用于重型车辆的轮胎的制作方法

专利名称：用于重型车辆的轮胎的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有径向胎体增强件的轮胎，特别涉及将要安装在承载较重载荷并以持久的速度行驶的车辆(例如货车、拖拉机、 拖车、或高速公路用巴士)上的轮胎。
背景技术：
目前，也是最通常地，轮胎的增强装置(armature)或者增 强件，尤其是重型车辆类的车辆轮胎是通过堆叠一层或多层传统上被 称为"胎体帘布层"、"胎冠帘布层"等的帘布层构成。这种指定增强装置 的方式起源于其制造工艺，该制造工艺包括制造一系列帘布层形式的 半成品，配备通常沿纵向方向的帘线增强线，然后将这些帘布层组装 或堆叠来制造轮胎原坯。生产出来的帘布层是展平的状态，而且尺寸 很大，随后要根据指定产品的尺寸进行裁剪。在第一阶段，帘布层还 要以充分平坦的状态装配。然后，这样制成的原坯通过成型获得轮胎 普遍具有的环状复曲外形。然后把被称为"合成"产品的半成品应用在 原坯上，以得到可以被硫化的产品。
这样的"传统"型的工艺，尤其是在制造轮胎原胚的阶段， 涉及使用锚固元件(通常是胎圈金属丝)把胎体增强件锚固或固定在 轮胎胎圈的区域中。因此，在此类工艺中，构成胎体增强件的所有(或 只有其一部分)帘布层的一部分围绕设置在轮胎胎圈中的胎圈金属丝 被巻起。这样，胎体增强件就被锚固在胎圈中了。
虽然有各种不同的制造帘布层及其组件的方法，但工业中 对这种传统类型方法的普遍采用使得本领域的技术人员要使用反映这 一工艺的词汇；因此被普遍接受的术语尤其包括术语"帘布层"、"胎体"、 "胎圈金属丝"、"成型"等，"成型"指从平面外形变为环状复曲外形。
现在，恰当地讲，有些轮胎不含有根据前面定义的"帘布层" 或"胎圈金属丝"。例如，文献EP 0 582 196描述了不使用帘布层形式的 半成品而制造的轮胎。例如，不同增强结构的增强元件被直接用于橡 胶混合物的相邻层，然后再被整体应用于环形复曲胎芯的连续层，该 环形复曲胎芯的形式使得可以直接获得与所制造的轮胎的最终外形相 近的外形。因此，在这种情况下，就不再存在任何"半成品"、或任何"帘 布层"和"胎圈金属丝"。基底产品，例如橡胶混合物和帘线或纤维形式 的增强元件，可以直接应用于胎芯。由于该胎芯是环状复曲形式，因 此就不再需要定型原胚以使其从平坦外形变成环状复曲外形了。
而且，该文件中描述的轮胎也没有"传统的"胎体帘布层绕胎圈金属丝的缠绕。这种锚固方式被下面的设置所代替在所述侧壁 增强结构相邻的位置安放圆周帘线、然后再全部嵌于锚固或粘合的橡 胶混合物中。
还有一些利用半成品在环形复曲胎芯上装配的方法尤其适用于快速、有效和简便地在中央胎芯上安装。最后，也可以利用既包 含用于制造特定构造部分(例如帘布层、胎圈金属丝等)的特定半成 品、同时又通过直接应用混合体和/或增强元件来制造其他部分的混合 形式。
在本文中，为了考虑最近在产品制造和设计领域中的技术 发展，传统术语例如"帘布层"、"胎圈金属丝"等有利地被中性术语或独 立于所采用的工艺的类型的术语代替。因此，术语"胎体类增强线"或"侧 壁增强线"有效地指代传统工艺中的胎体帘布层的增强元件，以及通常 应用于侧壁的层面、利用不涉及半成品的工艺制造出的轮胎的相应增 强元件。对于其部分，术语"锚固区域"可同等地表示在传统工艺中围 绕胎圈金属丝的胎体帘布层的"传统"缠绕，也可表示由圆周增强元件、 橡胶混合物以及相邻的通过使用应用到环形复曲胎芯上的方法而制造 的底部区域的侧壁增强部分所构成的组件。
通常，在重型车辆的轮胎中，胎体增强件锚固在胎圈区域 中的任何一侧，并且被由至少两层形成的胎冠增强件径向覆盖，该至 少两层被重叠并由在每层中平行的帘线或缆线形成。该胎体增强件还 包括一层具有低延展率并与圆周方向成角在45°至90。之间的金属线或 缆线，被称为三角帘布层(triangulationply)的该层径向地位于胎体增 强件和被称作工作层的第一胎冠帘布层之间，该胎冠帘布层由角度绝
对值至多等于45。的平行帘线或者缆线形成。该三角帘布层与至少所述 工作帘布层构成三角增强件，该三角增强件在承受不同应力的情况下 产生较小变形，三角帘布层的必要作用是吸收轮胎的胎冠区域中所有 增强元件都要承受的横向压力。
胎冠增强件包括至少一个工作层，当所述胎冠增强件包括至少两个工作层时，其由在每一层中彼此平行并在层与层之间彼此交叉且与圆周方向形成10°至45。之间的角度的不可伸长的金属增强元件 构成。所述用于形成工作增强件的工作层还可以被至少一个所谓的保 护层覆盖，该保护层有利地由被称作"弹性元件"的金属可延伸增强元 件构成。
对于用于"重型车辆"的轮胎，通常表现出单一保护层，并 且在多数情况下，其保护元件以与工作层的增强元件相同的方向和绝 对值相同的角度定位，所述工作层位于径向最外侧并因此是径向邻近 的。对于将要行驶在相对崎岖路面上的建筑车辆轮胎，有利地呈现出 两个保护层，其增强元件在层与层之间交叉，并且位于径向内侧的保 护层的增强元件与邻近所述径向内侧的保护层的径向外侧的工作层的 不可延伸的增强元件交叉。 '
