CN114619804A - 卡车轮胎 - Google Patents

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斯帕卡皮埃特拉 E·帕桑特
A·P·马诺加兰
D·文金
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Goodyear Tire and Rubber Co
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Abstract

一种供在卡车上使用的充气轮胎，该轮胎包括：胎面，其包括带束层加强结构，该带束层结构包括一对工作带束层，其中，这些工作带束层的角度范围从大约10度到大约50度，并且其中，第一工作带束层的加强件的角度不同于第二工作带束层的带束层加强件的角度。带束层组合件进一步包括优选地定位在这些工作带束层之间的低角度带束层，其中，该低角度带束层的角度小于5度。这些工作带束层和该低角度带束层是可延伸的，并且优选地由高伸长率线材制成。充气轮胎进一步包括由高抗冲击性钢加强件制成的顶部保护带束层。

Description

卡车轮胎
技术领域
本发明总的来说涉及充气轮胎，且更特别地用于车辆，诸如卡车。
背景技术
商用卡车市场正朝着总体车辆重量增加的方向发展，这部分地是由于马达和设备重量方面的增加所致。总体车辆重量的增加需要能够处理附加载荷的轮胎。因此，具有改进的胎冠耐久性和增加的载荷承载能力的轮胎是期望的。
发明内容
在第一方面中，本发明提供一种供在卡车上使用的充气轮胎，该轮胎包括：胎面和位于胎面的径向内侧的带束层加强结构，该带束层结构包括第一和第二工作带束层，其中，如相对于周向方向测得的，第一和第二工作带束层的角度的范围为从大约10度到大约50度，并且其中，第一工作带束层的角度不同于第二工作带束层的角度，其中，该带束层结构进一步包括具有以相对于周向方向小于5度成角度的加强件的低角度带束层，并且其中，该低角度带束层具有可延伸加强件。
在第二方面中，本发明提供一种供在卡车上使用的充气轮胎，该轮胎具有：胎面和位于胎面的径向内侧的带束层加强结构，该带束层结构包括第一和第二工作带束层，其中，第一和第二工作带束层的角度的范围为自周向方向从大约10度到大约50度，其中，该带束层结构进一步包括具有以小于5度成角度的加强件的低角度带束层，并且进一步包括位于工作带束层的径向外侧的顶部保护带束层，其中，该顶部带束层具有大于胎面宽度的50%的宽度。
一种供在卡车上使用的充气轮胎，该卡车轮胎具有：胎面和位于胎面的径向内侧的带束层加强结构，该带束层结构包括第一和第二工作带束层，其中，如相对于周向方向测得的，第一和第二工作带束层的角度的范围为从大约10度到大约50度，并且其中，第一工作带束层的角度不同于第二工作带束层的角度，其中，该带束层结构进一步包括具有以相对于周向方向小于5度成角度的加强件的低角度带束层，并且其中，该低角度带束层具有可延伸加强件，其中，在低角度带束层的外侧向端的橡胶渗透性等于或小于在低角度带束层的中心部分处的橡胶渗透性。
本发明提供以下技术方案：
1. 一种供在卡车上使用的充气轮胎，所述轮胎包括：
胎面和位于所述胎面的径向内侧的带束层加强结构，所述带束层结构包括具有可延伸加强件的第一和第二工作带束层，其中，如相对于周向方向测得的，所述第一和第二工作带束层的角度范围从大约10度到大约50度，并且其中，所述第一工作带束层的角度大于所述第二工作带束层的角度，其中，所述带束层结构进一步包括具有以相对于所述周向方向小于5度成角度的加强件的低角度带束层，并且其中，所述低角度带束层由高伸长率加强件形成，并且其中，所述轮胎进一步包括径向最外的顶部保护带束层，所述顶部保护带束层由冲击能吸收率> 7.5 J/mm2的加强帘线形成。
