專利名稱：包括圓周增強(qiáng)元件層的用于重型車輛的輪胎的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有徑向胎體增強(qiáng)件的輪胎，特別涉及打算安裝在承載有較重載荷并以恒定速度在路面上行駛的車輛(例如貨車、拖拉機(jī)、拖車或公共汽車)上的輪胎。
背景技術(shù)：
輪胎的增強(qiáng)件或者增強(qiáng)結(jié)構(gòu)，尤其是重載類型的車輛的輪胎的增強(qiáng)結(jié)構(gòu)或者增強(qiáng)件，當(dāng)前是并且通常是由疊加的一個或多個簾布層構(gòu)成，這些簾布層傳統(tǒng)上被稱為“胎體簾布層”、“胎冠簾布層”等。增強(qiáng)件的這種命名方式源于其制造方法，其制造方法涉及制造一系列簾布層形式的半成品，這些半成品具有通常為縱向的絲線狀增強(qiáng)元件，然后將這些簾布層組裝或疊加起來以便構(gòu)建輪胎原坯。生產(chǎn)出來的簾布層是展平的狀態(tài)，而且尺寸很大， 隨后切割至指定產(chǎn)品的尺寸。起初，簾布層仍然裝配成基本展平的狀態(tài)。然后，這樣制成的輪胎原坯(preform)通過成型獲得輪胎普遍具有的超環(huán)面外形。然后把稱為“最終”產(chǎn)品的半成品應(yīng)用在輪胎原坯上，得到準(zhǔn)備用于硫化的產(chǎn)品。諸如這樣的“傳統(tǒng)”類型的方法，特別是在制造輪胎原胚的階段，涉及了使用錨固元件(通常是胎圈金屬絲)把胎體增強(qiáng)件錨固或固定在輪胎的胎圈區(qū)域中。因此，在此類方法當(dāng)中，構(gòu)成胎體增強(qiáng)件的所有簾布層(或只是某些簾布層)的一部分在輪胎胎圈中的胎圈金屬絲周圍進(jìn)行包裹。這樣，將胎體增強(qiáng)件錨固在胎圈中。雖然有許多制造簾布層和組件的替代方法，但這種傳統(tǒng)類型方法在工業(yè)中的普遍采用的事實(shí)已然引導(dǎo)了本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員圍繞這一方法而使用詞匯；因此被普遍接受的術(shù)語尤其包括術(shù)語“簾布層”、“胎體”、“胎圈金屬絲”、“成型”等，“成型”表示從展平外形到超環(huán)面外形的轉(zhuǎn)變?，F(xiàn)在，嚴(yán)格地來說，有些輪胎并不具有符合前面定義的“簾布層”或“胎圈金屬絲”。 例如，文獻(xiàn)EP 0 582 196描述了不使用簾布層形式的半成品而制造的輪胎。例如，各種不同增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的增強(qiáng)元件被直接用于橡膠混合物(rubber compounds)的相鄰層，然后全部以連續(xù)層的方式應(yīng)用于超環(huán)面狀的胎芯，該胎芯的形狀直接產(chǎn)生了與制造中的輪胎的最終外形相類似的外形。因此，在這種情況下，就不再存在任何“半成品”、或任何“簾布層”或“胎圈金屬絲”。諸如橡膠混合物和絲線或細(xì)絲形式的增強(qiáng)元件的基礎(chǔ)產(chǎn)品直接應(yīng)用于所述胎芯。由于該胎芯呈超環(huán)面狀的外形，因此就不再需要成型輪胎原胚以使其從展平外形變成超環(huán)面狀外形了。而且，該文件中描述的輪胎也沒有在胎圈金屬絲周圍對胎體簾布層進(jìn)行“傳統(tǒng)”的包裹。取代這種錨固方式的布置是，使圓周絲線位于相鄰所述胎側(cè)增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的位置，一切都嵌于錨固或粘合的橡膠混合物中。還有一些利用半成品在超環(huán)面狀胎芯上裝配的方法，這些半成品尤其適用于快速、有效和簡便地在中心胎芯上的鋪設(shè)。最后，也可以采用混合方式，其包含兩種用于實(shí)現(xiàn)特定構(gòu)造部分(如簾布層、胎圈金屬絲等)的特定半成品，同時其它部分的則通過直接應(yīng)用混合物和/或增強(qiáng)元件來實(shí)現(xiàn)。
在本文中，為了考慮在產(chǎn)品制造和產(chǎn)品設(shè)計(jì)兩者領(lǐng)域中的最近的技術(shù)發(fā)展，傳統(tǒng)術(shù)語例如“簾布層”、“胎圈金屬絲”等有利地被中性術(shù)語或獨(dú)立于所采用的方法的類型的術(shù)語代替。因此，術(shù)語“胎體型增強(qiáng)件”或“胎側(cè)增強(qiáng)件”可以用于指代傳統(tǒng)方法中的胎體簾布層的增強(qiáng)元件，以及根據(jù)不涉及半成品的方法生產(chǎn)的輪胎的相應(yīng)的增強(qiáng)元件(通常應(yīng)用于胎側(cè))。就術(shù)語“錨固區(qū)域”而言，其可以容易地表示在傳統(tǒng)方法中圍繞胎圈金屬絲的胎體簾布層的“傳統(tǒng)”包裹，正像它能夠表示由底部區(qū)域的圓周增強(qiáng)元件、橡膠混合物以及相鄰的胎側(cè)增強(qiáng)部分所構(gòu)成的組件那樣，所述組件使用了包括向超環(huán)面狀的胎芯上進(jìn)行敷設(shè)的方法來來制造。通常，在重載車輛輪胎類型的輪胎中，胎體增強(qiáng)件錨固在胎圈區(qū)域的每一側(cè)，并且被由至少兩個層形成的胎冠增強(qiáng)件徑向覆蓋，該至少兩個層相重疊并由多個絲線或簾線構(gòu)成，所述絲線或簾線在每一層中平行并且在層與層之間交叉，從而與圓周方向成介于10° 和45°之間的角度。