防爆轮胎 【技术领域】
本发明涉及一种防爆轮胎，其可实现轻型化而又不损害被刺破时的行驶性能(以下称为“防爆性能”)。
背景技术
已经提出了不同种类的防爆轮胎。即使在轮胎由于被刺破或类似情况而跑气时，这些防爆轮胎也可以以相对高速在特定距离以稳定的方式持续行驶。在这些类型的防爆轮胎中，在胎侧部分设置有具有大体为月牙形区域的胎侧加强橡胶层。在轮胎被刺破的情况下，胎侧加强橡胶层承受了很大部分的轮胎负载。
为了增加被刺破后的行驶距离(以下也称为“防爆行驶”)，胎侧加强橡胶层的厚度可以制造得相当大。但是，这样的胎侧加强橡胶层显著增加了轮胎的重量。由此，车辆的所谓跃起重量变大，这恶化了驾驶稳定性及燃料消耗性能。
【发明内容】
本发明的一个目的是实现防爆轮胎轻型化而又不损害其防爆性能。
根据本发明，一种防爆轮胎包括：一胎体，所述胎体包括至少一个在一对胎圈部分之间延伸通过胎面部分及胎侧部分的胎体帘布层；一胎侧加强橡胶层，其布置在每一胎侧部分中并由中间部分朝其径向内端及外端渐缩，以在所述轮胎的子午线区域具有月牙形状；及一加强帘布层，其布置在每一胎侧加强橡胶层的轴向之外，并包括至少一个带有在轮胎的径向方向上倾斜的帘线的加强层。
【附图说明】
图1是防爆轮胎地剖视图，示出了本发明的一个实施例；
图2是其防爆状况时的剖视图；
图3是局部剖视图，以放大的形式示出了图1的胎圈部分；及
图4(A)及4(B)是加强帘布层的局部侧视图。
【具体实施方式】
现在结合附图详细描述本发明的实施例。
在图1中，根据本发明用于轿车的防爆轮胎1包括：一胎面部分2；一对胎侧部分3；一对在其中具有胎圈芯5的胎圈部分4；一胎体6，所述胎体6包括至少一个胎体帘布层6A，该胎体帘布层6A在胎圈部分4之间延伸通过胎面部分2及胎侧部分3；一位于胎面部分2中胎体径向外部的带束层7；一胎侧加强橡胶层9，其布置在每个胎侧部分3中；以及一由气密橡胶制成的内部衬垫层15，其沿朝向轮胎胎腔内表面设置。
在本实施例中，胎体6仅包括一个帘布层6A，其相对于轮胎赤道C成75至90度角径向布置。可以使用如尼龙、聚酯、人造纤维及芳香尼龙纤维等有机纤维帘线及钢丝帘线作为胎体帘线。
胎体帘布层6A在胎圈部分4之间延伸通过胎面部分2及胎侧部分3，并由轮胎的轴向内部向轴向外部卷绕胎圈芯5，由此在其间以形成一对卷起部分6b及一主体部分6a。
在此实施例中，每一个卷起部分6b延伸通过胎侧部分3至胎面部分2，并在主体部分6a及带束层7之间终止。这样的胎体帘布层6A可以用少量的层有效的加强胎侧部分3。卷起部分6b的具有低耐久力的外端6be远离在进行防爆行驶时大大偏转的胎侧部分3并位于带束层7及胎体帘布层的主体部分6a之间，该处变形小。
由此，这样的防爆轮胎1表现出诸如在外端6be处产生分离的损坏，以改善耐久性。以此观点来看，在卷起部分6b与带束层7之间沿轮胎轴向方向上的重叠长度EW理想的不小于5mm，优选的不小于10mm，更优选的在15至25mm范围之间。在这点上，胎体帘布层6A也可以包括多个层。
在此，如果没有特别说明，轮胎的各个部分的尺寸是在正常情况下获得的值。在这点上，“正常情况”是轮胎被安装在标准轮辋J并充气至标准压力且没有轮胎负荷加载的情况。标准轮辋是在JATMA中说明的“标准轮辋”，在ETRTO中的“测量轮辋”，在TRA中的“设计轮辋”等。标准压力是在JATMA中的“最大空气压力”，在ETRTO中的“充气压力”，在TRA中的表格“在不同低温充气压力下的轮胎负载限制”中给出的最大压力。但是，在轿车轮胎的情况下，使用180kPa作为标准压力。
每一个胎圈部分4在主体部分6a及卷起部分6b之间设置有由胎圈芯5径向向外延伸并渐缩的橡胶三角胶芯8。三角胶芯8由具有例如65至95度及更优选为70至95度的JIS-A硬度的硬橡胶形成。通过此设置，可以改进胎圈部分4的抗弯刚性并减小轮胎1的纵向偏斜。
由胎圈基线BL至其径向外端8T的三角胶芯8的高度ha没有被特别限定，当其太小时，在防爆行驶期间的耐久性趋向恶化，而当其太大时，其趋向于造成轮胎重量的过度增加并乘坐舒适度显著恶化。基于此点，高度ha理想的为轮胎高度H的10％至45％，并更优选的为其25％至40％。
