專利名稱：帶有機織或針織的胎圈加強件的充氣輪胎的制作方法
技術領域：
本發明涉及充氣輪胎，且更特定地涉及低滾動阻力充氣輪胎。
背景技術：
充氣輪胎典型地包括一對軸向分開的不可延伸的胎圈。圓周布置的胎圈填料三角膠芯從每個胎圈徑向向外延伸。至少一個胎體簾布層在兩個胎圈之間延伸。胎體簾布層具有軸向相對的端部部分，所述端部部分每個圍繞各自胎圈向上翻且固定到胎圈。胎面橡膠和胎側橡膠分別位于胎體簾布層的軸向外部和徑向外部。由于周期性曲撓，胎圈區域是對于輪胎滾動阻力具有明顯貢獻量的輪胎的一個部分，該周期性曲撓還導致發熱。在嚴重的運行情況下，如對于泄氣保用和高性能輪胎，胎圈區域內的曲撓和發熱可能是特別成問題的，從而導致相互相鄰的具有相異特性的部件的分離，例如具有各自彈性模量的部件的分離。特別地，簾布層反包端部可能傾向于從輪胎的相鄰的結構元件分離。常規的簾布層可通過具有比制成輪胎的主體的相鄰的橡膠混合物遠更高的剛性 (即，彈性模量)的例如尼龍、聚酯、人造絲和/或金屬的材料加強。相互相鄰的輪胎元件的彈性模量的差異可能導致在輪胎使用期間受到應力且變形時的分離。多種結構設計方法已用于控制輪胎元件在輪胎的胎圈區域內的分離。例如，一個方法是提供圍繞胎圈和胎圈填料的“胎圈芯包布”。胎圈芯包布作為間隔器工作，使得簾布層不直接與不可延伸的胎圈接觸，從而允許在簾布層在胎圈下向上翻的位置和各胎圈之間的一定程度的相對運動。在作為間隔器的此作用中，胎圈芯包布可降低簾布層上和輪胎的相鄰的橡膠部件(例如，填料三角膠芯、胎側橡膠、胎圈區域內和簾布層自身的彈性體部分) 上的應變不一致性。胎圈芯包布可由正方形機織織物制成，所述織物是其中每個纖維、絲或簾線具有大體圓形橫截面的紡織品。當胎圈芯包布與輪胎固化時，纖維/簾線的剛度變得基本上在紡織品胎圈芯包布的平面內在任何方向上相同。作為使用胎圈芯包布作為用以降低簾布層分離趨勢的手段的補充或替代，已使用的另一個方法涉及放置“胎跟加強層”。胎跟加強層是布置在輪胎的其處胎圈配合到車輪輪輞上的部分中的胎圈區域內的圓周上展開的金屬層或織物層。更具體地，胎跟加強層位于車輪輪輞的內側(即向著胎圈)和簾布層的圍繞胎圈向上翻的部分的外部(即在橫截面內觀察時相對于胎圈徑向向外)。胎跟加強層用于強化相鄰的橡膠材料，且增加相鄰的橡膠材料的彎曲阻力，所述橡膠材料自身典型地與反包簾布層結束部分相鄰。

發明內容
根據本發明的充氣輪胎具有旋轉軸線。充氣輪胎包括胎體，所述胎體具有至少一個加強的簾布層和靠近充氣輪胎的胎圈區域的加強結構，布置在胎體徑向外側的胎面，和徑向布置在胎體和胎面之間的帶束層結構。加強結構包括至少一層開放構造的機織或針織織物，所述織物具有胎體簾布層的在圓周方向上延伸的經線和在徑向方向上延伸的緯線。在本發明的一個方面中，機織織物具有5 EPI至18 EPI經線對構造和5 EPI至35 EPI緯線構造。在本發明的另一個方面中，經線是1220/1 Dtex的人造絲構造，且緯線是1840/2 Dtex的人造絲構造或2200 /2 Dtex的聚酯構造。用于緯線的構造的其他示例可以是 1100/2，1440/2，1670/2，2200/2 Dtex聚酯，或220/2，1840/2，1840/3，2440/2 Dtex人造絲。在本發明的再另一個方面中，經線具有18 EPI的密度，且緯線具有12 EPI的密度。在本發明的再另一個方面中，織物具有LENO 2T或針織構造，帶有5 EPI至18 EPI 經線對構造和5 EPI至35 EPI緯線構造。在本發明的再另一個方面中，經線具有14 EPI的密度，且緯線具有沈EPI的密度。在本發明的再另一個方面中，充氣輪胎是高性能輪胎。