CN110914076B - 具有减轻重量胎圈区域的轮胎 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有径向胎体帘布层的轮胎，所述径向胎体帘布层包括单个增强元件层(7)，所述增强元件围绕胎圈线(4)卷起从而锚固在每个胎圈中。根据本发明，胎体帘布层的卷边(7)和胎体帘布层的主要部分是存在于胎侧中仅有的断裂伸长低于6％的增强元件层，所述卷边和主要部分联接然后脱离联接，并且在点F和点E之间的轮胎外表面S的轮廓的任何点距样条曲线P的距离均小于2.5mm，样条曲线P的至少95％的点在轴向上位于样条曲线W的点的内侧。

Description

具有减轻重量胎圈区域的轮胎
技术领域
本发明涉及具有径向胎体增强件的轮胎，并且更特别地涉及旨在装备携带重型负荷并以持久速度行驶的车辆(例如货车、拖拉机、拖车、或大客车)的轮胎。
背景技术
在重型负荷类型的轮胎中，胎体增强件通常锚固在胎圈区域中的两侧并且在径向上由胎冠增强件覆盖，所述胎冠增强件由至少两个重叠并且由丝线或帘线形成的层组成，所述丝线或帘线在每个层中平行并且从一个层至另一个层交叉，与周向方向形成10°至45°之间的角度。形成工作增强件的所述工作层还可以覆盖有至少一个被称为保护层的层，形成所述保护层的增强元件有利地是金属和可伸展的并且被称为弹性增强元件。其还可以包括具有金属丝线或帘线的层，所述金属丝线或帘线具有低伸展性并且与周向方向形成45°至90°之间的角度，被称为三角帘布层的该帘布层在径向上位于胎体增强件和第一胎冠帘布层之间，所述第一胎冠帘布层被称为工作帘布层并且由平行的丝线或帘线形成，所述丝线或帘线以绝对值不超过45°的角度铺设。三角帘布层与至少所述工作帘布层形成三角增强件，该增强件在其所经受的不同应力下具有很少量变形，三角帘布层基本上用于吸收轮胎的胎冠区域中所有增强元件所经受的横向压缩力。
当帘线在等于断裂力的10％的拉伸力下显示出至多等于0.2％的相对伸长时，所述帘线被称为是不可伸展的。
当帘线在等于断裂负荷的拉伸力的作用下显示出至少等于3％的相对伸长和小于150GPa的最大切线模量时，所述帘线被称为是弹性的。
周向增强元件是与周向方向形成在+2.5°至-2.5°(相对于0°)范围内的角度的增强元件。
轮胎的周向方向或纵向方向是对应于轮胎的外周并由轮胎行驶方向限定的方向。
轮胎的横向方向或轴向方向平行于轮胎的旋转轴线。
径向方向是与轮胎的旋转轴线相交并与其垂直的方向。
轮胎的旋转轴线是轮胎在正常使用时绕其旋转的轴线。
径向平面或子午平面是包含轮胎的旋转轴线的平面。
周向子午面或赤道平面是垂直于轮胎的旋转轴线并且将轮胎分为两半的平面。
对于金属丝线或帘线，根据1984年的标准ISO 6892在张力下测量断裂力(以N计的最大负荷)、断裂强度(以MPa计)、断裂伸长(以％计的总伸长)和模量(以GPa计)。
对于橡胶组合物，模量的测量根据1988年9月的标准AFNOR-NFT-46002在张力下进行：在10％伸长下的标称割线模量(或表观应力，以MPa计)在第二次伸长中(即在一个适应循环之后)测量(根据1979年12月的标准AFNOR-NFT-40101的标准温度和相对湿度条件)。
这样的轮胎通常在胎圈处还具有一个或更多个被称为加强件的增强元件的层。这些层通常由相对于周向方向以小于45°且通常小于25°的角度定向的增强元件组成。这些增强元件层的主要作用在于限制胎圈组成材料相对于车轮轮辋的纵向位移，以便限制所述胎圈的过早磨损。这些增强元件层还能够限制由于弹性体材料的动态流动现象而引起的胎圈在轮辋凸缘上的永久变形。当胎圈的这种变形过大时，可能会阻止轮胎的翻新。当将轮胎安装在轮辋上以及从轮辋上拆下轮胎时，这些增强元件层还有助于保护轮胎的下部区域免于所受应力的影响。
此外，在将胎体增强件锚固在胎圈线周围的情况下(其包括将胎体增强件至少部分地在每个胎圈中围绕胎圈线缠绕，从而形成在胎侧中或多或少地延伸的卷边)，增强元件的层或加强件的层还使得能够在轮辋的意外和过度温度升高时防止或延迟胎体增强件的退绕。
增强元件或加强件的这些层通常轴向地位于胎体增强件的卷边的外侧，并且在胎侧中延伸的高度大于卷边的高度，特别地用以覆盖所述卷边的增强元件的自由端部。
轮胎的这种设计例如在文献FR 2779387和US 2006/0000199中有所描述。
增强元件或加强件的这些层的存在使得轮胎的这些胎圈区域的设计更加复杂。一方面附加层的存在以及另一方面其特别地相对于胎体增强件的卷边的设置和相对于胎圈线的设置导致设计需要用于分离层的端部并确保不同端部的期望位置的橡胶配混物。
因此，发明人为其自身设定的任务是提供用于“重型负荷”类型车辆的轮胎，所述轮胎在耐久性(特别是胎圈区域的耐久性)方面的性能得以保持并且其设计得以简化，并且有利地降低了轮胎的总重量。
发明内容
根据本发明，通过安装在15°凹槽类型的标称凹槽轮辋上并充气至其标称压力的轮胎实现该目的，所述轮胎包括径向胎体增强件，所述径向胎体增强件由增强元件形成的单个胎体增强件层构成，所述轮胎包括胎冠增强件，所述胎冠增强件本身在径向上由胎面覆盖，所述胎面经由两个胎侧连接至两个胎圈，胎体增强件的增强元件层通过围绕胎圈线卷起而锚固在每个胎圈中从而形成从一个胎圈线延伸至另一个胎圈线的胎体增强件层的主要部分以及每个胎圈中的胎体增强件层的卷边，所述胎体增强件层的卷边通过第一层聚合物配混物而与胎体增强件层的主要部分分离，所述第一层聚合物配混物在径向上从胎圈线至少延伸至胎体增强件层的卷边的端部，在所述轮胎的子午横截面中：
