CN101134427A - 载重轮胎 - Google Patents

Abstract

一种载重轮胎，其在具有由周向设置的模段所限定的胎面模制表面的活络模内被硫化。在轮胎硫化过程中，胎面部分由胎面模制表面模制成，其中，在硫化过程中，带束层在轮胎径向上的伸展率在3.2％至5.2％的范围内。胎面部分在与轮胎赤道相距一段轴向距离处设置有轴向最外侧周向沟槽，该段距离在胎面宽度一半的50％至68％的范围内。印痕形状满足下列条件：(1)1.05＝＜SL0/SL70＝＜1.18；和(2)0.95＝＜SL70/SL97＝＜1.05，其中SL0、SL70和SL97分别是在与轮胎赤道相距胎面宽度一半的0％、70％和97％的轴向距离处所测得的印痕形状的周向长度。

Description

载重轮胎

技术领域

本发明涉及一种在胎面的胎肩部分内设置有周向沟槽的充气轮胎，更具体地涉及一种改善周向沟槽附近的不均匀磨损的载重轮胎。

背景技术

在具有于胎面的各胎肩部分内设置有周向延伸的宽沟槽的肋型或块型胎面花纹的载重轮胎(诸如卡车/公共汽车)的情况下，如本领域内众所周知的，所谓的胎肩磨损、轨道磨损和穿孔，即，位于轴向最外侧周向沟槽附近的不均匀胎面磨损，非常易于发生。

迄今为止，认为此类不均匀胎面磨损的主因是：由于存在于胎面中央区域和胎肩区域之间的轮胎外径差异和/或存在于轴向最外侧周向沟槽附近的诸如肋和块等胎面元件的充足刚度所引起的不均匀地面压力分布。

但是，经过广泛的研究，本发明人发现，胎面加强带束层的径向跳动(RRO)与此种不均匀磨损密切相关，并且，如果减小带束层的径向跳动，就能够改善不均匀磨损。

通常，包括载重轮胎在内的充气轮胎在活络模(segmented mold)M内被硫化，如图6所示，用于模制轮胎胎面部分的活络模表面U由多个周向设置的模段Sg组成。

本发明人发现，在此种活络模M内硫化的轮胎的胎面加强带束层趋于使径向跳动在特定阶增加，该特定阶与绕轮胎圆周数出的模段Sg的斜杠位置(j)的数目(n)相同，并认识到，通过减小其第n阶分量(当然，同时其它分量应该足够小)，能够减小胎面加强带束层的径向跳动。

可以想到，在带束层的径向跳动较大的周向位置处，地面压力较大，结果，开始出现局部初始磨损，并且这种磨损发展成上述讨论的不均匀磨损。但是，如果减小带束层的RRO，局部初始磨损得到抑制，则因此能够改善不均匀胎面磨损。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种在活络模内硫化的载重轮胎，其中，可以通过在最优化印痕形状、轴向最外侧周向沟槽的位置的同时减小带束层的径向跳动改善诸如胎肩磨损、轨道磨损和穿孔等不均匀胎面磨损。

依据本发明，一种在活络模内硫化的载重轮胎包括：限定胎面宽度和印痕形状的胎面部分；一对胎侧部分；一对胎圈部分；胎体，其经过胎面部分和胎侧部分在胎圈部分之间延伸；和带束层，其设置在胎面部分中、胎体的径向外侧，并由至少两个由钢丝帘线制成的帘布层组成，其中

