提高用于车辆车轮的轮胎的性能的方法和用于车辆车轮的轮胎的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明的目的是提供一种用于提高用于车辆车轮的轮胎的性能的方法。本发明还 涉及一种用于车辆车轮的轮胎，特别地涉及UHP(超高性能)赛车轮胎，更加一般地涉及装备 超高性能车辆的驱动轮(通常为后轮）的轮胎。这种车辆能够实现高驾驶性能，其最大功率 为约数百马力(500CV至1000CV)并且最大转矩为数百Nm(500Nm至lOOONm)。
【背景技术】
[0002] 用于车辆车轮的轮胎通常包括与带束结构相联的胎体结构。在相对于带束结构的 径向靠外位置布置有胎面带。UHP(超高性能)型轮胎通常设置有带束结构，所述带束结构设 置有径向外部增强层，所述径向外部增强层包括结合在弹性体材料中的增强帘线，所述增 强帘线相对于轮胎的圆周方向基本成零角度布置。
[0003] UHP轮胎的径向外部增强层能够包括由芳纶纱线和尼龙纱线获得的混合类型的帘 线。例如在文献EP 0 571 204、US 6799618、US7337817、US 6533012和EP 2 065 222以及本 申请人名下的文献W02005002884中提供了这种类型的轮胎的示例。
[0004]在W02005002884中，所描述的轮胎包括带束层，所述带束层包括至少一个第一细 长元件和至少一个第二细长元件，所述细长元件沿着轮胎的大体圆周方向螺旋地卷绕，第 一和第二细长元件沿着带束层的轴向延伸部交替布置，所述第一细长元件是混合帘线，所 述混合帘线包括捻在一起的具有高弹性模量的至少一根长丝和具有低弹性模量的至少一 根长丝，而所述第二细长元件的弹性模量低于所述第一细长元件的弹性模量。
[0005] 在EP 0 571 204中，描述的轮胎包括带束结构和圆周增强带束层，所述圆周增强 带束层由胎肩区域中的叠置的条以及传统的中间增强层构成，其中，所述叠置的条包括混 合材料，所述混合材料由芳香聚酰胺(polyaramid)和聚酰胺(polyamide)构成，并且所述传 统的中间增强层布置在两个胎肩增强层之间。
[0006] 文献US 6799618描述了这样的轮胎，所述轮胎包括子午线胎体（radial carcass)、胎面带和插置在胎面带和胎体之间的增强结构。增强结构包括带束结构，所述带 束结构设置有两个带束帘布层和相对于所述两个带束帘布层位于径向外部的一个或者两 个层，所述增强带束帘布层具有尼龙(940dTex)和芳纶（llOOdTex)的混合帘线，所述混合帘 线相对于轮胎的圆周方向形成介于〇度和5度之间的角度。
[0007] 文献US 7337817示出了这样的子午线轮胎(radial tyre)，所述子午线轮胎包括 至少一个带束层，在所述带束层中螺旋地并且与轮胎自身的圆周方向近似平行地卷绕一条 或多条橡胶覆盖的帘线。带束的帘线是通过捻芳纶纤维（llOOdTex)的带与尼龙纤维 (940dTex)的带获得的混合帘线。
[0008] 文献US 6533012示出了一种轮胎，所述轮胎包括胎冠结构，所述胎冠结构设置有： 具有平行增强帘线的至少一个增强帘布层，所述平行增强帘线相对于圆周方向以介于约10 度和约45度之间的角度定向；和至少一个纺织帘线的帘布层，所述至少一个纺织帘线的帘 布层螺旋地卷绕并且圆周定向。纺织帘线能够是芳纶（1670dTex)-尼龙（HOOdTex)混合类 型的。
[0009] 文献EP 2 065 222示出了一种子午线型的轮胎，所述子午线型的轮胎设置有辅助 增强层，所述辅助增强层由沿着圆周方向卷绕在带束层的外周表面上的有机纤维的混合帘 线构成。所述有机纤维帘线通过将具有高弹性模量（大于l〇〇〇〇MPa)的纱线（例如芳纶 llOOdTex)与尼龙(940dTex)制成的具有低弹性模量的纱线捻在一起获得。
【发明内容】
[0010] 近年来，汽车制造商将性能越来越高的车辆引入到市场中，这也是由于与能够输 出非常高且基本瞬时的转矩的电动机匹配。例如参照混合动力型法拉利2013( "LaFerrari" 型），其具有接近1000CV的总功率和接近lOOONrn的总转矩。
[0011] 本申请人观察到典型的增强带束结构在承受所述车辆能够产生的应力时不再能 充分保证轮胎的尺寸稳定性和完整性。
[0012] 本申请人还观察到，对于确保在高速度和非常高的速度条件下的性能和完整性问 题，增加处于径向叠置位置的0°的增强层的数量可能并不是令人满意的解决方案。增加增 强层的数量涉及到增加轮胎的径向外部区域中的质量，在电动机传递到车轮的速度和转矩 相同的情况下，增加增强层的数量将导致施加在所述区域中的惯性力增大。
[0013] 随着应力增大，由于多个增强层而实现的刚性增大可能一方面不会有效减小径向 和/或切向变形，并且另一方面可能会不利于包括轮胎的完整性，特别胎冠区域中的轮胎完 整性。
[0014] 在轮胎的胎冠区域中，在高滚动速度条件下，径向更靠外的层更大程度地受到离 心力作用的影响（提升现象）。在这个区域中，径向变形突出，这倾向于提升胎面的中央部 分，结果是减小了胎印区域的宽度。
