CN104870216A - 充气轮胎胎面和具有所述胎面的充气轮胎 - Google Patents

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Abstract

一种充气轮胎胎面，其中在轮胎胎面(1)的每个花纹块(5)的正面壁(52、53)上设置增强部(6)，以便在提高雪上性能的同时提高冰上性能，以及具有这种胎面的充气轮胎，其中由具有增强部(6)的两个正面壁与花纹块的上表面形成的角度(T1、T2)均小于90°。

Description

充气轮胎胎面和具有所述胎面的充气轮胎
技术领域
本发明涉及一种充气轮胎胎面以及具有所述胎面的充气轮胎，并且特别地，本发明涉及一种借助于在花纹块的正面侧壁上设置的增强部具有提高的雪上性能和冰上性能的充气轮胎胎面，以及一种具有所述胎面的充气轮胎。
背景技术
冬用轮胎/冬季轮胎(也被称为“无钉轮胎”)作为可在覆盖有雪或冰的冬季路面上行驶的轮胎是众所周知的。冬用轮胎一般设有多个已知为刀槽花纹的通向接触表面的窄切口，借助于已知的“边缘”效果和水膜去除效果、并且还通过使用比用于非冬季使用的轮胎更柔软的混合物来提高对冬季路面的附着力。
冬用轮胎中与路面产生摩擦力的机制实际上依据路面积雪或者结冰而不同，因此已知的是，即使使用了柔软的混合物并且在作为地面接触元件的花纹块中设置了大量窄切口以提高冰上性能，其结果是花纹块的刚度将会降低，并且这将妨碍雪上性能的任何提高。
已知在花纹块的侧壁上引入增强部作为用于同时获得良好的冰上性能和良好的雪上性能的手段是有效的。
例如，专利文件1(主要参考附图3)描述了一种充气轮胎，其中通过在设有三个窄切口和一个副花纹沟的花纹块中的面向横向花纹沟和副横向花纹沟的花纹块侧壁上设置采用具有80度至95度的JIS A硬度的橡胶的增强部实现了雪上性能和冰上性能之间的平衡。
此外，专利文件2(主要参考附图2)描述了一种技术，其中通过使用其中将以重量计至少50份的碳黑和/或二氧化硅(硅石)与含有30wt％(重量百分比)或更多的玻璃(态)转化温度为-60℃或更高的橡胶组分的以重量计100份的二烯基橡胶组合的组合物，并且通过在花纹块的侧壁上设置采用具有-30℃或更低的脆化温度的橡胶的增强部实现了雪上性能和冰上性能之间的平衡。
此外，作为在先申请的专利文件3(主要参考附图1)描述了一种充气轮胎胎面，其借助于在花纹块侧壁的至少50％的区域上将具有200MPa或者更高的材料模量(弹性模量)的增强层(增强部)设置成小于0.5mm的厚度的事实来实现雪上性能和冰上性能之间的平衡。
作为用于同时获得良好的冰上性能和雪上性能的手段，专利文件4(主要参考附图3)描述了一种借助于花纹块沿着旋转方向倾斜的事实来实现雪上性能和冰上性能之间的平衡的充气轮胎。
现有技术文件
专利文件
专利文件1：JP 7-047814 A
专利文件2：JP 2010-105509 A
专利文件3：PCT/JP2011/079188(WO 2013/088570宣传册)
专利文件4：JP 2009-292229 A
发明内容
本发明所要解决的问题
然而，利用在专利文件1、2、3和4中描述的充气轮胎实现雪上性能和冰上性能之间的高水平平衡是很困难的，且特别是雪上性能的提高不足，并从冬季路面上的行驶安全性的观点来说，存在对一种可以实现雪上性能和冰上性能之间的更高水平的平衡的充气轮胎的需求。
本发明意在解决上述现有技术的问题，并且其目的在于提供一种在花纹块的侧壁上设置增强部的、可以实现雪上性能与冰上性能之间的更高水平的平衡的充气轮胎胎面，以及提供一种具有这种胎面的充气轮胎。
解决问题的手段
