不带轮胎边线的气胎 本发明涉及充气轮胎。
专利FR-A-1,169,474描述了一种不带轮胎边线的气胎。该气胎在其轮圈的固定点处，包括多个小的帘布线网层，在每一线网层中，帘布是互相平行的，并且相对于平行连接是严重倾斜的，不同的线网层彼此相交。这个专利的目的是通过使轮胎不带有轮胎边线，而使轮胎的制造容易进行，这是因为不需要制造轮胎边线了。然而，生产这种轮胎有一些问题，因为很难保证在制造、成型和硫化工序过程中，轮胎的各种零件都能满意地保持在规定位置上，并且最终完成的轮胎也没有表现出令人满意的滚动耐久性。
专利申请EP-A-672，547说明了一种不带有轮胎边线的气胎，它包括一个环形零件，该环形零件的抗拉强度明显地比同样尺寸的已知轮胎的轮胎边线所必需的抗拉强度低；另外还包括至少二个增强的线网层，它们与该环形零件接触或靠近该环形零件。这些线网层的组合的抗拉强度至少与同样尺寸地已知轮胎的轮胎边线所必需的抗拉强度相等。这种轮胎的滚动耐久性良好。
本发明的目的是要改进这种已知的轮胎。
根据本发明的充气轮胎，它包括轮周、二个胎边和至少一个从一个胎边延伸至另一个胎边的胎身线网层，其特征为，每一个胎边具有下列特点：
a)它没有轮胎边线，并且包括一个环形零件。该环形零件在纵向方向的抗拉强度明显比同样尺寸的已知轮胎的轮胎边线所必需的抗拉强度低，这个环形零件的轴线就是轮胎回转的轴线。
b)称为“增强线网层”的至少二个相邻的线网层，放置成与该环形零件接触，或靠近该环形零件。这些增强线圈层中的每一个都包括有相互平行的帘布，这些帘布从一个线网层至另一个线网层彼此相交。在每一个增强线圈层中，角度α为锐角。该角度α是在帘布的任何一点上，由这个帘布的方向和以轮胎回转轴线为轴心、并通过该帘布上的这个点的圆的切线形成的。这个角度α满足关系：0°＜α≤10°。这个角度是在增强线网层的方向实际上是在相互平行的平面上的区域内测量的。
c)各个增强线网层组合起来，在纵向方向测量的抗拉强度至少与同样尺寸的已知轮胎中的轮胎边线所必需的抗拉强度相等。
d)胎身线网层是围绕着该环形零件缠绕的。以及
e)当将轮胎安装在轮圈上时，至少在轮圈凸缘的顶部区域内，是将胎边放在轮圈的侧面上，该胎边的外部区域满足下列条件中的至少一个条件：
-它包括有橡胶，该橡胶在硫化状态下的弹性损失模量G”小于1(G”用兆帕表示)，并且G”是在50℃和频率为10赫兹、剪切变形10％的条件下测量的；
-它包括有橡胶，其厚度最多等于2mm。
本发明通过下面结合附图对实施例进行的说明可以很容易理解。
图1表示根据本发明的、具有二个胎边的充气轮胎的径向横截面；
图2更详细地表示图1所示的轮胎的胎边的径向横截面；
图3表示图2所示的胎边的一部分的侧视图；
图4表示不是根据本发明的轮胎胎边的径向横截面；和
图5表示根据本发明的另一个轮胎的胎边的径向横截面。
图1表示根据本发明的充气轮胎1。图1为径向横截面，即在通过与直线D平行的外胎1的回转轴线(该轴线在图1中没有示出)的平面上所取的横截面。这个轮胎1包括轮周2、二个侧壁3和二个胎边4。该轮周2由二个轮周线网层21、22按已知方式增强。每一个胎边4包括一个增强组件40(它将在下面更详细地说明)。
胎身线网层5(例如，径向的胎身线网层)从一个胎边4通过轮周2和侧壁3，延伸至另一胎边。
