CN1671564A - 充气轮胎 - Google Patents

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Abstract

一种用于重负荷的轮胎。该轮胎沿宽度方向提供有有效增大的刚度，从而胎体不会在包括带束层和增强层的其它增强构件破裂之前发生破断。在胎体胎冠部分的外周面侧上设置了胎面胶。在胎面胶与胎体之间设置了由一层或多层带束层构成的带束层。带束层中的帘线相对于轮胎周向倾斜地延伸。在带束层的内周面侧或外周面侧上或者在带束层之间，设置了一层或多层周向增强层，这些增强层包括弯曲的帘线，具有波浪形或之字形形状的帘线基本上沿轮胎的周向延伸。在靠近胎体的胎冠部分的外周面侧的位置处，设置了一层或多层沿宽度方向的增强层，该增强层包含在与周向垂直的方向上延伸的线性帘线。

Description

充气轮胎
技术领域
本发明涉及一种用于重负荷的充气轮胎，该轮胎具有横向强度已被增强的胎面部分，尤其涉及一种用在货车或客车上的充气轮胎。
背景技术
用于重负荷的充气轮胎通常具有一带束层，该带束层被径向地设置在胎体上的外周侧，用于增强胎面部分。所使用的带束层一般为交叉带束层，该交叉带束层具有多个带束层，各层的帘线在层之间交替地彼此交织；或者为斜交带束层，该斜交带束层具有单个带束层，该层的帘线相对于轮胎的周向倾斜。
当这种轮胎受到充气压力作用时，带束层在胎肩部分的环箍效果就变得小于在胎面中央部分处的环箍效果，由此，带束层在胎肩部分的径向扩张量就大于胎面中央部分处的扩张量。因此，带束层的胎肩部分沿周向的延伸变形相对较大，这将导致在胎面胶中的大的周向应变。结果出现了带束层与胎面胶之间容易分开的问题。
另外，目前用于重负荷的轮胎趋于具有更低的轮廓，以适应于不断增长的降低车辆的地板以及将传动轴或从动轴制成单轮式以代替双轮式的需求。当这种低断面轮胎、尤其是具有70％或更小的扁平率的轮胎受到充气压力时，胎肩部分处的径向扩张量趋于进一步增大。
专利文件JP2-208101A公开了这样的内容：在带束层的径向内侧或径向外侧、或者在带束层之间设置一增强层，该增强层包括弯曲的帘线，这些帘线以波浪形或之字形沿周向延伸，以此来作为抑制带束层在胎肩部分处径向扩张的措施，并且该技术方案一直延用至今。这样能抑制带束层在胎肩部分的径向扩张，并由此提高胎肩部分的耐用性。
以前认为：对于具有这种构造的轮胎，在施加内部压力的过程中不必增强横向刚度，因为在施加内部压力的过程中，周向的张力载荷很大，而横向的张力载荷则很小。但是，如果受到穿透的作用力(例如脉冲式的)，则由于轮胎的横向抗拉刚度很小，使轮胎易于沿横向弯曲和拉伸，从而使作为横向构件的胎体帘线受到更大的输入力作用。例如，当轮胎在路面上行驶的过程中由于压过石头而受到脉冲式作用力时，相比于普通的轮胎，该轮胎沿横向比沿周向更易于发生变形。
此处所用术语“脉冲式作用力”是指当充气轮胎在路面上行驶并且压过例如石头时作用在胎面表面上的沿径向向内的力。
当具有这种趋势的轮胎在行驶过程中反复地承受脉冲式作用力时，则横向刚度的主要提供者—胎体就会先于主要是提供周向刚度的带束层发生破断。相比于带束层首先破断的情况，在胎体首先破断的情况下，更容易发生轮胎爆破和/或胎面破裂的问题。
此外，在现代市场中对提高运输效率的要求需要增大车辆的速度和承载能力。从这一角度考虑，胎体的耐用性也成为了问题。
就此而言，最近已经注意到：为了提高胎体抵抗脉冲式作用力的耐用性，可提高胎面部分的横向刚度，以抑制在受到脉冲式作用力时产生的横向变形，由此降低胎体中每一帘线上的输入力。
例如，JP 2002-514538A说明了这样一种轮胎，在该轮胎中，在带束层之间设置了一附加的帘布层，其具有基本上沿径向布置的不可延伸的金属的增强元件。但是，该轮胎中设置有位于带束层之间的横向增强层，因而对胎体的增强并不充分。JP 4-356203A说明了一种轮胎，其具有：带束层，在这些带束层中，将沿轮胎径向位于最内侧的带束层与中央区域间隔地分开设置，从而形成分开式构造；以及增强层，在该增强层中嵌入径向帘线，将该增强层沿轮胎的径向并沿胎体设置在这些带束层的内侧。但是，在该轮胎赤道面周围没有任何增强作用，而在受到脉冲式作用力时，所观察到的最大变形是在轮胎赤道面处，因此，该轮胎的耐用性不足。JP 2002-192910A说明了一种轮胎，在该轮胎中，在胎体与带束层之间并且位于胎肩部分和轮胎赤道面之间设置横向增强层，这些增强层具有以相对于轮胎的周向成50至90度角延伸的帘线。但这种轮胎的目的并非是为了提高耐用性，而是为了提高驾驶性能。此外，在该轮胎赤道面周围没有任何增强作用，而在受到脉冲式作用力作用时，所观察到的最大变形是在轮胎赤道面处，因此，该轮胎的耐用性不足。另外，在具有这种带束层构造的用于重负荷的轮胎中，上述的脉冲式作用力易于传递到胎体上，因而使帘布层帘线容易破断，这就会出现问题。
