CN102007005B - 具有包括模量非常高的橡胶混合物的胎冠的轮胎 - Google Patents

Abstract

一种轮胎，包括：两个胎圈(20)，它们被构造成与安装轮辋相接触；两个侧壁(30)，它们使所述胎圈向径向外侧延伸，且这两个侧壁一起连接于胎冠，所述胎冠包括胎冠增强件(80、90)，该胎冠增强件(80、90)在两个轴端之间轴向延伸并且其上覆盖有胎面(40)；以及胎体增强件(60)，其包括多个胎体增强元件(61)，且所述胎体增强件锚定在所述两个胎圈当中，并且跨越所述侧壁而延伸至所述胎冠；其中所述胎冠在所述胎面的径向内侧以及所述胎体增强件的径向外侧包括至少一个橡胶混合物的第一层(111-114)，该第一层的弹性模量大于或等于50MPa，并且该第一层在所述轮胎的中面(150)的两侧从该中面向轴向外侧延伸至与该中面相距一个轴向距离(Dp)的位置，该轴向距离(Dp)小于从所述中面到胎冠增强件的轴端的轴向距离(Da)，所述橡胶混合物的第一层在所述中面的两侧通过橡胶混合物的第二层(121-124)而向轴向外侧延伸，该橡胶混合物的第二层(121-124)的弹性模量小于或等于20MPa。

Description

具有包括模量非常高的橡胶混合物的胎冠的轮胎

技术领域

本发明涉及一种用于客车的轮胎，特别涉及所述轮胎的胎冠。

背景技术

用于客车的轮胎通常包括：两个胎圈，这两个胎圈被构造成与安装轮辋相接触；以及两个侧壁，这两个侧壁使所述胎圈向径向外侧延伸，且这两个侧壁一起连接于胎冠。胎体增强件包括多个用于增强胎体的元件，该胎体增强件锚定在两个胎圈当中，并朝着胎冠延伸跨越所述侧壁。所述胎冠包括胎冠增强件，该胎冠增强件通常由至少两个增强层组成，每个增强层包括多个帘线状的胎冠增强元件，所述胎冠增强元件在每层中互相平行，并且一个层的增强元件相对于另一层的增强元件交叉延伸。胎冠增强件上覆盖有胎面，所述胎面用于在轮胎滚动的时候与地面接触。

众所周知，在粗糙环境下使用的时候，随着行驶距离的逐渐增大，在组成胎冠增强件的增强层的帘线状的元件的端部可能会出现裂纹。接着，所述裂纹可能会沿着该帘线状元件扩大，并接着在两个或多个帘线状的元件之间联合起来，从而导致了两个增强层的侧向端部的分离。

为了限制这些裂纹的产生和扩大，通常将橡胶混合物条带插入到增强层的端部之间，该橡胶混合物条带的弹性模量等于或甚至低于胎冠增强件的增强层的橡胶混合物层的弹性模量。

文件US 6640861揭示了一种轮胎，该轮胎的胎冠结构能够限制胎冠增强帘布层的侧向端部的分离现象，从而它们仅仅在显著水平的应力作用下才发生。这一目的是通过设在胎冠增强件的帘线状元件之间的橡胶混合物的特别的布置来实现的。两个增强层中的至少一个增强层的帘线连续地至少接触橡胶混合物的第一层，所述接触发生在与从轮胎的中面朝增强层的侧向端部轴向移动的层相同的一侧，该橡胶混合物的第一层具有第一弹性模量(典型地为9到13MPa之间)，接着，接触橡胶混合物的第二层，该橡胶混合物的第二层具有第二弹性模量，其低于第一弹性模量(典型地低于5MPa)。该第二层的优点是更好地阻止了在被显著地压迫的增强层的侧向端区域内形成裂纹。

文件US 6776205中描述了一种类似的结构，该文件公开了一种具有减小的滚动阻力的轮胎。在叠设的胎冠增强件的增强层之间设有以轴向邻近的方式布置的至少两个橡胶混合物层，它们具有不同的机械性能，每个层都与叠设的增强层的帘线相接触。根据所公开的优选实施例，第二层和第一层的弹性模量(其弹性模量为10到15MPa之间)之间的比率介于0.05到0.8之间，甚至更加优选地介于0.5到0.7之间。

这些方案的缺点在于这些轮胎易于呈现不规则的磨损，这与轮胎的扁平化不充分有关，其导致了轮胎中心的过早磨损。为了缓解该缺点，已知在胎冠的中间部分设置了通常由聚酯制成的小的环圈增强件(也称为支撑层)。然而，该环圈层的存在的缺点是，使得轮胎制造工艺复杂化，并增大了其成本。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种用于客车的轮胎，其具有良好的耐久性和低滚动阻力，同时不易以不规则的方式磨损，并且不影响制造工艺和成本。