2. 根据方案1所述的轮胎，其中，所述第一工作带束层的带束层角度减去所述第二工作带束层的带束层角度之间的差的绝对值大于5度。
3. 根据方案1所述的轮胎，其中，所述工作带束层由高伸长率线材形成，当取自硫化轮胎的线材时，所述高伸长率线材在10%的断裂载荷下具有大于0.2%的%伸长率。
4. 根据方案1所述的轮胎，其中，所述低角度带束层由高伸长率线材形成，当取自硫化轮胎的线材时，所述高伸长率线材在10%的断裂载荷下具有大于0.8%的%伸长率。
5. 根据方案1所述的轮胎，其中，所述低角度带束层由高伸长率线材形成，当取自硫化轮胎的线材时，所述高伸长率线材在10%的断裂载荷下具有大于1.2%的%伸长率。
6. 根据方案1所述的轮胎，其中，所述低角度带束层具有大于顶部带束层的宽度的宽度。
7. 根据方案1所述的轮胎，其中，在所述低角度带束层的外侧向端处的橡胶渗透性大于在所述低角度带束层的中心部分处的橡胶渗透性。
8. 根据方案1所述的轮胎，其中，在所述低角度带束层的外侧向端处的橡胶渗透性大于90%。
9. 根据方案1所述的轮胎，其中，在所述低角度带束层的中心部分处的橡胶渗透性小于50%。
10. 根据方案1所述的轮胎，其进一步包括顶部带束层，其中，所述顶部带束层的宽度大于胎面弧宽度的50%。
11. 一种供在卡车上使用的充气轮胎，所述轮胎包括：
胎面和位于所述胎面的径向内侧的带束层加强结构，所述带束层结构包括第一和第二工作带束层，其中，所述第一和第二工作带束层的角度范围自周向方向从大约10度到大约50度，并且其中，所述第一工作带束层的角度大于所述第二工作带束层的角度，其中，所述带束层结构进一步包括具有以小于5度成角度的加强件的低角度带束层，并且进一步包括位于所述工作带束层的径向外侧的顶部保护带束层，其中，所述顶部带束层具有大于胎面宽度的50%的宽度，并且其中，所述顶部保护带束层由冲击能吸收率> 7.5 J/mm2的加强帘线形成。
12. 根据方案11所述的轮胎，其中，所述第一带束层的带束层角度减去所述第二带束层的带束层角度之间的差的绝对值大于5度。
13. 根据方案11所述的充气轮胎，其中，所述第一和第二工作带束层由可延伸加强件形成。
14. 根据方案11所述的轮胎，其中，所述低角度带束层具有大于所述顶部保护带束层的宽度的带束层宽度。
15. 根据方案11所述的轮胎，其中，所述低角度带束层由高伸长率线材形成，当取自硫化轮胎的线材时，所述高伸长率线材在10%的断裂载荷下具有大于0.8%的%伸长率。
16. 根据方案11所述的轮胎，其中，所述低角度带束层由高伸长率线材形成，当取自硫化轮胎的线材时，所述高伸长率线材在10%的断裂载荷下具有大于1.2%的%伸长率。
17. 根据方案11所述的轮胎，其中，所述低角度带束层位于所述第一和第二工作带束层之间。
18. 根据方案11所述的轮胎，其中，在所述低角度带束层的外侧向端处的橡胶渗透性大于在所述低角度带束层的中心部分处的橡胶渗透性。
19. 根据方案11所述的轮胎，其中，在所述低角度带束层的外侧向端处的橡胶渗透性大于90%。
20. 根据方案11所述的轮胎，其中，在所述低角度带束层的中心部分处的橡胶渗透性小于50%。
21. 根据方案11所述的轮胎，其中，所述第一和第二工作带束层由高伸长率线材形成，当取自硫化轮胎的线材时，所述高伸长率线材在10%的断裂载荷下具有大于0.4%的%伸长率。
22. 一种供在卡车上使用的充气轮胎，所述轮胎包括：
