发明。
背景技术
从现有技术已知由米其林品牌出售并属于AxioBib系列的用于农业车辆的轮胎,所述轮胎具有以下尺寸特征:600/70R30。这种轮胎包括胎冠,所述胎冠具有胎冠增强件,所述胎冠增强件被胎面覆盖。两个胎侧沿径向向内延伸胎冠。轮胎包括沿径向位于胎侧内侧的两个胎圈,每个胎圈包括环状增强结构。环状增强结构包括围绕轴线基本上旋转对称的胎圈,并包括至少一个丝线的多个线圈,所述线圈沿轴向彼此相邻地布置在沿径向彼此重叠的多个层上。丝线具有基本上圆形的横截面。这种胎圈芯通常被称为TPC(方形胎圈芯包)。其具有方形基部,并由72根直径为1.30mm的丝线构成。现有技术的胎圈芯可以是裸露的或者涂覆有填充橡胶。
轮胎还包括径向胎体增强件,所述径向胎体增强件从胎圈经过胎侧延伸直至胎冠。胎体增强件包括一个或多个胎体帘布层,这些胎体帘布层中的至少一个锚固在每个胎圈中。TPC方形胎圈芯适用于无需围绕胎圈缠绕一个或多个胎体帘布层的工艺。在该方法中,机械地折叠胎侧以锚固胎体帘布层。
在使用旋转胎圈的方法制造机器的情况下,需要围绕胎圈或其涂层缠绕一个或多个胎体帘布层,以在每个胎圈中形成向外线股和向内线股,所述向外线股在每个胎圈之间沿径向延伸通过胎侧和胎冠,所述向内线股沿径向从每个胎圈延伸通过每个胎侧。
在通过该旋转胎圈的方法制造轮胎(例如在成型鼓上进行)的过程中,胎圈芯铺设在胎体帘布层上,并且围绕胎圈芯向后折叠向内线股。然后使胎体帘布层和胎圈相对于彼此转动。对于现有技术的胎圈芯,由于TPC胎圈芯的方形形式,这种旋转难以进行。然后需要应用大量的填充橡胶,以能够围绕胎圈芯旋转一个或多个胎体帘布层。然而,在操作中,这种大量的填充橡胶会降低底部区域的热性能,并因此降低轮胎的耐久性性能,这是不期望的。
从现有技术还已知由米其林品牌出售并属于AxioBib系列的用于农业车辆的轮胎的胎圈芯,所述轮胎具有以下尺寸特征:600/70R42。这种胎圈芯通常被称为TPFR-H(圆形丝线胎圈芯包),其具有六边形基部,并由42根直径为1.55mm的丝线构成。
在使用胎圈旋转的生产方法中,由于胎圈芯的六边形形状,这些胎圈芯允许围绕胎圈芯缠绕一个或多个胎体帘布层。然而,在固化现有技术的轮胎的过程中,胎圈芯相对于轮胎的其余部分(特别是相对于一个或多个胎体帘布层)围绕其轴线存在显著的旋转。
在固化轮胎的过程中施加到一个或多个胎体帘布层的较强张力造成一个或多个胎体帘布层的线股的过度张紧。然后胎圈芯经受导致其旋转的高扭转水平,如图3所示。在一个或多个胎体帘布层的线股的过度张紧的作用下,胎圈芯的线圈(特别是与过度张紧的一个或多个胎体帘布层的线股接触的线圈)变得混乱,导致TPFR-H的几何形状变得混乱。
固化轮胎的过程中胎圈芯的旋转是极其不利的,因为其会显著降低轮辋(特别是轮辋的底座)上的夹持压力,从而造成轮辋上夹持压力降低和轮辋上夹持表面的收缩。
夹持压力降低的第一个影响是动力作用下轮辋的旋转性能降低。第二个影响(特别是在高功率车辆的情况下)是轮胎与轮辋的摩擦增加,这会导致胎圈的劣化,并可能造成与轮辋接触的一个或多个胎体帘布层的断裂。当这些潜在问题发生时,其会导致轮胎耐久性方面的性能的严重损失。
发明内容
本发明的目的为提供一种胎圈芯,其允许围绕所述胎圈芯缠绕一个或多个胎体帘布层,而不会使胎圈芯在固化轮胎的过程中发生显著旋转。
为此,本发明涉及一种用于轮胎的胎圈芯,所述胎圈芯围绕轴线基本上旋转对称,所述胎圈芯包括至少一个金属丝线的多个线圈,所述金属丝线具有直径d,并在方向P中彼此相邻地布置在在径向方向中彼此重叠的N个层上,所述方向P在径向截面半平面R中与轴向方向形成角度α,其中:
-α的范围为0°至10°;
-在截面半平面R中,胎圈芯的线圈形成由基结构和帽结构构成的结构,其中平行四边形形状的径向内部基结构在径向方向中与梯形形状的径向外部帽结构直接接触,其中:
-具有在径向方向中彼此重叠的I个层Ci(其中I为奇数且I≥3)的基结构包括:
-径向最内层C1和径向最外层CI,其包括L个线圈;
-其中i为范围为1至I-2的整数,Li=Li+2且|Li-Li+1|=1,其中Li为层Ci的线圈数且Max(Li)=L,其中:
-当i为奇数时,层Ci的每个轴向最外线圈与第一外侧接触布置,所述第一外侧为平行于径向方向并在径向截面半平面R中与层C1的轴向最外线圈相切的直线;并且
-当i为偶数时,层Ci的轴向最外线圈与紧邻的下层的两个轴向最外线圈接触;
-具有在径向方向中彼此重叠的J个层Cj的帽结构包括:
-具有L-1个线圈的层CI+1,所述层CI+1在径向方向中叠加在基结构的层CI上,并且轴向最外线圈与紧邻的下层的两个轴向最外线圈接触;并且
-或者当j为在1和J之间的整数时,层CI+j满足:
当j为偶数时,LI+j=LI+(j-1);
当j为奇数时,LI+j=L-(j+1)/2;
满足:当j为奇数时,层CI+j由LI+j个线圈形成,并且轴向最外线圈与紧邻的下层的两个轴向最外线圈接触布置;并且
当j为偶数时,层CI+j包括LI+j个线圈,所述线圈在方向P中从第一外侧彼此相邻布置;
