CN103547462A - 重载车辆车轮的充气轮胎 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于重载车辆车轮的充气轮胎，包括：胎体结构（101）；带束结构（105），其布置在相对于所述胎体结构（101）的径向外侧位置；胎面带（106）；所述带束结构（105）包括至少一个增强层（105c），所述增强层包括基本沿周向方向布置的多个增强帘线；所述带束结构（105）还包括第一主带束层（105a）和第二主带束层（105b），其中，所述第一主带束层包括第一多个金属帘线，所述第一多个金属帘线倾斜第一角度，所述第二主带束层包括第二多个金属帘线（105m），所述第二多个金属帘线倾斜第二角度；所述第一和所述第二多个金属帘线的金属帘线包括多个直径不大于0.30mm的丝，并且直径不大于1.30mm。

Description

重载车辆车轮的充气轮胎

技术领域

本发明涉及车辆车轮的充气轮胎，所述车辆特别是重型运输车辆例如卡车、公交车、拖车和一般而言轮胎承受重载的车辆。本发明还可以应用到轻型运输车辆。

背景技术

文件US5647928介绍了用于运输车辆的轮胎。

发明内容

轻型或重型运输车辆（如卡车、公交车、拖车等）的车轮的充气轮胎通常承受特别严酷的使用条件，必须具有特别好的完整性和/或抗应力性能。即使在城市环境中使用（从而在不是特别严酷的环境中使用）时，运输轮胎也必须承受各种应力，例如在安装/拆卸路面和/或遇到其它类似的障碍时。

运输轮胎也可以被用于长距离行驶（在城市外和/或沿高速公路）的车辆：在这种情况下，当安装在运送人的车辆（公交车）上时和安装在运送货物的车辆（卡车、铰接拖车等）上时，轮胎必须能够提供在驾驶舒适性方面的最佳性能。现代运输车辆的司机实际上理想地需要驾驶中的车辆具有稳定的操控性能，当沿着直线路段经过小的粗糙路面时矫正最小（或没有），但是当经过弯道时也能有迅速的和/或逐渐的响应，以确保在所有情况下正确的驾驶精度。最新一代的重型运输车辆需要优越的操控性能，这是因为为了能够满足市场需求，由于更强大的发动机、改良的悬挂系统、牵引单元和拖车之间不同的重量分配等，其设计目的是承载较重的负荷。

为了正确开发用于运输车辆，特别是重型运输车辆的轮胎，车辆使用者和/或车队经理越来越多地追求的和认识到的这些需求必须考虑在内。

为了能够提供必要的完整性特性，这些轮胎的结构通常是加强和刚性的，以能够承受多种不同的应力。例如，运输轮胎的内部结构由胎体和/或带束层（其包括能够为轮胎本身提供特定抗应力的具有高断裂负荷的金属帘线）构成。然而，本申请人已经注意到，使用刚性结构可引起轮胎的驾驶舒适性方面的负面特性，这是由于将在粗糙和/或不平整的地面上行驶所产生的应力从带束结构快速传递到胎体结构和从胎体结构快速传送到车辆乘客室而引起的。

申请人考虑了以下问题：提供一种用于运输车辆（特别是重型运输车辆）的轮胎，其能够在行驶过程中限制从带束结构传递到胎体结构的应力，同时满足完整性和耐强冲击的必要要求。

申请人已经测试了在带束结构的层（特别是在主带束层）中使用具有小直径的金属增强帘线，特别是包括小直径金属丝的金属增强帘线。这些小直径丝具有高柔性且较轻，这些特性导致轮胎的带束结构的刚度减少。

令人惊讶的是，尽管这些小直径金属帘线的断裂负荷远小于通常用在重型运输轮胎的带束层中的帘线的断裂负荷，并且带束结构总体上具有更大的柔性，但是申请人已经发现，轮胎的完整性和/或抗应力特性以及滚动阻力得到改进。

这些结果已被由申请人进行的许多严格的室内和室外的测试证实，下面通过举例的方式描述这些测试。在这方面不局限于任何一种理论，申请人认为，这完全出乎意料的综合效应是由于带束结构和胎体结构总工作性能的改进而成为可能。包括带束结构和胎体结构的组件看上去在所有的增强层中更有效地吸收并耗散与地面粗糙表面冲击而产生的应力，以在同一时间确保对由方向盘运动引起的应力和/或由车辆的驱动轴引起的应力的迅速而和精确的响应。

有利的是，通过使用小直径的帘线线，也能提供一种半成品，其具有更小的厚度，并在大多数情况下，实现了轮胎的总重量减少。此外，其耐蚀性也大大受益，这是由于结合在带束层中的帘线的丝之间存在的空隙和空气非常有限（几乎为零）。

根据第一方面，本发明涉及一种用于重载车辆车轮的充气轮胎，包括：包括至少一个胎体帘布层的胎体结构；带束结构，其布置在相对于所述胎体结构的径向外侧位置；胎面带，其施加在相对于所述带束结构的径向外侧位置。所述带束结构包括至少一个增强层，所述增强层结合有基本沿周向方向布置的多个增强帘线。所述带束结构包括第一主带束层和第二主带束层，所述第二主带束层在相对于所述第一主带束层的径向外侧。所述第一主带束层包括第一多个金属帘线，所述第一多个金属帘线相对于所述周向方向倾斜第一角度，所述第二主带束层包括第二多个金属帘线，所述第二多个金属帘线相对于所述周向方向倾斜第二角度。所述第一和所述第二多个金属帘线的金属帘线包括多个直径不大于0.30mm的丝。所述第一和所述第二多个金属帘线的金属帘线的直径不大于1.30mm。

