CN115315360B - 胎面在雪地上的抓地力方面进行优化的轮胎 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有胎面的轮胎，所述胎面包括至少两种胎面花纹单元(MA、MB)，所述胎面花纹单元(MA、MB)在周向方向上以节距(PA、PB)周期性地分布。每种胎面花纹单元均由三个部分(Z1、Z2、Z3)形成，每个部分限定体积元件，所述体积元件的前端边缘为滚动表面共同的前端边缘，并且首先进入轮胎与地面接触的接地面。由于每个前端边缘均具有倒角，因此在部分Z1和/或Z2和/或Z3中，具有各自节距(PA、PB)的胎面花纹单元半部分(MA、MB)的前端边缘倒角的宽度(LCAi、LCBi，i的范围为1至3)满足以下不等式：a)对于部分Z1：此外，每个胎面花纹单元的刀槽密度(SDA、SDB)至少等于10mm‑1且至多等于70mm‑1。

Description

胎面在雪地上的抓地力方面进行优化的轮胎
技术领域
本发明涉及一种用于机动车辆的称为“四季”轮胎的轮胎。本发明更具体地适用于旨在安装至乘用车辆或货车的子午线轮胎。
背景技术
定义
在下文中，周向方向、轴向方向和径向方向分别表示与以轮胎的旋转轴线为圆心的任何圆相切的方向、平行于轮胎的旋转轴线的方向和垂直于轮胎的旋转轴线的方向。
按照惯例，在参考系(O、XX’、YY’、ZZ’)中，其原点O与轮胎的中心重合，周向方向XX’、轴向方向YY’和径向方向ZZ’分别表示在旋转的方向中与轮胎的胎面表面相切的方向、平行于轮胎的旋转轴线的方向和垂直于轮胎的旋转轴线的方向。
径向内侧和径向外侧分别意指更靠近轮胎的旋转轴线和更远离轮胎的旋转轴线。
轴向内侧和轴向外侧分别意指更靠近轮胎的赤道平面和更远离轮胎的赤道平面，轮胎的赤道平面为穿过轮胎胎面的中间并垂直于轮胎的旋转轴线的平面。
轮胎包括胎冠，所述胎冠旨在通过胎面与地面接触，所述胎面的两个轴向端部通过两个胎侧连接至两个胎圈，所述胎圈提供轮胎和旨在安装所述轮胎的轮辋之间的机械连接。
通常，本领域技术人员主要借助以下设计特征来定义轮胎的胎面：胎面表面和胎面花纹，所述胎面表面能够限定胎面的总宽度，所述胎面花纹的特征在于体积空隙比。
胎面的“胎面表面”意指将轮胎在正常行驶条件下与地面接触的所有点集合在一起的表面。这些与地面接触的点属于块状部的接触面。对于轮胎，“正常行驶条件”为由ETRTO(欧洲轮胎轮辋技术组织)标准限定的使用条件。这些使用条件规定了对应于由轮胎负载指数和速度等级表示的轮胎承载能力的参考充气压力。这些使用条件也可以被称为“标称条件”或“工作条件”。
胎面的总宽度为胎面表面的轴向端部之间的轴向距离，这些轴向端部相对于轮胎的赤道平面对称。从实际角度来看，胎面表面的轴向端部不一定对应于明确限定的点。已知胎面的外部一方面由胎面表面界定，另一方面由胎面与两个胎侧相交的两个表面界定，所述胎侧将所述胎面连接至两个胎圈，所述胎圈旨在提供与安装轮辋的连接，因此，轴向端部在数学上可以定义为胎面表面在胎面表面的轴向端部区域中的切线与连接表面在连接表面的径向外端部区域中的切线之间的理论交点在胎面上的正交投影。当轮胎经受推荐的负载和压力条件时，胎面的总宽度基本上对应于接触表面的轴向宽度。
胎面通常由在周向方向上重复的被称为胎面花纹元件的凸起体积元件构成，所述胎面花纹元件通过切口彼此分隔。在本发明的上下文中更具体地考虑的胎面花纹元件被组织为至少两个圆周排，所述圆周排相对于穿过胎面的中心的赤道平面对称，然后通过一个排相对于另一个排围绕轮胎的旋转轴线的旋转而成角度地偏移。
因此，每个胎面花纹元件包括两个半元件，所述半元件相对于赤道平面对称，并在周向方向上偏移约12mm至17mm的距离。每个胎面花纹半元件在轴向方向上以一定曲线在胎面的边缘和胎面的中心之间沿轴向延伸，其方向确定了轮胎的旋转方向。与该元件相关的是重复节距，其被称为元件节距。
胎面花纹元件的节距为围绕轮胎的圆周在该元件上的一个点和该点在紧随其后的元件上的平移图像之间测量的距离。
具有单一胎面花纹元件的胎面被称为单节距胎面。然而，通常，用于乘用车辆的轮胎的胎面通常由周向分布的两种或三种胎面花纹元件构成，所述胎面花纹元件的节距长度在20mm至40mm之间。
胎面的胎面花纹元件通过切口而形成缺口，所述切口可以为沟槽、刀槽或“V形沟槽”。
“沟槽”理解为如下的切口或空隙：其中界定所述沟槽的材料壁之间的距离大于2mm，且其深度小于或等于1mm。
“刀槽”理解为如下的切口或空隙：其中界定所述刀槽的材料壁之间的距离小于或等于2mm，且其深度大于或等于1mm。
刀槽密度SD对应于刀槽沿轴向方向(Y)的投影长度(lpyi)之和与胎面花纹元件的节距P和胎面的宽度(W)的乘积之间的比值乘以1000，使得其中n为胎面花纹元件中刀槽的数量，lpyi为第i个刀槽的投影长度。
对于本发明所考虑的“四季”轮胎，在全新状态下，每个胎面花纹元件中的刀槽密度SD至少等于10mm-1且至多等于70mm-1。
