CN111094014B - 具有改进的带束层结构的轮胎 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轮胎，其至少包括第一工作帘布层和第二工作帘布层(16、18)，所述第一工作帘布层和第二工作帘布层(16、18)分别包括第一增强元件和第二增强元件(50、52)，其中，满足以下关系式的至少一个：3324x E1+3650≤(D1⁴ x d1 x 1000)/E1≤3998x E1+4547(I)3324x E2+3650≤(D2⁴ x d2 x 1000)/E2≤3998x E2+4547(II)其中：D1、D2是由金属单丝(66、68)构成的每个增强元件(50、52)的直径，D1和/或D2的范围为0.25至0.38mm，d1、d2是增强元件(50、52)的密度，d1、d2以每分米的单丝为单位，E1、E2是工作帘布层(16、18)的平均厚度，E1、E2以mm为单位。

Description

具有改进的带束层结构的轮胎

技术领域

本发明涉及包括改进的胎冠增强件的轮胎。轮胎应理解为是指基本上为环形的结构。优选地，本发明涉及充气轮胎。充气轮胎应理解为是指旨在与支撑元件(例如轮辋)协作形成空腔的轮胎，该空腔能够被加压至高于大气压的压力。相反，非充气轮胎不能被加压。

本发明涉及旨在适配至车辆的轮胎的领域。轮胎优选地被设计用于乘用车，但是可以在任何其他类型的车辆上使用，例如两轮车辆、重型车辆、农用车辆、施工车辆或飞行器，或者更一般地，在任何滚动装置上使用。

背景技术

在WO2013117476中描述的第一现有技术是已知的。WO2013117476描述了一种子午线充气轮胎，其包括胎冠增强件，该胎冠增强件包括工作增强件，该工作增强件包括第一工作帘布层和第二工作帘布层。每个工作帘布层分别包括第一增强元件和第二增强元件，第一增强元件和第二增强元件在每个第一工作帘布层和第二工作帘布层中基本上彼此平行布置并且分别嵌入在第一弹性体基质和第二弹性体基质中。每个第一增强元件和第二增强元件都由直径等于0.30mm的金属单丝构成。在每个第一工作帘布层和第二工作帘布层中，在垂直于金属单丝主轴线的方向上测量的增强元件的密度等于每分米160个单丝。每个第一工作帘布层和第二工作帘布层沿径向方向测量的平均厚度等于0.75mm。由于每个第一工作帘布层和第二工作帘布层的显著厚度，WO2013117476中描述的轮胎具有相对较高的抗屈曲强度。由于该相对较大的厚度，胎冠增强件的质量、滞后性以及因此轮胎的滚动阻力留下了改进的空间。

在WO2012175305中描述的第二现有技术是已知的。WO2012175305描述了一种具有与WO2013117476相似的胎冠增强件的充气轮胎，其中金属单丝的直径同样等于0.30mm。与WO2013117476中描述的第一现有技术相反，在WO2012175305中，在垂直于金属单丝的主轴线的方向上测量的增强元件的密度小得多，等于每分米110个单丝，并且在径向方向上测量的每个第一工作帘布层和第二工作帘布层的平均厚度等于0.48mm。这种充气轮胎由BARUM公司在2015年推向市场。然而，这种充气轮胎由于其厚度小而具有普通的抗屈曲强度。此外，由于增强元件的密度低，因此胎冠增强件的机械强度相对较低。

发明内容

本发明的目的是提出一种轮胎，该轮胎的质量低于第一现有技术，而其抗屈曲强度大于第二现有技术。

本发明的主题是一种轮胎，其限定三个主要方向：周向、轴向和径向，所述轮胎包括具有胎面的胎冠、两个胎侧和两个胎圈，每个胎侧将每个胎圈连接到胎冠，胎体增强件锚固在每个胎圈中并在胎侧中和胎冠中延伸，胎冠增强件在周向方向上在胎冠中延伸并且径向地位于胎体增强件与胎面之间，胎冠增强件包括工作增强件，该工作增强件至少包括第一工作帘布层和第二工作帘布层，每个第一工作帘布层和第二工作帘布层分别包括在每个第一工作帘布层和第二工作帘布层中基本上彼此平行布置的第一增强元件和第二增强元件，其中满足以下关系式I或II的至少一个：

-3324x E1+3650≤(D1⁴ x d1 x 1000)/E1≤-3998x E1+4547(I)

其中：

-D1是以mm为单位的由金属单丝构成的每个第一增强元件的直径，其中D1的范围为0.25至0.38mm，

-d1是以每分米的单丝为单位并在垂直于金属单丝主轴线的方向上测量的第一工作帘布层中第一增强元件的密度，

-E1是以mm为单位并在径向方向上测量的第一工作帘布层的平均厚度；

-3324x E2+3650≤(D2⁴ x d2 x 1000)/E2≤-3998x E2+4547(II)

其中

-D2是以mm为单位的由金属单丝构成的每个第二增强元件的直径，其中D2的范围为0.25至0.38mm，

-d2是以每分米的单丝为单位并在垂直于金属单丝主轴线的方向上测量的第二工作帘布层中第二增强元件的密度，

-E2是以mm为单位并在径向方向上测量的第二工作帘布层的平均厚度；

在处于硫化状态的轮胎的胎冠增强件的中央部分中，在中平面两侧、4cm的总轴向宽度上测量特性D1、D2、d1、d2、E1、E2。

借助于本发明，并且如本说明书中描述的对比结果所证明的，本发明使得能够设计轮胎，该轮胎提供的质量小于第一现有技术的质量并且抗屈曲强度大于第二现有技术的抗屈曲强度。这些轮胎可用于大多数用途，特别是可用于乘用车，包括4x4车辆和SUV(运动型多用途车辆)或货车。实际上，本发明的发明人提出回顾性假设，即根据关系式I和II，抗屈曲强度在很大程度上取决于每个工作帘布层的弯曲刚度，并且该弯曲刚度在很大程度上取决于单丝的密度，在较小程度上取决于它们的直径和帘布层的厚度，这与第一现有技术和第二现有技术所教导的(即弯曲刚度主要取决于帘布层的厚度)不同。因此，借助于本发明，可以通过单丝直径的较小增加和/或其密度的较大增加来补偿帘布层的厚度的极大减小。