轮胎1安装在轮圈6上，该轮胎的赤道平面图形上用线XX’表示，这个平面通过轮周2的中间，并与轮胎的回转轴线垂直。
图2更详细地表示了轮胎1的胎边4。胎边4包括一个环形零件7(例如，圆形软线)，这个圆的轴线即为轮胎的回转轴线。
在本文的其余部分，为了简单而使用的术语“橡胶”按惯例表示橡胶的成分。该成分包括至少一种橡胶材料和轮胎工业中所使用的常规配料，例如硫化剂(特别是硫)，硫化催化剂，防氧化剂和填充剂(例如，碳黑或二氧化硅)。当轮胎正在制造时，这种成分处在未硫化的状态，而在最终制成的轮胎中，则处在硫化状态。
两个相邻的增强线网层8和9的相应下端8i、9i与该环形零件7接触，并且在该零件7上面延伸，即它们比零件7更接近轮周2。这些线网层8、9中的每一个都包括有橡胶80、90，在橡胶80、90中都布设了增强帘布81、91。增强线网层10围绕着零件7和线网层8、9延伸，从而形成二个基本的线网层10A、10B。基本线网层10A、10B加在线网层8、9上，而线网层8、9则夹在基本线网层10A、10B之间。以后称为“增强线网层”的彼此相互接触的线网层10A、8、9、10B基本上互相平行。线网层10包括橡胶100，在橡胶100中布设了增强帘布101。由零件7和线网层10A、8、9、10B组成的组件用40标注，而这些线网层的组合(没有零件7)用40A标注。
在任何一个给定的增强线网层8、9、10A、10B中，该线网层的帘布是互相平行的，并构成一个锐角α。该锐角α是在帘布的任意一点上，在该帘布的方向和以轮胎的回转轴线为轴线、并通过这个点的圆的切线之间形成的。图3表示从与轮胎1的回转轴线平行的方向的侧面看的基本线网层10B的一部分。从这个图中可以看到实际上为直的帘布部分101(用直线段101a表示)和通过这个帘布部分上的一点P的圆C的一部分。圆C以轮胎1的回转轴线作为其轴线，圆C在P点的切线用T表示。因此，角度α为由T和101a形成的锐角。角度α是在线网层10A、8、9、10B的方向实际上是在相互平行的平面上的那个点上测量的。
对于每一个线网层10A、8、9、10B，角度α是随着点P的位置而改变的，它通常是大于0°，最大等于10°。
一个增强线网层的帘布与相邻的一个线网层或多个线网层的帘布相交，即是说，两个相邻线网层的帘布是相互不平行的。例如，线网层8的帘布81与相邻的线网层10A的帘布101和相邻的线网层9的帘布91相交，而线网层10A的帘布101则与线网层10B的帘布101相交，因为这些线网层10A、10B都是将同一个线网层10围绕零件7向上弯而构成的。
对于零件7和帘布81、91及101，“帘布”这个术语必须十分广义地来理解，这种帘布可能是由单根长丝或单丝纱组成，或者是把捻在一起的这种纱组合，特别是形成多股线或加捻纱而组成的。组成这些帘布的材料可以改变，例如，它可以是金属，特别是钢，也可以是有机聚合物(例如，由纤维素材料或非芳香族，或芳香族聚酰胺，或聚酯制成的有机聚合物，特别是芳族聚酰胺帘布)，或者也可以是无机材料(例如，玻璃或碳)。每一个帘布可能包括几种这类材料。
环形零件7在纵向方向的测量抗拉强度明显地比同样尺寸的已知轮胎的胎边线所必需的抗拉强度低，而各个增强线网层的组合40A在纵向方向测量的抗拉强度至少应与同样尺寸的已知轮胎的胎边线所必需的抗拉强度相等。纵向方向理解为是指：以轮胎的回转轴线为轴线，并通过胎边线(在已知轮胎情况下)或通过增强线网层组合(在根据本发明的轮胎的情况下)的圆周的方向。因此，这些增强线网层的机械强度对由零件7和线网层8、9、10组成的增强组件40的机械强度起主要作用，这样，这个组件就可代替通常轮胎的胎边线。