-或者当j的范围为1至J时,层CI+j满足:LI+j=L–j,以形成等腰梯形;
-直径d与L的乘积的范围为13.0mm至25.0mm;并且
-N、I和J为非零整数,满足N=I+J并小于或等于16。
在本申请中,由表述“在a和b之间”表示的任何数值范围表示从大于a至小于b的数值范围(即不包括端点a和b),而由表述“从a至b”表示的任何数值范围意指从端点“a”直至端点“b”的数值范围(即包括严格端点“a”和“b”)。
根据本发明的胎圈芯具有围绕旋转轴线的基本上环形的形式。当胎圈芯位于轮胎中时,该旋转轴线与轴向方向一致。
表述“轴向方向”意指基本上平行于胎圈芯的旋转轴线或轮胎的旋转轴线的方向。
由于胎圈芯在包含旋转轴线的径向截面平面中基本上围绕旋转轴线旋转,因此胎圈芯与在该旋转轴线两侧对称布置的两个径向截面半平面R相交。为清楚起见,仅讨论胎圈芯的单个截面半平面R。该截面半平面R为边界为胎圈芯的旋转轴线并在径向方向中延伸的半平面。
表述“径向方向”意指沿着胎圈芯或轮胎半径的方向,即与胎圈芯的主轴线或轮胎的旋转轴线相交并基本上垂直于该轴线的任何方向。
如果胎圈芯的层延伸的主方向比胎圈芯的其它层的主方向更远离轮胎的旋转轴线,则所述胎圈芯的层也被称为“径向外部层”。另一方面,如果胎圈芯的层延伸的主方向比胎圈芯的其它层的主方向更靠近轮胎的旋转轴线,则所述胎圈芯的层被描述为“径向内部层”。
层意指在主方向P中延伸并在截面半平面R中与轮胎的轴向方向形成角度α的排列。
术语“直接接触”意指没有其它结构沿径向布置在基结构和帽结构之间。
由于根据本发明的胎圈芯的基部具有平行四边形的形状,因此在固化轮胎的过程中可以防止胎圈芯围绕其轴线的旋转。
根据本发明的第一变体,胎圈芯满足帽结构形成梯形,其一侧在方向P和第一外侧之间形成角度α+90°。起初,由于帽结构的截短形状,胎圈芯允许围绕胎圈芯缠绕胎体帘布层。因此,胎圈芯是不对称的,并且仅在一个或多个胎体帘布层的向外线股的一侧被截短,从而允许其围绕胎圈芯缠绕。在向内线股侧,额外的线圈可以防止预制件出现问题,特别是防止如图4所示的软胎圈的问题。实际上,如图5所示的常规填充橡胶仅能填充胎体向外线股一侧留下的间隙,并且一个或多个胎体帘布层的向内线股一侧的线圈的存在有助于在围绕胎圈芯缠绕一个或多个胎体帘布层的过程中保持胎圈芯的几何形状。
根据本发明的第二变体,胎圈芯满足帽结构形成等腰梯形。胎圈芯是对称的,并且帽结构两侧均被截短。为了避免上述软胎圈的现象,使用具有延伸范围的填充橡胶,其还能够填充一个或多个胎体帘布层的向内线股一侧的空隙。如图6所示,这种具有延伸范围的填充橡胶具有附加形状,其围绕胎圈芯缠绕并填充空隙。
胎圈芯的基部由金属丝线的直径d与线圈数L的乘积决定。本领域技术人员将根据期望的轮胎尺寸在13.0mm至25.0mm的范围内最佳地选择d与L的乘积。
因此,在动力的作用下,胎圈芯在轮辋上的旋转较小,这提高了车辆的效率。实际上,胎圈芯的几何形状增加了轮辋底座上的夹持压力,从而改善胎圈在轮辋中的锚固并减少轮辋和轮胎之间的潜在滑动。此外,轮辋上的较小旋转可以防止轮胎与轮辋的摩擦,并因此可以防止胎圈的劣化(其会导致轮胎耐久性的劣化)。
效果是夹持压力随着每个胎圈在轮辋底座上的平均夹持压力的增加而增加,并随着夹持表面的宽度的增加而增加。
每个胎圈在底座上的平均夹持压力通过传感器确定,所述传感器测量在方向P中从轮辋底座的内部朝向外部的压力(即轮辋凸缘上的压力),所述方向P与轴向方向形成角度α。
有利地,直径d与L的乘积小于或等于24.5mm,优选小于或等于24.0mm。根据本发明的胎圈芯的尺寸设计为满足轮胎制造商的规格,特别是最大尺寸方面。
有利地,直径d与L的乘积大于或等于14.5mm,优选大于或等于15.0mm。方向P中的长度越大,固化过程中胎圈芯旋转的风险越有限,因此胎圈芯变得混乱的风险越有限,同时扩大了轮辋底座上的夹持表面。
优选地,角度α小于或等于8°,优选小于或等于6°。
在一个实施方案中,角度α等于0°。然后可以相对容易地产生这种具有平坦基部的胎圈芯的几何形状。
在另一个实施方案中,角度α严格大于0°。
优选地,角度α大于或等于3°,优选大于或等于4°。这改善了轮辋底座上的表面压力的分布,并因此改善了高扭转水平的作用下轮辋的旋转性能。此外,确保了最大压力在轮辋底座中心处的良好定位,这改善了抵抗轮胎与轮辋凸缘分离的方面的性能。
根据用于轮胎的胎圈芯的彼此独立的其它任选的特征:
-用于轮胎的胎圈芯通过连续堆叠N个层Ck而获得,每个层Ck通过在径向截面半平面R中在方向P中连续排列至少一个金属丝线的线圈而获得,所述方向P与轴向方向形成角度α。
-用于轮胎的胎圈芯包括单个金属丝线,所述金属丝线形成N个层Ck的线圈。
-所述或每个金属丝线由包含在0.6质量%和1.1质量%之间的碳的碳钢制成。
-所述或每个丝线具有基本上圆形的横截面。
-所述或每个金属丝线首先涂覆有聚合物配混物,所述聚合物配混物的厚度在0.05mm和0.3mm之间,更优选在0.1mm和0.2mm之间。
