[发明专利]具有高强度加强件的轮胎

说明书

技术领域

本发明涉及一种充气轮胎，更具体地涉及用于充气轮胎的加强结构。

背景技术

增强的弹性制品是众所周知的。例如，输送带或类似类型的带、轮胎等都是由纺织的和/或细钢丝长丝或线股的帘线构成的。具体而言，用于充气轮胎的带束层由高达八层的帘布层构成，所述相邻帘布层的帘线加强件相对于轮胎的运动方向偏置，此时在轮胎的横向和轮胎的转动方向上都需要加强。进一步说，这样的帘线是已知的，多股的细钢丝的多根捻合长丝结合单股构造制成该帘线，该单股构造具有两根或更多的长丝和绕其缠绕的包绕长丝以加强该帘线结构。

在一些情况下，该加强件包括使用多根长丝组成的单股帘线，该多根长丝不是绕着彼此捻绞，而是作为一捆或一束（成束帘线）一起捻绞以简化帘线结构。轮胎中的复合材料的更高的疲劳寿命要求导致具有较小长丝直径的帘线，需要在帘线中有更多的长丝以得到需要的强度。

用于客车或轻型卡车轮胎的传统的两层帘布层轮胎带束结构，可分别具有2 x 0.255ST及2+2 x 0.32-0.40ST的帘线。这种名称分别意味着一种帘线具有两根0.255mm直径的长丝和一种帘线具有四根0.32-0.40mm直径的长丝（其中两根长丝以比另外两根长丝更短的捻距进行捻绞）。人们发现，需要用多长丝帘线，例如2+2 x 0.32-0.40ST的帘线，来满足对轮胎带束层中复合材料的强度的更高需求，例如在轻型卡车中的应用。这两种帘线都是由下文中所定义的超抗拉强度（ST）钢制成的。虽然结合超抗拉强度（ST）钢的帘线设计被证明是有效的，但依然需要持续研发重量更轻的具有改良特性的帘线结构，例如具有更高的抗腐蚀传播的性能和改进的轮胎性能，超越传统的高抗拉强度（HT）结构和超抗拉强度（ST）结构。

这些传统的帘线结构通常不在较大的轮胎中使用，例如越野（OTR）轮胎。大的越野轮胎通常使用例如7 x 7 x 0.25+1HT和3 x 7 x 0.22HT的结构，这两种结构分别包括七股，每股由七根直径为0.25mm的高抗拉强度（HT）长丝捻绞在一起并螺旋缠绕；和三股，每股由七根直径为0.22mm的高抗拉强度（HT）长丝捻绞在一起。在尺寸为36R51和更大尺寸的OTR轮胎中用作帘布层加强的一种传统钢丝帘线绳是高抗拉强度（HT）轮胎帘线长丝制成的成股的帘线，例如7 x 19 x 0.20+1HT帘线，此种帘线包括七股，每股由十九根直径为0.20mm的高抗拉强度（HT）长丝捻绞在一起并螺旋缠绕。

OTR轮胎也可由具有例如27 x 0.265ST或5+8+14 x 0.265+1ST的加强帘线的多个带束层或单个带束层构成。此外，传统的钢丝帘线结构具有断裂负荷和钢缆规格极限，使得对于在重达且甚至有时超过320吨的卡车和重型推土机中所使用的比40R57尺寸更大的轮胎而言不能达到所需的设计英寸强度。此外，对于尺寸为36R51和更大的轮胎来说，还需要增加帘布层和带束层中的固结点面积，即需要增加帘线之间的空间，使得在轮胎制造过程中更多橡胶可以渗入帘线之间，以通过防止“弱固结”或“松套”（这会导致在轮胎中残存空气）来提高压延处理的质量。

更高强度的合金钢已经导致屈服强度的改变，从而引起调整轮胎带束层总负荷的参数的可能性，假设帘线对橡胶的粘附足够好，这取决于三个因素。这些因素是帘线模量，帘线体积与橡胶体积之比（通常被表示为帘线每英寸经纱数（epi）的数值），和帘线加强件的角度。进一步说，随着帘线加强件的角度接近轮胎转动的方向，来自横向方向上的加强件的支持向零移动。上文所提到的另外两个与帘线有关的因素即帘线模量和帘线体积与橡胶体积之比的增加，通常会导致带束层重量的增加。增加重量可以意味着轮胎的增加的成本，更高滚动阻力和更低的燃料效率。单单使用具有较低模量的较轻的帘线不能解决上述问题，因为即使它们重量较轻，也必须通过提高帘线与橡胶的体积比来补偿较低的帘线模量。这种帘线体积的增加被帘线的物理尺寸和从而产生的帘线间的间隔所限制，帘线间的间隔控制固结点的数量，即控制了为获得好的帘线到橡胶的粘附而需要的橡胶在帘线间渗透的能力。

定义

“三角胶芯”表示位于胎圈芯径向上方且在帘布层与反包帘布层之间的弹性体填料。

“环形”表示形成如同一个环。

“高宽比”表示其截面高度与其截面宽度的比。

“轴向的”和“轴向地”在本文中是指平行于轮胎旋转轴线的线或方向。

“胎圈”表示轮胎的包括环形抗拉构件的部分，其由帘布层帘线包绕并且成形为带有或不带其它增强元件如胎圈芯包布、胎跟加强层、三角胶芯、护趾胶和胎圈包布以便适配于轮辋设计。