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CN1275785C - 子午线轮胎的胎冠加强件 - Google Patents

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CN1275785C
CN1275785C CNB998166456A CN99816645A CN1275785C CN 1275785 C CN1275785 C CN 1275785C CN B998166456 A CNB998166456 A CN B998166456A CN 99816645 A CN99816645 A CN 99816645A CN 1275785 C CN1275785 C CN 1275785C
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carcass
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Michelin Recherche et Technique SA Switzerland
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Abstract

一种轮胎P，有最大轴向宽度为S0的径向胎冠加强件(1)，包括一胎冠加强件(1)，该胎冠加强件由至少两个胎冠工作帘布层(32、34)构成，其轴向宽度L32、L34大于基本不可延伸的径向加强件的辅助帘布层(33)的宽度L33，该加强部件径向设置在所述帘布层(32、34)之间，并且轴向包括三部分，一帘布层(33’)形式的中间部分，由基本上径向不可延伸加强件构成，具有一宽度，以及两个条带形式的侧面部分(33”)，每个侧面条带由一环形弹性金属加强件构成，每一侧面条带(33”)每单位宽度的拉伸弹性模量最大等于相同条件下测量的该最大延伸工作帘布层(32、34)的弹性模量。

Description

子午线轮胎的胎冠加强件
技术领域
本发明涉及一种具有径向胎体加强部件的轮胎，该胎体加强部件固定在至少一个在胎缘钢丝上的两边，并具有至少两个叠放并由钢丝或钢丝绳构成的所谓的工作帘布层构成的胎冠加强件，该钢丝或钢索在每个帘布层中平行，并且一个帘布层与下一帘布层交叉，与该轮胎圆周方向形成绝对值最大为45°的夹角。
背景技术
它特别涉及“载重车”轮胎的轮胎，在轮辋上的高度H与轴向最大宽度S的比率最大约为0.8，并安装在中或重吨位车辆上，例如卡车、公共汽车、挂车等。
由于全世界道路网的改善和快车道的增长，一些流行的轮胎，所谓“公路型”轮胎，趋向于在高速下行驶越来越长的距离。在所有这些条件下的轮胎需要能够减少轮胎磨损，增加行驶公里数而又不需要对其担心；然而，该后者的耐久性以及特别是该胎冠加强件耐久性会受到不利的影响。
耐久性不足涉及该胎冠帘布层的抗疲劳强度，特别是在该帘布层端部之间抗分离能力，和位于该胎冠加强件下面的胎体加强件部分的钢索抗疲劳强度。不管是在直线还是侧滑行驶，前述不足受工作帘布层边缘的工作温度的影响很大。
在法国专利申请FR2728510中描述了一种第一解决方法，首先在离旋转轴最近的胎冠加强工作帘布层与该胎体加强件之间，设置一轴向连续的帘布层，它由不可延伸金属丝构成，与圆周方向成至少60°夹角，并且其轴向宽度至少等于该最短工作胎冠帘布层的轴向宽度，其次，在两个工作帘布层之间设置辅助帘布层，它由基本平行于圆周向方向的金属部件构成，所述帘布层的轴向宽度最少为0.7S0。