胎面和位于所述胎面的径向内侧的带束层加强结构，所述带束层结构包括第一和第二工作带束层，其中，所述第一和第二工作带束层由可延伸加强件形成，其中，如相对于周向方向测得的，所述第一和第二工作带束层的角度范围从大约10度到大约50度，并且其中，所述第一工作带束层的角度不同于所述第二工作带束层的角度，其中，所述带束层结构进一步包括具有以相对于所述周向方向小于5度成角度的加强件的低角度带束层，并且其中，所述低角度带束层具有可延伸加强件，其中，低角度带束层具有4x4x.22的帘线构造。
23. 根据方案22所述的轮胎，其中，在所述低角度带束层的外侧向端处的橡胶渗透性大于在所述低角度带束层的中心部分处的橡胶渗透性。
24. 根据方案22所述的轮胎，其中，在所述低角度带束层的外侧向端处的橡胶渗透性在90-100%的范围内。
25. 根据方案22所述的轮胎，其进一步包括径向外顶部带束层，其中，所述顶部带束层的宽度大于胎面弧宽度的50%。
26. 根据方案22所述的轮胎，其进一步包括径向外顶部带束层，其中，所述低角度带束层的宽度大于所述顶部带束层的宽度。
27. 根据方案20所述的轮胎，其进一步包括径向外顶部带束层，并且其中，所述顶部保护带束层由冲击能吸收率> 7.5 J/mm2的加强帘线形成。
定义
除非另有指定，否则“大约”意指+/- 10%。
“高宽比”意指轮胎断面高度与其断面宽度之比。
“轴向的”和“轴向地”意指平行于轮胎的旋转轴线的线或方向。
“胎圈”或“胎圈芯”通常意指轮胎的包括环形抗拉构件的部分，径向内胎圈与将轮胎保持到轮辋相关联、由帘布层帘线包绕并且被成形为带有或不带其他加强元件，诸如胎圈芯包布（flipper）、胎跟加强层（chipper）、三角胶芯（apex）或填料、护趾胶（toe guard）和胎圈包布（chafer）。
“带束层结构”或“加强带束层”意指由平行帘线构成的至少两个环形层或帘布层，帘线经过编织或未经编织，位于胎面下方，不锚固到胎圈，并且具有相对于轮胎的赤道面在从17º到27º的范围内的左右两个帘线角度。
“斜交帘布层轮胎”意指在胎体帘布层中的加强帘线对角地横跨轮胎从胎圈至胎圈以相对于轮胎的赤道面大约25-65°角度延伸，帘布层帘线在交替层中以相反的角度延伸。
“块元件”意指由周向沟槽或胎肩和一对侧向延伸的沟槽限定的胎面元件。
“缓冲层”或“轮胎缓冲层”的意思与带束层或带束层结构或加强带束层相同。
“胎体”意指轮胎帘布层材料及其他轮胎部件的层压件，其被切成适合拼接或已经拼接成圆柱形或环形形状的长度。可在胎体被硫化以形成模制轮胎之前向其添加附加的部件。
“周向的”意指垂直于轴向方向的线或方向，其在+或– 5度以内。
“帘线”意指包括纤维的加强线束之一，这些加强线束用于加强帘布层。
“可延伸”意指当从提取自硫化轮胎的帘线测量时，帘线在10%的断裂载荷下具有大于0.2%的相对断裂伸长率。针对断裂伸长率（以%为单位的总伸长率）的拉伸测量是在对缆线或帘线（当取自硫化轮胎时）测试的不超过25 mpa的预载荷下根据ISO 6892-1B(2019)执行的。
“内衬”意指形成无内胎轮胎的内表面并且包含轮胎内的充气流体的弹性体或其他材料的一个层或多个层。
“插件”意指通常用于加强缺气保用型轮胎的侧边缘的加强件；它也指位于胎面下方的弹性体插件。
“帘布层”意指由涂覆有弹性体的径向部署或以其他方式平行的帘线构成的帘线加强层。
“径向的”和“径向地”意指径向地朝向或远离轮胎的旋转轴线的方向。
“径向帘布层结构”意指一个或多个胎体帘布层，或其至少一个帘布层具有以相对于轮胎的赤道面在65º和90º之间的角度定向的加强帘线。
“肋”意指由至少一个周向沟槽以及第二周向沟槽或侧向边缘限定的胎面的周向延伸的橡胶条，其中，该条未被全深度沟槽划分。
“径向帘布层轮胎”意指带束的或周向地限制的充气轮胎，其中从胎圈延伸到胎圈的帘布层帘线以相对于轮胎的赤道面在65º和90º之间的帘线角铺设。
