CN107000483A - 用于车辆车轮的轮胎 - Google Patents

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Abstract

一种用于车辆车轮的轮胎(100)，包括带束结构(106)，所述带束结构包括具有多根增强帘线(10)的至少一个增强层，其中，每根增强帘线(10)包括具有第一直径的第一金属丝(11)和具有比第一直径大的第二直径的第二金属丝(12)，其中，第一金属丝(11)是基本笔直的，第二金属丝(12)以预定的缠绕节距(P)绕第一金属丝(11)螺旋地缠绕。

Description

用于车辆车轮的轮胎
技术领域
本发明涉及一种用于车辆车轮的轮胎。
背景技术
优选地，本发明的轮胎是高性能(HP)或超高性能(UHP)轮胎，其旨在装备主要用于运送人的轿车、面包车、家用轿车、运动型多功能车(SUV)、和/或跨界多功能车(CUV)类型的车辆。通常，这样的轮胎允许行驶速度大于至少160千米/小时。
术语“SUV”和“CUV”用于表示高地隙车辆，典型为四轮驱动，活塞排量大于等于1800cc，更优选地介于2000cc和6200cc之间。优选地，此类车辆的质量大于1400千克，更优选地介于1500千克和3000千克之间。
本发明的轮胎可以被用作夏季轮胎、冬季轮胎或“四季”轮胎。
特别地，高性能轮胎和超高性能轮胎(通常定义为HP轮胎或UHP轮胎)指的是允许速度达到大于200千米/小时、直至大于300千米/小时的那些轮胎。此类轮胎的示例是那些根据E.T.R.T.O.(欧洲轮胎轮辋技术组织)标准属于“T”、“U”、“H”、“V”、“Z”、“W”、“Y”级别的那些轮胎以及赛车轮胎，特别是用于高动力四轮车辆的赛车轮胎。典型地，属于这些级别的轮胎所具有的截面的宽度大于等于185mm，优选地不大于325mm，更优选地介于195mm和325mm之间。此类轮胎优选地安装在如下轮辋上，所述轮辋的安装直径大于等于16英寸，优选地不大于24英寸，更优选地介于17英寸和22英寸之间。
在本说明书和所附权利要求书中，适用以下定义。
术语轮胎的“赤道平面”用于表示垂直于轮胎的旋转轴线并且将轮胎分成两个对称的相同部分的平面。
术语“径向”和“轴向”以及表述“径向内/外”和“轴向内/外”分别参照垂直于轮胎的旋转轴线的方向和平行于轮胎的旋转轴线的方向使用。
另一方面，术语“周向的”和“周向地”参照轮胎的环形延伸方向使用，即，参照轮胎的滚动方向使用，其对应于在与轮胎的赤道平面重合或平行的平面上的方向。
术语“弹性体材料”用于表示包括至少一种弹性体聚合物和至少一种增强填料的复合物。优选地，该复合物还包括添加剂，例如像交联剂和/或增塑剂。由于交联剂的存在，该材料能够通过加热而交联。
术语“帘线”或者表述“增强帘线”或“增强元件”用于表示由一条或多条线状元件构成的元件(下文还称为“丝”)，其涂覆有弹性体材料或包含在弹性体材料的基体中。根据环境和特定应用，上述线状元件可以由织物和/或金属材料制成。
术语帘线或者丝的“直径”或“厚度”用于表示按照BISFA E10方法(国际人造纤维标准化局，国际认可的用于测试钢制轮胎帘线的方法，1995版)测量的帘线或丝的厚度。
帘线的截面的面积按几何方法通过包含在帘线中的丝的数量乘以每条丝的几何截面来计算，例如，在丝相同的情况中，A＝nwires*d2*π/4，其中，A是帘线的截面的面积，nwires是包含在帘线中的丝的数量，d是丝的直径，π是希腊P常数。
表述增强帘线的“断裂拉伸率”用于表示发生断裂时的拉伸百分数，其利用BISFAE6方法(国际人造纤维标准化局，国际认可的用于测试钢制轮胎帘线的方法，1995版)来评估。
表述增强帘线的“断裂能量”用于表示使增强帘线断裂所需的能量，其通过利用由BISFA E6方法(国际人造纤维标准化局，国际认可的用于测试钢制轮胎帘线的方法，1995版)获得的增量比方法计算包在牵引曲线内的面积来评估。
表述“Taber刚度”用于表示定义为挠曲力矩的刚度，其根据标准BISFA E8(国际人造纤维标准化局，国际认可的用于测试钢制轮胎帘线的方法，1995版)通过Taber测试装置评估。该刚度的测量单位表示为“TSU”(Taber刚度单位)。
表述“轮胎破坏测试(plunger test)”用于表示通过缓慢移动的柱塞进行压缩直至轮胎破坏而进行的轮胎抵抗力测试。在该情况中，根据FMVSS 139方法(美国国家公路交通安全局，美国交通部，第571部分-联邦机动车辆安全标准：子部分B)来进行该测试。
术语“滚动阻力”用于表示抵抗轮胎滚动的力，并且更一般地，表示由滚动的轮胎每行驶单位距离所消耗的能量。可以根据标准ISO28580来测量滚动阻力。
用于车辆车轮的轮胎通常包括胎体结构、相对于胎体结构布置在径向外部位置中的带束结构、以及相对于带束结构布置在径向外部位置中的胎面带，轮胎通过胎面带与路面进行接触。