聚合物组合物或聚合组合物理解为意指组合物包含至少一种聚合物。优选地,这种聚合物可以为热塑性聚合物(例如聚酯或聚酰胺)、热固性聚合物、弹性体(例如天然橡胶)、热塑性弹性体或这些聚合物的组合。
有利地,直径d的范围为0.95mm至3.00mm,优选1.20mm至2.20mm,更优选1.25mm至2.05mm。
有利地,max(Lk)=max(Li)=L严格大于N,其中Ck为胎圈芯(52)从N个层中选择的一层,Lk为每个层Ck的线圈数,k为在1和N之间的整数。因此优选地,胎圈芯的形状满足最大长度为相对于径向方向中的长度在方向P中的径向内部长度,从而最大化底座的夹持表面的宽度。
优选地,N的范围为7至16。因此对于适用于农业车辆或林业车辆的轮胎的范围为1.25mm至2.05mm的丝线直径,设置数量N个在径向截面平面R中彼此重叠的层Ck。
有利地,I的范围为5至13。优选地,上部的层数J小于下部的层数I,从而使得胎圈芯在固化过程中具有良好的几何稳定性,并避免任何混乱。
有利地,J的范围为2至4,优选2至3。根据本发明的胎圈芯有利地具有截短的上部,从而能够围绕所述胎圈芯缠绕一个或多个胎体帘布层。
本发明的另一个主题为一种制造用于轮胎的胎圈芯的方法,所述胎圈芯围绕轴线基本上旋转对称,所述胎圈芯包括至少一个丝线的多个线圈,所述丝线具有直径d,并在方向P中彼此相邻地布置在在径向方向中彼此重叠的N个层上,所述方向P在径向截面半平面R中与轴向方向形成角度α,其中:
-在径向内端部处与通道的铺设表面接触放置线圈,所述线圈朝向第一外侧展开,以形成层C1,使得直径d与L的乘积严格小于25.0mm,所述第一外侧为平行于径向方向且与所述层的最外线圈相切的直线,
-在径向方向上彼此重叠I个层Ci,其中I为奇数且I≥3,以在截面半平面R中形成平行四边形形式的基结构,满足:
-径向最内层C1和径向最外层CI包括L个线圈;
-其中i为范围为1至I-2的整数,Li=Li+2且|Li-Li+1|=1,其中Li为层Ci的线圈数且Max(Li)=L,其中:
-当i为奇数时,层Ci的每个轴向最外线圈与第一外侧接触布置,所述第一外侧为平行于径向方向并在径向截面半平面R中与层C1的轴向最外线圈相切的直线;并且
-当i为偶数时,层Ci的轴向最外线圈与紧邻的下层的两个轴向最外线圈接触布置;
-在径向方向上彼此重叠J个层Ci,以在截面半平面R中形成帽结构,满足:
-具有L-1个线圈的层CI+1在径向方向上叠加在基结构的层CI上;并且
-或者当j为在1和J之间的整数时,层CI+j满足:
当j为偶数时,LI+j=LI+(j-1);
当j为奇数时,LI+j=L-(j+1)/2;
满足:当j为奇数时,层CI+j由LI+j个线圈形成,并且轴向最外线圈与紧邻的下层的两个轴向最外线圈接触布置;并且
当j为偶数时,层CI+j包括LI+j个线圈,所述线圈在方向P中从第一外侧彼此相邻布置;
-或者当j的范围为1至J时,层CI+j满足:LI+j=L-j,以形成等腰梯形;
其中N、I和J为非零整数,满足N=I+J并小于或等于16。
在胎圈芯的制造方法的变体中,从第一外侧开始缠绕,即在径向内端部处与通道的铺设表面接触放置线圈,所述线圈朝向第一内侧展开,以形成层C1,使得直径d与L的乘积严格小于25.0mm,所述第一内侧为平行于径向方向且与所述层的最内线圈相切的直线。
在优选的实施方案中,所述或每个金属丝线首先涂覆有聚合物配混物,所述聚合物配混物的厚度为0.1mm至0.2mm。当从铺设模具中取出胎圈芯时,该聚合物配混物能够保持胎圈芯的几何形状。
在另一个实施方案中,可以在全部或部分胎圈芯周围放置连接物,例如包括具有矩形截面的金属丝线的金属短纤维,其能够在从铺设模具中取出胎圈芯时保持胎圈芯的几何形状。
在优选的实施方案中,胎圈芯覆盖有至少一种织物,所述织物包括丝状元件,所述丝状元件包括至少一个复丝线股,所述复丝线股包括多个单丝,每个单丝由选自以下的材料制成:聚酯、聚酰胺、聚酮、聚氨酯、天然纤维、矿物纤维,优选聚酯、芳族或脂族聚酰胺、聚酮、聚氨酯、天然纤维以及这些材料的组合,更优选脂族聚酰胺和这些材料的组合。
由脂族聚酰胺制成的长丝理解为包含酰胺官能团的聚合物或共聚物的线性大分子的长丝,所述聚合物或共聚物不含芳族环并可以通过羧酸和胺之间的缩聚合成。在脂族聚酰胺中,可提及尼龙PA4.6、PA6、PA6.6或PA6.10,特别是来自DuPont公司的Zytel,来自Solvay公司的Technyl或来自Arkema公司的Rilsamid。
根据本发明的胎圈芯的这种涂层有助于在制造和在轮胎中使用的期间更好地保持胎圈芯的几何形状。此外,该涂层避免了胎圈芯的丝线和胎体帘布层之间的任何接触,从而形成屏障。
本发明的另一个目的为一种用于农业车辆或林业车辆的轮胎,所述轮胎包括:
-至少一个胎圈,所述胎圈包括根据本发明的胎圈芯,
-胎体增强件,所述胎体增强件包括至少一个胎体帘布层,所述胎体帘布层通过围绕胎圈芯的折回而锚固在每个胎圈中。
本发明的另一个目的为一种制造如上限定的轮胎的方法,其中:
-将胎圈芯铺设在胎体帘布层上,
-围绕胎圈芯折回部分胎体帘布层,以及
