CN104507709B - 具有层合物的轮胎 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种轮胎，该轮胎包括由基材构成的周向胎面。该周向胎面具有多个条，该多个条中的每一个都具有顶部表面和多个侧表面。该周向胎面还具有被布置在多个条之间的多个谷。层合物覆盖该多个谷中的至少一些。该层合物具有比基材大的断裂伸长率。

Description

具有层合物的轮胎

技术领域

本公开涉及其上布置有层合物的轮胎及其制备方法。更具体地，本公开涉及具有层合物的轮胎，该层合物具有与下层的基本配混物不同的属性。

背景技术

已知的轮胎胎面为橡胶组合物，所述橡胶组合物含有至少一些炭黑增强物并且由此颜色是黑色的。可以针对其材料特性(例如其硬度)来选择胎面的橡胶。随着胎面磨损，胎面橡胶保持相同的材料特性。

发明内容

在一个实施例中，一种轮胎包括一对侧壁和由基本橡胶构成的周向胎面。该周向胎面具有多个条以及被布置在该多个条之间的多个谷。该轮胎还包括被布置在周向胎面上的聚合物层合物，使得该聚合物层合物覆盖多个条和多个谷。该聚合物层合物具有比基本橡胶大的硬度，并且该聚合物层合物具有比基本橡胶大的断裂伸长率。

在另一个实施例中，一种轮胎包括由基材构成的周向胎面。该周向胎面具有多个条，该多个条中的每一个都具有顶部表面和多个侧表面。该周向胎面还具有被布置在多个条之间的多个谷。层合物覆盖该多个谷中的至少一些。该层合物具有比基材大的断裂伸长率。

在又一个实施例中，一种农用轮胎包括一对侧壁和由基本橡胶构成的周向胎面。该周向胎面具有多个条，该多个条中的每一个都具有顶部表面和多个侧表面。该周向胎面还具有被布置在该多个条之间的多个谷。层合物被布置在周向胎面上，使得层合物覆盖多个条的侧表面的至少一部分并且还覆盖多个谷。基本橡胶具有比聚合物层合物低的断裂伸长率。

附图说明

在附图中，所示的结构与下文提供的详细描述一起描述了所要求保护的发明的示例性实施例。相似的元件通过相同的附图标记表示。应当理解，被示为单个部件的元件可以由多个部件代替，并且被示为多个部件的元件可以由单个部件代替。附图并不成比例并且某些元件的比例可以为了说明目的而放大。

图1是其上布置有层合物的轮胎的一个实施例的透视图；

图2是周向胎面上布置有层合物的轮胎一个实施例的横截面；

图3是周向胎面的凹槽中布置有层合物的轮胎的一个实施例的横截面；

图4是周向胎面和一对侧壁上布置有层合物的轮胎的一个实施例的横截面；以及

图5是一对侧壁上布置有层合物的轮胎的一个实施例的横截面。

具体实施方式

下文包括对本文中所采用的选定术语的定义。所述定义包括落入术语的范围内并且可以用于实施的部件的多个例子或形式。所述例子并非旨在构成限制。术语的单数和复数形式二者都可以属于定义的范围内。

“轴向的”或“轴向地”指的是与轮胎的旋转轴线平行的方向。

“条”或“多个条”指的是胎面的凸起部分。

“胎圈”指的是与轮相接触并且限定侧壁的边界的轮胎的部分。

“周向的”和“周向地”指的是与轴向方向垂直地沿胎面的表面的外周延伸的方向。

“赤道平面”指的是与轮胎的旋转轴线垂直并且通过轮胎胎面的中心的平面。

“径向的”和“径向地”指的是与轮胎的旋转轴线垂直的方向。

“侧壁”指的是位于胎面与胎圈之间的轮胎的部分。

“胎面”指的是在正常充气和负载的情况下与道路相接触的轮胎的部分。

“谷”或“多个谷”指的是位于胎面上的条之间的空隙。

本文中参照轮胎的旋转轴线来陈述方向。术语“向上的”和“向上地”指的是朝向轮胎的胎面的大体方向，而“向下的”和“向下地”指的是朝向轮胎的旋转轴线的大体方向。因此，当结合元件使用例如“上部”和“下部”或者“顶部”和“底部”的相对方向术语时，“上部”或“顶部”元件相比“下部”或“底部”元件更靠近胎面地间隔开。此外，当结合元件使用例如“之上”或“之下”的相对方向术语时，位于另一个元件“之上”的元件比其它元件更靠近胎面。

