轻量的玻璃纤维带束子午线轮胎的制作方法

专利名称：轻量的玻璃纤维带束子午线轮胎的制作方法
技术领域：
本发明涉及充气轮胎，具体地涉及到具有轮胎断面高宽比小于0.8的轻量子午线轮胎。
背景技术：
历史上，轮胎工程人员一直试图制造极其耐用的外胎结构，使其能经受汽车司机加于轮胎的严苛驱动条件。
起初，轮胎是很重的且采用了多层的斜纹帘线或很多的斜纹帘线的帘层布，其主要目的仅是为了保持空气和避免跑气或放气。
通过不断地研究来开发更耐用和更好的轮胎结构，在此过程中已研究出新的材料和发展了更好的设计。
子午线轮胎的引入使之在实际上开发了少到只有一个胎体帘布层的轮胎。此帘布层为带结构作径向地包含。为了提高这种轮胎的耐用性。所涉及的带结构变成主要是由钢丝来增强。这种钢丝增强的带给出了并于现今提供了非常耐用的结构。
这些钢丝带束轮胎具有许多使它们能为人们乐于采用的优点。这里的钢丝帘线不是热敏的，也就是说它们的物理性质是颇为稳定的而与轮胎的工作温度无关。此种钢丝帘线基本上是非延伸的且可以由抗疲劳性优异的细钢丝制成具有很高的强度。但是，轮胎中的这种钢丝帘线带导致需要在一般称之为台面底层的区域中的带的正上方、在带层本身之中以及在带的边缘的区域中增加橡胶的厚度，这一切都是为了保护钢丝帘线不会暴露或结构上在边缘处分离。此外，玻璃纤维增强的帘线具有的韧度为10gr/de(每旦尼尔克数)，对比之下，带中所用的钢丝帘线则具有4gr/de的韧度。
最终的结果是，钢丝带束于午线轮胎事实上较重，在胎面区中和在轮胎的胎肩中采用了更多的橡胶。准确地说，在这些区域中即在轮胎的胎面的大部分之中，耐磨损性能以及对滚动阻力的灵敏度必须是最高的。在这种区域中的橡胶愈多，滞后效应就愈高而在运转状态下的温度也愈高。
现代轮胎设计者的目标之一是去开发能产生汽车燃耗降低的轮胎。这是可以实现的，即依靠设计出是有低质量和低转动惯量的冷运行的轮胎，同时提高轮胎的操纵性能和胎面的耐磨性，此外，工程人员还必须确保轮胎的轮迹和胎面的瞬时接触部具有均匀的压力分布以实现均匀的磨损。
随着具有极低轮胎断面高宽比的高性能轮胎的出现，使用具有尼龙或芳族聚酰胺的合成帘线的覆盖层的带结构已普遍化。为了进一步取得高速度的性能，胎面的厚度已保持到最小。厚的胎面物质在高速下只会使轮胎飞离。随着这类轮胎推进到轮胎工程师已知的轮胎设计范围，工程师们就必须重新考虑轮胎的全部参数。在某些情形下，这意味着要回过头来重新分析过去曾用到的但由于在技术领域采取了不同途径而放弃了的原理。
迄今已不为轮胎工程师青睐的这样一种方法是使用玻璃纤维带的方法，玻璃纤维带虽然是一种很好的带材，但在钢带引入后，失去了人们的偏爱。玻璃纤维带的失势主要在于它表观上的缺乏耐用性。
即使是在70午代的斜线轮胎中，应用玻璃纤维缓冲层也曾是技术上关心的问题。在1973年10月2日授予Yoshide等的美国专利No.3762458中，指出了“在耐热性、尺寸稳定性和弹性模量方面，玻璃都优于有机纤维帘线，而当橡胶用玻璃纤维帘线增强同时用作充气轮胎的缓冲层时，这样的轮胎的各种性质都是优越的，特别是在抗磨损性(行驶试验)和拐弯能力方面。”Yoshida等然后详细地研究了玻璃纤维帘线在其使用中用作缓冲层帘线不再受重视的原因。他列出了采用玻璃纤维缓冲层的三个严重缺点。
“第一，当汽车行驶时，由于路面条件会发生轮胎的动态弯曲变形和冲击变形，这时玻璃纤维帘线就会断裂或压坏。
