用于重型土木工程车辆的轮胎胎冠的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种旨在安装至重型土木工程车辆的子午线轮胎，更特别地涉及这种轮胎的胎冠。
【背景技术】
[0002]尽管不必局限于该类型的应用，但本发明更特别地就旨在安装于装载机上的子午线轮胎的情况进行描述，所述装载机为一种用于装载从采石场或露天矿场提取的材料的车辆。用于装载机的轮胎旨在安装于如下轮辋上:在欧洲轮胎和轮辋技术组织或ETRTO标准的意义中，所述轮辋的标称直径通常为至少15英寸。
[0003]装载机旨在部分覆盖有各种尺寸的石头的地点或采矿路径或道路上行驶。装载机旨在以大约15km/h的低速行驶，并进行在材料装载点和卸载点之间的短的行程。在使用时，装载机的轮胎在一方面经受行驶的机械载荷，在另一方面经受由道路上散布的石头所产生的机械载荷。在行驶的机械载荷中，直线的纵向载荷是最显著的，而在转弯时的横向载荷相对较小，因为速度低，因此离心力小。低水平的横向载荷意味着轮胎不需要能够产生高的横向推力。就由石头所产生的机械载荷而言，这些机械载荷对轮胎的胎冠产生易于损坏轮胎的冲击:因此，轮胎的胎冠必须能够吸收这些冲击。
[0004]轮胎包括旨在经由胎面而与地面接触的胎冠。所述胎冠通过两个胎侧而连接至两个胎圈，所述两个胎圈旨在提供轮胎与其上安装轮胎的轮辋之间的机械连接。
[0005]由于轮胎具有显示出围绕旋转轴线的旋转对称性的几何形状，轮胎的几何形状通常在含有轮胎的旋转轴线的子午平面中描述。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。
[0006]在下文中，表述“径向上在……内部，或者视情况而定，径向上在……外部”意指“更接近，或者视情况而定，更远离轮胎的旋转轴线”。“轴向上在……内部，或者视情况而定，轴向上在……外部”意指“更接近，或者视情况而定，更远离轮胎的赤道平面”，轮胎的赤道平面为经过轮胎胎面的中部，并垂直于轮胎的旋转轴线的平面。
[0007]子午线轮胎包括增强件，所述增强件由径向上在胎面的内部的胎冠增强件和径向上在胎冠增强件的内部的胎体增强件组成。
[0008]用于土木工程类型的重型车辆的子午线轮胎的胎体增强件通常包括至少一个胎体增强层，所述至少一个胎体增强层通常由涂布于弹性体涂布材料或涂布配混物中的金属增强体组成。在轮胎领域中，通过共混材料的组分而获得的弹性体材料通常称为配混物。胎体层包括主要部分，所述主要部分将轮胎的两个胎圈彼此连接，并在每个胎圈内围绕称为胎圈线的通常金属周向增强元件从轮胎内部到外部缠绕，以形成卷绕部。胎体层的金属增强体基本上彼此平行，并与周向方向形成85°至95°之间的角度。
[0009]用于土木工程类型的重型车辆的子午线轮胎的胎冠增强件包括周向上和径向上在胎体增强件外部设置的胎冠层的叠置。每个胎冠层通常由金属增强体组成，所述金属增强体彼此平行，并涂布于弹性体涂布材料或涂布配混物中。
[0010]在胎冠层中，通常区分保护层和工作层，所述保护层构成保护增强件，并且径向上最远离外部，所述工作层构成工作增强件，并且径向上位于保护增强件与胎体增强件之间。
[0011]由至少一个保护层组成的保护增强件基本上保护工作层免于机械或物理化学进攻，所述机械或物理化学进攻可能径向上朝向轮胎内部通过胎面进行传播。
[0012]在用于装载机的轮胎的情况中，保护增强件通常包括两个径向叠置的相邻的保护层。每个保护层包括弹性金属增强体，所述弹性金属增强体彼此平行，并与周向方向形成通常10°至30°之间，优选10°至20°之间的角度。保护层的金属增强体通常从一个保护层交叉至下一保护层。
[0013]由至少两个工作层组成的工作增强件具有环箍轮胎，并为轮胎提供刚度和抓地力的功能。所述工作增强件吸收充气的机械载荷和行驶的机械载荷，所述充气的机械载荷由轮胎所充气的压力产生，并经由胎体增强件传递；所述行驶的机械载荷由轮胎在地面上的行驶产生，并通过胎面传递。所述工作增强件也需要凭借其自身的固有设计和保护增强件来承受氧化和冲击和刺穿。
[0014]在用于装载机的轮胎的情况中，工作增强件通常包括两个径向叠置的相邻的工作层。每个工作层包括彼此平行的非弹性金属增强体。工作层的金属增强体通常从一个工作层交叉至下一工作层。在还包括环箍胎体增强件的附加增强件的胎冠增强件的情况中，每个工作层的金属增强体与周向方向形成通常50°至70°之间的角度。
