專(zhuān)利名稱(chēng)：具有高強(qiáng)度加強(qiáng)件的輪胎的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種充氣輪胎，更具體地涉及用于充氣輪胎的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
增強(qiáng)的彈性制品是眾所周知的。例如，輸送帶或類(lèi)似類(lèi)型的帶、輪胎等都是由紡織的和/或細(xì)鋼絲長(zhǎng)絲或線(xiàn)股的簾線(xiàn)構(gòu)成的。具體而言，用于充氣輪胎的帶束層由高達(dá)八層的簾布層構(gòu)成，所述相鄰簾布層的簾線(xiàn)加強(qiáng)件相對(duì)于輪胎的運(yùn)動(dòng)方向偏置，此時(shí)在輪胎的橫向和輪胎的轉(zhuǎn)動(dòng)方向上都需要加強(qiáng)。進(jìn)一步說(shuō)，這樣的簾線(xiàn)是已知的，多股的細(xì)鋼絲的多根捻合長(zhǎng)絲結(jié)合單股構(gòu)造制成該簾線(xiàn)，該單股構(gòu)造具有兩根或更多的長(zhǎng)絲和繞其纏繞的包繞長(zhǎng)絲以加強(qiáng)該簾線(xiàn)結(jié)構(gòu)。在一些情況下，該加強(qiáng)件包括使用多根長(zhǎng)絲組成的單股簾線(xiàn)，該多根長(zhǎng)絲不是繞著彼此捻絞，而是作為一捆或一束(成束簾線(xiàn))一起捻絞以簡(jiǎn)化簾線(xiàn)結(jié)構(gòu)。輪胎中的復(fù)合材料的更高的疲勞壽命要求導(dǎo)致具有較小長(zhǎng)絲直徑的簾線(xiàn)，需要在簾線(xiàn)中有更多的長(zhǎng)絲以得到需要的強(qiáng)度。用于客車(chē)或輕型卡車(chē)輪胎的傳統(tǒng)的兩層簾布層輪胎帶束結(jié)構(gòu)，可分別具有2 χ 0. 255ST及2+2 χ 0. 32-0. 40ST的簾線(xiàn)。這種名稱(chēng)分別意味著一種簾線(xiàn)具有兩根0. 255mm 直徑的長(zhǎng)絲和一種簾線(xiàn)具有四根0. 32-0. 40mm直徑的長(zhǎng)絲(其中兩根長(zhǎng)絲以比另外兩根長(zhǎng)絲更短的捻距進(jìn)行捻絞)。人們發(fā)現(xiàn)，需要用多長(zhǎng)絲簾線(xiàn)，例如2+2 χ 0.32-0.40ST的簾線(xiàn)， 來(lái)滿(mǎn)足對(duì)輪胎帶束層中復(fù)合材料的強(qiáng)度的更高需求，例如在輕型卡車(chē)中的應(yīng)用。這兩種簾線(xiàn)都是由下文中所定義的超抗拉強(qiáng)度(ST)鋼制成的。雖然結(jié)合超抗拉強(qiáng)度(ST)鋼的簾線(xiàn)設(shè)計(jì)被證明是有效的，但依然需要持續(xù)研發(fā)重量更輕的具有改良特性的簾線(xiàn)結(jié)構(gòu)，例如具有更高的抗腐蝕傳播的性能和改進(jìn)的輪胎性能，超越傳統(tǒng)的高抗拉強(qiáng)度(HT)結(jié)構(gòu)和超抗拉強(qiáng)度(ST)結(jié)構(gòu)。這些傳統(tǒng)的簾線(xiàn)結(jié)構(gòu)通常不在較大的輪胎中使用，例如越野(OTR)輪胎。大的越野輪胎通常使用例如7 χ 7 χ 0. 25+1HT和3 χ 7 χ 0. 22ΗΤ的結(jié)構(gòu)，這兩種結(jié)構(gòu)分別包括七股，每股由七根直徑為0. 25mm的高抗拉強(qiáng)度(HT)長(zhǎng)絲捻絞在一起并螺旋纏繞；和三股， 每股由七根直徑為0. 22mm的高抗拉強(qiáng)度(HT)長(zhǎng)絲捻絞在一起。在尺寸為36R51和更大尺寸的OTR輪胎中用作簾布層加強(qiáng)的一種傳統(tǒng)鋼絲簾線(xiàn)繩是高抗拉強(qiáng)度(HT)輪胎簾線(xiàn)長(zhǎng)絲制成的成股的簾線(xiàn)，例如7 χ 19 χ 0.20+1HT簾線(xiàn)，此種簾線(xiàn)包括七股，每股由十九根直徑為0. 20mm的高抗拉強(qiáng)度(HT)長(zhǎng)絲捻絞在一起并螺旋纏繞。OTR輪胎也可由具有例如27 χ 0. 265ST或5+8+14 χ 0. 265+1ST的加強(qiáng)簾線(xiàn)的多個(gè)帶束層或單個(gè)帶束層構(gòu)成。此外，傳統(tǒng)的鋼絲簾線(xiàn)結(jié)構(gòu)具有斷裂負(fù)荷和鋼纜規(guī)格極限，使得對(duì)于在重達(dá)且甚至有時(shí)超過(guò)320噸的卡車(chē)和重型推土機(jī)中所使用的比40R57尺寸更大的輪胎而言不能達(dá)到所需的設(shè)計(jì)英寸強(qiáng)度。