胎身线网层5围绕着组件40缠绕，因而，也是围绕着零件7缠绕。胎身线网层5按惯例包括橡胶50，在橡胶50中布设了增强帘布51。这里，术语“帘布”也具有上述的一般意义。为了图形清楚起见，在图2中只表示了帘布51的一部分。橡胶50的M10模量最好是比橡胶80、90、100的M10模量明显地小些。
在胎身线网层5和组件40之间放置着称为去耦橡胶的二块橡胶11、12。橡胶11、12的M10模量值最好在橡胶50的M10模量值和橡胶80、90、100的M10模量值之间。
去耦橡胶11、12可以用布设在胎身5和组件40之间的单一一块橡胶(例如，在胎边区的连续的橡胶)代替。
在上述和接下去的说明中，对于给定的橡胶，M10模量代表变形δL/L为10％时的拉伸应力σ10与这个变形之比，这里L为试件的初始长度，δL为试件的伸长。因此，M10＝σ10[δL/L]-1＝10σ10。 这个M10模量是根据1988年9月的AFNOR-46-002标准，在根据1979年12月的AFNOR-NF-T40-101标准规定的标准温度和湿度测定条件下定义的。橡胶80、90、100的M10模量值可以是相同或不同的，橡胶11、12的M10模量值也可以是相同或不同的。
参见图2，与零件7相对的线网层8、9的那些末端用符号8a、9a来表示。同样，不与零件7接触的基本线网层10A、10B的那些末端分别用10a、10b表示。称为上端的所有末端8a、9a、10a、10b都在胎边4的内面。
橡胶11放置在组件40的外面，都在线网层10A的上部上面，并在组件40上面延伸至侧壁3中，而橡胶12则放在末端10a和10b之间，与四个线网层10A、8、9、10B接触。
所有这些上端，在图2的平面上是在不同的高度的，即：在沿着与垂直赤道平面平行的垂直箭头F的方向，逐渐趋于轮周，末端10b、9a、8a、10a是按照高度逐渐增加的次序排列的，即是说，组件40的厚度(因而也是刚度)，是沿着箭头F的方向，逐渐向下递减的。分别与末端10b、9a、8a、10a相适应的逐渐增加的高度H10b、H9a、H8a、H10a表示在从通过胎边4的底端4i的水平线δ开始的垂直线Dh上。
如图2所示，当将轮胎1安装在轮圈6上时，末端10a(即组件40的上端)的高度H10a比与轮圈凸缘60的顶部相适应的高度H60大。在这些条件下，胎边4在与轮圈6接触的底部区域，和在轮圈6附近，在轮圈凸缘60的顶部上面都表现出足够的刚性，这是很重要的，从而可使胎边4保持在轮圈6的规定位置上。
在图2的径向横截面中，点4j在胎边4的底面上，在组件40的下面，在通过环形零件7的轴心O的平面π内。当轮胎1处在自由状态，即没有安装在轮圈6上时，点4j比在已知的、自由状态下具有通常的胎边线的轮胎中的该点更接近轮胎1的回转轴线，即是说，由末端4j围绕这根轴线形成的圆的直径比没有安装在其轮圈上的这种已知轮胎的相应直径要小。这些直径之差，可在，例如0.5％和5％之间，最好在0.5％和2％之间，而这个直径差为大约1％是有利的。这样，由于胎边底部受到压缩，轮胎1可以很好地固定在轮圈6上，该在轮圈6上的轮胎1的直径与具有通常的胎边线的已知轮胎一样。在所有这些情况下，轮圈6都是通常的轮圈。
