CN1084264C - H/s成型比例≤0.6的轮胎 - Google Patents

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Abstract

本发明是为改进胎冠加强件(3)疲劳强度，轮胎H/S成型比最大为0.6，加强件沿径向从内到外由这些部分形成：至少以60°取向的金属线构成的帘布层(31)，两个由以10°到45°取向的不可延伸金属线构成的帘布层(32，34)，在其间的由沿平行轮胎圆周方向取向的金属元件构成的第一辅助帘布层(33)，在轮胎任一侧并在最外帘布层(34)径向上设置的第二辅助帘布层(36)，该帘布层以帘布层(33)末端对中。

Description

H/S成型比例≤0.6的轮胎
本发明涉及一种轮胎，其子午线轮胎胎体加强件位于每个胎圈中并固定在至少一个胎圈钢丝上，该轮胎包括一个由至少两个所谓的工作帘布层形成的胎冠加强件，所述帘布层相互叠置并由线或绳制成，在每一帘布层中这些线相互平行并且从一个帘布层相交到另一帘布层，而相对轮胎的圆周方向形成绝对值最大为40°的角度。
特别是，本发明涉及一种“重型车辆”式轮胎，轮辋上的高度H与其最大轴向宽度S之比最大为0.6，这种轮胎将安装在中等或高吨位车辆上，例如卡车、公共汽车、拖车等上。
在轮胎中使用胎冠加强件是广为人知的，该加强件首先是由与圆周方向成一适当角度的线构成的所谓工作帘布层和其次是由大致沿圆周方向取向的线构成的辅助帘布层组成。这种结构的实例在美国专利3,677,319中已加以显示和描述，工作帘布层由金属元件构成，所述金属元件在18°和75°之间取向，而辅助帘布层由0°取向的纺线构成。这种结构使得轮胎要获得的下述相互矛盾的性质趋于缓和：例如车辆的路面抓着性和舒适性，抗磨损性和滚动阻力。辅助纺线帘布层可以设置在金属线的下方或顶部或其间，纺线组件的宽度可以是金属结构宽度的25至75％之间。
法国专利2,419,185讨论了所述轮胎的型式，即具有较低H/S比例的轮胎，尽管它具有许多优点，但是也具有一定的缺点，例如轮胎面中线区域的粘接性低，或轮胎面边缘区域的高压定位性差，这是因为在轮胎的纵长方向上接触区域变短。为了克服这些缺点，所述的法国专利建议在胎体加强件和径向内工作帘布层之间，并且是距赤道面一定距离的两个区域设置两个限位块，每个限位块均由两个重叠帘布层构成，所述帘布层由不可延伸的线组成，这些线从一帘布层相交到另一帘布层，形成了与圆周方向相反的角度，即在绝对值上最多等于工作帘布层所用的最小角度的一半，且不是0°。
为了提高成型比例最大为0.6的“重型车辆”轮胎的胎冠加强件的耐久性，上述两种解决方法并不能完全令人满意，从而使所讨论类型的轮胎的耐久性问题变得相当复杂：缺乏耐久性涉及胎冠帘布层末端之间的分离阻力缺乏和胎体加强件部分的线的疲劳强度降低，所述胎体加强件部分的中部断面平行于胎冠加强件的断面，缺乏耐久性还涉及胎体加强件和胎冠加强件之间的分离阻力减小。
为了改善上述耐久性，本申请人的申请WO96/20095描述了一种胎冠加强件，包括至少两个由不可延伸的线构成的工作胎冠帘布层，所述线从一个帘布层相交到另一个帘布层，相对于圆周方向形成了10°到45°之间的角度，所述帘布层的宽度至少等于胎体加强件的最大轴向宽度S0的80％，其特征在于，首先，在胎体加强件和径向靠近旋转轴线的工作帘布层之间设置由不可延伸的金属线构成的轴向连续帘布层，所述金属线相对于圆周方向呈至少60°的角度，并且连续帘布层的轴向宽度至少等于最短工作胎冠帘布层的轴向宽度；其次，在两个工作胎冠帘布层之间设置一个由金属元件构成的辅助帘布层，所述金属元件沿大致平行于圆周方向的方向取向，所述帘布层的轴向宽度至少等于0.7S0，其在拉伸情况下的弹性系数最多等于最大延伸的工作帘布层的同名系数。
尽管取得进展，但是从整个耐久性角度看，用于替换驱动轴上两个成对轮组件的最大为0.45的H/S成型比例的轮胎(H是轮胎在安装轮辋上的高度，S是其最大轴向宽度)必须加以改进，以与所述组件对比时更有利于经得起比较，特别要提高胎体加强件和胎冠加强件之间的分离阻力，并且辅助帘布层的圆周取向线的疲劳强度也要关注。
