CN110621515A - 具有优化的胎冠和胎面的轮胎 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的是增加轮胎的耐久性,所述轮胎包括环箍增强件(5)和两个交叉的工作层(41、42),每个工作层(41、42)的断裂强度Rc至少等于30000N/dm。工作层包括由单根金属线或单丝构成的增强元件,所述单根金属线或单丝具有至少等于0.20mm且至多等于0.5mm的横截面。每个工作层的增强元件的密度至少等于100根丝线/dm且至多等于200根丝线/dm。轮胎还包括轴向外部切口(25)。胎面的两个轴向外部部分中的至少一个轴向外部部分包含橡胶材料,所述橡胶材料具有至少等于48且至多等于60的肖氏硬度。
Description
技术领域
本发明涉及客运车辆的轮胎,更具体地涉及这种轮胎的胎冠。
由于轮胎具有围绕旋转轴线旋转的几何形状,所以通常在包含轮胎旋转轴线的子午平面中描述轮胎的几何形状。对于给定的子午平面,径向、轴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。
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。
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,所述胎侧将胎冠连接至胎圈。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,沿径向位于胎冠的内侧并且连接两个胎圈。
轮胎的胎面在径向方向上由两个周向表面界定,其中径向最外的周向表面被称为胎面表面而径向最内的周向表面被称为胎面花纹底表面。此外,轮胎的胎面在轴向方向上由两个侧表面界定。胎面还由一种或多种橡胶配混物构成。表述“橡胶配混物”是指包含至少弹性体和填料的橡胶组合物。
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°和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至少一个环箍层,所述环箍层由与周向方向形成0°和10°之间的角度的增强元件构成,该环箍增强件通常(但是不一定)沿径向位于工作层的外侧。
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,并且形成通往胎面表面的空间。在胎面表面,缺口没有特征性主要尺寸。在胎面表面,刀槽或沟槽具有两个特征性主要尺寸:宽度W和长度Lo,使得长度Lo至少等于宽度W的两倍。刀槽或沟槽因此由至少两个主侧表面界定,所述至少两个主侧表面决定其长度Lo并且由底表面连接,两个主侧表面通过非零距离彼此隔开,所述非零距离被称为刀槽或沟槽的宽度W。
根据定义,刀槽或沟槽的定义如下:
·仅由两个主侧表面界定的刀槽或沟槽被称为开放式的,
·由三个侧表面(其中两个侧表面为决定切口长度的主表面)界定的刀槽或沟槽被称为盲槽,
·由四个侧表面(其中两个侧表面为决定切口长度的主表面)界定的刀槽或沟槽被称为双盲槽。
刀槽和沟槽之间的区别在于切口的两个主侧表面分离的平均距离值,即其宽度W。在刀槽的情况下,当刀槽进入轮胎与路面接触的接触斑块时,该距离适合于允许两个相互面对的主侧表面接触。在沟槽的情况下,在通常运行条件下该沟槽的主侧表面不能彼此接触。对于客运车辆轮胎,刀槽的该距离通常至多等于1毫米(mm)。周向沟槽是基本上沿周向方向的切口,其在轮胎的整个周长上基本连续。
更具体地,宽度W为沿着切口的长度并且沿着切口的介于第一周向表面和第二周向表面之间的径向部分所确定的平均距离,所述第一周向表面沿径向以1mm的径向距离位于胎面表面的内侧,所述第二周向表面沿径向以1mm的径向距离位于底表面的外侧,从而避免与两个主侧表面与胎面表面和底表面相交的结合部相关的任何测量问题。
切口的深度为胎面表面和切口底部之间的最大径向距离。切口深度的最大值被称为胎面深度D。胎面花纹底表面,或底表面,定义为胎面表面以等于胎面深度的径向距离沿径向向内平移的表面。