形成工作增強(qiáng)件的所述工作層還可以被至少一個由增強(qiáng)元件構(gòu)成的稱為保護(hù)層的層進(jìn)行覆蓋，該增強(qiáng)元件有利地為金屬的并且是可延展的增強(qiáng)元件，這些增強(qiáng)元件被稱為彈性增強(qiáng)元件。它還可以包括具有低延展性的金屬絲線層或簾線層，其與圓周方向構(gòu)成的角度包含在45°和90°之間，該稱為三角簾布層的簾布層徑向位于胎體增強(qiáng)件和被稱為工作簾布層的第一胎冠簾布層之間，該第一工作胎冠簾布層由角度絕對值至多等于45°的平行絲線或者簾線形成。該三角簾布層與至少所述工作簾布層構(gòu)成了三角增強(qiáng)件，該三角增強(qiáng)件在承受各種應(yīng)力的情況下幾乎未產(chǎn)生變形，該三角簾布層的本質(zhì)作用是抵抗所有增強(qiáng)元件在輪胎的胎冠區(qū)域中所遭受的橫向壓縮載荷。對于重載車輛輪胎的情況，通常只有一個保護(hù)層，并且其保護(hù)元件在大多數(shù)情況下以與徑向最外側(cè)的因而徑向相鄰的工作層的增強(qiáng)元件相同的方向和絕對值相同的角度進(jìn)行定向。對于打算行駛在相當(dāng)崎嶇不平路面上的工程作業(yè)車輛輪胎(machinery tyres), 具有兩個保護(hù)層是有利的，增強(qiáng)元件在層與層之間交叉，并且位于徑向內(nèi)側(cè)的保護(hù)層的增強(qiáng)元件與處于徑向外側(cè)的工作層中且相鄰于所述徑向內(nèi)側(cè)保護(hù)層的不可延展的增強(qiáng)元件交叉。當(dāng)簾線在等于斷裂強(qiáng)度10%的拉伸力的作用下，其出現(xiàn)的相對伸長至多等于 0. 2%時，所述簾線被稱為是不可延展的。當(dāng)簾線在等于斷裂強(qiáng)度的拉伸力的作用下，其出現(xiàn)的相對伸長至少等于3%且最大切線模量小于150GPa時，所述簾線被稱為是彈性的。圓周增強(qiáng)元件是這樣的增強(qiáng)元件，其與圓周方向所形成的角度包含在關(guān)于0°的 +2.5°和-2. 5°之間范圍內(nèi)。輪胎的圓周方向，或者縱向方向，是對應(yīng)于輪胎的周緣并被輪胎滾動的方向所定義的方向。輪胎的橫向或軸向方向平行于輪胎的轉(zhuǎn)動軸線。徑向方向是與輪胎的轉(zhuǎn)動軸線相交并垂直于輪胎的轉(zhuǎn)動軸線的方向。輪胎的轉(zhuǎn)動軸線是在正常使用中輪胎回轉(zhuǎn)所圍繞的軸線。徑向面或子午面是包含輪胎的轉(zhuǎn)動軸線的平面。圓周中面或赤道面是垂直于輪胎的轉(zhuǎn)動軸線并且將輪胎分為兩半的平面。由于公路網(wǎng)絡(luò)的改善和全世界高速公路網(wǎng)絡(luò)的增長，被稱為“公路”輪胎的某些目前的輪胎將要以高速并且在不斷增長的長距離上行駛。雖然這樣稱呼的輪胎行駛所需的所有條件毫無疑問地都會使得其行駛的公里數(shù)增加，因?yàn)檩喬ツp降低了，但是另一方面，其犧牲了輪胎耐久性，尤其是胎冠增強(qiáng)件耐久性。這是因?yàn)椋谔ス谠鰪?qiáng)件中存在應(yīng)力，更具體地講在胎冠層之間存在剪切應(yīng)力，同時伴隨著軸向最短的胎冠層的端部處的工作溫度有顯著的升高，從而導(dǎo)致所述端部處的橡膠中出現(xiàn)裂紋以及裂紋的擴(kuò)散。同樣的問題存在于兩層增強(qiáng)元件的邊緣的情況，所述另一層并不一定徑向相鄰于第一層。為了改善所研究的輪胎類型的胎冠增強(qiáng)件的耐久性，已經(jīng)提出的解決方案涉及層和/或橡膠混合物的輪廓元件的結(jié)構(gòu)和質(zhì)量，所述橡膠混合物的輪廓件設(shè)置在簾布層端部 (尤其是軸向最短的簾布層的端部)之間和/或周圍。為了提高位于胎冠增強(qiáng)件邊緣附近的橡膠混合物的抗損壞性，專利FR 1 389 428 推薦了結(jié)合具有低滯后效應(yīng)的胎面而使用橡膠輪廓件，該橡膠輪廓件覆蓋了胎冠增強(qiáng)件的至少側(cè)面和邊緣的并且由具有低滯后效應(yīng)的橡膠混合物構(gòu)成。為了避免多個胎冠增強(qiáng)件簾布層之間的分離，專利FR 2 222 232教導(dǎo)了在橡膠墊中對增強(qiáng)件的端部進(jìn)行涂覆，其Siore A硬度與覆蓋所述增強(qiáng)件的胎面的硬度不同，并且大于設(shè)置在胎冠增強(qiáng)件與胎體增強(qiáng)件簾布層的邊緣之間的橡膠混合物的輪廓件的Siore A硬度。法國申請F(tuán)R 2 728 510提出，一方面在胎體增強(qiáng)件與徑向最靠近轉(zhuǎn)動軸線的胎冠增強(qiáng)件工作簾布層之間設(shè)置軸向連續(xù)的簾布層，該軸向連續(xù)的簾布層由與圓周方向形成至少60°角的不可延展的金屬簾線構(gòu)成，并且其軸向?qū)挾戎辽俚扔谧疃痰墓ぷ魈ス诤煵紝拥妮S向?qū)挾?，另一方面在兩個工作胎冠簾布層之間設(shè)置由基本與圓周方向平行定向的金屬元件形成的附加簾布層。這樣構(gòu)造的輪胎在特別苛刻條件下的的持久行駛在這些輪胎的耐久性方面已經(jīng)展現(xiàn)出明顯的限制。為了補(bǔ)救這樣的不利之處并改善這些輪胎的胎冠增強(qiáng)件的耐久性，已經(jīng)提出，將至少一個增強(qiáng)元件的附加層與工作胎冠層相結(jié)合，所述結(jié)合的角度使得附加層的增強(qiáng)元件基本平行于圓周方向。