CN108290447B - 用于市政工程中使用的重型货车的轮胎的胎冠增强件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于市政工程中的重型货车的轮胎，其包括工作增强件(50)、保护增强件(60)和环箍增强件(70)。工作增强件(50)包括两层(51、52)，该两层包括与周向方向形成在30°和35°之间的角度的交叉的非弹性金属增强体，所述非弹性金属增强体具有大于2500daN的断裂强度。环箍增强件(70)通过周向缠绕形成的两层(71、72)形成并在径向上设置在工作层(51、52)之间，其包括弹性周向金属增强体，所述弹性周向金属增强体具有大于800daN的断裂强度。保护层(61、62)的金属增强体与环箍增强件的增强体可以相同，其具有与工作层相同的角度并在层和层之间交叉。所述增强体是弹性的，并具有大于3mm的直径和大于800daN的断裂强度。

Description

用于市政工程中使用的重型货车的轮胎的胎冠增强件
技术领域
本发明涉及用于施工场地型重型车辆的轮胎，更具体地涉及所述轮胎的胎冠。
背景技术
尽管并不限于这种类型的应用，但是本发明更具体地参考大尺寸的子午线轮胎来进行描述，所述子午线轮胎旨在例如安装至自卸车，自卸车为用于运输从采石场或从露天矿场开采的材料的车辆。在欧洲轮胎和轮辋技术组织(ETRTO)标准的含义内，这种轮胎的轮辋的公称直径至少等于25英寸。
由于轮胎的几何形状显示出围绕旋转轴线的旋转对称性，通常在包括轮胎旋转轴线的子午平面中描述轮胎的几何形状。对于给定的子午平面，径向、轴向和周向方向分别表示垂直于轮胎旋转轴线、平行于轮胎旋转轴线和垂直于子午平面的方向。垂直于轮胎的旋转轴线并穿过其重心的平面被称为赤道平面。
在下文中，表述“在径向上位于内部”和“在径向上位于外部”分别表示“在径向方向上接近轮胎的旋转轴线”和“在径向方向上更远离轮胎的旋转轴线”。表述“在轴向上位于内部”和“在轴向上位于外部”分别表示“在轴向方向上更接近赤道平面”和“在轴向方向上更远离赤道平面”。“径向距离”为相对于轮胎的旋转轴线的距离，“轴向距离”为相对于轮胎的赤道平面的距离。“径向厚度”在径向方向上测得，“轴向宽度”在轴向方向上测得，“周向长度”是周向方向上的圆弧的长度。
轮胎包括胎冠、两个胎圈和两个胎侧，所述胎冠包括旨在通过胎面表面与地面接触的胎面，所述胎圈旨在与轮辋接触，所述胎侧连接胎冠和胎圈。通常用于施工场地型车辆的子午线轮胎更特别地包括例如在文献WO2014-095957中描述的径向胎体增强件和胎冠增强件。
用于施工场地型重型车辆的子午线轮胎的胎体增强件通常包括至少一个胎体层，所述胎体层通常包括覆盖有弹性体材料的金属增强体，所述弹性体材料被称为覆盖配混物。胎体层包括主要部分，所述主要部分将两个胎圈结合在一起并且在每个胎圈中从轮胎的内部至外部围绕通常为金属的周向增强元件缠绕从而形成卷边，所述通常为金属的周向增强元件被称为胎圈线。胎体层的金属增强体基本上彼此平行并且与周向方向形成在85°和95°之间的角度。
用于施工场地型重型车辆的子午线轮胎的胎冠增强件包括在周向上设置的胎冠层的叠加，所述胎冠层在径向上位于胎体增强件的外部。每个胎冠层通常包括相互平行且覆盖有弹性体材料或覆盖配混物的金属增强体。
胎冠增强件包括在径向上位于胎体增强件的外部且在径向上位于胎面的内部的至少一个工作增强件，所述工作增强件包括至少两个工作层。这些工作层通过增强体或帘线叠加并形成，所述增强体或帘线在每个层中平行并在层与层之间交叉，从而与周向方向形成介于10°和45°之间的角度。它们各自的轴向宽度至少等于轮胎最大轴向宽度的三分之二。当轮胎安装在其轮辋上并且轻度充气(即充气至等于例如由轮胎和轮辋协会或TRA推荐的标称压力的10％的压力)时，在胎侧处测量轮胎的最大轴向宽度。包括至少两个工作层的工作增强件的功能在于环扣轮胎并且在轮胎上赋予刚度和抓地力。工作增强件吸收充气的机械应力和运转产生的机械应力，所述充气的机械应力由轮胎充气压力产生并且通过胎体增强件传递，所述运转产生的机械应力由轮胎在地面上的运转时产生并且通过胎面传递。它也应抵抗氧化、冲击和穿刺。