优选地，所述第一和所述第二多个金属帘线的帘线的直径在0.90mm和1.20mm之间。

优选地，所述第一和所述第二多个金属帘线的帘线包括多个直径大于或等于0.20mm的丝。

在本发明的实施例中，所述第一和所述第二多个金属帘线的帘线包括第一数量的中心丝和绕所述中心丝布置的第二数量的冠丝。

所述中心丝和/或所述冠丝可预形成。

优选地，所述至少一个增强层包括第三多个金属帘线，所述第三多个金属帘线包括多个绞合的股线，其中每条股线包括多根金属丝。

优选地，所述第三多个金属帘线的帘线的直径在0.80mm和1.30mm之间。

优选地，所述第三多个金属帘线的帘线包括直径小于或等于0.22mm的丝。

在本发明的实施例中，所述带束结构还包括第三带束层，所述第三带束层布置为带束结构的径向最外层，其中，所述第三带束层包括第四多个金属帘线，所述第四多个金属帘线包括多个丝。

优选地，所述第四多个金属帘线的金属帘线的直径在0.70mm和1.2mm之间。

优选地，所述第四多个金属帘线的金属帘线包括多个直径大于或等于0.22mm的丝。

优选地，所述第三和/或所述第四多个金属帘线的金属帘线是高伸长率帘线。

在本发明的实施例中，所述轮胎具有大于或等于365mm的宽度。所述带束结构包括位于相对于第二主带束层的径向外侧的第三主带束层，其中，所述第三主带束层包括第五多个金属帘线，所述第五多个金属帘线相对于所述周向方向以第四角度倾斜。

优选地，所述第五多个金属帘线的帘线的直径在0.90mm和1.20mm之间。

优选地，所述第五多个金属帘线的帘线包括多个直径大于或等于0.20mm的丝。

在本发明的实施例中，所述至少一个增强层被布置在相对于所述第二主带束层的径向外侧位置。

此外或替代地，所述至少一个增强层被设置在所述胎体结构和所述带束结构之间。

此外或替代地，所述至少一个增强层布置在两个主带束层之间。

所述至少一个增强层的宽度是带束结构的最大宽度的约10%至约30%。

在本发明的某些实施例中，所述带束层结构的大部分的层包括金属帘线，所述金属帘线包括直径不大于0.30mm的多个丝，并且所述金属帘线的直径不大于1.30mm。

在本发明的实施例中，所述带束结构的所有层都包括金属帘线，所述金属帘线包括直径不大于0.30mm的多个丝，所述金属帘线的直径不大于1.30mm。

优选地，所述带束结构的柔性参数大于或等于10%。

这里及说明书的其余部分中，帘线的“直径”应理解为使用BISFAE10方法（国际人造纤维标准化局，国际通用的测试钢轮胎帘线的方法，1995年版）所测量的直径。

附图说明

从参照附图对本发明以非限制性示例的方式提供的多个优选实施例的以下描述而更清楚本发明的其它特征和优点，附图中：

-图1是根据本发明的第一实施例的轮胎的示意性的局部剖视图；

-图2是根据图1的轮胎的带束结构的示意图；

-图3a、3b、3c、3d和3e是经过根据本发明的轮胎的带束层中使用的金属帘线的示意性横截面（不按比例）；

-图4a和4b是经过弹性体材料的条带的示意性横截面，所述弹性体材料具有增强元件，用于形成根据图1或图2的轮胎的带束结构的薄的横向增强带；

-图5示意性地示出了预形成丝的截面，所述丝能用于形成根据本发明的带束结构的增强元件；

-图6是根据本发明的另一个实施例的特别适合于宽基轮胎的带束结构的示意图；

-图7是适于宽基轮胎的比较带束结构的示意图。

具体实施方式

在各图中相同的附图标记表示相同或功能上等同的部分。

图1示出了根据本发明的第一实施方式的轮胎的局部截面图。

为了简单起见，图1仅示出了轮胎100的一部分，未示出的其余部分基本上是相同的，相对于轮胎的赤道平面X-X对称地布置。在本说明书中，术语“赤道面”应理解为意指与轮胎旋转轴线垂直的包含其中心线的平面。

根据图1的轮胎是重型运输车辆的轮胎，所述车辆例如是卡车、公交车、拖车、厢式车、以及一般而言轮胎承受重载的车辆。优选地，这种轮胎适于安装在轮辋上，所述轮辋的直径大于17.5″。重型运输车辆例如是M2、M3、N2、N3、O2、O3和O4类别的车辆（所述类别是根据“ECE Consolidated Resolution of the Construction of Vehicles（R.E.3）,Annex7,Classification and Definition of Power-DrivenVehicles and Trailers”），或者是M3、N2、N3、O3和O4类别的车辆（所述类别是根据“ETRTO Engineering Design Information（Edit.2010），“general information”部分，G15和G16页，章节“InternationalCodes for Wheeled Vehicle Classification as UN/ECE29/78andDirective2003/37”）。所述类别的重型车辆包括货车、拖拉机挂车、厢式车、公交车及类似车辆。