專利申請WO 99Λ4269中特別提出，在赤道面的每一側(cè)并在基本平行于圓周方向的增強(qiáng)元件的附加簾布層的緊挨著的軸向連續(xù)段(immediate axial continuation)當(dāng)中，兩個工作胎冠簾布層在特定的軸向距離范圍上聯(lián)接(該兩個工作胎冠簾布層由在簾布層之間交叉的增強(qiáng)元件形成)，然后通過橡膠混合物的輪廓件至少在所述兩個工作簾布層的公共寬度的剩余部分上使它們分離或分開。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供用于“重型車輛”的輪胎，與常規(guī)輪胎相比，該“重型車輛”的輪胎的耐久性在公路使用中得到了維持，并且重量減小。根據(jù)本發(fā)明，利用具有徑向胎體增強(qiáng)件的輪胎而實(shí)現(xiàn)了該目的，所述輪胎包括由不可延展的增強(qiáng)元件的至少兩個工作胎冠層構(gòu)成的胎冠增強(qiáng)件，所述不可延展的增強(qiáng)元件在層與層之間交叉，并與圓周方向形成了介于10°和45°之間的角度，該胎冠增強(qiáng)件本身被胎面徑向覆蓋，所述胎面通過兩個胎側(cè)連接至兩個胎圈，所述胎冠增強(qiáng)件包括至少一個圓周增強(qiáng)元件層，胎肩端部的胎冠塊的厚度與圓周中面內(nèi)的胎冠塊的厚度比值大于1.20， 并且極度磨損表面(extreme wear surface)和所述圓周中面內(nèi)的圓周增強(qiáng)元件層的增強(qiáng)元件之間的距離，對極度磨損表面和所述圓周增強(qiáng)元件層的多個端部處的圓周增強(qiáng)元件層的增強(qiáng)元件之間的距離的比值，包含在0. 95和1. 05之間。在輪胎的胎肩區(qū)域中，胎肩端部是這樣限定的一方面是胎面的軸向外端的表面 (胎面花紋的頂部)的切線，另一方面是胎側(cè)的徑向外端的切線，并通過這些切線的交點(diǎn)在輪胎的外表面上的正投影來限定。圓周中面內(nèi)的胎冠塊的厚度被定義成在圓周中面內(nèi)，在圓周中面中與胎面頂部相切的切線與輪胎的徑向最內(nèi)端的橡膠混合物相切的切線之間的距離。胎肩端部處的胎冠塊的厚度，是通過胎肩端部在朝輪胎內(nèi)側(cè)的徑向最遠(yuǎn)處的橡膠混合物層上的正投影長度來進(jìn)行限定。在本發(fā)明的含義中，輪胎的極度磨損表面被定義成從輪胎中存在的磨損指示器中推斷出的那個表面。極度磨損表面和圓周增強(qiáng)元件層的增強(qiáng)元件之間的距離，是沿著胎面的外表面的法線而測量的，該法線穿過該圓周增強(qiáng)元件層的相關(guān)測量點(diǎn)。在輪胎的橫截面上進(jìn)行各種測量，因此輪胎處于未充氣狀態(tài)。這樣限定的根據(jù)本發(fā)明的輪胎，對于給定的尺寸而言，在公路使用中，可以在耐久度和磨損率方面保持令人滿意的了輪胎性能，所述輪胎明顯質(zhì)量更輕。與相同尺寸的常規(guī)輪胎相比，根據(jù)本發(fā)明的輪胎在圓周中面中心區(qū)域內(nèi)展現(xiàn)了明顯更小的胎冠塊厚度。按照胎冠塊區(qū)域中的增強(qiáng)件的結(jié)構(gòu)來說，也就是說胎面下方，這意味著胎體增強(qiáng)件的增強(qiáng)層和胎冠增強(qiáng)件的增強(qiáng)層，它們的軸向(或中面)曲率在磨損表面的輪廓上的所有點(diǎn)處實(shí)際上都同心，因此在胎面上也同心。常規(guī)輪胎通常具有橡膠混合物的附加層，該附加層插入到胎面下方并定位在圓周中面的中心。該層的存在可以使得胎面的軸向曲率半徑小于胎冠增強(qiáng)件中的增強(qiáng)層的軸向曲率半徑。根據(jù)本發(fā)明的輪胎并不具有這種層，這顯著地使得輪胎在重量上更輕。沒有了這種層還起到了這樣的作用限制了輪胎在使用中的發(fā)熱，因此有助于它的耐久性能。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，圓周增強(qiáng)元件層的增強(qiáng)元件是成股的簾線，在該成股的簾線的初始狀態(tài)和它們從輪胎中抽取出來時的狀態(tài)之間，該成股的簾線呈現(xiàn)出了最大正切模量的減小量大于15GPa，優(yōu)選地大于20GPa。以上表示的模量值是在通過5N的預(yù)加載力而建立的拉伸應(yīng)力/伸長曲線上測量的，該拉伸應(yīng)力對應(yīng)于張力除以增強(qiáng)元件中的金屬的橫截面積。這些測量是按照1984年的 ISO標(biāo)準(zhǔn)ISO 6892在張力下執(zhí)行的。從輪胎中取出的用來執(zhí)行測量的簾線是從輪胎的組成部分(constituent parts) 中取出的，而不是從所涉及的簾線中去除的，并且特別是易于滲入所述簾線的混合物是組成部分，所述混合物對于重型車輛的輪胎類型的應(yīng)用來說是常規(guī)的。有利地，根據(jù)本發(fā)明的這個實(shí)施例，圓周增強(qiáng)元件層的增強(qiáng)元件是成股的簾線，它們通過捻合法而進(jìn)行組裝，在捻合法中允許空氣進(jìn)入簾線。這種捻合法可以特別地涉及在股線制造期間進(jìn)行捻合。因此，該捻合法主要涉及-將外層的絲線在給定瞬時捻距下以螺旋形式纏繞到內(nèi)層上，-進(jìn)行過度捻合或者蠕變，其目的在于減小該瞬時捻距，亦即，目的在于增大所述外層的螺旋角，因此增大其螺旋曲率，以及-通過解捻而實(shí)現(xiàn)對股線的穩(wěn)固，從而獲得零殘留扭矩。所述捻合法還可以涉及股線的組裝。因此，該捻合法主要涉及-在給定的瞬時捻距下對股線進(jìn)行纏繞，-進(jìn)行過度捻合或者蠕變，其目的在于減小該瞬時捻距(亦即，目的在于增大所述的股線的組裝螺旋角，因此增大其螺旋曲率)，以及-通過解捻而實(shí)現(xiàn)對股線的穩(wěn)固，從而獲得零殘留扭矩。