CN102149548B - 具有可变表面面积的轮胎胎面和轮胎 - Google Patents

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Abstract

本发明的具体实施方案包括具有多个磨损层的多阶段式轮胎胎面，每个所述层位于轮胎胎面的不同深度的位置，所述胎面包括一个或多个胎面元件，该胎面元件包括接触表面并具有第一磨损层和第二磨损层，其中该第二磨损层位于该第一磨损层的下方。该轮胎胎面还包括纵向凹槽，该纵向凹槽在所述胎面元件的第二磨损层当中沿着纵向方向延伸，其中在所述第一磨损层的深度已经被磨损之后，所述纵向凹槽变得暴露出来。所述轮胎胎面还包括一个或多个横向凹槽，该横向凹槽在所述胎面元件的第二磨损层当中沿着横向方向而从所述纵向凹槽延伸。本发明还提供了用来形成多阶段式胎面的多个部分的模具元件。

Description

具有可变表面面积的轮胎胎面和轮胎
技术领域
本发明大体涉及轮胎胎面。更加具体而言，本发明涉及具有可变表面面积的轮胎胎面。 
背景技术
轮胎胎面大体围绕轮胎的外圆周延伸，从而作为轮胎和轮胎上的行驶表面(工作表面)之间的中间物来进行工作。轮胎胎面和工作表面之间的接触沿着轮胎的足迹而产生。轮胎胎面提供了抓地力来抵抗轮胎的滑动，这种滑动可能发生在在轮胎加速、制动、和/或转弯过程中。轮胎胎面还可以包括胎面元件和胎面特征，所述胎面元件例如为肋条或突缘，所述胎面特征例如为凹槽和细沟槽，当轮胎在特定条件下运行的时候，这些轮胎元件或特征当中的每一个都可以有助于提供目标轮胎性能。 
轮胎制造商面临的一个普遍问题是如何延长轮胎胎面的寿命。一个解决方案是增大胎面厚度；然而，增大胎面厚度(亦即，深度)大体上增大了热量的产生和滚动阻力。因此，可能希望减小轮胎胎面的厚度来增大胎面的刚性，从而改进了胎面的滚动阻力和胎面的工作温度。那么，这可以允许使用具有改进的磨损率的改善的胎面混合物，其例如可以包括SBR或其它高迟滞性的混合物，即使该改进的混合物可能会另外增大胎面工作温度和/或滚动阻力。这是因为，降低胎面厚度可以减小或抵消高迟滞性的胎面混合物的效果。 
轮胎制造商面临的另一个普遍问题是，如何在轮胎的寿命期间保持和/或提高轮胎性能。例如，可能希望保持和/或提高在潮湿和/或越野条件下胎面磨损时的轮胎性能。通常用于潮湿和/或越野轮胎条件下的轮胎大体包括具有表面和容积孔隙的胎面。在磨损的多个胎面阶段当中保持或提高潮湿和/或越野性能的尝试当中，现有的表面孔隙和容积孔隙可以增大尺寸来为磨损的轮胎胎面提供额外的孔隙，或者添加了 额外的表面特征来增大孔隙。然而，这些选择可能增大了轮胎的初始或早期阶段中的表面和/或容积空隙，其增大程度超出了所希望的那样，并且/或者轮胎变得刚度较小，这些当中的每一个都负面影响了轮胎性能。因此，需要一种轮胎胎面，其提供了特别是在胎面宽度的中心或中间部分当中在磨损阶段下的增大的孔隙性能，而不牺牲轮胎的性能。 
发明内容
本发明的具体实施方案包括具有多个磨损层的轮胎胎面。本发明的具体实施方案包括多阶段式轮胎胎面，该轮胎胎面具有接触表面和多个磨损层，每个所述层位于轮胎胎面的不同深度的位置，所述胎面包括一个或多个胎面元件，该胎面元件包括接触表面并具有第一磨损层和第二磨损层，其中该第二磨损层位于该第一磨损层的下方。该多阶段式轮胎胎面还包括纵向凹槽，该纵向凹槽在所述胎面元件的第二磨损层当中沿着纵向方向延伸，其中在所述第一磨损层的深度已经被磨损之后，所述纵向凹槽变得暴露出来。所述多阶段式轮胎胎面还包括一个或多个横向凹槽，该横向凹槽在所述胎面元件的第二磨损层当中沿着横向方向而从所述纵向凹槽延伸。 
本发明的具体实施方案还包括一种模具元件，其用来在多阶段式轮胎胎面当中形成至少一个磨损层，所述轮胎胎面具有接触表面和厚度，该模具元件包括纵向凹槽模壳，该纵向凹槽模壳能够在所述接触表面的下方的胎面厚度的一部分内形成埋没的纵向凹槽。所述模具元件还包括一个或多个横向凹槽模壳，该横向凹槽模壳沿着所述纵向凹槽模壳的长度设置，每个横向凹槽模壳相对于纵向凹槽模壳的纵长方向而呈一定角度延伸，其中每个横向凹槽构件能够在所述接触表面的下方的胎面厚度的一部分内形成埋没的横向凹槽。所述模具元件还包括纵向细沟槽模壳，该纵向细沟槽模壳从纵向凹槽构件延伸，并能够在所述胎面内形成纵向细沟槽。所述模具元件还包括横向细沟槽模壳，该横向细沟槽模壳沿着横向凹槽模壳的长度延伸，并能够在所述胎面内形成横向细沟槽。 
