CN117980155A

CN117980155A - 具有改进的在雪覆盖地面上的横向抓地力性能的轮胎

Info

Publication number: CN117980155A
Application number: CN202280062188.5A
Authority: CN
Inventors: V·图尔纳
Original assignee: Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Current assignee: Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Priority date: 2021-09-17
Filing date: 2022-09-05
Publication date: 2024-05-03
Also published as: FR3127159A1; WO2023041859A1

Abstract

本发明涉及一种轮胎，其具有改进的在雪覆盖地面上的横向抓地力性能，而且不会不利地影响在湿地面和干地面上的抓地力性能。胎面是通过在车轮的一个旋转圈上以节距(PA，PB)重复胎面花纹(MA，MB)而获得的，其中PA<PB。所述胎面花纹的每个第一侧部(ZB)包括至少一个纵向刀槽(50)，该纵向刀槽(50)在滚动表面(15)上的路径是与周向方向形成在0°至20°范围内的角度β的正中平面(53)。该相同正中平面(53)还与垂直于滚动表面(15)的方向(Npsup)形成在3°至55°范围内的角度α，并且纵向刀槽(50)在周向方向上投影到所有第一侧部(ZB)上的长度之和是在赤道平面中所测量的轮胎周长的0.5倍至5倍之间。

Description

具有改进的在雪覆盖地面上的横向抓地力性能的轮胎

技术领域

本发明涉及一种用于机动车辆的轮胎，并且更具体地涉及一种旨在安装至客运车辆或货车的雪地轮胎。

雪地轮胎意指符合UNECE/R117(联合国欧洲经济委员会第117条规定)国际法规要求的轮胎。这种轮胎通过了ASTM 1805的在雪覆盖地面上的抓地力测试，并且其至少一个胎侧上带有独特的三峰山雪花(3PMSF)标志。

本发明还涉及可用于所有四个季节的多用途轮胎。通常，这些轮胎在它们的至少一个胎侧上带有“M+S”(泥地和雪地)标记。在商业上，它们被称为“全季”轮胎。

抓地力既意指轮胎在横向于车辆行驶方向的方向上的抓地力性能，例如转弯时的抓地性，又意指轮胎在纵向于车辆行驶方向的方向上的抓地力性能，即向地面传递制动力或驱动力的可能性。

例如，在高速公路出口的急弯处或者在冬季被雪覆盖的蜿蜒山路上，可能会经受在雪覆盖地面上的横向抓地力。本发明寻求改进在雪覆盖地面上的横向抓地力而且不会对纵向抓地力造成损害。

定义

在下文中，周向方向、轴向方向和径向方向分别指的是与以轮胎的旋转轴线为中心的任何圆相切的方向、平行于轮胎旋转轴线的方向和垂直于轮胎旋转轴线的方向。

按照惯例，在参考系(O，XX'，YY'，ZZ')中，其中心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’分别指的是在旋转方向上与轮胎的胎面表面相切的方向、与轮胎的旋转轴线平行的方向以及与轮胎的旋转轴线正交的方向。

在径向内侧和在径向外侧分别意指更接近轮胎的旋转轴线和更远离轮胎的旋转轴线。

在轴向内侧和在轴向外侧分别意指更接近轮胎的赤道平面和更远离轮胎的赤道平面，轮胎的赤道平面为经过轮胎胎面的中间并且垂直于轮胎旋转轴线的平面。

轮胎包括旨在经由胎面与地面接触的胎冠，所述胎面的两个轴端经由两个胎侧连接至两个胎圈，所述两个胎圈提供轮胎与旨在安装轮胎的轮辋之间的机械连接。

胎面的“胎面表面”意指轮胎在正常行驶条件下与地面接触的所有点组合在一起的表面。这些将与地面接触的点属于块的接触面。对于轮胎，“正常行驶条件”是由ETRTO(欧洲轮胎和轮辋技术组织)标准限定的使用条件。这些使用条件规定了与轮胎的承载能力(如由轮胎负荷指数和速度额定值所示)相对应的参考充气压力。这些使用条件也可以称为“标称条件”或“工作条件”。

胎面的总宽度是胎面表面的轴向端部之间的轴向距离，这些轴向端部分布在轮胎赤道平面的每一侧上。从实际的角度来看，胎面表面的轴向端部并非一定对应于明确限定的点。已知胎面在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，所述两个胎侧将所述胎面连接至旨在提供与安装轮辋的连接的两个胎圈，因此轴向端部可以在数学上定义为在胎面表面的轴向端部区域中胎面表面的切线与在连接表面的径向外端区域中连接表面的切线之间的理论相交点在胎面上的正交投影。当轮胎承受推荐的负荷和压力条件时，胎面的总宽度基本上对应于接触表面的轴向宽度。