捻合法可以最終是每根股線產(chǎn)生期間的捻合與多個股線進(jìn)行組裝期間的捻合的組合，從而獲得了簾線。實(shí)施這樣描述的捻合法來獲得根據(jù)本發(fā)明的簾線，在構(gòu)成股線外層的絲線上和/ 或構(gòu)成簾線的股線上賦予了大的曲率，所述大的曲率將所述絲線和/或所述股線在軸向分隔(因此，所述軸向方式，要么是在絲線的情況下的垂直于股線的軸線方向的方向，要么是在股線的情況下的垂直于簾線的軸線的方向)。這種曲率，一方面是通過該外層的螺旋直徑進(jìn)行限定，另一方面是通過所述外層的螺旋節(jié)距或甚至是通過螺旋角(從簾線的軸線處測量的角度)來限定。應(yīng)當(dāng)注意到，這樣描述的捻合法可以增大螺旋節(jié)距和螺旋角兩者。根據(jù)本發(fā)明，所述螺旋角有利地包含在25°和45°之間。這樣描述的捻合法應(yīng)用到構(gòu)成了股線的絲線上和/或應(yīng)用到股線上，其作用是 顯著的增大了簾線的結(jié)構(gòu)性伸長，該伸長與tan2(螺旋角)成比例。本發(fā)明人已經(jīng)能夠證明，與相同配方但是沒有利用捻合步驟并利用了較小的螺旋節(jié)距而制造出的簾線相比，這樣產(chǎn)生的簾線在未加工狀態(tài)下和從輪胎中抽取出的時候表現(xiàn)出了更高的結(jié)構(gòu)性伸長，其中這樣產(chǎn)生的簾線在初始狀態(tài)和從輪胎中抽取出的狀態(tài)之間表現(xiàn)出了大于15GPa的最大正切模量的減小量。并且，仍舊與具有相同配方但是沒有利用捻合步驟并且利用較小的螺旋節(jié)距而制造出的簾線相比較，根據(jù)本發(fā)明的同樣簾線在初始狀態(tài)下的時候表現(xiàn)出了更高的最大正切模量；當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的同樣簾線從輪胎中抽取出的時候，令人十分驚訝的是，與具有相同配方但是沒有利用捻合步驟并且利用較小的螺旋節(jié)距而制造出的簾線相比較，根據(jù)本發(fā)明的簾線呈現(xiàn)出更低的最大正切模量。在根據(jù)本發(fā)明的輪胎的情況下，其中胎冠增強(qiáng)件的增強(qiáng)層呈現(xiàn)出的軸向曲率幾乎與胎面的輪廓在所有點(diǎn)上都同心，使用這種簾線可以進(jìn)一步提高輪胎的耐久性。這是因?yàn)?，與具有相同配方但是沒有利用捻合步驟并且利用較小的螺旋節(jié)距而制造出的簾線相比較，對于從輪胎中抽取出的簾線而言，最大正切模量顯著地較低，并結(jié)合了較大的結(jié)構(gòu)性伸長，這將可以減小圓周增強(qiáng)元件層當(dāng)中的增強(qiáng)元件所經(jīng)受的張力，特別是當(dāng)穿過接觸補(bǔ)片 (contact patch)引起輪胎變形的時候，當(dāng)該層正如本發(fā)明的情況下那樣具有彎曲形狀時所述層端部的增強(qiáng)元件所經(jīng)受的張力。在至少一個圓周增強(qiáng)元件層中使用這種增強(qiáng)元件，還可以在常規(guī)的制造工藝中的成形和硫化步驟之后在所述層中保持足夠的剛度(stiffness)。
根據(jù)本發(fā)明的一個有利的實(shí)施例，所述至少一個增強(qiáng)元件層的增強(qiáng)元件是金屬增強(qiáng)元件，該金屬增強(qiáng)元件在0.7%的伸長下的正割模量包含在IOGI^a和120GI^之間，并且最大正切模量小于150GPa。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，所述增強(qiáng)元件在0.7%的伸長下的正割模量小于lOOGPa，優(yōu)選地大于20GPa，并且更加優(yōu)選地包含在30GPa和90GPa之間，還是更加優(yōu)選地，小于80GPa。還是優(yōu)選地，所述增強(qiáng)元件的最大正切模量小于130GPa，優(yōu)選地小于120GPa。以上表示的模量值是通過5N的預(yù)加載力而確定的拉伸應(yīng)力/伸長曲線上測量的， 該拉伸應(yīng)力對應(yīng)于增強(qiáng)元件中所測得的張力除以金屬的橫截面積。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，至少一個圓周增強(qiáng)元件層的增強(qiáng)元件是金屬增強(qiáng)元件，該金屬增強(qiáng)元件所具有的拉伸應(yīng)力/相對伸長曲線中，其對于較小的拉伸具有較緩的梯度，而對于較大的拉伸則具有基本恒定的較陡的梯度。附加簾布層中的這種增強(qiáng)元件通常被稱為 “雙模量”元件。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述基本恒定的較陡的梯度從介于0. 4%和0. 7%之間的相對伸長開始出現(xiàn)。在取自輪胎的增強(qiáng)元件上測量增強(qiáng)元件的上述的各種特性。尤其適于制造根據(jù)本發(fā)明的至少一個圓周增強(qiáng)元件層的增強(qiáng)元件是例如公式 21. 23所示的組件，公式21. 23的結(jié)構(gòu)為3 X (0. 26+6X0. 23)5. 0/7. 5SS ；這種成股的簾線由 21條基本絲線形成，該基本絲線的公式為3 X (1+6)，其中三股以捻距7. 5mm而捻合在一起， 每一股均由7條絲線形成，形成中央芯部的一條絲線的直徑等于^Vl00mm，6條直徑等于 23/100mm的絲線以節(jié)距5mm進(jìn)行纏繞。