举例来讲，作为用于提高胎面部分横向刚度的措施，可加大胎体帘布层帘线的直径，并增加嵌入胎体中的胎体帘布层帘线的数目。但是，这些措施会带来缺点：会增加整个轮胎的重量，并且在胎体折叠端处发生的刚度阶跃变化会变大，这会带来使胎体折叠端处的耐用性下降的缺点。
发明内容
本发明致力于解决现有技术中存在的这些问题。本发明的目的在于提供一种用于重负荷的充气轮胎，尽管该轮胎采用了这样一种结构，即，设置了用于增强横向刚度的增强层以抑制带束层的径向扩张，但能够避免整个轮胎重量的增加，并且该轮胎还能在不降低在胎体端部处耐用性的条件下有效地提高横向强度，从而可防止胎体在其它增强构件(例如带束层和增强层)破断之前先发生破断。
根据本发明的充气轮胎包括：胎体，其包含至少一层环形的胎体帘布层；胎面胶，其被设置在胎体胎冠部分的径向外侧；以及带束层，其是由至少一层被布置在胎面胶与胎体之间的带束层构成的，该带束层包括沿相对于轮胎的周向倾斜的方向延伸的帘线，其中，在带束层的径向外侧或内侧、或者在带束层之间设置至少一层周向增强层，该增强层包括以波浪形或之字形大体上沿轮胎的周向延伸的弯曲的帘线，且在靠近胎体胎冠部分的位置处沿径向外侧上设置至少一层横向增强层，该增强层包括与轮胎的周向大体上垂直地延伸的直线形帘线。
在该轮胎中，横向增强层被设置在邻近胎体的位置处的径向外侧，因而，当脉冲式作用力穿透胎体时，在横向增强层中大体上垂直于轮胎周向延伸的直线形帘线的刚度承受胎体附近的由脉冲式作用力导致的横向力，以便抑制弯曲变形，并更加有效地降低作用在胎体上的弯曲拉伸变形作用力。结果，可防止胎体在其它增强构件(例如带束层和增强层)破断之前发生破断。
在带束层的径向内侧或径向外侧、或者在带束层之间设置至少一层周向增强层，该增强层包括以波浪形或之字形大体上沿轮胎的周向延伸的弯曲帘线，从而可更为有效地抑制带束层在胎肩部分处的径向扩张，由此可防止带束层与胎面胶发生分离。
此外，将横向增强层只设置在胎体上需要提高横向强度的胎冠部分处，从而可抑制整个轮胎重量的增加，而且，与具有采用多层胎体结构、以获得类似横向强度的轮胎相比，可减小胎体的数目以及折叠端处刚度的阶跃变化。结果，能更为有效地提高横向强度。
在本发明的一个优选实施方式中，横向增强层的直线形帘线相对于轮胎周向的倾角在90±20度的范围内。
根据该实施方式，将直线形帘线的延伸方向设定为尽可能地垂直于轮胎的周向，从而能更为有效地提高横向刚度，并能更加有效地抑制轮胎重量的增加。
一方面，在只考虑横向强度的情况下，直线形帘线相对于轮胎周向的最佳倾角为90度。另一方面，当在模制过程中沿轮胎周向产生拉伸力，则该帘线无法承受该拉伸力，结果，帘线的布置易于被弄乱。优选的是，帘线相对于90度倾斜，以便防止布置被弄乱，但是，如果倾角脱离90±20度的范围，则横向刚度将会突然下降。考虑到这些特点，将合适的倾角确定为在90±20度的范围内。
在本发明的另一个优选实施方式中，在轮胎的赤道面上，胎体、横向增强层、周向增强层以及带束层、包括它们各自的覆层橡胶的横向强度之和可以达到30kN/25mm或更大。按照该实施方式，通过提高整个胎面部分的抗拉强度，可降低穿透胎体帘线的作用力，该作用力是由于反复受到脉冲式作用力而使胎体发生弯曲拉伸变形而导致的。结果可防止胎体在例如为带束层和增强层的其它增强构件破裂之前先发生破断。
在本发明的又一个优选实施方式中，在轮胎的赤道面上，胎体、横向增强层、周向增强层以及带束层、包括它们各自的覆层橡胶的横向强度之和与其周向强度之和的比值为0.55或更大。
按照该实施方式，可降低由于反复受脉冲式作用力作用而发生的胎体的弯曲拉伸变形，并能适当地平衡胎体沿轮胎横向的变形以及带束层和周向增强层沿周向的变形，从而可防止胎体在例如为带束层和增强层的其它增强构件破断之前先发生破断。
可通过如下的公式来表达各层的横向强度，式中，θ为胎体、横向增强层、周向增强层以及带束层中每一个所包含的帘线相对于轮胎周向的倾角：