“侧边缘”意指轮胎的在胎面和胎圈之间的部分。
“细缝”意指通常通过薄钢刀片形成的小狭槽或细长的空隙区域，并且其往往保持闭合并起到增加牵引力的作用。
“层压结构”意指由一层或多层轮胎或弹性体部件（诸如，内衬、侧边缘和可选的帘布层）制成的未硫化结构。
附图说明
将通过示例并参考附图来描述本发明，在附图中：
图1是本发明的轮胎的第一实施例的横截面图；以及
图2是图1的轮胎的带束层组合件的近视图。
具体实施方式
图1图示了适合用作卡车轮胎的充气轮胎10的一半的第一实施例。轮胎10具有胎面12，该胎面带有防滑深度D。轮胎胎面12可包括多个周向连续的肋，这些肋可变化，但是被示为例如肋31、32和33。定位在每个肋之间的是周向沟槽34、35、36，这些周向沟槽优选地是连续的。胎面还可包括可选的细缝（未示出）。胎面花纹不限于此，并且可包括例如多个块和沟槽（未示出）。
轮胎10进一步包括外胎14，该外胎包括从胎面12向下延伸到胎圈区域的两个相对的侧壁16。轮胎的外胎可以可选地包括内衬24，该内衬通常由形成气密屏障的卤化丁基橡胶形成。轮胎外胎14进一步包括一个或多个径向帘布层18，所述径向帘布层从胎面沿侧壁向下延伸到轮胎胎圈20。优选地，径向帘布层18绕每个环形胎圈20包绕或以其他方式固定到每个环形胎圈20。在所图示的实施例中但不限于此，仅存在一个帘布层18，并且该帘布层以内面向外的方式围绕胎圈包绕，使得帘布层末梢19位于胎圈的轴向外侧和径向外侧。胎圈20可以是任何期望的形状，但是在该实施例中，其被示为带有钢长丝的六边形构型。
轮胎可进一步可选地包括可成形为类似三角形的三角胶芯21。在胎圈区域中的帘布层反包部可以可选地用绕胎圈帘布层18包绕的胎跟加强层23加强。
轮胎10进一步包括位于胎面和一个或多个帘布层18之间的带束层组合件50。带束层组合件可包括一层或多层加强件。帘布层18和带束层加强结构50由帘线加强的弹性体材料制成，其中，帘线通常是钢线材或聚酰胺长丝，并且弹性体优选地是橡胶。
过渡带束层52
带束层加强组合件50可包括可选的过渡带束层52，该过渡带束层是带束层组合件50的径向最内带束层。过渡带束层52具有轴向带束层宽度，该轴向带束层宽度的范围可从胎面弧宽度的大约60%到大约90%。过渡带束层52优选地具有角度在大约45度到大约70度之间的取向（右）。过渡带束层52优选地由具有3+2x.35 UT的构造的超高抗拉强度钢制成。
工作带束层54、56
带束层加强结构50进一步包括第一和第二可延伸的工作带束层54、56。第一工作带束层54位于第二工作带束层56的径向内侧。优选地，第一工作带束层54具有基本上等于胎面弧宽度的带束层宽度，并且优选地是带束层组合件50的最宽带束层。第一工作带束层54的缓冲层角度在大约10度和50度之间，优选地具有右取向，更优选地在大约10度到大约45度的范围内，且更优选地在大约12度到大约50度的范围内。第一工作带束层54由可延伸的或高伸长率的线材制成，并且在10%的断裂载荷下具有大于0.2%的%伸长率，如从取自硫化轮胎的帘线测得的。优选地，在10%的断裂载荷下的%伸长率大于0.4%，且更优选地大于0.8%，且最优选地大于1.2%。第一工作带束层构造优选地由具有3x7x、3x4x、4x4x的线材构造的线材形成。优选地，线材具有4+3x的构造，且更优选地具有4+3x.35 UT的线材构造。EPI的范围可从大约8到大约14。
