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
用于重型车辆的轮胎本发明涉及具有径向胎体增强件的轮胎，特别涉及将要
安装在承载重型载荷并以持久的速度行驶的车辆(例如货车、拖拉机、 拖车、或公路客车)上的轮胎。目前，也是最通常地，轮胎的增强结构或者增强件，尤 其是重型车辆类的车辆轮胎的增强结构或者增强件，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。这种命名增强件的方式起源于制造方法，该制造方法包括制造一 系列以多个帘布层为形式的半成品，这些帘布层设有通常沿纵向的帘 线状增强件，然后将这些帘布层组装或堆叠来制造轮胎原坯。生产出 来的帘布层是平坦的，而且尺寸很大，随后要根据指定产品的尺寸进 行裁剪。首先，帘布层仍然是在基本平坦的状态下装配。然后，这样 制成的轮胎原坯通过成型而获得轮胎普遍具有的环状复曲外形 (toroidal profile)。然后把"收尾"半成品应用在轮胎原坯上，以得到准 备被硫化的产品。 这样的"传统"类型的方法，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 在轮胎的胎圈区域中。因此，对于此类方法，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向 后折叠。随后，胎体增强件就被锚固在胎圈中了。虽然有各种不同的制造及组装帘布层的方法，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建立在 这一方法上的词汇；因此被普遍使用的术语，尤其包括术语"帘布层"、 "胎体"、"胎圈金属丝"、"成型"等，用于指代从平坦外形到环 状复曲等外形的转变。
现在，严格地讲，有些轮胎不含有根据上述定义的"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，它们全部以连续的层的形式被应用于 环形复曲胎芯，该环形复曲胎芯的形状直接产生与处于所制造工艺中 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"品或者"帘布层"或者"胎圈金属丝"。基础产品，例如 橡胶混合物和帘线或长丝形式的增强元件，直接应用于胎芯。由于该 胎芯是环状复曲形状的，因此就不再需要对轮胎原胚进行成型以使其 从平坦外形变成环状形式的外形了。 而且，该文件中描述的轮胎也没有使用"传统的"胎体 帘布层绕胎圈金属丝的向后翻转。这种锚固方式被下面的设置所代替 在与所述侧壁增强结构相邻的位置设置圆周帘线，将它们全部包埋在 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，这 些半成品被特别设计用于快速、有效和简便地铺设在中央胎芯上。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物和/或增强元件来制造 其它部分的混合形式。 在本文中，为了考虑最近在产品制造领域和设计中的技 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方法的类型的术语代替。因此，术语"胎体类增 强件"或"侧壁增强件"能够被用来有效地指代传统方法中的胎体帘 布层的增强元件，以及通常应用于侧壁的根据不涉及半成品的方法制 造出的轮胎的相应增强元件。对于其部分，术语"锚固区域"既能够 容易地表示在传统方法中围绕胎圈金属丝的胎体帘布层的"传统"的 向后翻转，也能够表示由圆周增强元件、橡胶混合物以及相邻的通过 包含将元件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，在重型车辆轮胎类的轮胎中，胎体增强件锚固在 胎圈区域中的每一侧，并且被由至少两个层构成的胎冠增强件径向覆盖，该至少两个层相互重叠并由在每层中平行的帘线或缆线形成，并 且层与层之间交叉而形成与圆周方向成10。到45。之间的角度。所述构 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增强元件的金属的且可拉伸的增强元件构成。