该目的通过一种轮胎而得以实现，所述轮胎包括：

两个胎圈，它们被构造成与安装轮辋相接触；

两个侧壁，它们使所述胎圈向径向外侧延伸，且该两个侧壁一起连接于所述胎冠，所述胎冠包括胎冠增强件，该胎冠增强件在两个轴端之间轴向延伸并且其上覆盖有胎面；以及

胎体增强件，其包括多个胎体增强元件，且所述胎体增强件锚定在所述两个胎圈当中，并且跨越所述侧壁朝所述胎冠延伸。

根据本发明实施例的轮胎的胎冠在所述胎面的径向内侧以及所述胎体增强件的径向外侧包括弹性模量大于或等于50MPa的至少一个橡胶混合物的第一层，并且其弹性模量优选地大于或等于100MPa，该第一层在所述轮胎的中面的两侧从该中面向轴向外侧延伸到与该中面相距一个轴向距离的位置，该轴向距离小于所述中面到胎冠增强件的轴端的轴向距离，该第一层在所述中面的两侧通过橡胶混合物的第二层而向轴向外侧延伸，该橡胶混合物的第二层的弹性模量小于或等于20MPa，且优选地小于或等于12MPa。

从而，根据本发明这个实施例的轮胎在胎冠中使用了弹性模量非常高的橡胶混合物，从而区别于所有的常规使用并与之相反。具有这种弹性模量的橡胶混合物通常应用在胎圈中，但是它们在胎冠中的使用仍然非同寻常。发明人所知的已经提出在轮胎的胎冠中使用具有40MPa弹性模量的橡胶混合物所的唯一情形涉及用于“重型货物”车辆的轮胎，这种轮胎不具有包含了相对于圆周方向倾斜的帘线的胎冠增强件。更加具体而言，文件AU 725389公开了一种轮胎，其中胎冠增强件的增强层被具有40MPa弹性模量的橡胶混合物垫所代替。尽管因为“重型货物”车辆所需的转角刚度相对较低而使得这种类型的结构可以应用于这种类型的车辆当中，但是在客车中的轮胎中却不可行，其中转角刚度是更为决定性的因素。

弹性模量非常高的橡胶混合物之所以并未发现应用于特别是客车轮胎的轮胎胎冠中的主要原因之一在于众所周知的事实：橡胶混合物在该区域的模量增大引起了轮胎耐久性的降低以及轮胎产生的噪音的增大，从而导致了车辆使用者舒适度的降低或者车辆行驶时位于车辆附近的人们的舒适度降低。已经想到的是，橡胶混合物的模量增大到极高值则会引起轮胎寿命的显著降低以及轮胎产生的无法接受的噪音增大。然而，按照意想不到的方式，根据本发明的轮胎具有可以接受的耐久性和可接受的声音表现，这将会在下文进行解释。

根据第一有利实施例，所述胎冠增强件包括至少两个增强层，每个增强层包括多个帘线状的胎冠增强元件，所述胎冠增强元件在每层中互相平行，并且一个层的增强元件相对于另一层的增强元件交叉延伸，从而与圆周方向形成10°到70°之间的夹角，并且所述橡胶混合物的第一层和第二层位于这些增强层的至少两层之间。该实施例的优点在于它极好的结构简约性：模量非常高的橡胶混合物“夹挤”在胎冠增强件的帘线状的增强元件之间。

根据该实施例的有利变型，所述胎冠增强件的增强层的数量大于或等于三，并且所述橡胶混合物的第一层和第二层位于每对毗邻的增强层之间。从而，胎冠增强件在深度方向上被硬化，并可以减少每个第一层的厚度(并且，因此减少了帘线状增强元件之间的径向距离)，同时保持轮胎良好的扁平化。

特别地，可以使得所述第一和第二层与最靠近(毗邻)的增强层的增强元件相接触。该结构的优点在于更好的结构简约性。从而，它的定位不会引起胎冠区域内的过大的厚度。此外，它使得力非常高效地传递，这是因为没有低弹性模量的中间混合物层来降低该传递效率。特别地，它可以使用特殊的制造工艺而不费力地实现，该制造工艺本身的已知名称为“C3M”。在该工艺中，轮胎在确定其内腔形状的刚性芯体上进行制造，例如文件US 4895692或US 6224808中所公开的内容，这些文件的内容通过引用的方式并入本文中。根据最终结构所要求的顺序，所有应用至该芯体的轮胎组分直接布置在它们的最终位置，而不在制造工艺的任何点上进行成形加工。从而，增强元件独立地定位在之前堆积的橡胶混合物上。对于更多细节，读者可参考文件US 4804436、US 4963207和US 5185051，这些文件的内容通过引用的方式并入到本文中。硫化加工在所述芯体上进行，所述芯体只是在硫化阶段之后被移除。

