具有胎肩帘布层的胎冠加强件

摘要

本发明涉及一种安装在重载车辆上的轮胎，例如卡车、工程车辆和/或飞机，该轮胎具有一个由胎冠加强件和一个胎面径向包围的胎体加强件，根据本发明，该胎冠加强件(3)具有至少两个金属加强部件帘布层(31、32)构成的，这些金属加强部件在每个帘布层中彼此平行，并且在一个帘布层到另一帘布层是交叉的，并与环向构成一个在10°和35°之间的夹角，该胎冠加强件还包括至少在每个胎肩中的一个加强部件帘布层(5)，冠加强部件在帘布层中彼此平行并径向排列，该帘布层(5)的轴向内端(51)径向与该胎冠加强件(3)帘布层(30、31、32、33)之一的至少一个边缘相邻，并且该帘布层(5)的轴向外端(52)在径向上比上述相邻帘布层边缘低。

说明书

本发明涉及一种安装在重载车辆上的轮胎，例如卡车、工程车辆和/或飞机，该轮胎具有一个由胎冠加强件和一个胎面径向包围的胎体加强件。

这样的轮胎承受由轮胎内压导致的重复的压力和变形，该内压由许多加强件，特别是胎冠加强件的工作帘布层承受。这些工作帘布层通常具有加强件，该加强件间彼此平行地设置在同一的帘布层中，并使其与相邻的工作帘布层中的加强件设置成有一个夹角。

该工作帘布层的作用主要是向该轮胎提供一定的刚度。这些已知的帘布层在其端部具有由于该加强部件的自由端形成的易损坏区域。

已经知道，为了避免各种帘布层芯线端部之间的接触，放置一个厚的橡胶混合物，它能够将一个帘布层的加强部件所述自由端与相邻帘布层的加强部件自由端分开和隔离。以此方式，通常在该胎体帘布层和直接在其径向上面的工作帘布层的端部之间布置一个厚的橡胶混合物，将该工作帘布层加强件的自由端与胎体帘布层的自由端隔开。这些橡胶块使其能够避免在给定的应力水平上断裂。

然而，当使用该轮胎并出现重复变形的时候，在该相同的工作帘布层的加强件之间的橡胶混合物上出现初期的断裂。

此外，这样的轮胎主要由橡胶混合物构成，并且承受重复的应力和变形的事实使其产生大量热量，这些热量能够导致该轮胎的使用寿命缩短。

该温度增加和轮胎老化的现象是已知的，并且能够简单解释为：该橡胶混合物上作用的应力因该橡胶混合物的弹性滞后作用而导致发热。由于该聚合物的低导热性，该橡胶区域中产生的热量不能有效地扩散。

在一个径向轮胎中，主要地，在一方面形成胎体加强件另一方面形成胎冠加强件的加强帘布层的端部边缘区域中，该产生的热量及所得到的工作温度最大。该温度与该高应力水平相结合，在该区域的橡胶混合物的疲劳方面产生了不利的效果。

通过选择所述混合物能够降低该温度：已知该混合物组分可以被选择，以获得尽可能低的滞后损失；然而，同样非常了解地是这损害了与低工作温度同样重要的其它特性。

US4362200描述了一种通过混入石墨而导热的橡胶组分的用途，这种组分的选择不能避免产生热量，但能够更快地冷却该橡胶组分。然而，如上所述，这种改变该橡胶一个特性的选择一方面很贵，另一方面损害了其他同样需要的特性。

此外，特别是从FR1437569中已知帘布层组合，其在围绕该胎冠帘布层的边缘的区域在该轮胎胎肩处具有加强部件，这种帘布层组合在相对硬的胎冠加强件和相对软的胎体之间刚性的逐渐变化。

本发明的第一目的在于限制由于该工作帘布层之间的裂纹的形成及其扩散而使该轮胎退化的危险。

为此，根据本发明的轮胎，包括一个具有加强部件的至少一个帘布层的胎体加强件，这些胎体加强件在每个胎圈中被固定在至少一个环形胎圈部件上，以及一个由至少两个金属加强部件帘布层构成的胎冠加强件，这些金属加强部件在每个帘布层中彼此平行并且从一个帘布层到另一帘布层是交叉的，并与环向构成一个在10°和35°之间的夹角，此外在每个胎肩部分至少包括一个加强部件帘布层，优选其是小直径的，在一个帘布层中该加强部件彼此平行并径向排列，该附加帘布层的轴向内端径向与该胎冠加强件帘布层之一的至少一个边缘相邻，该附加帘布层的轴向外端在该附加帘布层相邻的帘布层边缘的径向里边。

该轴向定义为该旋转轴的方向。

一帘布层的边缘定义为由该帘布层的一端轴向限定的该帘布层的特定区域。

该附加帘布层加强件的径向排列理解为，该部件的排列使其与该轮胎的环向形成在60°和90°之间的夹角。根据本发明的一个优选地限制了该工作帘布层加强部件之间出现裂缝的较佳实施例，该夹角在80°和90°之间。