活络模具有由多个(n)周向设置的模段所限定的胎面模制表面；

在轮胎的硫化过程中，胎面部分由胎面模制表面模制，其中，带束层在硫化过程中沿轮胎径向的伸展率在3.2％至5.2％的范围内；

胎面部分在距离轮胎赤道一段轴向距离处设置有轴向最外侧周向沟槽，该段轴向距离在胎面宽度一半的50％至68％的范围内；

印痕形状满足下列条件(1)和(2)：

(1)1.05＝<SL0/SL70＝<1.18，和

(2)0.95＝<SL70/SL97＝<1.05，

其中

SL0、SL70和SL97分别是在与轮胎赤道相距胎面宽度一半的0％、70％和97％的轴向距离处所测得的印痕形状的周向长度。

附图说明

图1是依据本发明的载重轮胎的横截面图。

图2是示出胎面花纹实施例的胎面部分的展开局部图。

图3是示出载重轮胎的印痕形状的图样。

图4(a)和图4(b)是用于解释轴向最外侧周向沟槽的横截面图。

图5是通过缠绕很多圈橡胶带而形成的生胎面胶的横截面图。

图6是沿轮胎赤道剖得的用于解释活络模的示意性横截面图。

图7是示出带束层的径向跳动的实施例的曲线图。

具体实施方式

现将结合附图详细描述本发明的实施方式。

在附图中，依据本发明的载重轮胎1包括：胎面部分2；一对胎侧部分3；一对胎圈部分4，每个胎圈部分内具有胎圈芯5；环面形胎体6，其经过胎面部分2和胎侧部分3在胎圈部分4之间延伸；和带束层7，其设置在胎面部分2中、胎体6的径向外侧。

胎体6由至少一个由钢丝帘线制成的帘布层6A构成，其中钢丝帘线相对于轮胎赤道C成70度到90度范围内的角度径向布置，所述帘布层6A经过胎面部分2和胎侧部分3在胎圈部分4之间延伸且绕各胎圈部分4内的胎圈芯5从轮胎的轴向内侧到轴向外侧反包，以形成一对反包部分6b和位于其间的主体部分6a。在此实施例中，胎体6由其中钢丝帘线基本成90度地径向布置的单一帘布层6A构成。

在胎体帘布层6A的主体部分6a和各个反包部分6b之间，设置有由硬质橡胶制成的胎圈三角胶8，其从胎圈芯5径向向外延伸以增强胎圈部分4和胎侧下部部分的抗弯刚度。可选择地，胎圈部分4可设置有加强帘线层9，其例如如图1所示的成大致U形横截面形状地绕胎圈芯5延伸。

带束层7由至少两个、优选至少三个由钢丝帘线制成的帘布层组成，包括了两个交叉缓冲帘布层。在这种实施方式中，带束层7由如下四个帘布层组成：由平行钢丝帘线制成的径向最内侧的第一帘布层7A，所述平行钢丝帘线相对于轮胎赤道C成45到75度的角度设置；和分别由平行钢丝帘线制成的第二帘布层7B、第三帘布层7C及第四帘布层7D，所述平行钢丝帘线相对于轮胎赤道C成10到35度的小角度。

在胎面部分2内，胎面胶2G设置于带束层7的径向外侧，以限定具有胎面轮廓的胎面表面。在正常充气未加载的条件下，胎面轮廓是凸曲线，在此实施方式中该凸曲线具有单一半径TR，但胎面轮廓可具有多曲率半径或可变曲率半径。

在此，正常充气未加载条件是指轮胎安装在标准车轮轮辋上并充气到标准压力但未加载轮胎负荷。

进一步地，正常充气加载条件是指轮胎安装在标准车轮轮辋上并充气到标准压力且加载标准轮胎负荷。

标准车轮轮辋是指由标准组织(即，JATMA(日本和亚洲)、T&A(北美洲)、ETRTO(欧洲)、STRO(斯堪的纳维亚)等)针对轮胎官方认可的车轮轮辋。标准压力和标准轮胎负荷是指上述相同组织在空气-压力/最大负荷表或类似表中针对轮胎规定的最大空气压力和最大轮胎负荷。例如，标准车轮轮辋是指JATMA中规定的“标准轮辋(standardrim)”、ETRTO中的“测量轮辋(Measuring Rim)”、TRA中的“设计轮辋(Design Rim)”等。标准压力是指JATMA中的“最大空气压力(maximum air pressure)”、ETRTO中的“充气压力(InflationPressure)”、TRA中的“在各种冷充气压力下的轮胎负荷极限(Tire LoadLimits at Various Cold Inflation Pressures)”表中给出的最大压力等。标准负荷是指JATMA中的“最大负荷量(maximum load capacity)”、ETRTO中规定的“负荷量(load capacity)”、TRA的上述表中给出的最大值等。

