CN108349310B - 工作层包括单丝并且轮胎胎面具有沟槽的充气轮胎 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提高轮胎的耐久性，所述轮胎包括两个交叉工作层(41、42)，其包括平行的增强元件(411、421)，所述增强元件各自与充气轮胎的周向方向(XX’)形成角度(A1、A2)，所述角度的绝对值至少等于20°且不多于50°，使得各个角度符号相反，每个帘布层的增强元件由单独金属丝或单丝组成，其横截面至少为0.20mm且至多为0.5mm。充气轮胎进一步包括轮胎胎面(2)中的轴向外侧主要沟槽(24)。轴向外侧主要沟槽(24)的宽度W为至少1mm、深度D为至少5mm，其平均直线轮廓L与轮胎的周向方向(XX’)形成角度C，所述角度C属于[min(A1,A2)+100°,max(A1,A2)+80°]的区间。

Description

工作层包括单丝并且轮胎胎面具有沟槽的充气轮胎
技术领域
本发明涉及客运车辆的轮胎，更具体地涉及所述轮胎的胎冠。
由于轮胎的几何形状显示出围绕旋转轴线的旋转对称性，通常在包括轮胎旋转轴线的子午平面中描述轮胎的几何形状。对于给定的子午平面，径向、轴向和周向方向分别表示垂直于轮胎旋转轴线、平行于轮胎旋转轴线和垂直于子午平面的方向。
在下文中，表述“在径向上位于内部”和“在径向上位于外部”分别表示“在径向方向上更接近轮胎的旋转轴线”和“在径向方向上更远离轮胎的旋转轴线”。表述“在轴向上位于内部”和“在轴向上位于外部”分别表示“在轴向方向上更接近赤道平面”和“在轴向方向上更远离赤道平面”。“径向距离”为相对于轮胎的旋转轴线的距离，“轴向距离”为相对于轮胎的赤道平面的距离。“径向厚度”在径向方向上测量，“轴向宽度”在轴向方向上测量。
轮胎包括胎冠、两个胎圈和两个胎侧，所述胎冠包括旨在通过胎面表面与地面接触的胎面，所述胎圈旨在与轮辋接触，所述胎侧连接胎冠和胎圈。此外，轮胎包括胎体增强件，所述胎体增强件包括至少一个胎体层，在径向上位于胎冠的内部并且连接两个胎圈。
轮胎胎面在径向方向上由两个周向表面限定，其中径向最外的周向表面被称为胎面表面而径向最内的周向表面被称为胎面花纹底表面。此外，轮胎胎面在轴向方向上由两个侧表面限定。胎面还由一种或多种橡胶配混物制成。表述“橡胶配混物”表示包含至少一种弹性体和填料的橡胶组合物。
胎冠包括至少一个胎冠增强件，所述胎冠增强件在径向上位于胎面的内部。胎冠增强件包括至少一个工作增强件，所述工作增强件包括至少一个工作层，所述工作层由与周向方向形成15°和50°之间的角度的相互平行的增强元件组成。胎冠增强件还可以包括具有至少一个环箍层的环箍增强件，所述环箍层由与周向方向形成0°和10°之间的角度的增强元件组成，环箍增强件通常(但是不一定)在径向上位于工作层的外部。
为了获得湿地面上的良好抓地性，在胎面中形成切口。切口表示缺口或沟槽或刀槽或周向沟槽，并且形成通往胎面表面的空间。在胎面表面上，缺口不具有特征性主要尺寸。在胎面表面上，刀槽或沟槽具有两个特征性主要尺寸：宽度W和长度Lo，使得长度Lo至少等于宽度W的两倍。刀槽或沟槽因此通过至少两个主侧表面限定，所述主侧表面决定其长度Lo并且由底表面连接，两个主侧表面通过非零距离彼此隔开，所述非零距离被称为刀槽或沟槽的宽度W。
根据定义，刀槽或沟槽的定义如下：
·仅由两个主侧表面限定的刀槽或沟槽被称为开放式的，
·由三个侧表面(其中两个侧表面为决定切口长度的主表面)限定的刀槽或沟槽被称为盲槽，
·由四个侧表面(其中两个侧表面为决定切口长度的主表面)限定的刀槽或沟槽被称为双盲槽。
刀槽和沟槽之间的区别在于切口的两个主侧表面分离的平均距离值，即其宽度W。在刀槽的情况下，当刀槽进入轮胎与路面接触的接触斑块时，该距离允许相互面对的主侧表面接触。在沟槽的情况下，在通常行驶条件下该沟槽的主侧表面不能彼此接触。对于客运车辆轮胎，刀槽的该距离通常至多等于1毫米(mm)。周向沟槽是基本上沿周向方向的切口，其在轮胎的整个周长上基本上连续。
