CN105745093A - 轮胎 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种轮胎，其具有外部圆周，胎面(1)设置在轮胎的增强带束层(2)的径向外侧，所述增强带束层(2)本身在胎体增强件的外侧，所述胎面具有轴向半宽度L、平均径向深度E，并包括中心子午区域以及两个轴向端部区域，所述轴向端部称为宽度L/2的胎肩，所述胎面包括胎面表面，该胎面表面旨在与地面相接触，所述胎面包括在胎面的表面上形成的多个横向切口(9)以及多个周向切口(3a，3b，3c)，每个周向切口和横向切口具有平均径向深度E，至少一个周向切口在所述胎肩处具有：胎肩的平均横向曲率半径Rc，线性空隙比Tc，以及轴向宽度Le，所述周向切口与径向轴线ZZˊ隔开长度P，该径向轴线ZZˊ穿过轮胎的中心，横向切口在胎肩处具有：胎肩的平均横向曲率半径Rt，线性空隙比Tt，以及轴向宽度Lt。所述轮胎特征在于，所述线性空隙比Tc不低于0.8E/Rt，且不高于1.2E/Rt，所述线性空隙比Tt不低于0.8E/Rc，且不高于1.2E/Rc，Tc>Tt，并且Lc不低于0.2mm，且不高于1.5mm。

Description

轮胎
技术领域
本发明涉及一种轮胎，优选地涉及一种用于乘用车辆或者用于轻型货车的轮胎。
本发明涉及子午线轮胎或交叉帘布层轮胎。
背景技术
子午线轮胎已经逐渐应用到各个市场(特别是乘用车辆轮胎市场)中。其成功特别归功于这种径向结构的耐用性、舒适性以及较低的滚动阻力性能。
轮胎的主要部分为胎面、胎侧和胎圈。胎圈旨在与轮辋接触。在子午线轮胎中，构成轮胎的每个主要部分(即胎面、胎侧和胎圈)具有彼此非常不同的功能，因此具有公知的特定组成。
子午线轮胎基本上由胎体增强件进行增强，所述胎体增强件包括至少一个胎体帘布层，所述胎体帘布层相对于轮胎的周向方向具有基本上等于90°的角度。该胎体增强件在径向上在外部和在胎面下方被增强帘布层覆盖，所述增强帘布层形成带束层。
交叉帘布层轮胎与子午线轮胎的不同之处在于存在至少两个交叉的胎体帘布层，所述胎体帘布层相对于轮胎的周向方向形成非90°的角度。帘布层被称为“交叉的”，这是因为从一个帘布层到另一个帘布层角度的符号相反。
根据本发明，应回想轮胎的周向方向为包括在垂直于轮胎的旋转轴线并与轮胎的带束层增强件正切的平面中的方向。
在子午线轮胎出现之后，一些交叉帘布层轮胎也已经在胎面下方设置有带束层增强件。
在这两种类型的轮胎中，与地面直接接触的胎面具有的显著功能在于与道路接触且需要适应地面的形状。就胎侧本身而言，其吸收地面的不均匀性同时传递所需的机械力以便承受车辆的负载并允许车辆移动。
带束层增强件为增强件，其一方面需要相对于边缘变形具有足够刚性使得轮胎能够出现转向所需的转向推力，并且传递驱动扭矩或制动扭矩，另一方面需要在弯曲方面极为柔性，这样也就是意味着允许其平面的曲率发生变化以便提供轮胎与地面足够的接触表面积。
因此，带束层增强件通常具有复合结构，以允许对于相对较轻的重量提供所需的刚度。带束层增强件通常由至少两个成不同角度的帘布层组成，所述帘布层包括帘线形式的涂覆有橡胶的增强件。增强元件相对于周向方向从一个帘布层到另一个帘布层交叉且可以围绕该方向为对称或不对称。
这里使用如下定义：
-“纵向方向”：轮胎行驶的方向，
-“径向方向”:与轮胎的旋转轴线相交并与其垂直的方向，
-“周向方向”:与轮胎的圆周对应并由轮胎的行驶方向所限定的方向，
-“在…的径向内侧”：意指更靠近旋转轴线，
-“在…的径向外侧”：意指更远离旋转轴线，
-“赤道平面或正中平面”：垂直于轮胎的旋转轴线并将轮胎分为基本上相等的两半的平面，
-“轮胎的轴向或横向方向”：平行于旋转轴线的方向，
-“径向或子午平面”：包含轮胎的旋转轴线的平面。
文献EP0787601A1已经公开了一种轮胎胎面，该轮胎胎面特别包括几个总体为横向或周向定向的切口，所述切口分别限定平均周向空隙比和平均横向空隙比。
