CN110740878B - 包括优化的结构和胎面花纹的轮胎 - Google Patents

Abstract

本发明包括用于车辆的轮胎(1)，所述轮胎(1)的滚动表面具有横向半径RT，并且包括胎冠层(3)，所述胎冠层(3)包括至少一个与肋状部(26)对齐的波形(312)。所述波形(312)沿径向位于波动层中与最靠近所述波形(312)的周向沟槽(25)的底面(243)中心对齐的点的外部，并且具有至少为1mm的波幅。径向距离(da)至少为0.2mm且最多为2mm，所述径向距离(da)是与波形对齐的肋状部(26)的至少一个接触边缘和所述肋状部的横向半径RT之间的径向距离。

Description

包括优化的结构和胎面花纹的轮胎

技术领域

本发明涉及旨在装配至车辆的轮胎，更具体地涉及此类轮胎的胎冠。

背景技术

由于轮胎的几何形状呈现出围绕旋转轴线的旋转对称性，因此通常在包含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的方向、平行于轮胎旋转轴线的方向和垂直于子午平面的方向。被称为赤道平面的周向子午平面将轮胎分成两个基本对称的半环面形状，轮胎可能表现出胎面、结构的不对称性，这些不对称性与制造精度或者上胶有关。

在下文中，表述“沿径向位于…的内部”和“沿径向位于…的外部”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“沿轴向位于…的内部”和“沿轴向位于…的外部”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。

在下文中，表述“与…对齐”表示“对于每个子午线，沿径向位于…的内部并且位于由…限定的轴坐标的边界内”。因此，“工作层中与沟槽对齐的点”表示，对于每个子午线，工作层中沿径向位于沟槽内部并且位于由沟槽所限定的轴坐标的边界内的点的集合。

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，所述胎体层沿径向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圆周表面限定，其中径向最外圆周表面为胎面表面，径向最内圆周表面被称为胎面花纹底表面。胎面花纹底表面(或底表面)定义为胎面表面以等于胎面花纹深度的径向距离沿径向向内平移的表面。这种深度通常会在胎面轴向最外周向部分(称为胎肩)上递减。

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”表示至少包括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，所述胎冠增强件沿径向位于胎面的内部。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，所述工作层由相互平行的增强元件组成，所述增强元件与周向方向形成在15°和50°之间的角度。胎冠增强件还可以包括环箍增强件，所述环箍增强件包括至少一个环箍层，所述环箍层由增强元件组成，所述增强元件与周向方向形成在0°和10°之间的角度，环箍增强件通常(但不一定)沿径向位于工作层的外部。

对于胎冠增强件、工作增强件或其它增强件的任何一层增强元件，被称为所述层的径向外表面(SRE)的连续表面穿过每个增强元件在每个子午线上的径向最外点。对于胎冠增强件、工作增强件或其它增强件的任何一层增强元件，被称为所述层的径向内表面(SRI)的连续表面穿过每个增强元件在每个子午线上的径向最内点。增强元件层和任何其它点之间的径向距离从这些表面的一个表面或另一个表面来测量，并且这种测量方式不包括所述层的径向厚度。如果其它测量点沿径向位于增强元件层的外部，则径向距离从径向外表面SRE到该点来测量，并且，分别地，如果其它测量点沿径向位于特定增强元件层的内部，则径向距离从径向内表面SRI到所述其它测量点来测量。这使得能够考虑从一条子午线到另一条子午线一致的径向距离，而无需考虑与层的增强元件的截面形状相关的可能局部变化。

为了获得湿地面上的良好抓地力，在胎面中形成切口。切口表示缺口、凹槽、刀槽或周向沟槽，并且在胎面表面上形成开放空间。

胎面表面上的刀槽或凹槽具有两个主要特征尺寸：宽度W和长度Lo，使得所述长度Lo至少等于所述宽度W的两倍。因此刀槽或凹槽由至少两个主侧面限定，所述主侧面决定其长度Lo并且通过底面连接，两个主侧面通过非零距离彼此隔开，所述非零距离被称为刀槽或凹槽的宽度W。

切口的深度为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花纹深度。

沟槽为基本上呈圆周形的凹槽，并且侧面基本上呈圆周形，从某种意义上说，所述侧面的方向可以在周向方向的正负45°附近局部变化，但是属于所述沟槽的所有花纹都位于胎面周围并且形成基本连续的集合，也就是说与花纹的长度相比，花纹表现出的长度不连续度小于10％。

周向沟槽限定肋状部。肋状部由介于轮胎的轴向边缘和与轴向最外肋状部邻近的轴向最外周向沟槽之间(或介于两个邻近的周向沟槽之间)的胎面花纹元件组成。

轮胎需要满足许多与现象相关的性能标准，例如耐磨性、各种类型地面的抓地力、滚动阻力和动态行为。这些性能标准有时会导致危害其他标准的解决方案。因此，对于良好的抓地力，胎面的橡胶材料需要具有耗散性和柔软性。相反地，为了获得在行为方面(特别是在车辆横向荷载的动态响应方面，并且荷载主要沿着轮胎的轴线)表现良好的轮胎，轮胎需要具有足够高的刚度水平，特别是在横向荷载下。对于给定的尺寸，轮胎的刚度取决于轮胎各种元件的刚度，所述元件为胎面、胎冠增强件、胎侧和胎圈。传统地，胎面可以通过加强橡胶材料、减小胎面花纹的深度或降低胎面花纹的沟槽橡胶比来加强。

为了缓解该问题，例如，轮胎制造商已经改变橡胶材料，所述橡胶材料通过使用纤维得到了显著加强，如文献FR 3014442和FR2984230中所述。

这些解决方案并不总是令人满意的。减小胎面花纹深度会限制耐磨性方面和湿抓地力方面的性能。加强橡胶材料会限制湿抓地力能力和干抓地力能力，并且也会增加行驶时的轮胎噪音。降低胎面花纹的空隙体积会降低湿抓地能力，尤其是当有很深的积水时。为了保证轮胎的耐久性，在切口、凹槽或沟槽的底面和径向最外胎冠增强件的增强元件之间保持橡胶材料的一定厚度也很重要。

