胎面具有含底切侧面的凹槽和增强元件的轮胎的制作方法

本发明涉及轮胎，更具体地涉及具有改进抓地性能的轮胎。

通常，轮胎是相对于旋转轴线成圆柱形几何形状的物体。轮胎包括两个用于安装在轮辋上的胎圈；轮胎还包括连接至胎圈的两个胎侧和胎冠，所述胎冠包括旨在与地面接触的胎面并且具有第一侧和第二侧，所述第一侧连接至两个胎侧中一个胎侧的径向外端，所述第二侧连接至两个胎侧中另一个胎侧的径向外端。

轮胎的构造通常通过对轮胎的构成部件在子午面(换而言之，包含轮胎旋转轴线的平面)中的描绘来描述。径向、轴向和周向方向分别表示垂直于轮胎的旋转轴线、平行于轮胎的旋转轴线和垂直于任何子午面的方向。在下文中，表述“沿径向”、“沿轴向”和“沿周向”分别表示“在轮胎的径向方向上”、“在轮胎的轴向方向上”和“在轮胎的周向方向上”。表述“沿径向位于内部或沿径向位于外部”表示“在径向方向上更接近或更远离轮胎的旋转轴线”。赤道平面是垂直于轮胎旋转轴线的平面，沿轴向设置成基本上在胎圈之间的中间处与胎面表面相交。表述“沿轴向位于内部或沿轴向位于外部”表示“在轴向方向上更靠近或更远离轮胎的赤道平面”。

背景技术：

众所周知，轮胎的胎面设置有胎面设计，所述胎面设计尤其包括胎面花纹块，所述胎面花纹块通过各种纵向的或周向的、轴向的或倾斜的主凹槽界定，各个花纹块还可以包括各种更细的狭窄的切口或刀槽。当在潮湿地面上行驶时，凹槽形成用于排水的通道；这些凹槽的壁也限定了胎面花纹块的边缘。

为了改进轮胎的抓地力，有利的是使用低刚度的胎面橡胶混合物，以便改进橡胶混合物与道路之间的接触率。这种类型的设计通常应用于竞赛轮胎，竞赛轮胎具有浅的胎面设计和较小体积的耐磨橡胶混合物。然而，对于乘用车轮胎，胎面深度必须足够大以确保令人满意的里程，并且胎面设计必须包括足够的凹槽以在潮湿地面上行驶时排水。对于乘用车轮胎而言，始终难以使用低刚度的橡胶混合物。胎面设计(即设计成使其适合于能够以令人满意的安全条件在潮湿地面上行驶的凹槽)的存在使得胎面非常柔软，这会损害车辆在转弯时的抓地力，因为在转弯时该轮胎不会在轴向方向上产生足够的推力。

为了在使用低刚度的胎面橡胶混合物的情况下提供改进的整体性能，fr3035616和wo2016/174100提出使用低硬度的胎面橡胶混合物并且通过在胎面中包括一个或多个具有三角形形状(在从子午横截面中观察时)的周向增强件来增强胎面，所述三角形的顶点沿径向向外定向。wo2016/202703提出通过添加ma10模量大于10mpa的橡胶混合物层来增加胎冠的刚度。

在另一个背景下，wo2015/036175提出了一种用于轮胎胎面的胎面设计，其中一些胎面的凹槽具有底切构造，即具有沿径向朝向内部逐渐增加的轴向宽度；这种胎面设计的目的是当轮胎磨损并且在浸水道路上行驶时，在轮胎和道路之间的接触区域中保持胎面设计优异的排水能力。不幸的是，这种类型的胎面设计导致漂移刚度和横向刚度的损失。wo2012/069603公开了一种轮胎，其在胎面和胎冠增强件之间具有一层低滞后橡胶混合物。该层在轮胎内侧相对于外侧具有较大的体积。