从本发明的具体实施方案的以下更加具体的描述中能够使得本发明的上述和其它目标、特征和优点变得显而易见，附图中示出了本发 明的具体实施方案，其中相同的附图标记表示本发明相同的部分。 
附图说明
图1是根据本发明实施方案的多阶段式轮胎胎面的俯视立体图。 
图2是按照本发明实施方案的图1当中的多阶段式轮胎胎面的横截面视图。 
图3是根据本发明实施方案的图1当中所示的胎面的中间突缘的俯视图。 
图4是根据本发明实施方案的图1当中所示的突缘的剖视立体图。 
图5是根据本发明实施方案的图1当中的多阶段式轮胎胎面的俯视立体图，所述胎面显示为已磨损的状态，从而暴露出第二磨损层。 
图6是根据本发明实施方案的模具元件的立体图，在轮胎模制过程中使用该模具元件以形成图1当中的轮胎胎面。 
图7是图7中所示的模具元件的俯视图。 
图8是表示参考轮胎(轮胎REF)和轮胎A的制动粘合性能(Mu)的分析图表，其中轮胎A包含有类似于图1-5中所示的胎面的胎面，轮胎REF表示传统设计的轮胎。每个轮胎的制动性能是当轮胎在每小时64千米下(KPH)在抛光的混凝土运转表面下运转的时候，在各个磨损(磨光)的胎面深度下进行测量的，所述混凝土运转表面具有1.5毫米(mm)的停滞水。 
具体实施方式
本发明的具体实施方式提供了具有多个磨损阶段或磨损层的轮胎胎面。大体上已知当轮胎磨损时，外胎面表面磨损穿透轮胎胎面的深度或厚度。通过利用各种轮胎特征，例如细沟槽和凹槽，牵引边缘和孔隙可以添加至胎面的外表面来提高轮胎性能。孔隙可以包括表面空隙或者容积孔隙。表面孔隙表示沿着轮胎表面存在的孔隙量。存在于轮胎的接触补片当中(亦即，轮胎的足迹)的孔隙量通常被考虑和分析，该接触补片是轮胎和轮胎的运转表面之间的界面。因此，接触补片是轮胎胎面和操作表面之间的接触区域，并包括与轮胎胎面的接合部分相关联的任何接触表面和表面孔隙。胎面接触表面面积和接触补 片的整个面积(亦即，胎面接触表面加上胎面表面孔隙)之间的比值称为接触表面比值(“CSR”)。也对容积孔隙量进行了考虑和分析，因为可以希望该孔隙在潮湿或者越野条件下对水进行引导。在本发明的各种实施方案当中，胎面特征被埋没(亦即，位于或者包含在...之内)在胎面深度当中，以提供具有多个磨损层的轮胎胎面。初始的磨损层包括新轮胎的外胎面表面，而当所需量的胎面从轮胎中磨损之后，与一个或多个埋没的(亦即，隐藏的)磨损层相关联的胎面特征则暴露出来。随后(新)暴露出来的磨损的胎面表面作为胎面的接触表面来工作。隐藏的胎面层可以包括或不包括胎面特征的布置，例如孔隙、细沟槽、和/或凹槽，从而提供具有特定性能特性的胎面接触表面，其例如可以包括：具有所需的CSR、容积孔隙、和/或多个牵引边缘。胎面特征的布置还可以影响胎面刚度，该胎面刚度可以根据所需来改变胎面和轮胎性能。 
在轮胎胎面的寿命期间保持或者提高轮胎性能的尝试当中，具有多个磨损阶段的轮胎胎面大体表示为10。在图1-5所示的实施方案当中，胎面10大体包括一个或多个胎面元件12，每个胎面元件12可以包括肋或者突缘。肋大体围绕胎面的长度延伸，其中所述长度与相关的轮胎的周长相关联。独立的肋以及独立的突缘可以被纵向凹槽14分隔。纵向凹槽14以及被埋没的(亦即，内部的)纵向凹槽20沿着胎面10的长度而纵长延伸，该延伸包括平行于胎面中心线CL延伸或者在正交于轮胎的转动轴线的平面内延伸，或者相对于该中心线CL或正交平面成一定角度延伸。周向凹槽是纵向凹槽14，其延伸了轮胎胎面10的整个长度或者圆周。肋可以通过多个横向凹槽而分解成多个区段或者突缘，所述横向凹槽例如为埋没的横向凹槽24。诸如凹槽24的横向凹槽沿着胎面10的宽度在与胎面中心线CL或者纵向凹槽14、20呈一定角度下侧向地延伸。可以存在突缘，而不与肋相关联，亦即换言之，突缘可以任意布置，而不是沿着轮胎胎面10的长度以整齐的方式共同延伸，从而形成或者呈现分割的肋。 
