具有改进的胎圈结构的轮胎 【技术领域】
本发明涉及一种具有改进的胎圈结构的轮胎。
特别是，本发明涉及一种具有改进型胎圈结构的车用重载轮胎。
背景技术
如公知的那样，轮胎一般包括：一对胎圈结构，且每个胎圈结构都包括至少一个胎圈芯体和至少一个胎圈填芯；基本上为环面体形状的胎体结构，其包括至少一个胎体帘布层，胎体帘布层通常具有多个在两胎圈结构之间延伸的增强元件，所述胎体帘布层的两相对侧边缘翻折包绕着所述胎圈芯体；束带结构，其被贴附到所述胎体结构的径向外侧位置上；胎面条带，其被贴附到所述束带结构的径向外侧位置上；以及一对胎壁，它们被贴附到所述胎体结构的两横向对置侧面上。
在轮胎负载滚动的过程中，不论是胎圈结构、还是胎壁都会产生很大的弯曲变形，特别是在大负载作用下时更是如此。特定而言，由于存在所述的弯曲变形，可能在翻折过的胎体帘布层端部部分及其附近处产生应变或应力集中。结果就是，出现了如下的问题：在翻折过的胎体帘布层端部部分处，由于反复发生所述的弯曲变形，这些部位会形成疲劳裂纹，这些裂纹的生长会造成胎体结构的失效。此外，所述弯曲变形可能会带来热量蓄积的问题，而该问题会导致胎圈区域中相邻的轮胎结构元件之间出现分离，特别是翻折的胎体帘布层与相邻的轮胎结构元件发生分离。因此，胎圈结构的耐用性被降低了。
在本领域中，人们已做了一些努力来克服上述的缺陷。
例如，欧洲专利申请EP 0206679涉及一种用于重载轮胎的增强型胎圈结构。该轮胎包括：子午线排列形式或半子午线排列形式的胎体帘布层；金属帘线增强层，其被布置在胎体帘布层翻折部分的轴向外侧；内侧增强层，其是由纤维帘线构成的，该内侧增强层沿着胎体帘布层主体部分的内侧进行布置；以及由纤维帘线构成的外侧增强层，该增强层沿着金属帘线增强层和翻折部分的外侧进行布置。上述的各个部件满足参数h1、h2、h3、h3’与h4之间的一些公式，这些参数分别是翻折部分外端的高度、金属帘线增强层外端的高度、外侧增强层外端的高度、内侧增强层外端的高度、以及金属帘线增强层上翻折部分的外端高度。
美国专利US 4227563涉及一种重载充气轮胎，该轮胎上设置有横截面为对称或不对称多边形的胎圈芯体。由硬质橡胶化合物制成的尖角条片从该胎圈芯体向径向外侧延伸，该条片贴着胎圈芯体上面向径向外侧的表面与胎圈芯体相接触。尖角条片的宽度至少要与在选定方向上测得的胎圈芯体宽度等大，且其高度不小于胎圈芯体宽度的1.5倍。构成胎体的、由涂覆有橡胶的钢丝增强纤维所形成的至少一个胎体帘布层的径向内侧端裹绕着胎圈芯体而形成了翻卷部。胎圈增强条带卷绕过胎圈芯体，并在径向上向外延伸而超出翻卷部的末端。翻卷部与增强条带的末端都被包封在橡胶材质的衬垫元件中，衬垫元件的刚度要软于胎体帘布层和尖角条片的刚度。据说利用衬垫元件能可靠地吸收翻卷部和增强条带中的残余应力，从而降低了胎圈中出现疲劳裂纹的可能性。
美国专利US 5433257涉及一种重载充气子午线轮胎，其具有特定的胎体翻卷部构造。通过将由三种橡胶A、B和C构成的橡胶块料布置在胎体帘布层与胎圈部分处的翻卷部之间、和/或将胎体帘布层上位于胎圈部分处的翻卷部设置为特殊的构造，能改善这种用于卡车或公共汽车的重载充气子午线轮胎的胎圈耐用性，其中，所述的三种橡胶都具有特殊的性能。
美国专利US 4046183涉及一种子午线轮胎，该轮胎的胎圈结构具有很高的耐用性，轮胎的胎体帘布层具有高的弹性模量。胎圈被设计成满足如下的条件，即：
h2＝(1/10～1/2)h0，且
d＝(1/30～1/5)D
其中，h0是胎体帘布层翻折部分的上端距离胎圈基部的垂直高度，h2是指轮胎被安装好且被充气之后胎体帘布层翻折部分上端与内部增强帘线层上端之间的垂直距离，d是胎体帘布层翻折部分与外部增强帘线层之间说形成的空间的中间层尺寸，该尺寸是在经过胎体帘布层翻折部分上端、且垂直于胎体帘布层的直线上测得的，D是在所述直线上测得的、胎圈上部分的厚度。在所述空间内嵌入了100％拉伸率时弹性模量在20到100kg/cm
2之间的橡胶。
【发明内容】
申请人要解决的问题是提供一种轮胎‑特别是重载的车用轮胎，其具有改进的胎圈结构。事实上，所述的这种类型轮胎常常工作在负载非常大的情况中，也就是说，其所受到的负载会达到轮胎自身设计负载的极限。因而，希望能制出可承受所述非常大负载的胎圈结构。