文献GB518601描述了一种轮胎，该轮胎包括与橡胶块交替的多个周向和横向切口，周向***切口非常靠近在一起。
文献EP2230102描述了一种轮胎，该轮胎包括两个主周向切口和几个较宽的横向切口，该主周向切口设置在胎面的从轴向端部起始测量的第一个四分之一处。
表述周向表示轮胎的***，更特别地，表示胎面的表面。
线性周向空隙比在径向方向限定并表示成胎面上的横向切口的表面面积与所述胎面的总表面面积的比值。根据文献EP0787601A1，该空隙比选择成使得所有横向切口在它们落入轮胎与地面接触的接触面内的时候被闭合。
即使在该文献中已经限定的空隙比可以实现滚动阻力显著的降低，但是仍然需要能够具有使轮胎保持滚动阻力的降低同时实现显著的重量减轻的胎面，从而获得燃料消耗的显著降低。
发明内容
因此，本发明的目标为一种轮胎，其具有外部圆周，胎面设置在轮胎的增强带束层的径向外侧，增强带束层本身在胎体增强件的外侧，所述胎面具有轴向半宽度L、平均径向深度E，并包括中心子午区域以及两个轴向端部区域，所述轴向端部称为宽度L/2的胎肩，并且所述胎面包括胎面表面，该胎面表面旨在与地面相接触，所述胎面包括在胎面的表面上开口的多个横向切口以及多个周向切口，每个周向和横向切口具有平均径向深度E，
-至少一个周向切口在所述胎肩处具有：
o胎肩的平均横向曲率半径Rc，
o线性空隙比Tc，以及
o轴向宽度Lc，所述周向切口与径向轴线ZZ'隔开长度P，该径向轴线ZZ'穿过轮胎的中心，
-横向切口在胎肩处具有：
o胎肩的平均横向曲率半径Rt，
o线性空隙比Tt，以及
o轴向宽度Lt，
本发明的特征在于，所述线性空隙比Tc大于或等于0.8E/Rt，且小于或等于1.2E/Rt，所述线性空隙比Tt大于或等于0.8E/Rc，且小于或等于1.2E/Rc，Tc>Tt，Lc大于或等于0.2mm，且小于或等于1.5mm。
轮胎的外部圆周表示胎面的总体线性长度。
胎面的轴向端部还称为“胎肩”。
表述“周向切口”意指在周向方向上形成的切口。表述“横向切口”意指在轴向方向上形成的切口。
每一个曲率半径Rc在轮胎的旋转中心与设置在两个连续的周向切口之间的橡胶块的中心之间测量。
每一个曲率半径Rt从不同的连续且互相正切的曲线部分处测量，该曲线部分设置在胎面的表面处。
根据本发明的胎面提供如下优点：其还确保轮胎较好的空气动力性能以及较好的湿滑地面抓地性能，并降低胎面的磨损率。
包括根据本发明的胎面的轮胎具有在4％至8％之间的胎冠偏差。
可以回想到胎冠偏差为比率H/2L，其中L为胎面的半宽度，所述胎面被限定为轮胎的接触面的宽度，所述轮胎为已安装并被充气至其公称压强且处于负载之下，H为胎面的径向高度，所述胎面的径向高度H在沿径向方向的轮胎的中心处且直至穿过沿所述接触面的纵向方向的端部的轴向轴线所限定。轮胎的圆形轮廓越明显，胎冠偏差越大。
根据本发明的轮胎的有点“圆形”的、变窄的且高度充气的轮廓使得地面压力朝着所述接触面的中心集中，从而特别地使得可以提高湿滑地面抓地性能。
作为优选，Tc大于或等于0.85E/Rt，且小于或等于1.15E/Rt，而Tt大于或等于0.85E/Rc，且小于或等于1.15E/Rc。
作为优选，在所述胎肩的径向外表面的至少90％之上，更优选地在所述胎肩的径向外表面的至少95％之上，Tt大于或等于0.85E/Rc，且小于或等于1.15E/Rc。
作为优选，至少一个胎肩包括两个周向切口，每个周向切口具有大体相同的宽度。
作为优选，轴向最外侧周向切口距离子午径向轴线ZZ'为半宽度L。
轴向最内侧周向切口距离子午径向轴线ZZ'为宽度Pa，该宽度Pa大于或等于0.6L，且小于或等于0.7L。
当所述胎面包括三个轴向对齐的周向切口的时候，中间的周向切口优选地距离子午径向轴线ZZ'为长度Pb，该长度Pb大于或等于0.75L，且小于或等于0.9L。
作为优选，子午中心区域中的径向深度在5mm至8mm之间。
作为优选，宽度Lt大于或等于0.2mm且小于或等于4mm。