在一个实施方案当中，如图1-5所示，胎面元件12可以包括一个或多个中间胎面元件12a，每个中间胎面元件12a大体位于一对胎肩胎面元件12b之间。胎肩元件12b大体沿着胎面10的侧面进行定位。多 个胎面元件12被纵向凹槽14分隔。胎面10包括顶表面16和底表面18。顶表面16大体与轮胎的外表面相关联，并且其至少一部分可以形成足迹内的胎面接触表面。顶表面16还可以包括表面特征，该表面特征可以包括凹进或突出部以实现功能性或者装饰性的目的。表面特征大体延伸到胎面10当中的大约5mm或者更浅，并可以包括例如凹陷30。顶表面16可以存在于初始的(新的)或者之前磨损的状态16a当中，或者存在于随后磨损的状态16b当中，例如如图5所示的那样。底表面18大体位于与顶表面16相对的位置，并用来接合轮胎的胎体或者用来接合插置到胎面和轮胎胎体之间的零件，该零件可以例如包括子胎面或者缓冲胶层。胎面10在顶表面16和底表面18之间延伸，该胎面10大体包括厚度DT。在具体实施方案当中，胎面厚度DT的测量值为15到25毫米(mm)；然而，在更大的胎面厚度DT上，对可以使用的胎面混合物的选择限制也更大。例如，使用SBR或者其它高迟滞性的混合物可能会更加难于在较厚的胎面厚度DT上使用。 
继续参考图1-5，胎面10大体包括埋没的纵向凹槽20，该纵向凹槽20在胎面的顶表面16a下方的深度Do20下在一个或多个胎面元件12中内部延伸。纵向凹槽20大体与嵌合的或隐藏的磨损阶段或磨损层相关联，如图5所示，在深度Do20从胎面10的一部分磨损之后，该磨损阶段或磨损层可以变得暴露出来。当胎面10的一部分磨损穿透深度Do20的时候，之前埋没的纵向凹槽20变得暴露出来，以对磨损的胎面表面16b提供额外的表面孔隙，并且提供与胎面表面16b连通的额外的容积孔隙。暴露的纵向凹槽20还可以减少相关联的胎面元件12的刚度，并提供额外的牵引边缘，该牵引边缘比之前存在的边缘更加有效，例如举例来说那些与细沟槽22相关联的边缘。例如当凹槽20和顶表面16之间没有细沟槽22延伸的时候，可以设置额外的牵引边缘。在具体实施方案当中，Do20等于或大于4mm。每个埋没的纵向凹槽20的横向宽度可以包括任何所需的距离。在示例性的实施方案当中，每个埋没的纵向凹槽20的宽度在4到5mm之间。 
每个纵向凹槽20大体定位于胎面的底表面18上方的最小距离Du20的位置处。通过将纵向凹槽20保持在轮胎带束层上方的一定距离Du20，提供了过多的胎面材料来作为轮胎的将来处理和性能的子胎面。 在具体实施方案当中，距离Du20可以大于2mm，在其它实施方案当中大于3.5mm。此外，Du20可以等于或大于Du14的一半，其中Du14是凹槽14的底部和胎面10的底部18之间的距离。纵向凹槽20还包括高度H20，该高度H20可以延伸任何所需的距离。在具体实施方案当中，高度H20可以等于或大于Do20的20％。在其它实施方案当中，高度H20可以等于或大于2mm。高度H20还可以延伸的最大距离等于距离Do20的400％，并且在具体实施方案当中，等于Do20的200％，在其它实施方案当中，等于Do20的100％。 
纵向凹槽20还如上面所述的那样大体沿着胎面10的长度延伸，因此可以(或者可以不)延伸胎面10的大约整个长度，以形成周向凹槽。由此得出，纵向凹槽20可以(或者可以不)穿过胎面元件12的长度而延伸到其外表面，所述胎面元件12例如是肋或者突缘，所述外表面例如为前外表面和后外表面19a。尽管图中所示的实施方案显示了纵向凹槽20在中间胎面元件12a内延伸，纵向凹槽20还可以在任何胎面元件12当中延伸，其包括一个或多个中间胎面元件12a和/或胎肩元件12b。对于任何纵向凹槽20而言，深度Do20或Du20可以沿着该凹槽20的长度变化，并且/或者可以从位于胎面10当中的其它凹槽20、24处变化。类似地，对于任何凹槽20而言，凹槽高度H20可以沿着凹槽20的长度变化，并且/或者从其它凹槽20、24的高度开始变化。通过使得每个凹槽20具有不同的(亦即，独立的)深度Do20或Du20和高度H20，可以提供各种磨损阶段来使得隐藏的凹槽或者孔隙在不同的磨损胎面阶段或深度下暴露出来。因此，可以在胎面10内设置多个磨损阶段(亦即，两个或更多个)。在图5所示的实施方案当中，中间胎面元件12a包括具有深度Do20的第一磨损阶段和对应于凹槽高度H20的第二磨损阶段。 
如图1-5所示，一个或多个埋没的横向凹槽24可以在顶表面16a下方的深度Do24下在胎面元件12中进行内部延伸。横向凹槽24大体与嵌入或隐藏的磨损阶段或磨损层相关，如图5所示，当深度Do24从胎面10的一部分中磨损之后，该磨损阶段或磨损层可以变得暴露出来。与纵向凹槽20的方式类似，横向凹槽24向顶表面16提供了额外的表面孔隙，并提供了与顶表面16连通的额外的容积孔隙，当该容积孔隙 暴露的时候形成了顶表面16b的磨损部分。此外，暴露的横向凹槽24可以减少相关联的胎面元件的刚度，并提供更加有效和/或额外的牵引边缘。在具体实施方案当中，Do24等于或大于4mm。每个埋没的横向凹槽24的横向宽度可以包括任何所需的距离。在示例性的实施方案当中，每个埋没的横向凹槽26的宽度介于4到5mm之间。 
