CN101412350A - 具有带全深度刀槽花纹的胎面的轮胎 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有带全深度刀槽花纹的胎面的轮胎，具体而言，公开了一种用于具有多个胎面元件或花纹条(6)的轮胎(2)的胎面(10)。该胎面(10)具有至少一个全深度花纹沟(12)。该全深度花纹沟(12)具有径向最内侧花纹沟底部(14)。与此至少一个全深度花纹沟(12)相邻的至少一个胎面花纹条(6)具有一个或多个刀槽花纹21、22、22A或24，这些刀槽花纹自胎面花纹条(6)的径向最外表面径向向内地延伸到大于距离X的深度处。距离X限定完全磨损胎面深度水平，其在全深度花纹沟底部(14)上方径向地延伸。优选地位置X由模制进胎面的胎面磨耗标记(TWI)限定。

Description

具有带全深度刀槽花纹的胎面的轮胎

技术领域

本发明一般地涉及轮胎，更具体地是，涉及具有带窄花纹沟的胎面的轮胎，该窄花纹沟称为刀槽花纹(sipes)。

背景技术

以这样一种方式对轮胎胎面进行模制，以产生用于排水的花纹沟空隙，并提供多个胎面边缘使轮胎在道路表面上具有牵引力。典型地，花纹沟足够宽，以在轮胎滚过接地的胎面部分时保持打开。胎面深度，也称为“防滑深度”，典型地确认为在花纹沟基部或底部所测量的胎面外表面和最深的花纹沟之间的距离。这些最深的花纹沟常常是周向连续的花纹沟，但取决于胎面花纹，可以是斜向或横向延伸的花纹沟。

当胎面磨损超过某个深度时，许多国家规定这种轮胎应该更换，因为形成这些排水通道的花纹沟的尺寸减少了，使得它们在排水时效率不够。

在胎面厚度为2.0毫米或更小时，安全法律通常要求移除此轮胎。胎面磨耗标记(TWI)常被模制在全深度花纹沟的基部中，以提供辨认轮胎何时必须更换的一种方法。

另一类型的非常窄的切口提供了一类花纹沟，此类花纹沟如此之窄，以致当轮胎转动时，该花纹沟在印痕或接地印痕中闭合。这些窄的花纹沟常指肋状或块状的胎面元件中的刀槽花纹以及刀槽花纹形的额外边缘，这些胎面元件在所有的道路条件下显著地增加轮胎的牵引性能。这些刀槽花纹与开口宽花纹沟排水的方式不同，虽然如此，但是额外的边缘在牵引力上提供了有益的改善。

使用刀槽花纹的一个重要缺点是如果不仔细地设计，它们容易使胎面元件开裂，在由于其它设计元件的存在而使得压力已然增加的位置处，当刀槽花纹切入向宽花纹沟敞开的壁式胎面元件时，就尤其如此。为了避免这个问题，轮胎设计师们已将刀刃变短，即用来形成刀槽花纹的刀片在胎面磨耗标记上方径向向内地延伸一段距离，该距离典型地为全深度花纹沟基部上方的4毫米或者更多。能够轻易地认识到，这意味着随着胎面被磨损，刀槽花纹在轮胎必须更换之前很久就消失了。这进一步意味着，随着轮胎胎面的磨损的浅花纹沟空隙的排水能力的减弱，轮胎胎面也完全失去了由刀槽花纹所产生的牵引边缘的好处。

下文所描述的本发明提供了独一无二的、新颖的解决方案，其不仅使这些刀槽花纹边缘能够在轮胎完全磨损之前得到保留，并且还以避免在胎面边缘上发生开裂的形式来达成此效果。

发明内容

用于轮胎的胎面具有多个胎面元件，这些胎面元件的外形由多个开口花纹沟所限定。胎面具有至少一个全深度花纹沟。全深度花纹沟具有径向最内侧的花纹沟底部，该花纹沟底部提供测量位置，以确定花纹沟底部和胎面外表面之间的限定胎面深度的距离。与此至少一个全深度花纹沟相邻的至少一个胎面元件具有一个或多个刀槽花纹，该刀槽花纹自胎面元件的径向最外侧表面径向向内地延伸至大于距离X的深度。该距离X限定在全深度花纹沟底部上方径向地延伸的全磨损胎面深度水平。优选地是，位置X由胎面磨耗标记(TWI)限定，该标记被模制在胎面中，指示相对于花纹沟底部的距离X的位置，该距离X限定全磨损胎面深度。

在一个优选实施例中，该至少一个刀槽花纹延伸越过该至少一个胎面元件的径向最外侧表面的至少一个部分，通过胎面元件的侧壁，将该至少一个刀槽花纹连接到该至少一个全深度花纹沟上。侧壁具有弯曲的径向内部，该内部延伸至该至少一个全深度花纹沟的花纹沟底部，并且刀槽花纹延伸通过弯曲部分至花纹沟底部，该花纹沟底部具有最大深度，该最大深度优选地等于或大于全深度花纹沟底部。