当缆线受到等于断裂载荷10%的拉伸力的作用，其相对伸 长至多等于0.2。^时，所述缆线被称为是不可拉伸的。
当缆线受到等于断裂载荷的拉伸力的作用，其相对伸长至 少等于4%时，所述缆线被称为是弹性的。
轮胎的圆周方向，或者纵向，是对应于轮胎的周长方向并 被轮胎的滚动方向所定义的方向。
轮胎的横向或轴向平行于轮胎的转动轴。
径向方向是与轮胎的转动轴交叉并垂直的方向。
轮胎的转动轴是在正常使用中轮胎转动所围绕的轴。
径向面或子午面是包含轮胎转动轴的平面。
圆周中面或赤道面是垂直于轮胎旋转轴并且将轮胎分为两 半的平面。
由于全世界公路网络的改善和高速公路网络的增长，目前 被称为"高速公路用"轮胎(highway tires)的某些轮胎要行驶在高速公 路上，并且行驶在不断加长的旅途中。无疑，这种轮胎行驶所需的所 有条件都会要求增加其行驶的公里数并降低轮胎的磨损；另一方面， 后者的耐久性，尤其是对于胎冠增强件来讲，因此被损害了。
事实上，在胎冠增强件的层面存在应力，更具体地说在各胎冠层之间存在应力，使得轴向最短的胎冠层的末端水平处的工作温 度有显著的升高，从而导致所述末端处的橡胶出现裂缝的外观和扩散。
为了改善所述类型轮胎的胎冠增强件的耐久性，已经提出 了涉及层和/或设置在帘布层末端(尤其是轴向最短的帘布层的末端) 之间和/或周围的橡胶混合物的轮廓元件的结构和质量的解决方案。
为了改善位于胎冠增强件边缘附近的橡胶混合物的抗老化 (degradation)能力，法国专利FR 1 389 428提出结合具有低滞后效应 的胎面，使用由具有低滞后效应的橡胶混合物形成的橡胶轮廓元件覆 盖至少胎冠增强件的侧面和边缘。
为了避免胎冠增强件帘布层之间的分离，法国专利FR 2 222 232教导了用橡胶垫包裹增强件的末端，其Shore A硬度与覆盖所 述增强件的胎面的该硬度不同，并且大于设置在胎冠增强件帘布层边 缘与胎体增强件之间的橡胶混合物的轮廓元件的Shore A硬度。
法国申请FR2 728 510提出首先在胎体增强件与径向最靠 近旋转轴的胎冠增强件工作帘布层之间设置轴向连续的帘布层，该帘 布层由与圆周方向形成至少等于60。角的不可拉伸的金属缆线构成，并 且其轴向宽度至少等于最短的工作胎冠帘布层的轴向宽度，其次在两 个工作胎冠帘布层之间设置基本与圆周方向平行定位的由金属元件形 成的附加帘布层。
这样构造的轮胎的加长的行驶导致在附加帘布层的缆线 中，尤其是在所述帘布层的边缘出现疲劳失效，无论所谓的三角帘布 层是否存在。
为了克服这样的缺点并改善这些轮胎的胎冠增强件的耐久 性，国际申请WO 99/24269提出，在赤道面的任何一侧并在基本平行 于圆周方向的增强元件的附加帘布层的当前轴向伸长中，以一定的轴 向距离连接由在帘布层之间交叉的增强元件形成的两个工作胎冠帘布
层，然后通过橡胶混合物的轮廓元件至少在所述两个工作帘布层公共 的剩余宽度上使它们脱离连接。发明内容
本发明的一个目的提供一种用于"重型车辆"的轮胎，与传 统轮胎相比，其耐久性能被进一步改善了。
该目的是根据本发明通过一种具有径向胎体增强件轮胎实 现的，该轮胎包括由不可拉伸的增强元件的至少两个工作胎冠层形成 的胎冠增强件，该增强元件在一个帘布层和另一帘布层之间交叉并且 与圆周方向形成10。至45。角，所述胎冠增强件本身被胎面径向覆盖， 所述胎面通过两个侧壁结合至两个胎圈，所述两个帘布层具有不等的 轴向宽度，至少一个第一橡胶混合物轮廓元件P将增强元件的轴向最 宽的帘布层与在轴向上比轴向最宽的帘布层窄的第二帘布层的至少一 端分隔，第二橡胶混合物轮廓元件G将所述轮廓元件P在径向上至少 部分地与增强元件的所述轴向较窄的帘布层的内衬(liner) C隔开，并 且所述第一和第二橡胶混合物轮廓元件P和G以及内衬C在10%的伸 长条件下分别具有正割弹性模量MP、 MG、以及MC，并且MC2MG >MP，所述轮胎在每一肩部还包括附加的至少一层增强元件，该增强 元件沿着圆周定向并且具有波动(undulation)，所述层的轴向内侧端 径向地邻近工作胎冠层的边缘。
根据本发明的一个优选实施例，附加层的增强元件呈现波 动，波动的波长^介于10mm到50mm之间。
再优选地，附加层的增强元件呈现波动，波动的幅度a介 于2mm到10mm之间。
根据本发明的一个优选实施例，所述附加层的轴向内侧端 径向邻近轴向最窄的工作胎冠层的边缘，并优选地位于所述轴向最窄 的工作胎冠层的边缘的径向外侧。
沿圆周定向并具有波动的增强元件的主方向与圆周方向形 成相对0。在+2.5。和-2.5。范围内的角，并且波动围绕此主方向。
模量的测量在拉伸条件下根据1988年9月的标准 AFNOR-NFT-46002进行在10%伸长条件下，在二次伸长中(即调 节循环之后)测量名义正割模量(或表观应力，单位MPa)(根据1979 年12月的标准AFNOR-NFT-40101中的一般温度和相对湿度条件)。
