CN114650918B - 用于重型工地车辆的轮胎的胎冠增强件 - Google Patents

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Abstract

本发明的主题是用于工地车辆的轮胎(1)，所述轮胎(1)展示出其周向环箍增强件(7)的断裂强度与其工作增强件(6)的耐久力之间的令人满意的折中，所述周向环箍增强件(7)具有轴向宽度LF并且包括具有弹性金属增强体的至少一个周向环箍层(71、72)，所述弹性金属增强体具有结构伸长AS和断裂力FR，并且与周向方向(XX')形成至多等于5°的角度，所述工作增强件(6)由具有不可延伸的金属增强体的两个工作层(61、62)组成，所述不可延伸的金属增强体与周向方向(XX')的平均角度AM至少等于15°并且至多等于45°。根据本发明，轴向宽度LF、结构伸长As、断裂力Fr和平均角度AM满足关系：Zn/Z0*(T0+(a1+a2*As)/AM+b*LF*(AM‑A0)/A0+c*AM)<Fr/CS，其中，Zn是标称载荷，Z0＝100t，T0＝7000N，a1＝‑230,000N*°，a2＝‑160,000N*°/％，b＝‑34,000N/m，A0＝29°，c＝550N/°，CS>＝1。

Description

用于重型工地车辆的轮胎的胎冠增强件
技术领域
本发明涉及旨在装配至重型工地车辆的子午线轮胎，更具体地，本发明涉及所述子午线轮胎的胎冠增强件。
背景技术
通常，根据欧洲轮胎和轮辋技术组织或ETRTO(European Tyre and RimTechnical Organisation)的标准，用于重型工地车辆的子午线轮胎旨在安装于直径至少等于25英寸的轮辋上。尽管不限于这种类型的应用，但本发明是针对较大尺寸的子午线轮胎进行描述的，所述子午线轮胎旨在通过直径至少等于49英寸(可能多达57英寸或甚至63英寸)的轮辋安装在翻斗车上，所述翻斗车是用于运输从采石场或露天矿山开采的材料的车辆。
由于轮胎的几何形状展示出围绕旋转轴线绕转的对称性，通常在包含轮胎的旋转轴线的子午平面中描述轮胎的几何形状。对于给定的子午平面，径向方向、轴向方向和周向方向分别表示与轮胎的旋转轴线垂直的方向、与轮胎的旋转轴线平行的方向以及与子午平面垂直的方向。周向方向与轮胎的圆周相切。
在下文中，表述“径向内部/径向地在内侧”和“径向外部/径向地在外侧”分别意味着“更靠近”和“更远离”轮胎的旋转轴线。“轴向内部/轴向地在内侧”和“轴向外部/轴向地在外侧”分别意味着“更接近”和“更远离”轮胎的赤道平面，所述轮胎的赤道平面是穿过胎面表面的中部并与旋转轴线垂直的平面。
通常，轮胎包括旨在经由胎面表面与地面接触的胎面，并且胎面的两个轴向端部经由两个胎侧连接至两个胎圈，所述两个胎圈提供轮胎和轮辋(轮胎旨在安装于轮辋上)之间的机械连接。
子午线轮胎还包括增强件，所述增强件由径向地在胎面内侧的胎冠增强件和径向地在胎冠增强件的内侧的胎体增强件形成。
用于重型工地车辆的子午线轮胎的胎体增强件经常包括至少一个胎体层，所述胎体层通常包括涂覆在基于弹性体的材料中的金属增强体。胎体层包括将两个胎圈结合在一起的主要部分，并且所述胎体层在每个胎圈中通常环绕经常称为胎圈线的金属周向增强元件从轮胎的内侧向外侧缠绕，以便形成卷边。胎体层的金属增强体基本上相互平行并且与周向方向形成85°与95°之间的角度。
用于重型工地车辆的子午线轮胎的胎冠增强件包括径向地在胎体增强件的外侧的周向延伸的胎冠层的叠置。每个胎冠层通常由相互平行并涂覆在基于弹性体的材料中的金属增强体形成。
