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充气轮胎，包括：胎面；胎体；和夹置在胎体和胎面之间的带束层结构。该带束层结构包括一对工作带束层，工作带束层的角度从大约15度到大约30度变化，带束层结构还包括相对于工作带束层径向向内定位的锯齿带束层结构。锯齿带束层结构由交织在一起的至少两层帘线形成，该至少两层帘线由通过一根或者多根帘线加强的橡胶条带形成，形成锯齿带束层结构的条带布置成第一锯齿绕圈，第一锯齿绕圈以锯齿波长从第一横向带束层边缘延伸到第二横向带束层边缘，该锯齿波长具有第一波幅W1，其后跟随第二波幅W2，该锯齿带束层结构的条带还布置成第二锯齿绕圈，该第二锯齿绕圈由具有由第二波幅W1跟随的第一波幅W2的锯齿波长形成。

1.  一种充气轮胎，其特征在于，所述轮胎包括：胎面；胎体；以及夹置在所述胎体和所述胎面之间的带束层结构，其中，所述带束层结构包括一对工作带束层，所述工作带束层的角度从大约15度到大约30度变化，所述带束层结构还包括相对于所述工作带束层径向向内定位的锯齿带束层结构，所述锯齿带束层结构由交织在一起的至少两层帘线形成，所述至少两层帘线由通过一根或者多根帘线加强的橡胶条带形成，其中，形成所述锯齿带束层结构的条带布置成第一锯齿绕圈，所述第一锯齿绕圈以锯齿波长从第一横向带束层边缘延伸到第二横向带束层边缘，所述锯齿波长具有第一波幅W1，在与所述第一波幅相反的方向跟随有第二波幅W2，形成所述锯齿带束层结构的条带布置成第二锯齿绕圈，所述第二锯齿绕圈以锯齿波长从第一横向带束层边缘延伸到第二横向带束层边缘，所述第二锯齿绕圈的锯齿波长具有第一波幅W2，在与所述第一波幅相反的方向跟随有第二波幅W1。

2.  根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于：所述第一和第二锯齿绕圈的每个在第一和第二横向边缘处具有转弯，其中条带在每个边缘处沿周向延伸距离L。

3.  根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于：所述锯齿带束层结构在第一绕圈中具有第一带束层边缘，在第二绕圈中具有第二带束层边缘，所述第一带束层边缘的中点从所述第二带束层边缘的中点周向偏移。

4.  根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于：径向向内的工作带束层是带束层加强结构中的最宽的带束层。

5.  根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于：所述锯齿带束层的宽度为大约0.5到大约0.75倍的胎面弧宽度。

6.  根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于：所述锯齿带束层由具有从来自硫化轮胎的钢丝测得的、在10％的断裂负载时大于0.45％的伸长率％的帘线形成。

7.  一种充气轮胎，其特征在于，所述轮胎包括：胎面；胎体；以及夹置在所述胎体和所述胎面之间的带束层结构，其中，所述带束层结构包括一对工作带束层，所述工作带束层的角度从大约15度到大约30度变化，所述带束层结构还包括相对于所述工作带束层径向向内定位的锯齿带束层结构，所述锯齿带束层结构由交织在一起的至少两层帘线形成，所述至少两层帘线由通过一根或者多根帘线加强的橡胶条带形成，其中，所述锯齿带束层结构形成为：第一锯齿绕圈，所述第一锯齿绕圈在第一横向端部具有第一波幅Wmax，在第二横向端部具有第二波幅Wmin，并且Wmax＞Wmin；和第二锯齿绕圈，所述第二锯齿绕圈在第一横向端部具有第一波幅Wmin，在第二横向端部具有第二波幅Wmax，所述第二锯齿绕圈邻近所述第一锯齿绕圈定位。

8.  根据权利要求7所述的充气轮胎，其特征在于：所述锯齿带束层结构还包括第三锯齿绕圈，所述第三锯齿绕圈在第一横向端部具有第一波幅Wmax，在第二横向端部具有第二波幅Wmin，所述第三锯齿绕圈的第一和第二横向端部分别从所述第一锯齿绕圈和所述第二锯齿绕圈的第一和第二横向端部周向偏移。