-在构成径向上介于胎体增强件层的卷边的端部和胎圈线的径向最外点之间的胎侧表面积的至少90％的胎侧区域中，胎体增强件层的卷边和胎体增强件层的主要部分是仅存的断裂伸长小于6％的增强元件层，
-胎体增强件层的卷边的端部与胎圈线上外接圆的径向最内点之间的距离介于胎体增强件层的主要部分的轴向最外点与胎圈线上外接圆的径向最内点之间的距离的45％至90％之间，
-在径向上朝向外侧，从胎体增强件层的卷边的点C开始，胎体增强件层的卷边和胎体增强件层的主要部分在胎体增强件层的卷边的端部与胎圈线上外接圆的径向最内点之间的距离的15％至65％之间的长度上联接以形成联接区域，然后通过第一层聚合物配混物脱离联接，所述点C距胎圈线上外接圆的径向最内点的距离介于胎体增强件层的卷边的端部与胎圈线上外接圆的径向最内点之间的距离的30％至55％之间，
-在轮胎在第一点F和第二点E之间的外表面S的轮廓上的任何点距连接所述第一点F和所述第二点E的样条曲线P的距离均小于2.5mm，所述第一点F本身由穿过胎圈线径向最外点的轴向定向的直线与轮胎外表面的交点所限定，所述第二点E是轮胎的轴向最外点。
-所述样条曲线P的切线TPF的方向由穿过所述第一点F的直线给出并与径向方向形成在-3°至+3°之间的角度αF，所述角度αF小于由直线[EF]与径向方向形成的角度，
-所述样条曲线P的切线TPE的方向由穿过所述第二点E的直线给出并与径向方向形成在0°至+5°之间的角度αE，所述角度αE小于由直线[EF]与径向方向形成的角度，
-切线TPF上的张力或比例因子tFp在[0.8,1.3]区间内，
-切线TPE上的张力或比例因子tEp在[1.5*tFp,2.3*tFp]区间内，
-所述样条曲线P和直线[EF]具有与点E和点F不同的单个交点N，所述交点N在径向上位于所述样条曲线P的单个拐点M的内侧，
-所述样条曲线P的单个拐点M与点F的径向距离介于点E和点F之间的径向距离的25％至50％之间，
-样条曲线P的至少95％的点在轴向上位于点E和点I之间限定的样条曲线W的点的内侧，所述点I由轮胎与轮辋J的轴向最外接触点限定，
-所述样条曲线W的切线TWE的方向由穿过所述第一点E的直线给出并与径向方向形成等于0°的角度αWE，
-所述样条曲线W的切线TWI的方向由在点I处与轮辋J的轮辋凸缘相切的直线给出，
-切线TWI和TWE上的张力或比例因子tIw和tEw等于1，
-样条曲线P和样条曲线W之间的最大轴向距离大于点E和点F之间的径向距离的5％，
-由样条曲线P、样条曲线W、穿过胎体增强件层的卷边端部的轴向直线和穿过点F的轴向直线限定的表面积大于如下矩形的表面积的三倍，所述矩形的一边为连接点E和点F的线段的长度，另一边为单位长度。
在本发明的含义内，矩形一边的单位长度(矩形另一边为连接点E和点F的线段)意指所述长度的值为1。因此，矩形的表面积的数值等于连接点E和点F的线段的长度，并且表面积的单位是用于评估该长度的单位的平方。
在本发明的含义内，凹槽轮辋(15°凹槽)或安全隆起凹槽轮辋是如ETRTO中限定的一体式轮辋，其底座旨在接收轮胎胎圈并具有截头圆锥形状，与轴向方向形成的角度基本上等于15°。相比于具有平坦基部的轮辋凸缘(其轮辋座具有基本上圆柱形形状)，这些底座通过高度减小的轮辋凸缘延伸。
在本发明的含义内，连接点p1和点p2的样条曲线，在点p1和点p2处分别与径向方向形成角度α1和α2的样条曲线的两个切线T1、T2，是参数化曲线，所述参数化曲线在直接参照系中(原点为p1，第一轴线由穿过点p1和点p2的直线形成)的坐标由以下关系式给出：
[K*((-2u3+3u2)+t1*(u3-2u2+u)*cos(α1)+t2*(u3-u2)*cos(α2))，
K*(t1*(u3-2u2+u)*sin(α1)+t2*(u3-u2)*sin(α2))]
其中u在相对曲线坐标上在[0,1]区间内，
t1是切线T1上的张力或比例因子，并且
t2是切线T2上的张力或比例因子。
使用样条曲线逼近外部轮廓非常重要，因为本领域技术人员知道，经装配并充气的轮胎的外部轮廓不是由一系列简单的样条曲线(例如，圆弧)组成，胎体增强件层的主要部分本身在轮胎的胎侧中朝向平衡曲线定向。朝向平衡曲线的该定向特别地在Journal ofAdvanced Mechanical Design,Systems,and Manufacturing的2015年第2期第9卷的文章“An improved method of using equilibrium profile to design radial tires”中有所描述。
在固定参数t1、t2、α1和α2的值之后，可以使用Dassault Systèmes的GenerativeShape Design模块的Catia软件版本5-6Release 2016 Service Pack 4，按照在软件文档中说明如何根据方程式建立曲线的部分中所说明的来构建本发明含义内的样条曲线。
为了评估最大距离，在母线上建立10个点，然后建立客观参数，所述客观参数等于从这些点到曲线P的最大距离。然后运行“Product Engineering Optimizer”模块，以使用模拟退火(总体优化)方法根据限定样条曲线的参数(t1、t2、α1和α2)来最小化目标参数。作为初始值，可以为α1和α2采用外表面轮廓在点p1和点p2处的切线的角度，并且从值0.25、0.5、0.75、1中选择的t1、t2对使得可以实现轮胎外表面轮廓的最佳视觉逼近。
