在侧壁中包括加强件的用于车辆的轮胎 本发明涉及一种用于车辆的轮胎，更特别地，本发明涉及用于诸如摩托车的两轮车辆的轮胎。
虽然不限制于这样的应用，本发明更特别地参考这样的摩托车或者轻型摩托车轮胎。
轮胎的加强结构或者加强件，特别是摩托车轮胎的加强结构或者加强件，当前-并且时常-由一个或者多个帘布层堆叠而形成，所述帘布层传统上被叫做“胎体帘布层”、“缓冲层”等。这种命名加强结构的方法源自制造方法，其包括生产一系列帘布层形式的半成品，该半成品具有通常为纵向的金属丝加强件，接着被组装或者堆叠以形成轮胎胚体。所述帘布层被制成平的，具有大的尺寸，接着被切割成给定产品的尺寸。最初，帘布层也被组装成基本是平的。接着，以这种方法制成的坯体被成型以成为轮胎的典型的环形轮廓。接着，称为“精整”产品的半成品被应用于胚体，以获得用于进行硫化的产品。
这种“常规”类型的方法，特别地在轮胎胚体制造阶段，涉及使用了锚定元件(一般为胎圈金属丝)，其用于在轮胎胎圈的区域内锚定或者固定胎体结构。因此，对于这种类型的方法，形成胎体结构(或者仅一部分)的全部帘布层的一部分卷绕在轮胎的胎圈中布置的胎圈金属丝周围。以这种方法，胎体结构被锚定在胎圈中。
尽管有许多生产帘布层和组件的变化方式，但是这种类型的常规方法在工业中的广泛使用导致本领域的技术人员使用适合于该方法的词汇；因此，一般已被接受的术语，特别地包括术语“帘布层”、“胎体”、“胎圈金属丝”、“整形”以表示从平的轮廓至环形轮廓的转变等。
当今，轮胎不再真正地包括如上所定义的“帘布层”或者“胎圈金属丝”。例如，文献EP 0 582 196中描述了没有使用帘布层形式的半成品来制造的轮胎。例如，不同加强结构的加强元件被直接用于相邻的橡胶混合物层，所有都连续应用于环形内核，环形内核的形状使得直接获得与被制造的轮胎的最终轮廓相似的轮廓。因此，在这种情况下，不再有“半成”品或者“帘布层”或者“胎圈金属丝”。基础产品，例如橡胶混合物和金属丝或者细丝形式的加强元件，直接应用于内核。由于内核的形状是环形的，不再需要使胚体成型而从平的轮廓改变为圆环面形式的轮廓。
此外，在本文中描述的轮胎不具有在胎圈金属丝周围卷绕的“传统的”胎体帘布层，这种类型的锚定被一种装置替代，在该装置中圆周的金属丝设置为与所述侧壁加强结构相邻，所有侧壁加强结构嵌入橡胶的锚定物或者粘合固定的混合物中。
还有在环形内核上组装的方法，该方法使用特别地适合于快速、高效和简单地应用在中心内核上的半成品。最后，能够使用包括两种特定的半成品的混合物来制造特定的结构形态(例如帘布层、胎圈金属丝等)，而其他的形态通过直接应用混合物和/或加强元件而制造。
在本文中，顾及到当前在制造领域和在产品设计领域中的技术趋势，常规的术语诸如“帘布层”、“胎圈金属丝”等有利地被中性的术语或者独立于所使用的方法的类型的术语所取代。因此，术语“胎体类型加强件”或者“侧壁加强件”有根据地指示常规方法中的轮胎的胎体帘布层的加强元件和一般地应用于侧壁的相应的轮胎的加强元件，该轮胎按照不涉及半成品的方法制造。术语“锚定区域”，就其局部而言，能够指示在常规方法中围绕胎圈金属丝的“传统的”胎体帘布层的卷绕，以及由圆周的加强元件、橡胶混合物和底部区域的相邻侧壁的加强部分形成的组件，该组件通过应用于环形内核上的方法制成。
如同所有其他轮胎的情况，我们目睹了用于轻型摩托车的轮胎径向设计，这样的轮胎结构包括通过一个或者两个加强元件层形成的胎体结构，该加强元件层与圆周方向可以形成介于65°与90°之间的角度，所述胎体结构被胎冠结构径向地形成顶部，该胎冠结构至少包括一般由织物制成的加强元件。然而，本发明还涉及非径向的轮胎。本发明甚至涉及局部径向的轮胎，也就是说，在该轮胎中胎体结构的加强元件径向越过所述胎体的至少一部分，例如在对应于轮胎胎冠的部分中。
