典型地，轮胎由在壁的内周上具有金属胎圈的大体U形段的单一或多重胎体制成。通过环绕胎体的外表面且在胎面的整个宽度上延伸的钢丝带层能够给轮胎胎体提供支撑。这样的钢带层在轮胎的预期转动方向上是相对不可伸展的，钢带层包括相对于转动方向平行布置或成小角度布置的钢带丝。带层起限制胎面运动的作用给轮胎更好的路面附着特性。像这种类型的支撑在子午线轮胎(radial tire)中是特别重要的，在子午线轮胎中胎体是由被橡胶处理过的织物构成，织物具有在横向延伸，也就是从胎圈到胎圈径向延伸的相对不可伸展的加强线。
在把钢带结合到轮胎的胎面区域中时遇到了技术困难。困难之一在于确保在钢和橡胶之间的良好粘附。钢带的离心力引起在轮胎内带的粘附困难。另外，钢带以高速运动趋向于引起在轮胎中的过高的温度，这能引起胎面故障和分层。在轮胎台肩区域内分层问题特别值得注意。
由轮胎制造引的起先前使用问题的一个解决方法是采用环绕钢带布置排列的织物层。排列的(calendared)织物也能被用于布置在轮胎侧壁区域上的宽织物带，宽织物带保持钢带的边缘在轮胎的特定位置里。这种类型的轮胎的一个例子能够在1981年8月18日授予Poque等人的美国专利No.4,284,117里找到。为了覆盖轮胎的整个圆周以及保持在适当位置，现有技术的织物在轮胎的宽度上必定在圆周的某个位置上与自身搭接。搭接的区域帮助将现有技术的织物保持环绕轮胎圆周。然而，这种类型的搭接增加重量，搭接处的可能长度是有限的。较短的搭接限制了织物的长度，且从而限制了织物能够给予轮胎的强度。另外，纤维的搭接部分引起环绕圆周的织物厚度不均匀。
为了克服这个难点，橡胶带被形成为具有在带里纵向布置的线，并被缠绕在带层周围并且横跨轮胎宽度。这种类型的轮胎的例子能够在由PirelliPneumatic S.P.A提交，2005年1月13日公开的WO 2005/002883里找到。带的连续的特性提供了更大的强度。然而，橡胶带使纵向纱被布置成隔开的关系，从而橡胶带不能由处于纱之间的区域的物体提供抵抗纱分离的抗力。
Sowa等人(EP0131954)公开了用作轮胎加强的针织物。“...针织物是通过将经线互相平行布置，并在经线周围编结(twine)细纤维的接结纱而形成，以在经纱之间保持各自的间隔相同”。然而，Sowa专利经纱不能精确保持平行且间隔相同，因为纬纱“被毛糙地放在经纱上以几乎垂直角度越过经纱，而无需在经线和纬纱周围编织和编结细纤维的接结纱”(权利2，3-6行)。细纤维不能把相邻的经纱充分固定在一起来保持经纱平行和正确的间隔，且如果切开的话会造成纱线位移。图3中的接结纱22连接相邻的经纱，但是太松不能保持经纱之间恒定的间隔。有经纱平行，间隔均匀，且当为用在轮胎冠带层(cap ply)而切断时能阻止纱线位移的编织物是令人满意的。

因此，作为克服上面难点的一个解决方案，本发明提供了充气轮胎100，该充气轮胎100包括胎面500、具有布置在胎面500下面的至少一个带层230的胎体200，位于胎体200和胎面500之间，被布置成在至少一个230带层的区域中以平螺旋式(flat helical pattern)环绕所述胎体200的外周的冠带层300，其中所述冠带层包括至少一层衬纬经编织物带310，所述衬纬经编织物带310包括垫纬经纱组、衬纬纱组和接结纱组，其中所述接结纱组在每一经纱上形成重复的线圈图案，所述线圈图案包括一个接结纱环绕经纱的至少2个线圈，和相邻接结纱环绕所述经纱的至少2个线圈的序列。
附图说明
现在本发明的实施例将通过实例的方式，同时参照附图进行描述。
