一种改进的辐射状帘布层轮胎的制作方法

专利名称：一种改进的辐射状帘布层轮胎的制作方法
技术领域：
本发明涉及充气的辐射状帘布层轮胎以及与其设计轮辋之间的相互关系。
从历史上看，随着引进了无内胎型轮胎，轮胎的卷边部分对于设计轮辋的设计相配性的重要性增加了。这种相配性保证了轮胎仍然是不透气的密封，并能在车辆的使用过程中牢牢地固定于轮辋上。
典型的轮辋有一卷边座以及一确定与轮胎卷边的接触区的轮辋辋缘。轮胎卷边有一个在卷边后部与卷边前端之间的、当装配到轮辋上时与卷边座接触的环形面。卷边还有一个沿卷边后部的径向朝外的环形面，这一环形面当轮胎安装到轮辋上并充气时与轮辋缘相接触。
先有技术公开了采用一种带有柱形的或稍稍呈锥形的卷边座的轮辋。典型的情形下，这种卷边座相对于轮胎的转动轴线倾斜5°角，为了确保配合适当，轮胎卷边有一个相似的相对于转动轴线取5°倾角的环形面，轮胎卷边具有一个比轮辋座略小的直径，这样，在组装时就能实现紧密的过盈配合。这样一种先有技术的轮胎如图3A所示。
最近发展的结果表明，轮胎在前端与环形抗拉件之间的沿径向上在最内部的挠性前端部包括一个大于轮辋座约5°的倾斜面。这种通过角度变化而产生的增大过盈作用有助于轮胎的密封。此先有技术的轮胎示于图3B与3C。
先有技术的轮胎的卷边具有一个沿径向朝向卷边后部以外的表面。此表面理论上应与轮辋辋缘接触，辋缘与该沿轴向与径向朝外的表面相对于车轮轴线取向为90°。当轮胎在在它表面上的一部分充气膨胀时，这一部分表面区就受到压力，其与轮辋辋缘相接触将轮胎实际上紧固到轮辋上。
先有技术的轮胎本质上依赖于轮辋座与辋缘的取向来确定卷边的外形与取向，只是此卷边可挠曲的前端部分例外。
令人惊奇的是，业已发现，此先有技术轮胎的卷边的设计对轮辋的配合不够理想，特别是在J型轮辋的轮辋辋缘区域内更是如此。熟悉本领域技术的人相信卷边后部沿径向朝外的表面是与轮辋辋缘作牢靠的表面接触的。事实上，切向的X射线透射证明，此辋缘表面区的一部分实际上是与轮辋相分开而形成一间隙，因而无助于将轮胎牢靠地固定于轮辋上。
业已发现，按照本发明制成的轮胎具有与轮辋接触的独特的卷边面，其可以使轮胎改进其下部侧壁的刚性，同时具有较好的滚动阻力，并改进了舒适性。按照本发明制成的轮胎当安装到轮辋上时能够显示出均匀的低的轮辋的卷边座定力，还显示出使轮胎对轮辋具有极佳的结合效果。
下面描述一种改进的辐射状帘布层充气轮胎30。轮胎30具有一转动轴线，有一对在轴向上相分开的卷边33，它们各自包括有环形抗拉件35，且轮胎30还至少有一个在各自卷边33的环形抗拉件35之间延伸的辐射状帘布层36。每个卷边33各有一个后部22B和一个前端部22A，它们用来与一设计轮辋40相接合，此轮辋40有一个卷边座42和一设计轮辋宽度，设计轮辋宽度由轮胎制造地实行的工业标准来规定。
这种改进的轮胎30的特征是，在每个轮胎卷边33的后部22B与前端22A之间有一第一环形面23，和从每个后部22B沿径向朝外延伸的第二环形面24。在轮胎30安装上并充气到正常压力时第一环形面23与设计轮辋40的卷边座42相接触。而当轮胎未安装上且这对卷边33左轴向上分开一个等于设计轮辋宽度D的距离时，第一环形面23与轮胎轴线形成一平均角度β。设计轮辋宽度(D)被定义为最小的建议轮辋宽度加最大建议轮辋宽度之和的一半。上述平均角度β为比设计轮辋40的匹配卷边座42与轮胎轴线之间所形成的角度大至少半度至大不到三度。当把轮胎30安装上并充气到正常压力时，第二环形面24与设计轮辋40的环形辋缘部44接触。当两卷边在轴向上分开一等于设计轮辋宽度D的距离时，未安装的轮胎的第二环形面24最好垂直于转动轴线。
当两卷边分开达到设计轮轴宽度时，第一环形面23的一部分位于垂直于轮胎轴线且通过环形抗拉件35中心的平面C与一平面T之间，此平面T与环形拉伸件35的轴向上的外侧相切并垂直于轮胎的转动轴线。
上述角度β最好是相对于一条与上述转动轴线平行的直线在5°30′至小于8°的范围内。更为理想的是，此β应较设计轮辋40的卷边座42与平行上述轴线的一条直线之间所形成的角度约大6°30′。