发明内容

本发明的主要目的为通过改进轮胎抓地力方面的性能(更具体地为干抓地力方面、湿抓地力方面)和滚动阻力方面的性能来增强轮胎行为方面的性能，而不改变其耐磨性和胎冠耐久性方面的性能。

通过包括如下的轮胎实现该目的：

·胎面，所述胎面旨在通过轴向宽度为LSR的胎面表面与地面接触，并且以轮胎的中间周向平面为中心的除去胎肩的胎面表面的轴向宽度LSR’等于胎面表面的轴向宽度LSR的80％，

·除去胎肩的胎面表面包括凹槽，所述凹槽在胎面表面上形成开放空间并且由至少两个通过底面连接的主侧面限定，

·除去胎肩的胎面表面上的至少一个凹槽(称为周向沟槽)为基本上周向的，并且具有宽度W和深度D，所述宽度W定义为两个侧面之间的距离且至少等于5mm，所述深度D定义为胎面表面和底面之间的最大径向距离且至少等于4mm，

·除去胎肩的的胎面表面的至少两个肋状部，每个肋状部具有至少一个接触边缘拐角，所述接触边缘拐角定义为肋状部和限定所述肋状部的周向沟槽的侧面之间的交会，

·除去胎肩的胎面表面上的每个肋状部在轮胎的每个子午平面内具有横向半径RT，

·所述轮胎还包括胎冠增强件，所述胎冠增强件沿径向位于胎面的内部并且包括工作增强件，

·所述工作增强件包括至少一个工作层，

·胎冠增强件的每一层均从径向内表面(SRI)沿径向延伸至径向外表面(SRE)，

·至少一个工作层包括增强元件，所述增强元件从所述工作层的一个轴向外缘连续到相对的轴向外缘，所述增强元件至少部分地由涂布有弹性体材料的金属制成，互相平行且与轮胎的周向方向(XX’)形成绝对值至少等于15°且最多等于50°的定向角度，

·胎体增强件，所述胎体增强件沿径向位于胎冠增强件的内部，

·胎冠增强件的至少一个被称为波动层的层包括至少一个与肋状部对齐的波形，所述胎冠增强件的层在从所述胎冠增强件的层的一个轴向外缘到相对的轴向外缘包括增强元件，

·径向最外波动层的至少一个波形满足如下条件：所述波形的径向最外波动层部分沿径向位于径向最外波动层与最靠近所述波形的沟槽的底面中心对齐的点的外部，

·径向最外波动层的至少一个波形满足如下条件：与波形所在的肋状部对齐，最小径向距离(do)比径向距离(dc)至少小1mm，所述最小径向距离(do)是径向最外波动层的径向外表面(SRE)和肋状部的径向最外点之间的最小径向距离，所述径向距离(dc)是径向最外波动层的径向外表面(SRE)和肋状部的径向最外点之间的与最靠近所考虑的波形的沟槽对齐的距离，

·径向距离(da)至少等于0.2mm且最多等于2mm，优选至少等于0.5mm且最多等于1.5mm，更优选至少等于0.8mm且最多等于1.2mm，所述径向距离(da)是与波形对齐的肋状部的至少一个接触边缘拐角和除去胎肩的所考虑的肋状部的横向半径RT之间的径向距离，

·径向距离(d1)至少等于1mm并且最多等于6mm，优选地至少等于2mm并且最多等于4mm，所述径向距离(d1)是径向最外工作层的径向外表面(SRE)和周向沟槽的底面之间的径向距离。

因此，为了提高轴向荷载下的动态响应，需要在轮胎的轴向元件中对轮胎进行加强，在胎冠增强件的情况下，所述轴向元件的刚度本质上由金属工作层的刚度和这些金属工作层与胎面表面之间的距离产生。具体地，由于金属工作层的材料，其在拉伸和压缩时都是刚性的。因为金属工作层与周向方向形成的角度，以及在金属工作层之间用一薄层橡胶材料连接的事实，所述金属工作层在剪切时也是刚性的。

相比之下，在横向荷载下，工作层和胎面表面之间的材料发生剪切作用。这些材料的径向厚度越大，该胎冠部分的刚度越低，并且轴向荷载下动态响应性能降低的程度越大。因此，必须减少该距离。然而，为了保留轮胎的耐磨性和湿抓地力方面的性能，需要保持胎面花纹深度以及凹槽和沟槽的深度D。

此外，为了保护各个胎冠层的增强元件不被穿刺，需要保留径向距离(d1)(称为空隙以下深度)，所述径向距离(d1)是径向最外工作层的径向外表面(SRE)和周向沟槽的底面之间的径向距离。该问题的一个解决方案为保持胎面花纹深度、凹槽和沟槽的深度D以及空隙以下深度(d1)(与主凹槽和沟槽对齐测量)不变，并且减小与肋状部对齐的胎冠增强件的径向最外层之间的径向距离(do)。

考虑到轮胎的胎面表面基本上为圆柱形，该解决方案相当于根据轴向波形使胎冠增强件的径向最外层、胎冠增强件的部分层或全部层或这些层和胎体增强件的部分层或全部层径向波动。根据本发明，如果一个增强元件层具有波形，则沿径向位于其外部且从胎冠增强件的一个轴向边缘连续到另一个轴向边缘的所有层均具有波形。

该解决方案与将工作层铺设在基本圆柱形模具(所述模具具有圆形底部和垂直于底部的直线母线)上的轮胎制造方法相反。现有技术的轮胎在固化后，在子午线平面上呈现出工作层的规则曲率而无拐点，或由于边缘处的橡胶而在小于所考虑的工作层的10％的轴向宽度上高度局部化的拐点。

具体地，通常做法是在形成某些层的增强元件的端部处使这些层仅局部分开。这些层以基本恒定的半径铺设。在根据本发明的轮胎的情况下，这些层在最小表面积区域上以半径变化的方式设置，以提供预期的优势，并且在子午平面内表现出至少一个拐点。

在周期时间方面或工具修改方面，使用当前类型的制造工具使波形沿轴向设置是最便宜的方法。具体地，只需要修改用于铺设胎体增强件和胎冠增强件的圆柱形模具的母线，或铺设周向的填充橡胶元件。