背景技术
在当前的可持续发展的背景下,节约能源并由此节约原材料是工业的关键目的之一。对于客运车辆轮胎,实现该目的的研究途径之一是如文献EP 0043563所述使用独立丝线或单丝代替胎冠增强件的各个层中通常用作增强元件的金属帘线,其中使用这种增强元件的双重目的是减轻重量并且降低滚动阻力。
然而,使用这种增强元件的缺点是会导致这些单丝在压缩下屈曲,使得轮胎呈现不足的耐久性,如文献EP2537686所述。如该同一文献所述,本领域技术人员提出胎冠增强件的各个层的特殊布局以及构成胎冠增强件的增强元件的材料的特定品质,从而解决该问题。
物理现象的详细分析表明,单丝的屈曲出现在切口下方的胎面的轴向最外部分,如文献JP 2012071791、EP2016 075729、EP 2016 075721、EP 2016 075725、EP 2016075741所述。该轮胎区域的具体特征在于,当车辆在弯曲路径中运行时经受高的压缩负载。单丝的抗屈曲性取决于切口的几何形状,因此证实了胎面花纹对单丝的耐久性具有出人意料的影响。
发明内容
因此,本发明的主要目的是通过设计合适的胎面来改进轮胎的耐久性,所述轮胎中工作层的增强元件由单丝构成。
该目的通过这样一种客运车辆轮胎来实现,所述客运车辆轮胎包括:
·胎面,其旨在通过胎面表面与地面接触,并且具有轴向宽度LT,
·所述胎面包括两个轴向外部部分,所述两个轴向外部部分各自具有至多等于轴向宽度LT的0.3倍的轴向宽度,并且包含至少一种旨在在运行期间与地面接触的橡胶材料M,
·至少一个轴向外部部分包括轴向外部切口,轴向外部切口形成通往胎面表面的空间并且由至少两个由底表面连接的被称为主侧表面的侧表面界定,
·所述轴向外部切口具有由胎面表面与底表面之间的最大径向距离限定的深度D,
·所述轮胎进一步包括沿径向位于胎面内侧的胎冠增强件,
·所述胎冠增强件包括工作增强件和环箍增强件,
·所述工作增强件由两个工作层构成,两个工作层各自包括包覆在弹性体材料中的增强元件,所述增强元件相互平行并且分别与轮胎的周向方向(XX')形成绝对值至少等于20°且至多等于50°并且层与层的符号相反的定向角度(A1、A2),
·每个帘布层中的所述增强元件由独立金属丝或单丝构成,所述独立金属丝或单丝具有横截面和断裂强度Rm,所述横截面的最小尺寸至少等于0.20mm且至多等于0.5mm,
·每个工作层中的增强元件的密度至少等于100根丝线/dm且至多等于200根丝线/dm,
·所述环箍增强件包括至少一个环箍层,所述环箍层所包括的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,
·每个工作层的断裂强度Rc至少等于30000N/dm,Rc的定义为:Rc=Rm*S*d,其中Rm为单丝的以MPa计的拉伸断裂强度,S为单丝的以mm2计的横截面积,并且d为所考虑的工作层中单丝的以单丝根数/dm计的密度,
·在两个轴向外部部分(LS1、LS2)的至少一个轴向外部部分中,至少一种旨在与地面接触的橡胶材料M具有至少等于48且至多等于60的肖氏硬度。
通常,主侧表面基本上是相同的形状,并且彼此以等于切口宽度W的距离间隔开。轴向外部部分中切口的宽度W越大,单丝对屈曲越敏感。然而,本发明改进了轮胎单丝的耐久性,而不论切口的宽度如何。
从机械操作的观点来看,增强元件的屈曲在压缩下出现。所述屈曲仅在工作层的沿径向位于胎面轴向最外部分的内侧的部位出现,因为在横向负载的情况下正是在该区域压缩负载最高。这些轴向最外部分各自的最大轴向宽度为轮胎胎面的总宽度的0.3倍。
屈曲是这样一种复杂且不稳定的现象,其能造成至少一个尺寸比主尺寸小一个数量级的物体(例如梁状物或壳状物)的疲劳断裂。单丝是这种横截面比其长度小得多的物体。当主尺寸受到压缩时开始所述现象。由于单丝几何形状的不对称性或者由于存在由单丝弯曲造成的横向力(对金属材料而言其为具有高度破坏性的应力负载),所述现象持续。这种复杂现象特别高度取决于边界条件、元件的可移动性、施加负载的方向以及源自该负载的变形。如果该变形基本上不在单丝主尺寸的方向上发生,则不会出现屈曲,在由橡胶配混物基质环绕的单丝(例如轮胎工作层的那些单丝)的情况下,负载通过单丝之间的橡胶配混物的剪切而被吸收。