理想的情形是，此第一环形面至少要在平面T与一平面S之间的距离一按角度β取向，该平面S与环形抗拉件35的轴向上的内侧相切并垂直于轮胎的转动轴线。
对于具有按角度β取向的卷边座且采用一形成有平底座的环形抗拉件的轮胎，当与一个具有5°的卷边座区域的轮辋相结合时，一般会在抗拉件与卷边座之间的材料中产生均匀的压缩。这种均匀的压缩能使所制作的轮胎只需要有低的和均匀的卷边座定力，同时能改进轮胎对轮辋的接合。
在优选实施例中，第一面按角度β倾斜并沿轴向朝平面T的外面延伸。第一面23与后部相交，此后部有单独的曲率半径。后部的弯曲部分在轴向上和径向上向外伸展，并与第二面24相切。第二面最好垂直于转动轴线而沿径向朝外延伸到第三面，此第三面是弯曲的，且其曲率半径至少等于或大于设计轮辋辋缘的曲率半径。
下面给出本发明中所用术语的定义。
轮胎的“高宽比”是指轮胎截面高度(SH)对其截面宽度(SW)的比乘以100%，表示为百分数。
“轴向的”和“轴向地”是指平行于轮胎的转动轴线的直线或方向。
“卷边”是指轮胎的这样一个部分，即它包括一为多帘线卷绕并制成一定形状的环形抗拉件，此抗拉件带有或不带有诸如鳍状件、錾形件、脊件、前端保护件与胎圈衬层一类的增强件，以与设计轮辋配合。
“带结构”或“增强带”指的是平行帘线组成的至少两个环形的层或帘布层，编织的或非编织的，在胎面之下，未锚定到卷边之上，并且相对于轮胎的赤道面具有从17至27度的左、右帘线角。
“胎体”指的是除去带结构、胎面、在胎面下和侧壁的帘布层上面的橡胶以外，但包括卷边在内的轮胎结构。
“周边的”指的是沿着垂直于轴向的环形胎面的周边延伸的线或方向。
“帘线”指的是构成轮胎中帘布层的增强合股线。
“设计轮辋”指的是具有一种特定构型与宽度的轮辋。在本说明书中，此设计轮辋与设计轮辋宽度是根据轮胎生产地所实行的工业标准规定的。例如，在美国，设计轮辋是根据“轮胎与轮辋协会”的规定。在欧洲，这种轮辋是根据“欧洲轮胎与轮辋技术组织-标准手册”的规定，而设计轮辋一词的意义与标准测量轮辋的意义相同。在日本，标准机构是“日本汽车轮胎制造商协会”。
“设计轮辋宽度”是指轮辋轴缘之间轴向上的所规定的距离。在本说明书中，设计轮辋宽度(D)按照适用的工业标准，取作为最小的建议轮辋宽度与最大的建议轮辋宽度之和的一半。
“赤道平面”(EP)指的是垂直于轮胎的转动轴线并通过其胎面中心的平面。
“内衬”指的是形成无内胎轮胎的内表面且包含着轮胎内的充气气体的一层或几层弹性材料或其它材料。
“正常充气压力”是指根据适当标准机构为轮胎的使用条件所指定的特殊设计充气压力与载荷。
“正常载荷”指的是根据适当标准机构为轮胎使用条件所指定的特殊设计充气压力与载荷。
“帘布层”是指橡胶包覆的平行帘线组成的连续层。
“径向的”与“径向地”是指沿径向朝向或离开轮胎转动轴线的方向。
“辐射状帘布层轮胎”是指一种有带的或周边被限制的充气轮胎，其中从卷边延伸到卷边的帘布层帘线相对于轮胎的赤道面按65°至90°的帘线角取向。
“截面高度”(SH)是指从标称轮辋直径至轮胎赤道面内的轮胎外径在径向上的距离。
“截面宽度”(SW)指的是轮胎业已充气到正常压力24小时之际和之后，但不加载荷，除了因标记、装饰或防护带所造成的侧壁加高外，平行于轮胎轴线且在轮胎的侧壁的外部之间的最大直线距离。
“转角直径”指的是横穿轮胎、经过轴线到达由与卷边座或第一表面相切的直线和与卷边轮缘或第二表面相切的直线相交所确定的交点在径向上所测定的直径。
“肩”指的是恰好在胎面边缘的下面的侧壁的上部。并影响到拐角。
“侧壁”指的是胎面与卷边之间的那部分轮胎。
“胎面宽度”是指胎面表面在轴向上的，亦即在通过轮胎的转动轴线的一个平面中的弧长。
下面通过附图及具体实施例对照先有技术详细描述本发明的其他目的、结构及特点。其中

