CN113646186A - 具有优化的胎冠和胎圈结构的充气轮胎 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种轮胎，其在其胎冠的中央部分包括径向最外胎冠层的至少一个波状部(51)，所述波状部具有至少等于1mm的径向幅度A。除了径向胎体层和胎圈线之外，至少一个胎圈还包括径向增强元件，所述径向增强元件使得所述径向增强元件与轴向最内胎体层之间的轴向距离在所述径向增强元件的位于距胎圈线的径向最内点30mm处的点处至少等于1mm且至多等于12mm，以在波状胎冠的刚度与胎圈的刚度之间取得更好的配合。

Description

具有优化的胎冠和胎圈结构的充气轮胎
技术领域
本发明涉及旨在装配至车辆的轮胎，更具体地涉及所述轮胎的胎冠。
背景技术
由于轮胎的几何形状显示出围绕旋转轴线的旋转对称性，因此轮胎的几何形状通常在包括轮胎的旋转轴线的子午平面中进行描述。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。被称为赤道平面的中间周向平面将轮胎分成两个基本对称的半环形体形状，轮胎有可能显示出与制造精度或尺寸相关的胎面或结构不对称。
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“沿轴向位于内侧”和“沿轴向位于外侧”分别意指“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“在...垂直下方”意指“对于每个子午线，在由...界定的轴向坐标的边界内沿径向位于内侧”。因此，“工作层的在沟槽垂直下方的点”表示，对于每个子午线，工作层中在由沟槽界定的轴向坐标的边界内沿径向位于沟槽内侧的点的集合。
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侧并且连接两个胎圈。胎圈包括具有金属线(被称为胎圈线)的周向缠绕体，其被配置为一旦轮胎已经安装在车轮上并被充气就将轮胎固定在所安装的车轮上。
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，所述工作层由与周向方向形成15°至50°之间的角度的相互平行的增强元件构成。胎冠增强件还可以包括包含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°至10°之间的角度的增强元件构成，所述环箍增强件通常(但是不一定)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增强元件层，称为所述层的径向外表面(SRE)的连续表面穿过每个子午线的每个增强元件的径向最外点。对于胎冠增强件、工作增强件或其它增强件的任何增强元件层，称为所述层的径向内表面(SRI)的连续表面穿过每个子午线的每个增强元件的径向最内点。在增强元件层与任何其它点之间的径向距离是从这些表面中的一个或另一个起以不包括所述层的径向厚度的方式测量的。如果另一个测量点沿径向位于增强元件层的外侧，则是从径向外表面SRE到该点来测量径向距离，或者如果另一个测量点沿径向位于增强元件层的内侧，则是从径向内表面SRI到所述另一个测量点来测量径向距离。这使得可以考虑从一个子午线到另一个子午线连贯的径向距离，而不必考虑与层中增强元件的横截面形状有关的可能的局部变化。
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，并且形成通向胎面表面的空间。
沟槽在胎面表面上具有两个主要特征尺寸：宽度W和长度Lo，满足长度Lo至少等于宽度W的2倍。
周向沟槽是具有至少等于6mm的非常大的宽度Ws的沟槽，局部地与周向方向形成至多等于45°的角度并且形成通向轮胎的整个圆周的空间。在充气轮胎的许多变体形式中，由周向沟槽相对于周向方向形成的角度在整个圆周上是恒定的并且为零。在其它变体形式中，某些周向沟槽是在整个圆周上的连续系列的沟槽，这些沟槽形成不同角度并且其连续性形成通向轮胎的整个圆周的空间。
切口的深度为胎面表面与切口底部之间的最大径向距离。切口深度的最大值称为胎面深度D。
根据它们的周向布局或横向布局，沟槽和周向沟槽确定胎面中的橡胶材料花纹块或肋部。作为橡胶材料的橡胶配混物是指含有至少一种弹性体和至少一种填料的弹性材料。填料橡胶含有至少一种橡胶。
轮胎需要满足与诸如磨损、在各种类型地面上的抓地性、滚动阻力、动力学特性和噪音的现象相关的众多性能标准。这些性能标准有时会导致使其它标准降低的解决方案。因此，文献FR3057810和FR3057811公开了胎冠层具有波状部的轮胎。这些波状部使得可以增加胎冠增强件与胎面之间的联接部的横向刚度。根据为胎面选择的材料，在胎冠层中产生波状部使得可以通过改进抓地性，更特别是在干地面上的抓地性来改进轮胎在运行性方面的性能，并且在不改变轮胎的磨损性和胎冠耐久性性能的情况下改进滚动阻力性能。
客车轮胎的常规胎侧和胎圈并未针对这种胎冠结构进行优化。现在，需要改变该其它两个组件的相对刚度，以获得具有最佳性能的轮胎。未经过优化的胎圈和胎侧会弯曲得太多，使得根据使用波状胎冠层技术的改进目标在运行性和抓地性方面得到的最大改进降低。
发明内容
因此，本发明的主要目的是通过在胎圈和胎侧中产生横梁效应来改进轮胎(更特别是其中至少一个胎冠层具有如现有技术构造的波状部的轮胎)的运行性与滚动阻力之间的性能折衷。