在本發明的再另一個方面中，機織織物進一步包括布置在其上的增粘劑。在本發明的再另一個方面中，胎體的加強結構具有一個或多個機織或針織織物的層。在本發明的再另一個方面中，經線包括至少兩個不同纖維材料的纖維。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。“環形”表示形成如同一個環。“高寬比”表示其斷面高度與其斷面寬度的比。 “軸向的”和“軸向地”在本文中是指平行于輪胎旋轉軸線的線或方向。“胎圈”表示輪胎的包括環形抗拉構件的部分，其由簾布層簾線包繞并且成形為帶有或不帶其它增強元件，如胎圈芯包布、胎跟加強層、三角膠芯、護趾膠和胎圈包布，以便適配于輪輞設計。“帶束層結構”表示由平行簾線構成的至少兩個環形層，簾線經過紡織或未經紡織，位于胎面下方，非錨定于胎圈上，并且具有相對于輪胎的赤道面傾斜的簾線。所述帶束層結構也可包括以相對低的角度傾斜的用作限制層的平行簾線層。“斜交輪胎”(交叉簾布層)表示其中在胎體簾布層中的加強簾線以相對于輪胎赤道面約25度至65度角斜對角地穿過輪胎從胎圈至胎圈延伸的輪胎。如果存在多個簾布層， 那么簾線在交替的層內以相反的角度延伸。“緩沖層”表示由平行加強簾線構成的至少兩個環形層，上述平行加強簾線關于輪胎的赤道面具有與胎體簾布層中平行加強簾線相同的角度。緩沖層通常與斜交輪胎相關聯。“纜線”表示通過將兩個或多個合股線扭絞在一起而形成的簾線。“胎體”表示除帶束結構、胎面、底胎面以及簾布層上的胎側橡膠之外的輪胎結構， 但是包括胎圈。“外胎”表示除胎面與底胎面之外的胎體、帶束層結構、胎圈、胎側及輪胎所有其它部件，即，整個輪胎。
“胎跟加強層(chipper)”指位于胎圈區域內的一窄條織物或鋼簾線，其功能是加強胎圈區域并穩定胎側的徑向最內側部分。“周向”表示沿著與赤道面(EP)平行且與軸向方向垂直的環形輪胎表面的周長延伸的線或方向；它還指其半徑限定胎面的軸向曲率的多組相鄰圓形曲線的方向，如在橫截面中觀察。“簾線”表示組成輪胎加強結構的加強線束之一。“簾線角”表示由簾線相對于赤道面在輪胎平面圖的向左或右形成的銳角。所述 “簾線角”在已固化但未充氣的輪胎中測量。“旦尼爾(Denier)”表示以每9000米的克數為單位的重量(表示線性密度的單位)。“分特(Dtex)”表示以每10000米的克數為單位的重量。“彈性體”表示在變形之后能夠恢復大小和形狀的彈性材料。“赤道面”表示垂直于輪胎的旋轉軸線并且穿過其胎面中心的平面；或者含有胎面周向中心線的平面。“織物”表示基本上單向延伸的簾線的網眼織物，其可被扭絞，進而由多個由高模量材料構成的眾多長絲(也可被扭絞)組成。“纖維”為形成長絲的基本元素的天然或人造的物質單元，其特征在于具有至少 100倍于其直徑或寬度的長度。“長絲支數”表示構成紗線的長絲的數量。例如，1000旦聚酯纖維具有大致190根長絲。“胎圈芯包布(flipper)”指圍繞胎圈鋼絲的加強織物用于強度并將胎圈鋼絲緊固在輪胎本體內。“規格”通常指的是測量值，具體指厚度測量值。“高抗拉強度鋼(HT)”表示以0. 20 mm的長絲直徑具有至少3400 MPa的抗拉強度的碳鋼。“內部”表示朝著輪胎的內側，且“外部”表示朝著其外側。“內襯”表示形成無內胎輪胎的內表面的彈性體或其它材料的層或多個層，其含有輪胎內的充氣流體。“針織(knitted)”表示將線在一系列相連的圈中纏結。例如，“針織”可定義一種方法，通過所述方法將線或紗變成被稱為線圈(stitch)的相繼的圈的織物。當每一行線圈前進時，新的圈可拉過現有的圈。“LASE”為在規定伸長下的載荷。“橫向”表示軸向方向。“捻距”表示加捻的長絲或線束繞另一長絲或線束旋轉360度而行進的距離。“兆抗拉強度鋼(MT)”表示以0. 20 mm的長絲直徑具有至少4500 MPa的抗拉強度的碳鋼。“標準載荷”表示由適當的標準組織為輪胎使用狀況選定的規定設計充氣壓力和載荷。“標準抗拉強度鋼(NT)”表示以0. 20 mm的長絲直徑具有至少觀00 MPa的抗拉強度的碳鋼。
