CN104169104B - 胎面具有改善的雪地和干地牵引的轮胎 - Google Patents

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Abstract

本发明总体上涉及胎面具有用于提供合适的雪地和干地牵引的构造和/或性质的轮胎，并且更具体地涉及胎面具有接地面中的刀槽花纹密度的最大值、接地面中的横向凹槽的最小值以及纵向接触表面比的最小值的轮胎。在某些实施例中，沿着轮胎的圆周方向的胎面几何形状的节段或重复单元的节段长度在某个范围内并且胎面深度低于指定值。胎面具有落入这些设计参数内的构造的轮胎具有雪地和干地牵引的期望良好水平。

Description

胎面具有改善的雪地和干地牵引的轮胎
技术领域
本发明总体上涉及胎面具有用于提供合适的雪地和干地牵引的构造和/或性质的轮胎，并且更具体地涉及胎面具有接地面中的刀槽花纹密度的最大值、接地面中的横向凹槽密度的最小值以及纵向接触表面比的最小值的轮胎。在某些实施例中，沿着轮胎的圆周方向的胎面几何形状的节段或重复单元的节段长度在某个范围内并且胎面深度低于指定值。胎面具有属于这些设计参数内的构造的轮胎具有雪地和干地牵引的期望良好水平。
背景技术
本领域的技术人员熟悉在设计具有良好的雪地牵引和良好的干地牵引的轮胎中的固有妥协。例如，用于改善干地牵引的典型技术涉及花纹的刚性的一些增加使得轮胎倾向于更有效地抓紧路面。而且，胎面自身的几何形状可以改变使得胎面几何刚性更大。这可以用若干方式实现，包括去除在胎面中存在的空隙、例如刀槽花纹或薄隙和/或凹槽。在具有由湿式牵引和/或防止打滑所需的凹槽限定的肋和/或胎面花纹块的胎面中，胎面的深度可以减小使得胎面在接地面中变得刚性更大。当使用胎面花纹块时，在作为轮胎旋转的方向的轮胎的圆周方向上的胎面花纹块的长度可以增加。
在另一方面，用于改善轮胎的雪地牵引的典型方法已经是减小轮胎的胎面或花纹的刚性。这可以以若干方式完成，包括调节胎面化合物的材料性质，例如它的模量。通过减小胎面化合物的模量，胎面变得更软和更柔，这允许胎面更好地穿透雪并且抓紧或附着到路面。另外，胎面的几何形状可以变化使得它变得较软或更柔。这可以通过将空隙加入花纹实现，包括胎面的刀槽花纹或薄隙和/或凹槽。在具有由湿式牵引和/或防止打滑所需的凹槽限定的肋和/或胎面花纹块的胎面中，胎面的深度可以增加使得胎面在接地面中变得刚性更小并且使得凹槽具有更大的体积以供雪的消耗。当使用胎面花纹块时，在作为轮胎旋转的方向的轮胎的圆周方向上的胎面花纹块的长度可以减小。
可以看到，在这两个性能和需要优化这些性能的胎面的关联化合物性质和几何构造之间有明显的和强烈的妥协。一种现有技术的解决方案是在夏季和冬季使用不同的胎面。该解决方案需要在春季销售、制造和放置夏季轮胎并且在秋季销售、制造和放置冬季轮胎。尽管这是优化轮胎性能的卓越方式，但是它具有成本和运营低效的明显缺陷。换句话说，这使用户和轮胎制造商花费相当多的钱来购买、安装和制造两套轮胎以便在日历年期间用于车辆上。因此，全季轮胎的设计和销售比夏季和冬季轮胎受欢迎。
然而，这需要全季轮胎的胎面提供很好地适合于干地和雪地牵引的性能并且克服增加任一性能而不会由于上述原因而有害地影响其它性能的困难。典型地，全季轮胎未能提供与季节轮胎的可预测的高强性能相当的雪地和干地牵引性能。
因此，期望找到一种轮胎的胎面的构造，这种轮胎胎面的构造可以打破雪地和干地牵引之间的妥协使得可以在整个日历年期间使用全季轮胎，其提供与季节轮胎相当的期望性能水平。另外，将有利的是该解决方案涉及使用相同的胎面化合物进行胎面的几何构造的某种方式的优化。
发明内容
一种装置包括用于轮胎的胎面，所述轮胎限定横向、纵向和径向方向，所述胎面具有胎面元件和刀槽花纹，横向凹槽和纵向凹槽，以及关联的刀槽花纹密度，横向凹槽密度和纵向CSR，其中所述刀槽花纹密度小于40mm-1，所述横向凹槽密度大于35mm-1；并且所述纵向CSR大于.85。