更具体地，宽度W是沿着切口的长度、并且沿着切口的位于第一周向表面和第二周向表面之间的径向部分确定的平均距离，所述第一周向表面在径向上以1mm的径向距离位于胎面表面的内部，所述第二周向表面在径向上以1mm的径向距离位于底表面的外部，从而避免与两个主侧表面与胎面表面和底表面相交的结合部相关的任何测量问题。
切口的深度是胎面表面和切口底部之间的最大径向距离。切口深度的最大值被称为胎面深度D。胎面花纹的底表面，或底表面，定义为胎面表面以等于胎面深度的径向距离沿径向向内平移的表面。
背景技术
在当前的可持续发展的背景下，节约能源和原材料是工业的关键目的之一。对于客运车辆轮胎，实现该目的的研究途径之一是如文献EP 0043563所述使用独立丝线或单丝代替胎冠增强件的各个层中通常用作增强元件的金属帘线，其中使用这种增强元件的双重目的是减轻重量并且降低滚动阻力。
然而，使用这种增强元件的缺点是会导致这些单丝在压缩下屈曲，使得轮胎呈现不足的耐久性，如文献EP2537686所述。如该文献所述，本领域技术人员提出胎冠增强件的各个层的特殊布局以及构成胎冠增强件的增强元件的材料的特定品质，从而解决该问题。
物理现象的分析表明，单丝的屈曲出现在沟槽下方的胎面的轴向最外部，如文献JP 2012071791所述。该轮胎区域的具体特征在于，当车辆在弯曲路径中行驶时经受高的压缩负载。单丝抵抗屈曲的能力取决于沟槽的几何形状，因此证实了胎面花纹对单丝耐久性具有出人意料的影响。
发明内容
因此本发明的关键目的是通过为胎面设计合适的胎面花纹从而增加轮胎的耐久性，所述轮胎的工作层的增强元件由单丝构成。
通过包括如下的客运车辆轮胎实现该目的：
·胎面，所述胎面旨在经由胎面表面与地面接触并且具有轴向宽度LT，
·所述胎面包括两个轴向外部，每个轴向外部的轴向宽度(LS1、LS2)至多等于轴向宽度LT的0.3倍，
·至少一个轴向外部包括轴向外沟槽，轴向外沟槽形成通往胎面表面的空间并且由至少两个由底表面连接的主侧表面限定，
·称为主要沟槽的至少一个轴向外沟槽具有宽度W、深度D和平均直线轮廓L，所述宽度W由两个侧表面之间的距离限定且至少等于1mm，所述深度D由胎面表面与底表面之间的最大径向距离限定且至少等于5mm，
·所述轮胎进一步包括胎冠增强件，所述胎冠增强件在径向上位于胎面的内部，
·所述胎冠增强件包括工作增强件和环箍增强件，
·所述工作增强件包括至少两个工作层，每个工作层包括涂布有弹性体材料的增强元件，所述增强元件相互平行并且分别与轮胎的周向方向(XX’)形成绝对值至少等于20°且至多等于50°并且层与层的符号相反的定向角度(A1、A2)，
·每个工作层中的所述增强元件由独立金属丝或单丝组成，所述独立金属丝或单丝的横截面的最小尺寸至少等于0.20mm且至多等于0.5mm并且具有断裂强度Rm，
·每个工作层中的增强元件的密度至少等于100根丝线/dm且至多等于200根丝线/dm，
·所述环箍增强件包括至少一个环箍层，所述环箍层所包括的增强元件相互平行并且与轮胎的周向方向(XX’)形成绝对值至多等于10°的角度B，
·胎面的至少一个轴向外部的任何轴向外侧主要沟槽的平均直线轮廓L与轮胎的周向方向(XX’)形成角度C，所述角度C属于[min(A1,A2)+100°，max(A1,A2)+80°]的区间，
·每个工作层的断裂强度Rc至少等于30000N/dm，Rc的定义为：Rc＝Rm*S*d，其中Rm为单丝的单位为MPa的拉伸断裂强度，S为单丝的单位为mm2的横截面积，并且d为所考虑的工作层中的单丝的单位为单丝根数/dm的密度。
胎面表面与沟槽的主侧表面的相交线确定沟槽的主轮廓。通过对这些主轮廓进行线性插值而计算沟槽的平均直线轮廓。在所考虑的胎面的轴向最外部分上，沿轴向方向进行线性插值；沟槽可能是任何形状：弯曲状、正弦曲线状、之字状。通常，沟槽的主轮廓可以直观地识别，因为胎面表面与沟槽的侧表面之间的相交线为曲线。在胎面表面与沟槽的侧表面连续相交的轮胎的情况下，通过沟槽的主侧表面与以-0.5mm径向平移的胎面表面的相交线确定沟槽的轮廓。
通常地，沟槽的主轮廓基本上形状相同，以沟槽的宽度W彼此隔开。