带束层7包括至少两个涂胶平行带束层帘线的交叉帘布层，其相对于轮胎赤道C成10至35度的角放置。在此示例中，带束层7由具有带束层边缘7e的径向外层7B及径向内层7A构成。可以使用钢丝帘线，例如为芳香尼龙纤维、人造纤维等的高系数有机纤维帘线作为带束层帘线。
胎圈部分4还设置有轮辋保护器11，其突起以在轮胎径向方向覆盖轮辋J的轮辋凸缘JF的外部并沿轮胎周向方向连续延伸。如图3所示，每一个轮辋保护器11是一个隆起，其划分为：突起表面部分11c，该突起表面部分11c主要沿轮胎轴向方向在包括轮胎轴线的轮胎区域内向外突起；内倾斜部分11a，该内倾斜部分11a连续至突起表面部分11c的径向内边缘并沿轮胎径向方向平滑向内延伸以连续至胎圈部分4；以及外倾斜部分11b，该外倾斜部分11b连续至突起表面部分11c的径向外边缘并沿轮胎径向方向向外延伸以平滑连续至胎侧部分3。
理想地，突起表面部分11c进一步沿轮胎轴向方向向外突起而超过轮辋凸缘JF的轴向外端Jfa。由于此布置，可以在进行正常行驶时保护轮辋凸缘JF不受抑制等。
内倾斜部分11a形成有平滑的凹表面，该凹表面包括中心位于沿轮胎轴向方向上比胎圈部分4更向外的弧形部分，且该弧形部分形成为具比轮辋凸缘JF的外周向表面JFa的曲率半径更大的曲率半径R1。如图2所示，在进行防爆行驶时，内倾斜部分11a可以在没有阻力的情况下变形而倾斜至轮辋凸缘JF之上，并起减轻胎体6上剪切力的作用。
外倾斜表面部分11b也被平滑地形成，以包括具有曲率半径为R2、其中心位于轮胎外的弧形部分。
如图3所示，在标准条件下，轮辋保护器11的内倾斜部分11a很难接触到轮辋凸缘JF的外周向表面JFa。但是，如图2所示，在进行防爆行驶时，内倾斜部分11a大面积与轮辋凸缘JF的外周向表面Jfa紧密接触以将其覆盖。由于此布置，在进行防爆行驶时可以有效地限制轮胎的纵向偏斜量，以提高耐久性。由此，举例来说，其也起到减小胎侧加强橡胶层9的厚度及达成进一步小型化及重量减轻的作用。
在每一个胎侧部分3中，胎侧加强橡胶层9布置在胎体6的轴向内部。胎侧加强橡胶层9由中心部分9a朝向其径向内端9i及外端9o渐缩，以在子午线区域具有大体的月牙形。
内端9i优选径向定位得比三角胶芯8的外端8T靠内而比胎圈芯5径向靠外。
外端9o径向向外延伸并优选终止在比带束层边缘7e轴向更靠内的位置。此胎侧加强橡胶层9可基本上在整个区域范围上加强胎侧部分3的刚性，以在进行防爆行驶时限制纵向偏斜。
在胎侧加强橡胶层9的内端9i与外端9o之间的径向长度L(如图1所示)没有进行特别限制，当长度L太小时，在进行防爆行驶时，如图2所示，那于获得胎侧部分3的平滑弯曲状况。另一方面，当长度L太大时，在进行正常行驶时的乘坐舒适度或轮辋组件的性能趋于恶化。由此看来，优选地，将长度L设置在由轮胎高度H的35％至70％的范围内，且更优选在40％至65％的范围内。
本实施例的胎侧加强橡胶层9由单一橡胶材料制成，且理想的是具有由65至90度，更优选由70至85度，且最优选由74至80度范围中的JIS-A硬度的橡胶成份。在胎侧加强橡胶层9的JIS-A硬度小于65度时，在进行防爆行驶时，就不能向胎侧部分3施加足够的抗弯刚性且压缩变形将集中在胎侧加强橡胶层9的轴向内部分，由此热破坏就倾向于在早期发生。另一方面，在胎侧加强橡胶层9的JIS-A硬度大于90度时，在进行正常行驶时乘坐舒适度趋于大大降低。用于胎侧加强橡胶层9的橡胶聚合物优选是二烯基橡胶，更具体的，理想的是天然橡胶、异戊二烯橡胶、丁苯橡胶、聚丁橡胶、氯丁二烯橡胶、及丙烯腈丁二烯橡胶中的一种或两种。
每个加强帘布层10布置在胎侧加强橡胶层9的轴向之外。本实施例的加强帘布层10布置于胎侧加强橡胶层9及胎体帘布层6A的主体部分6a之间并与胎侧加强橡胶层9的外表面9B接触。
加强帘布层10包括至少一个具有如图4(A)及4(B)所示在径向方向倾斜的帘线13的加强层10A。在本说明书中，术语“径向方向”指的是包括轮胎旋转轴线的轮胎顶点的断面的方向，且在径向方向上倾斜指的是加强层10A的帘线13不与径向方向平行。在此方面，如上所述，本实施例的胎体帘布层6A布置成为胎体帘线相对于径向方向成0至15度的小角度定位。