形成工作增强件的所述工作层可以在径向上位于保护增强件的内部，所述保护增强件包括被称为保护层的至少一层，并由通常为金属并可延伸的或弹性的增强体形成。在旨在行驶在不平坦地面上的施工场地型重型车辆的情况中，包括至少一个保护层的保护增强件的存在是有利的。保护增强件在本质上保护工作层免受可能通过胎面在径向上朝向轮胎内部传播的机械攻击或物理化学攻击。在多个保护层的情况中，对于增强体有利的是在层与层之间交叉，且对于径向最内保护层的增强体有利的是与所述径向最内保护层相邻的径向最外工作层的不可延伸的增强体交叉。
胎冠增强件还可以包括与周向方向形成在45°和90°之间的角度的一层非弹性金属增强体。该层被称为三角层，其在径向上位于胎体增强件的外部并在径向上位于径向最内工作层的内部，并包括相互平行的增强体，所述增强体与周向方向形成绝对值至少等于45°的角度。三角层与至少所述工作层形成三角形的增强件，并具有吸收增强体在轮胎的胎冠区域中所经受的横向压缩力的关键作用。包括三角层、工作层和保护层的此类型的胎冠结构意味着在充气时赤道平面和胎肩(亦即，胎面的轴向端部)处经受显著变形的柔性胎冠。在赤道平面的柔性允许胎冠在车辆行驶在具有例如大约轮胎在其标称负载下变位大小的障碍物上时变形而没有故障。变位应理解为当轮胎在其标称负载下从未负载充气状态变化至负载充气状态时在赤道平面中的胎面表面的中点处的半径变化。
相反地，通过上述该胎冠结构，在行驶过程中，在胎肩处的这种柔性导致在胎冠中存在的弹性体材料的高度变形，造成所述弹性体材料的高温。在所达到的温度下，胎冠的弹性体材料损失了其部分裂缝耐性，使得胎冠耐久性变小。弹性体材料的这种裂缝在极端情况下造成工作层的分离，这被称为胎冠的开裂。
胎冠性能的第三个参数与保护层的拉伸断裂强度和剪切强度相关，这可能在与刚性物体的冲击过程中发生。
为了解决胎冠耐久性的问题，从文献FR 2419182可知施工场地型重型车辆的轮胎可以包括在径向上位于胎体增强件的外部并在径向上位于工作增强件的内部并以赤道平面为中心的一个或多个窄增强层。这些层被称为窄环箍层，并具有限制轮胎在充气时径向变形的功能。这种限制使得胎冠在负载的影响下压扁过程中的变形减小，并由此降低温度，并允许与胎冠开裂相关的耐久性性能的改进。窄环箍层应理解为轴向宽度小于0.6倍的径向最内工作层的轴向宽度的层。这些窄环箍层通常包括金属不可延伸的增强体，所述增强体与周向方向形成大于6°且小于12°的角度。这些窄环箍层的各个增强体在层与层之间交叉从而确保胎冠处更大的刚度和与胎冠的开裂相关的更好的耐久性。
然而，此方案具有三个缺陷。第一个缺陷涉及窄环箍层的制造以及大尺寸施工场地型重型车辆的轮胎的窄环箍层的铺设。具体地，对于直径大于3m且宽度大于0.8m的轮胎，制造增强体与周向方向形成约8°的角度的窄环箍层意指沿着大于2.5m(即在商用工业机器范围以外)的切割长度切割窄环箍层，并在固化前沿着此同一长度将窄环箍层熔接至轮胎，这需要专门技术和接近两倍于铺设工作层或保护层的准确性。
第二个缺陷是轮胎对冲击敏感，所述冲击与存在于道路上的障碍物有关，其具有约为轮胎在其标称负载下变位大小的高度。具体地，在冲击的情况中，这些远离胎冠的中性轴线的非常坚硬的窄环箍层经受显著的受迫变形，造成胎冠增强件损坏或断裂，导致轮胎故障。不能由于需求而将此类型的环箍层移动接近至中性轴线，至少对于轮胎来说不能在其挤压过程中变形。这实际上使其可以通过在模具中挤压轮胎而产生轮胎胎面的胎面花纹元件。同样不能冒着丧失从硬化胎冠所得的胎冠开裂相关的耐久性的优点的风险而进一步打开角度而使胎冠更具柔性。
第三个缺陷与保护层的过低的断裂强度有关。为了不减少胎冠在开裂方面的性能，不能增加保护层的增强体的直径，及其由此得到的强度。这是因为更强的增强体具有更大的直径并占据更大的体积，由此造成运行温度升高并使开裂方面性能降低。
为了解决包括窄环箍层的胎冠对冲击敏感的这一问题，文献WO 2014048897和WO2014095957提出或者弹性窄环箍层或者非弹性窄环箍层与第一工作层组合使用，所述第一工作层的增强体的角度至少等于50°。然而，尽管它们改进了胎冠的耐冲击性，但在给定使用轮胎的工地遇到的某些障碍物的尺寸和保护层的特征的情况下，这些方案无论如何不确保其机械完整性。
发明内容
本发明的目的是改进与施工场地型重型车辆的轮胎胎冠的开裂和耐冲击性两者有关的耐久性性能。
根据本发明，通过用于施工场地型重型车辆的轮胎实现所述目的，所述轮胎包括：
-胎面，其旨在与地面接触，