此外，對(duì)于尺寸為36R51和更大的輪胎來(lái)說(shuō)，還需要增加簾布層和帶束層中的固結(jié)點(diǎn)面積，即需要增加簾線(xiàn)之間的空間，使得在輪胎制造過(guò)程中更多橡膠可以滲入簾線(xiàn)之間，以通過(guò)防止“弱固結(jié)”或“松套”(這會(huì)導(dǎo)致在輪胎中殘存空氣)來(lái)提高壓延處理的質(zhì)量。更高強(qiáng)度的合金鋼已經(jīng)導(dǎo)致簾布模量的改變，從而引起調(diào)整輪胎帶束層總負(fù)荷的參數(shù)的可能性，假設(shè)簾線(xiàn)對(duì)橡膠的粘附足夠好，這取決于三個(gè)因素。這些因素是簾線(xiàn)模量， 簾線(xiàn)體積與橡膠體積之比(通常被表示為簾線(xiàn)每英寸經(jīng)紗數(shù)(印i)的數(shù)值)，和簾線(xiàn)加強(qiáng)件的角度。進(jìn)一步說(shuō)，隨著簾線(xiàn)加強(qiáng)件的角度接近輪胎的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，來(lái)自橫向方向上的加強(qiáng)件的支持向零移動(dòng)。上文所提到的另外兩個(gè)與簾線(xiàn)有關(guān)的因素即簾線(xiàn)模量和簾線(xiàn)體積與橡膠體積之比的增加，通常會(huì)導(dǎo)致帶束層重量的增加。增加重量可以意味著輪胎的增加的成本、 更高滾動(dòng)阻力和更低的燃料效率。單單使用具有較低模量的較輕的簾線(xiàn)不能解決上述問(wèn)題，因?yàn)榧词顾鼈冎亓枯^輕，也必須通過(guò)提高簾線(xiàn)與橡膠的體積比來(lái)補(bǔ)償較低的簾線(xiàn)模量。 這種簾線(xiàn)體積的增加被簾線(xiàn)的物理尺寸和從而產(chǎn)生的簾線(xiàn)間的間隔所限制，簾線(xiàn)間的間隔控制固結(jié)點(diǎn)的數(shù)量，即控制了為獲得好的簾線(xiàn)到橡膠的粘附而需要的橡膠在簾線(xiàn)間滲透的能力。定義
“三角膠芯”表示位于胎圈芯徑向上方且在簾布層與反包簾布層之間的彈性體填料?！碍h(huán)形”表示形成如同一個(gè)環(huán)?！案邔挶取北硎酒浣孛娓叨扰c其截面寬度的比。 “軸向的”和“軸向地”在本文中是指平行于輪胎旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)的線(xiàn)或方向?！疤トΑ北硎据喬サ陌ōh(huán)形抗拉構(gòu)件的部分，其由簾布層簾線(xiàn)包繞并且成形為帶有或不帶其它增強(qiáng)元件如胎圈芯包布、胎跟加強(qiáng)層、三角膠芯、護(hù)趾膠和胎圈包布以便適配于輪輞設(shè)計(jì)?！皫鴮咏Y(jié)構(gòu)”表示由平行簾線(xiàn)構(gòu)成的至少兩個(gè)環(huán)形層，簾線(xiàn)經(jīng)過(guò)編織或未經(jīng)編織，位于胎面下方，非錨定于胎圈上，并且具有相對(duì)于輪胎的赤道面傾斜的簾線(xiàn)。所述帶束層結(jié)構(gòu)也可包括以相對(duì)低的角度傾斜的平行簾線(xiàn)制成的層，用作限制層?！靶苯惠喬ァ?交叉簾布層)表示其中在胎體簾布層的加強(qiáng)簾線(xiàn)以相對(duì)于輪胎赤道面約25度至65度角斜對(duì)角地穿過(guò)輪胎從胎圈至胎圈延伸的輪胎。如果存在多個(gè)簾布層， 那么層簾線(xiàn)在交替的層內(nèi)以相反的角度延伸?！熬彌_層”表示由平行加強(qiáng)簾線(xiàn)構(gòu)成的至少兩個(gè)環(huán)形層，上述平行加強(qiáng)簾線(xiàn)關(guān)于輪胎的赤道面具有與胎體簾布層中平行加強(qiáng)簾線(xiàn)相同的角度。緩沖層通常與斜交輪胎聯(lián)系在一起?！昂煵祭K”表示通過(guò)將兩個(gè)或多個(gè)絞合紗線(xiàn)捻在一起而形成的簾線(xiàn)?！疤ンw”表示除帶束層結(jié)構(gòu)、胎面、底胎面以及簾布層上的胎側(cè)橡膠之外的輪胎結(jié)構(gòu)，但是包括胎圈?！巴馓?casing)”表示除胎面與底胎面之外的輪胎的胎體、帶束層結(jié)構(gòu)、胎圈、胎側(cè)及所有其它組件，即，整個(gè)輪胎。“胎跟加強(qiáng)層(chipper)”指的是位于胎圈區(qū)域內(nèi)的一窄條織物或鋼絲簾線(xiàn)，其功能是加強(qiáng)胎圈區(qū)域并穩(wěn)定胎側(cè)的徑向最內(nèi)側(cè)部分?！爸芟颉北硎狙刂c赤道面(EP)平行且與軸向方向垂直的環(huán)形輪胎表面的周長(zhǎng)延伸的直線(xiàn)或方向；它還可以指其半徑限定胎面的軸向曲率的多組相鄰圓形曲線(xiàn)的方向，如在斷面圖中所視。