作为优选，所述轮胎包括至少一个周向切口，所述周向切口的中心位于子午径向轴线ZZ'上。
作为优选，周向切口的宽度在6mm至10mm之间，所述周向切口的中心位于子午径向轴线ZZ'上。
作为优选，在中心子午区域上，在所述中心区域的径向外表面的至少90％之上，更优选地在所述中心区域的径向外表面的至少95％之上，横向线性空隙比Tt大于0.85E/Rc，且小于1.15E/Rc。
作为优选，所述轮胎充气至超过2.5巴的公称压强，优选充气至超过3巴且低于4巴的公称压强。
作为优选，胎肩区域的平均横向曲率半径Rt大于0.75L且小于0.85L并小于150mm，优选大于0.85L且小于L并小于75mm。
作为优选，包括根据本发明的胎面的轮胎包括胎冠增强帘布层，所述胎冠增强帘布层设置在胎体增强件的径向外侧或增强带束层的两个连续的帘布层之间。
胎冠增强帘布层优选相对于周向方向以65°至90°之间的角度设置。
增强带束层的帘布层为交叉帘布层且可以分别相对于周向方向具有20°至25°之间的角度。
根据本发明的轮胎以常规的方式安装在轮辋上并进行充气。
附图说明
下文中本发明将借助如下的示例和附图来进行描述，所述示例和附图仅以说明的方式给出，其中：
-图1显示了包括根据本发明的胎面的子午线轮胎的子午截面，
-图2A和图2B显示了横截面中的周向切口的不同截面，
-图3显示了从上方观察根据本发明的胎面的胎面花纹，
-图4显示了根据从对照轮胎、根据文献EP0787601A1的轮胎以及根据本发明的轮胎所获得的压强(以巴为单位)而变化的滚动阻力(RR)的变化的不同曲线。
具体实施方式
图1显示了在子午截面中的尺寸为165/70R16的轮胎的仅半个胎面，即位于包含所述轮胎的旋转轴线的截面的平面中。
附图标记全部为1的胎面设置在增强带束层2的径向外侧。胎面的一半宽度L等于61.2mm，径向外表面与增强带束层2之间的厚度E等于6.5mm(在崭新的时候)。所述一半宽度包括在最远的轴向端部与子午径向轴线ZZ'之间。
轴向端部位于胎面表面的切线与轴向方向之间的角度α(alpha)等于30°处的点处。
胎面的径向外表面包括在轴向方向YY'上间隔开的三个周向切口3a、3b以及3c。轴向最内侧的切口3a以等于37mm的长度Pa而与轴线ZZ'隔开。轴向最外侧的切口3c以等于57mm的长度Pc而与径向轴线ZZ'隔开。中间切口3b以等于47mm的长度Pb而与径向轴线ZZ'隔开。
切口3a具有6.5mm的深度以及等于316.5mm的曲率半径Rc1；切口3b具有6mm的深度以及等于315.5mm的曲率半径Rc2；切口3c具有5.8mm的深度以及等于309mm的曲率半径Rc3。
切口3a、3b以及3c分别具有1mm、1mm以及1.2mm的平均宽度。
胎面还包括设置在轴线ZZ'上的子午周向切口4。该切口具有等于6mm的深度以及等于8mm的宽度。
这些切口3a、3b、3c以及4将橡胶块5、6以及7分隔开。
胎面的径向外部半表面限定半个轮胎的轮廓。该轮廓的特征在于三个连续的且相互正切的曲线部分。这些曲线部分各自由横向曲率半径Rti以及取决于胎面的半宽度L的中心所限定。
这三个曲线部分的中心与橡胶块5、6以及7中的每一个的中心c1、c2以及c3相对应。这些曲线部分中的每一个的横向曲率半径分别为等于32mm的Rt1，等于122mm的Rt2以及等于350mm的Rt3。
每个曲线部分的中心c1、c2以及c3分别与径向轴线ZZ’间隔52mm、42mm以及18.5mm。
半胎面的周向切口的全部的线性空隙比Ei/Rt等于8％并比横向切口的全部的等于3％的线性空隙比E/Rc更大。因此横跨胎面的整个宽度的所有横向切口接近胎肩区域以及中心区域中的接触面，在该接触面中轮胎与地面接触。
中心区域的线性空隙比E/Rc优选地在2％至4％之间。
如图2A和2B所示，周向切口3可以为不同的几何形状。