[0015]此外，在包括具有两个工作层的工作增强件的用于装载机的轮胎的情况中，在还包括环箍胎体增强件的附加增强件的胎冠增强件的情况中，被称为工作增强件的平衡角度的角度(限定所述角度，使得所述平衡角度的正切的平方等于每个工作层的增强体的各自的角度的正切的乘积)通常至少等于45°。换言之，平衡角度为由机械等同于参照工作增强件的工作增强件的两个工作层中的每一个的金属增强体所形成的角度。该平衡角度标准体现了如下事实:工作增强件的轴向或横向刚度(即必须施加至工作增强件以获得1_的轴向移动的轴向力)有些低。
[0016]就表征金属增强体而言，金属增强体机械上特征在于表示随金属增强体的相对伸长(以％计)而变化的施加至金属增强体的张力(以N计)的曲线(其称为力-伸长曲线)。在张力下的机械特性，如结构伸长As (以％计)、总断裂伸长At (以％计)、断裂力Fm (以N计的最大载荷)和断裂强度Rm(以MPa计)，由该力-伸长曲线推导，这些特性根据1984年标准ISO 6892测得。
[0017]根据定义，金属增强体的总断裂伸长At为其结构伸长、弹性伸长和塑性伸长的总和(At= As+Ae+Ap)。结构伸长4源自组成金属增强体的金属丝线在低张力下的相对定位。弹性伸长Ae正是源于单独考虑的组成金属增强体的金属丝线的金属的弹性(胡克定律)。塑性伸长\源自单独考虑的这些金属丝线的金属的塑性(超过弹性极限的不可逆变形)。本领域技术人员公知的金属增强体的这些各种伸长和各自的意义描述于例如文献US5843583, W02005/014925 和 W02007/090603 中。
[0018]伸长模量(以GPa计)也在力/伸长曲线的每个点处定义，并表示在此点处与力-伸长曲线正切的直线的坡度。特别地，拉伸弹性模量或杨氏模量为提供给力-伸长曲线的弹性线性部分的拉伸模量的名称。
[0019]在金属增强体中，通常要在弹性金属增强体(如用于保护层中的那些)和非弹性金属增强体(如用于工作层中的那些)之间做出区分。
[0020]弹性金属增强体的特征在于至少等于I %的结构伸长As和至少等于4%的总断裂伸长At。此外，弹性金属增强体具有至多等于150GPa，且通常为40GPa至150GPa之间的拉伸弹性模量。
[0021]非弹性金属增强体的特征在于在等于断裂力10%的拉伸力下至多等于0.2%的相对伸长。另外，非弹性金属增强体具有通常为150GPa至200GPa之间的拉伸弹性模量。
[0022]在由存在于地面上的石头所产生的机械载荷或冲击的作用下，包括保护增强件(其包括至少两个保护层)和工作增强件(其包括至少两个工作层)和附加增强件(其包括至少两个附加层)的上述胎冠增强件可能经历部分或甚至完全断裂。在实践中，胎冠层各自转而从径向最外胎冠层到径向最内胎冠层屈服。
[0023]为了表征经受冲击的轮胎胎冠增强件的断裂强度，本领域技术人员知晓进行如下测试:所述测试包括根据轮胎的尺寸和设定高度，运行充气至推荐压力，并在直径为I英寸(即25.4mm)至2.2英寸(即55.9mm)之间的圆柱体硬度计压头或障碍物上经受推荐载荷的轮胎。断裂强度的特征在于压痕工具的临界高度，即导致胎冠增强件的完全断裂(即导致全部胎冠层断裂)的压痕工具的最大高度。
【发明内容】
[0024]本发明人设定如下目的:制造用于土木工程类型的重型车辆的子午线轮胎的胎冠增强件，所述胎冠增强件对于存在于地面上的石头所产生的机械载荷较不敏感。
[0025]根据本发明，该目的通过一种用于土木工程类型的重型车辆的轮胎而实现，所述轮胎包括:
[0026]-胎面、径向上在所述胎面内部的胎冠增强件，和径向上在所述胎冠增强件内部的胎体增强件，
[0027]-所述胎冠增强件径向上从外部到内部包括，
[0028]-保护增强件，所述保护增强件包括第一保护层和径向上在所述第一保护层外部并与所述第一保护层相邻的第二保护层，所述第一和第二保护层包括弹性金属增强体，所述弹性金属增强体在每一层内彼此平行，并从一层交叉至下一层，从而与周向方向形成分另Ij的角度AjP A 2，
[0029]-工作增强件，所述工作增强件包括第一工作层和径向上在所述第一工作层