其还可以包括一层具有低延展率并与圆周方向成在45°至90。之间的角 度的金属线或缆线，被称为带束帘布层(bmcing ply)的该帘布层在径向 上位于胎体增强件和所谓的第一工作胎冠帘布层之间，该第一工作胎 冠帘布层由角度绝对值至多为45。的平行帘线或者缆线形成。该带束帘 布层与至少所述工作帘布层构成三角增强件，该三角增强件在其承受 不同应力的情况下产生较小变形，带束帘布层的关键作用是抵抗轮胎 的胎冠区域中所有增强元件都要承受的横向压力。 在重型车辆的轮胎的情况下，通常设有单个保护层，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。在将要行驶在相对崎岖路面上的工程作业车辆的轮胎的情况下， 设置两个保护层是有利的，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 的工作层的不可拉伸的增强元件交叉。 当缆线受到等于断裂强度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强度的拉伸力的作用，其相对伸长 至少等于3%且具有小于150 GPa的最大正切模量时，所述缆线被称为 是弹性的。圆周增强元件是与圆周方向成关于0。的范围为2.5。至
-2.5°之间的角度的增强元件。轮胎的圆周方向，或者纵向方向，是对应于轮胎的外围
并由轮胎的滚动方向所定义的方向。轮胎的横向或轴向方向平行于轮胎的旋转轴。
径向方向是与轮胎的旋转轴相交并垂直的方向。
轮胎的旋转轴是在正常使用中轮胎转动所围绕的轴。
径向平面或子午平面是包含轮胎旋转轴的平面。
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圆周中平面或赤道平面是垂直于轮胎旋转轴并且将轮胎 分为两半的平面。橡胶混合物的"弹性模量"应理解为处于环境温度下， 在10%的变形条件下的正割拉伸模量(secant tensile modulus)。 对于橡胶混合物而言，模量的测量在拉伸条件下根据 1988年9月的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AFNOR-NFT-40101中的标准温度和湿度测
定条件)。对于金属线或缆线而言，断裂载荷(最大载荷，单位N)、 断裂强度(单位MPa)和断裂伸长(总伸长，单位％)的测量在拉伸条件下 根据1984年的ISO 6892进行。 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"公路"轮胎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，尽管轮胎行驶所需的所有条件都会要求增 加所覆盖公里数，由于轮胎的磨损降低了，也就要耗费轮胎的耐用性， 尤其是胎冠增强件的耐用性。 事实上，在胎冠增强件中存在应力，更具体地讲，在各 胎冠层之间存在剪切应力，加上轴向最短的胎冠层的末端处的工作温 度有不可忽略的升高，从而导致所述末端处的橡胶出现裂缝以及裂缝 的扩散。同样的问题存在于两层增强元件的边缘的情况下，所述另一 层不必与第一层径向邻近。 为了改善所研究类型的轮胎的胎冠增强件的耐久性，已 经提出了涉及层以及/或者设置在帘布层末端(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破 坏能力，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、覆盖至少胎冠增强件的侧 面和边缘的橡胶轮廓元件。为了避免各胎冠增强件帘布层之间的分离，法国专利FR2 222 232教导了用橡胶垫包覆增强件的末端，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FR 2 728 510提出， 一方面，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帘布 层，该帘布层由与圆周方向形成至少为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，另 一方面，在两个工作胎冠帘布层之间设置由基本与圆周方向平行定向 的金属元件形成的附加帘布层。 