该目的通过一种轮胎来实现，所述轮胎包括：
-胎面，其旨在经由胎面表面与地面接触，具有轴向宽度L并且包括宽度等于0.8*L的胎面中央部分，所述胎面中央部分包括至少两个周向沟槽，
-胎冠增强件，其沿径向位于所述胎面的内侧并且包括至少一个胎冠层，所述胎冠层为增强元件层，所述胎冠增强件包括工作增强件，所述工作增强件包括至少一个工作层，每个工作层包括至少部分为金属且由弹性体材料包覆的增强元件，所述增强元件相互平行并且与轮胎的周向方向(XX')形成绝对值至少等于15°且至多等于50°的定向角度，每个胎冠层从径向内表面(SRI)沿径向延伸至径向外表面(SRE)，在所述胎面中央部分垂直下方的径向最外胎冠层包括径向幅度A至少等于1mm的至少一个称为中央波状部的波状部，所述径向最外胎冠层的中央波状部使得所述中央波状部的胎冠层的径向外表面(SRE)的一部分沿径向位于所述径向最外胎冠层的这些点的外侧，所述这些点位于与所述波状部最靠近的周向沟槽的底面的垂直下方，
-两个胎圈(BE、BI)和两个胎侧，所述两个胎圈(BE、BI)旨在与轮辋接触，所述两个胎侧连接胎冠和胎圈(BE、BI)，每个胎圈(BE、BI)包括至少一个胎圈线，所述胎圈线包括周向金属增强元件，
-胎体层，其沿径向位于胎冠的内侧并且连接两个胎圈(BE、BI)，所述胎体层包括包覆在弹性体材料中的织物增强元件，所述织物增强元件相互平行并且与轮胎的径向方向(ZZ”)形成绝对值至多等于15°的角度，
至少一个胎圈(BE、BI)包括径向增强元件，所述径向增强元件包括包覆在弹性体材料中的织物增强元件，所述织物增强元件相互平行并且与轮胎的径向方向(ZZ”)形成绝对值至多等于15°的角度，在所述胎圈(BE，BI)中所述径向增强元件的径向最内点位于距胎圈线的径向最内点至多等于20mm的径向距离处，并且在所述胎圈(BE、BI)中所述径向增强元件的点沿径向位于胎圈线的径向最内点的外侧并且与所述胎圈线的径向最内点相距至少等于40mm的径向距离，所述径向增强元件与轴向最内胎体层之间的轴向距离在所述径向增强元件(95)的这个点处至少等于1mm且至多等于12mm，所述这个点位于距胎圈线的径向最内点30mm处。
在胎冠的胎冠层具有波状部的现今轮胎中，胎圈线有三种可能的几何形状。在子午平面内，胎圈线具有多边形或圆形横截面，或者胎圈线具有多线形横截面。在本发明的上下文中，不需要在多边形横截面的胎圈线与圆形横截面的胎圈线之间进行区分。
多边形或圆形横截面的胎圈线由金属元件、独立丝线或具有独立丝线的条带构成，所述金属元件、独立丝线或具有独立丝线的条带缠绕成连续的螺旋形从而使得胎圈线构成具有多边形横截面的环形体，所述多边形横截面的边具有表示构成胎圈线的基本金属线的多个直径的长度。在这种情况下，至少一个胎体层具有主线股和折回线股。主线股连接两个胎圈并且在胎圈线的半径上沿轴向位于所述胎圈线的内侧。胎体层的一部分沿径向位于所述胎圈线的内侧。折回线股在胎圈线的半径上沿轴向位于所述胎圈线的外侧。折回线股的端部沿径向位于胎圈线的径向最外点的外侧，并且对于沿径向位于胎圈线外侧的点而言在称为联接长度的长度上朝向主线股返回。在安装在车轮上并充气的轮胎中，轮胎的内部压力会在胎体层的主线股上引起拉伸力，所述主线股连接两个胎圈并且其中的点倾向于朝向比没有压力的情况下占据的位置更高的半径值移动。这种相同的拉伸力倾向于将折回线股朝向更小的半径值移动。这两种相反的移动在两个线股之间的配混物中产生剪切。为了确保轮胎的耐久性，需要足够的使主线股和折回线股联接的联接长度，使得剪切应力可以与胎体层上的拉伸力相平衡。
具有多线形横截面的胎圈线由至少两个具有基本金属线的缠绕体构成，所述缠绕体基本上平行于至少一个胎体层。在子午截面中，这些缠绕体中的每一者形成与胎体层的增强元件基本上平行的排列。至少一个胎体层至少位于两个具有基本金属线的螺旋体之间。在这种情况下，胎体层没有折回线股，其端部沿径向位于胎圈线的径向最外点的内侧。在这种情况下，拉伸力通过位于胎体层与缠绕体的金属增强元件之间的橡胶配混物的剪切而被吸收。
在这两种情况下，无论胎圈线是多边形、圆形还是多线形横截面，为了获得刚度适合于胎冠层具有波状部的胎冠的胎圈和胎侧，在胎圈在轮辋凸缘上弯曲的区域中胎圈需要表现得像一个壳体并且具有增加的弯曲刚度。为了满足该条件，对于径向增强元件而言足够的是，其与径向最内胎体层构成壳体，与所述胎体层相距至少等于1mm，优选至少等于3mm，优选至少等于4mm的轴向厚度db。轴向距离db是在子午截面中从轴向最内胎体层的轴向最外点到所述径向增强元件的轴向最内点测量的。
弯曲区域位于距胎圈线的径向最内点约30mm处，无论其几何形状如何。
本发明不是特别适合配置为以膨胀模式使用(亦即可在低于1巴的轮胎内部压力下使用)的轮胎。这是因为这种轮胎设有厚度可变的内衬，该内衬厚度在轮胎的胎侧和轴向最外点是高的。该附加厚度使得胎侧在径向上更硬，但是以滚动阻力为代价，这不是本发明的目的。根据本发明的轮胎优选具有厚度至多等于1.5mm的内衬。根据本发明的这些轮胎的另一个特征在于，它们具有从一个胎圈到另一个胎圈发生至多30％变化的内衬厚度。
以下所述轮胎与本发明有些不相容，所述轮胎中胎体层的在胎冠的中央部分垂直下方的部分沿径向位于胎体层的这些点的内侧，所述这些点沿径向位于径向最内胎冠层的端部的下方。这种胎冠在所有的胎冠层和胎体层中都具有波状部，但这些波状部具有大于本发明的径向幅度，并且针对于漂滑现象或一些其它目的。这种类型的配置没有满足本发明的几何限定或解决相同的技术问题。因此，有利地，胎体层的在胎面中央部分垂直下方的部分沿径向位于胎体层的所有这些点的外侧，所述这些点位于胎冠层的端部的垂直下方。