图1A是充气子午线轮胎的局部剖视图，示出了本发明的一个实施例，该实施例有缠绕在胎体周围的冠带层带。
图1B是充气子午线轮胎的局部剖视图，示出了本发明的一个实施例，该实施例有两个缠绕在胎体周围的冠带层带。
图1C是充气子午线轮胎的局部剖视图，示出了本发明的一个实施例，该实施例的冠带层被螺旋式地缠绕。
图2是和图1A对应的横断面视图。
图3A是衬纬经编织物里的垫纬经纱的链式图案的图，其中每隔一个(every second)的线圈中插入纬纱。
图3B是衬纬经编织物里的垫纬经纱搭接运动图，其中衬纬经编织物的每隔一个的线圈中插入纬纱。
图3C是衬纬经编织物里的垫纬经纱的正面图(在针织机上)，其中每隔一个的线圈中插入纬纱。
图3D是衬纬经编织物里的垫纬经纱的背面图(在针织机上)，其中每隔一个的线圈中插入纬纱。
图4A是衬纬经编织物里的垫纬经纱链式图案的图，其中每隔二个(everythird)的线圈中插入纬纱。
图4B是衬纬经编织物里的垫纬经纱搭接运动图，其中每隔二个的线圈中插入纬纱。
图4C是衬纬经编织物里的垫纬经纱的正面图，其中每隔二个的线圈中插入纬纱。
图4D是衬纬经编织物里的垫纬经纱的背面图，其中每隔二个的线圈中插入纬纱。
图5A是衬纬经编织物里的垫纬经纱链式图案的图，其中每隔三个(everyforth)的线圈中插入纬纱。
图5B是衬纬经编织物里的垫纬经纱搭接运动图，其中每隔三个的线圈中插入纬纱。
图5C是衬纬经编织物里的垫纬经纱正面图，其中每隔三个的线圈中插入纬纱。
图5D是衬纬经编织物里的垫纬经纱背面图，其中每隔三个的线圈中插入纬纱。
图5E是衬纬经编织物里的垫纬经纱正面图像，其中每隔三个的线圈中插入纬纱。
图5F是衬纬经编织物里的垫纬经纱背面图像，其中每隔三个的线圈中插入纬纱。
图6A是衬纬经编织物里的垫纬经纱链式图案的图，其中每隔四个(everyfifth)的线圈中插入纬纱。
图6B是衬纬经编织物里的垫纬经纱搭接运动图，其中每隔四个的线圈中插入纬纱。
图7A是衬纬经编织物里的垫纬经纱链式图案的图，其中每隔五个(everysixth)的线圈中插入纬纱。
图7B是衬纬经编织物里的垫纬经纱搭接运动图，其中每隔五个的线圈中插入纬纱。

现在参考附图，特别是图1A-1C，图中示出了轮胎100，其包括通过台肩108连接到胎面500的侧壁107。轮胎100包括被胎面500覆盖的胎体200。在图1A-1C中，轮胎100是子午线轮胎。但是，本发明不限于子午线轮胎，也能用在其他轮胎结构中。胎体200由一层或多层轮胎帘布210构成，轮胎帘布210终止于轮胎内周的金属胎圈(bead)220处，至少一层带层230布置成在胎面500的区域内周边地环绕轮胎帘布210。轮胎帘布210是涂橡胶的织物，它的经线由相对不可伸展的加强线形成。在图1A-C所示的轮胎中，胎体200被构造成使得加强线211大致沿着轮胎100的预期转动方向R的径向延伸。带层230形成有相对不可伸展的经线材料231，例如沿着轮胎的预期转动方向R延伸，或者更通常地，与方向R有小角度延伸的钢绳强化经线。不可伸展的经线材料231的角度能随构造或应用的方法而变。带层230在轮胎的胎面500的宽度上延伸，终止于轮胎100的台肩108区域内的边缘232，也就是胎面500和侧壁107的交接区域。