胎面边缘E是在正常充气加载条件下接地面(外倾角＝0)的轴向最外侧边缘。胎面宽度TW是指在正常充气未加载条件下所测得的胎面边缘E之间的轴向距离。

胎面部分2在胎面边缘E之间设置有限定胎面花纹的胎面沟槽。

胎面沟槽包括沿轮胎周向连续延伸的周向沟槽10和可选择的轴向沟槽11。

在此实施方式中，周向沟槽10是五个沟槽：一个接近轮胎赤道C或位于轮胎赤道C上的中央周向沟槽10a；一对中间周向沟槽10b，在沟槽10a的每侧各设置一个；和一对轴向最外侧周向沟槽10c。

周向沟槽10可设置有各种构造，例如Z字形构造、波浪状构造、直线式构造等，它们单独或组合设置。但是，在此实施例中，为改善路面抓地性能，诸如牵引和制动性能，所有的周向沟槽10均具有呈相同Z字形节距的Z字形构造。但是，中间周向沟槽10b具有缓的Z字形构造以增强轮胎周向方向上的排水性。中央周向沟槽10a具有陡的Z字形沟槽以积聚更大量的水。轴向最外侧周向沟槽10c具有中间程度的Z字形构造，以同时以较好平衡的方式实现此种沿周向方向的积聚性和排水性。

过小宽度或深度会劣化排水性能，而过大宽度或深度会劣化胎面花纹刚度和噪音性能。

有鉴于此，周向沟槽10a、10b和10c的宽度GW1、GW2和GW3分别优选地不小于胎面宽度TW的1.5％、更优选地不小于1.8％，但优选地不超过5.5％，更优选地不超过5.0％，

周向沟槽的深度GDt优选地不小于胎面宽度TW的6.0％、更优选地不小于6.5％，但优选地不超过9.0％、更优选地不超过8.5％。

本发明人实验后发现，通过满足下列条件(A)、(B)和(C)能够减小不均匀磨损。

(A)轴向最外侧周向沟槽10c与轮胎赤道C相距的轴向距离X在胎面宽度TW一半(TW/2)的50％到68％的范围内，其中，在沟槽具有直线式构造的情况下，从轮胎赤道C到沟槽中央线Gc测得轴向距离X，但在如本实施方式的沟槽具有非直线式构造的情况下，从轮胎赤道C到沟槽中央线Gc的幅度中央测得轴向距离X。

(B)轮胎在正常充气加载条件下的印痕形状FP满足：

(1)1.05＝<SL0/SL70＝<1.18；以及

(2)0.95＝<SL70/SL97＝<1.05，

其中如图3所示，SL0、SL70和SL97分别是在与轮胎赤道C相距胎面宽度TW一半(TW/2)的0％、70％和97％的轴向距离处测得的周向长度。

从实践观点来看，当轮胎旋转时，因为印痕内的胎面沟槽改变它们相对于印痕的位置、尤其是相对于印痕的周向位置，所以印痕会多多少少地改变。在此种情况下，可以以示出了印痕最大范围的形状来获得精确的印痕形状。更具体地，旋转轮胎，绕轮胎周向等间隔地获得大量的印痕，将所获得的印痕重叠以找到印痕的最大范围，并沿此最大范围绘出包络线。可以使用此包络线的形状作为精确的印痕形状FP。

(c)在轮胎于活络模M内被硫化的过程中，带束层7的径向伸展率S限制于3.2％到5.2％的范围内。

伸展率S(％)是：

S＝(Ra-Rb)/Rb×100

其中，Rb是嵌入到内部尚未加压的生胎内的带束层的内直径(mm)，Ra是嵌入到安装于标准轮辋上并充气到0.5 KPa且没有加载轮胎负荷的硫化轮胎内的带束层的内直径(mm)。两个直径Ra和Rb都是在轮胎赤道平面上测得的。