该径向增强元件可以是径向增强层、或者轴向最内胎体层的折回线股、或者连接两个胎圈的第二胎体层、或者任何其它径向增强元件。该径向增强元件上的至少一个点需要沿径向位于胎圈线的径向最外点的内侧，或者径向增强元件的径向最内点需要沿径向以与胎圈线的径向最内点相距至多等于20mm的径向距离位于内侧，并且所述增强元件的另一点需要沿径向位于胎圈线的径向最内点的外侧并且与该点相距至少等于40mm的径向距离。
径向最外胎冠层需要包括至少一个波状部。这些波状部的径向幅度至少等于1mm，优选至少等于1.5mm，优选至少等于2mm。波状部的径向幅度越大，对轮胎刚度的影响越大，并且在滚动阻力、运行性以及与该结构有关的抓地性方面的性能越好。这些波状部的径向幅度越大，弯曲区域需要变得越硬。然而，太大的距离db将不利于质量。因此，优选的解决方案是，径向增强元件与径向最内胎体层构成壳体，与所述胎体层相距至多等于12mm，优选至多等于8mm的轴向厚度db。
如果轮胎具有关于它应该以何种方式装配的指示(即其胎侧中的一个，其旨在设置于附接有安装轮辋的车辆外侧)，则胎圈中的仅一个(即旨在安装在车辆外侧的胎圈)可以产生这种壳体效应。这是因为车辆在使用中时该胎侧承受了最高的负载。因此，有利的是，当胎圈中的一个(BE)旨在设置于附接有安装轮辋的车辆外侧时，旨在设置于附接有安装轮辋的车辆外侧的胎圈(BE)包括径向增强元件，并且径向增强元件与胎体层之间的轴向距离在径向增强元件的这个点处至少等于1mm(优选至少等于3mm)且至多等于12mm，所述这个点位于距胎圈线的径向最内点30mm处。
优选的解决方案是，将称为胎圈填料的填料橡胶设置在轴向最内胎体层与径向增强元件之间，特别是在弯曲点处，即在径向增强元件上的位于距胎圈线的径向最内点30mm处的点处。该胎圈填料包含至少一种橡胶配混物，所述橡胶配混物具有的在10％应变下的割线拉伸模量MA10至少等于5MPa，优选至少等于10MPa，所述割线拉伸模量MA10是根据标准ASTM D 412在23℃下测量的。优选地，该胎圈填料在径向增强元件的位于距胎圈线的径向最内点30mm处的点处具有至少等于1mm(优选至少等于3mm)且至多等于12mm的轴向厚度。
优选地，该胎圈填料在径向增强元件的位于距胎圈线的径向最内点30mm处的点处具有至少等于4mm且至多等于8mm的轴向厚度。
有利地，胎圈填料由两种橡胶配混物构成，第一橡胶配混物沿径向位于第二橡胶配混物的内侧，并且第一橡胶配混物具有的根据标准ASTM D 412在23℃下测量的10％应变下的割线拉伸模量MA10至少等于第二橡胶配混物的根据标准ASTM D 412在23℃下测量的10％应变下的割线拉伸模量MA10。该特征意味着剪切可以更好地分布在填料橡胶中，也意味着可以选择与材料的刚度有关的不同滞后性值。将最硬并且通常具有最高滞后性的橡胶设置在弯曲点的下方，以确保这个变形小的部分的内聚性。在对应于弯曲区域的点处，具有较低滞后性的更为柔软的材料会促进扁平化，这有利于滚动阻力。
一种用于更大程度地硬化弯曲区域的优选解决方案是，至少一个胎圈增强层位于胎体层与径向增强元件之间，特别是在径向增强元件上的位于距胎圈线的径向最内点30mm处的点处位于胎体层与径向增强元件之间，所述胎圈增强层包括增强元件，所述增强元件与径向方向形成就绝对值而言介于10°至60°之间的角度。这种增强体使用纤维材料增加了胎圈和胎侧在周向方向上的刚度，因此具有比橡胶配混物小的滞后性，但其刚度比橡胶配混物大。因此，这种结构在刚度和滚动阻力方面是有利的。这些增强体可以由织物或金属制成，或者可以是混合型。
优选的解决方案是，胎圈填料的径向最外点与胎圈线的径向最内点相距至少等于30mm，优选至少等于45mm的距离，以增加弯曲区域的刚度。
出于与拉伸强度、耐久性和刚度相关的原因，胎体层的增强元件和径向增强元件的增强元件是以下类型之一：脂族聚酰胺、芳族聚酰胺、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。
优选地，胎体层为单个层。更优选地，胎体层为单个层并且仅存在单个径向增强元件。该解决方案使得可以获得这样的轮胎，即其重量轻并因此在质量方面表现良好，并且其在滚动阻力方面的性能是最佳的。
优选地，对于在耐久性和/或需要高轮胎压力的轮胎方面要求高的市场，胎体增强件由两个胎体层组成。更优选地，在这种情况下，对于在胎冠层的轴向最外点的轴向内侧和在轮胎的轴向最外点的径向外侧的所有点，两个胎体层位于相同的半径上，以便减小胎冠的厚度，从而减小质量和滚动阻力。
一种优选的解决方案是，径向增强元件的在轮胎的轴向最外点的轴向最内侧和径向外侧的点沿轴向位于胎冠层的轴向最外点的内侧，并在与径向最内胎体层的增强元件相同的半径上。在这种情况下，径向增强元件的增强元件，无论其是否为胎体层，均在胎侧的整个高度上沿胎体层排列，至少直到胎冠层的轴向最外端，而不论是何种情况。这些点沿径向位于轮胎的轴向最外点的外侧，因为该特征涉及胎冠附近的点而不是胎圈中的点，并且涉及可能符合第一特征的那些。如果径向增强元件连接轮胎的两个胎圈，则径向增强元件为胎体层。如果径向增强元件具有在胎冠下方的端部，则径向增强元件不是胎体层。此外，径向增强元件的增强元件在胎冠中位于与径向最内胎体层相同的半径上，亦即它们在胎冠垂直下方与胎体层的增强元件相夹。这使得获得最大的刚度，同时具有最小的胎冠厚度，从而使刚度和运行性最大化，并且同时使质量和滚动阻力最小化。
