CN112368158B - 具有优化的胎冠和胎面花纹结构的充气轮胎 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及充气轮胎，所述充气轮胎包括胎冠，所述胎冠具有至少一个增强元件层。径向最外层包括至少一个波形(512)。径向最外层(5)的波形(512)满足如下条件：对于每个子午线，波形的点沿径向位于距所述层(5)沿径向位于最靠近的主沟槽(24)的底表面(243)中心内侧的点的外侧至少1.5mm的径向距离处。径向最外胎冠层的波形(512)构成所述胎冠层(5)的至少10％的径向外表面(SRE)。最大动态剪切模量G*为3.25MPa的橡胶配混物构成至少30％的铺设在所述波形上方的橡胶配混物，所述最大动态剪切模量G*在40℃、10％峰至峰应变和10Hz下测得。

Description

具有优化的胎冠和胎面花纹结构的充气轮胎
技术领域
本发明涉及旨在安装至客车的轮胎，更具体地涉及此类轮胎的胎冠。
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的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，径向方向、轴向方向和周向方向分别表示垂直于轮胎的旋转轴线的方向、平行于轮胎的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正中平面将轮胎分为两个基本对称的半环面形状，轮胎可能表现出与制造精度或者上胶有关的胎面不对称性或结构不对称性。
在下文中，表述“沿径向位于……内侧”和“沿径向位于……外侧”分别意指“在径向方向上比……更靠近轮胎的旋转轴线”和“在径向方向上比……更远离轮胎的旋转轴线”。表述“沿轴向位于……内侧”和“沿轴向位于……外侧”分别意指“在轴向方向上比……更靠近赤道平面”和“在轴向方向上比……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”在径向方向上测得，“轴向宽度”在轴向方向上测得。
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侧并且连接两个胎圈。
轮胎的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。该深度通常会在胎面的轴向最外周向部分(称为胎肩)上递减。
此外，轮胎的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侧。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制成，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，所述环箍层由与周向方向形成在0°和10°之间的角度的增强元件制成，所述环箍增强件通常(尽管不一定)沿径向位于工作层的外侧。
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侧，则径向距离从径向外表面SRE至该点来测量，并且分别地，如果其它测量点沿径向位于增强元件层的内侧，则径向距离从径向内表面SRI至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、沟槽、刀槽或周向凹槽，并且形成通向胎面表面的空间。
胎面表面上的刀槽或沟槽具有两个主要特征尺寸：宽度W和长度Lo，使得长度Lo至少等于宽度W的两倍。因此刀槽或沟槽由至少两个主侧面限定，所述主侧面决定刀槽或沟槽的长度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沟槽的宽度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D。
如果沟槽的宽度W至少等于1mm且深度D至少等于4mm，则所述沟槽被称为主沟槽。
在下文中，表述“垂直地位于……下方”意指“对于每个子午线，在由……限定的轴向坐标的边界内沿径向位于……内侧”。因此，“工作层中垂直地位于沟槽下方的点”表示对于每个子午线，工作层中在由沟槽所限定的轴向坐标的边界内沿径向位于沟槽内侧的点的集合。
