[发明专利]用于重型土木工程车辆的轮胎胎圈

说明书

技术领域

本发明涉及旨在装配到土木工程类型的重型车辆的子午线轮胎。

背景技术

本发明将更具体地针对旨在安装在翻斗车（其为运送从采石场或露天采矿场挖掘出的材料的车辆）上的子午线轮胎进行描述，但本发明不限于这种类型的应用。这种轮胎的轮辋的公称直径，在由欧洲轮胎和轮辋技术组织或ETRTO给出的定义内的最小值为25”。

如下定义应用于下文中：

-“子午平面”为包括轮胎的旋转轴线的平面。

-“赤道平面”为穿过轮胎胎面表面的中间且垂直于轮胎的旋转轴线的平面。

-“径向方向”为垂直于轮胎的旋转轴线的方向。

-“轴向方向”为平行于轮胎的旋转轴线的方向。

-“周向方向”为垂直于子午平面的方向。

-“径向距离”为从轮胎的旋转轴线起，与轮胎的旋转轴线成直角地测量的距离。

-“轴向距离”为从赤道平面起，平行于轮胎的旋转轴线测量的距离。

-“径向地”指的是在径向方向上。

-“轴向地”指的是在轴向方向上。

-“在……的径向内侧上或在……的径向外侧上”指的是在更短、或更长的径向距离上。

-“在……的轴向内侧上或在……的轴向外侧上”指的是在更短、或更长的轴向距离上。

轮胎包括两个胎圈，所述胎圈在轮胎和轮辋（轮胎安装在其上）之间提供机械连接，胎圈通过两个胎侧分别连接至旨在经由胎面表面与地面接触的胎面。

子午线轮胎更具体地包括增强件，所述增强件包括在胎面的径向内侧上的胎冠增强件和在胎冠增强件的径向内侧上的胎体增强件。

用于土木工程类型的重型车辆的子午线轮胎的胎体增强件通常包括至少一个胎体增强件层，所述胎体增强件层由涂布有涂层聚合物材料的金属增强元件构成。金属增强元件基本上彼此平行，并与周向方向形成介于85°和95°之间的角度。胎体增强件层包括主要部分，所述主要部分将两个胎圈连接在一起，并且在每个胎圈中围绕胎圈钢丝芯部卷绕。胎圈钢丝芯部包括通常由金属制成的周向增强元件，其由至少一种可由聚合物或织物（非穷举地）制成的材料环绕。胎体增强件层从轮胎内侧朝向外侧围绕胎圈钢丝芯部卷绕以形成包括端部的胎体增强件的包边部分。胎体增强件的包边部分在每个胎圈中将胎体增强件层锚固至那个胎圈的胎圈钢丝芯部。

每个胎圈包括向外径向延伸所述胎圈钢丝芯部的填料元件。填料元件在任何子午平面具有基本上三角形的横截面，且由至少一种填料聚合物材料制成。填料元件通常由沿着接触表面（其沿着子午线与任何子午平面相交）相接触的至少两种填料聚合物材料的径向堆叠构成。填料元件将胎体增强件的主要部分与胎体增强件的包边部分轴向分离。

聚合物材料在固化后通过由拉伸试验确定的拉伸应力-变形特性加以机械表征。该拉伸试验由本领域技术人员在试样上根据已知的方法，例如根据国际标准ISO 37，且在由国际标准ISO 471限定的正常温度（23±2°C）和湿度（50±5%相对湿度）条件下进行。试样在10%伸长率时测得的拉伸应力被称为聚合物共混物在10%伸长率时的弹性模量，以兆帕（MPa）表示。

聚合物材料在固化后还通过其硬度加以机械表征。硬度特别地由根据ASTM D 2240-86测定的肖氏A硬度限定。

当车辆行驶时，安装在轮胎的轮辋上、在车辆的载荷下被充气和压缩的轮胎特别地在其胎圈及其胎侧处承受弯曲循环。

由于在轮辋凸轮上胎圈的弯曲，弯曲循环特别地导致在填料聚合物材料中主要在剪切和压缩方面的应力和变形。

特别地，在两种填料聚合物材料之间的接触表面处，弯曲循环引发经过位于径向最外侧的填料聚合物材料扩展的裂缝，所述裂缝随时间可能导致轮胎的降解，从而需要替换轮胎。

发明人认为，裂缝的出现是由于与胎圈钢丝芯部接触的径向最内侧的填料聚合物材料与位于其径向外侧且邻近接触表面的填料聚合物材料之间存在刚度梯度。两种填料聚合物材料之间沿着它们的接触表面的粘结力缺陷是出现裂缝的一个因素。

裂缝扩展速度首先取决于应力和应变变形周期的幅度和频率，其次取决于填料聚合物材料各自的刚度。举例而言，位于径向最内侧其与胎圈钢丝芯部接触的填料聚合物材料在10%伸长率时的弹性模量可以等于位于其径向外侧且与其相邻的填料聚合物材料在10%伸长率时的弹性模量的3倍。

发明内容