涉及工作帘布层之间的分离和胎体加强钢丝抗疲劳强度的问题已经被解决，并且降低了工作温度；然而，如此构成的轮胎的长距离行驶引起辅助帘布层钢丝疲劳断裂，特别在所述帘布层边缘，不管是否有三角网帘布层。
通常可以改变相关该加强部件，特别是选择不同结构的钢丝或较大拉伸强度的钢丝，上述解决方案虽不失为简单但仍然较昂贵。
因此，为了解决上述这些新的缺陷并改善轮胎胎冠加强件的耐久性，现还没有公开的法国专利申请FR97/14011选择了另一种解决方案，并提出，在赤道平面的每边和在基本平行于圆周方向的加强件辅助帘布层的接近轴向延长线上，在一确定的轴向距离上连接两个工作胎冠帘布层，由一帘布层与另一帘布层交叉构成加强件的该两个工作胎冠帘布层，然后，它在至少该两个工作帘布层共同的宽度的剩余部分上，由橡胶混合物的成型部件把该两个工作帘布层分开。
环状部件的耐疲劳强度不是最优化的，除非考虑到在该帘布层边缘处该部件的最小密度以及该部件的最小抗断裂能力，这将导致很高的材料成本。
为了改善该轮胎的轮胎胎冠加强件的耐久性，而不需面对该加强部件的抗疲劳问题，法国专利申请98/06000已根本上改进该辅助帘布层不可延伸的加强件的取向，其径向设置在所述两工作帘布层之间，所述部件在轮胎中为径向设置。
发明内容
在该两胎冠帘布工作层之间的剪切应力是很大的，特别是在所述两帘布层接合的情况下，在该轮胎疲劳破坏时这导致该帘布层剥离。为了克服上述缺陷并改善所讨论轮胎的该轮胎胎冠加强件的耐久性，本发明坦率地提出使径向位于该两胎冠工作帘布层之间的辅助帘布层加强件的周向排列与径向排列的优点相协调。
根据本发明的第一种变型，有最大轴向宽度S0的径向胎体加强件的该轮胎，包括一胎冠加强件，该胎冠加强件由不可延伸加强件的至少两个胎冠工作帘布层构成，一帘布层的加强件方向与另一帘布层的加强件方向交叉，在圆周方向形成10°至45°的夹角，所述帘布层的轴向宽度L32、L34至少等于宽度S0的80％，其特征在于，一辅助帘布层，由加强件的至少一帘布层构成，其宽度L33比最小宽度工作帘布层的宽度L32(L33)至少小宽度S0的15％，并径向设置在两工作帘布层之间，轴向上具有三部分，一帘布层的形式的中间部分，由不可延伸的大致径向的加强件构成，该中间部分的帘布层的轴向宽度L’33等于宽度S0的至少45％，以及两个条带形式的侧面部分，每个侧面条带由一环形弹性金属加强件形成，每一侧面条带每单位宽度上拉伸的弹性模量最大等于相同条件下测量的最大延伸工作帘布层的弹性模量，并且每一条带的宽度L”33最大为宽度S0的10％。
“不可延伸部件”被理解为意味着一部件、钢丝绳或单根纲丝，在受到的拉伸力等于断裂载荷10％时，其相对伸长率小于0.2％。在所讨论的该轮胎中，该不可延伸加强件最好是用钢制造的不可延伸金属绳。
基本上平行于圆周方向排列的金属部件与所述方向围绕0°构成在+2.5°、-2.5°范围内的夹角。
基本上径向的加强部件、芯或绳与子午线方向围绕0°构成在+5°、-5°范围内的夹角。
弹性金属加强件在其受到等于其断裂载荷10％的拉力时，具有相对延伸率大于2％时，是所说的弹性件。他们具有一作为该相对伸长率函数的拉伸应力曲线，该曲线对较小的伸长率有较小梯度，并且，对于较大的伸长率有基本恒定的很斜的梯度，梯度的变化发生于在0.2％和0.8％相对伸长率之间的范围内。因此，所述部件可称为“双模量”部件。
基于每单位宽度的弹性模量E是从作用在该加强件方向上的拉应力σ并在获得相对伸长率ε的整个宽度单位得到的。“该辅助帘布层侧面部分的弹性模量——最大等于该工作帘布层最大拉伸模量”——被理解为，该辅助帘布层的所述部分的模量，无论相对伸长率是多少，最大等于该最大拉伸工作帘布层的弹性模量，无论相对伸长率是多少，对于每个拉伸应力值，该最大延伸工作帘布层在相同应力下具有比其他帘布层大的相对伸长率。