其它类型的切口(通常称为“V形沟槽”)为深度小于1mm的空隙。
胎面的体积空隙比定义为分隔凸起元件的沟槽的总体积与假定不含空隙的沿径向介于底表面和胎面表面之间的胎面的总体积之间的比值。底表面定义为从胎面表面沿径向向内平移一定径向距离的表面，所述径向距离对应于沟槽的最大径向深度，并被称为胎面的径向高度Hmax。因此，体积空隙比隐含地限定了制成胎面并旨在磨损的弹性体材料的体积。体积空隙比还直接影响胎面与地面接触的接地面，并因此直接影响与地面接触的接触压力，所述接地面和接触压力均影响轮胎磨损。
每个胎面花纹元件均为具有前端面的凸起体积元件，所述前端面为首先进入轮胎与地面接触的接地面的面。径向外部前端面的边缘转角在下文被称为前端边缘转角。每个元件还包括后端面，所述后端面为这样的面，所述面的径向外部边缘转角最后离开轮胎与地面接触的接地面，径向外部后端面的所述边缘转角在下文中称为后端边缘转角。
如果边缘转角包括倒角，则其被称为是倒角的，换言之，边缘转角的外观如同其被刨平以被矩形平坦表面替代，因此，所述矩形平坦表面位于胎面表面的接触面和所考虑的体积元件的一个相邻面之间。
因此，边缘转角倒角为连接表面，所述连接表面通常是平坦的，并且在轮胎行驶方向中的胎面花纹元件前面的空隙的方向上倾斜。
制成胎面的材料的选择是轮胎设计中至关重要的步骤。通常，其为弹性体材料，所述弹性体材料的特征在于其动态性质，例如其玻璃化转变温度和/或其复数动态剪切模量G*。
玻璃化转变温度为弹性体材料的常规物理特性，其对应于材料从橡胶态转变为刚性玻璃态的温度。
通常在测量弹性体配混物的动态性质的过程中在粘度分析仪(Metravib VA4000)上根据标准ASTM D 5992-96测定弹性体配混物的玻璃化转变温度Tg。在硫化弹性体配混物样品(即已固化至至少90％的转化程度的弹性体配混物，所述样品具有圆柱形试样的形式，其厚度等于2mm且横截面积等于78.5mm2)上测量动态性质。记录弹性体配混物样品对峰至峰振幅等于0.7MPa且频率等于10Hz的简单交变正弦剪切应力的响应。以+1.5℃/min的恒定升温速率进行温度扫描。所使用的结果通常为复数动态剪切模量G*，其包括弹性部分G’和粘性部分G”，并且动态损耗tgδ等于比值G”/G’。玻璃化转变温度Tg为在温度扫描的过程中使动态损耗tgδ达到最大值的温度。在60℃下测量的G*的值表示橡胶材料的刚度，即其对弹性变形的抵抗力。
众所周知，用于乘用车辆的称为“四季”轮胎的轮胎为这样的轮胎，所述轮胎提供雪地上的抓地力和湿地面上的抓地力之间的折衷，同时在干地面上仍然保持良好的性能。这些轮胎旨在全年安全行驶，而无论天气如何。根据与轮胎安全相关的法规(例如UNECE(联合国欧洲经济委员会)法规R30和R117)，“四季”轮胎通常已获得3PMSF(峰山雪花)冬季监管认证，证明其在雪地上的抓地力和湿地面上的抓地力方面的良好性能。该认证特别标示在这种类型的轮胎的一个或两个胎侧上。
文献WO2016/134988公开了一种“四季”轮胎，所述“四季”轮胎具有胎面，所述胎面具有两个边缘和中心。所述胎面是定向的，并且具有多个橡胶材料制成的胎面花纹元件。更具体地，每个胎面花纹元件具有相对于轴向方向以角度β1整体延伸的中心区域，所述角度β1至少大于35度且至多小于65度。每个胎面花纹元件还具有相对于所述轴向方向以角度β3整体延伸的边缘区域，所述角度β3至少大于0度且至多小于10度。最后，每个胎面花纹元件在元件的中心区域和边缘区域之间具有连接区域，所述连接区域与所述轴向方向形成角度β2。
文献WO2019/123277公开了一种“四季”轮胎，所述“四季”轮胎也具有多种胎面花纹元件。每个胎面花纹元件包括三个部分，所述三个部分由倾斜沟槽分隔，并在边缘部分和中心部分之间形成部分块状部、中心块状部和中间块状部。只有边缘部分包括位于该边缘部分的前端面上的倒角。
在干地面上的抓地力、雪地上的抓地力和湿地面上的抓地力之间的折衷方面以及行驶噪声方面，始终需要改进“四季”轮胎的性能。
对于“四季”轮胎(主要是用于乘用车辆和货车的“四季”轮胎)，发明人为其自身设定的目标为改善与雪地上的抓地力相关的折衷，而不损害其它性能方面，例如湿地面上的抓地力、干地面上的抓地力和行驶噪声。
发明内容
根据本发明，该目标已通过具有旨在通过胎面表面与地面接触的胎面的轮胎实现：
-胎面包括凸起元件，所述凸起元件被组织为胎面花纹元件(MA、MB)，并至少部分地通过沟槽彼此分隔，且从底表面沿径向向外延伸径向高度H直至胎面表面，所述径向高度H至少等于6mm且至多等于胎面的径向高度Hmax；
-每个胎面花纹元件(MA、MB)包括两个部分，所述两个部分被称为半元件(MA1、MA2)和(MB1、MB2)，所述半元件(MA1、MA2)和(MB1、MB2)相对于穿过胎面的中心(C)的赤道平面对称并在周向方向上彼此偏移距离D；