用于构建样条曲线的方法的另一示例是使用将本发明意义中的样条曲线根据其参数(t1、t2、α1和α2)而离散的代码。在收集母线上十个点的坐标之后，以高级编程语言(C、Fortran、Java、Matlab等)编写使本发明意义中的样条曲线离散并根据其参数(t1、t2、α1和α2)限定的代码。通过使参数u以每毫米10个点左右的分辨率变化来离散该曲线。对于母线上十个点中的每个点，到几何曲线的距离将是该点与离散点集合之间的最短距离。将目标限定为十个距离中的最大值，并使用整体优化方法根据参数来最小化目标。模拟退火方法(S.Kirkpatrick,C.D.Gelatt and M.P.Vecchi,Optimization by Simulated Annealing,Science,第220卷，第671-680页(1983年))是一种特别合适的整体优化方法。
为了评估最大距离，有必要将轮胎的外部曲线离散为一千个点，并评估这些点与构建曲线之间的距离。
由于确定各个点以及在根据标称条件装配并充气的轮胎上确定距离或表面积，所以这些确定可以例如使用断层摄影技术来进行。
在本发明的含义内，如果胎体增强件层和胎体增强件的卷边各自的增强元件被橡胶配混物分离且橡胶配混物的厚度在一定长度上基本上恒定且至多为5mm时，则胎体增强件层和胎体增强件的卷边被称为是联接的，所述一定长度大于胎体增强件的卷边的端部和胎圈线上外接圆的径向最内点之间的距离的15％。分离胎体增强件层和胎体增强件的卷边各自的增强元件的橡胶配混物的厚度在垂直于胎体增强件的增强元件的方向上进行测量。有利地根据本发明，胎体增强件层和胎体增强件的卷边各自的增强元件由基本恒定厚度的至多3.5mm的橡胶配混物分离，优选由基本恒定厚度的至少0.8mm的橡胶配混物分离，更优选由基本恒定厚度的至少2.5mm的橡胶配混物分离。
在本发明的含义内，使胎体增强件层和胎体增强件的卷边各自的增强元件分离的橡胶配混物的基本上恒定的厚度是变化不超过0.5mm的厚度。因此，厚度的变化仅归因于轮胎的制造和固化过程中的流动现象。
在本发明的含义内，如果在径向上在联接区域的外侧使胎体增强件层和胎体增强件的卷边各自的增强元件分离的橡胶配混物的厚度大于联接区域的厚度，则胎体增强件层和胎体增强件的卷边被称为是脱离联接的。因此有利地，胎体增强件层和胎体增强件的卷边各自的增强元件通过厚度在3mm至8mm之间的橡胶配混物分离，所述橡胶配混物的厚度在胎体增强件层和胎体增强件的卷边各自的增强元件之间在垂直于胎体增强件的增强元件的方向上测得。根据本发明优选地，在脱离联接区域中，胎体增强件层和胎体增强件的卷边各自的增强元件分离至多6mm，优选分离至少4mm。
在本发明的含义内，第一层聚合物配混物可以由数种聚合物配混物组成，所述数种聚合物配混物的刚度性质以及更具体地在10％伸长下的拉伸弹性模量可以变化。在第一层由数种聚合物配混物组成的情况下，它们有利地形成刚度梯度，该刚度梯度从胎圈线至所述第一层的径向外端减小。
有利地根据本发明，样条曲线P与样条曲线W之间的距离大于卷边的端部与样条曲线P之间的距离的75％，所述距离在由穿过胎体增强件层的卷边的端部和其在胎体增强件层的主要部分上的正交投影的直线所限定的方向上测得。
还有利地，卷边的端部与样条曲线P之间的距离大于卷边的所述端部与其正交投影之间的距离的0.7倍，所述距离在由穿过胎体增强件层的卷边的端部和其在胎体增强件层的主要部分上的正交投影的直线所限定的方向上测得。
根据本发明的一个优选实施方案，在子午横截面中，在所述第一点F和所述第二点E之间的轮胎外表面S的轮廓上的任何点距连接所述第一点F和所述第二点E的曲线P的距离均小于1.25mm。
测试表明根据本发明由此制造的轮胎的质量小于特别是具有加强件类型的附加增强元件层的更常规设计的轮胎，在耐久性方面特别是在胎圈区域的耐久性方面的性能至少与所述更常规设计的轮胎一样好，或者甚至更好。
考虑到这种类型轮胎的更常规的设计包括相对较厚的胎圈区域，特别是为了含有诸如加强件的附加元件并使得能够承受行驶期间轮辋凸缘上的压力，这些结果就更加出人意料了。更常规设计的具有相对较厚胎圈区域的这种类型的轮胎的外表面靠近样条曲线W。
发明人因此能够证明根据本发明制造的轮胎具有相对较小厚度的胎圈区域(特别是与不存在附加增强元件(例如加强件)层相关联)，使得能够减轻轮胎的重量，并且出乎意料的是，在耐久性方面保持令人满意的性能，或者甚至改进该性能。
发明人认为这些结果可以通过以下事实来解释：在点F和点E之间的轮胎外表面的轮廓(如上所述)会导致轮辋和轮胎之间的接触发生变化，并且更特别地，导致轮辋凸缘与当轮胎被挤压时和在行驶期间轮胎抵靠轮辋凸缘的部分之间的接触区域发生变化。与更常规的设计相比，上述接触区域实际上更小，并且这使得能够限制承重期间的磨损和行驶期间由去辐射现象引起的磨损。在点E和点F之间的轮胎外表面具有凹形区域的轮廓，凹形区域的径向外端对应于样条曲线P的拐点，这也使得当通过胎体增强件层的卷边来应对因充气而引起的张力时，第一层聚合物配混物的子午弯曲和剪切之间归属的最优化；这特别地有利于在耐久性方面的性能。胎体增强件层的卷边的端部的位置位于与胎体增强件层的主要部分和样条曲线P的凸部中的轮胎外表面基本等距的区域中，从而限制了轮辋凸缘弯曲时的变形，并提供了足够的保护以防止可能的攻击。此外，在点F处的样条曲线P的切线的值优化了轮胎压靠在轮辋上的区域。