所述装置也可以具有胎面深度小于8.5mm并且实际上可以为8mm的胎面。
在一些情况下，所述胎面还包括具有关联节段长度的节段，其中所述节段长度在15到35mm的范围内。优选地，所述节段长度可以在19-29mm的范围内。
使用所述胎面的轮胎可以为205/55R16尺寸的轮胎。
在这样的情况下，所述胎面可以具有两个圆周凹槽，所述两个圆周凹槽具有在8到10mm的范围的宽度。而且，它的刀槽花纹可以在轮胎的纵向方向上彼此间隔开大约10mm。该胎面也可以具有附加的两个圆周凹槽，所述附加的两个圆周凹槽具有在3到5mm的范围内的宽度。
在一些情况下，所述胎面元件呈胎面花纹块的形式。
在其它应用中，所述纵向CSR实际上为.87。在一些情况下，所述横向凹槽密度为38mm-1。
在又一实施例中，所述刀槽花纹密度为20mm-1。
在一些实施例中，除了刀槽花纹密度、横向凹槽密度和纵向CSR的优化以外，在轮胎的肩部区域中的刀槽花纹间距离和轮胎的中心区域中的刀槽花纹间距离之间也存在变化。特别地，在纵向方向上测量的、在轮胎的肩部区域中出现的相邻刀槽花纹之间测量的刀槽花纹间距离可以大于在纵向方向上测量的、在轮胎的中心区域中出现的相邻刀槽花纹之间测量的刀槽花纹间距离。而且，可以有在多个横向凹槽上沿着它们的横向边缘出现的倒角。
从如附图中所示的本发明的特定实施例的以下详细描述将显而易见本发明的前述和其它目的、特征和优点，在附图中相似的附图标记表示本发明的相似部分。
附图说明
图1是PRIMACY MXV4轮胎的印迹的俯视图；
图2是图1的印迹的俯视图，使用交叉影线显示它的接地面和它的关联面积Ac；
图3示出使用图1的印迹的节段的例子；
图4是如何使用图3的节段计算节段的刀槽花纹密度(SD)的例子；
图5是如何使用图3的节段计算节段的横向凹槽密度(LGD)的例子；
图6是图1的印迹的俯视图，使用细交叉影线显示它的纵向凹槽面积Along；
图7使用交叉影线显示由图1的印迹的量(Ac-Along)表示的面积；
图8是根据本发明的第一实施例的轮胎的印迹的俯视图；
图9是图8的印迹的俯视图，显示它的接地面和它的关联面积Ac；
图10示出使用图8的印迹的节段的例子；
图11是如何使用图10的节段计算节段的刀槽花纹密度(SD)的例子；
图12是如何使用图10的节段计算节段的纵向凹槽密度(LGD)的例子；
图13是图8的印迹的俯视图，显示它的纵向凹槽面积Along；
图14使用交叉影线显示由图8的印迹的量(Ac-Along)表示的面积；
图15是曲线图，显示对于指定的横向凹槽和刀槽花纹密度，增加纵向CSR打破雪地牵引和干地牵引/制动之间的妥协；
图16是制造图8的印迹的实际胎面的部分俯视图；
图17是根据本发明的第二实施例的胎面的部分透视图；
图18是根据本发明的第三实施例的胎面的实际胎面的部分俯视图；以及
图19至22显示落入本发明的优化参数的窗口内的情形的分组(图19至21)和它们在干地制动和雪地牵引中的关联预测性能(图22)。
图1至14是在操作负荷下的轮胎的印迹的墨图。所以应当理解所示的尺寸与非偏转状态下的轮胎的尺寸稍有不同。为了清楚起见，与图1至14关联的给定尺寸的所有值是针对偏转状态下的轮胎。对于客车，当客车轮胎在35psig的充气压力下以标记在轮胎侧壁上的最大负荷的85％受到负荷时对所述轮胎的印迹进行测量。对于轻型卡车轮胎，当所述轮胎在标记在轮胎侧壁上的关联充气压力下以显示在轮胎侧壁上的最大负荷(单个)的85％受到负荷时对所述轮胎的印迹进行测量。
定义
纵向或圆周方向X是轮胎滚动或旋转所沿着的轮胎的方向并且其垂直于轮胎的旋转轴线。
横向方向Y是沿着轮胎的胎面的宽度的轮胎的方向，其大致平行于轮胎的旋转轴线。
径向方向Z是从轮胎的侧面观察的轮胎的方向，其平行于轮胎的大体环形的径向方向并且垂直于轮胎的横向方向。
