CN113646187B - 具有包括优化结构的工作层和胎面设计的轮胎 - Google Patents

具有包括优化结构的工作层和胎面设计的轮胎 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种轮胎，所述轮胎在其胎冠的中央部分包括径向最外胎冠层的具有径向幅度A的至少一个波状部(51)、周向沟槽(24)和连接凹槽(25)，这些凹槽中的一些在径向上位于波状部(51)的外侧。这些凹槽(25)中的至少50％是被称为适应于波状部的凹槽。在波状部的径向外侧适应于波状部的连接凹槽使得凹槽的底部曲线Cf和沟槽(24)的交点Ps与底部曲线Cf的径向最外点Pext分隔开的径向距离d2至少等于波状部(51)的径向幅度的三分之一(A/3)，并且使得曲线Cf从交点Ps朝向点Pext沿径向增加。

Description

具有包括优化结构的工作层和胎面设计的轮胎
技术领域
本发明涉及一种旨在安装至车辆上的轮胎，更具体地涉及这种轮胎的胎冠。
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，轮胎可能会出现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“在径向上位于内侧”和“在径向上位于外侧”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“在轴向上位于内侧”和“在轴向上位于外侧”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“位于······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在径向上位于内侧”。因此，“工作层的位于凹槽垂直下方的点”表示，对于每个子午线，工作层中在由凹槽界定的轴向坐标的边界内在径向上位于凹槽内侧的点的集合。
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在径向上位于胎冠内侧并连接两个胎圈的至少一个胎体层。
胎冠包括在径向上位于胎面内侧的至少一个胎冠增强件。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构成，所述增强元件与周向方向形成在15°至50°之间的角度。胎冠增强件还可包括环箍增强件，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°至10°之间的角度的增强元件构成，所述环箍增强件通常(但不是必须)在径向上位于工作层的外侧。
对于胎冠增强件、工作增强件或其他增强件的任何增强元件层，所述层的称为径向外表面(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、工作增强件或其他增强件的任何增强元件层，所述层的称为径向内表面(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。增强元件层与任何其他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。如果另一个测量点在径向上位于增强元件层的外侧，则径向距离从径向外表面SRE到该点进行测量，或者如果另一个测量点在径向上位于增强元件层的内侧，则径向距离从径向内表面SRI到另一个测量点进行测量。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，而不必考虑与层的增强元件的截面形状有关的可能的局部变化。
为了在潮湿地面上获得良好的抓地性，在胎面上形成有切口。切口表示井部、或凹槽、或刀槽、或周向沟槽，并形成通向胎面表面的空间。
凹槽在胎面表面上具有两个特征性主要尺寸：宽度W和长度Lo，满足长度Lo至少等于宽度W的两倍。因此，凹槽由决定其长度Lo并经底面连接的至少两个主侧面界定，两个主侧面彼此之间的距离(称为凹槽(有时称为刀槽)的宽度W)不为零。刀槽是特定的凹槽，当所述刀槽与地面接触时，其宽度W小到足以使其侧面接触。
开口凹槽是通往可为周向沟槽的凹槽的凹槽。周向沟槽是具有至少等于6mm的大宽度Ws的凹槽，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。在许多轮胎变体形式中，由周向沟槽与周向方向形成的角度围绕整个圆周是恒定的且为零。在其他变体形式中，某些沟槽是围绕整个圆周的连续系列的凹槽，这些凹槽形成不同的角度并且其连续性形成通向轮胎的整个圆周的空间。
切口深度是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花纹深度D。
根据它们的周向布置或横向布置，凹槽和周向沟槽确定胎面中的橡胶材料花纹块或花纹肋。花纹肋可以包含凹槽。在复杂的胎面中，处于全新状态的花纹肋在磨损之后可能会变成一系列的花纹块。凹槽和周向沟槽的侧面也称为它们所界定的花纹块或花纹肋的“峭壁”。