如果伸展率S过大，则经过硫化的成品轮胎1易于改变而偏离其期望尺寸。因此伸展率S优选地不超过5.0％。

图7示出带束层的伸展率S和径向跳动(RRO)之间的关系，其中，活络模的模段数量是8个。轮胎型号是12R 22.5。该曲线图示出，当伸展率是2.1％和2.9％时，RRO的第8阶分量变得非常大，但当伸展率是3.3％和5.0％(虽然没有绘出，但也可以为4.0％和4.5％)时，第8阶分量的峰值变得缓和。

如本文所用的，带束层的RRO是指在正常充气未加载条件下、在与轮胎赤道C相距胎面宽度(TW)一半(TW/2)的70％的轴向距离处测量时的轮胎带束层7的径向跳动的最大幅度(mm)。

附带地，通过利用超声波、磁性、涡电流等的传感器，同时旋转轮胎，可以以至带束层的钢丝帘线的距离测得嵌入在胎面胶中的带束层的径向跳动的最大幅度，例如如日本专利申请公开公报2004-101433号中所公开的。

第n阶分量可通过与轮胎的一个回转对应的RRO波形的傅立叶变换而获得。

因此，尽管在活络模M内硫化轮胎，但带束层的RRO可减小。具体地，RRO中与模段Sg数量相同阶的分量能够减至约0.20-0.15 mm或更小。减小的RRO抑制了否则将会用作所讨论的不均匀磨损的起始点的局部初始磨损。因此，不均匀磨损可得以改善。

如果上述轴向距离X小于TW/2的50％，则不均匀磨损变得易于发生在轴向最外侧周向沟槽10c之间的胎冠区域Cr(在此实施例中，在块12a、12b上)内，而不是位于轴向最外侧周向沟槽10c的轴向外侧的胎肩区域Sh(胎肩块12c)内。如果轴向距离X超过TW/2的68％，则胎肩区域Sh非常易于磨损，即胎肩磨损非常易于发生。进一步地，存在切掉胎面元件的趋势。

如果在上述条件(1)下比率SL0/SL70超过1.18，则存在胎面胎冠磨损的趋势。如果比率SL0/SL70小于1.05，则转向轮的操作趋于劣化。有鉴于此，比率SL0/SL70优选地不小于1.06、更优选地不小于1.08，但优选地不超过1.17、更优选地不超过1.15。

如果比率SL70/SL97小于0.95，则存在轨道磨损的趋势。如果比率SL70/SL97超过1.05，则存在胎肩磨损的趋势。有鉴于此，比率SL70/SL97优选地不小于0.96、更优选地不小于0.98，但优选地不超过1.04、更优选地不超过1.03。

因此，印痕形状FP的周向长度在轴向位置P1和轴向位置P2之间基本恒定，轴向位置P1位于与轮胎赤道C相距胎面宽度(TW)一半(TW/2)的70％的轴向距离处，轴向位置P2位于与轮胎赤道C相距胎面宽度TW一半(TW/2)的97％的轴向距离处。

与此相反，印痕形状FP的周向长度从轮胎赤道C到轴向位置P1是减小的。在此实施方式中，长度逐渐减小，并且在位置P1和P2之间，印痕形状FP的周向边缘都成光滑的凸曲线。

附带地，通过改变带束层7的径向外表面轮廓、胎面表面轮廓和/或胎面胶2G的厚度，能够获得上述印痕形状FP。

如果轴向最外侧周向沟槽10c在局部设置有如图4(b)所示的凸起(t)，则可能使RRO降低。因此，如果可以，更好的是，不要沿如图4(a)所示沟槽的长度在沟槽壁13和底部14上局部地形成此类凸起。同样地，尽管可以提供延伸到轴向沟槽12的周向刀槽花纹，但希望不要在沟槽10c各侧上设置延伸到并敞开于轴向最外侧周向沟槽10c的轴向刀槽花纹，。

在此实施方式中，如图2所示，在胎面部分2内还设置了轴向沟槽11。轴向沟槽11包括：位于周向沟槽10a和10b之间的中央轴向沟槽11a；位于周向沟槽10b和10c之间的中间轴向沟槽11b；和位于轴向最外侧周向沟槽10c和胎面边缘之间的外部轴向沟槽11c。