-使胎体帘布层和胎圈芯相对于彼此转动。
在一个实施方案中,固定胎圈芯,并围绕胎圈芯转动胎体帘布层,从而围绕胎圈芯缠绕胎体帘布层。
在另一个实施方案中,固定胎体帘布层,并围绕制造鼓转动包括胎圈芯的环状增强结构的中间预制件,所述胎圈芯保持固定。
有利地,胎体增强件包括单个胎体帘布层,所述胎体帘布层通过围绕根据本发明的胎圈芯的折回而锚固在每个胎圈中。
附图说明
通过阅读仅以非限制性实施例的方式并参考附图给出的附图的以下说明,将更好地理解本发明,在附图中:
-图1为根据本发明的轮胎的径向截面图;
-图2为图1的轮胎的区域T的详细截面图;
-图3为现有技术的胎圈芯在固化轮胎的步骤之后围绕胎体帘布层旋转的示意图;
-图4为软胎圈现象的示意图;
-图5和图6为常规填充橡胶和具有延伸范围的填充橡胶的两种示意图;
-图7为根据本发明的第一实施方案的第一变体的胎圈芯52_A的截面图;
-图8为根据本发明的第一实施方案的第二变体的胎圈芯52_S的截面图;
-图9为根据本发明的第六实施方案的第一变体的胎圈芯52-5_A的与图7类似的视图;
-图10至图12分别为根据第四、第五和第六实施方案的第二变体的胎圈芯52-3_S、52-4_S和52-5_S的与图8类似的视图;
-图13至图16为绘示根据本发明的制造轮胎的方法的各个步骤的截面图;以及
-图17为在制造根据本发明的胎圈芯的方法中使用的通道的示意图。
具体实施方式
根据本发明的轮胎具有围绕旋转轴线的基本上环形的形式。该旋转轴线限定轴向方向。
当使用术语“径向”时,本领域技术人员在谈到轮胎时,应区分该词的几种不同的用法。
首先,该表述涉及轮胎的半径。从这个意义上说,如果元件A比元件B更靠近轮胎的旋转轴线,则称元件A位于元件B的“径向内侧”(或“沿径向位于元件B的内侧”)。相反,如果元件C比元件D更远离轮胎的旋转轴线,则称元件C位于元件D的“径向外侧”(或“沿径向位于元件D的外侧”)。“沿径向向内(或向外)前进”意指朝向更小(或更大)半径前进。
第二,当增强件的一个或多个增强元件与周向方向形成大于或等于65°且小于或等于90°的角度时,所述增强元件或增强件被称为是“径向的”。
第三,本文的“径向横截面”或“径向截面”意指包含轮胎的旋转轴线的平面中的横截面或截面。
“轴向”方向为平行于轮胎的旋转轴线的方向。如果元件E比元件F更靠近轮胎的正中平面,则称元件E位于元件F的“轴向内侧”(或“沿轴向位于元件F的内侧”)。相反,如果元件G比元件H更远离轮胎的正中平面,则称元件G位于元件H的“轴向外侧”(或“沿轴向位于元件H的外侧”)。
轮胎的“正中平面”为垂直于轮胎的旋转轴线并与每个胎圈的环状增强结构等距设置的平面。
“周向”方向为垂直于轮胎的半径和轴向方向的方向。
根据本发明的轮胎和胎圈芯的实施例
根据本发明的轮胎10
图1和图2显示了方向X、Y、Z,其对应于轮胎通常的轴向(X)方向、径向(Y)方向和周向(Z)方向。
图1和图2显示了以附图标记10表示的根据本发明的示例性轮胎。轮胎10旨在优选用于选自农业车辆或林业车辆的工业车辆。在这种情况下,轮胎10旨在用于农业车辆,例如拖拉机。
轮胎10的根据ETRTO(欧洲轮胎和轮辋技术组织)定义的标称轮辋直径的范围为24英寸至54英寸(60.96cm至137.16cm)。轮胎10的根据ETRTO定义的标称高宽比的范围为0.7至0.9。
轮胎10具有胎冠12,所述胎冠12包括胎冠增强件14,所述胎冠增强件14包括一个或多个具有增强元件的胎冠帘布层16。胎冠增强件14被胎面18覆盖。胎冠增强件14沿径向布置在胎面18的内侧。两个胎侧20沿径向向内延伸胎冠12。轮胎10具有两个胎圈22,所述胎圈22沿径向位于胎侧20的内侧,每个胎圈包括环状增强结构24。
轮胎10还具有径向胎体增强件26。胎体增强件26从胎圈22经过胎侧20朝向胎冠12延伸。胎体增强件26包括一个或多个胎体帘布层28,其中这些胎体帘布层28中的至少一个通过围绕环状增强结构24的折回30而锚固在每个胎圈22中,以在每个胎圈22中形成沿径向在每个胎圈22之间延伸通过胎侧20和胎冠12的向外线股32和沿径向从每个胎圈22延伸通过每个胎侧20的向内线股34,折回线股34的径向外端部36沿径向位于环状增强结构24的外侧,并沿轴向位于向外线股32的外侧。
轮胎10还包括沿径向和沿轴向布置在胎体增强件26内侧的密封内衬38。内衬38在每个胎圈22之间延伸,并穿过胎侧20和胎冠12。
除了环状增强结构24之外,每个胎圈22还包括填充橡胶块40,所述填充橡胶块40布置在由向外线股32和向内线股34限定的空间中。每个胎圈22还包括保护胎圈22的第一橡胶块42,所述第一橡胶块42遵循胎体增强件26的折回30。
此外,每个胎圈22还包括填充橡胶块44,所述填充橡胶块44沿轴向布置在胎体增强件26的外侧,特别是沿轴向布置在向内线股34的外侧。每个胎侧20包括轴向外部橡胶块46,所述轴向外部橡胶块46限定胎侧20的轴向外表面48,并沿轴向布置在填充橡胶块44的外侧。最后,每个胎圈22包括用于保护胎圈22的第二块50,所述第二块50沿轴向布置在填充橡胶44和胎侧20的轴向外部橡胶块46之间。