申请人已经注意到：当轮胎受到所述非常大的负载，由于轮胎在行驶过程中发生了弯曲变形，所以，轮胎‑特别是胎圈区域所受到的应变循环的幅度、以及上文提到的热量蓄积效应将会显著增大，从而这些部位出现疲劳裂纹的几率也会显著增大，胎圈区域中相邻结构元件之间出现分离的风险也将增加，这将导致胎圈结构的失效。
因而，申请人面临的问题是提供一种轮胎‑特别是重载的车用轮胎，其中，尤其是当轮胎受到非常大的负载时，在胎体帘布层翻折部分及其相邻区域处产生的应力集中和应变得以显著减小。
申请人已经发现：通过增大位于胎圈结构部分轴向外侧位置上的耐磨层的厚度，并通过增大胎体帘布层翻折部分端部的高度，就能制得具有上述特性的轮胎，其中的耐磨层被用于与轮辋相接触，下文将更为具体地对上述设计进行描述。
但是，申请人还注意到：仅增大耐磨层的厚度可能会导致形成所述耐磨层的可交联弹性体材料在成型及硫化处理过程中发生移动，而这样的情况必须要尽可能地避免。
申请人已发现：在胎圈区域的轴向外侧部位增设增强层的设计能阻止形成所述耐磨层的可交联弹性体材料在成型及硫化处理过程中发生移动。
根据第一方面，本发明涉及一种要被安装到轮辋上的轮胎，其包括：
‑一对胎圈结构，所述胎圈结构包括至少一个胎圈芯体和至少一个胎圈填芯；
‑胎体结构，其包括至少一个在所述两个胎圈结构之间延伸的胎体帘布层，所述胎体帘布层的相反侧边缘被包绕着所述胎圈芯体进行翻折；
‑束带结构，其被贴附到所述胎体结构的径向外侧位置上；
‑胎面条带，其被贴附到所述束带结构的径向外侧位置上；
‑一对胎壁，两胎壁被从侧向贴附到所述胎体结构的相反侧面上；
其中，每个所述的胎圈结构都包括：
‑至少一个第一增强层，其卷绕着所述的翻折胎体帘布层，以便于能至少部分地包封着所述胎圈芯体和所述胎圈填芯；
‑至少一个第二增强层，相对于所述至少一个第一增强层，其被置于轴向外侧位置上；
‑至少一个耐磨层部分，其被置于胎圈结构部分的轴向最外侧位置上，用于与轮辋进行接触；
其中：
‑所述至少一个耐磨层部分的厚度大于或等于约3.5mm，优选地是，该厚度约在4.0mm到7.0mm之间，所述厚度是在对应于胎圈芯体的位置处测得的；
‑所述翻折胎体帘布层的端部部分被布置在高度h1处，该高度满足如下的关系式：
h1＝c1×h
其中，c1是处于约0.15到0.50范围内的数值，其优选地是约在0.20到0.30之间，且h是指在赤道中心面内测得的、从标称轮辋直径处到所述至少一个胎体帘布层之间的径向距离。
为了便于本文的描述以及后附权利要求的限定，轮胎径向剖面内任何位置点的“高度”都被定为从标称轮辋直径处到该位置点的径向距离。
为了便于本文的描述以及后附权利要求的限定，词语“轮胎赤道中心面”是指垂直于轮胎转动轴线、并包含轮胎轴向中心线的平面。
所述的“标称轮辋直径”是按照ETRTO标准(2006)中第4～5页的规定来确定的。
本发明可具有下文介绍的一个或多个优选特征。
根据一种优选实施方式，所述轮胎是重载车用轮胎。
为便于本说明书的描述和下文权利要求的限定，词语“重载车用轮胎”是指按照ECE车辆构造统一方案(R.E.3)(1997)附录7第52～59页(“动力驱动车辆和拖车的分类与定型”)中、属于族系M2～M3、N2～N3、O2～O3的车辆，其例如是卡车、牵引拖车、货运车、公共汽车、大型有篷货车、以及其它的类似车辆。
根据另一种优选实施方式，所述轮胎是内胎型轮胎，也就是说，所述轮胎具有内胎，内胎为轮胎的充胀空气提供了必要的气密度，所述内胎被布置在所述至少一个胎体帘布层的内部部分中。在内胎型轮胎的情况中，轮胎的轮辋边缘相对于轮胎的赤道中心面通常倾斜一定角度，该角度在约5°±1°的范围内。
按照一种优选的实施方式，也被称为“折片”的所述至少一个第一增强层包括多个增强元件，这些增强元件的刚度高于或等于约100tsu，优选地是在约120tsu到200tsu范围内，其中，增强元件的刚度是在涂覆有橡胶、且经过硫化处理后的增强元件上测得的。
所述刚度是按照BISFA‑95(方法E8‑硬挺度的确定)(1995)来测量的，测量所针对的增强元件试样被预先嵌入到构成所述至少一个增强层的弹性体材料中，并经受过硫化处理。
