CN105813855A - 具有减小的标称压力并在标称负载下增加相对变形的轮胎 - Google Patents

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Abstract

根据本发明，轮胎具有4bar至8bar之间的标称压力(Pn)和在标称负载下满足关系式Fr>0.14+(Pn?5)x0.013的相对变形(Fr)。胎冠帘布层(4)还包括平行并且周向定向的增强元件(42)的层。胎体帘布层的增强元件直径小于1mm并且这些增强元件由直径严格大于0.16mm的丝线制成。胎体帘布层的增强元件为金属帘线，有利地为非包覆的帘线，该金属帘线在所谓的透过性测试过程中的流速小于20cm3/min，并且在赤道平面上测量的、在胎面的外表面与轮胎的内表面之间的径向距离(D)小于32mm。

Description

具有减小的标称压力并在标称负载下增加相对变形的轮胎
技术领域
本发明涉及一种具有径向胎体增强件的轮胎，更具体地，涉及一种这样的轮胎：其用于装配至承载重型负载的车辆(例如，卡车、拖拉机、拖车或大客车)，所述车辆装配有轮辋的标称直径大于或等于22.5英寸的车轮。
背景技术
一般而言，在重型货物类型的轮胎中，将胎体增强件锚固于胎圈区域的每一侧上，并且在径向上被由至少两个层制成的胎冠增强件覆盖，所述胎冠增强件至少由两个层重叠并且由丝线或帘线形成，所述丝线或帘线在每一层内平行并且从一个层到下一层相互交叉，形成在10°至45°之间的周向方向角度。形成工作增强件的所述工作层甚至可以覆盖有至少一个称作保护层的层，并且所述工作层通过有利地由金属制成并且可延展的增强元件形成，所述增强元件称为弹性元件。其还可以包括一层低延伸性的金属丝线或帘线，与周向方向的角度在45°至90°之间，该层(称为三角层)径向位于胎体增强件与第一胎冠层(称为工作层)之间，该工作层由角度绝对值至多为45°的平行的丝线或帘线形成。三角层至少与所述工作层形成三角增强件，所述三角增强件在承受不同的压力下呈现出非常小的变形，所述三角层的关键作用是抵抗轮胎的胎冠区域中的所有增强元件所经受的横向压缩负载。
当帘线在等于10％的断裂载荷的张紧力下展示出最多0.2％的形变时，所述帘线被称为是不可延伸的。
当帘线在等于断裂载荷的张紧力下展示出至少3％的形变和小于150GPa的最大切线模量时，所述帘线被称为是弹性的。
周向增强元件与周向方向的角度包含在为0°的+2.5°和-2.5°的范围内的增强元件。
轮胎的周向方向(或纵向方向)为对应于轮胎外周并且由轮胎行进的方向限定的方向。
轮胎的横向或轴向方向平行于轮胎的旋转轴线。
径向方向为与轮胎的旋转轴线相交并且垂直于轮胎的旋转轴线的方向。
轮胎的旋转轴线为轮胎在常规使用期间绕其转动的轴线。
径向平面或子午平面为包含轮胎的旋转轴线的平面。
周向正中平面或赤道平面为垂直于轮胎的旋转轴线并且将轮胎划分为二等分的平面。
就金属丝线或帘线而言，根据标准ISO6892,1984，在拉伸负载下进行断裂载荷(最大负载，以N表示)、断裂强度(以MPa表示)以及断裂伸长(总伸长量，以％表示)的测量。
由于全世界公路网络的改善和高速公路网络的增张，称为“公路”轮胎的某些现有的轮胎希望以较高的平均速度来行驶越来越长的路程。由于轮胎的磨损降低，这些轮胎必要行驶的所有条件确实允许增加轮胎可以覆盖的距离。结合于这样的使用条件在重型负载下可能会导致相对较高的胎冠温度的事实，所测量的使用距离的增加必须至少成比例地增加轮胎的胎冠增强件的耐用性能。
实际上，存在有施加至胎冠增强件的应力，更具体而言为各胎冠层之间的剪切应力，在轴向最短的胎冠层的端部处操作温度增加过大的情况下，所述应力会导致在所述端部处出现裂纹并且该裂纹沿橡胶扩散。增强元件的两个层的边缘处也存在相同的问题，所述层不必须径向彼此相邻。
为了改善轮胎的胎冠增强件的耐用度，法国申请FR2728510提出：一方面，在胎体增强件与径向最接近旋转轴线的胎冠增强工作帘布层之间设置有由不可延伸的金属帘线形成的轴向连续帘布层(其与周向方向形成的角度至少等于60°并且轴向宽度至少等于最短的工作胎冠帘布层的轴向宽度)；另一方面，在两个工作胎冠帘布层之间设置额外的帘布层，该额外的帘布层由基本平行于周向方向进行定向的金属元件形成。
另外，法国申请WO99/24269尤其提出：在赤道平面的每一侧以及在基本平行于周向方向的增强元件的额外的帘布层的接近轴向延伸中，由从一个帘布层至下一个帘布层交叉的增强件形成的两个工作胎冠帘布层沿一定轴向距离联接，然后使用橡胶配混物的成型元件来至少沿所述两个工作帘布层的共有宽度的剩余部分而脱离联接。
周向增强元件层通常包括至少一根金属帘线，所述金属帘线进行缠绕以形成相对于周向方向小于8°的角度铺设的线圈。首先制造出来的帘线在设置到适当位置之前涂覆有橡胶配混物。随后，当轮胎被硫化时，在压力和温度的影响下，该橡胶配混物将透过帘线。