为了实现上述目的，本发明提供了一种借助于至少一种橡胶组合物形成的充气轮胎胎面，其特征在于：所述至少一种橡胶组合物具有弹性模量Et；所述胎面包括：至少一个周向主花纹沟、多个副花纹沟以及由所述周向主花纹沟和所述副花纹沟限定的多个花纹块；所述多个花纹块中的至少一个花纹块包括：构成当所述轮胎行驶(滚动)时至少部分地接触路面的接触表面的上表面、沿着所述轮胎的周向方向定位的两个正面侧壁和沿着所述轮胎的轴向方向定位的两个侧面侧壁；花纹块的上表面具有在与两个正面侧壁相交的位置处形成的两个正面边缘；花纹块具有在两个正面侧壁中的至少一个上设置的增强部；增强部借助于具有弹性模量Ef的材料形成，并且增强部的弹性模量Ef和橡胶组合物的弹性模量Et具有由在标准ASTMD882-09中定义的拉伸试验所获得的数值，并且增强部的弹性模量Ef是橡胶组合物的弹性模量Et的至少20倍；花纹块的增强部具有在0.1mm和2.0mm之间的平均厚度，并且被设置为在正面侧壁的至少70％的区域上至少面向副花纹沟；并且两个正面侧壁被形成为使得其相对于上表面的角度分别形成角度T1和角度T2，角度T1和角度T2均小于90°。
此处，“花纹沟”是指具有一定宽度和深度的、通过借助于另一表面(底表面)连接在通常使用条件下不相互接触的两个相对的表面(壁表面、侧壁)所构成的空间。
此外，“主花纹沟”是指主要负责排放流体并且在胎面中形成的各种类型的花纹沟中具有相对大的宽度的花纹沟。在许多情况中，“主花纹沟”是指沿着轮胎的周向方向以直线形、Z形或者波浪形方式延伸的花纹沟，但是也包括主要负责排放流体并且相对于轮胎的旋转方向以一定角度延伸的具有相对大的宽度的花纹沟。
此外，除了“主花纹沟”以外的花纹沟被称为“副花纹沟”。
此外，“边缘”是指花纹块的上表面与正面侧壁或者侧面侧壁之间的相交部(花纹块的上表面上的边缘部分或者花纹块的上表面上相对于正面侧壁或侧面侧壁的边界)。花纹块的形成接触表面的一部分的上表面由诸如这些边缘的边缘限定。如果在上表面与正面侧壁或者侧面侧壁之间形成斜面，则所述斜面部分被认为是上表面的一部分。在花纹块的上表面和正面侧壁之间沿着旋转方向的相交部被称为“正面边缘”。
此外，“弹性模量”是指由从标准ASTM D882-09中定义的拉伸试验获得的拉伸试验曲线所计算出的拉伸弹性模量E。也就是说，橡胶组合物的弹性模量Et和增强部的弹性模量Ef是由从标准ASTM D882-09中定义的拉伸试验获得的拉伸试验曲线计算出的。如在“POLYMER PHYSICS(聚合物物理学)”(牛津大学，ISBN 978-0-19-852059-7，第7.7章第296页)中所描述，拉伸弹性模量E与弹性剪切模量G具有以下关系。
E＝2G(1+ν)
此处，ν是泊松比，橡胶材料的泊松比为非常接近0.5的数值。
此外，当确认形成增强部的材料的弹性模量Ef是形成胎面的橡胶组合物的弹性模量Et的至少20倍时，还可以通过利用复合弹性模量(材料的动态剪切模量：G*)M替代上述弹性模量Et和弹性模量Ef来作出该确认。借助于使用由原始组合物(生组合物)模制的试样或者与硫化后的组合物结合的试样的粘度分析仪(viscoanalyser:Metravib VB4000)来测量由G′表示的储存弹性模量和由G″表示的损失弹性模量，其为已知的动态性能。在标准ASTM D 5992-96(1996年最初批准、2006年9月公布的版本)的图X2.1(圆形方法)中描述了所使用的试样。试样的直径“d”为10mm(因此，试样具有78.5mm2的圆形横截面)，橡胶混合物的各部分的厚度“L”为2mm，并且比值“d/L”为5(在ASTM标准的X2.4段中描述，不同于标准ISO 2856中推荐的数值为2的比值“d/L”)。在试验中，在10Hz的频率下测量经受单纯交变正弦剪切负载的包含已硫化橡胶组合物的试样的响应。在试验期间施加的最大剪切应力为0.7MPa。通过使温度从Tmin(低于橡胶材料的玻璃转化温度(Tg)的温度)开始直至在100℃附近的最高温度Tmax以1.5℃/分钟的速率变化来进行所述测量。在试验开始之前，使试样在Tmin下稳定大约20分钟，以便在试样中获得令人满意的温度均一性。所获得的结果是在预定温度下的储存弹性模量(G′)和损失弹性模量(G″)。使用以下公式以储存弹性模量和损失弹性模量的绝对值定义复合弹性模量G*：
G * = G ′ 2 + G ′ ′ 2