根据轮胎被安装在轻型摩托车的前部还是后部，已经提出大量的胎冠结构。所述胎冠的第一结构，仅采用周向绳索，所述结构更特别地用于后部位置。第二结构，直接受通常用于私人乘用车的轮胎中采用的结构的启发，用于改进抗磨损性，并且使用加强元件构成的至少两个胎冠工作层，加强元件在每层中相互平行，但一个层中的加强元件与下一层中的加强元件交叉，并且与圆周方向形成锐角，这样的轮胎更特别地适合于轻型摩托车的前部。所述两个胎冠工作层能够与周向元件的至少一个层相关联，一般地通过螺旋地缠绕至少一个橡胶覆盖的加强元件的长条而获得。
因此，专利FR2 561 588描述了这样的一种胎冠结构，其具有至少一个帘布层，该帘布层的加强元件与圆周方向上形能够在0°与8°之间变化的角度，这种元件的弹性模量高达6000N/mm
2，并且设置在胎体结构和周向元件的帘布层之间，缓冲层主要通过两个帘布层形成，所述帘布层的元件从一个帘布层到下一帘布层是交叉的，在它们之间形成介于60°与90°之间的角度，所述交叉的帘布层由具有至少为6000N/mm
2的弹性模量的织物加强元件形成。
为了给予轻型摩托车轮胎在高速下优良的稳定性和优良的地面接触性能，文件EP 0 456 933公开了例如形成具有至少两个帘布层的胎冠结构：第一帘布层，径向地最靠近胎体结构，该第一帘布层由以相对于圆周方向而介于40°与90°之间的角度定向的绳索构成；以及第二帘布层，径向地最靠近胎面，该第二帘布层由在圆周方向上螺旋地缠绕的绳索构成。
为了增大用于轻型摩托车的后部位置的轮胎的驾驶性能，专利US 5 301 730提出一种胎冠结构，其从径向胎体结构至胎面由大致周向元件的至少一个帘布层和两个帘布层构成，这两个帘布层的元件从一个帘布层到下一个帘布层是交叉的，与圆周方向可以形成介于35°与55°之间的角度，平行于圆周方向的元件的帘布层能够通过由芬芳聚酰胺制成的元件形成，而交叉元件的帘布层能够由脂肪族聚酰胺制成。
在他们的研究中，发明者示出了，为了增加发动机的传动和制动转矩以及经由轮胎的横向推力，一个解决方案是在低于通常规定的压力特别是低于2bar的压力下甚至低于1.5bar行驶。通常的压力大于2bar，甚至大于2.5bar。
以这种方法进行的行驶测试证实了发动机传动和制动转矩以及通过轮胎的横向推力方面的增大；然而，事实表明在这些轮胎充气压力下，轻型摩托车驾驶者根据轮胎的横向方向来发现性能问题，特别是感知问题，所述轮胎的横向方向也就是根据在地面的平面内垂直于由每个轮胎的接触区域的两个几何中心点限定的方向。
本发明的目的是制造用于摩托车的轮胎，其设计为在低于2bar的压力下行驶，而不会以任何方式影响那些对于使用者的满意度所必需的性能。
根据本发明该目的通过轮胎而被达到，其中，所述轮胎包括：胎体类型加强件结构，其由加强元件组成，所述轮胎包括胎圈，该胎圈的基面被设计为安装到轮辋座上，每个胎圈由侧壁径向向外延伸，所述侧壁径向向外与胎面汇合，所述侧壁与胎面的交叉部分限定所述轮胎的肩端；并且所述轮胎在所述胎面下方包括胎冠加强结构；所述轮胎还在每个侧壁的区域中包括至少一个材料层，所述材料层在纵向方向上具有大于5000daN/mm的拉伸刚度，并且所述材料层的径向外端径向地位于所述轮胎的肩端内部。
所述轮胎的纵向方向或者圆周方向是对应于所述轮胎外圆周的方向并且由轮胎滚动方向限定。
