CN107995895A

CN107995895A - 包括配备有条带的胎体结构的轮胎

Info

Publication number: CN107995895A
Application number: CN201680029792.2A
Authority: CN
Inventors: B·布瓦东; S·里戈; B·利穆赞
Original assignee: Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Current assignee: Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Priority date: 2015-03-30
Filing date: 2016-03-24
Publication date: 2018-05-04
Also published as: EP3277520A1; FR3034352B1; WO2016156960A1; FR3034352A1

Abstract

本发明涉及一种轮胎(6)，其包括两个胎侧(7)，胎圈区域，胎体类型的增强结构(1)；所述胎侧(7)由胎冠区域(8)连接；每个所述胎圈包括周向增强元件(9)；所述增强结构(1)设置为经由胎侧(7)和胎冠(8)从一个胎圈(9)至另一个胎圈，并且包括多个大致平的条带(3)，所述条带(3)平均宽度为“L”，轴向设置为径向叠置的至少两排，设置的步距在L与2L之间，所述排由弹性体组合物的层(4)而彼此分开，并且以0.2倍所述步距与0.5倍所述步距之间的偏移而错位，所述条带(3)具有0.001cm³.mm/m²/日/atm与10cm³.mm/m²/日/atm之间的氮气可渗透性。

Description

包括配备有条带的胎体结构的轮胎

技术领域

本发明涉及一种包括两个胎侧、胎圈和胎体类型的增强结构的轮胎；所述两个胎侧由胎冠区域相连接；所述胎圈设置在胎侧径向内侧延伸部中；所述增强结构设置为经由胎侧和胎冠从一个胎圈至另一个胎圈。

背景技术

通常，使用具有非常高气密性的弹性体材料层实现轮胎气密功能。通常将该层设置在径向内侧，同时形成相对于轮胎空腔的保护层。

更具体地，通常基于三个区域定义轮胎：

-与环境空气接触的径向外侧区域。该区域基本上由胎面以及轮胎的胎侧的外侧区域构成；

-与充气气体接触的径向内侧区域。该区域通常由相对于充气气体气密的层构成。有时将其称为“内衬”。该区域在后文中详尽描述。

–轮胎的内部区域，亦即在外侧区域和内侧区域之间的区域。该区域包括在此使用“轮胎内层”措辞称呼的层或帘布层。这些层为例如胎体帘布层、胎面底层、轮胎带束帘布层或任何其它不与环境空气或轮胎的充气气体接触的层。

在无内胎类型的常规充气轮胎(换言之不带有空气室)中，径向内表面包括气密层(或更通常的对任何充气气体气密的层)，所述气密层能够使充气轮胎充气并且在压力下保持充气状态。所述气密层的气密性质使其能够确保相对较低水平的压力损失，使得轮胎有可能在正常操作状态下保持充气达足够长的时间，通常数周或数月。该层的另一个作用是保护胎体增强结构，更通常地保护轮胎的剩余部分，使之免遭由于源自充气轮胎内部空间的空气的扩散而导致的氧化的风险。该层称为“气密层”。其覆盖充气轮胎的整个内壁，从一个侧壁延伸至另一侧壁，至少直至当充气轮胎处于安装位置时轮辋凸缘的程度。

该气密层限定了所述轮胎的径向内表面，并且其气密系数使得相对于轮胎的其它层该层可被描述为气密的。通常地，相比于内层，该气密层的可渗透性至少降低三倍，亦即不可渗透性至少为三倍。

申请人公司名下的文献WO2008/145277提出了一种设置有对于充气气体气密的层的轮胎。该层基于弹性体组合物而设计，所述弹性体组合物至少包括具有聚苯乙烯嵌段和聚异丁烯嵌段和聚丁烯油的嵌段共聚热塑性弹性体。在该结构中，气密层(“内衬”)的作用通过基于丁基橡胶(异丁烯和异戊二烯的共聚物)或者基于具有聚苯乙烯嵌段和聚异丁烯嵌段的嵌段共聚热塑性弹性体的组合物实现，长期以来，所述丁基橡胶的优良气密性质得到了认可。

公知轮胎的性能在限定的充气压力下最佳。该充气压力必须由使用者定期检查从而允许使用者获得其轮胎的最佳性能。因此期望进一步改进轮胎的整体气密性，从而改进轮胎在长时间下的性能稳定性，同时延长使用者需检查其轮胎的充气压力的时间间隔。

图1示出了轮胎10的一个示例，其设计为具有由附图标记11示出的这种气密层。因为这类解决方案能够制造具有特别有利的气密属性的轮胎，所以其广为公知。相比之下，使用该解决方案需要准备纯粹用于该功能的额外的层，其准备和放置的费用不可忽视。

