CN112384382A - 具有增强胎侧的轮胎 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有由单个增强元件层形成的径向胎体增强件的轮胎，所述单个增强元件层通过围绕胎圈线(4)卷起而锚固在每个胎圈(3)中，并通过加强件(9)增强。根据本发明，在轮胎的胎侧中，轮胎在点F和点A之间的外表面(S)的轮廓与胎体增强件的层的距离为恒定距离T，并在点C处与胎圈的外表面相交，从而形成两个连续的圆弧(C1、C2)。

Description

具有增强胎侧的轮胎

技术领域

本发明涉及具有径向胎体增强件的轮胎，更具体地涉及旨在装配承载重型负载并且以持续速度行驶的车辆(如例如，卡车、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的两侧，并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构成，所述丝线或帘线在每个层中平行并从一个层至另一个层交叉，且与周向方向形成在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，所述保护层由增强元件形成，所述增强元件有利地为金属的且可延伸的，并且被称为弹性增强元件。所述工作层还可以包括金属丝线或金属帘线的层，所述金属丝线或金属帘线具有较低的延伸性，并与周向方向形成在45°至90°之间的角度，该帘布层(称为三角帘布层)沿径向位于胎体增强件和第一胎冠帘布层(称为工作帘布层)之间，所述第一胎冠帘布层由平行的丝线或帘线形成，所述丝线或帘线具有绝对值至多等于45°的角度。三角帘布层至少与所述工作帘布层形成三角增强件，所述三角增强件在其所经受的各种应力下表现出很少量变形，所述三角帘布层主要用于吸收作用在轮胎的胎冠区域中所有增强元件上的横向压缩力。

当帘线在等于断裂力的10％的拉伸力下的相对伸长至多等于0.2％时，所述帘线被称为是不可延伸的。

当帘线在等于断裂负载的拉伸力下的相对伸长至少等于3％且最大切线模量小于150GPa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+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为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。

径向方向为与轮胎的旋转轴线相交并与其垂直的方向。

轮胎的旋转轴线为轮胎正常使用时绕其旋转的轴线。

径向平面或子午平面为包含轮胎的旋转轴线的平面。

周向正中平面或赤道平面为垂直于轮胎的旋转轴线并将轮胎分为两半的平面。

对于金属丝线或金属帘线，根据1984年的标准ISO 6892在拉力下测量断裂力(最大负载，以N计)、断裂强度(以MPa计)、断裂伸长(总伸长，以％计)和模量(以GPa计)。

这种轮胎通常在胎圈处还具有被称为加强件的一个或多个增强元件层。这些层通常由相对于周向方向以小于45°，通常小于25°的角度定向的增强元件构成。这些增强元件层的作用特别为限制构成胎圈的材料相对于车轮轮辋的纵向位移，从而限制所述胎圈的过早磨损。这些增强元件层还能够限制由弹性体材料的动态蠕变现象而造成的胎圈在轮辋凸缘上的永久变形。当胎圈过度变形时，则胎圈的这种变形会阻碍轮胎的翻新。这些增强元件层还有助于保护轮胎的底部区域免受将轮胎安装在轮辋上和从轮辋上取下时轮胎所经受的应力。

此外，在围绕胎圈线锚固胎体增强件的情况下(包括围绕每个胎圈中的胎圈线至少部分地缠绕胎体增强件、形成在胎侧中延伸至较大高度或较小高度的卷边)，增强元件层或加强件还能够在轮辋意外温度升高和过度温度升高期间防止或延迟胎体增强件的解绕。

这些增强元件层或加强件通常沿轴向设置在胎体增强件的卷边的外侧，并且在胎侧中相对于卷边延伸至更大高度，从而特别地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或GB 2065573中有所描述。

这些增强元件层或加强件的存在有助于使胎圈区域在轮胎具有最大轴向宽度的区域的方向上直至胎侧区域的底部增厚。轮胎的这种轮廓似乎使轮胎相对于某些类型的碰撞具有弱点，特别是当轮胎与路缘石接触时。

发明内容

因此，本发明人为其自身设定的任务为提供用于“重型负荷”车辆的轮胎，所述轮胎在耐久性(特别是胎圈区域的耐久性)方面的性能水平得以保持，并且所述轮胎的设计能够降低在轮胎与路缘石接触时损坏的风险。