底表面由连接凹槽侧表面的点构成，所述侧表面与径向方向形成在0至70°之间的角度。侧表面可以包含不连续的突出部分，其中局部角度不在此范围内。然而，尽管存在这些不连续部，本领域技术人员仍知晓如何确定侧表面和底表面。
开口底表面具有底部曲线。底部曲线的最明显确定的点是凹槽的底表面与所考虑的凹槽所通往的周向沟槽的侧表面或底表面之间的共有点Ps。底部曲线在数学上对应于底表面的深泓线，即，如果凹槽通往两个周向沟槽则对应于底表面的自两个点PS起的径向最内点，或者在由第三侧表面封端的盲刀槽的情况下对应于底表面的从单个点PS至凹槽的另一轴向端点的径向最内点，所述端点Pe确定为所考虑的凹槽的底表面与所述第三侧表面之间的接合曲线的径向最内点。
对于与周向轴线形成至少等于15°的平均角度的凹槽，底部曲线由通过底表面与周向平面之间相交而产生的曲线的径向最内点的所有点确定，所述周向平面在凹槽的底表面与周向沟槽的两个接合点PS之间或在凹槽的两个端点PS与Pe之间穿过。如果在平面中的一个与底部曲线之间有多个交点，则被认为是曲线一部分的点将是与两个侧面和所考虑的周向平面之间相交的径向最内点最等距的点。
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他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(更特别是湿抓地性)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。
然而，这项技术对胎面的磨损方式有影响。在所引用的文献中和在本发明中讨论的波状部满足：波状部的点在径向上位于成波状的胎冠层的在凹槽下方的点的外侧，所述凹槽是最接近所考虑的点的凹槽。目的是减小胎面的在波状部径向外侧的厚度，以减少胎面橡胶组合物的剪切，从而改进轮胎胎冠的刚度，并因此改进运行性和滚动阻力性能。根据胎面中橡胶组合物的类型及其在决定其湿抓地性和滚动阻力性能的0°和60°下的滞后性方面的性能，可以改进抓地性和/或滚动阻力。
在这种构造中，径向最外胎冠层或多个胎冠层(这些层之间的距离在胎冠中央部分的表面上基本恒定)的波状部引起特别的周向磨损方式，该磨损方式在沿径向位于波状部外侧的花纹肋或花纹块的轴向边缘处(即接近所述花纹肋或花纹块的峭壁)更明显。
具体而言，在充气轮胎的内压的作用下，胎体层和胎冠层受到轴向和周向的张力，使波状部的径向幅度趋于减小。胎冠层的这种运动也会使得在径向上位于波状部外侧的橡胶配混物沿径向运动。在波状部最小或不存在波状部的区域中，特别是在周向沟槽的垂直下方，运动是最小的。因此，对于在径向上位于波状部外侧的花纹块或花纹肋，花纹肋的峭壁的运动小于花纹块或花纹肋中央处的运动。结果是，接触压力在与基本纵向的花纹肋的峭壁接近的接触区中增加，产生更多的磨损。对于周向沟槽的侧面，这种磨损特别明显。可以通过采用花纹块和花纹肋的至少轴向呈拱形的轮廓来抵消这种磨损。当轮胎的尺寸合适时，可在轮胎的整个使用寿命期间保持花纹块和花纹肋的拱形。
由于胎冠层的波状部在轮胎的整个使用寿命期间都存在，因此在花纹块或花纹肋的峭壁处的这种超压在轮胎的整个使用寿命期间是持续的。根据现有技术，胎面中存在的凹槽(无论是开口还是非开口)具有底表面，底表面的径向最内点或底部曲线未适应于胎冠层的波状部，并因此与轮胎的旋转轴线的径向距离基本相同。由构成胎面的橡胶组合物的腐蚀引起的轮胎磨损使得胎面花纹高度逐渐减小。
由于花纹肋或花纹块的峭壁比其中央磨损得更快，因此在拱形横向磨损轮廓中发生这种磨损。因此，在底部曲线位于同一半径的情况中，开口凹槽的与其所位于的花纹肋或花纹块的峭壁接近的部分腐蚀得更快，并且在所述凹槽的位于所述凹槽或花纹块的中央处的部分之前消失。
行驶时，在接触面中，由于过压，峭壁在其中凹槽在全新状态下是敞开的一侧闭合凹槽。凹槽的这种闭合会产生声波，以与非开口刀槽相同的方式增加行驶轮胎的噪音水平。
发明内容
因此，本发明的主要目的是改进轮胎的噪音和湿抓地性性能，所述轮胎的胎冠层包含在径向上位于胎面的中央部分内侧的波状部，并且所包括的开口凹槽在径向上位于波状部的外侧，这种改进在所述凹槽仍然可见但由于其磨损而具有浅的深度时是可观察到的。
该目的通过一种轮胎来实现，所述轮胎包括：
-胎面，所述胎面旨在通过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，所述胎面的该中央部分包括至少两个周向沟槽，
-周向沟槽围绕轮胎的整个圆周形成通向胎面表面的空间并且由经底面连接的两个主侧面界定，所述周向沟槽具有至少等于6mm的平均宽度Ws和至少等于4mm的深度D，
-胎面的中央部分包括凹槽，所述凹槽形成通向胎面表面的空间，与周向轴线形成至少等于15°的角度，并且由经底面连接的两个主侧面界定；凹槽具有由两个侧面之间的平均距离限定的宽度Wr，并且具有至少等于0.5mm的宽度Wr；这些凹槽中的至少50％是开口凹槽，即通往一个或两个周向沟槽的凹槽，