根据具有上述结构的本发明，由正面侧壁与上表面形成的角度T1、角度T2均小于90°，因此当轮胎在其摩擦系数足以引起地面接触元件变形的路面(例如积雪路面)上行驶时，能够借助于在至少一个正面侧壁的70％或更多区域上设置的增强部的作用来防止花纹块的屈曲变形，并且其结果是能够获得局部高边缘压力。这使得正面边缘能够有效地咬入积雪中，并且其结果是能够提高雪上性能。
另外，根据本发明，由正面侧壁与上表面形成的角度T1、角度T2均小于90°，因此当轮胎在其摩擦系数不足以引起地面接触元件变形的路面(例如结冰路面)上行驶时，能够在花纹块的正面边缘部分附近产生沿着引起地面接触压力减小的方向的力矩。因此，能够防止在胎面和冰面之间形成公知为减小冰上摩擦系数的原因的水膜，并且其结果是能够提高冰上性能。
根据本发明，角度T1和角度T2均优选为85°或者更小。
根据本发明，角度T1和角度T2均优选为60°或者更大。
根据具有上述结构的本发明，能够确保花纹块足够刚硬以展现轮胎所需的各个方面的性能。
根据本发明，角度T1和角度T2均更优选为70°或者更大。
根据本发明，角度T1和角度T2优选为彼此不同的角度。
根据本发明，角度T2优选大于角度T1。
根据具有上述结构的本发明，当轮胎行驶时，角度T2(其为相对更大的角度)侧的正面边缘能够降低在尾随侧(或后侧)的正面边缘附近产生的沿着引起花纹块的接触表面积减小的方向的力矩，特别是当所述正面边缘位于尾随侧时，能够因此有效地增大花纹块的接触表面积。其结果是，能够提高冰上性能。
此处，“导引侧的正面边缘”是指当轮胎行驶时在轮胎的旋转方向侧的正面边缘，而另一方面，“尾随侧的正面边缘”是指当轮胎行驶时在轮胎的旋转方向的相反侧的正面边缘。
根据本发明，角度T1和角度T2优选满足以下关系：
T2≥T1+5°。
根据具有上述结构的本发明，能够更有效地实现冰上性能和雪上性能之间的平衡。
根据本发明，角度T1优选为80°或者更小。
根据具有上述结构的本发明，当轮胎在其摩擦系数足以引起地面接触元件变形的路面(例如积雪路面)上行驶时，特别是如果角度T1侧的正面边缘是导引侧的正面边缘，由于产生了引起正面边缘充分地咬入积雪中的高边缘压力的事实雪上性能提高了，并且当轮胎在其摩擦系数不足以引起地面接触元件变形的路面(例如结冰路面)上行驶时，则能够通过防止在正面边缘产生过高的地面接触压力来提高冰上性能。
根据本发明，角度T2优选在75°和85°之间。
根据具有上述结构的本发明，当轮胎行驶时，能够减小在尾随侧的正面边缘附近产生的沿着引起花纹块的接触表面积减小的方向的力矩，特别是如果角度T2侧的正面边缘为尾随侧的正面边缘，能够因此增大花纹块的接触表面积并且其结果是可以提高冰上性能并且还可以展望雪上性能的提高。
根据本发明，在正面侧壁上设置的增强部优选被设置为至少部分地沿着正面边缘的宽度方向延伸。
根据具有上述结构的本发明，当轮胎在其摩擦系数足以引起地面接触元件变形的路面(例如积雪路面)上行驶时，能够在正面边缘部分更可靠地产生高边缘压力，其意味着可以使正面边缘更可靠地咬入积雪中，并且其结果是能够进一步提高雪上性能。
根据本发明，增强部优选在至少一个正面侧壁的至少等于90％的区域上设置。
根据具有上述结构的本发明，当轮胎在其摩擦系数足以引起地面接触元件变形的路面(例如积雪路面)上行驶时能够在正面边缘部分更可靠地产生高边缘压力，其意味着可以使正面边缘更可靠地咬入积雪中。其结果是，能够进一步提高雪上性能。
根据本发明，增强部更优选地在至少一个正面侧壁的整个区域上设置，并且甚至更优选地，增强部在两个正面侧壁的整个区域上设置。
根据具有上述结构的本发明，能够更可靠地提高雪上性能。
本发明的优点
根据本发明的充气轮胎胎面和具有这种胎面的充气轮胎能够实现雪上性能和冰上性能之间的更高水平的平衡。
附图说明
图1是示意性地显示根据本发明的实施例的第一模式的充气轮胎胎面的透视图；
图2是沿着图1中的线II-II所见的充气轮胎胎面的花纹块的横截面的放大图；
图3是示意性地显示根据本发明的实施例的第二模式的充气轮胎胎面的透视图；
