CN114867618B - 改善噪声的胎面 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了轮胎的胎面，该胎面具有接触面，该接触面设有通向该接触面并限定多个接触元件的至少一个周向花纹沟和多个横向花纹沟，该接触面包括中心区域和定位于该中心区域的两个轴向侧的一对肩部区域，该胎面在多个接触元件中设有至少一个压缩性接触元件，由至少一个周向花纹沟的中心和限定所述压缩性接触元件的多个横向花纹沟的中心所包围的单元区域内的压缩性接触元件的体积空隙率至少等于25％，被定义为压缩性接触元件的旨在与地面接触的表面除以压缩性接触元件的旨在与地面接触的表面与压缩性接触元件的接触空气的表面面积之和的比例的尺寸比最多等于70％。

Description

改善噪声的胎面
技术领域
本发明涉及一种轮胎的胎面，特别是涉及一种提供噪声性能改善的轮胎胎面。
背景技术
近年来，从乘员的舒适性和环境考虑的角度来看，车辆的高级化和质量的改善导致了车辆的电气化，以期望能够减少各种噪声。
众所周知，来自轮胎的噪声包括各种成分，即来自外部噪声的成分和来自内部噪声的成分。内部噪声包括在滚动期间由于胎面部分的激励而产生的振动，该振动被传递到轮辋、轴、悬架和车体，然后作为噪声在车辆内部被听到。
为了改善这种噪声，众所周知，通过在胎面中放置相对柔软的橡胶来减少由于胎面部分的激励而产生的振动是有效的。已经提出了各种解决方案来改善这种噪声。
EP0827845公开了一种轮胎，该轮胎具有穿插在胎面层和带状增强材料之间的减硬橡胶部件，该减硬橡胶部件具有一定的硬度和几何形状，以使得相对于没有这种减硬橡胶部件的轮胎而言，胎面层上的最大纵向和横向接触应力有所降低。
WO2012119844公开了一种充气车辆轮胎，其胎面在径向方向上由两层不同的橡胶化合物(即，胎冠和胎基)组成，从轴向方向看，胎基至少具有径向向外的中心段和两个侧向段，组成两个侧向段的橡胶化合物与胎基的中心段相比在55℃下具有较低的动态弹性模量E'和较低的滞后性，以获得更低的滚动阻力而不恶化操控行为。
JP2000198319公开了一种充气轮胎，其胎面部分为两层结构，即冠胎面层和下胎面层，下胎面层由中心区域和从中心区域向外连续延伸的肩部区域构成，这些区域由彼此不同的橡胶组合物组成，中心区域布置有JIS-A硬度为65至80的橡胶层，肩部区域布置有JIS-A硬度为50至70的橡胶层。
JP2009286317公开了一种具有两层胎面(即，基部橡胶和冠部橡胶)的轮胎，基部橡胶被分为位于宽度方向中心处的中心基部橡胶段和位于中心基部橡胶段在宽度方向上的两个外侧的肩部基部橡胶段，中心基部橡胶段的动态弹性模量(E')在30℃下为8.0到18.0，肩部基部橡胶段的动态弹性模量(E')在30℃下为3.0到7.0。
EP2632744公开了一种多级轮胎胎面，该胎面具有两个或更多个磨损层，其中包括外部磨损层和一个或多个布置在外部磨损层下面的胎面厚度内的内部磨损层。一个或多个外侧花纹沟布置在外侧磨损层内，而一个或多个内侧花纹沟布置在一个或多个内侧磨损层中的至少一个内，该胎面的体积空隙率在未磨损状态下等于约0.25至0.40，在磨损状态下等于约0.25至0.40，并且在磨损状态下，外侧的、与地面接合的一侧沿着内侧磨损层之一布置，胎面的接触面比率在未磨损状态下等于约0.66-0.72，在磨损状态下等于约0.56-0.66，以便改善磨损轮胎性能，特别是在湿或雪条件下改善磨损轮胎性能，而不牺牲新的轮胎性能。
JP2018034728公开了一种充气轮胎，其包括胎面部分，该胎面部分包括位于轮胎赤道和胎面内侧边缘之间的内侧胎面区域以及位于轮胎赤道和胎面外侧边缘之间的外侧胎面区域，内侧胎面区域设有沿着轮胎周向方向连续延伸的第一主花纹沟和第二主花纹沟，外侧胎面区域设有多个不与其他花纹沟连通的凹槽，该凹槽包括多个深度等于或大于5mm的深底凹槽，深底凹槽在胎面部分的地面接触表面上的总开口面积等于或小于外侧胎面区域的表面面积的5％(该表面面积通过填满设置在该外侧胎面区域上的所有花纹沟和凹槽而获得)，以获得更好的干燥性能、潮湿性能和耐磨性。