此外，考虑到这种类型轮胎的胎圈区域的更常规设计具有胎体增强件卷边使得胎体增强件的卷边的端部与胎圈线上外接圆的径向最内点之间的距离小于胎体增强件层的主要部分的轴向最外点与胎圈线上外接圆的径向最内点之间的距离的45％来特别改进轮胎在耐久性方面的性能，这些结果就更加出人意料了。具体而言，通常设计轮胎使得胎体增强件卷边具有减小长度从而增加胎体增强件卷边与胎体增强件之间的距离，因此尽可能地限制胎体增强件及其卷边之间主要由于轮胎运行时出现的去放射现象而产生的剪切变形。
在轮胎的胎体增强件具有卷边并且特别旨在装配在凹槽(15°凹槽)轮辋或安全隆起凹槽轮辋上并且安装在承载重型负荷的车辆上的设计中，还通常避免卷边与胎体增强件的任何共同移动以及甚至如此联接，从而避免胎体增强件及其卷边之间的任何剪切风险，所述剪切风险对分离胎体增强件及其卷边的第一层聚合物配混物具有不利影响。
因此，发明人已经能够证明，根据本发明制备的轮胎，特别是其胎体增强件卷边的长度大于更常规的设计，卷边与胎体增强件联接，然后所述卷边与胎体增强件脱离联接，这些与轮胎底部区域的外部轮廓有关，使得能够减轻轮胎，并且出乎意料的是，在胎圈区域的耐久性方面保持令人满意的性能，或甚至改进它们。
此外，轮胎胎圈区域的这种减轻改善了轮胎的滞性损耗，并因此改善了其在滚动阻力方面的性能。当轮胎外表面的轮廓与上文所述的更常规的设计相比减小了曲率变化时，这种效果更加明显。
根据本发明有利地，由穿过第一点F的直线给出的样条曲线P的切线TPF的方向与径向方向形成在-1°至+1°之间的角度αF。因此，样条曲线P的切线TPF的方向尽可能地靠近径向方向，以便最大程度地限制轮胎在轮辋凸缘上的磨损。
根据本发明的一个优选实施方案，样条曲线P与样条曲线W之间的最大轴向距离大于点E与点F之间的径向距离的10％，因此轮胎的质量进一步减小。
根据本发明还优选地，由样条曲线P、样条曲线W、穿过胎体增强件层的卷边端部的轴向直线和穿过点F的轴向直线限定的表面积的值大于如下矩形的表面积的六倍，所述矩形的一边为连接点E和点F的线段的长度，另一边为单位长度。
根据本发明的一个优选实施方案，曲线P的径向最外拐点在胎体增强件层的主要部分上的正交投影位于胎体增强件层的卷边与胎体增强件层的主要部分联接的区域中。
根据本发明一个有利的实施方案，脱离联接区域可以由第一部分和径向最外第二部分组成，所述第一部分被称为过渡部分并且延伸联接区域，其中使胎体增强件层和胎体增强件的卷边各自的增强元件分离的橡胶配混物的厚度增加，所述径向最外第二部分中使胎体增强件层和胎体增强件的卷边各自的增强元件分离的橡胶配混物的厚度基本恒定。
有利的是，通过增加第一层聚合物配混物的厚度，可以使卷边和胎体增强件在联接区域之后脱离联接。这种脱离联接使得能够补偿胎体增强件的增强元件朝着其卷边端部的张力的减小，从而吸收胎体增强件及其卷边之间的剪切应力。
根据本发明有利地，脱离联接长度介于胎体增强件的卷边的端部与胎圈线上外接圆的径向最内点之间的距离的5％至40％之间，优选介于胎体增强件的卷边的端部与胎圈线上外接圆的径向最内点之间的距离的15％至35％之间。
根据本发明优选地，胎体增强件的卷边和胎体增强件在一定长度上联接，所述长度介于胎体增强件的卷边的端部和胎圈线上外接圆的径向最内点之间的距离的25％至40％之间。
根据本发明有利地，在所述轮胎的子午横截面中，第一层聚合物配混物的径向外端在径向上位于胎体增强件的卷边的端部的外侧。
根据本发明实施方案的可替代形式，在轮胎胎圈区域的子午横截面中，所述胎体增强件层的卷边在轴向上朝向外侧并与第二层聚合物配混物接触，所述第二层聚合物配混物本身至少与在胎圈区域中形成轮胎外表面的第三层聚合物配混物接触，所述第三层聚合物配混物尤其旨在与轮辋接触，所述第三层聚合物配混物在径向上朝向外侧并与形成胎侧外表面的第四层聚合物配混物接触，并且根据本发明，在所述轮胎的子午横截面中，胎体增强件的卷边的端部在径向上位于第二层聚合物配混物的径向外端的外侧。
根据本发明实施方案的另一可替代的变体，在轮胎胎圈区域的子午横截面中，胎体增强件的卷边的端部在径向上位于第二层聚合物配混物的径向外端的内侧。
还有利地，根据本发明的轮胎胎圈区域的实施方案的另一可替代的形式，第二层聚合物配混物的径向外端在径向上位于第三层聚合物配混物的径向外端的外侧。
根据本发明有利地，第二层聚合物配混物的径向内端在径向上介于胎圈线上外接圆的径向最外点和胎圈线上外接圆的径向最内点之间。这种定位是在轮胎的截面上确定的，所述轮胎的胎圈的间距与将轮胎装配在ETRTO推荐的安装轮辋上时的间距相同，所述轮胎既未安装也未充气。
根据本发明的优选实施方案，胎体增强件层的表层在10％伸长下的拉伸弹性模量在4MPa至16MPa之间，优选在8MPa至12MPa之间。这些值尤其使得能够在轮胎胎圈区域的耐久性方面的性能与其滚动阻力方面的性能之间限定期望的折衷。
根据本发明优选地，第一层聚合物配混物在10％伸长下的拉伸弹性模量小于或等于胎体增强件层的表层配混物在10％伸长下的拉伸弹性模量。这种选择特别能够将剪切力集中在第一层聚合物配混物内。