-每个开口凹槽包括由所述凹槽的底表面的所有径向最内点形成的底部曲线Cf，每个底部曲线包括至少一个且至多两个与所述凹槽所通往的沟槽或两个沟槽共有的点Ps，以及径向最外点Pext，
-胎体层和胎冠增强件，所述胎冠增强件在径向上位于胎面的内侧并且包括至少一个胎冠层，所述胎冠层是增强元件层，
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地由涂覆有弹性体材料的金属制成的增强元件，所述增强元件相互平行并与轮胎的周向方向(XX’)形成绝对值至少等于15°且至多等于50°的取向角，
-每个胎冠层从径向内表面(SRI)沿径向延伸至径向外表面(SRE)，
位于胎面的中央部分的垂直下方的径向最外胎冠层包括至少一个称为中央波状部且具有径向幅度A的波状部，
-所述中央波状部的胎冠层的径向外表面(SRE)的部分在径向上位于径向最外胎冠层的在最接近所述波状部的周向沟槽的底面垂直下方的点的外侧，
-在位于胎面的中央部分垂直下方的所述胎冠层的径向外表面(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)(这是在与所述表面上所考虑的点最接近的周向沟槽的底面的垂直下方处的距离)小至少1mm，
-径向最外胎冠层的径向外表面(SRE)与周向沟槽的底面之间的径向距离(d1)至多等于4mm，
-在径向上位于增强元件的径向最外层的中央波状部外侧的至少50％的开口凹槽被称为适应于中央波状部，在波状部的径向外侧适应于波状部的开口凹槽使得适应于波状部的所述开口凹槽的底部曲线Cf与适应于波状部的所述开口凹槽所通往的周向沟槽的交点Ps距所述底部曲线Cf的径向最外点Pext的径向距离(d2)至少等于位于适应于波状部的所述开口凹槽垂直下方的中央波状部的径向幅度的三分之一(A/3),并且所述曲线Cf从交点Ps至点Pext沿径向增加。
本发明中讨论的凹槽可具有恒定或非恒定宽度。本发明还使用具有可变宽度的凹槽，例如在底表面具有更大的宽度，以便在暴露这些增加的宽度的磨损水平下在接地面中产生更多空隙，从而改进抓地性。为了使本发明起作用，底部曲线适应于波状部就足够了。通过这种方式，无论磨损如何，底部曲线都确保凹槽是敞开的，消除了以下风险：边缘脊损耗从而会降低抓地性，以及产生非开口凹槽或盲凹槽并因此与全新轮胎相比削弱噪音性能。
取决于在径向上位于胎冠增强件或胎冠层的径向最外层的波状部外侧的凹槽的深度，在轮胎的整个使用寿命期间可以观察到本发明的效果。如果凹槽具有浅的深度，则在轮胎磨损开始时可观察到本发明的效果。如果凹槽的底部轮廓接近磨损指示器的径向最外点，则在轮胎的磨损极限处可观察到本发明的效果。如果所考虑的凹槽具有不同的深度，则在轮胎的整个使用寿命期间都可以感知到这种效果。
径向最外胎冠层需要具有至少一个波状部。这些波状部的径向幅度至少等于1mm，优选至少等于1.5mm，并且优选至少等于2mm。波状部的径向幅度越大，对轮胎刚度的影响就越大，与这种结构相关的滚动阻力、运行性和抓地性方面的性能就越好。这些波状部的径向幅度越大，胎面的花纹肋或花纹块的峭壁处的胎面表面的过压越大，则在径向上位于波状部外侧的花纹肋或花纹块需要越大程度地拱起并且凹槽的底部轮廓需要越大程度地弯曲，以在轮胎的整个使用寿命期间保持这些改进。
需要使所述凹槽的底部曲线Cf与所述凹槽所通往的沟槽的交点Ps距所述底部曲线Cf的径向最外点Pext的径向距离(d2)至少等于位于所述凹槽垂直下方的波状部的径向幅度的三分之一(A/3),并且所述曲线从交点Ps至点Pext沿径向增加。
表述“沿径向增加”理解为意指作为点的曲线横轴的函数的底部曲线的点距轮胎旋转轴线的径向距离的导数至少等于0，曲线横轴以起点Ps为原点并以点Pext为终点，在底部曲线的90％的点上，具有小于底部曲线径向幅度20％的较小径向幅度的局部不规则的存在对本发明没有不利影响。如果凹槽通往两个周向沟槽并因此具有两个点Ps，则需要从第二个点Ps开始验证该性质。
优选地，所述凹槽的底部曲线Cf与所述凹槽所通往的沟槽的交点Ps距所述底部曲线Cf的径向最外点Pext的径向距离(d2)至少等于位于所述凹槽垂直下方的中央波状部的径向幅度的一半(A/2),并且优选地至多等于位于所述凹槽垂直下方的中央波状部的径向幅度的1.5倍(1.5*A)。对于至少等于A/2的距离d2，花纹肋或花纹块的磨损方式不提供预期效果的风险降低，并且本发明的可靠性增加。对于大于1.5A的距离d2，花纹肋的峭壁与其中央相比刚度下降，会增加局部磨损，应该避免这种情况。
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。其他胎冠层优选具有波状部，其中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，以便在这些冠层的最大表面积上保持波状层的堆叠厚度恒定。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位于胎面的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，允许有制造差异。