轮胎100包括至少一个胎体帘布层101，其相对侧边缘与各自的胎圈结构111相联，所述胎圈结构111包括胎圈钢丝108和至少一个胎圈填充物107。将所述至少一个胎体帘布层101和所述胎圈结构111连接在一起通常是通过以下方式获得：将所述至少一个胎体帘布层101的相对侧边缘绕所述胎圈钢丝108和所述至少一个胎圈填充物107折叠，以形成折叠的胎体部101a。边缘110和抗磨蚀性条带109可以常规地布置在胎圈区域111中。

所述至少一个胎体帘布层101通常包括多个基本上彼此平行地布置且至少部分地衬有一层弹性体材料的胎体帘布层增强元件。这些胎体帘布层增强元件（特别是货车轮胎的情况下）通常包括金属帘线，优选包括钢帘线。

所述至少一个胎体帘布层101通常是径向型，即，包括沿基本垂直于周向方向的方向布置的增强元件。

带束结构105施加在相对于所述至少一个胎体帘布层101的径向外侧位置。带束结构105在本说明书之后的部分将被更详细地描述。

带束结构包括至少两个径向叠加的主带束层，所述主带束层包括多个带束增强元件，所述带束增强元件通常是金属帘线，优选是钢帘线。带束结构还可以包括零度增强层，所述零度增强层例如施加在相对于第二主带束层的径向外侧位置。

带束结构105的层中使用的（特别是在主带束层所使用的）金属帘线包括多个直径不大于0.30mm的丝。优选地，这些金属帘线的直径不大于1.30mm。优选地，具有小直径和/或包括小直径的丝的这些帘线被用在带束结构105的大多数的层中。甚至更优选地，它们被用在带束结构105的所有层中。

带束结构105中（通常也是在轮胎100的其他增强层中）使用的金属帘线的丝优选是NT（正常拉伸）、HT（高拉伸）、SHT（超高拉伸）或UHT（极高拉伸）钢丝。通常地，这些钢丝的碳含量小于约1%。优选地，碳含量为大于或等于约0.7%。丝通常以黄铜或其他一些耐腐蚀衬里（例如锌/锰）作内衬。

带束结构105是相对柔性的。为了测量带束结构的柔性，可以定义“柔性参数”fp，其为给定的比例（|dc-ds|/dc），其中：

·dc，即中心半径差，是在充气至7巴的充气压力的轮胎的胎面的中心（而不是在凹槽中）测量的半径与在充气至1巴的充气压力的同一轮胎的胎面的中心在相同的位置测量的半径之间的差；

·ds，即胎肩半径差，是充气至7巴的充气压力的轮胎的胎面的胎肩区域（而不是在凹槽中）中测量的半径与充气至1巴的充气压力的同一轮胎的同一胎肩区域的同一位置中测量的半径的差。测量值ds可以对应于在右侧胎肩和左侧胎肩的不同位置（和/或在相同的胎肩区域在不同的位置记录的数个值）测量的不同的测量值的平均值；

·符号“||”表示绝对值。

大于或等于10%的柔性参数可以被认为指示柔性带束结构。

胎面带106周向地施加在相对于所述带束结构105的径向外侧位置。在外侧，胎面带106具有适合与地面接触的滚动面106a。可通过横向花纹槽（图中未示出）连接的周向槽106b限定了包括多个肋和/或不同的形状和大小的块的、分布在滚动面106a上的胎面图案。

侧壁103从外部施加到胎体帘布层101上。侧壁103在轴向外侧的位置从胎圈结构111延伸至胎面带106。

在图1中所示的实施例中，底层104a被布置在一区域中，在该区域中胎面带106的侧缘连接到侧壁103。底层也可以沿着轮胎100的胎冠部的整个轴向宽度延伸，并不仅限于侧缘部。底带束插入件104b可以被布置成支承带束结构105的轴向端部。

一般被称为衬垫的弹性体层确保轮胎充气空气的必要的不透性能，可以设置在相对于所述胎体帘布层101的径向内侧位置。

优选地，根据本发明的轮胎100的宽高比（H/C）在0.40和1.1之间，更优选在0.45和1.0之间。

所述宽高比是轮胎的截面的高度H（即，沿轮胎的赤道面从轮辋的公称直径至轮胎外径的径向距离）和轮胎的截面的宽度C（图1中，表示为测量值C/2，即C的一半）之间的比率，即，侧壁的端部外表面之间的（根据E.T.R.T.O，Edit.2010，G3和G4页）平行于轮胎的旋转轴线的最大直线距离。

参照图2，带束结构105包括两个主带束层105a和105b，所述主带束层径向叠加，并包括多个带束增强元件（在图2中未示出），所述带束增强元件通常是金属帘线，优选是钢帘线。图2示出了径向最内层105a，所述径向最内层比径向最外层105b宽，但也可设想，径向最外层105b比径向最内层105a宽。

在每个带束层中，带束层的增强元件基本上彼此平行并与相邻的带束层的增强元件相交，并且优选相对于轮胎的周向方向对称地倾斜。优选地，相对于轮胎的周向方向的倾斜角（以绝对值表示）在10°和70°之间的范围内，更优选在12°和40°之间。带束增强元件通常衬以弹性体材料。

优选地，所述带束增强元件的密度在45帘线/dm和80帘线/dm之间，优选在50帘线/dm和75帘线/dm之间，所述密度是在两个主带束层105a和105b上在周向方向上在轮胎100的赤道平面X-X的附近测量。