仍然通常地，在轮胎结构中，胎体在轮胎的全部特性(即，其机械特性、表现、性能等)中起重要的作用。而且，其它结构元件直接取决于胎体的设计。通常地，如图1中所示(附图标记12)，胎体由帘布层(胎体帘布层)制成，所述帘布层由设置有纵向增强件的弹性体基质构成。胎体帘布层通常制造为很长，而后切为多个段，用于制造同样数量的轮胎。

基于由条带构成的胎体而制造的各种轮胎的示例同样是公知的。例如，文献FR2721553描述了一种包括完全由单一条带构成的胎体增强件的轮胎，所述条带周向盘绕，在两圈间具有重叠，从而保证胎体的连续性。该条带指向周向方向，不具有与气密性有关的功能。

文献US3356553描述了一种轮胎，该轮胎具有由单一条带构成的胎体，所述条带以微小的角度敷设。该条带以两层设置，所述两层具有从下侧区域向胎冠减小的变化的重叠部分。

这两个文献涉及使用单一条带的结构，与气密功能无关。

文献EP2205452描述了一种包括由弹性体组合物构成的气密覆层以及增强结构的轮胎，所述增强结构大致由埋入弹性体组合物、设置为层的多个纤维形成。该增强结构包括至少一个胎体层和一个胎冠层。这些层的纤维相互连接，相对于轮胎的中平面(P)分别以大约90度和0度的角度定向，这些纤维中的每一个都进一步具有相连的扁平截面。纤维设置为不具有任何相互的重叠。

申请EP1397262描述了一种子午线轮胎，包括胎冠以及由胎侧延伸的两个胎圈，并且包括径向胎体增强件。该胎体增强件延伸入胎冠，并且在每个胎圈中固定到至少一个在周向方向不可延伸的元件上。在至少一个胎侧中，所述轮胎包括由相对于周向方向倾斜的增强弹性组合物构成的额外增强件。

额外增强件包括至少一组在周向方向延伸的至少两个条带。每个条带宽度Li大致等于或大于增强件的总宽度Lt除以所考虑的组中的条带的总数量。每个条带由经以30°与90°之间的角度倾斜的多个帘线或线索增强的弹性体组合物形成，在同一组中，每个周向条带与相邻的条带部分地重叠。在该结构中，条带周向设置。

可以看出上述文献都没有描述了具有减少的重量同时保证高度气密性的优化结构的轮胎。

本发明提供用于克服所述各个缺点的各种技术手段。

发明内容

首先，本发明的第一目的是提供一种轮胎，其重量相当程度地减少，同时并不对轮胎其它特性造成不利的影响。

本发明的另一个目的是提供一种轮胎，其重量相当程度地减少，而同时保持良好程度的气密性。

本发明的又一个目的是提供一种具有简化结构的轮胎。

本发明的再一个目的是提供一种简单而制造廉价的轮胎。

为此目的，本发明提供一种轮胎，其包括两个胎侧，胎圈区域，胎体类型的增强结构；所述胎侧由胎冠区域连接；每个所述胎圈区域包括周向增强元件，所述胎圈设置在胎侧的径向内侧延伸部中；所述增强结构设置为经由胎侧和胎冠从一个胎圈至另一个胎圈，并且包括多个大致平的条带，所述条带平均宽度为“L”，轴向设置为径向叠置的至少两排，每排包括设置为步距在L与2L之间的多个条带，排由弹性体组合物的层(脱离联结层)而彼此分开，并且以0.2倍所述步距与0.5倍所述步距之间的偏移而错位，所述条带具有0.001cm³.mm/m²/日/atm与10cm³.mm/m²/日/atm之间的氮气可渗透性。

有利地，所述增强结构在其每一面上由弹性体组合物层覆盖。

根据一个有利的实施方案，所述步距在胎圈区域中为1.1L与1.4L之间。

根据另一个有利的实施方案，两排之间的所述偏移在0.35倍所述步距与0.5倍所述步距之间。

有利地，所述条带的平均宽度在1mm与12mm之间，优选地在3mm与7mm之间。

优选地，所述条带的厚度在0.05mm与0.35mm之间，优选地在0.05mm与0.15mm之间。

所述弹性体组合物的(脱离联接)层的厚度有利地在0.1mm与0.35mm之间。

根据另一个实施方案，所述弹性体组合物包括至少一个从杨氏模量在0.1MPa与10MPa之间、优选地在0.1MPa与3MPa之间的组合物选出的组合物。

所述条带的氮气可渗透性优选地在0.001cm³.mm/m²/日/atm与10cm³.mm/m²/日/atm之间，更优选地在0.01cm³.mm/m²/日/atm与1cm³.mm/m²/日/atm之间