对于复杂形状的沟槽，沟槽宽度表示在沟槽的主轮廓的平均曲线长度上取平均值的主侧表面之间的平均距离。
从机械操作的观点来看，增强元件的屈曲在压缩下出现。所述屈曲仅在胎面的轴向最外部的径向内部出现，因为在横向负载的情况下该区域的压缩负载最高。这些轴向最外部各自的最大轴向宽度为轮胎胎面的总宽度的0.3倍。
屈曲是复杂且不稳定的现象并且能造成至少一个尺寸比主尺寸小一个数量级的物体(例如梁状物或壳状物)的疲劳断裂。单丝正是这种横截面比长度小得多的物体。当主尺寸受到压缩时开始所述现象。由于单丝几何形状的不对称性或者由于存在由单丝弯曲造成的横向力(其为对金属材料而言具有高度破坏性的应力负载)，所述现象持续。这种复杂现象特别高度取决于边界条件、元件的可移动性、施加负载的方向以及源自该负载的变形。如果该变形基本上不在单丝主尺寸的方向上发生，则不会出现屈曲，在单丝被轮胎工作层的橡胶配混物基质环绕的情况下，负载通过单丝之间的橡胶配混物的剪切而被吸收。
此外，工作层的单丝的屈曲仅在胎面的轴向外沟槽下出现，因为没有轴向外沟槽时，在径向上位于增强元件的外部的胎面橡胶材料吸收大部分压缩负载。同样地，深度小于5mm的轴向外沟槽对单丝的屈曲没有影响。因此，当工作层中使用单丝时，只有被称为主要沟槽的轴向外沟槽需要遵守特殊设计规则。这些轴向外侧主要沟槽对轮胎的湿抓地性特别重要。
此外，宽度小于1mm的轴向外沟槽被称为刀槽并在进入接触斑块时关闭，因此保护单丝免受屈曲。在不位于轴向外部的沟槽的情况下，轮胎横向负载情况下的压缩负载过低而不会造成屈曲。此外，客运车辆轮胎中通常的实践是在胎面的轴向中部仅设置宽度小于1mm的刀槽。
在没有允许移动的空间的方向上，压缩负载会被橡胶配混物吸收。在存在轴向外侧主要沟槽时，该沟槽不吸收负载，而在垂直于其平均直线轮廓的方向上允许压缩移动。为了避免屈曲，压缩负载不能在增强元件主要尺寸的方向上施加在增强元件上，而是以压缩和剪切的方式施加在橡胶材料上。为此，轴向最外部分上存在的轴向外侧主要沟槽(其各自的最大轴向宽度等于胎面宽度的轴向宽度的0.3倍)的平均直线轮廓不能垂直于在径向上位于其内部的任何单丝，角度精确度为10°。偏向大于10°时，所考虑的工作层通过涂布单丝的橡胶材料的剪切而吸收压缩负载。
具体地，计算和测试表明，轴向外侧主要沟槽的平均直线轮廓的角度C与单丝的垂线相差10°就足够保护单丝在所考虑的胎面部分上免受屈曲。如果工作增强件由两个包括单丝的工作层构成，一个工作层的单丝与另一个工作层的单丝相交并且与轮胎的周向方向形成角度A1和A2，那么轴向外侧主要沟槽的平均角度C既不能属于角度区间[A1+80°；A1+100°]，也不能属于角度区间[A2+80°；A2+100°]。为了达到目标抓地性能，平均直线轮廓不能基本上是周向的：其因此必须属于角度区间[min(A1,A2)+100°；max(A1,A2)+80°]。该区间对正负180°表示；或者换而言之，模pi表示。轴向外侧主要沟槽可以是开放式的沟槽、盲槽或双盲槽。工作层的增强元件的角度在赤道平面处测量。
轴向外侧主要沟槽的平均直线轮廓L与周向方向形成的角度C为，周向方向XX'与这样一个矢量之间所包括的定向角度，所述矢量的起点为平均直线轮廓的轴向最内点，终点为平均直线轮廓的轴向最外点。
胎面的两个轴向外部可能包括一个或多个周向沟槽从而降低湿地面上打滑的风险。对于客运车辆轮胎，这些周向沟槽通常代表小宽度的接触斑块并且对单丝屈曲没有已知影响。
主要沟槽还可以包括凸起或桥接，这些桥接可能包括平均宽度小于1mm的刀槽。
单丝可以具有任何横截面形状，已知椭圆形横截面相对于圆形横截面具有优势(即使当具有更小尺寸时)，因为其在弯曲时的断面二次矩及其耐屈曲性更高。在圆形横截面的情况下，最小尺寸对应于横截面的直径。为了保证单丝的疲劳断裂强度和位于单丝之间的橡胶配混物的耐剪切性，每个工作层的增强元件的密度至少等于100根丝线/dm且至多等于200根丝线/dm。密度表示10厘米宽度工作层上的单丝平均数目，该宽度垂直于所考虑的工作层的单丝方向测得。相继增强元件之间的距离可以固定或可变。增强元件可以在制造过程中以层或条带的形式铺设或独立铺设。
