CN110461626B - 具有改进性能的轮胎 - Google Patents

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Abstract

具有改进性能的轮胎，特别是一种用于私人客车的轮胎，所述轮胎的胎面包括边缘部分(11)，这些边缘部分中的至少一个设有多个横向或倾斜的切口(3)，所述切口(3)具有最多等于2mm的宽度和至少等于所述胎面的待磨损掉的厚度的75％的深度，形成在边缘部分上的切口(3)的一半以上包括将该切口(3)的宽度局部地减小到至少等于0.2mm且最多等于0.5mm的宽度的至少一个突起，该胎面使得处于崭新状态的、与道路接触的胎面的材料被选择为具有以下物理特性：‑肖氏A硬度至少等于48且最多等于57，‑在60℃下的损失至少等于12％且最多等于20％，‑玻璃化转变温度Tgau至少等于‑20℃且最多等于‑10℃。

Description

具有改进性能的轮胎
技术领域
本发明涉及客车轮胎，更具体地涉及这些轮胎的胎面。
背景技术
定义：
如E.T.R.T.O.欧洲标准所定义的处于其安装轮辋上的轮胎的参考条件规定了与其负载指数及其速度额定值所表示的轮胎的最大允许承载能力相对应的充气压力。然而，车辆上的轮胎的使用条件与参考条件的不同之处在于承载载荷等于最大允许载荷的大约80％。
针对处于静止状态、安装在轮辋上且在使用条件下的轮胎获得该轮胎与路面的接触区块。在这些条件下的总接触面积用S表示，该面积等于由在其参考条件下的轮胎的接触区块的外部轮廓所限定的总面积；该总面积包括凹入部分。
花纹块是形成在胎面上的隆起元件，该元件由空隙或花纹沟限定并且包括至少两个侧壁和一个接触面，后述的接触面预定用于在轮胎行驶时与路面相接触。
花纹条是形成在胎面上的隆起元件，该元件由两个花纹沟限定。花纹条包括两个侧壁和一个接触面，所述接触面预定用于与路面相接触。
径向方向是指垂直于轮胎的旋转轴线的方向，该方向对应于胎面的厚度方向。
轴向或横向方向是指平行于轮胎的旋转轴线的方向。
周向方向是指与以旋转轴线为中心的任何圆相切的方向。该方向垂直于轴向方向和径向方向。
切口表示花纹沟或刀槽花纹，并且对应于由彼此面对且彼此相距一平均距离的材料壁所限定的空间，该平均距离能够为零。正是该距离将刀槽花纹与花纹沟区分开来；在刀槽花纹的情况下，该距离适合于允许相对的壁在处于轮胎与路面相接触的接触区块中时至少部分接触。作为一般规则，在处于崭新状态下的轮胎上，对于预定用于客车轮胎的刀槽花纹来说，该距离至少等于2毫米(2mm)。在花纹沟的情况下，当在使用条件下行驶时，该花纹沟的壁不能彼此接触。
已知的做法是提供一种预定用于安装在汽车上的轮胎的、具有多个周向和横向定向的花纹沟的胎面，这些花纹沟限定形成胎面花纹的多个隆起元件。这些元件的外表面形成预定用于在行驶期间与路面相接触的胎面表面。花纹沟和刀槽花纹在处于崭新状态下的胎面表面上形成可见的胎面花纹。随着轮胎磨损，这种花纹可以保持或可以改变。
为了弥补与切口的存在相关联的刚度损失，文件WO2001/60642描述了宽度最多等于2mm、并且在其表面的一部分上具有形成突起并局部减小该刀槽花纹的宽度的部分的切口。
然而，已经注意到，在使用中，对于这种类型的轮胎，异物可能会进入刀槽花纹中，然后，这些异物能够朝向轮胎的内部增强结构行进，从轮胎耐久性的角度来看，这可能随着时间的推移具有负面影响。
发明内容
本发明的目的是降低这种风险以及开发一种特别耐用的组合。