此外，使承受压缩荷载的增强元件层波动似乎会使轮胎对胎面表面的几何变化更加敏感，从而破坏性能方面，例如耐不均匀磨损性、失衡等。然而，所述解决方案获得了与这些标准相违背的非常好的性能。

另外，使承受压缩荷载的增强元件层波动与防止结构屈曲的推荐相违背。具体地，产生不连续的曲率半径相当于在可能发生屈曲的地方产生附加应力。然而，在轮胎中，荷载是高度局部化的，这意味着部分胎冠处于张紧状态时，另一部分处于压缩状态，其程度远低于波形的程度。因此，本发明范围内的波形不会降低轮胎的耐久性。

为了避免因轮胎沿障碍物道路行驶或因增强元件末端橡胶材料疲劳的影响而产生的任何胎冠耐久性的问题，重要的是，工作层的增强元件从所述工作层的一个轴向外缘连续到相对的轴向外缘。工作层的增强元件包括一个或多个编织或不编织的金属丝线。重要的是，这些丝线在所述工作层的整个宽度上是高度连续的，使得所述工作层本身是连续的。

为了进一步产生轴向刚度，如果仅使一个环箍层波动，则这将从胎冠增强件的层的一个轴向外缘连续到相对的轴向外缘。

经验表明，为了提高横向荷载下的动态行为方面的性能，一个本身就足够的标准为减小径向最外波动层的径向外表面(SRE)和胎面表面(即肋状部的径向最外点)之间的距离(do)。这使得能够减少胎面橡胶材料的剪切厚度并减少由这些材料的滞后性产生的热量。这些影响对于取决于温度的胎面刚度以及滚动阻力和耐久性方面的性能都是有益的。使胎冠增强件的至少一层波动还能够通过增加胎冠边缘的弯曲惯量来增加轮胎的轴向刚度，这会导致行为性能的显著提高。此外，在一些轮胎中，胎冠仅包括一个工作层，本发明也适用于这些情况。

通过在胎冠增强件的层中产生至少一个波形而减小该距离(do)，使所述胎冠增强件的层中的该波形或波动部分沿径向位于工作层中与最靠近所述波形的周向沟槽对齐的部分的外部。无波动但是在给定区域中通过减小胎面花纹深度满足减小距离(do)的标准的胎冠增强件的层不能被视为是波动的。此外，这一特征显著适用于乘用车辆轮胎，所述乘用车辆轮胎在轮胎的轴向外缘(被称为胎肩)处的胎面花纹深度小于最靠近的沟槽的深度。在根据现有技术的轮胎中，在径向距离(do)减小的胎肩部分处，工作层要么距轮胎轴线的距离恒定，要么沿径向位于同一工作层中与最靠近的周向沟槽对齐的那些部分的内部。

为了缓解该问题，仅考虑胎冠、除去胎肩的胎面以及除去胎肩的胎面表面的部分，也就是说，包括在轮胎赤道平面的两侧，并且分别占胎面和胎面表面的轴向宽度的80％的那部分。

如果一个或多个波形位于轮胎的一个或多个胎肩的一个或多个部分，则本发明也适用。

主凹槽和周向沟槽中需要保持空隙以下距离(d1)。因为较小的凹槽或者刀槽受到橡胶材料的保护，因此它们对穿刺和来自障碍物的攻击不太敏感，所述橡胶材料在技术上将所述较小的凹槽或者刀槽表征为浅凹槽或者窄凹槽。

为了获得胎冠在穿刺和攻击方面的最佳性能而不影响滚动阻力，径向距离(d1)至少等于1mm且最多等于6mm，优选至少等于2mm且最多等于4mm，所述径向距离(d1)是径向最外工作层的径向外表面(SRE)和周向沟槽的底面之间的径向距离。低于下限时，所述轮胎被证明过于敏感而无法承受攻击。超过上限时，所述轮胎的滚动阻力将受到影响。

相比于工作层，具有较低刚度的层(例如金属或非金属的保护层、环箍层(包含与轮胎的周向方向(XX’)形成绝对值最多等于10°的角度B的增强元件))由于其材料(有时是纺织材料)并且由于其铺设的角度而不具有足够高的压缩刚度和剪切刚度以使这些层单独波动，进而无法针对所述问题提供与使工作层波动具有相同效力水平的解决方案。

诚然，由于组成胎冠层的增强元件的方向和材料，该胎冠层不具有工作层的轴向刚度，但是该轴向刚度大于胎面材料的轴向刚度。因此，当径向距离do小于径向距离dc时，轮胎具有改进的轴向刚度，所述径向距离do是与主凹槽和沟槽对齐测量的环箍层(或保护层)和胎面表面(或所考虑的肋状部的径向最外点)之间的径向距离，所述径向距离dc是环箍层(或保护层)和与肋状部对齐的胎面表面(或所考虑的肋状部的径向最外点)之间的径向距离。因此，这是本发明的一种可能性，尽管从结果上看，简单地使环箍层(或保护层)波动而不使径向最外工作层波动没有使至少一个工作层波动的构造那么有利。

这些保护层(或环箍层)在轮胎中是任选的，并不会影响所述解决方案的益处。由于胎冠增强件的这些层通常沿径向位于工作层的内部，因此根据本发明，使工作层波动意味着使环箍层(或保护层)波动(如果保护层在从所述波形的一个轴向边缘连续到另一个轴向边缘)。

此处表明，胎冠增强件的层(优选为工作层)的波动仅与一个肋状部(例如，位于中心且关于中间周向平面对称的肋状部)对齐就足以显著改善横向荷载下的动态性能。该解决方案可能在不规则磨损方面或轴向推力值方面具有优势，所述轴向推力值取决于推力方向，所述推力方向取决于车辆外倾角。然而，这种单一波形可以同样地位于任何肋状部下方，尤其是径向最外肋状部之一的下方。可以考虑到轮胎的方向性或轴对称方面以及使用所述轮胎的车辆的外倾角作出这种选择。