“簾線(xiàn)”表示組成輪胎加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的加強(qiáng)線(xiàn)束之一?！昂熅€(xiàn)角”表示由簾線(xiàn)相對(duì)于赤道面在輪胎平面圖中的向左或右形成的銳角。所述 “簾線(xiàn)角”在已固化但未充氣的輪胎中測(cè)量。“胎冠”表示在輪胎胎面的寬度界限內(nèi)的輪胎部分?！暗┠釥?denier)”表示以每9000米的克數(shù)為單位的重量(表示線(xiàn)性密度的單位)。 分特(dtex)表示以每10000米的克數(shù)為單位的重量。“密度”表示每單位長(zhǎng)度的重量?！皬椥泽w”表示在變形之后能夠恢復(fù)大小和形狀的彈性材料?！俺嗟烂?EP)”表示垂直于輪胎的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)并且穿過(guò)其胎面中心的平面；或者含有胎面周向中心線(xiàn)的平面?！翱椢铩北硎净旧蠁蜗蜓由斓暮熅€(xiàn)制成的網(wǎng)織品，其可被捻絞，進(jìn)而包括多個(gè)由高模量材料構(gòu)成的眾多長(zhǎng)絲(也可被捻絞)?！袄w維”為形成長(zhǎng)絲的基本單元的天然或人造的物質(zhì)單元。其特征是具有至少為其直徑或?qū)挾?00倍的長(zhǎng)度。“長(zhǎng)絲支數(shù)”表示構(gòu)成紗線(xiàn)的長(zhǎng)絲的數(shù)量。例如，1000旦聚酯具有大致190根長(zhǎng)絲?！疤トπ景肌敝傅氖抢p繞胎圈鋼絲的加強(qiáng)織物用于強(qiáng)度并將胎圈鋼絲緊固在輪胎本體內(nèi)?！俺叽?gauge )，，通常指的是測(cè)量尺寸，具體指厚度測(cè)量尺寸?！案呖估瓘?qiáng)度鋼(high tensile steel, HT)”表示以0· 20 mm的長(zhǎng)絲直徑具有至少3400 MPa的抗拉強(qiáng)度的碳鋼?！皟?nèi)部”表示朝著輪胎的內(nèi)側(cè)，“外部”表示朝著其外側(cè)?！皟?nèi)襯”表示形成無(wú)內(nèi)胎輪胎的內(nèi)表面的彈性體或其它材料的一層或多層，其含有輪胎內(nèi)的充氣流體?！癓ASE”為在規(guī)定伸長(zhǎng)下的負(fù)荷。“橫向”表示軸向方向。“捻距”表示加捻的長(zhǎng)絲或線(xiàn)繞另一長(zhǎng)絲或線(xiàn)旋轉(zhuǎn)360度而行進(jìn)的距離?！柏?fù)荷范圍”表示由Hie Tire and Rim Association, Inc中的表格中定義的，特定類(lèi)型的服務(wù)中使用的特定輪胎的負(fù)荷和充氣限制?！罢卓估瓘?qiáng)度鋼(mega tensile steel，MT)”表示以0. 20 mm的長(zhǎng)絲直徑具有至少 4500 MPa的抗拉強(qiáng)度的碳鋼?！皹?biāo)準(zhǔn)載荷”表示由適當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)組織為輪胎使用狀況選定的規(guī)定設(shè)計(jì)充氣壓力和負(fù)荷?！皹?biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度鋼(normal tensile steel，NT)”表示以0. 20 mm的長(zhǎng)絲直徑具有至少觀00 MPa的抗拉強(qiáng)度的碳鋼。“簾布層”表示由涂覆有橡膠的徑向配置或以其它方式平行布置的簾線(xiàn)構(gòu)成的簾線(xiàn)加強(qiáng)層。“徑向的”和“徑向地”用于表示在徑向方向上朝著或遠(yuǎn)離輪胎的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)的方向?！白游缇€(xiàn)簾布層結(jié)構(gòu)”表示一個(gè)或多個(gè)胎體簾布層，或其至少一個(gè)簾布層具有相對(duì)于輪胎的赤道面定向在65度與90度之間的角度的加強(qiáng)簾線(xiàn)。