按照另一种优选实施方式，所述至少一个第一增强层的增强元件是由金属制成的，该金属优选地是钢。更为优选地是，所述增强元件是钢帘线。
按照一种优选实施方式，所述至少一个第二增强层包括多个增强元件，这些增强元件的刚度高于或等于约1tsu，优选地是在约3tsu到25tsu范围内，其中，增强元件的刚度是在涂覆有橡胶、且经过硫化处理后的增强元件上测得的。
如上文提到的那样，所述刚度是按照BISFA‑95(方法E8‑硬挺度的确定)(1995)来测量的。
申请人已经发现：所述至少一个第二增强层的设置除了能实现胎圈结构的改善之外，还能减小甚至消除构成耐磨层的可交联弹性体材料在轮胎制造过程中发生的移动‑特别是在模制及硫化过程中的移动，而弹性体材料的移动会给耐磨层的最终厚度带来不利影响(即耐磨层可能无法达到所需的厚度)。
此外，申请人还已经发现：所述至少一个第二增强层的增强元件的低刚度设计能够减小、甚至避免胎圈区域中应力集中的不想要的区域，特别是在翻折胎体帘布层的端部及其附近区域处，即，能够在整个胎圈区域上分布应力。
此外，申请人还已经发现：所述至少一个第二增强层的增强元件的低刚度设计能降低翻折胎体帘布层的端部及其附近区域在轮胎滚动过程中所受到的应变循环的幅度。应变循环幅度的降低还有利于防止胎圈区域发生热量蓄积。
此外，申请人还已发现：所述至少一个第二增强层的低刚度设计能降低轮胎胎圈区域在轴向向外方向上的刚度梯度(例如，所述至少一个第一增强层与周围的已交联弹性体材料之间的刚度梯度)。
按照一种优选的实施方式，所述至少一个第二增强层的增强元件是由织物性材料制成的，该材料例如是尼龙、芳族聚酸胺、人造丝或它们的混合物，优选地是尼龙。
根据一种备选的实施方式，所述至少一个第二增强层的增强元件是由金属制成的，该金属优选地是钢，更为优选地是钢帘线。
优选地是，所述增强元件包括至少一根基础性的小直径金属线，即该金属线的直径在约0.05mm到约0.20mm的范围内，优选地是在约0.08mm到约0.15mm的范围内。
申请人已经发现，采用小直径的基础性金属线能制得这样的增强层：其既具有高的强度、也具有高的柔性，其中，高强度是包含金属增强元件的增强层的典型特性，而高柔性是包含织物性增强元件的增强层的典型特性。
优选地是，所述的至少一根基础性金属线是预成型的。
在一种实施方式，预成型的基础性金属线是在平面内预成型制造的。
优选地是，所述基础性金属线被预成型加工，以使得其呈现为波形构造，因而，该金属线在其纵长延伸范围内基本上不带有尖锐的边缘和/或曲率不连续之处。由于不带有所述尖锐边缘的设计能有利地增大基础性金属线的断裂负载，所以，所述的这一特征是特别有利的。
特别优选地是，大体上按照正弦波形来执行预成型加工。优选地是，所述正弦波形的波长为约2.5mm到30mm，更为优选地是约5mm到25mm。优选地是，所述正弦波形的波幅在约0.12mm到1mm之间。上述的波长和波幅可在未包橡胶的基础性金属线被嵌入到轮胎中之前在其上直接测得，或者在完成后(硫化后)的轮胎上直接测得。有利地是，通过使用放大透镜或分度尺(例如刻度尺)在基础性金属线上执行测量所述参数的操作。在对完成后(或硫化后)轮胎进行分析的情况下，必须要将增强层从轮胎中取出，并利用合适的溶剂将橡胶组合物从增强层中去除掉，例如可将增强层置于约100℃的二氯苯中至少12小时。
在一种备选实施方式中，基础性金属线不是在平面内预成型的，而且例如被预成型为螺旋形状。
为了制得所述的预成型基础性金属线，可采用本行业内已知的任何一种方法。例如，可采用美国专利US 5581990中公开的那种齿轮型装置，或者使用PCT申请WO 00/39385中所描述的装置。
按照另一种优选实施方式，所述胎圈结构包括至少两个在轴向上重叠的第二增强层。
按照再一种优选实施方式，从翻折的胎体帘布层的端部部分到轴向内侧胎体帘布层之间的距离W1满足如下的关系式，其中，该距离是在经过翻折胎体帘布层的端部部分、且与该端部部分垂直的方向上测得的：
W1＝t×W
其中，t是处于约0.60到约0.80范围内的数值，优选地是处于约0.65到约0.75的范围内，W是从翻折胎体帘布层端部部分到轮胎轴向外侧表面的距离，该距离是在经过翻折胎体帘布层端部部分且与其垂直的方向上测得的。