在下文中，表述“垂直地位于……上方”意指“对于每个子午线，在由……限定的轴向坐标的边界内沿径向位于……外侧”。因此，“胎面中垂直地位于波形上方的部分”表示对于每个子午线，胎面中在由波形所限定的轴向坐标的边界内沿径向位于波形外侧的点的集合。
背景技术
轮胎需要满足许多与现象相关的性能标准，例如耐磨性、各种类型地面上的抓地力、滚动阻力和动态行为。这些性能标准有时会产生危害其它标准的方案。因此，对于干地面上的良好抓地力性能，胎面的橡胶配混物需要具有耗散性和柔软性。相反地，为了获得在行为方面(特别是对车辆横向荷载的动态响应方面，因此荷载主要沿着轮胎的旋转轴线)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(胎面、胎冠增强件、胎侧和胎圈)的刚度。传统上通过加强橡胶配混物(导致干地面上的抓地力损失)、减小胎面花纹深度或降低胎面花纹的沟槽橡胶比(导致湿地面上的抓地力损失)来加强胎面。
为了缓解该问题，例如，轮胎制造商已经特别通过纤维加强橡胶配混物来改变橡胶配混物，如文献FR 3014442和FR 2984230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。加强橡胶配混物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。减小胎面花纹的空隙体积会降低湿地面上的抓地力能力，更特别是当有很深的积水时。为了保证轮胎的耐久性，在切口、沟槽或凹槽的底面和径向最外胎冠层的增强元件之间保持一定厚度的橡胶配混物也很重要。
因此，在不损害其它性能方面的情况下，使用非常柔软并具有高抓地力水平的某些橡胶配混物制造全部或部分胎面是不可行的。
发明内容
因此，本发明的主要目的为使用“柔软”或具有较低刚度水平的胎面橡胶配混物来改善性能，以便能够利用其相关的性质。这些橡胶配混物可以例如具有非常高的滞后性，以增强干抓地力性能，或者相反地，具有非常低的滞后性以促进扁平化，从而进一步改善滚动阻力。为了避免对其它性能方面(例如耐磨性或行为)产生负面影响，可以将这些低刚度橡胶配混物设置在整个胎面中或其有限部分中。已经实现了这一目的而不改变耐磨性和胎冠耐久性方面的性能，同时符合滚动阻力的国家标准。
通过包括如下的客车轮胎实现该目的：
·胎面，所述胎面旨在通过胎面表面与地面接触并且包括沟槽，沟槽形成通向胎面表面并由通过底面连接的两个主侧面限定的空间，并且具有宽度W和深度D，所述宽度W由两个侧面之间的平均距离限定，所述深度D由胎面表面和底面之间的最大径向距离限定，
·作为主沟槽的至少一个沟槽，所述沟槽具有至少等于1mm的宽度W和至少等于4mm的深度D，
·轮胎还包括胎冠增强件，所述胎冠增强件沿径向位于胎面内侧并且包括至少一个增强元件层(表示为胎冠层)，
·至少一个增强元件层从径向内表面(SRI)沿径向延伸至径向外表面(SRE)，
·径向最外胎冠层包括至少一个波形，
·径向最外胎冠层的至少一个波形满足如下条件：径向最外胎冠层的所述波形的部分沿径向位于所述径向最外胎冠层垂直地位于最靠近所述波形的主沟槽的底面中心下方的点的外侧，
·径向最外胎冠层的至少一个波形满足如下条件：在所述胎冠层的至少10％的径向外表面(SRE)上，径向距离(du)至少比径向距离(dc)小1.5mm，所述径向距离(du)是径向最外胎冠层的径向外表面(SRE)和胎面表面之间的径向距离，所述径向距离(dc)是垂直地位于最靠近所述波形的主沟槽的底面中心下方的径向最外胎冠层的径向外表面(SRE)和胎面表面之间的距离，
·最小径向距离(du)至多等于最靠近的主沟槽的深度D加2mm，且至少等于最靠近的主沟槽的深度D减2mm，所述最小径向距离(du)是胎冠增强件的径向最外胎冠层的径向外表面(SRE)和胎面表面之间的最小径向距离，
·胎面垂直地位于径向最外胎冠层的至少一个波形上方的部分包括至少30％的橡胶配混物M，所述橡胶配混物M的动态剪切模量G*至多等于3.25MPa，所述动态剪切模量G*在40℃、10％峰至峰应变和10Hz下测得。
胎面通常包括大量的周向或非周向的主沟槽。胎面的胎面花纹可以包括单个主沟槽和多个次沟槽，从而允许本发明实施。
如果所考虑的点和同一胎冠层垂直地位于最靠近的主沟槽的底表面的径向最内点下方的点之间的径向距离大于1mm，则增强元件层上的该点属于所述胎冠层的波形。如果存在多于一个的最靠近的主沟槽，则以所考虑的径向距离最大的主沟槽为准进行是否属于波形的试验。为了计算径向距离，将考虑增强元件的相同类型的点：中间轴上的两个点、增强元件的两个径向最外点、增强元件的两个径向最内点。
