包括单层胎体增强件的农业车辆轮胎的制作方法

1.本发明涉及用于农业车辆(例如农业拖拉机或农工业车辆)的轮胎，更具体地涉及所述轮胎的胎体增强件。


背景技术：

2.在标准，例如“欧洲轮胎和轮辋技术组织”或etrto在其“标准手册-2018”的标准(在专用于“农业设备轮胎”的部分)中限定了用于农业车辆的轮胎的尺寸规格(截面宽度、总体直径、安装轮辋的直径和宽度)和使用条件(负荷、速度、压力)。举例而言，用于农业拖拉机的驱动轮的子午线轮胎旨在安装在直径通常在16英寸至46英寸(或甚至54英寸)之间的轮辋上，并且装配的农业拖拉机具有在50cv至大于250cv(最高550cv)之间的功率并且能够以最高65km/h的速度行驶。对于这种类型的轮胎，对应于所示负荷能力的最小使用充气压力通常至多等于400kpa，但对于改进屈曲(if)型轮胎而言可降低至240kpa，或对于极高屈曲(vf)型轮胎而言可甚至降低至160kpa。
3.用于农业车辆的轮胎旨在在各种类型的地面，例如或多或少密实的田间土壤、供进入田间的未经修筑的路径以及柏油碎石铺筑的道路表面上行驶。考虑到在田间和道路上的使用多样性，用于农业车辆的轮胎需要在田间松散地面上的牵引力、抗崩裂性、道路上的耐磨损性、向前行驶阻力和道路上的振动舒适性(该列表并不详尽)之间提供性能折衷。
4.用于农业车辆的轮胎的制造商持续关注的是对于轮胎在田间的使用，通过尽可能地限制轮胎对土壤的压实(这种压实易于妨碍农作物的生长)来改善松散地面上的牵引力。
5.这就是在农业领域中开发了低压且因此高屈曲的轮胎的原因。因此，etrto标准在if(改进屈曲)型轮胎和vf(极高屈曲)型轮胎之间进行了区分，其中if(改进屈曲)型轮胎具有通常等于240kpa的最小推荐充气压力，而vf(极高屈曲)型轮胎具有通常等于160kpa的最小推荐充气压力。根据该标准，针对等于160kpa的充气压力，与标准轮胎相比，if型轮胎的荷载能力提高了20％，if型轮胎的荷载能力提高了40％。
6.已知的是，在松散地面上的牵引力的增加和对土壤的压实的减小主要受到轮胎与地面接触的接地面中的压力控制，接地面中的压力本身在很大程度上受到充气压力的控制，但不是仅受充气压力的控制。
7.这是因为充气压力赋予轮胎除了其结构刚度之外的轮胎刚度。因此，轮胎的总体刚度由轮胎刚度和结构刚度的组合产生。因此，在以低压使用期间，当轮胎刚度变低时，轮胎的结构刚度对接地面中的压力产生很大的作用。
8.因此，为了降低在低压轮胎的接地面中的压力，需要降低轮胎的结构刚度，尤其是降低允许其在周向方向(其与轮胎的圆周相切)和轴向方向(其平行于轮胎的旋转轴线)上扁平化的所有弯曲刚度。
9.从结构的角度来看，与任何轮胎一样，用于农业车辆的轮胎包括旨在经由胎面表面与地面接触的胎面，所述胎面表面对应于接触坚实地面的表面，所述胎面的两个轴向端部通过两个胎侧连接至两个胎圈，所述两个胎圈提供轮胎与轮辋(轮胎旨在安装于其上)之
间的机械连接。
10.在下文中，周向(或纵向)方向、轴向(或横向)方向和径向方向分别表示与胎面表面相切并在轮胎的旋转方向上定向的方向、与轮胎的旋转轴线平行的方向以及与轮胎的旋转轴线垂直的方向。径向(或子午)平面由径向方向和轴向方向限定并且包含轮胎的旋转轴线。周向平面由径向方向和周向方向限定并因此垂直于轮胎的旋转轴线。穿过胎面中间的周向平面被称为赤道(或正中)平面。
11.用于农业车辆的轮胎的胎面包括被称为胎面花纹元件的凸起元件，所述胎面花纹元件从支承表面沿径向向外延伸直至胎面表面并且通过空隙彼此间隔开。
12.胎面在几何上可以由轴向方向上的轴向宽度l和径向方向上的径向高度h限定。当充气至其标称压力pn的轮胎在其标称负荷zn下被挤压时(这些标称值是例如由etrto标准限定的推荐使用值)，轴向宽度l是在胎面的两个轴向端点(它们接触坚实地面)之间测得的距离。轴向宽度l可以由etrto标准中定义的轮胎标称截面宽度b或“设计截面宽度”以百分比来限定。在径向方向上测量的胎面的径向高度h是胎面花纹元件的最大高度，或者以等效的方式是隔开胎面花纹元件的空隙的最大深度。胎面的径向高度h至少等于20mm，通常至少等于50mm，一般至少等于60mm。
13.胎面中空隙的比例通常用总体积空隙率tev量化，所述总体积空隙率tev定义为空隙的体积vc与假定没有空隙的胎面的总体积v之比，所述总体积v对应于由表面和支承表面界定的几何体积，所述支承表面平行于胎面表面并且与最深空隙的底部相切。因此，胎面和支承表面之间的径向距离限定了胎面的径向高度h。由于胎面表面根据胎面的磨损程度而变化，因此总体积空隙率tev通常(但不是一定)随着磨损程度而变化。因此，可以针对轮胎处于崭新状态或处于给定磨损状态的情况定义总体积空隙率tev。例如，用于农业拖拉机的驱动轮的轮胎在处于崭新状态时具有至少等于30％、通常至少等于50％并且一般至少等于60％的总体积空隙率tev。在下文中，表述“总体积空隙率tev”隐含地意指“在轮胎处于崭新状态时的总体积空隙率tev”。