第二，一般地说，外来的物质如钉子、玻璃渣和金属渣会在轮胎使用中，特别是在使用结束时轧入轮胎而到达其缓冲层。在这种情形下，要是轮胎具有的缓冲层包括有通常的有机纤维如尼龙、人造丝、聚酯和维尼龙(聚乙烯醇)等的纤维时，轮胎的破裂将只会发生于已为外来物质轧入的部分。相反，要是轮胎具有玻璃纤维帘线的缓冲层，则玻璃纤维帘线就会为轧入的外来物质挤碎，而玻璃纤维帘线的断裂将沿此玻璃纤维帘线缓冲层延伸。这是一个严重问题的起因。
为了克服上述缺陷，曾尝试在玻璃纤维缓冲层的胎面层排列如尼龙帘线的有机纤维帘线，但这至今没有取得满意的结果。
除上述的有关玻璃纤维帘线的缺点外，本发明人等还发现了玻璃纤维帘线的第三个缺点，而且这是玻璃纤维帘线所持有的，并不存在于有机纤维帘线中。
具体地说，在轮胎的硫化步骤中可以进行下述的步骤。也就是，先将轮胎于高温和高压下硫化，然后取出轮胎而置于室温和大气压力的环境下，再在高压下对轮胎的内侧施加空气压力以稳定其尺寸。当轮胎放到室温的环境中时，用作轮胎的增强材料即用于安装在缓冲层的内侧的胎体中的这种材料，由不同于玻璃纤维的有机纤维如人造丝、尼龙、维尼龙与聚酯等的纤维组成的帘线就会高度地收缩。结果，紧邻橡胶涂层有机纤维帘线层(胎体)排列的玻璃纤维帘线缓冲层在汽车运行中就会受到剧烈的压缩，而构成此缓冲层中的玻璃纤维帘线的玻璃纤维在汽车运行过程中因受压便降低其韧性。
例如，在由有机纤维帘线增强的胎体层和玻璃纤维帘线缓冲层这两种层组成的轮胎中，设于胎体侧上的构成玻璃纤维帘线缓冲层的玻璃纤维帘线，其韧性比设于胎面侧的构成另一玻璃纤维帘线缓冲层的玻璃纤维帘线的差。
此外，当具有不同收缩能力的有机纤维帘线例如尼龙或人造丝帘线用作胎体帘线时，具有较高收缩能力的尼龙帘线就会比人造丝帘线更多地降低玻璃的韧性。
再有，即使是在硫化处理通常的斜纹线束带轮胎时，这种轮胎中的橡胶涂层有机纤维帘线层例如橡胶涂层的尼龙帘线层是设置在玻璃纤维帘线的胎面侧上，前述现象会发生在玻璃纤维帘线缓冲层和橡胶涂层有机纤维帘线层之间，导致玻璃纤维断裂。这是由于当轮胎冷却时，上述有机纤维帘线就会显著地收缩。
以上三个问题据称已由Yhoshida等解决，现引用其所述于下“在具有玻璃纤维帘线缓冲层的轮胎的上述三个缺点中，第一个缺点业已为本发明人等解决。具体地说，为了减少玻璃纤维帘线的弯曲变形和冲击变形，在玻璃纤维帘线缓冲层的胎面侧设有短切纤维增强的橡胶层。为了解决第二种缺点，即解决克服外来物质轧入的稳定性问题，本发明人等已证实，将短切纤维增强橡胶层设于玻璃纤维帘线缓冲层的胎面侧，要比设置单一的橡胶层或橡胶涂层的帘线层的效果好。
此外，为了克服第三种缺点，本发明人等发现下述的布置更为有效，即不把玻璃纤维帘线缓冲层直接紧邻具有高收缩能力的有机纤维帘线设置，而是把具有低收缩能力且不会把有机纤维帘的收缩性传递给玻璃纤维帘线缓冲层的这种层设于橡胶涂层有机纤维帘线层(胎体)和玻璃纤维帘线缓冲层之间。
这样，Yoshida等企图将玻璃纤维缓冲层继续用于斜线轮胎中。
将玻璃纤维带用于子午线轮胎中甚至更具有挑战性。在授予Christian M.L.L.Bourcier de Carbon of France的美国专利中，deCarbon解释道“子午线轮胎实质上包括子午线胎体，它是由在外盖的中心平面中为直的弧形件再结合不可延伸的带构成，此带包括在径向(垂直于胎面的方向)上可挠曲的而在纵向与横向(即平行于胎面的方向)有很高的刚度的增强件，这一不可延伸的带由内部的压力自动地拉伸，因而对于胎体的弧形件具有相当大的赤道弯曲效应，即使是当此充气轮胎静止而不受任何冲击载荷影响时。”deCorbon对子午线轮胎带结构问题的解决方法是采用宽约1mm的展平帘线，这种高度展平的帘线是以交角约45°～60°取向的塑钢或玻璃纤维。容易看出，这种解决问题的方法是非常复杂的，而由于其复杂性以及当前钢丝带较简便地取得成功，使其最后丧失了任何商业利益。