为了在轮胎水平上产生显著的影响，该波形的波幅需要至少等于1mm，因此径向距离(do)至少比径向距离(dc)小1mm，所述径向距离(do)是径向最外波动层的径向外表面(SRE)和肋状部的径向最外点之间的径向距离，所述径向距离(dc)是径向最外波动层的径向外表面(SRE)和肋状部的径向最外点之间的与最靠近所述波形的周向沟槽的底面中心对齐的距离。

该解决方案改变了接触区域中的压力分布，并导致：

-在坚实地面、排水性差的地面(排出极少雨水)上发生嘶嘶声，

-在湿滑地面上抓地力方面的性能的降低，

-与最佳磨损相比，与波形对齐的肋状部的边缘的更快速的磨损，导致所述解决方案的磨损性方面的寿命缩短。

根据现有技术，肋状部的胎面表面在子午线上的点(允许有制造公差)遵循基本平行于胎冠增强件的层的横向半径RT。没有波形时，肋状部在接触区域中受到均匀地挤压，肋状部的每点与胎冠增强件的层的距离相等。对于充气轮胎(即内部压力至少等于1.1bar)，在由充气产生的子午线拉伸的作用下，波动的增强元件的层处在拉伸荷载下。在该荷载下，波形会失去波幅。这些层的径向最外点以相对于波形波幅的距离沿径向向轮胎的旋转轴线移动。随后，沿径向位于波动层的径向最外点之上的胎面表面的点同样向相同的方向移动。相反地，波动层的径向最内点(与沟槽和肋状部的侧面对齐)沿径向向相反的方向(远离轮胎旋转轴线的方向)移动。因此，在轮胎内部压力的作用下，相对于肋状部的侧面，肋状部径向最外点附近的区域的轴向半径减小。由于具有波动胎冠的轮胎充气而特有的这些运动，肋状部的平整化并不均匀，因此在肋状部中心和边缘的磨损速度不同。

为了避免肋状部磨损寿命的缩短，解决方案在于使肋状部的侧面沿径向偏移，并且特别地使其接触边缘拐角的半径小于肋状部的横向半径RT。胎冠中波形的波幅越大，相对移动越大，就越需要弥补肋状部径向最外点和肋状部侧面的相对运动。对于波幅接近1mm的波形，接触边缘拐角(定义为肋状部和周向沟槽的侧面的交会)和所考虑的肋状部的横向半径RT之间的最佳径向距离至少等于0.2mm且最多等于0.8mm；对于波幅接近2.5mm的波形，该最佳径向距离优选至少等于0.5mm且最多等于1.5mm；对于波幅接近5mm的波形，该最佳径向距离更优选至少等于1.2mm且最多等于2mm。为了满足轮胎规格表的某些要求，同一轮胎可以在同一增强元件层中具有波幅不同的波形，因此在肋状部的接触边缘拐角和肋状部的横向半径RT之间具有不同的最佳径向距离。

由于与波形对齐的肋状部的胎面表面因其接触边缘面的几何形状而呈拱形，因此从所考虑的肋状部的径向最外点测量胎面表面和胎冠增强件的层之间的距离。使用常规工具从这些相同的点(与波形对齐的肋状部的径向最外点)测量沟槽的深度。这是因为，这些工具的设计使其避免了上述肋状部边缘的影响。

该肋状部接触边缘拐角的特性(其与轮胎旋转轴线的非零径向距离小于肋状部的半径RT)能够改进寿命方面的性能；然而，如果与至少一个胎冠增强件的层的波形对齐的肋状部的所有接触边缘拐角都具有该特性，则本发明更加有效。对于所有的肋状部，该特性可以是相同的，或者取决于与不同肋状部对齐的胎冠增强件的层的不同波形的特性。

在不受约束的轮胎(即未安装至轮辋且未充气)上测量该肋状部的接触边缘拐角的特性(其与轮胎旋转轴线的非零径向距离小于肋状部的半径RT)。

在肋状部的接触边缘拐角和肋状部的横向半径RT之间的连结曲线可采取不同的形式。优选形式为连续可变的曲线(样条曲线)，由于其连续性，所述曲线使得能够最佳地调节肋状部在该区域中的磨损。还优选通过以下方式将接触边缘拐角连结至肋状部的横向半径RT：

-通过圆形部分，所述圆形部分的半径至少等于2mm且最多等于8mm

-通过斜边，所述斜边沿至少等于2且最多等于10mm的轴向长度与RT形成至少等于10°且最多等于45°的角度

-通过分段呈线性的曲线。

应注意，这种接触边缘拐角的设计在未设置有波形的轮胎中会造成肋状部的不规则磨损(在肋状部中心处的磨损比在边缘处大)。

优选地，与波形所在的胎面表面上的至少一个肋状部对齐，最小径向距离(do)比径向距离(dc)至少小1.5mm，优选至少小2mm，所述最小径向距离(do)是径向最外波动层的径向外表面(SRE)和所考虑的肋状部的径向最外点之间的最小径向距离，所述径向距离(dc)是径向最外波动层的径向外表面和所考虑的肋状部的径向最外点之间的与最靠近所考虑的波形的周向沟槽对齐的距离。在至少占轮胎额定荷载的约50％的巨大横向荷载下，能够调节动态响应的设计参数为：

-肋状部的数量以及径向最外工作层的波形的数量和径向尺寸。波形的轴向程度越大，轮胎在横向荷载下的刚度越大，其滚动阻力方面的性能越好。单个肋状部可以占径向最外工作层的轴向宽度的15％。通常情况下具有3、4或5个肋状部，并且沟槽占该宽度的20％左右。

-所述波形的波幅至少等于1mm，但是由于待施加至金属工作层的曲率半径而限制于5mm，所述金属工作层具有刚度因此不易变形。

因此，一个优选方案为，与波形所在的胎面表面上的至少一个肋状部对齐，径向距离(do)比径向距离(dc)最多小5mm，优选最多小3mm，所述径向距离(do)是径向最外波动层的径向外表面(SRE)和所考虑的肋状部的径向最外点之间的径向距离，所述径向距离(dc)是径向最外波动层的径向外表面(SRE)和所考虑的肋状部的径向最外点之间的与最靠近所考虑的波形的周向沟槽对齐的距离。