图4是沿着图3中的线IV-IV所见的充气轮胎胎面的花纹块的横截面的放大图；以及
图5是传统的充气轮胎胎面的花纹块的横截面的放大图。
具体实施方式
以下将参照附图描述根据本发明的实施例的优选模式的充气轮胎胎面和采用所述胎面的充气轮胎。
首先，将借助于图1和图2描述根据本发明的实施例的第一模式的充气轮胎胎面。图1是示意性地显示根据本发明的实施例的第一模式的充气轮胎胎面的透视图，图2是沿着图1中的线II-II所见的充气轮胎胎面的花纹块的横截面的放大图。
首先，如图1中所示，附图标记1是根据本发明的实施例的第一模式的充气轮胎胎面。应当注意到，在该实例中，所述充气轮胎胎面1被应用至的充气轮胎的尺寸为205/55R16。
接下来，将借助于图1和图2来描述胎面1的总体结构。
包括具有弹性模量Et的橡胶组合物(混合物)的胎面1具有当轮胎行驶时接触路面的接触表面2，并且两个周向主花纹沟3以及多个副花纹沟4在其中形成。多个花纹块5由周向主花纹沟3和副花纹沟4限定。
花纹块5包括：形成接触表面2的一部分的上表面51；沿着轮胎周向方向纵向地定位并且以面向副花纹沟4的方式形成的两个侧壁(正面侧壁)52、53；以及沿着轮胎旋转轴线的方向横向地定位并且以面向周向花纹沟3的方式形成的两个侧壁(侧面侧壁)54、55。
在上表面51上与正面侧壁52、53相交的边缘部分处形成正面边缘521、531。
接下来，在两个正面侧壁52、53上设置了增强部6，所述增强部6包括具有为形成胎面1的橡胶组合物的弹性模量Et的至少20倍并优选至少50倍的弹性模量Ef的材料。在实施例的该模式中，形成胎面1的橡胶组合物的弹性模量Et为5.4MPa。弹性模量Et优选在1.5MPa和15MPa之间。此外，在实施例的该模式中，形成增强部6的材料的弹性模量Ef为270MPa。这意味着，形成增强部6的材料的弹性模量Ef被形成为是形成胎面1的橡胶组合物的弹性模量Et的50倍。
此处，形成胎面1的橡胶组合物的弹性模量Et和形成增强部6的材料的弹性模量Ef可以由从标准ASTM D882-09中定义的拉伸试验中获得的拉伸试验曲线计算出。
接下来，将描述增强部6在胎面1的花纹块5上的设置。
根据实施例的该模式，增强部6被设置为在正面侧壁52、53的至少等于70％的区域上、并且优选在正面侧壁52、53的整个区域上面向副花纹沟4。此外，增强部6被设置为其平均厚度t(图2中所示)小于2.0mm并且优选小于1.0mm。此处，增强部6的厚度(t)构成了沿着与在其上面向副花纹沟4设置增强部6的正面侧壁52、53的表面垂直的方向的厚度，并且增强部6的“平均厚度”为从副花纹沟4的底表面侧直至花纹块5的上表面51侧测得的增强部6的平均值，换句话说，实质上是在增强部6的整个表面上的平均值。根据实施例的该模式，增强部6在正面边缘521、531和正面侧壁52、53的整个区域(100％)上设置，并且平均厚度t为0.5mm。此处，增强部6的平均厚度t优选至少等于0.2mm。
接下来，将描述胎面1的花纹块5的上表面51。
上表面51形成胎面1的当轮胎行驶时接触路面的接触表面2的一部分，上表面51被限定为花纹块5的在特定条件下可以部分地接触路面的区域。上表面51沿着轮胎的周向方向包括两个周向边缘(正面边缘)521、531，并且上表面51的所述区域由周向边缘521、531限界。换句话说，上表面51在轮胎周向方向侧的每个边缘处包括两个周向边缘521、531。
接下来，将描述胎面1的花纹块5的增强部6与在其上设置了增强部6的正面侧壁52、53的尺寸关系。
根据实施例的该模式，在其上设置了增强部6的正面侧壁52、53被形成为使得沿着径向方向测得的增强部6的最外侧的位置(增强部6沿着径向方向的外侧边缘部分)和正面边缘521、531之间的距离小于或等于2.0mm。增强部6优选被形成为至少部分地包括正面边缘521、531，并且更优选地包括整个正面边缘521、531。