本发明证实，采用玻璃纤维带能够再次为工商界认可，只要把玻璃纤维用来同其他能保证在制造中不损伤玻璃纤维帘线的成份相结合，即保证硫化、冷却和继后的再充气过程中形成的热收缩量差不会传递给玻璃纤维帘线。这样的玻璃纤维带不仅为工商界所接受，还能极其有利地减轻轮胎重量和减少滚动阻力。
本发明概述显示出极其轻量和低滚动阻力的子午线轮胎10具有的轮胎断面高宽比为0.2～0.8。轮胎10具有一对平行的环形胎圈填充芯26；一个或多个子午线胎体帘布层38，而至少有一个子午线胎体帘布层38是包绕到所述胎圈填充芯26上；在轮胎10的胎冠区中沿径向设于所述一个或多个子午胎体帘布层38之外的带结构36；以及宽度基本上与带结构36的宽度一致的覆盖层59。胎面12沿径向设于所述覆盖层59之外而胎壁20则位于胎面12与所述胎圈填充芯26之间。
覆盖层59具有纤维或帘线70，帘线70选自人造丝、PET、芳族聚酰胺、PEN或埋入弹性材料中的PVA这组材料之中。带结构36是由帘线角为18～26°而最好为约22°的两层玻璃纤维帘线增强的层50、51构成。层50、51是单一裁切出的层，不需要折叠的横边。
覆盖层59最好螺旋式地包绕到带结构36上径向地朝外并与之邻接。覆盖层59是由宽

英寸且在其内埋设有4～45个并列的增强丝线或帘线70的增强带的连续条带制成。
在此最佳实施例中，覆盖层的帘线70的材料是芳族聚酰胺，但同样可以采用高抗张强度、低热收缩率的帘线如人造丝、PEN、PET或PVA的帘线。
本发明的轮胎10具有很薄的胎面底层13，此胎面底层13是从覆盖层59的帘线70的径向外表面测量到全深度的周边槽。胎面底层13的厚度t小于2mm而最好大于1mm。
为了改进驾驶性能，轮胎10采用了从各胎圈填充芯26沿径向向外且与帘布层38相邻的硬的三角胶芯46。三角胶芯46具有的邵氏(Shore)D硬度大于50。
为了提高横向稳定性，轮胎10本身可以采用两个胎壁插件，每个胎壁20中有一个插件。各胎壁插件有斜纹帘线增强件的两个层52、53。第一层52的帘线与第二层53的帘线的取向相等但相反，这两层52、53位于三角胶芯46与胎体帘布层38的反包端32之间。各层的帘线相对于径向按25～60°取向。此第一与第二层52、53最好各具有径向内端54和径向外端55，其中一层的各端54、55相对于相对的层的各相应端54、55错开排列。一层中的径向外端55位于轮胎剖面高度SH约一半处或如图示在h处。
轮胎10还有消声胶质带42，其设于一带边缘之下且延伸到轮胎10的剖面高度SH的约50％。
所述一个或多个胎体帘布层38的帘线41可以选自人造丝、尼龙、PEN、PET、钢或芳族聚酰胺这种材料。优先选用的轮胎10使用一层人造丝胎体帘布层38。
采用前述新型组合形式的轮胎10与常规的轮胎相比可以按很轻的重量制成。
本发明的轮胎10可以显现出优越的性能，特别是能以极低的滚动阻力的附加优点进行高速驾驶。
附图的简要描述

图1是本发明的最佳实施例轮胎10的横剖图。
定义“轮胎断面高宽比”指轮胎的剖面高度对其剖面宽度之比。
“轴向的”与“轴向地”意指与轮胎的转动轴线平行的直线或方向。
“胎圈”和“胎圈填充芯”一般是指轮胎的包括环形抗张件的部分，径向内胎圈关系到将轮胎保持于由帘布层帘线包绕的轮辋上并使其定形，其中用或不用其他增强件如钢丝圈外包布、胎跟加强层、三角胶芯或填料、护趾件以及胎圈包布。