本发明中，冠带层(cap ply layer)300(在图1A-C中)位于带层230和胎面500之间。在图1A中，冠带层300由衬纬经编织物带310(又叫纬线插入经编织物带)环绕轮胎转动方向缠在轮胎帘布210形成。在图1A所示的实施例中，衬纬经编织物带310延伸越过带层230的边缘232。另外，在图1A里，衬纬经编织物带310多圈缠绕在轮胎帘布210周围来减少由于搭接编结引起的轮胎100里的不平衡作用。图1B中，冠带层300由延伸越过带层230的边缘232的衬纬经编织物带310形成。图1C中，冠带层300由平螺旋式缠绕在轮胎100的胎体200周围的衬纬经编织物带310形成。在图1A-C的每幅图中，衬纬经编织物带310由相同织物形成。在图1A-C之间，织物310的宽度及其如何缠绕不同。
衬纬经编织物带310通常包括一组垫纬(in-lay)经纱312、一组衬纬纱313和一组接结纱311，每一接结纱311在相连的一对经纱312上形成一个重复的纵行线圈图案，其中首先，由接结纱311环绕第一个经纱312周围形成至少2个线圈的序列，随后由接结纱311环绕相邻的经纱312周围形成至少2个线圈。采用接结纱311的沿着经纱312的特定一串线圈，在机器方向(MD)以平行方式稳定和保持了垫纬经纱312。通过纵行的经纱312的可选连接在纵行之间形成平行并且相等的间隔。在接结纱311的专用线圈下，接结纱311使垫纬经纱312与衬纬纱313保持平行连接。
衬纬经编织物带310能够由衬纬经编织物形成。本发明的织物带310能够用衬纬经编机生产，其比传统的编织机更宽更快，使生产过程更经济。衬纬经编机在接结纱311的选定线圈中插入纬纱313以进一步稳定织物。经纱的纵行之间的分缝(slitting)可通过有限的解编或纱线位移(fraying)而形成。在分缝时该有限的解编或纱线位移，或者非解编或纱线位移能够精确切割但不切断垫纬经纱312。
经纱312沿着衬纬经编织物带310纵向延伸，由于衬纬经编织物带310缠绕在胎体200周围，经纱312也缠绕在胎体200周围。经纱312提供冠带层300的加固的绝大部分。选择垫纬经纱312、衬纬纱313和接结纱311的结构、材料、尺寸和间隔，使得它们提供冠带层300的预期强度，来阻止带层230在轮胎100里向外移动，且保护轮胎100里的橡胶避开带层230的锋利部分。
垫纬经纱312可以是短纤维细纱、复丝和/或单丝，并且由抑制带层230的材料形成。适合垫纬经纱的一些材料包括：聚酰胺、聚芳酰胺(包括间位构型和对位构型两种形式)、人造纤维，PVA(聚乙烯醇)、聚酯、聚烯烃、聚乙烯、尼龙(包括尼龙6、尼龙6，6和尼龙4，6)、聚乙二醇萘二甲酯(PEN)、棉花、钢、碳、玻璃纤维、聚丙烯酸酯或其他已知的人造或天然纤维。在一个实施例中，垫纬经纱312可以是用任何之前列出材料制作的单独的单丝或复丝(捻转和/或阔条灯芯绒)，也包括混合纱(hybrid yarn)或膜带纱。在一个实施例中，使用的垫纬经纱312应该在100分特(90旦尼尔)到23,500分特(21,000旦尼尔)之间，用单丝或复丝(例如，235分特(单丝)或235分特×2×3股等于1,410分特，或1,100分特×3×3股等于9,900分特(复丝))制成。
衬纬纱313可以是短纤维细纱，复丝和/或单丝。适合纬纱的材料的例子包括：棉花、人造纤维、聚酯、聚酰胺，聚芳酰胺(包括间位构型和对位构型两种形式)、尼龙(包括尼龙6，尼龙6，6和尼龙4，6)、PVA(聚乙烯醇)、PEN、聚酯、人造纤维、玻璃纤维、聚烯烃、聚乙烯、钢、碳、聚丙烯酸酯或其他任何已知的人造或天然纤维。在一个实施例中，使用的衬纬纱313应该在100分特(90旦尼尔)到23,500分特(21,000旦尼尔)之间，用单丝或复丝(例如，235分特(单丝)或235分特×2×3股等于1,410分特或1,100分特×3×3股等于9,900分特(复丝))制成。