横向凹槽24可以在任何胎面元件12当中延伸，该胎面元件12包括一个或多个中间胎面元件12a和/或胎肩元件12b。在所示的实施方案当中，横向凹槽24从埋没的纵向凹槽20延伸至胎面元件12的外表面，亦即侧表面19b。还可以这么说，横向凹槽25和细沟槽26并不在胎面元件12的横向侧表面19b之间完全延伸，而是可以从胎面元件12内的内部或中间位置延伸到如图3-5所示的胎面元件12a当中的该胎面元件12的横向侧表面19b。换言之，一个或多个横向凹槽中的每一个都具有一对端部，端部的其中一个与胎面元件12的侧表面19b连通，端部的另一个与纵向凹槽20连通。此外，在具体实施方案当中，例如如图1-5所示的胎面元件12a当中，横向凹槽24以及任何细沟槽26都从胎面元件12的中间部分延伸至该元件12的横向侧表面19b，以形成沿着埋没的纵向凹槽20的长度的横向凹槽24和/或细沟槽26的纵向交错布置(亦即，错列布置)。在例如如附图中所示的具体实施方案当中，交错布置是这样提供的：使得一个横向凹槽24和/或细沟槽26沿着凹槽20在第一纵长位置下大体从埋没的纵向凹槽20的一侧延伸到胎面元件12的一个横向侧表面19b，同时另一个横向凹槽24和/或细沟槽26沿着凹槽20在第二纵长位置下从埋没的纵向凹槽20的另一侧延伸至胎面元件12的另一个横向侧表面。在其它实施方案当中设想为，每个这种横向凹槽24和细沟槽26还可以沿着纵向凹槽20的另一侧局部延伸，只要它不完全延伸至元件12的另一个侧表面即可。通过提供交错布置和/或不完全横向延伸穿过胎面元件12的横向凹槽24和/或横向细沟槽26，可以保持胎面元件的刚度(因为完全延伸的横向凹槽24和/或细沟槽26可以进一步降低胎面元件的刚度)。在具体实施方案当中，沿着埋没的纵向凹槽20的一侧而间隔开的多个埋没的横向凹槽24之间的纵向间距介于40到50mm之间(该间距与沿着埋没的纵向凹槽20的任意一侧交错的任意的埋没的横向凹槽24之间的纵向 间距相对)。在具体实施方案当中，横向细沟槽26之间的纵向间距在5和20mm之间。在其它实施方案中，该间距可以小于15mm。在其它实施方案当中，每个横向凹槽24可以不从纵向凹槽20延伸，该纵向凹槽20可以存在或不存在。此外，横向凹槽24可以不延伸到胎面元件12的外表面，例如侧表面19b，而是保持在胎面元件12当中。 
在当前的实施方案当中，每个横向凹槽24包括高度H24，其在胎面10的厚度DT内延伸，并位于胎面底部18上方(或者在轮胎胎体或带束层上方)的深度Du24的位置处。在具体实施方案当中，距离Du24可以大于2mm，并且在其它实施方案当中，大于3.5mm。在一个实施方案当中，Du24等于或大于Du14的一半。距离H24可以是任何所需的距离。在具体实施方案当中，高度H24可以等于或大于Do24的20％。在其它实施方案当中，H24等于或大于2mm。高度H24还可以延伸的最大距离等于距离Do24的400％，并且在具体实施方案当中等于Do24的200％，在其它实施方案当中为Do24的100％。对于任何横向凹槽24而言，深度Do24和Du24可以沿着这个凹槽24的长度变化，并且/或者从胎面10当中的其它凹槽20、24变化。类似地，对于任何凹槽24而言，凹槽高度H24可以沿着凹槽24的长度变化，并且/或者从其它凹槽20、24的高度变化。因此，纵向凹槽20和横向凹槽24可以在胎面10内的不同深度下工作，并且因此可以形成可变的和/或不同的胎面磨损阶段。 