凹槽表示具有两个相对侧壁的轮胎的胎面中的任何沟道，所述侧壁从胎面的顶表面引导并且间隔开至少2.0mm，即，在沟道的顶部开口和沟道的底部之间分离侧壁的平均距离平均为2.0mm或以上。横向凹槽表示在倾斜于纵向方向的方向上延伸的凹槽。纵向凹槽表示大致在纵向方向上延伸的凹槽。
刀槽花纹表示小于2.0mm并且具有侧壁的任何切口，当轮胎在地面上滚动时当包含切口的胎面花纹块或肋滚动进入和离开轮胎的接地面时所述侧壁不时地相接触。
胎面元件表示接触地面的在胎面中出现的任何类型或形状的结构特征。胎面元件的例子包括胎面花纹块和肋。
肋表示大致在轮胎的纵向方向X上延伸并且不被在大致横向方向Y上延伸的任何凹槽或倾斜于它的任何其它凹槽中断的胎面元件。
胎面花纹块表示具有由一个或多个凹槽限定的周边、产生胎面中的隔离结构的胎面元件。
印迹表示当轮胎滚动时轮胎和地面或路面之间的接触的区域。它的区域排除实际上不接触路或地面的那些区域。轮胎的印迹100由图1显示并且由那里显示的胎面的每个胎面元件的蜿蜒周边限定。因此，它的区域相当于用交叉影线显示的区域。相比之下，接地面102由线104指示的图2中所示的区域的外周边限定并且不由在印迹中出现的空隙的量限定。接地面的面积Ac是由线104围绕的、不受其中出现的任何空隙影响的面积，如图2中最佳地所见。
节段106表示围绕轮胎的圆周以圆形阵列布置的轮胎胎面的重复几何图案。在许多情况下，这些节段使用相同的模具部件模制，该模具部件也围绕模具的圆周以圆形阵列布置，所述模具形成并且固化轮胎胎面的几何形状。参见图3，轮胎的印迹100的节段106的例子。在一些情况下，轮胎的胎面图案可以由均围绕轮胎的圆周复制的多个唯一几何图案或节段组成，这里就是这种情况。值得注意的是第一节段106重复两次并且邻近另一节段106’。通过在单个胎面花纹块108处于节段106的相同位置的同时观察两个胎面花纹块108’存在于节段106’的胎面花纹块109的中间排107中，节段之间的该区别最明显。该2-1图案围绕轮胎的圆周重复。
刀槽花纹密度(SD)表示刀槽花纹的总投影长度(Ls)除以单节段的接地面的近似面积(Ap)，与例如由于存在空隙而实际上未接触地面的那些面积无关。如图4所示，通过在横向Y方向上从印迹的最左范围到印迹的最右范围测量的印迹宽度(FW)乘以从形成节段的前缘的横向凹槽112的中点到形成节段112的后缘的另一横向凹槽的中点在纵向方向X上测量的节段长度(PL)计算该近似面积(Ap)，如图3中最佳地所见。
通过求和它们的单独长度计算刀槽花纹的投影长度(Ls)。沿着Z方向在路面或X-Y平面上进行投影并且在Y方向上测量距离。以mm测量长度并且以mm2测量面积并且然后该比率乘以1000。可以根据以下方程表达该关系：
方程1
其中计算的单位是mm的倒数。在图4中显示该计算的例子，其中由L1至L15指示的十五个刀槽花纹110用于计算SD。值得注意的是在图4中所示的节段106的每个胎面花纹块110中显示两个刀槽花纹108。
在一些情况下，其中胎面图案由不同节段组成，则胎面图案刀槽花纹密度是胎面图案的每个节段刀槽花纹密度的加权平均值(SDw)。加权基于围绕胎面图案的指定节段的圆周百分比。例如，在有围绕轮胎的圆周使用的三个不同节段的情况下，可以使用下面的方程2计算加权平均值：
方程2
当有三个不同节段在使用时，则如下使用以下数据计算SDw：
节段1的长度：PL1
节段1的数量：NP1
节段1刀槽花纹密度：使用方程1计算的SD1
节段2的长度：PL2
节段2的数量：NP2
节段2刀槽花纹密度：使用方程1计算的SD2
节段3的长度：PL3
节段3的数量：NP3
节段3刀槽花纹密度：使用方程1计算的SD3，并且方程2变为：
作为另一例子，当这些变量具有以下值时：
PL1＝35mm，NP1＝20，SD1＝50，PL2＝30mm，NP2＝25，SD2＝60，PL3＝25mm，NP3＝30，SD3＝70；则加权SDw计算为60.23。