术语“向内的”和“向内地”指的是朝向轮胎的赤道平面的大体方向，而“向外的”和“向外地”指的是离开轮胎的赤道平面并且朝向轮胎的侧壁的大体方向。因此，当结合元件使用例如“内部”和“外部”的相对方向术语时，“内部”元件比“外部”元件更靠近轮胎的赤道平面地间隔开。

图1至图5示出了轮胎的各个实施例，所述轮胎在该轮胎的外部表面的至少一部分上布置有层合物。该层合物可以是橡胶、橡胶织物复合材料、或者另一种聚合物材料。在一个实施例中，层合物具有1.0至10.0毫米的标称厚度。在另一个实施例中，层合物具有小于1.0毫米的标称厚度。然而，应当理解，可以采用更厚的层合物。例如，在某些实施例中，可能期望在较大的轮胎上使用较厚的层合物。因此，层合物的厚度可以根据轮胎尺寸成比例。例如，在某些实施例中，层合物的厚度可以是基材的25％。在其它实施例中，层合物的厚度可以是基材的50％。期望的厚度可以根据车辆的应用、和预期速度发生变化。层合物的厚度可以为了说明目的而在附图中放大。

图1示出了轮胎100的一个实施例的透视图，该轮胎上布置有层合物110。在所述实施例中，层合物110基本覆盖轮胎的整个外部表面。在所述实施例中，轮胎100具有周向胎面120，该周向胎面具有多个条130。在备选实施例(未示出)中，轮胎可以包括一个或多个实心周向肋、或者一个或多个花纹块。应当理解，轮胎不限于具有任何特定的胎面设计。

周向胎面120由基本橡胶、或基材构成。层合物110由与基材不同的材料构成。因此，层合物110具有与下层的周向胎面120不同的特性。

尽管图1示出了适用于农用车辆的轮胎100，但是该轮胎仅仅是示例性的。应当理解，本文中所描述的层合物可以用于任何车辆(其中包括但不限于自行车、摩托车、全地形车辆、轿车、卡车、拖拉机和其它的农用车辆、越野车辆、采矿车辆、飞机、以及所有其它的轮式车辆)的轮胎。层合物的材料特性可以根据车辆类型、以及轮胎的预期用途发生变化。

图2示出了轮胎200的一个实施例的横截面，该轮胎在周向胎面220上布置有层合物210。层合物210覆盖条230和位于条230之间的谷240二者的顶部表面。在其它轮胎(例如小客车轮胎)中，层合物210也可以覆盖槽、刀槽花纹、以及其它的胎面元件(未示出)。

图3示出了轮胎300的一个实施例的横截面，该轮胎在周向胎面320上布置有层合物310。在该实施例中，层合物310仅覆盖位于条330之间的谷340的表面，而不覆盖条330的顶部。在其它轮胎(例如小客车轮胎)中，层合物310还可以覆盖槽、刀槽花纹、以及其它的胎面元件(未示出)。

在一个实施例中，轮胎200和300相同，图2示出了处于全新状况的轮胎并且图3示出了处于部分磨损状况的轮胎，其中层合物310从条330的顶部磨掉了，但是位于的条之间谷340中仍然具有层合物。在这种实施例中，层合物310在轮胎进一步磨损时仍然位于谷340中。

备选地，轮胎300可以由首先通过层合物310覆盖整个周向胎面320制成，使得层合物310覆盖条330以及布置于所述条中的谷340的顶部表面二者。随后使用磨蚀磨削材料对位于条330的顶部表面上的层合物310抛光或磨削。在这种实施例中，层合物可以在被从轮胎磨掉之后回收利用。

在制造轮胎300的备选方法中，层合物310仅被布置在谷340的表面上并且条330的顶部表面未被层合物310覆盖。在这种实施例中，无需对层合物310磨削或磨损。

图4示出了轮胎400的一个实施例的横截面，该轮胎在周向胎面420和一对侧壁430上布置有层合物410。层合物410覆盖条440以及布置于所述条之内的谷450二者的顶部表面。在其它轮胎(例如小客车轮胎)中，层合物410还可以覆盖槽、刀槽花纹、以及其它的胎面元件(未示出)。

在图示实施例中，层合物410从每一个侧壁430向下延伸至轮胎400的胎踵460。在备选实施例(未示出)中，层合物可以仅覆盖每一个侧壁的一部分。应当理解，对每一个侧壁的覆盖不必相同。例如，层合物可以覆盖轮胎的外部侧壁，而不覆盖轮胎的内部侧壁。