在图1-5所示的实施方案当中，细沟槽22、26分别在顶表面16和任何纵向凹槽20以及横向凹槽24之间延伸。细沟槽22、26大体为胎面10中的狭槽，其延伸穿过胎面10的厚度，并包括宽度，该宽度使得即使(每个这种细沟槽22、26的)侧面可以互相偏离或者扭曲，每个细沟槽22、26在行驶穿过轮胎足迹的时候大致保持闭合。细沟槽22、26在初始状态16a和/或磨损状态16b当中，可以沿着顶表面16提供牵引边缘，并可以减少相关联的胎面元件12的刚度，该胎面元件12可以包括中间元件12a或胎肩元件12b。细沟槽22、26还可以提供通路，以在硫化工艺之后从胎面10中移除模具元件。图6-7显示了代表性的模具元件40。径向凹槽28(其可以更一般地称为“细沟槽-交叉凹槽”)可以位于细沟槽22、26的毗邻对之间的交叉处。尽管径向凹槽28大体在胎面10当中径向延伸，凹槽28可以相对于径向方向倾斜， 例如相对于滚动方向倾斜。径向凹槽28还包括宽度(或直径)W28。在具体实施方案当中，宽度W28可以至少分别为任何交叉细沟槽22、26的宽度W22、W26。细沟槽22、26可以或者可以不从每个凹槽20、24延伸并且/或者沿着每个凹槽20、24延伸。此外，细沟槽22、26可以完全或局部延伸跨过每个对应的胎面元件12。径向凹槽28可以包括任何横截面形状，其可以例如是圆形或椭圆形。 
在图中所示的实施方案当中，每个细沟槽22、26大体在两个主要方向上延伸。具体而言，细沟槽22大体在主要为纵向和径向方向上延伸，而细沟槽26大体在主要为横向和径向方向上延伸。在一个实施方案当中，细沟槽22从顶表面16径向延伸至深度Do20，细沟槽26从顶表面16径向延伸至深度Do24。每个细沟槽22、26可以在交错或锯齿形路径中在它的主方向的任意一个方向上延伸。这种路径可以例如是曲线的或直线台阶形。参考图1-5中所示的实施方案，每个细沟槽22、26在直线台阶的交错路径中沿着两个主方向延伸。具体而言，细沟槽22在交错路径中大体沿着径向方向延伸，该路径由一个或多个直线的径向台阶22arad形成，其中每个台阶22arad径向且横向延伸。此外，细沟槽22在交错路径中纵向延伸，该路径由一个或多个直线的纵向台阶22along形成，其中每个台阶22along纵向且横向延伸。类似地，细沟槽26在交错路径中径向延伸，该交错路径由一个或多个直线的径向台阶26arad形成(每个台阶26arad径向且纵向地延伸)，且细沟槽26在由一个或多个直线的横向台阶26alat(每个台阶26alat横向且纵向地延伸)形成的交错路径中横向延伸。每个台阶22arad、22along、26arad和26alat延伸特定的宽度或幅度，以分别获得每个细沟槽22、26的宽度W22、W26。当每个细沟槽22、26在它的每一个主方向上在交错路径中延伸的时候，形成了格状或装蛋筐状的细沟槽表面。尽管在图1中显示了每个径向凹槽28之间的单一的台阶22along，还应当理解，一个或多个台阶22along可以在每个凹槽28之间延伸。还应当理解，每个细沟槽22、26可以在交错路径或者以交错的方式仅仅在它的其中一个主方向上延伸。 
当细沟槽22、26在交错路径中延伸的时候，该交错路径使得每个细沟槽22、26的侧面互锁，从而抵抗了沿着每个细沟槽22、26而工作的剪切力和其它力，并抵抗了由这些力导致的任何相对移动。这种 抵抗性的互锁倾向于对每个胎面元件12进行刚度强化。刚度的增加可以至少恢复由于胎面元件12当中每个这种细沟槽22、26的普遍存在而导致的刚度丢失的一部分。当每个细沟槽22、26的延伸部沿着其每一个主方向在交错路径中延伸的时候，该互锁效应得到增强。为了提高有效的互锁，在一个实施方案当中，每个细沟槽22、26的径向方向上的交错路径分别包括至少2.5个台阶22arad、26arad。在其它实施方案当中，每个径向交错路径分别包括至少3个台阶22arad、26arad。在其它实施方案当中，每个台阶延伸的方向以及每个台阶的宽度或幅度可以从任何细沟槽22、26的毗邻的台阶处或其他任何台阶处变化。在具体实施方案当中，每个细沟槽22、26各自的宽度W22、W26的尺寸可以不超过径向凹槽28的宽度W28。因此，在交错路径中延伸的细沟槽22、26的每个主延伸部可以包括多个不同形状和尺寸的台阶，并且/或者可以包括不同于其它细沟槽22、26的台阶的台阶形状和/或尺寸。还可以采用其它任何的细沟槽设计，其例如可以利用仅在一个方向上延伸的交错路径或者可以为直线的或弓形的路径。 
