CN100540340C - 用于重型车辆的轮胎 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种轮胎P，其包括径向胎体结构，该胎体结构径向地覆盖有圆顶结构，所述圆顶结构由至少两个工作胎冠层形成，所述工作胎冠层由在相邻层之间交叉并且与周向形成10°至45°之间的角度的金属增强元件和由沿圆周定向的金属增强元件形成的至少一个附加结构形成。根据本发明，至少一个附加层径向地位于所述工作圆顶层内部，所述附加层的轴向宽度比轴向最宽圆顶层的宽度更大，并且所述附加层的增强元件是在0.7%延伸时具有10GPa至120GPa之间的割线模量和小于150GPa的最大正切模量的金属增强元件。

Description

用于重型车辆的轮胎
技术领域
本发明涉及具有径向胎体增强件(radial carcass reinforcement)的轮胎，该轮胎用于装配在诸如载重卡车、公共汽车、拖拉机、拖车等这样的重型车辆上，并且本发明尤其涉及这种轮胎的胎冠增强件。
背景技术
本发明尤其涉及“重型车辆”型的轮胎，轮辋上的高度“H”与轮胎的最大轴向宽度“S”的比率至多等于0.80，并且优选小于0.60。
在每个胎圈内具有锚固到至少一个胎圈钢丝的径向胎体增强件的这种轮胎包括胎冠增强件，该胎冠增强件由至少两个所谓的“工作”层形成，所述“工作”层径向地重叠并且由在每层中彼此平行且在相邻层之间交叉的增强元件形成，该胎冠增强件与轮胎的周向形成的角度数值的绝对值可以在10°至45°之间。
当缆线在等于10％的断裂负荷的张力下至多具有等于0.2％的相对延伸时所述缆线可以说是不可伸展的。
当缆线在等于断裂负荷的张力下至少具有等于4％的相对延伸时所述缆线被说成是具有弹性的。
轮胎的周向或纵向是对应于轮胎的周边的方向并且由轮胎的滚动方向定义。
轮胎的横向或轴向是平行于轮胎的旋转轴。
径向是相交且垂直于轮胎的旋转轴的方向。
轮胎的旋转轴是在正常使用中轮胎围绕其旋转的轴。
径向或子午面是包含轮胎的旋转轴的平面。
圆周正中平面或赤道平面是垂直于轮胎的旋转轴并且将轮胎分成两半的平面。
在许多情况下，申请人发现所讨论的轮胎的几个质量标准，尤其是用于重型车辆的质量标准，可以因径向地位于所述工作胎冠层之间的附加层的胎冠增强件的存在而被提高，所述附加层的胎冠增强件，是由方向为基本上平行于周向的金属元件所形成的。
应当提及申请FR2744955，该申请旨在通过经济而有效的方案降低“重型车辆”轮胎的工作温度，该申请主张使用圆周增强元件的附加层，该附加层的圆周增强元件轴向宽度至少等于最宽工作层的宽度1.05倍，所述附加衬层的增强元件的直径比工作衬层的元件的直径更大。
在上文中，附加层可以由被称为“半弹性”缆线的钢制的连续缆线形成，也就是说，缆线在断裂时具有大于2％的相对延伸延伸。这些缆线能够达到适合将圆周张力很好地分布在工作胎冠层和附加层之间的刚性级别。所述缆线有利地被说成是“双模的”，也就说具有表示延伸拉伸应力作为相对延伸的函数的曲线，所述曲线对于低延伸具有浅梯度并且用于较高的延伸具有基本恒定的陡梯度。对于小于2％的延伸，固化前的极低模量有可能在轮胎硫化期间增加附加层的周向扩张。
附加层也可以由这样的钢制金属缆线形成，所述缆线沿圆周定向并且被分割以形成长度远小于附加层的圆周长度的区段，各区段之间的切口彼此轴向偏移。无论怎样，这样的实施例都能够以简单的方式赋予附加层理想的刚性。
由于弹性缆线的断裂负荷的减小，或者由于分割缆线的压延混合(calendaring mix)中存在应力集中，用于附加层的增强件的弹性或分割缆线的选择不允许所述附加层的最佳抗疲劳性。因此描述的结构不利地影响附加层自身的耐用性。