14.用于农业车辆的胎面的胎面花纹元件通常(但不是一定)为凸块的形式。凸块通常具有这样的长形形状，其整体为平行六面体，是连续或不连续的，由至少一个直线形或曲线形部分构成，并且从胎面的正中区域沿轴向延伸直至其轴向端部或胎肩。凸块通过空隙或沟槽与相邻的凸块间隔开。凸块以恒定或可变的间距沿周向分布，通常布置在轮胎赤道平面的两侧，从而形成v形花纹，所述v形花纹也被称为人字形花纹，所述v形花纹的尖端旨在成为进入接地面(其与地面接触)的第一部分。这些凸块一般相对于轮胎的赤道平面呈现出对称，通常在两排突块之间存在周向偏离，这通过一半胎面相对于另一半胎面围绕轮胎的轴线旋转来获得。
15.用于农业车辆的子午线轮胎进一步包括增强件，所述增强件由沿径向位于胎面内侧的胎冠增强件和沿径向位于胎冠增强件内侧的胎体增强件构成。
16.用于农业车辆的子午线轮胎的胎冠增强件包括沿径向位于胎体增强件外侧且沿周向延伸的胎冠层的叠加。每个胎冠层由涂覆有基于弹性体的配混物并且相互平行的增强体构成。当胎冠层增强体与周向方向形成至多等于10
°
的角度时，它们被称为是周向的或基本上周向的，并且执行限制轮胎径向变形的环箍功能。当胎冠层增强体与周向方向形成至少等于10
°
且通常至多等于30
°
的角度时，它们被称为成角度的增强体，并且具有作用于施
加至轮胎的与轴向方向平行的横向负荷的功能。胎冠层增强体可以由多丝线股的组件构成或由丝线的组件构成，所述多丝线股由织物类型的聚合物材料(例如聚酯如聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、脂族聚酰胺如尼龙、芳族聚酰胺如芳纶、或人造丝)制成，所述丝线由金属材料(例如钢)制成。作为非限制性示例，用于以低压行驶的农业车辆的轮胎的胎冠增强件通常包括在4至6个之间的具有聚酯增强体的胎冠层。
17.用于农业车辆的子午线轮胎的胎体增强件包括将两个胎圈彼此连接的至少一个胎体层。胎体层的增强体基本上相互平行，并且与周向方向形成在75
°
至105
°
之间，优选85
°
至95
°
之间的角度。胎体层包括增强体，通常是织物增强体，所述增强体涂覆有通常被称为涂覆配混物的基于弹性体的聚合物材料。当胎体增强件包括多个胎体层时，两个连续(即相互毗邻的)胎体层的相应增强体从一个胎体层至下一个胎体层交叉。
18.能够通过限制胎面的径向高度h以及将胎面中的空隙定位在在其轴向端部附近来实现轮胎的结构刚度减小，从而轮胎的胎冠更易于扁平化，其中这些空隙在胎面扁平化期间充当铰链。这种类型的设计通常用于低压轮胎胎面。
19.还能够通过减少胎冠增强件的胎冠层的数量(这使得可减小胎冠增强件的厚度)来实现轮胎的结构刚度减小，从而轮胎的胎冠更易于扁平化。为了使胎冠增强件保持相同的断裂强度，胎冠层的数量减少使得需要用断裂强度更高的增强体(例如由芳纶或钢制成的增强体)代替由pet或尼龙制成的常用织物增强体。例如，由4个具有pet增强体的胎冠层构成的胎冠增强件能够被如下的胎冠增强件代替：其具有等同的断裂强度并且由两个具有钢制增强体的胎冠层构成。


技术实现要素：

20.发明人为其自身设定的目的是：针对在松散地面上以低压行驶的轮胎例如if(改进屈曲)型轮胎或vf(极高屈曲)型轮胎，通过减小轮胎的结构刚度来减小对地面的压实并增加牵引能力。
21.根据本发明，该目的已通过用于农业车辆的轮胎实现，所述轮胎旨在安装在具有标称直径dj的轮辋上并被充气至至多等于240kpa的推荐最小压力，具有外直径d并且沿径向从外侧到内侧包括胎面、胎冠增强件和胎体增强件：
[0022]-所述胎面包括通过空隙彼此间隔开的胎面花纹元件，并且具有在胎面表面和支承表面之间测得的至少等于20mm且至多等于60mm的径向高度h，所述支承表面平行于所述胎面表面并且与最深空隙的底部相切，
[0023]-具有轴向宽度l的胎面包括至少两个轴向外空隙，每个轴向外空隙具有与轮胎的周向方向形成至多等于45
°
的角度的等分线，所述轴向外空隙位于赤道平面的两侧并且彼此间隔开至少等于0.5*l的平均轴向距离l1，所述赤道平面穿过胎面的中间，
[0024]-所述胎面具有至少等于30％且至多等于60％的总体积空隙率tev，所述总体积空隙率tev定义为空隙的体积vc与介于支承表面和胎面表面之间的假定没有空隙的胎面的总体积v之比，
[0025]-所述胎冠增强件包括至少两个胎冠层，每个胎冠层包括金属增强体，所述金属增强体涂覆有基于弹性体的材料，相互平行，从一个层至下一个层交叉，并且与轮胎的周向方向形成至少等于10
°
的角度，
[0026]-所述胎体增强件包括至少一个胎体层，所述胎体层包括织物增强体，所述织物增强体涂覆有基于弹性体的材料，相互平行，并且与轮胎的周向方向形成至少等于75
°
且至多等于105
°
的角度,
[0027]-所述胎体增强件由具有至多等于2mm的平均厚度e和以dan/cm表示的断裂强度fr的单个胎体层构成，所述断裂强度fr满足以下关系式：
[0028]
fr》＝fs＝(cs*pmax*10-3
)*((r
2-((r+rj)/2)2)/2)/rj，其中
[0029]-fs：参考阈值强度(以dan/cm计)，
[0030]-cs：至少等于1的安全系数，
[0031]-pmax：推荐最大充气压力(以kpa计)，
[0032]-r＝d/2：轮胎的外半径(以mm计)，
[0033]-rj＝dj/2：轮辋的标称半径(以mm计)。
[0034]