每个环状增强结构24包括环状胎圈芯52_A,所述环状胎圈芯52_A涂覆有例如包含橡胶的涂覆块54。胎圈芯52_A沿径向布置在填充橡胶40的内侧。胎圈芯52_A符合本发明的第一实施方案的第一变体。
根据本发明的第一实施方案的第一变体的胎圈芯52_A
图7显示了根据本发明的第一实施方案的第一变体的胎圈芯52_A。
胎圈芯52_A具有围绕轮胎10的旋转轴线旋转的基本上对称形式,所述旋转轴线基本上平行于轴向方向X。
胎圈芯52_A包括至少一个丝线的n个线圈,所述丝线具有直径d,并在径向截面半平面R中在方向P中彼此相邻地布置在在径向截面半平面R中叠加在层Ci+1上的N个层Ck上,所述方向P与轴向方向形成角度α。胎圈芯52_A通过连续堆叠N个层Ck而获得,其中k从1至N(包括N)变化,每个层Ck通过连续地轴向排列至少一个丝线的线圈而获得。胎圈芯52_A的线圈的总数n大于或等于30,优选大于或等于50,更优选大于或等于70,此处n=74。
在图6所示的第一实施方案的第一变体中,胎圈芯52_A包括单一丝线的n个线圈。优选地,丝线是金属的,并具有基本上圆形的横截面,且其直径有利地在0.95mm和3.00mm之间,优选在1.20mm和2.20mm之间,更优选在1.25mm和2.05mm之间,此处直径等于1.55mm。丝线由包含0.7质量%的碳的碳钢制成。金属丝线首先涂覆有聚合物配混物,所述聚合物配混物的厚度为0.05mm至0.3mm,有利地在0.1mm和0.2mm之间。此处,厚度为0.15mm。
下表1显示了每个层Ck的线圈数Lk。N个层Ck的最大线圈数max(Lk)满足max(Lk)=max(Li)=L严格大于N。此处max(Lk)=N+2。
表1
层数 | 线圈数Lk |
C1 | 10 |
C2 | 9 |
C3 | 10 |
C4 | 9 |
C5 | 10 |
C6 | 9 |
C7 | 9 |
C8 | 8 |
胎圈芯在截面半平面R中由平行四边形形式的径向内部基结构(此处表示为层C1至C5)与梯形形式的径向外部帽结构(此处表示为层C6、C7和C8)构成,所述径向内部基结构在径向方向中与径向外部帽结构直接接触。
对于帽结构,层C6的线圈数为L6=L-1=10-1=9,其在方向P中从第一外侧相邻布置,层C7具有与层C6相同的线圈数,或者L7=9个线圈,其在方向P中从第一内侧相邻布置。最终,最后一层C8满足L8=L-(3+1)/2=10-2=8,以形成梯形。
N为非零整数,其小于或等于16,并且范围为7至16。此处N=I+J=8。
I的范围为5至13。此处I=5。
J的范围为2至3。此处J=3。
L=10。
直径d与L的乘积首先严格大于14.0mm,优选大于或等于14.5mm,更优选大于或等于15.0mm,其次小于或等于25.0mm,优选小于或等于24.5mm,更优选小于或等于24.4mm。此处,dxL=1.55x10=15.50mm。
角度α的范围为0°至10°,并优选小于或等于6°且大于或等于4°。此处,α等于5°。
角度α+90°=95°。
胎圈芯包括具有L=10个线圈的层C1且CI=C5。
制造根据本发明的轮胎和胎圈芯的方法的实施例
制造轮胎10的方法
现将参考图13至图16描述制造根据本发明的轮胎10的方法。
首先,在第一组装阶段,如本领域技术人员所知,组装如上所述的各个帘布层、橡胶块和其它元件,以在成型鼓上形成初始预制件。
然后,连续地并以此顺序铺设第一保护橡胶块42,随后是密封内衬38、旨在锚固在胎圈22中的一个或多个胎体帘布层28、填充橡胶40以及包括胎圈芯52_A和涂覆块54的环状增强结构24。因此,胎圈芯52_A铺设在一个或多个胎体帘布层28上。这形成图13所示的中间预制件。
然后围绕环状增强结构24折叠第一保护橡胶块42和一个或多个胎体帘布层28的一部分(此处为向内线股34)。这形成图14所示的中间预制件。
然后,连续地并以此顺序施加填充橡胶44,随后是第二保护块50,最后是限定胎侧20的轴向外表面48的轴向外部橡胶块46。这形成图15所示的中间预制件。
然后使一个或多个胎体帘布层28和胎圈芯52_A相对于彼此转动。在这种情况下,使中间预制件的组件(除了环状增强结构24)围绕环状增强结构24转动,所述环状增强结构24在旋转的过程中基本上保持固定。这形成图16所示的中间预制件。应注意,在旋转之后,胎圈芯52_A具有与旋转之前相同的取向,并且各个帘布层和橡胶块在旋转的作用下没有发生变形。
在随后的第二完成阶段,将胎冠12和胎面18添加到先前获得的中间预制件中。
在第三固化阶段,固化经完成的预制件以生产固化轮胎。
制造胎圈芯52_A的方法
现将参考图17描述制造根据本发明的胎圈芯52_A的方法。
直径d=1.55mm且预先涂覆有弹性体配混物的丝线在径向截面平面中在方向P中与通道的铺设表面接触,所述方向P与轴向方向形成角度α(α=5°),在径向内端部处从通道缠绕丝线,所述丝线朝向第一外侧缠绕L=10个线圈,以形成径向内层C1,使得直径d与L的乘积严格小于25.0mm(此处dxL=15.5mm)并严格大于14.0mm,N、I和J为非零整数,满足N=I+J并小于或等于16,N=8=5+3。