国际申请WO99/24270教导了通过使用金属元件作为附加层的增强元件而获得胎体层和胎冠增强件之间更好的抗分离性、胎冠层之间更好的抗分离性以及附加层的圆周增强元件的更好抗疲劳性，所述金属元件在圆周上连续并且在层的平面内波动，所述元件的波动彼此平行、同相且沿圆周定向，使得幅度a与波长λ的比率a/λ从所述层的中央向边缘轴向地减小，并且在所述边缘最小。
其它文献，例如文献EP0980770，描述了用于重型车辆的附加层的胎冠增强件中，胎冠增强径向地位于工作胎冠层内，所述附加层由基本上平行于圆周方向的金属元件形成。
根据前述文献，附加层的增强元件是金属的、沿圆周连续的元件，该元件在层的平面内波动，并且附加层具有轴向末端，该轴向末端在工作胎冠层的轴向末端的外部的轴向。在工作胎冠层径向内部的附加层的位置导致了组成它的增强元件上的更大应力，并且导致沿纵向工作胎冠层的增强元件上的应力减小。
对该类型轮胎进行的测试表明尽管如此生产的轮胎的耐用性令人满意，但是在轮胎的胎肩的平面出现过早磨损现象。
发明内容
本发明的目标是克服该缺陷，并且提出一个方案，该方案允许更好的耐磨损性，同时保留与轮胎的耐用性相关的良好结果。
本发明的目标通过这样一种轮胎实现，该轮胎包括径向胎体增强件，该胎体增强件径向地在顶上覆盖有胎冠增强件，所述胎冠增强件由至少两个工作胎冠层形成，所述工作胎冠层由在相邻层之间交叉并且与周向形成10°至45°之间的角度的不可伸展的金属增强元件和由沿圆周定向的金属增强元件形成的至少一个附加层形成，至少一个附加层径向地在所述工作胎冠层内部，所述附加层具有比轴向最宽工作胎冠层的宽度更大的轴向宽度，并且所述附加层的增强元件是在0.7％延伸时具有10GPa至120GPa之间的割线模量和小于150GPa的最大正切模量的金属增强元件。
根据一个优选实施例，增强元件在0.7％延伸时的割线模量小于100GPa且大于20GPa，优选地在30GPa至90GPa之间，并且更优选地还小于80GPa。
同样优选地，增强元件的最大正切模量小于130GPa并且更优选地小于120GPa。
上述的模量在作为延伸的函数的拉伸应力曲线上被测量，所述延伸用参照增强元件的金属区段的20MPa的预应力而确定，所述拉伸应力对应于参照增强元件的金属区段的所测量的张力。
相同增强元件的模量可在作为延伸的函数的拉伸应力曲线上被测量，所述延伸用参照增强元件的整体区段的10MPa的预应力而确定，所述拉伸应力对应于参照增强元件的整体区段的所测量的张力。增强元件的整体区段是由金属和橡胶形成的组合元件的区段，在固化轮胎阶段橡胶尤其穿透增强元件。
根据与增强元件的整体区段相关的该公式，圆周增强元件的至少一层的增强元件是在0.7％延伸时具有5GPa至60GPa之间的割线模量和小于75GPa的最大正切模量的金属增强元件。
根据一个优选实施例，增强元件在0.7％延伸时的割线模量小于50GPa且大于10GPa，优选地在15GPa至45GPa之间，并且更优选地还小于40GPa。
同样优选地，增强元件的最大正切模量小于65GPa并且更优选地小于60GPa。
根据一个优选实施例，至少一个附加层的增强元件是具有作为相对延伸的函数的拉伸应力曲线的金属增强元件，所述曲线对于低延伸具有浅梯度和对于更高延伸具有基本恒定的陡梯度。至少一个附加层的该增强元件通常被称为“双模”元件。
根据本发明的一个优选实施例，所述基本恒定的陡梯度从0.1％至0.5％之间的相对延伸起出现。
上述的增强元件的不同特征在从多个轮胎获得的增强元件上被测量。