[每层的横向强度]＝[每一条帘线的强度](N)×[所嵌入的帘线的数目](帘线数目/25mm)×(sinθ)2
计算出胎体、横向增强层、周向增强层以及带束层每一个的横向强度，并将结果相加得出轮胎在轮胎赤道面上的横向强度。
各层的周向强度可由下式类似地进行表达：
[每层的周向强度]＝[每一条帘线的强度](N)×[所嵌入的帘线的数目](帘线数目/25mm)×(cosθ)2
计算出胎体、横向增强层、周向增强层以及带束层各自的周向强度，并将结果相加得出轮胎在轮胎赤道面上的周向强度。
在本发明的再一个优选实施方式中，带束层可只由一层带束层构成，且该带束层的帘线相对于轮胎周向的倾角可为10度到60度。
按照该实施方式，该带束层的帘线的拉伸力可承受沿轮胎横向和沿轮胎周向的作用力。因此，可确保曲线行驶要求的横向力以及加速或减速过程中的牵引力。此外，带束层中帘线的拉伸力可将在胎面接地面上局部地产生的冲击和变形广泛地分散开。
作为上述带束层的替代物，带束层也可由两层或多层带束层构成；相邻带束层的帘线相互交叉；各带束层中的帘线相对于轮胎周向的倾角为10到60度；且沿径向相邻的带束层中的帘线相对于轮胎周向沿彼此相对的方向延伸。
按照该实施方式，相比于带束层只由一层带束层构成的情况，两层或多层带束层中帘线的拉伸力可更为有效地承受沿轮胎横向和周向的作用力。因此，可进一步地确保曲线行驶所需的横向力以及加速或减速过程中的牵引力，并能更为广泛地分散掉在胎面接地面上局部地产生的冲击和变形。
优选的是，横向增强层的宽度是胎面宽度的0.35倍或更大。按照该结构，可利用横向增强层加强轮胎上这样一个区域的横向强度，该区域的宽度是胎面宽度的0.3倍，且以轮胎赤道面为其中心，该区域内的增强层易于被脉冲式作用力损坏。
此处所使用的术语“胎面宽度”是指在一定条件下所测得的最大接地宽度，其中的测量条件是指：将轮胎安装到标准轮辋上，该标准轮辋是由例如TRA、ETRTO和JATMA等规范所规定的；向轮胎充气，使其内部压力对应于在规范中规定的合适尺寸的单个车轮的最大载荷；并施加由规范中规定的合适尺寸的单个车轮的最大载荷。
横向增强层的宽度优选为胎面宽度的0.95倍或更小。这将增大在胎面端部处沿轮胎径向的压缩变形量。从而使胎面胶被向外推出而沿胎面的宽度方向变形，且靠近横向增强层的横向端部的胎面胶跟随此变形并沿胎面的宽度方向被拉向外侧，这可防止横向增强层的横向端部与胎面胶发生分离。
构成横向增强层的直线形帘线优选地为不可延伸的帘线。这将能增大抵抗脉冲式作用力的初始阻力，从而能甚至在脉冲式作用力具有很大初始压力的情况下有效地防止胎体帘布层的帘线发生破断。
或者，构成横向增强层的直线形帘线也可以是可延伸的帘线，其初始延长率为0.2％或更大。这就使得横向增强层可以弯曲变形并包绕着凸起物，从而可防止胎体帘布层发生破断。
下面将讨论其中的原因。在胎体帘布层的帘线强度与压穿特性之间是正比关系。将该压穿特性量化为能量值，该能量值由图3中加压力-行程图所围成的三角形的面积确定。因而，为了改善压穿特性，可增大直到轮胎破裂时的最大加压力和最大行程中至少之一的数值，以此来增加上述面积。因此，如果采用初始延长率为0.2％或更大的可延伸帘线来构造横向增强层，则最大行程变大，因而可改善压穿特性。结果，可有效地防止胎体帘布层的帘线发生破断。
如果必须要进一步地防止胎体帘布层的帘线受到脉冲式作用力的损坏，则直线形帘线的初始延长率优选地为0.7％或更大。直线形帘线的初始延长率越大，最大行程就变得越大，由此期望使压穿特性得到改善。
构成横向增强层的直线形帘线优选地为可延伸的有机纤维帘线。这可减小在直线形帘线端部处的刚度的阶跃变化，从而在施加重负荷时，横向增强层易于随动变形，且不易于出现从端部的分离。
或者，也可不使用有机纤维帘线，而是用可延伸的钢丝帘线来作为构成横向增强层的直线形帘线。这尤其可提高弯曲刚度。
附图说明
图1是胎面部分沿横向的半个剖视图，表示了根据本发明一个实施方式的轮胎；
图2是图1所示轮胎的展开图，表示了该轮胎部分的增强结构；以及
图3为表示了压穿特性的加压力—行程图。
具体实施方式
下文将参照附图对本发明的示例性实施方式进行说明。
图1是胎面部分沿横向的半个剖视图，表示了根据本发明一个实施方式的轮胎。在该附图中，附图标记1指代胎体，且附图标记2指代胎面胶，其被设置在胎体胎冠部分的径向外侧。