如图2所示，在进行防爆行驶时，主要的压应力作用在胎侧加强橡胶层9的轴向内表面9A，且主要的张应力作用在轴向外表面9B。布置在胎侧加强橡胶层9的外表面9B中的加强帘布层10的帘线13相较于橡胶表现出大的伸张弹性系数。由此，对于伴随胎侧加强橡胶层9的弯曲变形的外表面9B，外表面9B或其外围的抗张强度以一体的方式得以有效的改进。由此，胎侧加强橡胶层9的弯曲变形被减小，且轮胎的纵向偏斜减小。由此，胎侧部分3的变形得以减小，产生的热减轻，且连续行驶距离得以增加。通过提供加强帘布层10，甚至在胎侧加强橡胶层9的厚度减小的情况下，同等甚或更好的防爆性能可以实现。由此，可以在不损害防爆性能的情况下实现轮胎重量的轻型化。
在此，加强层10A的帘线13优选的是具有小比重并表现出与橡胶的良好粘合性的有机纤维帘线，特别优选的是使用芳香尼龙纤维、尼龙、聚酯或人造纤维。更优选的是使用具有比胎体帘线(举例来说，如芳香尼龙纤维的有机纤维帘线)更大伸张弹性系数的帘线。
图4(A)示出了局部侧视图，其中加强帘布层10是从轮胎轴向方向由外部观察。如果加强层10A的帘线13相对于参考线RL在径向方向的倾斜是足够的，理想的是帘线13以由35至65度范围内，并更优选的以由45至55度范围内的角度θ倾斜。当角度θ小于35度时，帘线13将相对于胎体帘布层6A的帘线变的更接近于平行，由此乘坐舒适度倾向于恶化。另一方面，当角度θ大于65度时，倾向于发生防爆性能的恶化或在形成时胎体帘线的松动。在此方面，角度θ基于延伸穿过参考线RL的轮胎径向方向上的大致中间位置的帘线测量。
如图1至4(A)所示实施例中，加强帘布层10由单一加强层10A形成，可以包括多个，如两个至三个(在此示例中为两个)如图4(B)所示的加强层10A，10B。在此情况下，理想地，加强层10A，10B在各个帘线13相互相交的方向上重叠。加强帘布层10由包括帘线13的多个加强层组成，该等帘线以缩放仪式方式相交并在进行防爆行驶时表现出相对于作用于径向方向上的负载更大的刚性，且可进一步减小轮胎的纵向偏斜。
如图4(B)所示的多个加强层10A、10B具有径向内端10Ai、10Bi及径向外端10Ao及10Bo。径向内端10Ai、10Bi优选在轮胎的径向方向上相互变换。同样地，径向外端10Ao、10Bo优选在轮胎的径向方向上相互变换。此布置起分散变形并改进耐久性的作用，上述变形趋向于集中在加强帘布层10的端部处。
沿加强层测量的径向外端10Ao及10Bo之间的径向长度S1及/或径向内端10Ai、10Bi之间的径向长度S2优选在3至10mm范围内，更优选在5至10mm范围内。
当至少部分加强帘布层10与胎侧加强橡胶层9的外表面9B接触时，其在轮胎径向方向上的布设区域可以被自由地设置，而当接触区域太小时，可能不能获得充分的作用效果。由此，胎侧加强橡胶层9与加强帘布层10之间的接触区域的径向长度CL(如图1所示)优选的是，例如，不小于胎侧加强橡胶层9的径向长度L的30％，更优选的不小于其40％，且进一步优选的不小于其60％。在此方面，理所当然，接触区域的径向长度CL可以是胎侧加强橡胶层9的径向长度L的100％。
尽管加强帘布层10的径向外端10o及径向内端10i的位置可以被自由确定，优选地，将其置于变形小的位置。更具体地，在加强帘布层10的径向外端10o及径向内端10i的位置处，在其与外围橡胶元件等之间趋向于产生刚性差。由此，在这些位置位于受到大变形的区域时，橡胶的松动等趋向于在外端10o或内端10i处产生。由此来看，加强帘布层10的外端10o优选大约位于胎侧加强橡胶层9的外端9o及胎体帘布层6A的卷起部分的外端6be的中间。此位置由强的带束层7覆盖，由此其在行驶期间很难由变形影响。因此，在进行防爆行驶时，加强帘布层10的外端10o的损害也可以被有效地防止。此外，因为外端10o、6be及9o在轮胎轴向方向上的位置变换，从而这些端相互不重叠，不会产生过度大的刚性差。因此，也可防止在这些位置的变形集中。