轮胎的包括在胎侧的径向外端和胎面的轴向外端之间的部分被称为胎肩。前胎肩是在给定的拐弯处中横向负荷朝接地面的中心定向的胎肩。根据定义，仍然对于同一拐弯处，后胎肩是轴向相对的胎肩。

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组成，这些元件通过切口彼此分隔开。胎面花纹元件将一组凸起元件从胎面的第一轴向端部到第二轴向端部组合在一起。

胎面花纹元件的节距是在轮胎的圆周上所测量的该胎面花纹元件上的点与该点在紧邻的下一个胎面花纹元件上的平移图像之间的距离。

具有单一胎面花纹元件的胎面被称为单节距胎面。然而，通常地，客运车辆的轮胎的胎面由周向重复的两种或三种胎面花纹元件组成，胎面花纹元件的节距长度在20毫米至40毫米之间。通常地，两个连续的胎面花纹元件是相似的。

为了增加在雪或水覆盖的路面上行驶的轮胎胎面的抓地力潜力，已知的实践是将该胎面设置有由多个切口组成的花纹，所述切口在每个胎面花纹元件中制成或大或小的深度，所述切口通向与道路接触的胎面表面。

切口意指在胎面中产生的任何空隙，无论是通过在胎面被硫化后去除材料还是通过在用于模制所述胎面的模具中模制，所述模具包括从所述模具的模制表面突出的模制元件，每个模制元件具有与所需切口的几何形状相同的几何形状。作为一般规则，胎面中形成的切口由至少两个彼此面对的橡胶壁界定，所述壁以代表切口宽度的平均距离分隔开，所述壁与胎面表面的相交处形成边缘拐角。几种切口类型之间存在区别，例如：

-沟槽或通道，其特征在于比胎面厚度的约10％大的宽度；

-刀槽，其宽度与胎面厚度相比相对较小；在某些负荷条件下，这些刀槽可以在轮胎与道路接触的接地面中至少部分地闭合；相对的壁至少在所述壁的表面积的或多或少的部分上彼此接触(由胎面表面上的刀槽形成的边缘拐角彼此接触，从而使刀槽闭合)。通常地，界定刀槽的材料壁之间的距离小于或等于2毫米，且深度大于或等于1毫米。

一些切口可能会通向至少一个其他切口。切口沿着胎面中胎面表面的路径遵循平均几何轮廓，该平均几何轮廓被确定为位于距由胎面表面上的所述切口的壁形成的边缘拐角的平均距离处的几何轮廓。胎面表面上切口的路径的平均轴线对应于所述切口的路径的平均轮廓的点的距离的最小二乘直线。

通过形成通向胎面表面的多个切口，产生了多个橡胶边缘拐角，这些边缘拐角咬入到道路上可能存在的水层，从而保持轮胎与地面接触，并且产生可形成通道的腔体，这些腔体旨在收集和去除轮胎与道路接触的接地面中存在的水，前提是这些腔体布置成出现在接地面之外某处的方式。

背景技术

多刀槽胎面花纹的示例可以在文献中找到：JP H07266809A、JP 2006232218A、US2003/205305A1、JP H0971108A、WO 2019/226168A1、JP H0495510A、US2294626A、EP0256247A2、DE 4337572A1和FR 1583770A。

这种胎面花纹的一个示例可以在专利US1452099中找到，该专利描述了一种设有多个均匀间隔的横向定向刀槽的胎面。

然而，急剧增加切口数量会导致胎面刚度显著降低，这对轮胎的性能甚至是抓地力性能产生不利影响。胎面的刚度意指胎面在因与道路接触而受影响的区域中在压缩负荷和剪切负荷联合作用下的刚度。同时，形成排水通道的大量切口的存在导致当在干地面上行驶时轮胎噪音达到现在被认为高得令人无法接受的水平，并且希望尽可能地降低该噪音，特别是在具有相当新近的设计的车辆上。该轮胎噪音因切口的打开和闭合的循环运动以及当这些切口闭合时所述切口的壁摩擦在一起而被放大。

专利FR 1028978提出了该问题的解决方案，其在于在新胎面的胎面表面上为胎面设置多个浅深度的周向刀槽，从而仅增加所述胎面在胎面表面附近的柔韧性。

然而，由于轮胎在安装在车辆上后旨在在所述轮胎的整个寿命内(即，直到其胎面磨损直至至少法定限度为止)提供良好的性能，因此有必要提供一种胎面，其胎面花纹在湿地面和雪覆盖地面上提供持久的抓地力性能。