此外，单丝抵抗屈曲的能力还取决于轴向邻近丝线的抵抗力，一个单丝中屈曲的开始能够通过围绕屈曲单丝的负载分布效应造成另一个单丝的屈曲。为了获得改进的耐久性能，合适的是不仅观察单丝密度和直径条件而且还满足与工作层强度相关的条件，即每个工作层的断裂强度Rc需要至少等于30000N/dm，Rc定义为：Rc＝Rm*S*d，其中Rm为单丝的单位为MPa的拉伸断裂强度，S为单丝的单位为mm2的横截面积，并且d为所考虑的工作层中的单丝的单位为单丝根数/dm的密度。
对于不强加特定安装方向的轮胎，方案包括将本发明应用于胎面的两个轴向最外部。
对于强加特定安装方向的轮胎，一个选择是将本发明仅应用于胎面的位于车辆外侧的轴向最外部。
客运车辆轮胎的胎面花纹通常基本上对称或基本上反对称，或基本上不对称。
特别有利的是，胎面的至少一个轴向外部的任何轴向外侧主要沟槽的平均直线轮廓L的角度C属于[min(A1,A2)+105°,max(A1,A2)+75°]的区间。该区间对正负180°表示；或者换而言之，模pi表示。根据使用需求，对平均轮廓L的角度的这种进一步限制能够确保工作层的单丝对屈曲的较高抗性。
一个优选的解决方案是，胎面的至少一个轴向外部的任何轴向外侧主要沟槽的平均直线轮廓L的角度C属于[(A1+A2)/2+80°,(A1+A2)/2+100°]的区间。该区间对正负180°表示；或者换而言之，模pi表示。这是因为，在该具体示例中，考虑到角度A1和A2的绝对值至少等于20°，其角平分线与两个工作层的单丝的方向之间的角度因此至少等于20°，其各自垂线之间的差亦然。通过将轴向外侧主要沟槽设置为使其平均直线轮廓靠近由两个工作层的单丝的两个垂线形成的角度的角平分线，使两层单丝上的压缩应力负载相同，从而最好地利用两个工作层的强度。
有利的是任何轴向外侧主要沟槽的宽度W至多等于10mm，从而限制胎面的空隙体积并且保持轮胎的耐磨损性。
优选地，任何轴向外侧主要沟槽的深度D小于8mm。这是因为大于一定厚度时，胎面变得过于柔软，轮胎磨损、行为和滚动阻力方面的性能不佳。
优选地，轴向外侧主要沟槽在轮胎的周向方向(XX’)上通过至少等于8mm的周向间距P隔开，从而避免胎面过于柔软并且避免磨损性能和滚动阻力性能的损失。周向间距是胎面的相关轴向最外部上的两个周向相继的轴向外侧主要沟槽的平均线性轮廓之间的平均周向距离。通常地，轮胎胎面可能具有可变的周向间距从而特别限制路面噪声。
一个优选的方案是轴向外侧主要沟槽在轮胎的周向方向(XX’)上通过至多等于50mm的周向间距P隔开，从而保证在湿地面上的良好抓地。
特别有利的是轴向外侧主要沟槽的底表面以至少等于1.5mm的径向距离D1在径向上设置于胎冠增强件的外部。这是因为该最少量的橡胶材料保护胎冠免于被障碍物、石头或地面上铺设的任何路边石冲击和刺穿。
优选的是轴向外侧主要沟槽的底表面与胎冠增强件的径向最外增强元件之间的径向距离至多等于3.5mm，从而获得在滚动阻力方面表现良好的轮胎。
有利的是包括轴向外侧主要沟槽的至少一个轴向外部包括宽度W1至多等于1mm的刀槽。可以在胎面的轴向外部处设置小宽度的刀槽，以提高在某些类型的地面上(特别是在覆盖有薄冰或雪的地面上)的抓地性，而不损害工作增强件包括单丝的轮胎的耐久性。这是因为，在这些刀槽进入接触斑块时，其主轮廓相互接触，随后胎面的橡胶材料吸收压缩负载。这些刀槽可以在主轮廓或其深度的方向上具有可变的宽度，只要在足够(例如至少等于50mm2)的表面区域上其最小宽度最多等于1mm。
也可以设置小深度(小于5mm)的沟槽，而不显著地损害轮胎的耐久性；然而在这种情况下，性能(特别是湿抓地性能)随着轮胎磨损而下降。
有利地，胎面的两个轴向外部各自的轴向宽度(LS1、LS2)至多等于胎面的轴向宽度LT的0.2倍。
有利的是两个工作层交叉并且工作层各自的增强元件的角度绝对值相等。该实施方案的优点在于制造、生产的标准化以及生产成本。在制造公差内(即在正负2°内)满足这种角度相等。