如上所述，按照上述关系式和数值定义的距离W1对应于所述翻折胎体帘布层在轴向向内方向上的内向移位。申请人已经发现：该内向移位能将所述的翻折胎体帘布层移动到这样的位置上‑在该位置上，轮胎胎圈区域在轮胎滚动过程中受到的弯曲变形被减小了，从而减小了翻折胎体帘布层端部部分及其周边部位受到的应变循环的幅度。应变循环幅度的减小还能有利地阻止热量在胎圈区域的聚积。
按照另一种优选实施方式，所述胎圈结构包括第一加劲体，其被布置在所述至少一个胎圈填芯与所述翻折胎体帘布层之间。
按照另一种优选实施方式，所述胎圈结构包括第二加劲体，其被布置在所述第一加劲体的轴向外侧位置上，且位于所述翻折胎体帘布层与所述至少一个第二增强层之间。另外，所述第二加劲体的一部分可被布置在所述翻折胎体帘布层与所述至少一个第一增强层之间。
根据另一种优选实施方式，所述胎圈结构包括第三加劲体，其被布置在所述至少一个第二增强层的轴向外侧位置上。
根据又一种优选实施方式，所述加劲体包含交联后的弹性体材料，其肖氏A(Shore A)硬度在约60到约80的范围内，优选地是在约65到约75的范围内。
所述肖氏A硬度是按照ASTM标准D2240‑00来确定的。
申请人已经注意到：所述加劲体的设置能减小、甚至消除胎圈区域中‑尤其是翻折帘布层的端部部分及其附近区域中出现应力集中的不良区域，也就是说，能将应力分布在整个胎圈区域内。此外，申请人还发现：设置所述的加劲体能降低翻折胎体帘布层端部部分及其附近区域在轮胎滚动过程中受到的应变循环的幅度。应变循环幅度的降低也有利于阻止热量的蓄积。
【附图说明】
从下文对根据本发明轮胎的一些优选实施方式所作的详细描述，可更加清楚地了解本发明的其它特征和优点，这些描述是借助于非限定性的实例、参照附图1‑6进行的，在附图中：
图1是对根据本发明一种实施方式的轮胎的一部分所作的剖面图；
图2是对图1所示轮胎的胎圈结构的放大剖面图；
图3是图1所示轮胎的胎圈结构的放大剖面图，图中标出了一些高度参数；
图4是图1所示轮胎的翻折胎体帘布层和胎圈芯体的放大剖面图，图中表示出了翻折胎体帘布层的特殊形状；
图5是图1所示轮胎的胎圈结构的放大剖面图，图中标出了一些厚度参数；以及
图6中的侧视图表示了根据本发明一种实施方式的轮胎胎圈部分中的增强层。
应当指出的是：在图1‑6中，相同的数字标号、以及相同的字母标号具有相同的含义。
【具体实施方式】
为了简化，图1只表示了轮胎的一部分，图中未表示出的其余部分与该部分是相同的，且相对于轮胎的赤道中心面(x‑x)对称地布置。
轮胎1包括至少一个胎体帘布层2，其相反的两个侧边缘与对应的胎圈结构3相连，胎圈结构包括胎圈芯体4和两个胎圈填芯5和6。在其它的实施方式(图中未示出)中，只设置了一个胎圈填芯。所述胎体帘布层2与所述胎圈结构3之间的连接关系是通过如下操作而实现的：将所述胎体帘布层2的相反侧边缘围绕着所述胎圈芯体4和所述两个胎圈填芯5、6进行翻折，由此形成了翻折的胎体帘布层2a‑从图2可更清楚地看到这一部分。在图2中，所述胎体帘布层2a的端部部分被标记为2e。
胎体帘布层2通常包括多个增强元件，这些增强元件被布置成相互平行，并至少部分地涂覆有交联后的弹性体材料层。特别是在重载车用轮胎的情况下，这些增强元件通常是由铰拧在一起、并镀覆有金属合金的钢丝制成的，其中的金属合金例如是铜/锌合金、锌/锰合金、锌/钼/钴合金、或它们的混合物等。对于不同类型的轮胎，也可采用诸如人造纤维、尼龙、聚对苯二甲酸乙二醇酯及其混合物等的织物性纤维丝。
胎体帘布层2通常是子午线类型，也就是说，其所包含的增强元件被布置在与环周方向基本上垂直的方向上。
束带结构14被贴附到所述至少一个胎体帘布层2的径向外侧位置上。在图1所示的特定实施方式中，该束带结构14包括三个带束层14a、14b、14c，这些带束层在径向上叠压起来，且这些带束层包含多个增强元件，该增强元件通常是金属帘线，各个增强层的增强元件是相互平行的，并与相邻带束层中的增强元件相交，优选地是，这些增强元件相对于轮胎的赤道中心面X‑X以对称的方式偏斜着，偏斜的角度在10°到70°范围内，优选地是在12°到40°的范围内，且这些元件上涂覆有交联的弹性体材料。
优选地是，所述增强元件的密度为30线/dm到80线/dm，优选地是在40线/dm到65线/dm之间，该数值是在环周方向上、在接近于轮胎1赤道中心面X‑X的位置处在所述三个带束层14a、14b、14c上测得的。