最好是，该辅助帘布层的侧面部分的弹性模量在0％和0.5％之间的低相对伸长率的情况下是低的，并且在相对伸长率大于0.5％时最大等于该最大伸长工作帘布层的最大弹性模量，对于一给定的相对伸长率ε，所述的弹性模量近似等于该加强件切向弹性模量分量和该帘布层金属体积部分的乘积。
在第二种变型中，该辅助帘布层的侧面部分也可以由圆周方向不可延伸金属部件构成，该部件被切成多段，每段的长度大大小于最小长度帘布层的圆周，但最好大于该圆周的0.1倍，在各段之间的切口彼此相对轴向偏离。这一实施例能够以简单的方法给予该辅助帘布层侧面部分一模量，它可以容易地调节(通过选择在相同帘布层截面之间的间隙)，但在任何情况下都小于由相同金属件构成且连续的该帘布层的模量，该辅助帘布层的模量是在从该轮胎上被切割部件的被硫化帘布层上测量的。
在第三变型中，为了得到一具有比该最大伸长工作帘布层的拉伸模量低的拉伸模量的侧面条带，最好是用作圆周定向的侧面条带的波浪形金属件的加强件，波幅与波浪形的波长比率a/λ最大是0.09。
在最后两种变型中，该金属件最好是钢绳。
最好是，在该赤道面两边和该辅助帘布层紧靠轴向延伸上的该工作帘布层在至少等于宽度S0的3.5％的轴向距离l上被接合，然后在所述两工作帘布层共同宽度的剩余部分被橡胶混合物成形部件分开，所述接合也允许降低作用在位于靠近该接合边缘的环形钢索上的拉应力。
在工作帘布层之间的该分离成形件的厚度，在该最小宽度的工作帘布层端部测量，最小等于2mm，最好大于2.5mm。
“接合的帘布层”被理解为这样的帘布层，其各自的加强件径向被分隔开至少1.5mm，所述橡胶的厚度是在所述加强件上下母线之间径向测量得到的。
该工作帘布层通常具有不相等的轴向宽度。无论该径向最外面的工作帘布层宽度小于径向里面工作帘布层的宽度，或者径向最外面的帘布层轴向宽度宽于轴向最里面工作帘布层的宽度，然后最好是该胎冠加强件由至少一个称之为防护帘布层的辅助帘布层径向终止于外侧，该防护帘布层由弹性加强件构成，该弹性加强件的方向相对于圆周方向构成一个在10°和45°之间夹角，与由径向邻近的该工作帘布层的不可延伸件形成夹角具有相同的方向。
防护帘布层的弹性加强件符合上述定义，并且在经受断裂载荷10％的拉力时，具有大于2％的相对伸长率。所述部件也是用钢制造的金属绳索。
该防护帘布层具有的轴向宽度小于最小宽度工作帘布层轴向宽度，但较好是足够完全盖住两工作胎冠帘布层之间的接合区域，并且最好是因为所讨论的该轮胎胎面包括一径向在该两工作帘布层之间的接合区域上轴向设置有环形或准环形的槽。所述防护帘布层的轴向宽度也可以大于最小宽度工作帘布层的轴向宽度，使其盖住该最小宽度工作帘布层的边缘，并且在轴向上部的帘布层为最小宽度的情况下，使得它在该辅助帘布层的轴向延伸超过一轴向距离，该轴向距离至少为宽度S0的2％，与最宽工作帘布层连接，然后被至少2mm厚的成形部件从所述最宽工作帘布层轴向向外分开。由弹性加强件构成的该防护帘布层在上述情况下可以是，首先可以被成形部件从所述最小宽度工作帘布层的边缘上分开，该成形部件的厚度大致小于分离该两工作帘布层边缘的成形部件的厚度，其次具有小于或大于该最宽胎冠帘布层轴向宽度的宽度。