尤其适合于产生根据本发明的至少一个附加层的增强元件例如是规格为21.23的组件，其构造为3×(0.26+6×0.23)4.4/6.6SS；该绞合缆线由21个规格为3×(1+6)的基本帘线形成，三股拧在一起，每股由7个帘线形成，一个帘线形成直径为26/100mm的中央帘线，6个盘绕帘线的直径为23/100mm。这种缆线在0.7％时具有45GPa的割线模量和98GPa的最大正切模量，这两者都是在作为延伸的函数的拉伸应力曲线上被测量，所述延伸用参照增强元件的金属区段的20MPa的预应力而确定，所述拉伸应力对应于参照增强元件的金属区段的测量张力。在作为延伸的函数的拉伸应力曲线上，其中所述延伸用参照增强元件的整体区段的10MPa的预应力而确定，所述拉伸应力对应于参照增强元件的整体区段的测量张力，规格为21.23的该缆线在0.7％时具有23GPa的割线模量和49GPa的最大正切模量。
以同样的方式，增强元件的另一例子是规格为21.28的组件，其构造为3×(0.32+6×0.28)6.2/9.3SS。该缆线在0.7％时具有56GPa的割线模量和102GPa的最大正切模量，两者都在作为延伸的函数的拉伸应力曲线上被测量，所述延伸用参照增强元件的金属区段的20MPa的预应力而确定，所述拉伸应力对应于参照增强元件的金属区段的测量张力。在作为延伸的函数的拉伸应力曲线上，其中所述延伸用参照增强元件的整体区段的10MPa的预应力而确定，所述拉伸应力对应于参照增强元件的整体区段的测量张力，规格为21.28的该缆线在0.7％时具有27GPa的割线模量和49GPa的最大正切模量。
所进行的测试表明根据本发明而产生的轮胎尤其能够在胎面边缘的水平面保持与耐磨性相关的满意耐用性，这与之前描述的轮胎相比明显获得了提高。本发明表明根据本发明的附加层的增强元件允许轮胎的制造，尤其允许其成形，并且能够在胎面边缘的水平面获得满意的刚性，这使得具有满意的耐磨性。实际上，为了能够尽可能简单地且以尽可能低的成本制造所讨论的轮胎，对于平行于增强元件的方向施加的低拉力，根据本发明的增强件必须具有一定的相对延伸，这是在轮胎的制造、修整和硫化操作时可能具有更大的胎冠增强件的周向扩展所必须的。
此外，尤其对于工作胎冠层和胎体增强件，附加层相对于工作胎冠层的径向内部位置导致了满意的耐用性。
根据本发明的一个优选实施例，胎冠增强件由至少两个附加层组成，所述附加层由沿圆周定向的金属增强元件形成。这样的实施例能够用传统直径的增强元件在轮胎的胎肩的水平面获得满意的刚性。
更优选地，由沿圆周定向的金属增强元件形成的所有附加层在工作胎冠层的径向内部。
这样的实施例能够进一步提高工作胎冠层和胎体增强件的耐用性。
此外本发明的一个有利变化为胎冠增强件提供以包括三角层，该三角层由与周向成大于60°角的金属增强元件形成。
优选地，根据本发明的该变化实施例，所述三角层在胎冠增强件的其它层的径向内部。
通过防止其压缩的风险，三角层的存在尤其有利于胎体增强件的耐用性。
更有利地，胎冠增强件进一步包括在胎冠增强件的其它层的径向外部的保护层。这样的保护层尤其使得胎冠增强件免受胎面穿孔的风险。保护层的增强元件有利地是弹性的。为了进一步防止径向相邻的工作层的氧化风险，这些增强元件的角优选地等于所述径向相邻的工作层的角。
保护层可以具有比最小宽度工作层的轴向宽度晓的轴向宽度，但是有利地该轴向宽度足够全部覆盖两个工作胎冠层之间的连接区，并且更加有利地是所讨论的轮胎的胎面包括径向地在两个工作层之间的连接区上轴向布置的圆周或准圆周凹槽。所述保护层也可以具有比最小宽度工作层的轴向宽度宽的轴向宽度，使得保护层覆盖最小宽度工作层的边缘，并且在径向上层作为最小宽度的情况下，使得保护层在附加增强件的轴向延伸中与最宽工作胎冠层连接。
根据本发明的另一个实施例，保护层可以具有比轴向最宽附加层的轴向宽度更大的轴向宽度，所述附加层由沿圆周定向的金属增强元件形成。根据本发明的该实施例，在胎面翻新操作期间，在胎冠增强件的整个轴向宽度上易于暴露的增强元件层是其中所述增强元件有利地与周向形成一个角的增强元件层，或者更确切地说不是圆周增强元件。
附图说明
在下文中从参考附图的实施例的描述将显而易见本发明的其它有利细节和特征，所述附图表示根据本发明的胎冠增强件的图示的子午截面图。
具体实施方式