图1是依据本发明制得的优选轮胎的横剖面图；图2是一标准的设计轮辋的横剖面图；图3A是第一种先有技术的轮胎的横剖面图；图3B是第二种先有技术的轮胎的横剖面图；图3C是沿图3B中3C线所取的一个卷边的放大的横剖面图；图4是沿图1是4-4线所取的一个卷边的放大的横剖面图5是图3B中先有技术的轮胎安装在一设计轮辋上并已充气时的横剖面图；图5A是图3B中先有技术的轮胎沿图5中的5A线所取的放大图；图6是图1所示按照本发明的轮胎安装于一设计轮辋上并已充气时的横剖面图；图6A是图1中的轮胎沿图6中的6A线所取的放大图；图7是一个表，其说明图5与图6中的轮胎当安装到设计宽度为6、7、8与9英寸(152、179、203与229mm)的轮辋上时，轮胎与轮辋的配合情形；图8是先有技术的轮胎卷边的放大的横剖面图；图8A是一个表，其示出当先有技术的轮胎安装到设计轮辋上时的压缩结果；图9是按照本发明的轮胎卷边的放大的横剖面图；图9A是一个表，其示出当本发明的轮胎安装到设计轮辋上时的压缩结果；图10A是一个表，其示出在不同卷边直径下，作为卷边位移的函数的卷边压缩力(牛顿)情况；图10B是一个表，其表明在不同卷边直径下，作为卷边位移的函数的卷边压缩力(牛顿)情况；图11是一个表，其表明先有技术的轮胎相对于本发明的轮胎的卷边座的充气范围；图12是一个表，其表明先有技术的轮胎相对于本发明的轮胎的卷边耐用性；和图13是一个表，其表明由先有技术的轮胎相对于本发明的轮胎所显示的轮辋滑动。
现参看图1，其中示出有依据本发明制得的轮胎的横剖面图。在此特定的实施例中，轮胎30是一种低高宽比的客车轮胎。如图所示，两卷边33在轴向上分开的距离(D)等于特定的设计轮辋宽度。
轮胎30有一接触地面的胎面部31，胎面部31在其侧边终止于肩部32。外侧壁部21从肩部32沿径向伸展出并终止于卷边部33，此卷边部有一环状的不可伸长的环形抗拉件35。轮胎30还设有一胎体增强结构36，它从抗拉件35开始，通过侧壁部21、胎面部31、相对的侧壁部21，向下一直伸展到相对的抗拉件35。胎体增强结构36的向上翻转端38卷绕在抗拉件35上。如图所示，卷边部33有一个围绕增强件36与抗拉件35的錾形件41。轮胎30如果其是那种无内胎型的时候，其可以包括形成轮胎30的内周面的通常的内衬37。
沿周边围绕着胎体增强结构36的径向外表面，在胎面部31的下面设有一胎面增强带结构39。在一优选实施例中，此带结构39包括两片单个被切开的带状帘布层，带状帘布层上的帘线相对于轮胎的赤道面在17°至25°之间的角度取向。一片带状帘布层上的帘线配置成与此赤道面及另一片带状帘布层上的帘线的方向相反。然而，此带结构39可以包括任意所希望的构型的任意片数带状帘布层，而帘线亦可按任意角度布置。
胎体增强结构36包括有至少一片各由一层平行帘线组成的增强帘布层结构。增强帘布层结构36的帘线按相对于轮胎30的赤道面(EP)至少是75°角取向，增强胎体帘布层的帘线可以是通常用于对橡胶制品进行线绳增强的任何材料，例如(但不限于)人造丝、尼龙与聚酯物。此增强帘布层结构36的向上翻转端38在位于轮胎的剖面高度的20%至50%处，围绕着抗拉件35。
在将轮胎30安装到轮辋上并充气之前，轮胎所具备的是模子给予它的形状。在将轮胎30安装到轮辋以后，轮辋使轮胎卷边部倾斜。
卷边部33有一位于卷边前端22A与卷边后部22B之间的第一环形面23。当把两卷边33隔开一距离D时，此第一环形面倾斜一角度β。此距离D定义为设计轮辋宽度D或模压卷边宽度D。在本说明书中，此设计轮辋宽度(D)就是所规定的最大与最小设计轮辋宽度的平均值，此宽度是二个轮辋辋缘之间在轴向上所测量出的宽度。此设计轮辋宽度的范围根据轮胎产地可以采用的工业标准所确定。例如，在美国，轮胎与轮辋协会的标准规定了对于“J”型轮辋所推荐的轮辋宽度的范围为14英寸至16英寸轮辋直径，而对于225/55R16轮胎，这种宽度的范围为6.8至8.0英寸。这样，在本申请中，对于225/55R16轮胎所规定的设计轮辋宽度是7.25英寸。按不同卷边宽度模制的轮胎自然可有不同的卷边表面取向。然而，当两卷边分开如上规定的距离D时，表面的取向必须处在能实现本发明的效益的范围内。
卷边部33有一个从卷边后部22B沿径向朝外延伸的第二环形面24。此第二环形面24的取向最好是当两卷边部33分开设计轮辋宽度D时，与转动的轴线相垂直。从此第二环行面24还延伸出一弯曲的第三面25。此第三面25从第二面24在切向上延伸出，最好有一单独的曲率半径R1。此曲率半径R1至少应等于或大于设计轮辋辋缘的曲率半径。曲率半径R1的中心对于14英寸或15英寸的J型轮辋最好设在沿径向比轮胎的标称直径高0.375英寸处。当轮胎被安装到设计轮辋上并充气到正常压力时，这样的定位使第三面沿径向位于与轮辋辋缘相切或在此辋缘之外。