I个层Ci在径向方向上彼此重叠,其中I为奇数且I≥3(此处I=5),以在截面半平面R中形成平行四边形形式的基结构,满足:
-径向最内层C1和径向最外层C5包括L个线圈;
-其中i为1至I-2=3的整数,Li=Li+2且|Li-Li+1|=1,其中Li为层Ci的线圈数且Max(Li)=L,其中:
-当i为奇数时,层Ci的每个轴向最内线圈与第一内侧接触布置,所述第一内侧为平行于径向方向并在径向截面半平面R中与层C1的轴向最内线圈相切的直线。此处,I=5且层Ci为层C1至C5,L1=L3=L5=10个线圈且L2=L4=9个线圈。
J=3个层Ci在径向方向上彼此重叠,以在截面半平面R中形成帽结构。
层CI+j满足:当j为偶数时,LI+j=LI+(j-1),并且当j为奇数时,LI+j=L-(j+1)/2,使得当j为奇数时,层CI+j由LI+j个线圈形成,并且轴向最外线圈与紧邻的下层的两个轴向最外线圈接触布置;当j为偶数时,层CI+j由在方向P中从第一外侧相邻布置的LI+j个线圈形成。
此处,与层C6接触的层为层C7,其具有L6=L7=9个线圈,并且层C8具有L8=10-(3+1)/2=8个线圈。
胎圈芯52_A覆盖有至少一种织物,所述织物包括丝状元件,所述丝状元件包括至少一个复丝线股,所述复丝线股包括多个单丝,每个单丝由选自以下的材料制成:聚酯、聚酰胺、聚酮、聚氨酯、天然纤维、矿物纤维,优选聚酯、芳族或脂族聚酰胺、聚酮、聚氨酯、天然纤维以及这些材料的组合,更优选脂族聚酰胺和这些材料的组合,此处胎圈芯52_A覆盖有交叉织物,所述交叉织物包括2个复丝线股的组件,所述复丝线股包括多个单丝,每个单丝由脂族聚酰胺材料尼龙N94/1制成。
织物首先粘合有聚合物配混物,从而使其在围绕胎圈芯铺设时能够获得良好的支撑。
根据本发明的第一实施方案的第二变体的胎圈芯52_S
图8显示了根据本发明的第一实施方案的第二变体的胎圈芯52_S。
与根据第一实施方案的第一变体的胎圈芯不同,第一实施方案的第二变体的胎圈芯52_S包括n=72个线圈。
下表2显示了每个层Ck的线圈数Li。此处max(Lk)=L=10。
表2
层数 | 线圈数Lk |
C1 | 10 |
C2 | 9 |
C3 | 10 |
C4 | 9 |
C5 | 10 |
C6 | 9 |
C7 | 8 |
C8 | 7 |
此处,根据截面半平面R,胎圈芯由平行四边形形状的径向内部基结构(此处表示为层C1至C5)与梯形形状的径向外部帽结构(此处表示为层C6、C7和C8)构成,所述径向内部基结构在径向方向中与径向外部帽结构直接接触。
对于帽结构,层CI+j的线圈数LI+j满足LI+j=L-j,以形成等腰梯形。此处L6=L-1,L7=L-2且L8=L-3。
根据本发明的第一变体的胎圈芯的其它实施例
图9显示了根据本发明的第六实施方案的第一变体的胎圈芯52-5_A。
与根据第一实施方案的第一变体的胎圈芯不同,第六实施方案的第一变体的胎圈芯52-5_A包括N=12个层和n=148个线圈。
下表3显示了每个层Ck的线圈数Lk。此处max(Lk)=L=13。
表3
层数 | 线圈数Lk |
C1 | 13 |
C2 | 12 |
C3 | 13 |
C4 | 12 |
C5 | 13 |
C6 | 12 |
C7 | 13 |
C8 | 12 |
C9 | 13 |
C10 | 12 |
C11 | 12 |
C12 | 11 |
根据本发明的第二变体的胎圈芯的其它实施例
图10、图11、图12显示了根据本发明的其它实施方案的胎圈芯。在这些图中,与图7的胎圈芯相似的元件通过相同的附图标记表示。
与根据第一实施方案的第二变体的胎圈芯不同,第二实施方案的胎圈芯52-1_S包括N=7个层和n=51个线圈。
下表4显示了每个层Ck的线圈数Lk。此处max(Lk)=L=8。
表4
层数 | 线圈数Lk |
C1 | 8 |
C2 | 7 |
C3 | 8 |
C4 | 7 |
C5 | 8 |
C6 | 7 |
C7 | 6 |
根据第三实施方案的胎圈芯52-2_S包括N=7个层和n=58个线圈。
下表5显示了每个层Ck的线圈数Lk。此处max(Lk)=L=9。
表5
层数 | 线圈数Lk |
C1 | 9 |
C2 | 8 |
C3 | 9 |
C4 | 8 |
C5 | 9 |
C6 | 8 |
C7 | 7 |
图10显示了根据本发明的第四实施方案的胎圈芯。
根据第四实施方案的胎圈芯52-3_S包括N=8个层和n=88个线圈。
下表6显示了每个层Ck的线圈数Lk。此处max(Lk)=L=12。
表6
层数 | 线圈数Lk |
C1 | 12 |
C2 | 11 |
C3 | 12 |
C4 | 11 |
C5 | 12 |
C6 | 11 |
C7 | 10 |
C8 | 9 |
图11显示了根据本发明的第五实施方案的胎圈芯。