由此得到的在延长的道路高速行驶过程中的关于耐用度和磨损性能的结果一般是满意的。但是，似乎在某些行驶条件下，尤其是当超载时，某些轮胎有时会沿其胎面部分呈现更明显的磨损。
另外，无论如上文所述的设想的方案如何，增强元件的额外层的存在都会导致轮胎质量更大并且使得轮胎制造成本更高。
文献WO10/069676提出了采用可变间隔分布的周向增强元件的层。依据所选择的间隔，在周向增强元件层的中央和中间部分处间隔更宽，可以制造出具有令人满意的耐用度性能和改进的磨损性能的轮胎。另外，相比于包括以恒定间隔分布的周向增强元件层的轮胎，尽管由于需要通过填充大量聚合物来弥补增强元件的缺失，但是这种轮胎的重量和成本仍可以减小。
发明内容
本发明的目的是提出一种用于重型车辆的轮胎，与前述中的轮胎相比，所述轮胎对于无论在何种使用条件下的道路用途而言，其耐用度和磨损性能得以保持或者甚至得到改进，并且质量得以进一步降低。
根据本发明通过下述轮胎来实现该目标：该轮胎用于装配有车轮的重型车辆类型的车辆，该车轮的轮辋的标称直径大于或等于22.5英寸，所述轮胎具有径向胎体增强件，所述径向胎体增强件的标称压力(Pn)在4bar至8bar之间并且在标称负载下的相对变形(Fr)满足关系式Fr≥0.14+(Pn-5)x0.013，所述轮胎包括由增强元件的至少两个工作胎冠层形成的胎冠增强件，所述胎冠增强件从一个层至另一层相互交叉，并且与周向方向的角度在10°至45°之间，所述胎冠增强件自身由胎面径向覆盖，所述胎面通过两个胎侧而连接至两个胎圈，胎冠增强件额外地包括在该层内彼此平行并且周向定向的至少一层增强元件，该胎体增强件的增强元件的直径小于1mm并且由直径严格大于0.16mm的丝线制成，所述胎体增强件的增强元件为金属帘线(有利地为未包覆的帘线)，其在已知的透过性测试中展现为流速小于20cm3/min并且在赤道平面测量的位于胎面的外表面与轮胎的内表面之间的径向距离小于32mm。
标称负载是由ETRTO(欧洲轮胎轮辋技术组织)标准来对于给定尺寸的轮胎而限定的。
轮辋的标称直径也由ETRTO标准来限定。
通过限定，在轮胎的标称负载下的变形是轮胎的径向变形，或沿径向高度的相对变化，随着该轮胎从未负载的充气状态静止地变化至装载的充气状态，在标称负载情况下和在80％的标称压力处，对于给定尺寸的轮胎，由2013ETRTO标准来限定标称压力和标称负载。相对变形是由如下方式限定的：沿轮胎的径向高度的变化与在轮胎的外直径与测量的轮辋的标称直径(底座直径)之间的距离的一半的比来限定。轮胎的外直径为静态地未负载进行测量，但要被充气至标称压力。
沿轮胎的横截面进行橡胶配混物的厚度的测量，因此该轮胎处于未充气的状态。
在本发明的范围内，在层内彼此平行并且周向定向的元件可以为直线的增强元件，或为主要指向为周向方向并且绕该主方向波动的增强元件。
另外，在本发明的范围内，所述周向增强元件的至少一个额外层还可以在本发明的范围内径向设置于所述至少两个工作胎冠层的内侧、径向地设置于所述至少两个工作胎冠层的外侧、或甚至设置于所述至少两个工作胎冠层之间。
有利地，根据本发明，在层内彼此平行并且周向定向的所述增强元件的至少一个额外层的增强元件为金属帘线。
通过在给定的时间长度下测量在恒定压力下穿过测试样本的空气的体积，称为透过性测试的测试可以确定进行测试的帘线对空气的纵向透过性。本领域技术人员所熟知的这样的测试背后的原理是：验证施加至帘线以使其对于空气不可透过的处理的有效性；这已经由例如标准ASTMD2692-98进行了描述。
该测试在帘线上进行，所述帘线通过剥离而直接从硫化橡胶帘布层提取出(所述帘线对硫化橡胶帘布层进行增强)并因此被硫化橡胶透过。
在长度为2cm的周围围绕有硫化状态的橡胶配混物(或涂覆橡胶)的帘线上进行如下测试：在1bar压力下将空气注入至帘线的入口端，并且在出口端使用流量计(刻度例如从0至500cm3/min)对空气体积进行测量。在测量期间，将帘线的测试样本固定于压缩密封件(例如，利用致密的泡沫或橡胶制成的密封件)中，使得测量因而只考虑沿帘线的纵向轴线从一端至另一端穿过帘线的空气的量；使用由固体橡胶制成的测试样本(即，不具有帘线的测试样本)而事先对密封件自身的气密性进行测试。
帘线的纵向不可透过性越高，测量到的平均空气流速(10个测试样本的平均值)越低。由于执行的测试的精度为±0.2cm3/min，因此0.2cm3/min或更低的测量值被视为零；这对应于沿其轴线(即，沿其纵向方向)的气密性(完全气密)为合格的帘线。
该透过性测试也是一种间接测量橡胶配混物透过帘线的程度的简单方式。帘线透过有橡胶的程度越高，测量的流速越低。
