CN110023104A - 包括具有钢单丝的带束层的车辆充气轮胎 - Google Patents

包括具有钢单丝的带束层的车辆充气轮胎 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种具有两个或更多个带束层的车辆充气轮胎，这些带束层具有以某一角度彼此交叉的增强构件，其中，每个带束层内的增强构件布置成彼此基本上平行并且彼此间隔开、并且嵌入橡胶材料中，其中，该带束具有至少一个第一带束层，该至少一个第一带束层的增强构件由超拉伸(UT)增强构件级的钢单丝形成，这些钢单丝在各自情况下有3080N/mm2至4190N/mm2的抗拉强度，其中，这些钢单丝的直径D为0.33mm至0.37mm。本发明的目的是通过同时简化生产以较低成本提供一种低滚动阻力的车辆充气轮胎。该目的实现在于，这些钢单丝在长度尺寸为该钢单丝的直径的200倍的情况下具有大约零绕的扭转值。

Description

包括具有钢单丝的带束层的车辆充气轮胎
技术领域
本发明涉及一种具有两个或更多个带束层的车辆充气轮胎，这些带束层具有以某一角度彼此交叉的增强构件，其中，每个带束层内的增强构件布置成彼此基本上平行并且彼此间隔开、并且嵌入橡胶材料中，其中，该带束具有至少一个第一带束层，该至少一个第一带束层的增强构件由超拉伸(UT)增强构件级的钢单丝形成，这些钢单丝在各自情况下有3080N/mm2至4190N/mm2的抗拉强度，其中，这些钢单丝的直径D为0.33mm至0.37mm。
背景技术
子午线型构造的车辆充气轮胎通常具有：不透气的内层；包含增强构件的子午线胎体，该胎体从该轮胎的顶点区域经由侧壁延伸到胎圈区域中并且通常通过盘绕的抗拉的胎圈芯而锚固在该胎圈区域中；位于径向外侧的成型的胎面；以及布置在该胎面与该胎体之间的带束，该带束具有增强构件层并且通常在径向外侧覆盖有带束箍带。带束箍带可以是单层或多层形式并且至少覆盖带束边缘。
对于生产带束层而言，常规的是使得增强构件嵌入橡胶中，这是通过使得基本上平行放置的一组增强构件在纵向方向上延伸穿过压延机或挤出机来被包封以橡胶混合物实现的。这些网状物通常相对于其纵向方向横向切割，使得单独或连接在一起的部分可以用作轮胎中的增强构件层。
由以某一角度交叉的两个或更多个带束层构成的带束确保胎面在纵向方向以及横向方向上的刚度。在行进期间，该带束用于动力传输、改进侧向控制、并且减少轮胎磨损。
已知并且现今常见的是，将钢丝帘线用作带束的带束层中的增强构件。钢丝帘线在增强构件层中被布置成彼此基本上平行并且彼此间隔开、并且嵌入橡胶材料中。安装在乘用机动车辆充气轮胎中的带束层通常具有2x 0.30mm构造的、80epdm或更高设定的钢丝帘线。2x 0.30mm帘线构造意味着将0.30mm直径的两条线(单丝)捻绕在一起以形成帘线，使得帘线具有大约0.60mm的直径。具有上述钢丝帘线的带束层的缺点是，这些钢丝帘线相对重量重并且需要大量材料，这对滚动阻力有不利影响。
还已知的是作为增强构件的带束层具有半径为0.30mm的钢单丝，其中，钢具有高拉伸(HT)增强构件级、具有小于3000N/mm2的抗拉强度。以这种方式，创建出对滚动阻力具有有利影响的薄的增强构件层。但是，此类增强构件层的缺点是，上述由HT钢构成的相对薄的单丝在嵌入弹性材料之后可能由于线圈几何形状而展现出内部应力，由此导致网状物可能展现出波动。特别是在网状物相对于增强构件的延伸方向横向的切割边缘处，可能出现网状物的至少部分升高(“尖端上升”)。结果是，可加工性、特别是在将切割网状物部分连接在一起以形成增强构件层期间的可加工性、以及轮胎生产变得困难且昂贵。
DE 697 08 355 T2披露了一种具有带束层的车辆充气轮胎，该带束层包括由直径为0.35mm的钢单丝构成的增强构件，这些钢单丝由抗拉强度为3423N/mm2的钢构成，这些钢单丝布置有大约129epdm的帘线间隔。在此，钢单丝在长度尺寸为单丝的直径的200倍的情况下具有61绕的扭转值。钢单丝的扭转减少了上述内部应力并且因此有利于生产轮胎。但是，钢单丝的此类扭转与制造钢单丝中的附加工序相关联、并且因此是累赘且昂贵的。
发明内容
因此，本发明的目的是通过同时简化生产以较低成本提供一种低滚动阻力的车辆充气轮胎。
该目的实现在于，钢单丝的扭转值计为约零绕。在此，钢单丝的扭转值涉及钢单丝的直径的200倍的长度尺寸。
在本发明的背景下，大约零绕的扭转意味着钢单丝没有经受任何额外工序来实现扭转。但是，特别是由于钢单丝缠绕成线圈或绕到卷筒上和/或从其解开缠绕，钢单丝可能例如在存储和/或加工期间无论如何都获得了小扭转。安装在轮胎中的钢单丝的这种扭转在这种情况下相对于相应钢单丝的直径的200倍的长度尺寸计为最多三绕。
在本发明的背景下，超拉伸(UT)增强构件级的钢具有3080N/mm2至4190N/mm2的抗拉强度。“抗拉强度”是使测试对象断裂所需的拉伸应力。抗拉强度通过在测试期间所确定的断裂应力相对于测试体的原始截面来计算。抗拉强度是根据ASTM D 2969、ASTM D 4975以及BISTA E6测出的。用于确定应力的力-伸长率曲线是根据ASTM D 2969、ASTM D 4975以及BISTA E6测出的。