JP2013159275公开了一种形成有陆地段的充气轮胎。胎面部分的轮胎内腔表面设有由发泡材料制成并沿着轮胎周边方向延伸的长片状声学阻尼器。在充气至正常内部压力的正常状态下，在包括轮胎旋转轴线在内的轮胎子午线部分处，陆地段轮辋装配成正常的轮辋，并具有位于声学阻尼器的轮胎径向方向的外侧的声学阻尼器重叠段M。声学阻尼器重叠段M在胎面表面和/或面向刀槽花纹的侧壁表面上设有由小孔组成的凹痕。
US5388625公开了一种具有中间周向平面的轮胎的胎面。该胎面包括围绕轮胎周向排列的多个胎面元件。该胎面还包括多个横向延伸的花纹沟。每个花纹沟将一对周向相邻的胎面元件分开。当垂直于胎面元件观察时，每个胎面元件都有一个面积惯性矩。每个面积惯性矩都有一对相对于中间周向平面的惯性基轴。不同胎面元件的任何一对惯性基轴之间的角度方向在40度或更小的预定角度范围内。
引文列表
专利文献
PTL 1：EP0827845
PTL 2：WO2012119844
PTL 3：JP2000198319
PTL 4：JP2009286317
PTL 5：EP2632744
PTL 6：JP2018034728
PTL 7：JP2013159275
PTL 8：US5388625
然而，在这些文件中披露的解决方案中，特别是由于橡胶材料的不可压缩性，对噪声性能的改善并不令人满意。同时，操控性能的下降也不是一个可接受的水平。因此，人们希望在保持合理的操控性能水平的同时，进一步改善噪声性能。
因此，需要一种轮胎的胎面，在改善或保持合理的操控性能水平的同时，进一步改善噪声性能。
定义：
“径向方向/方位”是垂直于轮胎旋转轴线的方向/方位。该方向/方位与胎面的厚度方向相对应。
“轴向方向/方位”是与轮胎旋转轴线平行的方向/方位。
“周向方向/方位”是与以旋转轴线为中心的任何圆相切的方向/方位。该方向/方位与轴向方向/方位和径向方向/方位都是垂直的。
“轮胎”是指所有类型的弹性轮胎，无论是否承受内部压力。
轮胎的“胎面”是指由侧向表面和两个主要表面限界的一定量橡胶材料，其中一个主要表面旨在轮胎滚动时与地面接触。
“花纹沟”是通过另一橡胶面/底部相连接的两个橡胶面/侧壁之间的空间，这两个橡胶面/侧壁在通常的滚动条件下它们之间不接触。花纹沟具有一定的宽度和深度。
“接触区块(印痕)”是指安装在ETRTO、JATMA或TRA等轮胎标准中确定的标准轮辋上在其额定压力和额定负荷下充气的轮胎的脚印。接触面的“宽度TW”是接触区块沿着轮胎旋转轴线的最大接触宽度。
“剪切储存模量G'”是在23℃、10Hz和10％的应变下测量的剪切储存模量。
因此，本发明的目的是提供一种轮胎的胎面，它在改善噪声性能的同时保持合理的操控性能水平。
发明内容
本发明提供了一种轮胎的胎面，所述胎面具有接触面，所述接触面具有宽度TW并旨在滚动期间与地面接触，所述胎面设有具有深度D并沿着周向方向延伸的至少一个周向花纹沟和大致沿着轴向方向延伸的多个横向花纹沟，所述至少一个周向花纹沟和所述多个横向花纹沟均通向所述接触面，所述至少一个周向花纹沟和所述多个横向花纹沟限定多个接触元件，所述胎面包括中心区域和定位于所述中心区域的两个轴向侧的一对肩部区域，所述胎面在所述多个接触元件中设有至少一个压缩性接触元件，所述压缩性接触元件包括多个压缩性元件，由所述至少一个周向花纹沟的中心和限定所述多个接触元件中的压缩性接触元件的多个横向花纹沟的中心所包围的单元区域内的所述至少一个压缩性接触元件的体积空隙率至少(最少)等于25％，被定义为所述压缩性接触元件的旨在与地面接触的表面(面积)除以所述压缩性接触元件的旨在与地面接触的表面(面积)(以外)与所述压缩性接触元件的接触空气的表面面积之和的比例的尺寸比(长宽比、纵横比)最多等于70％。
这种布置改善了噪声性能，同时保持了合理的操控性能水平。
由于胎面在多个接触元件中设有至少一个包括多个压缩性元件的压缩性接触元件，这样的压缩性接触元件可以通过多个压缩性元件吸收由于泊松效应而引起的变形，并限制由于构成胎面的橡胶材料的不可压缩性而引起的硬化。因此，能够改善噪声性能。
由于由所述至少一个周向花纹沟的中心和限定所述多个接触元件中的压缩性接触元件的多个横向花纹沟的中心所包围的单元区域内的至少一个压缩性接触元件的体积空隙率至少等于25％，压缩性接触元件可以确保有足够的空隙来吸收由于泊松效应而引起的变形。因此，能够有效地改善噪声性能。