接结纱311可以用天然和人造的纤维制造，包括棉花、人造纤维、聚脂、聚酰胺、聚芳酰胺(包括间位构型和对位构型两种形式)、尼龙(包括尼龙6，尼龙6，6和尼龙4，6)、PEN、PVA(聚乙烯醇)、聚酯、人造纤维、玻璃纤维、聚烯烃，聚乙烯，钢、碳、聚丙烯酸酯或其他任何已知的合成的材料或者人造或天然的纤维。优选的接结纱311可用任何的单独的单丝或复丝制造，因为任何的多层捻转纱也能用前面列出的任何材料制造的单丝或复丝制作。优选使用的接结纱311在22分特(20旦尼尔)到470分特(420旦尼尔)之间，用单丝或复丝，如78分特多重细丝或78分特多重细丝×2(翻倍)得到156分特的捻转纱或平行纱。
在一个实施例中，衬纬纱313、垫纬经纱312、和/或接结纱311也可以是混合纱。这些混合纱由不同纤维材料(例如，棉花和尼龙)的至少2种纤维制成。这些不同的纤维材料能够生产有不同化学和物理特性的混合纱。混合纱能够改变使用它们的最终产品的物理特性。一些优选的混合纱包括带尼龙纤维的聚芳酰胺纤维，带人造纤维的聚芳酰胺纤维，带聚酯纤维的聚芳酰胺纤维。
在一个实施例中，衬纬经编织物带310的构造可每英寸有从2到28个接头(每厘米0.7到11个接头)。接头的数量被定义为在经编织物上纵行的数量或针(或织针(gauge))的数量或者每厘米(或每英寸)经纱312的数量。在一个实施例中，每英寸有2到40个(接结纱311的)线圈(stitch)(每厘米0.8到16个线圈)。举一个例子，每四个线圈一个纬线(1进3出)，织物每英寸将包括0.5到10纬线(每厘米0.2到4纬线)。
接结纱311使用的线圈图案是链式线圈，在相同针上形成至少2个连续线圈，在左边相邻针上形成至少2个连续线圈，然后回到第一个工作针(现在是紧接的右边相邻针)，以重新开始2加2线圈的重复循环。可以颠倒为在第一工作针和右边相邻针进行工作。每针上形成2个连续线圈仅仅是例子，可以是每针上3个、4个、5个或者更多的连续线圈。链式线圈中，接结纱311可以形成为全用开口的线圈，全用闭合的线圈或者开口和闭合线圈的混合。在一个实施例中，垫纬经纱312使用的线圈图案是在相同针周围进行0.0/1.1运动，可选地在每个线圈上进行改变，在针右侧一个线圈并且在相同针左侧下一个线圈，或相反地第一个线圈在左侧，第二个线圈在相同针右侧。
衬纬纱313能被插入每个线圈中，或者处于重复的构造中，例如每四个线圈里一个纬线。用来描述这个被插入的纬线的术语是：一个线圈插入有纬线，叫“一进”，3个连续线圈没有插入纬线的叫“三出”。对于结构和图案的重复没有限制，例如：一进一出(图3A-D)，一进二出(图4A-D)，一进三出(图5A-F)，一进四出(图6A-B)，一进五出(图7A-B)，等等。
图3A示出了衬纬经编织物里的垫纬经纱312的链式图案，经纱312周围的接结纱311的每隔一个的线圈中插入纬纱313。图3B示出了衬纬经编织物里的垫纬经纱312的搭接运动图，经纱312周围的接结纱311的每隔一个的线圈中插入纬纱313。图3C显示了衬纬经编织物里的垫纬经纱312的正面(在针织机上)，其中每隔一个的线圈插入纬纱313。图3D显示了衬纬经编织物带里的垫纬经纱312的背面(在针织机上)，其中每隔一个的线圈插入纬纱313。