有利的是，将波动层(优选径向最外工作层)的波形呈现为与胎面表面上的所有肋状部对齐，从而将所述解决方案的优势扩展到最大。

一个优选的解决方案为，将波动层(优选径向最外工作层)的波形呈现为仅与胎面表面上轴向最靠近中间周向平面且在该平面两侧的肋状部对齐，从而相对于使径向最外工作层波动所造成的制造成本的增加，获得刚刚够的性能优势。

有利的是，胎面(例如在胎面的凹槽或者周向沟槽中)包括至少一个磨损指示器，并且最小径向距离(du)至少等于径向距离(df)，所述最小径向距离(du)是胎冠增强件的径向最外层的径向外表面(SRE)和所考虑的肋状部的径向最外点之间的最小径向距离，所述径向距离(df)是胎面表面和磨损指示器的径向最外点之间的径向距离。具体地，对于用户来说重要的是能够使用磨损指示器察觉到轮胎磨损，并且能够在胎冠增强件的径向最外层的增强元件开始从胎面表面上露出之前就察觉到。如果胎冠增强件是不连续的并且仅在肋状部下铺设而不在凹槽下铺设，则不需要使其波动。

有利地，最小径向距离(du)最多等于最靠近的周向沟槽的深度D加4mm，并且至少等于最靠近的周向沟槽的深度D减2mm，所述最小径向距离(du)是胎冠增强件的径向最外层的径向外表面(SRE)和胎面表面之间的最小径向距离。该解决方案允许胎冠增强件的增强元件的径向最外层相对于胎面表面的理想定位。如果胎冠增强件是不连续的并且仅在肋状部下铺设而不在凹槽下铺设，则不需要使其波动。最小径向距离(du)必须在胎冠增强件的径向外部(因此在波形处)测量，所述最小径向距离(du)是胎冠增强件的径向最外层的径向外表面(SRE)和胎面表面之间的最小径向距离。

优选地，主凹槽或周向沟槽的深度D至少等于4mm且最多等于20mm。至少等于4mm且最多等于9mm，优选至少等于6mm且最多等于8mm的胎面花纹深度使得许多乘用车辆轮胎在耐磨性方面和滚动阻力方面的性能之间具有良好的折中。对于运载重物的车辆的轮胎，至少等于8mm且最多等于20mm的胎面花纹深度由于相同的折中而具有吸引力。本发明不限定于特定用途的轮胎。

有利地，在轮胎的轴向最外点的半径处，轴向距离dg最多等于7mm，优选最多等于4mm，所述轴向距离dg是增强体的轴向最内层和相对于该半径的轴向最内点之间的轴向距离。该距离dg至少表示轮胎胎侧处的橡胶厚度或径向最内胎体层内部的其它配混物的厚度。在特定的结构中，该增强体层的作用与胎体层不同。这些配混物的作用为确保轮胎的气密性，且有时能避免胎体层的氧化。一些轮胎内部配混物的厚度大于7mm，特别地使轮胎能够在零压力下滚动。对于本发明减轻重量和改进滚动阻力的目的，该类型的轮胎不是最佳的。

在增强元件的径向最外层为环箍层的示例中，有利的是，胎冠增强件的增强元件的径向最外层包括由纺织材料组成的增强元件，所述纺织材料优选为脂肪族聚酰胺或芳香族聚酰胺类型、涉及脂肪族聚酰胺和芳香族聚酰胺组合的类型、聚对苯二甲酸乙二醇酯或人造丝类型，所述增强元件互相平行且与轮胎的周向方向(XX’)形成绝对值最多等于10°的角度B。

随着时间的推移，包含芳香族聚酰胺的环箍层能够在轮胎使用时经受的离心力下实现环箍层几何形状和胎面表面几何形状的更好的稳定性，从而更好地控制肋状部宽度上的磨损方式。

一个优选的解决方案为将至少一个填充橡胶元件设置成与径向最外波动层的任一波形对齐，所述填充橡胶元件的径向厚度至少等于0.3mm。该解决方案的目的为在建造和固化期间能够使得层波动。根据轮胎规格表，可以与具有不同半径值和不同性质的一个或多个波形对齐铺设多个填充橡胶元件。如果铺设单个填充橡胶元件，对于给定的波形，单个填充橡胶元件的最大厚度大约等于波形处的径向最外波动层的径向外表面的径向最外点和径向最外波动层中与最靠近所述波形的主凹槽的底面中心对齐的径向外表面之间的径向距离。

由于胎面由橡胶配混物组成，有利的是，与一个或多个波形对齐铺设的填充橡胶元件为橡胶配混物且该橡胶配混物的动态损耗tanδ1最多等于组成胎面的橡胶材料的动态损耗tanδ2，并且优选比组成胎面的橡胶材料的动态损耗tanδ2小30％，所述动态损耗tanδ1在10Hz下在23℃的温度下和在0.7MPa的应力下测量，所述动态损耗tanδ2在10Hz下在23℃的温度下和在0.7MPa的应力下测量。对于具有相同滞后性的填充材料，只有通过减少该材料承受的剪切应力荷载，才能实现滚动阻力方面的改进。因为填充材料并不承受与组成胎面的橡胶材料相同的应力，因此可以通过改变其特性进一步改进滚动阻力。滞后性降低30％导致本发明的改进显著提高。

胎冠增强件优选由2个角度相反的工作帘布层和一个环箍层组成。

有利地，与波形对齐的填充橡胶元件沿径向位于工作增强件的所有工作层的内部，从而使工作层在任一点处都不因这些填充橡胶元件而与胎冠脱离。这种设置保证胎冠具有高水平的横向刚度。

为了避免在胎体增强件中产生过大的曲率半径(由于胎体增强件所经受的压缩荷载，过大的曲率半径可能会产生局部屈曲)，一个解决方案为沿径向在组成胎体增强件的胎体层的外部与波形对齐设置填充橡胶元件。在该结构中，胎体层在子午平面内从中间周向平面到胎冠增强件的轴向边缘连续减小。

为了显著地节省材料，特别是在借助于能够产生波形的硬核模具进行固化的过程中，可以在所有胎冠层和胎体增强件中产生波形而无需填充橡胶元件。

附图说明

通过图1至图5将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的方式绘制，从而能够更容易地理解本发明：