9.  根据权利要求7所述的充气轮胎，其特征在于：所述锯齿带束层结构还包括第四锯齿绕圈，所述第四锯齿绕圈在第一横向端部具有第一波幅Wmin，在第二横向端部具有第二波幅Wmax，所述第四锯齿绕圈的第一和第二横向端部每个分别从所述第一锯齿绕圈和所述第二锯齿绕圈的第一和第二横向端部周向偏移。

10.  根据权利要求7所述的充气轮胎，其特征在于：所述锯齿带束层的宽度为大约0.5到大约0.75倍的胎面弧宽度。

充气轮胎
本申请要求2008年12月19日提交的美国临时申请No.61/139,168的优先权，该申请通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及一种充气轮胎，其具有胎体和带束层加强结构，更具体而言，本发明涉及用于飞行器、卡车和其他重载荷应用中的子午线轮胎。
背景技术
在承受重载荷的轮胎例如卡车轮胎或者飞行器轮胎中，锯齿带束层已经用于带束层包裹。锯齿带束层消除了胎肩的露边带束层末端。图1示出了具有锯齿带束层5的轮胎的示例性部分。锯齿带束层的优点在于，在胎肩附近没有露边带束层边缘，极大地改进了轮胎耐用性。锯齿带束层的缺点在于，在胎肩附近的边缘，存在重叠层。在一些区域，存在太多层，例如通常为4层或者更多层，甚至在一些位置存在6层或者更多层。已经显示，胎肩区域中的重叠条带的减少能够改进耐用性。因此，需要一种轮胎，其具有改进的带束层边缘耐用性，而不具有过多的重量。
发明内容
本发明在第一方面提供一种充气轮胎，其包括：胎面；胎体；以及夹置在所述胎体和所述胎面之间的带束层结构。所述带束层结构包括一对工作带束层，所述工作带束层的角度从大约15度到大约30度变化，所述带束层结构还包括锯齿带束层结构。所述锯齿带束层结构由交织在一起的至少两层帘线形成，所述至少两层帘线由通过一根或者多根帘线加强的橡胶条带形成，其中，形成所述锯齿带束层结构的条带布置成第一锯齿绕圈，所述第一锯齿绕圈以锯齿波长从第一横向带束层边缘延伸到第二横向带束层边缘，所述锯齿波长具有第一波幅W1，在与所述第一波幅相反的方向跟随有第二波幅W2。所述锯齿带束层结构还布置成第二锯齿绕圈，所述第二锯齿绕圈以锯齿波长从第一横向带束层边缘延伸到第二横向带束层边缘，该锯齿波长具有第一波幅W2，在与所述第一波幅相反的方向跟随有第二波幅W1。
本发明在第二方面提供一种充气轮胎，其包括：胎面；胎体；以及夹置在所述胎体和所述胎面之间的带束层结构。所述带束层结构包括一对工作带束层，所述工作带束层的角度从大约15度到大约30度变化，所述带束层结构还包括锯齿带束层结构。所述锯齿带束层结构由交织在一起的至少两层帘线形成，所述至少两层帘线由通过一根或者多根帘线加强的橡胶条带形成，其中，所述锯齿带束层结构形成为：第一锯齿绕圈，所述第一锯齿绕圈在第一横向端部具有第一波幅Wmax，在第二横向端部具有第二波幅Wmin，并且Wmax＞Wmin；和第二锯齿绕圈，所述第二锯齿绕圈在第一横向端部具有第一波幅Wmin，在第二横向端部具有第二波幅Wmax，所述第二锯齿绕圈邻近所述第一锯齿绕圈定位。
附图说明
下面将参照附图通过示例的方式对本发明进行描述，其中：
图1是具有锯齿带束层的现有技术的轮胎的局部示意性截面图；
图2示出了本发明的示例性子午线轮胎10的局部截面；
图3是轮胎成型鼓的一个例子，其示出了所形成的本发明的带束层；
图4A是用于示例目的的周向布置的轮胎成型鼓的一个例子，其示出了形成锯齿带束层的第一整转条带布置；
图4B显示了图4A的轮胎成型鼓，其示出了锯齿带束层的仅第二转帘线图案(为了清楚起见，去除了第一转)；
