CN106414107A - 用于机动车辆的轮胎 - Google Patents
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Abstract
一种用于机动车辆的轮胎(10),其包括:胎体结构;带束结构,所述带束结构施加在所述胎体结构的径向外部位置;和胎面带,所述轮胎具有至少约0.30的横向曲率比;胎体结构包括至少一个胎体层(3),所述胎体层包括通过帘线制成的织物增强元件,所述帘线在负荷/伸长率图中在约2%的伸长率条件下具有至少55N的弹性反应;轮胎具有至少一个胎面部分,所述胎面部分包括固化的弹性体材料,所述固化的弹性体材料通过固化弹性体化合物获得,所述弹性体化合物包括:100phr的至少一种弹性体聚合物;介于30phr至130phr之间的至少一种增强填料,所述增强填料包括至少60%的无机材料,所述无机材料选自二氧化硅、氧化铝、硅酸盐、铝碳酸镁、碳酸钙、高岭土、二氧化钛以及它们的混合物;介于1phr至35phr之间的至少一种树脂。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于机动车辆的车轮的轮胎。
特别地,本发明涉及一种用于机动车辆的车轮的高性能轮胎,换言之,所述轮胎能够承受至少约210km/h的最大速度或者支撑至少约210kg的最大负荷或者它们的组合。优选地,本发明涉及一种旨在安装在“超级运动”型机动车辆的车轮上的轮胎,所述“超级运动”型机动车辆具有大排量发动机(例如,600cm3或更大)和/或高功率(例如100-200马力或者更大),所述“超级运动”型机动车辆既可以应用在道路上也可以应用在赛道上。
背景技术
例如本申请人名下的专利申请WO2011012944、WO2011012980、WO2012164436、WO2013021271中描述了适于运动用途的两轮高性能车辆的轮胎;还在US7658216、US8011403和WO2013172699中描述了用于两轮车辆的轮胎以及用于轮胎的化合物。
发明内容
近年来,一直存在将拥有越来越大的功率的“超级运动”用途的机动车辆引入到市场中的趋势。实际上,在市场中已经存在这种超级运动型机动车辆,所述超级运动型机动车辆具有1000cm3的排量,并且具有超过180马力的功率。
本申请人已经发现对既可以在道路上又可以在赛道上使用的超级运动型车辆的需求日益增加。
同时,本申请人发现就要求运动驾驶(例如,可在赛道上实现)以及就使用寿命和在任何气象和季节条件下驾驶(全年在道路上使用用机动车辆)方面而言对高性能轮胎的需求日益增加。
本申请人还发现,即使通过更换轮胎(例如通过按照联合用途选择一对赛道轮胎和一对道路轮胎)也似乎无法满足当前的性能需求,这些当前的性能需求通常不同并且相互之间存在较大的差异。
根据本申请人的发现,最近的趋势表明用户除了越来越高的使用寿命以便降低更换轮胎的频率之外,还希望在装配超级运动型机动车辆的轮胎中能够实现在干燥和/或炙热路面上的驾驶性能和速度以及极端操控条件下的性能与在潮湿或润湿路面和/或在寒冷气候条件下或在非最优路面上的驾驶性能和抓地力的结合。
利用一对轮胎来满足这些差异较大的需求是一项极其富有挑战的任务,通常,以不同的方式通过应用适用于特定问题的技术方案来解决上述需求中的每一个,但是这种用于特定问题的技术方案与其他技术方案是相互矛盾的。
例如,本申请人发现,对于在干燥路面和/或高温条件下使用的高性能轮胎(赛道轮胎)的胎面化合物,使用大量的炭黑填料,而对于在湿路面和/或低温条件下使用的胎面化合物而言,通常趋向于选择所谓的白色填料,例如,二氧化硅和硅酸盐。
另外,刚性轮胎结构(其通常用在跑道上,在跑道上,轮胎相对于制造商给出的压力被放气零点几巴(several tenths of a bar),以具有更大的胎印区域,从而适当地响应极端操作)似乎不符合这样的道路应用,在所述道路应用中,对于充气至由制造商建议的压力的轮胎,要求不同路面上的舒适度、抓地力和应力吸收能力。
然而,本申请人惊奇地发现,通过使用刚性胎体结构与特定的轮胎轮廓以及白色填料含量较高的弹性体胎面化合物的结合,能够获得在不同气候和季节条件下在赛道和道路上使用的高性能轮胎,并且所述高性能轮胎就行驶的公里距离而言也是耐用的。
