CN100374309C - 子午线轮胎的胎冠增强件 - Google Patents

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Abstract

一种轮胎(P)，它包括在径向顶上覆盖有一个胎冠增强件的一个径向胎体增强件；该胎冠增强件由至少一个工作增强件组成，该工作增强件由至少二层压延的不可延伸的金属增强件构成，并与圆周方向形成10°至45°的角度α1和α2橡胶混合物在每层内互相平行，并从一层横跨至另一层，所述工作层的轴向宽度为L1和L2，且由至少一个称为保护层的辅助层组成，该保护层的轴向宽度L3且L2＜L3，L2为靠近该保护层的工作层的宽度，该保护层包括金属增强件。根据本发明，粘结性橡胶混合物层GB径向设置于工作增强件内，其中所述层GB的轴向外端位于离开赤道平面一定距离处，该距离大于L1/2。

Description

子午线轮胎的胎冠增强件
本发明涉及具有径向胎体增强件的轮胎，尤其是具有胎冠增强件的此类轮胎，该轮胎用以安装在重型车辆上，例如卡车，巴士，拖拉机，拖车等。
通常，所述轮胎的径向胎体增强件，由金属或芳香族聚酰胺制成的不可延展的增强件形成，并在其上覆盖有包括多层胎冠层的胎冠增强件；尤其是金属部件形成的三角层，其相对于圆周方向定向形成45°至90°之间的大夹角，通过两个工作层将所述三角层依次覆盖，两工作层由不可延展的金属增强件形成，该金属增强件在每个工作层内彼此平行并从一个层到另一个层交叉，与圆周方向形成10°至45°之间的夹角。所述的工作层形成为工作增强件，通过至少一层所谓的保护层也可以将所述的工作层覆盖，保护层通常由金属，可延展增强件形成，其也被称为弹性部件。
当缆索在等于10％断裂载荷拉力作用下，至多具有等于0.2％的相对延展率时，所述的缆索被认为是不可延展的。
当缆索在等于断裂载荷拉力作用下，至少具有等于4％的相对延展率时，所述的缆索被认为弹性的。
轮胎的圆周方向或纵向，是与轮胎的外围一致的方向和轮胎的旋转方向所确定的方向。
轮胎的横向或轴向平行于轮胎的旋转轴。
径向是与轮胎的旋转轴交叉并垂直的方向。
轮胎的旋转轴是在正常使用中轮胎围绕其旋转的轴。
径向平面或子午平面是包含轮胎旋转轴的平面。
圆周正中平面，或赤道平面，是垂直于轮胎旋转轴并将轮胎分为两半的平面。
如果是“重型车辆”的轮胎，通常具有单一保护层并且它的保护部件在大多数情况下以与径向最外增强件相同方向和夹角的绝对值相同的角度定向并且因此径向毗连工作层。如果是施工车辆轮胎，是指在相对颠簸的道路上行进的轮胎，其具有两个保护层是有利的，弹性部件从一个层到另外一个层交叉和径向内保护层的增强件用径向外工作层的不可延展增强件交叉，径向外工作层与所述径向内保护层毗连。
日本专利申请JP 59/118 507，其目的是防止胎冠层之间的分离，其指出了这样一种增强结构，该增强结构一方面具有高模量织物增强件的径向外层，该织物增强件与圆周方向形成夹角，该夹角的角度绝对值比由径向外工作层的部件形成的夹角小，而另一方面该结构具有比所述工作层大的轴向宽度，同时保持比径向内工作层小的宽度。
日本专利申请JP 03/262 704，其目的在于说明和指出与前一方法非常近似的方法，其也涉及层的轴向宽度和所述层的增强件的夹角。此外，其说明径向最外工作层具有至少5％的断裂延展率。
为保护工作层免于被侵蚀并避免胎冠增强件和胎面之间的分离，文献JP 04/055 104实际上采用胎冠层的相同轴向宽度，并建议使用芳香族增强件用作保护层。