根据第五实施方案的胎圈芯52-4_S包括N=12个层和n=182个线圈。
下表7显示了每个层Ck的线圈数Lk。此处max(Lk)=L=16。
表7
图12显示了根据本发明的第六实施方案的第二变体的胎圈芯。
根据第六实施方案的第二变体的胎圈芯52-5_S包括N=12个层和n=146个线圈。
下表8显示了每个层Ck的线圈数Lk。此处max(Lk)=L=13。
表8
层数 | 线圈数Lk |
C1 | 13 |
C2 | 12 |
C3 | 13 |
C4 | 12 |
C5 | 13 |
C6 | 12 |
C7 | 13 |
C8 | 12 |
C9 | 13 |
C10 | 12 |
C11 | 11 |
C12 | 10 |
比较胎圈芯TPFR-C为具有比第一至第五实施方案的胎圈芯更窄的方形基部的胎圈芯。下表9显示了TPFR-C的每个层的线圈数。
表9
层数 | 线圈数Lk |
C1 | 9 |
C2 | 8 |
C3 | 9 |
C4 | 8 |
C5 | 9 |
C6 | 8 |
C7 | 7 |
下表10和表11显示了现有技术的各种胎圈芯(TPC、TPFR-H以及比较胎圈芯TPFR-C)、第一和第六实施方案的第一变体的胎圈芯以及第一至第六实施方案的第二变体的胎圈芯的特性。宽度La为垂直于平面P的方向在胎圈芯的轴向方向上的投影,高度Ha为穿过平行于方向P的胎圈芯的径向最外层的直线在第一内侧上的投影与方向P在第一内侧上的投影之间的距离。
表10
表11
测试和比较测试
轮辋上的旋转性能
测试每种轮胎在轮辋上的旋转性能。实际上,为了使轮胎能够将车辆发动机施加的所有力传递到地面并确保轮胎底部区域的耐久性性能,优选的是轮胎在轮辋上的旋转尽可能低。
因此,测量了道路的等效摩擦系数,其对应于在低负载和高负载下开始看见轮胎在轮辋上旋转时的摩擦系数。
在低负载下,所使用车辆的两个待测轮胎处于0.5巴的压力下。然后在柏油路上,拖拽等同质量的重量,此处为每个轮胎2.6吨。
在高负载下,所使用车辆的两个待测轮胎处于1.6巴的压力下。然后在柏油路上,拖拽等同质量的重量,此处为每个轮胎6吨。
将负荷传感器放置在待拖拽的重量和车辆之间,从而能够测量当轮胎相对于轮辋开始转动时车辆对待拖拽重量施加的单位为kg的力F。因此,对于使轮胎相对于轮辋转动而施加的力F=500kg,测量轮胎在轮辋上的旋转达到不可接受的程度之前所拖拽的最大力(Fmax)。根据所测得的力,将轮胎分为1到5类,其中5表示轮胎在轮辋上具有高旋转,1表示轮胎在轮辋上具有最低旋转。
下表12汇总了现有技术的胎圈芯TPC、比较胎圈芯TPFR_C以及第一实施方案的第一变体的胎圈芯(角度α等于0°的胎圈芯被称为52_A0,角度α等于5°的胎圈芯被称为52_A5)的这些测试的结果。
表12
认为类别1和2反映了轮辋上的低旋转,因此相应轮胎满足轮辋上的旋转性能的所需标准。应注意,与包括胎圈芯TPC的现有技术轮胎和包括比较胎圈芯TPFR_C的轮胎相比,包括根据本发明的胎圈芯52_A0和52_A5的轮胎在低负载下的类别为1,并在高负载下的类别为1。
因此,根据本发明的轮胎在轮辋上具有低旋转,从而证明其能够应对固化过程中胎圈区域的几何形状发生混乱的问题。
轮辋上夹持压力和旋转的增益随角度α的变化
通过传感器测量每个胎圈在底座上的平均夹持压力,所述传感器测量在方向P中从轮辋底座的内部朝向外部的压力(即轮辋凸缘上的压力),所述方向P与轴向方向形成角度α。
这些测试的结果在下表13中给出。
表13
胎圈芯 | TPC | TPFR_C | 52_A0 | 52_A5 |
夹持压力的增益 | -- | - | + | ++ |
发现相对于包括胎圈芯TPC的现有技术轮胎(其与底座具有更小的接触面积(14.4mm比胎圈芯52的18.5mm))并相对于包括比较胎圈芯TPFR_C的轮胎(其与底座具有更大的接触面积(16.7mm)),包括根据本发明的胎圈芯52_A0和52_A5的轮胎显示出夹持压力性能的改进。因此,改善了轮辋底座上夹持压力面积的分布,并因此改善了高扭转水平的作用下轮辋的旋转性能。此外,确保了压力最大值在轮辋底座中心处的良好定位,并因此确保了抵抗由胎圈芯在轮胎的轴向外侧提升引起的轮胎从轮胎凸缘脱离的性能。
本发明并不限于上述实施方案。
可以组合上述各个实施方案的特征,只要其互相兼容。
Claims (14)
1.用于轮胎(10)的胎圈芯(52),所述胎圈芯(52)围绕轴线基本上旋转对称,所述胎圈芯包括至少一个金属丝线的多个线圈,所述金属丝线具有直径d,并在方向P中彼此相邻地布置在在径向方向中彼此重叠的N个层上,所述方向P在径向截面半平面R中与轴向方向形成角度α,所述胎圈芯(52)的特征在于:
-α的范围为0°至10°;
-在截面半平面R中,胎圈芯(52)的线圈形成由基结构和帽结构构成的结构,其中平行四边形形状的径向内部基结构在径向方向中与梯形形状的径向外部帽结构直接接触,其中:
-具有在径向方向中彼此重叠的I个层Ci的基结构包括如下,其中I为奇数且I≥3:
-径向最内层C1和径向最外层CI,其包括L个线圈;