根据标准ASTM D 5992-96，在粘度分析仪(Metravib VA4000)上测量橡胶配混物的性质。记录在0.7MPa的固定应力下在0℃和100℃之间的温度扫描的过程中在10Hz的频率下经受简单交变正弦剪切应力的硫化组合物样品(优选为厚度为4mm且横截面为400mm2的圆柱状试样)的响应。同样根据标准ASTM D 5992-96，在给定温度(40℃)、10％峰至峰应变和10Hz下测量动态剪切模量G*。使用相同的步骤，在90℃、10Hz和0.7MPa的应力下测量剪切模量G*。
为了改善某些性能方面(例如干抓地力)，可以使用本领域技术人员已知的用于特殊用途(例如赛车比赛)的橡胶配混物，但是这些橡胶配混物完全不适用于客车(甚至是运动型客车)。这是因为，客车必须符合某些性能方面，例如，环境标准规定的最大滚动阻力值以及最小磨损、耐久性、抓地力和行为性能方面。具体地，这些车辆需要能够在公路上在湿地面和湿抓地力的行驶条件下行驶，而不是在封闭的比赛路线上在极短的时间内行驶最终有限的距离。由于这些车辆的所有者没有团队能在雨天和轮胎磨损行驶一小时后更换轮胎，因此不能省掉根据本发明的轮胎的设计参数，例如，在胎面中存在沟槽、轮胎行驶数千公里的能力以及足够的胎面花纹深度。优选地，轮胎的沟槽构成全新状态胎面中至少等于10％的空隙比。根据由胎面中所有切口形成的空隙的体积与胎面沿径向位于胎面花纹底表面外侧的体积(包括空隙)的比来测量空隙比。
所考虑的橡胶配混物在温度范围内具有较低的刚度，使其不适用于根据现有技术的客车轮胎，要么是不能补偿橡胶配混物的低刚度的低胎面花纹高度或正常胎面花纹高度会损害耐磨性性能，要么是由于正常胎面花纹高度和低刚度橡胶组合物的组合而严重损害行为方面的性能。如果这种低刚度伴随有高滞后性，则也会损害滚动阻力方面的性能。因此，使用这些橡胶配混物本身就存在问题。
当胎面花纹高度与现有的客车相同时，在40℃、10％峰至峰应变和10Hz下测得的动态剪切模量G*至多等于3.25MPa，优选至多等于3MPa，优选至多等于2.5MPa的橡胶配混物例如在行为方面受到严重的负面影响。
在90℃、10Hz和0.7MPa的应力下测得的动态剪切模量G*至多等于1MPa，优选至多等于0.75MPa，优选至多等于0.5MPa的橡胶配混物在耐磨性方面受到严重的负面影响。
无论目标相关性质如何，本发明(即将径向最外胎冠层的波形与垂直地位于所述波形上方的低刚度橡胶配混物结合)都能够使用低刚度的橡胶配混物。如果胎面的橡胶配混物在低刚度下具有优异的耐磨性方面的性能但是却具有高滚动阻力，则本发明能够通过减小该橡胶配混物的体积和该橡胶配混物在胎面中的剪切高度而使用所述橡胶配混物。本发明还能够找到可接受的滚动阻力值。相似地，对于结合有低刚度和高干抓地力性质的橡胶配混物，本发明可以解决行为或耐磨性方面的性能下降。
表征抓地力的一个性质为tanδ0滞后值，其表示在0℃的温度、10Hz和0.7MPa的应力下测量的tanδ值。因此，本发明的优选实施方案为橡胶配混物M的tanδ0值至少等于0.5，优选至少等于0.6。
波形必然会影响胎冠的径向最外增强元件层。本发明通过减小胎面中垂直地位于波形上方的橡胶配混物的体积而影响行为、耐磨性和滚动阻力。其它胎冠层和胎体增强件可以波动或不波动。为了能够察觉到，波形必须影响径向最外胎冠层至少10％的表面，并且能够减小橡胶配混物厚度的波形的波幅必须至少等于1.5mm。
相似地，为了获得最佳功能，必须相对于胎面花纹深度D正确地设置波形。最小径向距离至多等于最靠近的主沟槽的深度D加2mm，且至少等于最靠近的主沟槽的深度D减2mm，所述最小径向距离是胎冠增强件的径向最外胎冠层的径向外表面和胎面表面之间的最小径向距离。对于沿径向太靠内侧的位置，波形不能解决问题，因为其不能充分地减小垂直地位于波形上方的橡胶配混物的高度。如果波形的位置沿径向太靠外侧，则磨损将会露出胎冠层(将产生耐久性问题)，或者为了改善滚动阻力而使大部分胎面变薄，因此这种解决方案将不是最佳的。
此外，客车轮胎优选具有至少等于6mm且至多等于10mm的胎面花纹深度。该深度为胎面上沟槽的最大深度。通常靠近于轮胎的赤道平面测量胎面花纹深度。在其它性能方面中，这些值是目前的包括耐磨性、滚动阻力和行为方面的折中。