所述带束层14c可起到保护层的作用，抵抗可能嵌入到胎面花纹中的石子或砂砾，这样的石子或砂砾可能对束带结构14、甚至胎体帘布层2造成损害。
按照图1所示的特定实施方式，束带结构14还包括侧边的增强层14d，其通常被称为“零角度增强层”，其在径向上叠压在胎体帘布层2上。所述侧边增强层一般包括多个增强元件，这些增强元件一般是金属帘线，其断裂拉伸率数值在3.0％到10％之间，优选地是在3.5％到7％之间，所述增强元件被定向成基本上处于环周方向，因而与轮胎赤道中心面X‑X形成的角度只有几度(例如在0°到5°的范围内)，且这些增强元件上涂覆有交联的弹性体材料。优选地是，所述增强元件的密度在30线/dm到80线/dm之间，优选地是在40线/dm到60线/dm之间，该数值是在靠近轮胎赤道中心面X‑X的位置处、在环周方向上在所述侧边增强层上测得的。
在图1所示的特定实施方式中，在支护(buttress)区域处设置了包含交联弹性体材料的嵌入体15，其中的支护区域即是指胎面条带16的侧边缘与胎壁17连接处的区域。一般情况下，嵌入体15被间置在胎体帘布层2、束带结构14、以及胎壁17之间。胎壁17被从外部贴附到胎体帘布层2上，在轴向外侧位置上，该胎壁从胎圈结构3处延伸到胎面条带16的侧边缘处。
在束带结构14的径向外侧位置上贴附了胎面条带16，其侧边缘被连接到胎壁17上。胎面条带16的外部是用于与地面接触的滚动表面16a。通常在滚动表面16a上制有环周沟槽16b，它们与横向切口(图1中未示出)相连接，从而形成了胎面花纹，胎面花纹包括多个各种形状和尺寸的块体，这些块体分布在整个滚动表面16a上。
在图1所示的特定实施方式中，在所述胎体帘布层2的径向内侧位置上设置了通常称为胎衬的橡胶层18，其对轮胎的充胀空气提供了必要的防渗泄措施。
在内胎型轮胎的情况下，在所述橡胶层18(图1中未示出)的径向内侧位置设置了内胎，其对轮胎的充胀空气提供了必要的防泄漏措施。
优选地是，根据本发明的轮胎1的厚宽比(H/C)大于或等于约0.7，优选地是大于或等于0.9，更为优选地是约等于1.0。
所述厚宽比是轮胎横截面高度H与横截面宽度C相除的比值，其中的高度H也就是在轮胎赤道中心面上、从轮胎标称轮辋直径RW到轮胎外径之间的径向距离，而宽度C就是胎壁两外表面之间、在与轮胎转动轴线平行方向上的最大直线距离(上述的两尺寸是按照ETRTO标准(2006)中第4‑5页的规定来确定的)。
参见图2，如上所述，申请人已经发现：为了减小应力集中以及应变循环的幅度‑特别是在翻折胎体帘布层2a的端部部分2e处，应当将所述端部部分2e布置在高度h1处，该高度满足如下的关系式：
h1＝c1×h
式中，c1是在约0.15到0.50范围内的数值，其优选地是在约0.20到约0.30之间，h是在轮胎赤道中心面内测得的径向距离，该距离是从轮胎标称轮辋直径RW处到所述至少一个胎体帘布层处的距离。数值h的测定应当在轮胎被安装到轮辋上、且被充气到标称压力时进行。
申请人还发现：按照上述关系式和参数数值确定的高度h1能减小翻折胎体帘布层2a端部部分2e处的残余载荷。
在图1和图2所示的特定实施方式中，包括胎圈芯体4、第一胎圈填芯5和第二胎圈填芯6的胎圈结构3是沿着轮胎1的内侧环周边缘形成的，轮胎利用该胎圈结构接合到轮辋7(图1中局部可见)上，轮辋7是车轮的组成部件。胎圈填芯5和6通常是由交联后的弹性体材料制成的。
优选地是，所述第一胎圈填芯5所含的交联后弹性体材料的硬度高于所述第二胎圈填芯6中交联弹性体材料的硬度。
优选地是，所述第一胎圈填芯5所含的交联后弹性体材料的肖氏A硬度在约75到约95的范围内，更为优选地是在约80到约90的范围内。
优选地是，所述第二胎圈填芯6所含交联后弹性体材料的肖氏A硬度在约50到约70的范围内，更为优选地是在约55到约65的范围内。
第一增强层‑即折片8包绕着翻折的胎体帘布层2a，从而部分地包封着所述胎圈芯体4、所述第一胎圈填芯5、以及所述第二胎圈填芯6。
在图1和图2所示的特定实施方式中，所述折片8轴向内侧端所处的高度低于其轴向外侧端的高度。另外，所述折片8轴向外侧端所处的高度低于所述翻折胎体帘布层2a的所述端部部分2e的高度。