为了使本发明良好地起作用，径向最外胎冠层需要具有波状部。优选的是，其它胎冠层具有这样的波状部，即所述波状部具有与径向最外胎冠层基本相同的径向幅度和相同位置，以在这些胎冠层的最大表面积上将波状层堆叠的厚度保持恒定。这使得可以从波状部获得最大的有效性。
优选地，所有胎冠层都具有波状部，并且它们的波状部在它们位于胎面中央部分垂直下方的部分中的位置和径向幅度方面基本相同，有或多或少的制造差异。
在包括环箍层(优选织物)和两个含有金属增强元件的工作层的常规结构中，环箍层沿径向位于胎冠层的最外面，该环箍层需要成波状。如果与环箍层相邻的工作层成波状，其中波状部在环箍层的至少部分表面上且更好地是环箍层的整个表面上具有相同的径向幅度和相同的位置，则在滚动阻力、抓地性或运行性方面的性能是更好的。如果两个工作层和环箍层以具有相同径向幅度和相同位置的波状部成波状，则这些相同的性能方面是甚至更好的。即使工作层的与环箍层相邻的部分成波状并且在这些波状部上联接至环箍层而另一部分未联接，本发明也可起作用。
本发明起作用的一个必要条件是胎冠层与胎面表面相距受限的距离，特别是在波状部的径向最外点处。根据径向最外胎冠层所需的保护程度，径向最外胎冠层与沟槽底部之间的橡胶配混物的厚度至少等于0.5且至多等于4mm。这不是增加该橡胶配混物厚度的问题，而是减小全新的胎面表面与波状部的径向最外点之间的距离。事实上，一个充分条件是，在波状部处径向最外胎冠层的径向外表面(SRE)与胎面表面之间的径向距离(do)比径向最外胎冠层的径向外表面(SRE)与胎面表面之间的径向距离(dc)小至少1mm，所述距离(dc)是在与所述表面上的相关点最靠近的周向沟槽的底面中央的垂直下方处的距离。这种条件确保了1mm的波状部最小径向幅度，并确保了在肋部或花纹块垂直下方的波状部确实旨在与没有波状部的轮胎相比减小径向最外层与胎面表面之间的距离。
胎冠层中每个波状部的径向幅度被测量为所述胎冠层的径向外表面(SRE)的径向最外点与所述胎冠层的径向外表面(SRE)的径向最内点之间的径向距离，所述径向最外点位于相关的花纹块或肋部的垂直下方，所述径向最内点位于最靠近的周向沟槽的垂直下方。如果有两个周向沟槽与相关波状部的径向最外点等距，则用于计算径向幅度所考虑的点将是产生最高径向幅度值的点。
相关的波状部是被称为中央波状部的波状部；它们位于胎面的中央部分，该部分以赤道平面为中心并且具有0.8L的宽度，L为全新轮胎的胎面表面的宽度。宽度L是在轮胎安装在标称轮辋上并充气至标称压力的情况下测量的。在轮胎的轴向最外部分或胎肩区域中的位于中央部分外侧的胎冠层之间的非联接区域(其目的仅仅是在它们的端部处使胎冠层脱离联接以免该区域的配混物裂化)不被视为波状部。
看起来，在胎面中央部分垂直下方径向最外胎冠层的径向外表面的10％成波状，就足以显示出在横向负载下动力学性能的改进。为了对轮胎的尺度产生显著影响，这种波状部的径向幅度需要至少等于1mm。因此，在本发明中，径向最外工作层的径向外表面(SRE)与胎面表面之间的径向距离(do)之间的差值比径向最外工作层的径向外表面(SRE)与胎面表面之间的径向距离(dc)(其是在与所述波状部最靠近的周向沟槽的底面中央的垂直下方处的距离)小至少1mm，这是在占所述层的至少10％的表面上。
优选地，对于胎冠增强件的在胎面中央部分垂直下方的部分，在径向最外胎冠层的径向外表面(SRE)的至少20％，优选至少30％且至多85％上，径向最外胎冠层的径向外表面(SRE)与胎面表面之间的径向距离(do)比径向最外胎冠层的径向外表面(SRE)与胎面表面之间的径向距离(dc)(其是在与相关点处的所述中央波状部最靠近的周向沟槽的底面(243)的径向最内点的垂直下方处测量的距离)小至少1.5mm，优选至少2mm。使得能够在大的横向负载(即占标称轮胎负载的至少约50％的负载)下调节动力学响应的设计参数是：
-径向最外工作层的波状部的大小(étendue)，须知几乎不低于15％的胎面花纹的空隙率将该大小限制为至多85％(85％＝100％-15％)。波状部越大，轮胎在横向负载下越硬，这是波状部的主要作用。
-由于必须赋予胎冠层的曲率半径，波状部的径向幅度至少等于1mm，但限于5mm。
因此，优选的解决方案是，在径向最外工作层的径向外表面(SRE)的至少20％，优选至少30％且至多85％上，径向最外工作层的径向外表面(SRE)与胎面表面之间的径向距离(do)比径向最外工作层的径向外表面(SRE)与胎面表面之间的径向距离(dc)(其是在与所述波状部最靠近的周向沟槽的底面中央的垂直下方处的距离)小至多5mm，优选至多3mm。
为了在对胎冠的穿刺和攻击方面获得最佳性能而且不会损害滚动阻力，径向最外工作层的径向外表面(SRE)与周向沟槽的底面之间的径向距离(d1)至少等于0.5mm且至多等于4mm，优选至少等于0.7mm且至多等于2mm。低于下限，轮胎被证明对攻击过于敏感。超过上限，轮胎的滚动阻力将受到损害。
有利的是，胎面(例如胎面的周向沟槽)包括至少一个磨损指示器，并且胎冠增强件的径向最外层的径向外表面(SRE)与胎面表面之间的最小径向距离(do)至少等于胎面表面与磨损指示器的径向最外点之间的径向距离(df)。具体地，重要的是，用户能够使用磨损指示器看到轮胎已磨损，并且能够在胎冠增强件的径向最外层的增强元件开始出现在胎面表面上之前如此做。