在这种情形中，在胎面胶2和胎体1之间设置了带束层5，该带束层是由两层带束层3、4构成的，其中的胎体1在胎圈芯(未示出)之间呈环形地延伸。还设置了两个周向的增强层6、7，它们沿径向从内侧靠近带束层5，还设置了横向增强层8，其沿径向从外侧靠近胎体1。
图2是图1所示轮胎的展开图，表示了胎面部分的增强结构。
将多条直线形帘线9嵌入横向增强层8中，并被覆层橡胶覆盖，这些帘线9沿大体上垂直于轮胎周向的方向延伸。
直线形帘线9相对于轮胎周向的倾角在90±20度的范围内。这样做的其中一个原因在于：如果只考虑横向强度，则最佳的倾角就将是90度。在另一方面，在模制过程中沿轮胎周向产生拉伸力时，该帘线不能承受该拉伸力，结果，帘线的布置易于被弄乱。优选地是，帘线相对于90度方向偏斜，以防止帘线布置的混乱，但是，如果倾角脱离90±20度的范围，则横向刚度将会突然下降。考虑到这些特点，将合适的倾角确定在90±20度的范围内。
当脉冲式作用力穿透时，横向增强层8的直线形帘线9的强度将承担胎体附近由于受脉冲式作用力而产生的力，以便能更为有效地减小对胎体1的弯曲变形作用力。因而，可防止胎体1在例如带束层和增强层的其它增强构件破断之前发生破断。
此外，只在必须要提高横向强度的胎体胎冠部分上设置了横向增强层8，因而，与加粗胎体帘布层帘线自身直径的情况、或增加胎体帘布层中嵌入的帘线数目的情况相比，这样的设计能使整个轮胎重量的增加最小化。结果，可在不破坏耐用性的条件下有效地提高横向强度，其中耐用性变差是由于在折叠端部处刚度的阶跃变化增大所致，由此，上述设计能更为有效地提高横向强度。
周向增强层6、7包括多条不可延伸的弯曲帘线，这些帘线例如由钢丝或聚芳基酰胺纤维制成。帘线按照波浪形或之字形延伸，例如相对于轮胎的周向具有相同的振幅和周期但不同的相位的三角波、方波或正弦波。另外，可在帘线上涂覆覆层橡胶。
采用这些结构层，可在由空气加压的条件下抑制低断面轮胎的胎肩部分处的径向扩张量。另外，由于弯曲的帘线呈波浪形或之字形延伸，所以可确保制造过程中的径向膨胀。
另外，通过将周向增强层6、7叠置使包括弯曲帘线10的层相互叠置，该弯曲帘线10以波浪形或之字形大体上沿轮胎周向延伸，从而在从轮胎周向的外侧进行观察时，所布置的弯曲帘线10在这些层之间相对于周向具有不同的相位，并相互重叠以构成织网。
在带束层3中，设置了多条带束层帘线11，该帘线相对于轮胎的周向向左偏斜，且这些帘线上涂覆有覆层橡胶。在带束层4中设置了多条带来层帘线11，这些帘线被设置成相对于轮胎周向向右偏斜，且偏斜角度与带束层3中的带束层帘线11相对于轮胎周向的偏斜角度相同，并且该帘线也涂覆有覆层橡胶。
在此情况下，在轮胎的赤道面上，胎体1、横向增强层8、周向增强层6和7以及带束层3和4、包括它们各自的覆层橡胶的横向强度之和为34kN/25mm，该数值大于30kN/25mm。
在轮胎的赤道面上，胎体1、横向增强层8、周向增强层6和7以及带束层3和4、包括它们各自的覆层橡胶的横向强度之和与其周向强度之和的比值为0.9，该数值大于0.55。
更为优选地是，每层带束层帘线11相对于轮胎周向的倾角为10到40度。
在这种情况下，带束层5由两层带束层3、4构成，并且该带束层线相对于轮胎周向的倾角为10至60度。
或者，也可不采用上述的带束层，而是用单层带束层构成带束层，并且带束层中帘线相对于轮胎周向的倾角为10到60度。
优选的是，可在带束层3、4的径向外侧设置保护层(未示出)，在该保护层中，保护层帘线(未示出)被布置成相对于轮胎周向成40到80度的斜角，并且涂覆有覆层橡胶。
在采用该保护层的条件下，保护层帘线的拉伸力可承受由于脉冲式作用力引起的作用力，并由此能降低作用在带束层5中沿径向最外侧的带束层3的带束层帘线11上的脉冲式作用力，以防止带束层帘线11或弯曲帘线10破断。此外，保护层帘线相对于轮胎周向的倾角等于或大于带束层帘线11相对于轮胎周向的倾角，从而可降低由保护层自身承受的拉伸力的大小，并且能防止保护层发生断裂。
此处所示以将周向增强层6、7布置成位于带束层5的径向内侧为例，但这些增强层也可被设置在径向外侧或位于带束层之间。
最好是将横向增强层8的宽度L设定为胎面宽度N的0.35倍或更大。
按照该构造，可利用该横向增强层来加强这样一个区域的横向强度，该区域的宽度是胎面宽度的0.3倍，且以轮胎的赤道面为中心，在该区域内，增强层容易被脉冲式作用力损坏。