参考图5，图1-5中的胎面10显示为已磨损的状态。具体而言，在所示的实施方案当中，轮胎胎面10磨损到顶表面16b，从而暴露出具有纵向凹槽20和横向凹槽24的第二磨损阶段。在具体实施方案当中，第二阶段可以变得暴露出来，其中有大约5-21mm的胎面残留。例如，在图1-5所示的实施方案当中，在第二磨损阶段暴露时胎面残留表示为H20+Du20之和以及/或者H24+Du24之和。在胎面厚度DT大约为20mm的具体实施方案当中，第二磨损层变得暴露出来，其中有大约10mm的胎面残留。由于第二阶段的磨损和暴露，之前隐藏的纵向凹槽20和横向凹槽24现在暴露出来，从而增大了沿着磨损的顶表面16b的表面孔隙和暴露于顶表面16b的容积孔隙。这潜在地降低了足迹的接触表面比值(“CSR”)(亦即，增大了表面孔隙)。在胎面10的具体实施方案当中，与磨损的顶表面16b相关的CSR(亦即，随后的磨损阶段)小于之前磨损的顶表面16a的CSR的94％，其中用来确定CSR的表面接触孔隙并不包括与装饰性表面特征相关的孔隙。装饰性表面特征是具有小于大约5mm深度的特征，或者在其它实施方案当中，是具有小于大约3mm深度的特征。装饰性表面特征还可以被限定成具有等于或小于纵向凹槽14的高度H14的大约5-20％的深度，并且在具体实施方案当中，具有等于或小于高度H14的大约10％的深度。与随后的磨损的顶表面16b或者随后的磨损阶段相关联的CSR在其它实施方案当中大于之前的顶表面16a的CSR的75％。在再一实施方案当中，与表面16b或者随后的磨损阶段相关联的CSR是顶表面16a或之前的磨损阶段的CSR的91％。顶表面16a可以是与在顶表面16b被暴露之前的磨损阶段相关联的初始顶表面或者之前已磨损的表面。凹槽20、24的暴露分解了每个胎面元件12(或至少提供了每个胎面元件12当中的不连续性)，从而减少其刚度。凹槽20、24还可以提供更加有效的牵引边缘和/或增大沿着胎面表面16b的牵引边缘的量。 
图8的图表中示例了图1-5中所示的胎面设计的好处。图8大体比较了图1-5中显示的具有凹槽20、24和细沟槽22、26的轮胎(轮胎A)与不具有这些特征的参考轮胎(轮胎REF)相比较的潮湿制动牵引测试结果。具体而言，该图表显示了相对于轮胎REF的测量值的轮胎A的潮湿牵引测量值，其中每个轮胎在受控的测试条件下在特定的磨损(磨光)胎面深度下进行测试。特别地，每次测试都是通过将每个轮胎安装在主轴上而进行的。通过主轴，恒定的竖向荷载施加到每个测试轮胎上，从而迫使轮胎在轮胎足迹上抵靠运转表面，同时在每小时64千米(KPH)下运转。运转表面包括抛光的混凝土并包含大约1.5mm的停滞水。在每个测试当中，制动力(FX)施加至正在转动的轮胎并且该力被测量，直到锁住轮胎/车轮来停止轮胎转动为止(亦即，当轮胎的转速为零)。当在足迹上轮胎的角速度(Ω)小于它的自由滚动角速度(Ω0)的时候发生滑动。滑动比(SR)大体表示两个速度之间的差值，并可以表示为SR=(Ω/Ω0)-(Ω0/Ω0)。例如，当轮胎被锁住的时候，转速为零并且滑动比为-1。 
在测试当中，对于特定的轮胎角速度(滑动比)计算了Mu值，直到轮胎由于制动力而被锁住。通过将制动力除以施加至每个轮胎的恒定竖向荷载来确定Mu。通过利用对于每个轮胎的5％滑动到45％滑动之间的平均Mu值，通过将轮胎A和轮胎REF的Mu值每一个除以轮胎REF的平均Mu值，轮胎A和轮胎REF的Mu值被标准化。因此，轮胎REF的标准化平均Mu是100％。如图8所示，每个测试轮胎的标准化平均Mu值接着被标示到每个测试轮胎的测量的胎面深度上，其中已标示的胎面深度表示DT-Du14(亦即，纵向凹槽14的高度H14)。轮胎REF和轮胎A的每一个都由相同的胎面材料(混合物)形成。对于轮胎A而言，纵向凹槽20和横向凹槽24定位在中间元件12a的顶表面16a下方10mm处(亦即，凹槽深度Do20、Do24分别大约等于10mm)，而每个凹槽20、24都分别包括大约为6.5mm的高度H20、H24。因此，深度Du20、Du24中的每一个都等于大约3.5mm。最后，轮胎A当中的纵向凹槽14从初始的顶表面16a延伸大约15mm(亦即，凹槽高度H14等于15mm)。如图表中所示，轮胎A的发明特征相对于参考轮胎而言在特定的运转条件下实现了改进的牵引。具体而言，测试结果显示了在测量的15mm的胎面深度下，轮胎A比轮胎REF具有大约10％的增大。在测量的大约4mm的胎面深度下，这种改进持续增大，在该大约4mm的胎面深度处，性能的增大是对于轮胎REF的70％改进。尽管凹槽20、24和细沟槽22、26的创造性设置为不具有这种胎面特征的轮胎提供了改进，但是改进量可以根据每个具体胎面当中的这种胎面特征的尺寸、数量和布置而变化。 