本发明的一个目的在于制造一种具有胎面的轮胎，所述胎面兼具在湿地面和/或雪覆盖地面上的非常高水平的横向抓地力，而且不会对干抓地力造成损害，并且其产生的道路噪音在新轮胎时期和所述轮胎整个寿命期间均满足规定。

发明内容

根据本发明，提出了一种包括胎面的轮胎，所述胎面旨在通过胎面表面与地面接触：

-所述胎面包括凸起元件，所述凸起元件组织成至少两种胎面花纹元件(MA，MB)，所述胎面花纹元件至少部分地通过切口彼此分隔开，并且从底表面沿径向向外延伸最大径向高度Hsre直至胎面表面，所述最大径向高度Hsre至少等于6毫米；

-沿着胎面表面的切口的路径限定平均几何轮廓，所述平均几何轮廓位于距由所述切口的壁形成的边缘拐角的平均距离处；

-在轮胎的子午截面中，点M限定在平均几何轮廓与胎面表面的相交处；在该点M处，Npsup为胎面表面的外法线；

-存在与胎面花纹元件MA(或MB)相关联的节距PA(或PB)，胎面花纹元件的节距是在轮胎的圆周上所测量的该胎面花纹元件上的点与该点在紧邻的下一个胎面花纹元件上的平移图像之间的距离；

-完整的胎面是通过在轮胎的完整环圈上以节距(PA，PB)重复胎面花纹元件(MA，MB)而获得的，其中PA<PB；

-每个胎面花纹元件(MA，MB)包括第一侧部(ZB)，该第一侧部从胎面的边缘的一个轴向端部延伸一定的轴向宽度，所述轴向宽度至多等于胎面的轴向宽度W的25％；

-纵向刀槽是胎面花纹元件(MA，MB)的至少侧部(ZB)中的切口，其中界定所述刀槽的材料壁之间的距离小于或等于2毫米并且所述刀槽的深度大于或等于1毫米；

-每个第一侧部(ZB)包括至少一个纵向刀槽，所述至少一个纵向刀槽在胎面表面上的路径是与周向方向(XX')形成角度β的平均平面，该角度的绝对值介于0°至20°的范围内；

-所述至少一个纵向刀槽的所述平均平面与外法线(Npsup)形成角度α，该角度介于3°至55°的范围内，所述角度α从法线方向Npsup朝向平均平面定向；

-所述至少一个纵向刀槽沿周向方向(XX’)在所有第一侧部(ZB)上的投影长度之和介于在赤道平面中所测量的轮胎周长的0.5倍至5倍之间。

本发明的原理是将纵向刀槽设置在胎面花纹元件的侧向端部处，以提高在湿地面和雪地面上的抓地力。发明人已经观察到，当纵向刀槽的平均平面相对于周向方向的角度β的绝对值介于0°至20°之间时，本发明与胎面的通常设计相比产生更好的结果。同样地，当所述纵向刀槽的平均平面与垂直于胎面表面的外侧的方向形成0°至25°的角度α时，所述纵向刀槽在使地面脱水或者去除雪以促进抓地力方面的有效性得到改善。

为了真正有效，接地面内需要有足够数量的纵向刀槽。例如，对于245/35R 20的轮胎尺寸，沿周向方向投影的在轮胎完整环圈上侧部ZB的纵向刀槽的长度总和需要介于1054毫米至10540毫米之间。对于另一种轮胎尺寸305/30R 20，所述总和需要在1101毫米至11011毫米之间。因此，根据周长所表示的刀槽的数目是根据轮胎尺寸来指定。

根据发明人，这种基本上平行于车辆行驶方向定向的纵向刀槽改善了在雪覆盖地面上的横向抓地力和在干地面上的横向抓地力之间的折衷。具体而言，在雪地使用时，车辆的一个车轴与另一车轴之间几乎没有横向负荷传递，因胎面在所承载负荷的作用下发生变形而产生的接地面并不采用通过通常设计在干地面和湿地面上所通常观察到的梯形形状。因此，接地面变形更加均匀，并且包括大部分纵向刀槽。

此外，轮胎容易咬入到雪地中，这会促进后胎肩与雪地之间的接触。

在拐弯处的后胎肩中的纵向刀槽好像逆着其自然方向倒刷一样起作用，由此结合并促进在雪地上的横向抓地力。为此，纵向刀槽的平均平面相对于法线方向Npsup所形成的角度的定向是本发明的正确操作中的重要因素，因为它在后胎肩上产生成锐角的前边缘拐角。角度α从外法线方向Npsup朝向平均平面定向，以便本发明充分发挥作用。

在干地面上使用时，在横向负荷下，轮胎处于侧滑角度并经历负荷转移。这具有使接地面变形为梯形形状的效果，并且胎面的前胎肩比后胎肩承受更重的负荷。由于纵向刀槽的平均平面相对于方向Npsup的角度α，特别是在前胎肩上，纵向刀槽通过闭合而变形，从而使轮胎的胎肩变硬并因此保持轮胎的胎肩。