可选择地，可以提供橡胶混合物的第三层，该第三层将所述第一和第二层与最靠近的增强层的增强元件分隔开。当轮胎必须通过传统的制造工艺进行制造的时候，该结构被证明特别有利。从而，具有非常高模量的橡胶混合物薄片位于组成胎冠增强层的多个帘布层之间。因此，这避免了使用多个具有不同模量的橡胶混合物来对这些层进行压延。

根据一种变型，橡胶混合物的一个第一层和两个第二层位于胎冠增强件的径向最内侧的增强层的径向内侧。

根据第二有利实施例，轮胎还包括环圈增强件，其布置在所述胎冠增强件的径向外侧，所述环圈增强件由至少一个圆周定向的增强元件组成。该环圈增强件的存在可以进一步提高轮胎的扁平化以及它在高行驶速度下的几何稳定性。

根据该实施例的变型，橡胶混合物的一个第一层和两个第二层位于所述环圈增强件的径向外侧。

根据该实施例的进一步变型，橡胶混合物的一个第一层和两个第二层径向位于所述环圈增强件和所述胎冠增强件的径向最外侧的增强层之间。

所有这些实施例和它们的不同变型可以应用到胎体增强件径向延伸跨越整个胎冠的轮胎上。特别地，因此可以径向地在胎冠增强件和胎体增强件之间提供橡胶混合物的一个第一层和两个第二层。它们还可以应用到胎体增强件不在整个胎冠下方延伸的轮胎上。在这种情况下，特征“在胎体增强件的径向外侧”自然被理解为“具有径向位置，该径向位置在每个侧壁中的胎体增强件部分的径向最外端的径向位置的径向外侧”。

当然，可以将不同的实施例互相结合。

有利地，并且无论是哪个选定的实施例，每个第一层的轴端和胎冠增强件的最靠近的轴端之间的轴向距离大于10mm，且优选地大于20mm。试验显示，当模量非常高的橡胶混合物靠近所述轴端的时候，轮胎的耐久性显著降低。

当实施第一实施例的时候，因为同样的理由(即，轮胎的耐久性)，有利地使得胎冠增强件的增强层不是都具有相同的轴向宽度，并且每个第一层的轴端和胎冠增强件的最小轴向宽度的增强层的最靠近的轴端之间的轴向距离大于10mm，且优选地大于20mm。

附图说明

图1显示了根据现有技术的轮胎。

图2显示了根据现有技术的轮胎的局部立体图。

图3至图19显示了根据本发明实施例的轮胎一部分的径向截面。

图20和图21显示了从根据本发明的轮胎和从参考轮胎中获取的结果。

具体实施方式

当使用术语“径向”的时候，有必要区分本领域技术人员对该词的不同使用。首先，该表述表示轮胎的半径。在该含义下，如果点P1与点P2相比更靠近轮胎的转动轴线的话，则点P1被称为位于点P2的“径向内侧”(或者在点P2的“径向内侧上”)。相反地，如果点P3与点P4相比离轮胎的转动轴线更远的话，则点P3被称为位于点P4的“径向外侧”(或者在点P4的“径向外侧上”)。朝着较小半径(或较大半径)的前进被称为“径向向内(或向外)”前进。术语“径向最内侧”和“径向最外侧”的使用方式类似。该术语的这种含义也适用于径向距离的情况。

与此相反，当增强件的帘线或增强元件与圆周方向形成的角度大于或等于80°并小于或等于90°的时候，该帘线或增强件被称作“径向”。具体而言，在本文件中，术语“帘线”应当在其非常广泛的含义中进行理解，并包括以单丝、复丝、缆线、纱线或等同组件为形式的帘线，而不管帘线的组成材料或者为了增大它粘结至橡胶的粘结力而可能接受的表面处理。