有利地，所述弹性体组合物的脱离联接层的可渗透性在10cm³.mm/m²/日/atm与2000cm³.mm/m²/日/atm之间，更优选地在200cm³.mm/m²/日/atm与1000cm³.mm/m²/日/atm之间

所处条带可以由单一材料构成，有利地从PET、PEN、铝、聚酰胺和钢中选出。

作为变化形式，所述条带用带有PET、PEN、PA或环氧树脂基质的组合物材料构成。

有利地，所述组合物材料包括基于与基质混合的设置为大致单一方向的纤维的材料。优选地设置预定的纤维含量，从而获得所期望的断裂强度特性。

所述组合物材料可以包括PET或PEN纤维以及基于聚酰胺的基质。

附图说明

全部实施方案的细节在以下的说明中给出，由仅作为非限定性的示例而给出的图1至图10进行补充，其中：

-图1为包括充分气密的内层的公知类型的轮胎的横截面的视图；

-图2为诸如图1的公知类型的轮胎的胎体帘布层的横截面的截面；

-图3A为根据本发明的胎体帘布层的下侧区域的横截面；

-图3B为根据本发明的胎体帘布层的胎肩区域的横截面；

-图4为根据本发明的胎体帘布层的横截面，带有指明各个元件的相对尺寸的标示；

-图5为根据本发明的胎体帘布层的立体图，其配置为用于结合到根据本发明的轮胎中；

-图6为根据本发明的胎体帘布层的正视图；

-图7示出了根据本发明的胎体的三个邻近条带的一系列横截面图，从而沿着代表径向位置从旋转中心的距离增加的箭头的方向，示出了的两排条带之间的重叠从下侧区域(此处重叠量最大)朝向轮胎的胎肩和胎冠区域(此处重叠量较小)的减少；

-图8为包括根据本发明的胎体帘布层的根据本发明的轮胎的横截面，该轮胎不具有气密内层；

-图9为与现有技术的参考轮胎相联系而示出可渗透性的比率作为条带宽度的函数的曲线图；

-图10为针对具有各个条带宽度的各个实施方案而示出的以mb为单位的压力损失的柱状图。

具体实施方式

本文献中，“胎体帘布层”意为一种用于轮胎的增强结构，其采用由弹性体材料的基质构成的层的形式，通常为织物的丝线或线索以大致平行且纵向排列方式设置在该层中。胎体帘布层有利地制造为扁平并且很长，之后切为合适的尺寸用于制造胎体帘布层所适合的轮胎。

“脱离联接层”意为一层弹性体，当胎体帘布层变为环状复曲形状时，例如将胎体帘布层结合到用于构成的轮胎的组件中时(该工序在本文献中以用语“成型”称呼)，所述弹性体的力学性质允许条带相对于彼此的相对重新排列。

“表层”意为例如出于防护性的目的而用于覆盖表面的层。在本文献中，表层用于覆盖条带。

当从轮胎的旋转轴线测量的元件的径向距离小于另一元件的径向距离时，该元件称为相对于另一元件处于“径向内侧”。

“径向方向”意为与轮胎的旋转轴线相交并与其垂直的方向。

“纵向方向”或“周向方向”意为对应于轮胎的外周并且由轮胎滚动的方向定义的方向。

“未成形的外形”意为大致扁平或柱状的外形。

“成形的外形”意为环状复曲形状的外形。对于具有“成形的外形”的胎体帘布层，胎体帘布层的各个点不具有相同的半径。

“成形”意为大致扁平或柱状的外形变为环状复曲的外形所经历的阶段或操作。该阶段通常是轮胎制造过程中的步骤，该步骤中，胎体帘布层设置在具有轮胎的环状复曲的外形的芯部或可变形(例如可通过充气变形)薄膜上。在该步骤中，对应于胎面的中央部分获得距离中央越来越远的径向位置，胎侧获得大致径向的朝向。该步骤导致在轮胎区域的径向位置上的显著的差异。在胎侧中，随着到胎圈的距离变大，径向增强件(包括胎体的增强件)之间的间隔变大。如果材料设计为允许结构元件彼此之间重新布置其位置而不损坏产品，那么能够实现该阶段。

图1示出以通常方式制造的胎体帘布层的示例。多个纵向增强件包裹在弹性体组合物层中。图2示意性地示出了路径Z-Z，充气气体需要沿着该路径才能穿过对应于通常的胎体帘布层12的层。可以看出，由于所用的弹性体组合物不形成任何阻挡充气气体前进的显著障碍，所以该路径大致为直线。在这种结构中，气密内层11(图1)设计为一旦充气气体与内壁发生接触，就减缓充气气体的前进。