-径向胎体增强件，其在径向上位于胎面的内部并且包括至少一个胎体层，
-胎冠增强件，其在径向上位于所述胎面的内部并且在径向上位于径向胎体增强件的外部，包括工作增强件、环箍增强件和保护增强件，
-所述工作增强件，其包括至少两个工作层，每个工作层包括非弹性金属增强体，所述非弹性金属增强体在工作层与工作层之间交叉并与周向方向形成至少等于30°且至多等于35°的角度，
-所述环箍增强件，其由周向缠绕的帘布层形成，所述帘布层包括与周向方向形成至多等于2.5°的周向弹性金属增强体，所述周向缠绕的帘布层从第一周向端部延伸至在径向上位于第一周向端部外部的第二周向端部，从而形成径向堆叠的至少两个环箍层，
-所述保护增强件，其包括至少两个保护层，每个保护层由金属增强体组成，所述金属增强体在保护层与保护层之间交叉并与周向方向形成至少等于20°且至多等于40°的角度，
-保护层的金属增强体是弹性的，并具有至少等于3mm的直径，以及至少等于800daN的断裂力，
-工作层的金属增强体具有至少等于2500daN的断裂力，
-环箍增强件在径向上设置在工作层之间，
-环箍增强件的周向金属增强体具有至少等于800daN的断裂力。
具体地，这种结构借助于使用接近于胎冠的中性轴线设置的周向增强体可以将胎肩处的胎冠的变形限制至与包括窄环箍层的根据现有技术的结构的情况中所得的胎肩处的胎冠的变形相似的水平。因此，这使其可以借助于在中心处具有柔性且在车辆行驶经过障碍物时能够容忍因冲击造成的变形的胎冠，从而获得所预期的与胎冠的开裂相关的耐久性性能和预计的耐冲击性两者。
具体地，在经过障碍物时，轮胎的胎冠充当梁，其中性轴线取决于受迫变形的类型而位于工作层之间。弯曲的胎冠增强件的中性轴线位于最坚硬的胎冠层之间，即非弹性工作层之间。通过将周向增强件设置在所述工作层之间，本技术方案最小化与周向增强件应容忍的此负载相关的应力和弯曲变形。
使用环箍增强体还使其可以增加工作层的角度并由此降低温度，和/或对保护层使用具有更大直径以及由此得到的更大断裂强度的增强体。
根据本发明，环箍增强件通过周向缠绕帘布层形成。周向缠绕帘布层相对于周向缠绕增强体或周向缠绕由多个增强体(例如10个增强体)组成的条带来说是有利的，这种类型的缠绕通常用于客运车辆或重型货车的轮胎。这种常规缠绕方案因施工场地型重型车辆的轮胎的尺寸而具有极高的成本。具体地，轮胎的周长以及铺设宽度和质量在铺设这些周向增强体的过程中需要极低的轮胎的旋转速度从而避免轮胎胎坯(即在固化前的轮胎)在离心力作用下的任何变形。此方案因此造成极大的操作时间。此外，这种方案会过度地硬化胎冠，不能解决与冲击相关的耐久性问题。
对于金属增强体，金属增强体的机械特征在于表示应用至金属增强体的拉伸力(用N表示)随金属增强体的相对伸长(用％表示)的变化的曲线，所述曲线被称为力-伸长曲线。通过该力-伸长曲线得到机械拉伸特征例如结构伸长As(用％表示)、总断裂伸长At(用％表示)、断裂力Fm(用N表示的最大负载)和断裂强度Rm(用MPa表示)，根据1984年的标准ISO 6892测量这些特征。
根据定义，金属增强体的总断裂伸长At为结构伸长、弹性伸长和塑性伸长的总和(At＝As+Ae+Ap)。结构伸长As由组成金属增强体的金属丝线在低拉伸负载下的相对定位产生。弹性伸长Ae由组成金属增强体的金属丝线(独立考虑)的金属的实际弹性产生(胡克定律)。塑性伸长Ap源自单独考虑的这些金属丝线的金属的塑性(超过屈服点的不可逆的变形)。这些不同的伸长及其各自的含义是本领域技术人员公知的，并且描述在文献US5843583、WO2005014925和WO2007090603中。
拉伸模量(用GPa表示)同样在力-伸长曲线上的任意点处限定并且表示在该点处与力-伸长曲线正切的直线的斜度。特别地，力-伸长曲线上的弹性线性部分的拉伸模量被称为弹性拉伸模量或杨氏模量。
在金属增强体中，通常在弹性金属增强体和非弹性金属增强体之间进行区分，所述弹性金属增强体例如为用在保护层中的那些，所述非弹性金属增强体例如为用在工作层中的那些。
弹性金属增强体的特征在于至少等于1％的结构伸长As和至少等于4％的总断裂伸长At。此外，弹性金属增强体具有通常在40GPa和150GPa之间的弹性拉伸模量。
弹性或非弹性金属增强体的特征在于在等于断裂力Fm的10％的拉伸力下的至多等于0.2％的相对伸长。此外，非弹性金属增强体具有通常在150GPa和200GPa之间的弹性拉伸模量。