优选的是，在径向上位于径向最外胎冠层的中央波状部外侧的至少90％的开口凹槽，优选所有的开口凹槽，分别在径向最外胎冠层的中央波状部(51)的径向外侧适应于所述中央波状部(51)。
在包括环箍层(优选织物)和两个工作层(包括金属增强元件)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，本发明也能起作用。
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。取决于径向最外胎冠层所需的保护程度，径向最外胎冠层与凹槽底部之间的橡胶配混物的厚度至少等于0.5mm且至多等于4mm。这不是增加该橡胶配混物厚度的问题，而是减小全新状态下的胎面表面与波状部的径向最外点之间的距离。事实上，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)(这是在与所述表面上所考虑的点最接近的周向沟槽的底面中央垂直下方处的距离(dc))小至少1mm。该条件确保了波状部的最小径向幅度为1mm，并确保了在花纹肋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P1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P1位于所考虑的花纹块或花纹肋的垂直下方，所述径向最内点位于最接近点P1的周向沟槽的垂直下方。如果有两个周向沟槽与所考虑的波状部的径向最外点P1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。径向幅度在子午截面中测量，该子午截面包括轮胎的旋转轴线并垂直于轮胎的周向方向。如果径向幅度沿周向方向变化，则为径向幅度留用的值是最高的那一个。
所考虑的波状部是称为中央波状部的波状部；它们位于胎面的中央部分，该部分以赤道面为中心并且其宽度为0.8L，L为全新状态的轮胎胎面表面的宽度。宽度L在安装在标称轮辋上并充气至标称压力的轮胎上测量。在中央部分外侧的轮胎轴向最外部分或胎肩区域中的胎冠层之间的非联接区域(所述区域的目的仅仅是使得胎冠层在它们的端部处脱离联接以避免该区域中的配混物开裂)不被认为是波状部。
摩托车轮胎通常不以基本恒定的半径布置。然而，对于这些轮胎，胎冠中的材料层以连续的凸形曲线布置。本发明也可以应用于这些轮胎，波状部在根据现有技术的摩托车轮胎的连续曲线各处产生具有更大的凹度和凸度的区域。
看起来，在胎面中央部分的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载荷下动力学性能的改进。这种波状部的径向幅度需要至少等于1mm，以便对轮胎的尺度产生显著影响。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)(这是在最接近所述波状部的周向沟槽的底面中央的垂直下方处的距离)小至少1mm，特别是在占所述层至少10％的表面上。
最佳解决方案考虑了轮胎特性以及可能的车辆特性。可以根据轮胎的方向特性、轮胎的不对称性以及安装的组件相对于车辆的外倾角来实现优化。
优选地，对于胎冠增强件的位于胎面的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)(这是在与所考虑的点处的所述中央波状部最接近的周向沟槽的底面(243)的径向最内点垂直下方处测量的距离)小至少1.5mm，优选2mm。使得能够在大的横向载荷(即占标称轮胎载荷的至少约50％的载荷)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)，须知胎面花纹的几乎不低于15％的空隙率将该大小限制为至多85％(85％＝100％-15％)。波状部越大，轮胎在横向载荷下越硬，这是波状部的主要作用。
-由于必须赋予胎冠层的曲率半径，因此波状部的径向幅度至少等于1mm，但限制到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)(这是在最接近所述波状部的周向凹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，则轮胎被证明对攻击过于敏感。超过上限，则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)。具体而言，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这样做。