在此优选实施例中，下侧壁部21B具有一个与第三面25相切的曲率半径，并从第三面25沿径向向外伸展。
图2中示出了一种设计轮辋40。此设计轮辋有一相对于转动轴线倾斜一角度βR的卷边座42，和一个轮辋辋缘44，该辋缘44是以αR角取向，αR名义上与转动的轴线垂直，而角度βR如所示标称为5°。在辋缘44与卷边基座42之间轮辋的曲率半径为RR1。在此辋缘44径向上的外部，辋缘表面的曲率半径为RR2图3A示明了一种传统的先有技术的轮胎10，它有一对卷边部13，每个卷边部有一环形抗拉件15，每个抗拉件15有一个环绕它并从它伸出的增强帘布层16，此轮胎还有一个径向上的外部胎面11、带式增强件19以及一对从胎面11延伸到卷边13的侧壁6。如图所示，当两卷边13分开为设计轮辋宽度D时，其便具有一个在卷边后部2与卷边前端1之间延伸的环形面3，此环形面3按约5°的角βR取向或者说与轮辋卷边座42的取向一致。此外，这种先有技术的轮胎，如图所示，有一个沿径向向外延伸的表面4，此表4从卷边后部2延伸出，且相对于转动的轴线取90°定向。
图3B阐明了第二种先有技术的轮胎130，它有一对卷边部133，每个卷边部有一环形抗拉件135，在各个抗拉件135上围绕有一增强帘布层136，并从其延伸出，轮胎还有一经向上的外部胎面131，带式增强件139和从胎面131延伸至卷边部133的一对侧壁。如图3c所示，当两卷边133部分开一设计轮辋宽度D时，其有一第一环形面123，第一环形面在卷边后部122B和卷边前端122A之间延伸。第一环形面123的第一部分123A从卷边后部122B延伸至大致在轴向上与卷边135的轴向中点准直的点C处，此第一部分123A的取向相对于转动轴线成5°角。第一环形面123还有一个从第一部分123A延伸出的第二部分123B，此第二部分123B相对于转动轴线倾斜10.5°。第二部分123B沿轴向朝向延伸至弧形的第三部分123C，此第三部分123C与卷边前端相邻接并具有曲率半径为R3。第一环形面123的上述三部分与卷边后部122B的径向上的内表面组成3卷边座面。此先有技术的轮胎130的卷边133还包括一沿径向朝外伸展的第二面124，此第二面124从卷边后部122B伸展出，并取向成垂直于轮胎130的转动轴线。有一弧形的第三面125从第二面124延伸到侧壁的下部221B。此第三面125有一单独的曲率半径R1。轮胎130有一个在卷边前端122A与第一部分123A之间的倾角加大的复合第一面123，它设计成用来提高气密性和轮胎132对轮辋40的结合力。倾斜角度的加大，特别是直接地沿径向朝着卷边抗拉件的内部的倾斜角度的加大，意味着卷边133与轮辋40之间的材料压缩的百分比因组装情形不同而会有很大变化。受压缩的材料的这种变化加上制造过程中的正常公差就造成了卷边座定力有一个较宽的范围，而成为轮胎配合不均匀的一个因素。
如图4所示，一个放大了的根据本发明制成的卷边部33定位成沿轴向所分开的距离等于设计轮辋宽度D。轴向上在外面的卷边后部22B与轴向上在里面的卷边卷边前端22A之间是第一环形面23。第一环形面23相对于平行于轮胎30的转动轴线的一条直线按角度β倾斜。此角度β以在5°30′至小于8°的范围内为宜，而更好的是在6°至7°之间。当安装到具有5°倾角的βR的轮辋40上时，β和βR之间的角度的改变为从0°30′至小于3°，而角度的改变最好是约为1.5°。
本发明的轮胎30除了有上述的角度改变外，其还有一个沿径向朝向卷边后部22B之外的一第二环形面24。此第二环形面24当轮胎30安装上并充气到正常压力时，其与设计轮辋40的环形辋缘部44相接触。此第二环形面24最好以α角取向，而α角是与转动轴线相垂直。此外，α可以大致等于第一环形面的角度β减去轮辋的卷边座取向角度βR的角度差。这就是说，α可以由垂直平面P倾斜0°至小于3°的范围，而最好是偏离垂直方向0°至1.5°。