最后，“径向截面”表示沿着包含了轮胎转动轴线的平面形成的截面。

“轴向”方向是平行于轮胎转动轴线的方向。如果点P5与点P6相比更靠近轮胎的中面的话，则点P5被称作位于点P6的“轴向内侧”(或者在点P6的“轴向内侧上”)。相反地，如果点P7与点P8相比离轮胎的中面更远的话，则点P7被称为位于点P8的“轴向外侧”(或者在点P8的“轴向外侧上”)。轮胎的“中面”是垂直于轮胎转动轴线并且与每个胎圈的环形增强结构距离相等的平面。

“圆周”方向是垂直于轮胎半径和轴向方向的方向。

当两个元件之间形成的角度小于或等于20°的时候，在本文件中称该两个增强元件“平行”。

在本文件的范围内，术语“橡胶混合物”表示包括至少一个弹性体和填充物的橡胶合成物。

橡胶混合物的“弹性模量”表示根据1998(样本“C”)的美国试验材料学会(ASTM)标准D 412中的拉伸所获得的延伸割线模量(secant modulus)：用“MA10”来表示并用MPa来表达(根据1999的美国试验材料学会标准D 1349中的标准温度和湿度条件)的在10％伸长下所表现的割线模量在第二伸长中(即，在一次适应循环之后)进行测量。该弹性模量可能与压缩中获取的弹性模量不同，并且该压缩中获取的弹性模量的值大体上与拉伸中获取的模量无关。

当提到橡胶混合物层与增强层的增强元件“接触”的时候，一定要理解为：增强元件的外圆周的至少一个部分与橡胶混合物紧密接触。如果所述增强元件包括涂层，术语“接触”表示该涂层的外圆周与橡胶混合物紧密接触。

图1示意性地显示了根据现有技术的轮胎10。轮胎10包括：两个胎圈20，这两个胎圈20被构造成与安装轮辋(未显示)接触；两个侧壁30，这两个侧壁30使胎圈20向径向外侧延伸，所述两个侧壁一起连接于胎冠，所述胎冠包括胎冠增强件(图1中不可见)，该胎冠增强件上覆盖有胎面40。

图2显示了根据现有技术的另一个轮胎10的局部立体图，并显示了轮胎的不同部件。轮胎10包括：内衬50，其由防渗橡胶混合物制成；胎体增强件60，其包括涂覆有橡胶混合物的帘线61；和两个胎圈20，每个胎圈20包括环形增强结构70，该环形增强结构70将轮胎10保持在轮辋(未显示)上。轮胎10还包括包含有两个帘布层80和90的胎冠增强件。帘布层80和90中的每一者均被帘线状的增强元件81和91所增强，这些增强元件81和91在每个层中互相平行，并且一个层的增强元件相对于另一层的增强元件交叉延伸，从而与圆周方向形成介于10°到70°之间的夹角。所述轮胎还包括环圈增强件100，该环圈增强件100布置在胎冠增强件的径向外侧，所述环圈增强件由圆周定向并缠绕成螺旋状的增强元件101组成。胎面40位于环圈增强元件上；正是该胎面40确保了轮胎10与道路的接触。

图3至图19显示了根据本发明的实施例的轮胎局部的径向截面。图中只显示了胎冠的一半，该胎冠的一半从中面150(用虚线表示)延伸至侧壁的径向外端。优选地，所述胎冠相对于中面150对称，但这并非是本发明的限定性特征。对于提供这样的胎冠：橡胶混合物层的几何形状和/或特性和/或增强元件的布置在胎冠的一个半部与另一个半部之中并不相同，其理由除了轮胎的扁平化问题之外，还存在其它好的理由。所示的胎冠包括两个增强层，每个增强层包括多个帘线状的增强元件81和91，所述增强元件81和91在每层中互相平行，并且一层的增强元件相对于另一层的增强元件交叉延伸，并与圆周方向形成介于10°到70°之间的夹角。

应当注意到，尽管图3到图17都呈现了具有由圆周定向的增强元件101组成的环圈增强件的轮胎，但其在此并非本发明的本质特征，本发明的目的之一是使这种环圈增强件成为可选部件。

图3至图6显示了只包括一个的橡胶混合物的第一层111的轮胎，该第一层111的弹性模量大于或等于50MPa。该第一层111在轮胎的中面150的两侧从该中面向轴向外侧延伸到相距该中面一个轴向距离Dp(如图3中表示)的位置，该轴向距离Dp比中面150到胎冠增强件的轴端的轴向距离Da(在图3中表示)小至少10mm。第一层111在中面150的两侧通过橡胶混合物的第二层121而向轴向外侧延伸，该第二层121的弹性模量小于或等于20MPa。层111和121的毗邻端接合在一起。

