具有束紧式带束层加强件的轮胎 本发明涉及一种具有径向胎体加强件的轮胎，更具体地涉及一种用于安装到运载重载荷并以持续速度行使的机动车如卡车、拖拉机、拖车或客车上的轮胎。
“重型”轮胎通常包括一个径向胎体加强件，胎体加强件由金属加强元件的单一帘布层构成，加强元件在每一胎圈中锚定到至少一个胎圈钢丝上。所述胎体加强件径向地被一个胎冠加强件所覆盖，胎冠加强件由至少两个工作帘布层构成，工作帘布层由不可伸展金属加强元件制成，加强元件在每个帘布层中相互平行并从一个帘布层到另一帘布层是交叉的，与轮胎周向方向形成10°到45°之间的角度。所述工作帘布层通常由可伸展金属加强元件制成的所谓保护帘布层以及由或者是相对周向方向以公知方式成大于45°角度定向地不可伸展金属元件制成的所谓三角网帘布层、或者是沿周向定向的加强元件形成的帘布层、或者是前述两种类型的帘布层来完善。
“重型”轮胎具有的形状比H/S在0.65到1.0之间，其中H和S分别是当轮胎安装到其工作轮辋上并充气到所推荐压力时在其轮辋上的轮胎的高度和轮胎的最大轴向宽度。但是，“重型”轮胎现在正显出具有较小的形状比H/S，例如为0.45的数量级。
无论何种类型的轮胎，已知难于在所需不同的性能之间获得综合的平衡，因为在一种特性方面的改进常常不幸地伴随着一个或多个其它特性的降低。
已经进行了许多努力以尝试获得最好的综合平衡，尤其是在正常行驶的轮胎的情况下。就提高舒适性、耐刺穿性和胎面耐磨损性而言，英国文献GB359,110提出使在硫化模内的模制过程中的轮胎形状非常类似于它在承载负荷时的形状，同时通过设置周向连续缆索或金属丝的加强层使胎面沿周向是不可伸展的。这样，轮胎模制成具有较低的形状比，使侧壁显著地向内弯曲，而且胎体加强件在赤道平面的每一侧被锚定到胎圈钢丝上，使得与胎圈钢丝和所述轮廓相切的共同切线在胎体加强件的子午面轮廓和胎圈钢丝之间的切点处并相对一条平行轮胎旋转轴线的直线形成一个轴向向着外侧并且径向向着内侧张开的角度。
为了实现在舒适性、路面抓着力和轮胎稳定性之间的综合平衡的显著改进，专利US3,486,547也描述了一种具有可在0.25到0.75之间的低形状比H/S的轮胎，其中，接近轮辋边缘的侧壁区域基本上平行于轮胎旋转轴线，所述区域由径向不可伸展的环加强并且所述环具有不同的构成。这种结构使得轮胎可以安装到这样一个轮辋上，与所述轮胎的最大轴向宽度S相比，该轮辋的宽度W较小，比值W/S在0.25到0.75之间。
一个类似的轮胎也描述在法国专利FR1,267,264并且该轮胎用于使在舒适性、路面抓着力、低滚动阻力和高耐磨损性之间综合平衡。为了显著地增加胎体加强件组件的结构柔韧性，同时避免自动地伴随这种柔韧性增加的缺点，所述胎体加强件具有非常弯曲的侧壁并且由一个圆柱形的胎冠加强件所覆盖，胎冠加强件沿周向是不可伸展的并优选地由纵向加强元件形成。在锚定胎圈钢丝附近，胎体加强件具有带有水平的或位于比轮辋边缘的半径小的半径处的切线的部分，所述部分在所述情况下由周向加强元件加强。
美国专利US4,029,139也涉及一种轮胎，该轮胎的形状比H/S优选地在0.40到0.60之间，以使轮辋宽度W与最大轴向宽度S的比W/S小于0.65。它也描述了一种用于将胎圈安装到轮辋上的专用系统，使得靠近轮辋的胎圈部分基本上是水平的。
“重型”轮胎的发展以及采用上述原理的轮胎已经证明是令人失望的。实际上，如果舒适性提高了，轮胎的整体耐用性并未提高，无论是就磨损而言的耐用性或是轮胎不同加强件的疲劳耐用性。