“带结构”或“增强带”是指平行帘线的至少两个环形层或帘布层，织造的或非织造的，在胎面之下，不固定于胎圈之上，并具有相对于轮胎的赤道面成17～27°的左、右两个帘线角。
“周向的”是指沿垂直于轴线方向的环形胎面的表面的边界延伸的线或方向。
“胎体”是指除带结构、胎面和胎面底层，但包括胎圈的轮胎结构。
“外胎”是指除胎面与胎面底层外，轮胎的胎体、带结构、胎圈、胎壁以及所有其他部件。
“胎圈包布”是指环绕胎圈的外侧设置的用来保护帘线帘布层不对轮辋影响，将弯曲分布于轮辋上窄料带条。
“帘线”是组成轮胎中的帘布层的增强合股线之一。
“赤道面(EP)”是指垂直于轮胎的转动轴线且通过其胎面的中心的平面。
“轮迹”是指胎面与平的表面在零速度和在正常负荷和压力下的瞬时接触面或接触区。
“内衬层”是构成无内胎轮胎的内表面且含有此轮胎内充气流体的弹性材料或其他材料的一层或多层。
“标准充气压力”是指相称的标准机构为轮胎使用条件指定的具体设计的充气压力与负荷。
“标准负荷”是指相称的标准机构为轮胎使用条件指定的具体设计的充气压力与负荷。
“帘布层”指以橡胶涂层的平行帘线的层。
“径向的”与“径向地”指沿径向朝向或背离轮胎的转动轴线的方向。
“径向帘布层轮胎”是指用带结的或周向受约束的充气轮胎，其中的至少一层帘布层所具有的从胎圈延伸到胎圈的帘线相对于轮胎的赤道面铺成的帘线角为65～90°。
“剖面高度”是指从名义轮辋直径到轮胎的外径在轮胎赤道面上的径向距离。
“剖面宽度”是指轮胎于标准压力充气时和经24小时后，但无负荷，平行于轮胎的轴线且在其胎壁外部之间的最大直线距离，这里排除了胎壁因注标记、装饰或加保护带的高度。
“肩”是指正好在胎面边缘之下的胎壁的上部。
“胎壁”指轮胎在胎面与胎圈之间的部分。
“胎面宽度”是指胎面在轴向上即在平行于轮胎的转动轴线的平面中的弧长。
本发明的详细说明本发明的轮胎10采用了独特的结构。图1中所示的轮胎10是载客车的子午线轮胎或轻型卡车轮胎，轮胎10设有接地胎面部分12，该部分在胎面12的各个横向边缘14、16处终止于各肩部。从胎面的横向边缘14、16分别延伸出的一对胎壁部20，它们终止于一对胎圈区22，每个胎圈区又分别有一环形的非延伸性的胎圈填充芯26。轮胎10还设有胎体增强结构30，它从胎圈区22通过一个胎壁部20、胎面部12、相对的胎壁部20到达相对的胎圈区22。此胎体增强结构30的至少一个径向帘布层38的反包端32包绕到胎圈芯26上且沿径向向外延伸到一终端33。反包端32可以终止于图1实施例中最大剖面宽度的大致径向外侧。轮胎10当其是无内胎型时可以包括形成轮胎10的内周面的常规的内衬层35。在此优先选择的轮胎10中，内衬层35是由100％的丁基溴制成。
如图1所示，轮胎10可以应用包绕到胎圈填充芯26上并延伸到位于最大剖面直径h的大致径向位置的高反包端33的单一的合成帘布层。
在胎面部12之下，围绕胎体增强结构30的径向外表面，沿周边设置胎面增强带结构36。在所示的这一具体的实施例中。带结构36包括两个裁切的带式帘布层50、51，带式帘布层50、51的帘线80相对于轮胎的中间圆周中心平面按约22°角取向。
带式帘布层50的帘线80设置在与上述中间圆周中央平面相对并与带式帘布层51的帘线80脱离开的方向。但是带结构36可以包括任意个数的带式帘布层，同时帘线80可以按任意所需角度设置，但最好是18～26°。层50、51的一个重要特点是，各层50、51都是单一的裁切层，任何层都不具有折叠的横边。带结构36在整个带宽上提供了横向刚度，使得胎面部12在轮胎10运转时抬离路面的高度最小。在所示的实施例中，这是通过使带式帘布层50、51的帘线80由玻璃纤维，最好是具有密度为15～25EPI的结构的玻璃纤维660/1Tex制成而完成的。