技术实现要素：

本发明涉及轮胎，所述轮胎包括胎面，所述胎面具有当轮胎滚动时和车道接触的接触表面，所述胎面包括至少一个周向增强元件，所述周向增强元件的子午横截面的至少一部分呈三角形，其顶点沿径向向外定向，所述周向增强元件由橡胶混合物组成，所述橡胶混合物的动态剪切模量g*大于胎面的主要橡胶混合物的动态剪切模量g*，所述胎面包括至少两个至少部分地沿周向延伸的凹槽，每个周向凹槽由凹槽底部界定并且沿轴向由两个侧面界定，所述胎面包括在两个凹槽之间形成的至少一个胎面花纹块，所述花纹块具有在基本上对应于凹槽底部的径向水平处测量的轴向宽度，其特征在于：

-至少一个侧面是底切，

-周向增强元件在轴向上相对于所述底切侧面布置在距离“d”处，所述距离“d”介于0和胎面花纹块的轴向宽度的15％之间，从位于磨损极限水平之上的径向水平沿径向从内向外至少延伸至等于胎面厚度“p”的5％的径向高度。

当使用具有底切的凹槽时(其本身已知的优点在于尽管轮胎磨损却仍然具有改进的排水能力保持性)，已知其缺点在于导致胎面横向刚度的降低，因此在轮胎动态行为方面性能不佳。本发明的一个优点在于，能够非常好地补偿由于一个或多个底切引起的刚度降低，从而能够提供既改进又随时间(即随轮胎的磨损)更耐用的性能。优选地，为了充分地增加轮胎的轴向刚度，周向增强元件由橡胶混合物组成，所述橡胶混合物的动态剪切模量g*至少为胎面的主要橡胶混合物的动态剪切模量g*的两倍。

有利地，本发明的教导适用于所有凹槽的两个侧面都被底切的轮胎。优选地，周向增强元件形成所述轴向底切侧面。在本发明的优选实施方案中，轮胎在至少一个凹槽的两侧上包括周向增强元件。在后一种情况下似乎有利的是，所述增强元件通过条带沿轴向连接，所述条带由与形成所述周向增强元件的橡胶混合物相同的橡胶混合物形成。还必须注意的是，在本发明的一个特定实施方案中，当轮胎全新时，周向增强元件与当轮胎滚动时胎面和车道接触的接触面齐平。然而，如果增强元件形成底切侧面，则有利的是，当轮胎全新时，周向增强元件与当轮胎滚动时胎面和车道接触的接触面不齐平。

优选地，形成增强元件的橡胶混合物具有大于5mpa，优选大于10mpa的动态剪切模量g*(在60℃、10hz和0.7mpa的交变剪切应力下测量)。

本发明更特别地涉及用于如下的轮胎：客运车辆、suv(运动型多用途车辆)、两轮车辆(特别是摩托车)或飞机或选自如下的工业车辆：货车、重型商用车辆(即地铁、大客车、重型道路运输车辆如卡车、拖拉机及其拖车)、越野车辆如农业设施或土木工程设施或搬运设施。