-每个半元件(MA1、MB2)及其各自对称的对应部分(MA2、MB2)在轴向方向(YY’)上从胎面的一个边缘(24G、24D)的轴向端部向胎面(10)的中心(C)弯曲以限定轮胎的优选行驶方向，并具有轴向宽度(L)；
-每个半元件(MA1、MB1；MA2、MB2)包括第一侧向部分(Z3)、第二中心部分(Z1)和第三中间部分(Z2)，所述第一侧向部分(Z3)从胎面边缘(24G、24D)的轴向端部延伸等于半元件的轴向宽度(L)的至多三分之一的轴向宽度，所述第二中心部分(Z1)具有与第一侧向部分(Z3)相同的轴向宽度，所述第三中间部分(Z2)与两个其它部分相连；
-每个半元件(MA1、MB1；MA2、MB2)的每个部分(Z1、Z2、Z3)为具有前端面的体积元件，所述前端面为径向外部边缘转角首先进入轮胎与地面接触的接地面的面，径向外部前端面的所述边缘转角在下文被称为前端边缘转角；
-每个半元件(MA1、MB1；MA2、MB2)的每个部分(Z1、Z2、Z3)具有后端面，所述后端面为径向外部边缘转角最后离开轮胎与地面接触的接地面的面，径向外部后端面的所述边缘转角在下文被称为后端边缘转角；
-每个部分(Z1、Z2、Z3)的前端边缘转角分别具有倒角轮廓(51、52、53)，对于第一元件的半元件(MA1、MA2)其具有各自的倒角宽度并且分别地，对于第二元件的半元件(MB1、MB2)其具有各自的倒角宽度/>
-部分(Z1、Z2、Z3)中的倒角宽度为所述部分的前端面和属于胎面表面的倒角的边缘转角之间的垂直距离；
-胎面通过在周向方向上周期性分布第一胎面花纹元件MA和第二胎面花纹元件MB而获得，所述第一胎面花纹元件MA由第一半元件MA1及其对称的对应部分MA2以节距PA形成，所述第二胎面花纹元件MB由第二半元件MB1及其对称的对应部分MB2以节距PB形成，其中PA<PB；
-“刀槽”为切口或空隙，其中界定所述刀槽的材料壁之间的距离小于或等于2mm，并且所述刀槽的深度大于或等于1mm，胎面花纹元件的刀槽密度SD对应于胎面花纹元件(MA、MB)的刀槽沿轴向方向(Y)的投影长度(lpyi)之和与胎面花纹元件的节距(PA、PB)和胎面的宽度(W)的乘积之间的比值乘以1000，使得且/>其中nay和nby为每个胎面花纹元件(MA、MB)的刀槽的数量，lpyi为所考虑的元件的第i个刀槽的投影长度，
-在部分Z1和/或Z2和/或Z3中，具有各自节距(PA、PB)的半元件(MA1、MA2)和(MB1、MB2)的前端边缘转角的倒角宽度 (i的范围为1至3)满足以下不等式：
a)对于部分Z1：
b)对于部分Z2：
c)对于部分Z3
-每个胎面花纹元件的刀槽密度(SDA、SDB)至少等于10mm-1且至多等于70mm-1。
本发明的原理在于使胎面的胎面花纹元件的前端边缘转角形成倒角，所述胎面由至少两种花纹MA和MB以各自节距(PA、PB)的周向分布形成。本发明建立了胎面花纹节距和胎面的胎面花纹元件的前端边缘转角的倒角宽度之间的相互关系。
根据本发明，在部分Z1和/或Z2和/或Z3中，具有各自节距(PA、PB)的半元件(MA1、MA2)和(MB1、MB2)的前端边缘转角的倒角宽度(i的范围为1至3)满足以下不等式：
a)对于部分Z1：
b)对于部分Z2：
c)对于部分Z3：
胎面花纹元件MA的每个半元件MA1及其相对于赤道平面对称的对应部分MA2被分成三个部分Z1、Z2、Z3，所述三个部分Z1、Z2、Z3的前端边缘转角具有倒角，所述倒角具有倒角宽度以同样的方式，胎面花纹元件MB的半元件(MB1、MB2)的前端边缘转角在部分Z1、Z2和Z3中具有倒角，所述倒角具有倒角宽度/>
在设计轮胎的过程中，通过寻求使行驶噪声最小化来确定胎面花纹元件(MA、MB)的连续性。在该步骤结束时，确定了胎面花纹元件MA和MB的数量和相关的节距(PA、PB)。
对于第一胎面花纹元件MA，通过基于等式(a、b、c)设置部分(Z1、Z2、Z3)中的倒角宽度的初始值，由此推导出所考虑的同一部分中第二胎面花纹元件MB的倒角宽度的可能值。
例如，考虑具有包括节距PA为23.6mm的元件MA和节距PA为27.7mm的元件MB的胎面花纹的胎面，通过将初始化为1.3mm，由此将根据不等式(a)推导出/>的范围为[1.27mm；1.91mm]。
此外，本发明还提出了对于每个胎面花纹元件具有足够的刀槽密度，以在“四季”轮胎的性能方面(干地面上的抓地力和行驶噪声的性能方面)实现期望的折衷。
还根据本发明，每个胎面花纹元件的刀槽密度(SDA、SDB)至少等于10mm-1且至多等于70mm-1。
每个胎面花纹元件(MA、MB)包括半元件(MA1、MA2)和(MB1、MN2)。刀槽密度(SDA、SDB)理解为每个胎面花纹半元件(MA1、MA2)和(MB1、MB2)的组合。
优选地，当胎面包括多个(NA、NB)胎面花纹元件(MA、MB)时，平均刀槽密度SDmoy至少等于10mm-1且至多等于70mm-1，其中平均刀槽密度定义为：其中(SDA、SDB)为胎面花纹元件(MA、MB)的刀槽密度。