圆周平面或者横截面的圆周平面是垂直于所述轮胎的转动轴线的平面。赤道平面是穿过胎面的中心或者胎冠的圆周平面。
所述轮胎的横向或者轴向方向平行于轮胎的转动轴线。
径向平面包含所述轮胎的转动轴线。
当轮胎安装在其辅助轮辋上并且被充气时，在所述轮胎的肩部的区域中，一方面，与胎面的轴向外端的表面相切的切线，以及另一方面，与侧壁的径向外端的表面相切的切线，肩端通过该两条切线的交叉点在轮胎的外表面上的正投影而被限定。
在用于摩托车的轮胎中，所述肩端对应于所述轮胎的轴向最外点。
所述材料层沿纵向方向的拉伸刚度使用本领域技术人员已知的方法由所述层或者其组成材料的测力测量而确定。
例如，对于金属丝或者金属绳索，根据标准1984 ISO6892通过牵引对断裂时的力(以N为单位的最大载荷)、弹性强度(以MPa为单位)以及断裂时的伸长(以a％表示的总伸长)进行测量。
对于橡胶合成物，根据1988年9月的标准AFNOR-NFT-46002通过牵引进行模量测量：在10％的伸长(根据1979年12月的标准AFNOR-NFT-40101为常温及相对湿度条件下)时名义割线模数(或者表观应力，以MPa为单位)在第二伸长中(也就是在一次试运转循环后)测量。
对于纺织线或者绳索，在纤维上测量机械性能，该纤维服从之前的条件。表述“之前的条件”应理解为意味着根据欧洲标准DIN EN20139(温度为20±2℃，相对湿度为65±2％)在测量前在标准大气下存储所述纤维至少24小时。延伸的机械性能(韧性、模量、伸长以及断裂时的能量)以已知的方式使用1435型或者1445型ZWICK股份有限公司(德国)的牵引机器测量。所述纤维，在给予一个弱的初步保护性扭曲(大约6°的螺旋角)后，在400mm的初始长度上以200mm/min的名义速度接受牵引。所有结果为10次测量的平均。
根据本发明的优选实施例，所述材料层的径向外端和所述轮胎的径向内端之间的径向距离介于所述肩端和所述轮胎的径向内端之间的径向距离的50％至80％之间，优选地介于50％至75％之间，所述材料层在纵向方向上具有大于5000daN/mm的拉伸刚度。
再次优选地，所述材料层的径向内端与所述轮胎的径向内端之间的径向距离介于所述肩端和所述轮胎的径向内端的径向距离的10％至65％之间，优选地大于40％并且也优选地大于50％。
前面描述的径向距离测量在安装到轮辋上并且充气到1.5bar的压力的轮胎上进行，所述压力在热的情况下测量，也就是轮胎被行驶至其工作温度。
有利地，当轮胎通过卡钩被安装到轮辋上并被充气至1.5bar的压力时，所述材料层的径向外端和所述卡钩的径向外端之间的径向距离介于所述肩端和所述卡钩的径向外端之间的径向距离的20％至60％之间，优选地大于40％。
再次有利地，当轮胎通过卡钩被安装到轮辋上并被充气至1.5bar的压力时，所述材料层的径向内端和所述卡钩的径向外端之间的径向距离小于所述肩端和所述卡钩的径向外端之间的径向距离的30％，优选地小于10％。
根据本发明，所述材料层的径向外端在所述侧壁的外表面上的垂直投影与所述侧壁的外表面的径向最内点之间的曲线距离有利地介于肩端与所述侧壁的外表面的径向最内点之间的曲线距离的50％至80％之间，优选地介于50％至75％之间。
类似地，所述材料层的径向内端在侧壁的外表面上的垂直投影与所述侧壁的外表面的径向最内点之间的曲线距离有利地介于肩端与所述侧壁的外表面的径向最内点之间的曲线距离的10％至65％之间，优选地大于40％并且还优选地大于50％。