无论采用那种解决方案，胎冠加强件可以用一个由钢制成的不可延伸的金属加强件的三角网帘布层径向终结于胎体加强件和最接近该胎体加强件的径向内工作帘布层之间的里面，三角网帘布层的金属加强件的方向与圆周方向构成一个大于60°的夹角，并且与径向最靠近该胎体加强件的帘布层的加强部件构成的角具有相同的方向。所述三角网帘布层的轴向宽度小于所述最小宽度工作帘布层，但是必须具有足够的宽度为了所述帘布层能与另一帘布层接合，假如，最宽工作帘布层或防护帘布层在工作帘布层之上，或与最宽工作帘布层接合。
附图说明
本发明的特征和优点将通过下面结合附图的非限定性实施例的描述而更好地理解，其中仅有的图1是显示本发明一胎冠加强件最佳变型的子午线截面简图。
具体实施方式
在图1中，尺寸为495/45R 22.5X的轮胎具有0.45的形状比H/S，H是安装在轮辋上的该轮胎的高度，S是其最大轴向宽度。所述轮胎具有一径向胎体加强件1，它固定在至少一个胎圈钢丝的两边，形成一向上翻转，并由一单独的金属索帘布层构成。这个胎体加强件1被一径向从里到外构成的胎冠加强件箍住：
一个由不可延伸27.23(其指的是由27根钢丝构成，每根钢丝的直径等于0.23毫米)环金属绳构成的第一工作帘布层32，在整个该帘布层宽度上连续，并定向成一个等于18°的夹角α，如图所示，所述帘布层具有每单位宽度上的弹性模量，考虑钢丝之间选择的间隔，为5300daN/mm2；
一个辅助加强件环绕该第一工作帘布层32，该辅助加强件由以下构成：
*一个帘布层形式的中间部分33’，由相同的钢质金属绳构成，所述钢绳与圆周方向定位成90°角，所述帘布层33’的轴向外边缘与该工作帘布层32由低厚度的橡胶层分开，
*两帘布层形式的侧面部分33”，由连续弹性双模量钢质金属绳构成，这种钢绳具有低拉伸弹性切向模量，对于例如最高为0.4％的低相对伸长率为约5000daN/mm2的量级，及对于大于0.6％的相对伸长率，具有例如大于10000daN/mm2的模量，该模量给侧面部分每宽度单位的拉伸弹性切向模量大体等于的4000daN/mm2，
一个第二工作帘布层34，由与该第一工作帘布层32相同的不可延伸金属绳构成，并与圆周方向形成一个与夹角α相对的夹角β，图示情况中等于夹角α，为18°(但可以与夹角α不同)，
最后，一所谓弹性钢绳的末级帘布层35，相对该圆周方向定向成一夹角γ，它与夹角β方向相同并相等(但可以与夹角β不同)，这个末级帘布层是由弹性金属绳构成的防护帘布层。
该第一工作帘布层32的轴向宽度L32等于该胎体加强件1中央剖面最大轴向宽度S0的0.87倍，即416mm，对于常规形状的轮胎，它大体小于该胎面宽度L1，在所讨论的情况下等于430mm。该第二工作帘布层34的轴向宽度L34等于轴向宽度S0的0.83倍，即400mm。该辅助帘布层33的总体宽度L33，等于320mm。所述宽度被如下细分：由径向钢绳构成的中间帘布层33’，宽度L’33为240mm，它相当于宽度S0的50％；由波浪形环形钢绳构成的每个侧面帘布层33”具有40mm的轴向宽度L33”，具有波浪形钢绳的一个帘布层的宽度是从波浪的尖峰到尖峰测量的；称作防护帘布层的该末级帘布层35具有基本等于370mm的宽度L35。
在该赤道面两边和该辅助帘布层33轴向延伸上的该两个工作帘布层32和33在轴向宽度l等于15mm的范围内被接合：该第一工作帘布层32的钢索与第二工作帘布层34的钢索在两帘布层结合的轴向宽度l上，被一橡胶层彼此径向分开，该橡胶层的厚度很小，并相应于该环金属27.23钢绳压延橡胶厚度的两倍，即0.8mm，该钢绳构成每个工作帘布层32、34，所述两工作帘布层共同宽度剩余部分，也就是说，在每侧边大约20mm，两工作帘布层32和34被一基本为三角形的橡胶成形部件4分开，所述橡胶成形部件4的厚度从该接合区域的轴向端部向最小宽度工作帘布层的端部增加，在所述端部厚度达4mm。所述成形部件4具有足够的宽度，径向盖住该最宽工作帘布层32端部，在这个情况下，该最宽工作帘布层是径向最接近该胎体加强件的工作帘布层。该轮胎的胎冠由一连接于胎圈两侧壁6胎面5所终止，并且与在该赤道面两侧的胎体加强件1径向相邻的该三角网帘布层轴向向外延伸，所述帘布层通过三角形橡胶成形部件7与该胎体加强件1连接。