此外，与轮胎(其中增强元件是多个金属单丝的组件，例如2.30结构)相比，制造这样的轮胎的成本更低，因为使用钢单丝不需要事先的组装操作。

“轴向方向”意指平行于轮胎的旋转轴线的方向。

“周向方向”意指基本上垂直于轴向方向并且垂直于轮胎半径(换言之，与圆心位于轮胎的旋转轴线上的圆相切)的方向。

“径向方向”意指沿着轮胎的半径的方向，即与轮胎的旋转轴线相交并且基本上垂直于该轴线的任何方向。

“周向中平面”(用M表示)意指垂直于轮胎的旋转轴线的平面，所述平面位于两个胎圈之间的正中并且穿过胎冠增强件的中间。

单丝的主轴线是单丝纵向延伸的方向。在单丝沿直线延伸的情况下，主轴线是每个单丝的轴线。在单丝以波浪线延伸的情况下，主轴线是每个单丝围绕其起伏的中性轴线。

通过表述“在a与b之间”表示的任何数值范围代表从大于a至小于b的数值范围(即不包括端点a和b)，而通过表述“从a至b”表示的任何数值范围意指从a延伸至b的数值范围(即包括绝对端点a和b)。

在本发明的上下文中，说明书中提到的碳产物可以是化石或生物来源的。在后一种情况下，它们可能部分或完全由生物质产生，或从生物质衍生的可再生初始材料中获得。

“单丝”此处表示任何单独的长丝，无论其横截面形状如何，其直径或厚度D均大于100μm，当横截面为非圆形时，D表示其横截面的最短尺寸。因此该定义覆盖了具有基本上圆柱形形状(具有圆形横截面)的单丝和具有不同形状的单丝，例如(具有扁平形状)椭圆单丝；在第二种(非圆形截面)的情况下，横截面的最长尺寸与最短尺寸的比例优选小于50，更优选小于30，特别地小于20。

“金属的”是指单丝由金属材料制成，金属材料占其质量的50％以上。更优选地，单丝具有钢芯。钢芯为一体的，亦即其例如以整体形式制成或铸成。在一个优选的实施方案中，钢芯被由除钢以外的金属制成的金属涂层覆盖，以便例如改善单丝的可加工性，或者单丝和/或轮胎本身的使用性能，例如附着、耐腐蚀或抗老化的性能。例如，金属涂层的金属选自锌、铜、锡和这些金属的合金。作为这些金属的合金的示例，将提及黄铜和青铜。钢可以具有珠光体、铁素体、奥氏体、贝氏体或马氏体微结构或源自这些微结构的混合的微结构。

根据一个优选的实施方案，当使用碳钢时，其碳含量(以钢的重量％计)在0.2％至1.2％的范围内；根据另一个优选的实施方案，钢的碳含量在0.6％至0.8％的范围内。本发明特别适用于钢制帘线类型的“常规拉伸”(NT)或“高拉伸”(HT)的钢，单丝则具有优选高于2000MPa，更优选高于2500MPa的抗拉强度(Rm)。这些增强体的总断裂伸长(At)(其是弹性伸长和塑性伸长的总和)优选大于2.0％。

断裂力、用Rm表示的断裂强度(单位为MPa)和用At表示的断裂伸长(以％计的总伸长)的测量根据1984年的ISO标准6892在拉伸下进行。

有利地，在每个第一工作帘布层和第二工作帘布层中基本上彼此平行布置的第一增强元件和第二增强元件分别嵌入在第一弹性体基质和第二弹性体基质中。

弹性体基质意指具有弹性体表现的基质。这种基质有利地基于至少一种弹性体和一种其他成分。

优选地，弹性体为二烯弹性体，亦即正如将回想的，至少部分源自(即均聚物或共聚物)二烯单体的任何弹性体(单种弹性体或弹性体的共混物)，所述二烯单体即带有两个共轭或非共轭的碳碳双键的单体。

该二烯弹性体更优选地选自聚丁二烯(BR)、天然橡胶(NR)、合成聚异戊二烯(IR)、丁二烯共聚物、异戊二烯共聚物和这些弹性体的混合物，所述共聚物特别地选自丁二烯-苯乙烯共聚物(SBR)、异戊二烯-丁二烯共聚物(BIR)、异戊二烯-苯乙烯共聚物(SIR)和异戊二烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SBIR)。

一个特别优选的实施方案是使用“异戊二烯”弹性体，即异戊二烯的均聚物或共聚物，换言之选自如下的二烯弹性体：天然橡胶(NR)、合成聚异戊二烯(IR)、各种异戊二烯共聚物和这些弹性体的混合物。

每种弹性体基质可以包含单种或多种二烯弹性体，以及所有或一些通常用在旨在制造轮胎的基质中的添加剂，例如增强填料(如炭黑或二氧化硅)、偶联剂、抗老化剂、抗氧化剂、增塑剂或增量油，无论后者为芳族或非芳族的性质(特别是具有高粘度或优选低粘度的极弱芳族或完全非芳族(例如环烷或石蜡油类型)的MES或TDAE油)，具有高玻璃化转变温度(高于30℃)的增塑树脂、改进未固化状态下的组合物的加工性的试剂、增粘树脂、抗硫化返原剂、亚甲基受体和给体如HMT(六亚甲基四胺)或H3M(六甲氧甲基三聚氰胺)、增强树脂(如间苯二酚或双马来酰亚胺)、已知的金属盐类型的促粘体系如特别是钴盐、镍盐或镧系元素盐以及交联体系或硫化体系。

优选地，用于各种弹性体基质的交联体系是被称为硫化体系的体系，即基于硫(或硫给体试剂)和主硫化促进剂的体系。可以将各种已知的次硫化促进剂或硫化活性剂加入这种基础硫化体系。硫以在0.5至10phr之间的优选含量使用，主硫化促进剂(例如次磺酰胺)以在0.5至10phr之间的优选含量使用。增强填料(例如炭黑和/或二氧化硅)的含量优选高于30phr，特别地在30至100phr之间。术语“phr”意指每100份弹性体的重量份。