关于金属增强体，金属增强体在拉伸时的机械特征在于施加于金属增强体的拉力(单位N)随着其相对伸长(单位％)变化的曲线(称为力-伸长曲线)。金属增强体的机械拉伸特征，例如结构伸长As(单位％)、总断裂伸长At(单位％)、断裂力Fm(最大载荷，单位N)和断裂强度Rm(单位MPa)来自于所述力-伸长曲线，这些特征是根据1984年的标准ISO 6892而测量出的。
根据定义，金属增强体的总断裂伸长At是其结构伸长、弹性伸长和塑性伸长的总和(At＝As+Ae+Ap)。结构伸长As是在低拉力下由构成金属增强体的金属丝线的相对定位引起的。弹性伸长Ae是由单独考虑的构成金属增强体的金属丝线的金属的固有弹性引起的，其中金属的特性遵循胡克定律。塑性伸长Ap是由单独考虑的这些金属丝线的金属的塑性(也就是说超过屈服点的不可逆变形)引起的。
还定义了，在金属增强体的力-伸长曲线上的每个点处，以GPa表达的拉伸模量，所述拉伸模量代表在该点处与力-伸长曲线相切的直线的梯度。特别地，力-伸长曲线的弹性线性部分的拉伸模量被称为拉伸弹性模量或杨氏模量。
在金属增强体中，经常在弹性金属增强体与不可延伸的金属增强体之间进行区分。弹性金属增强体的特征在于结构伸长As至少等于1％，并且总断裂伸长At至少等于4％。此外，弹性金属增强体的拉伸弹性模量至多等于150GPa，并且经常在40GPa与150GPa之间。不可延伸的金属增强体的特征在于总伸长At在拉力等于断裂力Fm的10％的情况下至多等于0.2％。此外，不可延伸的金属增强体的拉伸弹性模量经常在150GPa与200GPa之间。
上述机械特征与裸露着的金属增强体(即没有涂覆在硫化的基于弹性体的材料中的金属增强体)有关。当金属增强体涂覆在硫化的基于弹性体的材料中时，这些机械特征可能会显著不同。特别地，对于通常由成股的金属丝线的组件形成的弹性金属增强体，被涂覆的增强体的结构伸长As显著小于裸露着的增强体的结构伸长。事实上，当裸露着的弹性增强体受到张力时，在增强体变硬之前，股线在一起拉得更近直到所述股线相互接触。然而，当被涂覆的增强体受到张力时，硫化的基于弹性体的材料的存在限制了增强体可以在一起拉得更近的程度，因此在这种情况下会产生较低的结构伸长As。
关于胎冠增强件的胎冠层，通常在保护层与工作层之间进行区分，所述保护层构成保护增强件并且在径向最外面，所述工作层构成工作增强件并且径向地包含在保护增强件与胎体增强件之间。
包括至少一个保护层的保护增强件基本上保护工作层免受机械或物理化学侵蚀，所述侵蚀很可能朝向轮胎的内侧径向地通过胎面扩散。
保护增强件常常包括由弹性金属增强体形成的两个径向叠置的保护层，所述弹性金属增强体在每层中相互平行并且从一层向另一层交叉，并且与周向方向形成至少等于10°的角度。
包括至少两个工作层的工作增强件具有捆紧轮胎并且确保轮胎的刚度和抓地力的功能。所述工作增强件吸收机械充气应力和由行驶引起的机械应力两者，所述机械充气应力由轮胎充气压力产生并且由胎体增强件传递，所述由行驶引起的机械应力随着轮胎在地面上行驶产生并且由胎面传递。凭借工作增强件的内在设计和保护增强件的内在设计，还旨在承受氧化、冲击和穿孔。
工作增强件经常包括两个径向叠置的工作层，所述工作层由不可延伸的金属增强体形成，所述金属增强体在每层中相互平行并且从一层向另一层交叉，并且与周向方向形成至多等于60°，优选地至少等于15°并且至多等于45°的角度。
此外，为了减小传递至工作增强件的机械充气应力，已知的是径向地在胎体增强件的外侧设置具有较高周向拉伸刚度的环箍增强件。当轮胎在径向载荷下受到压缩时，特别是经受围绕径向方向的转弯角时，功能在于至少部分地吸收机械充气应力的环箍增强件还通过使胎冠增强件刚化来改善胎冠增强件的耐久性。
环箍增强件包括至少一个环箍层和由金属增强体形成的通常至少两个径向叠置的环箍层，所述金属增强体在每层中相互平行并且从一层向另一层交叉，并且与周向方向形成最多等于10°的角度。环箍增强件可以径向地放置在工作增强件的内侧、工作增强件的两个工作层之间，或者径向地放置在工作增强件的外侧。