第二工作带束层56位于第一工作带束层的径向外侧，并且优选地具有小于第一工作带束层54的宽度的宽度。优选地，第二工作带束层56的宽度比带束层54的宽度小一个梯度（step），该梯度的范围可从大约10 mm到大约20 mm。工作带束层56具有在大约10度到50度之间的缓冲层角度，且更优选地在大约16度到30度的范围内，优选地具有左取向，且更优选地在大约19度到大约25度的范围内。优选地，第一工作带束层的角度不同于第二工作带束层的角度。第一或第二工作带束层的角度是平行加强帘线相对于周向方向的角度。更优选地，第一工作带束层的角度α1大于第二工作带束层的角度α2。优选地，|α1 -α2|的绝对差大于5度。第二工作带束层56优选地由高伸长率线材制成，其具有与第一工作带束层54相同的构造，带有相同但相反的角取向。
工作带束层上的拉伸测量，诸如，断裂载荷（以N为单位的最大载荷）、断裂强度（以MPa为单位）和断裂伸长率（以%为单位的总伸长率），是在对缆线或线材（当取自硫化轮胎时）测试的不超过25 MPa的预载荷下根据ISO 6892-1B (2019)在拉伸状态下执行的。
低角度带束层58
带束层结构50进一步包括优选地位于这对工作带束层54、56之间的低角度带束层58。低角度带束层58也可位于带束层52和54之间或位于带束层56的径向外侧。低角度带束层58具有以5度或更小、优选地0度周向地定向的加强件。带束层优选地由螺旋地缠绕一根或多根帘线构成的涂橡胶的条形成。优选地，条具有大约1-4根钢帘线，并且条宽度小于15mm、且更优选地为大约5 mm。替代地，带束层可由切割带束层形成，其中加强件在自周向方向的0度到大约10度的范围内、或更优选地在自周向方向的0度到5度的范围内定向。低角度带束层58的宽度被设计成避免胎肩区域中的压缩。低角度带束层58的带束层宽度优选地小于第一和第二工作带束层的带束层宽度，并且优选地比顶部带束层62宽。低角度带束层58的带束层结构可以是由3x7构造、3x4构造或4x4构造形成的钢。更优选地，低角度带束层58的带束层结构是由3x7x.22构造、3x4x.26构造或4x4x.22构造形成的钢，并且优选地由高抗拉强度钢形成。低角度带束层58的加强帘线优选地是可延伸的。对于取自裸帘线的测量，在10%的断裂载荷下的%伸长率是0.2或更大，且优选地为0.4%或更大，且更优选地为0.6%或更大，且最优选地为0.8%。替代地，低角度带束层可由非金属加强件形成，诸如芳纶、碳纤维、或聚酮或POK。
拉伸测量，诸如，断裂载荷（以N为单位的最大载荷）、断裂强度（以MPa为单位）和断裂伸长率（以%为单位的总伸长率），是在对缆线或线材（当取自硫化轮胎时）测试的不超过10 MPa的预载荷下根据ISO 6892-1B (2019)在拉伸状态下执行的。
橡胶渗透性
根据本发明的优选实施例，低角度带束层58具有位于两个外侧向端59之间的中心部分57。低角度带束层的中心部分的轴向宽度在低角度带束层总宽度的大约40-60%的范围内，且更优选地为低角度带束层总宽度的大约50%。低角度带束层的加强帘线通常在铺设之前涂有橡胶化合物。在固化或硫化期间，橡胶渗透帘线。橡胶渗透帘线的自由区的程度被表达为在硫化之后由橡胶化合物占据的自由区的百分比并且通过透气性测试来确定。它是在直接提取自硫化轮胎的低角度带束层加强件的帘线上执行的，且因此这些帘线已渗透有硫化的橡胶化合物。透气性测试按照以下中所描述的协议进行：L. BOURGOIS，钢帘线的机械特性调查和相关测试方法，特殊技术出版物694，ASTM，1980。对于3x7x22构造，在低角度带束层的外侧向端处的橡胶渗透性被确定为等于或小于在中心部分处的橡胶渗透性。对于4x4x.22帘线构造，在低角度带束层的外侧向端处的橡胶渗透性被确定为大于在中心部分处的橡胶渗透性。对于4x4x.22构型，发现在外侧向端处的橡胶渗透性为90-100%，而在中心部分处的橡胶渗透性为大约50%或更小。
顶部保护带束层