增强元件的层的轴向宽度或者所述层的端部的轴向位置在 轮胎的横截面上测量，因此轮胎处于非充气状态。
对根据本发明这样定义的轮胎进行的测试显示，与不具有 如本发明所述的附加层和橡胶混合物轮廓元件的更传统的设计相比， 轮胎耐久性方面的性能被改善。对这些结果的其中一个需要注意的解 释是附加层，更精确地说是附加层的增强元件，可以在与其相邻的工 作层的端部减少裂缝的出现并且限制任何这样的初始裂缝的扩散。这 样的行为一方面可能是因为附加层对最初时由工作层吸收的受力的局 部吸收(由于其主要方向在圆周方向)，另一方面是在所述工作层的 增强元件之间的压延成形橡胶混合物的增强作用的结果，这种增强作 用是通过附加层的加强元件实现的(由于附加层的所述增强元件的波 动)。橡胶混合物层P和G的存在可进一步加强这种在受力和压延成 形橡胶混合物上的效应。
通过分别选择它们的弹性模量MP和MG，橡胶混合物层P 和G的组合首先可以提高胎冠结构对工作帘布层之间的分离的抵抗 性。事实上，由于这样得到的帘布层的分离，这些橡胶混合物层的存 在似乎可以特别地保护最窄的帘布层的端部，从而防止或者至少延迟 轴向最窄的帘布层的所述端部出现分层。然后，结合附加层似乎使这 种效应更明显。
优选地，橡胶混合物轮廓元件P和G各自厚度的总和(在 所讨论的两个帘布层中较窄的帘布层的端部测量上述厚度)优选地介 于在两个帘布层各自的线缆的母线之间的橡胶混合物的总厚度的30% 到80%之间厚度小于30%不可能得到令人信服的结果，厚度大于80% 对于提高对帘布层之间的分离的抵抗性没有意义，而且在成本方面也 是不利的。
本发明的第一变化实施例使得所述附加层的轴向外侧端与 轮胎的赤道面相距一段距离，该距离小于或等于所述赤道面和与其相 邻的工作层的端部之间的距离。根据本发明的此变化实施例，附加层
的轴向外侧端因此位于与所述附加层相邻的工作层的至少端部的轴向 内侧。
本发明的第二变化实施例使得所述附加层的轴向外侧端位 于与其相邻的工作胎冠层的端部的轴向外侧。
根据本发明这些变化实施例中的一个或另一个实施例，本发明的一个有利实施例使得所述附加层和轴向最宽的工作胎冠层的端部之间的距离大于1.5mm，并优选地在2至12mm之间。
橡胶混合物层P和G于是被有利地设置使得一方面导致工 作胎冠层分离，其本身有利于改善轮胎的耐久性，另一方面，可利于 保证圆周增强元件的附加层和轴向最宽的工作胎冠层的端部之间的最 小距离大于1.5mm。根据此实施例，由于圆周增强元件的过分接近， 轴向最宽的工作层的增强元件的端部将不会受到应力。换言之，附加 层的圆周增强元件有利地不伸出以轴向最宽的工作层的增强元件的端 部为中心的半径为1.5mm的圆。
"连接的帘布层"应理解为表示多个帘布层，其各自的增强元 件以至多1.5mm的距离被径向隔开，橡胶的所述厚度在所述增强元件 的各自上端母线和下端母线之间径向测得。 '
根据另一实施例，至少部分的附加层在径向和/或轴向上与 轴向最宽的工作胎冠层的边缘相邻。根据本发明的此实施例，或者附 加层单独与轴向最宽的工作层相邻，或者附加层与两个工作层相邻并 且橡胶轮廓元件G和/或P的轴向外侧端与轮胎的赤道面相距一段距 离，该距离小于所述赤道面与增强元件的轴向最宽的帘布层的端部之 间的距离。
本发明的一个优选实施例使得所述第一轮廓元件P的轴向 外侧端部与轮胎的赤道面相距一段距离，该距离小于所述赤道面与增 强元件的轴向最宽的帘布层的端部之间的距离。
本发明的一个有利实施例使得所述第二橡胶混合物轮廓元 件G的轴向外侧端与所述平面相距一段距离，该距离至少等于所述增 强元件的轴向较窄的帘布层的宽度的一半。根据本发明的此实施例， 所述轴向最窄的帘布层的端部与最宽的帘布层在径向上被两个橡胶混 合物轮廓元件P和G的径向重叠隔开。
根据本发明的一个优选实施例，第二橡胶混合物轮廓元件 G的轴向内侧端与赤道面相距一段距离，该距离至多等于所述平面和 所述第一橡胶混合物轮廓元件P的轴向内侧端之间的距离。根据此实 施例，尤其是当第二橡胶混合物轮廓元件G的轴向内侧端与所述平面 相距一段距离时(该距离至少等于所述增强元件的轴向较窄的帘布层 的宽度的一半)，第一橡胶混合物轮廓元件P与所述轴向最窄的帘布 层不接触。
根据本发明的一个有利实施例，轴向最宽的工作胎冠层位 于其他工作胎冠层的径向内侧。
根据此实施例，第一橡胶混合物轮廓元件G于是至少部分 地位于第二橡胶混合物轮廓元件P的径向外侧。
仍然优选地，轮廓元件P和/或G的轴向最内侧端与轴向最 窄的工作胎冠帘布层的端部之间的所述轮廓元件P和/或G的轴向宽度D为其中^是轴向最窄的工作胎冠帘布层的增强元件的直径。这样的 关系定义了橡胶混合物轮廓元件P和/或G与轴向最窄的工作帘布层之 间的接合区域。在等于径向外侧的工作帘布层的增强元件的直径三倍 的值以下的这种接合可能不足以获得工作帘布层的脱离连接，以特别 地在轴向最窄的工作帘布层的端部处获得应力的降低。接合值大于轴 向最窄的工作帘布层的增强元件的直径的二十倍的此接合，可能导致 轮胎的胎冠增强件的滑动刚度(skidrigidity)的过分降低。