环箍层可以是锐角环箍层或周向环箍层，在所述锐角环箍层中金属增强体与周向方向形成至少等于5°并且至多等于10°的角度，在所述周向环箍层中金属增强体与周向方向形成至多等于5°并且可能为零的角度。锐角环箍层包括在其轴向端部具有自由端部的金属增强体。周向环箍层包括在其轴向端部不具有自由端部的金属增强体，这是因为周向环箍层经常通过周向地卷绕金属增强体的帘布层、金属增强体的基本条带或连续的金属增强体而获得。例如在文献WO 2014048897 A1和WO 2016139348 A1中描述了这样的环箍增强件。
文献WO 2014048897 A1的目的在于使重型工地车辆的子午线轮胎的胎冠对在胎面中心处或多或少发生的冲击的敏感度降低，并且文献WO 2014048897 A1描述了以轮胎的赤道平面为中心的附加增强件，所述附加增强件包括由金属增强体形成的至少一个附加层，所述金属增强体与周向方向成至多等于10°的角度，每个附加层的金属增强体是弹性的并且具有至多等于150GPa的拉伸弹性模量。因此，在文献WO 2014048897 A1中描述的附加增强件是具有弹性金属增强体的环箍增强体，其中环箍层可以是锐角环箍层或周向环箍层。
文献WO 2016139348 A1的目的在于改善关于重型工地车辆的轮胎的胎冠的抗撕裂耐久性和抗冲击性，并且文献WO 2016139348 A1描述了一种由帘布层的周向卷绕形成的环箍增强件，以形成至少两个环箍层的径向堆叠，所述至少两个环箍层包括与周向方向成至多等于2.5°的角度的周向弹性金属增强体，所述环箍增强件径向地放置在工作层之间，并且环箍增强件的周向金属增强体的断裂力至少等于800daN。因此，在文献WO 2016139348A1中描述的环箍增强件是由具有弹性金属增强体的周向环箍层形成的环箍增强件。
在具有周向环箍层的环箍增强件的特定情况下，当行驶轮胎经受与其旋转轴线平行的轴向载荷，也称为横向载荷或侧方载荷时，周向环箍层的轴向端部经受由于整个胎冠增强件围绕径向轴线沿边缘弯曲而产生的相当大的张力。换句话说，周向环箍层的轴向最外面的金属增强体因此经受很大的伸长，这可能导致它们断裂并且因此可能损坏环箍增强件，这转而能够损坏胎冠增强件并导致轮胎过早地退出服务。
为了减小位于周向环箍层的轴向端部处的金属增强体中的张力，例如已知的是减小由工作层的金属增强体与周向方向形成的角度，以便增加工作增强件对轮胎的环箍的作用。还已知的是减小周向环箍层的金属增强体的拉伸弹性模量，或者增大它们的结构伸长，从而增加它们的伸长能力。然而，上述解决方案的缺点是在工作层的轴向端部处产生了增大的剪切应力，因此降低了胎冠增强件的耐久性；这有悖于环箍的目的，具体地，环箍的目的是控制所述剪切应力并且因此确保胎冠增强件的令人满意的耐久性。
因此，对环箍增强件的足够的断裂强度的追求可能导致胎冠增强件的耐久性降低，特别是当轮胎在横向应力的作用下转弯时。
发明内容
对于包括具有周向环箍层的环箍增强件的用于重型工地车辆的子午线轮胎，发明人为其自身设定的目标是：找到轮胎在行驶时(特别是在转弯时)环箍增强件的断裂强度与工作增强件的耐久性之间的令人满意的折中。
根据本发明，该目的已经通过用于重型工地车辆的轮胎得到实现，所述轮胎旨在承载标称载荷Zn，所述轮胎包括径向地在胎面的内侧并且径向地在胎体增强件的外侧的胎冠增强件：
-所述胎冠增强件包括工作增强件和周向环箍增强件，
-所述工作增强件具有轴向宽度LT并且由第一和第二工作层形成，每个工作层包括拉伸弹性模量大于150GPa的不可延伸的金属增强体，所述金属增强体涂覆有基于弹性体的材料并且相互平行，并且一个工作层交叉另一个工作层，使得工作增强件的金属增强体的平均角度AM至少等于15°并且至多等于45°，所述平均角度AM定义为由第一和第二工作层的增强体与相切于轮胎的圆周的周向方向形成的相应角度的几何平均值，