对于任何子午平面，波形可以相同或不同，取决于胎面花纹和设计者的选择。该解决方案与将胎冠层铺设在基本圆柱形模具上(胎冠层在子午平面中具有规则曲率而无拐点)的轮胎制造方法相反，所述轮胎制造方法一直保持至今以解决与行为相关的问题。
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。
这些波形使得能够至少垂直地在所述波形上方使用低刚度(即在40℃、10％峰至峰应变和10Hz下的动态剪切模量G*至多等于3.25MPa，至多等于3MPa，优选至多等于2.5MPa)的胎面橡胶配混物，目的不再是为了改善滚动阻力和行为，而是为了改善干抓地力同时具有改进的行为和可接受的滚动阻力。
取决于期望的性能方面及其随时间的改变，垂直地位于径向最外胎冠层的波形上方的橡胶配混物可以全部或部分地为具有良好干抓地力的低刚度橡胶配混物M。优选地，胎面表面在全新状态下具有该橡胶配混物。
通过在径向最外胎冠层中产生至少一个波形来减小距离(du)，使得胎冠层中的该波形或波动部分沿径向位于胎冠层中垂直地位于最靠近所述波形的主沟槽下方的部分的外侧。无波动但是通过在给定区域中减小胎面花纹深度而满足减小距离du的标准的胎冠层不能被视为是波动的。此外，这一特征特别适用于客车轮胎，客车轮胎中轮胎的轴向外缘(称为胎肩)处的胎面花纹深度小于最靠近的主沟槽的胎面花纹深度。在根据现有技术的轮胎中，在径向距离(du)减小的胎肩部分处，径向最外胎冠层要么具有相同半径，要么沿径向位于同一胎冠层垂直地位于最靠近的主沟槽下方的部分的内侧。
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中，则本发明也适用。
优选地在主沟槽中保持空隙以下距离(d1)。次沟槽或刀槽对穿刺和来自障碍物的攻击不太敏感。所述次沟槽或刀槽受到橡胶配混物的保护，所述橡胶配混物使其具有浅深度或窄宽度的沟槽的技术特征。
垂直地位于径向最外胎冠层的波形下方的全部或部分的其它胎冠层可以波动，胎体层也可以根据胎冠期望的结构刚度而波动。径向最外胎冠层必须通过使用设置在径向最外胎冠层和径向相邻胎冠层(通常为工作层)之间的具有适当厚度的填充橡胶配混物而波动，并且其可以为唯一的波动层。然而，两个、三个或全部胎冠层可以以这种方法波动。保护层或环箍层在轮胎中是任选的，并不会影响解决方案的优点。
10％的胎面表面具有干抓地力改善的橡胶配混物似乎就能够测量到性能的改善，使得波形部分中径向最外胎冠层10％的径向外表面距所述胎冠层垂直地位于最靠近的主沟槽下方的径向最内点的径向距离至少等于1.5mm就是足够的。
为了在轮胎水平上产生显著的影响，该波形的波幅必须至少等于1.5mm。因此，在具有一个或多个波形的胎冠层的至少10％的径向外表面(SRE)上，径向距离(du)至少比径向距离(dc)小1.5mm，所述径向距离(du)是径向最外胎冠层的径向外表面(SRE)和胎面表面之间的径向距离，所述径向距离(dc)是径向最外胎冠层的径向外表面(SRE)和胎面表面之间的垂直地位于最靠近所述波形的主沟槽的底面中心下方的径向距离。
为了增加胎冠的刚度并增强波形和垂直地位于所述波形上方的橡胶配混物M之间的联接，优选的解决方案为多个胎冠层(径向最外胎冠层和沿径向与其相邻的胎冠层)或甚至全部的胎冠层都波动，换言之，多个胎冠层或甚至全部的胎冠层在除去最后三厘米的轴向端部的整个胎冠宽度中彼此间隔的距离基本恒定。这是因为，这些轴向端部有时会容纳脱离联接的橡胶配混物。
最佳解决方案考虑了轮胎特性和车辆可能性。可以依据轮胎的方向特性、不对称性和车辆的外倾角进行优化。
优选地，对于径向最外胎冠层的至少10％，优选至少20％且至多85％的径向外表面(SRE)，径向距离(du)至少比径向距离(dc)小1.5mm，优选小2mm，所述径向距离(du)是径向最外胎冠层的径向外表面(SRE)和胎面表面之间的径向距离，所述径向距离(dc)是垂直地位于最靠近所述波形的主沟槽的底面中心下方的径向最外胎冠层的径向外表面(SRE)和胎面表面之间的距离。能够调节抓地力、耐磨性、滚动阻力和行为的性能方面的设计参数为：
-已知胎面花纹的空隙比很少小于10％或15％，具有低刚度和高抓地力的橡胶配混物M的接触表面和径向最外胎冠层的波形的程度限制为至多85％(100％-15％)。波形的程度越大，使用橡胶配混物就越有利于抓地力，并且对滚动阻力的负面影响就越小。因此可以根据期望的干抓地力、滚动阻力和动态行为方面的性能来调节波形的数量和具有低刚度和高抓地力的橡胶配混物M的百分比。