在至少一个实施例中，胎面具有多个全深度花纹沟和多个胎面元件。各胎面元件具有一个或多个刀槽花纹，各胎面元件中的这些刀槽花纹的至少其中一个至少延伸距离Z以超过胎面磨耗标记水平X，优选地是，延伸至胎面的全深度并在花纹沟底部与全深度花纹沟交叉。

定义

下面的定义适用于本发明。

“花纹沟”指胎面中的延长空穴区域，其可以以直弧式或Z字形的方式绕着胎面周向地或侧向地延伸，有时周向地或侧向地延伸的花纹沟具有公共部分，并可被细分为“宽花纹沟”、“窄花纹沟”或“刀槽花纹”。刀槽花纹典型地由插入铸件或机械铸模或胎面花圈中的钢刀片形成。花纹沟以及别的空隙减少了其所在的胎面区域的刚度。刀槽花纹常用于此目的，例如侧向延伸的窄花纹沟的或宽花纹沟。轮胎中的花纹沟可具有不同的深度。花纹沟的深度可沿胎面的圆周而变化，或者一个花纹沟的深度可以恒定不变但是不同于轮胎中另一个花纹沟的深度。如果和与其相互连接的宽的圆周方向的花纹沟相比，这种窄花纹沟或宽花纹沟的深度大为减少的话，则它们被认为形成了“横拉杆(tie bar)”，它们趋向于保持所涉及的胎面区域里的条状特征。

“内”指朝向轮胎的内部而“外”指朝向其外部。

“外”指朝向轮胎的外部。

“径向的”和“径向地”用来指沿径向朝向或背离轮胎的旋转轴线的方向。

“胎面”指模制的橡胶部件，当被粘合到轮胎外胎上时，包括轮胎正常膨胀和正常负载下与道路接触的部分。胎面具有自胎面表面到轮胎最深花纹沟的底部按常规所测量的深度。

附图说明

将通过示例的方式并参考附图来描述本发明，在附图中：

图1示出了根据本发明的示例性胎面的透视图；

图2为图1中的示例性胎面的平面图；

图3为取自图2的平面图的放大部分，其示出了胎面的一部分；

图4为带有根据本发明而制造的胎面部分的轮胎的截面图；

图5为现有技术胎面元件的截面剖视图，其示出了根据现有技术的刀槽花纹或切口的深度；

图6为沿图5的现有技术横截面的6-6线剖开的视图。图6示出了现有技术刀片相对于胎面基部的深度、相对于胎面花纹沟底部的深度，并示出了明显地在胎面磨耗标记(TWI)上方的刀槽花纹。

图7为本发明的刀槽花纹或切口的截面剖视图；

图8为自图7的线8-8剖开的显示刀槽花纹深度的端视图。

具体实施方式

参考图1，示出了根据本发明的轮胎2。轮胎2具有径向外胎面，胎面10一般绕轮胎胎体3的最外侧表面延伸。如图所示，胎面10具有多个宽的全深度周向延伸的花纹沟12，该花纹沟限定了如图所示为花纹条(rib)6的形状的胎面元件。如图所示这些花纹条6绕轮胎2周向地延伸。胎面10的外侧边缘9、11上的花纹条6向内延伸，并包括自花纹条6的一部分向宽的周向花纹沟12延伸的多个表面花纹沟20。在各个这些表面花纹沟20之间有多个小切口或小刀槽花纹21，用于帮助减少花纹条边缘的磨损。在轮胎2的中心平面(CP)的每一侧上，最外侧或侧向外部的花纹条6的径向内侧为中间花纹条6。图示的中间花纹条6示出了多个切口或刀槽花纹22，该切口或刀槽花纹22自一个全深度花纹沟12向位于花纹条6相对一侧的另一个全深度花纹沟12延伸而完全通过胎面花纹条6。此刀槽花纹为“S”形状。此刀槽花纹和具有分支段22A的表面花纹沟相联接，当该分支段22A延伸通过胎面元件时，其与刀槽花纹22在中间点处交叉，并向外延伸与一个花纹沟12交叉。另外，还有如图所示的通向圆周花纹沟的小刀刃状刀槽花纹21。在胎面10的中心平面(CP)处，示出了周向连续的胎面花纹条6。该胎面花纹条6也具有侧向延伸通过胎面花纹条6的窄刀槽花纹或切口24，此外，如图所示在各刀槽花纹24之间包括周向延伸的盲花纹沟25。

图2示出了上文所述的胎面10的平面图。

参考图3，示出了图1和图2中所示的胎面10的放大部。

图4中示出了沿线4-4剖开的截面剖视图。此截面剖视图示出了在轮胎2的径向最内侧部分处具有胎圈5的整个轮胎2，以及径向最外侧部或显示胎面10的轮胎胎体3的胎冠。如横截面所示，周向延伸的花纹沟12如图所示自全深度向花纹沟14的底部延伸。如图所示，各花纹沟12具有自花纹沟14的底部径向向外地延伸到花纹沟壁8的曲率半径R，该花纹沟壁8延伸至花纹条6的径向最外侧表面7。如图4中的横截面所显示，侧向最外侧胎面花纹条6没有示出如图所示的窄花纹沟或刀槽花纹20的全深度，然而如图所示，在中间花纹条6处可以看到全深度刀槽花纹24延伸通过整个花纹条6。如图所示，刀槽花纹24径向向内地延伸，穿过侧面或花纹沟壁8到达如图所示的胎面花纹沟12的基部或底部14。