优选地，轮廓元件P和/或G的轴向最内侧端与轴向最窄的 工作胎冠层的轴向外侧端之间的轮廓元件P和/或G的轴向宽度D大于
本发明还优选地提供轮廓元件P和G，在轴向最窄的工作 胎冠帘布层的轴向外侧端处，轮廓元件P和G的总厚度使得被轮廓元 件P和/或G分隔的两个工作胎冠帘布层之间的径向距离d满足下述关 系3/5-^2 <d<5 -02
其中^是轴向最窄的工作胎冠帘布层的增强元件的直径。
从缆线到缆线测量距离d，即在第一工作帘布层和第二工作帘布层的缆线之间测量。换言之，该距离d覆盖了轮廓元件P和/或 G的厚度和压延成形的橡胶混合物的各自厚度，该橡胶混合物位于径向内侧工作帘布层的缆线的径向外侧，并位于径向外侧工作帘布层的 缆线的径向内侧。
在轮胎的横截面上进行厚度的不同测量，因此轮胎处于非 充气状态。
仍然优选地，轴向最宽的工作胎冠层的轴向宽度与轴向最 窄的工作胎冠层的轴向宽度之差在5至30mm之间。
根据本发明的一个有利的变化实施例，工作胎冠层的增强 元件与圆周方向形成的角度小于30°，优选地小于25°。
根据本发明的一个变化实施例，工作胎冠层包括在一个帘 布层和另一帘布层之间交叉、并与圆周方向形成在轴向中可变的角度 的增强元件，与在圆周中面水平测得的所述元件的角度相比，所述可 变的角度在增强元件层的轴向外侧边缘上更大。本发明的这种实施例 可以在一些区域中提'高圆周刚度，而在其他区域中降低此刚度，尤其 为了降低胎体增强件的压力。
本发明的一个优选实施例还提出胎冠增强件通过被称为保 护层的至少一个补充层径向结束于被称为弹性增强元件的外侧，该弹 性增强元件相对于圆周方向以10。至45。之间的角度定位，并与径向地 与其邻近的工作层的不可拉伸元件所形成的角度处于相同方向。
保护层可以具有比最窄的工作层的轴向宽度更小的轴向宽 度。所述保护层还可以具有比最窄的工作层的轴向宽度更大的轴向宽 度，从而所述保护层覆盖最窄的工作层的边缘。在上述后一种情况中， 由弹性增强元件形成的保护层一方面可能通过轮廓元件与所述最窄的 工作层的边缘脱离连接，在另一方面，可以具有比最宽的胎冠层的轴 向宽度更小或更大的轴向宽度。
当保护层在轴向上比轴向最窄的工作胎冠层窄时，所述工 作胎冠层是径向最外侧的工作层，本发明有利地提出至少保护层的边 缘径向地邻近附加层的至少轴向内侧边缘、并优选地位于附加层的至 少轴向内侧边缘的径向外侧。
与本发明的前述变化例相比，为了获得本发明的这种实施 例(其中保护层的边缘径向邻近附加层并位于该附加层的外侧)，或者 保护层的端部轴向更靠近外侧，或者附加层的轴向内侧端轴向更靠近 内侧。换言之，或者保护层轴向更宽，或者附加层轴向更宽，被轴向 朝内部延伸。
根据前述的本发明的任一实施例，胎冠增强件还可以通过 由不可拉伸的增强元件形成的三角层结束，例如径向地在胎体增强件 和径向最内侧的工作层之间，所述不可拉伸的增强元件与圆周方向形 成大于40°的角，并优选地位于与径向最靠近胎体增强件的层的增强元 件所形成的角度相同的方向。
根据本发明的第一变化实施例，附加层的增强元件是金属 增强元件。
根据本发明的另一变化实施例，附加层的增强元件是织物 增强元件。
本发明的一个有利实施例进一步提出，轮胎的胎冠增强件 包括至少一个圆周增强元件的连续层，圆周增强元件的轴向宽度优选 地小于轴向最宽的工作胎冠层的轴向宽度。
在轮胎的横截面上测量增强元件连续层的轴向宽度，轮胎 处于非充气状态。
根据本发明，在轮胎中出现的至少一个圆周增强元件的连 续层可以利于在以圆周中面为中心的区域中获得不同增强层的几乎无 限半径的轴向曲率，这有利于轮胎的耐久性能。
根据本发明的一个有利实施例，至少一个圆周增强元件的 连续层的增强元件是金属增强元件，在0.7%的伸长条件下，其具有在 10至120GPa之间的正割模量，并具有小于150GPa的最大正切模量。
根据优选实施例，在0.7%的伸长条件下，增强元件的正割 模量小于lOOGPa并大于20GPa，优选地在30至90GPa之间，更优选 地小于80GPa。
仍然优选地，增强元件的最大正切模量小于130GPa，更优 选地小于120GPa。
在拉伸应力曲线上测量上述模量，该曲线是参照增强元件的金属截面以20MPa的预应力确定的伸长的函数，该拉伸应力对应于 参照增强元件的金属截面测得的张力。
可以在拉伸应力曲线上测量相同增强元件的模量，该曲线 是参照增强元件的整体截面以lOMPa的预应力确定的伸长的函数，该 拉伸应力对应于参照增强元件的整体截面测得的张力。增强元件的整 体截面是由金属和由橡胶构成的复合元件的截面，后者特别地在轮胎 硫化阶段穿入增强元件。
根据相对于增强元件的整体部分的这种结构，圆周增强元 件的至少一层增强元件是金属增强元件，在0.7%的伸长条件下，具有 5至60GPa之间的正割模量，并且其最大正切模量小于75GPa。