“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構成的簾線加強層。“徑向的”和“徑向地”用于表示在徑向方向上朝著或遠離輪胎的旋轉軸線的方向。“子午線簾布層結構”表示具有加強簾線的一個或多個胎體簾布層或至少一個簾布層，且所述加強簾線相對于輪胎的赤道面定向在65度與90度之間的角度。“子午線輪胎”表示帶束的或周向地限制的充氣輪胎，其中，至少一個簾布層具有以相對于輪胎赤道面在65度與90度之間的簾線角從胎圈延伸至胎圈的簾線。“斷面高度”表示在輪胎赤道面上從名義輪輞直徑到輪胎外直徑的徑向距離。“斷面寬度”表示以標準壓力對輪胎充氣M小時之時或之后，但并未承載的情況下，平行于輪胎軸線且位于其胎側的外部之間的最大線性距離，不包括由于標簽、裝飾或保護帶而導致的胎側升高造成的寬度。“胎側”表示輪胎在胎面與胎圈之間的部分。“超抗拉強度鋼(ST) ”表示以0. 20 mm的長絲直徑具有至少3650 MPa的抗拉強度的碳鋼。“韌性”為未應變的樣品的以每單位線密度的力表示的應力(克/特克斯或克/旦尼爾)。用在紡織品中。“張力”是以力/橫截面積為單位表示的應力。以psi=12，800的強度乘以比重乘以克/旦尼爾為單位的韌性。“護趾膠”指的是輪胎的每個胎圈軸向向內的周向展開的彈性輪輞接觸部分。“胎面”表示當結合至外胎時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準負載下時與路接觸。“胎面寬度”表示胎面表面在包括輪胎旋轉軸線的平面內的弧長度。“反包端(turnup end)”表示胎體簾布層的從簾布層包繞的胎圈向上(即徑向向外)翻折的部分。“超高抗拉強度鋼(UT)”表示以0. 20 mm的長絲直徑具有至少4000 MPa的抗拉強度的碳鋼。“機織(woven)”表示將縱向紗線(經線)與緯紗(緯線)交織。交織的紗線可以是相互成直角的兩組或多組紗線。“紗線”是用于紡織纖維或長絲的連續線股的專業術語。紗線出現于以下形式1) 捻絞到一起的許多纖維；幻無加捻地布置到一起的許多長絲；3)以一定程度的加捻布置到一起的許多長絲；4)有或者沒有加捻的單根長絲(單絲)力)有或者沒有加捻的窄材料條
市ο


結合附圖思考如下描述后，本發明的結構、運行和優點將變得更明顯，其中各圖為
圖1表示了與本發明一起使用的示例輪胎的示意性橫截面視圖； 圖2表示了圖1中示出的示例輪胎的胎圈區域的示意性細節視圖； 圖3表示了根據本發明的胎體簾布層的截面的示意性細節視圖；圖4表示了根據本發明的示例胎圈織物結構的示意性細節；和圖5表示了根據本發明的另一個示例胎圈織物結構的示意性細節。