所述折片8的轴向内侧端在图中被标为8i(见图2)；类似地，所述折片8的轴向外侧端在图中被标为8e(见图2)。作为备选方案，所述折片8的轴向内侧端8i的高度可高于其轴向外侧端8e的高度(在图1和图2中未表示出此情况)。
作为备选方案，所述折片8的轴向内侧端8i和轴向外侧端8e可被布置在同一高度上(在图1和图2中未表示出此情况)。
如上所述，所述折片8包括多个增强元件，这些增强元件的刚度高于或等于约100tsu，优选地是处于约120tsu与约200tsu的范围内，其中，该刚度是在涂覆有橡胶、且被硫化后的增强元件上测得的。
优选地是，所述折片8的增强元件是由金属制成的，该金属优选地是钢。更为优选地是，所述增强元件是包括至少一根基础性金属线的钢帘线。所述的基础性金属线优选地是由钢材制成的。可采用任何类型的钢材(NT、HT、SHT、UHT)。一般情况下，标准NT(常规张力)钢的断裂强度在约2600N/mm
2(或2600Mpa‑兆帕斯卡)到约3200N/mm
2之间，高张力(HT)钢的断裂强度在约3000N/mm
2到约3600N/mm
2之间，超高张力(SHT)钢的断裂强度在约3300N/mm
2到约3900N/mm
2之间，特高张力(UHT)钢的断裂强度在约3600N/mm
2到约4200N/mm
2之间。所述断裂强度值尤其取决于钢材中的含碳量。
一般情况下，所述基础性金属线上涂覆有金属合金，这些金属合金例如是铜/锌合金、锌/锰合金、锌/钼/钴合金或它们的混合物等。
优选地是，所述折片8中增强元件的密度在约30线/dm到约100线/dm之间，更为优选地是在约40线/dm到约80线/dm之间。
优选地是，所述折片8的增强元件被布置得相互平行，且相对于所述胎体帘布层2中的增强元件是偏斜的，该偏斜角度在约10°到约45°的范围内，优选地是约15°到35°。
优选地是，所述折片8的厚度‑即包括增强元件直径及增强元件所嵌入的弹性体材料的总厚度是在约1.0mm到约3.5mm范围内，优选地是约1.5mm到约3.0mm。
参见图3，在按照本发明的一种优选实施方式中，所述折片8轴向外侧端8e的高度h2与所述高度h1满足如下的关系式：
h2＝c2×h1
其中，c2是从0.70到约0.95的数值，优选地是，其范围在约0.75到约0.90之间，h1的定义如上文。
所述折片8的轴向内侧端8i的高度h5和所述高度h1可以满足以下的关系：
h5＝c5×h1
其中，c5是从约0.65到约0.85的数值，优选地是，其范围在约0.70到约0.80之间，h1的定义如上文。
如上所述，在所述至少一个增强层‑即所述折片8的轴向外侧位置上设置了至少一个第二增强层。
在图1所示的特定实施方式中，设置了两个在轴向上叠压的第二增强层9。从图2可更为清楚地看出，位于轴向内侧的第二增强层9b与位于轴向外侧的第二增强层9a被布置在所述折片8的轴向外侧位置上。
如上所述，所述第二增强层9a和9b包括多个增强元件，这些增强元件的刚度高于或等于约1tsu，优选地是处于约3tsu与约25tsu的范围内，其中，该刚度是在涂覆有橡胶、且被硫化后的增强元件上测得的。
优选地是，所述第二增强层9a和9b中的增强元件是由诸如尼龙、芳族聚酸胺、人造丝及其混合物等的织物性材料制成的，或者是由钢等金属制成的，但优选地是用织物性材料制成的，更为优选地是由尼龙制成。
如上所述，作为备选方案，所述第二增强层9a和9b的增强元件是用金属制成的，优选地是由钢制成，更为优选地是由钢帘线构成。优选地是，所述增强元件包括至少一根小直径的基础性金属线，也就是说，其直径在0.05mm到0.20mm范围内，更为优选地是在0.08mm到0.15mm范围内。优选地是，所述至少一个基础性金属线是预成型的。可采用任何类型的钢材(NT、HT、SHT、UHT)。一般情况下，所述基础性金属线上涂覆有金属合金，这些金属合金例如是铜/锌合金、锌/锰合金、锌/钼/钴合金或它们的混合物等。
优选地是，所述第二增强层9a和9b中增强元件的密度在约40线/dm到约160线/dm之间，更为优选地是在约50线/dm到约120线/dm之间。
优选地是，所述第二增强层9a和9b中的增强元件被布置得相互平行，且相对于所述胎体帘布层2中的增强元件是偏斜的，该偏斜角度在约10°到约45°的范围内，优选地是约15°到35°。