胎体增强结构30包括至少一个增强帘布层结构38。在图1所示的具体实施例中，提供了具有径向向外的帘布层反包端32的增强帘布层结构38，此帘布层结构38最好具有一层平行的帘线41，帘布层结构38的此帘线41最好相对于轮胎10的中间圆周中央平面CP按至少75°角取向。在此所示具体实施例中，帘线41相对于此中间圆周中央平面CP取向成约90°角。帘线41可以是通常用于橡胶制品的帘线增强的任何材料，例如但不限于人造丝、尼龙与聚酯、芳族聚酰胺或钢。这样的帘线最好由与橡胶具有高粘合性且有很高的耐热性的材料制成。
对于这种胎体帘线41，一般采用弹性模量为250～1400kgf/mm2的有机纤维帘线，如尼龙6、尼龙6-6、人造丝、聚酯或高模量的帘线。在340～2100dTex的情形，这种纤维帘线最好采用密度为17～30EPI。
其他的高模量纤维包括芳族聚酰胺、维尼龙、PEN、PET、PVA、碳纤维、玻璃纤维和聚酰胺。此外，具有的细微直径纤维是显示出优良的抗疲劳特性的甚高抗张强度钢制的钢丝帘线也是可以采用的。在所示的具体实施例中，帘线41是由人造丝制成的。帘线41的模量E设为X而百分伸长率设为Y。优先选用的人造丝帘线41的X值至少为10GPa而其百分伸长率是在这类帘线的特殊材料中一般所见的范围内。
从图1中还可看到，轮胎10的胎圈区22分别具有一环形的实质上非延伸的第一和第二胎圈填充芯26。
上述胎圈的填充芯最好由单个或单丝钢线连续地包绕而成。在最佳实施例中，是将0.038英寸(0.97mm)直径的高抗拉的钢丝共四根分别沿径向朝内至径向朝外包绕成四层，形成4×4的结构。
位于胎圈区22和胎壁部20的径向内部的是分别设于胎体帘布层增强结构38和各反包端32之间的高模量弹性三角胶芯插入件46。此两个弹性三角胶芯插入件46分别从相应的胎圈填充芯26的径向外部延伸出，直至进入渐减剖面宽度的胎壁部。弹性插入件46终止于如图1所示在位置h处的轮胎的最大剖面宽度沿径向朝内的距离G处的径向外端。在此所示的具体实施例中，各个弹性三角胶芯插入件46从其相应的胎圈填充芯26延伸至一距离G约为轮胎剖面高度的25％处。
出于本发明的目的，轮胎的最大剖面高度SH应视作为从轮胎的名义轮辋直径NRD到轮胎的胎面的径向最外部的径向距离。此外，同样出于本发明的目的，这一名义轮辋直径应该是此轮胎按其尺寸指定的直径。
在本发明的最佳实施例中，胎圈区22还包括位于三角胶芯插入件46和帘布层反包端32之间的至少一个帘线增强件52、53。帘线增强件52、53具有第一端54和第二端55。此第一端54沿轴向和径向在第二端55之内。帘线增强件52、53离轮胎10的转动轴线所增加的径向距离是距其第一端54的距离的函数。如图1所示，帘线增强件包括宽约4cm的两个部件52、53。轴向内部件52具有沿径向在或略高于第一和第二胎圈填充芯26处的径向内端54。轴向外部件53则有沿径向在胎圈填充芯26的外表面之外约1cm处的径向内端55。上述轴向内和外部件52、53最好具有人造丝、尼龙、芳族聚酰胺或钢的线增强件，在此最佳实施例的轮胎中，采用尼龙1400/2dTex的帘线。帘线增强件53的第二端55沿轴向位于胎圈填充芯26和第一帘布层38的反包端32的终端33之外，且沿径向位于从名义胎圈直径量起的剖面高度SH的至少50％的距离处。