在轮胎的胎圈区域中，一方面，通过胎圈的径向内表面的轴向外端的表面的切线，另一方面，侧壁的径向内端的表面的切线，侧壁的外表面的径向最内点通过该两个切线的交叉点在轮胎的外表面上的垂直投影而被限定。
根据本发明的第一变化的实施例，所述材料层包括在圆周方向上定向的至少一个加强元件层。
根据本发明，当所述加强元件与纵向方向形成小于8°的角度时被认为所述加强元件在圆周方向上定向。
有利地，根据本发明的该变化的实施例，在圆周方向上定向的所述加强元件为含金属的，并且优选地由钢制成。
根据本发明的该变化的实施例，在圆周方向上定向的所述加强元件还能够由芳族聚酰胺制成，所述材料层由在圆周方向上定向的多个加强元件层组成。就轮胎重量而言，这样的实施例能够很有趣。芳族聚酰胺还提供了更好地承受压缩应力的优点。
根据本发明的第二变化的实施例，所述材料层包括至少两个加强元件层，在每个层中所述加强元件相互平行，并且所述加强元件从一个层到下一个层是交叉的，与所述圆周方向形成介于10°至45°之间的角度。
根据本发明的第三变化的实施例，所述材料层包括至少一个聚合体的混合物层。根据后面的变化的实施例，可以是单一聚合体的混合物层或者甚至是几种聚合体的混合物的组合的层。在这两种情况下，聚合体的混合物还能够被加强，例如通过填充物或者短纤维。
根据本发明的这些变化的实施例中的一个或另一个，所述材料层或者在所述胎体类型加强结构的轴向内部或者在所述胎体类型加强结构的轴向外部。在第二变化的实施例的情况下，所述材料层包括至少两个加强元件层，在每个层中所述加强元件相互平行，并且所述加强元件从一个层到下一个层是交叉的，有利地，本发明使加强元件层在所述胎体类型加强结构的任一侧轴向地分布。根据按照本发明的轮胎的其他实施例，包括如上述限定的至少两个材料层，所述层与在单一层的情况中一样，可以是或者在所述胎体类型加强结构的轴向内部或者在所述胎体类型加强结构的轴向外部或者甚至在所述胎体类型加强结构的任一侧轴向分布。
根据本发明的以这种方式限定的轮胎能够在摩托车上以小于2bar甚至小于1.5bar的充气压力行驶。与具有相似的设计观点但是不包括插入侧壁的材料层并且充气到大于2bar的常规压力的轮胎相比，按照预期已经证明了通过根据本发明的并充气至1.5bar量级的压力的轮胎能够承受更大的发动机和制动转矩以及横向推力。此外，对于性能特别是当行驶时根据轮胎的横向方向的感知，测试驾驶员不再提到任何在根据本发明的并充气至1.5bar量级的压力的轮胎与充气至更高压力的常规轮胎之间的差别。
发明者认为他们应该就性能方面对这些结果进行解释，与充气至小于2bar的压力的常规轮胎相比，由于存在所述材料层以及其在纵向方向的拉伸刚度方面的性能所以在充气过程中增大了施加到所述胎体结构的加强元件上的应力，因此这导致了在侧壁的区域中不同的轮胎轮廓。该应力的增大表现为：与常规的充气压力相比，补偿了在行驶时关于车辆的行为性能的减小的充气压力，特别地是根据测试驾驶员观察到的轮胎横向方向而得到的感知。
本发明还提出了包括胎体类型加强结构的轮胎，该加强结构由加强元件组成，所述轮胎包括胎圈，所述胎圈的基面设计为安装到轮辋座上，每个胎圈由侧壁径向地向外延伸，所述侧壁径向向外与胎面汇合，所述侧壁与胎面的交叉部分限定所述轮胎的肩端；并且所述轮胎在所述胎面下方包括胎冠加强结构；所述轮胎在每个侧壁的外表面上具有突起，该突起周向地延伸，该突起的曲率半径介于8至20mm之间。
根据本发明的以这种方法限定的所述轮胎的侧壁的曲率有利地具有径向地在所述突起外部的拐点，该拐点径向地在所述轮胎的肩端内部。