[0015] 变形和各层(特别地带束层)之间的分离趋势导致性能降低，并且能够导致轮胎相 对快速地退化。
[0016] 在胎冠区域的靠近侧壁的部分中（边缘和胎肩），带束结构的轴向端部并且特别是 所谓的零度带束的轴向端部受到的约束小于带束结构的中央部分受到的约束。
[0017] 因此，带束的轴向端部在滚动期间更加自由地变形，并且因此需要更大的约束，以 防止变形和温度升高，尤其是在高速条件下。
[0018] 可以通过这样的带束结构获得这种约束作用，所述带束结构的刚性由于存在与带 束结构的轴向端部相连的两个或更多个零度带束层而更高。
[0019] 本申请人观察到轮胎抵抗离心径向变形的能力能够影响车辆在行驶时以及在在 高速条件下完成的操纵期间的性能。然而，本申请人观察到，如果能够通过具有基本沿着圆 周方向布置的更多刚性增强元件(所谓的零度带束）的带束层获得更高的"保持"作用的抵 抗高速时的提升效应，则这个更高的刚性将对轮胎的性能产生不利影响。例如，由于零度带 束的增大的刚性导致的机动车辆的更高的响应能力会影响车辆的悬架系统，从而触发不利 于机动性的滚动。
[0020] 本申请人把注意力转到混合增强件的领域，并且特别是转到通过捻转高模量纱线 和低模量纱线而获得的增强件(例如通过由芳香聚酰胺纤维制成的纱线和聚酰胺纤维制成 的纱线形成的混合部件)的领域。
[0021] 本申请人观察到运动领域的帘线是混合帘线，其由线密度为1670dtex-1680dtex 的芳香聚酰胺纱线(芳香族聚酰胺)和线密度为1400dTex的尼龙获得。
[0022] 为了增大包含在零度带束中的增强元件的刚性，本申请人尝试采用由具有非常高 的线密度的芳纶纤维制成的纱线。这种元件(例如，由线密度大于3000dtex的芳香聚酰胺纤 维纱线和线密度为1400dtex的尼龙纱线形成的帘线)并不是适当的，原因在于形成增强元 件的纱线的截面增大导致橡胶覆盖的带束层的厚度增大。这种厚度增大导致层的总质量增 大，这与期望地减小轮胎的径向外部区域中的惯性相反。
[0023] 本申请人观察到通过使用具有低线密度的芳纶纤维形成的芳纶-尼伦纤维制成的 混合增强元件并不适当。即使能够使得所获得的帘线具有良好的弹性模量并且能够获得相 对薄的增强层(其包括位于弹性体基体内的多个这种帘线），这种帘线和所形成的带束层也 不具备足够的韧性，原因在于帘线的破坏荷载相对于基准帘线太低。
[0024] 在这个背景下，并且在彼此矛盾的不同需求的条件下，本申请人提出了提高轮胎 在高速条件下的性能(尤其是操纵性能）的问题。
[0025] 本申请人发现能够通过为车辆装配这样的轮胎来提高车辆的高速性能，特别地其 操纵性能，所述轮胎包括带束结构，所述带束结构包括带束结构的径向外部圆周带束层，所 述径向外部圆周带束层包括多根混合增强帘线，所述多根混合增强帘线相对于轮胎的赤道 面(X-X)按照大体零角度布置，每一根所述混合增强帘线均由两根芳香族聚酰胺纤维纱线 (芳纶纤维)和一根聚酯和/或脂肪族聚酰胺纤维纱线形成，其中，每一根芳香族聚酰胺纤维 纱线均具有根据2002年版的用于对芳纶纤维纱线的BISFA标准-测试方法测量的小于或等 于约1500dTex的线密度和等于或大于约6000cN/tex的初始模量。
[0026] 根据第一方面，本发明涉及一种通过为车辆装配这样的轮胎来提高车辆的高速性 能、特别是其操纵性能的方法，所述轮胎包括带束结构，所述带束结构包括带束结构的径向 外部圆周带束层，所述径向外部圆周带束层包括多根混合增强帘线，所述多根混合增强帘 线相对于轮胎的赤道面(X-X)按照大体零角度布置，每一根所述混合增强帘线均由两根芳 香族聚酰胺纤维纱线(芳纶纤维)和一根聚酯和/或脂肪族聚酰胺纤维纱线形成;其中，每一 根芳香族聚酰胺纤维纱线均具有根据2002年版的用于对芳纶纤维纱线的BISFA标准-测试 方法测量的小于或等于约1500dTex的线密度和等于或大于约6000cN/tex的初始模量。
[0027] 根据另一方面，本发明涉及一种用于车辆车轮的轮胎，所述轮胎包括带束结构，所 述带束结构包括带束结构的径向外部圆周带束层，所述径向外部圆周带束层包括多根混合 增强帘线，所述多根混合增强帘线相对于轮胎的赤道面(X-X)按照大体零角度布置，每一根 所述混合增强帘线均由两根芳香族聚酰胺纤维纱线(芳纶纤维)和一根聚酯和/或脂肪族聚 酰胺纤维纱线形成，其中，每一根芳香族聚酰胺纤维纱线均具有根据2002年版的用于对芳 给纤维纱线(para-aramid)的BISFA标准-测试方法测量的小于或等于约1500dTex的线密度 和等于或大于约6000cN/tex的初始模量。
[0028] 本发明在上述方面中的至少一个方面中能够具有以下描述的优选特征中的一个 或多个。
[0029]优选地，通过加捻处理组装所述两根芳香族聚酰胺纤维纱线(芳纶纤维)和所述聚 酯和/或脂肪族聚酰胺纤维纱线。
[0030]优选地，通过沿着多个螺旋卷绕连续细长元件来组装带束结构的径向外部圆周