本发明的基本特征在于胎体增强件的选择，该胎体增强件具有包括织物增强体的单个胎体层，具有有限的平均厚度和确保预期安全水平的断裂强度fr。这样的胎体增强件被称为单层胎体增强件，其结构刚度低，使得在松散地面上以低压行驶的轮胎可以减小对地面的压实并且增加牵引能力。
[0035]
具有低结构刚度的这种胎体增强件当与优选具有下述特征的胎面组合时在压实和牵引力方面更加有效。胎面不太厚，其有限的径向高度h至少等于20mm且至多等于60mm。胎面是开口的，其总体积空隙率tev至少等于30％且至多等于60％。胎面通过存在至少两个轴向外空隙而更容易扁平化，每个轴向外空隙具有与轮胎的周向方向形成至多等于45
°
的角度的等分线，所述轴向外空隙位于穿过胎面中间的赤道平面的两侧并且彼此间隔开至少等于0.5*l的平均轴向距离l1，所述空隙充当铰链。换言之，两个轴向外空隙基本上是纵向的并且彼此沿轴向平均地间隔开至少等于0.5*l的距离。
[0036]
每个胎体层是径向的或基本上径向的，即包括这样的织物增强体，其涂覆有基于弹性体的材料，相互平行，并且与轮胎的周向方向形成至少等于75
°
且至多等于105
°
的角度，通常至少等于85
°
且至多等于95
°
的角度。
[0037]
根据本发明的第一基本特征，胎体增强件由具有至多等于2mm的平均厚度e的单个胎体层构成。
[0038]
胎体层是一种复合结构，其由并置的相互平行的增强体构成，这些增强体涂覆有被称为涂覆材料的基于弹性体的材料。胎体层通过在每个胎圈中锚固至周向增强元件来连接轮胎的两个胎圈，所述周向增强元件通常由被称为胎圈线的金属丝线的组件构成。由于在制造轮胎时胎体层所经受的几何成形，胎体层的厚度根据轮胎的区域而变化。在轮胎的给定子午截面中，该厚度在胎圈线的径向内侧最大，而在胎冠增强件的径向内侧最小。常规测量胎体层的在胎圈线的径向内侧的厚度，即最大厚度。此外，测量的厚度是所谓的修整厚度，其基本上对应于增强体的直径，而不考虑沿径向存在于增强体两侧的涂覆配混物的厚度。此外，该厚度通常被称为在胎圈线下的厚度，可以在轮胎的周向方向上变化。在实践中，该厚度可以在分布在轮胎的圆周上的不同子午平面中测量，例如在围绕圆周均匀分布的4个子午平面中测量。因此，可以由此推导出围绕轮胎圆周的平均厚度。在胎圈线下测量的该平均厚度在本发明的情况中必须保持小于2mm。
[0039]
根据本发明的第二基本特征，胎体增强件由具有断裂强度fr的单个胎体层构成，
所述断裂强度fr以dan/cm表示并且满足以下关系式：
[0040]
fr》＝fs＝(cs*pmax*10-3
)*((r
2-((r+rj)/2)2)/2)/rj，其中
[0041]-fs：参考阈值强度(以dan/cm计)，
[0042]-cs：至少等于1的安全系数，
[0043]-pmax：推荐最大充气压力(以kpa计)，
[0044]-r＝d/2：轮胎的外半径(以mm计)，
[0045]-rj＝dj/2：轮辋的标称半径(以mm计)。
[0046]
制成胎体层的复合材料的机械特征可以在于支配在拉伸下的行为的规律，所述规律表示施加至复合材料的牵引力(以dan/cm计)随其相对伸长(以％计)的变化。支配行为的这种规律的极限点对应于所述复合材料的断裂强度fr。根据本发明，如此确定的断裂强度fr需要至少等于参考阈值强度fs，所述参考阈值强度fs等于(cs*pmax*10-3
)*((r
2-((r+rj)/2)2)/2)/rj。
[0047]
在该参考阈值强度fs的表达式中，pmax表示最大的推荐最大充气压力并以kpa表示。具体地，为了在轮胎和轮辋之间具有恰当的连接以特别地确保在扭矩的作用下轮胎在其轮辋上不旋转，需要将轮胎的每个胎圈的胎踵恰当地夹紧在轮辋上。由于农业轮胎在使用中具有相对较低的充气压力，所以为了在将轮胎安装在其轮辋上时恰当地定位胎踵，需要使用通常高于使用压力的充气压力。因此，出于明显的安全原因，即为了避免轮胎在安装过程中爆裂，需要将安装时的充气压力限制在轮胎制造商推荐的允许最大值pmax。例如，对于if(改进屈曲)型轮胎，轮胎制造商可能推荐最大充气压力pmax等于250kpa，以实现轮胎在其轮辋上的恰当安装。然后根据使用情况调整充气压力。至少等于1的安全系数cs由轮胎设计者根据期望的安全等级来选择。r为轮胎的以mm表示的外半径并且等于轮胎的外直径d的一半，所述外直径d在etrto标准的“标准手册-2018”的专用于“农业设备轮胎”的部分中定义为“设计总体直径”。rj为轮辋的以mm表示的标称半径并且等于轮辋的标称直径dj的一半，所述标称直径dj定义为轮辋的底座处的直径，底座是轮辋的与胎圈的径向内部分接触的部分，在底座处的这种直径在etrto标准的“标准手册-2018”的专用于“农业设备轮胎”的部分中定义为“标称轮辋直径”。最后，术语“(r+rj)/2”为轮胎的平均半径，定义为轮胎的外半径和轮辋的标称半径的平均值。
[0048]
优选地，在参考阈值强度fs的表达式中，cs*pmax至少等于1000kpa。在这种情况下，cs*pmax的值至少等于能够由用于给农业车辆轮胎充气的常规压缩机输送的充气压力的最大值。
[0049]