在特别严酷的条件下，这样构造的轮胎的加长的行驶就 这些轮胎的耐久性而言已经展现出一些限制。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，已经提出将基本与圆周方向平行的增强元件的至少一个附加层 与有角度的工作胎冠层结合。法国申请WO 99/24269提出，特别地， 在赤道平面的每一侧并在基本平行于圆周方向的增强元件的直接轴向 连续的附加帘布层中，以一定的轴向距离联结由在各帘布层之间交叉 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宽度的剩余部分上使它们脱离联 结。 该层圆周增强元件通常由至少一根金属缆线构成，该至 少一根金属缆线缠绕，从而形成以相对于圆周方向小于8。的角度铺设 的螺线(spiml)。最初制造的缆线在铺设之前包覆有橡胶混合物。随后， 当对轮胎进行硫化时，在压力和温度的影响下，该橡胶混合物渗入缆 线。可以在制造缆线和对其进行铺设之间的中间阶段对缆线进行橡胶 混合物的包覆，从而以巻轴的形式进行储存。制造的替换形式是在铺 设所述缆线的同时，或者更精确地，恰好在铺设所述缆线之前使橡胶 混合物包覆缆线。 在高速公路上加长行驶的过程中，就耐久性和磨损而言 所得到的结果是令人满意的。然而，已经发现，例如为了到达作业场 所或卸货区域，同样的车辆有时必须行驶在公路或未铺设沥青的路面 上。在这些区域以较低速度行驶，然而轮胎，特别是其胎面会遭受例如由于石头的压力形成的撞击，这些石头对于轮胎磨损的性能是极其 有害的。 本发明的一个目的是提供一种用于"重型车辆"的轮胎， 当行驶在公路上，其耐久性和磨损性能得以维持，当行驶在未铺设沥 青的路面上，其磨损性能得到了改善。 根据本发明，该目的是通过一种具有径向胎体增强件的 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，该不可拉伸的增强元件在层与层之间交叉并且 与圆周方向形成10。至45。之间的角度，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，所述胎冠增强件包 括至少一层圆周增强元件，该层圆周增强元件由至少一个中央部分和 两个轴向外侧部分构成，并且所述中央部分的圆周增强元件所包覆的 橡胶混合物的弹性模量小于所述轴向外侧部分的圆周增强元件所包覆 的橡胶混合物的模量。 根据本发明的优选实施方案，所述中央部分的圆周增强 元件所包覆的橡胶混合物的弹性模量比所述轴向外侧部分的圆周增强 元件所包覆的橡胶混合物的模量小至少30%。 优选地，所述中央部分的圆周增强元件所包覆的橡胶混 合物的弹性模量小于15 MPa，并且优选小于8 MPa。 更优选地，所述轴向外侧部分的圆周增强元件所包覆的 橡胶混合物的弹性模量小于30 MPa，并且优选小于15 MPa。为了制造这样的一层圆周增强元件，可以使用最初覆盖 的不同缆线，或者选择性地使用布置时覆盖的缆线。在实施方案的后 一种选择性形式中，其可以是单根缆线，其包覆的橡胶混合物是变化 的；或者选择性地是缆线铺设设备的完全改变，从而铺设包含不同包 覆橡胶混合物的不同缆线。 因此，当根据本发明所限定的轮胎以较高速度行驶在公 路上时，其保持了满意的属性，并且就抵抗磨损而言，并且更具体地 就抵抗撞击而言，其也具有相比公知轮胎显著提高的性能。