为了精确地测量出卷边的表面，建议未安装上且未充气的轮胎30具有定位在按此轮胎所规定的设计轮辋宽度上的卷边33。其次必须把卷边上的下两个参考点确定为在同一横截面上的两个点。建议将第一个点取在卷边前端22A处，而此第二个点则可在沿着第二环形面上的任何地方。通过从距轮胎的转动轴线的一个固定距离处进行测量，可以确立一平行于转动轴线的参考线。可以从处在几个横截面上的轮胎切裁出尺寸相当稳定的轮胎卷边，这种切裁要使得所标出的两个参考点处在相同的平面中。通过再行确定的参考线，当此两个参考点在参考线上方被定位在精确的径向距离上后，就可实现环形轮胎与其位于设计轮辋宽度的卷边有相同的取向。应该注意到，这一参考线可以在转动轴线上或是平行于此轴线且处在此轴线与前述两个参考点之间的一个平面中的任何一条方便的直线。
一旦重新确立了尺寸的参考标准，就能够测量第一与第二环形面23与24的精确取向。通过采用一种比较器来放大卷边的横剖面而使更精确的测量变得简单，则可以使这种测量方法的功能变得更强。这类测量方法在本领域技术中已为人所知，即使对于轮胎之类的弹性复合制品也可以进行极其准确的测量。
图5中示明了业已安装在设计轮辋40上并已充气的先有技术的轮胎。放大的视图5A则示明了卷边与轮辋的配合情况。点A表示了此轮胎的前端点D代表着与轮辋辋缘相接触的卷边部在径向最外侧的表面。点A与点D之间的环形表面区域代表了这种先有技术的轮胎可资利用的最大可能的轮辋接触区。如图所示，点C与点B之间的区域中，轮胎卷边与轮辋之间存在有间隙。这就是说，轮辋与轮胎之间的接合并未100%地达到其最大潜力。
图6与6A示明按照本发明的轮胎。这种轮胎与轮辋从点A到点D之间的配合实质上没有间隙。
给定的标称轮辋直径的轮胎必须能与具有一个轮辋设计宽度的范围的轮辋相配合。按225/55R16规格制得如图5与5A所示的依据先有技术的一种对比轮胎。这一对比轮胎是以8.0英寸模制的卷边宽度模压制成。该轮胎的抗拉件35的内径为16.14英寸，此内径在下文中称之为卷边直径。转角直径则是15.908英寸。用类似方法依据本发明制得了一种实验轮胎。此225/55R16的实验轮胎的模压设计轮辋宽度(D)或模压卷边宽度为7.25英寸，它的转角直径为15.923英寸，而卷边直径为16.18英寸。
将通常具有5°卷边座的一批J型轮辋与一上述对比轮胎及实验轮胎安装在一起。这些轮辋的宽度范围是按一英寸增量从6英寸至9英寸。在两个相距180°的位置，对于轮胎的每一侧面的使各个轮胎与轮辋组件进行切向的X射线检测。根据X射线底片测量出四个位置中的各个位置处的间隙，然后计算出这种间隙的平均量。结果示于图7。在所示出的结果中，除了由H所标明的是卷边后部半径与轮辋后部半径的间隙外，其余则是第二环形面与轮辋辋缘之间的轴向空隙。尽管本发明意在消除所有的间隙，但在后部半径的间隙被认为是可以接受的，这是因为涉及的表面区极小，同时刚硬的卷边不能在整个轮辋宽度范围内都一致地配合入轮辋的形面中。
由图7中的表很容易看出，先有技术的比较轮胎对于6、7与8英寸的轮辋宽度，沿着轮辋辋缘出现有间隙，而对于9英寸的轮辋宽度则在后部区中存在着间隙。相反，根据本发明制得的实验轮胎，在轮辋辋缘区中没有间隙，而只是对于8英寸与9英寸的轮辋宽度才在后部的半径区域出现微小的平均间隙。这种配合上的改进据信是由于改变了卷边的形状同时还改变了模压卷边宽度的结果。卷边直径的加大和转角直径的改变看来对于配合是重要的，而对于卷边的座定力与压缩的均匀性则更为重要，下面将要对这些进行讨论。
造成先有技术的对比轮胎130与其它商品的轮胎有不良配合关系的因素之一，看来是由于轮辋的宽度与模压的卷边宽度有差别，所以卷边的弯曲的第三面125与轮辋辋缘的弯曲部分相接触。特别成问题的是，当此轮辋宽度在轴向上小于轮胎的模压卷边宽度时。在那样的情况下，第三面125的弯曲部分事实上是沿径向被降低了，如图5A所示开始在点C位置的辋缘弯曲部分处与辋缘相接触。这样便沿轴向将整个卷边内推，而形成了如图7的表中所示的间隙。相反，本发明的模压的设计轮辋宽度D被选择得使轴向上向里面的位移达到最小，并且卷边的形状使得弯曲的第三部分25从第二面24延伸一段沿径向朝外充分分开的一段距离，以确保此第三面25的曲率半径至少在径向上留有一定间隔，该间隔在所建议的轮辋宽度范围内等于或大于设计轮辋辋缘的曲率半径。在这样的尺寸条件下，弯曲部分就不会沿轴向内推卷边而形成在先有技术的轮胎中所呈现出的沿第二环形表面的间隙。