-所述周向环箍增强件的轴向宽度LF至少等于工作增强件的轴向宽度LT的0.3倍，并且所述周向环箍增强件包括由拉伸弹性模量大于150GPa的弹性金属增强体形成的至少一个周向环箍层，所述弹性金属增强体涂覆有基于弹性体的材料并且相互平行，并且与周向方向形成至多等于5°的角度，
-从轮胎中取出并且涂覆有硫化的基于弹性体的材料的周向环箍增强件的弹性金属增强体具有至少等于0.5％的结构伸长As和断裂力Fr，
其特征在于：周向环箍增强件的轴向宽度LF、周向环箍增强件的弹性金属增强体的结构伸长As和周向环箍增强件的弹性金属增强体的断裂力Fr以及工作增强件的不可延伸的金属增强体的平均角度AM满足关系：
Zn/Z0*(T0+(a1+a2*As)/AM+b*LF*(AM-A0)/A0+c*AM)<Fr/CS，其中
Zn：施加于轮胎的标称载荷(以吨表达)，
Z0：参考载荷，其等于100吨，
T0：参考张力，其等于7000N，
a1＝-230,000N*°，
a2＝-160,000N*°/％，
b＝-34,000N/m，
A0：工作增强件的金属增强体的平均参考角度，其等于29°，
c＝550N/°，
CS：安全系数，其至少等于1。
本发明基本上包括与具有不可延伸的金属增强体的工作增强件相结合的具有弹性金属增强体的环箍增强件的优化。考虑到的环箍增强件的设计参数首先是其轴向宽度、其次是弹性金属增强体的各自的延伸特征、以及其断裂力，所述轴向宽度定义了胎冠增强区域，所述延伸特征定义了环箍增强件的变形能力，所述断裂力定义了其断裂强度。为工作增强件考虑的设计参数是不可延伸的金属增强体的平均角度，所述平均角度定义为由第一和第二工作层的相应增强体与轮胎的周向方向形成的角度的几何平均值。所述平均角度表征工作增强件的三角函数：所述平均角度越大，工作增强件对轮胎的周向刚度和周向力的吸收的作用就越小。
根据本发明，由上述环箍增强件和工作增强件的各自特征验证的关系可以解释为当环箍增强件经受环绕径向轴线的沿边缘弯曲时，处于最大张力下的环箍增强件的增强体的最大张力的估计，其中行驶的轮胎在轮胎的轴向方向上经受横向力FY，所述横向力FY等于例如由ETRTO的欧洲标准或轮胎和轮辋管理局(Tire and Rim Administration，TRA)的美国标准推荐的标称载荷Zn的0.7倍。环箍增强体的最大张力必须保持低于增强体的断裂力Fr除以安全系数CS。
对于给定的横向加速度，横向力以及因此环箍增强件内的最大张力与运输的质量成正比。为了优化生产率，采矿经营者经常会将大货车装载到轮胎的标称载荷。因此，项Zn/Z0象征着平均使用的环箍增强件的最大张力与轮胎的标称载荷成比例。
项(a1+a2*As)/AM，其中a1和a2为负数，意味着对于给定的平均角度AM，环箍增强体的最大张力随结构伸长As线性减小，所述最大张力和结构伸长是在从轮胎中取出并且涂覆有硫化的基于弹性体的材料的增强体上测得。
项b*LF*(AM-A0)/A0，其中b为负数，显示出环箍宽度对最大张力的影响取决于平均角度AM相对于等于29°的平均参考角度值A0的值。对于大于参考角度A0的平均角度AM，环箍宽度的增大导致最大张力减小。然而，对于小于参考角度A0的平均角度AM，环箍宽度的增大导致最大张力的增大。
项c*AM，其中c为正数，意味着环箍增强体的最大角度随平均角度AM而增大。但是角度AM的作用实际上更加复杂，这是因为角度AM取决于结构伸长As和环箍宽度LF的参数。根据As和LF的各自的值，环箍增强体的最大张力随角度AM单调增长或最大。