由纵向刀槽的平均平面相对于法线方向Npsup所形成的角度是本发明的正确操作中的重要因素，因为它在前胎肩上产生成钝角的前边缘拐角。

本发明还提出了轮胎噪音的性能方面与雪覆盖地面或湿地面上抓地力的性能方面之间的折衷方案，其中胎面的边缘中侧部的纵向刀槽以与胎面花纹的元件相关联的方式加以限定。

胎面花纹基于基本花纹元件MA来设计，基本花纹元件MA包括从胎面的第一轴向端部延伸到第二轴向端部的凸起元件。节距PA与该胎面花纹元件相关联。具有相关节距PB的第二胎面花纹元件MB可以类似地从MA推导出来。从将第一胎面花纹元件定位在轮胎胎冠上开始，并且位移对应于相关节距的周向距离，将相似的第二胎面花纹元件定位在第一胎面花纹元件之后。通过在轮胎的完整环圈上运行该算法，获得由一系列相似的胎面花纹元件组成的胎面。两种胎面花纹元件可以在它们的周向宽度、它们的刀槽密度和/或它们的相关节距方面有所不同。

根据发明人，由胎面花纹元件对路面的冲击引起的特征有两种主要类型：呜呜声和击打声。这些特征的声功率远大于频谱的平均功率，并且人耳对此特别敏感。

胎面花纹在进入接地面时对地面的冲击的时序由元件的接续顺序给出其一定的模式。如果元件全都具有相同的尺寸，它们就会以完全规则的节奏相互跟随。然后将产生一种单一的频率，这将产生一种类似“呜呜”的声音。具有多种尺寸的元件使得可以对轮胎的胎面花纹所发出的声音信号进行扰乱，亦即减弱特征，从而趋于白噪音。

将胎面中元件的接续设计成使得呜呜声和击打声减弱。因此，基于相似的胎面花纹元件设计胎面花纹使得可以控制轮胎在行驶期间发出的噪音水平。

本发明的所有特征共同作用以获得本发明的轮胎，其特征在于，其凭借适当数量和定向的纵向刀槽实现了在雪地上的横向抓地力性能方面的折衷，同时表现出符合法规要求的轮胎噪音水平。

与本发明的各个实施方案相关的其他特征有助于进一步改进轮胎的抓地力性能。通常，这些特征涉及纵向刀槽的几何形状、其定向或者其在每个胎面花纹元件内的密度。

有利地，角度α介于5°至55°的范围内，优选介于7°至55°的范围内。

还有利地，角度β介于5°至15°的范围内，优选介于7°至10°的范围内。

纵向刀槽的定向(该定向由其平均平面的角度(α和β)限定)是影响期望的性能折衷的参数。当角度α为5°至55°时，本发明起作用，但是在7°至55°的较窄范围内产生最佳结果。同样地，纵向刀槽的平均平面相对于周向方向的角度β在介于5°至15°的范围内时对性能折衷产生显著影响。角度β应根据绝对值来考虑，而角度α从法线方向Npsup朝向纵向刀槽的平均平面定向。

有利地，每个侧部ZB包括至少两个纵向刀槽，优选三个纵向刀槽，还更优选四个纵向刀槽。

仅当胎面花纹元件上的刀槽密度和分布足够高时，纵向刀槽的存在才真正有效。

根据一个实施方案，纵向刀槽相对于周向方向的角度β是不同的，使得这些角度β从边缘朝向胎面中心增大，并且侧部ZB的两个连续的纵向刀槽之间的轴向距离介于3毫米至17毫米之间，优选介于4毫米至12毫米之间，还更优选介于5毫米至8毫米之间，两个连续的纵向刀槽之间的轴向距离是两个最近端部之间的距离。

有利地，接地面由当轮胎被标称压力下的负荷压缩时轮胎的与地面接触的那些点限定，负荷和压力是根据ETRTO(欧洲轮胎和轮辋技术组织)指定的，在轴向最外侧并与地面接触的纵向刀槽位于距离接地面的第一周向边缘至多10毫米的位置处，更优选地在3毫米至5毫米之间的位置处。

还有利地，在轴向最内侧并与地面接触的纵向刀槽位于距离接地面的第一周向边缘至多60毫米的位置处，更优选至多50毫米的位置处。

根据本发明的另一实施方案，纵向刀槽的深度h为胎面花纹的最大径向高度Hsre的20％至80％之间，优选30％至50％之间。

有利地，刀槽的宽度为刀槽两壁之间的轴向距离，所述宽度介于0.3毫米至2毫米之间，优选介于0.4毫米至1毫米之间。

发明人已经确定了与胎面中切口相关的特征，包括其体积空隙比和面积空隙比。

作为优选，总体积空隙比TEV对应于空隙体积VE与胎面总体积VT的比率，使得TEV＝VE/VT，胎面的总体积空隙比TEV介于20％至40％之间，优选介于25％至35％之间。