部件52、53的帘线最好倾斜形成相对于径向成25～75°更好是55°的夹角。要是用到两个部件，则两个帘线角最好设置成相等而反向。此帘线增强件53、53改进了本发明的轮胎10的行驶特性，此增强件52、53大大减少了汽车过度转向的趋势，而这是常规的轮胎在不充气或充气不足而被驱动时常常遇到的问题。
可以给轮胎10的轮圈区22增设一织物增强件61。此织物增强件具有第一和第二端62、63。这种部件包绕到第一帘布层38和胎圈填充芯26上。上述两个第一和第二端62、63沿径向延伸到胎圈填充芯26之上和之外。
最佳实施例轮胎10的胎壁部20设有一对第一消声填料42，第一消声填料在内衬层35和增强帘布层38之间，并在轮胎10的肩部区内的各个带边缘之下延伸到增强件端部55的径向内部。如图1中本发明的最佳实施例所示，胎壁部20各包括第一消声填料42和三角胶芯插件46。第一消声填料42按以上所述定位。各三角胶芯插件46分别位于第一帘布层38与帘布层38的相应反包端32之间。
出于本发明的目的，轮胎的最大剖面宽度(SW)是按平行于轮胎的转动轴线从轮胎的轴向外表面算起，其中除去了编号签条和装饰相等。同样，出于本发明的目的，胎面宽度是从充气至最大标准充气压力的轮胎于额定载荷下并安装在为它设计的轮子上时，从轮胎轮迹起测量的垂直于轮胎的赤道面(EP)的轴向距离。
图1所示的最佳实施例轮胎10具有围绕胎面增强带结构36设置的织物覆盖层59。例如可将具有PEN、PET、PVA、人造丝或芳族聚酰胺帘线的理想的螺旋式卷绕的两个帘布层设于各个增强带结构36之上，而让其横向端延伸过带结构36的横向端。或者可将单层的螺旋卷绕的增强织物用作覆盖层。此最佳实施例轮胎10采用flexten1670/3dTex或更好是1100/2dTex的螺旋式卷绕的芳族聚酰胺帘线70。芳族聚酰胺材料的弹性模量比尼龙的显著的高，因而与两层尼龙相比会更有力的增强轮胎。应该避免采用热收缩率高的尼龙，因为使用它会损伤带50、51的玻璃纤维帘线80。本申请人发现，用具有至少14EPI而最好约17EPI的单层芳族聚酰胺覆盖层能实现增加轮胎的高速能力。一般，在客车轮胎中要避免使用芳族聚酰胺材料，这部分原因是由于这种材料的噪声性质不良，使声音通过客车轮胎的较薄的胎壁谐振。申请人的本发明的轮胎采用了设于胎壁20中的消声插件42，它能显著地减弱轮胎中产生的噪声。这种消声胎壁20则允许使用芳族聚酰胺覆盖层而不会发生不能接受的噪声水平。
覆盖层59的帘线80可以由人造丝、PET、PEN或PVA中的任一种材料制造。可以采用密度为240dTex～2200dTex的PEN纤维，更好是采用具有在4与12tpi之间的纱线与帘线的加捻件，而最好可以采用7Z/9B的。
如图所示，三角胶芯插件填料46可以由一种、二种或更多种的不同弹性材料制成。这里的最佳实施例在从胎圈填充芯26延伸出的三角胶芯插件46中只采用一种化合物或一种材料。优先选择的三角胶芯插件材料是很硬的。具有邵氏(shore)D硬度为50或更大，而最好是50～55。插件46的硬度是通过周知的混合方法混合交联的增强树脂而取得高硬度值的，这样只需用极少量的材料来形成三角胶芯插件46。
插件46也可以装载短纤维，它们最好按至少为45°角取向以提高插件的径向和横向硬度，纤维更好是按径向取向。这类短纤维最宜采用纺织材料或合成材料如人造丝、尼龙、聚酯或芳族聚酰胺制成。这种短纤维虽可取径向方向或按倾斜角度最好45°角定位，但不应沿圆周方向延伸。