胎体结构和带束结构两者通常包括多根增强帘线，所述增强帘线由织物或金属材料制成，并且包含在弹性体材料的基体中。
增强帘线可以被用在轮胎的其它部件中，像例如用在胎圈结构中(作为环形锚固元件和侧部增强层两者或者作为围绕胎圈自身的层)以及在重型车辆上使用的特定情况中用在防石头的条带中和/或用在带束结构的侧部增强条带中。
EP0237462、US2012/0067487、EP0849098和US5779829描述了可以在用于车辆车轮的轮胎中使用的增强帘线的各种结构。
发明内容
申请人已经长期在其HP和UHP轮胎的带束结构中使用包含钢丝的金属增强帘线。
金属帘线的丝优选地由NT(普通拉伸性)钢、HT(高拉伸性)钢、ST(超高拉伸性)钢或者UT(极高拉伸性)钢制成。典型地，此类钢丝的碳含量小于大约1％。优选地，碳含量大于等于大约0.7％，甚至更优选地，碳含量介于大约0.7％和大约0.9％之间。丝典型地镀覆有黄铜或另一抗腐蚀镀层(例如Zn/Mn)。
术语NT“普通拉伸性钢”用于表示如下的碳钢丝，该碳钢丝的极限拉伸强度等于大约2800±200MPa，例如对于直径等于0.28mm的丝来说，其极限拉伸强度等于至少大约2700MPa。
术语HT“高拉伸性钢”用于表示如下的碳钢丝，该碳钢丝的极限拉伸强度等于大约3200±200MPa，例如对于直径等于0.28mm的丝来说，其极限拉伸强度等于至少大约3100MPa。
术语ST“超高拉伸性钢”用于表示如下的碳钢丝，该碳钢丝的极限拉伸强度等于大约3500±200MPa，例如对于直径等于0.28mm的丝来说，其极限拉伸强度等于至少大约3400MPa。
术语UT“极高拉伸性钢”用于表示如下的碳钢丝，该碳钢丝的极限拉伸强度等于大约3900±200MPa，例如对于直径等于0.28mm的丝来说，其极限拉伸强度等于至少大约3800MPa。
公差±200MPa表示对于每种级别的钢来说，其包括的拉伸强度的最小值和最大值，这是由于丝的各种直径(拉伸强度值通常与丝的直径成反比)，例如对于介于大约0.12mm和大约0.40mm之间的丝直径来说。
申请人所使用的第一种类型的增强帘线是2+1×0.28的类型。该增强帘线由两条由钢制成的笔直的丝构成，特别地，该钢为NT(普通拉伸性)钢，其碳含量按重量计等于大约0.70％(C70)，百分比公差等于±0.2％-0.3％；在该增强帘线上还螺旋地缠绕有另外的丝，缠绕节距等于16mm，该另外的丝也由NT钢制成且碳含量为C70。该增强帘线的丝的直径全部等于0.28mm。
这些帘线的截面的面积等于大约0.185mm2，Taber刚度等于大约35TSU。利用钢的密度和类型，可以获得不同的刚度。然而，申请人基本发现，由于它们的刚度高，此类增强帘线赋予轮胎的带束结构在完整性和结构强度两个方面的优越力学特性。因此，它们适用于制造特别强的带束结构。
然而，申请人发现，使用此类增强帘线的轮胎的滚动阻力和驾驶性在试图获得降低的消耗和驾驶响应以及舒适度方面应当进行改善。此外，高刚度不可避免地有损舒适度。
申请人在其HP和UHP轮胎中使用的第二种类型的增强帘线是3×0.22HT的类型。该增强帘线由三条由HT(高拉伸性)钢制成的丝构成。这三条钢丝以等于12.5mm的缠绕节距扭绞在一起，并且都具有等于0.22mm的直径。
类型为3×0.22的增强帘线比类型为2+1×0.28的增强帘线轻得多且薄得多。实际上，这些帘线的截面的面积等于0.114mm2并且因此允许制造特别轻的带束结构。类型为3×0.22的帘线的钢的量比类型为2+1×0.28的帘线的钢的量少得多，并且被考虑建议的是提供更高的密度和更大强度的钢以接近后者的力学特性，即便不可能达到后者的力学特性。密度典型地由在帘线之间能够达到的最小间距限定，帘线必须以最小的间距保持间隔开以避免微动磨损，即，来自滑动的磨损。
包括类型为3×0.22的增强帘线的带束结构在完整性和结构强度两个方面的力学特性比包括类型为2+1×0.28的增强帘线的带束结构的力学特性低。
申请人发现，使用类型为3×0.22HT的增强帘线的轮胎相对于使用类型为2+1×0.28的增强帘线的轮胎具有更好的滚动阻力，这归因于由此类帘线形成的织物的低厚度。
类型为3×0.22HT的帘线的Taber刚度等于15TSU，即，远低于类型为2+1×0.28的帘线的Taber刚度。根据申请人，这样的较低刚度导致更好的驾驶性(因为它允许胎圈更好地适应道路的粗糙度)和更好的舒适度(因为轮胎倾向于吸收这些粗糙度)两者。
申请人想到制造这样的HP和UHP轮胎所存在的问题，所述HP和UHP轮胎比使用类型为3×0.22的增强帘线的轮胎具有更好的力学特性，同时比使用类型为2+1×0.28的增强帘线的轮胎具有更好的滚动阻力、驾驶性和舒适度的特性。