为此，本发明的主题是一种客车轮胎，所述轮胎具有由至少一种材料形成的胎面，所述至少一种材料在所述轮胎行驶时经由形成所述胎面的外表面的胎面表面与路面接触，该胎面具有轴向地限定所述胎面的边缘部分，这些边缘部分中的至少一个设有多个横向或倾斜定向的切口，这些切口的深度至少等于所述胎面的预定用于被磨损掉的厚度的75％。
-形成在所述边缘部分中的所述切口的一半以上包括至少一个突起，所述突起将所述切口的宽度局部地减小到至少等于0.2mm且最多等于0.5mm的宽度。所述切口的宽度在充气至其工作压力的崭新轮胎上测得。
当轮胎崭新时，该轮胎使得预定用于与路面接触的胎面的材料具有以下物理特性：
-其肖氏A硬度(根据标准ASTM 2240或DIN 53505测得)至少等于48且最多等于57，
-其在60℃下的损失(在60℃下、通过设定能量水平的回弹、在第六次冲击时测得的能量损失，其值(以百分比表示)为供给的能量与返回的能量之差除以供给的能量)至少等于12％且最多等于20％，
-其玻璃化转变温度Tg(根据标准ASTM D 5992-96测得)至少等于-20℃且最多等于-10℃。
满足所要求的肖氏A硬度、能量损失和玻璃化转变温度Tg的条件的材料可以在形成以公开号WO 2015/185395-A1公开的专利申请的主题的材料族中获得。
弹性体化合物的玻璃化转变温度Tg(即弹性体化合物从可变形橡胶态进入刚性玻璃态的温度)通常在测量弹性体化合物的动态性能期间根据标准ASTM D 5992-96、在粘度分析仪(Metravib VA4000)上测定。所述动态性能在硫化弹性体化合物(即已经固化到至少90％的转化率的弹性体化合物)样品上测得，该样品具有厚度等于2mm且横截面积等于78.5mm2的圆柱形测试样品的形式。记录弹性体化合物样品对简单交替正弦剪切应力(其峰-峰幅值等于0.7MPa且频率等于10Hz)的响应。以+1.5℃/min的恒定升温速率进行温度扫描。所利用的结果通常是复合动态剪切模量G*(其包括弹性部分G'和粘性部分G”)以及动态损耗tgδ(其等于比率G”/G')。玻璃化转变温度Tg是在温度扫描期间动态损耗tgδ达到最大值时的温度。
通过这种组合，如果石块进入刀槽花纹中，则可以减小楔入力，特别是在低温行驶条件下。
一旦胎面的胎面表面上的切口的线与横向方向的角度最多等于45度，则切口就在轮胎上倾斜地定向。
规定的是，当切口设有将其宽度局部地减小到至少等于0.2mm且最多等于0.5mm的宽度的至少一个突起时，由形成在切口中的所有突起占据的面积至少等于限定所述切口的面中的一个的面积的20％且最多等于其80％，并且优选地在其30％和50％之间。规定的是，限定切口的面的参考面积在切口的在轮胎与路面相接触的接触区块中相互作用的部分中测得。切口的宽度局部减小到至少等于0.2mm且最多等于0.5mm的宽度将该切口局部地转换成刀槽花纹，所述刀槽花纹的相对的面在行驶时在轮胎与路面相接触的接触区块中相接触。
优选地，切口的突起位于切口的最大深度的15％的深度和70％的深度之间，以便为轮胎提供效率和耐久性。
在一个变型中，所述突起形成在限定所述切口的同一个面上。
还可以将设有突起的多个切口与未设有这种突起的另外多个切口的存在进行组合。
如果肖氏A硬度小于48，则切口的底部承受攻击的能力大大减弱。具体地，已经发现具有低肖氏硬度的橡胶承受攻击性较差并且磨损非常快，这可能在一旦小石块被捕获在刀槽花纹中时就会发生。
如果在23℃下测得的肖氏A硬度大于57，则刀槽花纹的壁与进入刀槽花纹中的任何石块之间的接触力增大。这将反映在行驶期间不会被弹出的石块的平均尺寸的增加上。这些石块的尺寸越大，在轮胎寿命期间刀槽花纹底部受攻击的现象就越早开始，并且从轮胎耐久性的角度来看，这会随着时间的推移产生负面影响，并因此可能影响性能的耐久性。