类似地，加强帘布层10的径向内端10i理想地位于胎侧加强橡胶层9的径向内端9i与三角胶芯8的外端8T之间。在本实施例中，其大约位于胎侧加强橡胶层9的内端9i与三角胶芯8的外端8T的中间。在此位置，坚硬的三角胶芯8在轮胎轴向方向上位于其外部，而胎侧加强橡胶层9位于其内部，从而在行驶期间其很难由变形所影响。因此，加强帘布层10的内端10i的损害可以被有效地防止。此外，因为各个端10i、9i及8T在轮胎径向方向上的位置被变换，从而这些端没有相互重叠，不会产生过度大的刚性差。因此，在此部分的变形集中也可以被防止。
通过设置加强帘布层10，胎侧加强橡胶层9的最大厚度t可以被进一步减小。举例来说，如图3中放大图所示，在本实施例的轿车用轮胎的情况下，最大厚度t优选设置在2至10mm范围内，更优选在4至8mm范围内，且进一步优选在4至7mm范围内，由此可以良好平衡的方式同时满足防爆耐久性及轻型化的需要。最大厚度t是在相对于胎侧加强橡胶层9厚度的中心线V的正交方向上所测量的厚度中最大的厚度。至少在胎侧加强橡胶层9的最大厚度t的外表面上设置至少部分加强帘布层10甚至是更有效的。
如上所述，通过在胎侧加强橡胶层9的外表面9B上设置加强帘布层10，可以在不损害轮胎防暴行驶性能的情况下实现轮胎的轻型化。尽管上述实施例以轮胎被用于客车的实施情况为基础进行描述，可以理解，本发明不限于此实施例而可以应用于其它类型的轮胎。
示例
为了确认本发明的效果，按照表1的规格，实验制造了几种具有“245/40R18”尺寸的防爆轮胎，以评估防爆耐久性性能、轮胎重量及乘坐舒适度。对于示例的轮胎，应用了加强层，该等加强层中定位芳香尼龙纤维帘线作为加强帘布层。除了表1中表明的，其余的参数都相同。
测试方法如下。
防爆耐久力性能：
在装配成标准轮辋(18x8JJ)且球状芯被除去的情况下，并且在零内压的条件下，制造各个样本轮胎，而在鼓状测试器上以90km/h的速度并在5.74kN的纵向负载作用下行驶，且测量直至轮胎爆裂的行驶时间。结果通过指数表明，比较示例1的指数为100。值越大，越有利。
轮胎重量：
测量每个轮胎的重量，并通过指数表明，比较示例1的指数为100。值越小，其越轻。
乘坐舒适度：
将组装至18x8JJ的轮辋并填充230kPa的内压的各个样本轮胎安装至具有发动机排量为3000cm3的FR车辆的四个轮子上，且感测评估在一个驾驶员进入车内，在干柏油路表面的阶梯道路、比利时路(Belgianroad)(石头铺成的路表面)或比兹曼路(Bitzman road)(由卵石铺成的街道)等上相对于崎岖性、疲劳感及阻尼进行，并且通过指数来表明，比较示例1的指数为100。值越大，越有利。测试结果在表1中说明。
表1
表1-1比较示例1比较示例2比较示例3 示例1 示例2 示例3 示例4 示例5 示例6 示例7胎侧加强橡胶层JIS-A硬度[度] 78 65 95 78 78 78 78 78 78 78最大厚度t[mm] 8.0 8.0 8.0 4.0加强帘布层加强层数量 0 0 0 1帘线角度θ[度] - - - 35 40 45 50 55 60 65测试结果防爆耐久性性能[指数] 100 80 105 90轮胎重量[指数] 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100乘坐舒适性[指数] 100 110 85 90 95 100 100 100 100 100
表1-2 示例8 示例9 示例10 示例11 示例12 示例13 示例14 示例15 示例16 示例17胎侧加强橡胶层JIS-A硬度[度] 78最大厚度t[mm] 4.0 4.0加强帘布层加强层数量 2 3帘线角度θ[度] 35 40 45 50 55 60 65 35 50 65测试结果防爆耐久性性能[指数] 105 105 105 105 105 105 105 108 108 108轮胎重量[指数] 95 90乘坐舒适性[指数] 85 90 90 90 90 90 90 85 85 85
可以由测试结果确认的是，相较于比较示例1，本实施例的轮胎表现出相等或提高的防爆性能而同时明显实现了轻型化。