·图1为轮胎的一部分，特别是轮胎的结构、胎面(2)、周向沟槽(25)和肋状部(26)。

·图2显示了在肋状部(26)下具有波形(312)的根据本发明的轮胎胎冠的子午截面，并且说明了各个径向距离do、d1、D、du、dc、dg、df和能够在径向最外工作层中产生至少一个波形(312)的填充橡胶元件(6)。图2还显示了胎面表面的轴向宽度LSR和除去胎肩的胎面表面的轴向宽度LSR’。

·图3A和图3B显示了两种类型的乘用车辆轮胎胎面的径向外部子午线轮廓和胎面表面的轴向宽度LSR的测定。

·图4显示了在3个肋状部(26)下具有波形(312)的根据本发明的轮胎胎冠的子午截面以及径向距离da，所述径向距离da在与波形对齐的肋状部(26)的某些接触边缘拐角和所考虑的肋状部的横向半径RT之间。图4显示了肋状部(26)的接触边缘拐角和所考虑的肋状部的横向半径RT之间的几种连接形式a、b、c、d。

·图5显示了在肋状部(26)下具有波形(312)的根据本发明的轮胎胎冠的子午截面，填充橡胶元件(6)均沿径向位于工作层(41和42)的内部且沿径向位于胎体层(9)的外部，环箍件(5)沿径向分段设置在径向最外工作层(41)的外部。

·图6显示了本发明的具有最佳解决方案的轮胎的半截面。波形312存在于所有肋状部中。在中心肋状部处的波形的波幅为2mm，在胎肩处的波形的波幅为1mm。依据所考虑的肋状部，距离da在0.4mm和0.8mm之间。

·图7显示了不同版本，其中，从上到下依次为：

o使用填充橡胶元件仅使环箍层5波动，

o使用填充橡胶元件使工作层41和环箍层5波动，

o使用填充橡胶元件使胎体层9、工作层41和42以及环箍层5波动，

o使胎体层9、工作层41和42以及环箍层5波动而不使用填充橡胶元件。

在肋状部下的波形的设置和尺寸的许多组合是可能的。附图与说明书并没有试图明确地描述所有这些组合。

具体实施方式

图1显示了轮胎胎冠部分的立体图。笛卡尔参照系(XX’，YY’，ZZ’)与每个子午平面相关联。轮胎具有胎面2，所述胎面2旨在通过胎面表面21与地面接触。胎面上设置有宽度W的凹槽和周向沟槽25，所述宽度W可能从一个沟槽到另一个沟槽不同，每个所述沟槽具有主轮廓241和242以及底面243。所述轮胎还包括胎体增强件9(在该情况下由胎体层(9)组成)和胎冠增强件3，所述胎冠增强件3包括工作增强件4和例如本文的环箍增强件5。工作增强件包括至少一个工作层，例如，本文为两个工作层41和42，每个所述工作层41和42均包括互相平行的增强元件。图中也显示了径向最外工作层41的径向外表面SRE。

图2示意性地显示了根据本发明的轮胎胎冠的子午截面。其特别说明了径向最外工作层41和42的波形以及与层42对齐设置的填充橡胶元件6。图2也说明了下列径向距离：

·D：凹槽深度，所述凹槽深度为胎面表面21和周向沟槽25的底面243之间的最大径向距离，

·dc：径向最外波动层(在该情况下为环箍层5)的径向外表面SRE和肋状部(26)的径向最外点之间的径向距离，即与最靠近所述波形312的周向凹槽25的底面243中心对齐的距离。

·do：径向最外波动层的径向外表面SRE和波形312处的肋状部(26)的径向最外点之间的径向距离。

·du：胎冠增强件3的径向最外层的径向外表面(SRE)和胎面表面21之间的最小径向距离。在该情况下，do等于du。

·d1：径向最外工作层41的径向外表面SRE和周向沟槽25的底面243之间的径向距离。

·dg：在轮胎轴向最外点10的半径处，在增强体(在该情况下为胎体增强件9)的轴向最内层和相对于该半径的轴向最内点之间的轴向距离。

·df：胎面表面21和磨损指示器11的径向最外点之间的径向距离。

在图3A和3B中，确定了能够测量胎面表面宽度LSR的胎面轴向边缘7。在图3A中，胎面表面21与轮胎的轴向外表面8相交，轴向边缘7由本领域技术人员以惯用的方式确定。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的任一点处的胎面表面的切线。第一轴向边缘7是使所述切线和轴向方向YY’之间的角度β(beta)等于30°的点。当存在多个使所述切线和轴向方向YY’之间的角度β等于30°的点时，则采用径向最外点。使用相同方法确定胎面的第二轴向边缘。

图4示意性地显示了穿过根据本发明的轮胎胎冠的子午截面。在根据现有技术的轮胎中，胎冠层不包含波形，除去胎肩的胎面表面上的肋状部的点基本遵循其横向半径RT，本领域技术人员可以借助计量表或通过例如在不受约束的轮胎上进行激光测量来确定所述横向半径RT。肋状部的横向半径RT为子午平面中包含的最大直径的圆的一部分的半径，所述最大直径的圆被认为穿过所考虑的肋状部的径向最外点和除去胎肩的胎面表面上沿轴向最靠近所考虑的肋状部的两个肋状部的径向最外点。对于径向最外肋状部，将在最靠近所考虑的肋状部且均沿径向位于所考虑的肋状部的内部的两个肋状部的径向最外点进行测量。对于仅具有两个肋状部的轮胎，所述圆将在所考虑的肋状部的径向最外点处与胎面表面相切。

为了避免磨损问题，对于根据现有技术的不满足特定目的的轮胎，肋状部的接触边缘拐角基本上处于半径RT处，不利于磨损方面的性能。

图4中显示的胎冠层包含波形，并且除去胎肩的胎面表面上的大部分点基本遵循肋状部的横向半径RT，本领域技术人员可以借助计量表或通过例如在不受约束的轮胎上进行激光测量来确定所述横向半径RT。为了避免磨损问题，肋状部的接触边缘拐角在径向距离da处沿径向位于肋状部半径RT的内部。