法国专利2 493 236其目的看起来在于解决在粗糙路面上行进所带来的问题，其提出与前述方法近似的结构，但是使用增强件的径向内层和外层，其断裂延展率比两个工作层的增强件的断裂延展率至少大40％。
在″重型车辆″轮胎的磨损寿命(行进里程数)长度方面所取得的进步，还有后续的容易并经济的胎面翻新可能性，需要胎冠增强件，从而其工作层边缘之间抗分离性能得到改善。
法国专利FR 2 800 672为限制工作层的端部处的分离，提出胎冠增强结构，其中被称作保护层的层具有介于胎冠工作层轴向宽度之间的轴向宽度，保护层的增强件以与径向毗连工作层的增强件相同的方向倾斜，并与圆周方向形成一个夹角，该夹角比所述径向毗连工作层的夹角至少大5°。
在它们的研究中尤其是在增长的磨损寿命(行进里程数)的“重型车辆”轮胎制造的研究中，发明人给自己设定这样的任务，其确定一种胎冠结构，该胎冠结构使得在工作层的边缘之间获得抗分离性能并不断改进成为可能。
按照本发明通过这样一种轮胎已经达到发明的目的，该轮胎包括在其径向顶上覆盖有一个胎冠增强件的一个径向胎体增强件；该胎冠增强件由至少一个工作增强件组成，该工作增强件由至少二层压延的不可延伸的金属增强件构成，并与圆周方向形成10°至45°的角度α1和α2橡胶混合物在每层内互相平行，并从一层横跨至另一层，；所述工作层的轴向宽度为L1和L2，且由至少一个称为保护层的辅助层组成，该保护层的轴向宽度L3且L2＜L3，L2为靠近该保护层的工作层的宽度，该保护层包括金属增强件，所述轮胎进一步包括径向到工作增强件内部的粘结性橡胶混合物层GB，所述层GB的轴向外端位于离开赤道平面一定距离处，该距离大于L1/2。
粘结性橡胶混合物尤其是一种抗裂纹的橡胶混合物。
按照本发明优选的实施方式，粘结性橡胶混合物具有介于0.6至1.4mm之间的厚度。
按照本发明更优选的是，粘结性橡胶混合物层GB与径向胎冠内工作层接触，并且更优选粘结性橡胶混合物层GB的轴向宽度大于5mm，而该粘结性橡胶混合物层GB的轴向宽度位于粘结性橡胶混合物GB所述层的轴向内端和径向胎冠内工作层的端部之间。
按照本发明如上所确定的轮胎，也就是说具有例如所述胎冠结构，从而使得在工作层的边缘之间降低分离风险成为可能并且尤其是通过其中允许翻新胎面因而改善轮胎的寿命也成为可能。粘结性橡胶混合物层GB的存在并结合称为保护层的辅助层从而导致工作层的边缘之间抗分离性能得以改善。
按照本发明优越的变异实施方式，保护层宽度L3满足L3＜L1。换句话说，保护层具有比径向胎冠内工作层的轴向宽度小的轴向宽度，因此保护层轴向宽带介于两个胎冠工作层的轴向宽度之间。在研究过程中，发现尤其优选避免保护层的端部和径向胎冠内工作层的端部轴向重合。就两个胎冠工作层的边缘之间的分离而言，这样一种结构是有害的。
不考虑径向胎冠内工作层和胎冠保护层的轴向宽度之间的上述关系，径向胎冠内工作层的轴向宽度大于径向胎冠外工作层的轴向宽度也是有利的。换句话说，胎冠工作层的宽度L1和L2满足关系L1＞L2是有利的。
按照本发明的优选实施方式，尤其是为确保轮胎足够的漂移刚性，胎冠工作层的宽度满足关系：1＞L2/L1≥2/3。
本发明的一个优选实施方式提供保护层的增强件，该增强件以与径向毗连工作层的增强件相同的方向倾斜，与圆周方向形成夹角α3，该夹角与毗连保护层的所述工作层的增强件的夹角α2方向相同但是夹角的角度大于或等于α2。
优选，由保护层的增强件和圆周方向形成的夹角α3的角度绝对值大于或等于所述径向毗连工作层的部件的夹角α2，如果是大于则至少大于5°。