图4C是在带束层边缘经受U形转弯的条带的特写视图；
图5A是用于示例目的的周向布置的轮胎成型鼓的一个例子，其示出了形成锯齿带束层的第一整转条带布置或者第一条带绕圈布置；
图5B显示了图5A的轮胎成型鼓，其示出了鼓的第二转，显示了形成锯齿带束层的第一和第二条带绕圈布置；
图5C显示了图5A的轮胎成型鼓，其示出了鼓的第三转，显示了形成锯齿带束层的第一、第二和第三条带绕圈布置；
图5D显示了图5A的轮胎成型鼓，其示出了鼓的第四转，显示了形成锯齿带束层的第一、第二、第三和第四条带绕圈布置；
图6示出了锯齿带束层边缘；
图7示出了锯齿带束层边缘在截面A-A、B-B、C-C、D-D和E-E处的截面图，示出了各层的估计重叠量；
图8示出了对于图1的现有技术的锯齿带束层，锯齿带束层边缘在截面A-A、B-B、C-C、D-D和E-E处的截面图，示出了各层的估计重叠量；
图9A-9C示出了锯齿带束层，其具有0.1mm的横向偏移，其中鼓偏移角度从图9A中的6.75度到图9B中的13.5度到图9C中的27度变化；以及
图10A-10C示出了锯齿带束层，其具有8mm的横向偏移，其中鼓偏移角度从图10A中的6.75度到图10B中的13.5度到图10C中的27度变化。
具体实施方式
定义
下面的定义用于本发明。
“三角胶”是指位于胎圈芯径向上方的未加强的弹性体。
轮胎的“高宽比”是指轮胎的断面高度(SH)与其断面宽度(SW)的比乘以100％，表达成百分比。
“轴向”和“轴向地”是指与轮胎的旋转轴线平行的线或者方向。
“胎圈”是指轮胎的包括环形抗拉构件的部分，由帘线包裹，并且成形为装配设计轮辋，其具有或者不具有其他加强元件，例如钢丝圈外包布、气釜、三角胶、护趾胶以及胎圈包布。
“斜交轮胎”是指胎体在胎体帘布层中具有加强帘线的轮胎，该加强帘线相对于轮胎的赤道面以大约25-50度角从胎圈芯到胎圈芯横跨轮胎对角地延伸。这些帘线在交替层中以相反的角度延伸。
“胎体”是指除带束层结构、胎面、底胎面以及帘布层上的侧壁橡胶之外但是包括胎圈的轮胎结构。
“周向”是指沿着环形胎面的表面周边延伸的与轴向垂直的线或者方向。
“胎圈包布”是指围绕胎圈外侧放置的材料窄条，用于保护帘布层不受轮辋损害，并且在轮辋上分布挠度，并且密封轮胎。
“气釜”是指位于轮胎的胎圈部分中的加强结构。
“帘线”是指加强绞线中的一股，轮胎中的帘布层由帘线形成。
“赤道面(EP)”是指垂直于轮胎的旋转轴线并且穿过其胎面的中心的平面。
“钢丝圈外包布”是指围绕胎圈芯和三角胶缠绕的加强的织物。
“胎印”是指轮胎胎面以零速度并且在正常负载和压力下与平面接触的胎面接触块或者接触面积。
“气密层”是指形成无内胎轮胎的内表面并且在轮胎中包含膨胀流体的弹性体或者其他材料层。
“净毛比”是指胎印中与路面接触的轮胎胎面橡胶的面积除以胎印中的胎面的面积的值，后者包括非接触部分，例如沟槽。
“子午线轮胎”是指具有带束层或者周向受限的充气轮胎，其中从胎圈到胎圈延伸的帘线相对于轮胎的赤道面以65-90度的帘线角度布置。
“断面高度”(SH)是指从标称轮辋直径到轮胎在其赤道面的外径的径向距离。
“绕圈(winding)”是指围绕轮胎成型鼓、轮胎或者胎身的条带的第一转中形成的条带的图案。
图2示出了一种示例性子午线轮胎10的局部截面图，其包括：胎圈部分23，该胎圈部分中嵌置有胎圈芯22；侧壁部分24，其从胎圈部分23径向向外延伸；以及圆柱形胎面部分25，其在侧壁部分24的径向外端部之间延伸。轮胎10通过从一个胎圈部分23到另一胎圈部分23′(未示出)环状延伸的胎体31加强。胎体31可包括至少一个胎体帘布层32。胎体帘布层32固定到胎圈芯上，并且例如可以围绕每个胎圈芯22从轮胎10的内侧远离赤道面EP缠绕，以形成反包部分。带束层加强包40布置在胎体31和胎面部分25之间。