這種簾線在0. 7%的伸長條件下具有45GPa的正割模量以及IOOGPa的最大正切模量，所述兩個模量都在利用5N的預(yù)加載力而確定的拉伸應(yīng)力/伸長曲線上測得，該拉伸應(yīng)力對應(yīng)于增強(qiáng)元件中所測得的張力除以金屬的橫截面積。本發(fā)明有利地提供了至少一個層，該至少一個層構(gòu)成了胎冠結(jié)構(gòu)，該胎冠結(jié)構(gòu)位于軸向最外側(cè)的“肋”或者主要是縱向?qū)虻奶ッ婊y的徑向下方。該實(shí)施例提高了所述胎面花紋的剛度。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，軸向最寬的工作胎冠層的軸向?qū)挾群洼S向最窄的工作胎冠層的軸向?qū)挾戎g的差值包含在IOmm和30mm之間。還是優(yōu)選地，軸向最寬的工作胎冠層位于其它工作胎冠層的徑向內(nèi)側(cè)。本發(fā)明的一個有利的實(shí)施例使得至少一個圓周增強(qiáng)元件層的軸線寬度小于軸向最寬的工作胎冠層的軸向?qū)挾?。這樣的至少一個圓周增強(qiáng)元件層的寬度顯著地使得工作層之間的剪切應(yīng)力減小， 因此進(jìn)一步提高了輪胎的耐久性。根據(jù)本發(fā)明的圓周增強(qiáng)元件層有利的是在其整個軸向?qū)挾壬线B續(xù)的層。根據(jù)本發(fā)明的可選形式，至少一個圓周增強(qiáng)元件層鋪設(shè)在兩個工作胎冠層之間。根據(jù)該可選形式，所述圓周增強(qiáng)元件層可以比敷設(shè)工作層徑向外層的類似層更大程度的限制胎體增強(qiáng)件中的增強(qiáng)元件的壓縮。優(yōu)選地，它通過至少一個工作層而與胎體增強(qiáng)件徑向隔開，從而減少了所述增強(qiáng)元件的應(yīng)力負(fù)載并且不使它們遭受過度疲勞。同樣有利地，在圓周增強(qiáng)元件層徑向位于兩個工作胎冠層之間的情況下，徑向鄰近所述圓周增強(qiáng)元件層的多個工作胎冠層的軸向?qū)挾却笥谠搱A周增強(qiáng)元件層的軸向?qū)挾?，并且?yōu)選地，在赤道面的每一側(cè)上以及在所述圓周增強(qiáng)元件層的緊接著的軸向連續(xù)段上， 相鄰近于所述圓周增強(qiáng)元件層的所述多個工作胎冠層在軸向?qū)挾鹊姆秶下?lián)接，并接著至少在所述兩個工作層的公共寬度的剩余部分上被橡膠混合物的輪廓件隔開。鄰近于所述圓周增強(qiáng)元件層的多個工作胎冠層的這種聯(lián)接的存在，使得進(jìn)一步的減小了施加到最靠近所述聯(lián)接部的軸向最外側(cè)的圓周元件上的拉伸應(yīng)力。在工作簾布層之間提供了所述隔開的所述輪廓件的厚度(在最窄的工作簾布層的端部處進(jìn)行測量)至少等于2毫米，優(yōu)選地大于2. 5毫米。已聯(lián)接的簾布層應(yīng)當(dāng)被理解為多個簾布層，所述多個簾布層各自的增強(qiáng)元件被最多1. 5mm的橡膠徑向隔開，所述橡膠的厚度是在所述增強(qiáng)元件的各自的上母線和下母線之間進(jìn)行徑向測量的。為了減少施加到軸向最外側(cè)的圓周增強(qiáng)元件的拉伸應(yīng)力，本發(fā)明還有利地將工作胎冠層的增強(qiáng)元件與圓周方向所形成的角度設(shè)計(jì)成小于30°，優(yōu)選地小于25°。根據(jù)本發(fā)明的另一有利的可選形式，工作胎冠層包括這樣的增強(qiáng)元件，該增強(qiáng)元件從一個簾布層到另一簾布層交叉且與圓周方向形成能夠在軸向方向上進(jìn)行變化的角度， 所述角度相對于在圓周中平面處測得的所述元件的角度來說，在增強(qiáng)元件層的軸向外邊緣上更大一些。本發(fā)明的這種實(shí)施例使得可以增大特定區(qū)域中的圓周剛度，而減小其它區(qū)域中的圓周剛度，從而顯著減小胎體增強(qiáng)件上的壓縮負(fù)載。本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例還使得胎冠增強(qiáng)件在徑向外側(cè)上通過所謂的彈性增強(qiáng)元件的至少一個附加簾布層而得到補(bǔ)充，該附加簾布層稱為保護(hù)簾布層，所述彈性增強(qiáng)元件相對于圓周方向以10°和45°之間的角度定向，并與由徑向與其相鄰的工作層的不可延展元件所形成的角度處于相同的方向。保護(hù)層的軸向?qū)挾瓤梢员茸钫墓ぷ鲗拥妮S向?qū)挾刃?。所述保護(hù)層的軸向?qū)挾纫部梢员茸钫墓ぷ鲗拥妮S向?qū)挾雀?，從而所述保護(hù)層覆蓋最窄的工作層的邊緣，并且在徑向的上層是最窄層的情況下，使得其在附加的增強(qiáng)件的軸向連續(xù)段中與最寬工作胎冠層在軸向?qū)挾确秶下?lián)接，然后通過至少2mm厚的輪廓件而軸向地在外側(cè)從所述最寬工作層隔開。在上述情況中，由彈性增強(qiáng)元件形成的保護(hù)層一方面可能通過厚度明顯比隔開兩個工作層的邊緣的輪廓件的厚度更小的輪廓件而與所述最窄的工作層的邊緣隔開，在另一方面，所述由彈性增強(qiáng)元件形成的保護(hù)層可以具有比最寬的胎冠層的軸向?qū)挾雀』蚋蟮妮S向?qū)挾取８鶕?jù)本發(fā)明的上述實(shí)施例中的任一個，在胎體增強(qiáng)件和最接近所述胎體增強(qiáng)件的徑向內(nèi)側(cè)的工作層之間的徑向內(nèi)側(cè)上，胎冠增強(qiáng)件還可以由不可延展的金屬增強(qiáng)元件的三角層得到補(bǔ)充，所述不可延展的金屬增強(qiáng)元件由鋼制成，且與圓周方向形成大于60°的角度，且該角度與由徑向最接近的胎體增強(qiáng)件層的增強(qiáng)元件所形成的角度處于相同的方向上。