每个胎面花纹元件(MA、MB)刻有刀槽，以获得至少等于10mm-1且至多等于70mm-1的密度(SDA、SDB)，从而确保在相同间隔内每车轮转数的平均刀槽密度。
对于湿地面上的抓地力，胎面花纹元件的刀槽密度(SDA、SDB)会促进胎面花纹元件的弯曲运动，并因此在前端边缘处产生超压。至少等于10mm-1且至多等于70mm-1的每个胎面花纹元件(MA、MB)的刀槽密度(SDA、SDB)能够在干地面上的抓地力和湿地面上的抓地力的性能方面之间实现期望的折衷。
本发明还提出了行驶噪声的性能方面和雪地或湿地面上的抓地力的性能方面之间的折衷，其中以与胎面花纹元件相关的方式限定倒角的几何形状。
有两种主要类型的特征是由胎面花纹元件对道路的影响产生的：呜呜声和敲击声。这些特征为声功率远大于声谱的平均功率且人耳特别敏感的特征。
胎面花纹在进入接地面时对地面撞击的节拍通过元件的连续顺序而具有节奏。如果元件均具有相同的尺寸，则其以完全有规律的节奏相互跟随。然后将产生单一的频率，并且这将产生类似“呜呜”的声音。具有多种尺寸的元件能够干扰轮胎的胎面花纹发出的声音信号，即降低这些特征，从而趋向于白噪声。
胎面的元件的连续性设计为减弱呜呜声和敲击声。两种元件可以在宽度、刀槽密度和/或相关节距方面不同。
优选地，由半元件(MA1、MA2)形成的第一胎面花纹元件MA的节距PA与由半元件(MB1、MB2)形成的第二胎面花纹元件MB的节距PB之间的比值PA/PB至少等于0.60且至多等于0.90。
还优选地，由半元件(MA1、MA2)形成的第一胎面花纹元件MA的节距PA与由半元件(MB1、MB2)形成的第二胎面花纹元件MB的节距PB之间的比值PA/PB至少等于0.85。
第一胎面花纹元件的最短节距PA与第二胎面花纹元件的最长节距PB的比值PA/PB在0.6至0.9的范围内。最小节距和最长节距的比值理想地等于0.85，或者至少包括在0.6至0.9的范围内。
当节距比值小于0.6时，两种节距之间的差异变得过大，并导致在车轮旋转一圈时胎面花纹元件的排列出现过度的不连续性。
相反地，对于大于0.9的节距比值，胎面花纹元件之间的距离变得过小，并且胎面的胎面花纹接近于单节距的解决方案，这在所产生的噪声水平方面并不令人满意。
有利地，各个部分(Z1、Z2、Z3)的由半元件(MA1、MA2)形成的第一胎面花纹元件MA的前端边缘转角的倒角宽度和由第二半元件(MB1、MB2)形成的第二胎面花纹元件MB的前端边缘转角的倒角宽度/>满足以下关系式中的至少一个：
a.属于范围[0.5,2]mm，其中X＝A，或B
b.属于范围[1,2.5]mm，其中X＝A或B
c.属于范围[1.5,3]mm，其中X＝A，B
从实际角度来看，首先通过寻求呜呜声和敲击声噪声的最小化来确定胎面的元件和节距。然后，元件的节距的比值用于确定元件的倒角宽度。这是一个迭代设计过程，其在收敛时会产生本发明的轮胎。
优选地，当胎面包括由相对于赤道平面(C)对称的两个半元件(MC1、MC2)形成的并具有节距PC的第三胎面花纹元件MC(其中PB小于PC)时，节距的比值PB/PC大于或等于节距的比值PA/PB。
与单节距胎面花纹或甚至仅具有两种元件的胎面花纹相比，使用三种胎面花纹元件更容易通过更有效地扰乱胎面花纹的激励信号来减弱噪声。如果存在多于三种的元件，则设计阶段和使用阶段中模具的工业制造成本将显著增加。
发明人发现，第三花纹的节距与前述节距成比例地相关联。
有利地，胎面花纹元件的径向高度Hmax至多等于9mm，优选至多等于7mm。
有利地，总体积空隙比TEV对应于空隙体积VE与胎面的总体积VT的比值，使得TEV＝VE/VT，胎面的体积空隙比TEV在20％至40％之间，优选在25％至35％之间。
对于抓地力方面的性能，空隙比具有齿条(crémaillère)效应，以提高轮胎在雪地上的抓地力。这种齿条效应通过包括切口的定向胎面花纹而放大。根据发明人，为了具有根据本发明的雪地上的抓地力性能，需要在20％至40％之间，优选在25％至35％之间的总空隙比TEV。体积空隙比还限定了制成胎面并旨在磨损的弹性体材料的体积。因此，空隙比是用于确定轮胎的性能方面(例如磨损、抓地力和噪声)的折衷的敏感参数。
优选地，当胎面包括具有节距PC的第三胎面花纹元件MC时，每种胎面花纹元件(MA、MB、MC)的体积空隙比TEM或多或少是相同的。
胎面花纹元件的体积空隙比定义为切口的总体积(例如分隔凸起元件的沟槽)和假定不含空隙的沿径向介于底表面和胎面表面之间的元件的总体积之间的比值。
通过空隙比来调整胎面花纹元件的几何形状的原则是实现胎面的质量围绕轮胎的旋转轴线尽可能均匀的分布。动态不平衡或扭矩不平衡是由质量分布相对于轮胎的旋转中心的不对称导致的不均匀性引起的干扰，而重心没有移动。当轮胎旋转时，这种不均匀性会产生离心力，所述离心力相对于外胎的中心形成扭矩，并且是横向振动产生的干扰的根源。