根据本发明的一种示例实施方式，带束层加强包40包括一对工作带束层41、42。带束层41相对于带束层42径向向内定位。带束层41的带束层宽度大约等于胎面弧宽度。优选地，带束层41的带束层宽度完全等于胎面弧度。带束层41的折角为大约16到30度之间，优选具有向左的定向，并且更优选在大约19到大约25度之间。带束层折角相对于周向测量。带束层41优选由具有4+3×0.35结构的钢制成。在10％的断裂负载时的伸长率％可以为大约0.18到大约0.26，更优选为大于0.2。伸长率％是在从硫化轮胎中获取的帘线上测量的。对于帘线胚空胶，在10％的断裂负载时的伸长率％可以是大约0.2％到大约0.27％。
带束层42是工作带束层对的第二构件。带束层42的宽度小于带束层41(另一工作带束层)的宽度，并且优选相对于带束层41径向向外定位。优选地，带束层42的宽度比带束层41的宽度小一步，该一步可以为大约10到大约20mm。带束层42的折角为大约16到30度之间，优选具有向右的定向，并且更优选在大约19到大约25度之间。带束层42优选由与带束层41相同的钢丝制成，具有与带束层41相同的构造但是具有与带束层41相反的角度定向。
带束层结构40还包括锯齿带束层结构39，其优选相对于工作带束层41、42两者径向向内定位。锯齿带束层39可以采用下面描述的任何锯齿图案形成。优选地，锯齿带束层结构每个鼓转具有0.5个锯齿波，或者每个鼓转具有1个锯齿波。锯齿带束层的带束层宽度优选为胎面弧宽度的大约70％到大约80％，甚至更优选为73％到77％。锯齿带束层39可以由高伸长率结构的钢丝形成，例如其结构为3×7×0.22HE，并且EPI为大约14。对于帘线胚空胶，高伸长率钢丝可以具有在10％的断裂负载时大约1.7-2.05％的伸长率。对于硫化胎，高伸长率钢丝可以具有在10％的断裂负载时大约0.45-0.68％的伸长率。适于本发明的帘线结构的另一个例子由具有4×7×0.26HE构造EPI为18的钢丝制成。
或者，锯齿带束层可以是非金属的。可以采用的非金属帘线的一个例子是芳族聚酰胺，其具有1670/3的结构，并且具有24EPI的密度(每英寸的端数)。芳族聚酰胺也可以具有3300/3的结构，具有24的EPI。对于帘线空胶，10％的断裂负载时的伸长率％是0.98％。
优选地，锯齿带束层由具有限定如下的刚度或者硬度的帘线形成。其刚度与弹簧类似，具有关系式F＝KX，其中F是单位条带横向宽度的力(N/inch)，K是每横向宽度的力除以纵向的伸长率％得到的刚度(N/inch)，X是纵向的相对伸长率％。因此，在力/横向宽度与相对伸长率％的关系图表中，刚度等于曲线的斜率。可以将帘线和帘线在横向上的密度(EPI)选择成提供条带刚度为大约300000N/inch到大约800000N/inch，更优选为大约350000到大约750000N/inch。上面描述的帘线特性采用从硫化胎获取的帘线测得。
上面描述的轮胎的高宽比可以变化。高宽比优选为大约50到大约90。轮胎的净毛比可以为大约70到大约90，更优选为大约74到大约86，进一步优选为大约78到84。
锯齿带束层结构
图3示出了轮胎成型鼓48，其具有轴向周边44、45。为了在轮胎成型鼓上形成改性锯齿带束层结构39，当涂胶的帘线条带43基本上沿周向缠绕轮胎成型鼓时该轮胎成型鼓4旋转，所述条带43以交替的方式从一个鼓边缘44延伸到另一个鼓边缘45。