甚至更优选地，在参考阈值强度fs的表达式中，cs*pmax至少等于1500kpa。在这种情况下，cs*pmax的值至少等于能够由用于给农业车辆轮胎充气的常规压缩机输送的充气压力的最大值的1.5倍。因此，与前一种情况相比，参考阈值强度fs增加了至少50％。
[0050]
有利地，胎体层的平均厚度e至多等于1.2mm。该平均厚度越有限，胎体增强件的结构刚度就越低。
[0051]
通常，单个胎体层的织物增强体与轮胎的周向方向形成至少等于85
°
且至多等于95
°
的角度。换言之，胎体增强件是差不多完全径向的。
[0052]
优选地，单个胎体层的织物增强体包括由至少一根多丝线股构成的组件，所述多丝线股由芳族聚酰胺或芳族共聚酰胺和/或脂族聚酰胺和/或聚酯和/或纤维素制成。
[0053]
由芳族聚酰胺或芳族共聚酰胺制成的多丝线股本身由芳族聚酰胺或芳族共聚酰胺所制长丝的组件构成。众所周知，由芳族聚酰胺或芳族共聚酰胺制成的长丝是由通过酰胺键结合在一起的芳族基团形成的线型大分子的长丝，其中至少85％的酰胺键直接连接至两个芳族环，并且所述长丝更特别是聚(对苯二甲酰对苯二胺)(或ppta)纤维的长丝，所述聚(对苯二甲酰对苯二胺)纤维由光学各向异性纺丝组合物制得。在芳族聚酰胺或芳族共聚酰胺中，可以提及聚芳基酰胺(或paa，尤其是以solvay公司的商标名ixef已知)、聚(己二酰间苯撑二甲胺)、聚邻苯二酰胺(或ppa，尤其是以solvay公司的商标名amodel已知)、无定形半芳族聚酰胺(或pa 6-3t，尤其是以evonik公司的商标名trogamid已知)、间位芳纶(或聚(间亚苯基异邻苯二甲酰亚胺)或pa mpd-i，尤其是以du pont de nemours公司的商标名nomex已知)或对位芳纶(或聚(对苯二甲酰对苯二胺)或pa ppd-t，尤其是以du pont de nemours公司的商标名kevlar或teijin公司的商标名twaron已知)。
[0054]
由脂族聚酰胺制成的多丝线股由脂族聚酰胺所制长丝的组件构成。由脂族聚酰胺制成的长丝理解为是包含酰胺官能团的聚合物或共聚物的线型大分子的长丝，所述聚合物或共聚物没有芳族环并且可以通过羧酸和胺之间的缩聚反应合成。在脂族聚酰胺中，可以提及尼龙pa4.6、pa6、pa6.6或pa6.10，尤其是来自dupont公司的zytel、来自solvay公司的technyl或来自arkema公司的rilsamid。
[0055]
甚至更优选地，单个胎体层的织物增强体为混合型织物增强体，其包括由至少一根芳族聚酰胺或芳族共聚酰胺所制多丝线股和至少一根脂族聚酰胺所制多丝线股构成的组件。
[0056]
当单个胎体层的织物增强体包括由至少一根多丝线股构成的组件(所述多丝线股由芳族聚酰胺或芳族共聚酰胺和/或脂族聚酰胺和/或聚酯和/或纤维素制成)时，或者甚至更优选地，当单个胎体层的织物增强体为混合型织物增强体(包括由至少一根芳族聚酰胺或芳族共聚酰胺所制多丝线股和至少一根脂族聚酰胺所制多丝线股构成的组件)时，胎体层在处于硫化状态以及在被从轮胎中取出来时具有支配其在拉伸下的行为的规律，其中胎体层在1％伸长下产生的等效力下的割线模量m1满足胎体层在1％伸长下产生的等效力下的割线模量m1与胎体层的断裂强度fr之比m1/fr严格小于7，优选小于或等于5，更优选小于或等于4。
[0057]
由于胎体层由并置的织物增强体构成，这些织物增强体涂覆有基于弹性体的材料、相互平行并且以间距p分布，所以胎体层在1％伸长下产生的等效力下的割线模量m1定义为织物增强体在1％伸长下产生的等效力下的割线模量mc1(以dan/％表示)与间距p(以cm表示)之比mc1/p。更具体地，间距p为两个相继增强体的各自的中性轴线之间的距离。在胎体层围绕周向增强元件或胎圈线缠绕以形成卷边的通常情况下，在沿径向位于胎圈线内侧的胎体层部分中测量间距p，胎圈线在制造过程中经历几乎为零的变形，亦即与初始状态相比，间距没有显著变化。因此，割线模量m1以dan/cm/％表示。织物增强体在1％伸长下产生的等效力下的割线模量mc1是将“力-伸长”曲线(在2014年的标准astm d 885/d 885m
–
10a的条件下针对单独织物增强体获得)的原点连接至该同一曲线的横坐标为1％的点的直线的斜率。
[0058]
胎体层的以dan/cm表示的断裂强度fr定义为织物增强体的断裂力fcr(以dan表示)与间距p(以cm表示)之比fcr/p。织物增强体的断裂力fcr是织物增强体的在2014年的标
准astm d 885/d 885m
–
10a的条件下获得的“力-伸长”曲线的极限力。
[0059]
ml/fr之比有利地使得可以借助于无量纲标准来根据胎体层的断裂强度对其刚度进行量化，所述无量纲标准适用于农业领域中的所有常用轮胎尺寸。
[0060]
ml/fr之比大于7会使得难以在固化轮胎的步骤之前在模制轮胎的过程中使胎体层成形，并且伴有胎体层由于织物增强体穿过所述织物增强体的涂覆配混物而变得杂乱无序的风险。
[0061]
有利地，胎体层在1％伸长下产生的等效力下的割线模量m1与胎体层的断裂强度fr之比m1/fr大于或等于0.5。
[0062]
ml/fr之比小于0.5会使得因胎体层的刚度太低而难以在轮胎的制造期间处理所述胎体层。
[0063]