附图说明

现在将会参考附图描述本发明的主题，在附图中：

-图1高度示意性地描绘了根据本发明的第一个实施方案的轮胎的子午横截面；

-图2高度示意性地描绘了根据本发明的第二个实施方案的轮胎的子午横截面；

-图3高度示意性地描绘了根据本发明的第三个实施方案的轮胎的子午横截面；

-图4高度示意性地描绘了根据本发明的第四个实施方案的轮胎的子午横截面；

-图5高度示意性地描绘了根据本发明的第五个实施方案的轮胎的子午横截面；

-图6高度示意性地描绘了根据本发明的第六个实施方案的轮胎的子午横截面；

-图7高度示意性地描绘了根据本发明的第七个实施方案的轮胎的子午横截面；

-图8高度示意性地描绘了根据本发明的第八个实施方案的轮胎的子午横截面；

-图9高度示意性地描绘了根据本发明的第九个实施方案的轮胎的子午横截面；

-图10高度示意性地描绘了根据本发明的第十个实施方案的轮胎的子午横截面；

-图11高度示意性地描绘了根据本发明的第十一个实施方案的轮胎的子午横截面；

-图12高度示意性地描绘了根据本发明的第十二个实施方案的轮胎的子午横截面；

-图13高度示意性地描绘了根据本发明的第十三个实施方案的轮胎的子午横截面；

-图14高度示意性地描绘了根据本发明的第十四个实施方案的轮胎的子午横截面；

-图15高度示意性地显示了构成本发明一部分的增强元件的形状的变化。

具体实施方式

图1显示了轮胎1，所述轮胎1包括胎冠2和两个胎侧3，每个胎侧3连接至胎圈4。胎冠2的两侧连接至两个胎侧中的每个胎侧的径向外端。胎冠2包括胎面5。图1显示了赤道平面cp，该赤道平面cp垂直于轮胎的旋转轴线，位于两个胎圈4(胎圈4安装在轮辋上)之间的中间并且穿过带束增强件的中间；图1还借助于布置在胎面5正上方的箭头，来在赤道平面cp上显示轴向方向x、周向方向c和径向方向z。

每个胎圈包括胎圈线40。胎体帘布层41围绕每个胎圈线40缠绕。胎体帘布层41在径向上并且以本身已知的方式由帘线制成；在该实施方案中为纺织帘线；这些帘线基本上彼此平行地布置并且从一个胎圈延伸到另一个胎圈，使得它们与赤道平面cp形成80°和90°之间的角度。

胎面5包括多个胎面花纹块51。两个胎面花纹块通过凹槽7轴向分开，所述凹槽7至少部分地沿周向延伸，每个周向凹槽7的径向内部由凹槽底部71界定并且在轴向上由两个侧面72界定。至少一些所述胎面花纹块51包括至少一个周向增强元件(通常通过附图标记“8”表示，“8”之后加上后缀以表示不同的实施方案)；因此在图1中可见周向增强元件8-1。在图1中，单个胎面花纹块51中仅具有一个周向增强元件8-1。

每个凹槽7的两个侧面72被底切。“底切”的含义在本发明的上下文中必须指定。设α为基本上周向定向的凹槽的侧面相对于垂直于滚动表面的方向所形成的角度。当角度α满足如下条件时，侧面被称为底切：沿着垂直于滚动表面的方向沿径向从外向内(即朝向轮胎的旋转轴线)行进时，所述侧面在与凹槽轴向地相对的一侧远离所述垂直方向(即胎面的橡胶混合物从未被切割)。

胎冠2包括胎冠增强件6，所述胎冠增强件6包括两个带束帘布层61、62；胎体帘布层41也存在于胎冠中。非常传统地，带束帘布层61、62由彼此平行布置的金属帘线形成。以众所周知的方式，由胎体帘布层41的帘线和带束帘布层61、62的帘线形成的增强元件在至少三个不同的方向上定向以形成三角形。

按照惯例，胎面花纹块51的轴向宽度l51在对应于凹槽7的底部71的径向水平处测量。磨损极限由虚线twi标识。按照惯例，将胎面厚度“p”作为参考，胎面厚度“p”是在轮胎处于全新状态下的时候，在轮胎滚动时与车道接触的接触表面和径向最外带束帘布层62的径向外边缘之间测量的。有利地，在凹槽7的底部71的表面上出现的橡胶混合物的动态剪切模量g*与胎面的主要橡胶混合物的动态剪切模量g*相同。周向增强元件8-1在轴向上相对于所述底切侧面72布置在距离“d”处，所述距离“d”等于胎面花纹块51的轴向宽度l51的约10％。，该距离“d”基本上在周向增强元件8-1的整个径向高度“h”上，沿径向从内向外恒定地延伸。周向增强元件8-1的该径向高度“h”达到胎面厚度“p”的约75％。周向增强元件8-1不与当轮胎滚动时胎面和车道接触的接触面齐平。还必须注意的是，周向增强元件8-1在其底部处的轴向宽度l8-1等于胎面花纹块51的轴向宽度l51的约20％。

读者可以参考上述专利申请wo2016/174100的表1(第77段)，找到用于增强元件的橡胶组合物，其动态剪切模量g*(在60℃、10hz和0.7mpa的交变剪切应力下测量)等于30.3mpa。胎面的主要材料没有约束或限制，本发明与任何刚度和/或损耗因子值是兼容的。在特定的非限制性实施方案中，对于运动车辆的应用而言，本发明可以与用于胎面的主要材料一起使用，所述胎面的主要材料具有极低刚度的橡胶组合物，从而实现极高的抓地力水平。读者可以参考上述专利申请wo2016/174100的表2(第88段)，找到用于胎面主要材料的橡胶组合物，其动态剪切模量g*等于0.9mpa。