申请人注意到，EP0237462描述了在轮胎的带束结构中使用类型为2×0.30HT的增强帘线，即通过将直径等于0.30mm的两条丝扭绞在一起来获得的增强帘线。这种增强帘线比类型为2+1×0.28的增强帘线更轻且更薄；特别地，这些帘线的截面的面积等于大约0.141mm2，它们的重量介于类型为3×0.22的帘线的重量与类型为2+1×0.28的帘线的重量之间。申请人发现，在带束层中具有相同密度的增强元件的情况下，使用类型为2×0.30HT的增强帘线的轮胎的力学特性仅略微低于使用类型为2+1×0.28的增强帘线的轮胎的优越的力学特性(对2×0.30HT测量的Taber刚度等于30TSU)。然而，这种轮胎比使用类型为2+1×0.28的增强帘线的轮胎具有更好的滚动阻力以及相当的驾驶性和舒适度的特性。
由于利用所使用的特定增强帘线将获得对比效果，因此实现比使用类型为3×0.22的增强帘线的轮胎更好的力学特性并且同时实现比使用类型为2+1×0.28的增强帘线的轮胎更好的滚动阻力、驾驶性和舒适度的特性看起来似乎是不可能完成的任务。
申请人将其注意力集中在仅包括两条丝的增强帘线上。实际上，该帘线允许使用尺寸不太小的丝(否则将太贵)，此外还允许制造有限厚度的增强层。
申请人注意到，具有两条丝的典型帘线(例如像上文讨论的类型为2×0.30的帘线)包括扭绞在一起的直径相等的两条丝。根据申请人，在丝的扭绞过程可预见的情况下，建议使用直径相等的丝，以便确保期望的帘线几何规则性和/或确保轮胎上没有结构缺陷，轮胎上的结构缺陷将构成可能的拉伸集中点并且因此构成可能的材料断裂区域。
申请人还注意到，在丝的数量相等的情况下，增强帘线的结构特性和性能可以与丝的直径相关联，其中，在期望获得滚动阻力、驾驶性和舒适度方面的优化性能时，小直径是优选的；而在期望获得结构强度和完整性方面的优化性能时，较大的直径是优选的。
因此，申请人意识到，非常有希望的是，能够使用具有两条直径不同的丝的帘线，以便试图获得最大可能数量的期望特性。特别地，申请人想到，非常有利的是，能够使用具有较小直径的丝来获得期望的滚动阻力、驾驶性和舒适度的特性，以及能够使用具有较大直径的丝来获得期望的完整性和结构强度的特性。
然而，申请人注意到，在处理水平上，将具有不同直径的两条丝扭绞在一起比将具有相同直径的丝扭绞在一起更复杂。此外，由具有不同直径的两条丝形成的帘线为增强层提供了明显的柔性，该柔性被认为将与丝(特别是具有较小直径的丝)在扭绞期间所经受的扭力相关联。
申请人发现，通过如下操作可以在轮胎中获得滚动阻力、驾驶性、舒适度、完整性和结构强度的优越特性：通过使用包括具有不同直径的丝的增强帘线来制造轮胎的带束结构、所述增强帘线通过将一条丝保持笔直并且将另一条丝螺旋地缠绕在所述笔直的丝上来制造，并且特别地，将具有较大直径的丝螺旋地缠绕在具有较小直径的丝上。
因此，本发明涉及一种用于车辆车轮的轮胎，所述轮胎包括具有多条增强帘线的至少一个增强层，其中，所述多条增强帘线中的每条增强帘线包括具有第一直径的第一丝和具有比第一直径大的第二直径的第二丝。
优选地，所述第一丝为金属丝。
优选地，所述第二丝为金属丝。
优选地，所述第一丝是基本笔直的。在本文中，表述“基本笔直”用于表示如下事实：丝的任意纵向部分沿着纵向方向延伸，所述纵向方向与该丝的所有其它纵向部分延伸所沿着的纵向方向相同，除了小的不可预见的侧向区别之外。
优选地，第二丝以预定的缠绕节距绕第一丝螺旋地缠绕。
优选地，第二直径和第一直径之间的差大于等于大约0.03mm，更优选地大于等于大约0.04mm。
优选地，第二直径和第一直径之间的差小于等于大约0.09mm，更优选地小于等于大约0.08mm。
在优选实施例中，第二直径和第一直径之间的差介于大约0.03mm和大约0.09mm之间，更优选地介于大约0.04mm和大约0.08mm之间。
优选地，第二直径与第一直径之间的比率大于等于大约1.12，更优选地大于等于大约1.15。
优选地，第二直径与第一直径之间的比率小于等于大约1.55，更优选地小于等于大约1.5。
在优选实施例中，第二直径与第一直径之间的比率介于大约1.12和大约1.55之间，更优选地介于大约1.15和大约1.5之间。
第二丝的直径和第一丝的直径之间的比率以这两个直径的绝对值降低则所述比率增大的方式与这两个直径的绝对值相关联。
优选地，在第二丝的直径小于等于大约0.30mm的情况中，第二直径和第一直径之间的比率大于等于大约1.25，优选地介于大约1.30和大约1.46之间。
优选地，在第二丝的直径大于大约0.30mm的情况中，第二直径和第一直径之间的比率小于等于大约1.30，优选地介于大约1.25和大约1.15之间。
优选地，在第二丝的直径等于大约0.30mm的情况中，第二直径和第一直径之间的比率基本等于大约1.36。
优选地，第一直径小于等于大约0.32mm，更优选地小于等于大约0.30mm。
优选地，第一直径大于等于大约0.12mm，更优选地大于等于大约0.15mm。
优选地，第一直径介于大约0.12mm和大约0.32mm之间，更优选地介于大约0.15mm和大约0.30mm之间，包括这些极限值。