最好将横向增强层8的宽度L设定为等于胎面宽度N的0.95倍或更小。
这将增大胎面端部沿轮胎径向的压缩变形量。从而可将胎面胶向外推出而沿其胎面的宽度方向变形，并且靠近横向增强层横向端部的胎面胶将随着变形，且沿胎面宽度方向被拉向外侧，这样就能防止横向增强层的横向端部与胎面胶发生分离。
构成横向增强层8的直线形帘线9优选为不可延伸的帘线，例如用钢丝或聚芳基酰胺纤维制成。这可抑制低断面轮胎在被空气加压条件下的径向扩张量。
或者，也可不采用不可延伸的帘线，而是用可拉伸的帘线作为构成横向增强层8的直线形帘线9，该帘线的初始延长率为0.2％或更大。这将允许横向增强层发生弯曲变形，并能包绕过凸起物，从而可防止胎体帘布层发生破断。
构成横向增强层8的直线形帘线9优选地是可延伸的有机纤维帘线，例如聚芳基酰胺纤维、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。这将降低直线形帘线端部处的刚度阶跃变化，从而使横向增强层易于在受到重负荷时随动变形，且不易于与端部发生分离。
或者，也可不采用有机纤维帘线，而是用可延伸的钢丝帘线作为构成横向增强层8的直线形帘线9。这尤其有利于提高弯曲刚度。
实例
(实例1)
作为本发明的一个实例，制备了轮胎尺寸为435/45 R22.5和285/60 R22.5的用于重负荷的低断面轮胎，用于评价它们可以在用于重负荷的充气轮胎受到脉冲式作用力穿透时防止胎体首先发生破坏的特征，该重负荷轮胎具有一横向增强层，其靠近胎体，并位于胎体的径向外侧，且具有一周向增强层，其被设置在带束层的径向外侧或径向内侧、或者被设置在带束层之间。将该轮胎分别安装到轮辋尺寸为14.00×22.5和9.00×22.5的轮辋上，且向它们充气以使内压达到900KPa。将一个直径为40mm的半球形凸起物在轮胎赤道面处压到胎面部分上。在胎体、带束层、周向增强层或横向增强层中的任一增强层发生破断之后，检查胎体是否先之发生破坏，并测量直至任一增强层发生破坏时所施加的能量(下文称之为断裂能)。利用下文中对比实例3的断裂能的指数计算作为控制来对后者进行评价。通过以增强层破断时的加压量为限对上述半球形凸起物的加压力执行积分运算就能求得断裂能。结果如表1至表5所示。
此外，为了评价上述轮胎中横向增强层的宽度与胎面宽度的比值对抑制胎面胶在横向增强层的横向端部处发生开裂的效果，在鼓上进行了运行试验，试验时的内压为900KPa，对于尺寸为435/45 R22.5的轮胎，加载条件为63.7kN(为标准载荷的1.3倍)，对于尺寸为285/60 R22.5的轮胎，加载条件为40.2kN(为标准载荷的1.3倍)，在运行10,000km之后，测量横向增强层的横向端部处的胎面胶是否发生开裂。此结果也列在表1到表5中。
在表1到表5中，断裂能的指数越大，承受反复的脉冲式作用力的耐用性越好。
基于如下条件，制备了十六种实例样品和七种对比实例，并进行了测试，这些条件包括：是否存在横向增强层、横向增强层的宽度、横向增强层的宽度与胎面宽度的比值、横向增强层中直线形帘线相对于轮胎周向的倾角、周向增强层的数目和位置、周向增强层的宽度、带束层的数目、带束层帘线相对于轮胎周向的倾角、是否存在保护层、保护层帘线相对于轮胎周向的倾角、轮胎赤道面处的总横向强度、横向强度与周向强度的比值以及直线形帘线是否具有延伸性，所有这些条件都被列在表1到表5中。
[表1]
435/45 R22.5
对比实例1 对比实例2
结构(每一帘线的倾角，各个层的宽度) 周向增强层1(0，330)周向增强层2(0，330)带束层1(R20，210)带束层2(L20，190) 周向增强层1(0，330)周向增强层2(0，330)带束层1(R52，210)带束层2(L52，190)
轮胎赤道面上的横向强度之和 16.3 17.7
横向强度/周向强度 0.23 0.53
断裂能 76 100
胎体是否先于出现破断 是 是
横向增强层宽度/胎面宽度 - -
在鼓试验过程中，横向增强层的端部是否出现破坏 - -
构成横向增强层的直线形帘线 不可延伸的钢丝帘线 不可延伸的钢丝帘线
实例1 实例2
结构(每一帘线的倾角，各个层的宽度) 横向增强层(90，160)周向增强层(0，330)周向增强层(0，330)带束层1(R20，210)带束层2(L20，190) 横向增强层(90，160)周向增强层(0，330)周向增强层(0，330)带束层1(R20，210)带束层2(L20，190)