所有炭黑，特别是通常用于轮胎的HAF、ISAF或SAF型炭黑(“轮胎级”炭黑)适合用作炭黑。在通常用于轮胎的炭黑之中，将特别提及300、600或700(ASTM)级的炭黑(例如N326、N330、N347、N375、N683或N772)。BET表面积小于450m²/g，优选30至400m²/g的沉淀二氧化硅或热解二氧化硅是特别合适的二氧化硅。

根据本说明书，本领域技术人员将知晓，如何调节橡胶组合物的配方从而实现所需的性能水平(特别是弹性模量)，以及如何使得这种配方适合预期的特定应用。

优选地，在交联状态下，每种弹性体基质的10％伸长下的割线伸长模量在4至25MPa之间，更优选在4至20MPa之间；特别是在5至15MPa之间的值被证明是特别合适的。除非另有声明，模量的测量根据1998年的标准ASTM D 412(试样“C”)在拉伸下进行：“真实的”割线模量(即相对于试样的实际横截面的割线模量)在第二次伸长(即在一次适应循环之后)在10％伸长下测量，在此用Ms表示并且单位为MPa(根据1999年的标准ASTM D 1349，在标准温度和相对湿度条件下)。

在本发明中，满足关系式(I)或(II)中的一个或另一个的事实使得可以获得期望的技术效果。有利地和最佳地，轮胎满足关系式I和关系式II，并且使得可以获得优异的技术效果。

有利地，-3324x E1+3800≤(D1⁴ x d1 x 1000)/E1≤-3998x E1+4547和/或-3324x E2+3800≤(D2⁴ x d2 x 1000)/E2≤-3998x E2+4547。有利地且最佳地，-3324x E1+3800≤(D1⁴ x d1 x1000)/E1≤-3998x E1+4547和-3324x E2+3800≤(D2⁴ x d2 x1000)/E2≤-3998x E2+4547。

有利地，-3324x E1+3950≤(D1⁴ x d1 x 1000)/E1≤-3998x E1+4547和/或-3324x E2+3950≤(D2⁴ x d2 x 1000)/E2≤-3998x E2+4547。有利地且最佳地，-3324x E1+3950≤(D1⁴ x d1x 1000)/E1≤-3998x E1+4547和-3324x E2+3950≤(D2⁴ x d2x 1000)/E2≤-3998x E2+4547。

(D1⁴ x d1 x 1000)/E1和/或(D2⁴ x d2 x 1000)/E2值越大，抗屈曲强度越大。

有利地，(D1⁴ x d1 x 1000)/E1≥2050和/或(D2⁴ x d2 x 1000)/E2≥2050。优选地，轮胎满足两个关系式(D1⁴ x d1 x 1000)/E1≥2050和(D2⁴ x d2 x 1000)/E2≥2050。利用这样的值，有利于既具有良好的抗屈曲强度又具有相对较小的厚度的帘布层，这有助于减小轮胎的滞后性。

优选地，(D1⁴ x d1 x 1000)/E1≥2100和/或(D2⁴ x d2 x 1000)/E2≥2100。优选地，轮胎满足两个关系式(D1⁴ x d1 x 1000)/E1≥2100和(D2⁴ x d2 x 1000)/E2≥2100。利用这样的值，有利于既具有良好的抗屈曲强度又具有相对较小的厚度的帘布层，这甚至更有助于减小轮胎的滞后性。

在对应于偏重相对较低质量、相对中等的胎冠增强件机械强度和相对较低成本的折衷的实施方案中，2500≥(D1⁴ x d1 x 1000)/E1和/或2500≥(D2⁴ x d2 x 1000)/E2。在一种最佳配置中，2500≥(D1⁴x d1 x 1000)/E1和2500≥(D2⁴ x d2 x 1000)/E2。高于2500的值时，开始偏重抗屈曲强度超过帘布层的质量。尽管期望这种抗屈曲强度，但是在大多数预期轮胎应用中不是必需的，并且优选的是优先选择质量较低但仍具有优异抗屈曲强度的质量。

有利地，D1和/或D2的范围为0.28mm至0.35mm，优选为0.29mm至0.33mm，更优选为0.30mm至0.32mm。在最佳配置中，D1和D2的范围为0.28mm至0.35mm，优选为0.29mm至0.33mm，更优选为0.30mm至0.32mm。D1和D2的这种范围特别适合于乘用车轮胎。

有利地，d1和/或d2的范围为每分米70至180个单丝，优选为每分米80至170个单丝，更优选为每分米100至150个单丝。在最佳配置中，d1和d2的范围为每分米70至180个单丝，优选为每分米80至170个单丝，更优选为每分米100至150个单丝。

一方面，单丝的密度越高，一个或多个帘布层以及由此轮胎的耐久性的改善就越大。另一方面，超过一定的单丝密度阈值，在单丝之间形成橡胶桥变得困难，并且这减损了一个或多个帘布层以及由此轮胎的耐久性，特别是由于对应于在每个第一工作帘布层和第二工作帘布层之间扩展的裂缝出现的开裂。

在促进相对高的帘布层的断裂力的实施方案中，D1≤0.31mm且d1≥每分米125个单丝。类似地，在D2≤0.31mm的实施方案中，d2≥每分米125个单丝。有利最佳地，D1≤0.31mm和D2≤0.31mm，d1≥每分米125个单丝和d2≥每分米125个单丝。

在促进中等的断裂力但更易于形成橡胶桥的实施方案中，D1≥0.31mm且d1≤每分米125个单丝。类似地，在一个实施方案中，每分米D2≥0.31mm，d2≤每分米125个单丝。有利最佳地，D1≥0.31mm和D2≥0.31mm，d1≤每分米125个单丝和d2≤每分米125个单丝。

有利地，E1和/或E2小于0.75mm，优选地小于或等于0.70mm，更优选地小于或等于0.60mm，并且还更优选地小于或等于0.55mm。有利地，E1和/或E2大于或等于0.40mm，优选地大于或等于0.45mm。在最佳配置中，E1和E2小于0.75mm，优选地小于或等于0.70mm，更优选地小于或等于0.60mm，并且还更优选地小于或等于0.55mm。有利地，E1和E2大于或等于0.40mm，优选地大于或等于0.45mm。