在优选实施例中，第一直径基本等于大约0.22mm。
优选地，第二直径大于等于大约0.175mm，更优选地大于等于大约0.22mm。
优选地，第二直径小于等于大约0.36mm，更优选地小于等于大约0.34mm。
优选地，第二直径介于大约0.175mm和大约0.36mm之间，更优选地介于大约0.22mm和大约0.34mm之间，包括这些极限值。
在优选实施例中，第二直径基本等于大约0.30mm。
优选地，缠绕节距小于等于大约18mm，更优选地小于等于大约14mm。
优选地，缠绕节距大于等于大约8mm，更优选地大于等于大约10mm。
优选地，缠绕节距介于大约8mm和大约18mm之间，更优选地介于大约10mm和大约14mm之间，甚至更优选地介于大约12mm和大约13mm之间，包括这些极限值。
在优选实施例中，缠绕节距等于大约12.5mm。
优选地，所述至少一个增强层在增强层的每分米宽度中包括的所述增强帘线的数量大于等于大约50，更优选地大于等于大约60。
优选地，所述至少一个增强层在增强层的每分米宽度中包括的所述增强帘线的数量小于等于大约150，更优选地小于等于大约140。
优选地，所述至少一个增强层在增强层的每分米宽度中包括的所述增强帘线的数量介于大约50和大约150之间，更优选地介于大约60和大约140之间，甚至更优选地介于大约80和大约130之间，甚至更优选地介于大约90和大约110之间，包括这些极限值。
例如，所述至少一个增强层在增强层的每分米宽度中包括的所述增强帘线的数量等于大约110或130。
优选地，所述至少一个增强层的厚度小于等于大约1.2mm，更优选地小于等于大约1.0mm。
优选地，所述至少一个增强层的厚度大于等于大约0.5mm，更优选地大于等于大约0.6mm。
优选地，所述至少一个增强层的厚度介于大约0.5mm和大约1.2mm之间，更优选地介于大约0.6mm和大约1.0mm之间，甚至更优选地介于大约0.7mm和大约0.9mm之间，包括这些极限值。例如，所述至少一个增强层的厚度等于大约0.8mm。
优选地，所述至少一个增强层是轮胎的带束结构的交叉带束层，并且所述增强帘线相对于所述轮胎的基本周向方向以预定的倾斜角度倾斜。
优选地，所述倾斜角度大于等于大约15°，更优选地大于等于大约20°，甚至更优选地大于等于大约23°。
优选地，所述倾斜角度小于等于大约45°，更优选地小于等于大约40°，甚至更优选地小于等于大约35°。
在优选实施例中，所述倾斜角度介于大约15°和大约45°之间，更优选地介于大约20°和大约40°之间，甚至更优选地介于大约23°和大约35°之间，包括这些极限值。
例如，所述倾斜角度可以等于大约27°。
优选地，所述金属丝由选自NT(普通拉伸性)或HT(高拉伸性)或ST(超高拉伸性)或UT(极高拉伸性)的钢制成。
甚至更优选地，所述金属丝由HT(高拉伸性)钢或ST(超高拉伸性)钢制成。
附图说明
参照附图，从下文对本发明的一些优选实施例的详细描述中，本发明的轮胎的进一步的特征和优点将变得更加显而易见。在这些附图中：
图1是根据本发明的一实施例的轮胎的一部分的示意性局部半剖横截面图；
图2是在图1的轮胎的带束结构中使用的一段增强帘线的透视图；
图3是在由申请人制造的相应已知轮胎中使用的两根增强帘线以及图2的增强帘线的负载-拉伸率曲线图；
图4是由申请人制造的前述已知轮胎的两个增强层和包含多根图2的增强帘线的两个增强层的负载-拉伸率曲线图。
具体实施方式
为简单起见，图1仅示出了根据本发明的轮胎100的示例性实施例的一部分，未示出的其余部分基本相同并且相对于轮胎的赤道平面M-M基本对称布置。
特别地，图1的轮胎100是用于四轮车辆的轮胎的示例性实施例。
优选地，轮胎100是HP或UHP轮胎。
在图1中，“a”表示轴向方向，“c”表示径向方向，“M-M”表示轮胎100的赤道平面，“R-R”表示轮胎100的旋转轴线。
轮胎100包括至少一个胎体结构101，胎体结构则包括至少一个胎体层111。
在下文，为了简化描述，将参照包括单个胎体层111的轮胎100的实施例进行描述，但是总是应当理解，所描述的内容在包括多于一个胎体层的轮胎中具有类似的适用。
胎体层111具有轴向相对的端部边缘，该端部边缘与相应的环形锚固结构102(称为胎圈芯)接合，环形锚固结构可能与弹性体填料104相联。轮胎的包括胎圈芯102和弹性体填料104的区域形成环形增强结构103，环形增强结构称为“胎圈”并且构造成允许轮胎100被锚固到对应的安装轮辋(未示出)上。
胎体层111包括多个增强元件(未示出)，增强元件涂覆有弹性体材料或者被包含在交联的弹性体材料的基体中。
胎体结构101是径向类型的，即，胎体层101的增强元件位于包括轮胎100的旋转轴线R-R并且基本垂直于轮胎100的赤道平面M-M的平面上。所述增强元件大体由织物帘线构成，该织物帘线例如由人造丝、尼龙、聚酯、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)制成。然而，增强元件也可以由金属帘线构成。