尽管层合物的覆盖被示为连续的，但是应当理解，可以存在间隙。例如，层合物410可以以与图3中所示的相同的方式被布置在周向胎面420的谷450的表面上，而不被布置在条440的顶部表面上。此外，侧壁430的一部分可能未被覆盖或者层合物可以从侧壁430的一部分被磨掉。

图5示出了轮胎500的一个实施例的横截面，该轮胎在一对侧壁520上布置有层合物510。在所述实施例中，层合物并不覆盖轮胎500的周向胎面530。取而代之，层合物510从每一个侧壁520的胎肩部分540延伸至轮胎500的胎踵550。在备选实施例(未示出)中，层合物可以仅覆盖每一个侧壁的一部分。应当理解，对每一个侧壁的覆盖不必相同。例如，层合物可以覆盖轮胎的外部侧壁，而不覆盖轮胎的内部侧壁。

在上述实施例中，层合物可以是橡胶、橡胶织物复合材料、或者另一种聚合物材料。在一个已知的实施例中，层合物是由橡胶与短纤维构成的橡胶织物复合材料。在另一个已知的实施例中，层合物是由橡胶与延伸跨过橡胶的织物绳构成的橡胶织物复合材料。织物绳可以彼此平行，并且可以沿周向方向、侧向方向、或者相对于周向方向以锐角延伸。用于短纤维的材料的例子包括但不限于Kevlar和聚酯。

可以针对其材料特性来选择层合物。在一个例子中，层合物由比轮胎的下层橡胶硬的材料构成。在一个具体实施例中，层合物具有比基本橡胶大的硬度，如使用硬度计邵氏A型比例所确定的。在一个示例性实施例中，层合物具有比基材的硬度大0至40％的硬度。在更具体的例子中，层合物具有比基材的硬度大至少10％的硬度。此外，在该实施例中，层合物具有比基本橡胶大的断裂伸长率。在一个示例性实施例中，层合物具有比基材的断裂伸长率大0至40％的断裂伸长率。在一个更具体的例子中，层合物具有比基材的断裂伸长率大至少10％的断裂伸长率。这种层合物可以用于农用轮胎、以及越野车辆的轮胎。如本领域内众所周知的，农用轮胎容易受到来自玉米秸秆、岩石、以及其它的坚硬物体的损害。同样地，越野车辆的轮胎容易受到来自岩石以及其它的坚硬物体的损害。

在这种实施例中，层合物材料特性可以提供与基本橡胶不同的性能。因此，层合物的标称厚度可以被选择成使得层合物足够厚以提供对轮胎的充分保护，但是足够薄以免造成不期望的性能折衷，例如加热和滚动阻力。

在另一个例子中，层合物可以具有适于雪天性能的材料特性。在一个这种例子中，层合物具有低弹性模量，使得层合物比下层橡胶软。这种层合物在下雪天气的性能可以更好。层合物还可以包括刀槽花纹，以在雪天中提供额外的牵引。轮胎的下层橡胶可以适用于所有季节。因此，这种轮胎在其第一季节的使用中最初将具有优良的冬季特性，并且随后具有之后所有的季节性能。能够针对多种磨损率来选择这种层合物的标称厚度，使得层合物持续冬季并且在春季被磨掉。

在另一个例子中，层合物由抗臭氧材料制成。这种材料将抵抗在阳光下开裂，并且可以特别用于胎面的凹槽中。

在又一个例子中，层合物是密封剂。这种实施例可以特别用于采矿车辆的轮胎。在再一个例子中，层合物可以具有与下层橡胶不同的透气性。

在一个实施例中，层合物在轮胎胎面上的使用增强了轮胎磨损时的性能。例如，当层合物被布置在胎面的顶部表面上和凹槽中时(例如图2中所示)，位于胎面的顶部表面上的层合物在轮胎使用期间被磨掉，造成轮胎仅在轮胎的凹槽中具有层合物(例如图3中所示)。在一个已知的实施例中，凹槽中的层合物是改进雪天性能的理想的冬季材料。