质量方面的不均匀性还产生静态不平衡，并导致轮胎的质量分布的不对称，这对应于轮胎的对称平面中的重心的偏心率。当轮胎旋转时，静态不平衡产生施加在轮胎的对称平面上的离心力。其会导致在车辆中感受到垂直振动。
有利地，当胎面包括具有节距PC的第三胎面花纹元件MC时，第一元件(MA)的节距(PA)、第二元件(MB)的节距(PB)和第三元件(MC)的节距(PC)中的胎面花纹元件的最大节距在22mm至40mm之间，优选在23mm至36mm之间。
有利地，胎面的橡胶材料的组合物具有在-40℃至-10℃之间，优选在-35℃至-15℃之间的玻璃化转变温度Tg和在0.5MPa至2MPa之间，优选在0.7MPa至1.5MPa之间的在60℃下测得的复数动态剪切模量G*。
轮胎在地面上的抓地力符合至少两种物理现象：粘附和压痕。例如，对于湿地面，胎面的胎面花纹从地面排出水，以实现粘合至地面的干燥的胎面表面的粘附。同时，胎面材料的柔性能够通过压痕适应地面的不规则性，从而使轮胎抓地。材料需要在低于7℃的温度下保持柔性和有效性。根据发明人，具有在-40℃至-10℃之间，优选在-35℃至-15℃之间的玻璃化转变温度Tg和在0.5MPa至2MPa之间，优选在0.7MPa至1.5MPa之间的在60℃下测得的复数动态剪切模量G*的弹性材料赋予胎面适当的物理性质，以实现期望的性能折衷。
有利地，至少30％的前端和/或后端边缘转角，优选至少45％的前端和/或后端边缘转角，更优选100％的前端和/或后端边缘转角具有倒角。
前端边缘转角上倒角的存在导致雪地和湿地面上制动的改进，但是在一些实施方案中，胎面还可以在后端边缘转角上具有倒角，其改进了干地面上的抓地力。
还有利地，当胎面包括多个(NA、NB、NC)胎面花纹元件(MA、MB、MC)时，平均刀槽密度SDmoy至少等于10mm-1且至多等于70mm-1，其中平均刀槽密度定义为：其中SDC定义为胎面花纹元件MC的刀槽密度。
第三胎面花纹元件的添加改善了行驶噪声。然而，为了保持抓地力性能方面的折衷，该附加元件的边缘转角密度需要在10mm-1和70mm-1的既定范围内。
优选地，轮胎具有标示在其至少一个胎侧上的3PMSF(3峰山雪花)认证。
3PMSF认证是由UNECE(联合国欧洲经济委员会)成员国的政府当局在成功进行雪地上的抓地力的监管测试之后授予的。该测试的细节在UNECE法规R117和R30中根据批准车辆及其部件(包括轮胎)的日内瓦协议进行了定义。该测试的成功证实了轮胎在雪地上的制动和牵引方面的性能水平。标记在轮胎胎侧上的监管3PMSF的应用能够向客户指示经官方测试的雪地上的性能水平。
附图说明
通过阅读以完全非限制性实施例的方式给出并通过所附附图示出的实施方案的详细描述，将更好地理解本发明，其中：
图1为根据本发明的由整体附图标记1-A表示的胎面的半元件MA1的细节图，然后是用于示出后端边缘转角上形成的倒角的三个横截面图(EE、FF、GG)。
图2显示了胎面的胎面花纹的完整元件MA，所述完整元件MA由两个半元件MA1、MA2形成，所述半元件MA1、MA2相对于穿过胎面的中心的赤道平面(“C”)互相对称。
图3显示了根据本发明的第一实施方案的具有两种胎面花纹元件MA和MB的胎面在周向方向(X)上的展开图。胎面花纹元件在其几何形状(宽度、切口、节距等)方面不同。元件MA用垂直阴影线绘示，元件MB用较小波形绘示。
图4显示了根据本发明的第二实施方案的具有三种胎面花纹元件MA、MB和MC的胎面在周向方向(X)上的展开图。胎面花纹元件在其几何形状(宽度、切口、节距等)方面不同。元件MC用白色背景上的黑点绘示。
图5为本发明的第三实施方案。其与图4的不同之处在于后端和前端边缘转角均具有倒角。后端边缘转角的倒角标记为(61、62、63)。
图6摘自图5，其显示了胎面花纹元件MA(MA1、MA2)的放大图，其中前端和后端边缘转角均具有倒角。
图7显示了充气至其标称压力并经受垂直负载的本发明的轮胎在地面上的印迹。
图8摘自图7，其以接地面中的胎面花纹元件为中心，其中前端边缘转角具有倒角(51、52、53)。
具体实施方式
在各个附图中，相同或相似的元件带有相同的附图标记。考虑到胎面的对称性，为了便于阅读附图，元件有时在侧面20G进行标记，有时在侧面20D进行标记。
图1显示了附图标记为1-A的胎面花纹半元件和三个横截面图：横截面图EE位于部分Z3的截面上，FF位于部分Z2的截面上，最后横截面图GG位于部分Z1的截面上。
胎面花纹半元件MA1从胎面的一个边缘24G的轴向端部向胎面的中心(C)弯曲。朝向胎面的中心(C)定向的半元件的凹度决定了轮胎的行驶方向，其由附图标记25表示。胎面花纹半元件MA1包括刀槽80，所述刀槽80从一个边缘(24G、24D)沿轴向延伸至MA1在胎面中心处的端部。