图4A是衬纬经编织物带310里的垫纬经纱312的链式图案的图，其中每隔二个的线圈插入纬纱。图4B是衬纬经编织物带310里的垫纬经纱312的搭接运动图，其中每隔二个的线圈插入纬纱313。图4C显示了衬纬经编织物带310里的垫纬经纱312的正面(在针织机上)，其中每隔二个的线圈插入纬纱313。图4D显示了衬纬经编织物带310里的垫纬经纱312的背面(在针织机上)，其中每隔二个的线圈插入纬纱313。
图5A是衬纬经编织物带310里的垫纬经纱312的链式图案的图，其中每隔三个的线圈插入纬纱313。图5B是衬纬经编织物带310里的垫纬经纱312的搭接运动图，其中每隔三个的线圈插入纬纱313。图5C显示了衬纬经编织物带310里的垫纬经纱312的正面(在针织机上)，其中每隔三个的线圈插入纬纱313。图5E显示了已完成织物的正面图。图5D显示了衬纬经编织物带310里的垫纬经纱312的背面(在针织机上)，其中每隔三个的线圈插入纬纱313。图5F显示了已完成织物的背面图像。
图6A是衬纬经编织物带310里的垫纬经纱312的链式图案的图，其中每隔四个的线圈插入纬纱。图6B是衬纬经编织物带310里的垫纬经纱312的搭接运动图，其中每隔四个的线圈插入纬纱313。图7A是衬纬经编织物带310里的垫纬经纱312的链式图案的图，其中每隔五个的线圈插入纬纱313。图7B是衬纬经编织物带310里的垫纬经纱312的搭接运动图，其中每隔五个的线圈插入纬纱313。
在图1A显示的实施例中，由于衬纬经编织物带310被布置在轮胎100的胎体200上并且被缠绕在轮胎100的整个带层230区域，衬纬经编织物带310被布置成从边缘到边缘。在图1B显示的实施例中，两块衬纬经编织物带310缠绕在轮胎100的胎体200周围，使得冠带层300延伸超过带层230的边缘232，边缘232在轮胎100的台肩108区域。用衬纬经编织物带310重叠带层230的边缘232对可产生过高温度的带层230的边缘232提供了支持。
对于在图1C中显示的实施例，衬纬经编织物带310被构造具有大约5mm～25mm的优选宽度。更优选地，衬纬经编织物带310被构造成具有大约8mm～15mm的宽度。衬纬经编织物带310的宽度影响形成遍及轮胎100的胎体200的表面的衬纬经编织物带310的均匀平层的能力。在螺旋缠绕过程中，较宽的带由于材料多余宽度将引起经纱前缘上的褶皱。较短宽度引起制造轮胎100的困难，因为为了达到胎体200的理想覆盖，用衬纬经编织物带310缠绕的过程里所需的圈数过多。
同样在图1C中显示的实施例里，衬纬经编织物带310为了更好的粘合构造允许穿透轮胎100的橡胶。典型地平螺旋式需要衬纬经编织物带310环绕轮胎100的胎体200周围多于完整的三圈。衬纬经编织物带310的长度取决于轮胎100的直径，衬纬经编织物带310的宽度和衬纬经编织物带310提供的覆盖量。冠带层300里的衬纬经编织物带310的近似最小长度能够根据下面公式计算，最小长度仅带有一层衬纬经编织物带310并且没有间隙或搭接区。

这里是3.14，r是轮胎的半径，w是轮胎被覆盖区域的宽度，t是织物带的宽度。举一个例子，对于185/60/R14的轮胎，13mm宽的衬纬经编织物带310的长度最小大约15延米(1inear meter)，且可以有大约2～3米额外量用来在台肩区搭接。通过构造衬纬经编织物带310使得衬纬经编织物带310里的经纱沿带的长度作为连续未切断的纱纵向延伸，可制成更大强度的衬纬经编织物带310。跨过硬纸筒交叉卷绕衬纬经编织物带310提供了方便的包装，用于在轮胎100的制造过程中衬纬经编织物带310连续移走。