如果单元区域内的至少一个压缩性接触元件的体积空隙率小于25％，则存在压缩性接触元件无法确保有足够的空隙来吸收由于泊松效应而引起的变形从而最终导致接触元件硬化并因此导致噪声性能改善不足的风险。通过将单元区域内的至少一个压缩性接触元件的体积空隙率设置为至少等于25％，可以有效地改善噪声性能。
单元区域内的至少一个压缩性接触元件的该体积空隙率优选至少等于28％，更优选至少等于30％。
由于被定义为所述压缩性接触元件的旨在与地面接触的表面除以所述压缩性接触元件的旨在与地面接触的表面与所述压缩性接触元件的接触空气的表面面积之和的比例的尺寸比最多等于70％，所以压缩性接触元件可以限制胎面的结构硬化(刚度)。因此，能够有效地改善噪声性能。
如果该尺寸比超过70％，则存在压缩性接触元件不能限制胎面的结构硬化从而最终使接触元件硬化并导致噪声性能改善不足的风险。通过将该尺寸比设置为最多等于70％，可以有效改善噪声性能。
该尺寸比优选最多等于60％，更优选地最多等于50％，更优选地最多等于40％。
在另一个优选的实施例中，所述胎面的轴向末端和最接近所述胎面的轴向末端的轴向最外侧的周向花纹沟的中心之间的所述一对肩部区域之一的宽度为所述宽度TW的10％至25％，所述压缩性接触元件位于所述一对肩部区域中的至少一个中。
如果所述一对肩部区域之一的宽度小于所述宽度TW的10％，则存在所述胎面上可用的压缩性接触元件的体积不足从而导致噪声性能改善不足的风险。如果所述一对肩部区域之一的宽度超过25％，则存在所述胎面上可用的压缩性接触元件的体积过大从而导致操控性能降低的风险。通过将所述胎面的轴向末端和最接近所述胎面的轴向末端的轴向最外侧的周向花纹沟的中心之间的所述一对肩部区域之一的宽度设置为所述宽度TW的10％至25％，并将所述压缩性接触元件定位在所述一对肩部区域中的至少一个中，能够改善噪声性能，同时保持合理的操控性能水平。
在另一个优选的实施例中，在所述一对肩部区域之一处包括所述压缩性接触元件的所述多个接触元件的体积空隙率的平均值至少等于25％，在所述一对肩部区域之一处包括所述压缩性接触元件的所述多个接触元件的尺寸比的平均值最多等于70％。
根据这种布置，由于所述一对肩部区域之一可以获得所述一对肩部区域中可用的压缩性接触元件的最大益处，所以可以有效改善噪声性能，同时保持合理的操控性能水平。
在另一个优选的实施例中，所述一对肩部区域内的所有接触元件都是压缩性接触元件。
根据这种布置，由于肩部区域可以得到肩部区域中可用的压缩性接触元件的全部益处，所以能够有效地改善噪声性能，同时保持合理的操控性能水平。
在另一个优选的实施例中，所述多个压缩性元件是通向所述接触面并向着所述胎面的径向内侧延伸的多个孔。
根据这种布置，由于孔可以有效地吸收由于泊松效应而引起的压缩性接触元件的变形，所以能够有效地改善噪声性能，同时保持合理的操控性能水平。
在另一个优选的实施例中，所述多个压缩性元件是通向所述接触面并沿着与所述胎面的轴向方向成非零角度的方向延伸的多个切口。
根据这种布置，由于切口没有直接通向胎面的外部(外侧)，所以能够改善噪声性能，特别是外部噪声性能。
在另一个优选的实施例中，所述多个压缩性元件中的至少一个压缩性元件包括位于所述压缩性元件的径向最内侧部分处的扩大部分。
根据这种布置，由于扩大部分可以有效地吸收由于泊松效应而引起的压缩性接触元件的变形，所以能够有效地改善噪声性能，同时保持合理的操控性能水平。
在另一个优选的实施例中，所述扩大部分的径向最内侧位于所述花纹沟的径向最内侧以下的水平处。
根据这种布置，由于扩大部分可以有效地支持压缩性接触元件的变形，所以能够有效地改善噪声性能，同时保持合理的操控性能水平。
在另一个优选的实施例中，所述一对肩部区域各自包括肩部橡胶层，所述肩部橡胶层具有厚度ts并由不同于构成所述胎面的橡胶组合物的肩部橡胶组合物制成，并且所述肩部橡胶组合物的剪切储存模量G'小于构成所述胎面的橡胶组合物的剪切储存模量G'。
根据这种布置，由于肩部橡胶层被包含在一对肩部区域中，而不是中心区域中，因此能够改善噪声性能，同时保持合理的操控性能水平，由于中心区域因与肩部区域相比具有较长的接触长度而对操控性能具有主要影响，所以操控性能的降低是有限的，并且由于肩部橡胶组合物的剪切储存模量G'比构成胎面的橡胶组合物的剪切储存模量G'小，所以肩部橡胶层可以在滚动期间有效减少胎面的激励。