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事实上，发明人已经能够表明，发生在未铺设沥青的地 面上的撞击主要影响轮胎胎面的中央部分，后者似乎总是最多被暴露 的。 根据本发明所限定的轮胎将使轮胎轴向中央部分的径向 方向变软(softening)，因为特别是在轮胎的该中央区域的圆周增强元件 的刚度较低，其与圆周增强元件所包覆的橡胶混合物在不同轴向部分 中的模量相关。从所得到的结果来看，这样的变软使得胎面吸收来自 诸如石头的障碍物的撞击，这些障碍物存在于车辆行驶的路面上。 在中央部分中增强元件的刚度保持为足够使得轮胎在该 中央部分中具有足够的包裹(belting)，从而使轮胎能够经受住特别是处 于充气过程中或者高速行驶时所施加的应力，并且能够限制所述胎冠 增强件的圆周膨胀。 根据本发明的实施方案的有利的替代形式，该层圆周增 强元件的轴向宽度大于0.5XS。 S为当轮胎安装在其实用轮缘上并且被充气到其建议压 力时该轮胎的最大轴向宽度。多个层的增强元件的轴向宽度在轮胎的横截面上进行测 量，从而轮胎处于放气状态。 根据本发明的实施方案的优选替代形式，该层圆周增强 元件的中央部分的轴向宽度大于0.15 XS，且小于0.5 XS。 有利地，根据本发明，该层圆周增强元件的轴向外侧部 分的每一个的轴向宽度小于0.45XS。 本发明还具有的优点在于，构成胎冠结构的至少一层沿 径向存在于轴向最外侧的"肋"或主要沿纵向定向的花纹之下。如前 所述，本实施方案提高了所述花纹的刚度。有利地，该层圆周增强元 件沿径向存在于轴向最外侧的"肋"或主要沿纵向定向的花纹之下。 根据本发明的优选实施方案，至少两个工作胎冠层具有 不同的轴向宽度，轴向最宽的工作胎冠层的轴向宽度和轴向最窄的工 作胎冠层的轴向宽度之差在10至30 mm之间。 优选地，轴向最宽的工作胎冠层径向位于其它工作胎冠 层的内侧。
根据本发明的优选实施方案，该层圆周增强元件沿径向 设置在两个工作胎冠层之间。有利地，根据本发明，与该层圆周增强元件径向邻近的
工作胎冠层的轴向宽度大于该层圆周增强元件的轴向宽度，并且优选 地，与该层圆周增强元件邻近的所述工作胎冠层位于赤道平面的每一 侧，并且处于在轴向宽度上联结的直接轴向连续的该层圆周增强元件 中，从而通过橡胶混合物的轮廓元件至少在所述两个工作层公共的剩 余宽度上使它们脱离联结。 在本发明的含义中，联结层是这样的层所述层的各个 增强元件以至多1.5mm沿径向分离，橡胶的所述厚度在所述增强元件 的各自的上下母线之间沿径向进行测量。 在邻近该层圆周增强元件的工作胎冠层之间设置这样的 联结，会降低作用在与该联结最接近的位置处的轴向最外侧的圆周元 件上的拉伸应力。工作胎冠层内(inter-working ply)的脱离联结的轮廓元件
的厚度按照最窄工作胎冠层的末端进行测量，该厚度将至少等于两毫 米，并且优选为大于2.5 mm。 根据本发明的有利实施方案，至少一层圆周增强元件的 增强元件为金属增强元件，在0.7%的伸长条件下，其具有在10至120 GPa之间的正割模量，并具有小于150 GPa的最大正切模量。根据优选实施方案，在0.7%的伸长条件下，增强元件的 正割模量小于100 GPa并大于20 GPa，优选地在30至90 GPa之间， 更优选地小于80 GPa。 仍然优选地，增强元件的最大正切模量小于130GPa，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的预载荷确定的伸长的函数，该拉伸应力对应 于施加到增强元件的金属横截面所测得的张力。 在拉伸应力曲线上能够测量同样的增强元件的模量，该 曲线是参照增强元件的整体截面以10 MPa的预载荷确定的伸长的函 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
12件的整个横截面是由金属和由橡胶构成的复合元件的横截面，橡胶特 别地在轮胎硫化阶段渗入增强元件。 根据相对于增强元件的整个横截面的这种模式，至少一 层圆周增强元件的轴向外侧部分和中央部分的增强元件是金属增强元