轮胎赤道面上的横向强度之和 25.4 30.8
横向强度/周向强度 0.43 0.51
断裂能 112 118
胎体是否先于出现破断 否 否
横向增强层宽度/胎面宽度 0.42 0.42
在鼓试验过程中，横向增强层的端部是否出现破坏 否 否
构成横向增强层的直线形帘线 不可延伸的钢丝帘线 不可延伸的钢丝帘线
[表2]
435/45 R22.5
实例3 实例4
结构(每一帘线的倾角，各个层的宽度) 横向增强层(90，160)周向增强层1(0，330)周向增强层2(0，330)带束层1(R52，210)带束层2(L52，190) 横向增强层(90，260)周向增强层1(0，330)周向增强层2(0，330)带束层1(R52，210)带束层2(L52，190)
轮胎赤道面上的横向强度之和 31.4 34
横向强度/周向强度 0.84 0.9
断裂能 132 148
胎体是否先于出现破断 否 否
横向增强层宽度/胎面宽度 0.42 0.68
在鼓试验过程中，横向增强层的端部是否出现破坏 否 否
构成横向增强层的直线形帘线 不可延伸的钢丝帘线 不可延伸的钢丝帘线
实例5 实例6
结构(每一帘线的倾角，各个层的宽度) 横向增强层(90，260)周向增强层1(0，330)周向增强层2(0，330)带束层1(R52，210)带束层2(L52，190) 横向增强层(90，380)周向增强层1(0，330)周向增强层2(0，330)带束层1(R52，210)带束层2(L52，190)
轮胎赤道面上的横向强度之和 40.1 40.1
横向强度/周向强度 1.05 1.05
断裂能 159 159
胎体是否先于出现破断 否 否
横向增强层宽度/胎面宽度 0.68 1.00
在鼓试验过程中，横向增强层的端部是否出现破坏 否 是
构成横向增强层的直线形帘线 不可延伸的钢丝帘线 不可延伸的钢丝帘线
实例7 实例8
结构(每一帘线的倾角，各个层的宽度) 横向增强层(90，260)周向增强层1(0，330)周向增强层2(0，330)带束层1(R52，210)带束层2(L52，190) 横向增强层(90，260)周向增强层1(0，330)周向增强层2(0，330)带束层1(R52，210)带束层2(L52，190)
轮胎赤道面上的横向强度之和 32  32
横向强度/周向强度 0.85  0.56
断裂能 142  132
胎体是否先于出现破断 否  否
横向增强层宽度/胎面宽度 0.68  0.68
在鼓试验过程中，横向增强层的端部是否出现破坏 否  否
构成横向增强层的直线形帘线 不可延伸的钢丝帘线  不可延伸的钢丝帘线
[表3]
435/45 R22.5
对比实例3 实例9
结构(每一帘线的倾角，各个层的宽度) 周向增强层1(0，300)周向增强层2(0，300)带束层1(L52，370) 横向增强层(90，260)周向增强层1(0，300)周向增强层2(0，300)带束层1(L52，370)
轮胎赤道面上总横向强度 16.3 34
横向强度/周向强度 0.46 0.9
断裂能 94 142
胎体是否先于出现破断 是 否
横向增强层宽度/胎面宽度 - 0.68
在鼓试验过程中，横向增强层的端部是否出现破坏 - 否
构成横向增强层的直线形帘线 不可延伸的钢丝帘线 不可延伸的钢丝帘线
对比实例4 实例10
结构(每一帘线的倾角，各个层的宽度) 周向增强层1(0，300)周向增强层2(0，300)带束层1(R52，370)带束层2(L52，210) 横向增强层(90，260)周向增强层1(0，300)周向增强层2(0，300)带束层1(R52，370)带束层2(L52，210)
轮胎赤道面上的横向强度之和 16.3 34
横向强度/周向强度 0.53 0.9
断裂能 102 147
胎体是否先于出现破断 是 否
横向增强层宽度/胎面宽度 - 0.68
在鼓试验过程中，横向增强层的端部是否出现破坏 - 否
构成横向增强层的直线形帘线 不可延伸的钢丝帘线 不可延伸的钢丝帘线
对比实例5 实例11
结构(每一帘线的倾角，各个层的宽度) 表层带束层(R60，130-190)周向增强层1(0，330)周向增强层2(0，330)带束层1(R52，210)带束层2(L52，190) 横向增强层(90，260)表层带束层(R60，130-190)周向增强层1(0，330)周向增强层2(0，330)带束层1(R52，210)带束层2(L52，190)