具體實施例方式圖1示出了用于與本發明一起使用的示例輪胎10。示例輪胎10具有胎面12，內襯23，包括帶束層18、20的帶束層結構16，帶有單個胎體簾布層14的胎體22，兩個胎側15、 17和包括胎圈填料三角膠芯^a、26b和胎圈的兩個胎圈區域Ma、Mb。示例輪胎 10例如適用于安裝在乘用車的輪輞上。胎體簾布層14包括一對軸向相對的端部部分30a、 30b，所述端部部分30a、30b的每個固定到胎圈^a、28b的各自一個。胎體簾布層14的每個軸向端部部分30a、30b向上翻且圍繞各自胎圈 a、28b到足以錨定每個軸向端部部分30a、 30b的位置，如在圖2中詳細可見。胎體簾布層14可以是具有多個大體上平行的胎體加強構件的橡膠化的簾布層， 所述胎體加強構件由例如聚酯、人造絲或類似的合適的有機聚合物制成。胎體簾布層14可接合兩個胎圈芯包布32a、32b和兩個胎跟加強層34a、34b的軸向外表面。根據本發明，胎圈區域Ma、24b可進一步以機織的加強結構141加強。機織的加強結構141可包括胎圈區域Ma、Mb內的胎體簾布層14的平行的胎體加強構件(緯線)312、 512和另外的加強構件(經線)311、511，以用于進一步加強胎圈區域且因此降低充氣輪胎10 的滾動阻力。一個機織的加強結構141可限定在胎圈區域Ma 內圍繞胎圈^a、28b布置的 LENO (紗羅)組織織物(LEN0 weave fabric)的層。機織的加強結構141加強了胎圈區域 24a,24b且穩定了胎側15、17的徑向最內部分。如在圖3和圖4的示例中圖示，機織的加強結構141可包括LENO織物310的一層或多個層300，LENO織物310帶有大致在充氣輪胎10的圓周方向上延伸的經線對311和從胎體簾布層14大致在充氣輪胎的徑向方向上延伸的緯線312。每個經線對311可具有在填充緯線312之間圍繞彼此相互扭絞的經線311a和311b。如在圖3和圖5的示例中替代地圖示，機織的加強結構14可包括LENO 2T織物510 的一層或多個層500，帶有大致在充氣輪胎10的圓周方向上延伸的經線511和從胎體簾布層14大致在充氣輪胎的徑向方向上延伸的緯線512。每個經線511可具有在填充緯線512 的一側上延伸且垂直于填充緯線512的第一組絞捻對的填料經線511a，和大致平行于填料經線511a延伸且位于填料經線511a下方且交替地位于緯線512上方/下方的第二組經線 511b。如在圖2和圖4中可見，經線對311沿LENO織物310周向地延伸。經線311a和 311b提供了胎圈區域Ma、24b的加強。經線311a、311b的構造、材料、尺寸和間距選擇為使得它們提供了加強以用于最優的滾動阻力。經線311a、311b可以是由合適的材料形成的短
纖維紗、復絲和/或單絲紗。用于經線311a、311b的合適的材料的示例包括聚酰胺，芳族聚酰胺(包括meta和 para形式)，聚酯，聚醋酸乙烯酯，尼龍(包括尼龍6，尼龍6，6，和尼龍4，6)，聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)，人造絲，聚酮，碳纖維，PBO和玻璃纖維。緯線312將經線對311保持在希望的間距定向。
緯線312可以是由合適材料形成的短纖維紗、復絲和/或單絲紗。用于緯線312 的合適的材料的示例包括聚酰胺，芳族聚酰胺(包括meta和para形式)，聚酯，聚醋酸乙烯酯，尼龍(包括尼龍6，尼龍6，6，和尼龍4，6)，聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)，棉，人造絲，聚酮， 碳纖維，PBO和玻璃纖維。經線和/或緯線311、312也可是混合紗線。混合紗線可以是由至少兩個不同材料 (例如，聚酰胺和尼龍)的纖維構成的多重紗線。這些不同的纖維材料可產生帶有不同化學和物理特性的混合紗線。混合紗線能夠改變它們所用于的最終產品的物理特性。示例的混合紗線可以是帶有尼龍纖維的芳族聚酰胺纖維，帶有人造絲纖維的芳族聚酰胺纖維，和帶有聚酯纖維的芳族聚酰胺纖維。如在本文使用，紗線的機械回彈性是紗線縱向位移而無材料的彈性變形的能力。 