然而更优选α3-α2的角度差至多等于20°。
如果角度差小于5°，工作层之间的抗分离性能不能得到改善；如果角度差大于20°，对两个工作层的边缘之间的抗分离性能将产生与需要的结果相反的影响。夹角α3小于45°更为有利。
在本发明的优越的变异实施方式中，通过由不可延展金属部件形成的三角层，胎冠增强件径向终止于胎体增强件和工作增强件之间，优选与圆周方向形成夹角α0，该夹角的方向与通过径向最内工作层增强件形成的夹角α1相同，该夹角的角度介于45°至90°之间。
本身众所周知，在工作增强件和所谓的三角层的胎体增强件之间有附加物是有利的，所述的层由金属部件形成，相对于圆周方向有很大的倾斜，并且优选具有轴向宽度L0，该轴向宽度小于径向胎冠内工作层的宽度。
按照本发明的这个变异实施方式，当胎冠增强件包括径向位于胎体增强件和工作增强件之间的三角层时，橡胶混合物层GB既可以是径向向内到所述的三角层，或者径向至少部分在径向内胎冠工作层和三角形之间，因此与径向胎冠内工作层和三角层接触是有利的，优选与径向胎冠内工作层相比三角层轴向较窄，或者橡胶混合物层GB也可以是径向向内到径向胎冠内工作层而不与三角层接触。
按照本发明的一个有利的实施方式，尤其是打算用于“重型车辆”的应用，保护层由可延展或也称为弹性钢制缆索形成。保护层的这样一种金属增强件具有至少4％的相对断裂延展率是有利的。
特别是为限制轮胎由于在两个工作层的增强件的端部之间形成裂纹并在其中扩展而形成的轮胎老化风险，本发明的另一个优越的实施方式在至少每一个胎肩内进一步提供增强件层，小直径是有利的，该增强件在层内彼此平行并与圆周方向形成介于70°至110°之间的夹角，所述附加层的轴向内边缘与胎冠增强件的一个层的至少一个边缘径向毗连，所述附加层的轴向外边缘优选径向向内到这样的层边缘，该层与附加层毗连。
层的边缘确定为通过所述层的一个端部轴向确定的层的有限区域。
本发明的一个优越的实施方式提供附加的胎肩层的增强件，与轮胎的胎冠工作层的金属部件的压实(compacted)直径相比，当所述压实直径小于轮胎胎冠工作层的金属部件的压实直径0.5倍时，其可以称为小直径。
然而更加优选附加层的增强件的压实直径小于1mm。
压实直径是当形成增强件的帘线彼此接触时，增强件的测定直径。
附加层的增强件的这些直径允许没有所述增强件特别是没有其端部，而具有所述层，这是因为其在层内带来新的老化风险源。
按照本发明所制造的这种轮胎层可以非常有效的改善轮胎的抗冲击性能，该冲击影响胎肩。
附加层的增强件可以是织物或金属类型。
按照本发明的一个优越的实施方式和特别是在附加的胎肩层的情况下，附加的胎肩层的轴向外边缘至少位于轮胎侧壁区域的径向上部，所述附加层的增强件是金属的；按照本发明的轮胎接着满足另一个要求，这是因为因而所制造的轮胎使得限制老化风险成为可能，而老化风险是由因为弹性体的迟滞而产生热量所带来的，同时也没有对橡胶或者更直接而言对轮胎的其他所需特性有进一步相反的影响。
接着所述增强件更加优选由钢制成，而钢被认为是非常好的导热体。
按照本发明的轮胎，通过具有附加的位于胎肩的层，允许在行进过程中产生的热量向轮胎外表面快速散发，因为附加层的位置使得将热量导向橡胶物质非常少的轮胎侧壁区域成为可能，因此即使橡胶的本质不适合良好的导热仍然允许热量更快的散发；小厚度实际上能够使热量更快的排出，从橡胶物质的芯部到外表面热量传递的路径短。按照本发明的轮胎因而可以减少操作温度，该温度将导致轮胎寿命变短。
按照本发明的优选实施方式，附加层具有径向毗连保护层的边缘外端的轴向内边缘。