横向凹槽密度(LGD)表示横向凹槽的总投影长度(Ll)除以单节段的接地面的总面积(Ap)，与例如由于存在空隙而实际上未接触地面的那些面积无关。通过在横向方向Y上测量的印迹宽度(FW)乘以在纵向方向X上测量的节段长度(PL)计算该近似面积(Ap)，而通过求和它们的单独长度计算横向凹槽的投影长度，全部以类似于上面关于刀槽花纹密度(SD)所述的方式。沿着Z方向在路面或X-Y平面上进行投影并且在Y方向上测量距离。以mm测量长度并且以mm2测量面积并且然后比率乘以1000。可以根据以下方程表达该关系：
方程3
其中计算的单位是mm的倒数。在图5中显示该计算的例子，其中由L1至L8指示的八个横向凹槽用于计算LGD。值得注意的是这些横向凹槽112的存在实际上紧邻在向前或向后X方向上显示的节段。换句话说，横向凹槽实际上未显示，但是可以通过沿着限定图3中所示的节段106的最前范围或最后范围的线看到。而且，仅仅针对限定节段的一组横向凹槽而不是两组执行计算。
在一些情况下，其中胎面图案由不同节段组成，则胎面图案横向凹槽密度是胎面图案的每个节段横向凹槽密度的加权平均值。加权基于围绕胎面图案的指定节段的圆周百分比。例如，在有围绕轮胎的圆周使用的三个不同节段的情况下，可以使用下面的方程4计算加权平均值：
方程4
当使用三个不同节段时，则如下使用以下数据计算LGDw：
节段1的长度：PL1
节段1的数量：NP1
节段1横向凹槽密度：使用方程3计算的LGD1
节段2的长度：PL2
节段2的数量：NP2
节段2横向凹槽密度：使用方程3计算的LGD2
节段3的长度：PL3
节段3的数量：NP3
节段3横向凹槽密度：使用方程3计算的LGD3，并且方程3变为：
方程4
作为另一例子，当这些变量具有以下值时：
PL1＝35mm，NP1＝20，LGD1＝50，PL2＝30mm，NP2＝25，LGD2＝60，PL3＝25mm，NP3＝30，LGD3＝70；则加权LGD计算为60.23。
纵向接触表面比(纵向CSR)表示纵向凹槽的接触表面比。这是当轮胎滚动时在任何时刻在接地面中出现的纵向凹槽的总投影面积(Along)除以接地面的总面积(Ac)，与例如由于存在空隙而实际上未接触地面的那些面积无关(参见图6，Along的例子)。沿着Z方向在路面或X-Y平面上进行投影。以mm2测量两个面积。可以根据以下方程表达该关系：
纵向CSR＝(Ac mm2-Along mm2)/Ac mm2 方程5
其中方程产生无量纲数。图1的印迹的量(Ac mm2-Along mm2)的例子由图7中的交叉影线面积显示。
具体实施方式
本发明的实施例包括修改在轮胎的胎面中出现的胎面元件的刚度以便打破在雪地和干地牵引性能之间出现的妥协的构造。应当注意取决于应用下面所述的实施例的一个、所有或任何组合可以令人满意地获得这些期望性能。而且，这些技术可以用在包括胎面花纹块和肋的许多胎面元件上。
再次参见图1，可以看到以前在全季轮胎上使用的轮胎胎面的印迹的俯视图。这是目前由本发明的受让人以商标PRIMACY MXV4销售的205/55R16尺寸的轮胎。该轮胎具有六个纵向凹槽114、胎面花纹块108的两个中间排107、两个中心肋116和胎面花纹块108的四个肩部排118。纵向凹槽的宽度在胎面的中心在8到10mm的范围内并且对于在胎面的肩部中出现的凹槽为大约几毫米，并且相邻刀槽花纹110之间的距离在纵向X方向上平均为大约8.5mm。
再次参见图2至7，显示用于限定和/或计算该轮胎的上面定义的设计参数的部件，所述设计参数包括刀槽花纹密度、横向凹槽密度和纵向CSR。在图2中，接地面中的总表面积或Ac显示为由线104勾画，而图3限定该轮胎的节段，所述节段围绕它的圆周重复。图4和5显示用于测量刀槽花纹和横向凹槽的长度的长度部分。图6显示由轮廓线区域显示的用于计算Along的表面积。最后，图7使用交叉影线图案描绘图1的印迹的(Ac mm2-Along mm2)的量。值得注意的是未在任何图中显示该轮胎的节段的数量和胎面深度。