有利地，胎冠增强件的径向最外层的径向外表面(SRE)与胎面表面之间的最小径向距离(do)至多等于最靠近的周向沟槽的深度D加上2mm并且至少等于最靠近的周向沟槽的深度D减去2mm，优选地基本上等于最靠近的周向沟槽的深度D。该解决方案使得可理想地设置胎冠增强件的径向最外层的增强元件以及胎面表面。胎冠增强件的径向最外层的径向外表面(SRE)与胎面表面之间的最小径向距离(do)需要在胎冠增强件的径向外部部分上测量，因此在波状部处测量。
优选地，周向沟槽(24)的深度D至少等于5mm且至多等于10mm。在许多客运车辆轮胎中，在6mm至10mm之间的胎面深度使得在磨损与滚动阻力性能方面获得良好折衷。
在增强元件的径向最外层是环箍层的情况下，有利的是，胎冠增强件中具有增强元件的径向最外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、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、对苯二甲酸乙二醇酯或人造丝类型，所述增强元件相互平行并且与轮胎的周向方向(XX')形成就绝对值而言至多等于10°的角度B。
一种优选的解决方案是，将至少一种径向厚度至少等于0.3mm的填充橡胶设置在径向最外胎冠层的每个中央波状部的垂直下方，优选胎体层的径向外侧，优选径向最内工作层的径向内侧。其目的是使得帘布层在成型和固化过程中成波状。根据需要，这些填充橡胶配混物可以存在于轮胎的整个圆周或者布置在轮胎的某些部分中。根据轮胎规格书，可以在一个或多个波状部的垂直下方以不同的半径值铺设具有不同特性的多种填充橡胶。如果铺设仅一种填充橡胶，其最大厚度对于给定的波状部而言约等于所述波状部的径向幅度。
在胎面由橡胶配混物构成的情况下，有利的是，在波状部的垂直下方铺设的填充橡胶为以下的橡胶配混物：所述橡胶配混物具有的在10℃的温度、0.7MPa的应力和10Hz下测量的动力学损耗tanδ1至多等于制成胎面的橡胶材料的动力学损耗tanδ2并且优选比tanδ2小30％，所述动力学损耗tanδ2是在10℃的温度、0.7MPa的应力和10Hz下测量的。对于具有相同滞后性的填充材料，滚动阻力方面的改进仅通过降低该材料所承受的剪切应力负载来实现。由于填充材料不会承受与制成胎面的橡胶材料相同的应力，因此可以改变其特性以更进一步改进滚动阻力。滞后性下降30％使得本发明的改进显著更大。
优选的是，胎冠增强件由两个角度相反的工作帘布层和一个环箍层组成，如现今许多胎冠结构一样。
为了测量各种几何大小，包括波状部的径向幅度和波状部的大小，本领域技术人员通常在子午平面中取得的轮胎截面或子午截面上进行测量。为了实现更高的精度，这些测量值可以是在相距90°的四个子午平面上进行的四次测量的平均值，轮胎截面被抛光以显示构成轮胎的各种配混物之间的界面。因为轮胎是环面，所以对波状部的表面的大小的测量值等同于在子午截面上的长度测量值。例如，将在子午截面上进行检查，以确保在胎面中央部分的径向最外胎冠层的长度的10％上，在波状部处径向最外胎冠层的径向外表面与胎面表面之间的径向距离比径向最外胎冠层的径向外表面(SRE)与胎面表面之间的径向距离(该距离是在与所述表面上的相关点最靠近的周向沟槽的底面的垂直下方处的距离)小至少1mm。
附图说明
借助于图1至图9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，而是以简化方式绘制，从而使得更容易地理解本发明：
-图1示出穿过根据本发明的轮胎胎冠的子午半截面，其具有波状部。它示出径向最外胎冠层5的波状部(51)的径向幅度A、各种径向距离do、d1、D、df、dc和填充材料，所述填充材料称为胎冠填料(6)，适用于产生波状部，特别是在径向最外的胎冠层中产生波状部。
-图2至图9示出根据本发明的胎圈和胎侧的非限制性实施例。
具体实施方式
通过在两个子午平面上切割轮胎来获得穿过轮胎的子午截面。该截面用于确定所提及的各种径向距离和轴向距离。
图1示出轮胎胎冠的一部分。其示出胎体层9，所述胎体层9沿径向位于胎冠层3的内侧，所述胎冠层3包括工作增强件4和环箍层5，所述工作增强件4在这种情况下包括两个由至少部分为金属且被弹性体材料包覆的增强元件构成的工作层41和42，所述增强元件相互平行并且与轮胎的周向方向(XX')形成绝对值至少等于15°且至多等于50°的定向角度。轮胎还包括由胎面表面21和外侧表面26界定并包括切口的胎面2，所述胎面2在这种情况下包括两个宽度至少等于6mm的周向沟槽24。周向沟槽可以由与方向XX'成非零角度的一系列切口制成，所述一系列切口以在轮胎的整个圆周上形成连续的切口的方式彼此连接。
图1示出如何确定胎面的宽度L。胎面的宽度L是在安装在标称轮辋上并充气至标称压力的轮胎上确定的。如果胎面表面与轮胎的其余部分之间存在明显的边界，则胎面的宽度作为小事很容易被本领域技术人员确定，而如果胎面表面21与轮胎的外侧表面26是连续的，则胎面的轴向界线穿过胎面表面21的切线与轴向方向YY'之间的角度等于30°的点。当子午平面内有多个点的角度等于30°时，采用径向最外点。胎面的宽度等于胎面表面的在赤道平面两侧的两个轴向界线之间的轴向距离。