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)至多等于最接近的周向沟槽的深度D加上2mm且至少等于最接近的周向沟槽的深度D减去2mm，优选基本等于最接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增强元件的径向最外层以及胎面表面。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，周向沟槽的深度D至少等于5mm且至多等于20mm。在许多乘用车辆轮胎中，6mm至10mm之间的胎面花纹深度使得在磨损和滚动阻力性能方面实现良好的折衷。对于在承载重载荷车辆的轮胎中的相同折衷，10mm至20mm之间的胎面花纹深度是值得考虑的。本发明不限于用于特定用途的轮胎。
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的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、聚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’)形成绝对值至多等于10°的角度B。
一种优选的解决方案是将至少一种具有至少等于0.3mm的径向厚度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，并且优选在胎体层的径向外侧，优选在径向最内工作层的径向内侧。这样的目的是使得帘布层在成型和固化过程中成波状。根据需要，这些填充橡胶可以围绕轮胎的整个圆周存在或者在轮胎的某些部分中布置。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。
本发明不是特别适合于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置有厚度可变的内衬，该内衬厚度在轮胎的胎侧和轴向最外点是高的。该附加厚度使胎侧在径向上更硬，但以滚动阻力为代价，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特征是它们的厚度从一个胎圈到另一个胎圈变化至多30％。
以下所述轮胎与本发明不太相容，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，所述这些点位于径向最内胎冠层的端部的垂直下方。这种胎冠在所有的胎冠层和胎体层中都具有波状部，但径向幅度大于本发明的径向幅度，并且用于漂滑现象或一些其他目的。这种类型的构造没有满足本发明的几何限定或解决相同的技术问题。
在胎面由橡胶配混物制成的情况下，有利的是在波状部垂直下方铺设的填充橡胶为这样的橡胶配混物，其在10℃的温度、0.7MPa的应力和10Hz下测得的动力学损耗tanδ1至多等于制成胎面的橡胶材料的动力学损耗tanδ2并且优选比所述动力学损耗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，滚动阻力的改进仅通过降低该材料所承受的剪切应力载荷来实现。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地更大。
胎冠增强件优选由两个具有相反角度的工作帘布层和一个环箍帘布层组成，如同当今众多的胎冠结构。
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。为了获得更高的精度，这些测量值可以是在相距90°的4个子午平面上进行的4次测量的平均值，抛光轮胎截面以揭示构成轮胎的各种配合物之间的界面。由于轮胎是环形体形状，因此对波状部的表面的大小的测量等同于在子午截面上对长度的测量。例如，在子午截面上进行检查，以确保对于在胎面中央部分的径向最外胎冠层的长度的10％而言，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)与胎面之间的径向距离(这是在与所述表面上所考虑的点最接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
借助图1至图7将更好地理解本发明的特征和其他优点，所述图未按比例而是以简化方式绘制以便更容易理解本发明：
-图1示出了轮胎的胎冠部分、胎冠层及其胎面。
-图2示出了穿过根据本发明的轮胎的胎冠的子午半截面，该轮胎设置有开口凹槽(25)，所述开口凹槽(25)在径向上位于波状部的外侧并且其底部轮廓Cf适应于波状部。它示出了径向最外胎冠层5的波状部(51)的径向幅度A、各种径向距离do、dl、D、df、dc，以及适合于产生波状部(特别是径向最外胎冠层的波状部)的填充材料(6)。
-图3示出了开口凹槽25、其底表面和底部曲线或深泓线Cf，以及与周向沟槽(24)的交点Ps和底部曲线Cf的径向最外点Pext。
-图4、图5和图6示出了穿过胎面的中央部分22和胎冠的在其垂直下方的部分的子午截面的一部分。这些图示出了胎冠层(41、42、5)中填充材料(6)的位置的变体形式以及适应于波状部(51)的开口凹槽(25)(在径向上位于波状部(51)的外侧)的变体形式。
-图7示出了穿过胎面的中央部分22和胎冠的在其垂直下方的部分的子午截面的一部分，其中有分别根据本发明和根据现有技术所设的波状部在全新状态下的A1和B1以及在磨损状态下的A2和B2，示出了两种变体上磨损的影响。