图3显示了本发明的一个变型，其中第一层111和第二层121位于由增强元件81组成的胎冠增强件的径向最内侧增强层的径向内侧。可以看到，第一层111和第二层121都与该增强层的增强元件81相接触。由增强元件81与91组成的增强层之间和增强元件91与101之间的空间被橡胶混合物层132和133填充，该橡胶混合物层132和133的弹性模量小于20MPa。橡胶混合物层134也是如此，该橡胶混合物层134将环圈增强件与胎面40相分隔。

图4显示了一个变型，其中，第一层111和第二层121位于两个增强层之间。

图5显示了一种轮胎，其中，第一层111和第二层121位于由增强元件91组成的胎冠增强件的径向最外侧增强层和由增强元件101组成的环圈增强件之间。

最后，在图6所示的轮胎中，第一层111和第二层121位于由增强元件101组成的环圈增强件和胎面40之间。

图7至图12对应于可以设想的不同的情况，这些情况发生在胎冠中具有模量非常高的两个第一层111和112以及两个第二层121和122(如果考虑到胎冠的未显示的第二个半部的话，是四个第二层)的时候。

如图7、图10和图12所示的情况，所述的两个层可以是毗邻的，或者可以被一个或两个低模量的橡胶混合物层(图8中的层132、图9中的层132和133、图11中的层133)所分隔。

要注意，两个第一层111和112不必具有相同的轴向宽度。轮胎设计者在此具有自由度而可以将胎冠的硬度调整到特定需求。这种硬度受到第一和第二层111、112的轴向宽度的影响。然而，要避免这些第一层的一个或多个与毗邻的增强层过度地接近(即，应当保持最小的轴向距离10mm，优选地为20mm)。

如图13至16所示，如果想要进一步对胎冠的中心进行硬化，可以设置三个第一层111至113，这三个第一层111至113被层121至123限定边界。三个第一层111至113不必具有相同的轴向宽度。

图17显示的轮胎包括四个模量非常高的第一层111至114，每个层都被层121至124限定边界。这四个第一层111至114不必具有相同的轴向宽度。

在图3至图17所示的轮胎当中，一个第一层(或多个第一层)和第二层与毗邻的增强层的增强元件相接触。该结构可以特别利用特殊的制造工艺而轻易地获得，该制造工艺本身已知的名称为“C3M”，其中，增强元件单独地放置在先前已经堆积好的橡胶混合物上。然而，本发明并不限于这种结构。本发明还包括多种变型，在这些变型中，增强层的增强元件嵌入到低弹性模量(典型地为10MPa或更小)的橡胶混合物当中。当轮胎必须使用传统的制造工艺来制造的时候，这种结构是优选的。因此，模量非常高的橡胶混合物薄片被放置在组成胎冠增强件层的帘布层之间。因此，不需要使用高模量的橡胶混合物对这些层进行压延(calender)。

图18显示了对应于该实施例的轮胎。橡胶混合物的第一层111被夹挤在两个帘布层142和143之间，每个帘布层由嵌入到橡胶混合物132和133中的增强元件81和91组成，所述第一层111的模量小于15MPa。因此，一方面，第一和第二层111、121之间没有接触，另一方面，增强元件81、91之间没有接触。帘布层142、143的橡胶组成部分阻止了这种接触。

还要注意，图18所示的轮胎不包括环圈增强件，且图19中的轮胎也不包括环圈增强件。图19的轮胎与图8的轮胎在各个方面都很相似，除了胎冠不包括圆周增强元件101。

表I通过举例的方式提供了六种不同的橡胶混合物M1到M5的组分，其可以用作弹性模量非常高的第一层。所述组分按照pce(“重量份数百分弹性体(parts by weight per cent elastomer)”)来提供，即，按照每100个重量份的弹性体(所对应)的重量份数来提供。还表示了相对应的弹性模量MA10。

表I

表I的注释：

[1]天然橡胶

[2]具有26％的苯乙烯、25％的1-2聚丁二烯单位和45％的反式1-4聚丁二烯单位(Tg＝-48℃)的SBR

[3]炭黑系列330(美国试验材料学会)

[4]N-(1，3-二甲基丁基)-N’-苯基对苯二胺

[5]环六亚甲基四胺

[6]六羟甲基三聚氰胺六甲醚

[7]N-三-丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺

模量非常高的层优选地以至少一个二烯弹性体、增强填充物和交联系统为基础。

术语“二烯”弹性体(橡胶)按照已知的方式而意为至少部分地(即，均聚物或共聚物)由二烯单体制成的弹性体，即，具有两个碳-碳双键的单体，而不管是否共轭。所使用的二烯弹性体优选地选自：聚丁二烯(BR)、天然橡胶(NR)、合成聚异戊二烯(IR)、丁二烯-苯乙烯共聚物(SBR)、异戊二烯-丁二烯共聚物(BIR)、异戊二烯-苯乙烯共聚物(SIR)、丁二烯-苯乙烯-异戊二烯共聚物(SBIR)或者这些弹性体的混合物。