图4A和4B示出了轮胎成型鼓，其中鼓的周边布置成平的，从0弧度(度)到2π弧度(360度)。图4A示出了对于形成在鼓上的第一鼓转锯齿带束层的第一绕圈。本发明也可以形成在胎身上或者轮胎上，不限于形成在轮胎成型鼓上。为了示例的目的，初始起始点50是鼓的中间周边中心面，处于0弧度，但是可以采用任何起始点位置。条带首先相对于轮胎成型鼓的边缘45以角度α倾斜。这与对于每转1个锯齿的大约π/2弧度的位置相关。下面的描述示出了每转1个锯齿波的图案，但是不限于这种情况，因为每转的锯齿波可以根据需要变化。在轮胎成型鼓的边缘45，条带具有第一轴向宽度或者波幅W1，其从鼓的中心或者中间周边平面测量。W1优选是鼓边缘附近的最大轴向宽度。接着，条带可以任选在边缘44在周向(0度方向)继续延伸距离L。如图4C所示，条带优选是U形转弯，不具有尖角，并且优选在过渡位置T1和T2切成圆角。如图4A所示，条带然后朝着相对的鼓边缘44倾斜角度α。在大约3/2π弧度处，条带具有第二轴向宽度或者波幅W2，其从中心面测量，并且不同于W1。W1优选大于W2。因此，条带没有完全延伸到鼓的轴向端部44。接着，条带可以任选地沿着基本上周向(0度方向)定向，延伸周向距离L。最后，条带朝着中间周边中心面倾斜角度α。条带在大约2π弧度处到达中间周边中心面。
图4B示出了第二条带绕圈的布置。为了清楚起见，去除了第一绕圈。第二绕圈的起始点50′已经被轴向转位(indexing)所需的量，该转位量取决于所需的连续条带之间的间隙量。为了示例的目的，第二条带绕圈转位一个条带宽度，使得其抵靠第一绕圈。起始于位置50′，条带首先相对于轮胎成型鼓的边缘45倾斜角度α。这与对于每转1个锯齿的大约π/2弧度的位置相关。在该位置，条带具有轴向宽度或者波幅W2，其从鼓的中心或者中间周边平面测量。接着，条带可以任选在边缘44在周向(大约0度)继续延伸距离L。如图4C所示，条带优选在鼓边缘转弯，不具有尖角，并且优选在过渡位置T1和T2切成圆角。如图4B和4C所示，条带然后从过渡位置T2朝着相对的鼓边缘44倾斜角度α。在大约3/2π弧度处，条带具有轴向宽度或者波幅W1。接着，条带可以任选地沿着周向(大约0度)定向，延伸周向距离L。如图4C所示，条带优选在鼓边缘转弯，不具有尖角，并且优选在过渡位置T1和T2切成圆角。最后，条带朝着中间周边中心面倾斜角度α。条带在大约2π弧度处到达中间周边中心面。
因此，在第一条带绕圈中，条带从起始点横跨第一波幅W1，然后横跨第二波幅W2，然后回到起始点。W1和W2处于从中心面的相反方向，并且W1≠W2，优选W1＞W2。然后，在第二条带绕圈中，条带从转位的起始点横跨第一波幅W2，然后横跨第二波幅W1，然会回到该起始点。因此，条带绕圈优选抵靠，但是也可以重叠或者间隔开。条带可以单独或者与可变波幅锯齿图案结合地在边缘处周向偏移。
本发明的第二实施方式除了下述区别之外与上面描述的一样。如果需要N转来形成锯齿带束层结构，则对于第一个N/2转，每个锯齿绕圈具有W1-W2的图案。对于第二半(N/2)转，每个锯齿绕圈具有图案W2-W1，其中W1和W2从中心面沿着相反方向延伸，并且W1≠W2，优选W1＞W2。
下面描述本发明的第三实施方式。图5A示出了第一条带绕圈，其具有第一波幅W1，在相反方向跟随有第二波幅W2。图5B示出了第二条带绕圈，其中条带具有第一波幅W2，在相反方向跟随有第二波幅W1。第二绕圈已经从第一绕圈转位所需的距离，并且因此可以抵靠(如图所示)、重叠或者间隔开。