在图2中所示的实例中，增强部6沿着径向方向的最外侧的位置和正面边缘521、531之间的距离为零(0mm)，并且在正面侧壁52、53上设置的增强部6的沿着径向方向的最外侧的边缘部分被设置为沿着宽度方向存在于整个正面边缘521、531上。另一方面，在正面侧壁52、53上设置的增强部6的沿着径向方向的最外侧的边缘部分可以被设置为沿着正面边缘521、531的宽度方向至少部分地存在于正面边缘521、531上。
此外，增强部6仅仅被设置在花纹块5上的正面侧壁52、53的部分区域中(如上所述，该部分区域构成了正面侧壁52、53的至少等于70％的区域)，但是增强部6优选存在于正面侧壁52、53的整个区域上，以便使其优点最大化。当然，这类增强部6可以被设置为以与实施例的该模式中相同的方式包括整个正面边缘521、531。
接下来，将借助图2来描述花纹块5的上表面51与正面侧壁52、53的尺寸关系。
在实施例的该模式中，如图2中所示，当在垂直于轮胎的旋转轴线的横截面中观察时，在花纹块5的上表面51与两个正面侧壁52、53之间形成角度T1和角度T2。角度T1和角度T2均小于90°(不包括90°)。此外，角度T1和角度T2均优选为85°或者更小、均优选为70°或者更大，以及均优选为60°或者更大。
在图2中所示的实例中，上述角度T1和角度T2均同为70°。
此处，通过上表面51上的沿着轮胎周向方向联接正面边缘521之一与另一正面边缘531的直线(在图2的横截面中可见的直线)和沿着垂直于正面边缘521的方向联接正面侧壁52上的正面边缘521与沿着径向方向比胎面磨损指示器的高度进一步向内1.6mm的高度处的位置的直线之间的角度来测量角度T1。
同样，通过上表面51上的沿着轮胎周向方向联接正面边缘521之一与另一正面边缘531的直线(在图2的横截面中可见的直线)和沿着垂直于正面边缘531的方向联接正面侧壁53上的正面边缘531与沿着径向方向比胎面磨损指示器的高度进一步向内1.6mm的高度处的位置的直线之间的角度来测量角度T2。
例如，应当注意到，如果正面边缘(521、531)相对于轮胎旋转轴线的方向倾斜地延伸(如果副花纹沟4相对于轮胎旋转轴线的方向倾斜地延伸)，则“沿着轮胎周向方向联接的线”构成“沿着与正面边缘的延伸方向垂直的方向联接的线”。
此外，例如，如果正面边缘在花纹块(5)上被形成为使得正面边缘(521、531)之一或两者均包括至少两边，则实施例的上述模式也是可适用的，在该情况中，以与上述方法相同的方式在“沿着轮胎周向方向联接的线”或者“沿着与正面边缘的平均延伸方向(以上表面(51)上的两边的平均延伸方向为基准)垂直的方向联接的线”上进行测量。
此外，胎面磨损指示器是用于显示轮胎磨损极限的装置。
接下来，将描述由根据本发明的实施例的上述第一模式的充气轮胎胎面所赋予的作用和效果。
当在轮胎行驶时向花纹块(5)施加垂直载荷时，在花纹块(5)上产生了诸如使作用在正面边缘(521、531)上的边缘压力减小、对于提高雪上性能是不合需要的屈曲变形。当轮胎在其摩擦系数足以引起地面接触元件变形的路面(例如积雪路面)上行驶时，由于沿着轮胎旋转方向产生的驱动力或者制动力，该现象更加显著。
鉴于该现象，在根据实施例的该模式的胎面1的正面侧壁52、53的大部分区域上设置增强部6，因此能够防止在积雪路面上产生花纹块5的屈曲变形，同时还能够在正面边缘521、531处产生高边缘压力，并且其结果是能够提高雪上性能。
同时，当轮胎在其摩擦系数不足以引起地面接触元件变形的路面(例如结冰路面)上行驶时，进而如果施加了沿着轮胎旋转方向产生的驱动力或者制动力，即使如同在实施例的该模式中那样，在正面侧壁52、53的大部分区域上设置增强部6，也存在对在正面边缘521、531处产生的高边缘压力的限制。另外，角度T1和角度T2被形成为小于90°，因此当轮胎在其摩擦系数不足以引起地面接触元件变形的路面(例如结冰路面)上行驶时，在花纹块5上产生了沿着在几何学上引起正面边缘部分521、531处的边缘作用力减小的方向作用的力矩。因此，对于根据实施例的该模式的胎面1，能够防止在胎面与冰面之间形成公知为减小冰上摩擦系数的原因的水膜，并且其结果是能够提高冰上性能。