因此可以想到这种结构改进会影响以至少60°取向的线构成的帘布层末端和第一工作帘布层的末端均位于其中的两个区域，并且能够解决上述两个问题的一个可能方案是提高圆周线帘布层的宽度。令发明者非常惊异的是，尽管实际上已经证明必须提高圆周线的数量，但是加宽圆周线帘布层的宽度对提高线数并不起作用，而通过增加圆周线的第二辅助帘布层以及覆盖圆周线帘布层的末端却起作用，所述辅助帘布层具有较小的轴向宽度，并在径向上位于第二工作帘布层的上部，也就是说，分别位于被称作保护层的弹性线帘布层的径向最外帘布层的胎冠加强件的任一侧的延伸部分上。
因此，本发明的轮胎包括：一子午线轮胎胎体加强件，它被一个胎冠加强件覆盖，所述胎冠加强件包括至少两个由不可延伸线构成的工作胎冠帘布层，所述线从一个帘布层相交到另一个帘布层，相对于圆周方向形成了处于10°到45°之间的角度，所述帘布层的宽度至少等于胎体加强件的最大轴向宽度S0的80％，并且首先在胎体加强件和径向靠近旋转轴线的工作帘布层之间设置由不可延伸的金属线构成的轴向连续帘布层，所述金属线相对于圆周方向呈至少60°的角度，并且连续帘布层的轴向宽度至少等于最短工作胎冠帘布层的轴向宽度；其次在两个工作胎冠帘布层之间设置一个由金属元件构成的第一辅助帘布层，所述金属元件沿大致平行于圆周方向的方向取向，所述帘布层的轴向宽度至少等于0.7S0，其在拉伸情况下的弹性系数最多等于最大延伸工作帘布层的同名系数，其特征在于，在径向最外工作胎冠帘布层的径向上方以及轮胎的任一侧设置一个由金属元件构成的第二辅助帘布层，所述金属元件沿大致平行于圆周方向的方向取向并具有较小的宽度，并且它在径向上覆盖由设置在两个工作帘布层之间的圆周线构成的第一辅助帘布层的末端。
“不可延伸的线”应理解成，例如钢，在10％的断裂负载下相对延伸率小于0.2％的线。
以大致平行于圆周方向取向的线或绳是相对于所述方向形成在0°附近的+2.5°，-2.5°范围内角度的线或绳。
在拉伸情况下，由线构成的帘布层的弹性系数来自于在所述线的方向上的拉伸应力，所述拉伸应力是获得给定的相对延伸率ε所必须的，所述弹性系数是切向系数。“辅助帘布层的弹性系数最多等于最大延伸的工作帘布层的同名系数”应该理解成：不管相对延伸率如何，辅助帘布层的切向系数最多等于最大延伸(不管相对延伸率如何)的工作帘布层的切向系数，对于拉伸应力的每个值，最大延伸的帘布层是在相同应力下具有比其它帘布层大的相对延伸率的帘布层。
有利的是，第二辅助帘布层的系数等于第一辅助帘布层的系数，并且对于在0％和0.4％之间的相对延伸率，所述系数很小，并且对于相对延伸率大于0.4％的情况，该系数最多等于在拉伸时最大延伸的工作帘布层的最大弹性系数。
在上述结构中，辅助帘布层可以由所谓的弹性线构成，所述弹性线具有这样的拉伸应力曲线，即该曲线是相对延伸率的函数，对于较小的延伸率来说，它具有较小的梯度，并且对于较大的延伸率来说，它具有基本上是恒定并且陡峭的梯度。辅助帘布层也可以由沿圆周方向取向的线构成，并且经切割后，形成其长度远小于最小长度帘布层的圆周长度的部分，但最好比所述圆周长度大0.1倍，所述切割点位于在轴向上相互偏离的部分之间。这一实施例可以以简单的方式使辅助帘布层具有给定的系数，而不管该系数将是多大。
第二辅助帘布层的宽度大以与第一辅助帘布层的末端对中，即它自身的末端沿轴向距离第一辅助帘布层的末端至少10mm，帘布层的所述较小宽度是在15和50mm之间的宽度。对于所述第二辅助帘布层来说，下述方面是有利的，即第二辅助帘布层沿轴向延伸到被称作保护层的最外帘布层，通常该层由所谓的弹性线构成，所述弹性线相对于圆周方向具有与下方的工作帘布层相同的方向和大致相同的角度值，所述延伸部分通过在辅助帘布层的轴向内端和弹性线帘布层的轴向外端之间留下一个小宽度(＜5mm)间隙而形成。