环形零件7在纵向方向测量的抗拉强度最好小于500十牛顿(daN)，而小于300十牛顿是有利的，即是说，这个零件的机械强度比胎边线所必需的机械强度小很多，因而，轮胎1可以没有通常的胎边线。然而，选择这个拉抗强度可以允许在制造轮胎1时，完成安装、向上弯、成型和硫化操作。这些操作，从本质上讲，例如，已在上述的申请EP-A-672，547中进行了说明。因此，零件7的机械强度比通常的胎边线的机械强度低很多。这样，零件7的作用不是胎边线，而是使线网层10A、8、9、10B可以彼此相对放置的零件。
增强线网层组合40A在纵向方向测量的抗拉强度最好大于800十牛顿，而大于1000十牛顿是有利的。
胎边4包括橡胶G4，它力图与轮圈、即在胎边的外部区域接触。橡胶G4和覆盖侧壁3的外侧的橡胶G3之间的连接线L43在高度H10a的上面，因而也在轮圈凸缘60的顶部上面。在硫化状态下，橡胶G4和G3每一个橡胶的弹性损失模量G”小于1。G”用兆帕表示，G”是在50℃和频率10赫兹、剪切变形10％的条件下测量的。G”的定义和一般的测试条件在1984年12月的法国标准AFNOR-NF-T46-026中给出。
因此，橡胶G4的模量G”比具有通常的胎边线的标准胎边的外部区域的相应橡胶模量少，因为这些通常橡胶的模量G”至少等于1。
最好，橡胶G4的模量G”小于0.5，而模量G”小于0.1是有利的。
组件40在轮圈凸缘60的顶部上面延伸这个事实有可能在这个关键区域使胎边增强，因此可以限制与轮圈接触，特别是与轮圈凸缘顶部接触产生的磨损，因为可以采用模量“G”比通常轮胎的模量G”小的橡胶G4。作为上述胎边增强的结果，本发明的另一个实施例是使橡胶G4的厚度相对于通常的轮胎减少，其厚度最多等于2mm，而在通常的轮胎中，这个厚度比2mm大得多。在本发明的后一个实施例中，橡胶G4可以与通常轮胎的橡胶G4相同，但也可以将这两个实施例综合，那末，橡胶G4的模量G”小于1和/或厚度最多等于2mm。对于根据本发明的轮胎1的橡胶G4，采用模量G”小于1和/或厚度最多等于2mm，可以减小滞后损失，因而可减小橡胶G4的发热，这样，可使胎边4、因而也是轮胎1的耐久性增加，同时滚动阻力降低。
本发明适用于增强线网层10A、8、9、10B在高度上不是所有都错开的情况(例如，这些线网层中有二个的末端在同一高度的情况)。优选的特性是，作为组件40的厚度向着轮周方向逐渐减小的结果，组件40的刚度向着轮周2方向逐渐减小，因此，末端10b、9a、8a、10a不是全部在同一高度上。
为了达到减小刚度的目的，可以设想不同于减小增强线网层厚度的方法。
可以设想橡胶G3和G4是一样的，橡胶是单块的并沿着组件40和侧壁3连续，L43线不再存在。这样做的优点是，由于侧壁和胎边的外部区域使用了相同的橡胶，因此可使轮胎1的制造变得简单。最好是，橡胶G4围绕着组件40延伸，直到胎边4的底面内面部分为止，该胎边4包括含有底部末端4i的橡胶端部4k。
例如，可以不需要在线网层10A、8、9、10B之间放置橡胶，而使这些线网层重叠，并且，胎身线网层5，在围绕组件40向上弯的同时，只与组件40和薄的去耦橡胶11、12接触，这些橡胶的厚度大约为1mm。相反，具有通常的胎边线的已知轮胎，在胎身线网层的卷起部分和胎边线之间包括一大块橡胶，通常称这块橡胶为“填充橡胶”或“胎边线填充”。