这看起来令人惊讶,原因在于利用白色填料(例如,二氧化硅、硅酸盐等)含量较高弹性体材料获得的胎面(通常用在潮湿路面和寒冷气候,并且通过使刚硬的,因此适于非极端条件下的驾驶)看起来并不是非常适于与刚性结构组合以提供运动驾驶性能。
本发明涉及一种用于机动车辆的轮胎,其包括胎体结构、施加在胎体结构的径向外部位置的带束结构、施加在带束结构的径向外部位置的胎面带,其中,轮胎的横向曲率比至少为约0.30。所述胎体结构包括至少一个胎体层,所述胎体层包括织物增强元件,所述织物增强元件通过帘线获得,所述帘线在负荷/伸长率图中在约2%的伸长率条件下具有至少55N的弹性反应。轮胎具有至少一个胎面部分,所述胎面部分包括固化的弹性体材料,所述固化的弹性体材料通过固化弹性体化合物获得,所述弹性体化合物包括:100phr的至少一种弹性体双烯聚合物;介于30phr至130phr之间的至少一种增强填料,所述增强填料包括至少60%的无机材料,所述无机材料选自二氧化硅、氧化铝、硅酸盐、铝碳酸镁、碳酸钙、高岭土、二氧化钛以及它们的混合物;介于1phr至35phr之间的至少一种树脂。
本申请人已经发现,相对刚性的胎体结构、具有较大曲率的轮廓和在存在树脂的情况下高二氧化硅含量的固化的弹性体材料的组合允许轮胎在以极端高速操纵为特征的运动驾驶期间和/或在不同气候条件下的驾驶期间的突然的方向和抓地力改变的过程中实现高性能,并且允许延长轮胎的使用寿命。本申请人认为这种改进能够是由于提高了轮胎与构成胎面的高二氧化硅和/或硅酸盐含量的固化的弹性体材料的相互作用,即使通常用于在湿路面和寒冷气候中驾驶,所述固化的弹性体材料与所述结构和轮廓相结合也允许轮胎实现高性能操作而不会使温度过度升高,即使在干路面上的极端驾驶条件下也是如此。
本发明能够包括以下特征中的一个或多个。
优选地,织物增强元件能够由天然纤维或者合成纤维单独地或混合地构成,所述合成纤维选自人造纤维、莱赛尔纤维、聚酯(例如,PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PVA(聚醋酸乙烯酯))、聚芳酰胺(例如,诸如的芳纶)。
优选地,用于获得胎体层的织物增强元件的纤维材料选自聚酯、人造纤维、莱赛尔纤维、聚芳酰胺或者通过组合上述材料中的两种或者更多种的纱线获得的混合纤维。
优选地,所述至少一种增强填料包括至少70%的无机材料,所述无机材料选自二氧化硅、氧化铝、硅酸盐、铝碳酸镁、碳酸钙、高岭土、二氧化钛以及它们的混合物。
优选地,所述至少一种增强填料包括至少90%的无机材料,所述无机材料选自二氧化硅、氧化铝、硅酸盐、铝碳酸镁、碳酸钙、高岭土、二氧化钛以及它们的混合物。
优选地,所述至少一个胎面部分是胎冠部分,所述胎冠部分布置在轮胎的赤道面处。
优选地,所述胎冠部分轴向地延伸轮胎的胎面的轴向延伸部的至少30%。
优选地,所述胎冠部分轴向地延伸轮胎的胎面的轴向延伸部的至少50%。
优选地,所述胎冠部分轴向地延伸轮胎的胎面的轴向延伸部的至少65%。
优选地,所述增强帘线在负荷/伸长率图中在约2%的伸长率条件下具有不大于约120N的弹性反应。
优选地,所述增强帘线在负荷/伸长率图中在约2%的伸长率条件下具有不大于约100N的弹性反应。
根据本申请人,限制胎体结构的刚性允许保持良好或最优的道路驾驶性能,而不会显著降低感知到的舒适度以及在速度操纵和换档期间的过于快速的响应。
优选地,轮胎的胎肩区域中的曲率半径(下文还称作胎肩半径)和横向或轴向截面的最大宽度之间的比至少为0.60。
优选地,轮胎的胎肩半径和横向截面的最大宽度之间的比至少为0.70。
根据本申请人,胎肩半径和最大截面宽度之间的较大的比(即,胎肩区域中的更扁平的轮廓)允许通过轮胎获得较大的胎印区域并且因此获得较大的支撑区域,即使在运动驾驶中可能达到的高外倾角的条件下也是如此。
根据本发明的胎面化合物包括至少一种弹性体双烯聚合物(a1)。