“子午線(xiàn)輪胎”表示帶束或周向地限制的充氣輪胎，其中，至少一個(gè)簾布層具有以相對(duì)于輪胎赤道面在65度與90度之間的簾線(xiàn)角從胎圈延伸至胎圈的簾線(xiàn)?！肮探Y(jié)點(diǎn)(rivet)”表示在一層中簾線(xiàn)之間的空隙?！皵嗝娓叨取北硎驹谳喬コ嗟烂嫔蠌拿x輪輞直徑到輪胎外直徑的徑向距離?！皵嗝鎸挾取北硎疽詷?biāo)準(zhǔn)壓力對(duì)輪胎充氣M小時(shí)之時(shí)或之后，但并未承載的情況下，平行于輪胎軸線(xiàn)且位于其胎側(cè)的外部之間的最大線(xiàn)性距離，不包括由于標(biāo)簽、裝飾或保護(hù)帶而導(dǎo)致的胎側(cè)升高造成的寬度。“胎側(cè)”表示輪胎在胎面與胎圈之間的部分?！皠偠缺取北硎究刂茙鴮咏Y(jié)構(gòu)的剛度的值除以另一個(gè)帶束層結(jié)構(gòu)剛度的值，這些值通過(guò)固定三個(gè)點(diǎn)的抗彎試驗(yàn)確定，所述的固定三個(gè)點(diǎn)的抗彎試驗(yàn)具有簾線(xiàn)的兩個(gè)端點(diǎn)和在這兩個(gè)固定端點(diǎn)之間位于中心的負(fù)荷，該簾線(xiàn)被該負(fù)荷支承并曲撓?！俺估瓘?qiáng)度鋼(super tensile steel, ST)”表示以0· 20 mm的長(zhǎng)絲直徑具有至少3650 MPa的抗拉強(qiáng)度的碳鋼。“韌性”為無(wú)應(yīng)線(xiàn)標(biāo)本的表示為力每單位線(xiàn)性密度的應(yīng)力(克/特克斯或克/旦)。 用在紡織品中。“張力”為以力/截面積表示的應(yīng)力。以psi為單位的強(qiáng)度=12，800乘以比重乘以
克/旦尼爾為單位的韌性。“護(hù)趾膠”指的是輪胎的每個(gè)胎圈軸向內(nèi)側(cè)的周向展開(kāi)的彈性輪輞接觸部分?！疤ッ妗北硎井?dāng)結(jié)合至輪胎外胎時(shí)包括輪胎的一部分的模制橡膠部件，該部分在輪胎正常充氣并在標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載下時(shí)與路接觸?！疤ッ鎸挾取北硎咎ッ姹砻嬖诎ㄝ喬バD(zhuǎn)軸線(xiàn)的平面內(nèi)的弧長(zhǎng)度?！胺窗恕北硎咎ンw簾布層從被簾布層包繞的胎圈向上翻(即徑向向外翻)的部分?！俺呖估瓘?qiáng)度鋼(ultra tensile steel, UT)”表示以0.20 mm的長(zhǎng)絲直徑具有至少4000 MPa的抗拉強(qiáng)度的碳鋼?！凹喚€(xiàn)”為用于紡織纖維或長(zhǎng)絲的連續(xù)絲線(xiàn)的專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)。紗線(xiàn)以下列幾種形式出現(xiàn)1)捻合在一起的多根纖維；2)聚在一起而沒(méi)有捻合的多根長(zhǎng)絲；3)以一定程度的加捻聚在一起的多根長(zhǎng)絲；4)有或沒(méi)有加捻的單根長(zhǎng)絲(單絲)；5)有或沒(méi)有加捻的窄條材料。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的充氣輪胎包括胎體，兩個(gè)間隔一段距離的胎側(cè)，兩個(gè)胎圈，在胎體的胎冠徑向外側(cè)放置的胎面，和徑向地放置在胎面與胎體之間的覆層。該覆層具有UT鋼加強(qiáng)簾線(xiàn)。該簾線(xiàn)的長(zhǎng)絲直徑在0.08mm至0.60mm的范圍。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，該UT鋼加強(qiáng)簾線(xiàn)布置為具有從8至20每英寸經(jīng)紗數(shù) (經(jīng)密)。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，該UT鋼加強(qiáng)簾線(xiàn)具有3x4結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，該UT鋼加強(qiáng)簾線(xiàn)具有3x6結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，該UT鋼加強(qiáng)簾線(xiàn)具有3x7結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，該UT鋼加強(qiáng)簾線(xiàn)具有4x7結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的另一種充氣輪胎包括胎體，兩個(gè)間隔一段距離的胎側(cè)，兩個(gè)胎圈，在胎體的胎冠徑向外側(cè)放置的胎面，和徑向地放置在胎面與胎體之間的覆層。該帶束層結(jié)構(gòu)具有MT鋼加強(qiáng)簾線(xiàn)。該簾線(xiàn)的長(zhǎng)絲直徑在0. 08mm至0. 60mm的范圍。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，該MT鋼加強(qiáng)簾線(xiàn)具有0. IOmm直徑的長(zhǎng)絲。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，該MT鋼加強(qiáng)簾線(xiàn)具有0.35mm直徑的長(zhǎng)絲。