在抓地力性能方面，空隙比对于提升轮胎在雪地中的抓地力具有齿条效应。这种齿条效应通过包括切口的定向胎面花纹得到放大。根据发明人，需要使总空隙比TEV介于20％至40％之间，优选介于25％至35％之间，从而具有符合预期的在雪地上的抓地力性能。

此外，体积空隙比还限定了制成胎面的弹性体材料的旨在被磨耗的体积。因此，空隙比是用于确定轮胎性能方面(例如磨损、抓地力和噪音)折衷的敏感参数。

有利地，胎面形成接地面AC，当轮胎行驶时所述轮胎在所述接地面AC中与地面接触，并且胎面花纹元件的一部分也在所述接地面AC中形成接触表面SC，由此确定胎面的面积空隙比TES，其中TES介于0.35至0.6的范围内，优选TES至少等于0.38，还更优选TES至少等于0.4。

发明人已经确定了与胎面花纹元件的节距相关的其他特征，以便管理轮胎抓地力与轮胎噪音之间的折衷。

作为优选，第一胎面花纹元件MA的节距PA除以第二胎面花纹元件MB的节距PB的比率PA/PB至少等于0.60且至多等于0.90。

作为进一步的优选，胎面包括至少第三胎面花纹元件MC，所述第三胎面花纹元件MC具有相关的节距PC，其中PB小于PC，节距PB/PC的比率大于或等于节距PA/PB的比率。

第一胎面花纹元件的最短节距PA除以第二胎面花纹元件的最长节距PB的比率PA/PB介于0.6至0.9的范围内。最短节距和最长节距的比率理想地等于0.85，或者至少介于0.6至0.9的范围内。

当节距比率小于0.6时，两个节距之间的差异变得太大，从而导致胎面花纹元件在轮胎的完整环圈上的布置过度不连续。

相反，对于超过0.9的节距比率，胎面花纹元件之间的距离变得太小，从而胎面的胎面花纹接近于单节距解决方案，这在产生的噪音水平方面并不令人满意。

在雪地轮胎的胎面设计中，胎面材料的选择是必要的一步。胎面材料的化学组合物配制为使得其在低温下保持柔韧性，从而增加在湿滑地面(湿地面、雪地面和冰地面)上的抓地力。低温意指7℃以下的温度。

有利地，胎面橡胶材料的组合物具有介于-40℃至-10℃之间，优选介于-35℃至-15℃之间的玻璃化转变温度Tg，以及在60℃下测得的介于0.5MPa至2MPa之间，优选介于0.7MPa至1.5MPa之间的复数动态剪切模量G^*。

轮胎在地面上的抓地力遵从至少两种物理现象：附着和凹入。例如，对于湿地面，胎面的胎面花纹从地面去除水，以通过贴到地面的干胎面表面来提供抓地力。同时，胎面材料的柔韧性使其能够通过凹入来适应地面的不规则处，从而使轮胎紧贴道路。该材料需要在7℃以下的温度下保持柔韧性和有效性。根据发明人，玻璃化转变温度Tg介于-40℃至-10℃之间，优选介于-35℃至-15℃之间并且在60℃下测得的复数动态剪切模量G^*介于0.5MPa至2MPa之间，优选介于0.7MPa至1.5MPa之间的弹性体材料赋予胎面适当的物理性能，从而实现了期望的性能折衷。

附图说明

通过阅读实施方案的具体描述将更好地理解本发明，所述实施方案以完全非限制性的实施例的方式来考虑并且通过附图示出，在附图中：

图1-A、图1-B、图1-C描绘了具有纵向刀槽的两种胎面花纹元件(MA，MB)。

图2示出了根据本发明一个实施方案的胎面在周向方向(X)上的展开图，其具有两种胎面花纹元件MA和MB。胎面花纹元件在它们的几何形状(宽度、切口、节距等)方面有所不同。元件MA以在浅色背景上的小点描绘，元件MB以灰色背景描绘。

图3-A、图3-B、图3-C和图3-D是子午平面中的视图，描绘了纵向刀槽。还可以看到垂直于胎面表面的方向，用于限定纵向刀槽的平均平面与所述法线方向之间的角度α。

具体实施方式

在根据ETRTO(欧洲轮胎和轮辋技术组织)具有标准化型号245/35R20 XL 95V的客运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轮胎的样式，其中胎面包括具有相应的可变节距PA和PB的两种胎面花纹元件MA和MB。