本发明要求保护的不等式中的第二个要素是环箍增强件的弹性金属增强体的断裂力Fr与至少等于1的安全系数CS之间的比率Fr/CS。在实践中，当轮胎在维护良好的道路或轨道上行驶时，将安全系数CS设置为等于1。然而，当轮胎在有弯道和/或障碍物(例如，地面上的石块)的道路或轨道上行驶时，将安全系数CS设置为严格地大于1，例如等于1.2。
优选地，每个周向环箍层的弹性金属增强体与周向方向形成等于0°的角度。如文献WO 2016139348中所述，可以通过以0°卷绕增强体的帘布层来生产这种周向环箍层。该工业实施方案在经济上是有利的，这是因为这种帘布层的铺设周期的持续时间比在增强体条带的螺旋卷绕的情况下更短。
每个周向环箍层的弹性金属增强体通常具有至少等于40GPa的拉伸弹性模量，优选地至少等于75GPa。环箍的作用是至少部分地吸收由工作层吸收的周向张力并且限制撕裂的风险，所述撕裂即是在工作层的端部处开裂，其中规定弹性金属增强体的刚度的最低水平以有效地执行这种功能。
根据优选的实施方案，每个周向环箍层的弹性金属增强体是包括螺旋缠绕的单层N股线的结构1×N的多股绳索，每股包括螺旋缠绕的内层的M个内丝线和环绕内层的螺旋缠绕的外层的K个外丝线。多股绳索的配制是弹性绳索的常规组件。
根据弹性金属增强体的优选实施方案的优选变型，螺旋缠绕的单层N股线包括N＝3或N＝4股线，优选地N＝4股线。
更具体地，每股的螺旋缠绕的内层的M个内丝线包括M＝3、4或5个内丝线，优选地M＝3个内丝线。
甚至更具体地，环绕每股的内层螺旋缠绕的外层的K个外丝线包括K＝7、8、9、10或11个外丝线，优选地K＝8个外丝线。
有利地，周向环箍增强件的轴向宽度LF至多等于工作增强件的轴向宽度LT的0.9倍。事实上，将环箍层的轴向端部轴向地保持在工作层的轴向端部的内侧是很重要的。工作层的轴向端部确实是易于萌生裂纹的区域。由于金属增强体的摩擦磨损，环箍增强件中的裂纹可能会而导致环箍增强件断裂，这将消除环箍的有益效果。
优选地，周向环箍增强件的每个弹性金属增强体的断裂力Fr至少等于8000N。这是考虑到施加于旨在装配到重型工地车辆的轮胎的应力而所需的最小值。
根据优选的实施方案，周向环箍增强件径向地放置在第一工作层与第二工作层之间。换句话说，周向环箍增强件夹在两个工作层之间。为了保护环箍增强件免受外部侵蚀，将环箍增强件径向地放置在工作层之间是有益的，所述工作层因此形成抵抗侵蚀的附加屏障。然而，将环箍层径向地放置在工作增强件内侧导致其增强体在越过障碍物时过度拉紧，这是由于胎冠引起的反曲率和环箍层增强体的周向成角造成的。因此，将环箍增强件径向地放置在工作层之间构成了在环箍增强件的侵蚀风险与过度拉紧风险之间的良好折中。
根据上述优选实施方案的变型，工作增强件的两个工作层在它们各自的轴向端部处彼此接触，从而在轴向端部彼此间隔开的去接合区域的轴向内侧形成接合区域。
在将环箍增强件放置在两个工作层之间的特定情况下，两个工作层因此彼此间隔开的径向距离等于环箍增强件的径向厚度。接合区域意味着两个工作层在环箍区域之外、轴向地在环箍增强件外侧恢复彼此接触的区域。接合区域允许工作增强件的局部刚化。去接合区域意味着两个工作层轴向地在接合区域外侧再次彼此分开移动的区域。去接合区域能够减小工作层的轴向端部处的剪切应力，因此限制了在该区域中开裂的风险。
通常，周向环箍增强件由两个周向环箍层形成。通常需要两个周向环箍层以获得所需水平的周向刚度以及由此获得的环箍。
优选地，胎冠增强件包括径向最外面的保护增强件，所述保护增强件包括由拉伸弹性模量至多等于150GPa的弹性金属增强体形成的至少一个保护层，所述弹性金属增强体涂覆在基于弹性体的材料中，相互平行并且与相切于轮胎的圆周的周向方向形成至少等于10°的角度。
保护增强件经常包括两个保护层，保护增强件的弹性金属增强体与周向方向形成至少等于15°的角度。