也可以使用下述方法来估算帘线的透过程度。对于分层的帘线的情况而言，该方法首先包括消除长度为2至4cm之间的测试样本的外层，从而随后可以沿纵向方向和沿给定的轴线来测量橡胶配混物的长度相对于测试样本的长度的总和。橡胶配混物的长度测量没有包括沿该纵向轴线的未被透过的空间。沿绕测试样本的外周分布的三条纵向轴线来重复该测试，并且对五个帘线的测试样本重复该测试。
当帘线包括多个层时，在已经新变为外层的层上重复第一(消除)步骤，并且沿纵向轴线再次测量橡胶配混物的长度。
随后计算由此确定的橡胶配混物的长度与测试样本的长度的全部比值的平均值，从而限定帘线的透过程度。
有利地，根据本发明，所述胎体增强件的增强元件是由直径小于或等于0.20mm的丝线制成的。
优选地，根据本发明，轮胎的标称压力小于7.5bar，并且更优选为大于5bar。
优选地，也根据本发明，在标称负载下的相对变形大于18％。
相比于以更常规方式生产的相同尺寸的轮胎而言，根据本发明的轮胎有效地具有更小的质量，具有显著减小的胎冠厚度和显著减小的胎面厚度。一般这种轮胎的胎冠厚度(其对应于沿赤道平面测量的、胎面的外表面与轮胎的内表面之间的径向距离)通常大于35mm，胎面的厚度大于22mm。
根据本发明，胎面的厚度有利地小于20mm。
为了使得胎冠处的厚度可以减小，发明人决定倾向于如下使用轮胎，其中，使标称压力减小并优选为小于7.5bar，在标称负载下的相对变形增加并且优选为大于18％。这是由于，在充气压力比正常使用情况中小大约20％时，轮胎的使用条件实际上使得可以对轮胎的胎冠(特别是对于磨损)提出更少的要求。发明人也可以证明，由在层内彼此平行并且周向定向的至少一层增强元件的存在而引起的沿周向的刚性增加甚至可以将磨损保持。
发明人也能够证明，胎体增强件的增强元件的直径小于1mm并且是由直径严格大于0.16mm的丝线制成，并且结合高于一般程度的根据本发明的透过程度，从而显现出轮胎可以抵挡在行驶期间产生的应力(特别是在标称压力优选为小于7.5bar并且在标称负载下的相对变形优选大于18％的接地胎面处)。之后，胎体增强件的增强元件有效地经受疲劳现象。
根据本发明的轮胎得到的结果因此证明，当在比一般充气压力小大约20％的充气压力条件下行驶时，并且所述轮胎在标称负载下的相对变形优选地大于18％时，所述轮胎可以维持令人满意的耐久性和磨损性能。
发明人还能够证明，充气压力比一般充气压力小大约20％的情况与胎体增强件的增强元件的透过程度高于通常的情况的结合使得增强元件(特别是对胎体增强件)产生较少的不利影响，这是“热氧化”现象的结果。因此，发明人还提出，减小形成轮胎的腔体的径向最内的聚合物组合物的厚度，从而进一步减小轮胎的质量。
本发明更具体地涉及“重型货物”类型的轮胎，其中，轮辋的高度H与最大轴向宽度S的比(或形状比)严格大于0.64。
当轮胎安装于其工作轮辋处并且充气至其标称压力时，高宽比H/S为轮辋上的轮胎的高度H与轮胎的最大轴向宽度S的比。高度H限定为在胎面的最大半径与胎圈的最小半径之间的差。
有利地，根据本发明，沿赤道平面测量的、在胎面的外表面于轮胎的内表面之间的径向距离大于15mm。
根据本发明的优选的实施方案，在轮胎的胎面宽度与最大宽度之间的比小于或等于0.80。相比于根据本发明的小于或等于0.80的比，在一般轮胎的胎面宽度与最大宽度之间的至少大3.5％。发明人可以证明，使用比一般的压力情况小大约20％的压力能够减小胎面的宽度，同时保持磨损性能(特别地由于保持了胎面与地面的接触区域)。根据本发明的轮胎因此可以进一步变轻，由于与胎面宽度的减小相关，制成胎冠增强件的层的宽度进一步减小。
在安装于其轮辋并且充气至标称条件(根据本发明的轮胎的标称条件为一般轮胎的标称条件的80％)的未负载的轮胎处测量宽度。
根据本发明的一个优选的实施方案，在被称为透过性测试中，胎体增强件的帘线显示出小于10cm3/min并且优选为小于2cm3/min的流速。
根据本发明的有利的替代形式，胎体增强件的至少一个层的金属增强元件为具有至少两个层的帘线，至少内层是由聚合物组合物(例如橡胶配混物)制成的层所包覆，所述聚合物组合物是优选地基于至少一种二烯弹性体的非交联的、可交联的或经交联的橡胶配混物。
称作“分层帘线”或“多层帘线”的帘线为由中央芯部和一个或多个围绕该中央芯部布置的线股或丝线的实际为同心的层制成的帘线。