每个环形增强结构103通过使所述至少一个胎体层111的相对侧边缘围绕胎圈芯102向后折(或者翻转)而与胎体结构101相联，以便形成所谓的胎体结构101的卷起部101a。
在一实施例中，胎体结构101和环形增强结构103之间的联接可以通过第二胎体层(在图1中未示出)进行，第二胎体层相对于胎体层111施加在轴向外部位置。
布置有抗磨损条带105，以便沿着环形增强结构103的轴向内部区域和轴向外部区域以及径向内部区域包封环形增强结构103，由此，当轮胎100被安装到轮辋上时，所述抗磨损条带被布置在环形锚固结构和车轮的轮辋之间。然而，可以不设置这样的抗磨损条带105。
在相对于胎体结构101的径向外部位置联接有包括一个或多个带束层106a、106b(带束层径向叠置)的带束结构106。
带束层106a、106b包括多根增强帘线10。该增强帘线10优选地相对于轮胎100的周向方向具有交叉的取向。
在相对于带束层106a、106b的径向更外部的位置中，可以施加至少一个零度增强层106c，其通常称为“零度带束”。该层通常包括沿着基本周向方向定向的多根增强帘线。这些帘线因此相对于轮胎100的赤道平面M-M形成几度的角度(典型小于大约10°，例如介于大约0°和6°之间)。
增强帘线10和零度带束层的增强帘线涂覆有弹性体材料或者包含在交联的弹性体材料的基体中。
由弹性体材料制成的胎面带109像构成轮胎100的其它半成品一样相对于带束结构106被施加在径向外部位置中。
由弹性体材料制成的相应侧壁108也被施加在胎体结构101的侧表面上、相对于胎体结构101的轴向外部位置中。
每个侧壁108从胎面带109的侧边缘中的一个侧边缘延伸直至相应的环形增强结构103。
抗磨损条带105(如果设置有的话)至少延伸直至相应的侧壁108。
在一些特定实施例中，像在本文示出和描述的实施例那样，侧壁108的刚性能够通过在轮胎的胎圈中设置通常称为“钢丝圈外包布(flipper)”的增强层120或额外的条带状插入件而改善。
钢丝圈外包布120绕相应的胎圈芯102和弹性体填料104缠绕，以便至少部分地围绕它们。
钢丝圈外包布120布置在胎体结构111和环形增强结构103之间。一般来说，钢丝圈外包布与胎体层101和所述环形增强结构103接触。
钢丝圈外包布120典型包括包含在交联的弹性体材料中的多根金属或织物帘线。
在一些特定实施例中，像在本文示出和描述的实施例那样，胎圈103还可以包括通常已知为术语“胎圈包布”或保护条带的另一保护层121，并且所述另一保护层具有提高环形增强结构103的刚性和完整性的功能。
胎圈包布121通常包括包含在交联的弹性体材料中的多根帘线；这些帘线通常由织物材料(例如芳纶或人造丝)或金属材料(例如钢帘线)制成。
胎面带109在径向外部位置中具有旨在与地面接触的滚动表面109a。在滚动表面109a上形成有周向沟槽，所述周向沟槽由横向切口(在图1中未示出)连接，以便在滚动表面109a上限定具有各种形状和大小的多个块。
为简单起见，在图3中，滚动表面109a示出为光滑的。
子层107布置在带束结构106和胎面带109之间。
在一些特定实施例中，像在本文示出和描述的实施例那样，通常称为“微型侧壁”的由弹性体材料构成的条带110可以被布置在连接侧壁108与胎面带109的区域中。微型侧壁通常通过与胎面带109共同挤出而获得，并且允许改善胎面带109与侧壁108之间的机械相互作用。
优选地，侧壁108的端部部分直接覆盖胎面带109的侧边缘。
在无内胎轮胎的情况中，通常称为“衬层”的橡胶层112也可以相对于胎体层101设置在径向内部位置中，以提供必要的针对轮胎100的充胀空气的不可渗透性。
交叉带束层106a、106b的增强帘线可以如上所述制造，每根帘线包括具有第一直径的第一金属丝和具有比第一直径大的第二直径的第二金属丝，其中，第一金属丝基本是笔直的，而第二金属丝以预定的缠绕节距绕第一金属丝螺旋地缠绕。因此，第一金属丝和第二金属丝可以构成如图2所示类型的增强帘线10。
帘线10包括笔直的金属丝11和以预定的缠绕节距P绕该金属丝11螺旋地缠绕的金属丝12。
缠绕节距P优选地介于大约8mm和大约18mm之间，例如等于大约12.5mm。
丝11和12中的每一条或者仅一条可以以预定的扭转节距独自在其自身上扭转，所述预定的扭转节距可以等于或可以不等于缠绕节距P。
在本发明的优选实施例中，丝11和12都没有在其自身上扭转。
丝11和12具有不同的直径。
丝12的直径和丝11的直径之间的比率介于大约1.12和大约1.5之间。
在本发明的优选实施例中，前述比率基本等于大约1.36。
丝11的直径优选介于大约0.12mm和大约0.32mm之间，包括这两个极限值。