根据第一实施方案变体形式，胎体层的混合型织物增强体包括由两根芳族聚酰胺或芳族共聚酰胺所制多丝线股和单根脂族聚酰胺所制多丝线股构成的组件，这些线股螺旋缠绕在一起。
[0064]
该第一实施方案变体形式使得可以实现断裂强度与工业成本之间的良好折衷。通过使用包含75％芳族聚酰胺(通常为芳纶)的增强体来实现高断裂强度，芳纶使得可以形成高韧性多丝线股。此外，从经济的角度来看，第一实施方案变体形式具有使得可在用于捻合织物增强体的机器上进行制造期间产生合适的生产率的组件结构。
[0065]
根据第二实施方案变体形式，胎体层的混合型织物增强体包括由单根芳族聚酰胺或芳族共聚酰胺所制多丝线股和单根脂族聚酰胺所制多丝线股构成的组件，这些线股螺旋缠绕在一起。
[0066]
该第二实施方案变体形式仅包含60％的芳族聚酰胺或芳纶，而不是75％，在断裂强度方面不如第一实施方案变体形式。另一方面，它具有比第一实施方案变体形式低的材料成本。此外，由于其组件的结构，它使得可在用于捻合织物增强体的机器上进行制造期间产生高的生产率，因此制造成本较低。因此，该第二实施方案变体形式的总体工业成本低于第一实施方案变体形式的总体工业成本。
[0067]
根据第三实施方案变体形式，胎体层的混合型织物增强体包括由芯部和层构成的组件，所述芯部由脂族聚酰胺所制的第一多丝线股构成，所述层包括至少两根由芳族聚酰胺或芳族共聚酰胺所制的第二多丝线股，所述层的第二线股围绕所述芯部螺旋缠绕在一起。
[0068]
该第三变体形式为通常称为“芯部插入”混合型织物增强体的混合型织物增强体，即在具有多丝线股的层内插入芯部的一种混合型织物增强体。这种增强体的结构是灵活且多功能的，使得尤其是可以通过适当地选择捻合和热定型处理的参数来改变割线模量m1。另一方面，相比于上述两个实施方案变体形式，由于组件的结构而使得制造混合型织物增强体更为昂贵。
[0069]
有利地，每个胎冠层具有支配其在拉伸下的行为的规律，所述规律的特征在于断裂割线模量m’＝f’r/a’r(以dan/cm/％计)，f’r为胎冠层的断裂强度(以dan/cm计)并且a’r为其断裂伸长(以％计)，包括至少两个胎冠层(每个胎冠层具有断裂割线模量m’)的胎冠增强件具有至少等于150dan/cm/％，优选至少等于300dan/cm/％的合成断裂模量m’s，所述合成断裂模量m’s定义为所有胎冠层的断裂割线模量m’之和。
[0070]
虽然轮胎的充气压力是低的，但具有至少等于150dan/cm/％的断裂割线模量m’s的足够硬的胎冠增强件使得可以确保轮胎的恰当横向推力，并因此确保在田间令人满意的操作。
[0071]
优选地，胎冠增强件的至少两个胎冠层的增强体是金属的。
[0072]
将金属增强体用于胎冠层使得可以容易地实现胎冠增强件所需的最小横向刚度，从而使胎冠层的数量最小化并因此使得与胎面的扁平化有关的结构弯曲刚度最小化。
[0073]
甚至更优选地，胎冠增强件的至少两个胎冠层的金属增强体具有支配它们的双向弹性行为的规律，所述规律包括第一部分和第二部分，所述第一部分具有至多等于30gpa的第一拉伸模量mgl，所述第二部分具有至少等于第一拉伸模量mg1的两倍的第二拉伸模量mg2，支配在拉伸下的行为的所述规律是针对涂覆有弹性体配混物的金属增强体确定的，所述弹性体配混物具有至少等于5mpa且至多等于15mpa的在10％伸长下的拉伸弹性模量ma10；并且胎冠层的任何金属增强体具有支配其在压缩下的行为的规律，所述规律的特征在于至少等于3％的临界屈曲应变e0，支配在压缩下的行为的所述规律是在由置于中央并涂覆有平行六面体体积的弹性体配混物的增强体构成的测试样品上确定的，所述弹性体配混物具有至少等于5mpa且至多等于15mpa的在10％伸长下的拉伸弹性模量ma10。
[0074]
因此，具有至少两个带有金属增强体的胎冠层的这种优选的胎冠增强件变体形式的特征在于使用弹性金属增强体，其中支配其行为的规律在拉伸和压缩下均具有特定的特征。
[0075]
关于其在拉伸下的行为，金属增强体的机械特征在于，通常是在裸露状态下，即在未涂覆弹性体材料的状态下表示施加至金属增强体的牵引力(以n计)随其相对伸长(以％计)的变化的曲线，所述曲线被称为力-伸长曲线。从该力-伸长曲线可推导出金属增强体在拉伸下的机械特征例如结构性伸长as(以％计)、总断裂伸长at(以％计)、断裂力fm(以n计的最大负荷)和断裂强度rm(以mpa计)，这些特征例如根据1984年的标准iso 6892或2014年的标准astm d2969-04进行测量。
[0076]
在实践中，从轮胎中取出来的金属增强体涂覆有基于硫化弹性体的材料。可以以与裸露金属增强体相同的方式根据1984年的标准iso 6892来确定支配从轮胎中取出来并因此为经涂覆的该金属增强体的行为的规律。例如且非限制性地，硫化弹性体涂覆材料是基于橡胶的组合物，其具有至少等于5mpa且至多等于15mpa(例如等于6mpa)的在10％伸长下的割线拉伸弹性模量ma10，该拉伸弹性模量是通过根据1988年9月的法国标准nf t 46-002进行的牵引测试来确定的。
[0077]