图3a示意性地示出了经过适用于主带束105a、105b的金属帘线105m的横截面。优选地，主带束105a和105b的金属帘线105m的直径小于或等于约1.30mm。甚至更优选地，金属帘线105m的直径为约0.90mm和1.20mm之间。

优选地，主带束105a和105b的金属帘线105m包括细丝，所述细丝的直径小于或等于约0.30mm，更优选小于或等于约0.28mm。优选地，所述丝的直径大于或等于约0.20mm，甚至更优选地大于或等于约0.22mm。

优选地，所有的丝具有基本上相同的直径（具有标称制造公差）。根据一个实施例，帘线105m包括一定数量（例如，一至四个）的中心丝（由水平线表示）和一定数量（例如五至八个）的冠丝（由竖直线表示）。中心丝和冠丝优选在单个绞合步骤中绞合在一起。中心丝和/或冠丝可以预形成。

图5示意性地示出丝105m′的示例的一部分，所述丝预形成为正弦状，并且能够被用于形成主带束的金属帘线105m。正弦形状不能被视为限制性的。事实上，其它波形（例如，方形、三角形、之字形、锯齿形、螺旋形或其它形状）可施加到用于主带束层的帘线的丝。可以使用任何已知的预形成装置进行预形成。通常，通过预形成，可以向丝赋予基本上周期性的预变形（具有预定的幅度A和预定的间距P）。

在一个优选的构造中，主带束105a、105b的增强元件包括第一数量的中心丝，所述中心丝被第二数量的冠丝围绕。优选地：

-所有的丝，中心丝和冠丝，都具有基本相同的直径；

-所有的丝，中心丝和冠丝，都在相同的绞合方向以基本相同的绞合节距绞合；

-并非所有的中心丝都是预形成的；

-至少有一些冠丝是预形成丝；

-第一数量大于或等于2；

-第二数量大于第一数量；

-第二数量小于第三数量，所述第三数量等于直径与中心丝相同的丝（所述丝如果布置在第一数量的中心丝周围并接触中心丝，则完全包封第一数量的中心丝）的数量。

例如在同一申请人名下的专利申请WO2009/144746中描述了这种类型的增强元件。有利的是，冠丝围绕中心丝，但不完全包封中心丝，以便在冠丝之间留出小的“通道”，使得弹性体材料可到达中心丝并完全保护他们。

增强元件105m具有最佳的抗压缩负荷特性。

仍然参照图2，带束结构105可以包括第三带束层105d，所述第三带束层施加为带束结构105的径向最外层，并设置有增强元件105n，所述增强元件105n通常是金属帘线，优选钢帘线。第三带束层105d有利地具有确保防止异物朝向带束结构105的最内层（或甚至朝向胎体结构）穿透的功能，所述异物可能被困在胎面凹槽中，例如是石头、砂粒等。第三带束层105d的增强元件105n基本上相互平行地设置，并相对于轮胎的周向方向倾斜10°和70°之间的角度，优选12°和40°之间的角度。第三带束层105d的增强元件通常衬以弹性体材料。

优选地，所述第三带束层105d的增强元件的密度在40帘线/dm和80帘线/dm之间，优选在40帘线/dm和65帘线/dm之间，所述密度是在轮胎100的赤道平面X-X附近沿周向方向在所述第三带束层105d上测量的。

优选地，第三带束层105d的增强元件105n包括高伸长率金属帘线。

术语“高伸长率（HE）金属帘线”应理解为指具有以下特性的帘线：

a、具有等于至少3.0%的断裂伸长率；且优选

b、具有1%和3%之间的局部负荷伸长率。“局部负荷伸长率”应理解为意指通过使帘线承受50N的拉伸力获得的百分比伸长率和通过使帘线承受2.5N的拉伸力获得的百分比伸长率之间的差异。

上述特征“a”（断裂负荷时的高伸长率）是使用BISFA E6方法（国际人造纤维标准化局，国际通用的测试钢轮胎帘线的方法，1995年版）计算的。上述特征“b”（低负荷时的高伸长率%）是使用BISFA E7方法（国际人造纤维标准化局，国际通用的测试钢轮胎帘线的方法，1995年版）计算的。

优选地，第三带束层105d的金属帘线105n的直径小于或等于约1.2mm。优选地，第三带束层105d的金属帘线105n的直径大于或等于约0.70mm。

优选地，所述金属帘线105n包括丝，所述丝的直径小于或等于约0.35mm，更优选小于或等于约0.30mm，甚至更优选小于或等于约0.28mm。优选地，所述金属帘线105n包括直径大于或等于约0.22mm的丝。

优选地，所有的丝具有基本上相同的直径（在正常制造公差内）。根据一个实施例，帘线105n包括一定数量的（例如，三至七个）绞合在一起的丝，例如在图3b中所示。丝可以如上面所述地有利地预形成。

有利的是，仍参考图2，轮胎100的带束结构105还包括零度增强层105c（或横向增强层），所述零度增强层105c施加在相对于第二主带束层105b的径向最外侧位置。该层105c可以基本上与主带束层一样宽。然而，优选地，该层105c的条带的宽度小于主带束层的宽度，该层105c基本上布置在带束结构105的轴向端部的附近。