位于z字形周向沟槽10a、10b和10c之间的轴向沟槽11a和11b沿在轴向相邻的周向沟槽10a、10b和10c的Z字形峰值之间所绘的直线延伸。

为改善胎面花纹噪音和湿地性能，中央轴向沟槽11a和中间轴向沟槽11b均相对于轮胎轴向朝同一方向(在图1中，向左上方倾斜)成小于45度、优选地小于30度的角度倾斜。

但是，为了增加胎肩块5c的刚度和耐磨性，外部轴向沟槽11c不倾斜。外部轴向沟槽11c基本上平行于轮胎轴向，即每个外部轴向沟槽11c相对于轮胎轴向成0至5度的角度。

因此，胎面部分2分成：位于中央周向沟槽10a和各中间周向沟槽10b之间的一周向行的胎冠块12a；位于各中间周向沟槽10b和相邻的轴向最外侧周向沟槽10c之间的一周向行的中间块12b；和位于各轴向最外侧周向沟槽10c和相邻胎面边缘E之间的一周向行的胎肩块12c。周向沟槽10a和10c的Z字形构造使得块12a-12c具有V形边缘。

中央轴向沟槽11a、中间轴向沟槽11b和外部轴向沟槽11c的宽度GW4、GW5或GW6分别优选地不小于胎面宽度TW的1.8％、更优选地不小于2.0％，但不超过6.0％、更优选地不超过5.5％。

轴向沟槽的深度GDy优选地不小于胎面宽度的3.0％、更优选地不小于3.5％，但不超过9.0％、更优选地不超过8.5％。

在依据本发明制造载重轮胎1的方法中，通过将涂胶的带束层帘线条(对应于帘布层7A-7C)施加到成型带束层贴合鼓上而形成带束层7，进一步，将胎面胶条施加到绕带束层贴合鼓缠绕的带束层7上，由此形成胎面胶2G与带束层的组件。同时，利用可膨胀的轮胎成型鼓，形成轮胎主体。在鼓的收缩状态下，内衬层橡胶、胎体6等被缠绕到鼓上。环形胎圈芯5绕其设置，且胎体边缘绕胎圈芯缠绕。上述组件绕胎体放置。胎体膨胀，减小了胎圈芯之间的距离，使得胎体的冠部紧密地接触带束层的径向内表面。其它诸如胎侧胶、胎圈胶、胎圈三角胶、胎圈加强层等轮胎组件被适时地施加，从而形成生胎或未经硫化的轮胎。

因此，上述内直径Rb和位于对应位置的带束层贴合鼓的直径基本上相同。

设置在带束层的径向外侧上的生胎面胶2G可以为周向端部衔接在一起的传统全宽带。但是，在此实施方式中，如图5所示，使用的是通过交迭缠绕的生橡胶带(g)而形成的生胎面胶2G，即胎面胶2G是由大量的橡胶带缠绕物制成。因为没有衔接接缝，所以结合减小的带束层RRO可以进一步改善轮胎整体上的RRO。

通过径向向外移动模段Sg，打开上述活络模M。然后，将生胎放进模M内，并将可充气的胶囊设定于轮胎中空部分内。将模封闭。提高模的温度以加热轮胎。同时，用高压高温介质给胶囊充气以对轮胎内部加压而使得轮胎被硫化。因施加到带束层内部的压力，带束层伸展，于是，当轮胎硫化并冷却之后，伸展被固定而呈现上述的内直径Ra。

附带地，因为诸如毛刺等细线或小凸起形成在经模制表面上，所以可识别出轮胎是否已在此活络模内被硫化。因为缠绕物之间的边界会出现在切割表面内，所以还可以从切割表面识别出是通过将橡胶带缠绕多圈还是通过将橡胶挤压为全宽条来制得硫化胎面胶的。