一个优选实施例使用了“异戊二烯”弹性体，即，异戊二烯均聚物或共聚物，换言之，选自天然橡胶(NR)、合成聚异戊二烯(IR)、不同的异戊二烯共聚物或者这些弹性体的混合物的二烯弹性体。

异戊二烯弹性体优选地由天然橡胶或合成顺式-1，4-聚异戊二烯制成。在这些合成聚异戊二烯当中，优选地所使用的聚异戊二烯的顺式-1，4键含量(摩尔％)大于90％，更加优选地大于98％。根据另外的优选实施例，二烯弹性体可以完全地或部分地由另外的二烯弹性体组成，例如，用作偶联剂的SBR(E-SBR或S-SBR)弹性体，该SBR弹性体用于与不同的弹性体(例如BR类型的弹性体)混合，或者单独使用。

橡胶的组分还可以包括全部或一部分在用于轮胎制造的橡胶基质中使用的传统添加剂，例如：例如炭黑的增强填料或者例如硅石的无机填料、用于无机制剂的联接剂、防老化剂、抗氧化剂、增塑剂或增量剂油类，无论这些油类具有芳香族性质或者非芳香族性质(特别地，非常少量的芳香油或非芳香油，例如高或优选低粘度的环烷或石蜡类型的MES或TDAE油、具有大于30℃的高Tg的增塑树脂)，有利于在未硫化状态下的组分的加工性能的制剂、粘性树脂、基于硫磺或硫磺和/或过氧化氢供体的交联系统、催化剂、硫化活化剂或缓凝剂、抗还原剂、例如HMT(环六亚甲基四胺)或H3M(六羟甲基三聚氰胺六甲醚)的亚甲基受体和亚甲基供体、增强树脂(例如间苯二酚或对甲基酰胺)、特别地例如钴盐或镍盐的已知金属盐类型的粘合促进剂系统。

所述组分在合适的混合器中进行制造，其使用本领域技术人员已知的两个连续的制备步骤：第一热机捏炼步骤(称为“非生产”步骤)，该步骤在高温下进行，所述高温的最大值高达110℃到190℃之间，优选地介于130℃到180℃之间，然后是第二机械步骤(称为“生产”步骤)，该步骤在低温下进行，所述低温典型的为小于110℃，该步骤是精整加工步骤，在该步骤过程中并入了交联系统。

通过举例的方式，非生产步骤在单一的几分钟(例如2到10分钟)的热机阶段完成，在该步骤期间，除了交联或硫化系统之外，所有必需的基础成分和其它添加剂都引入到合适的混合器当中，例如传统的密闭式混合器。对这样获得的混合物冷却之后，接着将硫化系统并入到例如滚磨机的外部混合器当中，该外部混合器保持低温(例如介于30℃到100℃之间)。所述组分被混合(生产步骤)数分钟(例如5到15分钟之间)。

接着，对这样获得的最终合成物进行压延，例如制成用于鉴定的薄片或板的形式(即，使用各种试验来检查橡胶质量)，或者被挤压来形成非常高模量的橡胶混合物层，该橡胶混合物层用于根据本发明实施例的轮胎中。

接着，硫化(或固化)可以按照已知的方式进行：在大体为130℃到200℃之间的温度下，优选地处于压力作用下，经过可以例如在5到90分钟之间变化的一段时间进行硫化，所述时间长短特别地取决于硫化温度、所采用的硫化系统和相关组分的硫化动力。

图20和图21示出了从根据本发明实施例的轮胎中获得的结果。这些结果是从尺寸224/40R18的轮胎中获得的。所使用的轮胎具有的结构接近图4所示的结构，其具有“M1”组分(参见表I)的模量非常高的第一层。该轮胎与参考轮胎“Pilot Sport 2”进行比较，所述参考轮胎不具有模量非常高的层，但在胎冠的中心部分设有额外的环圈增强件。定心在中心肋上的该额外的环圈增强件的宽度为2×10mm。它是由节距为1.2mm定位的聚酯缆线220×3(220特的3股线)形成。除了该额外的环圈增强件和模量非常高的层的区别之外，在比较试验中所使用的轮胎是相同的：