在本发明的优选实施例中，丝11的直径等于大约0.22mm。
丝12的直径优选介于大约0.175mm和大约0.36mm之间，包括这两个极限值。
在本发明的优选实施例中，丝12的直径等于大约0.30mm。
因此，图2的帘线10具有能够以符号1×0.22+1×0.30标识的构造。
申请人制成了类型为1×0.22+1×0.30的帘线，旨在既获得类型为2×0.30mm的帘线所特有的完整性和结构强度的良好特性，又获得类型为3×0.30mm的帘线所特有的滚动阻力、驾驶性和舒适度的优越特性。
申请人发现，类型为1×0.22+1×0.30的帘线在复合物的穿透性方面具有优越特性。这归因于以下事实：直径等于0.30mm的丝沿着直径等于0.22mm的丝的纵向延伸仅部分地覆盖该直径等于0.22mm的丝。
申请人还发现，类型为1×0.22+1×0.30的帘线在抗疲劳性方面具有优越特性。
帘线10的直径由丝11和12的直径之和给出。在本发明的优选实施例中，该直径因此等于大约0.52mm。
帘线10的截面的总面积优选地介于大约0.035mm2和大约0.182mm2之间。
帘线10可以具有等于大约370N的断裂负载和/或等于大约1.8％的断裂拉伸百分比。
在本发明的优选实施例中，图2的帘线10用在带束层106a、106b两者中。
在该情况中，每个带束层106a、106b的帘线10相对于轮胎100的周向方向以预定的倾斜角度倾斜。
该倾斜角度介于大约15°和大约45°之间，优选地介于大约20°和大约40°之间，更优选地介于大约23°和大约35°之间，包括这些极限值。例如，该倾斜角度等于大约27°。两个毗邻的带束层106a、106b的帘线的倾斜角度优选地相对于轮胎100的周向方向是相对的。
申请人发现，当帘线10的倾斜角度处于上述数值范围内时，拐弯时的驾驶性(在弯道上以例如100千米/小时测量)和在直线上的驾驶性(意味着在印痕面积下检测到小的运动并且在直线中例如以100千米/小时测量)被优化。
优选地，每个带束层106a、106b在增强层的每线性分米宽度上包括的所述帘线10的数量介于大约50和大约150之间，优选地介于大约60和大约140，甚至更优选地介于大约80和大约130之间，包括这些极限值。
在本发明的优选实施例中，所述帘线的数量等于大约110或130。
丝11和12涂覆有弹性体材料的层，所述层的厚度优选地小于大约1.2mm，更优选地小于大约1.0mm。优选地，所述层的厚度大于大约0.5mm，更优选地大于大约0.6mm。
例如，上述层的厚度等于大约0.8mm。
这样，获得了增强层中的丝11和12的橡胶涂层及其密度之间的优化。
丝11和12的弹性体涂层的厚度限定了包含帘线10的增强层的厚度。
在本发明的优选实施例中，丝11和12由具有高碳含量的钢制成。特别地，使用HT或ST或UT钢，以便赋予帘线特定的抗压缩性以及抗牵引性。
图2的帘线10还可以用在与图1的轮胎不同的轮胎的实施例中。这样的轮胎可以是夏季轮胎、冬季轮胎或“四季”轮胎。
申请人根据前述国际方法BISFA E6对上述类型的帘线10进行牵引。
所测试的帘线10通过由直径等于0.22mm的ST钢制成的笔直的第一丝和直径等于大约0.30mm的ST钢制成的第二丝制成，第二丝绕笔直的第一丝螺旋地缠绕，缠绕节距等于大约12.5mm(下文还表示为“帘线INV”)。
申请人比较了该帘线和类型为2+1×0.28NT的前述帘线(下文还表示为“帘线A”)和类型为3×0.22HT的前述帘线(下文还表示为“帘线B”)的性能。
测试根据标准BISFA E6执行，将样品的端部限制在夹具之间，施加5N的预负载并且随后施加100毫米/分钟的钳子分离速度直至样品断裂。
在帘线A中，螺旋缠绕的钢丝具有等于16mm的左旋缠绕节距。
在帘线B中，三条钢丝以等于12.5mm的左旋缠绕节距扭转在一起。
下表1示出了进行测试的三种帘线的力学特性。
表1
帘线 帘线直径 线性密度 断裂负载 断裂拉伸率
[mm] [kTex] [N] [％]
A 0.70±0.03 1.45±5％ 530 1.80±0.15
B 0.47±0.05 0.91±5％ 360 1.90±0.10
INV 0.52±0.03 0.86±5％ 370 1.80±0.15
上述帘线的百分比负载-拉伸率性能以图3的曲线图示出。
从图3的曲线图和从表1可以看到，帘线INV的断裂负载的值接近帘线B的值。还可以看到，两种帘线INV和B的负载/拉伸率曲线彼此接近。
还可以看到，帘线INV的断裂拉伸率等于帘线A的断裂拉伸率。
申请人制成了包括98根帘线A的增强层A1(帘线周围的弹性体材料的厚度等于1.05mm)、包括110根帘线B的增强层B1(帘线周围的弹性体材料的厚度等于0.90mm)、包括110根帘线INV的增强层INV1(帘线周围的弹性体材料的厚度等于0.80mm)、和包括130根帘线INV的增强层INV1bis(帘线周围的弹性体材料的厚度等于0.80mm)。