该第二解决方案适合用于不可延伸钢制金属绳辅助帘布层33侧面条带33”的环形加强件，例如用于该胎冠工作帘布层的钢绳被切割成多个钢绳段，其圆周长度等于该帘布层圆周长度的1/6。在所讨论的情况下，所述辅助帘布层每宽度单位切向拉伸弹性模量在相对伸长率为0.4％时，等于3500daN/mm2。
该第三解决方案适合用于不可延伸的钢制金属绳辅助帘布层33侧面条带33”的环形加强件，例如用于该胎冠工作帘布层的钢绳，但是是波浪形的，该波浪的比率a/λ，即该波浪的波幅a与该波浪形的波长λ比率最大是0.09，所述比率允许该钢绳在大偏移行驶情况下有足够的伸长，同时满足在两胎冠工作帘布层之间结合宽度附近加强该胎冠加强件轴向部分。

Claims (11)

1.一种轮胎，具有最大轴向宽度为S0的径向胎体加强部件(1)，包括一胎冠加强件(3)，该胎冠加强件由至少两个不可延伸加强件的胎冠工作帘布层(32、34)构成，一帘布层(32)的加强件方向与另一帘布层(34)的加强件方向交叉，在圆周方向形成10°至45°的夹角，所述帘布层(32、34)的轴向宽度L32、L34至少等于宽度S0的80％，其特征在于，一辅助帘布层(33)，由至少一个加强件帘布层(33)构成，其宽度L33比最小宽度工作帘布层(32、34)的宽度至少小宽度S0的15％，并径向设置在所述两工作帘布层(32、34)之间，轴向由三部分组成，一帘布层(33′)形式的中间部分，由不可延伸的大致径向的加强件构成，所述中间部分的帘布层(33′)的轴向宽度L′33等于宽度S0的至少45％，以及两个条带形式的侧面部分(33″)，每个侧面部分由一环形弹性金属加强件构成，每个侧面条带(33″)每单位宽度的拉伸弹性模量最大等于相同条件下测量的最大延伸的工作帘布层(32、34)的弹性模量，并且每一所述条带的宽度L″33最大为宽度S0的10％。
2.一种轮胎，具有最大轴向宽度为S0的径向胎体加强部件(1)，包括一胎冠加强件(3)，该胎冠加强件由至少两个不可延伸加强件的胎冠工作帘布层(32、34)构成，一帘布层(32)的加强件方向与另一帘布层(34)的加强件方向交叉，在圆周方向形成10°至45°的夹角，所述帘布层(32、34)的轴向宽度L32、L34至少等于宽度S0的80％，其特征在于，一辅助帘布层(33)，由至少一加强件帘布层(33)构成，其宽度L33比最小宽度工作帘布层(32、34)的宽度至少小宽度S0的15％，并径向设置在两工作帘布层(32、34)之间，轴向由三部分组成，一帘布层(33′)形式的中间部分，由不可延伸的大致径向的加强件构成，该中间部分的帘布层(33′)的轴向宽度L′33于宽度S0的至少45％，以及两个条带形式的侧面部分(33″)，每个侧面条带由不可延伸的环形弹性金属加强件构成，该部件被切成多段，每段的长度小于最小长度帘布层的圆周，但大于所述圆周的0.1倍，在各段之间的切口彼此相对轴向偏离，每一侧面条带(33″)每单位宽度的拉伸弹性模量小于相同条件下测量的最大延伸的工作帘布层(32、34)的弹性模量，并且所述每一条带的宽度L″33最大为宽度S0的10％。