機械回彈性允許LENO織物310具有較小的彈性拉伸量以用于與示例輪胎10的相容性，但在胎體簾布層14內使用更強的紗線。機織的加強結構141可從胎體簾布層14的軸向端部部分30a、30b圍繞胎圈^a、 28b徑向延伸到處于充氣輪胎10的最大斷面寬度的位置143。機織的加強結構141是開放構造織物，這允許橡膠在輪胎10中滲透以用于更好的結合構造。用于機織的加強結構141 的織物的開放程度可由經線311或511的間距和特征來確定。緯線312典型地按需要間隔開以維持經線311或511的位置從而為胎體簾布層14提供合適的強度。機織的加強結構141可使用增粘劑處理。增粘劑的示例包括間苯二酚甲醛膠乳 (RFL)，異氰酸酯基材料，環氧基材料，和三聚氰胺甲醛樹脂基材料。機織的加強結構141也可具有粘化整理(tackified finish)或初步粘合(green tack)，其被應用于在生輪胎的制造過程期間促進粘合。用于粘化整理的材料的選擇可取決于選擇為使用在輪胎10中的材料。粘化整理可通過多種方法實現，例如將織物在松香和橡膠網格的水混合物中進行涂層， 或使用未硫化橡膠混合物的溶劑溶液進行涂層。此外，機織的加強結構141可包括多個LENO織物310、510的層，例如兩個、三個或更多的層，以為胎圈區域Ma、24b提供額外強度。當多于一個層LENO帶310用于結構141 時，未硫化橡膠的層可放置在LENO帶的多層之間以保證有效的結合。機織的加強結構141的形成可開始于獲得用于織物的原紗。隨后，紗線可被加捻以提供另外的機械回彈性。在加捻之后，經線311a、311b可放置在大織軸上以用于形成機織的加強結構141。機織的加強結構141可通過帶有合適的間距的經線對311的LENO紡織來形成。在機織的加強結構141形成之后，結構可使用增粘劑整理，例如RFL處理。如果希望進行粘化整理，則這在增粘劑整理之后提供。最終的層可切分為特定的寬度。根據本發明的機織或針織的加強結構141通過優化里程數、高速能力和操控性特征而改進了滾動阻力。另外，機織的加強結構141可因胎圈區域內的振動衰減(S卩，通過經線311或511提供的周向加強)而降低噪聲。用于機織或針織的加強結構141的一個示例構造可包括2200/2 Dtex 26 EPI (每英寸經紗數)的聚酯經線和1220/1 Dtex 14 EPI的人造絲緯線。一般地，經線對311可具有5 EPI至18 EPI的密度，且緯線可具有5 EPI至；35 EPI的密度。根據本發明的機織的加強結構141因此降低了滾動阻力，同時使得其他輪胎性能特征相同或更好。機織的加強結構141是由用于經線和緯線的不同應力一應變特征的長絲紗線制成的方形機織織物。織物300、500可使用Leno (標準或2T)紡織技術生產。經線 311,511可具有與緯線312、512不同的或相同的模量。織物310、510可用作胎體加強，使得僅胎圈區域Ma、Mb (在最大斷面寬度以下) 以經線材料加強。在充氣輪胎10的徑向內部分內的模量增加因此降低了固化的輪胎的滾動阻力。織物310、510可浸蘸、粘性化且紡織為特定的簾布層寬度(圖3)。織物300、500不要求壓延處理且因此可在輪胎制造機上直接施加。此外，在應用于生輪胎前，現在不需要壓延織物310、510或切分材料。以特定寬度 (簾布層寬度)生產的織物卷可提供到輪胎工廠且直接應用在輪胎制造機上。經線可提供周向加強，而常規的胎體僅提供徑向加強。機織或針織的加強結構141為胎圈區域內的胎體組件提供了另外的周向剛度，因此降低了滾動阻力。如上所述，帶有根據本發明的加強結構141的胎體簾布層14在充氣輪胎10內產生了良好的滾動阻力性能。