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。该截面用于确定各种径向距离、凹槽底面的中央和沟槽底面的中央。
图1示出了轮胎胎冠的一部分。它示出了胎体层9，所述胎体层9在径向上位于胎冠层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在此情况下包含由增强元件411构成的两个工作层41和42，所述增强元件411至少部分地由涂覆有弹性体材料的金属制成，相互平行并与轮胎的周向方向(XX’)形成绝对值至少等于15°且至多等于50°的取向角。轮胎还包括胎面2，所述胎面2由胎面表面21和外侧表面26界定并且包括切口，在此情况下，所述切口为宽度Ws至少等于5mm的两个周向沟槽24和宽度Wr至少等于0.5mm的的凹槽25。周向沟槽24包括两个侧面241和242以及底表面243。图1还示出了通往两个周向沟槽24并且被通往一个沟槽的两个盲凹槽25包围的凹槽25。凹槽包括侧面251和252以及图1中未示出的底面253。图1中所示的周向沟槽的部分在这种情况下与方向XX’形成为零的角度；周向沟槽可以由一系列的切口组成，这些切口与方向XX’呈非零角度，并相互连接，以便在轮胎的整个圆周上形成连续切口。
在图2、图4、图5、图6和图7中，为了便于描绘，凹槽被示为属于子午平面，但是凹槽可以具有现有技术中已知的任何形式，包括在角度和形状方面：简单、成波状、复杂、厚度有或没有变化。
图2示意性地示出了穿过根据本发明的轮胎的胎冠的子午半截面。它特别显示了胎冠增强件的所有层(3)(包括工作层(41、42)和径向最外胎冠层(5))的波状部，其借助设置在胎体层(9)和径向最内工作层(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，并因此在胎冠层的径向最外环箍层5中产生波状部51。
图2示出了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。如果胎面表面与轮胎的其余部分之间存在明显的边界，则胎面的宽度由本领域技术人员以简单的方式确定。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。当在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2还显示了以下径向距离：
-D：周向沟槽(24)的深度，这是胎面表面(21)与沟槽的底面(243)之间的最大径向距离(不包括翻新井部)，
-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，这是在周向沟槽(24)的底面(243)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(243)之间的最小径向距离(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位于最接近的周向沟槽24垂直下方的所述点的径向最内点之间进行测量的。
图2示出了在轮胎的中央部分22中径向最外胎冠层的两个波状部51，所述中央部分22以赤道平面为中心并且具有等于0.8*L的宽度。这些波状部中的每一个都在径向上位于开口凹槽25的内侧，所述开口凹槽25的底表面253的底部曲线Cf适应于波状部。底部曲线Cf是适应的，因为底部曲线与凹槽25所通往的周向沟槽24的侧壁241、242的交点Ps在径向上位于点Pext(底部曲线Cf的径向最外点)的内侧，使得Pext与两个点Ps之间的径向距离d2至少等于所考虑的波状部的径向幅度的三分之一，波状部的径向幅度能够从一个花纹肋到另一个花纹肋变化。此外，底部曲线从点Ps至点Pext沿径向增加。
图3示出了通往两个沟槽24的两个凹槽。在显著位置的第一沟槽中，所描绘的只是侧面241。在该图的A’中，底表面253具有单条底部曲线或深泓线，并且它可以很容易地确定。确定出周向沟槽的侧面241与凹槽的底表面253的相交曲线，并且确定出其径向最内点Ps(底部曲线的起点)。类似地，底部曲线Cf的另一端点通过利用另一个沟槽遵循相同的程序或通过在盲凹槽的情况下找到底表面253与封闭凹槽的表面之间的相交曲线来确定。接下来，通过包含在曲线Cf的端点之间的周向平面与底表面253相交，确定出形成底部曲线Cf的一组点。在图3的B’中，不只存在一条曲线Cf，而在这种情况下考虑平均曲线Cf，所述平均曲线Cf由与周向沟槽可能相交的点PS中距所考虑的凹槽25的侧面251、252最等距的点组成。接下来，对由周向平面与底表面253相交所产生的曲线进行相同的程序，以确定Cf的其余部分。本领域技术人员知道如何毫无困难地确定凹槽的底部曲线。
图4、图5和图6示出了填充材料6在胎冠3中的可能位置的变体形式：
-在胎体层9和径向最内工作层之间，如图6所示，
-在工作层41和42之间，如图4所示，
-在径向最外工作层41和径向最外胎冠层5之间，如图5所示。
