具有包括防裂单丝的工作层的轮胎的制作方法

本发明涉及轮胎。

由于轮胎的几何形状显示出围绕旋转轴线的旋转对称性，通常在含有轮胎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、轴向和周向方向分别表示垂直于轮胎的旋转轴线、平行于轮胎的旋转轴线和垂直于子午平面的方向。

在下文中，表述“在径向上位于内侧”和“在径向上位于外侧”分别表示“在径向方向上更接近轮胎的旋转轴线”和“在径向方向上更远离轮胎的旋转轴线”。表述“在轴向上位于内侧”和“在轴向上位于外侧”分别表示“在轴向方向上更接近赤道平面”和“在轴向方向上更远离赤道平面”。“径向距离”为相对于轮胎的旋转轴线的距离，“轴向距离”为相对于轮胎的赤道平面的距离。“径向厚度”在径向方向上测量，“轴向厚度”在轴向方向上测量。

轮胎包括胎冠，所述胎冠包括胎面，所述胎面旨在通过胎面表面与地面接触；两个胎圈，所述胎圈旨在与轮辋接触；和两个胎侧，所述胎侧将胎冠连接至胎圈。再者，轮胎包括胎体增强件，所述胎体增强件包括至少一个胎体层，所述胎体层在径向上位于胎冠的内侧并连接两个胎圈。

胎冠包括至少一个胎冠增强件，所述胎冠增强件在径向上位于胎面的内侧。胎冠增强件包括至少一个工作增强件，所述工作增强件包括至少一个工作层，所述工作层由相互平行的增强元件构成，所述增强元件与周向方向形成15°和50°之间的角度。胎冠增强件还可以包括环箍增强件，所述环箍增强件包括至少一个由增强元件构成的环箍层，所述增强元件与周向方向形成0°和10°之间的角度，所述环箍增强件通常(尽管不是必须的)在径向上位于所述工作层的外侧。

背景技术

在当前可持续发展的背景下，节约资源和原材料是工业的主要目的之一。对于轮胎，实现该目的的研究途径之一是用文献ep0043563中所描述的单根丝线或单丝替换通常用作胎冠增强件各层中的增强元件的金属帘线，所述文献中描述的类型的增强元件是用于减轻重量和降低滚动阻力的双重目的。

这些单丝基本上是横截面为s的圆柱体，具有最小尺寸d，其通常是圆形但可能是卵形，其端部的表面形状取决于切割装置。

然而，使用这种类型的增强元件的缺点在于导致在单根丝线的端部出现裂缝。具体地，单根丝线代替数根单根丝线的集合，其抗拉强度更高并且其抗压强度更低。因此，单丝端部的刺入压力增加并且倾向于产生最终连接在一起的裂缝因此可能导致轮胎失效。一种解决方案是将单丝铺设于条带中，从而将单丝的端部定位在垂直于旋转轴线的不同平面上，如文献jp2011168254中所提及的。然而，该方法需要应用从工业角度来看大大受限的条带并存在耐久性问题。这是因为条带以基本相等的间距制成，但构成以不同直径铺设的增强层，从而导致在行驶期间的摇摆现象。

技术实现要素：

因此，本发明的主要目的是通过调整单丝端部的几何形状来增加轮胎的耐久性而不产生任何摇摆现象，其中轮胎的工作层的增强元件由单丝构成。

该目的通过一种轮胎来实现，该轮胎包括：

·胎面和胎冠增强件，所述胎面旨在通过胎面表面与地面接触，所述胎冠增强件在径向上位于胎面的内侧，并且包括工作增强件，

·所述工作增强件包括至少两个工作层，每个工作层包括增强元件，所述增强元件涂覆有弹性体材料，相互平行并且分别与轮胎的周向方向(xx')形成绝对值至少等于20°且至多等于50°的角度a，所述角度a从一层至下一层具有相反符号，

·垂直于单丝测量的每10cm单位宽度的工作层，每个工作层包括至少100且至多200个增强元件，

·每个增强元件由单根金属丝线或单丝构成，并且包括在每侧由两个端部部分延伸的圆柱形部分，

·每个增强元件的圆柱形部分具有轴线(ww')并且由平行于轴线(ww')的侧表面(sl)和垂直于轴线(ww')的两个基表面(sb)界定，每个基表面(sb)具有至少等于0.20mm且至多等于0.60mm的最小特征尺寸(d)，