图4用例子表示已知轮胎1’的胎边4’。该轮胎1’具有通常的胎边线40’、侧壁橡胶G’3和在胎边4’的外部区域中的橡胶G’4。橡胶G’4的模量G”至少等于1，并比侧壁橡胶G’3的模量G”大很多。为了避免与轮圈，特别是与轮圈凸缘的顶部接触产生的磨损，橡胶G’4的厚度大于3mm。在胎身5’的卷起部分和胎边线40’之间，放置着一大块橡胶G’5。为了使胎边增强一定的量，在轮圈凸缘60顶部上面延伸的橡胶G’5的模量G”非常高，约为8。因此，二块橡胶G’4和G’5的滞后较大，使胎边4发热，并造成相当大的滚动阻力。
作为一个例子，根据本发明的硫化轮胎1具有下列特性：
-尺寸：175/70R-13。
-轮周线网层21、22：由钢制的增强帘布组成的已知的线网层，与赤道平面成21°角，这些增强的线网层从一个线网层至另一个线网层彼此相交。
-胎身线网层5：通常的具有聚酯帘布51的径向线网层，橡胶50的M10值为0.3兆帕。
-环形零件7：二圈由芳族聚酰胺合股线组成的帘布，帘布的抗拉强度为100十牛顿，因此零件7在纵向方向的总抗拉强度为200十牛顿。
-线网层10A、8、9、10B：用芳族聚酰胺帘布制成的同一种线网层，所有线网层的角度α大致等于5°，这些帘布从一个线网层至另一个线网层彼此相交。
-每一个线网层在线网层帘布方向测量的抗拉强度：每分米(dm)线网层宽度5000十牛顿，组件40A在纵向方向测量的抗拉强度大约等于3500十牛顿。
-橡胶80、90、100的M10值(相同)：2.4兆帕。
-去耦橡胶11、12：
-M10值：橡胶12为0.6兆帕，橡胶11为0.8兆帕，
-橡胶11、12的厚度为0.8mm，其G”值小于橡胶80、90、100、50的G”值。
-橡胶G3和G4相同，并且在轮圈凸缘60的顶部附近形成G”值等于0.08兆帕、厚度为1.5mm的单块橡胶。
-在安装在轮圈6上之前，点集4j的直径为322mm，在轮圈上的这个直径为328mm，因此直径减小6mm。
-H10a、H8a、H9a、H10b的高度分别为30mm，20mm，15mm，12mm。
-轮圈凸缘60的顶部高度H60在H8a和H9a之间。
-轮胎重量：6.3kg。
另一方面，生产了同一尺寸175/70R-13的已知轮胎、该轮胎除了下述差别之外，与本发明的轮胎相同：
-增强组件40被通常的金属胎边线代替，在纵向方向测量的金属胎边线的抗拉强度为2000十牛顿。
-它包括一个侧壁橡胶，该侧壁橡胶与上述的G3橡胶和G”值为1MPa的G’4橡胶相同，侧壁橡胶在轮圈凸缘顶部区域的厚度为3mm。
-它包括作为胎边线填充的橡胶G’5，其G”值为8MPa，重量相当大(231g) 。
在轮胎安装在已知轮圈6上之前，点4j的直径与在该已知轮圈6上安装了根据本发明的轮胎时的直径相同，为325mm，因此，点4j的直径差为3mm，因此，在自由状态下，即在安装在轮圈上之前，已知轮胎和根据本发明的轮胎之间，点4j的直径差为0.9％。
-重量为6.8kg。
对于两种轮胎，决定G”和M10的定义和条件为上面给出的那些。
因此，本发明可使重量减少超过7％。
两种轮胎都进行了速度极限试验、滚动阻力试验和耐久性试验。
速度极限试验
轮胎充气至ETRTO(欧洲轮胎和轮圈技术组织)为这些外胎规定的最大压力，即2.5巴，并且轮胎上施加ETRTO规定的最大负载，即466十牛顿。接着，使轮胎滚动，增大速度直至轮胎彻底破坏，这在速度为215公里/小时时发生。