通过设置硬橡胶的胎圈包布部分60，轮胎10在轮辋辋圈邻近处的胎体结构30的径向朝外的下部胎圈区中的磨损可以降至最低限度，特别是在把轮胎用于充气不足的情形时。
带结构36具有带50、51，它们最好采用密度为15～25EPI，660/1Tex的玻璃纤维。带50、51的宽度约为一般称作为胎面弧宽的模制胎面帘线宽度的98％。
为了进一步改进轮胎10的性能和轻量特性。胎面12经构造成使胎面底层13具有最小的厚度t。通常，对高性能客车轮胎来说，这种胎面底层可以减薄到2～5mm。本发明的轮胎，如图1所示，可以具有从覆盖层59的径向外帘线70到全深度的周边槽底计量的薄于2mm，而更好情形薄约1mm的胎面底层。
为确保本发明的轮胎10在模制具有玻璃纤维带50、51的轮胎时减少所形成的内应力，已将这种模具设定成在胎面处加宽而平整。胎面半径315mm和胎面帘线宽141mm已评估为可接受的结果。在轮胎尺寸为195/65R15 91V时，914mm的胎面半径和152mm的胎面帘线宽度能产生最佳结果。本发明人确信，在胎面帘线宽度约为或大于125mm时，大于300mm的平胎面半径会给出合乎要求的结果。对于大于150mm的胎面帘线宽度较理想的胎面半径R应大于500mm，而此R最好至少应为750mm。这种宽平的胎面弧形能使带帘线80在胎体帘布层38附近只会受到能损伤帘布层51的帘线的热收缩变形的极小影响。这种效应同低热收缩率的帘布层帘线41与类似的低热收缩率的覆盖层59相结合，意味着可以制成这样的轮胎10，在其使用中，玻璃纤维带50、51可以完整无损地暴露于热膨胀和收缩之下。
用常规的钢丝带制得了尺寸为195/65R15 9IV的试验轮胎，轮胎重9.4kg。根据本发明制成了相同尺寸的轮胎，轮胎重7.2kg，当采用本发明的上述原理时，取决于对轮胎10的调整可使轮胎的重量为6.9～7.4kg范围。
轮胎重量的减轻其本身就是对先有技术的一种最有利的改进，因为它减少了轮胎的动能影响，降低了平移和转动的动能，从而减少了能耗。
此外，减轻了轮胎的非弹性质量就可以使汽车制造厂家重新设计其已减轻部件重量的悬架，由此能改进汽车的重量、性能与驾驶。
本发明的轮胎相对于以同样模具，用相同胎面材料制成的常规结构，改进了约10％的滚动阻力。
与传统的结构相比，在轮胎10的标准磨损试验中已观察到胎面的磨损改进了0～10％。可以看出，轮胎10对车轮位置的磨损是不太敏感的。在轻载重条件下，本发明的轮胎10与先有技术的轮胎相比，转向位置的肩部磨损和后轮位置的中心线磨损也轻得多。
用为恢复无扰动行驶所需的时间量来作比较，本发明的轮胎平点比起先有技术的轮胎有了极其显著的改进。平点是指这样一种状态，通常发生在车辆驱动后停止时造成热的轮胎冷却而致使结构具有局部变平的外胎结构。
最重要的是，本发明的轮胎已证明具有优越的耐用性，通过了柱塞、高速V、道路耐用性、胎体疲劳、室外回弹仪、路缘冲击等试验、道路柱塞与法定要求的DOT和ECE R30质量鉴定试验。
尽管为阐明本发明的目的已示明了某些代表性的实施例和细节，但应认识到，内行的人士在不脱离本发明的精神与范围的前提下是可以作出变更与修正的。
权利要求
1.一种充气式子午线轮胎，它具有的轮胎断面高宽比为0.2～0.8，其包括一对平行的环形胎圈、一个或多个子午线胎体帘布层、具有卷绕到所述胎圈上的一对反包端的至少一个子午线胎体帘布层、在所述轮胎的胎冠区中设于所述一个或多个子午线胎体帘布层沿径向向外的带结构、宽度与所述带结构的宽度基本一致的覆盖层、沿径向设于所述覆盖层之外的胎面，以及设于所述胎面和胎圈之间的胎壁，其中，所述覆盖层包括增强的丝线或帘线，此帘线选自一组材料，该组材料有人造丝、PET、芳族聚酰胺、PEN或埋入弹性材料中的PVA，而所述带结构则由帘线角为18～26°的两玻璃纤维帘线增强层构成。