參考圖1至圖3，從對本發(fā)明的一個例示性實(shí)施例的描述中，本發(fā)明的其它有利特征和細(xì)節(jié)將得以顯現(xiàn)，其中-圖1根據(jù)本發(fā)明的輪胎的子午面視-圖2:圖1中的輪胎的子午面的簡化視圖。-圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明的簾線和常規(guī)簾線的力/伸長曲線的視圖。為了簡化理解，附圖沒有按比例繪制。附圖只顯示了輪胎的一半視圖，該視圖相對于表示輪胎圓周中面或者赤道面的軸線XX’而對稱延伸。
具體實(shí)施例方式在圖1中，尺寸為315/70 R 22. 5XF的輪胎1具有0. 70的縱橫比H/S，H是輪胎1 在其安裝輪緣上的高度，S是最大軸向?qū)挾?。所述輪?包括錨固在兩個胎圈(在圖中未顯示)中的徑向胎體增強(qiáng)件2。胎體增強(qiáng)件由單層金屬簾線構(gòu)成。該胎體增強(qiáng)件2被胎冠增強(qiáng)件4包裹，且徑向地從內(nèi)側(cè)向外由下述結(jié)構(gòu)構(gòu)成-由非包裹的不可延展的11.35金屬簾線形成的第一工作層41，所述簾線在簾布層的整個寬度上連續(xù)，并以18°角定向，-由“雙模量”類型的鋼的21X23金屬簾線形成的圓周增強(qiáng)元件層42，-由非包裹的不可延展的11.35金屬簾線形成的第二工作層43，所述簾線在簾布層的整個寬度上連續(xù)，并以18°角定向，并且與層41的金屬簾線交叉，-由18X23彈性金屬簾線形成的保護(hù)層44。胎冠增強(qiáng)件本身被胎面5覆蓋。第一工作層41的軸向?qū)挾萀41等于M8mm，對于常規(guī)形狀的輪胎而言，該軸向?qū)挾?L41顯著小于胎面的軸向?qū)挾萀，在本文的研究情況中該軸向?qū)挾萀等于^2mm。因此，胎面的寬度和寬度L41之間的差值等于14mm，因此小于根據(jù)本發(fā)明的15mm。第二工作層43的軸向?qū)挾萀43等于230mm。寬度L41和L43之間的差值等于18mm， 因此包含在根據(jù)本發(fā)明的IOmm和30mm之間。對于圓周增強(qiáng)元件層42的總的軸向?qū)挾萀42而言，該軸向?qū)挾萀42等于188mm。被稱為保護(hù)簾布層的最后的胎冠簾布層44具有188mm的寬度L44。根據(jù)本發(fā)明，在增強(qiáng)元件層42的整個寬度上，所有的胎冠增強(qiáng)層具有的曲率半徑幾乎等于胎面的曲率半徑。圖1還顯示了極度磨損表面3 ；這是從輪胎中存在的磨損指示器中推斷出來的，但是這些磨損指示器并未繪制在圖中。圖2是輪胎1的子午面視圖的簡化圖，其描繪了與胎面8的軸向外端的表面相切的第一切線7 ；胎面的該表面是通過胎面花紋的徑向外表面或徑向頂表面來限定的，其并未在圖2的簡化圖中進(jìn)行描繪。與胎側(cè)10的徑向外端的表面相切的第二切線9與第一切線7在點(diǎn)11處相交。在輪胎的外表面上的正投影限定了胎肩端部6。因此，圖2表示了胎肩端部6處的胎冠塊的厚度測量，該厚度通過胎肩端部6在朝著輪胎內(nèi)側(cè)的徑向最遠(yuǎn)處的橡膠混合物層14上的正投影13的長度12來定義。圖2還顯示了圓周中面XX'內(nèi)的胎冠塊的厚度測量，該厚度被定義成在圓周中面中相切于胎面8頂部的切線與在圓周中面內(nèi)相切于朝著輪胎的內(nèi)側(cè)的徑向最遠(yuǎn)處的橡膠混合物14的切線之間在徑向方向上的距離15。根據(jù)本發(fā)明，在每個胎肩端部處6的胎冠塊的厚度12的測量值等于39. 4mm。在圓周中面XX'內(nèi)，胎冠塊的厚度15的測量值等于31. 7mm。胎肩端部的胎冠塊的厚度與圓周中面內(nèi)的胎冠塊的厚度之間的比值等于1. 24，因此大于1. 2。再次根據(jù)本發(fā)明，極度磨損表面和圓周中面內(nèi)的圓周增強(qiáng)元件層的增強(qiáng)元件之間的距離16與極度磨損表面和所述圓周增強(qiáng)元件層的多個端部處的圓周增強(qiáng)元件層的增強(qiáng)元件之間的距離17之間的比值等于1，因此包含在0. 95和1. 05之間。具體而言，極度磨損表面和圓周中面內(nèi)的圓周增強(qiáng)元件層的增強(qiáng)元件之間的距離16，以及極度磨損表面與所述圓周增強(qiáng)元件層的多個端部處的圓周增強(qiáng)元件層的增強(qiáng)元件之間的距離17，二者彼此相等并且等于10mm。圖3是兩種簾線的強(qiáng)度/伸長曲線的比較視圖，其中一種簾線是根據(jù)本發(fā)明的一個可選形式的形成了圓周增強(qiáng)元件層的簾線，該圓周增強(qiáng)元件層已經(jīng)像前述的那樣通過捻合而進(jìn)行了組裝，另一種簾線是在這種應(yīng)用類型中更加普遍使用的具有相同配方的簾線。該視圖顯示了按照1984年的ISO標(biāo)準(zhǔn)ISO 6892，對于以張緊方式施加至簾線的力 19所觀察到的伸長量18。根據(jù)本發(fā)明的簾線是“雙模量”類型的21X23鋼簾線，其結(jié)構(gòu)是 3X (0. 26+6X0. 23)5. 0/7. 5SS ；這種成股的簾線由21根3X (1+6)的基本絲線構(gòu)成，其中3 股以7. 5mm的節(jié)距捻合在一起，每股由7根絲線構(gòu)成，一根直徑等于沈/lOOmm的絲線形成了中央芯部，6根直徑為23/100mm的絲線以節(jié)距5mm來進(jìn)行纏繞。