图2A显示了大体为V形的横截面，其宽度L0对应于在崭新的时候的充气状态下在轮胎的胎面表面上所测量的周向切口的宽度，其深度h大于最大容许磨损高度从而使得无论胎面1的磨损程度如何其在接触面上都能完全地闭合。深度”h”可以在4mm至8mm之间。
图2B显示了等效的实施方案，其中切口的径向最内侧部分具有大体上圆形形状，该圆形形状具有等于0.25mm的半径r。
图3显示了根据本发明的用于尺寸为165/70R16轮胎的胎面花纹。该胎面花纹包括在胎面的每个轴向端部处的周向切口3a、3b、3c以及在胎面中心处的周向切口4。在切口3a与切口3b之间，切口3b与切口3c之间，或切口3b与胎面的最远轴向边缘之间，橡胶块6具有大约10mm的宽度“x”。在切口3a与切口4的中心之间，橡胶块7具有37mm的宽度“y”。胎面还包括径向设置的横向切口8，该横向切口8具有等于30mm的长度“l”以及等于3mm的厚度“e”。横向切口9与轴向轴线YY'成20°的角度。轴向半宽度L表示为位于胎面的轴向端部10与切口4的中心之间。
在图4中，曲线1、2和3利用参数为205/55R16的对照轮胎，根据文献EP0787601A1的尺寸为165/70R16的轮胎，以及根据本发明的尺寸为165/70R16的包括胎面的轮胎分别进行滚动阻力(RR)测试，所述滚筒阻力根据压强P(以巴为单位)的变化而变化。
这些曲线以如下方法获得。轮胎安装在轮辋上并充气至2.9巴(本发明及文献EP0787601A1)和2.1巴(对照轮胎)。所有轮胎承受相同的负载483daN。
然后将这些轮胎安装在测量机上，该测量机包括通过与驱动滚筒相接触而以给定速度来驱动车轮。
一旦车轮的速度达到稳定，马达就脱离且允许***自然地变慢。该方法包括测量***的减速以便由此推断出轮胎的滚动阻力。
从该图中可以看出，包括根据本发明的胎面的轮胎(曲线3)与对照轮胎相比滚动阻力降低10％，而相对于文献EP0787601A1的轮胎滚动阻力降低3％。
此外，根据本发明的胎面允许轮胎在湿滑地面上的测量制动、车辆的测量磨损以及测量空气动力阻力方面提供较好的性能。
示例1：在湿滑地面上的制动
这些结果通过将轮胎安装在乘用车辆上并以80km/h的稳定速度使车辆行驶而获得。对于每次测试，将车辆制动至20km/h的速度。测量制动距离。车辆包括四个同样的轮胎。参数为205/55R16的对照轮胎在6.5J16的轮辋上充气至2.5巴，根据本发明的轮胎(1)在5.5J16的轮辋上充气至3.3巴。结果以100为基数。任何比100更高的值表明对缩短制动距离的改进。结果示于如下表I中。
对照轮胎 100
本发明的轮胎 110
表I
特别地，轮胎的轮廓的圆形形状使得地面的压力朝着接触面的中心集中。这能够优化在湿滑地面上的抓地力。
示例2：磨损
通过将四个相同的轮胎安装在乘用车辆上并使其沿着预定的路线行驶而进行这些测量。对于每次测试，两台车辆以平行的相同的路线行驶。利用尺寸为165/70R16并充气至3.3巴的压强的轮胎(根据本发明)以及尺寸为205/55R16并充气至2.5巴的压强的对照轮胎进行测试。在磨损之前和之后，对轮胎进行称重，在磨损的过程中每隔一定间隔测量胎面花纹的深度。结果示于如下表II中。
对照轮胎 本发明的轮胎
质量损失 100 120
表II
该表格显示根据本发明的轮胎由于将其质量保留得更好而因此使得胎面磨损降低。
示例3：车辆的空气动力阻力的测量
进行如下测试：通过将轮胎安装在乘用车辆上并使车辆在滚筒道路模拟机上行驶同时使其受到平行于速度为120km/h的车辆的气流。该测试涉及测量轮胎的空气动力阻力。对照轮胎(参数为205/55R16)在6.5J16轮辋上充气至2.5巴，根据本发明的轮胎(165/70R16)在5.5J16轮辋上充气至3.3巴。结果示于如下表III中。
对照轮胎 本发明的轮胎
空气动力阻力 100 103
表III
该表显示根据本发明的轮胎的空气动力阻力得到提高。
示例4：侧偏刚度
利用包括能够承受横向负载(由轮胎所承担的)的滚动带的机器获得随着负载变化的侧偏刚度测量值。
这些测量值示于如下表IV中。