如果在60℃下的损失小于12％，则轮胎在湿抓地方面的性能水平较差并且不再满足当前和未来轮胎的期望的性能平衡。
如果在60℃下的损失大于20％，则石块和相对的壁之间的粘附力增大，从而导致与上述当肖氏硬度大于57时的缺点相同的缺点。
如果玻璃化转变温度Tg小于-20℃，则该轮胎太像冬季轮胎，这不是通常使用(全季节)所期望的。
如果玻璃化转变温度Tg大于-10℃：则在寒冷时段期间，材料的刚度增加，从而导致与上述当肖氏硬度大于60时的缺点相同的缺点。此外，大的石块可能仍被截留在刀槽花纹中。
优选地，肖氏A硬度至少等于50且最多等于56。
优选地，胎面的材料在60℃下的损失至少等于15％且最多等于20％。这使得可以获得期望的性能，同时保持现代轮胎的性能折衷(特别是包括良好的湿抓地性能)。
有利地，胎面的材料的玻璃化转变温度Tg至少等于-16℃且最多等于-12℃。该Tg范围很好地适应温带国家的气候条件(其中偶尔出现零度以下的温度)。这使得可以获得期望的性能，同时保持现代轮胎的性能折衷(特别是包括在寒冷天气中的良好的湿抓地性能)。
胎面的待磨损掉的总厚度在此理解为在胎面的处于崭新状态下的胎面表面和法律要求的磨损极限指示器之间测得的最大厚度。在欧洲，这些磨损极限指示器具有相对于花纹沟的底部测得的1.6mm的高度。该待磨损掉的总厚度从花纹沟的深度和磨损极限指示器的高度之间的差值获得。
优选地，形成在胎面的边缘中的刀槽花纹的宽度最多等于1mm，以便增大这些刀槽花纹在处于轮胎与路面接触的接触区块中时闭合的能力。
通过以下参考附图给出的描述(附图通过非限制性示例的方式示出了本发明的主题的实施例变型)，本发明的其他特征和优点将变得显而易见。
附图说明
-图1示出了根据本发明的胎面的示意性局部平面图，该胎面包括在该胎面的边缘中形成的每个横向切口中的突起；
-图2示出了沿图1中所示的线II-II的子午截面；
-图3示出了根据本发明生产的尺寸205/55 R 16的轮胎的胎面的表面视图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的用于客车上的轮胎的胎面1的胎面表面10、更具体地胎面1的边缘部分11的局部平面图。
从该图1可以明显看出，边缘部分11在轴向内侧由具有适当宽度以便在接触区块中保持敞开的周向定向的花纹沟2限定。该周向花纹沟2的深度被设计成使得，当达到磨损极限时，该花纹沟仍可用于排出湿雨天气中存在于路面上的水。因此，该深度大于预定用于在行驶期间被磨损掉的胎面的材料的厚度。
该边缘部分11具有多个切口，所述多个切口在此呈横向刀槽花纹3的形式，所述横向刀槽花纹3既通入周向花纹沟2中又轴向地通向胎面的外侧。这些横向刀槽花纹3的宽度Li等于1.0mm，该宽度在处于崭新状态下的胎面表面上、在限定该刀槽花纹的相对的壁之间测得。这些横向刀槽花纹3的深度与周向花纹沟2的深度相同。每个横向刀槽花纹3在胎面中被定向成使得，在胎面的胎面表面上其线平行于轮胎的旋转轴线。每个横向刀槽花纹3由相对的壁31、32限定，所述壁中的一个包括突出的突起5。这些横向刀槽花纹切割出多个花纹块4。
形成在横向刀槽花纹3中的每个突起5具有作用表面50(在图2中可见)，该作用表面50能够与处于与地面相接触的接触区块中的花纹沟(刀槽花纹)的相对的壁32接触。每个突起5的作用表面由具有宽度Hi的细缝6隔开，该宽度Hi在处于未安装在轮辋上的状态下的轮胎上测得。在当前情况下，所述缝的宽度Hi等于0.6mm。