在另一个优选的实施例中，所述肩部橡胶组合物的剪切储存模量G'小于或等于2.0MPa。
如果肩部橡胶组合物的剪切储存模量G'超过2.0MPa，则存在噪声性能改善不足的风险。通过将肩部橡胶组合物的剪切储存模量G'设置为小于或等于2.0MPa，肩部橡胶层可以有效地减少滚动期间胎面的激励。
发明的有利效果
根据上述布置，能够提供一种轮胎的胎面，该胎面在保持合理的操控性能水平的同时进一步改善噪声性能。
附图说明
本发明的其他特点和优点产生于以下参照所附附图的描述，这些附图作为非限制性示例显示了本发明的实施例。
在这些附图中：
[图1]图1是根据本发明的第一实施例的胎面的示意性平面图；
[图2]图2是沿着图1中的线II-II截取的示意性横截面图；
[图3]图3是根据本发明的第二实施例的胎面的示意性平面图；
[图4]图4是沿着图3中的线IV-IV截取的示意性横截面图；
[图5]图5是根据现有技术的胎面的示意性平面图；
[图6]图6是根据另一现有技术的胎面的示意性平面图。
具体实施方式
下面将参照附图对本发明的优选实施例进行描述。
将参照图1和图2描述根据本发明的第一实施例的轮胎的胎面1。
图1是根据本发明的第一实施例的胎面的示意性平面图。图2是沿着图1中的线II-II截取的示意性横截面图。图1中所示的胎面1是相对于沿着周向方向延伸的中心线C-C'划分的部分胎面的一半。
胎面1是具有尺寸235/45R18的轮胎的胎面并具有接触面21，该接触面21具有宽度TW，并旨在滚动期间与地面接触，并且设有具有深度D(如图2所示)并沿着周向方向延伸的至少一个周向花纹沟3以及大致沿着轴向方向延伸的多个横向花纹沟31，所述至少一个周向花纹沟3和所述多个横向花纹沟31都通向接触面21。所述至少一个周向花纹沟3和所述多个横向花纹沟31限定了多个接触元件4。胎面1包括包含中心线C-C'的中心区域22和定位于中心区域22的两个轴向侧的一对肩部区域23。
如图1所示，在多个接触元件4中，胎面1设有至少一个压缩性接触元件5，该压缩性接触元件5包括多个压缩性元件6。该多个压缩性元件6是通向接触面21并向胎面1的径向内侧延伸的多个孔61(如图2所示)。在胎面1的轴向末端和最接近胎面1的轴向末端的轴向最外侧的周向花纹沟3的中心之间的一对肩部区域23之一的宽度为宽度TW的10％至25％，压缩性接触元件5位于这对肩部区域23中的至少一个中。这对肩部区域23中的所有接触元件4都是压缩性接触元件5。在本实施例中，一对肩部区域23之一的宽度是宽度TW的19％，作为压缩性元件6的每个孔61的直径是2.0mm。
如图2所示，多个压缩性元件6中的至少一个压缩性元件6在该压缩性元件6的径向最内侧部分处包括扩大部分63。扩大部分63的径向最内侧部分位于花纹沟3的径向最内侧以下的水平处。与典型的子午线轮胎结构相同，胎体8(或胎壳)(即，轮胎的主体，可以有也可以没有用于抑制气压损失的内衬)以及帘布层7(或带)(即，以线缆或缆线或绳索的形式存在的金属或纺织品或其他材料的一个或多个橡胶涂覆层)在胎面1的径向内侧设置。在本实施例中，每个扩大部分63的宽度为3.0mm。
由至少一个周向花纹沟3的中心和限定多个接触元件4中的压缩性接触元件5的多个横向花纹沟31的中心所包围的单元区域51内的至少一个压缩性接触元件5的体积空隙率至少(最少)等于25％，被定义为压缩性接触元件5旨在与地面接触的表面(面积)除以压缩性接触元件5旨在与地面接触的表面(面积)(以外)与压缩性接触元件5接触空气的表面面积之和的比例的尺寸比(长宽比、纵横比)最多等于70％。在本实施例中，体积空隙率为34％，尺寸比为30％。
在一对肩部区域23之一处包括压缩性接触元件5的多个接触元件4的体积空隙率的平均值至少等于25％，在一对肩部区域23之一处包括压缩性接触元件5的多个接触元件4的尺寸比的平均值最多等于70％。
由于胎面1在多个接触元件4中设有至少一个包括多个压缩性元件6的压缩性接触元件5，这样的压缩性接触元件5可以吸收由于泊松效应引起的变形，并且由于多个压缩性元件6而限制了由于构成胎面1的橡胶材料的不可压缩性而引起的硬化(僵化)。因此，能够改善噪声性能。