再次有利地，所述轮胎安装在包括卡钩的轮辋上，侧壁的曲率具有径向地在所述突起的内部的拐点。
这样的轮胎根据硬内核或者基于环形类型的技术而有利地制造，该技术特别地允许将加强元件设置在准最终位置上；实际上，由于这种类型的方法不需要整形步骤，所述加强元件不再在他们被设置后移位。
本发明的变化的实施例还使胎体类型加强结构不需要从一个胎圈延伸至另一胎圈，而是从一个侧壁延伸到另一侧壁，所述胎体类型加强结构的端部径向地靠近所述材料层的径向内端，并且优选地径向地在所述材料层的径向内端内部，其中所述材料层插入所述内壁中。这样的实施例特别地通过根据基于硬内核类型技术的生产而变得便利。
有利地，在径向结构的情况下，所述胎体类型加强结构的加强元件与圆周方向形成介于65°至90°之间的角度。
本发明的有利实施例还使所述胎体类型加强结构包括两个半层，例如从所述肩部延伸至所述胎圈。根据所述胎冠加强元件的本性、数量和布置，本发明有效地使在轮胎的位于胎面下方的至少一部分区域中消除了胎体结构。这样的胎体结构能够根据文献EP-A-0 844106的教导而制造。前面叙述的所述胎冠加强结构的不同层的相对位置也适用于这种胎体结构。
根据本发明的实施例，所述轮胎的胎冠加强结构包括至少一个加强元件层，称为工作层，其中所述加强元件相互平行，并且与纵向方向形成至少15°的角度。
有利地，根据本发明，所述胎冠加强结构包括至少两个加强元件层，所述加强元件相互平行并且从一个层到另一个层是交叉的。
根据本发明的后面的实施例，有利地，两个径向相邻工作层的加强元件在他们之间形成介于20至160°的角度，并且优选地介于40至100°的角度。
根据本发明的优选实施例，所述工作层的加强元件由纺织材料制成。
根据本发明的另一实施例，所述工作层的加强元件由金属制成。
根据本发明的另一实施例，所述胎冠加强结构包括至少一个周向加强元件层。
根据本发明的优选实施例，所述胎冠加强结构的周向加强元件层的加强元件是含金属的和/或织物的和/或由玻璃制成。本发明特别地的在一个并且相同的加强元件层中使用不同类型的周向加强元件。
再次优选地，所述胎冠加强结构的周向加强元件层的加强元件具有大于6000N/mm
2的弹性模量。
本发明的一个变化的实施例设计为限制所述轮胎的振动特性，特别地限制“摇晃”，还有利地使抗振动构件周向地布置在所述肩部的区域中，并且一方面，大致径向向外朝向所述胎冠径向地延伸，另一方面，大致径向向内地在所述侧壁内径向地延伸，所述抗振动构件包括至少一个大致周向加强元件的直线排列。文献EP A 1 307 350中具体描述了这样的抗振动构件。
本发明的其它细节和有利的特性在下文中参考图1至图5从本发明的示例性实施方式的描述中更加显而易见，所述图1至图5表示了：
图1，根据本发明的一个实施例的轮胎的图示的子午面视图，
图2，在轮辋上安装的根据本发明的轮胎的图示的子午面视图，
图3，轮胎的胎圈的图示性表示的子午面视图，
图4，根据本发明的第二实施例的轮胎的图示的子午面视图，
图5，根据本发明的第三实施例的轮胎的图示的子午面视图。
为了简化对它们的理解，图1至图5没有按比例显示。这些附图仅表示轮胎的半视图，其相对于表示轮胎的圆周子午面或者赤道面的轴线XX’对称地延伸。
图1表示180/55 R 17类型的轮胎1，其包括胎体结构，胎体结构由单一层2组成，该单一层2包括织物类型加强元件。所述层2由径向地布置的加强元件构成。加强元件的径向定位通过所述加强元件的放置角度(lay angle)限定；径向布置对应于所述元件相对于轮胎的纵向方向的介于60°与90°之间的放置角度。