在一个特定实施例中，层合物并不包括炭黑。在这种实施例中，层合物可以包括任何颜色或颜色组合的色素。可以基于美学原因来采用颜色。例如，层合物可以具有颜色，以显示设计、文本、标志、品牌名称、或者其它的图片或照片。使用者可以确定其具有美感，以具有仅被布置在凹槽中的颜色层合物，或者被布置在胎面和凹槽二者上。单个层合物上可以采用多种颜色。例如，层合物可以具有迷彩图案的颜色。在一个实施例中，使用者可以通过提供被转化成层合物的图像来定制轮胎。

层合物的颜色还可以用作指示器。将颜色用作指示器允许轮胎向观察者显示相同的信息(无论轿车是停止的还是正在移动)。例如，颜色可以被选择成指示层合物本身的材料特性。或者颜色可以被选择成指示轮胎的特性。在一个例子中，蓝色层合物可以用于在潮湿条件下具有优良操控性能的轮胎。此外，颜色可以用于识别品牌。例如，轮胎品牌可以与特定颜色相关。此外，轿车品牌、轿车租赁服务品牌、或者非车辆服务或产品可以与特定颜色相关。

颜色还可以在赛车环境中用作指示器。例如，颜色可以用于指定赛车队伍。颜色还可以用于识别赛季中的分数领先者、或者首发位置车辆。此外，颜色可以用于指示赛车所用的轮胎的特定类型。在一个例子中，颜色可以用于指示轮胎胎面中所用的配混物的类型。

尽管图1至图5显示了单个层合物的使用，但是应当理解，可以采用多于一个的层合物。在一个实施例中，不同的层合物用于轮胎的不同部段。例如，不同的层合物可以用于侧壁、胎面的顶部表面、和胎面的凹槽。当多个层合物被布置在轮胎的不同部分上时，不同颜色的层合物可以用于形成期望的图案。例如，不同的层合物可以用于在轮胎上形成迷彩图案。

在备选实施例中，一个或多个层合物可以在彼此的顶部上层叠。当层合物的层被布置在胎面的顶部表面上时，每一层都在轮胎的使用期间被磨掉。当第一层磨损时，第二层变得暴露。在这种构造中，层中的每一个层合物都可以具有不同的颜色。观察者将随后能够在层被磨掉并且其它层暴露时进行视觉检查。

此外，当采用多层的层合物时，每一层都可以具有不同的材料特性。例如，外层可以由展现出优良的雪天性能的材料构成，内层可以由展现出优良湿地性能的材料构成，并且轮胎的剩余配混物可以由展现出优良的干地性能的材料构成。这种轮胎可以适用于具有下雪的冬季、随后是潮湿的春季、和干燥的夏季的地理位置。每一层的标称厚度都可以基于每一种天气条件的各种磨损率来选择。

在另一个例子中，第一层可以是抗臭氧材料并且第二层可以是用于寒冷天气和雪天性能的较软的材料。在轮胎固化期间，抗臭氧材料可以从第一层过滤到第二层中。

层合物可以以多种不同的方式应用于轮胎。在一个实施例中，通过将层合物与轮胎的基本橡胶共挤来将层合物布置到轮胎上。

在备选实施例中，通过形成薄片材料并且单独应用于生胎将层合物布置在轮胎上。层合物随后被放置在生胎的期望位置上。辊可以用于相对于基本橡胶按压层合物并且迫使被捕获在层合物与基本橡胶之间的空气离开。这种过程可以被称为“拼接”。在层合物已被放置在基本橡胶上并且可选地拼接之后，生胎和层合物被固化。

在一个实施例中，层合物是被放置在生胎上的片材。在备选实施例中，层合物是围绕生胎卷绕的带、或者仅被布置在轮胎的凹槽中。

在另一个备选实施例中，层合物被布置在固化轮胎上。这种层合物可以使用真空工艺被应用于轮胎。在一个实施例中，层合物是被放置在固化轮胎上的片材。在备选实施例中，层合物是围绕固化轮胎卷绕的带、或者仅被布置在轮胎的凹槽中。

就术语“包括”用于说明书或权利要求书的程度而言，期望是以与术语“包含”在权利要求书中作为承接词采用时所被解释的类似的方式是包含性的。此外，就采用术语“或”(例如，A或B)的程度而言，期望表示“A或B或者二者”。当申请人期望表示“仅A或B而不是二者”时，则将采用术语“仅A或B而不是二者。”因此，在本文中使用术语“或”是包含性的，而不是排他性使用。见Bryan A.Garner，A Dictionary of Modern Legal Usage 624(第二版，1995)。此外，就术语“位于……中”或“进入……中”用于说明书或权利要求书中的程度而言，期望还表示“位于……上”或“到……上”。此外，就术语“连接”用于说明书或权利要求书中的程度而言，期望不仅表示“直接连接至”还表示“间接连接至”，例如通过另一个部件或多个部件连接。