根据一个实施例,所述至少一种弹性体双烯聚合物(a1)能够例如选自通常应用在与能够与硫交联(固化)的弹性体合成物中并且特别适于制造轮胎的弹性体双烯聚合物,即,所述至少一种弹性体双烯聚合物(a1)能够例如选自这样的弹性体聚合物或共聚物,所述弹性体聚合物或共聚物具有不饱和链,所述不饱和链具有通常低于20℃的玻璃化温度(Tg),所述玻璃化温度优选地介于0℃至-110℃之间。这些聚合物或共聚物能够是天然的,或者能够通过一种或多种共轭二烯的溶液聚合、乳液聚合或者气相聚合获得,所述一种或者多种共轭二烯任选地与选自单芳乙烯(monovinylarenes)的至少一种共聚用单体和/或极性单体混合。
对于胎面化合物而言,能够优选地单独或者混合地使用聚丁二烯(BR)聚合物和/或丁苯(SBR)聚合物。
替代地,能够使用包括聚异戊二烯(天然的或合成的)和丁苯(SBR)聚合物的混合物。
优选地,丁苯(SBR)聚合物能够以介于约1phr至100phr之间、更加优选地介于5至90phr之间的数量存在于本发明的化合物中。
优选地,在本发明的化合物中并且特别地在胎面化合物中,可以不存在聚丁二烯,或者可以包括数量介于约1phr至100phr之间、优选地介于约1phr至80phr之间、更加优选地介于5phr至50phr之间的聚丁二烯。
优选地,丁苯聚合物能够来自溶液或乳液,并且包括数量通常介于约10%至40%、优选地介于约15%至30%之间的苯乙烯。
优选地,丁苯聚合物能够具有低分子量,平均分子量Mn小于50000g/mol,优选地介于1000g/mol和50000g/mol之间。
如上所述,胎面带的弹性体材料包括至少一种增强填料,所述增强填料的数量一般介于1phr和130phe之间。增强填料能够选自氢氧化物、氧化物和水合氧化物(oxide hydrates)、盐和金属盐水合物或者它们的混合物和/或炭黑。
增强填料能够优选地选自二氧化硅、氧化铝、硅酸盐、铝碳酸镁、碳酸钙、高岭土、二氧化钛以及它们的混合物。
对于某些胎面部分和轮胎的其它部件的化合物而言,增强填料能够是炭黑自身或者添加到上述无机材料(氢氧化物、氧化物和水合氧化物、盐和金属盐水合物或者它们的混合物)的炭黑。
能够应用在本发明中的二氧化硅通常能够是火成二氧化硅或者优选地白炭黑,其中,BET表面面积(根据ISO标准5794/1测量)介于50m2/g和500m2/g之间,优选地介于70m2/g和200m2/g之间。
-轮胎的“曲率比”表示胎面带的径向最靠外的点和轮胎的横向截面的最大宽度(还称作最大弦)之间的距离与轮胎的横向截面的最大宽度之间的比。曲率比还称作轮胎的所谓“横向曲率”。
-“横向截面的最大宽度”(或最大弦)表示轮胎轮廓的最大宽度,换言之,表示端点为胎面轮廓的两个轴向最靠外的点的线段的尺寸;
-胎肩区域的曲率半径或胎肩半径指的是更好地近似在以赤道面的线和轮胎的半轮廓的最大弦之间的交点为中心的轴向更靠外的角部分(例如30°)中的胎面的实际轮廓的半径。
-术语phr(“每百份橡胶的份数”的首字母缩写)表示按重量计每100份的总弹性体基体的按重量计的份数。对于计算100份总弹性体基体而言,不考虑可能存在的添加剂(例如延伸油(extension oil))。
-关于测量织物增强元件的线密度和拉伸性能,参照由BISFA(国际人造纤维标准化局)标准化的测试。
-特别地:
-对于芳纶纤维(AR);
-BISFA-对位芳纶纤维纱线的测试方法,2002年版
-确定线密度-第六章
-确定拉伸性能-第七章-测试程序-第7.5段-利用初始预拉伸程序
-对于人造纤维(RY)和莱赛尔纤维(LY):
-BISFA-纤维胶、铜氨丝、醋酸盐、三醋酸盐和莱赛尔纤维纱线的测试方法-2007年版,确定拉伸性能-第七章-拉伸测试条件:在炉中的干燥测试-表格7.1-表格7.1-测试程序-段落7.5-在炉中在干燥松弛条件下对样本进行测试-小段7.5.2.4。
-对于聚酯(PET、PEN、PVA)
-BISFA-聚酯纱线的测试方法-2004年版
-确定拉伸性能-第七章-程序A
-制备实验室样本:制备松弛样本-段落7.4.1.1=>在可折叠卷线轴上制备样本
-制备实验室样本和执行测试:人工测试-段落7.5.2.1=>c)
-开始程序=>e)在程序开始时预拉伸。