圖1為用于本發(fā)明的充氣輪胎的實(shí)施例的橫截面示意圖2為用于本發(fā)明的充氣輪胎的第二個(gè)實(shí)施例的部分截面示意圖； 圖3為根據(jù)本發(fā)明的示例加強(qiáng)簾線(xiàn)的橫截面示意圖； 圖4為根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示例加強(qiáng)簾線(xiàn)的橫截面示意圖； 圖5為根據(jù)本發(fā)明的再另一個(gè)示例加強(qiáng)簾線(xiàn)的橫截面示意圖； 圖6為根據(jù)本發(fā)明的再另一個(gè)示例加強(qiáng)簾線(xiàn)的橫截面示意圖； 圖7為根據(jù)本發(fā)明的示例加強(qiáng)簾線(xiàn)的橫截面示意圖； 圖8為根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示例加強(qiáng)簾線(xiàn)的橫截面示意圖； 圖9為根據(jù)本發(fā)明的再另一個(gè)示例加強(qiáng)簾線(xiàn)的橫截面示意圖； 圖10為根據(jù)本發(fā)明的再另一個(gè)示例加強(qiáng)簾線(xiàn)的橫截面示意圖； 圖11為根據(jù)本發(fā)明的再另一個(gè)示例加強(qiáng)簾線(xiàn)的橫截面示意圖； 圖12為根據(jù)本發(fā)明的再另一個(gè)示例加強(qiáng)簾線(xiàn)的橫截面示意圖。
具體實(shí)施例方式參照?qǐng)D1和圖2，圖中示出了在一個(gè)示例的充氣輪胎10內(nèi)的簾布層12、14，該充氣輪胎10具有徑向胎體，其中類(lèi)似的部件具有類(lèi)似的附圖標(biāo)號(hào)。當(dāng)胎體加強(qiáng)簾布層或簾布層 12、14的簾線(xiàn)定向?yàn)榕c示例輪胎的赤道面(EP)呈75°至90°的范圍的角度時(shí)，該示例輪胎 10具有徑向簾布層胎體結(jié)構(gòu)。任一簾布層12、14可被金屬簾線(xiàn)、人造絲、聚酯、尼龍或任何其它合適的加強(qiáng)件加強(qiáng)。當(dāng)在具有最大寬度MW的位置上沿輪胎圓周方向測(cè)量時(shí)，金屬簾線(xiàn)加強(qiáng)的胎體簾布層12 或14可具有布置成具有從約8至約20每英寸經(jīng)紗數(shù)(EPI ,ends per inch)的鋼絲簾線(xiàn)層。 例如，該鋼絲簾線(xiàn)層可布置成在最大寬度MW的位置上有約12至約16每英寸經(jīng)紗數(shù)(EPI)。 依據(jù)公制單位，當(dāng)在具有輪胎最大寬度MW的位置上沿輪胎圓周方向測(cè)量時(shí)，鋼絲簾線(xiàn)可被布置成具有從3至8每厘米經(jīng)紗數(shù)(EPC，ends per cm)。高數(shù)值的每英寸經(jīng)紗數(shù)可包括對(duì)于一個(gè)給定的強(qiáng)度使用較小直徑的金屬線(xiàn)，與此形成對(duì)比的是，對(duì)于相同的強(qiáng)度，使用較大直徑的金屬線(xiàn)就會(huì)有低數(shù)值的每英寸經(jīng)紗數(shù)。同時(shí)，使用給定直徑的單長(zhǎng)絲需要更多或更少的每英寸經(jīng)紗數(shù)，這取決于單長(zhǎng)絲線(xiàn)的強(qiáng)度。充氣輪胎10可具有一對(duì)軸向彼此間隔的基本上不能伸展的環(huán)形胎圈16、18。每個(gè)胎圈16、18可位于充氣輪胎10的胎圈部分，該胎圈部分具有構(gòu)形為與胎圈互補(bǔ)的外表面，該外表面保持著輪輞(未示出)的法蘭緣，充氣輪胎被設(shè)計(jì)為安裝于其上。簾布層12、14 可以是聚酯、鋼或其它合適材料制成的并排的加強(qiáng)簾線(xiàn)，并在胎圈16、18之間延伸，該胎圈 16、18帶有圍繞各胎圈翻折的胎體結(jié)構(gòu)的軸向外部部分。圖1的胎體簾布層結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)加強(qiáng)材料的簾布層12、14。可使用任何合適材料的一個(gè)或多個(gè)胎體簾布層。