一个优选方案是每个工作层包括增强元件，所述增强元件与轮胎的周向方向(XX’)形成至少等于22°且至多等于35°的角度，这构成轮胎行为和轮胎耐久性能之间的最佳折中。
优选地，每个工作层包括由独立金属丝或单丝组成的增强元件，所述独立金属丝或单丝的横截面的最小尺寸至少等于0.3mm且至多等于0.37mm，这构成目标性能方面(重量减轻和工作层的增强元件的屈曲耐久性)的最佳平衡。
工作层的增强元件可以为直线的或非直线的。所述增强元件可以以正弦曲线状、之字状或波纹状预成形，或者沿行螺旋。工作层的增强元件由钢(优选碳钢，例如“钢帘线”型帘线中使用的碳钢)制成，当然也有可能使用其它钢(例如不锈钢)或其它合金。
当使用碳钢时，其碳含量(钢的重量％)优选包括在0.8％至1.2％的范围内。本发明特别适用于极高强度“SHT”(“Super High Tensile”)、超高强度“UHT”(“Ultra HighTensile”)，或“MT”(“Mega Tensile”)的钢帘线型钢。碳钢增强体则具有优选高于3000MPa，更优选高于3500MPa的拉伸断裂强度(Rm)。其总断裂伸长(At)(弹性伸长和塑性伸长的总和)优选大于2.0％。
如果涉及钢制增强体，用Rm表示的断裂强度(单位为MPa)和用At表示的断裂伸长(单位为％的总伸长)的测量根据1984年的ISO标准6892在张力下进行。
所使用的钢，无论其具体是碳钢还是不锈钢，其本身可以覆盖有金属层，所述金属层例如改进了钢制单丝的可加工性或增强体和/或轮胎本身的磨损性质，例如粘合、抗腐蚀或甚至是抗老化的性质。根据一个优选的实施方案，所使用的钢覆盖有一层黄铜(Zn-Cu合金)或一层锌；将回顾的是，在丝线制造的过程中，黄铜或锌涂层使得丝线更容易拉伸，并且使得丝线更好地粘附至橡胶。然而，增强体可以覆盖有除了黄铜或锌之外的金属的薄层，所述薄层例如具有改进这些丝线的耐腐蚀性和/或其对橡胶的粘合性的功能，例如Co、Ni、Al的薄层，以及Cu、Zn、Al、Ni、Co、Sn化合物的两种或多种的合金的薄层。
有利的是每个工作层中的增强元件的密度至少等于120根丝线/dm且至多等于180根丝线/dm，从而保证提高增强元件之间的受剪切的橡胶配混物的耐久性及其拉伸耐久性和压缩耐久性。
优选地，至少一个环箍层的增强元件由织物制成，所述织物优选为脂族聚酰胺、芳族聚酰胺或脂族聚酰胺和芳族聚酰胺的组合、聚对苯二甲酸乙二醇酯或人造丝型，因为织物材料的较轻质量和较高刚度特别适合这种应用。环箍层中的相继增强元件之间的距离或间距可以固定或可变。增强元件可以在制造过程中以层或条带的形式铺设或独立铺设。
有利的是环箍增强件沿径向位于工作增强件的外部从而保证工作增强件的良好耐久性。
附图说明
通过图1至图8更好地理解本发明的特征和其它优点，所述图未按比例绘制而是以简化方式绘制从而使本发明更容易理解：
-图1为显示根据本发明的轮胎部分(特别是其结构及其胎面)的立体图。
-图2显示了穿过根据本发明的轮胎胎冠的子午截面并且示出了胎面的轴向外部22和23及其宽度。
-图3A和3B显示了客运车辆轮胎胎面的两种径向外部子午轮廓。
-图4示出了轴向外沟槽24的各种可能类型。
-图5示出了任何轴向外侧主要沟槽的平均直线轮廓L的角度C的角度特性，所述角度C属于[min(A1,A2)+100°,max(A1,A2)+80°]的区间。
-图6示出了任何轴向外侧主要沟槽的平均直线轮廓L的角度C的角度特性，所述角度C属于[(A1,A2)/2+80°,(A1,A2)/2+100°]的区间。
-图7A、图7B和图7C示出了在沟槽网络的情况下确定主要沟槽的方法。
-图8示出了胎面的术语“内边缘”和“外边缘”。
具体实施方式
图1为轮胎的胎冠部分的立体图。轮胎包括胎面2，所述胎面2旨在经由胎面表面21与地面接触。在胎面的轴向外部22和23中，存在轴向外沟槽24，所述轴向外沟槽24具有宽度W和平均直线轮廓L，所述平均直线轮廓L与轮胎的周向方向XX'形成角度C。轮胎进一步具有包括工作增强件4和环箍增强件5的胎冠增强件3。工作增强件包括两个工作层41和42，每个工作层包括增强元件(411、421)，所述增强元件相互平行并且分别与轮胎的周向方向(XX’)形成绝对值至少等于20°且至多等于50°并且层与层的符号相反的定向角度(A1、A2)。