图3A和图3B示意性地示出了根据本发明的胎体帘布层1的实施方案的各个构成元件的相对布置；在图3A中帘布层平坦布置，在图3B中帘布层在芯部上成形，从而获得对应于所要制造的轮胎的环状复曲形状。

在图3A中，设置为具有侧向错位或偏移的两排条带3由脱离联接弹性体组合物的层4而相互分开。在条带3的每一侧，帘布层由表层5覆盖。

在本示例中，箭头Y-Y示出了空气为成功穿过胎体帘布层而必须经过的路径。可以看出，图3A的路径Y-Y实质上比图2的路径Z-Z长，图2中穿过材料的路径垂直于层壁。充气气体分子必须经过的额外距离使得朝外通过的气体变慢或推迟，从而减少充气气体的损失。

然而在实践中，如图5中所能看到的，当设置在轮胎中时，胎体帘布层采取对应于轮胎的外形的环状复曲外形。在(“成形”阶段中)从扁平外形向环状复曲外形的转变中，条带依照它们在轮胎外形中的位置而彼此运动分开，从而形成最终的外形。例如，在轮胎的胎肩区域中(图3B的示例)，条带3的相继的列之间的重叠小，扩散路径D-D也缩短了。因此，轮胎的环状复曲外形具有这样的效果，使得条带之间的重叠随着径向位置而变化，如同下文中结合图5至图7所描述的那样。

所提出的用于胎体帘布层1的结构能够获得足够程度的气密性，从而使得结合了该胎体帘布层的轮胎不需要使用像参考图1所描述的那样的内层而展现出良好程度的气密性。

图4显示了根据本发明的胎体帘布层1的一系列几何细节：

-尺寸L对应于条带的宽度：有利地包括在1mm至12mm之间，优选地在3mm至7mm之间；

-尺寸P对应步距：有利地包括在L至2L之间，优选地在1.1L至1.4L之间；

-尺寸E对应于条带的厚度：有利地包括在0.05mm至0.35mm之间，优选地在0.05mm至0.15mm之间；

-尺寸D对应于脱离联接层的厚度：有利地包括在0.1mm至0.35mm之间；

-尺寸C对应于表层的厚度：有利地包括在0.1mm和0.5mm之间，优选地在0.3mm附近。

图5至图7以各个补充视图示出了，由轮胎的环状复曲外形导致的随着半径的减小两排条带之间的重叠的渐进变化。图5是形成胎体类型的增强结构2的条带3的布局的示意性立体图。图6是增强结构2的侧视图。图7是穿过关于图6而示出的三个相邻条带的一系列的横截面图，使得图7底部处的条带对应于轮胎的胎圈区域。在该位置，重叠最大。在图7中的箭头方向上，半径增加得越大，重叠减小得越多。

然而申请人公司注意到，令人吃惊的是，尽管重叠作为半径的函数而减小，但是根据本发明的胎体帘布层1能够获得特别高程度的气密性，高得足够使得轮胎设计为不具有内部气密层。这样的轮胎6具有堪比图1的示例中的使用了内部气密层的通常轮胎的气密程度。

图8中描绘了这样的轮胎6的示例。其包括上文所描述的胎体1。该胎体1经由轮胎6的胎侧7和胎冠8而从一个胎圈9延伸至另一个胎圈9。轮胎6不具有内部气密层(与图1的参考轮胎的层11相比)。

示例1(图9)：带有内部渗透层的参考轮胎与根据本发明的轮胎之间可渗透性的比率。

图9的曲线图在横轴上包括以mm表示的条带宽度的值。在纵轴上，曲线图示出了带有内部渗透层的参考轮胎与根据本发明的轮胎之间可渗透性的比率的值。曲线A示出了以条带间的脱离联接层厚0.1mm的配置获得的值。对于曲线B，该厚度为0.3mm。曲线C示出了厚0.5mm的脱离联接层的结果。曲线D示出了厚0.7mm的脱离联接层的结果。直线E示出了极限，在其下方所示出的值构成对于参考轮胎的改进。在该直线上方的值不如参考轮胎有利。