相反地，图8显示本发明的实施例的印迹200。该胎面与205/55R16尺寸的轮胎结合使用并且具有由四个纵向凹槽214分离的胎面花纹块208的三个中心排207和胎面花纹块208的两个肩部排。凹槽的宽度对于两个中心纵向凹槽为大约9mm并且对于外部两个纵向凹槽为大约3.5mm，并且刀槽花纹210和胎面花纹块208的边缘之间的距离在纵向X方向上为大约10mm。胎面花纹块还由具有大体螺旋取向的横向凹槽212限定。
以如上所述的类似方式，图9至14显示用于限定和/或计算该轮胎的上面定义的设计参数的部件，所述设计参数包括刀槽花纹密度、横向凹槽密度和纵向CSR。在图9中，接地面202中的总表面积或Ac显示为由线204勾画，而图10显示该轮胎的单节段206的限定。不同于PRIMACYMXV4，仅有单节段围绕轮胎的整个圆周重复。图11和12显示用于测量刀槽花纹210和横向凹槽的长度的长度部分。图13显示由交叉影线区域显示的用于计算Along的表面积。最后，图14使用交叉影线图案描绘图8的印迹的(Ac mm2-Along mm2)的量。值得注意的是未在任何图中显示该轮胎的节段的数量和胎面深度。
图1中所示的现有技术的胎面和如图8中所示的根据本发明的实施例构造的胎面的这些参数的计算值包含在下面的表1中。除了刀槽花纹密度、凹槽密度和纵向CSR以外，也给出了包括与每个节段关联的节段长度或沿着轮胎的圆周在X方向上重复的几何图案以及胎面深度的附加设计参数。较低的胎面深度改善干地制动，但是恶化雪地牵引。在保持纵向CSR的同时减小节段的数量或增加节段长度更好地用于干地制动但恶化雪地牵引。在许多情况下，制造轮胎胎面的节段或重复几何图案的模具部件是相同的，使得使用多个组。所以，节段的数量通常等于用于形成胎面的相同模具部件的数量。
由于PRIMACY MXV4使用以2-1重复序列围绕它的圆周布置的两个不同节段，而实施例#1仅仅使用围绕它的圆周重复的一个节段，因此分别使用方程2和4以加权方式计算PRIMACY MXV4轮胎的平均刀槽花纹密度和横向凹槽密度，而分别使用方程1和3计算实施例#1的刀槽花纹密度和横向凹槽密度。因此，可以预料具有带有不同构造的多个节段的轮胎可以使用类似于方程2和4的加权平均方法计算它们的刀槽花纹密度和横向凹槽密度，并且这些值将确定它们的性能以及它们是否由附带的权利要求涵盖。
表1
设计参数 PRIMACY MXV4 实施例#1
节段长度(mm) 30.5* 23.1*
胎面深度(mm) 9 8
纵向CSR .83 .87
横向凹槽密度(mm-1) 27 38
刀槽花纹密度(mm-1) 61 20
*母申请中的印刷错误的更正。
可以看到，以前的轮胎比本文中所述的本发明的第一实施例具有更长的节段长度，大致相同的胎面深度，更低的纵向CSR，更低的横向凹槽密度，以及更高的刀槽花纹密度。参见图形地显示构成这些参数的分量的相应的图，在它们的胎面的几何构造上这些轮胎之间的差异是明显的。例如，实施例#1的横向凹槽之间的距离小于PRIMACY MXV4轮胎。实际上，(一个或多个)发明人相信PRIMACY MXV4轮胎是现有技术的代表并且因此被选择作为参考轮胎。发明人进行的研究表明目前市场上的典型全季轮胎具有大于35mm的节段长度，小于30的横向凹槽密度和小于.85的纵向CSR。如下所述，改变这些参数中的一个或多个产生关键的和意想不到的结果。