-取决于待施加在金属工作层(所述金属工作层是刚性的并且具有低形变性)上的曲率半径，波形的波幅至少等于1.5mm，但是限制为5mm，这使得能够调节与滚动阻力和动态行为相关的胎面橡胶配混物的剪切。
因此，优选的解决方案为，在径向最外胎冠层的至少10％，优选至少20％且至多85％的径向外表面(SRE)上，径向距离(du)至多比径向距离(dc)小5mm，优选至多小3mm，所述径向距离(du)是径向最外胎冠层的径向外表面(SRE)和胎面表面之间的径向距离，所述径向距离(dc)是垂直地位于最靠近所述波形的主沟槽的底面中心下方的径向最外胎冠层的径向外表面(SRE)和胎面表面之间的距离。
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且至多等于5mm，优选至少等于2mm且至多等于4mm，所述径向距离(d1)是径向最外胎冠层的径向外表面(SRE)和主沟槽的底面之间的径向距离。低于下限时，轮胎被证明过于敏感而无法承受攻击。超过上限时，将不利于轮胎的滚动阻力。
有利的是，胎面(例如胎面的主沟槽)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)和胎面表面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观察到轮胎磨损，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观察到。
有利地，胎面和胎面表面垂直地位于径向最外胎冠层的波形上方的所有部分均包括至少50％，优选75％，优选100％的橡胶配混物M，以便最大限度地利用橡胶配混物M的性质。
在本发明的优选实施方案中，胎面沿径向位于磨损指示器外侧的部分由100％的橡胶配混物M制成，因此在由于磨损而拆除轮胎之前都可以利用橡胶配混物M的性质。
优选地，主沟槽的深度D至少等于6mm并且至多等于10mm。在6mm和10mm之间的胎面花纹深度使得许多客车轮胎在耐磨性和滚动阻力性能方面具有良好的折中。
在胎冠增强件的径向最外增强元件层为环箍层的示例中，有利的是，胎冠增强件的径向最外增强元件层包括由织物制成的增强元件，所述织物优选为脂族聚酰胺或芳族聚酰胺类型、包括脂族聚酰胺和芳族聚酰胺的组合的类型、聚对苯二甲酸乙二醇酯类型或人造丝类型的织物，所述增强元件互相平行且与轮胎的周向方向(XX’)形成绝对值至多等于10°的角度B。
一个优选的解决方案为将至少一种填充橡胶配混物设置成垂直地位于径向最外胎冠层的任何波形下方，所述填充橡胶配混物的径向厚度至少等于0.3mm。该解决方案的目的为在制造和固化期间能够使胎冠层波动。这些填充橡胶配混物可以存在于轮胎的整个圆周，或者根据需要设置在轮胎的某些部分中。根据轮胎规格表，可以在具有不同半径值和不同性质的一个或多个波形的垂直下方铺设多种填充橡胶配混物。如果铺设单种填充橡胶配混物，则对于给定的波形，单种填充橡胶配混物的最大厚度大约等于波形处的径向最外胎冠层的径向外表面的径向最外点和径向最外胎冠层垂直地位于最靠近所述波形的主沟槽的底面中心下方的径向外表面之间的径向距离。
在胎面由一种或多种橡胶配混物形成的情况下，有利的是，填充橡胶配混物的最大动态损耗tanδ1至多等于胎面沿径向位于主沟槽的底表面外侧的最小滞后性的橡胶配混物的最大动态损耗tanδ2，并优选比所述最大动态损耗tanδ2小30％，所述最大动态损耗tanδ1在23℃的温度和10Hz下测得，所述最大动态损耗tanδ2在23℃的温度、0.7MPa的应力和10Hz下测得。对于具有相同滞后性的填充橡胶配混物，只有通过减少该橡胶配混物所承受的剪切应力荷载，才能实现滚动阻力方面的改进。由于填充橡胶配混物并不承受与制成胎面的橡胶材料相同的应力，因此可以通过改变其特性来进一步改善滚动阻力。滞后性降低30％导致本发明的改进显著提高。在制成胎面沿径向位于胎面花纹底表面外侧的部分的所有橡胶配混物中，胎面的最小滞后性的橡胶配混物是最大tanδ1值最低的制成胎面沿径向位于胎面花纹底表面外侧的部分的橡胶配混物，所述最大tanδ1值在23℃的温度、0.7MPa的应力和10Hz下测得。
根据标准ASTM D 5992-96，记录在23℃和10Hz频率下经受简单交变正弦剪切应力的交联组合物样品(优选具有4mm的厚度和400mm2的横截面的圆柱状试样)的响应。从0.1％至100％(向外循环)，然后从100％至0.1％(返回循环)进行峰至峰应变振幅扫描。使用的结果为损耗因数(tan(δ))。对于返回循环，标明观察到的tan(δ)的最大值(23℃下的tan(δ)max)。