根据本发明，已通过旨在安装至15°凹槽类型的中空轮辋上的轮胎实现该目的，所述轮胎包括由单个胎体增强件层构成的径向胎体增强件，所述单个胎体增强件层由增强元件形成，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，所述胎面通过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，从而形成胎体增强件的层从一个胎圈线延伸至另一个胎圈线的主要部分和胎体增强件的层在每个胎圈中的卷边，胎体增强件的所述卷边通过至少一个增强元件层或加强件增强，并且，在所述轮胎的子午截面中，

-轮胎在第一点F和点A之间的外表面S的轮廓上的任何点与胎体增强件的层的主要部分的距离为恒定距离T，所述第一点F本身由穿过胎体增强件的层的主要部分的轴向最外点E的沿轴向定向的直线和轮胎的外表面S的交点限定，所述距离在垂直于胎体增强件的层的主要部分的方向上在任何点处测得，

-点A沿径向位于具有半径R1的第一圆C1的外侧，所述第一圆C1以胎体增强件的层的卷边的端部为圆心，R1在8mm至13mm之间，

-轮胎的外表面S在点A的径向内侧通过具有半径R2的圆弧延续，所述圆弧的圆心沿轴向位于轮胎的表面S的外侧，所述圆弧的半径R2在点F与胎圈线的重心之间的距离的50％至125％之间，

-具有半径R2的圆弧在其径向最内端部B处与具有半径R3的圆弧相切，并且将轮胎的外表面S沿径向向内延续至点C，所述具有半径R3的圆弧的圆心沿轴向位于轮胎的表面S的内侧，所述点C为具有半径R3的圆弧与以加强件的径向最外端部为圆心的具有半径R1的圆C2之间的接触点，

-所述点C沿径向位于圆C2的轴向最外点D的内侧，

-半径R3在点F与胎圈线的重心之间的距离的50％至125％之间。

在本发明的含义内，15°凹槽类型的中空轮辋或凹槽轮辋是如ETRTO所定义的一体式轮辋，其旨在接收轮胎胎圈的底座具有截头圆锥形状，且与轴向方向形成的角度基本上等于15°。与平底轮辋的凸缘(其轮辋底座具有基本圆柱形形状)相比，这些底座还通过高度减小的轮辋凸缘延伸。

根据本发明限定轮胎的子午截面，使得胎圈线的质量中心形成沿轴向定向的直线，所述质量中心彼此相距的距离等于标称轮辋J的宽度加上20mm然后减去沿轴向在胎圈线的质量中心与轮胎外表面上的点之间测得的距离的两倍。

胎体增强件的主要部分的轴向最外点的位置在标称条件下充气的经安装的轮胎上确定。该确定可以例如使用层析成像技术进行。

沿着垂直于胎体增强件的层的主要部分的方向在胎体增强件的层的增强件的轴向最外点和所述表面S的点之间测量距离T。

在本发明的含义内，恒定距离T意指距离T变化不超过0.5mm。则厚度变化仅仅由于轮胎制造和固化过程中的蠕变现象而造成。

胎圈线的重心在轮胎的子午截面上确定。

根据本发明的优选实施方案，半径R2大于半径R1的1.5倍，并优选地小于半径R1的8倍。

根据本发明有利地，在垂直于胎体增强件的层的主要部分的方向上测得的距离T大于3mm并优选小于7mm。

测试表明，根据本发明由此生产的轮胎表现出较小劣化，因此为由于与路缘石的碰撞和/或摩擦而造成磨损方面提供了更好的抵抗性。此外，根据本发明的轮胎似乎保持了耐久性方面(特别是胎圈区域的耐久性方面)的性能水平，其至少与具有更常规设计的轮胎的性能水平一样好。

考虑到这种具有更常规设计的类型的轮胎具有的胎圈区域在轮胎具有最大轴向宽度的区域的方向上直至胎侧区域的底部相对较厚(特别是为了更好地吸收由于与路缘石接触时遭受的撞击或摩擦而引起的冲击)，这些结果更加出人意料。

因此本发明人能够证明，根据本发明生产的轮胎(胎圈区域在其径向最外部分中相对较薄)能够在与路缘石的接触的情况下更好地抵抗冲击，同时保持令人满意的耐久性方面的性质。

本发明人认为，这些结果可以通过以下事实来解释，即轮胎在如上所述的点F和点C之间的外表面的轮廓导致连接轮胎的胎侧与胎圈的区域之间的所述轮廓发生变化，所述区域能够放大胎侧具有恒定厚度T的部分。根据发明人，这种轮廓将导致轮胎在与路缘石接触时发生更均匀的变形，并且能够限制轮胎外表面处磨损和/或撕裂的风险。具体地，在与路缘石碰撞时，轮胎的接触区域实际上是其外表面，更具体地为介于如上定义的点F和点A之间的区域。胎侧的恒定厚度T似乎能够实现更均匀的变形，因此在与路缘石碰撞或摩擦的情况下能够更好地分散所经受的力。