以下描述参考图2至图14说明了本发明的变体实施方案。在图中，所有共同元件具有相同的附图标记；在下面的描述中，仅描述了对所示实施例而言特定的内容，而不再重复在连续附图的描述中已经公开的方面。

图2显示了周向增强元件8-2与当轮胎滚动时胎面和车道接触的接触面齐平，并且周向增强元件8-2形成周向凹槽7的侧面72之一。这两个方面可以彼此独立使用。在该实施例中，距离“d”为零并且周向增强元件8-2的径向高度“h”等于胎面厚度“p”。周向增强元件8-2在其底部的轴向宽度l8-2等于胎面花纹块的轴向宽度l51的约25％。

在图3中，周向增强元件8-3不位于胎面花纹块51的边缘；距离“d”等于胎面花纹块的轴向宽度l51的约5％；当距离“d”非零时，所述距离“d”的最大值优选在2mm的范围内。

图4显示了周向增强元件8-4与当轮胎滚动时胎面和车道接触的接触面不齐平，并且周向增强元件8-4形成周向凹槽7的侧面72之一。

图5显示了周向增强元件8-5沿径向搁置在胎面的主要材料上并且沿径向与胎冠增强件6隔开。胎冠增强件和增强体之间的距离优选小于2mm，有利地小于1mm。

图6显示了周向增强元件8搁置在底层9上。胎冠增强件和增强体之间的距离优选小于2mm，有利地小于1mm，而子层9沿径向延伸直到胎面磨损极限的水平。

有利地，所有花纹块51设置有至少一个周向增强元件8-x。这可以在图7和图8所示的实施方案中看出。图7显示，如图2所示，周向增强元件8-2i与当轮胎滚动时胎面和车道接触的接触面齐平，并且形成周向凹槽7的一个侧面7i。周向增强元件8-2e相对于周向增强元件8-2i镜像对称；它与当轮胎滚动时胎面和车道接触的接触面齐平，并且形成周向凹槽7的另一个侧面7e。所有凹槽7都由这样的周向增强元件8-2i和8-2e界定。

在图8中，每个凹槽7的一侧由类似于图7所示的周向增强元件8-2e界定，因此与当轮胎滚动时胎面和车道接触的接触面齐平，并且形成周向凹槽7的一个侧面7e。在每个凹槽的轴向相对侧上布置有周向增强元件8-1，所述周向增强元件8-1具有图1所示的构造和布置，即在离凹槽的非零距离“d”处，并且径向高度小于胎面深度。

图9至14给出了分布在凹槽两侧的增强元件的实施例，所述增强元件具有如上所解释的不同形式和位置；所有这些实施方案共有的方面是分布在凹槽两侧的周向增强元件8-9、8-10、8-11、8-12、8-13、8-14通过条带80沿轴向连接，所述条带80由与形成所述周向增强元件的橡胶混合物相同的橡胶混合物形成。这些周向增强元件有时与凹槽底部齐平(图9至图11)，有时与凹槽底部不齐平(图12至图14)。

还必须注意的是，本发明可以同样地应用于充气轮胎和非充气组件，并且在不脱离本发明范围的情况下，增强元件的形状和布置的各种组合是可能的。

尽管从子午横截面观察，增强元件的大致外观呈三角形，但因此必须理解，许多几何形状(在子午横截面中观察)都满足本发明的要求。这在图15中显示。所公开的周向增强元件的形状是三角形(见8a)，但是特别在不脱离本发明范围的情况下，该形状可以变化(8b)并且一个或另一个侧壁可以是凹形(见8d)，凸形(见8d)或阶梯形(见8c)。重要的是，沿轴向测量的增强元件的宽度沿着增强元件从内向外逐渐减小，而没有过于突然的变化。周向增强元件的形状具有沿径向向外渐缩的横截面。这提高了它的有效性。该周向增强元件的壁可以是凹形、凸形或阶梯形。优选地，由一个或多个周向增强元件的两个侧壁形成的角度γ大于35°。若小于35°，申请人的观察结果表明有效性降低。