根据本发明还优选地，第一层聚合物配混物在10％伸长下的拉伸弹性模量大于胎体增强件层的表层配混物在10％伸长下的拉伸弹性模量的50％，并且优选大于胎体增强件层的表层配混物在10％伸长下的拉伸弹性模量的70％。这种选择能够将剪切力保持在第一层聚合物配混物内，同时确保耐久性方面的良好性能。
根据本发明有利地，第二层聚合物配混物在10％伸长下的拉伸弹性模量小于胎体增强件层的表层配混物在10％伸长下的拉伸弹性模量的150％，并且优选严格小于25MPa；有利地，其还大于第一层聚合物配混物在10％伸长下的拉伸弹性模量。根据本发明的该有利实施方案，第二层聚合物配混物赋予足够的刚性以确保当压力施加到轮辋凸缘时轮胎的良好耐久性，同时确保滚动阻力方面的令人满意的性能。
根据本发明的优选实施方案，为了有利于耐久性方面的性能和滚动阻力方面的性能之间的折衷，第一层聚合物配混物在10％伸长下的拉伸弹性模量大于或等于第三层聚合物配混物在10％伸长下的拉伸弹性模量，所述第三层聚合物配混物在10％伸长下的拉伸弹性模量本身大于或等于第四层聚合物配混物在10％伸长下的拉伸弹性模量。
根据本发明的优选实施方案，在任何子午平面中，在胎体增强件的卷边的在径向上界定在所述卷边的端部与距胎圈线上外接圆的径向最内点一定距离处的点之间的长度上，胎体增强件的卷边的每个点距轮胎外表面的距离均小于10mm；所述一定距离等于胎体增强件的卷边的端部与胎圈线上外接圆的径向最内点之间的距离的65％。还优选地，在胎体增强件的卷边的在径向上界定在所述卷边的端部与距胎圈线上外接圆的径向最内点一定距离处的点之间的长度上，胎体增强件的卷边的任意点距轮胎外表面的距离均小于10mm；所述一定距离等于胎体增强件的卷边的端部与胎圈线上外接圆的径向最内点之间的距离的50％。
根据本发明进一步有利的是，在每个子午平面中，在一定的径向距离上，第四层聚合物配混物(其形成胎侧外表面)的厚度(所述厚度在垂直于胎体增强件的卷边的增强元件的方向上在胎体增强件的卷边的端部处测得)基本恒定；所述一定的径向距离在胎体增强件的卷边的端部的径向外侧从距胎体增强件的卷边的端部的径向距离等于胎体增强件的增强元件的直径的2.5倍处开始，并且沿径向朝向外侧延伸大于4mm、优选大于10mm。
根据本发明进一步有利的是，在每个子午平面中，在一定的径向距离上，第四层聚合物配混物(其形成胎侧外表面)的厚度(所述厚度在垂直于胎体增强件的卷边的增强元件的方向上在胎体增强件的卷边的端部处测得)基本恒定；所述一定的径向距离在胎体增强件的卷边的端部的径向内侧从距胎体增强件的卷边的端部的径向距离等于胎体增强件的增强元件的直径的2.5倍处开始，并且沿径向朝向内侧延伸大于4mm、优选大于10mm。
在本发明的含义内，表述“基本上恒定的厚度”是指厚度变化不超过0.5mm。厚度的这些变化仅归因于轮胎的制造和固化过程中的流动现象。
根据本发明如此生产的第四层聚合物配混物似乎有助于更好地设置和应用第一层聚合物配混物，以确保胎体增强件层和胎体增强件的卷边的联接和脱离联接。
根据本发明的有利实施方案，在任何子午平面中，在每个胎圈中，轮胎具有围绕胎圈线的保持增强件以及与胎圈线直接接触的一定体积的橡胶配混物。
这种保持增强件能够在轮胎使用过程中限制胎圈线的形状变化，从而维持特别是耐久性方面的令人满意的性能。具体而言，根据本发明的轮胎(其结构导致重量减轻)在一些使用情况或滚动类型中可能导致胎圈区域中的几何形状变化，所述几何形状变化可能对轮胎耐久性方面的性能有害。所提出的保持增强件的存在能够延迟或甚至避免所述几何形状变化。根据本发明进一步有利的是，保持增强件由脂族聚酰胺类型的织物增强元件的层组成。
根据本发明有利地，胎圈线是胎圈线束，即由围绕优选六边形的形状缠绕的橡胶化丝线的组件形成的胎圈线。
根据本发明的一个实施方案，特别是为了进一步改进轮胎耐久性方面的性能，胎体增强件由帘线形成，所述帘线的结构被聚合物配混物高度渗透。这些帘线例如可以是这样的帘线：其构造增加了其被聚合物配混物渗透的能力。这些帘线也可以是这样的帘线：在帘线本身的制造过程中引入聚合物配混物。这些帘线例如是具有至少两个层的帘线，至少一个内层被由橡胶组合物组成的层包覆，所述橡胶组合物不可交联、可交联或经交联，优选基于至少一种二烯弹性体。
根据本发明的一个变体实施方案，轮胎的胎冠增强件由不可伸展的增强元件的至少两个工作胎冠层形成，所述增强元件从一层至另一层交叉并且与周向方向形成在10°至45°之间的角度。
根据本发明的其它变体实施方案，胎冠增强件还具有至少一个周向增强元件的层。
本发明的一个优选的实施方案还使胎冠增强件通过被称为弹性增强元件的增强元件的被称为保护层的至少一个附加层在径向上在外侧得到补充，所述弹性增强元件相对于周向方向以10°至45°之间的角度定向，且方向与由径向邻近的工作层的不可伸展的元件形成的角度相同。
保护层的轴向宽度可以小于最窄工作层的轴向宽度。所述保护层的轴向宽度也可以大于最窄工作层的轴向宽度，使得所述保护层覆盖最窄工作层的边缘，并且当保护层是位于最窄层的径向上方的层时，其在附加增强件的轴向连续部分中在轴向宽度上与最宽工作胎冠层联接然后在轴向外侧通过厚度至少等于2mm的成形元件与所述最宽工作层脱离联接。在上述情况下，由弹性增强元件形成的保护层任选地通过成形元件(所述成形元件的厚度基本上小于分离两个工作层的边缘的成形元件的厚度)与所述最窄工作层的边缘脱离联接，并且轴向宽度小于或大于最宽胎冠层的轴向宽度。