件，在0.7%的伸长条件下，其具有5至60 GPa之间的正割模量，并 且其最大正切模量小于75 GPa。 根据优选实施方案，在0.7%的伸长条件下，增强元件的 正割模量小于50 GPa并大于10 GPa，优选地在15至45 GPa之间，更 优选地小于40 GPa。 仍然优选地，增强元件的最大正切模量小于65 GPa，更 优选地小于60GPa。 根据优选实施方案，至少一层圆周增强元件的增强元件 是金属增强元件，该金属增强元件具有作为相对伸长的函数的拉伸应 力曲线，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。附加帘布层的这种增强元件通常被称为 "双模量"(bi-modulus)元件。 根据本发明的优选实施方案，所述基本为常数的较陡的 梯度出现于0.1%至0.5。％之间的相对伸长之上。 在取自轮胎的增强元件上测量增强元件的上述不同特性。 根据本发明，尤其适于制造的至少一层圆周增强元件的 增强元件是如公式21.23所示的组件，公式21.23的结构为3 X (0.26+6 X0.23) 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等于26/100 mm，六条缠绕帘线的直径等于 23/100 mm。这样的缆线在0.7%的伸长条件下的正割模量等于45 GPa， 最大正切模量等于98 GPa，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20 MPa的预载荷所确定的伸长 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。在 作为参照增强元件的整体截面由10 MPa的预载荷所确定的伸长的函 数的拉伸应力曲线上，该拉伸应力对应于参照增强元件的整体截面的测得的张力，公式21.23的缆线在0.7%伸长条件下具有23 GPa的正割模量和49 GPa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3 X(0.32+6X0.28) 6.2/9.3 SS。此缆线在0.7%的伸长条件下的正割模量等于56 GPa，最大正切模量等于102 GPa，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的预载荷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。在作为参照增强元件的整体截面由lOMPa的预载荷所确定的伸长的函数的拉伸应力曲线上，该拉伸应力对应于参照增强元件的整体截面测得的张力，公式21.28的缆线在0.7%伸长条件下具有27 GPa的正割模量和49 GPa的最大正切模量。 在至少一层圆周增强元件中使用这种增强元件，特别可以使所述层保持满意的刚度，即使在传统制造方法中的成型和硫化阶段之后。 根据本发明的第二实施方案，圆周增强元件可以由不可拉伸的金属元件段(cut)构成，以形成长度远小于最短层的周长、同时优选地大于所述周长的0.1倍的部分，部分之间的段轴向彼此偏移。仍然优选地，附加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。这样的实施方案可以以简单的方式赋予该层圆周增强元件能够简便调节的模量(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，附加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方案，圆周增强元件是波动金属增强元件，波动幅度与波长的比值a/X至多等于0.09。优选地，附加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。 为了降低作用在轴向最外侧的圆周元件上的拉伸应力，本发明的优势还在于，工作胎冠层的增强元件与圆周方向形成的角度小于30°，并且优选为小于25。。
根据本发明的实施方案的另一有利替换形式，工作胎冠
层包括从一个帘布层到另一个帘布层交叉而与圆周方向形成角度的增强元件，所述角度根据轴向方向而变化，在增强元件的多个层的轴向外侧边缘上的所述角度大于在圆周中平面处所测量的所述元件的角度。本发明的这种实施方案可以提高某些区域中的圆周刚度，而另一方面会降低其它区域中的圆周刚度，从而显著降低胎体增强件的压力。 本发明的优选实施方案还在于，胎冠增强件通过由所谓的弹性增强元件构成的被称为保护帘布层的至少一个附加帘布层沿径向补充在外侧，所述弹性增强元件相对于圆周方向以10。至45。