-可以设想将多种填充材料设置在此处所示的不同位置，这些填充材料具有合适的厚度以获得具有所需径向幅度的波状部。
图4示出了盲凹槽25，其因此通往单个周向沟槽(24)。
图5示出了凹槽25可以具有小于2mm的浅深度。
图6示出了具有多个曲线水平的底部曲线。可以具有呈直线的底部曲线或以分段方式呈直线的底部曲线。
图7示出了胎面的在径向上位于波状部6外侧的花纹肋，其包括通往在花纹肋两侧的两个周向沟槽24的凹槽25和所述凹槽的底部曲线Cf。对于该图的A1，根据本发明，Cf适应于波状部。对于该图的B1，根据现有技术，Cf未适应于径向最外胎冠层的在花纹肋垂直下方的波状部。该图的A2和B2分别显示了磨损之后的花纹肋A1和B1。由于波状部，花纹肋在周向沟槽的峭壁处将呈现出更明显的磨损。在压力的作用下，工作层会变得绷紧，波状部会失去径向幅度A，花纹肋的中央相对于沟槽的峭壁会凹陷，在这个位置形成更突出的磨损花纹。对于不是适应的底部曲线Cf，凹槽将在花纹肋的峭壁处消失，如图的B2所示。在接地面中，未在花纹肋的整个宽度上设置的这种凹槽将捕获空气，在离开接地面时产生噪音。在是适应的底部曲线的情况下，凹槽保持敞开状态，因此噪音水平不会变差。
本发明在旨在装备乘用车辆的尺寸为295/35ZR20的轮胎A上实施。对于在4mm附近变化的宽度Ws，胎面花纹中的周向沟槽的深度D等于7.5mm。胎冠增强件由两个工作层、和环箍层构成，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，所述环箍层的增强元件与周向方向形成+3或-3的角度。工作层的增强元件是连续的金属帘线。径向最外胎冠层成波状，使得其径向外表面(SRE)的50％与在最接近的周向沟槽垂直下方的同一表面相比沿径向远离至少1mm。波状部的径向幅度为2mm。径向最外工作层(41)的径向外表面(SRE)与周向沟槽(24)的底面(243)之间的径向距离(d1)等于1.6mm。胎面花纹在胎面的中央部分22中具有4个周向沟槽和4个花纹肋。中央部分22的每个花纹肋在径向上位于胎冠层41、42、5的波状部的外侧。花纹肋包括凹槽25并且以等于30mm的平均间距彼此间隔开，所述凹槽25通往周向凹槽24中，深度为3mm。凹槽的底部曲线均适应于胎冠层5、41、42的波状部。底部曲线和周向沟槽的交点Ps与凹槽底部曲线的径向最外点Pext之间的距离d2至少等于0.7mm。底部曲线从点Ps至Pext沿径向增加。
将轮胎A与相同尺寸的轮胎B进行比较，轮胎B具有相同的特性，不同之处在于在中央花纹肋的凹槽的底部曲线未适应于胎冠层的波状部，从一个沟槽到另一个沟槽，凹槽的底部曲线在同一半径上。
轮胎在全新状态下按照现行的欧洲标准进行噪音测试。测量到的性能没有差异。然后在相同的行驶条件下，使用相同类型的车辆，以相同的速度在开阔的道路上磨损轮胎。在磨损1.7mm之后，根据本发明的轮胎A和根据现有技术的轮胎B的大部分凹槽在花纹肋的峭壁处比在它们的中央处呈现出更大的磨损。在根据本发明的轮胎A中，由于底部曲线Cf适应于胎冠层的存在的波状部，因此大部分凹槽保持敞开。对于轮胎B，凹槽在峭壁处被磨损，使得凹槽的端部在磨损形式下位于花纹肋的顶部。对这两种轮胎进行的滑行噪音测试表明，在根据现行欧洲指令2001_43_CE的测试方案下，轮胎A的性能比轮胎B的性能好约0.7dB。

Claims (10)

1.一种轮胎(1)，其包括：
-胎面(2)，所述胎面(2)旨在通过胎面表面(21)与地面接触，具有轴向宽度L并且包括宽度等于0.8*L的胎面的中央部分(22)，所述胎面(2)的中央部分(22)包括至少两个周向沟槽(24)，
-周向沟槽(24)围绕轮胎的整个圆周形成通向胎面表面(21)的空间并且由经底面(243)连接的两个主侧面(241、242)界定，所述周向沟槽(24)具有至少等于6mm的平均宽度Ws和至少等于4mm的深度D，
-所述胎面的中央部分(22)包括凹槽，所述凹槽形成通向胎面表面(21)的空间，与周向轴线形成至少等于15°的角度，并且由经底面(253)连接的两个主侧面(251、252)界定；凹槽(25)具有由两个侧面(251、252)之间的平均距离限定的宽度Wr，并且具有至少等于0.5mm的宽度Wr；这些凹槽中的至少百分之五十是开口凹槽，即通往一个或两个周向沟槽的凹槽，
-每个开口凹槽(25)包括由所述凹槽的底表面的所有径向最内点形成的底部曲线Cf，每个底部曲线包括至少一个且至多两个与所述凹槽所通往的沟槽或两个沟槽共有的点Ps，以及径向最外点Pext，
-胎体层(9)和胎冠增强件(3)，所述胎冠增强件(3)在径向上位于胎面(2)的内侧并且包括至少一个胎冠层(5、41、42)，所述胎冠层是增强元件层，
-所述胎冠增强件包括工作增强件(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)包括至少部分地由涂覆有弹性体材料的金属制成的增强元件(411)，所述增强元件(411)相互平行并与轮胎的周向方向(XX’)形成绝对值至少等于15°且至多等于50°的取向角，