由于由至少一个周向花纹沟3的中心和限定多个接触元件4中的压缩性接触元件5的多个横向花纹沟31的中心所包围的单元区域51内的至少一个压缩性接触元件5的体积空隙率至少等于25％，压缩性接触元件5可以确保有足够的空隙来吸收由于泊松效应而产生的变形。因此，能够有效地改善噪声性能。
如果单元区域51中的至少一个压缩性接触元件5的体积空隙率小于25％，则存在压缩性接触元件5不能确保有足够的空隙来吸收由于泊松效应而产生的变形从而最终使接触元件4硬化并导致噪声性能改善不足的风险。通过将单元区域51中的至少一个压缩性接触元件5的体积空隙率设置为至少等于25％，可以有效地改善噪声性能。
单元区域51中的至少一个压缩性接触元件5的该体积空隙率优选至少等于28％，更优选至少等于30％。
由于被定义为压缩性接触元件5旨在与地面接触的表面除以压缩性接触元件5旨在与地面接触的表面与压缩性接触元件5接触空气的表面面积之和的比例的尺寸比最多等于70％，压缩性接触元件5可以限制胎面的结构硬化(刚度)。因此，能够有效地改善噪声性能。
如果这个尺寸比超过70％，则存在压缩性接触元件5不能限制胎面1的结构硬化从而最终使接触元件4硬化并导致噪声性能改善不足的风险。通过将该尺寸比设置为最多等于70％，可以有效改善噪声性能。
这个尺寸比优选最多等于60％，更优选地最多等于50％，更优选地最多等于40％。
由于在胎面1的轴向末端和最靠近胎面1的轴向末端的轴向最外侧的周向花纹沟3的中心之间的一对肩部区域23之一的宽度为宽度TW的10％至25％，压缩性接触元件5位于一对肩部区域23中的至少一个中，因此能够改善噪声性能，同时保持合理的操控性能水平。
如果一对肩部区域23之一的宽度小于宽度TW的10％，则存在胎面1上可用的压缩性接触元件5的体积不足从而导致噪声性能改善不足的风险。如果一对肩部区域23之一的宽度超过25％，则存在胎面1上可用的压缩性接触元件5的体积过大从而降低操控性能的风险。
由于在一对肩部区域23之一处包括压缩性接触元件5的多个接触元件4的体积空隙率的平均值至少等于25％，而在一对肩部区域23之一处包括压缩性接触元件5的多个接触元件4的尺寸比的平均值最多等于70％，因此，由于一对肩部区域23之一可以获得一对肩部区域23中可用的压缩性接触元件5的最大益处，所以可以有效改善噪声性能，同时保持合理的操控性能水平。
由于一对肩部区域23中的所有接触元件4都是压缩性接触元件5，因此，由于肩部区域23可以获得肩部区域23中可用的压缩性接触元件5的全部益处，所以能够有效地改善噪声性能，同时保持合理的操控性能水平。
由于多个压缩性元件6是通向接触面21并向胎面1的径向内侧延伸的多个孔61，因此，由于孔61可以有效地吸收压缩性接触元件5因泊松效应而产生的变形，所以能够有效地改善噪声性能，同时保持合理的操控性能水平。
由于多个压缩性元件6中的至少一个压缩性元件6在该压缩性元件6的径向最内侧部分包括扩大部分63，因此，由于扩大部分63可以有效地吸收压缩性接触元件5由于泊松效应而产生的变形，所以能够有效地改善噪声性能，同时保持合理的操控性能水平。
由于扩大部分63的径向最内侧位于花纹沟3的径向最内侧以下，因此，由于扩大部分63可以有效地支持压缩性接触元件5的变形，所以能够有效地改善噪声性能，同时保持合理的操控性能水平。
体积空隙率可以通过使用发泡橡胶组合物来满足。优选地，构成胎面1的橡胶组合物是非发泡橡胶组合物。
作为压缩性元件6的孔61可以相对于径向方向有或没有角度地沿着直线、曲线或之字形的方式向胎面1的径向内侧延伸。
每个孔61的直径或深度可以彼此不同，并且可以包括或不包括扩大部分63。接触面21上的每个孔61的形状也可以彼此不同，可以是任何形状，例如圆形、三角形、长方形或多边形，或者在一个压缩性接触元件5内，这些孔可以是相同的。
单个压缩性接触元件5中的压缩性元件6的含量可以从一个压缩性接触元件5到另一个压缩性接触元件5而有所不同。
将参照图3和图4描述根据本发明的第二实施例的胎面71。图3是根据本发明的第二实施例的胎面的示意性平面图。图4是沿着图3中线IV-IV截取的示意性横截面图。除了图3和图4中所示的布置之外，该第二实施例的结构与第一实施例的结构类似，因此将参照图3和图4进行描述。