术语“弹性体聚合物”是在轮胎领域中使用的术语并且在数百专利和非专利文献中使用。作为示例,可以提到1992年由Prentice Hall出版的Eugene Guth的“Elastomeric polymer networks”。在本领域中该术语已经多年作为通用技术语言的一部分,并且通常用于表示具有弹性性能(即,主要是低的杨氏模量)的聚合物。
附图说明
通过参照附图对本发明的优选实施例的以下详细描述中,本发明的轮胎的其它特征和优势将变得更加显而易见。在所述附图中:
图1示意性示出了用于机动车辆的轮胎的径向截面;
图2以示意图示出了用于机动车辆的轮胎的轮廓的曲率;
图3示出了用于胎体层的若干增强元件的负荷伸长率图。
具体实施方式
在图1中,附图标记10整体表示用于机动车辆车轮的轮胎。这种轮胎是优选地用在用于“超级运动”部分的机动车辆的车轮上的轮胎。
特别地,轮胎10是高性能轮胎,所述高性能轮胎能够安装在“超级运动”或者“比赛用”机动车辆(即,也应用在赛道上的大排量发动机(例如,600cm3或者更大)和/或大功率(例如,约90至100kw或者更大)的机动车辆)的车轮上。
用于机动车辆的车轮的高性能轮胎指的是能够承受至少约210km/h的最大速度或者能够支撑至少约210kg的最大负荷或者它们的组合的轮胎。
轮胎10限定赤道面X-X和旋转轴线(图中未示出)。还限定了根据轮胎的旋转方向布置的圆周方向和垂直于赤道面X-X和/或平行于该旋转轴线的轴向方向。
参照图1,轮胎10包括胎体结构2,所述胎体结构2由至少一个胎体层3形成,所述胎体层3包括多个增强元件(帘线)。
胎体结构2的内壁通常覆盖有密封层或者所谓的“衬里”,所述密封层主要由不透气的弹性体材料层构成,并且适于在轮胎充气之后确保轮胎的气密性。
包括在胎体层3中的增强元件优选地包括由纤维材料制成的织物帘线。
在负荷伸长率图中,这种帘线在约2%伸长率的条件下具有至少55N的弹性反应。优选地,在负荷伸长率图中,所述增强帘线在约2%伸长率的条件下具有不大于约120N的弹性反应。更优选地,在负荷伸长率图中,所述增强帘线在约2%伸长率的条件下具有不大于约100N的弹性反应。
用于制造帘线的纤维材料能够由天然纤维或者合成纤维单独或者混合地构成,所述合成纤维选自人造纤维(Rayon)、莱塞尔纤维(Lyocell)、聚酯(例如,PEN、PET、PVA)、聚芳酰胺(例如,诸如的芳族聚酰胺)。更特别地,用于获得帘线的纤维优选地选自聚酯、人造纤维(Rayon)、莱塞尔纤维(Lyocell)、聚芳酰胺或者由上述材料中的两种或更多种形成的混合物。
帘线通常由一根或多根股线形成,所述一根或多根股线具有直径介于0.35mm和1.5mm之间的初级线。
形成帘线或者增强元件的纱线或者股线的支数或者线密度能够用分特(dTex)表示,即,10000m长的线或者线状增强元件的用克表示的质量。
例如:
RY(人造纤维)1840/2(48×48)表示这样的帘线,该帘线由人造纤维制成的两根纱线或者股线形成,每根纱线或者股线的线密度或者支数为1840dTex(帘线的总支数等于3680dtex)。帘线的“总支数”表示捻在一起以形成帘线的纱线或股线的线密度或支数的总和。这个示例的每根纱线或者股线自捻(48捻/分米),并且两根或者更多根纱线或者股线捻在一起(48捻/分米,优选地沿着相反的方向),以形成帘线。
优选地,用于帘线的每根纤维纱线或者纤维股线的线密度或者支数均大于约500dtex。
优选地,每根纤维纱线或者纤维股线的线密度或支数小于约4000dtex。
优选地,帘线的总线密度或者总支数介于单根1200/1dTex帘线的1220dTex和由捻在一起的三根3680/3dTex帘线赋予的11040dTex之间,其中,/1或者/3表示每个构造中捻在一起的纱线的股线的数量。
以下为用于获得本发明的帘线的支数的示例:
-1100/2dTex形式的2200dTex
-1220/2dTex形式的2440dTex
-1840/2dTex形式的3680dTex
-2440/2dTex形式的4880dTex
-1840/3dTex形式的5520dTex
-2440/3dTex形式的7320dTex
-3680/2dTex形式的7360dTex
在图3中,给出了以下帘线的负荷伸长率曲线:
AR 1100/2 45×45
RY 3680/2 33×33
RY 2440/2 25×25
LYO 1840/3 38×38
RY 1840/3 38×38
PET 1670/2 33×33
NY 1400/2 40×40
PEN 2200/2 35×35
如能够观察到的那样,测试的尼龙NY 1400/2 40×40和聚酯PET1670/2 33×33的拉伸特性在2%伸长率的条件下小于55N(对于获得能够用于本发明的目的的胎体结构而言,55N被视为是最小的)。
施加到成对或者成双的纱线的捻转能够与施加到单根纱线的捻转同向或者反向。
为了获得帘线,能够选择由不同的材料制成和/或具有不同的支数的纱线或者股线,以形成这样的纱线,随后被单独地加捻(自捻)或者与其它纱线一起加捻(混合帘线)。
优选地,用这样的帘线增强至少一个胎体层,所述帘线布置成基本相互平行,所述帘线的密度大于60帘线/分米,优选地大于70帘线/分米,优选地小于140帘线/分米。
从胎体层或者橡胶包覆织物的增强帘线的在2%处的弹性反应,通过将所述帘线在2%条件下的弹性反应乘以密度,能够推断出所述层上的总弹性反应。优选地,针对形成胎体层的橡胶包覆织物获得的上述值至少为6500N/分米,优选地大于7000N/分米,优选地小于14000N/分米。
包括在至少一个胎体层3中的增强元件优选地径向地布置,即,根据相对于圆周方向介于70°和110°之间的角度更优选地介于80°和100°之间的角度布置。
至少一个胎体层3根据大体环面构造成形,并且至少一个胎体层3通过其相对的圆周边缘3a与至少一个环形增强结构相接合。
特别地,至少一个胎体层3的相对的侧向边缘3a能够围绕环形增强结构卷起,每个环形增强结构均包括一个或多个金属环形胎圈芯4和逐渐变细的弹性体填料5,所述弹性体填料5占据限定在胎体层3和胎体层3的对应的卷起的侧向边缘3a之间的空间。
轮胎的包括胎圈芯4和填料5的区域形成所谓的胎圈9,所述胎圈9用于将轮胎锚固在对应的安装轮辋(未示出)上。
在一个未示出的实施例中,通过使利用由前述帘线增强的弹性体材料制成的多个条靠近(approaching)来获得至少一个胎体层,所述至少一个胎体层的相对的侧向边缘在没有卷起的情况下与设置有两个环形插入件的特定环形增强结构相联。弹性体材料填料能够布置在相对于第一环形插入件的轴向外部位置。而第二环形插入件能够布置在相对于胎体层的端部的轴向靠外位置。最后,额外的填料能够设置在相对于所述第二环形插入件的轴向外部位置而不必与第二环形插入件接触,这最终获得了环形增强结构。
带束结构6沿着圆周施加在胎体结构2的径向外部位置,所述带束结构6包括至少一个带束层6a,所述至少一个带束层6a通常由橡胶包覆的帘线形成。优选地,通过基本平行且并排布置以形成多个线圈的帘线获得带束层6a。这些线圈基本根据圆周方向定向(通常具有介于0°和5°之间的角度),对于线圈的铺设位置,这个定向通常称作相对于轮胎的圆周方向的“0度”。
优选地,通常称作“0度”的带束层6a能够包括单根帘线的并排的线圈或者包括橡胶包覆织物的条状元件的线圈,所述橡胶包覆织物具有轴向并排放置的帘线。
带束层6a的帘线是织物帘线或者金属帘线。优选地,这种帘线是金属的,并且由高碳含量的钢丝(即,碳含量为至少0.6%至0.7%的钢丝)制成。
优选地,这种金属帘线是高伸长率(HE)帘线。
为了提高带束结构和胎体结构之间的附着性,由弹性体材料制成的粘合层7插置在上述两个结构之间。
在一个未示出的实施例中,带束结构6能够由至少两个径向叠置的层构成。这两个层布置成使得第一带束层的帘线相对于轮胎的圆周方向倾斜定向,而第二层的帘线也具有倾斜定向,但是相对于第一层的帘线基本对称地交叉。
胎面带8沿着圆周叠置在带束结构上;在该胎面带8上,在与轮胎的固化同时进行的模制操作之后,通常获得纵向和/或横向凹陷部,所述纵向和/或横向凹陷部布置成限定所需的胎面花纹。
根据一个优选实施例,通过弹性体材料获得胎面带8,所述弹性体材料由化合物获得,所述化合物包括基本作为单一填料(即,除了存在小于2%、优选地小于1%的其它填料之外,并且更加优选地不存在其它填料)的二氧化硅,所述单一填料的数量优选地介于70phr至130phr之间。