之间的角度定向，并与径向与其邻近的工作胎冠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大的轴向宽度，从而所述保护层覆盖最窄的工作层的边缘，并且当该工作层为最窄的径向最上层时，使得其在轴向连续的附加增强件中与最宽的工作胎冠层在轴向宽度上联结，从而通过至少为2 mm厚的轮廓元件在外侧沿轴向与所述最窄的工作层脱离联结。在如上所述的情况下，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联结，所述轮廓元件的厚度稍微小于分离所述两个工作层的边缘的轮廓元件的厚度，并且在另一方面，可以具有比最宽的胎冠层的轴向宽度小或大的轴向宽度。 根据本发明的前述实施方案的任意一种，通过由钢形成的不可拉伸金属增强元件的带束层(bmdng layer),胎冠增强件还可以沿径向补充在胎体增强件和沿径向最接近所述胎体增强件的内侧工作层之间的内部，所述不可拉伸金属增强元件与圆周方向形成大于60°的角度，并与沿径向最接近的胎体增强层的增强元件所形成的角度处于相同方向。 参考

图1至4，根据下文对本发明的某些示例性实施方案的描述，本发明的其它细节和有利特点将显而易见，其中-图l:根据本发明的一个实施方案的轮胎的子午面视-图2:显示作为不同缆线的伸长的函数的拉伸力曲线的图表；
-图3:根据本发明的第二实施方案的轮胎的子午面视-图4:根据本发明的第三实施方案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，该视图相对于表示轮胎圆周中平面或者赤道平面的轴
线XX'对称延伸。 在图1中，尺寸为315/60R 22.5的轮胎1具有的纵横比H/S等于0.60， H是在其安装轮缘上的轮胎1的高度，S是最大轴向宽度。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，从径向内侧到外侧由下述结构构成
-由未包裹的不可拉伸的11.35金属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。角定向，
-由钢21 X28金属缆线形成的一层圆周增强元件42，所述缆线为"双模量"类型，由三部分形成，这三部分为两个轴向外侧部分421和一个中央部分422，
-由未包裹的不可拉伸的11.35金属缆线形成的第二工作层43，所述缆线在帘布层的整个宽度上连续，并以26。角定向，并且与层41的金属缆线交叉；
-由18X23弹性金属缆线形成的保护层44。胎冠增强件本身由胎面6所覆盖。轮胎的最大轴向宽度S等于319 mm。第一工作层41的轴向宽度L4,等于260mm。 第二工作层43的轴向宽度L43等于245mm。宽度L41和L43之差等于15 mm。 对于该层圆周增强元件42的整个轴向宽度L42，其等于200 mm，轴向外侧部分421的每一个都具有等于50 mm的轴向宽度L421，因此小于S的45X。
中央部分的宽度1^22等于105 mm。
被称为保护帘布层的最终胎冠帘布层44的的宽度L44等于180 mm。 轴向外侧部分421的21 X28钢金属缆线所包覆的橡胶混合物的模量等于10MPa。 中央部分422的21 X28钢金属缆线所包覆的橡胶混合物的模量等于5 MPa。图2显示了描述对于21 X 28缆线的该层圆周增强元件42裸露和包覆有不同混合物时的拉伸力和伸长的曲线，纵轴为拉伸力，单位牛顿，横轴为伸长，单位毫米。 对于包覆有混合物的缆线的测量是在抽取自轮胎的缆线中进行的，因此轮胎已经被硫化，所以混合物已经渗入缆线。 曲线27表示作为用于裸露21X28缆线的伸长的函数的拉伸力的曲线。曲线28表示作为用于包覆有橡胶混合物并从该层圆周增强元件42的中央部分422抽取的21X28缆线的伸长的函数的拉伸力的曲线。曲线29表示作为用于包覆有橡胶混合物并从该层圆周增强元件42的轴向外侧部分421之一处抽取的21X28缆线的伸长的函数的拉伸力的曲线。 这些曲线显示了设置包覆金属缆线的橡胶混合物有助于提高缆线的刚度， 一方面，缆线的结构伸长降低了，另一方面，最大正切模量增大了。另外，这些曲线还显示所给缆线结构伸长的降低以及最大正切模量的增大随着所述缆线所包覆的橡胶混合物的弹性模量而增加。 在图3中，轮胎1与图1中所示轮胎的不同之处在于，两个工作层41和43在赤道平面的每一侧上且沿轴向在该层圆周增强元件42的连续部分中在轴向宽度1上联结。第一工作层41的缆线和第二工作层43的缆线在轴向宽度1上联结，两个层沿径向相互以橡胶层相分离，橡胶层的厚度极小，并对应于压延到形成每个工作层41、 43的未包裹的11.35金属缆线尚的橡胶层厚度的两倍，也即0.8mm。在对于两个工作层公共的剩余宽度上，两个工作层41、 43以图中未示出的橡胶轮廓元件相分离，所述轮廓元件的厚度从联结区域的轴向末端