根据优选实施例，增强元件在0.7%的伸长条件下的正割模 量小于50GPa，并大于lOGPa，优选地在15至45GPa之间，更优选地 小于40GPa。
仍然优选地，增强元件的最大正切模量小于65GPa，更优 选地小于60GPa。
根据一个优选实施例，圆周增强元件的至少一个连续层的 增强元件是金属增强元件，该金属增强元件所具有的拉伸应力曲线是 相对伸长的函数，其对于较小的拉伸具有较缓的梯度，而对于较大的 拉伸则具有基本为常数的较陡的梯度。圆周增强元件的连续层的这种 增强元件被称为"双模量"(bimodular)元件。
根据本发明的优选实施例，所述基本为常数的较陡的梯度 出现于相对伸长在0.1 %至0.5%之间及以上。
在取自轮胎的增强元件上测量上述增强元件的不同特性。
更适于制造根据本发明的圆周增强元件的至少一个连续层 的增强元件是如公式21.23所示的组件，公式21.23的结构为 3x(0.26 + 6x0.23) 4.4/6.6 SS;这种成股缆线由21条基本帘线形成， 该基本帘线的公式为3x(l + 6)，三个股扭结在一起，每一股均由7条 帘线形成，形成中央芯的一条帘线直径为26/100mm，六条缠绕帘线的 直径为23/100mm。这样的缆线在0.7%的伸长条件下具有45GPa的正 割模量以及98GPa的最大正切模量，所述两个模量都在拉伸应力曲线
上测得，该曲线是参照增强元件的金属截面由20MPa的预应力所确定的伸长的函数，该拉伸应力对应于参照增强元件的金属截面测得的张力。当拉伸应力曲线是参照增强元件的整体截面由lOMPa的预应力所 确定的伸长的函数并且该拉伸应力对应于参照增强元件的整体截面测 得的张力时，在该拉伸应力曲线上，公式21.23的缆线在0.7%的伸长 条件下具有23GPa的正割模量和49GPa的最大正切模量。
同样，增强元件的另一实例是公式21.28中的组件，公式 21.28的结构为3x(0.32 + 6x0.28) 6.2/9.3 SS 。此缆线在0.7%的伸长条 件下具有56GPa的正割模量以及102GPa的最大正切模量，所述两个 模量都在拉伸应力曲线上测得，该曲线是参照增强元件的金属截面由 20MPa的预应力所确定的伸长的函数，该拉伸应力对应于参照增强元 件的金属截面测得的张力。当拉伸应力曲线是参照增强元件的整体截 面由lOMPa的预应力所确定的伸长的函数并且该拉伸应力对应于参照 增强元件的整体截面测得的张力时，在该拉伸应力曲线上，公式21.28 的缆线在0.7%的伸长条件下具有27GPa的正割模量和49GPa的最大 正切模量。'
这种增强元件在圆周增强元件的至少一个连续层中的使用 特别可以保持所述层具有满意的刚度，包括在传统制造工艺中的成型 和硫化阶段之后。
根据本发明的第二实施例，连续层的圆周增强元件可以由 不可拉伸的金属元件段构成，以形成长度远小于最短层的周长、同时 优选地比所述周长的0.1倍大的部分，部分之间的段轴向彼此偏移。仍 然优选地，圆周增强元件的连续层的单位宽度的拉伸弹性模量小于在 相同条件下测得的最具拉伸性的工作胎冠层的拉伸弹性模量。这样的 实施例可以以简单的方式赋予圆周增强元件的连续层可以简便调节的 模量(通过选择同一行的部分之间的间隔)，但在所有情况下，该模量 都低于由相同但连续的金属元件构成的层的模量，圆周增强元件的连 续层的模量在取自轮胎的切割元件的硫化层上测量。
根据本发明的第三实施例，连续层的圆周增强元件是波动 金属元件，波动幅度与波长的比值"/义至多等于0.09。优选地，圆周增 强元件的连续层的单位宽度的拉伸弹性模量小于在相同条件下测得的 最具拉伸性的工作胎冠层的拉伸弹性模量。
金属元件优选是钢缆。
根据本发明的一个变化实施例，圆周增强元件的至少一个连续层径向设置在两个工作胎冠层之间。
根据后一变化实施例，圆周增强元件的连续层可以比位于 其他工作胎冠层径向外侧的相似层更显著地限制胎体增强件的增强元 件的压缩。优选地，其通过至少一个工作层与胎体增强件径向隔开， 从而限制所述增强元件上的应力并不使其过度疲劳。
同样有利地，在圆周增强元件的连续层径向设置在两个工 作胎冠层之间的情况下，径向邻近圆周增强元件层的工作胎冠层的轴 向宽度大于所述圆周增强元件层的轴向宽度。


参考图1至6，根据对本发明的实施例的描述，本发明的其他有利细节和特点将显而易见，其中图1是根据本发明的一个实施例的轮胎的子午面视图； 图2是根据本发明的第二实施例的轮胎的子午面视图； 图3是根据本发明的第三实施例的轮胎的子午面视图； 图4是根据本发明的第四实施例的轮胎的子午面视图； 图5是根据本发明的第五实施例的轮胎的子午面视图； 图6是根据本发明的第六实施例的轮胎的子午面视图。
为了简化理解，附图没有按比例显示。附图只显示了轮胎的一半视图，该视图可相对于表示轮胎圆周中面或者赤道面的轴XX'对称延伸。
具体实施方式