本发明的一个较佳实施例提供了胎肩附加帘布层的加强部件，与该轮胎工作帘布层金属加强部件的压缩直径D相比较，当该压缩直径小于D的0.5倍时，称为小直径。

较好的是该附加帘布层加强部件的压缩直径小于1毫米，更好的是小于0.6毫米，优选的是小于0.4毫米。

该压缩直径是在构成该加强部件的芯线彼此接触时测量的加强部件的直径。

该附加帘布层加强部件的这些直径允许所述帘布层没有加强部件，特别是使该轮胎老化的新起因的其端部。这种直径能够限制该加强部件的弯曲强度，特别是在金属加强部件的情况下，它由此能够限制该附加帘布层的刚性梯度，特别是在该附加帘布层的轴向外边缘处，并因此而减小该附加帘布层的分离的危险。

优选地，附加帘布层的轴向外边缘与粘结的橡胶混合料层结合到附加帘布层的内侧或者外侧。这种橡胶混合料层具有保护功能，并且特别能够限制刚性的恶化。

根据本发明的一个最佳的变换，该附加帘布层的轴向外边缘与该胎圈基部分开的距离H₁小于H₀+0.8H₀，H₀是该轮胎轴向最大宽度的线与该胎圈基部间隔的径向距离。根据本发明的这个变换实施例，该附加帘布层至少可以延伸到该侧壁区域的径向上部部分，这能够改善该轮胎的其他机械特性。

实际上，根据本发明这个变换制造的轮胎的一个帘布层非常显著地改善了该轮胎的胎肩抗冲击性能。

该附加帘布层的加强部件可以是纺织的或金属的。

根据本发明的一个最佳实施例，特别是该附加帘布层的轴向外边缘至少在该侧壁区域的径向上部部分中，并且该附加帘布层加强部件是金属的情况下，由于如此制造的轮胎能够限制因弹性滞后产生热量而老化，而且没有对该橡胶或更直接地对轮胎的其它特性产生不良的影响，根据本发明的轮胎满足所需的上述其他需要。

该加强部件优选用钢制造，钢被认为是良好的导热体，并且广泛用于轮胎制造的材料，因此较为便宜。

由于该附加帘布层的位置能够将热量传给该侧壁，在那该橡胶块较小，并且尽管橡胶特性不是好的导体，也允许热量快速扩散，因此通过该附加帘布层设置到该胎肩处，根据本发明轮胎允许行驶中产生的热量迅速扩散到该轮胎的外表面。

根据本发明的一个较佳实施例，该附加帘布层具有与最外的胎冠工作帘布层的边缘外侧径向相邻的轴向内端。

根据本发明的一个较佳实施例，该附加帘布层优选与该橡胶混合物接触，它能够分开该各种工作帘布层加强部件的自由端。

此外，该胎肩附加帘布层的轴向外端优选一部分轴向邻近该橡胶混合物成形部件，如本领域技术人员已知，其一个侧翼提供了该径向最里边的胎冠加强帘布层与该胎体加强件之间的连接，；另一侧翼进入该侧壁。

根据该实施例，首先，该附加帘布层能够限制该加强部件端部区域的裂缝的形成和扩散，其次，提供了侧壁区域上冲击危险的保护，此外，该附加帘布层允许扩散在胎肩区域产生的热量。

以相同的方式并具有基本相等的效果，特别是在保护胎肩和扩散热量方面，根据另一实施例的该附加帘布层可以具有其轴向内边缘，它与该径向最里边的工作胎冠帘布层的边缘的里边径向相邻。

根据本发明的另一最佳实施例，特别是在径向最外边的工作帘布层比径向上面的保护帘布层在轴向上较窄，并且该分离橡胶将该保护帘布层的边缘与该径向里边的工作帘布层分开时，该附加帘布层具有与该保护帘布层边缘外边径向相邻的轴向内端。

根据本发明的该轮胎还可以在每个胎圈中具有至少一个金属帘布层，优选是小直径的，该帘布层具有与环向形成在60°和90°之间的夹角的部件，并且该部件用于扩散在该胎圈中产生的热量。该帘布层的径向内边缘可以轴向邻近于所述或者一个胎体加强帘布层主要部分，或者胎体帘布层该或者一个翻转部分，或者邻近于用金属部件构成的该或者一个常规胎圈加强帘布层的径向外边缘，其中该金属加强部件与相对该环向倾斜一个小角度。该胎圈帘布层的径向外边缘可以位于距该胎圈基部距离H₂的位置，该距离H₂至少等于0.5H₀，H₀是该轮胎轴向最大宽度的线与该胎圈基部间隔的径向距离。

本发明的这个实施例，它允许扩散在该轮胎胎圈中产生的热量，可以理解还能够根据上述在胎肩中的附加帘布层而变换的实施例。然而所有这些帘布层的组合是特别优选的，因为它允许由一方面该胎体加强件另一方面该胎冠加强件构成的帘布层加强件端部邻接区域，以及该胎圈基部区域产生的热量扩散。