具有胎面元件12的胎面10可以独立地形成，以用于随后的结合来形成翻新的轮胎胎体，或者可以通过轮胎带束层等等进行模制和硫化来形成新的轮胎。每个胎面元件12的特征，亦即纵向凹槽20、横向凹槽24、细沟槽22、26和径向凹槽28，可以通过任何已知的方式在胎面10的成型过程中形成。例如，凹槽20、24可以由位于翻新胎面当中的沿着胎面底部18定位的模具元件形成，其具有或不具有任何细沟槽22、26。在一个实施方案当中，模具元件40可以用来在胎面元件12当中形成一个或多个凹槽20、24、细沟槽22、26、和径向凹槽28，该胎面元件12可以用来形成翻新胎面或者新轮胎上的胎面。模具元件40可以沿着胎面顶表面16定位，并在胎面10被硫化之后通过顶表面16而从胎面10中移除。模具元件40可以用来形成前面针对胎面10讨论的任何胎面设计、特征、或实施方案。 
如图6-7所示，模具元件40可以包括纵向凹槽模壳42和横向凹槽模壳46，它们当中的每一个都用来在如上所述的胎面10的顶表面16的接触表面下方分别形成纵向凹槽20和横向凹槽24。模具元件40还 可以包括纵向细沟槽模壳44和横向细沟槽模壳48，它们当中的每一个都可以如上所述用来分别形成一个或多个细沟槽22、26。细沟槽模壳44、48可以分别从纵向和横向凹槽模壳42、46延伸。此外，细沟槽模壳44、48可以在各自的凹槽模壳42、46和顶表面16的接触表面之间延伸。每个细沟槽模壳44可以包括台阶44arad和44along，这些台阶分别对应于对应的细沟槽22的台阶22arad和22along。类似地，每个细沟槽模壳48可以包括台阶48arad和48alat，其分别对应于对应的细沟槽26的台阶26arad和26alat。每个模壳44、48的台阶可以进行布置，以获得以上考虑的细沟槽22、26及其任何对应的台阶。如图6-7所示，横向凹槽模壳46和/或细沟槽模壳48可以从纵向凹槽模壳42的每个横向侧面延伸，如图所示，其可以沿着纵向凹槽模壳42在纵向交错的布置中纵向偏移，并且如上关于轮胎胎面10和相对应的横向凹槽24和细沟槽26的那样。最后，可以存在细沟槽-交叉延伸部50，其可以用于形成胎面10的径向或细沟槽-交叉凹槽28。在其它实施方案当中，延伸部50可以在除了径向方向以外的其它方向上完全或者局部延伸，例如相对于轮胎的滚动方向所包含的方向。通过提供了模壳44、48可以连接的质量块，延伸部50促进了一个或多个细沟槽模壳44、48的简单相交。在具体实施方案当中，每个细沟槽模壳44、48各自的宽度W44、W48等于或小于径向延伸部50的宽度W50。如图7-8所示，模具元件40显示为能够形成如图1-5所示的中间胎面元件12a的内部特征的模具元件40。细沟槽22、26可以促进模具元件40通过顶表面16或底表面18而从胎面10中移除，这种移除是通过创建模具元件40可以穿过的开口实现的。可以存在模具元件40的其它变型，这是因为凹槽20、24和细沟槽22、26的网状形式可以包括任何所需的布置，其包括关于轮胎胎面10的上面讨论的那些。 
虽然本发明已经通过参考其具体实施方案进行了描述，但是应该理解的是，这种描述是通过说明的方式而非限定的方式。因此，本发明的范围和内容将只会通过所附的权利要求的条文而限定。 

Claims (23)

1.一种多阶段式轮胎胎面，包括：
一个或多个胎面元件，该胎面元件包括接触表面并具有第一磨损层和第二磨损层，其中该第二磨损层位于该第一磨损层的下方；
埋没的纵向凹槽，该纵向凹槽在所述胎面元件的第二磨损层当中沿着纵向方向延伸，其中在所述第一磨损层的深度已经被磨损之后，所述埋没的纵向凹槽变得暴露出来；
纵向细沟槽，该纵向细沟槽在所述接触表面和所述纵向凹槽之间在所述第一磨损层内延伸；
一个或多个埋没的横向凹槽，该横向凹槽在所述胎面元件的第二磨损层当中沿着横向方向而从所述纵向凹槽延伸；
横向细沟槽，该横向细沟槽在所述接触表面和所述一个或多个埋没的横向凹槽的其中一个之间在所述第一磨损层内延伸；以及，
细沟槽-交叉凹槽，该细沟槽-交叉凹槽延伸穿过胎面的厚度并在所示横向细沟槽和纵向细沟槽之间形成交叉部，
其中所述细沟槽-交叉凹槽具有宽度，该宽度大于所述横向细沟槽和纵向细沟槽的宽度。
2.如权利要求1所述的轮胎胎面，还包括：
一对胎肩肋，该胎肩肋沿着所述轮胎胎面纵向延伸，所述一个或多个胎面元件位于该一对胎肩肋之间。
3.如权利要求1所述的轮胎胎面，其中所述胎面元件是胎面突缘。