所述胎体层2在轮胎1的每个侧面上在胎圈3中锚定，胎圈的基面设计为安装在轮辋座上。每个胎圈3由侧壁4向外径向地延伸，所述侧壁径向向外与胎面5汇合。所述胎面和所述侧壁的交叉形成肩端6，其对应于轮胎的轴向的最外点。
轮胎1具有大于0.15的曲率值，优选地大于0.3。曲率值定义为Ht/Wt的比值，也就是轮胎的胎面的高度与胎面的最大宽度的比值。曲率值对于设计为安装到摩托车的前部的轮胎有利地介于0.25至0.5之间，对于设计为安装在后部的轮胎有利地介于0.2至0.5之间。
轮胎1在胎面下方还包括胎冠结构7。
根据本发明，轮胎包括材料层8，其由缠绕金属绳索而制成，该金属绳索的金属等效压实直径等于1.05mm，缠绕的螺旋间距等于1.4mm。通过这种方式制造的材料层的拉伸刚度是大约10000daN/mm。
材料层的径向外端9在侧壁4的外表面上的垂直投影11与侧壁的外表面的径向最内点13之间的曲线距离等于肩端6与侧壁的外表面的径向最内点13之间的曲线距离的74％。
材料层的径向内端10在侧壁4的外表面上的垂直投影12与侧壁的外表面的径向最内点13之间的曲线距离等于肩端6与侧壁的外表面的径向最内点13之间的曲线距离的59％。
该图还显示了所述轮胎在其侧壁4的外表面上具有突起20，该突起周向地延伸并且该突起的曲率半径等于12mm。
图2示出了安装在轮辋215上的与图1的轮胎相似的轮胎21的图示。轮辋215仅部分地显示以主要示出它的与轮胎的胎圈接触的区域。以这种方式安装到它的轮辋上的轮胎被充气到1.5bar的压力。
根据本发明，在材料层28的径向外端29与轮胎的径向内端214之间的径向距离d2等于在肩端26与轮胎的径向内端214之间的径向距离d1的72％。
在材料层28的径向内端210与轮胎的径向内端214之间的径向距离d3等于在肩端26与轮胎的径向内端214之间的径向距离d1的58％。
在材料层28的径向外端29与卡钩215的径向外端14之间的径向距离D2等于在肩端26与卡钩215的径向外端之间的径向距离D1的54％。
在材料层28的径向内端210与卡钩215的径向外端之间的径向距离D3等于在肩端26与卡钩215的径向外端之间的径向距离D1的27％。
图3表示了与图1的轮胎相似的轮胎的胎圈33的局部视图的图示，在该胎圈上，胎圈33的径向内表面的轴向外端的表面的第一切线317与侧壁34的径向内端的轴向外表面的第二切线318的交叉点319被画出。这两条切线317、318的交叉点319在轮胎的外表面上的垂直投影限定了侧壁34的外表面的径向最内点。
图4示出了根据本发明的第二实施例的轮胎的图示。图4的轮胎41与图1的轮胎不同之处在于该轮胎包括轴向地布置在胎体层2的任一侧的两个材料层481、482。根据本发明的该实施例，两个材料层481、482均通过缠绕金属绳索而制成，该金属绳索的金属等效压实直径等于1.05mm并且缠绕的螺旋间距等于1.4mm。以这种方法制造的材料层481、482的拉伸刚度都是大约10000daN/mm。
图5示出了根据本发明的第三实施例的轮胎的图示。图5的轮胎51与图1的轮胎不同之处在于，该轮胎包括胎体层52，该胎体层52的径向内端516不延伸至胎圈53的区域，而是停止在与材料层58的径向内端510的径向等高的位置，更准确地稍微径向地在所述端部的内部。这样的变化的实施例更特别地适于在硬内核上制造的轮胎的情况，其不包括任何胎圈金属丝但包括锚定结构，所述锚定结构没有在图中表示，在这种情况下，该锚定结构适合于胎体层52的尺寸。