图8与图9分别以实线标明了先有技术轮胎130的卷边133的一部分和本发明轮胎30的卷边33的一部分，并以虚线表明设计轮辋40。此两图中的卷边的环形抗拉件35都有一矩形截面。平面T代表环形抗拉件35轴向上的外部，而平面S表示抗拉件35的轴向上内部位置，各平面与此抗拉件的轴向上的内、外端相切，并垂直于轮胎的轴线。卷边的环形抗拉件35是由环绕成各层的钢丝构成，在本领域一般被称为带状卷边。如图所示的环形抗拉件35的径向上的内表面是一个平行于轮胎的转动轴线的水平表面。另外，这种抗拉件是可以取六边形、正方形或其它截面形状，而其径向上的内表面是平整的或水平的。
如图8与图9所示，先有技术的轮胎130和本发明的轮胎30在设计轮辋卷边座42的直径与相应轮胎卷边133、33的直径之间具有一种过盈配合。如图所示的这种过盈材料必须能移动或被压缩。对于这种实际上属不可延伸件的环形抗拉件来说，必须把上述材料沿径向直接朝向卷边33的内部压缩。
在图8A与图9A，示出了工种计算结果的表。先有技术的轮胎与本发明的轮胎当设计配合到一个14英寸标称直径的J型轮辋上时，会在此材料被压缩的百分率上表现出惊人的差别。
如图8A中的表所示，先有技术的轮胎在位置B、C与D处具有材料压缩百分率分别为21.5%、25.3%与28.5%。显示出有7%的差值。这一百分率差值大大地影响到在将轮胎安装到轮辋上时将卷边座定所需的力。可以相信，当此种百分压缩率在B、C与D位置之间是常数时将表现出理想的情况。上述7%的差值范围当除以材料的平均百分压缩率时表现出有从高到低的28%范围的变化。
如图9A所示，按照本发明的轮胎在平面S与T之间，在位置B、C与D处分别具有21.2%、21.4%与21.5%的通常均匀的材料径向压缩百分率。只表现出0.3%的差值。这样小的百分率变化将于后面的表中显示出，而可以显著地减少为使卷边座定到轮辋上所需的充气压力。尽管这不是一个理想的恒定的压缩百分率，但在此范围内0.3%的变化除以材料的平均百分压缩率给出的从高到低的变化小于1.5%。当把轮胎30安装到它的设计轮辋上时，平面S与T之间的压缩百分率相对于平均或均匀压缩百分率的改变只是1%或更小。在平面S与T之间，这种卷边的压缩百分率最好小于22%。
在图10A与10B中可以最清楚地看到这种改进了压缩均匀性的效果。图10A与10B用图说明了材料压缩率改变的效应。
在图10A中，将一个225/60R16的对比轮胎与按照本发明制作的225/60R16实验轮胎作了比较。上述各轮胎的卷边直径都是16.14英寸。对比轮胎超过了上述理想值，而实验轮胎具有较小的斜率，相应的值略低于此理想值。这意味着把卷边座定所需的力在实验轮胎中要比在对比轮胎中低。
对比轮胎理想上应需用2500牛顿或550磅的力来将卷边座定到一个16.0英寸标称直径的轮辋上。当图10B中的先有技术的225/55R16的对比轮胎在一个约-0.015英寸(-4毫米)的点处具有16.14英寸的卷边直径和15.908英寸的标称转角直径时，曲线通过理想值。对于标称转角直径，所需要的力约为3300牛顿。图中由虚线表示的矩形框确立了一个与相对于此标称转角直径的卷边位移有关的力的可接受范围。理想上说，这种曲线应与其两个直立的边横截着进出此矩形框。
从图10B中可以看到，225/55R16的对比轮胎的曲线的斜率是相当高的，而它的标称转角直径应从15.908英寸增加0.015英寸或4mm。这种增加到15.923英寸就意味着前述那种力的理想值应该是在这一新的名义转角直径值处。
在图10B中，将具有16.14英寸的卷边直径的先有技术的对比轮胎与依据本发明制作的四个实验轮胎作了比较。实验轮胎的曲线具有每个增加0.015英寸的标称转角直径。相应地，标称卷边直径对应地按0.020英寸的增量，从16.16英寸增至16.22英寸。