本领域技术人员通过在不受约束状态的轮胎的子午线的外部点的图上或在不受约束状态的子午截面上绘制介于沟槽和肋状部之间的过渡区域中的所述胎面表面在每点处的胎面表面的切线，以确定接触边缘拐角的位置，所述接触边缘拐角为使所述切线和横向半径RT之间的角度等于45°的点。当存在多个使所述角度等于45°的点时，则使用轴向上距肋状部中心最远的点。

图4说明了接触边缘拐角和横向半径RT之间的几种连接方式，即：

-a：通过斜边

-b：通过分段呈线性的曲线

-c：通过圆形部分

-d：通过连续可变的曲线(样条曲线)。

图5显示了在某些肋状部(26)下具有波形的根据本发明的轮胎胎冠的子午截面，由至少一个环箍层组成的环箍件沿径向分段设置在径向最外工作层(41)的外部，使得在该情况下，径向距离do不等于径向距离du。还可以以两“层”形式(第一波动层(从轮胎一个轴向边缘连续到另一个轴向边缘)和分段的层(如图5所示，仅与一个或多个肋状部对齐))铺设环箍件(或保护层)。

图6显示了本发明的具有最佳解决方案的轮胎的半截面。层(41，42，5)的波形存在于所有肋状部中。

·肋状部中心处的波形的波幅为2mm(dc-do＝2mm)。

·波形的波幅为1mm。

·主沟槽的深度D为7.5mm。

·与主沟槽对齐的距离d1在2.5mm和3mm之间。

·径向距离du小于D+1.5mm且大于D-2mm。距离du大于df。

·依据所考虑的肋状部，距离da在0.4mm和0.8mm之间。

通过在两个子午平面上切割轮胎获得轮胎的子午截面。该截面用于确定各个径向距离、凹槽和沟槽的底面中心。

本发明在旨在安装至乘用车辆且尺寸为305/30ZR20的轮胎A上实行。胎面花纹的凹槽的深度D在4和7mm之间，且在周向沟槽的情况下等于7mm，宽度W在凹槽的情况下是可变的并且在沟槽的情况下等于15mm。胎冠增强件由两个工作层和一个环箍层组成，所述工作层的增强元件与周向方向形成+或-38°的角度，所述环箍层的增强元件与周向方向形成+或-3°的角度。工作层的增强元件为连续的金属帘线。

对于所有轮胎，在轮胎轴向最外点10的半径处，轴向距离dg等于4mm，所述轴向距离dg是增强体(胎体层)的轴向最内层和相对于该半径的轴向最内点之间的轴向距离。

径向最外工作层在胎面的5个肋状部下波动。在3个轴向内部肋状部的情况下径向距离(do)比径向距离(dc)小2mm，在2个轴向最内肋状部的情况下径向距离(do)比径向距离(dc)小1mm，所述径向距离(do)是径向最外波动层(在该情况下为环箍层(5))的径向外表面(SRE)和胎面表面之间的径向距离，所述径向距离(dc)是径向最外波动层的径向外表面(SRE)和胎面表面之间的与最靠近所述波形的周向沟槽(25)的底面(243)中心对齐的距离。同样地，在3个轴向内部肋状部的情况下波形的轴向宽度等于21mm，在2个轴向最外肋状部的情况下波形的轴向宽度等于7mm。径向距离(d1)在2mm和3.5mm之间，所述径向距离(d1)是所述径向最外工作层(41)的径向外表面(SRE)和周向沟槽(25)的底面(243)之间的径向距离。

所有肋状部的接触边缘拐角与轮胎的横向半径RT的径向距离da等于1mm。边缘拐角和肋状部的横向半径的连接通过连续可变的曲线实现。

使用与胎面的5个肋状部对齐铺设的填充橡胶元件产生波形。这些填充橡胶元件沿径向位于胎体层的外部且沿径向位于两个工作层的内部，从而确保胎冠下的平坦几何结构、优化的胎体层几何结构和所述工作层之间的优化联接。

比较了轮胎A、相同尺寸的轮胎B和相同尺寸的轮胎C，所述轮胎B具有与轮胎A相同的特性，除了其肋状部的边缘拐角不适于本发明所述的胎冠的波形，所述轮胎C具有与轮胎A相同的特性，除了工作层无波动且接触边缘拐角与横向半径RT基本重合。轮胎A为根据本发明的轮胎，轮胎B为根据发明的未优化的轮胎，轮胎为根据现有技术的轮胎。

用于产生波形的填充配混物的动态损耗tanδ1比组成胎面的橡胶材料的动态损耗小60％，所述动态损耗tanδ1在10Hz下在10℃的温度下和在0.7MPa的应力下测量。

根据ISO 2850:2009，在标准化标准测试机上评估滚动阻力方面的改进。试验表明，与参比轮胎C相比，轮胎A和B的滚动阻力性能提升了10％以上。

此外，本领域技术人员已知的Pacejka轮胎行为模型的Dz特性测量的结果表明，在2.6b的压力和热下，该特性提升了13％。与参比轮胎C相比，取决于轮胎A和B的荷载条件，干抓地力的改进在1和5％之间变化。

也将所述轮胎安装至运动型车辆，并且在能够产生巨大横向荷载的弯曲路线上进行试验。让经过轮胎评估培训而不知道所试验的轮胎特性的专业驾驶员在相同的温度条件和地面行驶条件下，按照严格的试验过程比较根据本发明的轮胎A和根据现有技术的轮胎B和C，并重复测量。所述驾驶员对所述轮胎进行打分。在所有进行的试验中，根据本发明的轮胎A以及B在车辆行为、稳定性能、干燥地面抓地力方面均远优于轮胎C。此外，在安装有根据本发明的轮胎的车辆上进行行为试验期间，行为性能比安装有根据现有技术的轮胎的车辆更为稳定。相比之下，轮胎B显示出：

-在坚实地面上发出嘶嘶声，

-在积水深度很大的光滑地面上，抓地力性能降低，

-肋状部边缘的更快速的磨损，导致该解决方案的磨损寿命缩短。

关于这些性能方面，轮胎A保留了轮胎C的性能方面。轴向刚度的提高和未磨损的肋状部也使在10000km的空旷道路上平缓使用时的磨损改进了10％。

Claims (10)