在该轮胎很热时，具有小直径部件的两个胎肩和胎圈帘布层可以形成从该胎冠加强件的一个帘布层的边缘到该胎圈的一个帘布层。

本发明的其它优点和特征将通过结合附图1至3的本发明实施例描述而变得显而易见，其中：

-图1：根据本发明的轮胎的子午面视图；

-图2：根据与图1所示相应的本发明第一实施例的结合了附加帘布层的一叠各种帘布层的视图；

-图3：根据本发明第二实施例的结合了附加帘布层的一叠各种帘布层的视图。

为了简化理解，附图没有按比例显示。

图1描述了一个尺寸为315/80R 22.5的轮胎P，该轮胎P具有一个由不可延伸金属芯线构成单一帘布层1的径向胎体加强件，也就是说，这些芯线在拉伸力等于断裂载荷的10％情况下最大伸长量为0.2％；在所示情况中它是27×23芯线(27根23/100毫米的芯线)。该胎体加强件在每个胎圈中固定在胎圈钢丝2上，形成一个翻转10，其径向外边又由一个胎冠加强件3围绕，该胎冠加强件3被一个胎面4覆盖。

该胎冠加强件径向从里边到外边具有：

—两个胎冠半帘布层30，成为三角形帘布层，并由9×28金属芯线(9根28/100的芯线)构成，其以角度α₀定向，在所示情况中该α₀等于65°，

—一个径向覆盖该帘布层30的第一胎冠工作帘布层31，由11×35金属芯线(11根35/100的芯线)构成，与环向形成等于26°的角度α₁，并且其压缩直径D等于1.16毫米，该三角形帘布层30与该第一工作帘布层31的芯线有相同的方向，

—然后第二胎冠工作帘布层32，用与第一帘布层31相同的芯线构成，并与环向形成角度α₁相反的角度α₂，在所示情况中该α₁等于18°，

—由金属芯线构成最后的轴向连续帘布层33，它相对环向以与角度α₂相同方向的角度α₃排列，并等于角度α₂的绝对值，这个最后帘布层是所谓的保护帘布层，所谓弹性E18×23金属芯线是在断裂时具有至少4％伸长的芯线；该工作帘布层31和32的端部由一个隔离橡胶6隔开。如上所述，该隔离橡胶6能够将该帘布层31加强件的端部与帘布层32加强件的端部相隔开。

—在该赤道面XX’的两边具有3×18金属芯线(3根18/100的芯线)的附加帘布层5，并且其压缩直径是小的，在所述情况中等于0.35毫米。该芯线在该帘布层中彼此平行，并与环向形成角度α₄，由于它等于90°，明显大于分别由帘布层32和33的芯线构成的角度α₃和α₂。

根据图1和2所示的本发明的实施例，该胎肩附加帘布层5的轴向内边缘51与径向最外的第二工作帘布层32在径向外边相邻，并且能够插入该工作帘布层32和保护帘布层33的边缘之间。由于该胎肩帘布层5的边缘52径向较低，它能够轴向布置在该成形部件9(或“胎冠根部”)上，它提供了该胎体帘布层1与胎冠帘布层30和31的边缘之间的连接。在所示情况中，该帘布层5的径向下端52位于距该胎圈基部距离H₁的位置，该距离H₁等于H₀+0.5H₀，它将该端部52带入该侧壁7区域中。

图1还描述了一个帘布层8，该帘布层8具有设置在该胎圈区域中的小直径径向加强部件。该帘布层8能够扩散该胎圈区域中在行驶时由橡胶块承受的应力所产生的热量。

图3描述了本发明的第二实施例，其中该轮胎具有与图1所示轮胎相同的特性，但不同之处是该径向上部工作帘布层32’比该保护帘布层33’窄，位于胎肩处的该隔离橡胶插在该工作帘布层31’和该保护帘布层33’之间。在附图中，该胎肩附加帘布层5’的轴向内边缘51’邻近该保护帘布层33’边缘的径向外边。

上述图1和2的轮胎与一个具有相同结构但没有附加帘布层的“控制”轮胎相比较。

两个轮胎进行破坏性行驶试验：

—第一个试验包括在测试鼓上的行驶实验，其中该轮胎承受偏移。

得到的测试结果显示，本发明的轮胎在发生断裂前允许更大的公里数：本发明的轮胎经过12500公里，常规轮胎在6800公里后完全破损。

—第二个试验类似于上一个试验，但该轮胎不承受偏移，而是在一个直的路线上运行，将会出现如上一个实验的结果，本发明的轮胎经过41000公里，而控制轮胎是29000公里。

后一个实验可以证明本发明的附加帘布层能够保护胎肩。这个试验包括路面石头冲击，该轮胎十分突然地从路面石头上经过。以上述相同的方式测试，根据本发明的轮胎与其他方面相同但没有附加帘布层的控制轮胎相比较。

经过5次试验，控制轮胎都在结构上明显损坏。

根据本发明的轮胎只有两个有稍微裂开的轻微损坏。