而且,工作层的单丝的屈曲仅发生在胎面的最柔性部分中。这些部分可以对应于胎面的包括轴向外部切口的轴向外部部分。
在切口不位于轴向外部的情况下,在轮胎的横向负载情况下的压缩负载太低而不会引起屈曲。
轴向外部切口可以是任何形状:弯曲状、正弦曲线状、之字状,因此通过适当的设计,可以允许或可以不允许其主侧表面在运行期间的相对运动。为了防止切口的主侧表面的相对运动,创建如下所述的胎面花纹元件就足够了,所述胎面花纹元件使得当所讨论的运动将要发生时一个表面将抵靠另一个表面。如果将两个主侧表面设计为相互抵靠,则宽度小的切口、或沿刀槽长度呈之字形状或正弦曲线形状的刀槽就是这种切口的示例。如果刀槽的波状在深度方向上,则主侧表面的相对径向运动将被阻止。如果刀槽在其长度方向和深度方向上具有双波状,则两个运动将均被阻止。由于胎冠的大变形导致工作层的单丝屈曲,尤其是胎面花纹所允许的那些,所以对胎面花纹内运动的任何阻止均可以使得单丝的耐久性能改进。
所有这些切口设计参数均具有限制和缺点,例如:
·轮胎的固化模具的价格直接与模具元件的复杂度相关,这些模具元件也被称为刀槽刀片,会产生复杂的之字形或正弦曲线形的切口。
·对于在深度方向上起伏不平的切口,很难从固化模具中脱模,并且往往会保留模具的刀槽刀片。这种几何形状会在胎面中产生局部撕裂,使轮胎无法销售。
因此,有利的是找出除切口的几何形状设计以外的其它参数,用以改进轮胎的屈曲耐久性。此外,即使在使用所有这些切口几何形状的情况下,对于重载或非常轻质的轮胎而言,为了降低其原材料成本或改进其滚动阻力,有利的是能够通过另外的设计参数改进单丝的抗屈曲性。
为了实现这些目的,出人意料地,有利的是在两个轴向外部部分(LS1、LS2)的一者中,优选在胎面中负载最重的那个轴向外部部分中使用如下所述橡胶材料作为旨在与地面接触的材料,所述橡胶材料具有低刚度,亦即使得根据标准ASTM 2240或DIN 53505测得的肖氏硬度至少等于48且至多等于60。旨在与地面接触的材料为胎面的在轮胎处于崭新状态时或处于磨损状态但在轮胎法定安全磨损的条件下正常使用于车辆上时与地面接触的材料。
根据本发明,胎面的两个外部部分(LS1、LS2)中的一个或两个可以包含这种材料以及在胎面的特定部分上具有其它机械性能的其它橡胶材料,其目的例如是改进胎面的局部磨损或耐久性。根据本发明,如果目的仅仅是降低制造成本,则整个胎面可以由这种橡胶材料制成。
胎面的两个轴向外部部分会有可能包括一个或多个周向沟槽以便降低湿地面上打滑的风险。对于客运车辆轮胎,这些周向沟槽通常代表小宽度的接触斑块并且对单丝屈曲没有已知影响。
单丝可以具有任何横截面形状,已知椭圆形横截面相对于圆形横截面具有优势(即使当具有更小尺寸时),因为其在弯曲时的惯性更高并由此其抗屈曲性更高。在圆形横截面的情况下,最小尺寸对应于横截面的直径。为了保证单丝的疲劳断裂强度和位于单丝之间的橡胶配混物的抗剪切性,每个工作层的增强元件的密度至少等于100根丝线/dm且至多等于200根丝线/dm。密度意指工作层10厘米宽度内的单丝的平均数目,该宽度垂直于所考虑的工作层的单丝方向测得。相继增强元件之间的距离可以固定或可变。增强元件可以在制造过程中以层或条带的形式铺设或独立铺设。
此外,单丝的抗屈曲性还取决于轴向相邻丝线的抵抗性,其中一根开始屈曲能够通过正在屈曲的单丝周围的负载分布的影响而导致另一根屈曲。为了获得改进的耐久性能,适当的是不仅要注意单丝密度和直径条件,而且还要满足与工作层的强度有关的条件,亦即每个工作层的断裂强度RC需要至少等于30000N/dm,Rc的定义为:Rc=Rm*S*d,其中Rm为单丝的以MPa计的拉伸断裂强度,S为单丝的以mm2计的横截面积,并且d为所考虑的工作层中单丝的以单丝根数/dm计的密度。
对于未强加特定安装方向的轮胎,一种解决方案涉及将本发明施用于胎面的两个轴向最外部分。