保护层的弹性金属增强体使其可以在驶过障碍物时容忍局部受迫变形。根据本发明，它们具有至少等于3mm的直径，以及至少等于800daN的断裂力。高值的半径使其可以吸收在更大厚度上的保护层的剪切中的变形，这产生较低的剪切应力。高值的断裂力允许增强体容忍更高断裂应力，由此改进胎冠在冲击耐久性方面的性能。
工作层的金属增强体具有至少等于2500daN的断裂力，这确保断裂方面的安全系数和令人满意的疲劳强度。优选地，橡胶配混物渗透整个胎冠增强件的增强体，特别是保护层。这可以在轮胎生产过程中的任何时间进行，例如在生产增强体的过程中，在固化前将增强体铺设在轮胎上的过程中，或在模制轮胎的过程中。此性质通过防止腐蚀性的元素在增强体中的传播来改进工作层和整个胎冠的增强体的耐腐蚀性，并通过避免增强体的组件相互摩擦来改进增强体的疲劳强度。
环箍增强件的周向增强体是与周向方向形成在[-2.5°,+2.5°]的范围内的角度的增强体。它们是弹性的，由此允许由模具中固化轮胎产生的铺设直径的膨胀。具体地，轮胎通常通过铺设在初始具体直径下组成轮胎的不同元件获得。然后，轮胎在固化模具中设置成具有大于固化前的轮胎的最大直径的直径，其中弹性体材料通过热效应硫化。为此，轮胎在模具中加压，且组成轮胎的全部元件呈现出大于它们初始具体直径的直径。对于全部的工作层、胎体层、保护层，它们的增强体不是周向的，这种直径变化因不同增强体上的覆盖配混物的变形而发生。对于环箍增强件的周向增强体的层来说，此周向延伸通过具有至少等于由于模制产生的延伸的结构伸长的弹性的增强体而获得。
此外，环箍增强件的周向增强体具有至少等于800daN的断裂力从而能够承受由轮胎驶过在使用过程中碰到的障碍物所带来的拉伸力。
优选的方案是环箍增强件的周向金属增强体和保护层的周向金属增强体为相同种类。增强体的种类应理解为意指它们的组分、制造方法、几何形状相同。具体地，轮胎的组分的标准化是降低制造成本的手段。
有利地，环箍增强件的周向金属增强体或保护层的周向金属增强体具有至少等于70GPa且至多等于130GPa的在10％伸长下的弹性模量，从而容忍在市政工程用途中在驶过障碍物时的受迫变形。
优选地，保护层的金属增强体与周向方向形成这样的角度，其具有基本等于工作层的金属增强体与周向方形的角度的绝对值。“基本等于”意指在制造偏差内等于，亦即，角度的差的绝对值小于2°。这些角度在轮胎上赤道平面处测得，所述轮胎已经去除了胎面和在径向上位于所述胎面的外部且旨在测量角度的帘布层。在此情况中，所选的角度对于控制在工作层和保护层的轴向外端部处的胎冠的温度来说是最优的，并由此对于胎冠在开裂方面的性能来说是最优的，同时具有允许良好的胎冠的耐冲击性的胎冠刚度。
对组成环箍增强件的帘布层的周向端部有利的是与轴向方向形成至少等于25°的角度(A)。这种角度使其可以避免在子午平面中包含环箍增强件的周向端部并由此使周围的弹性体材料对裂缝不敏感。具体地，因为环箍增强件的每个周向增强体端部是周围弹性体材料的潜在的裂缝区域，这些潜在的裂缝区域不应集中在同一子午平面中，从而避免可以导致损害轮胎耐久性的裂缝的微裂缝的连接。此外，在冲击的情况中，应力在子午平面最大，对应于最大变位。因此该角度使其可以避免在同一子午平面中增强体的端部和围绕它们的弹性体材料经受最大应力和变形的情况。为了使制造的环箍增强件具有一个切割设置，组成环箍增强件的帘布层的周向端部的每一个与轴向方向的角度相等并具有相同符号。
优选地，在环箍增强件的第一周向端部和第二周向端部之间的周向距离至少等于0.6m且至多等于1.2m。具体地，环箍增强件的第一周向端部和第二周向端部不包含在同一子午平面中并在轮胎的外围的周向部分上重叠，从而确保环箍增强件存在于轮胎的整个外围周围。环箍增强件的两个周向端部之间的周向距离被称为重叠的长度。重叠的长度应理解为在环箍增强件的周向端部之间在赤道平面(即穿过胎面中间的周向平面)上测得的最小周向距离。重叠的长度大于0.6m的技术事实使其可以首先避免在固化过程中在直径变化的作用下轮胎中没有区域在工作层之间具有比使用所必须的层数少一层的周向增强体的情况，其次，由于增强体的每个端部是周围弹性体材料的潜在的裂缝区域，这些裂缝的潜在区域即使半径不同也不集中在相同的子午平面中。此长度限制至1.2m的技术事实导致不增加所述方案的原料的成本，而不增加任何耐久性。