有意义的是，此16.16英寸的直径的225/55R16实验轮胎精确地落在理想的2500牛顿的力线上。图10B中，较低的55高宽比的轮胎比图10A中60高宽比的轮胎更硬些，这解释了较低高宽比的轮胎有较高的卷边的座定力。16.16英寸、16.18英寸与16.20英寸的卷边直径的曲线分开得令人惊奇地相近，而对应于16.22英寸的实验轮胎的曲线则与它们分开得较宽。这些实验轮胎的曲线当与对比轮胎的相比较时都表现出力的斜率不大，据信这同当第一环形表面23倾斜成6.5°的最佳角β时与在卷边抗拉件35下的压缩均匀直接有关。
甚至更有意义的是，通过采用本发明并使卷边直径改变至16.18英寸，则可以在不显著变动卷边座定力的条件下吸收±0.020英寸的公差变化。这意味着与先有技术的轮胎相比，按照本发明制成的轮胎对公差的灵敏性要小得多。环形抗拉件最好具有这样一个在径向上的内表面，它的直径比拟安装上轮胎的轮辋的标称直径大0.14至0.22英寸(3.5mm至5.6mm)。
自然，对本技术领域的一般熟悉的人可能会怀疑，增大卷边的直径会在轮胎安装到轮辋上时使卷边座定到轮辋上的力降低。而相应地或许会降低轮胎对轮辋的结合力。在历史上，轮胎制作方面的工程师采用了在轮胎与轮辋之间增加过盈量，以使它们的结合力变得最大，正如在先有技术的轮胎中所看到的那样。本发明更多地依靠均匀地压缩而使轮辋对轮胎卷边表面达到最大程度的接触与结合。
图11表明225/55R16的先有技术的轮胎130为使卷边在安装中座定需用39至45Psi的力。本发明的轮胎对于使卷边作类似地座定时则只需24至25Psi的力。然后检查轮胎对轮辋在刹车和加速状态下的滑动，这些将在后面讨论，无论先有技术的轮胎还是本发明的轮胎都未呈现出轮辋的滑动。
当把某些润滑剂用来使卷边座定时，轮胎/轮辋的打滑会更严重。图13给出一个表，其中对采用图3的先有技术的卷边形状的P225/60R16规格轮胎相对于本发明的卷边形状进行了评价。在这项实验中，对比轮胎与实验轮胎两者的卷边直径是相同的16.14英寸的直径。测试出停止位置开始把油门全部打开进行加速的轮胎对轮辋打滑的总量以及刹车时的打滑。以英寸测量的这种打滑的结果是在三次连续实验中所观察到的总打滑量。在实验中的轮胎与轮辋都各自作了标记，在实验之后测量这些标记之间在周边上的距离。指明了相对于车辆的位置，RR指右后，RF指右前。在加速实验中，正如在后轮驱动的车辆中所预期的，后轮胎尤其容易打滑。在后轮位置上，实验轮胎比对比轮胎显著地好。在刹车条件下的打滑中，前轮则表现出最坏的打滑现象。实验轮胎则再次表现出较少的打滑量。全部结果表明，在对每一轮胎的最坏情形，实验轮胎的打滑量至少要少20倍，这说明大大提高了轮胎对轮辋的结合程度。
在改进了结合程度的同时，实验轮胎的卷边既提高了结合力又降低了卷边的座定力，从而在一般视之为互相矛盾的设计约束的领域中作出了改进。
图12的表中列出了卷边耐久性实验的结果。在超常的和极端的实验条件下测试了先有技术的对比轮胎与本发明的实验轮胎。按照本发明的轮胎在耐用性方面得到了约250%的改进。对比轮胎是在8500至10，000英里范围内开始了帘布层的终端分离，而实验轮胎则是在20，000至25，000英里范围内出现轮胎帘布层的终端分离。尽管帘布层终端开始分离在正常使用条件下对轮胎的寿命并不成为一个问题，但实验结果是在本发明的设计中看来应力要小得多的一个表征。
如图1、4、6、6A与9所示，按照本发明的轮胎具有的第一环形面包括与卷边前端22A相邻的一个表面，此表面从卷边前端沿轴向延伸一个短距离并与转动轴线平行。相信，优选实施例的这一特点改进了卷边前端22A的耐用性。
此外，业已确定，卷边后部22B可以包括一截去弯曲的卷边后部22B的末端的圆角表面。
权利要求