本发明进一步提出了用于装配有车轮的重型车辆类型的车辆的轮胎径向胎体增强件，该车轮的轮辋的标称直径大于或等于22.5英寸，并且该轮胎径向胎体增强件的标称压力(Pn)在4bar至8bar之间，并且在标称负载下的相对变形(Fr)满足关系式Fr≥0.14+(Pn-5)x0.013，该轮胎包括由增强元件的至少两个工作胎冠层形成的胎冠增强件，所述增强元件从一个层至另一层相互交叉，并且与周向方向的角度在10°至45°之间，所述增强元件自身由胎面径向覆盖，所述胎面通过两个胎侧而连接至两个胎圈，所述胎冠增强件额外地包括在该层内彼此平行并且周向定向的至少一层增强元件，胎体增强件的增强元件的直径小于1mm并且由直径严格大于0.16mm的丝线制成，所述至少一层胎体增强件的所述金属增强元件为具有至少两个层的帘线，至少内层由聚合物组合物(例如橡胶配混物)制成的层所包覆，所述聚合物组合物是优选地基于至少一种二烯弹性体的非交联的、可交联的或经交联的橡胶配混物，并且在赤道平面测量的位于胎面的外表面与轮胎的内表面之间的径向距离小于32mm。
在本发明的范围内，具有至少两个层的帘线的至少一个内层包覆有由聚合物组合物制成的层，其在称作透过性测试的测试中呈现为流速小于20cm3/min并且有利地小于2cm3/min。
已知的是，表述“基于至少一种二烯弹性体的组合物”意味着，组合物包括作为主要部分的所述二烯弹性体(即，质量分数大于50％)。
应当注意，根据本发明的包覆部围绕其所覆盖的层而连续地延伸(即，该包覆部沿垂直于帘线半径的帘线的“直辐射”方向连续)从而其形成有利地具有近似于圆形的横截面的连续套筒状部。
还应当注意的是，该包覆部的橡胶配混物可以为可交联的或经交联的，即，按照定义其包括交联体系，该交联体系适用于使组合物可以随着其硫化(即，变硬而非熔化)而进行交联；因此，该橡胶配混物可以称为不可熔化的，这是由于其不可以通过加热而熔化，无论其被加热到何种温度。
已知的是，“二烯”弹性体或橡胶为至少部分来自于二烯单体(即，具有两个碳-碳双键的单体，所述双键可以为共轭的，或可以不为共轭的)的弹性体(即，均聚物或共聚物)。
优选地，橡胶包覆部的交联体系被称为硫化体系，即，其基于硫(或基于硫供体)和硫化主促进剂。可以将各种已知的次促进剂或硫化活化剂添加至该基础的硫化体系。
除了所述的交联体系之外，根据本发明的包覆部的橡胶配混物还可以包括可以用于轮胎的橡胶配混物的所有的一般的成分，例如基于炭黑和/或基于无机增强填料(例如二氧化硅)的增强填料、抗老化剂(例如抗氧化剂)、增量油、增塑剂或使得组合物更易于在原始状态中进行处理的试剂、亚甲基受体和供体、树脂、双马来酰亚胺、已知的RFS(间苯二酚-甲醛-二氧化硅)类型的粘合促进剂或金属盐，尤其是金属钴盐。
优选地，将该包覆部的组合物选择为与根据本发明的帘线对所述橡胶基质进行增强所使用的组合物一致。因此，在包覆部的与橡胶基质的各自的材料之间不存在潜在的不相容性的问题。
根据本发明的一个替代形式，胎体增强件的至少一层的金属增强元件为可以用作轮胎的胎体增强件的增强元件的[L+M]或[L+M+N]结构的分层金属帘线，该分层金属帘线包括由至少一个中间层C2环绕的第一层C1，第一层C1具有L根直径为d1的丝线(L的范围为从1至4)，中间层C2具有M根直径d2的以螺距P2螺旋缠绕在一起的丝线(M的范围为从3至12)，所述层C2可以由外层C3所围绕，外层C3为N根直径d3的以螺距P3螺旋缠绕在一起的丝线(N的范围为从8至20)，包覆部由基于至少一种二烯弹性体的非交联的、可交联的或经交联的橡胶配混物制成，在[L+M]结构中所述橡胶配混物覆盖所述第一层C1，并且在[L+M+N]结构中所述橡胶配混物覆盖至少所述层C2。
优选地，内层(C1)的第一层的丝线的直径在0.10mm至0.5mm之间，外层(C2，C3)的丝线的直径在0.10mm至0.5mm之间。
优选地，外层(C3)的所述丝线进行缠绕的螺旋的螺距在8mm至25mm之间。
在本发明的范围内，螺距表示平行于帘线的轴线所测量的长度，该螺距的丝线在该长度后绕帘线的轴线进行了一个完整的旋转；因此，如果通过两个垂直于该轴线的两个平面而将轴线进行分段并且分开长度等于构成帘线的层的丝线的螺距，则在这两个平面中的该丝线的轴线在对应于所讨论的丝线的层的两个圆上位于相同的位置。
有利地，帘线具有以下特征中的一个，更优选地具有以下所有特征：
-层C3为饱和层，即，在该层中没有足够的空间来添加至少一根直径为d3的第(N+1)根丝线，N表示可以围绕层C2而缠绕于一个层的最多数量的丝线；
-橡胶包覆部还覆盖了内层C1和/或将中间层C2的相邻对的丝线分开；
-橡胶包覆部实际上覆盖层C3的每个丝线的所有径向内半周，以使得其将该层C3的相邻对的丝线分开。
优选地，橡胶包覆部的平均厚度范围为0.010mm至0.040mm。
一般而言，可以将本发明实施为使用任意类型的金属丝线(尤其由钢制成)以形成上述的胎体增强件帘线，例如，由碳钢制成的丝线和/或由不锈钢制成的丝线。优选地是由碳钢制成，但当然也可以使用其他钢或其他合金。
当使用碳钢时，其碳含量(钢的重量％)优选为在0.1％至1.2％之间，更优选为从0.4％至1.0％；所述含量表示在轮胎所需的机械性能与丝线的工作性之间的良好折中。应当注意，0.5％至0.6％之间的碳含量最终会使得这样的钢更加便宜，这是由于这样的钢更易于获得(拉制)。本发明的其他有利的实施方案根据应用目的还可以使用具有低碳含量的钢，例如碳含量在0.2％至0.5％之间，着尤其考虑了更低的成本和更容易获取到。