对于强加特定安装方向的轮胎,一种选择是将本发明仅施用于胎面的位于车辆外侧的轴向最外部分。
客运车辆轮胎的胎面花纹通常是基本上对称的或基本上反对称的或基本上不对称的。
胎面的旨在与地面接触的橡胶材料M是柔性的,即使得其肖氏硬度至少等于48且至多等于60,该橡胶材料M通常会因其柔性而在磨损性能方面是不利的。然而,这种柔性橡胶材料可以具有低滞后性的特征,即具有在23℃下测得的至少等于0.12且至多等于0.30的动力学性能tan(δ)max。
根据标准ASTM D 5992-96在粘度分析仪(Metravib VA4000)上测量动力学性能tan(δ)max。记录在23℃经受10Hz频率下的简单交变正弦剪切应力的硫化组合物样品(厚度为4mm并且横截面为400mm2的圆柱状测试试样)的响应。从0%至50%(向外循环),然后从50%至0%(返回循环)进行应变幅度扫描。对于返回循环,测得所观察到的tan(δ)的最大值tan(δ)max。在23℃下tan(δ)的值越低,轮胎的滚动阻力越好。
与合适的胎面花纹相关联的该特性可以使得改进滚动阻力。由于单丝的使用旨在减轻重量并改进滚动阻力,因此对于本发明有利的是使用具有这种滞后性能的橡胶材料。
有利的是轴向外部切口沿轴向通往胎面的轴向外部部分的外侧,从而使得如果在湿路面上运行,则能够将存储在切口中的水移出到接触斑块的外侧。
优选地,当胎面包括至少一个周向沟槽时,轴向外部切口沿轴向通往胎面的周向沟槽的内侧,从而使得如果在湿路面上运行,则能够将存储在切口中的水移出到主储水装置。
对于抓地性而言有利的是,胎面的轴向外部部分中的至少一个轴向外部部分具有深度与胎面的厚度相似的切口以确保在磨损状态下轮胎的抓地性能,亦即具有深度D至少等于5mm并且在轮胎的周向方向(XX')上以至少等于4mm的周向间距P隔开的切口。周向间距为在胎面中所考虑的轴向最外部分上在两个周向相继的轴向外部切口的平均线性轮廓之间的平均周向距离。通常,轮胎胎面可以具有明显可变的周向间距从而限制路面噪声。
为了抓地性能,还优选的是轴向外部切口在轮胎的周向方向(XX')上以至多等于50mm的周向间距P隔开,从而避免切口的密度过低,导致抓地性能不足。
一种优选的解决方案是将轴向外部切口桥接。切口中的橡胶桥对应于该切口深度的局部减小。该解决方案使得可以限制主侧表面在所有方向上的相对运动。另一方面,它们具有如下缺点:妨碍压平,因此对滚动阻力不利并且抵制水在切口底部中的流动。为了使压平更容易并因此改进滚动阻力,橡胶桥可以具有刀槽。
优选地,轴向外部切口的深度D至多等于8mm,以防止胎面花纹过度柔性以及在磨损和滚动阻力方面的性能损失。
特别有利的是在轴向外部切口的底表面与胎冠增强件之间的径向距离D1至少等于1mm。这是因为该最少量的橡胶材料保护胎冠免于被障碍物、石头或地面上铺设的任何碎片攻击和刺穿。
优选的是在轴向外部切口的底表面与胎冠增强件之间的径向距离D1至多等于3.5mm,从而获得在滚动阻力方面表现良好的轮胎。
特别是针对在噪声方面的性能,一种优选的解决方案是所有轴向外部切口都是刀槽。
有利地,胎面的两个轴向外部部分各自的轴向宽度(LS1、LS2)至多等于胎面的轴向宽度LT的0.2倍。
优选地,每个工作层均包括由单独的金属丝或单丝构成的增强元件,所述单独的金属丝或单丝的横截面的最小尺寸至少等于0.3mm且至多等于0.37mm,这构成目标性能方面(重量减轻和工作层的增强元件的屈曲耐久性)的最佳平衡。
一个优选方案是每个工作层包括增强元件,所述增强元件与轮胎的周向方向(XX’)形成至少等于22°且至多等于35°的角度,这构成轮胎行为和轮胎耐久性能之间的最佳折衷。
有利的是每个工作层中的增强元件的密度至少等于120根丝线/dm且至多等于180根丝线/dm,从而保证增强元件之间的在剪切下工作的橡胶配混物的耐久性及其拉伸耐久性和压缩耐久性。
工作层的增强元件可以为直线的或可以为非直线的。所述增强元件可以以正弦曲线状、之字状或波纹状预成形,或者沿行螺旋。工作层的增强元件由钢(优选碳钢,例如“钢帘线”型帘线中使用的碳钢)制成,当然也有可能使用其它钢(例如不锈钢)或其它合金。