2.如权利要求1所述的充气轮胎，其中，所述覆盖层是螺旋式地沿径向卷绕到所述带结构外部之上，且包括宽1/2～1 1/2英寸且内设有埋入其中的4～45根平行增强丝线或帘线的弹性增强带的连续条带。
3.如权利要求1所述的充气轮胎，其中，增强的丝线是密度为240～2200dTex的PEN丝线。
4.如权利要求1所述的充气轮胎，其中，所述PEN增强帘线具有5～10加捻多层帘布层。
5.如权利要求1所述的充气轮胎，其中，所述PEN增强帘线是具有捻度为4～12tpi的纱和帘线的1440/2dTex的帘线。
6.如权利要求1所述的充气轮胎，其中，所述覆盖层的增强丝线是由芳族聚酰胺材料制成。
7.如权利要求5所述的充气轮胎，其中，所述覆盖层的增强丝线是flexten 1000/2dTex的。
8.如权利要求6所述的充气轮胎，其中，所述丝线具有约15～30经纱/英寸(EPI)。
9.如权利要求1所述的充气轮胎，其中，所述胎面具有从覆盖层的帘线的径向外表面测量到圆周沟槽全深的胎面底层，此胎面底层具有的平均厚度小于约2mm。
10.如权利要求8所述的充气轮胎，其中，所述胎面底层具有约1mm的厚度。
11.如权利要求1所述的充气轮胎，其中，所述轮胎还包括一延伸到各胎圈填充芯上方的径向向外且与所述帘布层相邻的三角胶芯，此三角胶芯具有大于50的邵氏(shore)D硬度。
12.如权利要求10所述的充气轮胎，其中，所述轮胎还包括两个胎壁插件，每个胎壁上一个插件，各插件是由斜纹帘线增强的两个弹性层，第一层与第二层的取向角相等但反向，该两层设在所述三角胶芯与胎体帘布层的反包端之间。
13.如权利要求11所述的充气轮胎，其中，所述第一和第二层的斜纹帘线角为25～60°。
14.如权利要求12所述的充气轮胎，其中，所述各第一和第二层具有径向内端和径向外端，一层的各端相对于相对层的相应端错开，一层的径向外端约位于轮胎的剖面高度的一半处。
15.如权利要求1所述的充气轮胎，其中，所述轮胎还包括内衬层和消声弹性插件，此插件处在此内衬层和帘布层之间，位于一个带边缘之下并延伸到此轮胎的剖面高度约50％处。
16.如权利要求1所述的充气轮胎，其中，所述胎体帘布层具有人造丝的径向帘线。
17.如权利要求1所述的充气轮胎，其中，所述胎体帘布层具有尼龙的径向帘线。
18.如权利要求1所述的充气轮胎，其中，所述胎体帘布层具有PEN的径向帘线。
19.如权利要求1所述的充气轮胎，其中，所述胎体帘布层具有芳族聚酰胺的径向帘线。
20.如权利要求1所述的充气轮胎，其中，所述胎体帘布层具有钢丝的径向帘线。
全文摘要
特轻量的轮胎(10),其具有至少一个径向帘布层(38)和由覆盖层(59)所覆盖的玻璃纤维带结构(36),覆盖层(59)具有选自芳族聚酰胺、人造丝、PEN、PET和PVA这组材料制的帘线(80)。轮胎(10)具有很薄或减薄的厚度(t)的胎面底层(13)。轮胎(10)借助于结合外胎结构和减少了的橡胶材料量而能具有很低的滚动阻力。
文档编号B60C15/06GK1259905SQ98805983
公开日2000年7月12日 申请日期1998年5月4日 优先权日1997年6月9日
发明者A·E·F·勒斯根, A·斯米茨, M·R·C·A·蒂瑟－福尔贡, E·G·M·帕克比尔, D·P·克雷格 申请人:固特异轮胎和橡胶公司