胎冠增强件的橡胶混合物：10％的拉伸的割线模量：12MPa；

胎冠增强件的增强元件：在节距1.8mm下定位的缆线6.23(3×2股，每股线的直径为0.23mm)；

增强元件相对于圆周方向的角度：±30°；

环圈增强件：以1mm节距定位的外部直径为0.79mm的混合缆线(2股167特的芳香族聚酰胺纤维和1股140特的尼龙)。

图20显示了基于漂移推力(drift thrust)的结果。图表显示了根据轮胎负载Z的转角刚度D的发展。实心圆对应于根据本发明的轮胎所获得的结果，空心圆对应从参考轮胎中获得的结果。可见，模量非常高的层的存在以非常显著的方式增大了在高负载下的推力。换言之，当安装在车辆上并滚动的时候，根据本发明的轮胎对于方向盘的快速转动反应更加迅速，尽管其并不具有另外的中心环圈增强件。

图21显示了模量非常高的层对于轮胎的扁平化的影响。再一次，实心圆对应于根据本发明的轮胎所获得的结果，空心圆对应从参考轮胎中获得的结果。图表显示了根据胎冠上的轴向位置L的在x方向上的应力σ_x(即，被轮胎朝地面呈现的表面分割的沿着轮胎的向前方向上的力)。模量非常高的橡胶混合物的存在使得所述力在接触区域的宽度内的分布得到了改进。换言之，充气轮胎的轮廓变得扁平化，这导致了在胎冠中心的轻微磨损(高速公路类型)的明显增长，特别对安装在驱动轴上的轮胎尤是如此。应当注意到，如果仅仅从参考轮胎中移除环圈增强件，那么曲线将会偏移至σ_x的更大值(大约在胎冠中心的0.5巴(bar)左右)，这会对胎冠的不规则磨损带来极大的负面影响。模量非常高的橡胶混合物层的存在可以恢复更低的并在胎冠的宽度上更优分布的应力水平。

表II概括了通过比较根据本发明的相同轮胎和参考轮胎而进一步获得的结果。

表II

根据预定级别，在高速下行驶的耐久性由于每个轮胎遭受渐进的速度增大而提高，直到轮胎报废。“最大速度”是指报废之前达到的最大速度。所获得结果确认了根据本发明的轮胎获得了与参考轮胎大致相同的“最大速度”，尽管其不具有附加的中心环圈增强件。

这一观点通过“没有裂开的耐久性”中所获得结果而得到确证。在这些试验中，轮胎在调速轮下滚动，其超载为990daN，膨胀为2.8巴(bar)，并且翘曲为-2°。所述轮胎行驶超过40,000km的距离，除非它在该总里程数之前报废，接着检测胎冠状况(破裂缆线，裂开产生等)。在这种情况下，根据本发明的轮胎和参考轮胎都达到了40,000km而没有显著损坏。

如上所述，本领域技术人员不愿意在轮胎胎冠中使用模量非常高的橡胶混合物的原因之一在于，被因此硬化的胎冠会产生的噪音会预计增大。然而，令人惊奇的是，如“coast by”噪音的结果所显示的那样，该缺点没有所担心的那样显著。“coast by”噪音是汽车在恒定速度下在中间等级的高速路类型路面上通过而使人们遭受声音不适的表示值：车辆在给定速度下通过，其中变速器处于空挡，发动机关闭，并在标准测量区域下(国际标准ISO DIS 10844)；麦克风以dB(A)来记录噪音级别。

最后，表II显示了使用模量非常高的橡胶混合物略微降低了滚动阻力。滚动阻力系数(CRR)被定义为：

$\mathrm{CRR}=\frac{F_{\mathrm{RR}}}{Z}$

其中F_RR表示滚动阻力，该滚动阻力阻碍轮胎在稳定速度下在表面上的滚动，Z表示轮胎负载。该系数取决于行驶速度。在90km/h下，根据本发明的轮胎的CRR系数比参考轮胎大了大约4％。该结果并不令人惊讶，这是因为模量非常高的橡胶混合物不可避免的更加滞后。

总之，在胎冠中使用模量非常高的橡胶混合物可以提高轮胎的转角刚度和它的扁平化，同时保持良好的耐久性，这些优点是以轻微的噪音降级和滚动阻力系数的降级为代价而获得的。因此，本发明可以获得性能上的折衷，这种折衷特别地对用于在高速下使用的客车轮胎非常有利。

Claims (14)