优选地，靠近环箍增强件的第一周向端部的组成环箍增强件的帘布层的平均表面与周向方向形成在赤道平面中测得的至多等于45°的角度。对此，一个方案包括沿着环箍增强件的该端部设置具有三角形横截面的弹性体材料的横向条带。此方案具有这样的效果：减小靠近环箍增强件的径向最内的第一端部的环箍增强件的增强体的弯曲应力。具体地，在此端部处，缠绕的环箍增强件的平均表面经受等于环箍增强件的增强体的直径的直径变化。此直径变化由于帘线的弯曲而发生，适当的是限制帘线的弯曲从而保持胎冠的耐久性。此外，包括铺设具有三角形横截面的弹性体材料的横向条带的该方案在轮胎固化前填充了腔体，否则该腔体被空气填充，这可以造成在固化后在弹性体材料中的孔，并减小轮胎的耐久性。
出于类似的理由，靠近环箍增强件的第二周向端部的工作层的平均表面与周向方向形成在赤道平面中测得的至多等于45°的角度。在环箍增强件的此端部处，工作层经受等于环箍增强件的增强体的直径的直径变化，涉及工作层的弯曲。一个方案是同样地沿着此端部设置具有三角形横截面的弹性体材料的横向条带从而获得如上所述的相同的技术方案，即工作层的增强体中弯曲应力减小，并防止在轮胎固化前在此位置捕集空气。
在优选的方案中，环箍增强件的轴向宽度小于轮胎的轴向宽度的一半，因为超过该最大宽度，在环箍增强件的增强体中随着车轮转动的应力周期造成增强体明显的疲劳并损失耐久性。
优选地，两个工作层在轴向方向上在结合部分上结合，所述结合部分具有至少等于1.5％的轮胎的轴向宽度的轴向宽度。具体地，轴向上位于环箍增强件的增强体的轴向端部外部的轴向结合的工作层允许胎冠的刚度局部增加并由此减小变形，由此降低温度并改进与胎冠开裂相关的耐久性。
还优选地，两个工作层在轴向方向上在结合部分上结合，所述结合部分具有至多等于5％的轮胎的轴向宽度的轴向宽度。超过特定结合长度，工作层必须再次分离从而减小在工作层的轴向端部附近的弹性体材料的剪切应力。
如果两个层的两个相邻的增强体的几何中心之间的径向距离小于3倍的所讨论的增强体的平均半径，则两层增强体(例如工作层)被称为在所讨论的轴向坐标上结合。如果该同一距离大于4倍的此平均半径，则所讨论的两层增强体被称为是分离的。
在另一优选的方案中，在两个工作层的结合部分的中心处测得的在径向上位于环箍增强件的内部的工作层和胎体增强件之间的径向距离至少等于两倍的在赤道平面中测得在径向上位于环箍增强件的内部的工作层和胎体增强件之间的径向距离。具体地，结合两个工作层的一个可能的方案是将径向最内工作层的铺设半径保持为接近其在赤道平面处的半径，并将在径向上位于环箍增强件的外部的工作层折叠至结合半径。对于施工场地型轮胎，工作层之间的半径的差使得在径向上位于环箍增强件的外部的工作层的折叠在所述层内产生折叠，并在结合区域中产生模制缺陷。为了限制两个工作层在它们的赤道平面处的半径和它们的结合区域中的半径之间的半径差，合适的是相对于赤道平面中从径向最外胎体层到径向最内工作层的距离，增加在结合区域中从径向最外胎体层到径向最内工作层的距离。
还有利的是，在径向上位于工作层的结合部分的内部并与工作层的结合部分接触的第一弹性体材料在10％伸长下的弹性模量至少等于在轴向上位于第一弹性体材料的外部并与第一弹性体材料接触的第二弹性体材料在10％伸长下的弹性模量。工作层的结合区域是比在轴向上位于其外部的分离区域更坚硬的区域。取决于在径向上位于结合区域的内部的相邻的弹性体材料(被称为第一材料)用途和其中的剪切应力，可能优选的是在轴向上位于外部的弹性体材料(被称为第二材料)和覆盖在径向上位于外部的相邻的工作层的弹性体材料(被称为压延层)之间提供刚度梯度，在该情况中，第一弹性体材料在10％伸长下的弹性模量大于或等于第二材料在10％伸长下的弹性模量。
还可能有利的是，在径向上位于工作层的结合部分的内部并与工作层的结合部分接触的第一弹性体材料的在10％伸长下的弹性模量至少等于覆盖在径向上位于环箍增强件的内部的工作层的金属增强体的弹性体材料在10％伸长下的弹性模量。这使其可以提供结合区域的最大可能的刚度，同时避免相邻工作层的压延配混物和第一材料之间的刚度差，以及由此的与任何刚度不连续性相关的应力。在此情况中，第一材料在10％伸长下的弹性模量等于工作层的压延配混物在10％伸长下的弹性模量。