·每个端部部分包括端部表面(se)，端部表面(se)具有位于距基表面(sb)最大可能距离(de)的端点(e)，

·每个工作层的至少80％的增强元件具有包括端部表面(se)的端部部分，所述端部表面(se)的距端点(e)至多等于d/10的距离(dme)的所有点位于垂直于基表面(sb)测量的距基表面(sb)至多等于d/25的距离(dmb)处，其中d是圆柱形部分的基表面(sb)的最小特征尺寸，

·位于周向中平面的同一侧的单丝端点(e)属于同一周向平面。

单丝基本上是横截面为s的圆柱体，其通常为圆形但可能是卵形，具有最小尺寸d，其终止于两个端部部分。圆柱形部分由两个表面(sb)界定。端部部分由基表面，总体上为圆柱形和截顶的侧表面以及端部表面se限定，端部表面se的形状取决于切割装置。与垂直于轴线(ww')的两个基表面不同，端部表面se不一定是平面的或垂直于轴线(ww')的。单丝的轴线(ww')基本上是线性的，由于轮胎胎冠的曲率和单丝制造引起的变形而允许有误差。

制造工作层的一种常规方法是制造非常长的单丝帘布层，其中帘布层的主方向平行于单丝的轴线。这些帘布层被称为直纹帘布层。然后以角度a'切割这些直纹帘布层，使得在固化之后，单丝具有轮胎中工作层的所需取向。然后将这些部分的首尾对接在一起以形成具有角度的帘布层，其一旦组装并固化，在轮胎内构成工作层。使用这种方法，单丝的端部整体对齐，工作层具有基本恒定的宽度，并且单丝像其端部那样再现角度a'，所述端部在轮胎制造后形成具有刺入橡胶中作用的尖锐点。端对端铺设直纹帘布层部分可能在单丝的端部之间产生多达7mm的偏移。

通过形成最小长度至少等于横截面s的最小尺寸d的十分之一的平坦面，减小了刺入压力并且增加了轮胎的耐久性。

该平坦面可以使用沿适当的线或适当的形状切割直纹帘布层的多种技术进行制造：

·极高压的水射流切割

·激光切割

·使用切割刀片切割。

端部的对齐、工作层的恒定宽度(由于制造变化而允许有误差)的结果是：轮胎中同一层的单丝在所述层的每个横向边缘上的所有端部属于垂直于轮胎的旋转轴线的同一周向平面。被称为“赤道平面”的周向中平面是穿过胎面中部的周向平面。这种几何特征使得可以解决摇摆问题及其在噪声性能和耐久性能方面的后果。

轮胎制造中常见的制造变化导致同一轮胎内工作层宽度的2和7mm之间的差异。

水射流切割的原理是以大约600至900m/s的非常高的速度将水喷射到待切割的表面上。通过压力为2000至4000巴的极高压泵将水导向蓄压器，然后通过喷嘴朝向待切割的表面(在此情况下为工作帘布层)排出。在常规的硫化轮胎步骤之前，该帘布层在那时处于未加工状态。

可以使用纯水射流切割，但是出于执行速度的原因，优选使用利用含有磨料的水射流的切割方法。

作为非限制性实例，计算机化装置控制在切割时帘布层上的水射流的路径，从而在每个单丝端部上获得所要求保护的平坦形状。

激光切割是一种使用激光通过产生的集中在极小区域上的大量能量切割材料的制造方法。可用于进行此切割的激光器主要是co2、yag和光纤激光器。

作为非限制性实例，计算机化装置控制在切割时帘布层上的激光束的路径，从而在每个单丝端部上获得所要求保护的平坦形状。

通过在两个刀片之间剪切进行切割也可以获得所要求保护的几何形状。其中一个刀片可以是旋转刀具。优选地，刀片的轮廓是锯齿状的，从而局部地改变直纹帘布层中包含的单丝的切割角度。

有利地，每个工作层的至少80％的增强元件具有包括端部表面(se)的端部部分，所述端部表面(se)的距端点(e)至多等于d/10的距离(dme)的所有点位于垂直于基表面(sb)测量的至多等于d/35的距离(dmb)处，其中d是圆柱形部分的基表面(sb)的最小特征尺寸。这使得可以进一步增加表面se上的平坦度并减少单丝端部刺入橡胶配混物中的程度。

出于相同的原因，还优选地，每个工作层的至少80％的增强元件具有包括端部表面(se)的端部部分，所述端部表面(se)的距端点(e)至多等于d/2的距离(dme)的所有点位于垂直于基表面(sb)测量的至多等于d/20的距离(dmb)处，其中d是圆柱形部分的基表面(sb)的最小特征尺寸。