为了简化其理解而没有按比例显示所述附图。
尺寸为495/45R22.5的轮胎1包括由不可伸展的金属缆线的单层2形成的径向胎体增强件，其锚固在每个胎圈中(胎圈未在图中示出)。所述胎体增强件2径向地在顶上覆盖有胎冠增强件3，胎冠增强件自身在顶上覆盖有胎面5。从内向外所述胎冠增强件3径向地由以下部分组成：
-附加增强件31，其由两个相同的层311、312形成，附加增强件31由21×28个钢制金属缆线形成，所述缆线为“双模”型并且沿圆周方向(与圆周方向成0°±2.5°以内的角的缆线被称为沿圆周方向的)；
-附加增强件31覆盖有由27×23个包裹金属缆线形成的第一工作胎冠层32，所述缆线由钢制造并且是不可伸展的(在等于其10％的断裂负荷的力作用下至多具有等于0.2％的相对延伸的缆线被称为不可伸展的)，所述缆线具有1.3mm的直径，缆线在该层中彼此平行并且以2.5mm的间距布置(垂直于所述缆线被测量)。所述缆线相对于周向以10°至45°之间的α角被定向，并且在所述的情况下等于18°；
-第二工作胎冠层33覆盖第一工作胎冠层32，第二工作胎冠层33由与第一层32相同的27×23个包裹金属缆线形成，缆线以相同的间距布置并且与周向形成角β，该角β与第一层的缆线的角α相对，并且在所述的情况下等于所述角α(但是可能与所述角α不同)；
-胎冠增强件3由被称为“弹性”缆线的钢制金属缆线层34完成，所述缆线以与角β相同方向且等于角β的角X相对于周向定向(但可能与之不同)，所述层34被称为保护层，并且弹性缆线是在断裂时具有大于4％的相对延伸的缆线。
第一工作层(32)的最大轴向宽度L32等于300mm。第二工作层(33)的轴向宽度L33等于280mm。至于附加层(31)的总轴向宽度L31，它等于400mm。被称为“保护层”的最后的胎冠层(34)具有基本等于270mm的宽度L34。

Claims (9)

1.一种轮胎，其包括径向胎体增强件，该胎体增强件在其顶上径向地覆盖有胎冠增强件，所述胎冠增强件由至少两个工作胎冠层形成，所述工作胎冠层由在相邻层之间交叉并且与周向形成10°至45°之间的角度的不可伸展的金属增强元件和由沿圆周定向的金属增强元件形成的至少一个附加层形成，其特征在于：至少一个附加层径向地位于所述工作胎冠层内部，其中所述附加层具有比轴向最宽工作胎冠层的宽度更大的轴向宽度，并且其中所述附加层的增强元件是在0.7％延伸时具有10GPa至120GPa之间的割线模量和小于150GPa的最大正切模量的金属增强元件。
2.根据权利要求1所述的轮胎，其特征在于：所述附加层的增强元件在0.7％延伸时的割线模量小于100Gpa。
3.根据权利要求1或2所述的轮胎，其特征在于：所述附加层的增强元件的最大正切模量小于130GPa。
4.根据权利要求1或2所述的轮胎，其特征在于：所述附加层的增强元件是具有作为相对延伸的函数的拉伸应力曲线的金属增强元件，所述曲线对于低延伸具有浅梯度并且对于更高延伸具有基本恒定的陡梯度。
5.根据权利要求1或2所述的轮胎，其特征在于：所述胎冠增强件由至少两个附加层组成，所述附加层由沿圆周定向的金属增强元件形成。
6.根据权利要求1或2所述的轮胎，其特征在于：由沿圆周定向的金属增强元件形成的所有附加层位于工作胎冠层的径向内部。
7.根据权利要求1或2所述的轮胎，其特征在于：所述胎冠增强件进一步包括三角层，该三角层由与周向成大于60°角的金属增强元件形成。
8.根据权利要求7所述的轮胎，其特征在于：所述三角层在所有工作胎冠层的径向内部，并且在所有附加层的径向内部。
9.根据权利要求1或2所述的轮胎，其特征在于：所述胎冠增强件进一步包括保护层，并且其中该保护层在所有工作胎冠层的径向外部，并且在所有附加层的径向外部。
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