优选地,胎面带8包括:环形中央部分,所述环形中央部分具有横向延伸部,所述横向延伸部介于所述胎面带的横向延伸部的20%和65%之间,并且环形中央部分包括具有70%二氧化硅的增强填料;和包括基本100%二氧化硅的环形侧向部分和肩部部分。
在另一个优选实施例中,胎面带包括:用于环形中央部分的弹性体材料,其具有作为增强填料的100%的二氧化硅,所述环形中央部分延伸部位所述胎面带的横向延伸部的50%至70%;和用于肩部部分的弹性体材料,其包括至少80%的炭黑。
根据优选实施例,还提供了由两个径向叠置部分(已知为“盖和底部”)制成的胎面,其中,所述两个径向叠置部分中的径向更靠外部分(盖)和径向更靠内部分(底部)包括不同的二氧化硅量,例如,其中,“底部”由主要由炭黑填充的化合物或者二氧化硅填充数量等于或大于50%至60%的化合物制成。
轮胎10还能够包括一对侧壁,所述一对侧壁在相对的侧上侧向地施加在所述胎体结构2上。
轮胎10具有截面高度H,在赤道面上在胎面带的顶部和由通过轮胎的胎圈的基准线r表示的配合直径之间测量所述截面高度H。
轮胎10还具有:截面宽度C,所述截面宽度C由胎面自身的侧向相对的端部之间的距离限定;和曲率,所述曲率由在轮胎赤道面上测量得到的从通过胎面自身的端部E的线到胎面的顶部的距离f和上述截面宽度C之间的比的具体值限定。胎面的端部E能够形成有边缘。
本发明的轮胎的曲率比f/C至少为约0.30。
在一个实施例中,本发明的用于机动车辆的轮胎旨在安装在后轮上,所述后轮的弦尺寸(chord size)基本介于160mm和210mm之间。
优选地,后轮轮胎的胎面的径向外部点和通过后轮轮胎的胎面自身的侧向相对的端部的线之间的距离(f)基本介于50mm和80mm之间。优选地,对于后轮轮胎而言,横向曲率比(f/C)基本大于约0.33,更加优选地介于0.35和0.50之间。优选地,总/弦(H/C)高比基本介于0.5和0.7之间。
在另一个实施例中,轮胎旨在安装在机动车辆的前轮上,所述前轮的弦尺寸基本介于110mm和130mm之间。
优选地,前轮轮胎的胎面的径向外部点和通过前轮轮胎的胎面自身的侧向相对的端部的线之间的距离(f)能够基本介于45mm和65mm之间。优选地,横向曲率/弦(f/C)比能够介于0.35和0.60之间,更加优选地介于0.40和0.50之间。优选地,(总高度)/弦(H/C)比基本介于0.6和0.9之间。
本发明的轮胎允许在它们的侧壁具有相当大的高度(例如,高度侧壁比(H-f)/H的值大于0.35,更加优选地对于后轮轮胎而言大于0.4,而对于前轮轮胎而言大于0.5)时改进性能。
优选地,本发明的轮胎的横向截面的胎肩半径和最大宽度之间的比大于0.60。
图2示出了后轮轮胎的胎面轮廓Pr的形迹和插补的轮廓Pi,能够根据所述插补的轮廓Pi确定上述胎肩半径。
为了确定胎肩半径,轮胎安装在用于轮胎测量的基准ETRTO轮辋上,轮胎被充气至标称压力(例如,对于后轮轮胎,2.9bar),并且以使得能够测量胎面的外部轮廓的方式在纸上以1:1的比例记录该外部轮廓(忽略凹陷部)。所获得的轮廓Pr被相对于x-x轴线(所述x-x轴线代表赤道面的线)分成两个对称的半体(半轮廓),并且利用一系列圆弧对其中一个半体进行插补(interpolate),所述一系列圆弧通常为1至3圆弧R1、R2、R3。圆弧的数量和最优的系列是允许最小化相对于实际轮廓的偏差的数量和系列,从而获得插补的轮廓Pi。
图2中例示的是提供了在插补的轮廓Pi的点E1、E2处连接的三个圆弧的插补。胎肩半径为圆弧Rs的半径或者轴向更靠外的圆弧Rs、R2(从半轮廓的轴向端部开始以30°的角度所对的半轮廓上确定的弧)的半径的平均值,每个均为半径。
示例
本申请人针对轮胎实施了下文所述的若干比较测试。
首先,根据表格1中给出的配方获得胎面化合物。
通过将100%的炭黑用作增强填料来制备第一化合物C1。通过将约90%的二氧化硅用作主要增强填料来制备第二化合物。
表格1
(*):针对每100phr的干燥弹性体聚合物,掺入37.5phr油的聚合物(100phr的掺入油的SBR等同于72.7phr丁苯弹性体)