-其中i为范围为1至I-2的整数,Li=Li+2且|Li-Li+1|=1,其中Li为层Ci的线圈数且Max(Li)=L,其中:
-当i为奇数时,层Ci的每个轴向最外线圈与第一外侧接触布置,所述第一外侧为平行于径向方向并在径向截面半平面R中与层C1的轴向最外线圈相切的直线;并且
-当i为偶数时,层Ci的轴向最外线圈与紧邻的下层的两个轴向最外线圈接触布置;
-具有在径向方向中彼此重叠的J个层Cj的帽结构包括:
-具有L-1个线圈的层CI+1,所述层CI+1在径向方向中叠加在基结构的层CI上,并且轴向最外线圈与紧邻的下层的两个轴向最外线圈接触;并且
-或者当j为在1和J之间的整数时,层CI+j满足:
当j为偶数时,LI+j=LI+(j-1);
当j为奇数时,LI+j=L-(j+1)/2;
满足:当j为奇数时,层CI+j由LI+j个线圈形成,并且轴向最外线圈与紧邻的下层的两个轴向最外线圈接触布置;并且
当j为偶数时,层CI+j包括LI+j个线圈,所述线圈在方向P中从第一外侧彼此相邻布置;
-或者当j的范围为1至J时,层CI+j满足:LI+j=L-j,以形成等腰梯形;
-直径d与L的乘积的范围为13.0mm至25.0mm;并且
-N、I和J为非零整数,满足N=I+J并小于或等于16。
2.根据权利要求1所述的胎圈芯(52),其中,直径d与L的乘积小于或等于24.5mm。
3.根据权利要求1所述的胎圈芯(52),其中,直径d与L的乘积大于或等于14.5mm。
4.根据权利要求1所述的胎圈芯(52),其中,角度α小于或等于8°。
5.根据权利要求1所述的胎圈芯(52),其中,角度α大于或等于3°。
6.根据权利要求1的胎圈芯(52),其中,直径d的范围为0.95mm至3.00mm。
7.根据权利要求1所述的胎圈芯(52),其中,max(Lk)=max(Li)=L严格大于N,Ck为胎圈芯(52)从N个层中选择的一层,Lk为每个层Ck的线圈数,k为在1和N之间的整数。
8.根据权利要求1所述的胎圈芯(52),其中,N的范围为7至16。
9.根据权利要求1所述的胎圈芯,其中,I的范围为5至13。
10.根据权利要求1所述的胎圈芯(52),其中,J的范围为2至3。
11.制造用于轮胎(10)的胎圈芯(52)的方法,所述胎圈芯围绕轴线基本上旋转对称,所述胎圈芯包括至少一个丝线的多个线圈,所述丝线具有直径d,并在方向P中彼此相邻地布置在在径向方向中彼此重叠的N个层上,所述方向P在径向截面半平面R中与轴向方向形成角度α,其中:
-在径向内端部处与通道的铺设表面接触放置线圈,所述线圈朝向第一外侧展开,以形成层C1,使得直径d与L的乘积严格小于25.0mm,所述第一外侧为平行于径向方向且与所述层的最外线圈相切的直线,
-在径向方向上彼此重叠I个层Ci,其中I为奇数且I≥3,以在截面半平面R中形成平行四边形形式的基结构,满足:
-径向最内层C1和径向最外层CI包括L个线圈;
-其中i为1至I-2的整数,Li=Li+2且|Li-Li+1|=1,其中Li为层Ci的线圈数且Max(Li)=L,其中:
-当i为奇数时,层Ci的每个轴向最外线圈与第一外侧接触布置,所述第一外侧为平行于径向方向并在径向截面半平面R中与层C1的轴向最外线圈相切的直线;并且
-当i为偶数时,层Ci的轴向最外线圈与紧邻的下层的两个轴向最外线圈接触布置;
-在径向方向上彼此重叠J个层Ci,以在截面半平面R中形成帽结构,满足:
-具有L-1个线圈的层CI+1在径向方向上叠加在基结构的层CI上;并且
-或者当j为在1和J之间的整数时,层CI+j满足:
当j为偶数时,LI+j=LI+(j-1);
当j为奇数时,LI+j=L-(j+1)/2;
满足:当j为奇数时,层CI+j由LI+j个线圈形成,并且轴向最外线圈与紧邻的下层的两个轴向最外线圈接触布置;并且
当j为偶数时,层CI+j包括LI+j个线圈,所述线圈在方向P中从第一外侧彼此相邻布置;
-或者当j的范围为1至J时,层CI+j满足:LI+j=L-j,以形成等腰梯形;
其中N、I和J为非零整数,满足N=I+J并小于或等于16。
12.根据权利要求11所述的方法,其中,胎圈芯(52)覆盖有至少一种织物,所述织物包括丝状元件,所述丝状元件包括至少一个复丝线股,所述复丝线股包括多个单丝,每个单丝由选自以下的材料制成:聚酯、聚酰胺、聚酮、聚氨酯、天然纤维、矿物纤维。
13.用于农业车辆或林业车辆的轮胎(10),其特征在于,其包括:
-至少一个胎圈,所述胎圈包括根据权利要求1至10中任一项所述的胎圈芯(52),
-胎体增强件(26),所述胎体增强件(26)包括至少一个胎体帘布层(28),所述胎体帘布层(28)通过围绕胎圈芯(52)的折回(30)而锚固在每个胎圈(22)中。
14.根据权利要求13所述的轮胎(10),其中,胎体增强件(26)由单一胎体帘布层(28)构成,所述胎体帘布层(28)通过围绕胎圈芯(52)的折回而锚固在每个胎圈(22)中。
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