有利地，在环箍层的轴向端部处，工作层的平均表面与轴向方向形成至多等于45°的角度。具体地，有利地是在轮胎制造的同时工作层不变形，从而不在它们的增强体中引起弯曲应力。在轴向上位于周向增强体的端部的内部的部分中与轴向方向形成接近0°的角度的工作层的平均表面优选地以小于45°的角度与结合区域会合。这种几何形状可以通过在具有三角形横截面的周向增强体的层的轴向端部处铺设弹性体材料的条带而获得。
进一步有利地，在轴向上包含在环箍增强件的每个轴向端部和工作层的结合部分之间的弹性体材料在10％伸长下的弹性模量等于覆盖工作层的金属增强体的弹性体材料在10％伸长下的弹性模量，从而避免与弹性体材料的刚度变化有关的应力的不连续性。
特别有利地，在径向上位于环箍增强件的内部并在轴向上包含在结合部分的外轴向端部和所述工作层的外轴向端部之间的工作层的部分的宽度至多等于环箍增强件的轴向宽度的一半。具体地，存在不同刚度的弹性体材料意味着在它们的边界(例如尤其是胎面的那些)处存在应力，合适的是限制工作层的轴向端部的移动。为此目的，有利的是限制它们的分离部分的宽度从而改进与轮胎的开裂相关的耐久性。
同样有利的是，在径向上位于环箍增强件的外部并在轴向上包含在结合部分外轴向端部和所述工作层的外轴向端部之间的工作层的部分的轴向宽度至多等于在径向上位于环箍增强件的内部并在轴向上包含在结合部分的外轴向端部和所述工作层的外轴向端部之间的工作层的部分的宽度，从而限制工作层的轴向端部的移动，改进与轮胎的开裂相关的耐久性。
附图说明
本发明的其它细节和有利特征将会从以下参考图1至7的本发明的示例性实施方案的描述中变得显而易见，在附图中：
为了易于理解，附图没有按比例显示。这些图仅显示了轮胎的局部的图，轮胎相对于轴线XX'基本对称地延伸，所述轴线XX'表示轮胎的周向中平面或赤道平面。基本对称意指在制造偏差内对称，换言之，精确度为约±3％。在此情况中，本发明的胎冠结构与不对称的胎侧或胎圈相容。
图1显示根据现有技术的轮胎的胎冠的剖面立体图，其具有：
-胎面10，
-胎侧20，
-胎体增强件30，其包括胎体层，胎体层的增强体与周向方向XX'形成接近90°的角度，
-环箍增强件40，其包括两个环箍层41、42，环箍层的增强体分别与周向方向XX'形成8°至15°的角度，
-工作增强件50，其包括两个工作层51、52，并在径向上位于环箍增强件40的外部，
-保护增强件60包括两个保护层61、62。
图2显示穿过根据本发明的轮胎的胎冠的子午截面，其具有：
-胎面10，
-胎体增强件30，
-胎冠增强件100，其包括工作增强件50、环箍增强件70和保护增强件60，工作增强件50包括两个工作层51、52，环箍增强件70包括缠绕的两圈周向增强体71、72，所述缠绕的两圈周向增强体71、72具有轴向宽度L1，所述保护增强件60包括两个保护层61、62，
-工作层51、52的结合区域，其具有轴向宽度L2，
-径向内部的工作层51的自由端部分，其具有轴向宽度L3，
-径向外部的工作层52的自由端部分，其具有轴向宽度L4，
-径向上位于工作层51、52的结合区域的内部的第一弹性体配混物Z1，其具有最大径向厚度E1，
-径向上位于径向内部的工作层51的内部并在轴向上位于工作层51、52的结合区域的外部的第二弹性体配混物Z2，
-径向上包含在工作层51和52之间且轴向上包含在环箍增强件40和工作层51和52的结合区域之间的第三弹性体配混物Z3。
图3显示根据本发明的轮胎的胎冠的剖面立体图。其与显示现有技术的图1的主要区别在于，包括缠绕的两圈周向增强体71、72的环箍增强件70，其径向最外周向端部74与轴向方向形成角度(A)。
图4显示根据本发明的轮胎的胎冠的剖面立体图和局部图，其特别地具有：
-胎体增强件30，
-径向最内工作层51，
-环箍增强件70的径向最内周向端部73，其与轴向方向形成角度(A)。
图5显示环箍增强件70的周向重叠的部分在赤道平面上的周向截面。在主要部分中，环箍增强件70包括径向上叠加的两层71和72。在具有周向长度L5的重叠区域中，环箍增强件包括径向上叠加的三层。在径向内部的第一周向端部73处，环箍增强件70与周向方向XX'形成角度A2。在环箍增强件70的径向外部的第二周向端部74处，径向外部的工作层52与周向方向XX'形成角度A3。