因此該胎體簾布層14提高了充氣輪胎10的性能，雖然充氣輪胎的結構和行為的復雜性使得未提出完全的和滿意的理論。Temple，Mechanics of Pneumatic Tires (2005)。雖然在充氣輪胎力學中容易地了解經典復合材料理論的基礎原理，但通過充氣輪胎的許多結構部件引入的另外的復雜性容易地使得預測輪胎性能的問題復雜化。Mayni, Composite Effects on Tire Mechanics (2005)。另外，因為聚合物和橡膠的非線性的時間、頻率和溫度行為，充氣輪胎的分析設計是目前工業中最具挑戰性的和未得到正確評價的工程挑戰之一。Mayni。充氣輪胎具有特定的基本結構元件。美國交通運輸部Mechanics of Pneumatic Tires，207-208頁(1981)。一個重要的結構元件是胎體簾布層，所述胎體簾布層典型地由許多柔性的高模量簾線嵌入到且結合到通常為天然或合成橡膠的低模量聚合物材料的基料中制成，所述簾線可為天然紡織品、合成聚合物、玻璃纖維、或細硬拉制鋼。厘上，207至 208頁處。柔性的高模量簾線通常布置為單層。顯上，208頁處。整個工業界內的輪胎制造商不能同意或預測胎體簾布層簾線的不同捻絞對于充氣輪胎內的噪聲特征、操控性、耐久性、 舒適性等的影響。Mechanics of Pneumatic Tires,80 g 85 ^0這些復雜性通過輪胎性能和輪胎部件之間的相互關系的下表展示。
權利要求
1.一種具有旋轉軸線的充氣輪胎，其特征在于，充氣輪胎包括具有至少一個加強的簾布層和靠近充氣輪胎的胎圈區域的加強結構的胎體； 布置在胎體徑向外側的胎面；和徑向布置在胎體和胎面之間的帶束層結構，所述加強結構包括至少一層開放構造的機織或針織織物，所述織物具有在圓周方向上延伸的經線和在徑向方向上延伸的胎體簾布層的緯線。
2.根據權利要求1所述的充氣輪胎，其特征在于，機織或針織的織物具有5EPI至18 EPI經線對構造和5 EPI至35 EPI緯線構造。
3.根據權利要求2所述的充氣輪胎，其特征在于，經線是1220/1Dtex人造絲，且緯線是 2200 /2 Dtex 聚酯。
4.根據權利要求3所述的充氣輪胎，其特征在于，經線具有14EPI的密度，且緯線具有 12 EPI的密度。
5.根據權利要求1所述的充氣輪胎，其特征在于，織物具有LENO2T構造，該構造帶有 5 EPI至18 EPI經線對構造和5 EPI至32 EPI緯線構造。
6.根據權利要求1所述的充氣輪胎，其特征在于，充氣輪胎是高性能輪胎。
7.根據權利要求1所述的充氣輪胎，其特征在于，機織或針織織物進一步包括布置在其上的增粘劑。
8.根據權利要求1所述的充氣輪胎，其特征在于，胎體的加強結構具有一個或多個機織或針織織物的層。
9.根據權利要求1所述的充氣輪胎，其特征在于，緯線包括至少兩個不同纖維材料的纖維。
全文摘要
本發明涉及帶有機織或針織的胎圈加強件的充氣輪胎。一種充氣輪胎具有旋轉軸線。充氣輪胎包括胎體，該胎體具有靠近充氣輪胎的胎圈區域的至少一個加強的簾布層和加強結構，布置在胎體徑向外側的胎面，和徑向布置在胎體和胎面之間的帶束層結構。加強結構包括至少一個開放構造的機織或針織織物的層，所述織物具有胎體簾布層的在圓周方向上延伸的經線和在徑向方向上延伸的緯線。
文檔編號D04B1/14GK102442161SQ20111029702
公開日2012年5月9日 申請日期2011年9月30日 優先權日2010年10月7日
發明者J. A. 因霍夫 S., 唐克爾斯 Y. 申請人:固特異輪胎和橡膠公司