PRIMACY MXV4轮胎和根据本发明的第一实施例的轮胎都在干地制动和雪地牵引方面进行测试。更确切地，通过测量已在其上安装轮胎进行测试的车辆从60MPH制动到0MPH所必需的距离，来针对干地制动进行测试。当突然制动时在干沥青表面上执行该测试。比任意地设置为100的参考轮胎的值大的值指示改善的结果，即，更短的制动距离和改善的干地抓地。通过使用本领域中公知的GM旋转测试(也称为ASTM F1805)测量雪地牵引。测试结果在下面的表2中显示。出乎本领域普通技术人员的意料，获得大约4％的干地制动和大约28％的雪地牵引的增加。不仅改善的量是意想不到的，尤其是雪地牵引增加28％，而且干地和雪地牵引同时改善的事实显示通过改变这些设计参数至少部分地获得打破雪地和干地牵引之间的妥协的关键结果。
表2
性能 PRIMACY MXV4 实施例1
干地制动 100 104
雪地牵引 100 128
(一个或多个)发明人相信通过改变设计参数，特别是增加纵向CSR，增加横向凹槽密度和减小刀槽花纹密度，用于消耗雪和用于提供增加雪地牵引的柔性胎面的必要空隙可以被使用而不负面地影响干地牵引。代替使用负面地影响干地牵引的大量刀槽花纹，使用较少的刀槽花纹和更多的凹槽。因此，花纹具有合适的刚性，具有低刀槽花纹密度，同时也具有足以用于消耗雪的空隙。因此，干地牵引不会以负面方式被影响，而是实际上被改善，同时雪地牵引也被改善。
现在参见图15，可以更清楚地看到打破雪地牵引和干地牵引/制动妥协的方式。该图形显示对于指定横向凹槽和刀槽花纹密度，在雪地和干地牵引之间有近似线性关系。这意味着对于指定横向凹槽和刀槽花纹密度，取决于凹槽和刀槽花纹的尺寸和位置，在干地和雪地牵引之间有很大的妥协，使得通过改善一个性能，另一个负面地被影响。然而，通过增加纵向CSR，该线性关系向右移动，如曲线图中所示，打破该妥协并且在保持干地牵引/制动的同时改善雪地牵引。具有一阶影响，胎面刚性与刀槽花纹和凹槽密度的和的倒数成比例。由于对于雪地牵引凹槽的效率高于刀槽花纹的效率，因此增加横向凹槽密度和纵向凹槽CSR并且减小刀槽花纹密度使雪地性能增加，同时由于胎面的刚性的增加也改善干地性能。
实际上，该改善可归因于胎面的附加特征而不简单地是刀槽花纹密度、横向凹槽密度和纵向CSR的单独优化。参见图16，其中例如显示第一实施例的实际胎面200的一部分，胎面也具有在圆周方向X上的轮胎胎面的中心部分(在该情况下是胎面花纹块207的中心排)中和在轮胎胎面的肩部部分(在该情况下是胎面花纹块208的肩部排)中出现的刀槽花纹21之间的距离的变化。特别地，期望在胎面的肩部区域中比在中心区域中具有在纵向方向X上的相邻刀槽花纹之间的更大距离。如先前所述，刀槽花纹之间的距离在胎面的纵向方向X上为大约10mm。值得注意的是在肩部部分中没有刀槽花纹，这相当于在刀槽花纹之间具有无限距离。轮胎的肩部区域中的刀槽花纹之间的距离的该增加对雪地牵引具有正面影响而不负面地影响干地制动性能。理想的是在胎面的中心部分中出现的刀槽花纹之间的距离是胎面的肩部部分的刀槽花纹之间的距离的至少一半。
以类似方式，存在有助于同时改善干地制动和雪地牵引的另一特征。该特征是将倒角216加入轮胎的横向凹槽214的横向边缘。理想的是倒角与轮胎的圆周的切线形成45度角并且它具有1.5mm x1.5mm构造，其中倒角的长度在垂直于横向凹槽的扫掠轴线的方向上被测量并且深度在Z方向上被测量。为了优化雪地牵引改善，理想的是在垂直于凹槽的扫掠轴线的方向上测量的横向凹槽的宽度在2到4mm之间。关于该技术的更多信息可以在公开的专利申请第WO2011062595(A1)中找到，上述专利申请由本发明的受让人共同拥有。
使用模拟工具，本发明的发明人确定通过轮胎的中心和肩部部分之间的刀槽花纹间距离的变化和倒角特征提供的对雪地和干地牵引的相对贡献并且从观察到的测试性能减去它们使得通过优化刀槽花纹密度、横向凹槽密度和纵向CSR提供的实际贡献可以被计算。下面的表3给出该信息。
表3
可以看到，通过刀槽花纹密度、横向凹槽密度和纵向CSR的优化获得13％的雪地牵引的最大增益和1.5％的干地牵引的第二大增益。而且，干地制动和雪地牵引两者同时被改善，指示本发明确实打破了雪地和干地牵引之间的妥协，这是令人惊奇的结果。