根据上述本发明的任何一个实施方案，胎冠增强件可以在胎体增强件和最靠近所述胎体增强件的径向内部工作层之间在径向内侧被三角层进一步补充，所述三角层由不可伸展的钢金属增强元件制成，所述不可伸展的钢金属增强元件与周向方向形成大于60°的角度并且方向与由胎体增强件的径向最接近层的增强元件形成的角度相同。
附图说明
本发明的进一步细节和有利特征将会从以下参考图1至图4的本发明的示例性实施方案的描述中变得显而易见，其中：
-图1描绘了根据本发明的轮胎的子午线示意图，
-图2是胎圈区域的点F和点E之间的轮胎外表面的放大示意图，
-图3是胎圈区域的放大示意图，
-图4是参考轮胎的胎圈区域的放大示意图。
为了使它们更易于理解，附图没有按比例显示。
具体实施方式
在图1中，轮胎1的尺寸为12R 22.5。所述轮胎1包括锚固在两个胎圈3中的径向胎体增强件2。胎体增强件2在轮胎胎冠处被胎冠增强件5包裹，胎冠增强件5本身被胎面覆盖。
由单层金属帘线形成的胎体增强件2在每个胎圈3中围绕胎圈线4a、4b缠绕，并且在每个胎圈3中形成胎体增强件层的具有端部8的卷边7。
胎体增强件2由两个表层之间的增强元件组成，所述表层在10％伸长下的拉伸弹性模量等于9.8MPa。
胎体增强件2的增强元件是19.18结构的帘线，其断裂伸长等于2.5％。
轮胎1的胎体增强件的帘线是1+6+12结构的非包裹层状帘线，包括由一根丝线形成的中心核、由六根丝线形成的中间层和由十二根丝线形成的外层。
图1显示了装配在其标称轮辋J上的轮胎；胎体增强件层2的主要部分的轴向最外点Z在轮胎充气至其标称压力时确定，例如通过断层摄影确定。当轮胎安装在其标称轮辋J上并充气至其标称压力时，点E是轮胎的轴向最外点。点F由轮胎外表面与直线之间的交点限定，该直线平行于旋转轴线并穿过胎圈线4的径向最外点B。
图2示意性地示出了在轮胎的子午横截面中的在点E和点F之间的轮胎外表面S，所述轮胎安装在其标称轮辋J上并充气至其标称压力。
在该子午横截面中，在点F和点E之间的轮胎外表面S轮廓上的任何点距连接所述第一点F和所述第二点E的样条曲线(spline)P的距离均小于0.62mm；所述样条曲线P的穿过点E的切线TPE与径向方向形成等于0.4°的角度αE，所述样条曲线P的穿过点F的切线TPF与径向方向形成等于2.7°的角度αF，在点F处的张力tFp具有1.16的值，在点E处的张力tEp具有1.86的值。在由连接点F和点E的直线D(长度K等于107.6mm)和穿过所述点F的垂线G形成的正向(direct)参照系中，所述样条曲线P的点的坐标由以下关系式给出：
[K*((-2u3+3u2)+tFp*(u3-2u2+u)*cos(αF)+tEp*(u3-u2)*cos(αE))，
K*(t1*(u3-2u2+u)*sin(α1)+t2*(u3-u2)*sin(α2))]
其中，u在[0,1]区间内。
样条曲线P的单拐点M与点F之间的径向距离等于39.2mm，占点E与点F之间等于107.6mm的径向距离的36.4％，因此很明显介于该距离的25％至50％之间。
图2再次示出了根据本发明在点E和点I之间限定的样条曲线W，I是与轮辋J接触的轮胎的轴向最外侧接触点。
图2清楚地示出，样条曲线P的至少95％的点在轴向上位于样条曲线W的点的内侧。并且，样条曲线P和样条曲线W之间的最大轴向距离L等于14.5mm，并因此等于点E和点F之间的径向距离的13.5％。
由样条曲线P、样条曲线W、穿过胎体增强件层的卷边7的端部的轴向直线和穿过点F的轴向直线限定的表面积(在图中以划线表示)的值等于700mm2，因此大于如下矩形的表面积大小(即106.7mm2)的三倍，所述矩形的一边为连接点E和点F的线段的长度，另一边为单位长度。
卷边7的端部8与其在胎体增强件层的主要部分上的正交投影8p之间的距离d1等于5.4mm。卷边7的端部8与样条曲线P之间的距离d2等于4.4mm，该距离d2在由穿过胎体增强件层的卷边7的端部8和其在胎体增强件层的主要部分上的正交投影8p的直线所限定的方向上测得。因此距离d2大于距离d1的0.7倍。
样条曲线P和样条曲线W之间的距离d3等于6.7mm，该距离d3在由穿过胎体增强件层的卷边的端部和其在胎体增强件层的主要部分上的正交投影的直线所限定的方向上测得。因此距离d3大于距离d2。
在该图2中，还明显的是，样条曲线P的拐点M在径向上位于直线[EF]与样条曲线P的交点N的外侧。
图3以放大的方式示出了轮胎1的胎圈3的示意性横截面图，其中，胎体增强件层2的一部分围绕胎圈线4缠绕，以形成具有端部8的卷边7。
该图3示出胎体增强件层2的主要部分的轴向最外点Z；例如这是通过断层摄影在轮胎充气至其标称压力时确定。
该图3示出了胎圈线4上外接圆T，并显示了所述圆T的径向最内点A。该点A在轮胎的径向横截面中限定，所述轮胎的胎圈间距与当轮胎装配在ETRTO推荐的安装轮辋上时相同，所述轮胎未装配在轮辋上。胎圈线上外接圆T的半径等于8.25mm。
还确定了圆T的径向最外点B。
点Z和点A之间的距离dz等于128mm。
点8和点A之间的距离dR等于90mm。
距离dR与距离dz之间的比例等于70％，因此在45％至90％之间。
胎体增强件层的卷边7从点C开始联接至胎体增强件层2的主要部分，使得点C与点A之间的距离dC等于37mm。
距离dC与距离dR之间的比例等于41％，因此在30％至55％之间。