本发明的目的是提高这类轮胎的整体耐用性，同时改善其滚动阻力。
根据本发明的轮胎，它具有的形状比H/S在0.3到0.8之间，该轮胎包括一个赤道半径为RSS±ΔRSS的胎体加强件，其中，ΔRSS等于所述加强件最小厚度的1倍，胎体加强件径向地由一个基本上是圆柱形或准圆柱形的胎冠加强件所覆盖，胎冠加强件由至少一个周向加强元件的工作帘布层形成，所述胎体加强件在赤道平面的每一侧上一方面与一个称作定位圆的圆C相切，使得与所述圆C和胎体加强件的子午面轮廓相切的共同切线在所述轮廓和定位圆之间的切点处与一条平行于旋转轴线且通过所述切点的直线成20°到-80°之间的角度，另一方面，在胎体加强件位于所述切点和最大轴向宽度点之间的部分中设置有周向不可伸展元件制成的加强层。其特征在于，当从子午线横截面上看并在轮胎被安装到其工作轮辋且充气到推荐压力时，胎体加强件的主要部分的每一半的中心线具有一个子午面轮廓，该子午面轮廓由四个圆弧组成：
半径为r′1的第一圆弧TA，半径r′1包括在值r1和/或2r1之间或等于r1和/或2r1，第一圆弧在一方面与定位圆C相切，定位圆C与半径为RJ的轮辋边缘同中心，位于所述边缘径向上方并与所述边缘相隔一个距离eT，距离eT至少等于胎体加强件的最小厚度的两倍，另一方面，第一圆弧与第二圆弧有一个相交点A；
半径为r″1的第二圆弧AE，半径r″1包括在值r1和2r1之间，第二圆弧与垂直于旋转轴线并通过最大轴向宽度点E的直线D相切；
半径为r2的第三圆弧EF，第三圆弧在最大轴向宽度点E与第二圆弧AE相切并且也在点F与平行于准圆柱形胎冠加强件的第四圆弧FG相切，点F与平行于旋转轴线并通过定位圆C的中心OJ的直线相隔一个距离d，其中，数值d,r1和r2满足下列关系：d=r2+(r1+arJ+eT)Cosα和r1=r2RSS/(RSS-r2)
其中，α是在点T处的切线与平行于旋转轴线的直线之间的角度，并且a是一个可以具有值-1,0或+1的常数；
半径为RTT的第四圆弧FG，半径RTC等于胎冠加强件的横向半径RT减去最多为胎体加强件的最小厚度；
并且工作胎冠加强件的宽度包括在分隔所述子午面轮廓与胎冠加强件相切的两个切点F的距离之间，所述距离增大2r2/3。
术语“准圆柱形胎冠加强件”用于表示其横向曲率半径至少等于其赤道曲率半径4倍的胎冠加强件。
胎体加强件优选地由径向加强元件形成，由于每个加强元件所承受的应力较低，加强元件可以由织物材料制成，所承受的应力是由于内部充气压力导致的并且随着所述胎体加强件的子午面轮廓而变化。
对于胎冠加强件优选地是一方面包括周向的不可伸展加强元件形成的轴向连续帘布层(如果在等于断裂力10％的拉伸力作用下，元件的相对延伸率小于0.5％，元件被称作不可伸展的)，另一方面包括不可伸展加强元件形成的两个帘布层，这两个帘布层的加强元件在每个帘布层内相互平行并从一个帘布层到另一帘布层是交叉的，它们与周向方向形成20°到60°之间的角度，优选地为40°到55°之间的角度。
术语“工作胎冠加强件的轴向宽度”用于表示这两个宽度中较大的宽度：由周向元件形成的胎冠加强件帘布层的轴向宽度和由倾斜元件形成的胎冠加强件帘布层中较窄一个帘布层的轴向宽度。
在赤道平面每一侧并在径向地包括在与定位圆相切的切点和最大轴向宽度点之间的部分中，胎体加强件由一个基本上沿周向是不可伸展的加强层加以完善，所述加强层包括一个已知类型(具有矩形或其它金属丝的编织或“组合”类型)的简单胎圈钢丝，或包括至少一个不可伸展周向元件的帘布层，元件优选地是金属元件，正如其自身的情况一样。所述加强层可以位于或者在胎体加强件内侧、或者在其外侧、或者在其帘布层之间、或者在上述所有三个位置中。所述加强层优选地轴向位于两个圆弧TA和AE的交叉点A附近。