根据特定的实施方案，径向最内保护层是胎冠增强件的所有层中轴向最宽的。然后将该保护层描述为重叠，这是因为保护层的轴向端部与其他胎冠层的轴向端部重叠，这保证了对后者的良好保护。在这种配置下，保护层与环箍层之间没有机械相互作用。
附图说明
本发明的特征由示意图1至示意图5说明，这些示意图未按比例绘制：
-图1：根据本发明的用于重型工地车辆的轮胎的胎冠的子午线半截面。
-图2a：静止时的周向环箍层的展开的示意图。
-图2b：沿边缘弯曲情况下的周向环箍层的展开的示意图。
-图3：最大环箍增强体张力Tmax随着环箍增强件的弹性金属增强体的结构伸长As变化的走势图。
-图4：最大环箍增强体张力Tmax随着环箍增强件的轴向宽度LF变化的走势图。
-图5：最大环箍增强体张力Tmax随着工作增强件的不可延伸的金属增强体的平均角度AM变化的走势图。
具体实施方式
图1显示根据本发明的用于重型工地车辆的轮胎1在平面YZ上的子午线半截面，包括径向地在胎面2的内侧并且径向地在胎体增强件4的外侧的胎冠增强件3。胎冠增强件3径向地从外侧到内侧包括保护增强件5和工作增强件6。保护增强件5包括两个保护层(51、52)，每个保护层包括拉伸弹性模量至多等于150GPa的弹性金属增强体，所述金属增强体涂覆在基于弹性体的材料中，相互平行，并且与相切于轮胎的圆周的周向方向XX'形成至少等于10°的角度(未示出)，并且从一个保护层向另一个保护层交叉。工作增强件6具有两个工作层(61、62)，每个工作层包括拉伸弹性模量大于150GPa的不可延伸的金属增强体，所述金属弹性体涂覆有基于弹性体的材料并且相互平行，并且一个工作层交叉另一个工作层，使得工作增强件(6)的金属增强体的平均角度AM至少等于15°并且至多等于45°，所述平均角度AM定义为由第一和第二工作层(61、62)的增强体与周向方向(XX')形成的相应角度的几何平均值。工作增强件6的轴向宽度LT定义为最宽的工作层的宽度，在示例中显示的最宽的工作层是径向最内工作层61。胎冠增强件3还包括径向地放置在工作增强件6的两个工作层(61、62)之间的周向环箍增强件7。周向环箍增强件7的定义为环箍层的最大宽度的轴向宽度LF至少等于轴向宽度LT的0.3倍，并且所述周向环箍增强件7包括由拉伸弹性模量大于150Gpa的弹性金属增强体形成的两个周向环箍层(71、72)，所述金属增强体涂覆有基于弹性体的材料并且相互平行，并且与周向方向XX'形成至多等于5°的角度。从轮胎中取出并且涂覆有硫化的基于弹性体的材料的周向环箍增强件7的弹性金属增强体具有至少等于0.5％的结构伸长As和至少等于9000N的断裂力Fr。鉴于本发明对相对于平面XZ对称的子午线半截面的描述，仅显示宽度LF和LT的各自的一半。
图2a显示静止的周向环箍层(71、72)的展开的示意图。当轮胎在行驶期间根据轮胎的轴向方向经受横向力FY(所述横向力FY等于标称载荷Zn的0.7倍)时设计为处于最大张力的弹性金属增强体(712、722)以点线描绘，而其他弹性金属增强体(711、712)以实线描绘。在静止时，所有这些相互平行的弹性金属增强体位于周向平面XZ中。
图2b显示当轮胎根据轮胎的轴向方向经受横向力FY(所述横向力FY等于标称载荷Zn的0.7倍)时通过沿边缘弯曲而变形的周向环箍层(71、72)的展开的示意图。位于由胎冠增强件构成的延伸梁的外部纤维上的弹性金属增强体(712、722)处于最大张力，而其他弹性金属增强体(711、721)经受较低的拉力。