按照本发明的这个实施方式，附加层与橡胶混合物层P接触是有利的，橡胶混合物层使分开不同工作层的增强件的自由端成为可能。
附加的胎肩层的轴向外边缘的部件与橡胶混合物的成型部件轴向毗连是有利的，其翼片之一本质上众所周知提供胎体增强件和径向胎冠最内增强件层的边缘之间的连接，而其他翼片向下通入轮胎侧壁。
按照本发明的后一个实施方式，附加层一方面使限制增强件的端部区域内裂纹的出现和扩展成为可能，另一方面，使在轮胎侧壁上给与冲击相关的风险提供保护成为可能。此外，附加层允许胎肩区域产生的热量散发。
本发明的其它优越的细节和特征将由下面的本发明实施方式的实施例并参照图1-3加以描述而清楚，图表示为：
图1：在按照本发明一个实施方式的轮胎图的子午线截面的局部视图，
图2：在按照本发明第二实施方式的轮胎图的子午线截面的局部视图。
其中为简化理解没有在图中表示刻度。
图1显示尺寸为385/65.R.22.5 X的轮胎在子午线截面内的局部示意图。该图仅仅显示了相对于轴XX′对称延展轮胎的一半视图，该轴代表了轮胎的圆周正中平面或赤道平面。
轮胎1包括由不可延展的金属缆索制成的单一层2组成的径向胎体增强件，也就是说该缆索在等于10％断裂载荷的拉力作用下至多具有0.2％的延展率。所述胎体增强件固定在每个胎边内；所述的胎边没有在图中显示。包括径向从内部到外部的胎冠增强件3将该胎体增强件径向到外部覆盖：
-称为三角层的第一胎冠层30，由钢制的不能伸展的金属缆索形成，并定向成一个等于50°的夹角α0。
-径向覆盖所述层30的是第一胎冠工作层31，其由不可伸展的钢制金属缆索形成，并与圆周方向形成等于18°的夹角α1，三角层30的缆索和第一工作层的缆索具有相同的方向，
-径向到胎冠工作层31的外部，是由金属缆索形成的第二胎冠工作层32，并与圆周方向形成夹角α2，该交角α2与交角α1相反，而在所阐述的情况下，α2的绝对值等于夹角α1的值18°，(但可能与所述夹角α1不同)。
-和最后，径向到胎冠工作层32外部的是最后的所谓钢制弹性金属缆索的层33，其相对于圆周方向定向形成与夹角α2方向相同的夹角α3，但是因为α3为26°，所以α3的绝对值比α2大8°，这最后的层是所谓的保护层。
当轮胎安装在其操作轮辋上并按照建议压力充气时，第一工作层31的轴向宽度L1等于胎体增强件2的中央部分的最大轴向宽度S0的0.78倍，也就是280mm，就常规轮胎的规格而言，其小于胎面的宽度，在所述情况下，胎面的宽度等于286mm。第二工作层32的轴向宽度L2小于宽度L1，这是因为L2等于212mm。三角层30的轴向宽度L0等于270mm，其代表0.75倍的S0。保护层的宽度L3大于最小的宽度L2，其径向毗连工作层32，并等于260mm，因此也小于宽度L1。
轮胎1进一步包括径向到工作增强件内部的橡胶混合物层GB。该橡胶混合物层GB放入这样的位置，以便所述层GB的轴向外端位于离开赤道平面XX′一定距离处，该距离大于L1/2，L1是第一工作层31的轴向宽度。
按照本发明结合橡胶混合物层GB，该橡胶混合物层GB径向向内与胎冠工作层31接触，还结合宽度大于径向外工作层32的保护层33，特别是通过改善抗裂纹扩展性能，这样的结合证实可以改善工作层的边缘之间抗分离性能。
图2是轮胎4的子午线截面内的示意图，与图1类似，不同之处在于具有增强件的层5，直径小，其在层内彼处平行并径向定向，所述附加层5的轴向内边缘与胎冠增强件3的保护层33的至少一个边缘径向毗连，所述附加层的轴向外边缘径向向内到附加层5毗连的层的边缘。通过如前所阐述的机械或热保护效应，这样一种附加层5的存在尤其使得限制工作层的增强件的端部之间出现裂纹成为可能。