衬纬经编织物带310可以采用粘合增进剂进行处理。粘合增进剂的典型例子包括间苯二酚甲醛乳胶(RFL)、以异氰酸酯为基础的材料、以环氧树脂为基础的材料以及以三聚氰胺树脂为基础的材料。针织物可针织后通过任何化学处理浸渍，以提高织物与任何由我们的织物强化的其它材料中使用的材料的附着力(至于非限制性的实例：橡胶材料，PVC涂层材料等等)。编织的基底在编织后可以准备用或不用树脂甲醛乳胶浸渍或其它任何特殊处理。
在绿色轮胎(green tire)制造程序中，也可以对衬纬经编织物带310进行增粘处理，用于方便附着或是初步粘合。增粘处理材料的选择非常依赖在轮胎中使用选择的材料，本领域技术人员根据常识很容易确定适当的材料。可以通过各种方法实现增粘处理，例如在树脂和橡胶格的水成混合物对织物进行涂层，或者采用非硫化橡胶混合物溶液对织物进行涂层。
图1A-C中显示的冠带层300可包括多层(例如二层，三层，甚至更多层)缠绕在胎体200的带层230上来提供额外的强度的衬纬经编织物带310。在一个实施例中，在轮胎100的台肩108区域，衬纬经编织物带310被铺设成二层，以提供在带230的边缘232处的额外强度。在另一个实施例中，冠带层300可具有二层衬纬经编织物带310，在整个轮胎100的宽度上固定带层230。当用在冠带层300的衬纬经编织物带310超过一层时，在衬纬经编织物带310层之间放置一层未硫化橡胶以确保良好的粘结。同样，在使用多层衬纬经编织物带310的实施例中，衬纬经编织物带310的层错开，使得衬纬经编织物带310的上面带覆盖衬纬经编织物带310的下面带的边缘。
本发明的冠带层300能和在冠带层300之下的一个带层，二个带层(如图1A-C和图2所示)，或多于二个的带层一起使用。在本发明的可选实施例中，轮胎能够拥有多个带层，布置在每个带层上的冠带层，形成了带层和冠带层的交互层。在这个可选实施例中，冠带层同样重叠下面的带层的边缘，和/或具有多层衬纬经编织物带(同样可错开，使得上面的带覆盖下面的带的边缘)。
衬纬经编织物带310的形成从获得织物的基本纱线开始。随后，纱线被捻转(twist)以提供额外的机械弹性。在捻转之后，经线是优选通过衬纬经编机(典型地比织机更宽更快)衬纬经编中的垫纬纱。织物形成为大宽度，如61.4英寸。在织物形成后，织物在分缝之前或之后用如RFL等粘合增进剂处理完成。粘合增进剂也可以用在形成织物之前的纱线上。如果需要增粘处理，这在粘合增进剂处理之后提供。最后的纤维被分缝成特定的衬纬经编织物带310，宽度能放在线轴上。经纱(垫纬纱和接结纱)纵行之间的分缝可由最小的解编或纱线位移来完成。
在轮胎形成过程中，轮胎胎体200形成有轮胎帘布210，金属胎圈220和带层230。在轮胎胎体200形成(轮胎定型)后，衬纬经编织物带310从包装被缠绕在带层230周围形成冠带层300。在冠带层300被布置在胎体200上后，胎面500被模制在部件上，轮胎100制成。可选地，织物带可以被缠绕到完成的轮胎直径里，可拥有或可不拥有施加于轮胎，例如施加于胎面的额外层。于是，轮胎从平面形状形成，扩展和形成为轮胎形状，以符合织物带环的要求，然后二者结合在一起。
本发明克服了现有技术中的难题。由于衬纬经编织物带310的平螺旋式样，没有重叠区域在轮胎宽度上延伸。同样，衬纬经编织物带310被缠绕在轮胎圆周周围很多圈，对带层提供更强的加强。此外，在经纱(垫纬经纱312和接结纱311)纵行之间的分缝可完成而无需解编或纱线位移。因而生产的衬纬经编织物带310每英寸(或厘米)有一个就精确的数目的经纱或纵行或线圈，精确的纵行间隔，衬纬纱313与垫纬经纱312保持直角关系。