图3显示最大环箍增强体张力Tmax随着环箍增强件的弹性金属增强体的结构伸长As变化的走势图。最大环箍增强体张力Tmax是当轮胎根据轮胎的轴向方向经受横向力FY(所述横向力FY等于标称载荷Zn的0.7倍)时处于最大张力下的环箍增强件的弹性金属增强体的张力，从而导致沿边缘弯曲的环箍增强件的变形。图3以实线显示与增强体的断裂力Fr相对应的第一最大极限，并且以虚线显示与增强体的断裂力Fr相对应的第二允许的极限除以等于1.2的安全系数CS。直点线T1和虚线T2显示对于分别等于25°和35°的平均角度AM和对于环箍增强件的等于0.52m的轴向宽度LF，Tmax随着As变化的走势图。在这两种情况下，当As增大时Tmax减小，当AM较高时，Tmax减小较少。直线T1完全位于允许范围内，这是因为Tmax保持低于允许的极限Fr/CS。然而，直线T2完全在允许范围之外，这是因为Tmax保持大于允许极限Fr/CS，但是直线T2在最大极限Fr以下有穿过的一部分。
图4显示最大环箍增强体张力Tmax随着环箍增强件的轴向宽度LF变化的走势图。图4以实线显示与增强体的断裂力Fr相对应的第一最大极限，并且以虚线显示与增强体的断裂力Fr相对应的第二允许的极限除以等于1.2的安全系数CS。直线T1和T2显示对于分别等于25°和35°的平均角度AM和等于1.1％的结构伸长As，Tmax随着LF变化的走势图。在直点线T1的情况下，当环箍增强件的轴向宽度LF增大时，Tmax增大，这是因为等于25°的平均角度AM比等于29°的参考平均角度A0更小。直线T1完全位于允许范围内，这是因为Tmax保持低于允许的极限Fr/CS。在直虚线T2的情况下，当环箍增强件的轴向宽度LF增大时，Tmax减小，这是因为等于35°的平均角度AM比等于29°的参考平均角度A0更大。然而，直线T2完全在允许范围之外，这是因为Tmax保持大于允许极限Fr/CS，但是直线T2在最大极限Fr以下有穿过的一部分。
图5显示最大环箍增强体张力Tmax随着环箍增强件的弹性金属增强体的平均角度AM变化的走势图。图5以实线显示与增强体的断裂力Fr相对应的第一最大极限，并且以虚线显示与增强体的断裂力Fr相对应的第二允许的极限除以等于1.2的安全系数CS。曲线T1和T2显示对于分别等于0.52m和0.80m的环箍增强件的轴向宽度LF和等于1.1％的结构伸长As，Tmax随着AM变化的走势图。在点曲线T1的情况下，Tmax连续增大，穿过允许的极限，然后达到最大极限。在虚曲线T2的情况下，Tmax增大，穿过最大值然后减小，同时保持在允许的极限以下。该曲线T2能够针对给定的轴向宽度LF和给定的结构伸长As来定义最优平均角度AM，这可以保证环箍增强件的断裂强度和工作增强件关于撕裂的最优耐久性。
发明人已经针对两个尺寸(分别是40.00R57和53/80R63)的用于工地车辆的轮胎对本发明进行了评估，验证本发明的标准的特性如下表1所示：
[表1]
发明人已经能够利用上述两个示例通过实验验证了在轮胎行驶期间，特别是在转弯期间，环箍增强件的断裂强度与工作增强件的耐久性之间的令人满意的折中。

Claims (15)

1.一种用于重型工地车辆的轮胎(1)，所述轮胎(1)旨在承载标称载荷Zn，所述轮胎包括径向地在胎面(2)的内侧并且径向地在胎体增强件(4)的外侧的胎冠增强件(3)：
-所述胎冠增强件(3)包括工作增强件(6)和周向环箍增强件(7)，
-所述工作增强件(6)具有轴向宽度LT并且由第一和第二工作层(61、62)形成，每个工作层包括拉伸弹性模量大于150GPa的不可延伸的金属增强体，所述金属增强体涂覆有基于弹性体的材料并且相互平行，并且一个工作层交叉另一个工作层，使得工作增强件(6)的金属增强体的平均角度AM至少等于15°并且至多等于45°，所述平均角度AM定义为由第一和第二工作层(61、62)的增强体与相切于轮胎的圆周的周向方向(XX')形成的相应角度的几何平均值，
-所述周向环箍增强件(7)的轴向宽度LF至少等于工作增强件(6)的轴向宽度LT的0.3倍，并且所述周向环箍增强件(7)包括由拉伸弹性模量大于150GPa的弹性金属增强体形成的至少一个周向环箍层(71、72)，所述弹性金属增强体涂覆有基于弹性体的材料并且相互平行，并且与周向方向(XX')形成至多等于5°的角度，