下表2示出了上述增强层的技术特性，而上述增强层的百分比负载-拉伸率性能在图4的曲线图中示出。
表2
从图4的曲线图可以看到，通过增加增强层中帘线的数量(从110到130)，增强层的结构性抗牵引负载方面的性能得到增强，相对于增强层包括帘线B的情况所获得的抗牵引负载性能达到了改善的状态，并且接近增强层包括帘线A的情况所获得的优越性能。
为了评估本发明的轮胎100在滚动阻力、驾驶性和舒适度以及抗外部压力(轮胎破坏测试)方面的性能，申请人进行了一些对比测试，对比了在相应的带束结构中包含增强层INV1的轮胎(此类轮胎因此对应于本发明的轮胎100，下文表示为“轮胎TINV1”)和包含增强层INV1bis的轮胎(此类轮胎也因此对应于本发明的轮胎100，下文表示为“轮胎TINV1bis”)与在其带束结构中包含增强层B1的已知轮胎(下文表示为“轮胎TB1”)。轮胎TINV1和TINV1bis与轮胎TB1的不同仅在于在相应的带束结构中使用了不同类型的帘线。
在第一系列测试中，评估了上述轮胎在滚动阻力方面的性能。
在这些测试中，轮胎TINV1、TINV1bis和TB1的尺寸都为205/55R16。轮胎TB1具有等于8.25千克的重量和110根帘线B，轮胎TINV1具有等于7.90千克的重量和110根帘线INV，轮胎TINV1bis具有等于8.00千克的重量和130根帘线INV。
下表3扼要表示了这些测试的结果。
表3
轮胎 滚动阻力
TB1 100
TINV1 107
TINV1bis 106
在第二系列测试中，不仅评估了上述轮胎在滚动阻力方面的性能，而且还评估了上述轮胎在驾驶性和轮胎破坏测试方面的性能，再次以指标100作为基准。相对于条目“驾驶性”下的100的增大表示在驾驶性方面的有利的改善百分比，而相对于条目“轮胎破坏测试”下的100的增大表示在静态抗压缩方面的有利的改善百分比。
在这些测试中，轮胎的尺寸都为225/55R17。轮胎TB1的重量等于11.90千克，轮胎TINV1的重量等于11.60千克，轮胎TINV1bis的重量等于11.70千克。
下表4扼要表示了这些测试的结果。
表4
轮胎 滚动阻力 驾驶性 轮胎破坏测试
TB1 100 100 100
TINV1 104 104 110
TINV1bis 103 105 146
这些已经进行的测试突出表明，对于带束层中相同数量的帘线来说，本发明的轮胎100在滚动阻力和驾驶性方面的性能要优于包含类型为3×0.22的帘线的轮胎的早已优越的性能。测试还突出表明，对于带束层中相同数量的帘线来说，本发明的轮胎100在完整性和结构强度两方面的力学特性要优于使用类型为3×0.22的增强帘线的轮胎的力学特性，并且因此它们可以合理地被认为与使用类型为2+1×0.28或2×0.30的帘线所获得的那些轮胎相当。力学特性的改善随着带束层的帘线数量的增加而增加。
这些结果是出人意料的。确实，申请人认为，类型为1×0.22+1×0.30的帘线将不适于承受高牵引负载，因为这些负载几乎全部由较小直径的丝(其将已经沿着牵引方向被精确地定向)承受。根据申请人，直径等于0.22mm的丝一旦经受上述牵引负载，就将确实在具有更大直径的丝的介入之前被拉伸断裂。因此，申请人将预期负载-拉伸性能非常不同于具有两根相同直径的丝的帘线的负载-拉伸特性。
申请人还想到的是，在帘线中存在具有较大直径(0.30mm)的丝的类型为1×0.22+1×0.30的帘线将导致轮胎在滚动阻力、驾驶性和舒适度方面的性能相对于类型为3×0.22的帘线的优越性能变差。
出人意料的是，申请人发现，对于相同量的钢来说，类型为1×0.22+1×0.30的帘线的负载-拉伸率性能非常类似于帘线2×0.30(其已知为允许获得结构强度的良好特性)，并且允许获得在滚动阻力、驾驶性和舒适度方面比使用类型为3×0.22的帘线获得的早已优越的性能更好的性能。
不希望拘泥于任何解释性理论，根据申请人使用类型为1×0.22+1×0.30的帘线获得的出人意料的结果归因于如下事实：当类型为1×0.22+1×0.30的帘线经受牵引时，帘线的两条丝协同工作，从而相对于两条丝独立地工作的情况获得的效果而言提供最终改善的效果。
特别地，申请人相信，当类型为1×0.22+1×0.30的帘线经受牵引负载时，在直径等于0.22mm的丝受到牵引的同时，存在着直径等于0.30mm的丝在直径等于0.22的丝上的退绕。通过这种退绕的作用，施加在帘线上的一部分牵引负载被直径等于0.30mm的丝所承受，因此减低了由直径等于0.22mm的丝所承受的负载的量，并且在结构强度和完整性方面提供了有益的效果。在实践中，根据申请人，当帘线经受牵引时，两条丝以完全类似于类型为2×0.30的帘线中所出现的那样的方式同时工作。这种认定通过由申请人所验证的如下事实来证实：直径等于0.22mm的丝的断裂仅稍微先于直径等于0.30mm的丝的断裂发生。根据申请人，这种几乎同时的断裂归因于以下事实：当较小直径的丝断裂时，过量负载转移到较大直径的丝上，于是较大直径的丝在之后立即断裂。