在图1中，尺寸为315/80R 22.5X的轮胎1具有0.80的样 式比率H/S， H是在轮胎l的安装轮缘上的轮胎高度，S是其最大轴向 宽度。所述轮胎1包括锚固在两个胎圈(在图中未显示)中的径向胎 体增强件2。胎体增强件由单层金属缆线构成。该胎体增强件2被胎冠 增强件4包裹，从径向内侧向外侧由下述结构形成
一非包裹的不可拉伸金属11.35缆线形成的第一工作层41，所述缆线在帘布层的整个宽度上连续，并以18。角定位，一非包裹的不可拉伸金属11.35缆线形成的第二工作层42，所述 缆线在帘布层的整个宽度上连续，并以18。角定位，并且与层4]的金 属缆线交叉；层42轴向上小于层41，一圆周定向的由缆线形成的附加层43;附加层43具有波动，波 动的波长X为40mm，峰峰幅度a为8mm;层43径向邻近并位于径向 外侧工作层42的外部，并轴向向外延伸直到层42的轴向外侧端。测 试一方面在4.23缆线上进行，另一方面在PET 144x2织物缆线上进行。
第一工作层41的轴向宽度L4i等于226mm。
第二工作层42的轴向宽度L"等于206mm。
附加层43具有53mm的宽度；
胎冠增强件本身被胎面5超过。
橡胶层P径向位于工作胎冠层41外侧并与之接触。径向位 于橡胶混合物层P外侧并与之接触的橡胶混合物层G与层42接触。在 图1所示的情况下，轮廓元件G覆盖所述工作层41的端部，并延伸超 过所述层41的轴向外侧端，然而轮廓元件P的轴向外侧端优选地不超 过所述层41的轴向外侧端。轮廓元件P和G的组件形成被称作分离橡 胶的橡胶层。橡胶混合物层P和G的组合特别地提供了工作层41与径 向外侧的工作层42的端部之间的分离。两个工作帘布层41和42之间 的橡胶混合物轮廓元件P和G的接合区域由帘布层42和帘布层41的 端部之间的厚度定义，或者更确切地由帘布层42和帘布层41的端部 之间的径向距离d以及由橡胶混合物轮廓元件G在其轴向内侧端与轴 向最窄的工作胎冠帘布层42之间的轴向宽度D定义。径向距离d等于 3.5mm。轴向距离D等于20mm，或大致是工作层42的增强元件的直 径^的13.3倍，直径^等于1.5mm。
两个工作布帘层41和42各自具有由同样的橡胶混合物形 成的内衬，即与增强元件接触的橡胶混合物层。对于不同的层，内衬 的属性可以相同，或者可以不同。
橡胶混合物层P和G以及工作帘布层42的压延成形层在 10。/。的伸长条件下分别具有弹性模量MP、 MG和MC，选择这些弹性
模量使其满足以下关系MP<MGSMC。轮胎1的这样一个实施例可以减小工作层42的压延成形层内的、穿过与保护帘布层42接触的橡 胶混合物层G直到与工作帘布层41接触的橡胶混合物层P的应力，这 可以提高胎冠结构对工作帘布层41和42端部之间分离的抵抗性。
图2中，轮胎21与图1中所示的轮胎的不同之处首先在于 其进一步包括_由弹性金属18x23缆线形成的保护层244，其轴向宽度等于 86mm 。一被称为三角层的增强元件245的补充层，其宽度基本等于 200mm，由不可拉伸的金属9x28缆线构成。该层245的增强元件与圆 周方向形成大约45。的角度，并按照与工作层241的增强元件相同的方 向定位。该层245尤其可以有利于吸收轮胎的胎冠区域中所有增强元 件都要承受的横向压縮应力。
其次，轮胎21与图1中所示的轮胎的不同之处还在于其具 有附加层243，该附加层243延伸超过层242的轴向外侧端并与层241 接触，并且延伸到所述层241的轴向外侧端。因此，轮廓元件G的轴 向外侧端被层241的端部轴向限制。附加层243的宽度为65mm。
图3中，轮胎31与图2中所示的轮胎的不同之处在于附 加层343轴向延伸超过工作层341的端部。附加层343的宽度为75mm。
本发明的另一变化实施例(未在图中示出)涉及到附加层， 该附加层轴向延伸超过轴向外侧工作层的轴向外端并且与径向内侧工 作层的端部之间的距离保持大于1.5mm。根据这样的变化实施例，附 加层的端部可以轴向位于两个工作层的端部之间或者超过轴向最宽的 工作层的端部。
在图4中，轮胎41与图3中所示的轮胎的不同之处在于 其包括附加层443，附加层443被插入在两个工作层441和442之间。 事实上，层443径向邻近并位于层442的内侧；根据本发明的此实施 例，附加层443还与层441径向相邻。根据本发明未在图中显示的其 他实施例，附加层443可以仅与工作胎冠层442接触，或者仅与工作 胎冠层441接触，可以径向邻近并位于上述层的外侧，也可以径向邻 近并位于上述层的内侧。
图5显示了根据本发明的变化实施例的轮胎51，与图1 的实施例相比，其还包括圆周增强件的连续层546，该层插入工作层 541和542之间。该连续层546的宽度1^546为185mm，小于工作层541 和542的宽度。
图6还显示了根据本发明的另一变化实施例的轮胎61， 与图2的实施例相比，其具有径向邻近附加层643并位于附加层643 外侧的保护层644。根据此实施例，附加层643的轴向内侧端因此径向 地位于工作层642和保护层644之间，在工作层642与保护层644之 间的轴向宽度为10mm。