在图1和图2中所示的实施例中，层105c被布置在轮胎的轴向端附近，并被施加在相对于所述第二主带束层105b的径向外侧位置。所述横向增强层105c通常包含多个增强元件105p，所述增强元件105p通常是金属帘线，优选是钢帘线。不同于带束结构的其它层，横向增强层105c的增强元件105p基本上沿周向方向定向，从而相对于轮胎的赤道平面X-X形成基本上为零的角度（例如约0和约10°之间的角度）。通常情况下，它们被衬以弹性体材料。

零度增强层105c包括多个增强元件，所述增强元件通常是金属帘线。零度增强层105c的增强元件的数量根据层本身的宽度而有所不同。所述增强元件基本上彼此平行地布置。

根据实施例，增强元件以45和70帘线/dm之间的密度被布置在零度增强层105c中。

优选地，零度增强层105c的有限宽度的条带具有带束结构105的最大宽度（即最宽的带束层在横向方向的宽度）的大约10%至约30%的范围内的宽度。在一些实施例中，零度增强层105c的条带的宽度的范围可以在约12.0mm和约60.0mm之间。

根据一个优选实施例，零度增强层105c可以通过卷绕预定宽度的橡胶条带的两个或三个径向叠加的匝而制成。根据该变型的橡胶条带的宽度大致等于层105c本身的宽度。图4a和图4b以截面图的形式示意性地示出了橡胶条带的第一匝105c′和橡胶条带的第二匝105c″，所述第二匝径向叠加在所述第一匝上。橡胶条带105c′、105c″包括一定数量的增强元件105p（仅示意性地示出）。橡胶条带105c′、105c″具有纵向轴线，橡胶条带的增强元件被布置成基本上平行于该纵向轴线。根据实施例，橡胶条带105c′、105c″的厚度在约1.0mm和大约2.0mm之间。

根据第二实施例，零度增强层105c可以通过彼此靠近地轴向螺旋卷绕橡胶帘线或薄橡胶带而制成，所述橡胶帘线或薄橡胶带包括增强帘线，所述增强帘线的宽度小于零度增强层105c的总宽度。

优选地，所述零度增强层105c的增强元件包括高伸长率金属帘线。这些帘线105p的一些示例示意性地示出在图3c、3d和3e中。

优选地，所述金属帘线105p的直径小于或等于约1.30mm。优选地，所述金属帘线105p的直径大于或等于约0.80mm，更优选大于或等于约1.0mm。

优选地，所述零度增强层105c的金属帘线105p包括细丝，所述细丝的直径小于或等于0.22mm，更优选小于或等于约0.175mm。优选地，零度增强层105c的金属帘线105p包括直径大于或等于0.12mm（更优选大于或等于约0.14mm）的丝。

优选地，每根帘线包括多个（例如，两个到四个）股线（用虚线圆周表示），所述股线绞合在一起，例如被螺旋缠绕。每根股线又可以包括一根或多根中心丝（图3c中由水平线表示）和多根（例如四至七根）冠丝（在图3c中由竖直线表示），所述冠丝布置成绕中心丝形成单个冠环。优选地，中心丝的直径D大于冠丝的直径d。

根据一个优选实施例，第三带束层105d可以被布置为在径向方向上至少部分地覆盖零度增强层105c。这对零度增强层105c的至少一部分提供了有利和重要的保护。

优选地，第三带束层105d在其宽度的至少一半上覆盖零度增强层105c。在一个实施例中，第三带束层105d基本覆盖所有的零度增强层105c（例如，至少80%的零度增强层）。这提供了至少两个显著的优点。首先，零度增强层105c受到的由石块、砂砾或其他异物造成的损害大大减少，所述石块、砂砾或其他异物可以从胎面径向朝向轮胎内侧穿过，可能会导致氧化剂（例如水或湿气）朝向零度增强层105c的增强元件穿过。这保护了零度增强层105C的完整性，大大降低了轮胎在重建过程中由于对增强结构的腐蚀而被废弃的可能性。其次，轮胎的重建更容易和更安全。事实上，可以去除胎面而没有撕裂或拆开零度增强层105c的风险。

除了施加在相对于所述第二主带束层105b的径向外侧的位置的零度增强层105c之外或作为该零度增强层105c的替代，可以设想：在主带束105a、105b之间也设置零度层（例如，布置在带束结构的轴向外侧位置的条带或基本上与主带束层一样宽的层），和/或在轮胎的胎体结构101和径向最内的主带束105a之间也设置零度增强层（例如，布置在带束结构的轴向外侧位置的条带或基本上与主带束层一样宽的层）。这种类型的带束结构的一个示例将在下面进一步描述。

在这种情况下，在主带束之间和/或在胎体和径向最内的主带束之间布置的上述零度增强层可以通过将包括增强帘线的橡胶帘线或橡胶条带彼此相邻地轴向螺旋缠绕而形成。此外，关于这些增强层的增强元件，可参照上述与优选包括在零度增强层105c中的高伸长率帘线相关的描述。

参照图2，除层105a、105b、105c和105d之外，该图示出了橡胶间隔件105z，所述橡胶间隔件105z布置在这些层的端部之间以防止由于应力集中而产生的初始裂纹。

以下，示出了由本申请人在室内和室外对根据本发明构成的轮胎进行测试而获得的一些结果而与比较轮胎相对比。通过如表1所示的帘线增强的带束结构在这些测试中被使用。帘线的断裂负荷的测量是按照上述方法BISFA E6进行的。帘线的刚性的测量是通过以下进行的：对每根帘线构造预定义的直径的环（通过焊接端部）并测量引起环本身的预定破碎所需的力。