尽管已通过对其实施例的描述说明了本申请，并且尽管已通过相当多的细节描述了实施例，但是申请人不期望将所附权利要求的范围约束或者以任何方式限制于这种细节。额外的优点和改型对于本领域技术人员而言将是显而易见的。因此，本申请在其较宽的方面中不限于特定细节、代表性的装置和方法、以及所示和所描述的说明性例子。因此，可以在不偏离申请人的总体发明理念的精神或范围的情况下对这种细节做出改变。

Claims (20)

1.一种轮胎，包括：

一对侧壁；

由基本橡胶构成的周向胎面，所述周向胎面具有多个条以及被布置在所述多个条之间的多个谷；以及

聚合物层合物，所述聚合物层合物被布置在所述周向胎面上，使得所述聚合物层合物覆盖所述多个条和所述多个谷，其中所述聚合物层合物具有比所述基本橡胶大的硬度，并且其中所述聚合物层合物具有比所述基本橡胶大的断裂伸长率。

2.根据权利要求1所述的轮胎，其中所述聚合物层合物具有处于1毫米至10毫米之间的标称厚度。

3.根据权利要求1所述的轮胎，其中所述聚合物层合物被构造成在所述轮胎的寿命期间从所述多个条中的至少一些的顶部表面被磨掉。

4.根据权利要求3所述的轮胎，其中所述聚合物层合物被构造成在所述聚合物层合物从所述多个条中的至少一些的顶部表面被磨掉之后连续覆盖所述多个谷。

5.根据权利要求1所述的轮胎，其中所述轮胎是农用轮胎。

6.根据权利要求1所述的轮胎，其中所述聚合物层合物覆盖所述一对侧壁中的至少一个。

7.根据权利要求1所述的轮胎，其中所述聚合物层合物具有比所述基本橡胶的硬度大至少10％的硬度。

8.根据权利要求1所述的轮胎，其中所述聚合物层合物具有比所述基本橡胶的断裂伸长率大至少10％的断裂伸长率。

9.一种轮胎，包括：

由基材构成的周向胎面，

其中所述周向胎面具有多个条，所述多个条中的每一个都具有顶部表面和多个侧表面，并且

其中所述周向胎面还具有被布置在所述多个条之间的多个谷；和

层合物，所述层合物覆盖所述多个谷中的至少一些，其中所述层合物具有比所述基材大的断裂伸长率，所述层合物具有比所述基材大的硬度。

10.根据权利要求9所述的轮胎，其中所述层合物覆盖所述多个条中的至少一些的至少一些侧壁。

11.根据权利要求10所述的轮胎，其中所述层合物覆盖所述多个条中的至少一些的顶部表面中的至少一些。

12.根据权利要求9所述的轮胎，其中通过将所述层合物与所述基材共挤来构成所述轮胎。

13.根据权利要求9所述的轮胎，其中通过将层合物的压延片材放置在生胎上来构成所述轮胎。

14.根据权利要求13所述的轮胎，其中通过将层合物的片材拼接到所述生胎来构成所述轮胎。

15.根据权利要求9所述的轮胎，其中所述层合物具有比所述基材大至少10％的硬度。

16.一种农用轮胎，包括：

一对侧壁；

由基本橡胶构成的周向胎面，

其中所述周向胎面具有多个条，所述多个条中的每一个都具有顶部表面和多个侧表面，并且

其中所述周向胎面还具有被布置在所述多个条之间的多个谷；和

层合物，所述层合物被布置在所述周向胎面上，使得所述层合物覆盖所述多个条的侧表面的至少一部分并且还覆盖所述多个谷，其中所述基本橡胶具有比聚合物层合物低的断裂伸长率，所述基本橡胶具有比所述层合物低的硬度。

17.根据权利要求16所述的农用轮胎，其中通过将层合物的片材拼接到生胎来构成所述轮胎。

18.根据权利要求16所述的农用轮胎，其中所述层合物覆盖所述多个条中的至少一些的顶部表面。

19.根据权利要求16所述的农用轮胎，其中所述层合物具有与所述基本橡胶的颜色不同的颜色。

20.根据权利要求16所述的农用轮胎，其中所述层合物是橡胶织物复合材料。