图9的曲线示出以根据本发明的胎体帘布层和轮胎获得的结果。这些测试能够获得对于气密性的改进特别确凿的结果。该测试是与如同图1中那样的公知类型的参考轮胎进行对比而实施的，图1中的轮胎包括用于给予气密属性的内层。对于参考轮胎，所测量的压力损失对应于45mb/月(毫巴/月)。测量根据本发明的轮胎的各个实施方案。各个实施方案还涉及数种条带宽度以及脱离联接层的数个厚度。对于6mm的条带宽度，所测出的压力损失为39mb/月(曲线C上的点c1)。对于8mm的条带宽度，所测出的压力损失为14mb/月(曲线C上的点c2)。对于10mm的条带宽度，所测出的压力损失仅为9mb/月(曲线C上的点c3)。这最后三个测量是对于相同的0.5mm厚的脱离联接层。可以看出，根据本发明的设置有至少7mm宽的条带的轮胎的压力损失都对参考轮胎进行了改进。对于最大的条带宽度以及最薄的脱离联接层，具体对于0.1mm和0.3mm(曲线A和曲线B)，该改进特别地有利。

示例2(图10)：对于165/70R16轮胎的作为条带厚度函数的压力损失的测量。

图10的柱状图确认图9的曲线图中所表达的结果。该图示出了根据本发明的带有不同条带宽度的轮胎的各种替代形式的实施方案的以mb表示的压力损失的值。在图的左侧，柱F示出了对于用作参考的轮胎(与图1的轮胎相关而描述的带有内部气密层的轮胎165/70R16)所获得的值，即45mb。柱G示出了根据本发明的带有6mm宽的条带的轮胎的压力损失的值。该压力损失值为39mb。柱H示出了14mb的值，对应于带有8mm尺寸的条带的实施方案的压力损失。最后，柱I示出了以10mm尺寸的条带获得的结果，即9mb。

在这些测试中做出的测量能够确认这样的事实，一方面可渗透性随着条带宽度的增加而降低，另一方面可渗透性随着两排条带之间的表层的厚度的减少而降低。

另外发现，由于条带带来的刚度，条带能够获得侧偏刚度的改进，以及重量的节省。

附图中使用的参考标记

1 胎体帘布层

2 增强结构

3 条带

4 脱离联接层

5 表层

6 轮胎

7 胎侧

8 胎冠

9 胎圈

10 根据现有技术的轮胎

11 根据现有技术的内部气密层

12 根据现有技术的胎体。

Claims

1.一种轮胎(6)，其包括两个胎侧(7)，胎圈区域，胎体类型的增强结构(1)；所述胎侧(7)由胎冠区域(8)连接；每个所述胎圈区域包括周向增强元件(9)，所述胎圈设置在胎侧的径向内侧延伸部中；所述增强结构(1)设置为经由胎侧(7)和胎冠(8)从一个胎圈(9)至另一个胎圈，并且包括多个大致平的条带(3)，所述条带(3)平均宽度为“L”，轴向设置为径向重叠的至少两排，每排包括设置为步距在L与2L之间的多个条带(3)，各排由弹性体组合物的层(4)而彼此分开，并且以0.2倍所述步距与0.5倍所述步距之间的偏移而错位，所述条带(3)具有0.001cm³.mm/m²/日/atm与10cm³.mm/m²/日/atm之间的氮气可渗透性。

2.根据权利要求1所述的轮胎，其中，所述条带(3)的平均宽度在1mm与12mm之间，优选地在3mm与7mm之间。

3.根据前述权利要求之一所述的轮胎，其中，所述条带(3)的厚度在0.05mm与0.35mm之间，优选地在0.05mm与0.15mm之间。

4.根据前述权利要求之一所述的轮胎，其中，所述弹性体组合物的层(4)的厚度在0.1mm与0.35mm之间。

5.根据前述权利要求之一所述的轮胎，其中，所述弹性体组合物(4)包括至少一个从杨氏模量在0.1MPa与10MPa之间、优选地在0.1MPa与3MPa之间的组合物选出的组合物。

6.根据权利要求1至5之一所述的轮胎，其中，所处条带(3)由单一材料构成。

7.根据权利要求6所述的轮胎，其中，所述单一材料从PET、PEN、铝、聚酰胺和钢中选出。

8.根据权利要求1至5之一所述的轮胎，其中，所述条带(3)用带有PET、PEN、PA或环氧树脂基质的组合物材料构成。

9.根据权利要求8所述的轮胎，其中，所述组合物材料包括基于与基质混合的纤维的材料，所述纤维设置为大致单一方向的构造。

10.根据权利要求8所述的轮胎，其中，所述组合物材料包括PET或PEN纤维以及基于聚酰胺的基质。

11.根据前述权利要求之一所述的轮胎，其中，所述步距在胎圈区域中为1.1×L与1.4×L之间。

12.根据前述权利要求之一所述的轮胎，其中，两排之间的所述偏移在0.35倍所述步距与0.5倍所述步距之间。