帘布层或每个帘布层的厚度越小，滞后性越低，因此滚动阻力越低。此外，单丝之间的橡胶桥使施加到该帘布层或每个帘布层上的力正确地反应。然而，帘布层的厚度太小存在显著的风险，即具有不完美地形成的橡胶桥，因此不利于反应该帘布层或每个帘布层中的力。此外，帘布层的厚度太小存在使轮胎的径向最外侧帘布层的单丝更靠近环箍增强件的风险。当轮胎受到侵蚀时，特别是在潮湿的环境中并且在行驶的影响下，轮胎则存在于增强元件附近存在水的风险，这会加剧径向最外侧帘布层的腐蚀。因此，减小帘布层或每个帘布层的厚度具有使轮胎对腐蚀更敏感的效果。

在希望最大化轮胎寿命，尤其是其耐腐蚀性的某些实施方案中，将选择限制腐蚀风险的帘布层厚度。

在其中希望偏重减少滞后性和滚动阻力的其他实施方案中，这种对腐蚀的敏感性排在第二位，并且将偏重相对较小的帘布层厚度。

有利地，在径向方向上测量的径向分离第一增强元件和第二增强元件的平均厚度Ey在0.10至0.45mm的范围内，优选地在0.12至0.30mm的范围内，并且更优选地在0.15至0.23mm的范围内。第一帘布层与第二帘布层之间的分离距离显著地影响工作增强件的挠曲惯性，较大的厚度Ey使工作增强件整体上具有更大的抗屈曲强度。此外，厚度Ey越大，则单丝对腐蚀越不敏感。最后，较高的厚度将允许工作帘布层之间更好的机械分开，从而使胎冠增强件具有更好的耐久性。相反，太厚的厚度是不希望的，因为这会不利于胎冠增强件的质量和滞后性。

至于在处于硫化状态的轮胎的胎冠增强件的中央部分中，在总轴向宽度4cm之上的中平面M的每一侧上测量特性D1、D2、d1、d2、E1、E2、Ey。以不同的方式表示，Ey是将每个第一增强元件与在径向方向上最靠近第一增强元件的第二增强元件分离的最小“背对背”距离Ey的平均值，该平均值是在存在于工作增强件的中央部分中所有增强元件上计算得出的，中央部分的轴向范围大约在中平面M的-2cm至+2cm之间延伸。

有利地，Ey和D1满足以下关系式：

0.20≤Ey/(Ey+D1)≤0.60，

优选地0.25≤Ey/(Ey+D1)≤0.50，

更优选地0.33≤Ey/(Ey+D1)≤0.42。

有利地，Ey和D2满足以下关系式：

0.20≤Ey/(Ey+D2)≤0.60，

优选地0.25≤Ey/(Ey+D2)≤0.50，

更优选地0.33≤Ey/(Ey+D2)≤0.42。

在最佳配置中，Ey、D1和D2满足上述关系式。以这种方式，使整个胎冠增强件的抗屈曲强度最大化，同时对于该胎冠增强件保持合理的质量和滞后性。

在一个优选的实施方案中，第一增强元件与周向方向形成10至45度的角度。

在一个优选的实施方案中，第二增强元件与周向方向形成10至45度的角度。

有利的是，第一增强元件和第二增强元件在第一工作帘布层与第二工作帘布层之间相对于彼此交叉。因此，如果第一增强元件与周向方向所成的角度为正，则第二增强元件与该相同周向方向所成的角度为负。相反，如果第一增强元件与周向方向所成的角度为负，则第二增强元件与该相同周向方向所成的角度为正。

在一个优选的实施方案中，就绝对值而言，第一增强元件与周向方向所成的角度基本上等于第二增强元件与该相同周向方向所成的角度。

在一个实施方案中，第一工作帘布层的断裂力和/或第二工作帘布层的断裂力的范围为20000N.dm^-1至33000N.dm^-1，优选地为22000N.dm^-1至32000N.dm^-1，优选地为23000N.dm^-1至32000N.dm^-1。在该实施方案的最佳且优选的配置中，第一工作帘布层的断裂力和第二工作帘布层的断裂力的范围为20000N.dm^-1至33000N.dm^-1，优选地为23000N.dm^-1至32000N.dm^-1。

帘布层的这种断裂力使得能够以相对低的成本确保令人满意的耐久性，而不会因此损害本发明寻求的折衷。具有足够高的断裂力的优点是，在屈曲或冲击的作用下，在帘布层或每个帘布层部分断裂的情况下，轮胎在完整性丧失之前保持安全裕度。这种断裂力也使得可以遵守某些“断裂能量”类型的规范试验，该试验再现了在状况不佳且可能包含穿孔障碍物的道路上的使用。

在促进相对较高的帘布层的断裂力并且D1≤0.31mm的实施方案中，第一工作帘布层的断裂力范围为28000N.dm^-1至32000N.dm^-1。同样，在D2≤0.31mm的实施方案中，第二工作帘布层的断裂力范围为28000N.dm^-1至32000N.dm^-1。有利最佳地，D1≤0.31mm且D2≤0.31mm，第一工作帘布层的断裂力和第二工作帘布层的断裂力的范围为28000N.dm^-1至32000N.dm^-1。

在促进中等断裂力但更容易形成橡胶桥并且D1≥0.31mm的实施方案中，第一工作帘布层的断裂力范围为23000N.dm^-1至28000N.dm^-1。类似地，在D2≥0.31mm的实施方案中，第二工作帘布层的断裂力范围为23000N.dm^-1至28000N.dm^-1。有利最佳地，D1≥0.31mm且D2≥0.31mm，第一工作帘布层的断裂力和第二工作帘布层的断裂力的范围为23000N.dm^-1至28000N.dm^-1。

帘布层的断裂力是通过将帘布层沿轴向方向10厘米的长度上存在的增强元件的数量乘以每个增强元件的单独断裂力来测量的。根据1984年的ISO标准6892测量每个增强元件的各自的断裂力。

优选地，轮胎包括环箍增强件，该环箍增强件包括至少一个环箍帘布层，该环箍帘布层包括在环箍帘布层中基本上彼此平行布置的织物增强元件。优选地，这些织物增强元件被嵌入第三弹性体基质中。