可以使用各种本领域技术人员已知的技术得到根据本发明的帘线，例如采用两个步骤，首先通过使用挤压头以包覆芯部或L+M式的中间结构(层C1+C2)，随后第二步骤是围绕这样包覆的层C2将剩余的N根丝线(层C3)扭转成缆或捻合的最终操作。在缠绕和解绕的潜在中间操作期间，由橡胶包覆部所表现出的在原始状态下的粘性问题可以通过本领域技术人员已知的方式来解决，例如，通过使用塑料夹层薄膜。
至少一个胎体增强层的这样的帘线为例如从专利申请WO2005/071157、WO2010/012411、WO2010/054790和WO2010/054791所描述的帘线中选择的。
根据本发明的实施方案的有利的替代形式，周向增强元件的层具有大于0.5xS的轴向宽度。
当轮胎安装于其工作轮辋并且充气至其推荐的压力时，S为轮胎的最大轴向宽度。
沿轮胎的横截面进行增强元件的层的轴向宽度的测量，因此该轮胎处于未充气的状态。
根据本发明优选的实施方案，至少两个工作胎冠层具有不同的轴向宽度，轴向最宽的工作胎冠层的轴向宽度与轴向最窄的工作胎冠层之间的轴向宽度的差在10至30mm之间。
根据本发明的一个优选的实施方案，周向增强元件的层径向地位于两个工作胎冠层之间。
根据本发明的该实施方案，周向增强元件的层可以将胎体增强件的增强元件限制为被压延至比径向位于工作层外侧的相似层更大的程度范围。优选地，通过至少一个工作层而与胎体增强件径向分开，以限制强加于所述增强元件的要求，并且不使其过度疲劳。
有利地，根据本发明，径向相邻于周向增强元件的工作胎冠层的轴向宽度大于周向增强元件的所述层的轴向宽度，优选地，在赤道平面的每一侧并且在周向增强元件的层的中间轴向延长上，相邻于周向增强元件的层的所述工作胎冠层沿轴向宽度联接，并且随后通过橡胶配混物的所述第一层来至少沿共用于所述两个工作层的宽度的剩余部分而脱离联接。
在相邻于周向增强元件的层的工作胎冠层之间的这样的联接使得作用在设置为最接近于联接的轴向最外的周向元件上的拉伸应力可以减小。
根据本发明的一个有利的实施方案，周向增强元件的所述至少一个层的增强元件为金属增强元件，该金属增强元件在0.7％伸长率下具有在10GPa至120GPa之间的割线模量和小于150GPa的最大切线模量。
根据优选的实施方案，增强元件的割线模量在0.7％伸长率下小于100GPa并且大于20GPa，优选为在30GPa至90GPa之间，并且更优选地，小于80GPa。
优选地，增强元件的最大切线模量小于130GPa，更优选地，小于120GPa。
在抗伸长的拉伸应力曲线上测量上文中的给定的模量值，拉伸应力对应于利用5N的预负载所测量的拉伸力除以增强元件的金属的横截面积。
根据一个优选的实施方案，周向增强元件的至少一个层的增强元件为金属增强元件，所述金属增强元件具有作为相对伸长率的函数的拉伸应力曲线，其具有用于较小伸长的较缓梯度、以及用于较大伸长的基本恒定的较陡梯度。周向增强元件的层的这样的增强元件一般称为“双模量”元件。
根据本发明的优选的实施方案，基本恒定的较陡梯度体现为在0.4％至0.7％之间的相对伸长。
上文已经列出的增强元件的各个特征测量于来自轮胎的增强元件。
更具体而言，适合于根据本发明的周向增强元件的至少一层的产品的增强元件为例如3x(0.26+6x0.23)5.0/7.5SS结构的组件。所述帘线在0.7％下的割线模量等于45GPa并且最大切线模量等于100GPa，在作为伸长量的函数的拉伸应力曲线上测量所述模量，所述拉伸应力对应于利用5N的预负载所测量的张力除以增强元件中的金属的横截面积(即，在所述示例的情况下为0.98mm2)。
根据本发明的第二实施方案，周向增强元件可以由金属元件形成，并且切割成形成长度远远短于最短层的周面的段，但是，优选地大于所述周面的0.1倍，所述部分之间的段轴向彼此偏离。还优选地，周向增强元件的层的单位宽度的拉伸弹性模量小于在相同情况下测量到的最具拉伸性的工作胎冠层承受拉力的弹性模量。这样的实施方案可以采用简单的方式赋予周向增强元件的层这样的模量：其可以容易地进行调节(通过选择相同行的部分之间的间隙)，但是在所有情况下均低于由相同但是连续的金属元件构成的层的模量，周向增强元件的层的模量测量于取自轮胎的切割元件的硫化层。
根据本发明的第三实施方案，周向增强元件为波状金属元件，该波状的振幅与波长的比a/λ至多等于0.09。优选地，周向增强元件的层的单位宽度承受拉力的弹性模量小于在相同情况下测量到的最具拉伸性的工作胎冠层承受拉力的弹性模量。
另外，为了减小轮胎的质量，根据本发明的有利的替代形式，所述至少两个工作胎冠层的增强元件的直径小于1.1mm，所述增强元件自身由直径小于0.3mm的丝线制成。