轮胎赤道面上的横向强度之和 17.7 34
横向强度/周向强度 0.53 0.9
断裂能 101 150
胎体是否先于出现破断 是 否
横向增强层宽度/胎面宽度 - 0.68
在鼓试验过程中，横向增强层的端部是否出现破坏 - 否
构成横向增强层的直线形帘线 不可延伸的钢丝帘线 不可延伸的钢丝帘线
[表4]
285/60R 22.5
对比实例6 实例12
结构(每一帘线的倾角，各个层的宽度) 周向增强层1(0，160)周向增强层2(0，160)带束层1(R20，240)带束层2(L20，220)带束层3(L20，120) 横向增强层(90，120)周向增强层1(0，160)周向增强层2(0，160)带束层1(R20，240)带束层2(L20，220)带束层3(L20，120)
轮胎赤道面上的横向强度之和 17.7 40.1
横向强度/周向强度 0.25 0.63
断裂能 100 135
胎体是否先于出现破断 是 否
横向增强层宽度/胎面宽度 - 0.5
在鼓试验过程中，横向增强层的端部是否出现破坏 - 否
构成横向增强层的直线形帘线 不可延伸的钢丝帘线 不可延伸的钢丝帘线
实例13 对比实例7
结构(每一帘线的倾角，各个层的宽度) 横向增强层(90，1 80)周向增强层1(0，160)周向增强层2(0，160)带束层1(R20，240)带束层2(L20，220)带束层3(L20，120) 带束层1(R20，240)带束层2(L20，220)周向增强层1(0，170)周向增强层2(0，170)带束层3(L20，170)
轮胎赤道面上的横向强度之和 40.1 17.7
横向强度/周向强度 0.63 0.25
断裂能 139 100
胎体是否先于出现破断 否 是
横向增强层宽度/胎面宽度 0.75 -
在鼓试验过程中，横向增强层的端部是否出现破坏 否 -
构成横向增强层的直线形帘线 不可延伸的钢丝帘线 不可延伸的钢丝帘线
实例14
结构(每一帘线的倾角，各个层的宽度) 横向增强层(90，180)带束层1(R20，240)带束层2(L20，220)周向增强层1(0，170)周向增强层2(0，170)带束层3(L20，170)
轮胎赤道面上的横向强度之和 40.1
横向强度/周向强度 0.63
断裂能 136
胎体是否先于出现破断 否
横向增强层宽度/胎面宽度 0.75
在鼓试验过程中，横向增强层的端部是否出现破坏 否
构成横向增强层的直线形帘线 不可延伸的钢丝帘线
表5
285/62R22.5
实例15 实例16
结构(每一帘线的倾角，各个层的宽度) 横向增强层(90，180)带束层1(R20，240)带束层2(L20，220)周向增强层1(0，170)周向增强层2(0，170)带束层3(L20，170) 横向增强层(90，180)带束层1(R20，240)带束层2(L20，220)周向增强层1(0，170)周向增强层2(0，170)带束层3(L20，170)
轮胎赤道面上的横向强度之和 40.1 40.1
横向强度/周向强度 0.63 0.63
断裂能 140 142
胎体是否先于出现破断 否 否
横向增强层宽度/胎面宽度 0.75 0.75
在鼓试验过程中，横向增强层的端部是否出现破坏 否 否
构成横向增强层的直线形帘线 可延伸的有机纤维帘线(初始延长率为0.7％) 可延伸的钢丝帘线(初始延长率为0.7％)
在表1中，将实例1与对比实例1进行比较可看出：由于实例1中设置了横向增强层，防止了胎体在其它增强层断裂之前发生破断，提高了断裂能，并且提高了承受反复脉冲式作用力的耐用性。
将实例1与实例2进行比较可以看出：通过将轮胎赤道面处的横向强度之和设定为30kN/25mm或更大，可增加断裂能。
在表1和表2中，对实例2和实例3进行比较可看出：通过将横向强度与周向强度的比值设定为0.55或更大，能进一步有效地提高断裂能。
在表2中，对实例3和实例4进行了比较，可以看出：通过加大横向增强层的宽度，可进一步提高断裂能。
将实例4与实例5进行比较可知：即使轮胎具有相同的结构，通过提高横向强度/周向强度的比值，就能增大断裂能。
将实例5与实例6进行比较可知：如果横向增强层的宽度与胎面宽度的比值大于0.95，可提高横向增强层横向端部附近胎面胶的耐用性，因而，优选的是，横向增强层的宽度与胎面宽度的比值为0.95或更小。