在不同的附图中，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，为了使附图便于阅读，元件有时在左侧24G上标记一次，有时在右侧24D上标记一次。

图1-A描绘了胎面的胎面花纹的第一元件MA。纵向刀槽50设置在位于胎面花纹元件MA在赤道平面C的每一侧上的轴向端部(24D，24G)处的侧部ZB。对于所研究的轮胎尺寸，节距PA等于21.9毫米。

图1-B描绘了胎面的胎面花纹的第二元件MB。MB与MA的不同之处在于，MB的沿周向方向测量的宽度大于MA的宽度。两种元件之间的切口数目也可能不同。对于所研究的轮胎尺寸，节距PB等于29.37毫米。

在附图(图1-A，图1-B)中，赤道平面被标记为C，并且沿周向方向划分胎面的中央肋部被标记为80。

图1-C是纵向刀槽的平均平面与周向方向XX’所形成的角度β的图示。

为了优化元件的布置，即它们在轮胎的完整环圈上彼此接续的方式，以便减少呜呜声和击打声噪音，每一胎面花纹元件与基本的例如正弦信号相关联。对于轮胎的一个完整环圈，相关信号是周期性的并且由基本信号的总和产生。

借助数字工具，通过对不同可能的布置进行模拟，针对呜呜声和击打声噪音进行初始布置的优化。对与布置相关的信号采用傅里叶变换，在频域中分析信号的频谱。用于停止优化过程的标准与呜呜声和击打声特征的幅度以及它们沿频率轴的延展度有关。

在这种迭代方法结束时，对于所研究的轮胎尺寸245/35R20 XL 95V，胎面的元件的总数目在轮胎的一个完整环圈上确定为80个，按以下顺序排列：MB MA MB MA MA MA MAMA MA MA MB MB MB MB MB MA MB MA MB MA MA MA MA MA MA MA MB MB MA MA MA MB MAMB MB MB MB MB MA MA MA MB MA MB MB MA MA MA MA MA MB MB MB MB MA MA MA MA MAMB MA MB MB MA MA MA MB MA MB MA MB MB MB MA MB MA MA MA MA MA MB MB MB。

轮胎周长等于2108毫米，胎面宽度为195毫米。所制造的轮胎的胎面的胎面花纹包括两种胎面花纹元件(MA，MB)，其以48个元件MA和36个元件MB分布。

下表概括了胎面花纹元件(MA，MB)的特征：

[表1]

	元件数量	节距(毫米)	面积空隙比	体积空隙比
					元件MA	NA＝48	21.9	40.2	28.7
元件MB	NB＝36	29.37	42.2	28.8

每一元件(MA，MB)的体积空隙比对应于空隙的体积与每一元件(MA，MB)的体积的比率。与元件(MA，MB)相关的面积空隙比以等同的方式定义。通过外推法，总体积空隙比TEV对应于空隙体积VE与胎面总体积VT的比率，使得TEV＝VE/VT。本发明的轮胎胎面的总体积空隙比TEV介于20％至40％之间，优选介于25％至35％之间。

发明人将胎面花纹元件的刀槽密度定义为：胎面花纹元件(MA，MB)的刀槽沿周向方向的投影长度(Lpx)之和与胎面花纹元件的节距(PA，PB)和胎面宽度(W)的乘积之比，全部乘以1000，使得：

其中(NA，NB)是每一胎面花纹元件(MA，MB)中刀槽的数目，Lpxi是相关元件的第i个刀槽的投影长度。

根据发明人，在(SDA，SDB)的定义中，分母对应于包括胎面花纹元件(MA，MB)的面积，使得刀槽密度表示胎面花纹元件(MA，MB)的边缘拐角在包围的表面积上的数量。密度越高，轮胎胎面包括的刀槽就越多，因此在湿地面和雪覆盖地面上的抓地力性能就越好。

每一胎面花纹元件(MA，MB)的刀槽密度(SDA，SDB)至少等于10mm^-1且至多等于70mm^-1。

根据胎面花纹元件的刀槽密度，可以推导出平均刀槽密度：

经构造，平均刀槽密度SD_平均至少等于10mm^-1且至多等于70mm^-1。

图2示出了本发明胎面10的展开图的简化选段，其中可以看到一系列具有节距(PA，PB)的元件(MA，MB)。胎面10是定向的，具有标记为25的有利行驶方向。穿过胎面的赤道平面的肋部80将胎面分成第一侧边缘24D和第二侧边缘24G。在胎面的每个端部处的部分ZB延伸一定的轴向宽度，所述轴向宽度占胎面的总宽度W的约25％上。胎面在其每个轴向端部处与胎侧接触，所述胎侧沿径向向内延伸直至胎圈。图2还示出了具有周向总体方向的纵向刀槽50，纵向刀槽的数量可因元件的不同而不同。刀槽50是包括限定平均平面53的壁(51，52)的切口。在胎面花纹元件(MA，MB)之间可以看到胎面40的底部。这些元件从底部40朝向胎面表面沿径向向外延伸一定的径向高度，所述径向高度对应于胎面花纹的高度，所述胎面花纹的高度略有变化，从胎面的中心朝向轴向端部减小。