1.一种改进的辐射状帘布层充气轮胎，它有一转动轴线以及一对在轴向上相分开且各自包括有环形抗拉件的卷边，且此轮胎还至少有一个在各卷边的环形抗拉件之间延伸的辐射状帘布层，每个卷边各有一个卷边后部和一个卷边前端用来与一设计轮辋相结合，此轮辋有一个卷边座和一个设计的轮辋宽度D，此宽度D定义为按轮胎制造地所实行的工业标准所规定的最大与最小推荐轮辋宽度之和的一半，这种改进的轮胎的特征在于，在各卷边的后部与前端之间有一第一环形面以及从每个卷边后部沿径向朝外延伸的第二环形面，第一环形面在轮胎安装上并充气到正常压力时与设计轮辋的卷边座相接触，而当轮胎来安装上且这对卷边在轴向上分开一个等于设计轮辋宽度D的距离时，第一环形面则与轮胎轴线形成一平均角度β，此角度为此设计轮辋的匹配卷边座与轮胎轴线之间所形成的角度大半度至大不到三度，而该第二环形面当轮胎安装上并充气到正常压力时，与设计轮辋的环形辋缘部接触。
2.如权利要求1所述的改进的辐射状帘布层充气轮胎，其特征在于，未安装上的此种轮胎的第二环形面相对垂直于转动轴线的平面P倾斜一角度α，α在0°至不到3°的范围。
3.如权利要求1所述的改进的辐射状常布层充气轮胎，其特征在于，当此轮胎的两个卷边分开为设计轮辋宽度D时，第一环形面的一部分位于一平面C与一平面T之间，此平C垂直于轮胎的转动轴线并通过环形抗拉件的中心；而平面T则与此环形抗拉件的轴向外侧相切并垂直于轮胎的转动轴线。
4.如权利要求1所述的改进的辐射状帘布层充气轮胎，其特征在于，前述的角度β相对于一条平行于转动轴线的直线是在5°30′至不到8°之间。
5.如权利要求4所述的改进的辐射状帘布层充气轮胎，其特征在于，前述第一环形面的角度β约比形成在设计轮辋的匹配卷边座与平行于轮胎轴线之间的角度大1.5°。
6.如权利要求3所述的改进的辐射状帘布层充气轮胎，其特征在于，上述角度α相对于平面P是在0°至1.5°范围内。
7.如权利要求3所述的改进的辐射状帘布层充气轮胎，其特征在于，当两轮胎卷边分开为设计轮辋宽度D时，第一环形面的一部分位于与环形抗拉件的轴向上的内侧相切且垂直于轮胎轴线的平面S与上述平面T之间。
8.如权利要求1所述的改进的辐射状帘布层充气轮胎，其特征在于，它还包括一第三环形面，此第三环形面是前述第二环形面的一个延伸部分，该第三环形面具有一个等于或大于设计轮辋辋缘曲率半径的单独的曲线半径，并在轮胎安装到设计轮辋上并充气到正常压力时位于在径向上与辋缘相切或在其外面的位置。
9.如权利要求3所述的改进的辐射状帘布层充气轮胎，其特征在于，前述环形抗拉件在被模压入轮胎之前具有一在径向上内部的平整表面。
10.如权利要求9所述的改进的辐射状帘布层充气轮胎，其特征在于，前述抗拉件具有一种矩形的横截面。
11.如权利要求9所述的改进的辐射状帘布层充气轮胎，其特征在于，前述抗拉件具有一种六边形的横截面。
12.如权利要求3所述的改进的辐射状帘布层充气轮胎，其特征在于，前述卷边后部有一单独的曲率半径，并在平面T的轴向上的外面与第一环形面相交。
13.如权利要求1所述的改进的辐射状帘布层充气轮胎，其特征在于前述环形抗拉件的径向上的内表面具有一个比拟将轮胎安装于其上的轮辋的标称轮辋直径大0.14至0.22英寸(3.5mm～5.6mm)的直径。
14.如权利要求13所述的改进的辐射状帘布层充气轮胎，其特征在于，当轮胎安装到它的设计轮辋上时，轮胎的卷边在第一环形面与介于平面S和T之间的抗拉件之间，按一定的径向压缩百分率受到一般说来是均匀的径向压缩。
15.如权利要求13所述的改进的辐射状帘布层充气轮胎，其特征在于，在第一环形面与环形抗拉件之间的卷边必须在平面S与T之间的径向上沿径向压缩，而当轮胎安装到它的设计轮辋上时在平面S与T之间的压缩百分率比的变化为1%或更小。
16.如权利要求14所述的改进的辐射状帘布层充气轮胎，其特征在于，上述卷边的压缩百分率在平面S与T之间小于22%。
全文摘要
一种辐射状帘布层充气胎(30)，在其每一卷边(33)的后部(22B)与前端(22A)之间有第一环形面(23)和从卷边后部(22B)沿径向向外伸展的第二环形面(24)。此第一面(23)在把胎(30)装上并充气到正常压力时与设计轮辋(40)的卷边座(42)接触。而第二面(24)当胎被装上并充气至正常压力时与设计轮辋(40)的环形辋缘部(44)相接触。
文档编号B60C15/024GK1111574SQ9411819
公开日1995年11月15日 申请日期1994年11月5日 优先权日1993年11月5日
发明者R·C·比尔德, M·D·卡哈纳 申请人:固特异轮胎和橡胶公司