半元件MA1包括三个部分：部分(Z3)、中心部分(Z1)和中间部分(Z2)，所述部分(Z3)与胎面的边缘24G相连，并具有约为半元件的总轴向宽度的三分之一的轴向宽度，所述中心部分(Z1)具有与部分(Z3)相同的轴向宽度，所述中间部分(Z2)与两个其它部分相连。
每个部分(Z1、Z2、Z3)均为具有前端面的体积元件，所述前端面为径向外部边缘转角首先进入轮胎与地面接触的接地面的面。径向外部前端面的边缘转角在下文被称为前端边缘转角。
每个部分(Z1、Z2、Z3)最后布置有倒角边缘转角，这些倒角边缘转角分别标记为(51、52、53)。三个部分(Z1、Z2、Z3)的倒角显示在横截面EE、FF和GG中。这些倒角(51、52、53)由前端面22和胎面表面20界定。部分的倒角(51、52、53)的宽度为后端面和属于胎面表面的倒角的边缘转角之间的垂直距离。作为说明，宽度表示中心部分Z3中的元件MA的倒角宽度。
图2显示了完整的胎面花纹元件MA，所述胎面花纹元件MA包括两个半元件(MA1、MA2)，所述半元件(MA1、MA2)相对于赤道平面(“C”)对称，并在周向方向上偏移长度D。由半元件(MA1、MA2)形成的胎面花纹元件MA的每车轮转数的重复产生被称为定向胎面的胎面。单一胎面花纹元件MA的存在意指胎面为单节距胎面。
图3显示了轮胎的胎面10的周向展开图的本发明的第一实施方案，所述胎面10包括半元件的两个排20G和20D，所述半元件相对于赤道平面C对称，并在周向方向上偏移距离D。胎面花纹元件至少部分地通过沟槽30分隔并从底表面40沿径向向外延伸径向高度H至胎面表面20。
每个元件(MA、MB)均由两个半元件(MA1、MA2)和(MB1、MB2)制成，所述半元件(MA1、MA2)和(MB1、MB2)相对于赤道平面C对称，使得元件从第一边缘24G沿轴向延伸轴向宽度W至第二边缘24D。分布节距PA(和分别地PB)与元件MA(和分别地MB)相关。元件的节距为围绕胎面表面的圆周在该元件上的一个点和该点在紧随其后的元件上的平移图像之间测量的距离。胎面花纹的每个元件(MA、MB)的每个部分(Z1、Z2、Z3)的前端边缘转角均具有倒角。倒角分别标记为(51、52、53)，并且对于元件MA其具有相关宽度对于元件MB其具有相关宽度/>
胎面10的“边缘”24G、24D理解为限制胎面10和胎侧60之间的边界的表面。这两个边缘24G、24D彼此相距值W，所述值W对应于胎面10的宽度。这两个边缘24D、24G位于距中心轴线C等距处。该中心轴线C将胎面10分成两个半胎面。
仍然在图3中，胎面的胎面花纹包括用垂直阴影线绘示的元件MA和用较小波线绘示的元件MB。沿周向方向分布的胎面花纹元件的数量由轮胎发出的行驶噪声的最小化决定，这取决于元件的几何形状(宽度、节距、切口等)。图3绘示的胎面被称为多节距胎面，其具有两种胎面花纹元件MA和MB，所述胎面花纹元件MA和MB具有各自的节距PA和PB。胎面花纹元件(MA、MB)的每个半元件(MA1、MA2)和(MB1、MB2)包括刀槽80，所述刀槽80从一个边缘(24G、24D)延伸至半元件在胎面中心处的端部。
图4显示了本发明的第二实施方案，其中胎面的胎面花纹包括第三胎面花纹元件MC。同样地，元件MC包括两个半元件(MC1、MC2)，所述半元件(MC1、MC2)相对于赤道平面C对称。该第三元件用以白色背景上的点的形式的图形元素绘示。与该元件相关的节距为PC。MC的半元件同样包括刀槽80。图4与图3的不同之处在于添加了具有节距PC的附加元件MC。
图5为本发明的第三实施方案。其与图4的不同之处在于后端和前端边缘转角均具有倒角。后端边缘转角的倒角标记为(61、62、63)。
图6为本发明的第三实施方案的胎面花纹元件的放大图，其中前端边缘转角(51、52、53)和后端边缘转角(61、62、63)在部分(Z1、Z2、Z3)中均具有倒角。后端边缘转角的倒角具有宽度(KC1 A、KC2 A、KC3 A)，其不一定具有与前端边缘转角的倒角宽度相同的值。
图7显示了充气至其标称压力并经受垂直负载的本发明的轮胎在地面上的印迹。接地面的周长由虚线曲线表示。在该周长内，具有亮色背景的几何元件表示胎面的胎面花纹的空隙、沟槽30和刀槽80，并且黑色背景上的几何元件表示与地面接触的由胎面花纹元件制成的材料表面。被负载压缩的轮胎具有其变形的胎面花纹，其在宽度W上从边缘24G延伸至边缘24D。
图8摘自图7，其以接地面中的胎面花纹元件为中心，其中前端边缘转角具有倒角(51、52、53)。半元件(MA1、MA2)包括刀槽80，所述刀槽80从边缘(24G、24D)延伸至(MA1、MA2)的端部。该图示出了刀槽密度的计算。半元件MA1的刀槽80在轴向方向上的投影为Lpy1，并且半元件MA2的刀槽80在轴向方向上的投影为Lpy2。根据图8，根据定义，刀槽密度SDA为比值1000*(LPy1+LPy2)/(PA*W)。