从示出图1中所示的线II-II上的横截面的图2中可以看出，该轮胎包括由两个加强层91、92形成的胎冠加强件9。此外，同一横向刀槽花纹3的每个突起5的最大横向长度LM等于在该横向花纹沟的深度P的方向上测得的该突起的最大高度HM的至少两倍。
此外，每个突起的作用表面50的面积(在此与横截面中所见的每个突起的截面的面积相等)至少等于在其上形成有该突起5的壁表面的面积的10％且最多等于在其上形成有该突起5的壁表面的面积的50％。该壁表面在周向花纹沟2、横向花纹沟3的底部30和通过图2中的虚线示出的区段S之间延伸，该区段S垂直于旋转轴线并且穿过花纹块4的在轮胎的标称使用条件下与路面相接触的轴向最外侧的点。
此外，在突起5和横向刀槽花纹3的底部30之间存在用于水的通道，该通道的高度H至少等于横向刀槽花纹3的深度P的10％(在当前情况下，该高度H等于横向刀槽花纹3的深度P的40％)。
在所示的突起5的情况下，径向最外侧的点位于与旋转轴线(该旋转轴线在图2中由轴线XX'表示)相距距离R的位置处，所述这些点与胎冠增强件9的径向最外(帘布)层92相距距离E。该突起以相对于胎面的胎面表面10略微偏移的方式形成。
作用表面的面积在平均子午平面(即穿过轮胎的旋转轴线并穿过该作用表面的平均周向位置的平面)上的、沿周向方向的投影中评估。类似地，在其上形成有至少一个作用表面的壁表面的面积在所涉及的花纹沟的平均子午平面上的、沿周向方向的投影中评估。
图3示出了尺寸为205/55 R 16的轮胎的胎面1的表面视图。
该胎面1设有胎面花纹，该胎面花纹包括四个周向花纹沟2，所述四个周向花纹沟2限定三个中间的、周向定向的花纹条12，这些花纹条12在轴向外侧由边缘部分11限定，所述边缘部分11在胎面的宽度W上轴向地限定所述胎面。
平均开口宽度等于0.8mm的多个倾斜的刀槽花纹6形成在每个周向的中间花纹条12上。
每个边缘部分11包括多个刀槽花纹3，所述多个刀槽花纹3具有与横向方向、即与由图中的轴线XX'表示的轮胎的旋转轴线形成大约15°的平均角度的倾斜平均取向。这些倾斜的刀槽花纹3在边缘部分11的整个宽度上延伸并且具有等于0.8mm的开口宽度。突起5局部地形成在相对的壁(每个壁限定边缘部分11的倾斜的刀槽花纹3)中的一个上，所述突起5将该刀槽花纹的开口宽度局部地减小到0.3mm。该突起5靠近胎面的胎面表面10(向内偏移等于1mm)并且在周向花纹沟2附近形成。该突起5在胎面的厚度方向上延伸至等于刀槽花纹3的深度的30％的深度。
胎面1在崭新状态下的横向体积空隙率表示所有倾斜定向的刀槽花纹3、6(即与轮胎上的纵向或周向方向形成最多等于45°的角度的刀槽花纹)与所有空隙(横向的、倾斜的以及周向的空隙)的体积相比的体积百分比。在所述变型中，总体积空隙率等于23％，而在形成于中间花纹条和边缘部分中的所有刀槽花纹/花纹沟的崭新状态下的横向体积空隙率等于5％。
此外，该胎面由申请WO 2015/185395-A1中描述的材料形成，该材料的配方(以phr、即以每100份弹性体基质中的重量份数来表示，所述弹性体基质由橡胶组分中存在的所有弹性体组成)在下表中给出：
组分 phr
SBR(1) 100
炭黑(2) 3
二氧化硅(3) 60
树脂(4) 30
抗臭氧蜡 1.8
抗氧化剂(5) 2.7
硅烷(6) 4.8
硬脂酸 2
CBS(7) 2.3
DPG(8) 2
硫磺 1
氧化锌 1
(1)具有27％的苯乙烯单元和24％的在弹性体链的末端带有硅烷醇官能团的1,2-丁二烯部分的单元(Tg＝-48℃)的SBR；
(2)ASTM等级N234(卡博特)；