一層低滲透性材料層20可布置在胎體簾布層12、14的內(nèi)側(cè)，并與由充氣輪胎10 和輪輞所限定的吹氣膨脹腔相鄰接。彈性體胎側(cè)22、對(duì)可置于胎體結(jié)構(gòu)12、14的軸向外側(cè)。 兩層帶束層觀、30 (圖1)或四層帶束層觀、30、32、34 (圖2)的圓周延伸的帶束層結(jié)構(gòu)26， 可包括圖3所示的鋼加強(qiáng)簾線(xiàn)36。該帶束層結(jié)構(gòu)沈也可包括徑向地置于帶束層觀、30、32、 34和胎面15之間的覆層38 (圖2)。根據(jù)本發(fā)明，圖1和圖2的帶束層結(jié)構(gòu)沈的特征在于可包括示例簾線(xiàn)36具有超高抗拉強(qiáng)度鋼(UT)或兆抗拉強(qiáng)度鋼(MT)(如上所定義)的直徑在0. 08mm至0. 60mm范圍的長(zhǎng)絲，并且具有合適的捻距。例如，圖3的簾線(xiàn)36可具有3x2長(zhǎng)絲363的結(jié)構(gòu)。圖4的示例簾線(xiàn)36可具有3x3長(zhǎng)絲364的結(jié)構(gòu)。圖5的示例簾線(xiàn)36可具有3x4長(zhǎng)絲365的結(jié)構(gòu)。圖 6的示例簾線(xiàn)36可具有3x6長(zhǎng)絲366的結(jié)構(gòu)。圖7的示例簾線(xiàn)36可具有3x7或3x1/6長(zhǎng)絲367的結(jié)構(gòu)。圖8的示例簾線(xiàn)36可具有4x2長(zhǎng)絲368的結(jié)構(gòu)。圖9的示例簾線(xiàn)36可具有4x4長(zhǎng)絲369的結(jié)構(gòu)。圖10的示例簾線(xiàn)36可具有4x6或虹1/5長(zhǎng)絲3610的結(jié)構(gòu)。圖 11的示例簾線(xiàn)36可具有4x7或虹1/6長(zhǎng)絲3611的結(jié)構(gòu)。圖12的示例簾線(xiàn)36可具有6x 或1/5長(zhǎng)絲3612的結(jié)構(gòu)。實(shí)現(xiàn)UT強(qiáng)度的一個(gè)示例方法可以是如US4，960，473中所公開(kāi)的工藝的融合，此方法在此以全部引用的方式被并入本文中，該工藝用碳棒與下列一種或多種元素微合金化 鉻Cr，硅Si，錳Mn，鎳Ni，銅Cu，釩V和硼B(yǎng)。一個(gè)示例結(jié)構(gòu)可以為碳0. 88至1. 00，錳0. 30 至 0. 50，硅 0. 10 至 0. 30，鉻 0. 10 至 0. 40，釩 0 至 0. 10，銅 0 至 0. 50，鎳 0 至 0. 50，和鈷 0. 20 至0. 10，剩余部分是鐵和殘余物。于是最終的棒可以被拉伸至相當(dāng)于4000MPa@0. 20mm的抗拉強(qiáng)度。0. 30mm至0. 35mm直徑的UT鋼絲的示例長(zhǎng)絲可具有至少1，020牛頓(N)(正負(fù)5%) 的簾線(xiàn)斷裂強(qiáng)度。一個(gè)示例結(jié)構(gòu)可具有兩根以16. Omm捻距捻合在一起的長(zhǎng)絲，并且這兩根長(zhǎng)絲然后以16. Omm的捻距在同一加捻方向上與另外兩根未捻合的長(zhǎng)絲捻合在一起，所述兩根未捻合的長(zhǎng)絲當(dāng)與已捻合的長(zhǎng)絲捻合在一起時(shí)彼此平行。這一 2+2結(jié)構(gòu)(圖5)的示例簾線(xiàn)可被標(biāo)明為2+&30UT或2+&35UT。該2+2結(jié)構(gòu)可呈現(xiàn)開(kāi)放性和由于該開(kāi)放性而造成的良好的橡膠滲透性。所述的0. 30和0. 35指明以毫米為單位的長(zhǎng)絲直徑，UT指明該材料為超高抗拉強(qiáng)度鋼。UT和MT簾線(xiàn)結(jié)構(gòu)的上述例子與較高規(guī)格的HT和ST鋼結(jié)構(gòu)的表現(xiàn)相似。因此，當(dāng)這些例子的簾線(xiàn)結(jié)構(gòu)包含具有比HT和ST簾線(xiàn)結(jié)構(gòu)直徑小的直徑的長(zhǎng)絲時(shí)，所導(dǎo)致的與HT 和ST簾線(xiàn)結(jié)構(gòu)相比規(guī)格材料的減少導(dǎo)致重量較輕和成本較少的輪胎。進(jìn)一步說(shuō)，對(duì)于相等的長(zhǎng)絲直徑，UT和MT簾線(xiàn)有著比先前HT和ST簾線(xiàn)更高的強(qiáng)度和普遍更高的疲勞壽命。這些優(yōu)點(diǎn)導(dǎo)致了具有較少加強(qiáng)材料并因此重量較輕且成本較少的彈性體產(chǎn)品。