从表征增强体在拉伸下的行为的力-伸长曲线，可以定义应力-应变曲线，应力等于施加至增强体的牵引力与增强体的横截面积之比，应变为增强体的相对伸长。因此对于包括第一部分和第二部分的双模量弹性行为规律，可以定义第一拉伸模量mg1，所述第一拉伸模量mg1表示穿过参考系(行为规律表示于其中)的原点和过渡点(其标记第一部分与第二部分之间的过渡)的正割直线的斜率。同样，可以定义第二拉伸模量mg2，所述第二拉伸模量mg2表示穿过位于第二部分的大致线性部分中的两个点的直线的斜率。
[0078]
在所考虑的金属增强体的优选变体形式中，从轮胎中取出来的胎冠层的任何金属增强体因此具有支配其在拉伸下的弹性行为并被称为双模量规律的规律，所述规律包括第一部分和第二部分，所述第一部分具有至多等于30gpa的第一拉伸模量mg1，所述第二部分
具有至少等于第一拉伸模量mg1的两倍的第二拉伸模量mg2。
[0079]
关于其在压缩下的行为，金属增强体的机械特征在于表示施加至金属增强体的压缩力(以n计)随其压缩应变(以％计)的变化的曲线。这种压缩曲线的特征尤其在于由临界屈曲力fc和临界屈曲应变e0定义的极限点，超过该极限点，增强体会发生对应于机械不稳定状态的压缩屈曲，所述机械不稳定状态的特征在于增强体随着压缩力的减小具有大量的变形。
[0080]
支配在压缩下的行为的规律是使用zwick或instron型测试机在测量为12mm x 21mm x 8mm(宽度x高度x厚度)的测试样品上确定的。测试样品由置于中央并涂覆有平行六面体体积(其限定测试样品的体积)的弹性体配混物的增强体构成，增强体的轴线沿测试样品的高度定位。在本发明的上下文中，测试样品的弹性体配混物具有的在10％伸长下的割线拉伸弹性模量ma10至少等于5mpa且至多等于15mpa，例如等于6mpa。在环境温度下，以3mm/min的速率沿高度方向压缩测试样品，直到实现压缩变形，即直到测试样品被压缩的量等于其初始高度的10％。当施加的力减小而应变继续增加时，达到临界屈曲力fc和相应的临界屈曲应变e0。换言之，临界屈曲力fc对应于最大压缩力fmax。
[0081]
在所考虑的金属增强体的优选变体形式中，胎冠层的任何金属增强体具有支配其在压缩下的行为的规律，所规律的特征在于至少等于3％的在压缩下的临界屈曲应变e0。
[0082]
发明人已经证明，如下的金属增强体在拉伸/压缩负荷的重复交替循环期间具有比常规金属增强体高的疲劳耐久极限：金属增强体被称为弹性的，其特征在于如上所述的支配它们在拉伸和压缩下的行为的规律。
[0083]
具体而言，当用于农业车辆的轮胎(其包括具有凸起元件(例如凸块)的胎面)行驶时，凸起元件在(驱动或制动)扭矩下的倾斜引起沿径向位于凸起元件内侧的胎冠层倾斜。这种倾斜致使胎冠层的曲率在正和负之间交替变化，并且相应地致使胎冠层的金属增强体的压缩/拉伸负荷交替循环。
[0084]
还应注意，在模制和固化轮胎时，由于在制造过程中各种弹性体部件和增强体的运动，用于农业车辆的轮胎的胎冠层通常在周向方向和轴向方向上均具有初始曲率。这些初始变形与由凸块倾斜引起的变形相结合，因此在轮胎行驶时同样致使胎冠层的金属增强体的压缩/拉伸负荷的循环。
[0085]
因此，根据该优选变体形式的胎冠层弹性金属增强体能够更好地承受上述压缩/拉伸负荷的循环，从而使得改善轮胎的胎冠增强件的耐久性并因此延长轮胎的使用寿命。
[0086]
根据上述优选变体形式的一个特定实施方案，胎冠层的任何金属增强体是结构为1xn的多线股缆线，其包括具有螺旋缠绕的n根线股的单个层，每根线股包括具有螺旋缠绕的m根内部丝线的内层和具有围绕内层螺旋缠绕的p根外部丝线的外层。
[0087]
根据低压轮胎的第一变体形式，用于农业车辆的轮胎是在etrto标准(在其“标准手册-2018”的专用于“农业设备轮胎”的部分中)的含义内的if(改进屈曲)型轮胎。
[0088]
根据低压轮胎的第二变体形式，用于农业车辆的轮胎是在etrto标准(在其“标准手册-2018”的专用于“农业设备轮胎”的部分中)的含义内的vf(极高屈曲)型轮胎。
附图说明
[0089]
由未按比例绘制的示意性图1至图8说明本发明的特征：
[0090]-图1：根据本发明的用于农业车辆的轮胎的子午半截面。
[0091]-图2：根据本发明的用于农业车辆的轮胎的立体图。
[0092]-图3：胎体层部分的横截面图。
[0093]-图4：胎体层的支配在拉伸下的行为的模型规律，所述胎体层包括根据本发明的优选实施方案的混合型织物增强体。
[0094]-图5：根据本发明的优选实施方案的第一变体形式的用于胎体层的混合型织物增强体的截面。
[0095]-图6：根据本发明的优选实施方案的第二变体形式的用于胎体层的混合型织物增强体的截面。
[0096]-图7：根据本发明的优选实施方案的第三变体形式的用于胎体层的混合型织物增强体的截面。
[0097]-图8：包括根据本发明的两个实施方案变体形式的混合型织物增强体的胎体层和包括作为参考考虑的现有技术的织物增强体的胎体层各自的支配在拉伸下的行为的规律。
具体实施方式
[0098]