進(jìn)行對比的參考簾線是“雙模量”類型的相同配方的21X23的鋼簾線，其結(jié)構(gòu)為 3 X (0. 26+6X0. 23)4. 4/6. 6SS。曲線20對應(yīng)于處于其初始狀態(tài)下的根據(jù)本發(fā)明的簾線，曲線21對應(yīng)于從輪胎中抽取的相同的簾線，該簾線已經(jīng)浸漬了橡膠并且經(jīng)受了輪胎的硫化。類似地，曲線22和23分別對應(yīng)于處于初始狀態(tài)下的參考簾線和從輪胎中抽取出的狀態(tài)下的該參考簾線。從這些曲線清楚地看到，根據(jù)本發(fā)明的簾線的結(jié)構(gòu)性伸長大于參考簾線的結(jié)構(gòu)性伸長。此外，根據(jù)本發(fā)明的簾線的彈性模量或者最大正切模量等于lOOGPa，而參考簾線的彈性模量或者最大正切模量等于90GPa。這些數(shù)值的差異能夠通過組裝方式(根據(jù)本發(fā)明的簾線的情況下是通過捻合)以及組裝節(jié)距的差值來進(jìn)行解釋，這些組裝節(jié)距的差值在根據(jù)本發(fā)明的簾線的情況中更大。關(guān)于對從輪胎中抽取的簾線所進(jìn)行的測量，與參考簾線相比較，根據(jù)本發(fā)明的簾線的結(jié)構(gòu)性伸長保持為更高，但是最大剪切模量值對于根據(jù)本發(fā)明的連線而言則較低；根據(jù)本發(fā)明的簾線的最大剪切模量值為78GPa，比較而言，參考簾線為85GPa。與具有相同配方但是不經(jīng)過捻合步驟并且利用較小的螺旋節(jié)距來制造的簾線相比，從輪胎中抽取出的簾線的明顯較小的最大剪切模量結(jié)合上較大的結(jié)構(gòu)性伸長將可以減小圓周增強(qiáng)元件層當(dāng)中的增強(qiáng)元件所經(jīng)受的張力，特別是當(dāng)穿過接觸補(bǔ)片引起輪胎變形的時候，當(dāng)該層正如本發(fā)明的情況下那樣具有彎曲形狀時所述層端部處的增強(qiáng)元件所經(jīng)受的張力。根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)本發(fā)明的簾線在它們的初始狀態(tài)和它們從輪胎中抽取出來的狀態(tài)之間呈現(xiàn)出的最大切線模量減小，所述減小的量等于22(100-78)，因此超過15GPa。已經(jīng)在按照圖1描繪的根據(jù)本發(fā)明制造的輪胎上進(jìn)行了測試，該輪胎包括圓周增強(qiáng)元件層，該圓周增強(qiáng)元件層是利用已經(jīng)描述的根據(jù)本發(fā)明的增強(qiáng)簾線來制造的。在參考輪胎上進(jìn)行了相同的測試，該參考輪胎除了被制造成不同的構(gòu)型以外其他全都一樣， 在該參考輪胎的構(gòu)型中，圓周增強(qiáng)元件層的簾線是以上描述的參考簾線，并且構(gòu)成增強(qiáng)件的所有層的曲率半徑都與胎面的表面的曲率半徑不相同，這些曲率半徑僅僅是無限大的 (mere-infinite)。根據(jù)本發(fā)明的輪胎的質(zhì)量比參考輪胎的質(zhì)量小2%。最初的試驗(yàn)包括在每個輪胎上執(zhí)行飛輪滾動試驗(yàn)(flywheel rolling tests)，并且使它們遵循著與直線路徑等價的路線，所述輪胎承受的載荷大于標(biāo)稱載荷，以對這種類型的測試進(jìn)行加速。在行駛開始時每個輪胎的載荷是3800kg，并且在行駛結(jié)束時增大至4800kg的載荷。這些最初測試的結(jié)果證明了兩種類型的輪胎所獲得結(jié)果是相當(dāng)?shù)摹＿M(jìn)一步地，在測試機(jī)上進(jìn)行耐久性測試，該測試機(jī)向輪胎施加載荷和轉(zhuǎn)向角。再一次地，所獲得結(jié)果顯示了兩種類型的輪胎呈現(xiàn)出非常相似的結(jié)果。
權(quán)利要求
1.一種具有徑向胎體增強(qiáng)件的輪胎，包括由不可延展的增強(qiáng)元件的至少兩個工作胎冠層構(gòu)成的胎冠增強(qiáng)件，所述不可延展的增強(qiáng)元件在簾布層與簾布層之間交叉，并與圓周方向形成了介于10°和45°之間的角度，該胎冠增強(qiáng)件本身被胎面徑向覆蓋，所述胎面通過兩個胎側(cè)連接至兩個胎圈，所述胎冠增強(qiáng)件包括至少一個圓周增強(qiáng)元件層，其特征在于，胎肩端部處的胎冠塊的厚度與圓周中面內(nèi)的胎冠塊的厚度比值大于1.20 ；并且極度磨損表面和所述圓周中面內(nèi)的圓周增強(qiáng)元件層的增強(qiáng)元件之間的距離，與極度磨損表面和所述圓周增強(qiáng)元件層的多個端部處的圓周增強(qiáng)元件層的增強(qiáng)元件之間的距離的比值，包含在0. 95 和1. 05之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有徑向胎體增強(qiáng)件的輪胎，其特征在于，所述圓周增強(qiáng)元件層的增強(qiáng)元件是成股的簾線，該成股的簾線在它們的初始狀態(tài)和從它們輪胎中抽取出來的狀態(tài)之間呈現(xiàn)出了最大正切模量的減小量，該最大正切模量的減小量大于15GPa，優(yōu)選地大于20GPa。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有徑向胎體增強(qiáng)件的輪胎，其特征在于，所述至少一個圓周增強(qiáng)元件層的增強(qiáng)元件是金屬增強(qiáng)元件，該金屬增強(qiáng)元件在0. 7%的伸長下的正割模量包含在IOGPa和120GPa之間，并且最大正切模量小于150GPa。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有徑向胎體增強(qiáng)件的輪胎，其特征在于，所述增強(qiáng)元件在 0. 7%的伸長下的正割模量小于lOOGPa，優(yōu)選地大于20GPa，并且更加優(yōu)選地包含在30GPa 和90GPa之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的具有徑向胎體增強(qiáng)件的輪胎，其特征在于，所述增強(qiáng)元件的最大正切模量小于130GPa，優(yōu)選地小于120GPa。