17向最窄工作层的末端增加。所述轮廓元件有利地沿径向足够宽，从而 覆盖在此情况下作为与胎体增强件径向最接近的工作层的最宽工作层 41的末端。 在图4中，轮胎1与图1中所示轮胎不同在于，其包括 被称为带束元件的增强元件的附加层45，该附加层45的宽度基本等于 工作层43的宽度。该层45的增强元件与圆周方向形成大约60。的角度， 并且与工作层41的增强元件沿相同方向定向。该层45特别有助于抵 抗轮胎的胎冠区域中的所有增强元件所承受的横向压縮力。 已经在按照图1所示的根据本发明所生产的轮胎上进行 了测试，并且将该测试与按照传统构造所生产的同样的参考轮胎进行 了比较。 该参考轮胎包括一层圆周增强元件，该增强元件由在缆 线的整个长度上包覆同样的橡胶混合物的同样的缆线构成。 通过在同样的车辆上安装每一个轮胎，并且使每一车辆 都沿直线行驶，来进行第一耐久性测试，轮胎承受超过额定载荷的载 荷以便使该类测试加速进行。相关车辆的每个轮胎的载荷为4000 kg。 通过测试装置在轮胎上施加载荷和侧滑角度，来进行另 一耐久性测试。通过在根据本发明的轮胎和参考轮胎上施加同样的载 荷和同样的侧滑角度来进行测试。因而，这样进行的测试显示，在每一个这样的测试中， 对于根据本发明的轮胎和对于参考轮胎，距离基本相同。因此，就耐 久性而言，根据本发明的轮胎具有与参考轮胎基本相同的性能。 最后，其它行驶测试在具有起伏的没有铺设沥青的地面 上进行，以模拟对于轮胎胎面特别有害的石头的存在。 最后的这些测试显示，经过同样的距离之后，根据本发 明的轮胎相比参考轮胎显示了并不严重的破坏，对于参考轮胎的破坏 极大导致不能进一步使用参考轮胎了 。 已经具体结合示例性实施方案对本发明进行了描述，本 发明不应当被认为限制于这些实例。尽管其本发明的应用领域内，例 如该层圆周增强元件可以由多于三部分构成，从而使其在橡胶混合物上呈现逐步变化的弹性模量，并由此在从轮胎的胎冠向该层圆周增强 元件的轴向外侧末端的圆周增强元件上呈现逐步变化的弹性模量。
权利要求
1、一种具有径向胎体增强件的轮胎，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，该不可拉伸的增强元件在层与层之间交叉并且与圆周方向形成10°至45°之间的角度，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，所述胎冠增强件包括至少一层圆周增强元件，其特征在于，该层圆周增强元件由至少一个中央部分和两个轴向外侧部分构成，并且特征在于，所述中央部分的圆周增强元件所包覆的橡胶混合物的弹性模量小于所述轴向外侧部分的圆周增强元件所包覆的橡胶混合物的模量。
2、 根据权利要求1所述的轮胎，其特征在于，所述中央部分的圆 周增强元件所包覆的橡胶混合物的弹性模量比所述轴向外侧部分的圆 周增强元件所包覆的橡胶混合物的模量小至少30% 。
3、 根据权利要求1或2所述的轮胎，其特征在于，所述中央部分 的圆周增强元件所包覆的橡胶混合物的弹性模量小于15 MPa。
4、 根据权利要求1至3之一所述的轮胎，其特征在于，所述轴向 外侧部分的圆周增强元件所包覆的橡胶混合物的弹性模量小于30 MPa。
5、 根据前述权利要求之一所述的轮胎，其特征在于，该层圆周增 强元件的中央部分的轴向宽度大于0.15XS，且小于0.5XS。
6、 根据前述权利要求之一所述的轮胎，其特征在于，该层圆周增 强元件的轴向外侧部分的每一个的轴向宽度小于0.45 X S。
7、 根据前述权利要求之一所述的轮胎，其特征在于，该层圆周增 强元件沿径向设置在两个工作胎冠层之间。