表1

从表1中可以注意到，帘线3+6×0.28和3+8×0.28的断裂负荷和刚度小于具有较大直径的丝的相应帘线3+8×0.33的断裂负荷和刚度。类似地，帘线3×（1×0.20+6×0.175）的断裂负荷和刚度小于具有较大直径的丝的帘线3×7×0.22的的断裂负荷和刚度。类似地，帘线5×0.25的断裂负荷和刚度小于具有较大直径的丝的帘线5×0.35的断裂负荷和刚度。

申请人构造了根据本发明的两个轮胎B和C，并将它们与比较轮胎A相对比。所有的轮胎A，B和C都具有相同的尺寸（315/80R22.5）且包括在图1和图2所示的带束结构。轮胎A、B和C的带束层的主要特性总结于表1.1和表1.2中。帘线的角度在表1.2中没有重复，因为其是不变的。

表1.1

表1.2

总的来说，轮胎B和C的带束结构包括形成有细丝的帘线，所述帘线的直径小于轮胎A的帘线的直径。总的来说，从A到B和C密度增加。虽然具有更大的密度，但是轮胎B和C的帘线（以及单根丝）的较小直径允许所形成的带束结构比参考轮胎A使用的带束结构更具有柔性、更薄、更轻。

带束结构的重量和沿图2中的截面H测量的带束结构的厚度示于表2中。

表2

	轮胎A	轮胎B	轮胎C
				重量[kg]	12	10.4	10.3
厚度[mm]	7.0	6.1	6.0

从表2中可以看出，轮胎B或C的带束结构（根据本发明）的重量比对比轮胎A的带束结构的重量小约13-14%。轮胎B或C的带束结构的厚度比对比轮胎A的带束结构的厚度小约14%。

带束结构的刚度测试

本申请人进行了室内试验，以评估轮胎A和B的带束结构的柔性参数fp。每个轮胎都被充气至1巴的压力。在此压力下，通过TRISCAN轮胎激光轮廓仪（Dr. Noll GmbH制造），在距离赤道平面的相同距离处测量沿赤道平面和沿（右侧和左侧）胎肩的半径。然后，轮胎充气至7巴的压力，沿赤道平面和在胎肩上进行相同的半径测量。对于每个胎肩，在右侧胎肩进行两次半径测量，在左侧胎肩进行两次半径测量，考虑所进行的测量的平均值。

对于每次测量，计算在1巴的充气压力和在7巴的充气压力获得的半径之间的差异、以及柔性参数fp。所得到的结果总结在表3中。

表3

轮胎A：当压力从1巴变为7巴时，轮胎半径增加2.050mm。平均而言，在胎肩区域的半径增加1.995mm。因此，直径的增加在中心和胎肩大致相同，轮胎以基本上均匀的方式变形。

轮胎B和C：当压力从1巴变为7巴时，轮胎的半径分别增加了2.080mm和1.580mm。平均而言，胎肩处的半径分别增加1.663mm和1.845mm。因此，直径的增加在中心和胎肩部处是不同的。

因此，根据本发明的轮胎B和C的带束结构的柔性比对比轮胎的带束结构高很多。

尽管带束结构的柔性增加，但是申请人既没有在类型A的轮胎和类型B/C的轮胎之间的着地区域的形式方面也没有在着地区域的压力分布方面发现任何实质性的差异。着地记录试验是使用由TEKSCAN制造的商业传感器进行的。

滚动阻力

本申请人使用根据ISO标准18164:2005的测试测量了轮胎A和B的滚动阻力。如果轮胎A的滚动阻力等于100，则轮胎B的测量滚动阻力为95，有利地减少了5%。考虑到带束结构增加了柔性，由于在着地区域可能会存在影响轮胎的更大的变形，柔性增加被认为可能会增加滚动阻力，因而上述阻力的减少是出乎意料的。

完整性测试

本室外测试是在将类型A和C的轮胎安装在拖车上的轨道上进行的，所述拖车承受过载，牵引车辆绕线路驱动，所述线路由交替的较大直径的圆环圈（被调整为基本上对应直线路径）跑道和较紧凑的8字形线路的跑道组成。因此，此测试模拟在非常严酷的条件下使用轮胎。在轮胎A的情况下，测试在约22,000公里处轮胎由于疲劳而破损后中断。轮胎A因而证实具有优异的阻力特点。在轮胎C的情况下，测试持续约25,000公里而不会遭遇任何破损，因此，提供了更好的结果。

在上述的完整性测试期间，申请人使用包括热电偶的系统测量了轮胎内轮胎和轮辋之间的平均温度，检测到在滚动期间，轮胎C所达到的温度比轮胎A所达到的温度低约2°-3°（对于相同的外部大气条件）。

基本上，根据本发明的轮胎出人意料地证明具有更好的完整性和滚动阻力特性，并比基准轮胎产生更少的热量。实现了所有这一切，尽管带束结构（和因此整个轮胎）的重量减少了不可忽略的量，此外所使用的金属增强帘线的刚度和断裂负荷小于在现有技术带束结构中通常使用的金属帘线的刚度和断裂负荷。