优选地是，所述第二增强层9a和9b中的增强元件被布置成偏斜的，且偏斜角度与所述折片8的偏斜角度相同。
优选地是，所述轴向外侧第二增强层9a的增强元件的偏斜角度与所述折片8的偏斜角度处于相反的方向。
优选地是，布置在所述轴向外侧第二增强层9a中的所述增强元件与所述轴向内侧第二增强层9b中的增强元件处于相反的偏斜角度上。
图6示意性地表示了在根据上述设计的轮胎胎圈部分中叠置的各个结构层‑即胎体帘布层2a、折片8、轴向内侧第二增强层9a、轴向外侧第二增强层9b，以及偏斜角度α。
优选地是，各个所述第二增强层9a和9b的厚度‑即包括增强元件直径及增强元件所嵌入的弹性体材料的总厚度是在约0.5mm到约2.0mm范围内，优选地是约0.8mm到约1.8mm。
应当指出的是：所述第二增强层9a和9b可具有相同或不同的特性，所述特性是从上文列出的特性中选出的。
参照图3，在根据本发明轮胎的一种优选实施方式中，所述两个第二增强层9a和9b中至少之一的高度h4与所述高度h满足如下的关系式：
h4＝c4×h
其中，c4是从0.30到约0.50的数值，优选地是，其范围在约0.35到约0.45之间，h(图3中未示出)的定义如上文。
从图1和图2还可看出，胎圈结构3的最外层是耐磨层13。
优选地是，所述耐磨层13包括交联后的弹性体材料，其肖氏A硬度在约60到约90的范围内，优选地是约65到80。
所述肖氏A硬度是按照ASTM标准D2240‑00来确定的。
如上所述，所述耐磨层13是布置在胎圈结构最外侧位置上的部分，其被用于与轮辋相接触，耐磨层的厚度W2大于或等于约3.5mm，优选地是处于约4.0mm到约6.0mm的范围。所述厚度W2是在经过胎圈芯体的轴向最外点的轴向方向上测得的(参见图5，该图中所述的轴向最外点处于高度h6处)。
申请人已经发现：所述的厚度W2能使得所制的胎圈结构更好地耐受行驶过程中轮胎所受的弯曲变形‑特别是在载荷非常大的情况下。
在所述第二胎圈填芯6与所述翻折胎体帘布层2a之间设置了第一加劲体10。
在图1所示的特定实施方式中，所述第一加劲体10的径向内侧部分被布置在所述第二胎圈填芯6与所述翻折胎体帘布层2a之间。所述第一加劲体10的径向外侧部分被布置在所述翻折胎体帘布层2a端部部分2e的径向外侧位置上，其基本上邻接着所述第二胎圈填芯6。优选地是，所述第一加劲体10的所述径向外侧部分的末端靠近所述两个第二增强层9a和9b的径向外侧端。优选地是，所述第一加劲体10的最大厚度是在约0.5mm到约3.0mm范围内，更为优选地是在约1.0mm到约2.0mm范围内。
在所述第一加劲体10的轴向外侧位置上设置了第二加劲体11，第二加劲体11位于所述翻折胎体帘布层2a与所述第二增强层9a和9b之间。
在图1和图2所示的特定实施方式中，所述第二加劲体11的径向内侧部分被布置在所述翻折胎体帘布层2a与所述折片8的轴向外侧端8e之间，中间部分被布置在所述翻折胎体帘布层2a与所述两个第二增强层9a和9b之间；径向外侧部分被布置在所述第一加劲体10的径向外侧部分与所述两个第二增强层9a和9b之间。优选地是，所述第二加劲体11的最大厚度在约0.5mm到约3.0mm之间，更为优选地是在约1.0mm到约2.0mm之间。
在所述两个第二增强层9a和9b的轴向外侧位置处设置了第三加劲体12。
在图1和图2所示的特定实施方式中，所述第三加劲体12的径向内侧部分所处的高度基本上对应着轮辋7凸缘的高度，且该加劲体的径向外侧部分与所述第一加劲体10的径向外侧部分结合到一起。优选地是，所述第三加劲体12的最大厚度处于约1.0mm到约7.0mm的范围内，更为优选地是处于约3.0mm到约5.0mm范围内。
申请人已经发现：所述加劲体10、11和12的设置能减小甚至消除胎圈区域中出现应力集中的不利区域‑特别是在翻折胎体帘布层的端部部分及其附近区域，也就是说，能将应力分布在整个胎圈区域内。此外，申请人还发现：设置所述加劲体能减小翻折胎体帘布层的端部部分及其附近部位在轮胎滚动过程中受到的应变循环的幅度。应变循环幅度的减小还有利于防止热量在胎圈区域的蓄积。