接下来，将描述根据本发明的实施例的第一模式的充气轮胎胎面的变型实例。
增强部6的平均厚度t小于2.0mm，优选为1.0mm或更小，并且更优选为0.5mm或更小。对于在同一花纹块5上的正面侧壁52、53，增强部6的平均厚度t可以不同。
此外，如上所述，在正面侧壁52、53的至少等于70％的区域中设置的增强部6可以被设置在同一花纹块5上的正面侧壁52、53上的不同比例的区域上。
除了基于天然树脂的上述材料(包括橡胶材料)之外，同样可以使用其中将纤维与基于天然树脂、热塑性树脂或者其层压物或混合物的材料混合或利用其浸渍的材料作为增强部6的材料。为了提高花纹块5的附着力或者提供花纹块5的进一步增强，还可以使用结合有利用基于天然树脂的材料浸渍的纺织织物或者无纺织物等的上述材料。诸如利用基于天然树脂的材料浸渍的纺织织物或者无纺织物等的这些纤维材料可以被单独用作增强部6。此外，对于在同一花纹块5上的正面侧壁52、53，可以使用不同的材料。
此外，在实施例的该模式中，副花纹沟4的底表面未被增强部6覆盖，但是为了提高设置增强部6时的可生产性等，同样可以采用其中沿着径向方向在轮胎内侧的增强部6的边缘部分被延伸以使得增强部6覆盖花纹沟3、4的底表面的一部分或全部的布置。
此外，在实施例的该模式中，增强部6仅仅在花纹块的面向副花纹沟4的正面侧壁52、53上设置，但是增强部6也可以相同方式在花纹块的面向周向主花纹沟3的侧壁(侧面侧壁)54、55上设置。这主要能够提高由在侧面侧壁54、55上设置的增强部6所赋予的沿着轮胎宽度方向的雪上性能的效果，并且特别是能够提高操纵(转向)性能。
接下来，将借助于图3和4来描述根据本发明的实施例的第二模式的充气轮胎胎面。图3是示意性地显示根据本发明的实施例的第二模式的充气轮胎胎面的透视图；图4是沿着图3中的线IV-IV观察时充气轮胎胎面的花纹块的横截面的放大图。
如图3中所示，根据实施例的第二模式的胎面1包括当轮胎行驶时接触路面的接触表面2，并且两个周向主花纹沟3以及多个副花纹沟4以与上述实施例的第一模式中相同的方式在其中形成。多个花纹块5由周向主花纹沟和副花纹沟限定。花纹块5包括：形成接触表面2的一部分的上表面51；沿着对应于轮胎周向方向的纵向方向分隔的两个侧壁(正面侧壁)52、53；以及沿着对应于轮胎轴向方向的横向方向分隔的两个侧壁(侧面侧壁)54、55。上表面51与正面侧壁52、53相交，并且正面边缘521、531在相交部形成。
此外，通向上表面51并且沿着轮胎宽度方向延伸同时还沿着轮胎径向方向(或者基本上沿着径向方向)延伸的窄切口7在根据实施例的第二模式的胎面1的花纹块5中形成。窄切口7还通向侧面侧壁54、55。应当注意到，窄切口7可以在一定范围内相对于径向方向在一预定角度上延伸，以使得多种功能被展现。此处，在实施例的该模式中，“轮胎宽度方向”是指垂直于轮胎周向方向的方向，但是还包括相对于轮胎周向方向通过一预定角度倾斜地延伸的方向。增强部6在两个正面侧壁52、53上设置。
根据实施例的该模式，增强部6被设置为在正面侧壁52、53的至少等于70％并且优选至少等于90％的区域上面向副花纹沟4。此外，增强部6的平均厚度t(参见图4)被设置为小于2.0mm并且优选小于1.0mm。在其上设置增强部6的正面侧壁52、53被设置为使得沿着径向方向测得的增强部6的最外侧的位置和正面边缘521、531之间的距离小于或等于2.0mm。在图3中所示的实例中，增强部6在正面侧壁52之一的整个区域(即，100％的区域)上设置，并且在另一正面侧壁53的90％的区域上设置。其平均厚度t在正面侧壁52之一上为0.7mm并且在另一正面侧壁53上为0.5mm。
正面边缘521、531以与上述实施例的第一模式相同的方式在花纹块5的上表面51上形成，并且上表面51的周向区域的范围被两个周向边缘(正面边缘)521、531沿着轮胎周向方向限制。也就是说，上表面51在其在轮胎周向方向侧的边缘部分处包括两个周向边缘521、531。