图6是根据本发明的适于宽基轮胎（例如宽度大于或等于365）的第二实施例的轮胎的带束结构的示意图。这些轮胎可以例如用于卡车和拖车单元的拖车（替换成对较窄的轮胎），或者也用于驱动单元的前轴。在这些轮胎的情况下，根本上重要的是，它们应该有最佳的完整性和应力-阻力特性。

对于这些轮胎，申请人也测试了使用更具有柔性的金属增强帘线，该帘线具有小直径并特别包括小直径金属丝，特别是在主带束层中。令人惊讶的是，尽管这些小直径的金属帘线的断裂负荷远小于通常用在重型运输轮胎的带束层中的帘线的断裂负荷，而且带束结构整体更具有柔性，但是申请人发现轮胎的完整性和/或抗应力特性也得到改善。

以与第一实施例相类似的方式，带束结构105包括第一主带束层105a和位于相对于所述第一主层结构105a的径向外侧的第二主带束层105b。金属层105a和105b和包括在其中的金属增强帘线的特性与第一实施例中相同，因此，其详细描述将不再重复。优选地，所述第二主带束层105b轴向延伸超出第一主带束层105a的端部。

带束结构105还可以包括第三带束层105d，所述第三带束层105d施加为带束结构105的径向最外层。层105d和包括在其中的金属增强帘线的特性与第一实施例中相同，因而其详细描述将不被重复。

又一主带束层105e可设置在相对于所述第二主带束层105b的径向外侧位置。又一主带束层105e的特性优选类似于主带束层105a和105b的特性。

有利的是，第二实施例的轮胎的带束结构105也包括零度增强层105c，所述零度增强层105c施加于相对于所述第一主带束层105a的径向内侧位置。该层105c可以基本上与主带束层一样宽。然而，优选该层105c由基本布置在带束105的轴向端部附近的有限宽度的条带制成。除了位置不同，此实施例的零度增强层105c具有与参考图1和图2描述的零度增强层105c的特性相类似的特性。可以有利地提供橡胶间隔件105z，其被布置在层的端部之间，以防止由于应力集中而引起的初始裂纹。

申请人构造了根据上述第二实施例的两个轮胎B1和C1，并将它们与具有不同带束结构的对比轮胎A1（目前申请人将其应用于某些产品）相对比。所有的轮胎A1、B1和C1都具有相同的基底尺寸（385/65R22.5）。轮胎B1和C1的带束结构示出于图6，而图7示出轮胎（对比轮胎）A1的带束结构。

轮胎（对比轮胎）A1的带束结构不同于轮胎B1和C1。图7示出了第一主带束105a、第二主带束105b，所述第二主带束105b沿径向位于第一主带束105a的外侧，且在轴向方向上延伸超出所述第一主带束105a，第三主带束105e沿径向位于第二主带束105b的外侧，且沿轴向方向在第二主带束105b之前终止，又一带束层105d沿径向位于第三主带束105e的外侧。在轮胎A1的带束结构中，具有双零度层105c。

在根据本发明构建的宽基轮胎的室内和室外测试期间，由申请人获得的某些结果（与对比宽基轮胎对比）在以下示出。在这些测试中使用表4中所示的帘线增强的带束结构。

表4

轮胎A1、B1和C1的带束层的主要特性总结于表4.1和表4.2中。

表4.1

表4.2

带束结构的重量和沿图6和7中的H-H截面测量的带束结构的厚度示于表5。

表5

	轮胎A1	轮胎B1	轮胎C1
				重量[kg]	15.5	15.8	16.6
厚度[mm]	7.7	8.2	8.1

沿剖面H-H，轮胎B1和C1的带束结构的厚度大于轮胎A1的厚度，这是因为在该截面中有五层而不是四层。

轮胎B1和C1的带束结构的重量稍稍大于该轮胎A1的重量。这取决于这样的事实，即带束层105d在轮胎B1和C1中轴向延伸的宽度大于在轮胎A1中轴向延伸的宽度。

本申请人对轮胎A1、B1和C1的原型进行了一系列室内和室外的实验测试。这些测试将在下面简要评论。

完整性测试

测试程序如上所述，但试验对于所有轮胎A1和C1都在18615 km中断。没有被损坏的轮胎。

申请人在如上所述的轨道上进行的测试结束时进行了轮胎A1和C1的剪切图形分析。

关于四个轮胎A1（对比轮胎），其被发现基本在所有的被检查区域中具有小的缺陷。

然而，关于四个轮胎C1（根据本发明），令人惊讶的是，其仅具有几个孤立的缺陷，且仅在四个轮胎的两个中具有缺陷。

在完整性试验期间，申请人测量轮胎（轮胎和轮辋之间）的平均温度，并注意到，轮胎C1所达到的温度显著低于轮胎A1所达到的温度，甚至低5-6℃。

带束结构的刚度测试

本申请人使用了与上述方法相同的方法进行了室内试验，以评估轮胎A1和B1的带束结构的柔性参数fp。所得到的结果总结在表6中。

表6

	轮胎A1（对比轮胎）	轮胎B1（根据本发明）
			中心半径差（dc）	1.76mm	0.95mm
胎肩半径差的平均值（ds）	2.88mm	2.18mm
			差（dc-ds）	-1.12mm	-1.23mm
柔性参数fp(|dc-ds|/dc)	63.6%	129.5%