当使用碳钢时,其碳含量(钢的重量%)优选在0.8%至1.2%的范围内。本发明特别适用于被称为“SHT”(“Super High Tensile”)的极高强度、被称为“UHT”(“Ultra HighTensile”)的超高强度、或“MT”(“Mega Tensile”)钢帘线型的钢。碳钢增强体则具有优选高于3000MPa,更优选高于3500MPa的拉伸断裂强度(Rm)。它们的总断裂伸长(At)(其是弹性伸长和塑性伸长的总和)优选大于2.0%。
就钢增强体而言,用Rm表示的断裂强度(以MPa计)和用At表示的断裂伸长(以%计的总伸长)的测量根据1984年的ISO标准6892在张力下进行。
所使用的钢,无论其具体是碳钢还是不锈钢,其本身可以涂布有金属层,所述金属层例如改进了钢单丝的可加工性或增强体和/或轮胎本身的磨损性能,例如粘合、耐腐蚀或抗老化的性能。根据一个优选的实施方案,所使用的钢涂布有一层黄铜(Zn-Cu合金)或一层锌;将回顾的是,在制造丝线的过程中,黄铜或锌涂层使得丝线更容易拉制,并且使得丝线更好地粘合至橡胶。然而,增强体可以覆盖有除了黄铜或锌之外的金属的薄层,所述薄层例如具有改进这些丝线的耐腐蚀性和/或其对橡胶的粘合性的功能,例如Co、Ni、Al的薄层,以及Cu、Zn、Al、Ni、Co、Sn化合物的两种或更多种的合金的薄层。
优选地,至少一个环箍层的增强元件由织物制成,所述织物为脂族聚酰胺、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型,因为织物材料由于其质量轻和刚度高而特别适合这种使用。环箍层中的相继增强元件之间的距离可以固定或可变。增强元件可以在制造过程中以层或条带的形式铺设或独立铺设。
有利的是环箍增强件沿径向位于工作增强件的外侧从而保证工作增强件的良好耐久性。
附图说明
借助于图1至图3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本发明更容易理解:
-图1示出根据本发明的轮胎的一部分,特别是其结构及其胎面的立体图。
-图2示出穿过胎冠的子午截面并且示出胎面的轴向外部部分22和23及其宽度。
-图3A和图3B示出客运车辆轮胎胎面的两种径向外侧子午轮廓。
具体实施方式
图1示出轮胎的胎冠部分。轮胎包括胎面2,所述胎面2旨在通过胎面表面21与地面接触。在胎面的轴向外部部分22和23中,存在主要沟槽26,轴向外部切口包括刀槽24和沟槽25。轮胎进一步包括胎冠增强件3,所述胎冠增强件3包括工作增强件4和环箍增强件5,所述工作增强件包括两个工作层41和42。图1进一步示出双盲切口、盲切口、简单和复杂类型(即具有平行的侧表面,或者具有在切口的主方向或其深度上带有之字形或正弦曲线形部分的侧表面,以阻止两个侧表面的某些相对运动)的沿轴向通往外部或内部的切口。
图1在胎面的轴向外部部分22和23中沿轴向轴线(YY')示出仅位于轴向的轴向外部沟槽。实际上,该描绘仅仅是为了方便图1的可读性,取决于目标性能,尤其是湿抓地性方面的性能,可以使客运车辆的胎面中的轴向外部沟槽与轴向方向(YY')形成正负60°之间的角度。
图2示意性地示出穿过根据本发明轮胎的胎冠的子午截面。它特别示出了胎面的轴向外部部分22和23的宽度LS1和LS2,以及轮胎胎面的总宽度LT。还示出了沿着轮胎的子午截面测量的轴向外部切口24、25的深度D以及轴向外部切口24的底表面243与胎冠增强件3之间的距离D1。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。例如,轮胎的子午截面在周向方向上在胎面处具有约60mm的厚度。在两个胎圈之间的距离与安装在其轮辋上并且轻微充气的轮胎的距离保持相同的情况下进行测量。
在图3A和图3B中,确定了胎面的轴向边缘7,所述轴向边缘7使得可以测量胎面宽度。在图3A中,胎面表面21与轮胎的轴向外表面8相交,本领域技术人员容易确定轴向边缘7。在图3B中,胎面表面21与轮胎的轴向外表面8连续,在轮胎的子午截面上绘制了在朝向胎侧过渡的区域中在所述胎面表面上的任一点处与胎面表面的切线。第一轴向边缘7为所述切线和轴向方向YY'之间的角度β等于30°的点。当所述切线和轴向方向之间的角度J等于30°的点存在若干个时,采用的是径向最外的点。使用相同方法确定胎面的第二轴向边缘。