图2为穿过根据本发明的轮胎的胎冠的示意性子午截面。其特别示出了胎面的轴向外部22和23的宽度LS1和LS2，以及轮胎胎面的总宽度LT。还显示了沿着轮胎子午截面测得的轴向外沟槽24的深度D和轴向外沟槽24的底表面243和胎冠增强件3之间的距离D1。通过在两个子午平面上切割轮胎从而获得轮胎的子午截面。例如，轮胎的子午截面在周向方向上在胎面处具有约60mm的厚度。在两个胎圈之间的距离与安装在其轮辋上并且略微充气的轮胎保持相同的条件下进行测量。
图3A和图3B中确定了胎面的轴向边缘7，所述轴向边缘7使得能够测量胎面宽度。在图3A中，胎面表面21与轮胎的轴向外表面8相交，本领域技术人员以显而易见的方式确定轴向边缘7。在图3B中，胎面表面21与轮胎的轴向外表面8连续，在轮胎的子午截面上绘制了在朝向胎侧过渡的区域中在所述胎面表面上的任一点处与胎面表面的切线。第一轴向边缘7是所述切线和轴向方向YY’之间的角度β(beta)等于30°的点。当所述切线和轴向方向YY’之间的角度β等于30°的点存在若干个时，采用的是径向最外的点。使用相同方法确定胎面的第二轴向边缘。
图4示意性显示了胎面2中的轴向外沟槽24。本领域技术人员确定沟槽的主轮廓241和242，其以距离W彼此隔开。通过在轴向方向YY'上对轮廓进行线性插值，这些轮廓线性化为平均直线轮廓L。平均直线轮廓L的轴向最内的点a以及轴向最外的点b分别定义了用于定义沟槽的平均直线轮廓与周向方向XX'形成的定向角度C的矢量的起点和终点。沟槽可以像沟槽24A那样是开放式的，像沟槽24C那样是盲槽或者像沟槽24B那样是双盲槽。
图5显示了任何轴向外侧主要沟槽的平均直线轮廓L的角度C的角度特性，所述角度C属于[min(A1,A2)+100°,max(A1,A2)+80°]的区间。为了避免任何屈曲，平均直线轮廓L不能以正负10°以内的误差垂直于两个工作层的单丝。因此，平均直线轮廓L的角度C既不能属于区间[A1+90°-10°,A1+90°+10°](即[A1+80°,A1+100°])，也不能属于区间[A2+80°,A2+100°]。出于与湿抓地力有关的原因，平均直线轮廓的角度C不能属于接近周向方向XX'的区域Z3。因此，当A2为负时，角度C属于区间[A2+100°,A1+80°]；或者相反，当A1为负时，角度C属于区间[A1+100°,A2+80°]：这个在数学上表达方式为角度C属于区间[min(A1,A2)+100°,max(A1,A2)+80°]，或者相差正负180°。
图6示出了任何轴向外侧主要沟槽的平均直线轮廓L的角度C的角度特性，所述角度C属于[(A1,A2)/2+80°,(A1,A2)/2+100°]的区间。该特征意味着任何轴向外侧主要沟槽的平均直线轮廓L基本上垂直于(最多差+或-10°以内)角度(A1+A2)/2的角平分线，所述角度(A1+A2)/2由两个工作层的单丝的各自方向形成。
图7A、图7B和图7C示出了在沟槽网络的情况下确定主要沟槽的方法。对于某些胎面花纹，沟槽如图7A所示通往其它沟槽。在这种情况下，将确定网络的侧表面，其为沟槽网络中相互周向距离最大的连续侧表面，在当前情况下为侧表面241和242。本发明将应用至所有这样的沟槽，其侧表面为网络的侧表面之一以及直接邻近的相对侧表面。因此此处考虑具有平均线性轮廓L_1的沟槽24_1(图7B)；在从点A至点B的第一部分上，所述沟槽24_1由网络侧表面241以及直接与(241、242`)邻近的相对侧表面组成；在从点B至点C的第二部分上，所述沟槽24_1由网络侧表面241以及直接与241邻近的相对侧表面242组成。随后，考虑具有平均线性轮廓L_2的沟槽24_2(图7C)；在从点A至点B的第一部分上，所述沟槽24_2由网络侧表面242以及直接与242邻近的相对侧表面241`组成；在从点B至点C的第二部分上，所述沟槽24_2由网络侧表面242以及直接与242邻近的相对侧表面241组成。对于更复杂的网络，将使该规则一般化，从而使得基本上沿着网络侧表面的指向网络的所有可能的主要沟槽满足本发明的特点。