然后，胎体增强件层的卷边7从点D开始与胎体增强件层2的主要部分脱离联接，使得点D和点A之间的距离dD等于66mm，并且使得点C和点D之间的联接长度等于29mm，因此在距离dR的25％至40％之间。联接长度沿着穿过点C和点D的直线测得。
在胎体增强件层的主要部分和胎体增强件层的卷边各自的增强元件之间在垂直于胎体增强件层2的主要部分的增强元件的方向上测得的胎体增强件层2的主要部分和胎体增强件层的卷边7之间的联接厚度基本恒定并且等于2.9mm。
点D和点8之间的脱离联接长度等于21mm，因此在距离dR的15％至35％之间。脱离联接长度沿着穿过点D和点8的直线测得。
胎体增强件层的卷边7通过第一层聚合物配混物9与胎体增强件2分离，所述第一层聚合物配混物9的径向外端10距点A的距离d10等于117mm。第一层聚合物配混物9在10％伸长下的拉伸弹性模量等于7.8MPa，因此小于胎体增强件2的表层在10％伸长下的拉伸弹性模量。
第一层聚合物配混物9成形从而抵靠胎圈线4并且确保胎体增强件层的卷边7和胎体增强件层2的主要部分之间的联接和脱离联接。
在胎体增强件层的卷边7的轴向外侧显示了第二层聚合物配混物11，其径向外端12在径向上位于胎体增强件层的卷边7的端部8的内侧。第二层聚合物配混物11的径向内端13在径向上介于点A和点B之间，所述点A和点B分别是胎圈线上外接圆的径向最内点和径向最外点。
第二层聚合物配混物11在10％伸长下的拉伸弹性模量等于12.5MPa，因此大于胎体增强件2的表层在10％伸长下的拉伸弹性模量。
与第二层聚合物配混物11接触并且在径向上位于胎圈线下方的是第三层聚合物配混物14，所述第三层聚合物配混物14的轴向最外端15在径向上位于第二层聚合物配混物11的端部12的内侧。
第三层聚合物配混物14在10％伸长下的拉伸弹性模量等于7.1MPa。
在轴向上与第一层聚合物配混物9、第二层聚合物配混物11和第三层聚合物配混物14接触的是第四层聚合物配混物16。第四层聚合物配混物16的径向内端17在径向上位于第三层聚合物配混物14的端部15的内侧。
第四层聚合物配混物16在10％伸长下的拉伸弹性模量等于3.1MPa。
通过使调节压力为5.5巴、负荷为4571daN的两个经刨削(raboté)的轮胎一个接一个地在15℃的环境温度下，以50km/h的速度行驶20 000km，来进行耐久性测试。
这些测试是通过将轮胎安装在尺寸为22.5x9.00的轮辋上进行的，其中轮辋凸缘的表面粗糙度会促进轮胎的磨损。
将根据本发明的轮胎与参考轮胎R1和R2进行比较。
轮胎R1(其胎圈区域的放大示意图显示在图4中)是常规设计的轮胎，包括加强件18和更常规的胎圈区域，尤其是具有较大的胎圈加强件，特别地胎体增强件层2的卷边7的端部8与胎圈线4上外接圆T的径向最内点A之间的距离dR等于胎体增强件层的主要部分的轴向最外点Z与胎圈线上外接圆T的径向最内点A之间的距离dZ的37％，并且第一层聚合物配混物9和第二层聚合物配混物11在10％伸长下的拉伸弹性模量等于3.7MPa。
轮胎R2由于没有加强件18而与轮胎R1不同。
在与应用于参考轮胎R1和R2的条件相同的条件下，对根据本发明的轮胎进行测试。
在行驶20 000km之后，使用激光轮廓仪测量在轮胎与轮辋接触的区域中损失的体积。此外，检查子午横截面以确定在径向上位于点E内侧的轮胎区域中是否出现裂纹。
关于损失体积的测量，针对参考轮胎R2进行的测试得到的性能作为基数100，其他轮胎的指数是轮胎R2的损失体积与所涉及轮胎的损失体积之间的比例。
R1 R2 本发明
250 100 300
裂纹 裂纹 没有裂纹
此外，进行了滚动阻力测量。
测量结果在下表中给出；它们以kg/t表示，值100分配给轮胎R1。
轮胎R<sub>1</sub> 轮胎R<sub>2</sub> 本发明
100 98 96

Claims (12)

1.轮胎(1)，其旨在安装在15°凹槽类型的标称凹槽轮辋(J)上并充气至其标称压力，所述轮胎(1)包括径向胎体增强件(2)，所述径向胎体增强件(2)由增强元件所形成的单个胎体增强件层构成，所述轮胎包括胎冠增强件(5)，所述胎冠增强件(5)本身在径向上由胎面覆盖，所述胎面经由两个胎侧连接至两个胎圈，径向胎体增强件的胎体增强件层通过围绕胎圈线(4)卷起而锚固在每个胎圈中从而形成从一个胎圈线延伸至另一个胎圈线的胎体增强件层的主要部分以及每个胎圈中的胎体增强件层的卷边(7)，所述胎体增强件层的卷边(7)通过第一层聚合物配混物(9)而与胎体增强件层的主要部分分离，所述第一层聚合物配混物(9)在径向上从胎圈线(4)至少延伸至胎体增强件层的卷边(7)的端部(8)，其特征在于，在所述轮胎的子午平面中：
-在构成径向上介于胎体增强件层的卷边(7)的端部(8)和胎圈线的径向最外点(B)之间的胎侧表面积的至少90％的胎侧区域中，胎体增强件层的卷边(7)和胎体增强件层的主要部分是仅存的断裂伸长小于6％的增强元件层，
-胎体增强件层的卷边(7)的端部(8)与胎圈线上外接圆的径向最内点(A)之间的距离(dR)介于胎体增强件层的主要部分的轴向最外点(Z)与胎圈线(4)上外接圆(T)的径向最内点(A)之间的距离(dz)的45％至90％之间，