3.一种轮胎，具有最大轴向宽度为S0的径向胎体加强部件(1)，包括一胎冠加强件(3)，该胎冠加强件由至少两个不可延伸加强件的胎冠工作帘布层(32、34)构成，一帘布层(32)的加强件方向与另一帘布层(34)的加强件方向交叉，在圆周方向形成10°至45°的夹角，所述帘布层(32、34)的轴向宽度L32、L34至少等于宽度S0的80％，其特征在于，一辅助帘布层(33)，由至少一加强件帘布层(33)构成，其宽度L33比最小宽度工作帘布层(32、34)的宽度至少小宽度S0的15％，并径向设置在两工作帘布层(32、34)之间，轴向上具有三部分，一帘布层(33′)形式的中间部分，由不可延伸的大致径向的加强件构成，该中间部分的帘布层(33′)的轴向宽度L′33等于宽度S0的至少45％，以及两个条带形式的侧面部分(33″)，每个侧面条带由一环形的不可延伸的波浪形金属加强件构成，波幅a与波浪形的波长λ比率a/λ最大是0.09，每一侧面条带(33″)每单位宽度的拉伸弹性模量小于相同条件下测量的最大延伸的工作帘布层(32、34)的弹性模量，并且所述每一条带的宽度L″33最大为宽度S0的10％。
4.根据权利要求1所述的轮胎，其特征在于，该辅助帘布层(33)侧面部分(33″)的弹性金属加强件具有一作为相对伸长率ε函数的拉伸应力σ的曲线，该曲线对较小的伸长率有较小梯度，并且，对于较大的伸长率有基本恒定的很陡的梯度，梯度的变化发生在相对伸长率为0.2％和0.8％之间的范围内。
5.根据权利要求1所述的轮胎，其特征在于，该辅助帘布层(33)的每个侧面部分(33″)的拉伸弹性模量在相对伸长率为0％和0.4％之间时是低的，并且在相对伸长率大于0.4％时最大等于该最大延伸工作帘布层(32、34)的最大拉伸弹性模量。
6.根据权利要求1至5之一所述的轮胎，其特征在于，该帘布层(32、34、33’)的不可延伸加强件是钢制金属绳。
7.根据权利要求1至5之一所述的轮胎，其特征在于，所述轮胎还包括赤道面，在该赤道面两边的该工作帘布层(32、34)和该辅助帘布层(33)轴向延伸部分在至少等于该宽度S0的3.5％的轴向距离1的范围内被接合，然后在所述两工作帘布层(32、34)共同宽度的剩余部分被橡胶混合物成形部件(4)分开。
8.根据权利要求1至5之一所述的轮胎，其特征在于，该胎冠加强件(3)由至少一个称之为防护帘布层的辅助帘布层(35)径向终止于外侧，该防护帘布层(35)由弹性加强件构成，该弹性加强件的方向相对于圆周方向定位构成一在10°和45°之间的夹角，具有与其径向邻近的工作帘布层(32、34)的不可延伸加强件形成的夹角相同的方向。
9.根据权利要求8所述的轮胎，其特征在于，该防护帘布层(35)的弹性加强件是钢制金属绳。
10.根据权利要求8所述的轮胎，其特征在于，该防护帘布层(35)的轴向宽度L35大于径向上侧的工作帘布层(34)轴向宽度，使其盖住所述径向上侧的工作帘布层的边缘，并且在辅助帘布层(33)的轴向外侧在最少为宽度S0的2％的轴向距离上与最宽胎冠工作帘布层(32)接合，然后该防护帘布层(35)与该最宽工作帘布层(32)被至少2mm厚的成形部件轴向向外分开。
11.根据权利要求1至5之一所述的轮胎，其特征在于，该胎冠加强件(3)由一钢制不可延伸金属加强件的三角网帘布层，径向终止于该胎体加强件(1)和最靠近该胎体加强件(1)的径向内工作帘布层(32)之间内侧，该三角网帘布层的金属加强件的方向与圆周方向构成大于60°的夹角，并且与由径向最靠近该胎体加强件(1)的工作帘布层(32)的加强件构成的夹角具有相同的方向。
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