如图3所示，胎面71包括具有宽度TW(未显示)的接触面721、具有深度D(如图4所示)并沿着周向方向延伸的至少一个周向花纹沟73以及大致沿着轴向方向延伸的多个横向花纹沟731，所述至少一个周向花纹沟73和所述多个横向花纹沟731都通向接触面721。所述至少一个周向花纹沟73和所述多个横向花纹沟731限定了多个接触元件74。胎面71包括中心区域722和定位于中心区域722的两个轴向侧的一对肩部区域723。
如图3所示，在多个接触元件74中，胎面71设有至少一个压缩性接触元件75。压缩性接触元件75包括多个压缩性元件76。多个压缩性元件76是多个切口62，所述多个切口62通向接触面721，并沿着与胎面71的轴向方向成非零角度的方向延伸。在本实施例中，该非零角度为90度，每个切口62的宽度为1.5mm。
如图4所示，作为压缩性元件76的一些切口62在压缩性元件76的径向最内侧部分包括扩大部分763。一些切口62的径向最内侧或扩大部分763位于花纹沟73的径向最内侧以下的水平处。在本实施例中，扩大部分763的宽度为3.0mm。
如图4所示，一对肩部区域723各自包括肩部橡胶层25，该肩部橡胶层25具有厚度ts，并由不同于构成胎面71的橡胶组合物的肩部橡胶组合物制成，并且肩部橡胶组合物的剪切储存模量G'小于或等于2.0MPa。在本实施例中，肩部橡胶组合物的剪切储存模量G'为0.4MPa，而构成胎面71的橡胶组合物的剪切储存模量G'为2.3MPa。
由至少一个周向花纹沟73的中心和限定多个接触元件74中的压缩性接触元件75的多个横向花纹沟731的中心所包围的单元区域751内的至少一个压缩性接触元件75的体积空隙率至少(最少)等于25％，并且被定义为压缩性接触元件75旨在与地面接触的表面(面积)除以压缩性接触元件75旨在与地面接触的表面(面积)(以外)与压缩性接触元件75接触空气的表面面积之和的比例的尺寸比(长宽比、纵横比)最多等于70％。在本实施例中，体积空隙率为34％，尺寸比为30％。
由于多个压缩性元件76是通向接触面721并沿着与胎面71的轴向方向成非零角度的方向延伸的多个切口62，因此，由于切口62不直接通向胎面71的外部，所以可以改善噪声性能，特别是外部噪声性能。
切口62相对于胎面71的轴向方向的非零角度优选超过30度，更优选超过45度，更优选超过60度。
由于一对肩部区域723各自包括肩部橡胶层25，该肩部橡胶层25具有厚度ts，并由不同于构成胎面71的橡胶组合物的肩部橡胶组合物制成，并且肩部橡胶组合物的剪切储存模量G'小于或等于2.0MPa，因此，由于肩部橡胶层25被包含在一对肩部区域723中，而不是中心区域722中，因此能够改善噪声性能，同时保持合理的操控性能水平，由于中心区域722因与肩部区域723相比具有较长的接触长度而对操控性能具有主要影响，所以操控性能的降低是有限的，并且由于肩部橡胶组合物的剪切储存模量G'比构成胎面71的橡胶组合物的剪切储存模量G'小，所以肩部橡胶层25可以在滚动期间有效减少(降低)胎面71的激励。
由于肩部橡胶组合物的剪切储存模量G'小于或等于2.0MPa，肩部橡胶层25可以有效地减少滚动期间胎面71的激励。
如果肩部橡胶组合物的剪切储存模量G'超过2.0MPa，则存在噪声性能改善不足的风险。
带有或不带有扩大部分763的切口62的宽度、深度可以彼此不同，也可以在一个压缩性接触元件75内相同。
当胎面71全新时，肩部橡胶层25可以在接触面721上不可见。肩部橡胶层25可以设置在至少一个花纹沟73的深度D的50％的水平的径向下方。
中心区域可包括中心橡胶层，该中心橡胶层具有厚度tf并由不同于肩部橡胶组合物和构成胎面71的橡胶组合物的中心橡胶组合物制成，并且中心橡胶组合物的剪切储存模量G'可高于构成胎面71的橡胶组合物的剪切储存模量G'。中心橡胶层的厚度tf可以比肩部橡胶层25的厚度ts薄。
在中心区域包括中心橡胶层的情况下，中心橡胶组合物的剪切储存模量G'优选为构成胎面71的橡胶组合物的2至10倍，以改善操控性能，因为如果中心橡胶组合物的剪切储存模量G'小于构成胎面71的橡胶组合物的剪切储存模量G'的2倍，则存在由于中心橡胶组合物的模量相对不足而导致操控性能改善不足的风险，并且如果中心橡胶组合物的剪切储存模量G'大于构成胎面71的橡胶组合物的剪切储存模量G'的10倍，则存在操控性能改善不足的风险，因为过硬的中心橡胶组合物可能使轮胎难以压扁，从而导致接触区块(印痕)的长度变短，并因此导致产生的侧向(横向)力较小。