尽管已经对本发明的一个实施方式进行了描述，但该实施方式不应该理解为用于限制本发明的范围；在不脱离本发明范围情况下可以进行各种修改。

比较测试

制造图1和图2所示的型号为12R 22.5(轮辋尺寸8.25×22.5)的载重子午线轮胎，如表1所示，改变带束层的伸展率和印痕形状，并如下所述地进行测试。

在保持硫化轮胎内的带束层的内直径恒定的同时，通过改变生带束层的内直径调整伸展率。

通过改变胎体轮廓调整印痕形状。

通过改变如图1所示的轴向最外侧周向沟槽的底部处的厚度Rt1与胎侧上部部分的厚度Rt2之间的比率，改变胎体轮廓。

胎肩磨损、穿孔和轨道磨损测试

在前轮上设置有测试轮胎(充气到850 KPa)的10吨公共汽车行驶，直到胎肩磨损达到3.0 mm为止，并记录下总行驶距离。

在此，胎肩磨损表示胎肩块磨损量与中间块磨损量之间的差。

同时，测量在中间块上发生穿孔(小凹痕)时的行驶距离。

进一步地，测量在胎肩块或中间块行上发生轨道磨损时的行驶距离。

通过基于比较例1为100的指数在表1中示出结果，其中指数越大表示结果越优。

硫化完成检查

拆开每个测试轮胎以肉眼检查包括带束层帘线对准在内的轮胎完成状态。结果示于表1中。

表1

轮胎	比较例1	比较例2	比较例3	比较例4	比较例5	比较例6	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
											距离XTW/2的％印痕形状SLO/SL70SL70/SL97带束层最大伸展率(％)Rt1/Rt2	601.081.122.21.00	601.080.932.20.90	601.031.022.20.94	601.201.022.21.12	601.081.003.00.95	601.081.005.50.95	601.081.023.70.97	601.070.983.70.93	601.081.024.80.97	601.081.053.70.99
带束层RRO的第8阶分量(mm)胎肩磨损块穿孔轨道磨损完成检查	0.40100100100良好	0.401099896良好	0.40105101100良好	0.40106101101良好	0.38106101100良好	0.14108104103不好	0.20110102104良好	0.20111102103良好	0.15110103105良好	0.20107103104良好

Claims (5)

1.一种在活络模内硫化的载重轮胎，包括：胎面部分，其限定胎面宽度和印痕形状；一对胎侧部分；一对胎圈部分；胎体，其经过所述胎面部分和所述胎侧部分在所述胎圈部分之间延伸；和带束层，其设置在所述胎面部分内、所述胎体的径向外侧，并由至少两个由钢丝帘线制成的帘布层组成，其中

所述活络模具有由多(n)个周向设置的模段所限定的胎面模制表面；

在所述轮胎的硫化过程中，所述胎面部分由所述胎面模制表面模制，其中，在硫化过程中所述带束层在轮胎径向上的伸展率在3.2％至5.2％的范围内；

所述胎面部分在距离轮胎赤道一段轴向距离处设置有轴向最外侧周向沟槽，所述轴向距离在胎面宽度的25％至34％的范围内；

所述印痕形状满足下列条件(1)和(2)：

(1)1.05＝＜SL0/SL70＝＜1.18，和

(2)0.95＝＜SL70/SL97＝＜1.05，

其中

SL0、SL70和SL97分别是在与所述轮胎赤道相距胎面宽度的0％、35％和48.5％的轴向距离处所测得的印痕形状的周向长度。

2.如权利要求1所述的载重轮胎，其中

所述带束层具有径向跳动(RRO)，其在与所述模段数量(n)相同的第n阶的分量不超过0.20mm。

3.如权利要求1或2所述的载重轮胎，其中

所述轴向最外侧周向沟槽中未设置局部凸起，由此所述沟槽的横截面形状沿沟槽的纵向基本上恒定。

4.如权利要求1或2所述的载重轮胎，其中

所述胎面部分未设置在所述轴向最外侧周向沟槽处敞开的刀槽花纹。

5.如权利要求1所述的载重轮胎，其中

所述胎面胶由至少一个橡胶带的多圈缠绕物构成。

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