图1特别示出了胎冠增强件(3)的所有层的波状部，所述胎冠增强件(3)包括工作层(41、42)和径向最外胎冠层(5)，使用设置在胎体层(9)与径向最内工作层(42)之间的填充材料(6)。该填充材料使得所有胎冠层41、42、5成波状，因此在位于胎冠层的径向最外侧的环箍层5中产生波状部51。
图1还示出了以下径向距离：
-D：周向沟槽(24)的深度，其是胎面表面(21)与沟槽的底面(不包括翻新井状部)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)与胎面表面(21)之间的径向距离，其是在周向沟槽(24)的底面的径向最内点的垂直下方处的距离,
-do：在波状部(51)处径向最外胎冠层(5)的径向外表面(SRE)与胎面表面(21)之间的径向距离，
-d1：胎冠增强件(3)的径向最外胎冠层(5)的径向外表面(SRE)与周向沟槽(24)的底面之间的最小距离(d1)，
-df：胎面表面(21)与磨损指示器(11)的径向最外点之间的径向距离，
-A：波状部的径向幅度，对于给定的波状部，其是在所述波状部的径向最外点与径向最内点之间进行测量的，所述径向最内点位于最靠近的周向沟槽24的垂直下方。
图2示出同一轮胎的胎圈和胎侧，其不对称性与轮胎的旋转方向有关。胎圈BE设置在车辆的外侧，而胎圈BI设置在车辆的内侧。车辆胎侧上的特殊标记使得用户可正确定位轮胎。外胎圈需要硬化，因为它在引起最多应力的条件下(即在轮胎抓地性极限的高速转弯下)容易承受最高应力。在这种情况下，在车辆外侧的轮胎和轮胎的车辆外侧上的过载和变形是最大的。硬化两个胎圈可在运行性方面是有益的，但这将以滚动阻力为代价。在图2中，除了胎体层9之外，胎圈BE、BI还包括径向增强元件95(其可能是第二胎体层)和胎圈线92，所述胎圈线92在这种情况下具有多线形横截面，因此由与至少一个胎体层基本平行的至少两个具有基本金属线的缠绕体构成。仅外胎圈满足：在径向增强元件的位于距胎圈线的径向最内点30mm处的点处，径向增强元件95位于至少等于1mm且至多等于12mm的径向距离db处，从而产生使该胎圈硬化的横梁效应。对于胎侧未指示优选安装方向的轮胎，两个胎圈都将具有在外胎圈(BE)中存在的上述特征。所描绘的解决方案示出橡胶配混物或填充橡胶，其被称为胎圈填料97，设置在胎体层与径向增强元件之间。
如果胎圈BI与胎冠层中没有波状部的胎冠联合，则该胎圈BI是优化的标准胎圈。其在滚动阻力方面尤其表现良好，因为在弯曲时胎体层9与胎体增强元件95之间的剪切实际上为零。
图3至图9完全非限制性地示出根据本发明的胎圈的变体形式。
图3示出了的胎圈具有多线形胎圈线(该多线形胎圈线具有与至少一个胎体层基本平行的三个基本金属线的缠绕体)、胎体层9、径向增强元件95(在这种情况下径向增强元件95可能是第二胎体层)。
图4示出了这样的胎圈，其中胎圈线是具有多边形横截面的胎圈线，并且径向增强元件95由胎体层的折回线股构成。胎圈填料由两种填料橡胶971和972构成。第一橡胶配混物971沿径向位于第二橡胶配混物971的内侧，并且第一橡胶配混物971具有的根据标准ASTM D 412在23℃下测量的10％应变下的割线拉伸模量MA10至少等于第二橡胶配混物972的根据标准ASTM D 412在23℃下测量的10％应变下的割线拉伸模量MA10。这两个特征组合，仅用于说明的目的。例如，存在两种不同橡胶配混物的特征可与多线形胎圈线联合。
图5示出了这样的胎圈，其中胎圈线是具有多边形横截面的胎圈线，并且径向增强元件95由胎体层的折回线股与第二胎体层91构成。
图6是图5的变体形式，其中胎体折回线股与胎体层9紧密接触。在该配置中，由于第二胎体层95也是胎体增强元件，所以存在本发明的必要特征。
图7是一种变体形式，其中由于胎体折回线股太短，所以第二胎体层是用于通过产生横梁效应来使胎圈硬化的胎体增强元件。根据图7的胎圈还包括胎圈增强层96。该胎圈增强层包括与径向方向形成绝对值在10°至60°之间的角度的增强元件。这些增强元件位于胎体层与径向增强元件之间，特别是在径向增强元件上的位于距胎圈线的径向最内点30mm处的点处。
图8是图7的变体形式，其中第二胎体胎体层是径向增强元件95，在其内部部分与径向最内胎体层9紧密接触，但是在需要刚度的弯曲区域中满足本发明的特征。
图9是另一种变体形式，非限制性地示出包括其它增强体类型的胎圈的可能性，在此以织物增强体98为例，在胎圈的靠近胎圈线的下部部分中所述织物增强体98与胎体层9紧密接触以改进轮胎在以下方面的性能：在过高制动温度的情况下胎体层剥离。
进行了测试以比较各种解决方案：
-A型轮胎，其每个胎圈都包括两个多线形胎圈线，在胎圈内夹有单个胎体层。这些轮胎的胎冠层没有波状部。它们在表1中称为平胎冠、软胎圈。
-B型轮胎，其胎圈包括三个多线形胎圈线，在胎圈内夹有两个胎体层，如图3所示。与A型轮胎的胎圈相比，这些胎圈通过设置在胎体层与径向增强元件之间的胎圈填料97的插入而变硬，胎圈填料具有等于5mm的轴向厚度。它由在10％应变下的割线拉伸模量MA10等于7MPa的橡胶配混物构成，所述割线拉伸模量MA10是根据标准ASTM D 412在23℃下测量的。这些轮胎的胎冠层没有波状部。它们在表1中称为平胎冠、硬胎圈。
-C型轮胎，其胎圈与A型轮胎的胎圈相同(为软胎圈)，而其胎冠层有波状部。它们在表1中称为波状胎冠、软胎圈。
-根据本发明的D型轮胎，其胎圈与B型轮胎的硬胎圈相同，而其胎冠层具有波状部。它们在表1中称为波状胎冠、硬胎圈。