4.如权利要求1所述的轮胎胎面，其中所述纵向凹槽平行于沿着胎面在纵向延伸的胎面中心线延伸。
5.如权利要求1所述的轮胎胎面，其中至少一个所述横向凹槽垂直于沿着胎面在纵向延伸的胎面中心线延伸。
6.如权利要求1所述的轮胎胎面，其中所述纵向细沟槽在横向交错的路径中纵向延伸，并且/或者在交错的路径中径向延伸。
7.如权利要求1所述的轮胎胎面，其中所述横向细沟槽在纵向交错的路径中横向延伸，并且/或者在交错的路径中径向延伸。
8.如权利要求6所述的轮胎胎面，其中所述交错路径包括多个台阶。
9.如权利要求8所述的轮胎胎面，其中所述交错路径包括至少两个半台阶。
10.如权利要求1所述的轮胎胎面，其中所述细沟槽-交叉凹槽是径向凹槽。
11.如权利要求1所述的轮胎胎面，其中所述一个或多个埋没的横向凹槽的每一个都具有一对端部，所述端部的其中一个与所述胎面元件的侧表面连通，所述端部的另一个与所述埋没的纵向凹槽连通。
12.一种模具元件，用来在多阶段式轮胎胎面当中形成至少一个磨损层，所述轮胎胎面具有接触表面和厚度，该模具元件包括：
埋没的纵向凹槽模壳，该纵向凹槽模壳能够在所述接触表面的下方的胎面厚度的一部分内形成埋没的纵向凹槽；
一个或多个埋没的横向凹槽模壳，该横向凹槽模壳沿着所述纵向凹槽模壳的长度设置，每个埋没的横向凹槽模壳相对于所述埋没的纵向凹槽模壳的纵长方向而呈一定角度延伸，其中所述一个或多个埋没的横向凹槽模壳的每一个都能够在所述接触表面的下方的胎面厚度的一部分内形成埋没的横向凹槽；
纵向细沟槽模壳，该纵向细沟槽模壳从所述纵向凹槽模壳延伸，并能够形成纵向细沟槽，所述纵向细沟槽在由所述纵向凹槽模壳形成的纵向凹槽上方延伸穿过所述胎面的厚度；
横向细沟槽模壳，该横向细沟槽模壳从所述一个或多个横向凹槽模壳的其中一个延伸，并能够形成横向细沟槽，所述横向细沟槽在由所述横向凹槽模壳形成的横向凹槽上方延伸穿过所述胎面的厚度，以及，
细沟槽-交叉凹槽，该细沟槽-交叉凹槽延伸穿过胎面的厚度并在所示横向细沟槽和纵向细沟槽之间形成交叉部，
其中所述细沟槽-交叉凹槽具有宽度，该宽度大于所述横向细沟槽和纵向细沟槽的宽度。
13.如权利要求12所述的模具元件，还包括：
细沟槽-交叉延伸部，其位于所述纵向细沟槽模壳和所述横向细沟槽模壳之间，从而每个细沟槽模壳与该延伸部相交。
14.如权利要求13所述的模具元件，其中所述细沟槽-交叉延伸部具有宽度，该宽度大致等于或大于所述横向细沟槽模壳和纵向细沟槽模壳中的至少一个的宽度。
15.如权利要求12所述的模具元件，其中所述纵向细沟槽模壳在交错路径中纵向和/或径向延伸。
16.如权利要求12所述的模具元件，其中所述横向细沟槽模壳在交错路径中横向和/或径向延伸。
17.如权利要求6所述的轮胎胎面，其中所述横向细沟槽在纵向交错的路径中横向延伸，并且/或者在交错的路径中径向延伸。
18.如权利要求1所述的轮胎胎面，其中所述纵向细沟槽在横向交错的路径中纵向延伸并且在交错的路径中径向延伸，并且其中所述横向细沟槽在纵向交错的路径中横向延伸并且在交错的路径中径向延伸。
19.如权利要求18所述的轮胎胎面，进一步包括：
在所述胎面元件的厚度内横向延伸的一个或多个额外的横向细沟槽，所述一个或多个额外的横向细沟槽的每一个沿着所述胎面元件与所述横向细沟槽纵向间隔开，所述横向细沟槽在所述接触表面和所述一个或多个横向凹槽的其中一个之间在所述第一磨损层内延伸，其中所述一个或多个额外的横向细沟槽的每一个在纵向交错的路径中横向延伸并且在交错的路径中径向延伸。
20.如权利要求12所述的模具元件，其中所述纵向细沟槽模壳在交错的路径中纵向和/或径向延伸，并且所述横向细沟槽模壳在交错的路径中横向和/或径向延伸。
21.如权利要求12所述的模具元件，其中所述纵向细沟槽模壳在交错的路径中纵向和径向延伸，并且所述横向细沟槽模壳在交错的路径中横向和径向延伸。
22.如权利要求12所述的模具元件，进一步包括：
在细沟槽-交叉延伸部处从所述纵向细沟槽的第一横向侧面延伸的一个或多个额外的横向细沟槽模壳，所述一个或多个额外的横向细沟槽模壳的每一个都与从所述横向凹槽模壳延伸的所述一个或多个横向细沟槽模壳纵向偏移。
23.如权利要求19所述的轮胎胎面，其中沿着埋没的纵向凹槽的一侧，每个所述一个或多个埋没的横向凹槽之间的纵向间距介于40到50mm之间。
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