织物增强元件可以具有任何已知的形式；公认地，它们可以是单丝，但它们更通常由以织物绳的形式缠绕在一起的复丝纤维构成。

有利地，织物增强元件与周向方向形成至多等于10°，优选5°至10°的角度。

有利地，织物增强元件是可热收缩的。这意味着随着温度的升高，制成织物增强元件的材料会收缩。在185℃下2分钟后测量的纺织增强元件的热收缩CT在下列试验条件下有利地小于7.5％，优选地小于3.5％，更优选地小于3％，这些值已被证明是轮胎制造和尺寸稳定性的最佳值，尤其是在其固化和冷却的过程中。除非另有声明，否则根据标准ASTMD1204-08例如在“TESTRITE”型装置上在0.5cN/tex(因此相对于试验的样本的支数或线密度表示)的所谓的标准预张力下测得参数CT。在恒定长度下，最大收缩力(用F_C表示)也使用上述试验测得，此次在180℃的温度和3％的伸长下。该收缩力F_C优选大于20N(牛顿)。当胎冠增强件在高的行驶速度下变热时，高的收缩力被证明特别有利于由可热收缩织物增强元件相对于轮胎的胎冠增强件的环箍能力。

上述参数CT和F_C可在将其并入帘布层和轮胎之前，在初始涂有粘合剂的织物增强元件上不加区别地进行测量，或者在这些增强元件从硫化轮胎的中心区域提取并优选“脱橡胶化”后，在这些增强元件上进行测量(即剥离嵌入的弹性体基质)。

满足上文提到的收缩特征CT的任何可热收缩的织物材料都是合适的。优选地，该可热收缩织物材料选自聚酰胺、聚酯和聚酮。在聚酰胺之中，可以特别提及聚酰胺4-6、6、6-6、11或12。在聚酯之中，可以例如提及PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)、PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)、PBN(聚萘二甲酸丁二醇酯)、PPT(聚对苯二甲酸丙二醇酯)和PPN(聚萘二甲酸丙二醇酯)。例如也可以使用由两种(至少两种)不同材料(例如芳纶/尼龙、芳纶/聚酯、芳纶/聚酮混合帘线)制成的混合增强体，前提是它们满足推荐的CT特性。

在一个实施方案中，特别地适用于旨在用于比赛用途的轮胎，胎面的厚度范围为3mm至6mm，优选地为3.5mm至4.5mm。在另一个也适用于旨在用于比赛用途的轮胎的实施方案中，胎面的厚度范围为5.5mm至7mm。在这些实施方案中，胎面的厚度越小，作用在工作帘布层上的侧向力越小，并且屈曲的风险越低。与本发明的特征相结合，这样的胎面厚度是特别有利的，因为它们降低了高应力轮胎(例如旨在用于比赛用途的轮胎)的屈曲的风险。

在另一个实施方案中，特别地适用于旨在用于乘用车的轮胎，胎面的厚度范围为7mm至10.5mm，优选地为8mm至10mm。以与先前实施方案相同的方式，结合本发明的特征，这样的胎面厚度是特别有利的，因为它们降低了由于相对高的胎面厚度而对此特别敏感的轮胎屈曲的风险。

胎面厚度是指在崭新轮胎上，胎面的旨在与地面接触的外表面和胎冠增强件的用作胎面的径向内表面的界面的径向外表面之间，在中平面的两侧、4cm的总轴向宽度上沿径向方向测量的平均距离。

附图说明

根据如下说明书和全部非限定的示例性实施方案，以及根据如下附图，本发明及其优点将易于理解，在附图中：

-图1示出了根据本发明的轮胎的径向截面图(即，在包含轮胎的旋转轴线的平面上的截面)，

-图2为图1的轮胎的胎冠增强件的细节图。

具体实施方式

根据本发明的第一实施方案的轮胎

附图显示了参考系X、Y、Z，其分别对应于轮胎通常的轴向方向(X)、径向方向(Y)和周向方向(Z)。

图1显示了用整体标记10表示的根据本发明的第一实施方案的轮胎，在这种情况下为充气轮胎。轮胎10基本上表现出围绕基本平行于轴向方向X的轴线的旋转。这里的轮胎10旨在用于乘用车。

轮胎10是子午线型轮胎，并且包括具有胎面20的胎冠12和在胎冠12中沿周向方向Z延伸的胎冠增强件14。胎冠增强件14包括具有第一工作帘布层16和第二工作帘布层18的工作增强件15以及具有环箍帘布层19的环箍增强件17。胎冠增强件14由胎面20覆盖。在该情况下，环箍增强件17(在该情况下为环箍帘布层19)沿径向介于工作增强件15与胎面20之间。

轮胎包括两个胎侧22，所述两个胎侧22沿径向向内延伸胎冠12。轮胎10进一步包括两个胎圈24，所述胎圈24在径向上位于胎侧22的内侧并且各自包括环状增强结构26(在该情况中为胎圈线28)和径向胎体增强件32，所述环状增强结构26由大量填充橡胶30覆盖。胎冠增强件14沿径向位于胎体增强件32与胎面20之间。每个胎侧22将每个胎圈24连接至胎冠12。

胎体增强件32优选地包括径向织物增强元件的单个胎体帘布层34。胎体增强件32通过围绕胎圈线28卷边锚固至每个胎圈24，从而在每个胎圈24中形成主线股38和卷边线股40，所述主线股38从胎圈24延伸通过胎侧22直至胎冠12，所述卷边线股40的径向外端42沿径向位于环状增强结构26的外侧。胎体增强件32因此从胎圈24延伸通过胎侧22直至胎冠12。在该实施方案中，胎体增强件32还沿轴向延伸通过胎冠12。

在该实施方案中，胎面20的厚度Hb的范围为7mm至10.5mm，优选为8mm至10mm。在这种情况下Hb＝9mm。该厚度Hb是在胎面20的旨在与地面接触的外表面和胎冠增强件14的径向外表面(在这种情况下，为环箍增强件17的径向外表面，其用作与胎面20的径向内表面的界面)之间在崭新时的轮胎10上的中平面的两侧、4cm的总轴向宽度上进行的10次测量的平均值。作为替代方案，可以设想较小的厚度Hb，例如，厚度的范围为3mm至6mm，优选地为3.5mm至4.5mm，或者也可以厚度的范围为5.5mm至7mm。