与许多现有胎冠结构一致，胎冠增强件优选由环箍层和具有2个角度相反的工作层的工作增强件组成。
附图说明
通过图1至图4将更好地理解本发明的特征和其它优点，所述附图未按比例绘制，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，特别是其结构和胎面。
·图2显示了根据本发明的轮胎胎冠的子午截面，并且示出了不同的径向距离du、d1、D、df、dc和适于在径向最外胎冠层、工作层或环箍层中产生波形的填充橡胶配混物(6)，该波形包括垂直地位于其上方的低刚度橡胶配混物M。
·图3显示了根据本发明的轮胎胎冠的子午截面，并且示出了不同的径向距离du、d1、D、df、dc和适于在胎冠增强件、工作层和环箍层中产生波形的填充橡胶配混物(6)，该波形包括垂直地位于其上方且构成胎面沿径向位于磨损指示器外侧的100％的部分的低刚度橡胶配混物M。
·图4(a，b，c，d)显示了具有环箍层(5)和两个工作层(41，42)的轮胎的由主沟槽(24)沿周向并沿轴向限定的轮胎胎冠的一部分，所述主沟槽(24)也限定了径向最外胎冠层(5)的波形(512)。其示出了可以垂直地在波形(512)下方设置一种或多种填充橡胶配混物(6)，所述填充橡胶配混物(6)可以依据与其各自的径向位置、轴向位置和周向位置及胎面中低刚度橡胶配混物M的各种分布有关的特定需要而具有不同的性质。
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的沟槽24，不同沟槽的宽度可能不同。轮胎还包括胎冠增强件3，所述胎冠增强件3包括工作增强件4和在这种情况下例如环箍增强件5。工作增强件包括至少一个工作层，在这种情况下例如为两个工作层41和42，每个工作层包括互相平行的增强元件(对于胎冠层41为411)。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。其特别示出了胎体层1、径向最外胎冠层(5)的波形(512)以及垂直地位于所述波形(512)下方的填充橡胶配混物(6)。图2还示出了下列径向距离：
·D：沟槽深度，其为胎面表面(21)和沟槽的底面(243)之间的最大径向距离，
·dc：径向最外胎冠层(5)的径向外表面(SRE)和胎面表面(21)之间的径向距离，其为垂直地在最靠近所述波形(512)的主沟槽(24)的底面(243)的径向最内点下方测得的距离，
·du：增强件的径向最外胎冠层(5)的径向外表面(SRE)和胎面表面(21)之间的最小径向距离(du)，
·df：胎面表面(21)和磨损指示器(7)的径向最外点之间的径向距离，
·d1：径向最外胎冠层(5)的径向外表面(SRE)和主沟槽(24)的底面(243)之间的最小距离。
图3示意性地显示了根据本发明的轮胎胎冠的子午截面。其特别示出了胎冠增强件的波形和垂直地在波形下方设置在径向最内工作层(42)下方的填充橡胶配混物(6)，所述胎冠增强件由两个工作层(41和42)和环箍层(5)(径向最外胎冠层)制成。
通过在两个子午平面上切割轮胎而获得轮胎的子午截面。该截面用于确定各个径向距离、沟槽和凹槽的底面中心。
图4a显示了胎冠增强件(两个工作层(41和42)和环箍层(5))的波形512。波形沿轴向和周向局限于一个胎面花纹元件。这些胎面花纹元件可以在轮胎的胎面花纹中重复出现，具有或者不具有垂直地位于其下方的波形。为了获得有利的效果，波形的表面积之和必须至少占径向最外胎冠层的总表面积的10％。图4的a、b、c、d还显示了如何通过在胎冠增强件的各个增强元件层的径向内侧铺设填充橡胶配混物6来获得波形。在这些胎面花纹元件中，橡胶配混物M可以为胎面或胎面花纹元件的唯一橡胶配混物，或者为橡胶配混物中的一种。图4中b、c、d的M2表示胎面的不同于M的第二橡胶配混物。