除此之外，產(chǎn)品的壽命可隨著如在此以全部引用的方式被并入本文中的 US7,082，978 中所示的簾線(xiàn) 36 和長(zhǎng)絲 363，364，365，366，367，368，369，3610， 3611，3612的疲勞壽命的增加而增加?？稍趶椥泽w的增強(qiáng)復(fù)合材料中改變的一個(gè)參數(shù)是每英寸經(jīng)紗數(shù)(EPI)中的支數(shù)， 即在與彈性體被加強(qiáng)的方向的橫向方向上每單位長(zhǎng)度簾線(xiàn)的數(shù)量。UT和MT樣本的增加的強(qiáng)度可允許EPI減少而實(shí)現(xiàn)相當(dāng)?shù)膹?qiáng)度。作為另一種選擇，可減小簾線(xiàn)直徑并保持或增大支數(shù)以實(shí)現(xiàn)相當(dāng)?shù)膹?qiáng)度。進(jìn)一步說(shuō)，可保持0.018’’(0.46mm)的最小固結(jié)點(diǎn)以在內(nèi)嵌的簾線(xiàn)之間提供合適的彈性體的滲透。該滲透可進(jìn)一步通過(guò)由UT和MT鋼長(zhǎng)絲能實(shí)現(xiàn)的較小的直徑和更簡(jiǎn)單(簾線(xiàn)中較少的長(zhǎng)絲)的簾線(xiàn)結(jié)構(gòu)而提高。UT或MT結(jié)構(gòu)，例如圖3-12中所示，具有例如0. IOmm的直徑，提供較輕的重量和較低的成本，作為可選的輕型輪胎的帶束層結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步說(shuō)，減少的重量和成本提供了等于比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)更好的工廠加工性能(軋光整理)和輪胎性能。同時(shí)，圖3-12中的結(jié)構(gòu)的雙模量特性(即應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)的初始平穩(wěn)階段)提高了具有這種結(jié)構(gòu)的帶束層的改善的均勻性，同時(shí)也改善了印跡和耐久性性能。此外，用具有例如上述示例結(jié)構(gòu)(圖3-12)的結(jié)構(gòu)的鋼加強(qiáng)覆層替代有機(jī)纖維加強(qiáng)覆層，提供了顯著優(yōu)勢(shì)。覆層38的加強(qiáng)簾線(xiàn)可用高水平的捻距進(jìn)行捻絞以提高金屬線(xiàn)在出故障時(shí)的延伸率，由此增加在應(yīng)力/應(yīng)變曲線(xiàn)下的面積，以提高韌性。作為選擇，該覆層38 的加強(qiáng)簾線(xiàn)可以是呈波浪形(面內(nèi)波形形狀)的單捻絞長(zhǎng)絲或多捻絞長(zhǎng)絲，以使得生胎在成型過(guò)程中完全填入模具。這樣的覆層38可提供下列優(yōu)點(diǎn)減小輪胎滾動(dòng)阻力(即鋼不具有粘彈性響應(yīng))；穩(wěn)定的印跡幾何特征(即鋼絲力學(xué)線(xiàn)性響應(yīng)，無(wú)由于生產(chǎn)和成型造成的殘余應(yīng)變，對(duì)于應(yīng)變或負(fù)荷無(wú)粘彈性松弛/蠕變響應(yīng))；減少輪胎總成本；并且當(dāng)滿(mǎn)足所要求的剛度所需要的鋼的重量遠(yuǎn)小于有機(jī)纖維的量時(shí)，輪胎重量不應(yīng)受到不利的影響。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的UT或MT鋼絲簾線(xiàn)36制成的覆層38在充氣輪胎10中產(chǎn)生極佳的抗疲勞性能，并且允許在充氣輪胎10的覆層和其它部分中使用較少的材料。同時(shí)，滾動(dòng)阻力、印跡幾何和耐磨性都會(huì)被改進(jìn)。因此這一結(jié)構(gòu)38提高了充氣輪胎10的性能，盡管充氣輪胎的結(jié)構(gòu)和行為的復(fù)雜性使得尚未有人提出完整的且理想的理論。Temple， Mechanics of Pneumatic Tires (2005)。盡管在充氣輪胎力學(xué)中可容易地看到經(jīng)典復(fù)合材料理論的基礎(chǔ)原理，但是充氣輪胎的眾多結(jié)構(gòu)組件帶來(lái)的額外復(fù)雜性輕易地使預(yù)測(cè)輪胎性能的問(wèn)題復(fù)雜化。Mayni, Composite Effects on Tire Mechanics (2005) 另外，由于聚合物和橡膠的非線(xiàn)性的時(shí)間、頻率和溫度行為，充氣輪胎的分析設(shè)計(jì)是當(dāng)今工業(yè)內(nèi)最富有挑戰(zhàn)性和未得到正確評(píng)價(jià)的工程挑戰(zhàn)之一。