图6显示在环箍层71和72的轴向端部处在子午平面中穿过胎冠的截面，其中径向内部的工作层51和径向外部的工作层52分别与轴向方向YY'形成角度A4和A5。其特别地显示在赤道平面上测得的径向上包含在胎体增强件30和径向最内工作层51之间并在径向上位于工作层51、52的结合区域的内部的第一弹性体配混物Z1的径向厚度E1，以及在径向上包含在径向内部的工作层和胎体增强件30之间的弹性体配混物的径向厚度E2。
图7显示在如下三种情况中在轮胎充气至生产商推荐的压力过程中位于子午平面中的胎面表面的点以mm计的移动：
-现有技术轮胎A包括两个窄环箍层，其具有限制胎肩处升高并限制由此造成的工作层开裂的风险的优点，但具有硬化中心并由此使其对冲击敏感的缺陷，
-现有技术轮胎B没有环箍增强件，但因此具有在中心处具柔性并具有良好的耐冲击性的胎冠，由此造成胎冠处的高工作温度，这会导致工作层的开裂，
-根据本发明的轮胎C，其在径向上从外部至内部包括：
-由保护层形成的保护增强件，其弹性金属增强体具有等于3.8mm的直径和等于950daN的断裂力，
-由工作层形成的工作增强件，其非弹性金属增强体在工作层至工作层之间交叉并与周向方向形成至少等于33°的角度并具有等于2500daN的断裂力，
-由两个环箍层形成的环箍增强件，其在径向上设置在工作层之间，其周向金属增强体具有等于950daN的断裂力。
具体实施方式
本发明通过尺寸为53/80R63、最大轴向宽度等于1345mm的用于施工场地型重型车辆的轮胎实现。根据现有技术的参考轮胎由具有金属增强体的胎体层、两个窄环箍层、两个工作层和两个保护层构成，所述窄环箍层宽度等于550mm且具有与周向方向形成等于8°的角度且在层与层之间交叉的增强体，所述两个工作层分别具有等于900mm和1000mm的宽度具有分别与周向方向形成等于33°和19°的角度的增强体，并具有等于1960daN的断裂力，所述保护层具有直径为2mm、断裂力为255daN、与周向方向形成等于24°的角度并在层与层之间交叉的增强体。
根据本发明的轮胎与现有技术轮胎的区别在于具有两个工作层的工作增强件、环箍增强件和保护增强件，工作层的各个增强体与周向方向形成等于33°的角度，其断裂力等于2530daN。在工作层之间设置的是由周向缠绕两圈的帘布层组成的环箍增强件，所述帘布层具有等于520mm的轴向宽度并包括弹性金属周向增强体，所述弹性金属周向增强体具有等于950daN的断裂强度和等于90GPa的弹性模量，这些机械特征在从轮胎中抽取的增强体上测得。保护层由与环箍层相同种类的增强体组成，所述增强体与周向方向形成等于33°的角度。这些增强体具有3.8mm的直径。
两个工作层在30mm的轴向宽度上结合。胎体增强件和径向最内工作层之间的径向距离在赤道平面中等于4.6mm，在工作层的结合区域下等于13mm。在结合区域周围的不同区域的弹性体材料与覆盖工作层的增强体的弹性体材料相同。在径向上位于环箍增强件的内部的工作层从结合区域的外轴向端部至所述工作层的外轴向端部测得的长度等于115mm，在径向上位于环箍增强件的外部的工作层从结合区域的外轴向端部至所述工作层的外轴向端部测得的长度等于70mm。
两个轮胎的两种结构通过完成的元件建模从而评估在滚动时在径向最外工作层的轴向端部和径向最内工作层之间的剪切变形的值。通过模拟7bar的压力下90t的负载、18t的侧偏力进行计算。通过所选的标准，所述方案使其可以相比于现有技术减少接近30％的随车轮转动的变形周期的幅度。然而，此值与胎冠开裂的性能直接相关。此外，对于相同的计算，与根据现有技术的轮胎不同，根据本发明的工作层的增强体不经受任何压缩力，这与胎冠的耐久性性能直接相关。轮胎的内部温度的评估显示相比于根据现有技术的轮胎本发明的胎冠中的温度降低约2℃，这是改进轮胎开裂方面的整体性的已知的标准。
与胎冠的开裂相关的耐久性性能在自卸车车辆上测试测得，所述自卸车车辆具有每个轮胎90t的负载，所述轮胎在冷态下充气至6bar，并以17km/h滚动640小时。在该用途后，轮胎被切割为6个部分，去除胎面以抽取工作层并检测在这两个层之间存在的任何裂缝。与开裂裂缝的宽度成比例地评估与轮胎开裂相关的耐久性性能。根据本发明的轮胎显示比根据现有技术的轮胎低至少20％的开裂损坏水平。