结果发现，在两种情况下，在滚动结束时轮胎质量的恶化是由于轮周2的损坏，而不是由于根据本发明的组件40或通常的胎边线的损坏造成的。因此，就速度极限而言，两种轮胎具有相似的品质。
滚动阻力
滚动阻力是根据1992年的ISO8767标准，在80公里/小时的速度下确定的。结果发现，根据本发明的轮胎，与已知的轮胎比较，滚动阻力降低大约1公斤/吨(kg/t)，即大约降低10％。因此，本发明可使滚动阻力明显降低，这特别是由于橡胶G4的滞后减小和没有在已知轮胎中所用的、作为胎边线填充的橡胶的结果。
耐久性
使轮胎在ETRTO规定的正常压力(大约为2巴)下滚动，已知轮胎加上ETRTO规定的最大负载(466十牛顿)，而本发明的轮胎加上比这个最大负载大30％的负载。结果发现，轮胎可以毫无损坏地滚动同样长的时间，即是说，假如根据本发明的轮胎，相对于已知轮胎加上30％的超载，根据本发明的轮胎仍与已知轮胎具有同样的耐久性。
因此，对于同样的负载，根据本发明的轮胎耐久性比已知轮胎的耐久性好得多。本发明的这种有利效果基本上还是由于用于制造这种轮胎的橡胶的滞后减小而得到的，正如以上所述那样。
总括来说，本发明具有下列优点：
-因为不需要先制造胎边线，因此轮胎简单，生产起来比较经济；
-零件7的存在可以精确地和可重复地放置线网层10A、8、9、10B，而不需要任何其他的夹持零件；
-由于根据本发明的增强组件的刚度，允许使用具有低的弹性损失模量G”和/或胎边外部区域厚度小的橡胶，该增强组件在整个胎边区域延伸，而胎边则与轮圈接触。增强组件的这种刚度可以减小与轮圈接触的磨损，使用这种橡胶可以明显地降低滚动阻力，而不会以任何方式对轮圈夹持轮胎的质量有不利影响。同时，由于减小了用来与轮圈接触的橡胶的滞后，使用这种橡胶还可使轮胎的耐久性增加；此外，最好：
-去耦橡胶11、12的存在，以及组件40的刚度向着轮胎顶部的逐渐减小，允许在径向胎身线网层和沿纵向方向的刚性组件40之间有剪切作用，以及允许胎边4的刚性和侧壁3的柔顺性之间可以逐渐转换，这就增加了轮胎的耐久性，和降低了与轮圈接触，特别是在轮圈凸缘顶部区域内的接触产生的磨损。
-在胎身的卷起部分处没有相当大量的橡胶，可减轻轮胎的重量和降低轮胎的成本，这还可以减少滚动阻力和与上述的方法一样，由于滞后减小，而可以增加轮胎的耐久性。
根据本发明的轮胎可以按照已知的过程(例如，与上述专利申请EP-A-672,547所述的过程相似的过程)进行制造，为了简单起见，这里不再详细介绍这些过程。
当然，本发明不是仅局限于上述的实施例。
例如，组件40可以只由二个增强线网层(例如线网层8、9或线网层10A、10B)构成。
另外，例如，通过利用一块薄橡胶(例如，厚度小于5mm的橡胶)与零件7隔开，可使线网层8、9靠近零件7，而线网层8、9、10则不同，例如，可用不同弹性模量的橡胶与零件7隔开，并且只使用一块去耦橡胶。
另外，线网层8、9可以通过折叠一个单一的线网层制成。
亦可以设想一些情况，这时胎身线网层放置在增强线网层之间，如图5所示。图5中，胎身线网层5-1直接缠绕在环形零件7-1的周围，而两个增强线网层8-1和9-1则缠绕在胎身线网层5-1和零件7-1周围。
此外，本发明也适用于胎身不是径向的轮胎。