本发明人基于本发明针对的尺寸为205/55R16的轮胎进行了计算,所述轮胎充气至2巴的压力,包括含钢单丝的两个工作层,所述钢单丝的直径为0.3mm,以158根丝线/dm的密度分布并且与周向方向XX’形成分别等于25°和-25°的角度。单丝具有等于3500MPa的断裂强度Rm并且工作层各自具有等于39000N/dm的断裂强度Rc。轮胎包括在轮胎胎面的两个轴向外部部分上的轴向外部切口,所述两个轴向外部部分具有的轴向宽度等于胎面的轴向宽度的0.21倍。轴向外部切口的底表面与胎冠增强件之间的径向距离D1至少等于2mm。
对各种轮胎进行了计算。不符合本发明的轮胎A包括宽度等于5mm且深度等于6.5mm的沟槽。不符合本发明的该轮胎A的胎面中两个轴向外部部分的橡胶材料(旨在在运行期间与地面接触)是一种特征在于其高刚度能够实现磨损和行为性能之间的良好折衷的材料。这种橡胶材料的性能是等于67的肖氏硬度以及等于0.35的tan(δ)max。
根据本发明的轮胎B在所有方面均与轮胎A相同,不同之处在于根据本发明的该轮胎B的胎面中两个外部部分的橡胶材料(旨在在运行期间与地面接触)是一种特征在于其低刚度的材料:这种橡胶材料的性能是等于52的肖氏硬度以及等于0.17的tan(δ)max。
计算所使用的条件再现了弯道外侧的前轮胎(即客运车辆中负载最重的轮胎)的运行条件。模拟了两种情况,所述两种情况表示在0.3g和0.7g的侧向加速度下车辆转弯时由轮胎所经受的条件。在0.3g的横向加速度下,轮胎经受150daN的侧向负载(Fy)和568daN的垂直负载(Fz),外倾角为0.68°。在0.7g的横向加速度下,轮胎经受424daN的侧向负载(Fy)和701daN的垂直负载(Fz),外倾角为3°。在根据本发明的轮胎B中,旨在与地面接触的橡胶材料在胎面的两个轴向外部部分中的使用,使得在负载最重的单丝中针对两种应力负载水平所计算的应力的幅度相比于相同应力负载条件下对轮胎A所计算的这些相同应力负载减小了6.5%。
此外,与轮胎A相比,使用轮胎B的胎面的材料所带来的滚动阻力的改进至少等于15%。
Claims (14)
1.用于客运车辆的轮胎(1),所述轮胎(1)包括:
·胎面(2),其旨在通过胎面表面(21)与地面接触,并且具有轴向宽度LT,
·所述胎面(2)包括两个轴向外部部分(22、23),两个轴向外部部分(22、23)各自具有至多等于轴向宽度LT的0.3倍的轴向宽度(LS1、LS2),并且包含至少一种旨在在运行期间与地面接触的橡胶材料M,
·至少一个轴向外部部分(22、23)包括轴向外部切口(24、25),轴向外部切口(24、25)形成通往所述胎面表面(21)的空间并且由至少两个由底表面(243)连接的被称为主侧表面(241、242)的侧表面界定,
·所述轴向外部切口(24、25)具有由所述胎面表面(21)与所述底表面(243)之间的最大径向距离限定的深度D,
·所述轮胎进一步包括沿径向位于胎面(2)内侧的胎冠增强件(3),
·所述胎冠增强件(3)包括工作增强件(4)和环箍增强件(5),
·所述工作增强件(4)由两个工作层(41、42)构成,两个工作层(41、42)各自包括包覆在弹性体材料中的增强元件,所述增强元件相互平行并且分别与轮胎的周向方向(XX')形成绝对值至少等于20°且至多等于50°并且层与层的符号相反的定向角度(A1、A2),
·每个帘布层中的所述增强元件由单独的金属丝或单丝构成,所述单独的金属丝或单丝具有横截面和断裂强度Rm,所述横截面的最小尺寸至少等于0.20mm且至多等于0.5mm,
·每个工作层中的增强元件的密度至少等于100根丝线/dm且至多等于200根丝线/dm,
·所述环箍增强件(5)包括至少一个环箍层,所述环箍层所包括的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,