顺丁橡胶:EuropreneBR60(意大利Enichem elastomeri)聚丁二烯橡胶
SBR:丁苯橡胶掺油共聚物,利用硅氧烷功能化,Dow ChemicalCompany,其中Tg=-23℃
炭黑:炭黑N234(ASTM级)
二氧化硅:1165MP Rhodia
硅烷:Si69-Degussa Silane
油:TDAE油(Vivatec)-H&R集团
甲基苯乙烯树脂:甲基苯乙烯树脂(F85-EastmanChemical Company)
氧化锌:工业级ZnO(Rhein Chemie)
硬酯酸:(Undesa)
6PPD:1,3dimethylbutyl-N-phenylparaphenylenediamine(6PPD Eastman Chemical Company)
蜡:微晶蜡(Repsol)
促进剂:N-Cyclohexyl-2-benzothiazyl sulfenamide(Vulcacit CZ,Bayer)
DPG:二苯胍(DPG Eastman Chemical Company)
这些化合物用于获得超级运动型轮胎的胎面带的弹性体材料。
为了所需的性能改进,本申请人将后轮轮胎Metzeler M5 180/55ZR 17作为比较驾驶测试的基准;该轮胎过去是并且现在仍然是运动用户极度推崇的基准轮胎。
因为在运动驾驶中这种后轮轮胎比前轮轮胎受到更大程度的热应力,所以针对后轮轮胎实施测试的决定尤为具有挑战性。
因此,通过分别使用上述化合物C1和C2获得轮胎中的胎面,制造超级运动型机动车辆的后轮的第一个两组轮胎(T1和T2),所述轮胎具有以下结构:
-胎肩半径/弦比=0.56
-具有织物胎体层的胎体结构,所述胎体层由Rayon 1840/2的增强帘线制成,织物密度为120帘线/分米;
-胎体层的增强帘线的在2%伸长率条件下的弹性反应等于每帘线约45N,这等效于胎体层的约5400N/分米。
就胎面而言,通过使用化合物C2获得第三组轮胎(T3),并且第三组轮胎具有以下轮胎结构:
-胎肩半径/弦比=0.72
-具有织物胎体层的胎体结构,所述胎体层由Rayon 2440/2的增强帘线制成,织物密度为97帘线/分米;
-胎体层的增强帘线的在2%伸长率条件下的弹性反应等于每帘线约90N,这等效于胎体层的约8730N/分米。
在私人赛道上进行不同的测试,执行一系列操纵,以测试驾驶性能和稳定性。驾驶员的评估是多次操纵的评估值的平均。
在第一测试中,比较轮胎T1和轮胎T2。充气压力是2.9bar,跑道的沥青温度是48℃并且空气温度为29℃。
利用Suzuki GSX 1250F执行测试。
表格2总结了测试者的记分表。这些测试的结果表示为轮胎T2与作为基准的一组基准轮胎T1相比较的结果。在以下表格中给出的值表示在多次测试(6次测试)中获得的值的平均值。
在这种情况下,符号“=”表示作为基准的一组轮胎T1的水平(认为作为基准的一组轮胎T1的水平较高),符号“+”表示相对于基准组提高了性能。
另一方面,用符号“-”表示相对于基准组更低的性能。
表格2
表格1中的结果清晰地表明没有根据本发明的教导修改的轮胎(其中,胎面由高二氧化硅含量的弹性体材料制成)在高温条件下性能交叉,并且特别地无法与由正常生产的轮胎提供的高性能相比。
本申请人已经实施另一个系列的测试,用于比较后轮轮胎T1与后轮轮胎T3。
在第二测试中,比较按照上述方式获得的后轮轮胎T1和后轮轮胎T3。充气压力为2.9bar;跑道的沥青温度为40℃,并且空气温度为29℃。
利用Honda CBR 1000R执行测试。
表格3总结了测试者的记分表。这些测试的结果表示为轮胎T3与作为基准的一组基准轮胎T1相比较的结果。在以下表格中给出的值表示在多次测试(6次测试)中获得的值的平均值。
在这种情况下,符号“=”表示作为基准的一组轮胎T1的水平(认为作为基准的一组轮胎T1的水平较高),符号“+”表示相对于基准组提高了性能。
另一方面,用符号“-”表示相对于基准组更低的性能。
表格3
对于高温条件下的驾驶性能和稳定性,根据本发明的轮胎T3显示出比已经较佳的比较轮胎T1更好的特性,这表明这种轮胎(其通常由于其高二氧化硅含量而适于在寒冷气候以及在湿路面上驾驶)也特别地适于在干路面和高工作温度条件下工作。