优选地，以一种凭其自身能力的公知方式，分隔胎体加强件的子午面轮廓与两个定位圆相切的两个切点的轴向距离小于胎体加强件的最大轴向宽度的三分之二。
通过胎圈以公知方式可以实现将轮胎固定到其将要安装的轮辋上，每个胎圈包括至少一个胎圈钢丝，胎体加强件通过绕着胎圈钢丝使其自身折起来而被锚定住。折起来的部分可以足够的长以便被作为位于轮胎侧壁下部位置中的加强层的一个完整部分。由于胎体加强件的这种子午面轮廓，锚定胎圈钢丝的横截面可以比当前在正常形状的并具有相同轴向和径向尺寸的轮胎中使用的胎圈钢丝的横截面小。无论胎体加强件何时自身折起来，折起来的部分优选地位于一个较小变形的区域中，它可以紧靠所述加强件的主要部分，而不需要在主要部分和折起来的部分之间的部件。
胎体加强件也可以是通过将所述加强件的边缘插入在不可伸展的周向加强元件的两个加强层之间或轮辋本身与上述一个加强层之间而牢固地固定在胎圈中。
参照以下结合附图的描述，本发明的特征和优点将变得更好地理解，附图以非限定性的方式示出了本发明的实施例；其中：
图1是一个子午线横截面示意图，显示根据本发明的轮胎的总体情况；
图2是从子午线横截面上看的胎体加强件中心线的子午面轮廓外形线的示意图；
图3是胎体加强件的子午面轮廓和固定胎体加强件的变型的示意图。
图1的轮胎P具有等于0.55的形状比H/S并且被安装到一个称作9×22.5轮辋的轮辋J上。胎体加强件1是由加强元件的单一帘布层形成的，加强元件是由芳基聚酰胺制成的缆索。所述帘布层1在每个胎圈B中锚定到一个编织型胎圈钢丝2上并具有一个本身折起来的部分(10)，折起来的部分的子午面轮廓围绕着表示轮辋J的钩边的圆形部分的圆弧。所述折起来的部分10通过一个三角形小部件7与胎体帘布层的主要部分1隔开。在胎体帘布层的最大轴向宽度点E和胎圈钢丝B之间布置着加强层6，加强层6在所述情况下包括一个位于胎体帘布层1的子午面轮廓径向内侧的不可伸展金属缆索的帘布层61、一个位于胎体帘布层1径向外侧的不可伸展金属缆索的帘布层62以及在所述帘布层1和帘布层62之间的一个加强环60，加强环由一匝金属丝形成，金属丝使得所述环具有几乎完美的可延展性。胎体帘布层1相切地与一个胎冠加强件3接触，胎冠加强件包括径向内侧的一个周向不可伸展金属缆索形成的帘布层30(周向缆索是指相对轮胎的周向方向成+2.5°到-2.5°角度的缆索)以及由不可伸展金属缆索形成的两个帘布层31和32，帘布层31和32的缆索在每个帘布层内相互平行并从一个帘布层到另一帘布层是交叉的，它们与周向方向形成45°的角度。帘布层30,31,32组成通常称作工作胎冠加强件的加强件，应理解的是，所述工作加强件可以由具有弹性元件的帘布层形成的保护加强层完善。在外侧，轮胎P由胎面4加以完善，胎面4通过两个侧壁5连接到两个轮胎胎圈B上，轮胎胎圈B搁靠在轮辋J上，轮辋J由一个保护性橡胶混合物8垫着。在内侧，轮胎P由至少一个橡胶混合物层9加以完善，橡胶混合物层9对于使用在轮胎中的充气气体是不能透过的。