图1是根据本发明的用于农业车辆的轮胎1在子午平面yz中的子午半截面。用于农业车辆的轮胎1旨在安装在具有标称直径dj的轮辋5上并且被充气至至多等于240kpa的推荐最小压力。它具有外直径d并且沿径向从外侧到内侧包括胎面2、胎冠增强件3和胎体增强件4。胎面2包括通过空隙23彼此间隔开的胎面花纹元件22，并且具有在胎面表面25和支承表面24之间测得的至少等于20mm且至多等于60mm的径向高度h，所述支承表面24平行于所述胎面表面25并且与最深空隙的底部相切。胎面2具有轴向宽度l并且包括两个轴向外基本上纵向空隙231，两个轴向外基本上纵向空隙231位于穿过胎面2中间的赤道平面xz的两侧并且彼此间隔开至少等于0.5*l的平均轴向距离l1。在图的半截面中，仅示出了在轴向外纵向空隙231与赤道平面xz之间的轴向半宽度l和半距离l1/2。此外，胎面2具有至少等于30％且至多等于60％的总体积空隙率tev，所述总体积空隙率tev定义为空隙23的体积vc与介于支承表面24和胎面表面25之间的假定没有空隙的胎面2的总体积v之比。胎冠增强件3包括两个胎冠层(31、32)，每个胎冠层包括金属增强体，所述金属增强体涂覆有基于弹性体的材料，相互平行，从一个层至下一个层交叉，并且与轮胎的周向方向xx’形成至少等于10
°
的角度。胎体增强件4包括单个胎体层41，所述胎体层41包括织物增强体，所述织物增强体涂覆有基于弹性体的材料，相互平行，从一个层至下一个层交叉，并且与轮胎的周向方向xx’形成至少等于85
°
且至多等于95
°
的角度。
[0099]
图2为根据本发明的用于农业车辆的轮胎1的立体图。胎面2包括通过空隙23彼此间隔开的胎面花纹元件22，并且具有在胎面表面25和支承表面24之间测得的至少等于20mm且至多等于60mm的径向高度h，所述支承表面24平行于所述胎面表面25并且与最深空隙的底部相切。在所示的实施方案中，凸起元件一起被组合成周向的五排花纹块。花纹块22通过空隙23彼此间隔开，所述空隙23在周向方向上基本上是纵向的或者在轴向方向上基本上是横向的。胎面2包括至少两个周向分布的基本上纵向的轴向外空隙231，所述空隙231充当铰链并且使得胎面的扁平化更容易。最后，胎面2具有开口胎面花纹，其具有至少等于30％且至多等于60％的总体积空隙率tev，所述总体积空隙率tev定义为空隙23的体积vc与介于支
承表面24和胎面表面25之间的假定没有空隙的胎面2的总体积v之比。
[0100]
图3为胎体层41的一部分的横截面图，该横截面是与增强体411的方向垂直地截取的。胎体层41包括涂覆有基于弹性体的材料412的织物增强体411。它具有总厚度et和与增强体的直径相对应的修整厚度e。根据本发明，该修整厚度e的平均值需要至少等于2mm。该修整厚度e是在胎体层部分的横截面上测得的。图2示出了间距p，即两个相继增强体的等分线之间的距离。
[0101]
图4示出了胎体层的支配在拉伸下的行为的模型规律，所述胎体层包括根据本发明的优选实施方案的混合型织物增强体。支配行为的该规律表示施加至胎体层的单一拉伸力f(以dan/cm表示)随其相对伸长a(以％表示)的变化。在所示实施例中，断裂强度fr等于775dan/cm。此外，胎体层在1％伸长下产生的等效力下的割线模量m1满足割线模量m1与断裂强度fr之比m1/fr等于3.5，因此小于4。
[0102]
图5示出了根据本发明的优选实施方案的第一变体形式的用于胎体层的混合型织物增强体的截面。在该第一变体形式中，胎体层的混合型织物增强体包括由两根芳纶所制多丝线股(a)和单根尼龙所制多丝线股(n)构成的组件(a/a/n)，这些线股螺旋缠绕在一起。
[0103]
图6示出了根据本发明的优选实施方案的第二变体形式的用于胎体层的混合型织物增强体的截面。在本发明的优选实施方案的该第二变体形式中，胎体层的混合型织物增强体包括由单根芳纶所制多丝线股(a)和单根尼龙所制多丝线股(n)构成的组件(a/n)，这些线股螺旋缠绕在一起。
[0104]
图7示出了根据本发明的优选实施方案的第三变体形式的用于胎体层的混合型织物增强体的截面。在该第三变体形式中，胎体层的混合型织物增强体包括由芯部和层构成的组件(n+a/a/a)，所述芯部由尼龙所制的第一多丝线股(n)构成，所述层包括三根由芳纶所制的第二多丝线股(a)，所述层的第二线股围绕所述芯部螺旋缠绕在一起。这种类型的混合型织物增强体通常被称为“芯部插入”型增强体。
[0105]
图8示出了包括根据图5和图7所示的实施方案变体形式的混合型织物增强体的胎体层和包括作为参考考虑的现有技术的织物增强体的胎体层各自的支配在拉伸下的行为的规律。支配行为的每一规律表示施加至胎体层的单一拉伸力f(以dan/cm表示)随其相对伸长a(以％表示)的变化。支配行为的规律i1涉及包括混合型织物增强体的胎体层，所述胎体层的混合型织物增强体包括由两根芳纶所制多丝线股(a)和单根尼龙所制多丝线股(n)构成的组件(a/a/n)，这些线股螺旋缠绕在一起。支配行为的规律i2涉及这样的胎体层，其所包括的混合型织物增强体包括由芯部和层构成的组件(n+a/a/a)，所述芯部由尼龙所制的第一多丝线股(n)构成，所述层包括三根由芳纶所制的第二多丝线股(a)，所述层的第二线股围绕所述芯部螺旋缠绕在一起。支配行为的规律e涉及包括织物增强体的胎体层，所述织物增强体包括具有两根参考现有技术的由pet(聚对苯二甲酸乙二醇酯)类型的聚酯制成的多丝线股的组件(pet/pet)。对于支配行为的相应规律i1和i2，胎体层在1％伸长下产生的等效力下的割线模量m1满足割线模量m1与胎体层的断裂强度fr之比m1/fr分别等于3.5和0.8，因此小于4。断裂强度fr分别对于i1而言等于775dan/cm，对于i2而言等于641dan/cm。将上述值与参考现有技术进行比较，参考现有技术中m1/fr之比等于7.7，断裂强度fr等于213dan/cm。因此，根据本发明的胎体层具有比参考低的在1％伸长下的割线模量m1以及更高的断裂强度fr，断裂强度fr是针对比参考小至少50％的相对断裂伸长ar获得的。