从中可以看出，根据本发明的轮胎B1的带束结构的柔性是对比轮胎A1的带束结构的柔性约两倍。

申请人还没有完全理解根据本发明的轮胎的关于优异完整性和阻力特性的这些令人惊讶和出人意料的结果背后的原因。如上文所述，在这方面不限于任何一种理论，申请人认为带束结构的更大的柔性（这是通过使用由小直径的丝形成的更具有柔性的较小直径的帘线而获得的）导致带束结构和胎体结构的更好的总体工作性能，特别是更好的吸收和/或更好的消散由轮胎的滚动行驶和/或与粗糙地面的碰撞而获得的应力的性能。

Claims (22)

1.一种用于重载车辆车轮的充气轮胎（100），包括：

-包括至少一个胎体帘布层的胎体结构（101）；

-带束结构（105），其布置在相对于所述胎体结构（101）的径向外侧位置；

-胎面带（106），其布置在相对于所述带束结构（105）的径向外侧位置，

其中，所述带束结构（105）包括至少一个增强层（105c），所述增强层包括基本根据周向方向布置的多个增强帘线；

其中，所述带束结构（105）包括第一主带束层（105a）和第二主带束层（105b），所述第二主带束层在相对于所述第一主带束层的径向外侧；

其中，所述第一主带束层（105a）包括第一多个金属帘线（105m），所述第一多个金属帘线相对于所述周向方向倾斜第一角度，所述第二主带束层（105b）包括第二多个金属帘线（105m），所述第二多个金属帘线相对于所述周向方向倾斜第二角度；

其中，所述第一和所述第二多个金属帘线的金属帘线（105m）：

-包括多个直径不大于0.30mm的丝，并且

-直径不大于1.30mm。

2.如权利要求1所述的轮胎（100），其中，所述第一和所述第二多个金属帘线的帘线（105m）的直径在0.90mm和1.20mm之间。

3.如权利要求1或2所述的轮胎（100），其中，所述第一和所述第二多个金属帘线的帘线（105m）包括多个直径大于或等于0.20mm的丝。

4.如权利要求1、2或3所述的轮胎（100），其中，所述第一和所述第二多个金属帘线的帘线（105m）包括第一数量的中心丝和绕所述中心丝布置的第二数量的冠丝。

5.如权利要求4所述的轮胎（100），其中，所述中心丝和/或所述冠丝被预形成。

6.如任一前述权利要求所述的轮胎（100），其中，所述至少一个增强层（105c）包括第三多个金属帘线（105p），所述第三多个金属帘线包括多个绞合的股线，其中每条股线包括多根金属丝。

7.如权利要求6所述的轮胎（100），其中，所述第三多个金属帘线（105p）的帘线的直径在0.80mm和1.30mm之间。

8.如权利要求6或7所述的轮胎（100），其中，所述第三多个金属帘线（105p）的帘线包括直径小于或等于0.22mm的丝。

9.如任一前述权利要求所述的轮胎（100），其中，所述带束结构（105）还包括第三带束层（105d），所述第三带束层布置为带束结构（105）的径向最外层，其中，所述第三带束层（105d）包括第四多个金属帘线（105n），所述第四多个金属帘线包括多个丝。

10.如权利要求9所述的轮胎（100），其中，所述第四多个金属帘线的金属帘线（105n）的直径在0.70mm和1.2mm之间。

11.如权利要求9或10所述的轮胎（100），其中，所述第四多个金属帘线的金属帘线（105n）包括多个直径大于或等于0.22mm的丝。

12.如权利要求6、9、10或11所述的轮胎（100），其中，所述第三和/或所述第四多个金属帘线的金属帘线（105n）是高伸长率帘线。

13.如任一前述权利要求所述的轮胎（100），其中，所述轮胎具有大于或等于365mm的宽度（C），其中，所述带束结构（105）包括位于相对于所述第二主带束层（105b）的径向外侧的第三主带束层（105e），其中，所述第三主带束层包括第五多个金属帘线（105m），所述第五多个金属帘线相对于所述周向方向以第四角度倾斜。

14.如权利要求13所述的轮胎（100），其中，所述第五多个金属帘线的帘线（105m）的直径在0.90mm和1.20mm之间。

15.如权利要求13或14所述的轮胎（100），其中，所述第五多个金属帘线的帘线（105m）包括多个直径大于或等于0.20mm的丝。

16.如任一前述权利要求中所述的轮胎（100），其中，所述至少一个增强层（105c）被布置在相对于所述第二主带束层（105b）的径向外侧位置。

17.如任一前述权利要求所述的轮胎（100），其中，所述至少一个增强层（105c）被设置在所述胎体结构（101）和所述带束结构（105）之间。

18.如任一前述权利要求所述的轮胎（100），其中，所述至少一个增强层（105c）布置在两个主带束层之间。

19.如任一前述权利要求所述的轮胎（100），其中，所述至少一个增强层（105c）的宽度是带束结构（105）的最大宽度的约10%至约30%。

20.如任一前述权利要求所述的轮胎（100），其中所述带束结构（105）的大部分的层包括金属帘线（105n），所述金属帘线包括直径不大于0.30mm的多个丝，并且所述金属帘线的直径不大于1.30mm。

21.如权利要求1-19中的任一项所述的轮胎（100），其中所述带束结构（105）的所有层包括金属帘线（105n），所述金属帘线包括直径不大于0.30mm的多个丝，所述金属帘线的直径不大于1.30mm。

22.如任一前述权利要求所述的轮胎（100），其中，所述带束结构的柔性参数大于或等于10%。

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