在表3中，将对比实例3与实例9进行比较可看出：通过布置横向增强层可提高横向强度和增大断裂能，并能防止胎体先发生破断，甚至对于只具有一层带束层的结构的轮胎也是如此。
将对比实例4与实例10进行比较可看出：通过布置横向增强层可提高横向强度和增大断裂能，并能防止胎体先发生破断，甚至对于具有只有其中一层带束层是宽的带束层结构的轮胎也是如此。
将对比实例5与实例11进行比较可看出：通过布置横向增强层可提高横向强度和增大断裂能，并能防止胎体先发生破断，甚至对于采用分开式带束层的轮胎也是如此。
在表4中，将对比实例6与实例12和13进行比较可看出：通过布置横向增强层可提高横向强度和增大断裂能，并能防止胎体先发生破断，甚至对于具有三层带束层的轮胎也是如此。
将对比实例7与实例14进行比较可看出：通过布置横向增强层可提高横向强度和增大断裂能，并能防止胎体先发生破断，甚至对于这样的轮胎也是如此：在该轮胎中，横向增强层被设置在一带束层的径向外侧，而另一带束层被设置在横向增强层的径向外侧。
在表4和表5中，通过对实例14与实例15和16进行比较可看出：由于直线形帘线是可拉伸的，断裂能得以进一步地增加。
工业应用性
从上述说明中可清楚地看出，由于在胎体胎冠部分的径向外侧设置了横向增强层，本发明可抑制整个轮胎重量的增加，且不会降低胎体端部处的耐用性，并能防止横向刚度小于周向刚度—甚至对于低扁型廓的轮胎也如此，在这样的轮胎中，设置了周向增强层来抑制胎肩部分处胎面的径向扩张。因此，即使轮胎在路面行驶过程中由于压过石头而受到脉冲式作用力的作用，胎体也能免于在带束层或周向增强层破裂之前发生破断。

Claims (12)

1.一种充气轮胎，包括：胎体，其包含至少一层环形的胎体帘布层；胎面胶，其被设置在胎体的胎冠部分的径向外侧；以及带束层，其由布置在胎面胶与胎体之间的至少一层带束层构成，所述带束层包含有沿着相对于轮胎的周向倾斜的方向延伸的帘线，其中，在带束层的径向外侧或内侧、或者在带束层之间，设置至少一层周向增强层，该周向增强层包括弯曲的帘线，这些帘线以波浪形或之字形大体上沿轮胎的周向延伸，且在沿径向位于胎体的胎冠部分外侧附近的位置上设置至少一层横向增强层，该横向增强层包括以基本上垂直于轮胎周向的方式延伸的直线形帘线。
2.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于：横向增强层中的直线形帘线相对于轮胎周向的倾角在90±20度的范围内。
3.根据权利要求1或2所述的充气轮胎，其特征在于：在轮胎的赤道面上，胎体、横向增强层、周向增强层以及带束层、包括它们各自所的覆层橡胶的横向强度之和为30kN/25mm或更大。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的充气轮胎，其特征在于：在轮胎的赤道面上，胎体、横向增强层、周向增强层以及带束层、包括它们各自的覆层橡胶的横向强度之和与其周向强度之和的比值为0.55或更大。
5.根据权利要求1到4中任一项所述的充气轮胎，其特征在于：带束层由一层带束层构成，且带束层的帘线相对于轮胎周向的倾角为10到60度。
6.根据权利要求1到4中任一项所述的充气轮胎，其特征在于：带束层由两层或多层带束层构成；相邻带束层的帘线相互交叉；带束层的帘线相对于轮胎周向的倾角为10到60度；且沿径向相邻的带束层中的帘线相对于轮胎的周向沿彼此相对的方向延伸。
7.根据权利要求1到6中任一项所述的充气轮胎，其特征在于：横向增强层的宽度是胎面宽度的0.35倍或更大。
8.根据权利要求1到7中任一项所述的充气轮胎，其特征在于：横向增强层的宽度为胎面宽度的0.95倍或更小。
9.根据权利要求1到8中任一项所述的充气轮胎，其特征在于：构成横向增强层的直线形帘线是不可延伸的帘线。
10.根据权利要求1到8中任一项所述的充气轮胎，其特征在于：构成横向增强层的直线形帘线是可延伸的帘线，其初始的延长率为0.2％或更大。
11.根据权利要求10所述的充气轮胎，其特征在于：构成横向增强层的直线形帘线是可延伸的有机纤维帘线。
12.根据权利要求10所述的充气轮胎，其特征在于：构成横向增强层的直线形帘线是可延伸的钢丝帘线。
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