每个工作帘布层16和18、环箍帘布层19以及胎体帘布层34包括弹性体基质，相应帘布层的增强元件嵌入所述弹性体基质。工作帘布层16和18、环箍帘布层19以及胎体帘布层34的每个弹性体基质均基于压延增强元件的常规组合物，通常包含二烯弹性体如天然橡胶，增强填料如炭黑和/或二氧化硅，交联体系如优选包含硫、硬脂酸和氧化锌的硫化体系，以及可能的硫化促进剂和/或阻滞剂和/或各种添加剂。

在该特定情况中并参考图2，每个第一工作帘布层16和第二工作帘布层18分别包括第一增强元件50和第二增强元件52，第一增强元件50和第二增强元件52在第一工作帘布层16和第二工作帘布层18中基本上彼此平行布置并且分别嵌入第一弹性体基质54和第二弹性体基质56中。第一增强元件50与轮胎10的周向方向Z形成范围为10至45度的角度。类似地，第二增强元件52与轮胎10的周向方向Z形成范围为10至45度的角度。第一增强元件50和第二增强元件52在第一工作帘布层16与第二工作帘布层18之间相对于彼此交叉。因此，第一增强元件50与周向方向Z形成的角度在此等于+23°，而第二增强元件52与周向方向Z形成的角度在此等于-23°。在替代形式中，可以设想分别具有等于+38°和-38°的角度。

环箍帘布层19包括织物增强元件58，织物增强元件58在环箍帘布层19中基本上彼此平行地布置并且被嵌入在第三弹性体基质60中。织物增强元件58与轮胎10的周向方向Z形成至多等于10°，优选范围为5°至10°的角度。在这种情况下，每个织物增强元件由可热收缩的材料制成，这里由聚酰胺66制成。每个织物增强元件均包含两条由可热收缩材料制成的复丝线股(此处由聚酰胺66制成)，所述复丝线股分别在一个方向以250捻转/米过度捻合，然后在相反的方向上以250捻转/米捻合在一起。两条复丝线股围绕彼此螺旋缠绕。每条复丝线股的支数等于140tex。每个环箍织物增强元件的热收缩CT大约等于约7％。

胎体帘布层34包括径向胎体织物增强元件，该径向胎体织物增强元件彼此基本平行地布置，并且与轮胎10的周向方向Z形成范围为65°至90°的角度。在这种情况下，每个胎体织物增强元件都包括两条由聚酯制成的复丝线股(此处由PET制成)，所述复丝线股分别在一个方向上以420捻转/米过度捻合，然后在相反的方向上以420捻转/米捻合在一起。两条复丝胎体线股围绕彼此螺旋缠绕。每条复丝胎体线股的支数等于144tex。径向织物增强元件嵌入弹性体基质中。

每个第一增强元件50和第二增强元件52由分别由附图标记66、68表示的金属单丝构成。每个金属单丝66、68包括钢芯，该钢芯涂覆有一层金属涂层，例如黄铜或锌。每个金属单丝66、68分别具有以mm为单位的直径D1、D2，范围为0.25mm至0.38mm，优选地为0.28mm至0.35mm，更优选地为0.29至0.33mm，甚至更优选地为0.30mm至0.32mm，这里D1＝D2＝0.32mm。该钢是HT类型的碳钢，其具有用于0.32mm直径的等于2891MPa的强度Rm(即232N)。

每个第一工作帘布层16和第二工作帘布层18中的第一增强元件56、58的每个密度d1、d2以每分米的单丝为单位并在垂直于金属单丝主轴线的方向上测量，范围为每分米70至180个单丝，优选地为每分米80至170个单丝，更优选地为每分米100至150个单丝。在此，每个工作帘布层的金属单丝的主轴线与周向方向Z的角度等于±23°。由于此处D1和D2大于或等于0.31mm，因此d1和d2小于或等于每分米125个单丝，并且此处d1＝d2＝每分米111个单丝。

每个第一工作帘布层56和第二工作帘布层58的断裂力的范围为20000N.dm^-1至33000N.dm^-1，优选为23000N.dm^-1至32000N.dm^-1。由于这里D1和D2大于或等于0.31mm，因此每个第一工作帘布层56和第二工作帘布层58的断裂力的范围为23000N.dm^-1至28000N.dm^-1，并且在这种情况下等于25778N.dm^-1。

在径向方向Y上测量的径向分离第一增强元件56和第二增强元件58的平均厚度Ey的范围为0.10至0.45mm，优选地为0.12至0.30mm，并且更优选地为0.15至0.23mm。在这种情况下，Ey＝0.18mm。Ey和D1满足以下关系式0.20≤Ey/(Ey+D1)≤0.60，优选地0.25≤Ey/(Ey+D1)≤0.50，并且更优选地0.33≤Ey/(Ey+D1)≤0.42。在该情况下，Ey/(Ey+D1)＝0.36。类似地，Ey和D2满足以下关系式0.20≤Ey/(Ey+D2)≤0.60，优选地0.25≤Ey/(Ey+D2)≤0.50，并且更优选地0.33≤Ey/(Ey+D2)≤0.42。在这种情况下，Ey/(Ey+D2)＝Ey/(Ey+D1)＝0.36。

以mm为单位并在径向方向Y上测量的每个第一工作帘布层16和第二工作帘布层18的平均厚度E1、E2分别小于0.75mm，优选地小于或等于0.70mm，更优选地小于或等于0.60mm，还更优选地小于或等于0.55mm，并且大于或等于0.40mm，优选地大于或等于0.45mm。在这种情况下E1＝E2＝0.50mm。

利用上述值，(D1⁴ x d1 x 1000)/E1＝(D2⁴ x d2 x 1000)/E2＝2333。因此，(D1⁴x d1 x 1000)/E1≥2050和(D2⁴ x d2 x 1000)/E2≥2050。甚至(D1⁴ x d1 x 1000)/E1≥2200和(D2⁴ x d2 x 1000)/E2≥2200。在该第一实施方案中，还满足2500≥(D1⁴ x d1 x1000)/E1≥2200和2500≥(D2⁴×d2×1000)/E2≥2200。

根据本发明，满足关系式I和II：

-3324x E1+3650≤(D1⁴ x d1 x 1000)/E1≤-3998x E1+4547(I)

-3324x E2+3650≤(D2⁴ x d2 x 1000)/E2≤-3998x E2+4547(II)