构成除中心橡胶层或肩部橡胶层25之外的胎面71的橡胶组合物的剪切储存模量G'可以小于或等于6.0MPa，以改善噪声性能，同时改善或至少保持合理的操控性能水平，因为如果构成除中心橡胶层或肩部橡胶层25之外的胎面71的橡胶组合物的剪切储存模量G'大于6.0MPa，则存在噪声性能改善不足的风险，因为即使设有肩部橡胶层25，胎面71本身也变得过硬。构成除中心橡胶层或肩部橡胶层25之外的胎面71的橡胶组合物的剪切储存模量G'优选小于或等于4.0MPa，更优选小于或等于3.0MPa。
本发明并不局限于所描述和所示的示例，在不离开其框架的情况下，可以对其进行各种修改。
图5是根据现有技术的一种胎面的示意性平面图。胎面101具有接触面1021、至少一个周向花纹沟103和多个横向花纹沟1031，所述至少一个周向花纹沟103和所述多个横向花纹沟1031都通向接触面1021。至少一个周向花纹沟103和多个横向花纹沟1031限定了多个接触元件104。单元区域1051被定义为由至少一个周向花纹沟103的中心和限定接触元件104的多个横向花纹沟1031的中心包围的区域。在该现有技术中，单元区域1051中的接触元件104的体积空隙率为17％，定义为接触元件104旨在与地面接触的表面除以接触元件104旨在与地面接触的表面与接触元件104接触空气的表面面积之和的比率的尺寸比为130％。
图6是根据另一现有技术的胎面的示意性平面图。胎面201具有接触面2021、至少一个周向花纹沟203和多个横向花纹沟2031，所述至少一个周向花纹沟203和所述多个横向花纹沟2031都通向接触面2021。至少一个周向花纹沟203和多个横向花纹沟2031限定了多个接触元件204。在胎面201的轴向最外侧区域中，设有多个切口2062，但没有多个横向花纹沟2031。在该现有技术中，胎面201的轴向最外侧区域的接触元件204的体积空隙率为17％，定义为胎面201旨在与地面接触的轴向最外侧区域的表面除以胎面201旨在与地面接触的轴向最外侧区域的表面与胎面201接触空气的轴向最外侧区域的表面面积之和的比率的尺寸比为50％。
示例
为了证实本发明的效果，制备了应用本发明的一种类型轮胎的示例以及其他类型轮胎的参考例和比较例。
本示例是设有上述第一实施例所述胎面的轮胎；一个肩部区域的宽度为胎面宽度TW的25％，构成胎面的橡胶组合物的剪切储存模量G'为2.3MPa。压缩性接触元件的体积空隙率为34％，压缩性接触元件的尺寸比为30％。参考例是设有如图5所示胎面的轮胎。比较例是设有如图6所示胎面的轮胎。
噪声性能测试：
未使用过的测试轮胎被安装在一辆2500cc后轮驱动车辆的所有四个车轮上。在一条笔直的风化沥青路上，车辆以80kph(公里每小时)的恒定速度行驶。使用定位在乘客靠近窗户的耳朵上的传声器测量车内噪声。计算0到500Hz之间的A加权声压级。
结果显示在表1中。在表1中，结果以与参考例的dB(A)差异来表示，数值越低说明性能越好。超过0.3dB(A)的改善可以被认为是“改善”。
操控测试：
使用平带式轮胎测试仪测量安装在标准轮辋上并充气到额定内部压力的未使用过的测试轮胎的转弯能力。在轮胎以80kph的恒定速度行驶时，施加460kg的负荷，测量滑移角±1°时的侧向力，并对在+1°和-1°时测量的侧向力的绝对值进行平均。
结果也显示在表1中。在表1中，结果用针对参考例为100的指数来表示，数字越大说明性能越好。在这个比较中，3点以内的差异可以被认为是合理的。
[表1]
示例1 比较例1 参考例1
体积空隙率(％) 34 17 17
尺寸比(％) 30 50 130
胎面橡胶的G'(MPa) 2.3 2.3 2.3
噪声性能(dBA) -1.0 -0.2 0.0
操控性能(指数) 99 102 100
通过改变轮胎内部结构，使肩部橡胶层如图4所示具有2种G'的肩部橡胶组合物，进行了同样的比较。结果显示在表2和表3中。
[表2]
示例2 比较例2 参考例2
体积空隙率(％) 34 17 17
尺寸比(％) 30 50 130
胎面橡胶的G'(MPa) 2.3 2.3 2.3
肩部橡胶的G'(MPa) 0.15 0.15 0.15
噪声性能(dBA) -0.5 0.0 0.0