通过下面参照附图所进行的描述，将更好地理解本发明的特征和优点，所述附图以非限制性方式显示了实施例，其中：
—图1是在中线截面上看去的根据本发明的一胎冠加强件的示意图；
—图2以平面和局部视图的方式表示了图1所示的胎冠加强件。
尺寸为495/45 R 22.5 X的轮胎P具有0.45的H/S成型比例，H是安装在其轮辋上的轮胎P的高度，S是其最大轴向宽度。所述轮胎P包括一个子午线轮胎胎体加强件(1)，该加强件位于每个胎圈中并固定在至少一个胎圈钢丝上以形成一个翻转部分，所述加强件由单一的金属线帘布层构成。这种胎体加强件(1)由一胎冠加强件(3)箍住，胎冠加强件沿径向从内侧向外侧形成：
—由不可延伸的金属线形成的第一帘布层(31)相对于圆周方向呈65°的δ角，所述帘布层的目的是吸收子午线轮胎胎体加强件(1)承受的大部分轴向压缩力；
—由不可延伸的金属线形成的第一工作帘布层(32)在径向上叠加和覆盖前述的三角帘布层，所述金属线以α角取向，在图示情况下α角为18°；
—由不可延伸的金属元件形成的第一辅助帘布层(33)叠加在第一工作帘布层(32)上，所述金属元件的圆周长度大致等于帘布层(33)的圆周长度的1/6，所述元件以0°取向；
—然后将金属线构成的第二工作帘布层(34)沿圆周方向加上，所述金属线与第一工作帘布层(32)的金属线相同，并且相对圆周方向形成与α角相对的β角，在图示情况下，β角等于所述18°的α角(但也可以与所述α角不同)，
—然后将所谓的弹性线的最终帘布层加上，所述弹性线相对于圆周方向以γ角取向，所述γ角与β角方向相同并等于所述β角(但是也可以与所述β角不同)，这一最终帘布层是一个保护层，
—最后，在轮胎的任一侧，加上由不可延伸的金属元件形成的第二辅助帘布层(36)，所述金属元件的圆周长度大致等于帘布层(33)的圆周长度的1/6，所述元件以0°取向，也就是说，这些元件与第一辅助帘布层(33)的元件相同。
第一工作帘布层(32)的轴向宽度L32是胎体加强件(1)的中心截面的最大轴向宽度S0的0.87倍，即416mm，对于传统类型的轮胎来说，该宽度基本上小于轮胎面宽度L1，在这里讨论的情况下L1是430mm。第二工作帘布层(34)的轴向宽度L34是轴向宽度S0的0.8倍，即400mm。三角帘布层(31)的轴向宽度L31等于两个工作帘布层(32)和(34)的宽度的算术平均值，在这里是408mm。为了使辅助帘布层(33)的轴向宽度L33至少等于0.7 S0，可使之等于350mm，即0.73S0。实际上，辅助帘布层(33)的宽度L33小于最小宽度工作帘布层的宽度L32(L34)，但不能太小，以有利于有效地降低靠近工作胎冠帘布层末端的轮胎工作温度，所述末端是在热量和帘布层分离作用下产生极大副作用的区域。被称作保护层的最终胎冠帘布层(35)具有小于前述宽度的宽度L35，即320mm。对于帘布层(36)的宽度L36，在所引用的实施例中，其等于25mm并且其对称圆周轴线沿径向位于第一辅助帘布层(33)的末端之上。帘布层(36)的轴向内端和所谓的保护层(35)末端之间的间隙是2.5mm。
在本实施例中，工作帘布层(32)或工作帘布层(34)的拉伸弹性系数是相同的，因为它们由同样环绕状态的27.23金属线形成，所述金属线是不可延伸的并且在帘布层的整个宽度上是连续的，所述线以相同的间距布置，也就是说，线之间具有相同的间隔，即在0.4％的相对延长率上拉伸弹性系数等于5300daN/mm2。同名且在相同条件下测量的所谓三角帘布层(31)的系数等于6925daN/mm2，所述帘布层由环绕的9.23金属线构成。对于两个辅助帘布层(33)和(36)来说，它们由环绕的27.23金属线构成，经切割以获得线的截面后，其圆周长度等于第一、即最小长度的帘布层(33)的圆周长度的1/6，这使得两帘布层在延伸时对于0.4％的相对延伸率具有相同的切向弹性系数3310daN/mm2。