(3)来自Rhodia的“HDS”型“Zeosil 1165MP”二氧化硅；
(4)来自Exxon的C5馏分/C9馏分树脂ECR-373；
(5)来自Flexsys的N-(1,3-二甲基丁基)-N'-苯基-对苯二胺；
(6)TESPT(来自Degussa的“Si69”)；
(7)N-环己基-2-苯并噻唑亚磺酰胺(来自Flexsys的“Santocure CBS”)；
(8)二苯胍(来自Flexsys的“Perkacit”DPG)。
该材料具有在固化状态下测得的以下物理特性：
-根据标准ASTM 2240、在23℃(+或-2℃)的温度下、在50％(+或-10％)的湿度下并且在50N的载荷下、通过3秒的测量时间测得的肖氏A硬度等于54，
-在60℃下、在设定能量水平的回弹测试中、在第六次冲击时测得的能量损失等于18％，
-根据标准ASTM D 5992-96测得的玻璃化转变温度Tg等于-14℃。
借助于胎面花纹和胎面材料的这种组合，可以通过减少横向空隙的份额非常显著地降低与捕获可能在胎面中具有侵略性的物体相关联的风险，同时获得特别有利的滚动阻力性能。
尽管已经借助于两个示例描述了本发明，但是应该理解，它不限于这些示例，并且可以在保持在权利要求的范围内的同时进行修改。

Claims (7)

1.用于客车轮胎的胎面(1)，该胎面由至少一种材料形成，所述至少一种材料在所述轮胎行驶时经由形成所述胎面的外表面的胎面表面(10)与路面相接触，该胎面具有轴向地限定所述胎面的边缘部分(11)，这些边缘部分中的至少一个设有多个横向或倾斜定向的切口(3)，所述切口(3)具有最多等于2mm的宽度和至少等于所述胎面的预定用于被磨损掉的厚度的75％的深度，形成在所述边缘部分中的所述切口(3)的一半以上包括将该切口(3)的宽度局部地减小到至少等于0.2mm且最多等于0.5mm的宽度的至少一个突起，该胎面的特征在于，处于崭新状态的、制成所述胎面并且预定用于与路面相接触的所述材料被选择为具有以下物理特性：
-根据标准ASTM 2240或DIN 53505、在23℃的温度下测得的肖氏A硬度至少等于48且最多等于57，
-在60℃下的损失至少等于12％且最多等于20％，所述损失即在60℃下、通过设定能量水平的回弹、在第六次冲击时测得的能量损失，其以百分比表示的值等于供给的能量与返回的能量之差除以供给的能量，
-根据标准ASTM D 5992-96测得的玻璃化转变温度Tg至少等于-20℃且最多等于-10℃。
2.根据权利要求1所述的胎面(1)，其特征在于，处于崭新状态的、制成所述胎面并且预定用于与路面相接触的所述材料的肖氏A硬度至少等于50且最多等于56。
3.根据权利要求1和2中的任一项所述的胎面(1)，其特征在于，处于崭新状态的、制成所述胎面并且预定用于与路面相接触的所述材料的玻璃化转变温度Tg至少等于-16℃且最多等于-12℃。
4.根据权利要求1或2所述的胎面(1)，其特征在于，所述横向或倾斜定向的切口(3)具有最多等于1mm的宽度。
5.根据权利要求1或2所述的胎面(1)，其特征在于，切口的所述突起位于等于所述切口的最大深度的15％的深度和等于所述切口的最大深度的70％的深度之间。
6.根据权利要求1或2所述的胎面(1)，其特征在于，所述突起形成在限定所述切口的同一个面中。
7.轮胎，其设有根据权利要求1至6中的任一项所述的胎面，其特征在于，测量所有横向或倾斜定向的切口中的空隙含量的横向体积空隙率最多等于所述胎面的总体体积空隙率的四分之一。
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