A型轮胎、B型轮胎、C型轮胎、D型轮胎可以以1个单一尺寸305/30R20获得，旨在装配至客运车辆的驱动后桥总成。在运行性测试中车辆的前桥总成的轮胎是相同的。它们不是实验的变量。
轮胎A、B、C、D的各个组件在性质和特性方面是相同的。各种增强层的增强元件的结构、特性及其密度是相同的。除了仅存在于轮胎B和D中的胎圈填料(97)和仅存在于轮胎C和D中的能够在胎冠层中产生波状部的胎冠填料(6)之外，轮胎各个部分的橡胶配混物也是相同的。
轮胎A、B、C、D的胎面花纹是相同的。胎面花纹的沟槽的深度D是在胎肩处的5mm至赤道处的7mm之间，宽度W在4mm至15mm之间变化，胎面含有四个周向沟槽。胎冠增强件由两个工作层和一个织物环箍层构成，所述两个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接近0°的角度。
对于C型和D型轮胎，径向最外胎冠层，即环箍层5，在胎面的五个肋部下方成波状，占其表面积的大于50％。波状部借助于在径向最内工作层的径向内侧的胎冠填充橡胶(6)来形成，所述填充橡胶更具体地位于胎体层与径向最内胎冠层之间。波状部的径向幅度为2mm，这意味着在波状部(51)处径向最外胎冠层(5)的径向外表面(SRE)与胎面表面之间的径向距离(du)比径向最外胎冠层(5)的径向外表面(SRE)与胎面表面(21)之间的径向距离(dc)(这些距离是在与所述波状部(51)最靠近的周向沟槽(24)的底面的径向最内点的垂直下方处的距离)小2mm。径向最外胎冠层(5)的径向外表面(SRE)与周向沟槽(24)的底面之间的径向距离(d1)等于1.5mm。
测试轮胎的滚动阻力并评估在响应时间和主观阻尼方面的运行性。
本发明在滚动阻力方面的改进在标准机器上进行评估，所述标准机器用于进行根据ISO 2850:2009标准化的测量。
响应时间是在车辆(Ferrari 488 GTB)上由接受过此项测试培训的专业驾驶员在赛车赛道的直道上以140km/h的速度进行测试。驾驶员在很短的给定时间内施加确定量的转向锁定，并评估方向盘输入与由此产生的车辆横向加速度之间的时间延迟。时间延迟越短，性能越好。也可以使用加速度计进行测量。
相同的测量可用于评估阻尼，其是由驾驶员这样进行主观评估的，即所述驾驶员评估第一次振荡的振幅、振荡的次数、驾驶员在由于驾驶员施加的阶跃式转向输入而产生的预期路径停止感知振荡所需的时间。良好的阻尼性能与第一次振荡的振幅低、感觉到的振荡次数少以及停止感知振荡所需的时间短有关。根据车辆和所述车辆的制造商希望提供的相关特征，这些标准在评分表上加权。
表1
轮胎 胎冠 胎圈 响应时间 主观阻尼 滚动阻力
A 平 软 100 100 100
B 平 硬 102 109 94
C 成波状 软 108 92 110
本发明D 成波状 硬 110 101 104
表1给出了根据各种测试的轮胎性能。高于100的任何性能都优于由制造商视为参考的对照轮胎A的性能。
通过仅使胎圈硬化而保持胎冠是平的，轮胎B在响应时间(其与胎冠的作用相关联)方面基本上等同于对照。由于胎圈的刚度，其在阻尼方面提高了9％。然而，胎圈厚度的增加导致滚动阻力下降6％。
通过仅使胎冠层成波状而保持软胎圈，轮胎C在响应时间方面比对照A提高了8％。轮胎C的阻尼下降了8％，因为波状胎冠与胎圈之间的相互作用导致性能受损。波状胎冠使得滚动阻力改进了10％。
通过使胎冠层成波状并将其与硬胎圈组合，根据本发明的轮胎D在响应时间方面比对照A提高了10％。由于波状胎冠与硬胎圈之间的相互作用，轮胎D在主观阻尼方面基本上等同于对照。尽管胎圈厚度与对照A相比有所增加，但波状胎冠使得滚动阻力改进了4％。
因此，相对于对照轮胎A，仅根据本发明的轮胎D提供了不折不扣的性能改进。

Claims (13)

1.轮胎(1)，其包括：
-胎面(2)，其旨在经由胎面表面(21)与地面接触，具有轴向宽度L并且包括宽度等于0.8*L的胎面中央部分(22)，所述胎面(2)的该中央部分(22)包括至少两个周向沟槽(24)，
-胎冠增强件(3)，其沿径向位于所述胎面(2)的内侧并且包括至少一个胎冠层(5、41、42)，所述胎冠层为增强元件层，所述胎冠增强件(3)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)，每个工作层(41、42)包括至少部分为金属且由弹性体材料包覆的增强元件，所述增强元件相互平行并且与轮胎的周向方向(XX')形成绝对值至少等于15°且至多等于50°的定向角度，每个胎冠层(5、41、42)从径向内表面(SRI)沿径向延伸至径向外表面(SRE)，在所述胎面(2)的中央部分(22)垂直下方的径向最外胎冠层(5)包括径向幅度A至少等于1mm的至少一个称为中央波状部(51)的波状部，所述径向最外胎冠层(5)的中央波状部(51)使得所述中央波状部(51)的胎冠层(5)的径向外表面(SRE)的部分沿径向位于所述径向最外胎冠层(5)的那些位于与所述波状部(51)最靠近的周向沟槽(24)底面垂直下方的点的外侧，
-两个胎圈(BE、BI)和两个胎侧，所述两个胎圈(BE、BI)旨在与轮辋接触，所述两个胎侧连接胎冠和胎圈(BE、BI)，每个胎圈(BE、BI)包括至少一个胎圈线(92)，所述胎圈线(92)包括周向金属增强元件，