Claims (15)
1.一种用于机动车辆的轮胎(10),所述轮胎包括:
-胎体结构;
-带束结构,所述带束结构施加在所述胎体结构的径向外部位置;
-胎面带,所述胎面带施加在相对于所述带束结构的径向外部位置;
-所述轮胎具有至少约0.30的横向曲率比;
-所述胎体结构包括至少一个胎体层,所述至少一个胎体层包括通过帘线制成的织物增强元件,所述帘线在负荷/伸长率图中在约2%的伸长率条件下具有至少55N的弹性反应;
-所述轮胎具有至少一个胎面部分,所述至少一个胎面部分包括固化的弹性体材料,所述固化的弹性体材料通过固化弹性体化合物获得,所述弹性体化合物包括:100phr的至少一种弹性体聚合物;介于30phr至130phr之间的至少一种增强填料,所述增强填料包括至少60%的无机材料,所述无机材料选自二氧化硅、氧化铝、硅酸盐、铝碳酸镁、碳酸钙、高岭土、二氧化钛以及它们的混合物;介于1phr至35phr之间的至少一种树脂。
2.根据权利要求1所述的用于机动车辆的轮胎,其中,所述织物增强元件能够由天然纤维或合成纤维单独地或混合地构成,所述合成纤维选自人造纤维、莱赛尔纤维、聚酯(例如,PEN、PET、PVA)、聚芳酰胺(例如,诸如的芳纶)。
3.根据权利要求1或2所述的用于机动车辆的轮胎,其中,用于获得胎体层的所述织物增强元件的纤维材料选自聚酯、人造纤维、莱赛尔纤维、聚芳酰胺或者通过组合上述材料中的两种或更多种的纱线获得的混合物。
4.根据前述权利要求中的任意一项所述的用于机动车辆的轮胎,其中,帘线的总线密度或总支数介于1220dTex和11040dTex之间。
5.根据前述权利要求中的任意一项所述的用于机动车辆的轮胎,其中,所述至少一种增强填料包括至少70%的无机材料,所述无机材料选自二氧化硅、氧化铝、硅酸盐、铝碳酸镁、碳酸钙、高岭土、二氧化钛以及它们的混合物。
6.根据前述权利要求中的任意一项所述的用于机动车辆的轮胎,其中,所述至少一种增强填料包括至少90%的无机材料,所述无机材料选自二氧化硅、氧化铝、硅酸盐、铝碳酸镁、碳酸钙、高岭土、二氧化钛以及它们的混合物。
7.根据前述权利要求中的任意一项所述的用于机动车辆的轮胎,其中,所述至少一个胎面部分是胎冠部分,所述胎冠部分布置在所述轮胎的赤道面处。
8.根据前述权利要求中的任意一项所述的用于机动车辆的轮胎,其中,所述胎冠部分轴向地延伸所述轮胎的胎面的轴向延伸部的至少30%。
9.根据前述权利要求中的任意一项所述的用于机动车辆的轮胎,其中,所述胎冠部分轴向地延伸所述轮胎的胎面的轴向延伸部的至少50%。
10.根据前述权利要求中的任意一项所述的用于机动车辆的轮胎,其中,所述胎冠部分轴向地延伸所述轮胎的胎面的轴向延伸部的至少65%。
11.根据前述权利要求中的任意一项所述的用于机动车辆的轮胎,其中,所述增强帘线在负荷/伸长率图中在约2%的伸长率条件下具有不大于约120N的弹性反应。
12.根据前述权利要求中的任意一项所述的用于机动车辆的轮胎,其中,所述增强帘线在负荷/伸长率图中在约2%的伸长率条件下具有不大于约100N的弹性反应。
13.根据前述权利要求中的任意一项所述的用于机动车辆的轮胎,其中,所述胎体结构的径向最靠外层在所述轮胎的胎冠处从赤道面延伸到所述胎面带的轴向端部。
14.根据前述权利要求中的任意一项所述的用于机动车辆的轮胎,其中,所述轮胎的胎肩区域中的曲率半径和横向截面的最大宽度之间的比至少为0.60。
15.根据前述权利要求中的任意一项所述的用于机动车辆的轮胎,其中,所述轮胎的胎肩区域中的曲率半径和横向截面的最大宽度之间的比至少为0.70。
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Legal Events
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---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
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