根据ETRTO(欧洲轮胎轮辋技术组织)，在具有标准化名称205/65R16 94V的乘用车辆轮胎的情况下对本发明进行了更具体的研究。对于该尺寸，生产了根据本发明的具有三种胎面花纹元件MA、MB和MC的版本，所述胎面花纹元件MA、MB和MC具有各自的可变节距PA、PB和PC。
为了优化元件的布置以降低呜呜声和敲击声噪声，每个胎面花纹元件均与基本信号(例如正弦信号)相关联。对于车轮的一整圈，相关信号是周期性的，并由基本信号之和产生。
借助于数字工具，通过对不同布置进行模拟，针对呜呜声和敲击声噪声优化初始布置。对与布置相关的信号使用傅里叶变换，在频域中分析信号的频谱。停止优化过程的标准与呜呜声和敲击声特征的振幅以及其沿频率轴的传播有关。
在该迭代方法结束时，对于所研究的轮胎尺寸205/65R16 94V，胎面的元件的总数确定为每车轮转数73个，排列顺序如下：MB-MC-MC-MC-MA-MC-MB-MB-MA-MB-MA-MB-MC-MA-MA-MA-MA-MA-MA-MB-MC-MC-MB-MA-MA-MC-MB-MC-MA-MC-MB-MA-MA-MB-MB-MB-MC-MC-MA-MA-MA-MA-MB-MB-MB-MC-MC-MC-MB-MB-MA-MA-MA-MB-MA-MC-MA-MB-MA-MC-MA-MC-MC-MB-MB-MA-MA-MA-MA-MA-MB-MB-MC。
轮胎的周长等于2017.5mm，胎面的宽度为161mm。所制造的轮胎的胎面的胎面花纹包括3种胎面花纹元件(MA、MB、MC)，其以30个元件MA、18个元件MB和最后15个元件MC分布。
下表概括了胎面花纹元件(MA、MB、MC)的特征：
[表1]
每个胎面花纹元件(MA、MB、MC)均由两个半元件(MA1、MA2)、(MB1、MB2)和(MC1、MC2)形成。表1中的数据是累加了两个半元件对空隙比的贡献的完整胎面花纹元件(MA、MB、MC)的合并数据。
每个胎面花纹半元件分成三个部分(Z1、Z2、Z3)。每个部分的平均垂直宽度通过测量前端和后端边缘转角之间的垂直距离而测得，而不考虑倒角。
每车轮转数的胎面花纹元件(MA、MB、MC)的刀槽密度的平均值为36mm-1。其为每个胎面花纹元件的刀槽密度的加权平均值。例如，胎面花纹元件MB的刀槽密度为36mm-1。
表面空隙比为48.6±0.02。在后端边缘转角存在倒角的情况下，其值增加了8％(在后端和前端边缘转角均存在倒角的情况下，其值增加了15％)。在这些条件下，通过接触压力对后端边缘转角的影响，性能得到了改进。
体积空隙比为30.5％±0.004，其能够确保“四季”轮胎在湿地面上具有足够的性能。下表汇总了倒角的特性：
[表2]
部分(Z1、Z2、Z3)中的倒角宽度为所述部分的后端面和属于胎面表面的倒角的边缘转角之间的垂直距离。
胎面花纹元件的前端边缘上倒角的存在将雪地上的抓地力改进约3％至5％。
胎面花纹元件的前端边缘上倒角的存在不会对行驶噪声产生不利影响，其仍然符合UNECE(联合国欧洲经济委员会)法规R117，其辐射声功率的水平低于法规规定的阈值。
本发明不限于所呈现的实施方案和变体，并且其它实施方案和变体对于本领域技术人员而言是显而易见的。

Claims (14)

1.具有胎面(10)的轮胎，所述胎面(10)旨在通过胎面表面(20)与地面接触：
-胎面(10)包括凸起元件，所述凸起元件被组织为胎面花纹元件(MA、MB)，并至少部分地通过沟槽(30)彼此分隔，且从底表面(40)沿径向向外延伸径向高度H直至胎面表面(20)，所述径向高度H至少等于6mm且至多等于胎面(10)的径向高度Hmax；
-每个胎面花纹元件(MA、MB)包括两个部分，所述两个部分被称为第一半元件(MA1、MA2)和第二半元件(MB1、MB2)，所述第一半元件(MA1、MA2)和第二半元件(MB1、MB2)相对于穿过胎面的中心的赤道平面(C)对称并在周向方向上彼此偏移距离D；
-每个半元件(MA1、MB1)及其各自对称的半元件(MA2、MB2)在轴向方向(Y)上从胎面的一个边缘(24G、24D)的轴向端部向胎面(10)的中心弯曲以限定轮胎的优选行驶方向，并具有轴向宽度(L)；
-每个第一半元件(MA1、MA2)和第二半元件(MB1、MB2)包括第一侧向部分(Z3)、第二中心部分(Z1)和第三中间部分(Z2)，所述第一侧向部分(Z3)从胎面边缘(24G、24D)的轴向端部延伸等于半元件的轴向宽度(L)的至多三分之一的轴向宽度，所述第二中心部分(Z1)具有与第一侧向部分(Z3)相同的轴向宽度，所述第三中间部分(Z2)与两个其它部分相连；
-每个第一半元件(MA1、MA2)和第二半元件(MB1、MB2)的每个部分(Z1、Z2、Z3)为具有前端面的体积元件，所述前端面为径向外部边缘转角首先进入轮胎与地面接触的接地面的面，径向外部前端面的所述边缘转角在下文被称为前端边缘转角；