胎面10的“边缘”24G、24D被理解为界定胎面10和胎侧60之间的边界的表面。这两个边缘24G、24D彼此相距与胎面10的宽度相对应的值W。

图3-A给出了具有整体标记1的轮胎的子午平面中的视图，更好地示出了胎面10的胎面花纹的高度，所述胎面10铺设在包括胎冠层(21，22，23)的胎冠20的顶上，首先是在胎面的径向内侧的环箍层21，接着是在环箍层21的径向内侧的代表工作层的两个交叉层(22，23)。轮胎1还包括胎体增强件70和两个旨在与轮辋接触的胎圈35，所述胎体增强件70由涂覆有橡胶组合物的增强件组成。所述胎体增强件70连接两个胎圈35并包括主分支31，该主分支31缠绕环形增强结构33以形成卷边32。胎侧60将胎圈35连接至胎面10。

图3-B、图3-C和图3-D是刀槽50的图3-A中圈出部分的放大图，以便示出刀槽50的壁(51，52)及其平均平面53。刀槽的深度h总是小于胎面花纹的高度Hsre。

更具体地，刀槽50的平均平面53可以在图3-D中看到。点M位于所述平均平面53与胎面表面15的相交处，此处在子午平面中可见。平均表面15的外法线Npsup与所述平均平面53形成角度α。将与胎面表面15处的点M相切的方向表示为Tpsup。

关于胎面的材料，其组成整理于下表2：

[表2]

用于本发明轮胎且在该实施例中使用的胎面配混物基于丁苯橡胶(弹性体)。将增塑剂(增强树脂)掺入组合物中以促进配混物的加工性。该配混物还包含硫化剂、硫、促进剂和保护剂。

表3汇总了在23℃、应变幅度10％下测量的相关机械性能和粘弹性能：

[表3]

	G’(MPa)	G”(MPa)	Tan(δ)_max
				胎面配混物	1.82	0.64	0.367

对本发明的轮胎进行测试以突出由本发明提供的性能。将这些测试的结果与在对照轮胎T上获得的结果进行比较。

对照T是常规设计的轮胎，其包括的胎面花纹在侧部上没有纵向刀槽。所述胎面由适合冬季使用的材料制成。

在雪覆盖地面上的横向抓地力的测试包括对车辆在雪覆盖的环道上的每圈计时。单圈时间越短，轮胎的性能越好。

在雪覆盖地面上的纵向抓地力、在湿地面上的纵向抓地力以及轮胎噪音的测试按照UNECE/R117法规的规定进行。

在干地面上的抓地力的测试包括对配备有ABS系统的车辆进行制动测试。停车距离越短，轮胎的性能越好。

大于(或小于)100％的结果表明所考虑的性能方面的改进(或减弱)。

所得结果汇总于下表4中：

[表4]

本发明的轮胎实现了在雪覆盖地面上的抓地力之间的期望折衷，而且没有显著损害在干地面上的抓地力。轮胎噪音得到控制，保持在与法规R117的类型测试认证阈值一致的水平，并且在湿地面上的抓地力得益于纵向刀槽，相比于对照T处于更高的水平。

Claims

1.一种包括胎面(10)的轮胎，所述胎面旨在通过胎面表面(15)与地面接触：

-所述胎面(10)包括凸起元件，所述凸起元件组织成至少两种胎面花纹元件(MA，MB)，所述胎面花纹元件至少部分地通过切口(30)彼此分隔开，并且从底表面(40)沿径向向外延伸最大径向高度Hsre直至胎面表面(15)，所述最大径向高度Hsre至少等于6毫米；

-沿着胎面表面(15)的切口的路径限定平均几何轮廓，所述平均几何轮廓位于距由所述切口的壁形成的边缘拐角的平均距离处；

-在轮胎的子午截面中，点M限定在平均几何轮廓(53)与胎面表面(15)的相交处；在该点M处，Npsup为胎面表面(15)的外法线；

-存在与胎面花纹元件MA(或MB)相关联的节距PA(或PB)，胎面花纹元件的节距是在轮胎的圆周上所测量的该胎面花纹元件上的点与该点在行驶方向上紧邻的下一个胎面花纹元件上的平移图像之间的距离；