辅助帘布层(33)和(36)也可以由所谓的弹性双股(bimodular)线构成，也就是说，该线在断裂时具有大于2.5％的相对延伸率以及张力相对延伸曲线，所述曲线具有基本上为不同梯度的两部分，例如法国专利1118486中的图2所示的曲线(17)。由于减小了弹性的帘布层(33)和(36)仅在轮胎在橡胶硫化塑造成型过程中有用，所以具有从原始值到0.4％相对延伸率的较低系数和对于较大相对延伸率情况下有例如大于14000daN/mm2的系数的线使得能够较容易地获得下述这种帘布层，即帘布层线的取向大致为0°，具有大于0.4％的相对延伸率，系数为5200daN/mm2。
就轮胎的耐久性而言，将上述轮胎加以检测，并与上述国际申请所述的控制轮胎相比较。在相同的负载条件(变化的负载，从5800kg向上阶梯式地增加)和压力条件下(10巴的调节膨胀压力)，控制轮胎在检测鼓上滚过了11,500km(2个结果的平均值)，而本发明的轮胎滚过了31,900km(5个结果的平均值)，在严格检测情况下，这一结果表明本发明的轮胎具有显著的改进。

Claims (6)

1.一种轮胎(P)，包括一个由胎冠加强件(3)覆盖的子午线轮胎胎体加强件(1)，胎冠加强件(3)包括至少两个由不可延伸的线构成的工作胎冠帘布层(32，34)，所述线从一个帘布层(32)相交到另一个帘布层(34)，相对于圆周方向形成了10°到45°之间的角度(α，β)，所述帘布层的宽度L32，L34至少等于胎体加强件(1)的最大轴向宽度S0的80％，并且，首先在胎体加强件(1)和径向靠近旋转轴线的工作帘布层(32)之间设置由不可延伸的金属线构成的轴向连续帘布层(31)，所述金属线相对于圆周方向呈至少60°的δ角，且连续帘布层的轴向宽度L31至少等于最短工作胎冠帘布层(32，34)的轴向宽度L32，L34；其次，在两个工作胎冠帘布层(32)和(34)之间设置一个由金属元件构成的第一辅助帘布层(33)，所述金属元件沿大致平行于圆周方向的方向取向，所述帘布层的轴向宽度L33至少等于0.7S0，其在拉伸情况下的弹性系数最多等于最大延伸的工作帘布层(33，34)的同名系数，其特征在于，在径向最外工作胎冠帘布层(34)的径向上方以及轮胎P的任一侧设置一个由金属元件构成的第二辅助帘布层(36)，所述金属元件沿大致平行于圆周方向的方向取向并具有较小的宽度L36，该宽度大致以第一辅助帘布层(33)的末端对中，以使它自身的末端沿轴向距离设置在两个工作帘布层(32，34)之间的第一辅助帘布层(33)的末端至少10mm。
2.如权利要求1所述的轮胎(P)其特征在于，第二辅助帘布层(36)在拉伸情况下的弹性系数等于第一辅助帘布层(33)的同名系数。
3.如权利要求2所述的轮胎(P)，其特征在于，辅助帘布层(33，36)的相同系数对于在0％和0.4％之间的相对延伸率来说很小，该系数对于相对延伸率大于0.4％的情况最多等于在拉伸时最大延伸的工作帘布层的最大弹性系数。
4.如权利要求3所述的轮胎(P)，其特征在于，辅助帘布层(33，36)由所谓的弹性线构成，所述弹性线具有这样的拉伸应力曲线，即该拉伸应力曲线是相对延伸率的函数，对于在0和0.4％之间的较小延伸率来说，它具有较小的梯度，对于较大的延伸率来说，它具有陡峭并基本上恒定的梯度。
5.如权利要求3所述的轮胎(P)，其特征在于，辅助帘布层由沿圆周方向取向的线构成，并且被切割以形成其长度远小于最小长度帘布层(33)的圆周长度的部分，各部分之间的所述切割点在轴向上相互偏离。
6.如权利要求1至5任一项所述的轮胎(P)，其特征在于，胎冠加强件(3)还包括径向最外侧的一个所谓保护层(35)，该层由弹性线构成，所述弹性线相对于圆周方向形成与下方的工作帘布层(34)相同的方向和大致相同的角度值，并且第二辅助帘布层(36)的宽度在15到50mm之间，所述辅助帘布层(36)沿轴向从保护层(35)处延伸，所述延伸部分通过在辅助帘布层(36)的轴向内端和弹性线帘布层(35)的轴向外端之间留下一个小于5mm的间隙而形成。
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