一种优选的解决方案是，任何增强元件的圆柱形部分的横截面s或基表面(sb)为圆形表面。

优选地，任何增强元件的圆柱形部分的横截面s或基表面(sb)为圆形表面，其直径(d)至少等于0.30mm且至多等于0.37mm，这构成了用于平衡以下目标性能方面的最佳：工作层的增强元件的重量减轻和抗弯曲耐久性。

一种优选的解决方案是每个工作层包括增强元件，所述增强元件与轮胎的周向方向(xx')形成绝对值至少等于22°且至多等于35°的角度，这构成了轮胎性能和轮胎耐久性能之间的最佳。在赤道平面处测量工作层的增强元件的角度。

有利地，垂直于单丝测量的每10cm单位宽度的工作层，每个工作层包括至少120且至多180个增强元件。这使得可以保证在增强元件之间受到剪切的橡胶配混物的耐久性和其拉伸和压缩耐久性。

工作层的增强元件可以是直线或非直线的。它们可以是预成型的，具有正弦曲线，之字形或波浪形，或者是螺旋形的。工作层的增强元件由钢制成，优选碳钢，例如在“钢帘线”类型的帘线中使用的那些，然而当然也可使用其他钢(例如不锈钢)或其他合金。

当使用碳钢时，其碳含量(以钢的重量％计)优选地包含在0.8％至1.2％的范围内。本发明特别适用于称为“sht”(“特高拉伸”)的非常高强度的钢，称为“uht”(“超高拉伸”)的超高强度的钢或“mt”(“超级拉伸”)钢帘线类型。碳钢增强件的抗拉断裂强度(rm)则优选高于3000mpa，更优选高于3500mpa。碳钢增强件的总断裂伸长(at)(其是弹性伸长和塑性伸长的总和)优选大于2.0％。

就钢增强件而言，根据1984年的iso标准6892，在拉力下测量表示为rm(以mpa计)的断裂强度和表示为at(总伸长，以％计)的断裂伸长。

所使用的钢，无论其具体是碳钢还是不锈钢，其本身可以覆盖有金属层，所述金属层例如改进了钢单丝的可加工性或增强件和/或轮胎本身的耐磨性，例如粘附、抗腐蚀或抗老化的性质。根据一个优选的实施方案，所使用的钢覆盖有一层黄铜(zn-cu合金)或一层锌；将回顾的是，在丝线制造过程中，黄铜或锌涂层使得丝线更容易拉制，并且使得丝线更好地粘附至橡胶。然而，增强件可以覆盖有除了黄铜或锌之外的金属的薄层，所述薄层具有例如改进这些丝线的抗腐蚀性和/或其对橡胶的粘合性的功能，例如co、ni、al，以及cu、zn、al、ni、co、sn化合物的两种或多种的合金的薄层。

附图说明

借助于图1至图7，将更好地理解本发明的特征和其他优点，所述附图不是按比例绘制而是以简化的方式绘制，以便更容易理解本发明：

-图1是描绘根据本发明的轮胎的部分的透视图，特别是其结构和其胎面。

-图2描绘了截面的工作层，由操作产生的一根单丝和根据本发明的一根单丝。

具体实施方式

图1描绘了轮胎胎冠的部分的透视图。轮胎包括胎面2，所述胎面2旨在通过胎面表面21与地面接触。轮胎进一步包括胎冠增强件3，所述胎冠增强件3包括工作增强件4。工作增强件包括两个工作层41和42，每个工作层包括增强元件(5)，所述增强元件(5)相互平行并且分别与轮胎的周向方向(xx')形成绝对值至少等于20°且至多等于50°的取向角，并且所述取向角从一层至下一层具有相反符号。

图2示意性地描绘了在制造期间以角度a切割的工作层，发现单丝m1端部表面处的该角度a导致轮胎的橡胶配混物被刺入并破裂。该图示出了单丝的圆柱形部分51和一个端部部分52，单丝的轴线ww'、侧表面sl、基表面sb、端部表面se，距基表面sb最远距离de处的端点e。根据本发明的单丝m2随着工作层沿着一条线进行切割，使得表面se上的距离至多d/10(即单丝的横截面s的最小尺寸的十分之一)的点在轴向上距离至多d/25(横截面s的最小尺寸d的二十五分之一)，产生平坦面m，根据我们的计算，它将单丝端部对轮胎橡胶配混物的刺入压力降低至十分之一。