由UT(超拉伸)增强构件级的钢构成的、具有大约零绕的扭转的此类相对细的钢单丝非常适合用作车辆充气轮胎的带束层的增强构件。已经发现，具有由UT增强构件级的钢构成的钢单丝的网状物甚至在0.33mm至0.37mm的小直径D情况下也仅展现出非常小的波动并且在切割边缘处展现出非常小的尖端上升，这对可加工性以及轮胎生产不再有不利影响。此外，免去了捻绕钢单丝以获得扭转的累赘工序。以这种方式，有利于可加工性并且简化轮胎生产。可以以较低成本生产此类轮胎。同时，借助于钢单丝更进一步的小直径，用于第一带束层的材料的重量和用量进一步保持为低，并且轮胎进一步具有有利的滚动阻力。
因此，通过同时简化生产以较低成本提供了低滚动阻力的车辆充气轮胎。
关于可加工性和滚动阻力的特征，已经证实0.34mm至0.36mm的直径D、优选地0.35mm的直径D作为钢单丝的直径是特别有利的。
在本发明的背景下，直径D在公式中是未带单位mm(毫米)地使用的。所计算变量限定的单位在公式后做出规定。
在一个有利实施例中，钢单丝具有3820-2000*D[N/mm2]至4850-2000*D[N/mm2]的抗拉强度，其中D代表钢单丝的直径。这种抗拉强度的钢单丝展现出特别有利的可加工性。因而，D＝0.35mm的直径产生3120N/mm2至4150N/mm2的抗拉强度。
有利的是钢单丝具有330N至390N的断裂强度、优选地350N至360N的断裂强度。还有利的是对于钢单丝1％的伸长率必须花费204N至242N的力、优选地210N至230N的力。断裂强度和拉力是根据ASTM D 2969、ASTM D 4975以及BISTA E6测得的。特别优选地使用直径为D＝0.35mm的钢单丝。
如果在增强构件层延伸的方向上承载的第一带束层具有大约A*(4400-2000*D)*(D/2)2*π[N]每dm宽度的层强度，其中A的值采取90至130，那么就实现了第一带束层具有特别是关于冲击荷载而言的足够强度、同时具有有利的小的层厚度。因而，D＝0.35mm的直径产生32038N每dm宽度至46278N每dm宽度的层强度。
在对于操控与滚动阻力之间的目的冲突有利的实施例中，在该增强构件纵向延伸的方向上处于1％的预限定伸长率的第一带束层具有B*(4400-2000*D)*(D/2)2*π/1.6[N]每dm宽度的应力，其中B的值采取90至130。用于确定应力的力-伸长率曲线是根据ASTM D2969、ASTM D 4975以及BISTA E6测出的。因而，D＝0.35mm的直径产生20024N每dm宽度至28924N每dm宽度的应力。
如果第一带束层中的这些钢单丝布置成90epdm至130epdm、优选地95epdm或120epdm就实现了轮胎的有利实施例。特别有利的是钢单丝的直径计为0.35mm并且丝密度计为90epdm至100epdm、优选地95epdm。
车辆充气轮胎通常具有两个、三个、四个、或更多个带束层。这些层中的每一个可以是第一带束层。该第一带束层可以是径向最内层或径向最外层或中间带束层。
在此有利的是带束具有两个第一带束层，其中，一个第一带束层的钢单丝与另一个第一带束层的钢单丝相对于轮胎圆周方向相反地倾斜。就材料的重量和用量而言，特别有利的是轮胎的所有带束层都是第一带束层。此类轮胎展现出特别低的滚动阻力。
根据本发明的有利的轮胎可以是用于乘用机动车辆、厢式货车、轻型卡车、多用途运载车、或摩托车的轮胎。
具体实施方式
结合可以用于根据本发明的车辆充气轮胎的第一带束层的以下实例对本发明的进一步优势进行更详细的讨论：
在第一实例中，轮胎尺寸205/55R16的轮胎具有相对于圆周方向成26°的带束角度的第一带束层并且具有用作增强构件的钢单丝，这些钢单丝的直径为D＝0.35mm并且丝密度为95epdm。在此，钢单丝在长度尺寸为钢单丝的直径的200倍的情况下具有大约零绕的扭转值。钢单丝具有3430N/mm2至4050N/mm2的抗拉强度。层具有32040N每dm宽度至37100N每dm宽度的层强度。此外，在增强构件纵向延伸的方向上处于1％的预限定伸长率的第一带束层具有20025N每dm宽度至22990N每dm宽度的应力。
在进一步实例中，轮胎尺寸185/70R14的轮胎具有相对于圆周方向成28°的带束角度的第一带束层并且具有用作增强构件的钢单丝，这些钢单丝的直径为D＝0.35mm并且丝密度为120epdm。在此，钢单丝在长度尺寸为钢单丝的直径的200倍的情况下具有大约零绕的扭转值。钢单丝具有3430N/mm2至4050N/mm2的抗拉强度。层具有39600N每dm宽度至46000N每dm宽度的层强度。此外，在增强构件纵向延伸的方向上处于1％的预限定伸长率的第一带束层具有24480N每dm宽度至28900N每dm宽度的应力。