-在径向上朝向外侧，从胎体增强件层的卷边(7)的点(C)开始，胎体增强件层的卷边(7)和胎体增强件层的主要部分在胎体增强件层的卷边(7)的端部(8)与胎圈线(4)上外接圆(T)的径向最内点(A)之间的距离(dR)的15％至65％之间的长度上联接以形成联接区域，然后通过第一层聚合物配混物(9)脱离联接，所述胎体增强件层的卷边(7)的点(C)距胎圈线(4)上外接圆(T)的径向最内点(A)的距离(dC)介于胎体增强件层的卷边(7)的端部(8)与胎圈线(4)上外接圆(T)的径向最内点(A)之间的距离(dR)的30％至55％之间，
-在第一点(F)和第二点(E)之间的轮胎外表面(S)的轮廓上的任何点距连接所述第一点(F)和所述第二点(E)的样条曲线P的距离均小于2.5mm，所述第一点(F)本身由穿过胎圈线径向最外点的轴向定向的直线与轮胎外表面的交点所限定，所述第二点(E)是轮胎的轴向最外点，
-所述样条曲线P的切线TPF的方向由穿过所述第一点(F)的直线给出并与径向方向形成在-3°至+3°之间的角度αF，所述角度αF小于由直线[EF]与径向方向形成的角度，
-所述样条曲线P的切线TPE的方向由穿过所述第二点(E)的直线给出并与径向方向形成在0°至+5°之间的角度αE，所述角度αE小于由直线[EF]与径向方向形成的角度，
-切线TPF上的张力或比例因子tFp在[0.8,1.3]区间内，
-切线TPE上的张力或比例因子tEp在[1.5*tFp,2.3*tFp]区间内，
-所述样条曲线P和直线[EF]具有与第二点(E)和第一点(F)不同的单个交点N，所述交点N在径向上位于所述样条曲线P的单个拐点M的内侧，
-所述样条曲线P的单个拐点M与第一点(F)的径向距离介于第二点(E)和第一点(F)之间的径向距离的25％至50％之间，
-样条曲线P的至少95％的点在轴向上位于第二点(E)和点I之间限定的样条曲线W的点的内侧，所述点I由轮胎与轮辋(J)的轴向最外接触点限定，
-所述样条曲线W的切线TWE的方向由穿过所述第二点(E)的直线给出并与径向方向形成等于0°的角度αWE，
-所述样条曲线W的切线TWI的方向由在点I处与轮辋(J)的轮辋凸缘相切的直线给出，
-切线TWI和TWE上的张力或比例因子tIw和tEw等于1，
-样条曲线P和样条曲线W之间的最大轴向距离大于第二点(E)和第一点(F)之间的径向距离的5％，
-由样条曲线P、样条曲线W、穿过胎体增强件层的卷边端部的轴向直线和穿过第一点(F)的轴向直线限定的表面积大于如下矩形的表面积的三倍，所述矩形的一边为连接第二点(E)和第一点(F)的线段的长度，另一边为单位长度。
2.根据权利要求1所述的轮胎(1)，其特征在于，在所述第一点(F)和所述第二点(E)之间的轮胎外表面(S)的轮廓上的任何点距连接所述第一点(F)和所述第二点(E)的样条曲线P的距离均小于1.25mm。
3.根据权利要求1或2所述的轮胎(1)，其特征在于，由穿过第一点(F)的直线给出的样条曲线P的切线TPF的方向与径向方向形成在-1°至+1°之间的角度αF。
4.根据权利要求1或2所述的轮胎(1)，其特征在于，样条曲线P和样条曲线W之间的最大轴向距离大于第二点(E)和第一点(F)之间的径向距离的10％。
5.根据权利要求1或2所述的轮胎(1)，其特征在于，由样条曲线P、样条曲线W、穿过胎体增强件层的卷边(7)的端部(8)的轴向直线和穿过第一点(F)的轴向直线限定的表面积的值大于如下矩形的表面积的六倍，所述矩形的一边为连接第二点(E)和第一点(F)的线段的长度，另一边为单位长度。
6.根据权利要求1或2所述的轮胎(1)，其特征在于，脱离联接长度介于胎体增强件层的卷边(7)的端部(8)与胎圈线(4)上外接圆(T)的径向最内点(A)之间的距离(dR)的5％至40％之间。
7.根据权利要求1或2所述的轮胎(1)，其特征在于，胎体增强件层的卷边(7)和胎体增强件层在胎体增强件层的卷边(7)的端部(8)与胎圈线(4)上外接圆(T)的径向最内点(A)之间的距离(dR)的25％至40％之间的长度上联接。
8.根据权利要求1或2所述的轮胎(1)，其特征在于，胎体增强件层的表层在10％伸长下的拉伸弹性模量在4MPa至16MPa之间。
9.根据权利要求1或2所述的轮胎(1)，其特征在于，第一层聚合物配混物(9)在10％伸长下的拉伸弹性模量小于或等于胎体增强件层的表层配混物在10％伸长下的拉伸弹性模量。
10.根据权利要求1或2所述的轮胎(1)，其特征在于，第一层聚合物配混物(9)在10％伸长下的拉伸弹性模量大于胎体增强件层的表层配混物在10％伸长下的拉伸弹性模量的50％。
11.根据权利要求1或2所述的轮胎(1)，胎体增强件层的所述卷边(7)在轴向上朝向外侧并与第二层聚合物配混物(11)接触，其特征在于，第二层聚合物配混物(11)在10％伸长下的拉伸弹性模量小于胎体增强件层的表层配混物在10％伸长下的拉伸弹性模量的150％。
12.根据权利要求1或2所述的轮胎(1)，其特征在于，在任何子午平面中，在胎体增强件层的卷边(7)的在径向上界定在所述胎体增强件层的卷边的端部(8)与距胎圈线(4)上外接圆(T)的径向最内点(A)一定距离处的点之间的长度上，胎体增强件层的卷边(7)的每个点距轮胎外表面(S)的距离均小于10mm；所述一定距离等于胎体增强件层的卷边(7)的端部(8)与胎圈线(4)上外接圆(T)的径向最内点(A)之间的距离(dR)的65％。
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