在旨在装配客车且尺寸为305/30ZR20的轮胎A上实施本发明。胎面花纹的沟槽的深度D在5mm(胎肩处)和7mm(赤道处)之间，宽度W在4mm和15mm之间变化。胎冠增强件由两个工作层和织物环箍层制成，所述工作层的增强元件与周向方向形成+38或-38的角度，所述织物环箍层的增强元件与周向方向形成+3或-3的角度。径向最外胎冠层(环箍层5)在其50％表面积上波动。通过沿径向位于径向最内工作层内侧的填充橡胶配混物产生波形，所述填充橡胶配混物更具体地介于胎体层和径向最内胎冠层之间。波形的波幅为2mm，意味着径向距离(du)比径向距离(dc)小2mm，所述径向距离(du)是径向最外胎冠层(5)的径向外表面(SRE)和波形(512)处的胎面表面之间的径向距离，所述径向距离(dc)是垂直地位于最靠近所述波形(512)的主沟槽(24)的底面的径向最内点下方的径向最外胎冠层(5)的径向外表面(SRE)和胎面表面(21)之间的距离。径向距离(d1)等于1.5mm，所述径向距离(d1)是径向最外胎冠层(5)的径向外表面(SRE)和主沟槽(24)的底面(243)之间的径向距离。胎面由具有以下特征的单种橡胶配混物CC1制成：
-在40℃、10％峰至峰应变和10Hz下测量的G*等于2.3MPa，
-在90℃、10Hz和0.7MPa的应力下测量的动态剪切模量G*等于0.45MPa，
-在0℃的温度、10Hz和0.7MPa的应力下测量的tanδ等于0.58。
将轮胎A与相同尺寸的轮胎B和C进行比较，轮胎B和C具有相同的特征，除了：
-轮胎B的胎冠层未波动，且其胎面由单种橡胶配混物CC2组成。
-轮胎C的胎冠层未波动，且其胎面由与轮胎A类似的单种橡胶配混物CC1组成。
未对应于本发明的橡胶配混物CC2为适于在胎面中使用并具有以下性质的橡胶配混物：
-在40℃、10％峰至峰应变和10Hz下测量的G*等于3.3MPa，
-在90℃、10Hz和0.7MPa的应力下测量的动态剪切模量G*等于1.05MPa，
-在0℃的温度、10Hz和0.7MPa的应力下测量的tanδ等于0.48。
用于在轮胎A中产生波形的填充橡胶配混物的动态损耗tanδ1比制成A的胎面的橡胶配混物CC1的动态损耗小60％，所述动态损耗tanδ1在23℃的温度、0.7MPa的应力和10Hz下测得。
可以在下表中看到以基数100的根据本发明的轮胎的性能方面。大于100的评估值意指轮胎的性能优于对照的性能。滚动阻力方面更好的性能(即大于100)意指轮胎的滚动阻力小于对照的滚动阻力。大于100的干抓地力意指行驶一圈试验路线所需要的时间小于对照轮胎的时间。
表I：本发明的性能
滚动阻力 干抓地力 耐磨性 行为
A-发明 100 102 100 100
B 100 100 100 100
C 92 101.5 90 90
本发明的目的为能够在胎面中使用“柔软”或低刚度的橡胶配混物。现有技术轮胎B(不具有波动胎冠层或在胎面中不具有低刚度橡胶配混物)用作对照。
与对照轮胎B相比，如轮胎C所示，在不具有波形结构的胎面中使用所定义的低刚度橡胶配混物会导致在滚动阻力、耐磨性和行为的所有性能方面出现不可接受的下降，而仅改善了干抓地力。考虑到尺寸的运动用途及其高滚动阻力值，滚动阻力的下降使得轮胎C不再符合环境标准。
如轮胎A所示，本发明不仅能够弥补由使用低刚度橡胶配混物CC1造成的所有下降，而且还能够令人惊讶地通过结构和低刚度橡胶配混物之间的联接而将橡胶配混物CC1预先产生的干抓地力额外改善25％。
在根据ISO 2850：2009进行标准化的标准测试机上评估本发明的滚动阻力方面的改进。
通过在3b的压力和热下测量本领域技术人员公知的Pacejka轮胎行为模型的Dz特性来评估行为。
轮胎还安装至运动型车辆，并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和轮胎C，并重复测量。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在车辆行为、稳定性能、干地面抓地力方面均远优于轮胎B和C。
在试验中评估耐磨性，其中相同类型的车辆在代表客户使用的给定路线上彼此跟随。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以相同类型的驾驶方式驾驶车辆，并重复测量。在每个试验日之后，测量剩余的胎面花纹高度。此处给出的耐磨性对应于滚动之后的磨损改善，所述改善对应于轮胎寿命的30％。

Claims (10)

1.用于客车的轮胎（1），所述轮胎（1）包括：
·胎面（2），所述胎面（2）旨在通过胎面表面（21）与地面接触并且包括沟槽（24），沟槽（24）形成通向胎面表面（21）并由通过底面（243）连接的两个主侧面（241，242）限定的空间，所述沟槽（24）具有宽度W和深度D，所述宽度W由两个主侧面（241，242）之间的平均距离限定，所述深度D由胎面表面（21）和底面（243）之间的最大径向距离限定，