-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)，
-位于所述胎面(2)的中央部分(22)的垂直下方的径向最外胎冠层(5)包括至少一个称为中央波状部(51)且具有径向幅度A的波状部，
-所述中央波状部(51)的胎冠层(5)的径向外表面(SRE)的部分在径向上位于径向最外胎冠层(5)的在最接近所述波状部(51)的周向沟槽(24)的底面(243)垂直下方的点的外侧，
-在位于胎面的中央部分垂直下方的所述胎冠层(5)的径向外表面(SRE)的至少10％上，在所述波状部(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(do)比在周向沟槽(24)的底面(243)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，其中所述周向沟槽(24)是与所述表面上所考虑的点最接近的周向沟槽，
-径向最外胎冠层(5)的径向外表面(SRE)与周向沟槽(24)的底面(243)之间的径向距离(d1)至多等于4mm，
其中，在径向上位于增强元件(5)的径向最外层的中央波状部(51)外侧的至少50％的开口凹槽(25)被称为适应于中央波状部，在波状部的径向外侧适应于波状部的开口凹槽使得适应于波状部(25)的所述开口凹槽的底部曲线Cf与适应于波状部(25)的所述开口凹槽所通往的周向沟槽(24)的交点Ps距所述底部曲线Cf的径向最外点Pext的径向距离(d2)至少等于位于适应于波状部(25)的所述开口凹槽垂直下方的中央波状部(51)的径向幅度的三分之一(A/3),并且所述曲线Cf从交点Ps至点Pext沿径向增加。
2.根据前一权利要求所述的轮胎，其中，在径向最外胎冠层(5)的中央波状部(51)的径向外侧适应于所述中央波状部(51)的开口凹槽(25)使得在所述凹槽的底部曲线Cf和所述凹槽(25)所通往的周向沟槽(24)的交点Ps与所述底部曲线Cf的径向最外点Pext之间的径向距离(d2)至少等于位于所述凹槽(25)垂直下方的中央波状部(51)的径向幅度的一半(0.5*A)且至多等于位于所述凹槽(25)垂直下方的中央波状部(51)的径向幅度的1.5倍(1.5*A)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎，其中，所有胎冠层(41、42、5)具有波状部，并且它们的波状部(51)在位于胎面的中央部分垂直下方的部分中的位置和径向幅度A方面基本相同。
4.根据权利要求1或2所述的轮胎，其中，在径向上位于径向最外胎冠层(5)的中央波状部(51)外侧的至少90％的开口凹槽(25)分别在径向最外胎冠层(5)的中央波状部(51)的径向外侧适应于所述中央波状部(51)。
5.根据权利要求1或2所述的轮胎，其中，对于胎冠增强件(3)的位于胎面的中央部分垂直下方的部分，在径向最外胎冠层(5)的径向外表面(SRE)的至少20％且至多85％上，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)比在周向沟槽(24)的底面(243)的径向最内点的垂直下方处测量的径向最外胎冠层(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1.5mm，其中所述周向沟槽(24)是与所考虑的点处的所述中央波状部(51)最接近的周向沟槽。
6.根据权利要求1或2所述的轮胎，其中，径向最外胎冠层(5)的径向外表面(SRE)与周向沟槽(24)的底面(243)之间的径向距离(d1)至少等于0.5mm且至多等于3mm。
7.根据权利要求1或2所述的轮胎，其包括至少一个磨损指示器(11)，其中，胎冠增强件(3)的径向最外胎冠层(5)的径向外表面(SRE)与胎面表面(21)之间的最小径向距离(d0)至少等于胎面表面(21)与磨损指示器(11)的径向最外点之间的径向距离(df)。
8.根据权利要求1或2所述的轮胎，其中，胎冠增强件(3)的径向最外胎冠层(5)的径向外表面(SRE)与胎面表面(21)之间的最小径向距离(do)至多等于最接近的周向沟槽(24)的深度D加上2mm并且至少等于最接近的周向沟槽(24)的深度D减去2mm。
9.根据权利要求1或2所述的轮胎，其中，至少一种具有至少等于0.3mm的径向厚度的填充材料(6)设置在径向最外胎冠层(5)的每个中央波状部(51)的垂直下方。
10.根据前一权利要求所述的轮胎，胎面(2)由至少一种橡胶配混物制成，其中，填充橡胶(6)为具有在10℃的温度、0.7MPa的应力和10Hz下测得的动力学损耗tanδ1的橡胶配混物，所述动力学损耗tanδ1至多等于制成胎面(2)的橡胶材料的动力学损耗tanδ2，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。
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