图6中，相对于具有此保护层的其他附图加宽了此保护 层；可通过更宽的附加层获得图中未显示的相似结果，所述附件层的 轴向内侧端进一步位于内侧，以获得与比图6中所示轴向宽度更窄的 保护层的重叠。
根据图2所示对根据本发明制造的轮胎进行了测试，并且 与相同的但使用传统配置生产的参考轮胎进行了比较。测试一方面在 4.23型附加层的金属增强件上进行，另一方面在PET 144x2型织物增 强件上进行。 '
传统轮胎不包括附加层43。在另一方面，其包括保护层 和三角层。
第一耐久性测试在相同车辆上安装每一种轮胎，并使每一 车辆沿着直线路径行驶，为了加速这类测试，轮胎受到比评估载荷更 大的载荷。
装配传统轮胎的参考车辆在行驶开始时附加了每轮胎 3600kg的载荷，在行驶结束时，改变载荷达到4350kg。
装配根据本发明的轮胎的车辆在行驶开始时附加了每轮 胎3800kg的载荷，在行驶结束时，改变载荷达到4800kg。
当轮胎被破坏和/或不再正常工作时，测试结束。
这样进行的测试显示，安装了根据本发明的具有金属增强 件或者织物增强件的轮胎的车辆能够比参考车辆行驶更长或相同的距 离。
在测试机器上进行了其他耐久性测试，在载荷条件从额定
载荷的60%变化到200%的条件下以及在推力条件从被施加载荷的0 倍变化到0.35倍的条件下，交替地改变左转、右转、然后再沿直线行 驶的顺序。速度在30至70km/h之间。当轮胎被破坏和/或不再正常工 作时，测试结束。
获得的结果显示根据本发明的具有金属增强件以及织物 增强件的轮胎所行驶的距离的增加，该距离比参考轮胎所行驶的距离 更长。
权利要求
1、一种具有径向胎体增强件的轮胎，包括由不可拉伸的增强元件形成的至少两个工作胎冠帘布层构成的胎冠增强件，所述增强元件在一个帘布层与另一帘布层之间交叉并与圆周方向形成10°至45°之间的角，所述胎冠增强件自身被胎面径向覆盖，所述胎面通过两个侧壁结合至两个胎圈，至少两个工作层具有不同的轴向宽度，其特征在于至少一个第一橡胶混合物轮廓元件P将一个工作层与轴向较窄的第二层的至少一端分隔；第二橡胶混合物轮廓元件G将所述轮廓元件P在径向上至少部分地与所述轴向较窄的工作层的内衬C隔开；所述第一和第二橡胶混合物轮廓元件P和G以及所述内衬C在10％的伸长的拉伸条件下分别具有正割弹性模量MP、MG、以及MC，并且MC≥MG＞MP；所述轮胎在每一肩部中包括附加的至少一个增强元件层，所述增强元件沿圆周定向并具有波动；所述附加层的轴向内侧端径向地邻近至少一个工作胎冠层的边缘。
2、 如权利要求1所述的轮胎，其特征在于附加层的增强元件呈现 波动，波动的波长X介于10mm到50mm之间。
3、 如权利要求1或2所述的轮胎，其特征在于附加层的增强元件 呈现波动，波动的幅度a介于2mm到10mm之间。
4、 如权利要求1至3其中之一所述的轮胎，其特征在于所述附加 层的轴向内侧端径向邻近轴向最窄的工作胎冠层的边缘，并优选地位 于所述轴向最窄的工作胎冠层的边缘的径向外侧。
5、 如权利要求1至4其中之一所述的轮胎，其特征在于所述附加 层的轴向外侧端与轮胎的赤道面相距一段距离，该距离小于或等于所 述赤道面和与其相邻的工作层的端部之间的距离。
6、 如权利要求1至4其中之一所述的轮胎，其特征在于所述附加 层的轴向外侧端位于与其相邻的工作胎冠层的端部的轴向外侧。
7、 如权利要求1至6其中之一所述的轮胎，其特征在于所述附加 层和轴向最宽的工作胎冠层的端部之间的距离大于1.5mm。
8、 如权利要求1至6其中之一所述的轮胎，其特征在于至少部分 的所述附加层在径向和/或轴向上与轴向最宽的工作层的边缘相邻。
9、 如权利要求1至8其中之一所述的轮胎，其特征在于所述第一 轮廓元件P的轴向外侧端与轮胎的赤道面相距一段距离，该距离小于 所述赤道面与轴向最宽的工作层的端部之间的距离。
10、 如权利要求1至9其中之一所述的轮胎，其特征在于所述第 二橡胶混合物轮廓元件G的轴向外侧端与所述赤道面相距一段距离， 该距离至少等于所述增强元件的轴向较窄的帘布层的宽度的一半。
11、 如前述权利要求中任一项所述的轮胎，其特征在于第二橡胶 混合物轮廓元件G的轴向内侧端与赤道面相距一段距离，该距离至多 等于所述赤道面与所述第一橡胶混合物轮廓元件P的轴向内侧端之间 的距离。
12、 如前述权利要求中任一项所述的轮胎，其特征在于轴向最宽 的工作胎冠层位于其他工作胎冠层的径向内侧。
13、 如前述权利要求中任一项所述的轮胎，其特征在于轮廓元件P 和/或G的轴向最内侧端与轴向最窄的工作胎冠帘布层的端部之间的所 述轮廓元件P和/或G的轴向宽度D为<formula>formula see original document page 3</formula>其中A是径向外侧工作胎冠帘布层的增强元件的直径。
14、 如前述权利要求中任一项所述的轮胎，其特征在于轮廓元件P 和/或G的轴向最内侧端与轴向最窄的工作胎冠层的轴向外侧端之间的轮廓元件P和/或G的轴向宽度D大于5mm。