图8示意性地显示了轮胎，所述轮胎安装在车辆200的车轮的安装轮辋上并且在车辆上具有预定的安装方向。每个轮胎包括轴向外边缘45和轴向内边缘46，当轮胎以所述预定安装方向安装在车辆上时，轴向内边缘46是安装在车辆车壳侧的边缘，并且轴向外边缘45是相反的边缘。在本文献中，“车辆外侧”表示轴向外边缘45。
本发明人基于本发明针对尺寸205/55R16的轮胎进行计算，所述轮胎充气至2bar的压力，包括钢制单丝的两个工作层，所述钢制单丝的直径为0.3mm，以158根丝线/dm的密度分布并且与周向方向形成分别等于+27°和-27°的角度A1和A2。单丝具有等于3500MPa的断裂强度Rm并且工作层各自具有等于39000N/dm的断裂强度Rc。轮胎在轮胎胎面的两个轴向外部(所述轴向外部的轴向宽度等于胎面轴向宽度的0.21倍)上包括以30mm的周向间距分布的深度为6.5mm的盲槽类型的轴向外侧主要沟槽。轴向外侧主要沟槽的底表面和胎冠增强件之间的径向距离D1至少等于2mm。
计算了各种轮胎，轴向外侧主要沟槽的平均直线轮廓相对于周向方向的角度C以15°的间隔从60°变化至120°。轴向外侧主要沟槽的宽度至少等于2mm，这意味着轮胎胎面的空隙体积比保持相同，无论轴向外侧主要沟槽的平均直线轮廓的角度如何。计算所使用的条件再现了弯道外侧的前轮胎(即客运车辆中负载最重的轮胎)的行驶条件。对于0.7g的侧向加速度，这些负载如下：749daN的负载(Fz)，509daN的侧向负载(Fy)以及3.12°的外倾角。以下表格给出了单丝中的弯曲应力负载的最大值随轴向外侧主要沟槽的平均直线轮廓与周向方向形成的角度C的变化。以轴向外侧主要沟槽所形成的角度C为120°的值时确定的值作为基础值100，标准化这些最大值。
当轴向外侧主要沟槽的平均直线轮廓接近垂直于单丝方向的角平分线(即成90°)时，达到最小弯曲应力。相比于对接近垂直于工作增强件的第二层A2的单丝的方向的平均轮廓的角度C(即120°)而计算出的最大弯曲应力，在区间[min(A1,A2)+100°,max(A1,A2)+80°](在所研究的示例中等于[73°,107°])中的最大弯曲应力至少降低了25％。
发明人对应于计算中所评估的轮胎而制造了205/55R16尺寸的两个轮胎A和B；轮胎A的特征在于轴向外侧主要沟槽的平均直线轮廓与周向方向形成的角度C等于90°，而轮胎B的特征在于角度C等于120°。这两个轮胎充气至2bar的压力，受到749daN的负载(Fz)、509daN的侧向负载(Fy)和3.12°的外倾角，在8.5m的转鼓上进行滚动道路运行测试。定期暂停运行进行非破坏性测量，从而检测工作层中的增强元件的断裂。与计算一致，在轮胎A距离的一半距离之后，轮胎B的工作层中就出现断裂。

Claims (18)

1.一种客运车辆的轮胎(1)，包括：
·胎面(2)，所述胎面(2)旨在经由胎面表面(21)与地面接触并且具有轴向宽度LT，
·所述胎面(2)包括两个轴向外部(22、23)，每个轴向外部的轴向宽度(LS1、LS2)至多等于轴向宽度LT的0.3倍，
·至少一个轴向外部(22、23)包括轴向外沟槽(24)，轴向外沟槽(24)形成通往胎面表面(21)的空间并且由至少两个由底表面(243)连接的主侧表面(241、242)限定，
·称为主要沟槽的至少一个轴向外沟槽(24)具有宽度W、深度D和平均直线轮廓L，所述宽度W由两个主侧表面(241、242)之间的距离限定且至少等于1mm，所述深度D由胎面表面(21)与底表面(243)之间的最大径向距离限定且至少等于5mm，
·所述轮胎进一步包括胎冠增强件(3)，所述胎冠增强件(3)在径向上位于胎面(2)的内部，
·所述胎冠增强件(3)包括工作增强件(4)和环箍增强件(5)，