图17显示作为205/55R16尺寸的轮胎的本发明的胎面300的第二实施例，所述胎面使用横向凹槽312的v形图案，在肩部区域中没有刀槽花纹并且无论在哪里都没有纵向凹槽。横向凹槽的宽度在2.5mm到6mm的范围内并且靠近轮胎的中心它们与圆周方向形成的扫掠角为大约45度并且靠近肩部区域它们形成的角接近90度。横向凹槽312也具有类似于上面关于第一实施例所述进行构造的倒角316。最后，从刀槽花纹310到胎面花纹块或横向凹槽的边缘的距离在纵向方向X上为大约9.5mm。如上面所定义的计算的设计参数在PRIMACYMXV4轮胎和第二实施例之间的相对比较在下面的表4中显示。
表4
设计参数 PRIMACY MXV4 实施例#2
节段长度(mm) 30.5* 24.8*
胎面深度(mm) 9 7
纵向CSR .83 1
横向凹槽密度(mm-1) 27 40
刀槽花纹密度(mm-1) 61 27
*母申请中的印刷错误的更正。
可以看到，对于这些相应的轮胎在刀槽花纹密度、横向凹槽密度和纵向CSR之间有明显的差别。进行第二实施例的测试并且它的雪地和干地牵引性能与PRIMACY MXV4轮胎比较，并且各种特征对两个性能的改善的相对贡献以用于以上第一实施例的类似方式被计算。该数据在下面由表5提供。
表5
该实施例具有5％和50％的干地牵引和雪地牵引作为它的最高增益，那些可归因于刀槽花纹密度、横向凹槽密度和纵向CSR的优化。再次地，雪地和干地牵引之间的妥协已显示被打破，原因是两个性能同时被改善并且雪地牵引的50％增益令人惊奇地高。所以，这些结果是关键的并且让本领域的普通技术人员惊奇。
由图18显示另一第三实施例。该实施例包括用于205/55R16尺寸的轮胎的胎面400，所述胎面具有螺旋定向的横向凹槽412，连接螺旋横向凹槽412中的一些的一系列成角横向凹槽414，在多个横向凹槽412上的倒角416，以及在胎面花纹块的肩部排408中的12mm的刀槽花纹410间距离和在胎面花纹块的中心排407中的7.5mm的刀槽花纹410间距离。横向凹槽的宽度在2.5mm到8mm的范围内。如上面所定义的计算的设计参数在PRIMACY MXV4轮胎和第三实施例之间的相对比较在下面的表6中显示。
表6
设计参数 PRIMACY MXV4 实施例#3
节段长度(mm) 30.5* 19.5*
胎面深度(mm) 9 9
纵向CSR .83 1
横向凹槽密度(mm-1) 27 50
刀槽花纹密度(mm-1) 61 35
*母申请中的印刷错误的更正。
再次地，对于这些相应的轮胎在刀槽花纹密度、横向凹槽密度和纵向CSR之间有明显的差别。进行第三实施例的测试并且它的雪地和干地牵引性能与PRIMACY MXV4轮胎比较，并且各种特征对两个性能的改善的相对贡献以用于以上第一实施例的类似方式被计算。该数据在下面由表7提供。
表7
参考这些结果，似乎通过使用所有三组特征，干地制动基本上被保持并且雪地牵引增加66％。这使该轮胎成为需要良好的雪地牵引并且可以接受干地制动无改善的某些人的良好候选。然而，经调节的数字指示该实施例由于刀槽花纹密度、横向凹槽密度和纵向CSR的优化而在干地制动方面损失3.5％。该减小部分地可归因于与第一和第二实施例的较低胎面深度相比胎面深度增加9mm。尽管如此，本发明的优化提供雪地牵引的49％改善。雪地牵引的该大幅增加仍然是让本领域的普通技术人员惊奇的。
使用以上的相同模拟工具，发明人通过在保持其它设计参数、例如CSR和胎面深度相同的同时绘出具有特定纵向CSR、刀槽花纹密度和横向凹槽密度的各种情形而确定将给出这些令人惊奇的结果的参数的窗口。这些情形然后绘制在显示它们的相应雪地牵引和干地制动性能的图形上。