申请人还相信，直径等于0.30mm的丝在直径等于0.22mm的丝上的退绕赋予直径等于0.30的丝一弹性分量，在直径等于0.30mm的丝处于休止状态下时其是不具有该弹性分量的。该弹性分量在滚动阻力、驾驶性和舒适度方面产生了有益的效果。
上面讨论的两条丝的协同作用被如下事实所证实：申请人发现，当直径等于0.22mm的丝断裂时，该丝被部分地退绕，如同它也被扭转过一样。申请人将该现象归因于如下事实：当在帘线上施加牵引负载时直径等于0.30mm的丝的退绕使得直径等于0.22mm的丝产生扭转，这允许直径等于0.22mm的丝既在断裂之前经受更长时间的牵引负载，又改善了滚动阻力、驾驶性和舒适度。
申请人进行的测试结果因此证实：归因于在带束结构中使用的帘线的特殊构造，利用本发明的轮胎100，可以既在完整性和结构强度方面、又在滚动阻力、驾驶性和舒适度方面获得优越的性能，从而获得比由申请人使用和/或申请人已知的当前轮胎更好的总体性能，其中，另一方面，本领域技术人员不得不接受妥协。
已经参照一些优选实施例描述了本发明。不同的修改能够被带入上述实施例中，而仍然处于本发明的保护范围内，本发明的保护范围由所附权利要求限定。
在这方面，下文给出了轮胎的一些示例，其中，利用上述类型的增强帘线制成了交叉带束层，每根帘线包括具有第一直径的第一金属丝和具有比第一直径大的第二直径的第二金属丝，其中，第一金属丝是基本笔直的，而第二金属丝以预定的缠绕节距绕第一金属丝螺旋地缠绕：
-轮胎275/45R20，例如用以装备高动力SUV车辆，其具有利用帘线1×0.30+1×0.35制成的交叉带束，密度为85根帘线/dm；
-轮胎215/60R15，例如用以装备运动型车辆(例如拉力赛赛车)，其具有利用帘线1×0.15+1×0.20制成的交叉带束，密度为110根帘线/dm；
-轮胎135/70R13，例如用以装备通用客车和/或电动车辆，其具有利用帘线1×0.12+1×0.175制成的交叉带束，密度为110根帘线/dm。

Claims (15)

1.一种用于车辆车轮的轮胎(100)，包括带束结构，所述带束结构包括具有多根增强帘线的至少一个增强层，其中，所述多根增强帘线中的每根增强帘线(10)包括具有第一直径的第一金属丝(11)和具有比第一直径大的第二直径的第二金属丝(12)，其中，第一金属丝(11)是基本笔直的，而第二金属丝(12)以预定的缠绕节距(P)绕第一金属丝(11)螺旋地缠绕。
2.如权利要求1所述的轮胎(100)，其中，第二直径和第一直径之间的差介于大约0.03mm和大约0.09mm之间，包括这两个极限值。
3.如权利要求1或2所述的轮胎(100)，其中，第二直径与第一直径之间的比率介于大约1.12和大约1.55之间，包括这两个极限值。
4.如前述权利要求中的任一项所述的轮胎(100)，其中，第一直径介于大约0.12mm和大约0.32mm之间，包括这两个极限值。
5.如前述权利要求中的任一项所述的轮胎(100)，其中，第一直径基本等于大约0.22mm。
6.如前述权利要求中的任一项所述的轮胎(100)，其中，第二直径介于大约0.175mm和大约0.36mm之间，包括这两个极限值。
7.如前述权利要求中的任一项所述的轮胎(100)，其中，第二直径基本等于大约0.30mm。
8.如权利要求7所述的轮胎(100)，其中，第二直径与第一直径之间的比率基本等于大约1.36mm。
9.如前述权利要求中的任一项所述的轮胎(100)，其中，所述缠绕节距(P)介于大约8mm和大约18mm之间，包括这两个极限值。
10.如前述权利要求中的任一项所述的轮胎(100)，其中，所述缠绕节距(P)等于大约12.5mm。
11.如前述权利要求中的任一项所述的轮胎(100)，其中，所述至少一个增强层在增强层的每分米宽度中所包括的所述增强帘线(10)的数量介于大约50和大约150之间，包括这两个极限值。
12.如前述权利要求中的任一项所述的轮胎(100)，其中，所述至少一个增强层所包括的所述增强帘线(10)的数量等于大约110或者130。
13.如前述权利要求中的任一项所述的轮胎(100)，其中，所述至少一个增强层的厚度介于大约0.5mm和大约1.2mm之间，包括这两个极限值。
14.如前述权利要求中的任一项所述的轮胎(100)，其中，所述至少一个增强层是轮胎(100)的带束结构(106)的交叉带束层(106a、106b)，并且其中，所述增强帘线(10)相对于所述轮胎(100)的基本周向方向以预定的倾斜角度倾斜。
15.如前述权利要求中的任一项所述的轮胎(100)，其中，所述第一金属丝(11)和第二金属丝(12)由NT钢或HT钢或ST钢或UT钢制成。
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