-每个胎面花纹元件(MA，MB)包括第一侧部(ZB)，所述第一侧部(ZB)自胎面的边缘(24G，24D)的一个轴向端部延伸至多等于胎面轴向宽度(W)的25％的轴向宽度；

-纵向刀槽为胎面花纹元件(MA，MB)的至少侧部(ZB)中的切口，其中界定所述刀槽的材料壁之间的距离小于或等于2毫米并且所述刀槽的深度大于或等于1毫米；

其特征在于，每个第一侧部(ZB)包括至少一个纵向刀槽(50)，所述至少一个纵向刀槽(50)在胎面表面上的路径是与周向方向(XX')形成角度β的平均平面(53)，该角度的绝对值介于0°至20°的范围内；所述至少一个纵向刀槽(50)的所述平均平面(53)与外法线(Npsup)形成角度α，该角度介于3°至55°的范围内，所述角度α从法线方向Npsup朝向平均平面(53)定向；所述至少一个纵向刀槽(50)沿周向方向(XX')在所有第一侧部(ZB)上的投影长度之和介于在赤道平面中所测量的轮胎周长的0.5倍至5倍之间。

2.根据权利要求1所述的轮胎，其中，角度α介于5°至55°的范围内，优选介于7°至55°的范围内。

3.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎，其中，角度β介于5°至15°的范围内，优选介于7°至10°的范围内。

4.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎，其中，每个第一侧部(ZB)包括至少两个纵向刀槽(50)，优选三个纵向刀槽(50)，还更优选四个纵向刀槽(50)。

5.根据权利要求4所述的轮胎，其中，纵向刀槽(50)的角度β是不同的，使得角度β从胎面(10)的边缘(24G，24D)朝向中心(C)增大。

6.根据权利要求4所述的轮胎，其中，侧部(ZB)的两个连续的纵向刀槽(50)之间的轴向距离介于3毫米至17毫米之间，优选4毫米至12毫米之间，还更优选5毫米至8毫米之间，两个连续的纵向刀槽(50)之间的轴向距离是两个最近端部之间的距离。

7.根据权利要求4所述的轮胎，接地面由轮胎的那些点限定，所述那些点在所述轮胎被标称压力下的负荷压缩时与地面接触，所述负荷和压力是根据ETRTO(欧洲轮胎和轮辋技术组织)指定的，其中，对于至少一种胎面花纹元件(MA)或(MB)，侧部(ZB)的在轴向最外侧并与地面接触的纵向刀槽(50)位于距离接地面的第一周向边缘至多10毫米的位置处，更优选地在3毫米至5毫米之间的位置处。

8.根据前一权利要求所述的轮胎，其中，对于至少一种胎面花纹元件(MA)或(MB)，侧部(ZB)的在轴向最内侧并与地面接触的纵向刀槽(50)位于距离接地面的第一周向边缘至多60毫米的位置处，更优选至多50毫米的位置处。

9.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎，其中，侧部(ZB)的纵向刀槽(50)的深度h在胎面花纹的最大径向高度Hsre的20％至80％之间，优选30％至50％之间。

10.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎，刀槽的宽度是所述刀槽的两个壁之间的轴向距离，其中，侧部(ZB)的纵向刀槽(50)的宽度介于0.3毫米至2毫米之间，优选介于0.4毫米至1毫米之间。

11.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎，总体积空隙比TEV对应于空隙体积VE与胎面总体积VT的比率，使得TEV＝VE/VT，其中，胎面的总体积空隙比TEV介于20％至40％之间，优选介于25％至35％之间。

12.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎，所述胎面形成接地面AC，当所述轮胎行驶时，所述轮胎在所述接地面AC中与地面接触，并且胎面花纹元件的一部分还在所述接地面AC中形成接触表面SC，从而确定胎面的面积空隙比TES：其中，TES介于0.35至0.6的范围内，优选TES至少等于0.38，还更优选TES至少等于0.4。

13.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎，其中，第一胎面花纹元件(MA)的节距PA除以第二胎面花纹元件(MB)的节距PB的比率PA/PB至少等于0.60且至多等于0.90。

14.根据前述权利要求中任一项所述的轮胎，所述胎面包括至少第三胎面花纹元件MC，所述第三胎面花纹元件MC具有相关的节距PC，PB小于PC，其中，节距PB/PC的比率大于或等于节距PA/PB的比率。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的轮胎，其中，所述胎面的橡胶材料的组合物具有介于-40℃至-10℃之间，优选介于-35℃至-15℃之间的玻璃化转变温度Tg，以及在60℃下测得的介于0.5MPa至2MPa之间，优选介于0.7MPa至1.5MPa之间的复数动态剪切模量G^*。