发明人还能够证明，在成对安装的轮胎的情况下，根据本发明的轮胎在点F和点C之间的外表面的轮廓还可以防止磨损问题。具体地，发明人已证明，轮胎的轮廓有助于除去石头，所述石头在其造成轮胎的胎圈区域损坏之前可能卡在轮胎之间。

根据本发明的有利的变体，点F和点A之间的径向距离大于点F和轮胎的外表面S的径向最外点G之间的径向距离的70％，在垂直于胎体增强件的层的主要部分的方向上测得的胎体增强件的层的所述主要部分和表面S之间的距离等于T，轮胎沿径向在点F和G之间的外表面S上的任何点与胎体增强件的层的主要部分之间的所述距离恒定。

根据本发明的该有利的变体，在与路缘石碰撞和/或摩擦的情况下，由此限定的胎侧的轮廓似乎提供了甚至更好的变形均匀性。

根据本发明的优选实施方案，加强件的径向最外端部沿径向位于胎体增强件的层的卷边的端部的外侧。一方面，该实施方案能够防止加强件的各个端部与胎体增强件的层的卷边的各个端部重叠，所述端部沿径向偏移。另一方面，加强件完全提供了保护胎体增强件的层的卷边的作用，特别是在轮胎滚动时与轮辋凸缘的接触和对其所施加的压力方面。

根据其它实施方案，加强件的径向最外端部沿径向位于胎体增强件的层的卷边的端部的内侧。

就加强件的径向最内端部而言，其可以沿径向位于胎圈线的径向最内点的外侧。根据其它实施方案，加强件可以沿径向安装在胎圈线下方，并且其径向最内端部沿径向位于胎圈线的内侧。根据其它实施方案，加强件可以围绕胎圈线缠绕，并且其径向最内端部沿轴向位于胎体增强件的层的内侧。

根据本发明的有利的实施方案，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和与胎圈线直接接触的一定体积的橡胶配混物。

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水平，胎体增强件由结构被橡胶配混物高度渗透的帘线形成。这些帘线可以例如为其构造能够增加对聚合物配混物的渗透性的帘线。这些帘线也可以为在帘线本身的制造过程中引入聚合物配混物的帘线。然后，这些帘线例如为具有至少两个层的帘线，至少一个内层被由橡胶组合物制成的层覆盖，所述橡胶组合物为不可交联、可交联或经交联的橡胶组合物，优选基于至少一种二烯弹性体。

胎体增强件的比常见帘线具有更高的渗透水平的这种帘线能够使轮胎沿长度更好地分散变形，同时避免导致较小曲率半径的局部集中。

具体地，由此限定的根据本发明的胎体增强件的帘线(在与路缘石碰撞时经受显著的弯曲现象)由于其对橡胶配混物的渗透水平而表现出更好的对这些弯曲现象的抗性，从而在弯曲造成的帘线伸展和压缩的区域之间产生更好的变形均匀性。

根据本发明的实施方案变体，轮胎的胎冠增强件由至少两个工作胎冠层形成，所述工作胎冠层具有有利地不可延伸的增强元件，所述增强元件从一个层至另一个层交叉，并与周向方向形成在10°至45°之间的角度。

根据本发明的其它实施方案变体，胎冠增强件还具有至少一个周向增强元件层。

本发明的一个优选的实施方案还使胎冠增强件的径向外侧通过增强元件的至少一个附加层得到补充，所述增强元件被称为弹性增强元件，所述附加层被称为保护层，所述弹性增强元件相对于周向方向以在10°至45°之间的角度定向，并且所述角度的方向和由与其径向相邻的工作层的不可延伸的元件所形成的角度相同。

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，使得所述保护层与最窄工作层的边缘重叠，并且当径向上方的层为最窄层时，使得保护层在附加增强件的轴向连续部分中与最宽工作胎冠层在轴向宽度上联接，然后在轴向外侧通过厚度至少等于2mm的成型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可以任选地通过成型元件与所述最窄工作层的边缘脱离联接，并且其轴向宽度还可以小于或大于最宽胎冠层的轴向宽度，所述成型元件的厚度基本上小于分离两个工作层的边缘的成型元件的厚度。