操控性能(指数) 101 100 100
[表3]
从表1至表3可以看出，本实施例在改善噪声性能的同时，还改善或保持了合理的操控性能水平，这是现有技术中公开的胎面无法实现的。
附图标记列表
1、71 胎面
21、721 接触面
22、722 中心区域
23、723 肩部区域
25 肩部橡胶层
3、73 花纹沟
31、731 横向花纹沟
4、74 接触元件
5、75 压缩性接触元件
51、751 单元区域
6、76 压缩性元件
61 孔
62 切口
63、763 扩大部分
7、77 帘布层
8、78 胎体帘布层

Claims (10)

1.轮胎的胎面(1)，所述胎面(1)具有接触面(21)，所述接触面(21)具有宽度TW并旨在滚动期间与地面接触，所述胎面(1)设有具有深度D并沿着周向方向延伸的至少一个周向花纹沟(3)和大致沿着轴向方向延伸的多个横向花纹沟(31)，所述至少一个周向花纹沟(3)和所述多个横向花纹沟(31)均通向所述接触面(21)，所述至少一个周向花纹沟(3)和所述多个横向花纹沟(31)限定多个接触元件(4)，所述胎面(1)包括中心区域(22)和定位于所述中心区域(22)的两个轴向侧的一对肩部区域(23)，
所述胎面(1)在所述多个接触元件(4)中设有至少一个压缩性接触元件(5)，所述压缩性接触元件(5)包括多个压缩性元件(6)，由所述至少一个周向花纹沟(3)的中心和限定所述多个接触元件(4)中的压缩性接触元件(5)的多个横向花纹沟(31)的中心所包围的单元区域(51)内的所述至少一个压缩性接触元件(5)的体积空隙率至少等于25％，被定义为所述压缩性接触元件(5)的旨在与地面接触的表面除以所述压缩性接触元件(5)的旨在与地面接触的表面与所述压缩性接触元件(5)的接触空气的表面面积之和的比例的尺寸比最多等于70％，
所述胎面(1)的特征在于，所述多个压缩性元件(6)中的至少一个压缩性元件(6)包括位于所述压缩性元件(6)的径向最内侧部分处的扩大部分(63)。
2.根据权利要求1所述的胎面(1)，其中，所述胎面(1)的轴向末端和最接近所述胎面(1)的轴向末端的轴向最外侧的周向花纹沟(3)的中心之间的所述一对肩部区域(23)之一的宽度为所述宽度TW的10％至25％，并且其中，所述压缩性接触元件(5)位于所述一对肩部区域(23)中的至少一个中。
3.根据权利要求2所述的胎面(1)，其中，在所述一对肩部区域(23)之一处包括所述压缩性接触元件(5)的所述多个接触元件(4)的体积空隙率的平均值至少等于25％，并且其中，在所述一对肩部区域(23)之一处包括所述压缩性接触元件(5)的所述多个接触元件(4)的尺寸比的平均值最多等于70％。
4.根据权利要求2或3所述的胎面(1)，其中，所述一对肩部区域(23)内的所有接触元件(4)都是压缩性接触元件(5)。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的胎面(1)，其中，所述多个压缩性元件(6)是通向所述接触面(21)并向着所述胎面(1)的径向内侧延伸的多个孔(61)。
6.根据权利要求1至4中的任一项所述的胎面(1)，其中，所述多个压缩性元件(6)是通向所述接触面(21)并沿着与所述胎面(1)的轴向方向成非零角度的方向延伸的多个切口(62)。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的胎面(1)，其中，所述扩大部分(63)的径向最内侧位于所述花纹沟(3)的径向最内侧以下的水平处。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的胎面(1)，其中，所述一对肩部区域(23)各自包括肩部橡胶层(25)，所述肩部橡胶层(25)具有厚度ts并由不同于构成所述胎面(1)的橡胶组合物的肩部橡胶组合物制成，并且其中，所述肩部橡胶组合物的剪切储存模量G'小于构成所述胎面(1)的橡胶组合物的剪切储存模量G'。
9.根据权利要求8所述的胎面(1)，其中，所述肩部橡胶组合物的剪切储存模量G'小于或等于2.0MPa。
10.轮胎，其具有根据权利要求1至9中的任一项所述的胎面。
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