1.车辆的轮胎，所述轮胎包括：

•胎面（2），所述胎面（2）旨在通过轴向宽度为LSR的胎面表面（21）与地面接触，并且以轮胎的中间周向平面为中心的除去胎肩的胎面表面的轴向宽度LSR’等于胎面表面的轴向宽度LSR的80%，

•除去胎肩的胎面表面包括凹槽，所述凹槽在胎面表面（21）上形成开放空间并且由至少两个通过底面（243）连接的主侧面（241，242）限定，

•除去胎肩的胎面表面上的至少一个凹槽为基本上周向的并且被称为周向沟槽（25），并且具有宽度W和深度D，所述宽度W定义为两个主侧面（241，242）之间的距离且至少等于5mm，所述深度D定义为胎面表面（21）和底面（243）之间的最大径向距离且至少等于4mm，

•除去胎肩的胎面表面上的至少两个肋状部（26），每个肋状部（26）具有至少一个接触边缘拐角，所述接触边缘拐角定义为肋状部和限定所述肋状部的周向沟槽（25）的主侧面之间的交会，

•所述轮胎（1）还包括胎冠增强件（3），所述胎冠增强件（3）沿径向位于胎面（2）的内部并且包括工作增强件（4），

•所述工作增强件（4）包括至少一个工作层（41，42），

•胎冠增强件的每一层均从径向内表面（SRI）沿径向延伸至径向外表面（SRE），

•所述至少一个工作层（41，42）包括增强元件（411），所述增强元件（411）从所述工作层的一个轴向外缘连续到相对的轴向外缘，所述增强元件（411）至少部分地由涂布有弹性体材料的金属制成，互相平行且与轮胎的周向方向（XX’）形成绝对值至少等于15°且最多等于50°的定向角度，

•胎体增强件（9），所述胎体增强件（9）沿径向位于胎冠增强件的内部，

其特征在于，所述胎冠增强件（3）的至少一个被称为波动层的层包括至少一个与肋状部（26）对齐的波形（312），所述胎冠增强件的层在从所述胎冠增强件的层的一个轴向外缘到相对的轴向外缘包括增强元件，

径向最外波动层的至少一个波形（312）满足如下条件：所述波形（312）的径向最外波动层部分沿径向位于径向最外波动层与最靠近所述波形（312）的周向沟槽（25）的底面（243）中心对齐的点的外部，

径向最外波动层的至少一个波形（312）满足如下条件：与波形（312）所在的肋状部（26）对齐，最小径向距离do比径向距离dc至少小1mm，所述最小径向距离do是径向最外波动层的径向外表面（SRE）和所述肋状部（26）的径向最外点之间的最小径向距离，所述径向距离dc是径向最外波动层的径向外表面（SRE）和所述肋状部（26）的径向最外点之间的与最靠近所考虑的波形（312）的周向沟槽（25）对齐的距离，

径向距离da至少等于0.2mm且最多等于2mm，所述径向距离da是与波形对齐的肋状部（26）的至少一个接触边缘拐角和除去胎肩的胎面表面的横向半径RT之间的径向距离，

径向距离d1至少等于1mm并且最多等于6mm，所述径向距离d1是径向最外工作层（41）的径向外表面（SRE）和周向沟槽（25）的底面（243）之间的径向距离，

所述波动层选自：

- 工作层，如果轮胎不包括环箍层，

- 工作层和环箍层，如果轮胎为包括环箍层的轮胎。

2.根据权利要求1所述的轮胎，其中，径向距离da至少等于0.5mm且最多等于1.5mm，所述径向距离da是与波形对齐的肋状部（26）的至少一个接触边缘拐角和所考虑的肋状部的横向半径RT之间的径向距离。

3.根据权利要求1或2所述的轮胎，其中，径向距离da至少等于0.5mm且最多等于1.5mm，所述径向距离da是与波形对齐的肋状部（26）的多个接触边缘拐角和所考虑的肋状部的横向半径RT之间的径向距离。

4.根据权利要求1所述的轮胎，其中，与胎冠增强件的波形对齐的肋状部的接触边缘拐角沿连续可变的曲线与所述肋状部的横向半径RT连结。

5.根据权利要求1所述的轮胎，其中，与胎冠增强件的波形对齐的肋状部的接触边缘拐角沿圆形部分与所述肋状部的横向半径RT连结，所述圆形部分的半径至少等于2mm且最多等于8mm。

6.根据权利要求1所述的轮胎，其中，与胎冠增强件的波形对齐的肋状部的接触边缘拐角沿斜边与所述肋状部的横向半径RT连结，所述斜边沿至少等于2mm且最多等于10mm的轴向长度与所述横向半径RT形成至少等于10°且最多等于45°的角度。

7.根据权利要求1所述的轮胎，其中，与波形（312）所在的至少一个肋状部（26）对齐，最小径向距离do比径向距离dc至少小1.5mm，所述最小径向距离do是径向最外波动层的径向外表面（SRE）和所考虑的肋状部（26）的径向最外点之间的最小径向距离，所述径向距离dc是径向最外波动层的径向外表面（SRE）和所考虑的肋状部（26）的径向最外点之间的与最靠近所考虑的波形（312）的周向沟槽（25）对齐的距离。

8.根据权利要求1所述的轮胎，其中：

- 所述波动层的波形（312）呈现为与胎面表面（21）上的所有肋状部（26）对齐，或

- 所述径向最外波动层的波形（312）呈现为仅与所述胎面表面（21）上沿轴向最靠近中间周向平面且在该平面两侧的肋状部（26）对齐。

9.根据权利要求1所述的轮胎，其中，最小径向距离du最多等于最靠近的周向沟槽（25）的深度D加4mm，且至少等于最靠近的周向沟槽（25）的深度D减2mm，所述最小径向距离du是胎冠增强件（3）的径向最外层的径向外表面（SRE）和胎面表面（21）之间的最小径向距离。

10.根据权利要求1所述的轮胎，其中，与波形（312）对齐的填充橡胶元件（6）沿径向设置在工作层（41，42）的内部。

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