有利地，根据本发明的实施方案的所述替代形式，所述至少两个工作胎冠层的增强元件为不可伸长的增强元件。
优选地，其为金属帘线。
根据本发明的有利的替代形式，所述至少两个工作层的增强元件为具有饱和的层的金属帘线，所述层在称为透过性测试的测试中展现出小于5cm3/min的流速。
根据本发明的有利的实施方案，在称为透过性测试的测试中展现出小于5cm3/min的流速并且属于所述至少两个工作层的所述金属增强元件为具有至少两个饱和层的帘线，至少一个内层覆盖有由聚合物组合物制成的层，该聚合物组合物例如为优选基于至少一种二烯弹性体的可交联的或经交联的橡胶配混物。
根据本发明的实施方案的替代形式获得的结果已经有效地证明，其就耐用度和磨损性能而言至少性能相同，轮胎具有更小的质量。这是由于，在工作层中的增强元件的直径相比于在传统轮胎中的所述增强元件的直径的减小导致了重量的进一步减小。所述增强元件的一般直径通常大于1.3mm。
优选地，根据本发明的实施方案的该替代形式，所述至少两个工作胎冠层的增强元件满足以下关系式：
其中，Fr为增强元件的断裂载荷，其在从轮胎取得的增强元件上测得，以daN表示，
α为形成于所述至少两个工作胎冠层的增强元件与赤道平面的周向方向之间的平均角度，
P为在赤道平面中的所述至少两个工作胎冠层的增强元件相隔的平均螺距，以mm表示，
Pg为对应于标称负载的轮胎充气压力，以daN/mm2表示，
为测量于赤道平面中的轮胎的内直径，以mm表示。
在本发明的范围内，增强元件的层的部分的螺距为两个连续的增强元件之间的距离。在所述增强元件的纵向轴线之间沿垂直于至少一个所述纵向轴线的方向测量该螺距。所述至少两个工作胎冠层的螺距Pi在未安装的轮胎上测得。
内直径在被安装并且充气至充气压力Pg的轮胎上测得。
所述至少两个工作层的增强元件的直径d在从轮胎获取并且之前已将任何的外部聚合物残渣除去的增强元件上测得。
关系式表示这样的情况：根据该情况，考虑到周向定向的增强元件的至少一层的存在，发明人认为通过工作层(尤其在轮胎的胎冠上的工作层)足以改善周向刚性。
发明人还能够证明，轮胎的胎冠增强件的变轻伴随有其厚度的减小，这是由于工作层的增强元件的直径的减小。该工作增强件的厚度减小与聚合物组合物厚度相关，所述聚合物组合物厚度相比于传统轮胎的厚度减小。
发明人还证明，由工作层的变轻而导致的周向刚性的减小可以减小轮胎的胎冠增强件的所述整体周向刚性，尤其在轮胎的中间(即，围绕赤道平面)减小所述整体周向刚性，因此可以改进轮胎有关磨损的性能。这是因为，在一定的行驶条件下，相比于在更传统的设计中所观察到的磨损，在胎面的中间与边缘之间发生的不均匀的磨损减小。所述至少两个工作层的增强元件的直径的减小可以进一步减小轮胎对于胎面冲击的敏感性，相比于更传统的轮胎，根据本发明的胎冠设计使得整体更加柔性。
本发明的优选的实施方案还计划通过称为弹性元件的增强元件的至少一个额外层(称为保护层)来在外部对胎冠增强件进行径向补充，所述弹性元件相对于周向方向定向为在10°至45°之间的角度，并且与由径向邻近所述弹性增强元件的工作层的元件形成的角度相同方向。
根据上文中描述的本发明的任意一个实施方案，胎冠增强件可以进一步通过由钢制成的金属增强元件的三角层而径向在胎体增强件与最接近所述胎体增强件的径向内工作层之间进行补充，所述金属增强元件相对于周向方向的角度大于50°并且方向与由径向最接近胎体增强件的层的增强元件形成的角度相同。
本发明还提出了由车轮和轮胎组成的安装组件，所述车轮的轮辋具有大于或等于22.5英尺的标称直径，所述轮胎采用根据上文描述的通用形式或其替换形式，或者甚至优选或有利地实施方案的形式。
附图说明
通过参考所附附图，并由下文中给出的本发明的一些示例性实施方案的描述，将更清晰地了解本发明的进一步的细节和有利的特征，这些附图显示了：
图1为根据本发明的一个实施方案的轮胎的子午线图解示意图，
图2为图1的轮胎的胎体增强帘线的一个示例的示意性横截面示意图。
为了使所述附图更加易于理解，附图没有按比例绘制。
具体实施方式
图1仅示出了轮胎的一半的示意图，其绕轴线XX’而对称地延伸，所述轴线XX’表示轮胎的周向中平面或赤道平面。
在图1中，尺寸为315/70R22.5的轮胎1的高宽比H/S为0.7，H为在轮胎1在其安装轮辋处的高度，S为轮胎1的最大轴向宽度。所述轮胎1包括锚固于两个胎圈(图中未示出)的径向胎体增强件2。胎体增强件由单层金属帘线形成。该胎体增强件2由胎冠增强件4箍绕(覆盖)，胎冠增强件4从内侧向外而径向形成：
-胎冠增强件4的第一工作层41由2+7x0.357.5/15SS构造的不可延伸的非包覆的金属帘线形成，所述第一工作层41在赤道平面与周向方向形成25°角。