还满足以下关系式：

-3324x E1+3800≤(D1⁴ x d1 x 1000)/E1≤-3998x E1+4547

-3324x E2+3800≤(D2⁴ x d2 x 1000)/E2≤-3998x E2+4547

有利地，还满足如下关系式：

-3324x E1+3950≤(D1⁴ x d1 x 1000)/E1≤-3998x E1+4547

-3324x E2+3950≤(D2⁴ x d2 x 1000)/E2≤-3998x E1+4547

在处于硫化状态的轮胎10的胎冠增强件14的中央部分中，在中平面M的两侧、4cm的总轴向宽度上测量特性D1、D2、d1、d2、E1、E2和Ey。所有测量值均在相对于工作增强件的中心–2.0cm至+2.0cm的总轴向距离上取平均值。

根据本发明的第二实施方案的轮胎

现在将参考第一实施方案描述本发明的第二实施方案。因此，为了简洁起见，除非另有说明，否则将仅描述与根据第一实施方案的轮胎的特征不同的那些特征。

与第一实施方案不同，每个金属单丝66、68分别具有直径D1＝D2≤0.31mm，在此等于0.30mm。所用钢材为HT型，并具有用于0.30mm直径的等于2926MPa的强度Rm(即207N)。

第一增强元件56、58的每个密度d1、d2大于每分米125个单丝，并且在这里使得d1＝d2＝每分米143个单丝。每个第一工作帘布层56和第二工作帘布层58的断裂力的范围为28000N.dm^-1至32000N.dm^-1，在此等于29571N.dm^-1。径向分离第一增强元件56和第二增强元件58的平均厚度Ey为Ey＝0.20mm。Ey、D1和D2使得Ey/(Ey+D1)＝Ey/(Ey+D2)＝0.40。每个平均厚度E1、E2使得E1＝E2＝0.50mm。

利用上述值，根据本发明，(D1⁴ x d1 x 1000)/E1＝(D2⁴ x d2 x 1000)/E2＝2333以及关系式I和II满足：

-3324x E1+3650≤(D1⁴ x d1 x 1000)/E1≤-4672x E1+5444I

-3324x E2+3650≤(D2⁴ x d2 x 1000)/E2≤-4672x E2+5444II

与第一实施方案一样，还满足以下关系式：

-3324x E1+3800≤(D1⁴ x d1 x 1000)/E1≤-3998x E1+4547

-3324x E2+3800≤(D2⁴ x d2 x 1000)/E2≤-3998x E2+4547

以及以下关系式：

-3324x E1+3950≤(D1⁴ x d1 x 1000)/E1≤-3998x E1+4547

-3324x E2+3950≤(D2⁴ x d2 x 1000)/E2≤-3998x E1+4547。

与第一实施方案一样，还满足(D1⁴ x d1 x 1000)/E1≥2200和(D2⁴ x d2 x1000)/E2≥2200以及2500≥(D1⁴ x d1 x 1000)/E1≥2200和2500≥(D2⁴ x d2 x 1000)/E2≥2200。

对比试验

以下试验表明，由于单丝的特定组合，根据本发明的轮胎的工作帘布层可以获得比第一现有技术更低的质量并且比第二现有技术更大的抗屈曲强度，所述单丝具有根据其密度和根据相应的工作帘布层厚度选择的直径。

在这些对比试验中，对在本申请的引言中介绍的轮胎T1和T2、非根据本发明的轮胎T3至T13以及根据本发明的轮胎P1至P21、特别是分别根据第一实施方案和第二实施方案的轮胎P8和P14的轮胎的工作增强件的抗屈曲强度进行试验。

易于产生轮胎的胎冠增强件的屈曲的使用条件对应于转弯时的压力载荷，其具有相对较高的加速度，至少为0.7g。在某些竞争类型的使用情况下，这些加速度可能会更大，因为在这种情况下，空气动力效应可能会产生垂直的空气动力载荷，从而可能会产生超过1g的横向载荷。因此，压力最大的轮胎是位于转弯外侧的轮胎，通常认为轮胎上产生的横向载荷与垂直载荷成比例。

该垂直载荷包括在静止或在直线中时轮胎所承受的垂直载荷加上载荷传递。轮胎上产生的垂直载荷使用以下关系式表示：

其中Fz0是垂直载荷，FZ0.γ_T/g.H/V是载荷传递。

轮胎上产生的横向载荷与垂直载荷成正比，因此用以下关系式表示：

为了评估屈曲，需要考虑参考载荷并在覆盖各种距离之后逐步将载荷对(Fy，Fz)施加到机器或车辆上，以进行行驶。根据这些应力载荷和所覆盖的距离对轮胎进行分析，就可以确定屈曲是否已导致工作帘布层破裂。性能水平是根据无破损所覆盖的距离进行测量的。

相对于包括工作帘布层的轮胎用基数100表示屈曲试验的结果，该工作帘布层包括增强元件，该增强元件由2根测量为0.30mm的HT类型的长丝的组件以每分米83根丝线的密度构成。值高于100意指帘布层具有提高的抗屈曲强度，即覆盖了较长的距离，而值低于100意指帘布层具有下降的抗屈曲强度，即覆盖了较短的距离。

关于质量，关于轮胎T1的工作帘布层的结果用基数100表示。值高于100意指帘布层的质量高于轮胎T1的帘布层的质量，而值低于100意指帘布层的质量低于轮胎T1的帘布层的质量。

屈曲试验的结果与每个工作帘布层的金属单丝的直径D(它们是相同的)，每个工作帘布层的厚度E(它们是相同的)，厚度Ey，用于每个工作帘布层的指标(D⁴ x d)/E(它们是相同的)，-3324x E+3650、-3324x E+3800、-3324x E+3950、-3398x E+4547的计算值以及用于每个工作帘布层的断裂力(它们是相同的)一起整理在下述的表1-表4中(RF行)。

轮胎T1和T2的对比证实轮胎T2具有比轮胎T1更低的质量，但是牺牲了轮胎T1更好的抗屈曲强度RF。

轮胎T1至T13和根据本发明的轮胎的对比表明，与轮胎T2至T13相比，根据本发明的所有轮胎P1至P21均具有提高的抗屈曲强度RF。当根据本发明的轮胎(例如P1至P4)具有与轮胎T2相当的质量时，抗屈曲强度显著提高。