图5C示出了第三条带绕圈，其中该条带绕圈已经被从之前的两个条带绕圈周向移位或者偏移，使得边缘处的转弯从之前的绕圈的边缘偏移。刚经过π/2位置偏移距离C，条带具有W1波幅，并且刚经过3π/2位置条带具有W2波幅。图5D示出了第四条带绕圈，其中条带也从第一、第二绕圈周向偏移，以便在外部带束层边缘减小带束层的条带尺寸。如图所示，刚经过π/2位置偏移距离D，条带具有第一波幅W2，并且偏移距离D具有第二波幅W1。偏移距离D不同于偏移距离C。优选的是，偏移距离D小于偏移距离C。为了形成完整的带束层，重复所描述的顺序，直到形成带束层。
图6示出了在具有多层条带的带束层边缘附近区域中每转带束层的1个锯齿波。图7示出了在各个位置A-A至E-E处截取的带束层边缘的截面图。如图所示，条带重叠量从大约1层到截面C-C中的最大4层变化。图8示出了现有技术的锯齿带束层布置，其中有多达6层相互重叠。因此，本发明的带束层结构减小了重叠层的数量，重叠层被认为会降低轮胎耐用性。
条带由一个或者多个帘线的涂胶带形成。条带的宽度可以变化，可以例如是大约5-14mm宽，更优选为大约10-13mm宽。帘线加强件可以由尼龙、聚酯、芳族聚酰胺或者钢形成。所有上述示例性实施方式示例为每1鼓转具有1个锯齿波。本发明还可以每1鼓转包括N个锯齿波，其中N是2.5或者更大。N也可以是≥1的整数。例如，条带可以布置成使得在2个整鼓转发生1个整锯齿波，或者每转1/2个锯齿波。上面描述的本发明也可以抵靠条带，因此在连续的绕圈的间隔中没有间隙。或者，连续的条带绕圈可以重叠大约1％到大约100％的条带宽度。或者，连续的条带绕圈可以在其间形成有间隙距离G。G可以从大约1％到大约100％的条带宽度变化。
可以利用的另一变量是鼓偏移，其最好地显示在图4C中。鼓偏移是从条带边缘点Y到点X的鼓的周向距离(测量为度或者弧度)。换句话说，鼓偏移是条带进行U形转弯的周向距离的一半，即从边缘附近的点Y到完成转弯的点X测量的距离。鼓偏移或者转弯距离可以变化，如果其增加则有效沿周向拉长了边缘，或者如果其减小则导致更尖的转弯角度。例如，鼓偏移可以从大约5度到大约30度变化，更优选为从大约10度到大约16度变化。当鼓偏移增加时，条带的角度α也增加。图9A-9C示出了布置在鼓上的条带，每鼓转1个锯齿波。图9A示出了6.75度的鼓偏移，导致6.65度的角度α。图9B示出了13.5度的鼓偏移，导致7.22度的角度α。图9C示出了27度的鼓偏移，导致8.76度的角度α。如全部视图所示，当鼓偏移距离增加时，转弯角度沿着边缘拉长，并且导致更平滑的过渡。鼓偏移的增加也导致稍微增大的角度α。当鼓偏移增加，条带的层的重叠量从图9A所示的2.83到图9B所示的3.87，并且在图9C中超过6。
可以利用的另一变量是横向偏移。横向偏移是从带束层边缘到边鼓边缘的轴向距离，其以mm计量。通过增加横向偏移，条带更早开始转弯，并且与图9A和9B相比，如图10A和10B所示可以产生不均匀的带束层边缘。图10A-10C示出了8mm的横向偏移。图10A示出了6.75度的鼓偏移，导致5.96度的角度α。图10B示出了13.5度的鼓偏移，导致6.48度的角度α。图9C示出了27度的鼓偏移，导致7.18度的角度α。减小横向偏移的效果导致带束层具有更均匀或者更平滑的边缘，并且导致条带中的周向角度α稍微减小。
鉴于这里提供的描述可以对本发明进行变型。尽管为了示例本发明的目的示出了一些代表性实施方式和细节，本领域技术人员清楚，可以进行各种变化和变型而不背离本发明的范围。因此，应当理解，可以对描述的具体实施方式进行改变，这些改变落入由本发明所附的权利要求书限定的整个范围中。