1.一种轮胎，包括：

两个胎圈(20)，它们被构造成与安装轮辋相接触；

两个侧壁(30)，它们使所述胎圈向径向外侧延伸，且这两个侧壁一起连接于胎冠，

其中所述胎冠包括胎冠增强件(80、90)，该胎冠增强件(80、90)在两个轴端之间轴向延伸并且其上覆盖有胎面(40)；以及

胎体增强件(60)，其包括多个胎体增强元件(61)，且所述胎体增强件锚定在所述两个胎圈当中，并且跨越所述侧壁而延伸至所述胎冠；

其中所述胎冠在所述胎面的径向内侧以及所述胎体增强件的径向外侧包括至少一个橡胶混合物的第一层(111-114)，该第一层的弹性模量大于或等于50MPa，并且该第一层在所述轮胎的中面(150)的两侧从该中面向轴向外侧延伸至与该中面相距一个轴向距离(Dp)的位置，该轴向距离(Dp)小于从所述中面到胎冠增强件的轴端的轴向距离(Da)，所述橡胶混合物的第一层在所述中面的两侧通过橡胶混合物的第二层(121-124)而向轴向外侧延伸，该橡胶混合物的第二层(121-124)的弹性模量小于或等于20MPa；

所述弹性模量是根据1998年的美国试验材料学会标准D412中的拉伸所获得的延伸割线模量：根据1999年的美国试验材料学会标准D1349中的标准温度和湿度条件，用“MA10”来表示并用MPa来表达的在10％伸长下所表现的割线模量在第二伸长中进行测量。

2.如权利要求1所述的轮胎，其中所述橡胶混合物的第一层(111-114)的弹性模量大于或等于100MPa。

3.如权利要求1所述的轮胎，其中所述胎冠增强件包括至少两个增强层(80、90)，每个增强层包括多个帘线状的胎冠增强元件(81、91)，所述胎冠增强元件在每层中互相平行，并且一个层的增强元件相对于另一层的增强元件交叉延伸，从而与圆周方向形成10°到70°之间的夹角，并且其中所述橡胶混合物的第一层(111-114)和第二层(121-124)位于所述增强层的至少两个层之间。

4.如权利要求3所述的轮胎，其中所述胎冠增强件的增强层的数量大于或等于三，并且其中所述橡胶混合物的第一层(111-114)和第二层(121-124)位于每对毗邻的增强层之间。

5.如权利要求3或4所述的轮胎，其中所述橡胶混合物的第一层(111-114)和第二层(121-124)与毗邻的增强层的增强元件(81、91)相接触。

6.如权利要求3或4所述的轮胎，其中橡胶混合物的第三层(142、143)使所述橡胶混合物的第一层(111-114)和第二层(121-124)与最靠近的增强层的增强元件(81、91)分隔开。

7.如权利要求1所述的轮胎，还包括环圈增强件(100)，其布置在所述胎冠增强件的径向外侧，所述环圈增强件由至少一个圆周定向的增强元件(101)组成。

8.如权利要求7所述的轮胎，其中，橡胶混合物的一个第一层(111)和两个第二层(121)位于所述环圈增强件(100)的径向外侧。

9.如权利要求3所述的轮胎，还包括环圈增强件(100)，其布置在所述胎冠增强件的径向外侧，所述环圈增强件由至少一个圆周定向的增强元件(101)组成，其中，橡胶混合物的一个第一层(111)和两个第二层(121)径向位于所述环圈增强件(100)和所述胎冠增强件的径向最外侧的增强层(90)之间。

10.如权利要求3或9所述的轮胎，其中，橡胶混合物的一个第一层(111)和两个第二层(121)位于所述胎冠增强件的径向最内侧的增强层(80)的径向内侧。

11.如权利要求1所述的轮胎，其中所述胎体增强件(60)轴向延伸跨越整个胎冠，并且其中，橡胶混合物的一个第一层(111)和两个第二层(121)径向位于所述胎冠增强件(80)和所述胎体增强件之间。

12.如权利要求1所述的轮胎，其中每个第一层(111-114)的轴端和所述胎冠增强件的最靠近的轴端之间的轴向距离大于10mm。

13.如权利要求3所述的轮胎，其中每个第一层(111-114)的轴端和所述胎冠增强件的最靠近的轴端之间的轴向距离大于10mm。

14.如权利要求13所述的轮胎，其中所述胎冠增强件的多个增强层(80、90)并非都具有相同的轴向宽度，并且其中，每个第一层的轴端和所述胎冠增强件的最小轴向宽度的增强层的最靠近的轴端之间的轴向距离大于10mm。

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