-胎体层(9)，其沿径向位于胎冠的内侧并且连接两个胎圈(BE、BI)，所述胎体层包括包覆在弹性体材料中的织物增强元件，所述织物增强元件相互平行并且与轮胎的径向方向(ZZ”)形成绝对值至多等于15°的角度，
至少一个胎圈(BE、BI)包括径向增强元件(95)，所述径向增强元件(95)包括包覆在弹性体材料中的织物增强元件，所述织物增强元件相互平行并且与轮胎的径向方向(ZZ”)形成绝对值至多等于15°的角度，在所述胎圈(BE，BI)中所述径向增强元件的径向最内点位于距胎圈线的径向最内点至多等于20mm的径向距离处，并且在所述胎圈(BE、BI)中所述径向增强元件(95)的点沿径向位于胎圈线(92)的径向最内点的外侧并且与所述胎圈线(92)的径向最内点相距至少等于40mm的径向距离，其特征在于，所述径向增强元件(95)与轴向最内胎体层(9)之间的轴向距离在所述径向增强元件(95)的位于距胎圈线(92)的径向最内点30mm处的点处至少等于1mm且至多等于12mm。
2.根据权利要求1所述的轮胎，其中，胎圈中的一个(BE)旨在设置于附接有安装轮辋的车辆外侧，其中旨在设置于附接有安装轮辋的车辆外侧的胎圈(BE)包括径向增强元件(95)，并且所述径向增强元件(95)与胎体层(9)之间的轴向距离在所述径向增强元件(95)的位于距胎圈线(92)的径向最内点30mm处的点处至少等于1mm，优选至少等于3mm且至多等于12mm。
3.根据权利要求1和2中任一项所述的轮胎，所述轮胎包括设置在胎体层(9)与所述径向增强元件(95)之间的被称为胎圈填料(97)的填料橡胶，其中所述胎圈填料(97)的轴向厚度在所述径向增强元件(95)的位于距胎圈线(92)的径向最内点30mm处的点处至少等于1mm，优选至少等于4mm且至多等于8mm，并且所述胎圈填料(97)包含至少一种橡胶配混物，所述橡胶配混物具有的在10％应变下的割线拉伸模量MA10至少等于5MPa，优选至少等于10MPa，所述割线拉伸模量MA10是根据标准ASTM D 412在23℃下测量的。
4.根据前一权利要求所述的轮胎，其中，所述胎圈填料(97)由两种橡胶配混物构成，第一橡胶配混物沿径向位于第二橡胶配混物的内侧，并且第一橡胶配混物具有的根据标准ASTM D 412在23℃下测量的10％应变下的割线拉伸模量MA10至少等于第二橡胶配混物的根据标准ASTM D 412在23℃下测量的10％应变下的割线拉伸模量MA10。
5.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎，其中，至少一个胎圈增强层(96)位于胎体层(9)与所述径向增强元件(95)之间，优选地在所述径向增强元件(95)上的位于距胎圈线(92)的径向最内点30mm处的点处位于胎体层(9)与所述径向增强元件(95)之间，所述胎圈增强层(96)包括增强元件，所述增强元件与径向方向形成就绝对值而言介于10°至60°之间的角度。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的轮胎，其中，所述胎圈填料(97)的径向最外点与所述胎圈线(92)的径向最内点相距至少等于30mm，优选至少等于45mm的距离。
7.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎，其中，所述径向增强元件(95)由轴向最内胎体层(9)的折回线股构成。
8.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎，其中，所述径向增强元件(95)的轴向最内点沿轴向位于胎冠层(41、42、5)的轴向最外点的内侧，并且是在与径向最内胎体层(9)的增强元件相同的半径上。
9.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎，其中，两个胎体层连接两个胎圈。
10.根据前一权利要求所述的轮胎，其中，对于在胎冠层的轴向最外点的轴向内侧和在轮胎的轴向最外点的径向外侧的所有点，两个胎体层位于相同的半径上。
11.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎，其中，径向最外增强元件层(5)的中央波状部(51)满足：在与胎面中央部分对齐的所述胎冠层(5)的径向外表面(SRE)的至少10％上，在所述波状部处径向最外胎冠层(5)的径向外表面(SRE)与胎面表面(21)之间的径向距离(do)比在与所述表面上的相关点最靠近的周向沟槽(24)的底面的垂直下方处径向最外胎冠层(5)的径向外表面(SRE)与胎面表面(21)之间的径向距离(dc)小至少1mm。
12.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎，其中，胎体层的在胎面中央部分垂直下方的部分沿径向位于胎体层的所有位于胎冠层端部垂直下方的点的外侧。
13.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎，其中，胎冠增强件的径向最外层的径向外表面(SRE)与胎面表面之间的最小径向距离(do)至多等于最靠近的周向沟槽的深度D加上2mm并且至少等于最靠近的周向沟槽的深度D减去2mm，优选地基本上等于最靠近的周向沟槽的深度D。
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