参见图19至22，可以看到当横向凹槽密度大于35mm-1、刀槽花纹密度小于40mm-1并且纵向CSR大于.85时能够改善轮胎胎面的雪地和干地牵引。这些图显示当这些参数在这些范围内时，则几乎总是获得雪地牵引的改善并且在许多情况下，干地制动也改善，打破雪地牵引和干地制动之间的妥协(在图22中最佳地看到)。这可以通过考虑落入本发明的窗口内的那些数据点和超出本发明的窗口的那些数据点之间的相关性而看到。在稍稍负面地影响干地制动的那些情况下，这可以通过增加其它特征而被忽略，例如使用轮胎的中心和肩部区域之间的刀槽花纹间距离的变化和/或将倒角加入横向凹槽，如实施例#3的情况那样。发明人也相信由于上面给出的原因，有利的是相同胎面几何图案的节段或重复的平均节段长度在15到35mm，并且优选地在19到29mm之间，并且胎面深度小于8.5mm。
可以看到，本发明的特定实施例组合地或它们自身有助于打破干地和雪地牵引性能之间的妥协。因此，本文中所述的实施例的不同组合被发明人预见并且被认为是本公开的一部分，并且可以有用于不同的轮胎应用。例如，仅仅具有纵向CSR、刀槽花纹密度和横向凹槽密度的值的指定范围可以足以实施本发明。
尽管已参考本发明的特定实施例描述本发明，但是应当理解这样的描述是作为举例说明而不是作为限制。例如，本发明可以与胎面橡胶的材料性质组合以产生另外的改善。类似地，本发明可以应用于具有包括肋和胎面花纹块的所有类型的胎面元件的轮胎。此外，已给出特定尺寸，但是本领域的技术人员能够对这些尺寸进行调节并且仍然实现本发明的精神。因此，本发明的范围和内容应当仅仅由附带的权利要求的术语限定。

Claims (14)

1.一种用于轮胎的胎面，所述轮胎限定横向、纵向和径向方向，所述胎面具有胎面元件和刀槽花纹，横向凹槽和纵向凹槽，以及关联的刀槽花纹密度，横向凹槽密度和纵向接触表面比(纵向CSR)，其中：
所述刀槽花纹密度小于40mm-1；
所述横向凹槽密度大于35mm-1；并且
所述纵向接触表面比大于0.85；并且
其中纵向接触表面比＝(Acmm2-Alongmm2)/Acmm2，其中Ac表示接地面总面积以及Along表示纵向凹槽投影总面积，并且
其中刀槽花纹密度的计算公式为
其中SD为刀槽花纹密度，Li为具有n个刀槽花纹的节段上的刀槽花纹的投影长度，FW为印迹宽度，PL为节段长度，并且
其中横向凹槽密度的计算公式为
其中LGD为单个节段的横向凹槽密度，Li为n个横向凹槽中的横向凹槽的投影长度；
其中所述胎面还包括多个节段和关联的平均节段长度，其中所述平均节段长度在15到35mm的范围内。
2.根据权利要求1所述的胎面，其中所述胎面还包括小于8.5mm的胎面深度。
3.根据权利要求1所述的胎面，其中所述胎面用于205/55R16尺寸的轮胎。
4.根据权利要求3所述的胎面，其中所述胎面具有两个圆周凹槽，所述两个圆周凹槽具有从8到10mm的范围的宽度。
5.根据权利要求4所述的胎面，其中所述胎面具有刀槽花纹，所述刀槽花纹在轮胎的纵向方向上彼此间隔开大约10mm。
6.根据权利要求5所述的胎面，其中所述胎面具有两个圆周凹槽，所述两个圆周凹槽具有从3到5mm的范围的宽度。
7.根据权利要求1所述的胎面，其中所述胎面具有呈胎面花纹块的形式的胎面元件。
8.根据权利要求2所述的胎面，其中所述胎面深度为8mm。
9.根据权利要求1所述的胎面，其中所述节段长度为29mm。
10.根据权利要求1所述的胎面，其中所述纵向接触表面比为0.87。
11.根据权利要求1所述的胎面，其中所述横向凹槽密度为38mm-1。
12.根据权利要求1所述的胎面，其中所述刀槽花纹密度为20mm-1。
13.根据权利要求1所述的胎面，其中在所述纵向方向上测量的所述胎面的肩部区域中的相邻刀槽花纹之间的刀槽花纹间距离大于在所述纵向方向上测量的所述胎面的中心区域中的相邻刀槽花纹之间的刀槽花纹间距离。
14.根据权利要求1所述的胎面，其中多个横向凹槽具有沿着它们的横向边缘定位的倒角。
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