·所述工作增强件(4)包括至少两个工作层(41、42)，每个工作层包括涂布有弹性体材料的增强元件(411、421)，所述增强元件相互平行并且分别与轮胎的周向方向(XX’)形成绝对值至少等于20°且至多等于50°并且层与层的符号相反的定向角度(A1、A2)，
·每个工作层中的所述增强元件由独立金属丝或单丝组成，所述独立金属丝或单丝的横截面的最小尺寸至少等于0.20mm且至多等于0.5mm并且具有断裂强度Rm，
·每个工作层中的增强元件的密度至少等于100根丝线/dm且至多等于200根丝线/dm，
·所述环箍增强件(5)包括至少一个环箍层，所述环箍层所包括的增强元件相互平行并且与轮胎的周向方向(XX’)形成绝对值至多等于10°的角度B，
其特征在于，胎面(2)的至少一个轴向外部(22、23)的任何称为主要沟槽的轴向外沟槽(24)的平均直线轮廓L与轮胎的周向方向(XX’)形成角度C，所述角度C属于[min(A1,A2)+100°,max(A1,A2)+80°]的区间，
并且每个工作层(41、42)的断裂强度Rc至少等于30000N/dm，Rc的定义为：Rc＝Rm*S*d，其中Rm为单丝的单位为MPa的拉伸断裂强度，S为单丝的单位为mm2的横截面积，并且d为所考虑的工作层中的单丝的单位为单丝根数/dm的密度。
2.根据权利要求1所述的轮胎，其中胎面(2)的至少一个轴向外部(22、23)的任何称为主要沟槽的轴向外沟槽(24)的平均直线轮廓L的角度C属于[min(A1,A2)+105°,max(A1,A2)+75°]的区间。
3.根据权利要求1或2任一项所述的轮胎，其中胎面(2)的至少一个轴向外部(22、23)的任何称为主要沟槽的轴向外沟槽(24)的平均直线轮廓L的角度C属于[(A1+A2)/2+80°,(A1+A2)/2+100°]的区间。
4.根据权利要求1所述的轮胎，其中任何称为主要沟槽的轴向外沟槽(24)的宽度W至多等于10mm。
5.根据权利要求1所述的轮胎，其中任何称为主要沟槽的轴向外沟槽(24)的深度D至多等于8mm。
6.根据权利要求1所述的轮胎，其中称为主要沟槽的轴向外沟槽(24)在轮胎的周向方向(XX’)上通过至少等于8mm的周向间距P隔开。
7.根据权利要求1所述的轮胎，其中称为主要沟槽的轴向外沟槽(24)在轮胎的周向方向(XX’)上通过至多等于50mm的周向间距P隔开。
8.根据权利要求1所述的轮胎，其中称为主要沟槽的轴向外沟槽(24)的底表面(243)以至少等于1.5mm的径向距离D1在径向上设置于胎冠增强件(3)的外部。
9.根据权利要求1所述的轮胎，其中称为主要沟槽的轴向外沟槽(24)的底表面(243)以至多等于3.5mm的径向距离D1在径向上设置于胎冠增强件(3)的外部。
10.根据权利要求1所述的轮胎，其中包括称为主要沟槽的轴向外沟槽(24)的至少一个轴向外部(22、23)包括宽度W1至多等于1mm的刀槽(25)。
11.根据权利要求1所述的轮胎，其中两个轴向外部(22、23)各自的轴向宽度(LS1、LS2)至多等于胎面(2)的轴向宽度LT的0.2倍。
12.根据权利要求1所述的轮胎，其中工作层(41、42)各自的增强元件(411、421)的角度(A1、A2)绝对值相等。
13.根据权利要求1所述的轮胎，其中每个工作层(41、42)所包括的增强元件(411、421)与轮胎的周向方向(XX’)形成至少等于22°且至多等于35°的角度(A1、A2)。
14.根据权利要求1所述的轮胎，其中每个工作层(41、42)包括由独立金属丝或单丝组成的增强元件(411、421)，所述独立金属丝或单丝的直径至少等于0.3mm且至多等于0.37mm。
15.根据权利要求1所述的轮胎，其中工作层(41、42)的增强元件由碳钢制成。
16.根据权利要求1所述的轮胎，其中每个工作层中的增强元件的密度至少等于120根丝线/dm且至多等于180根丝线/dm。
17.根据权利要求1所述的轮胎，其中至少一个环箍层的增强元件由织物制成。
18.根据权利要求1所述的轮胎，其中环箍增强件(5)在径向上位于工作增强件(4)的外部。
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