·作为主沟槽的至少一个沟槽（24），所述沟槽（24）具有至少等于1 mm的宽度W和至少等于4 mm的深度D，
·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）的内侧并且包括至少一个增强元件层（41，42，5），所述增强元件层（41，42，5）表示为胎冠层，
·至少一个增强元件层（41，42，5）从径向内表面（SRI）沿径向延伸至径向外表面（SRE），
其特征在于，径向最外胎冠层（5）包括至少一个波形（512），
径向最外胎冠层的至少一个波形（512）满足如下条件：径向最外胎冠层（5）的所述波形（512）的部分沿径向位于所述径向最外胎冠层垂直地位于最靠近所述波形（512）的主沟槽（24）的底面（243）中心下方的点的外侧，
径向最外胎冠层（5）的至少一个波形（512）满足如下条件：在所述胎冠层（5）的至少10%的径向外表面（SRE）上，径向距离du至少比径向距离dc小1.5 mm，所述径向距离du是径向最外胎冠层（5）的径向外表面（SRE）和胎面表面（21）之间的径向距离，所述径向距离dc是垂直地位于最靠近所述波形（512）的主沟槽（24）的底面（243）中心下方的径向最外胎冠层（5）的径向外表面（SRE）和胎面表面（21）之间的距离，
径向距离du至多等于最靠近的主沟槽（24）的深度D加2 mm，且至少等于最靠近的主沟槽（24）的深度D减2 mm，所述径向距离du是胎冠增强件（3）的径向最外胎冠层（5）的径向外表面（SRE）和胎面表面（21）之间的径向距离，
胎面垂直地位于径向最外胎冠层的至少一个波形上方的部分包括至少30%的橡胶配混物M，所述橡胶配混物M在40℃、10%峰至峰应变和10 Hz下测得的动态剪切模量G*至多等于3.25 MPa。
2. 根据权利要求1所述的轮胎，其中，所述橡胶配混物M在40℃、10%峰至峰应变和10Hz下测得的动态剪切模量G*至多等于3 MPa。
3. 根据权利要求1所述的轮胎，其中，所述橡胶配混物M在90℃、10 Hz和0.7 MPa的应力下测得的动态剪切模量G*至多等于1 MPa。
4. 根据权利要求1所述的轮胎，其中，所述橡胶配混物M的tan δ0值至少等于0.5，tanδ0表示在0℃的温度、10 Hz和0.7 MPa的应力下测得的tan δ值。
5. 根据权利要求1所述的轮胎，其中，在径向最外胎冠层（5）的至少10%且至多85%的径向外表面（SRE）上，径向距离du至少比径向距离dc小1.5 mm，所述径向距离du是径向最外胎冠层（5）的径向外表面（SRE）和胎面表面（21）之间的径向距离，所述径向距离dc是垂直地位于最靠近的主沟槽（24）的底面（243）中心下方的径向最外胎冠层（5）的径向外表面（SRE）和胎面表面（21）之间的距离。
6. 根据权利要求1所述的轮胎，其中，在径向最外胎冠层（5）的至少10%且至多85%的径向外表面（SRE）上，径向距离du至多比径向距离dc小5 mm，所述径向距离du是径向最外胎冠层（5）的径向外表面（SRE）和胎面表面（21）之间的径向距离，所述径向距离dc是垂直地位于最靠近的主沟槽（24）的底面（243）中心下方的径向最外胎冠层（5）的径向外表面（SRE）和胎面表面（21）之间的距离。
7. 根据权利要求1所述的轮胎，其中，径向距离d1至少等于1 mm且至多等于5 mm，所述径向距离d1是径向最外胎冠层（5）的径向外表面（SRE）和主沟槽（24）的底面（243）之间的径向距离。
8.根据权利要求1所述的轮胎，其中，胎面（2）的至少一个主沟槽（24）包括至少一个磨损指示器（7），径向距离du至少等于径向距离df，所述径向距离du是胎冠增强件（3）的径向最外胎冠层（5）的径向外表面（SRE）和胎面表面（21）之间的径向距离，所述径向距离df是胎面表面（21）和磨损指示器（7）的径向最外点（71）之间的径向距离。
9. 根据权利要求1所述的轮胎，其中，主沟槽（24）的深度D至多等于10 mm。
10. 根据权利要求1所述的轮胎，其中，垂直地在径向最外胎冠层（5）的波形（512）的下方设置有至少一个填充橡胶配混物（6），所述填充橡胶配混物（6）的径向厚度至少等于0.3mm。
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