-每个第一半元件(MA1、MA2)和第二半元件(MB1、MB2)的每个部分(Z1、Z2、Z3)具有后端面，所述后端面为径向外部边缘转角最后离开轮胎与地面接触的接地面的面，径向外部后端面的所述边缘转角在下文被称为后端边缘转角；
-每个部分(Z1、Z2、Z3)的前端边缘转角分别具有倒角轮廓(51、52、53)，对于第一元件的第一半元件(MA1、MA2)其具有各自的倒角宽度并且分别地，对于第二元件的第二半元件(MB1、MB2)其具有各自的倒角宽度/>
-部分(Z1、Z2、Z3)中的倒角宽度为所述部分的前端面和属于胎面表面的倒角的边缘转角之间的垂直距离；
-胎面通过在周向方向上周期性分布第一胎面花纹元件MA和第二胎面花纹元件MB而获得，所述第一胎面花纹元件MA由第一半元件MA1及其对称的对应部分MA2以节距PA形成，所述第二胎面花纹元件MB由第二半元件MB1及其对称的对应部分MB2以节距PB形成，其中PA<PB；
-“刀槽”为切口或空隙，其中界定所述刀槽的材料壁之间的距离小于或等于2mm，并且所述刀槽的深度大于或等于1mm，胎面花纹元件的刀槽密度SD对应于胎面花纹元件(MA、MB)的刀槽沿轴向方向(Y)的投影长度(lpyi)之和与胎面花纹元件的节距(PA、PB)和胎面的宽度(W)的乘积之间的比值乘以1000，使得且/>其中nay和nby为每个胎面花纹元件(MA、MB)的刀槽的数量，lpyi为所考虑的元件的第i个刀槽的投影长度，
其特征在于，在部分Z1和/或Z2和/或Z3中，具有各自节距(PA、PB)的第一半元件(MA1、MA2)和第二半元件(MB1、MB2)的前端边缘转角的倒角宽度(i的范围为1至3)满足以下不等式中：
a)对于部分Z1：
b)对于部分Z2：
c)对于部分Z3：
并且每个胎面花纹元件的刀槽密度(SDA、SDB)至少等于10mm-1且至多等于70mm-1。
2.根据权利要求1所述的轮胎，胎面包括多个(NA、NB)胎面花纹元件(MA、MB)，平均刀槽密度SDmoy至少等于10mm-1且至多等于70mm-1，其中平均刀槽密度定义为：其中SDA、SDB为胎面花纹元件(MA、MB)的刀槽密度。
3.根据前述权利要求1和2中任一项所述的轮胎，其中，由第一半元件(MA1、MA2)形成的第一胎面花纹元件MA的节距PA与由第二半元件(MB1、MB2)形成的第二胎面花纹元件MB的节距PB之间的比值PA/PB至少等于0.60且至多等于0.90。
4.根据权利要求1所述的轮胎，其中，由第一半元件(MA1、MA2)形成的第一胎面花纹元件MA的节距PA与由第二半元件(MB1、MB2)形成的第二胎面花纹元件MB的节距PB之间的比值PA/PB至少等于0.85。
5.根据权利要求1所述的轮胎，其中，各个部分(Z1、Z2、Z3)的由第一半元件(MA1、MA2)形成的第一胎面花纹元件MA的前端边缘转角的倒角宽度和由第二半元件(MB1、MB2)形成的第二胎面花纹元件MB的前端边缘转角的倒角宽度/>满足以下关系式中的至少一个：
-属于范围[0.5,2]mm，其中X＝A或B
-属于范围[1,2.5]mm，其中X＝A或B
-属于范围[1.5,3]mm，其中X＝A或B。
6.根据权利要求1所述的轮胎，胎面包括由相对于赤道平面(C)对称的两个胎面花纹半元件(MC1、MC2)形成的并具有节距PC的第三胎面花纹元件MC，PB小于PC，其中，节距的比值PB/PC大于或等于节距的比值PA/PB。
7.根据权利要求1所述的轮胎，其中，胎面花纹元件的径向高度Hmax至多等于9mm。
8.根据权利要求1所述的轮胎，总体积空隙比TEV对应于空隙体积VE和胎面的总体积VT的比值，使得TEV＝VE/VT，其中，胎面的体积空隙比TEV在20％至40％之间。
9.根据权利要求6所述的轮胎，胎面包括具有节距PC的第三胎面花纹元件MC，其中，每种胎面花纹元件(MA、MB、MC)的体积空隙比TEM或多或少是相同的。
10.根据权利要求6所述的轮胎，胎面包括具有节距PC的第三胎面花纹元件MC，其中，第一元件(MA)的节距(PA)、第二元件(MB)的节距(PB)和第三元件(MC)的节距(PC)中的胎面花纹元件的最大节距在22mm至40mm之间。
11.根据权利要求1所述的轮胎，其中，胎面的橡胶材料的组合物具有在-40℃至-10℃之间的玻璃化转变温度Tg和在0.5MPa至2MPa之间的在60℃下测得的复数动态剪切模量G*。
12.根据权利要求1所述的轮胎，其中，至少30％的前端和/或后端边缘转角具有倒角。
13.根据权利要求6所述的轮胎，胎面包括多个(NA、NB、NC)胎面花纹元件(MA、MB、MC)，平均刀槽密度SDmoy至少等于10mm-1且至多等于70mm-1，其中平均刀槽密度定义为：其中SDC定义为胎面花纹元件MC的刀槽密度。
14.根据权利要求1所述的轮胎，其中，所述轮胎具有标示在其至少一个胎侧上的3PMSF(3峰山雪花)冬季认证。
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