根据上述的本发明的任何一个实施方案，在胎体增强件和最接近所述胎体增强件的径向内部工作层之间，胎冠增强件的径向内侧还可以通过由不可延伸的钢金属增强元件构成的三角层得到补充，所述不可延伸的钢金属增强元件与周向方向形成大于60°的角度，而且所述角度的方向和由径向最接近胎体增强件的层的增强元件所形成的角度的方向相同。

附图说明

在下文中，通过特别参考图1至图3的本发明的示例性实施方案的描述，本发明的其它细节和有利特征将变得显而易见，其中：

-图1显示了根据本发明的轮胎的子午示意图，

-图2显示了轮胎在胎圈区域和点F之间的外表面的放大示意图，

-图3显示了参比轮胎的胎圈区域的放大示意图。

为了便于理解，附图未按比例显示。

图1和图3仅显示了轮胎的半视图，所述轮胎相对于轴线XX’对称地延伸，所述轴线XX’表示轮胎的周向正中平面或赤道平面。

具体实施方式

在图1中，轮胎1的尺寸为315/70R 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在轮胎的胎冠处被胎冠增强件5环箍，所述胎冠增强件5本身被胎面6覆盖。

由单个金属帘线层形成的胎体增强件2在每个胎圈3中围绕胎圈线4缠绕，并且在每个胎圈3中形成胎体增强件的层的具有端部8的卷边7。

沿轴向位于卷边7外侧的是加强件9，所述加强件9的径向最外端部10沿径向位于胎体增强件的层的卷边7的端部8的外侧。

加强件9的径向最内端部11沿径向位于胎圈线4的径向最内点的外侧。

图2在轮胎的子午截面中示意性地示出了轮胎在点F和胎圈3的区域之间的外表面S，所限定的子午截面使得胎圈线4的质量中心形成沿轴向定向的直线，所述质量中心彼此相距的距离等于标称轮辋的宽度加上20mm然后减去沿轴向在胎圈线4的质量中心和轮胎外表面上的点之间测得的距离的两倍。

胎体的轴向最外点E例如通过断层摄影确定，轮胎在标称条件下安装/充气。

然后通过点E在轮胎的外表面S上的轴向投影来确定点F。

轮胎的外表面S描述了从点F至点A的第一部分，所述点A沿径向位于具有半径R1的圆C1的外侧，所述圆C1以胎体增强件的层的卷边的端部8为圆心。

在轮胎的外表面S上的任何点和胎体增强件的层的主要部分之间测量的距离T等于4.7mm，并且在点F和点A之间的该部分上基本恒定，所述距离在垂直于胎体增强件的层的主要部分的方向上在任何点处测得。

圆1的半径R1等于8.3mm。

然后，轮胎的外表面S通过具有半径R2的圆弧12沿径向向内延续，所述圆弧12本身在B处与具有半径R3的圆弧相切，所述圆弧将轮胎的外表面S延续至点C。

点C为圆弧13与以加强件的径向最外端部为圆心的圆C2之间的接触点。

点C沿径向位于圆C2的轴向最外点D的内侧。

半径R2等于90mm。

半径R3等于121mm。

点F和胎圈线的重心之间的距离等于119mm。

因此，半径R2和R3显然在点F与胎圈线的重心之间的该距离的50％和125％之间。

点F和点A之间的径向距离等于37mm。

点G(图1中可见)为沿径向位于点F外侧的点，从点G开始，轮胎的外表面S上的点与胎体增强件的层的主要部分之间的距离大于距离T，所述距离在垂直于胎体增强件的层的主要部分的方向上在任何点处测得。

点F和点G之间的径向距离等于38mm。

因此，点F和点A之间的径向距离显然大于点F和点G之间的径向距离的70％。

通过在5.5巴的调节压力、4571daN的负载和15℃的环境温度下将两个擦边通过的轮胎以50km/h的速度依次行驶20000km来进行耐久性测试。

将根据本发明的轮胎与参比轮胎进行比较，所述参比轮胎具有更常规的外表面轮廓。这种轮胎轮廓显示在图3中。

在该图3中显示了相同尺寸的轮胎31，看起来胎圈33的区域与根据本发明的轮胎的胎圈区域相似，胎体增强件的层32的结构相同，所述胎体增强件的层32围绕胎圈线34卷起，从而形成由加强件39增强的卷边37。相比之下，轮胎31的外表面的轮廓与根据本发明的轮胎的外表面的轮廓不同。