Claims (11)

1.一种具有两个或更多个带束层的车辆充气轮胎，这些带束层具有以某一角度彼此交叉的增强构件，其中，每个带束层内的增强构件布置成彼此基本上平行并且彼此间隔开、并且嵌入橡胶材料中，
其中，该带束具有至少一个第一带束层，该至少一个第一带束层的增强构件由超拉伸(UT)增强构件级的钢单丝形成，这些钢单丝在各自情况下有3080N/mm2至4190N/mm2的抗拉强度，其中，这些钢单丝的直径D为0.33mm至0.37mm，
其特征在于，
这些钢单丝在长度尺寸为该钢单丝的直径的200倍的情况下具有大约零绕的扭转值。
2.如权利要求1所述的车辆充气轮胎，其特征在于，该直径D计为0.34mm至0.36mm，优选的是该直径D计为0.35mm。
3.如以上权利要求中的一项或多项所述的车辆充气轮胎，
其特征在于，这些钢单丝在各自情况下有3820-2000*D[N/mm2]至4850-2000*D[N/mm2]的抗拉强度，其中D代表这些钢单丝的直径。
4.如以上权利要求中的一项或多项所述的车辆充气轮胎，
其特征在于，这些钢单丝的直径为D＝0.35mm，其中这些钢单丝具有350N至360N的断裂强度，并且在于，由204N至242N的力引起1％的伸长率。
5.如以上权利要求中的一项或多项所述的车辆充气轮胎，
其特征在于，在该增强构件层延伸方向上承载的该第一带束层具有大约A*(4400-2000*D)*(D/2)2*π[N]每dm宽度的层强度，其中A的值采取90至130。
6.如以上权利要求中的一项或多项所述的车辆充气轮胎，
其特征在于，在该增强构件纵向延伸的方向上处于1％的预限定伸长率的该第一带束层具有B*(4400-2000*D)*(D/2)2*π/1.6[N]每dm宽度的应力，其中B的值采取90至130。
7.如以上权利要求中的一项或多项所述的车辆充气轮胎，
其特征在于，该第一带束层中的这些钢单丝布置成90epdm至130epdm、优选地95epdm或120epdm。
8.如以上权利要求中的一项或多项所述的车辆充气轮胎，
其特征在于，这些钢单丝的直径计为0.35mm并且丝密度计为90epdm至100epdm、优选地95epdm。
9.如以上权利要求中的一项或多项所述的车辆充气轮胎，
其特征在于，该带束恰好具有两个带束层，并且在于这两个带束层是第一带束层。
10.如以上权利要求中的一项或多项所述的车辆充气轮胎，
其特征在于，该带束的所有带束层是第一带束层。
11.如以上权利要求中的一项或多项所述的车辆充气轮胎，
其特征在于，该车辆充气轮胎是用于乘用机动车辆、厢式货车、轻型卡车、多用途运载车、或摩托车的轮胎。
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