-胎冠增强件4的周向增强元件的层42，其由3x(0.26+6x0.23)5/7.5SS构造的“双模量”的不锈钢金属帘线形成，
-胎冠增强件4的第二工作层43，其由2+7x0.357.5/15SS构造的非包覆的不可延伸的金属帘线形成，所述第二工作层43在赤道平面与周向方向形成25°角，并且与层41的金属帘线交叉，
-胎冠增强件4的保护层44，其由3x2x0.354/6SS构造的弹性金属帘线形成。
第一工作层41的轴向宽度L41等于234mm。
周向增强元件42的层的轴向宽度L42等于196mm。
第二工作层43的轴向宽度L43等于216mm。
胎冠增强件本身由胎面5覆盖。
在赤道平面沿径向方向测量的胎面的外表面与轮胎的内表面之间的厚度等于30mm。
在赤道平面沿径向方向测量的在保护层44的增强元件的径向最外点与胎面的外表面之间的胎面的厚度等于19mm。
在轮胎的横截面处测量厚度，因此，轮胎没有进行安装或充气。
对于胎体增强件而言，根据本发明，增强元件为1x0.20+6x0.18+12x0.1810/10ZZ构造的金属帘线。
这样的帘线的直径为0.95mm。
图2示出了图1的轮胎1的这种胎体增强帘线21的示意性横截面示意图。该帘线21为非包覆分层帘线，其为1+6+12结构，其由中央芯部(由丝线22形成)、中间层(由六根丝线23形成)和外部层(由十二根丝线25形成)形成。
其具有以下特征(d和P的单位为mm)：
-1+6+12的结构；
-d1＝0.20(mm)；
-d2＝0.18(mm)；
-P2＝10(mm)；
-d3＝0.18(mm)；
-P2＝10(mm)；
-(d2/d3)＝1；
其中，d2和P2分别为中间层的直径和螺距，并且d3和P3分别为外部层的丝线的直径和螺距。
帘线的中心部由中央芯部(由丝线22形成)和中间层(由六根丝线23形成)制成，根据本发明，该帘线的中心部包覆有基于未硫化的二烯弹性体的橡胶配混物24(处于原始状态)。由挤压头进行包覆，所述挤压头对由围绕有六根丝线23的丝线22制成的中心部进行挤压，并且之后进行将围绕已包覆的中心部的十二根丝线25扭转并捻合的最终操作。
根据上述方法测量的帘线21的透过力等于95％。
制成橡胶包覆部24的弹性体组合物是由上述组合物制成的，并且在此具体示例中与帘线旨在进行加强的胎体增强件的脱脂层13具有相同的配方(基于天然橡胶和炭黑)。
根据本发明，直径小于1mm并且由直径大于0.16mm的丝线制成的胎体增强件的帘线能够生产出在根据本发明的充气压力下的耐用度性能令人满意的轮胎。
在根据本发明生产的轮胎上进行耐用度测试，并且与相同尺寸的参照轮胎进行比较。
所述参照轮胎具有相同的胎冠增强件，并且包括胎体增强件，胎体增强件的帘线为1x0.20+6x0.18+12x0.1810/10ZZ结构，所述帘线不具有由基于二烯弹性体的橡胶配混物24制成的包覆层。
在赤道平面测量的胎面的外表面与轮胎的内表面之间的径向距离D等于35mm。
沿赤道平面的胎面的厚度等于23mm。
因此，根据本发明的轮胎使得重量可以减小6kg，这表示相比于参照轮胎，该轮胎的整体质量可以减小大约9％。
将根据本发明的轮胎充气至压力为7.2bar。将参照轮胎充气至压力为9bar。
在根据本发明的轮胎的标称负载下的相对变形等于18.5％。
在参照轮胎的标称负载下的相对变形等于15％。
进行的测试包括破坏性的滚筒道路行驶测试；在滚筒道路上的该类型的测试模拟直线长时间跑道测试。
对于根据本发明的轮胎和参照轮胎，负载条件是相同的。
根据本发明的轮胎所覆盖的距离基本上等于参照轮胎所覆盖的距离。
使用相同的轮胎进行其他轮胎磨损性能测试。采用下述相同的方式对两个轮胎进行磨损测试：使装配有这些轮胎的车辆沿表示常规使用的路径来行驶。在行驶过50000km的距离后，就外观和磨损水平而言，轮胎磨损的程度基本一致。
发明人还证实了，在测试期间，根据本发明的轮胎使得滚动阻力性能相对于参照轮胎而有所改进，尽管其在比要求低20％的充气压力下使用。事实上，本领域技术人员可能已经预期到，轮胎的滚动阻力在这些条件下将会变差。看起来，质量的节约足以弥补由压力带来的影响，甚至改善这种性能。
也生产了根据本发明的其他轮胎：相较于先前生产的轮胎，通过使用0.26+6x0.2615S类型的包覆的帘线而只对胎冠增强件进行了改变。因此，根据本发明生产的轮胎使得重量可以减小7kg，这表示相比于参照轮胎，该轮胎的整体重量可以减小大约10.5％。
另外，使用充气至压力为7.2bar的该轮胎进行了相同的测试，并且证实磨损和耐用度性能类似于从上述轮胎得到的磨损和耐用度性能。
最后，利用根据本发明生产的该第二种轮胎，滚动阻力性能仍得到进一步的改善。

Claims (14)