对照轮胎 本发明的轮胎
侧偏刚度 100 104
根据本发明的轮胎的侧偏刚度提高4％。

Claims (14)

1.轮胎，其具有外部圆周，胎面(1)设置在所述轮胎的增强带束层(2)的径向外侧，所述增强带束层(2)本身在胎体增强件的外侧，所述胎面具有轴向半宽度L、平均径向深度E，并包括中心子午区域以及两个轴向端部区域，所述轴向端部区域称为宽度为L/2的胎肩，所述胎面包括胎面表面，该胎面表面旨在与地面相接触，所述胎面包括在胎面的表面上开口的多个横向切口(9)以及多个周向切口(3a，3b，3c)，每个周向切口和横向切口具有平均径向深度E，
-至少一个周向切口在所述胎肩处具有：
o胎肩的平均横向曲率半径Rc，
o线性空隙比Tc，以及
o轴向宽度Lc，所述周向切口与径向轴线ZZ'隔开长度P，该径向轴线ZZ'穿过轮胎的中心，
-横向切口在胎肩处具有：
o胎肩的平均横向曲率半径Rt，
o线性空隙比Tt，以及
o轴向宽度Lt，
其特征在于，所述线性空隙比Tc大于或等于0.8E/Rt，且小于或等于1.2E/Rt，
所述线性空隙比Tt大于或等于0.8E/Rc，且小于或等于1.2E/Rc，
Tc>Tt，并且
Lc大于或等于0.2mm，且小于或等于1.5mm。
2.根据权利要求1所述的轮胎，其特征在于，Tc大于或等于0.85E/Rt，且小于或等于1.15E/Rt，并且Tt大于或等于0.85E/Rc，且小于或等于1.15E/Rc。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的轮胎，其特征在于，在所述胎肩的径向外表面的至少90％之上，更优选地在所述胎肩的径向外表面的至少95％之上，Tt大于或等于0.85E/Rc，且小于或等于1.15E/Rc。
4.根据权利要求1所述的轮胎，其特征在于，至少一个胎肩包括两个周向切口(3a、3b、3c)，周向切口中的每个具有大体相同的宽度。
5.根据权利要求1所述的轮胎，其特征在于，轴向最外侧的周向切口(3c)距离子午径向轴线ZZ'为半宽度L。
6.根据权利要求1所述的轮胎，其特征在于，轴向最内侧的周向切口(3a)距离子午径向轴线ZZ'为宽度Pa，该宽度Pa大于或等于0.55L，且小于或等于0.7L。
7.根据权利要求1所述的轮胎，其特征在于，当所述胎面包括三个轴向对齐的周向切口(3a、3b、3c)的时候，中间的周向切口(4)距离子午径向轴线ZZ'为长度Pb，该长度Pb大于或等于0.75L，且小于或等于0.9L。
8.根据权利要求1所述的轮胎，其特征在于，子午中心区域中的径向深度E在5mm至8mm之间。
9.根据权利要求1所述的轮胎，其特征在于，宽度Lt大于或等于0.2mm且小于或等于4mm。
10.根据权利要求1所述的轮胎，其特征在于，所述轮胎包括至少一个周向切口，所述周向切口的中心位于子午径向轴线ZZ'上。
11.根据权利要求10所述的轮胎，其特征在于，所述周向切口的宽度在6mm至10mm之间，所述周向切口的中心位于子午径向轴线ZZ'上。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的轮胎，其特征在于，在中心子午区域上，在所述中心区域的径向外表面的至少90％之上，更优选地在所述中心区域的径向外表面的至少95％之上，横向线性空隙比Tt大于0.85E/Rc，且1.15E/Rc。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的轮胎，其特征在于，所述轮胎充气至超过2.5巴的公称压强，优选充气至超过3巴且低于4巴的公称压强。
14.根据前述权利要求中的任一项所述的轮胎，其特征在于，胎肩区域的平均横向曲率半径Rt大于0.75L且小于0.85L并小于150mm，优选大于0.85L且小于L并小于75mm。
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