根据本发明的轮胎均具有比轮胎T1更小的抗屈曲强度。但是，根据本发明的所有轮胎的质量均显著小于轮胎T1的质量。

本发明并不限制于以上所述的实施方案。具体地，可以设想其中两个工作帘布层中的仅一个满足所描述的条件的实施方案。

表1

表2

表3

表4

Claims (22)

1.轮胎(10)，其限定三个主要方向：周向、轴向和径向，所述轮胎(10)包括具有胎面(20)的胎冠(12)、两个胎侧(22)以及两个胎圈(24)，每个胎侧(22)将每个胎圈(24)连接至胎冠(12)，胎体增强件(32)锚固在每个胎圈(24)中并在胎侧(22)中和胎冠(12)中延伸，胎冠增强件(14)在周向方向(Z)上在胎冠(12)中延伸并且径向地位于胎体增强件(32)与胎面(20)之间，胎冠增强件(14)包括工作增强件(15)，该工作增强件(15)至少包括第一工作帘布层和第二工作帘布层(16，18)，每个第一工作帘布层和第二工作帘布层(16、18)分别包括在每个第一工作帘布层和第二工作帘布层(16、18)中基本上彼此平行布置的第一增强元件和第二增强元件(50、52)，其特征在于，满足以下关系式I和II：

-3324x E1+3650≤(D1⁴x d1 x 1000)/E1≤-3398x E1+4547 (I)

其中：

-D1是由金属单丝(66)构成的每个第一增强元件(50)的直径，D1以mm为单位，其范围为0.25至0.38mm，

-d1是第一工作帘布层(16)中的第一增强元件(50)的密度，d1以每分米的单丝为单位，并在垂直于金属单丝(66)的主轴线的方向上测量，

-E1是第一工作帘布层(16)的平均厚度，E1以mm为单位并在径向方向(Y)上测量；

-3324x E2+3650≤(D2⁴x d2 x 1000)/E2≤-3998x E2+4547 (II)

其中

-D2是由金属单丝(68)构成的每个第二增强元件(52)的直径，D2以mm为单位，其范围为0.25至0.38mm，

-d2是第二工作帘布层(18)中第二增强元件(52)的密度，d2以每分米的单丝为单位，并在垂直于金属单丝(68)主轴线的方向上测量，

-E2是第二工作帘布层(18)的平均厚度，E2以mm为单位并在径向方向(Y)上测量；

在硫化状态的轮胎(10)的胎冠增强件(14)的中央部分中，在总轴向宽度4cm之上的中平面(M)的每一侧上测量特性D1、D2、d1、d2、E1、E2；

在径向方向(Y)上测量的径向分离第一增强元件和第二增强元件的平均厚度Ey的范围为0.12mm至0.30mm。

2.根据权利要求1所述的轮胎(10)，其中

-3324x E1+3800≤(D1⁴x d1 x 1000)/E1≤-3998x E1+4547

和/或

-3324x E2+3800≤(D2⁴x d2 x 1000)/E2≤-3998x E2+4547。

3.根据前述权利要求的任一项所述的轮胎(10)，其中

-3324x E1+3950≤(D1⁴x d1 x 1000)/E1≤-3998x E1+4547

和/或

-3324x E2+3950≤(D2⁴x d2 x 1000)/E2≤-3998x E2+4547。

4.根据权利要求1或2所述的轮胎(10)，其中

2050≤(D1⁴x d1 x 1000)/E1和/或2050≤(D2⁴x d2 x 1000)/E2。

5.根据权利要求1或2所述的轮胎(10)，其中

2200≤(D1⁴x d1 x 1000)/E1和/或2200≤(D2⁴x d2 x 1000)/E2。

6.根据权利要求1或2所述的轮胎(10)，其中

(D1⁴x d1 x 1000)/E1≤2500和/或(D2⁴x d2 x 1000)/E2≤2500。

7.根据权利要求1或2所述的轮胎(10)，其中，D1和/或D2的范围为0.25mm至0.38mm。

8.根据权利要求1或2所述的轮胎(10)，其中，d1和/或d2的范围为每分米70至180个单丝。

9.根据权利要求1或2所述的轮胎(10)，其中E1和/或E2小于0.75mm。

10.根据权利要求1或2所述的轮胎(10)，其中，E1和/或E2大于或等于0.40mm。

11.根据权利要求1所述的轮胎(10)，其中，在径向方向(Y)上测量的径向分离第一增强元件和第二增强元件的平均厚度Ey的范围为0.15至0.23mm。

12.根据权利要求11所述的轮胎(10)，其中，Ey和D1满足以下关系式：

0.20≤Ey/(Ey+D1)≤0.60。

13.根据权利要求11或12所述的轮胎(10)，其中，Ey和D2满足以下关系式：

0.20≤Ey/(Ey+D2)≤0.60。

14.根据权利要求1或2所述的轮胎(10)，其中，所述第一增强元件(50)与周向方向(Z)形成角度的范围为10至45度。

15.根据权利要求1或2所述的轮胎(10)，其中，所述第二增强元件(52)与周向方向(Z)形成角度的范围为10至45度。

16.根据权利要求1或2所述的轮胎(10)，其中，所述第一增强元件和第二增强元件(50、52)在所述第一工作帘布层(16)与所述第二工作帘布层(18)之间相对于彼此交叉。

17.根据权利要求1或2所述的轮胎(10)，其中，所述第一工作帘布层(16)的断裂力和/或所述第二工作帘布层(18)的断裂力的范围为20000N.dm^-1至33000N.dm^-1。

18.根据权利要求1或2所述的轮胎(10)，包括环箍增强件(17)，所述环箍增强件(17)包括至少一个环箍帘布层(19)，所述环箍帘布层(19)包括在所述环箍帘布层(19)中基本上彼此平行地布置的织物增强元件(58)。

19.根据权利要求18所述的轮胎，其中，所述织物增强元件(58)与周向方向(Z)形成的角度至多等于10°。

20.根据权利要求1或2所述的轮胎，其中，胎面的厚度的范围为3mm至6mm。

21.根据权利要求1或2所述的轮胎，其中，胎面的厚度的范围为5.5mm至7mm。

22.根据权利要求1或2所述的轮胎，其中，胎面的厚度的范围为7mm至10.5mm。

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