对于该尺寸的轮胎，不同形式的轮胎的胎冠耐冲击性在客户的场所使用时直接测试。这些原地实验已经验证了在胎冠处更具柔性的没有环箍增强件的轮胎相比于根据现有技术的具有窄环箍层的轮胎具有更好的耐冲击性，而后者在与轮胎开裂相关的耐久性方面更好。根据本发明的轮胎显示出耐冲击性和改进胎冠开裂两者，根据本发明的轮胎的耐冲击性至少等于没有环箍增强件的轮胎的耐冲击性，本发明的轮胎在胎冠开裂方面相比于根据现有技术的包括环箍增强件的轮胎改进30％。

Claims (10)

1.用于工地类型的重型车辆的轮胎，包括：
-胎面(10)，其旨在与地面接触，
-径向胎体增强件(30)，所述径向胎体增强件(30)在径向上位于胎面(10)的内部并且包括至少一个胎体层，
-胎冠增强件(100)，所述胎冠增强件(100)在径向上位于所述胎面(10)的内部并且在径向上位于所述径向胎体增强件(30)的外部，并且包括工作增强件(50)、环箍增强件(70)和保护增强件(60)，
-所述工作增强件(50)，其包括至少两个工作层(51、52)，每个工作层包括非弹性金属增强体，所述非弹性金属增强体在工作层和工作层之间交叉并与周向方向形成至少等于30°且至多等于35°的角度，
-所述环箍增强件(70)，其由周向缠绕的帘布层形成，所述帘布层包括与周向方向形成至多等于2.5°的周向弹性金属增强体，所述周向缠绕的帘布层从第一周向端部(73)延伸至在径向上位于第一周向端部外部的第二周向端部(74)，从而形成径向堆叠的至少两个环箍层(71、72)，
-所述保护增强件(60)，其包括至少两个保护层(61、62)，所述保护层由金属增强体组成，所述金属增强体在保护层和保护层之间交叉并与周向方向形成至少等于20°且至多等于40°的角度，
其特征在于，保护层的金属增强体是弹性的，具有至少等于3mm的直径和至少等于800daN的断裂力，工作层(51、52)的金属增强体具有至少等于2500daN的断裂力，环箍增强件(70)在径向上设置在工作层(51、52)之间，环箍增强件(70)的周向弹性金属增强体具有至少等于800daN的断裂力。
2.根据权利要求1所述的轮胎，其中环箍增强件(70)的周向弹性金属增强体与保护层(61、62)的金属增强体为相同种类。
3.根据权利要求1或2所述的轮胎，其中环箍增强件(70)的周向弹性金属增强体或保护层的金属增强体具有至少等于70GPa且至多等于130GPa的在10％伸长下的弹性模量。
4.根据权利要求1所述的轮胎，其中保护层的金属增强体与周向方向形成的角度的绝对值基本等于工作层的金属增强体与周向方向的角度。
5.根据权利要求1所述的轮胎，其中环箍增强件(70)的轴向宽度(L1)小于轮胎的轴向宽度(LT)的一半。
6.根据权利要求1所述的轮胎，其中两个工作层(51、52)在轴向方向上在结合部分上结合，所述结合部分具有至少等于1.5％的轮胎的轴向宽度(LT)的轴向宽度(L2)。
7.根据权利要求1所述的轮胎，其中两个工作层(51、52)在轴向方向上在结合部分上结合，所述结合部分具有至多等于5％的轮胎的轴向宽度(LT)的轴向宽度(L2)。
8.根据权利要求6和7中任一项所述的轮胎，其中两个工作层(51、52)包括第一工作层(51)和第二工作层(52)，在两个工作层(51、52)的结合部分的中心处测得的在径向上位于环箍增强件(70)的内部的第一工作层(51)和径向胎体增强件(30)之间的径向距离(E1)至少等于两倍的在赤道平面中测得在径向上位于环箍增强件(70)的内部的第一工作层(51)和径向胎体增强件(30)之间的径向距离(E2)。
9.根据权利要求6和7中任一项所述的轮胎，其中第一工作层(51)在径向上位于环箍增强件(70)的内部并在轴向上包含在结合部分的外轴向端部和所述第一工作层(51)的外轴向端部之间的部分的宽度(L3)至多等于环箍增强件(70)的轴向宽度(L1)的一半。
10.根据权利要求6和7中任一项所述的轮胎，其中第二工作层(52)在径向上位于环箍增强件(70)外部且在轴向上包含在结合部分的外轴向端部和所述第二工作层(52)的外轴向端部之间的部分的轴向宽度(L4)至多等于第一工作层(51)在径向上位于环箍增强件(70)的内部并在轴向上包含在结合部分的外轴向端部和所述第一工作层(51)的外轴向端部之间的部分的宽度(L3)。
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