15、 如前述权利要求中任一项所述的轮胎，其特征在于在轴向最 窄的工作胎冠帘布层的轴向外侧端，轮廓元件P和G的总厚度使得被 轮廓元件P和/或G分隔的两个工作胎冠帘布层之间的径向距离d满足 下述关系3/5—2 <<i <5-^2其中^是径向外侧工作胎冠帘布层的增强元件的直径。
16、 如前述权利要求中任一项所述的轮胎，其特征在于轴向最宽 的工作胎冠层的轴向宽度与轴向最窄的工作胎冠层的轴向宽度之差在 5至30mm之间。
17、 如前述权利要求中任一项所述的轮胎，其特征在于工作胎冠 层的增强元件与圆周方向形成的角度小于30°，优选地小于25°。
18、 如前述权利要求中任一项所述的轮胎，其特征在于工作胎冠 层包括在一个帘布层和另一帘布层之间交叉、并与圆周方向形成在轴 向中可变的角度的增强元件。
19、 如前述权利要求中任一项所述的轮胎，其特征在于胎冠增强 件通过被称为保护帘布层的至少一个补充帘布层径向结束于被称为弹 性增强元件的外侧，该弹性增强元件相对于圆周方向以10。至45。之间 的角度定位，并与径向地与其邻近的工作帘布层的不可拉伸元件所形 成的角度处于相同方向。
20、 如前述权利要求中任一项所述的轮胎，其特征在于胎冠增强 件包括由金属增强元件形成的三角层，所述金属增强元件与圆周方向 形成大于40°的角。
21、 如前述权利要求中任一项所述的轮胎，其特征在于附加层的 增强元件是金属增强元件。
22、 如权利要求1至18其中之一所述的轮胎，其特征在于附加层 的增强元件是织物增强元件。
23、 如前述权利要求中任一项所述的轮胎，其特征在于胎冠增强 件包括至少一个圆周增强元件的连续层。
24、 如权利要求23所述的轮胎，其特征在于至少一个圆周增强元 件的连续层的轴向宽度小于轴向最宽的工作胎冠层的轴向宽度。
25、 如权利要求23或24所述的轮胎，其特征在于在两个工作胎 冠层之间径向配置至少一个圆周增强元件的连续层。
26、 如权利要求25所述的轮胎，其特征在于与圆周增强元件的连续层径向相邻的工作胎冠层的轴向宽度^:于所述圆周增强元件的连续层的轴向宽度。
27、 如权利要求23至26中任一项所述的轮胎，其特征在于圆周 增强元件的至少一个连续层的增强元件是金属增强元件，在0.7%的伸 长条件下，所述金属增强元件具有在10至120GPa之间的正割模量， 并具有小于150GPa的最大正切模量。
28、 如权利要求27所述的轮胎，其特征在于在0.7%的伸长条件 下，增强元件的正割模量小于100GPa并优选地大于20GPa，更优选地 在30至90GPa之间。
29、 如权利要求27或28所述的轮胎，其特征在于增强元件的最 大正切模量小于130GPa，优选地小于120GPa。
30、 如权利要求23至29中任一项所述的轮胎，其特征在于圆周增强元件的至少一个连续层的增强元件是金属增强元件，该金属增强 元件所具有的拉伸应力曲线是相对伸长的函数，对于较小的拉伸具有 较缓的梯度，而对于较大的拉伸则具有基本为常数的较陡的梯度。
31、 如权利要求23至26中任一项所述的轮胎，其特征在于圆周 增强元件的至少一个连续层的增强元件是金属增强元件段，以形成长 度小于最短的帘布层的周长、但比所述周长的O.l倍大的部分，部分之 间的段彼此轴向偏移，圆周增强元件的连续层的单位宽度的拉伸弹性 模量优选地小于在相同条件下测得的最具拉伸性的工作胎冠层的拉伸 弹性模量。
32、 如权利要求23至26中任一项所述的轮胎，其特征在于圆周 增强元件的至少一个连续层的增强元件是波动金属增强元件，波动幅 度a与波长X的比值"/义至多等于0.09，圆周增强元件的连续层的单位 宽度的拉伸弹性模量优选地小于在相同条件下测得的最具拉伸性的工 作胎冠层的拉伸弹性模量。
全文摘要
本发明涉及一种具有径向胎体增强件(2)的轮胎(1)，包括由不可拉伸的增强元件形成的至少两个工作胎冠帘布层(41、42)构成的胎冠增强件(4)，所述增强元件在一个帘布层与另一帘布层之间交叉并与圆周方向形成10°至45°之间的角，所述胎冠增强件自身被行驶胎面(5)径向覆盖，至少一个橡胶混合物的压延部分(P)将两个工作层隔开，第二橡胶混合物的压延部分(G)将所述压延部分(P)在径向上与轴向最窄的工作帘布层的内衬(C)隔开，所述第一和第二橡胶压延部分(P)和(G)以及所述内衬(C)在10％的伸长的拉伸条件下分别具有正割弹性模量MP、MG、以及MC，并且MC≥MG以及MG＞MP，所述轮胎在每一肩部中还包括至少一个圆周定向的增强元件层(43)，所述增强元件具有波纹，并且所述附加层的轴向内侧端径向地邻近至少一个工作胎冠帘布层的边缘。
文档编号B60C9/22GK101213093SQ200680023716
公开日2008年7月2日 申请日期2006年6月28日 优先权日2005年6月30日
发明者J·库埃 申请人:米其林技术公司;米其林研究和技术股份有限公司