按照图1所描述的轮胎经受耐久性测试，测试使用在车辆上运行并在与对比轮胎相比高漂移应力下进行，该轮胎包括保护层，该保护层比径向外工作层宽但不包括混合物层。
尽管对比轮胎平均行进2800km，但是按照本发明的轮胎平均行进3800km，或者说大约增加36％，所述轮胎没有通过所观察到的两个工作层之间分离所带来的相反影响。

Claims (14)

1.一种轮胎(P)，它包括在径向顶上覆盖有一个胎冠增强件的一个径向胎体增强件；该胎冠增强件由至少一个工作增强件组成，该工作增强件由至少二层压延的不可延展的金属增强件构成，并与圆周方向形成10°至45°的角度α1和α2橡胶混合物在每层内互相平行，并从一层横跨至另一层，；所述工作层的轴向宽度为L1和L2，且由至少一个称为保护层的辅助层组成，该保护层的轴向宽度L3且L2＜L3，L2为靠近该保护层的工作层的宽度，该保护层包括金属增强件，其特征在于所述轮胎还包括径向到工作增强件内部的粘结性橡胶混合物层GB，其中所述层GB的轴向外端位于离开赤道平面一定距离处，该距离大于L1/2，粘结性橡胶混合物层GB的轴向宽度大于5mm，该宽度位于粘结性橡胶混合物层GB的轴向内端和径向胎冠内工作层的端部之间。
2.按照权利要求1所述的轮胎，其特征在于粘结性橡胶混合物层GB具有介于0.6至1.4mm之间的厚度。
3.按照权利要求1或2所述的轮胎，其特征在于保护层具有宽度L3，并满足L3＜L1。
4.按照权利要求1或2所述的轮胎，其特征在于工作层具有宽度L1和L2，，并且满足L2＜L1。
5.按照权利要求1或2所述的轮胎，其特征在于胎冠工作层的宽度满足关系：
1＞L2/L1＞2/3。
6.按照权利要求1或2所述的轮胎，其特征在于保护层的增强件以与径向毗连工作层的增强件相同方向倾斜，与圆周方向形成夹角α3，α3与毗连保护层的工作层的增强件的夹角α2方向相同，但是夹角的角度α3大于或等于α2。
7.按照权利要求1或2所述的轮胎，其特征在于由保护层的增强件与圆周方向形成的夹角α3，该夹角的角度绝对值大于所述径向毗连工作层的部件的夹角α2。
8.按照权利要求4或5所述的轮胎，其特征在于α3-α2的角度差至多等于20°。
9.按照权利要求1或2所述的轮胎，其特征在于通过由不可延展的金属部件形成的三角层，胎冠增强件径向终止于胎体增强件和工作增强件之间。
10.按照权利要求9所述的轮胎，其特征在于形成三角层的不可延展金属部件与圆周方向形成夹角α0，α0与由径向最内工作层的增强件形成的夹角α1方向相同，α0的角度介于45°至90°之间。
11.按照权利要求9或10所述的轮胎，其特征在于橡胶混合物层GB径向向内到所述的三角层。
12.按照权利要求1或2所述的轮胎，其特征在于保护层由可延展钢缆索形成。
13.按照权利要求1或2所述的轮胎，其特征在于所述轮胎至少在每个胎肩内包括增强件的附加层，小直径是有利的，其在该层内彼此平行并与圆周方向形成介于70°至110°之间的夹角，所述附加层的轴向内边缘与胎冠增强件的一个层的至少一个边缘径向毗连，所述附加层的轴向外边缘优选径向向内到该层边缘，该层与附加层毗连。
14.按照权利要求13所述的轮胎，其特征在于附加的胎肩层的轴向外边缘至少位于轮胎侧壁区域的径向上部，以及其中所述附加层的增强件是金属钢制的。
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