带束层结构可进一步包括作为径向最外带束层的顶部保护带束层62。顶部保护带束层62的宽度在低角度带束层的宽度的80％到85％的范围内。优选地，带束层应具有与相邻带束层56相同的角度和取向。顶部保护带束层优选地具有由高抗冲击钢帘线制成的加强帘线，其中，帘线具有全橡胶渗透性，这有助于避免腐蚀并能够实现优异的可翻新性。它还提供高抗冲击性，因为由于其增强的%伸长率（> 5%），即使在嵌入橡胶中之后，它也展现更多的断裂功。优选地，顶部保护带束层的加强帘线具有5x、且更优选地5x.35或5x.38的帘线构造。加强帘线优选地由钢制成，且优选地为高抗冲击帘线（HI），在具有10 EPI的1英寸条中使用夏比冲击测试仪，其具有非常高的能量吸收率，其中能量/帘线> 7.5 J/mm2。在>1.5%的扭结时的最大变形下，这种帘线的最大压缩应力高于350 MPa。使顶部保护带束层具有高抗冲击帘线有助于吸收在冲击期间产生的震动并减轻胎面胎肩沟槽上的应力。
高宽比
上文所描述的轮胎的高宽比可变化。高宽比优选地在大约50到大约90的范围内。轮胎的净毛比可在大约70到大约90的范围内、更优选地在大约74到大约86的范围内、更优选地在大约78到84的范围内。
根据本文中提供的对本发明的描述，本发明中的变型是可能的。尽管已出于图示本发明的目的而示出了某些代表性实施例和细节，但是对于本领域技术人员将显而易见的是，在不脱离本发明的范围的情况下可以在其中进行各种改变和修改。因此，将理解，可以在所描述的特定实施例中做出改变，这些改变将在如由所附权利要求书限定的本发明的全部的预期范围内。

Claims (10)

1.一种供在卡车上使用的充气轮胎，所述轮胎包括：
胎面和位于所述胎面的径向内侧的带束层加强结构，所述带束层结构包括具有可延伸加强件的第一和第二工作带束层，其中，如相对于周向方向测得的，所述第一和第二工作带束层的角度范围从大约10度到大约50度，并且其中，所述第一工作带束层的角度大于所述第二工作带束层的角度，其中，所述带束层结构进一步包括具有以相对于所述周向方向小于5度成角度的加强件的低角度带束层，并且其中，所述低角度带束层由高伸长率加强件形成，并且其中，所述轮胎进一步包括径向最外的顶部保护带束层，所述顶部保护带束层由冲击能吸收率> 7.5 J/mm2的加强帘线形成。
2.根据权利要求1所述的轮胎，其中，所述第一工作带束层的带束层角度减去所述第二工作带束层的带束层角度之间的差的绝对值大于5度。
3.根据权利要求1所述的轮胎，其中，所述工作带束层由高伸长率线材形成，当取自硫化轮胎的线材时，所述高伸长率线材在10%的断裂载荷下具有大于0.2%的%伸长率。
4.根据权利要求1所述的轮胎，其中，所述低角度带束层由高伸长率线材形成，当取自硫化轮胎的线材时，所述高伸长率线材在10%的断裂载荷下具有大于0.8%的%伸长率。
5.根据权利要求1所述的轮胎，其中，所述低角度带束层由高伸长率线材形成，当取自硫化轮胎的线材时，所述高伸长率线材在10%的断裂载荷下具有大于1.2%的%伸长率。
6.根据权利要求1所述的轮胎，其中，所述低角度带束层具有大于顶部带束层的宽度的宽度。
7.根据权利要求1所述的轮胎，其中，在所述低角度带束层的外侧向端处的橡胶渗透性大于在所述低角度带束层的中心部分处的橡胶渗透性。
8.根据权利要求1所述的轮胎，其中，在所述低角度带束层的外侧向端处的橡胶渗透性大于90%。
9.根据权利要求1所述的轮胎，其中，在所述低角度带束层的中心部分处的橡胶渗透性小于50%。
10.根据权利要求1所述的轮胎，其进一步包括顶部带束层，其中，所述顶部带束层的宽度大于胎面弧宽度的50%。
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