其特征在于,每个工作层(41、42)的断裂强度Rc至少等于30000N/dm,Rc的定义为:Rc=Rm*S*d,其中Rm为单丝的以MPa计的拉伸断裂强度,S为单丝的以mm2计的横截面积,并且d为所考虑的工作层中单丝的以单丝根数/dm计的密度,
在两个轴向外部部分(LS1、LS2)的至少一个轴向外部部分中,至少一种旨在在运行期间与地面接触的橡胶材料M具有至少等于48且至多等于60的肖氏硬度。
2.根据权利要求1所述的轮胎,其中,在两个轴向外部部分(LS1、LS2)的至少一个轴向外部部分中,至少一种旨在在运行期间与地面接触的橡胶材料M具有在23℃下测得的至少等于0.12且至多等于0.30的动力学性能tan(d)max。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的轮胎,其中,所述轴向外部切口(24、25)具有至少等于5mm的深度D并且在轮胎的周向方向(XX')上以至少等于4mm的周向间距P隔开。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的轮胎,其中,所述轴向外部切口(24、25)在轮胎的周向方向(XX')上以至多等于50mm的周向间距P隔开。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的轮胎,其中,所述轴向外部切口(24、25)的深度D至多等于8mm。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的轮胎,其中,所述轴向外部切口(24)的底表面(243)与所述胎冠增强件(3)之间的径向距离D1至少等于1mm。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的轮胎,其中,所述轴向外部切口(24)的底表面(243)与所述胎冠增强件(3)之间的径向距离D1至多等于3.5mm。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的轮胎,其中,所述胎面(2)的两个轴向外部部分(22、23)各自具有的轴向宽度(LS1、LS2)至多等于轴向宽度LT的0.2倍。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的轮胎,其中,每个工作层(41、42)包括由单独的金属丝或单丝构成的增强元件,所述单独的金属丝或单丝的直径至少等于0.3mm且至多等于0.37mm。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的轮胎,其中,每个工作层(41、42)包括增强元件,所述增强元件与轮胎的周向方向(XX')形成至少等于22°且至多等于35°的角度(A1、A2)。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的轮胎,其中,每个工作层(41、42)中的增强元件的密度至少等于120根丝线/dm且至多等于180根丝线/dm。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的轮胎,其中,所述工作层(41、42)的增强元件由钢制成,优选由碳钢制成。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的轮胎,其中,至少一个环箍层的增强元件由织物制成,优选由脂族聚酰胺、芳族聚酰胺或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者人造丝类型的织物制成。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的轮胎,其中,所述环箍增强件(5)沿径向位于所述工作增强件(4)的外侧。
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