8、 根据前述权利要求之一所述的轮胎，至少两个工作胎冠层具有 不同的轴向宽度，其特征在于，轴向最宽的工作胎冠层的轴向宽度和轴向最窄的工作胎冠层的轴向宽度之差在10至30mm之间。
9、 根据权利要求8所述的轮胎，其特征在于，轴向最宽的工作胎 冠层径向位于其它工作胎冠层的内侧。
10、 根据前述权利要求之一所述的轮胎，其特征在于，与该层圆 周增强元件径向邻近的工作胎冠层的轴向宽度大于该层圆周增强元件 的轴向宽度。
11、 根据权利要求10所述的轮胎，其特征在于，与该层圆周增强 元件邻近的所述工作胎冠层位于赤道平面的每一侧，并且处于在轴向 宽度上联结的直接轴向连续的该层圆周增强元件中，从而通过橡胶混 合物的轮廓元件至少在所述两个工作层公共的剩余宽度上使它们脱离 联结。
12、 根据前述权利要求之一所述的轮胎，其特征在于，至少一层 圆周增强元件的增强元件为金属增强元件，在0.7%的伸长条件下，其 具有在IO至120GPa之间的正割模量，并具有小于150GPa的最大正 切模量。
13、 根据权利要求12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100 GPa，优选为大于20GPa，更 优选地在30至90 GPa之间。
14、 根据权利要求12和13之一所述的轮胎，其特征在于，增强 元件的最大正切模量小于130 GPa，优选地小于120 GPa。
15、 根据前述权利要求之一所述的轮胎，其特征在于，至少一层 圆周增强元件的增强元件为金属增强元件，所述金属增强元件具有作 为相对伸长的函数的拉伸应力的曲线，所述曲线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。
16、 根据权利要求l或ll之一所述的轮胎，其特征在于，至少一 层圆周增强元件的增强元件为金属增强元件，所述金属增强元件被切 割成段，以形成长度小于最短帘布层的周长、同时大于所述周长的O.l 倍的部分，部分之间的段轴向彼此偏移，附加层的单位宽度的拉伸弹 性模量优选为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。
17、 根据权利要求l或ll之一所述的轮胎，其特征在于，至少一 层圆周增强元件的增强元件为波动金属增强元件，波动幅度a与波长X 的比值a/X至多等于0.09，优选地，附加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。
18、 根据前述权利要求之一所述的轮胎，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°，并且优选为小于25°。
19、 根据前述权利要求之一所述的轮胎，其特征在于，工作胎冠 层包括从一个帘布层到另一个帘布层交叉而与圆周方向形成角度的增 强元件，所述角度根据轴向方向而变化。
20、 根据前述权利要求之一所述的轮胎，其特征在于，胎冠增强 件通过由所谓的弹性增强元件构成的被称为保护帘布层的至少一个附 加帘布层沿径向补充在外侧，所述弹性增强元件相对于圆周方向以10° 至45。之间的角度定向，并与径向与其邻近的工作胎冠层的不可拉伸元 件所形成的角度处于相同方向。
21、 根据前述权利要求之一所述的轮胎，其特征在于，所述胎冠 增强件还包括带束层，所述带束层由金属增强元件形成，所述金属增 强元件与圆周方向形成大于60。的角度。
全文摘要
本发明涉及一种轮胎(1)，所述轮胎(1)包括至少两个工作层(41、43)和至少一层圆周增强元件(42)。根据本发明，该层圆周增强元件由至少一个中央部分(422)和两个轴向外侧部分(421)构成。所述中央部分(422)的圆周增强元件所包覆的橡胶混合物的弹性模量小于所述轴向外侧部分(421)的圆周增强元件所包覆的橡胶混合物的模量。
文档编号B60C9/22GK101678719SQ200880016286
公开日2010年3月24日 申请日期2008年5月13日 优先权日2007年5月14日
发明者A·多明戈, P·约翰逊 申请人:米其林技术公司;米其林研究和技术股份有限公司