[0106]
本发明更具体地是在用于农业车辆的轮胎的情况中研究的，所述轮胎具有尺寸710/70r42 vf，即具有根据etrto标准中定义的截面宽度s＝710mm，截面高度与截面宽度之比h/s＝70％，并且安装轮辋具有直径dj＝42英寸＝1066.8mm。该轮胎也是vf(极高屈曲)型轮胎。从以上特征可以推导出轮胎的外半径r＝rj+h，其中轮辋半径rj等于dj/2＝533.4mm，h＝0.7*s＝497mm。在这些条件下，r等于533.4+497＝1030.4mm。取cs*pmax等于1000kpa，参考阈值强度fs等于fs＝(cs*pmax*10-3
)*((r
2-((r+rj)/2)2)/2)/rj＝103*10-3
*((1030.4
2-((1030.4+533.4)/2)2)/2)533.4＝422dan/cm。因此，由单个胎体层构成的胎体增强件一定具有至多等于2mm的平均厚度e和至少等于fs＝422dan/cm的断裂强度fr。
[0107]
下表1呈现了进行比较的胎体层的各自织物增强体的特征，这些胎体层对应于支配行为的规律示于图8中的胎体层，即参考胎体层、根据第一实施方案的胎体层i1和根据第二实施方案的胎体层i2，所述参考胎体层的织物增强体包括具有两根pet所制线股的组件，所述胎体层i1的混合型织物增强体包括由两根芳纶所制多丝线股和单根尼龙所制多丝线股构成的组件，所述胎体层i2的混合型织物增强体包括由芯部和层构成的组件，所述芯部由尼龙所制的第一多丝线股构成，所述层包括三根由芳纶所制的第二多丝线股。
[0108]
[表1]
[0109][0110][0111]
表1中的特征的定义：
[0112]-线股的支数(tex)：长度等于10000m的多丝线股的以g计的质量(1tex＝1g/10000m)。
[0113]-线股的捻度t(圈/米)：施加的捻合圈的数量。第一个值是在第一捻合方向s上施加至多丝线股的捻度，第二个值是在与第一捻合方向相反的第二捻合方向z上施加至具有基本多丝线股的组件的捻度。
[0114]-捻系数k：捻系数k定义为关系式k＝t x[(count/(1000.ρ)]
1/2
，其中具有基本多丝线股的组件(即增强体)的捻度t以每米的圈数表示，增强体的支数以tex(长度等于
10000m的增强元件的以g计的质量)表示，最后ρ是材料的每单位体积的密度或质量(以g/cm3计)(例如：纤维素为约1.50g/cm3，芳纶为1.44g/cm3，诸如pet的聚酯为1.38g/cm3，尼龙为1.14g/cm3)。在混合型增强体的情况下，ρ是由增强元件的材料的相应支数加权的密度的平均值。
[0115]-密度(增强体数量/分米)：每分米胎体层的增强体的数量。它是分隔两个相继增强体的等分线的间距p的倒数。
[0116]-增强体的直径d(mm)：在构成增强体的多丝线股组件上外接的圆的直径。
[0117]-层厚et(mm)：胎体层的总厚度，等于增强体的直径d和弹性体配混物(称为表层配混物，涂覆增强体的两侧)的厚度之和。胎体层的修整厚度e等于增强体的直径d。
[0118]
下表2呈现了根据参考的胎体层e和根据本发明的实施方案变体形式的各个胎体层i1和i2的以下机械特征：
[0119]
[表2]
[0120][0121]
将包括具有三个胎体层(每个胎体层具有表1和表2中参考e的特征)的胎体增强件的参考轮胎与包括具有单个胎体层(其具有表1和表2中变体形式i1和i2的特征)的胎体增强件的两个轮胎进行比较。下表3呈现了该比较：
[0122]
[表3]
[0123][0124]
表3表明，变体形式i1和i2的胎体增强件明显符合本发明的两个基本特征：平均厚度e小于2mm，甚至小于1.2mm，断裂强度fr大于参考阈值强度fs＝422dan/cm。
[0125]
下表4呈现了参考e和实施方案变体形式i1的胎面花纹和胎冠增强件的特征以及
胎体增强件的特征。
[0126]
[表4]
[0127][0128]
发明人所针对的并且通过本发明提出的单层胎体增强件所获得的在轮胎的结构刚度方面的降低也可以通过将所述单层胎体增强件与厚度小于参考轮胎的胎冠增强件和胎面组合来增强。因此，胎冠增强件有利地包括两个具有弹性金属增强体的胎冠层，而不是六个具有人造丝所制织物增强体的层。此外，具有凸起胎面花纹的常规胎面也有利地包括具有较小径向高度(45mm，而不是65mm)的花纹块的胎面花纹，因此较薄，但体积空隙率较低(小于50％，而不是大于60％)，因此更加封闭。具有花纹块的这种胎面花纹最后包括两个轴向外纵向空隙，所述两个轴向外纵向空隙彼此相距足够远(568mm)以提供铰链功能，从而确保胎面的扁平化更容易。