根据实施例的该模式，如图4中所示，花纹块5以与实施例的第一模式中相同的方式形成，其被形成为使得当在垂直于轮胎的旋转轴线的横截面中观察时，角度T1和角度T2在花纹块5的上表面51和两个正面侧壁52、53之间形成。角度T1和角度T2可以作为由“联接两个正面边缘521、531的直线”和联接“正面边缘521或531与正面侧壁52、53上沿着径向方向比胎面磨损指示器的高度进一步向内1.6mm的点”的直线所形成的角度来测量。
在实施例的该模式中，角度T1和角度T2均小于90°(不包括90°)并且被形成为彼此不同。在图4中所示的实例中，角度T1为65°并且角度T2为80°。
根据实施例的该模式，角度T1和角度T2因此彼此不同，角度T2优选大于角度T1。此外，角度T1优选为80°或者更小，并且角度T2优选在75°和85°之间。
此外，角度T1和角度T2优选满足以下关系：
T2≥T1+5°。
应当注意到，符号“°”表示角度的单位，即“度”。
接下来，将描述由根据本发明的实施例的上述第二模式的充气轮胎胎面所赋予的作用和效果。
根据实施例的该模式，由上表面51与正面侧壁52、53形成的角度T1和角度T2具有不同的角度，角度T2大于角度T1。其结果是，根据实施例的第二模式，除了上述实施例的第一模式的作用和效果之外，例如，当在轮胎行驶时角度T2(其为相对更大的角度)侧的正面边缘521构成尾随侧正面边缘时，能够减小沿着引起花纹块5的接触表面积减小的方向的、在正面边缘521附近产生的力矩，并且因此能够增大花纹块5的接触表面积。其结果是，当轮胎在其摩擦系数足够高以引起花纹块5变形的路面(例如积雪路面)上行驶时，能够由于增强部6的效果在花纹块5的正面边缘521处获得局部的高边缘压力，而同时，当轮胎在其摩擦系数不足以引起花纹块5变形的路面(例如结冰路面)上行驶时，能够增大花纹块5的上表面51的接触表面积，因此可以更有效地提高冰上性能和雪上性能。
为此，由上表面51与正面侧壁52、53形成的角度T1和角度T2优选为使得预定作为尾随侧正面边缘的所述侧具有更大角度。
以上描述了本发明的实施例的优选模式，但是本发明不限于附图中所示的实施例的模式并且可以实施大量变型模式。
此外，图5是示意性地显示传统的充气轮胎胎面的花纹块的横截面的放大图。该传统的充气轮胎胎面101的花纹块105包括形成接触表面102的一部分的上表面151，并且正面边缘1521、1531在正面侧壁152、153的相交部形成。通向上表面151并在轮胎内侧横向地且径向地延伸的窄切口107在花纹块105中形成。增强部106在两个正面侧壁152、153上被设置为包括整个正面边缘1521、1531。增强部106的平均厚度t为0.5mm，并且增强部106被设置为在正面侧壁152、153的84％的区域上面向副花纹沟104。
示例性实施例
接下来，为了阐明本发明的优点，将描述使用采用应用市场上可获得的计算机软件的仿真/模拟分析(有限元方法)进行的试验的结果，所述试验涉及根据设有具有已知形式的增强部的传统实例的充气轮胎胎面的花纹块和根据本发明的示例性实施例的三种类型的充气轮胎胎面的花纹块。
示例性实施例1涉及设有根据实施例的第一模式的增强部的花纹沟模型，并且示例性实施例2和3涉及设有根据实施例的第二模式的增强部以及在花纹块的上表面和正面侧壁之间形成的、为三种不同数值的结合的角度的花纹块模型。
传统实例和示例性实施例中的四种花纹块模型的尺寸在各种情况中为具有长度10mm的短边、长度20mm的长边以及10mm的高度、使用相同的橡胶基材料(弹性模量5.4MPa)形成的长方体花纹块，每个窄切口具有0.4mm的宽度和7mm的深度并且通向花纹块的上表面。增强部由相同材料(弹性模量270MPa)形成，并且增强部在正面侧壁的整个区域上以0.5mm的平均厚度设置，并且增强部的材料的弹性模量为花纹块的橡胶基材料的弹性模量的50倍。
随着适当的载荷被施加至以此方式设置的花纹块，在对应于积雪路面的路面条件下由地面接触元件产生的最大地面接触压力以及在对应于结冰路面的路面条件下的摩擦系数被获得。表1中示出了计算结果。在表1中，计算值显示为假定传统实例为100时的指数，并且数值越高越有利。