Mayni。充氣輪胎具有特定的基本結(jié)構(gòu)部件。美國(guó)交通運(yùn)輸部，Mechanics of Pneumatic Tires, 207-208頁(yè)(1981)。一個(gè)重要的結(jié)構(gòu)部件是覆層，通常由許多有機(jī)簾線(xiàn)嵌入并結(jié)合至低模量聚合材料(通常為天然或人造橡膠)的基料而構(gòu)成。厘上。在207至208。簾線(xiàn)通常布置為單層或雙層。厘上。在208頁(yè)。整個(gè)行業(yè)的輪胎制造商對(duì)于在充氣輪胎中覆層的簾線(xiàn)的不同捻絞對(duì)噪聲特性、操縱性、耐用性和舒適性等的影響上無(wú)法意見(jiàn)一致或不能預(yù)測(cè)該影響，Mechanics of Pneumatic Tires,80-85 頁(yè)。這些復(fù)雜性由輪胎性能與輪胎部件的相互關(guān)系的以下表格示出。
權(quán)利要求
1.一種充氣輪胎，其特征在于，該充氣輪胎包括胎體；兩個(gè)相隔一段距離的胎側(cè)；兩個(gè)胎圈；放置于胎體的胎冠徑向外側(cè)的胎面；以及徑向地放置于胎面和胎體之間的覆層，該覆層具有UT鋼加強(qiáng)簾線(xiàn)，該簾線(xiàn)具有直徑范圍從0. 08mm至0. 60mm的長(zhǎng)絲。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的充氣輪胎，其特征在于，該UT鋼加強(qiáng)簾線(xiàn)布置為具有從8 至20每英寸經(jīng)紗數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的充氣輪胎，其特征在于，該UT鋼加強(qiáng)簾線(xiàn)具有3x4結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3中所述的充氣輪胎，其特征在于，該UT鋼加強(qiáng)簾線(xiàn)具有0.IOmm直徑的長(zhǎng)絲。
5.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的充氣輪胎，其特征在于，該UT鋼加強(qiáng)簾線(xiàn)具有3x6結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5中所述的充氣輪胎，其特征在于，該UT鋼加強(qiáng)簾線(xiàn)具有0.IOmm直徑的長(zhǎng)絲。
7.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的充氣輪胎，其特征在于，該UT鋼加強(qiáng)簾線(xiàn)具有3x7結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7中所述的充氣輪胎，其特征在于，該UT鋼加強(qiáng)簾線(xiàn)具有0.IOmm直徑的長(zhǎng)絲。
9.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的充氣輪胎，其特征在于，該UT鋼加強(qiáng)簾線(xiàn)具有4x7結(jié)構(gòu)。
10.一種充氣輪胎，其特征在于，該充氣輪胎包括胎體；兩個(gè)相隔一段距離的胎側(cè)；兩個(gè)胎圈；放置于胎體的胎冠徑向外側(cè)的胎面；以及徑向地放置于胎面和胎體之間的帶束層結(jié)構(gòu)，該帶束層結(jié)構(gòu)具有MT鋼加強(qiáng)簾線(xiàn)，該簾線(xiàn)具有直徑范圍從0. 08mm至0. 21mm的長(zhǎng)絲。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有高強(qiáng)度加強(qiáng)件的輪胎。一種充氣輪胎包括胎體，兩個(gè)間隔一段距離的胎側(cè)，兩個(gè)胎圈，放置于胎體的胎冠徑向外側(cè)的胎面，和徑向地放置于胎面與胎體之間的覆層。該覆層具有UT鋼加強(qiáng)簾線(xiàn)。該簾線(xiàn)的長(zhǎng)絲直徑在0.08mm至0.60mm的范圍。
文檔編號(hào)B60C9/16GK102407738SQ20111028341
公開(kāi)日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2011年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月22日
發(fā)明者C. 阿薩德 M. 申請(qǐng)人:固特異輪胎和橡膠公司