胎冠加强件3几乎是圆柱形的，因为径向最接近胎体加强件1的胎冠帘布层30的径向内侧面的横向半径RT是其赤道半径的5倍。如果将胎体帘布层1的主要部分的中心线当作将该帘布层本身没有折起来的所述部分的厚度e分成两个相等部分的线(图2中的虚线)，其赤道半径RSS等于胎冠加强件赤道半径减去帘布层1厚度的一半e/2的所述中心线的子午面轮廓包括在子午线横截面上位于赤道平面每一侧上的一个中心在赤道平面XX′上的圆弧GF，其曲率半径RTC等于RT-e/2，因为所述圆弧GF平行于径向最接近帘布层1的胎冠帘布层30。轴向向着外侧并径向向着内侧，圆弧GF在F点由第三圆弧EF相切地延伸，圆弧EF具有曲率中心O2和横向半径r2，圆弧EF在中心线子午面轮廓的最大轴向宽度So的点E处与竖直线D相切，竖直线D从E垂下到轮胎旋转轴线。中心线子午面轮廓的最大轴向宽度So是由轮胎的最大轴向宽度S减去差值S-So得到的，差值S-So等于位于帘布层1外侧的橡胶混合物的厚度，值S大体上等于由将要安装的机动车的制造商设想的尺寸所给出的值。圆弧EF在内侧径向地由第二圆弧EA延伸，圆弧EA具有曲率中心O″1和半径r″1，半径r″1大于圆弧EF的半径r2。所述圆弧EA一方面在E点与到旋转轴线的竖直线D相切，另一方面，它在A点与第一圆弧AT相交，圆弧AT具有曲率中心O′1和半径r′1，在所述情况下，半径r′1大于半径r2和r1。所述第一圆弧AT在T点与定位圆C相切，定位圆C具有曲率中心OJ和半径rJ+eT，中心OJ是表示轮辋J的钩边的圆形部分的径向外侧壁的圆弧的中心，并且使半径rJ优选地由所讨论的安装轮辋的类型来确定，而数值eT由轮胎的设计者来确定并且至少等于胎体加强件最小厚度的两倍。在T点与胎体加强件1中心线的子午面轮廓和定位圆C共同相切的切线与通过点T并平行于旋转轴线的直线成角度α，所述角度轴向向着外侧并且径向向着内侧张开，该角度是负值并在所述情况下等于13°。
如果d用于表示胎体加强件的中心线的子午面轮廓上的点F与轮辋钩边外侧壁的中心OJ相隔的距离，该距离是一个规定的距离，在所示附图并在常数a等于+1的情况下可以容易地从这些数据几何形状地推导出数值d等于r2加上cosα与r1+rJ+eT的乘积，即：
d=r2+(r1+rJ+eT)cosα
假定半径r1可被认为等于RSSr2/RSS-r2，可以将r2看作已知或规定的参数，即d,rJ,eT和cosα的函数，r2被称作圆弧EF的平均半径。
所示附图中显示的情况(a=+1)对应于这样一种轮辋边缘，其中心OJ位于所述边缘的径向内侧。容易理解的是，在表示轮辋边缘的圆的中心OJ位于所述边缘径向外侧的情况下，距离d等于：
d=r2+(r1-rJ+eT)cosα
此时常数a将等于-1。类似地，当轮辋边缘被认为是平直的时，距离d将等于：
d=r2+(r1+eT)cosα
因为常数a将等于零。
一旦曲率半径r2是已知的，半径r1是已知的而且半径r′1和r″1也是已知的。随后可以确定圆弧EA和AT的中心O′1和O″1，绘出它们并确定切点T，假定中心OJ的几何轨迹是一条平行于旋转轴线的直线并距离该轴线一个已知的距离ROJ。
图3显示了根据本发明的一个轮胎的变型。该轮胎在以下方面不同于图1所示的轮胎：
a)在T点与定位圆C相切的胎体帘布层1的子午面轮廓具有一条与所述圆共同相切的切线，该切线与通过T并平行于旋转轴线的直线成的角度α为零。
b)胎体帘布层不是由胎圈钢丝固定的，而是通过周向加强元件的组件固定的，周向加强元件在该情况下是金属钢质缆索，缆索布置成径向外侧和轴向内侧帘布层82,82′以及径向内侧和轴向外侧帘布层81,81′的形式。
c)在最大轴向宽度点E和切点T之间，胎体帘布层1的加强层6也是由几个在内侧的金属加强元件帘布层62,62′和在外侧的金属加强元件帘布层61,61′组成的，加强元件在该情况下是钢质缆索。