表1
如表1中所示，可以确认，根据示例性实施例1至3的充气轮胎胎面能够有效地获得提高的雪上性能和冰上性能。
附图标记说明
1       充气轮胎胎面
2         接触表面
3         周向主花纹沟
4         副花纹沟
5         花纹块
51        花纹块上表面(包括接触表面2的部分)
52、53    周向方向侧的侧壁、正面侧壁
521、531  正面边缘
54、55    轮胎宽度方向侧的侧壁、侧面侧壁
6         增强部
7         窄切口(刀槽花纹)

Claims (14)

1.充气轮胎胎面，所述充气轮胎胎面借助于至少一种橡胶组合物形成，其特征在于：
所述至少一种橡胶组合物具有弹性模量Et；
所述胎面包括：至少一个周向主花纹沟、多个副花纹沟以及由所述周向主花纹沟和所述副花纹沟限定的多个花纹块；
所述多个花纹块中的至少一个花纹块包括：构成当所述轮胎行驶时至少部分地接触路面的接触表面的上表面、沿着所述轮胎的周向方向定位的两个正面侧壁和沿着所述轮胎的轴向方向定位的两个侧面侧壁；
所述花纹块的上表面具有在与所述两个正面侧壁相交的位置处形成的两个正面边缘；
所述花纹块具有在所述两个正面侧壁的至少一个上设置的增强部；
所述增强部借助于具有弹性模量Ef的材料形成，并且所述增强部的弹性模量Ef和所述橡胶组合物的弹性模量Et具有由在标准ASTM D882-09中定义的拉伸试验所获得的数值，并且所述增强部的弹性模量Ef为所述橡胶组合物的弹性模量Et的至少20倍；
所述花纹块的增强部具有在0.1mm和2.0mm之间的平均厚度，并且被设置为在所述正面侧壁的至少等于70％的区域上至少面向所述副花纹沟；以及
所述两个正面侧壁被形成为使得其相对于所述上表面的角度分别形成角度T1和角度T2，角度T1和角度T2均小于90°。
2.根据权利要求1所述的充气轮胎胎面，其特征在于，角度T1和角度T2均为85°或者更小。
3.根据权利要求1或2所述的充气轮胎胎面，其特征在于，角度T1和角度T2均为60°或者更大。
4.根据权利要求3所述的充气轮胎胎面，其特征在于，角度T1和角度T2均为70°或者更大。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的充气轮胎胎面，其特征在于，角度T1和角度T2彼此不同。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的充气轮胎胎面，其特征在于，角度T2大于角度T1。
7.根据权利要求6所述的充气轮胎胎面，其特征在于，角度T1和角度T2满足以下关系：
T2≥T1+5°。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的充气轮胎胎面，其特征在于，角度T1为80°或者更小。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的充气轮胎胎面，其特征在于，角度T2在75°和85°之间。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的充气轮胎胎面，其特征在于，在所述正面侧壁上设置的增强部被设置为至少部分地沿着所述正面边缘的宽度方向延伸。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的充气轮胎胎面，其特征在于，所述增强部在所述至少一个正面侧壁的至少等于90％的区域上设置。
12.根据权利要求11所述的充气轮胎胎面，其特征在于，所述增强部在所述至少一个正面侧壁的整个区域上设置。
13.根据权利要求12所述的充气轮胎胎面，其特征在于，所述增强部在所述两个正面侧壁的整个区域上设置。
14.充气轮胎，其特征在于，其包括根据权利要求1至13中任一项所述的胎面。
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