-从轮胎中取出并且涂覆有硫化的基于弹性体的材料的周向环箍增强件(7)的弹性金属增强体具有至少等于0.5％的结构伸长As和断裂力Fr，
其特征在于：周向环箍增强件(7)的轴向宽度LF、周向环箍增强件(7)的弹性金属增强体的结构伸长As和断裂力Fr以及工作增强件(6)的不可延伸的金属增强体的平均角度AM满足关系：
Zn/Z0*(T0+(a1+a2*As)/AM+b*LF*(AM-A0)/A0+c*AM)<Fr/CS，其中
Zn：施加于轮胎的标称载荷(以吨表达)，
Z0：参考载荷，其等于100吨，
T0：参考张力，其等于7000N，
a1＝-230,000N*°，
a2＝-160,000N*°/％，
b＝-34,000N/m，
A0：工作增强件(6)的金属增强体的平均参考角度，其等于29°，
c＝550N/°，
CS：安全系数，其至少等于1。
2.根据权利要求1所述的用于重型工地车辆的轮胎(1)，其中，每个周向环箍层(71、72)的弹性金属增强体与周向方向(XX')形成等于0°的角度。
3.根据权利要求1或2所述的用于重型工地车辆的轮胎(1)，其中，每个周向环箍层(71、72)的弹性金属增强体的拉伸弹性模量至少等于40GPa。
4.根据权利要求1所述的用于重型工地车辆的轮胎(1)，其中，每个周向环箍层(71、72)的弹性金属增强体是包括螺旋缠绕的单层N股线的结构1×N的多股绳索，每股包括螺旋缠绕的内层的M个内丝线和环绕内层的螺旋缠绕的外层的K个外丝线。
5.根据权利要求4所述的用于重型工地车辆的轮胎(1)，其中，螺旋缠绕的单层N股线包括N＝3或N＝4股线。
6.根据权利要求4所述的用于重型工地车辆的轮胎(1)，其中，每股的螺旋缠绕的内层的M个内丝线包括M＝3、4或5个内丝线。
7.根据权利要求4所述的用于重型工地车辆的轮胎(1)，其中，环绕每股的内层螺旋缠绕的外层的K个外丝线包括K＝7、8、9、10或11个外丝线。
8.根据权利要求1所述的用于重型工地车辆的轮胎(1)，其中，周向环箍增强件(7)的每个弹性金属增强体的断裂力Fr至少等于8000N。
9.根据权利要求1所述的用于重型工地车辆的轮胎(1)，其中，周向环箍增强件(7)的轴向宽度LF至多等于工作增强件(6)的轴向宽度LT的0.9倍。
10.根据权利要求1所述的用于重型工地车辆的轮胎(1)，其中，周向环箍增强件(7)径向地放置在第一工作层(61)与第二工作层(62)之间。
11.根据权利要求9和10中任一项所述的用于重型工地车辆的轮胎(1)，其中，所述工作增强件(6)的两个工作层(61、62)在它们各自的轴向端部彼此间隔开的去接合区域的轴向内侧形成接合区域。
12.根据权利要求1所述的用于重型工地车辆的轮胎(1)，其中，周向环箍增强件(7)包括至少两个周向环箍层(71、72)。
13.根据权利要求1所述的用于重型工地车辆的轮胎(1)，其中，胎冠增强件(3)包括径向最外面的保护增强件(5)，所述保护增强件(5)包括由拉伸弹性模量至多等于150GPa的弹性金属增强体形成的至少一个保护层(51、52)，所述弹性金属增强体涂覆有基于弹性体的材料，相互平行并且与相切于轮胎的圆周的周向方向(XX')形成至少等于10°的角度。
14.根据权利要求13所述的用于重型工地车辆的轮胎(1)，其中，所述保护增强件(5)由两个保护层(51、52)形成，所述保护增强件(5)的弹性金属增强体与周向方向(XX')形成至少等于15°的角度。
15.根据权利要求13或14中任一项所述的用于重型工地车辆的轮胎(1)，其中，径向最内保护层(51)是胎冠增强件(3)的所有层中轴向最宽的。
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