1.一种用于装配有车轮的重型车辆类型的车辆的轮胎(1)，该车轮的轮辋的标称直径大于或等于22.5英寸，所述轮胎(1)具有径向胎体增强件，所述径向胎体增强件的标称压力(Pn)在4bar至8bar之间并且在标称负载下的相对变形(Fr)满足关系式Fr≥0.14+(Pn-5)x0.013，该轮胎(1)包括由增强元件的至少两个工作胎冠层(41,43)形成的胎冠增强件(4)，所述胎冠增强元件(4)从一个层至另一层相互交叉并且与周向方向的角度在10°至45°之间，所述胎冠增强元件(4)自身由胎面(5)径向覆盖，所述胎面通过两个胎侧而连接至两个胎圈，所述轮胎(1)的特征在于，胎冠增强件(4)额外地包括至少一层增强元件(42)，所述至少一层增强元件(42)在该层内彼此平行并且周向定向，该胎体增强件的增强元件的直径小于1mm并且由直径严格大于0.16mm的丝线制成，所述胎体增强件的增强元件为金属帘线，有利地为未包覆的帘线，其在已知的透过性测试中展现为流速小于20cm3/min并且在赤道平面测量的位于胎面的外表面与轮胎的内表面之间的径向距离(D)小于32mm。
2.根据权利要求1所述的轮胎(1)，其特征在于，所述胎体增强件的增强元件是由直径小于或等于0.20mm的丝线制成的。
3.根据权利要求1或2所述的轮胎(1)，其特征在于，轮胎的标称压力小于7.5bar。
4.根据前述权利要求的任一项所述的轮胎(1)，其特征在于，轮胎在标称负载下的相对变形大于18％。
5.根据前述权利要求的任一项所述的轮胎(1)，其特征在于，高宽比H/S严格大于0.64。
6.根据前述权利要求的任一项所述的轮胎(1)，其特征在于，在赤道平面中测量的在胎面的外表面与轮胎的内表面之间的径向距离(D)大于15mm。
7.根据前述权利要求的任一项所述的轮胎(1)，其特征在于，胎面的宽度与轮胎的最大宽度之间的比小于或等于0.80。
8.根据前述权利要求的任一项所述的轮胎(1)，其特征在于，胎体增强件的至少一个层的金属增强元件为至少具有两个层的帘线(21)，并且至少内层由聚合物组合物制成的层(24)所包覆，所述聚合物组合物为例如优选地基于至少一种二烯弹性体的非交联的、可交联的或经交联的橡胶配混物。
9.一种用于装配有车轮的重型车辆类型的车辆的轮胎(1)，该车轮的轮辋的标称直径大于或等于22.5英寸，该轮胎(1)具有径向胎体增强件，所述径向胎体增强件的标称压力(Pn)在4bar至8bar之间并且在标称负载下的相对变形(Fr)满足关系式Fr≥0.14+(Pn-5)x0.013，所述轮胎(1)包括由增强元件的至少两个工作胎冠层(41,43)形成的胎冠增强件(4)，所述胎冠增强件(4)从一个层至另一层相互交叉并且与周向方向的角度在10°至45°之间，所述胎冠增强元件(4)自身由胎面(5)径向覆盖，所述胎面通过两个胎侧而连接至两个胎圈，所述轮胎(1)的特征在于，胎冠增强件(4)额外地包括至少一层增强元件(42)，所述至少一层增强元件(42)在该层内彼此平行并且周向定向，该胎体增强件的增强元件的直径小于1mm，并且所述胎体增强件(2)的增强元件由直径严格大于0.16mm的丝线制成，所述至少一层胎体增强件(2)的所述金属增强元件为具有至少两个层的帘线(21)，所述帘线的至少内层由聚合物组合物制成的层(24)所覆盖，所述聚合物组合物是例如优选地基于至少一种二烯弹性体的非交联的、可交联的或经交联的橡胶配混物，并且在赤道平面测量的位于胎面的外表面与轮胎的内表面之间的径向距离(D)小于32mm。
10.根据前述权利要求的任一项所述的轮胎(1)，其特征在于，胎冠增强件(4)在两个工作胎冠层(41,43)之间包括至少一层增强元件(42)，所述增强元件(42)在层内彼此平行并且周向定向。
11.根据前述权利要求的任一项所述的轮胎(1)，其特征在于，所述在层内彼此平行并且周向定向的至少一层增强元件(42)的增强元件为金属增强元件，该金属增强元件在0.7％伸长下具有在10至120GPa之间的割线模量以及小于150GPa的最大切线模量。
12.根据前述权利要求的任一项所述的轮胎(1)，其特征在于，所述至少两个工作胎冠层(41,43)的增强元件具有小于1.1mm的直径，所述增强元件自身由直径小于0.3mm的丝线制成。
13.根据前述权利要求的任一项所述的轮胎(1)，其特征在于，胎冠增强件(4)进一步包括由金属增强元件形成的三角层，所述金属增强元件与周向方向的角度的绝对值大于50°。
14.根据前述权利要求的任一项所述的轮胎(4)，其特征在于，通过称为弹性元件的增强元件的至少一个称为保护层的额外层(44)来在外部对胎冠增强件(4)进行径向补充，所述弹性元件相对于周向方向定位为角度在10°至45°之间，并且方向与由径向与其邻近的工作层的不能延伸元件形成的角度相同。
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