申请人还发现：除了上文提到的特定高度h1之外，在根据本发明轮胎的优选实施方式中，所述翻折胎体帘布层2a还可有利地采用特殊的形状。
为此目的，下面参见图4，所述翻折胎体帘布层2a的优选形状包括弧形部分和基本上为直线的部分。
优选地是，处于高度h6的所述弧形部分位于胎圈芯体的轴向最外位置点处。
优选地是，所述弧形部分的半径R在约60mm到约100mm的范围内，优选地是约65mm到约80mm。
优选地是，所述基本上为直线的部分大体上平行于与其面对的胎体帘布层轴向内侧部分2i。
优选地是，在所述弧形部分与所述基本上为直线的部分进行连接的位置点处，所述弧形部分与由所述基本直线部分的延伸线所确定的直线相切。
优选地是，所述基本直线部分的起点位于高度h3处，所述高度h3优选地是与所述高度h1相关，从而满足如下的关系式：
h3＝c3×h1
其中，c3是从0.60到约0.85的数值，优选地是，其范围在约0.70到约0.80之间，h1的定义如上文。
申请人已经发现：所述高度h1以及翻折胎体帘布层2a的上述形状都能将所述翻折胎体帘布层向轴向内侧移位，从而降低了胎圈填芯(即图1和图2所示的第二胎圈填芯6)的厚度‑特别是在大体上靠近翻折胎体帘布层2a端部部分2e的区域内。按照这种方式，将翻折胎体帘布层2a移动到这样的位置上：在该位置上，轮胎胎圈区域在轮胎滚动过程中受到的弯曲变形得以减小，因而减小的应变循环的幅度。应变循环幅度的降低还有利于阻止热量在胎圈区域的蓄积。
下面参见图5，按照本发明的一种优选实施方式，从翻折胎体帘布层2a端部部分2e到轴向内侧胎体帘布层的距离W1满足如下的关系式，其中，该距离是在经过翻折胎体帘布层2a的端部部分2e、且与该端部部分垂直的方向上测得的：
W1＝t×W
其中，t是处于约0.60到约0.80范围内的数值，优选地是处于约0.65到约0.75的范围内，W是从翻折胎体帘布层2a端部部分2e到轮胎轴向外侧表面的距离，该距离是在经过翻折胎体帘布层2a端部部分2e且与其垂直的方向上测得的。
按照上述关系式和数值定义的距离W1对应于所述翻折胎体帘布层2a在轴向向内方向上的内向移位，从而减小了胎圈填芯(即第二胎圈填芯6)的厚度‑尤其是在基本上靠近翻折胎体帘布层2a端部部分2e的区域内。申请人已经发现：该内向移位能将所述的翻折胎体帘布层2a移动到这样的位置上‑在该位置上，轮胎胎圈区域在轮胎滚动过程中受到的弯曲变形被减小了，从而减小了翻折胎体帘布层2a端部部分2e及其周边部位受到的应变循环的幅度。应变循环幅度的减小还能有利地阻止热量在胎圈区域的蓄积。
下文将借助于示例性的实施方式来进一步地介绍本发明，这些实施方式仅是示例性的，不对本发明具有任何限定意义。
实例1 制造了尺寸为12/00R 20的两种体型轮胎(轮胎1和轮胎2)。
轮胎1和轮胎2具有相同的结构元件(如图1所示)，即具有相同的胎体(一个胎体帘布层)；两个交叉的束带帘布层(径向内侧束带帘布层和径向外侧束带帘布层)；另一个带束层(其在径向上叠置到径向外侧束带帘布层上，并被夹置在两个零角度增强层之间)；两个零角度的增强层，它们在径向上叠置到所述径向外侧束带帘布层上；以及相同的胎面条带。
轮胎1(对比例)的胎圈结构具有：胎圈芯体、两个胎圈填芯、折片、三个加劲体、耐磨层。
轮胎2(本发明)的胎圈结构具有(如图1和图2所示)：胎圈芯体、两个胎圈填芯、折片、两个在轴向上叠置的第二增强层、三个加劲体、耐磨层。
轮胎1(对比例)和轮胎2(本发明)胎圈结构的特征还存在表1中列出的区别。
表1 轮胎 W1 h1 W2
1(＊) 14.9 65.0 3.60
2 11.0 72.0 6.20
(
＊)：对比例
对两种轮胎1(对比例)和轮胎2(本发明)执行了室内测试，从而计算出了测试结果的平均值。
轮胎胎圈疲劳应力测试 轮胎被安装到9.00”的车轮轮辋上，并被充气到135psi(9.5巴)的压力。轮胎受到的负载是9000kgf‑即相对于轮胎的荷载值超载到240％。然后使轮胎以恒定的受控速度20km/h在测距仪上滚动。当轮胎发生失效时停止测试，并测得轮胎发生失效时的时间。
表2列出了测试结果，将轮胎1(对比例)的分值定为100。这样的结果表明：轮胎2(本发明)与轮胎1(对比例)相比，在使用过程中达到了更好的几何结构稳定性，并增大了胎圈的结构完整性。
表2 (
＊)对比例