在与应用于参比轮胎的条件相同的条件下，对根据本发明的轮胎进行测试。

根据本发明的轮胎产生的结果与参比轮胎的结果基本相同。

进行进一步测试，以测试对与路缘石的碰撞和/或摩擦的抵抗性方面的性能水平。

为了进行这些测试，轮胎在其胎侧上还设置有径向条纹。

在具有15cm高的路缘石的道路上进行这些测试。将轮胎安装在车辆上，车辆以20km/h的速度驱动轮胎的路径相对于路缘石的入射角为10°。

重复操作6次，然后分析胎侧以检测任何撕裂。

如根据本发明的轮胎一样，参比轮胎具有两处撕裂。

就撞击路缘石的表面而言，根据本发明的轮胎与参比轮胎相比减弱10％。

Claims (6)

1.旨在安装至15°凹槽类型的中空轮辋上的轮胎(1)，所述轮胎(1)包括由单个胎体增强件层构成的径向胎体增强件(2)，所述单个胎体增强件层由增强元件形成，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(6)覆盖，所述胎面(6)通过两个胎侧连接至两个胎圈(3)，所述胎体增强件(2)的增强元件层通过围绕胎圈线(4)卷起而锚固在每个胎圈(3)中，从而形成胎体增强件的层从一个胎圈线(4)延伸至另一个胎圈线的主要部分和胎体增强件(2)的层在每个胎圈(3)中的卷边(7)，胎体增强件(2)的所述卷边(7)通过至少一个增强元件层或加强件(9)增强，其特征在于，在所述轮胎的子午截面中，

-轮胎在第一点(F)和点(A)之间的外表面(S)的轮廓上的任何点与胎体增强件(2)的层的主要部分的距离为恒定距离(T)，所述第一点(F)本身由穿过胎体增强件(2)的层的主要部分的轴向最外点(E)的沿轴向定向的直线和轮胎的外表面(S)的交点限定，所述距离在垂直于胎体增强件(2)的层的主要部分的方向上在任何点处测得，

-点(A)沿径向位于具有半径R1的第一圆(C1)的外侧，所述第一圆(C1)以胎体增强件(2)的层的卷边(7)的端部(8)为圆心，R1在8mm至13mm之间，

-轮胎的外表面(S)在点(A)的径向内侧通过具有半径R2的圆弧延续，所述具有半径R2的圆弧的圆心沿轴向位于轮胎的表面(S)的外侧，所述圆弧的半径R2在点(F)与胎圈线(4)的重心之间的距离的50％至125％之间，

-具有半径R2的圆弧在其径向最内端部(B)处与具有半径R3的圆弧相切，并且将轮胎的外表面(S)沿径向向内延续至点(C)，所述具有半径R3的圆弧的圆心沿轴向位于轮胎的表面(S)的内侧，所述点(C)为具有半径R3的圆弧与以加强件(9)的径向最外端部(10)为圆心的具有半径R1的圆(C2)之间的接触点，

-所述点(C)沿径向位于圆(C2)的轴向最外点(D)的内侧，

-半径R3在点(F)与胎圈线(4)的重心之间的距离的50％至125％之间。

2.根据权利要求1所述的轮胎(1)，其特征在于，在垂直于胎体增强件的层的主要部分的方向上测得的距离(T)大于3mm，并优选小于7mm。

3.根据权利要求1和2中任一项所述的轮胎(1)，其特征在于，点(F)和点(A)之间的径向距离大于点(F)和轮胎的外表面(S)的径向最外点(G)之间的径向距离的70％，在垂直于胎体增强件(2)的层的主要部分的方向上测得的胎体增强件(2)的层的所述主要部分和表面(S)之间的距离等于(T)，轮胎沿径向在点(F)和点(G)之间的外表面(S)上的任何点与胎体增强件(2)的层的主要部分之间的所述距离恒定。

4.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎(1)，其特征在于，加强件(9)的径向最外端部(10)沿径向位于胎体增强件(2)的层的卷边(7)的端部(8)的外侧。

5.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎(1)，其特征在于，胎体增强件(2)的层的增强元件为具有至少两个层的帘线，至少一个内层覆盖有由橡胶组合物制成的层，所述橡胶组合物为不可交联、可交联或经交联的橡胶组合物，优选基于至少一种二烯弹性体。

6.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎(1)，其特征在于，在任何子午平面中，在每个胎圈中，轮胎(1)具有围绕胎圈线(4)的保持增强件和与胎圈线(4)直接接触的一定体积的橡胶配混物。

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