6.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的具有徑向胎體增強(qiáng)件的輪胎，其特征在于，所述圓周增強(qiáng)元件層的增強(qiáng)元件是金屬增強(qiáng)元件，在該金屬增強(qiáng)元件的拉伸應(yīng)力/相對伸長曲線中，小的伸長具有緩的梯度，較大的伸長具有大致恒定并且陡的梯度。
7.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的具有徑向胎體增強(qiáng)件的輪胎，其特征在于，軸向最寬的工作胎冠層位于另一個工作胎冠層的徑向內(nèi)側(cè)。
8.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的具有徑向胎體增強(qiáng)件的輪胎，其特征在于，軸向最寬的工作胎冠層的軸向?qū)挾群洼S向最窄的工作胎冠層的軸向?qū)挾戎g的差值包含在 IOmm和30mm之間。
9.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的具有徑向胎體增強(qiáng)件的輪胎，其特征在于，至少一個圓周增強(qiáng)元件層的軸向?qū)挾刃∮谳S向最寬的工作胎冠層的軸向?qū)挾取?br> 10.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的具有徑向胎體增強(qiáng)件的輪胎，其特征在于，至少一個圓周增強(qiáng)元件層徑向鋪設(shè)在兩個工作胎冠層之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的具有徑向胎體增強(qiáng)件的輪胎，其特征在于，徑向鄰近于所述圓周增強(qiáng)元件層的那些工作胎冠層的軸向?qū)挾却笥谠搱A周增強(qiáng)元件層的軸向?qū)挾取?br> 12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的具有徑向胎體增強(qiáng)件的輪胎，其特征在于，在赤道面的每一側(cè)上以及在所述圓周增強(qiáng)元件層的緊接著的軸向連續(xù)段上，鄰近于所述圓周增強(qiáng)元件層的那些工作胎冠層在軸向?qū)挾鹊姆秶下?lián)接，并接著在所述兩個工作層的公共寬度的剩余部分上被橡膠混合物的輪廓件隔開。
13.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的具有徑向胎體增強(qiáng)件的輪胎，其特征在于，所述胎冠增強(qiáng)件在徑向外側(cè)上通過至少一個稱為保護(hù)簾布層的附加簾布層而得到補(bǔ)充，該附加簾布層的增強(qiáng)元件是所謂的彈性元件，所述增強(qiáng)元件定向成與圓周方向形成的角度包含在 10°和45°之間，并且該角度與由與之徑向相鄰的工作簾布層的不可延展的元件所形成的角度的方向相同。
14.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的具有徑向胎體增強(qiáng)件的輪胎，其特征在于，所述胎冠增強(qiáng)件還包括三角層，該三角層由與圓周方向呈大于60°角的金屬增強(qiáng)元件構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種包括徑向胎體結(jié)構(gòu)的輪胎，其具有護(hù)胎帶結(jié)構(gòu)(breaker structure)，該護(hù)胎帶結(jié)構(gòu)由兩個工作護(hù)胎帶層(41、43)構(gòu)成，所述胎體結(jié)構(gòu)本身具有胎面(5)，該胎面(5)借助兩個側(cè)翼連接至兩個胎圈，并且頂部結(jié)構(gòu)包括至少一個圓周增強(qiáng)元件層(42)。根據(jù)本發(fā)明，在一個胎肩端部處的護(hù)胎塊的厚度(12)與圓周中面內(nèi)的護(hù)胎塊的厚度(15)比值大于1.20，并且極度磨損表面和所述圓周中面內(nèi)的圓周增強(qiáng)元件層的增強(qiáng)元件之間的距離(16)，與極度磨損表面和所述圓周增強(qiáng)元件層的多個端部處的圓周增強(qiáng)元件層的增強(qiáng)元件之間的距離(17)的比值，介于0.95和1.05之間。
文檔編號B60C9/22GK102365180SQ201080014126
公開日2012年2月29日 申請日期2010年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月7日
發(fā)明者G·戈多, J·德勒貝克 申請人:米其林技術(shù)公司, 米其林研究和技術(shù)股份有限公司