参考图5，示出了根据现有技术的胎面100的示例性部分。在此胎面100中，容易认识到，全深度花纹沟120通常延伸至虚线所示的花纹沟底部140。此花纹沟底端140以图示的曲线方式径向向外地延伸，并形成相邻的胎面花纹条60的侧面或花纹沟壁80，此处的相邻的胎面花纹条60是侧向外侧花纹条60和中间花纹条60。如图所示，根据现有技术的刀槽花纹240延伸至位置X上方的深度Z处，在位置X处，虚线所示的TWI水平显示了胎面100的全磨损水平。这些TWI(未示出)典型地置于花纹沟120的基部，并根据通常由法律要求的当地要求向外延伸1.6mm到2.0mm的距离。这些TWI在胎面全部磨损时为用户提供简易的指示，而轮胎应该更换并从车辆中移除。如图所示，刀槽花纹240自胎面100的径向最外侧表面70向内距离Z，正好位于TWI水平X上方。刀槽花纹的边缘240通向全深度花纹沟的侧面或花纹沟壁80，但并非在全深度处，而是高于TWI水平X，以避开花纹沟140的底部处的曲率半径R。

图6的横截面剖视图基本上示出了这种类型的刀槽花纹240根据其相对于胎面外侧表面70的深度看起来将如何。如图所示，当刀槽花纹240径向向内地延伸到终止于Z处的缩短的深度时，其具有较宽的向上部240A和明显的狭窄部240B。

参考图7，横截面剖视图仅仅示出了根据本发明的刀槽花纹24，可以理解，刀槽花纹20、22和22A也制成或者可将其制成如图所示的等于刀槽花纹24的延伸深度。在这种情况下，刀槽花纹24延伸到全深度花纹沟的底部14的深度处或之下，并同样地自花纹条6的侧面或花纹沟壁8通向全深度花纹沟12，并甚至通过曲率半径R沿花纹沟12的侧壁8通向花纹沟12的基部或底部14，如图所示。此特征使得从顶视图能观察到花纹沟12，并能看到刀槽花纹20、22、22A及24的敞开部，这些刀槽花纹直接延伸至花纹沟12的基部或底部14，花纹沟12沿整个侧面或花纹沟壁8敞开，并延伸通过花纹条6的外表面7，如图3中所示。在图示的实施例中，切口或刀槽花纹24实际上切入胎面花纹条距离Z，该距离Z显示在花纹沟12的基部水平之下，尽管如此，据信这是新颖的，即刀槽花纹24至少延伸至TWI水平X之下，并通过花纹条6的曲率半径R延伸至全深度花纹沟12的基部或底部14附近的深度Z。

图8用截面剖视图对此作了说明，其中，刀槽花纹24的径向最外部24A被轻微放大，其中，刀槽花纹24的长得多的延伸部24B进入胎面元件，延伸至距离Z处，并至少到达胎面磨耗标记水平TWI之下的深度，如图所示，Z在胎面基线之下。如可轻易地认识到的，当胎面磨损时，其中花纹条6的高度被减少，从而大幅度减少周向花纹沟12的总可用排泄容积。胎面花纹条6的径向外侧表面7会持续减少，直至到达胎面磨耗标记(TWI)水平X，在此位置，一旦胎面10被全部磨损，刀槽花纹20、22、22A或24将具有会继续存在并在轮胎2中的此磨损状况下仍然暴露的形成的切口。这一点的意义在于，当胎面磨损时，通常这些刀槽花纹会被完全擦掉，从而当达到胎面的磨损条件时，胎面元件将变成实心花纹条6。在本发明中，当轮胎模制时，刀片形成的刀槽花纹延伸超过TWI水平X至深得多的距离Z，结果，当胎面10达到完全磨损条件时，这些刀槽花纹仍会提供胎面花纹条6中的抓着边缘(biting edge)。这具有极大的好处，因为切口或刀槽花纹21、22、22A或24的抓着边缘增加了附加牵引力。此附加牵引力在轮胎2的整个寿命期间一直保持，并且当胎面磨损至全磨损深度时也不会减少。

参考图5，如可见的，现有技术的胎面100具有刀槽花纹240，该刀槽花纹240通常会在停止在高于TWI水平X处，从而避开花纹沟120的曲率R存在的区域。此区域为典型的高风险开裂区域。其原因是，应力性折断的最临界位置(用于标志应力/疲劳的位置)大约位于离花纹沟底部140为45度角的位置，在此位置，TWI虚线X沿花纹沟底部半径R的中心的上升坡度显示。此解决方案达到避免了在此位置形成开裂的效果是因为使刀槽花纹更深而非更浅，以便刀槽花纹终止于花纹沟底部140的中心处的上升坡度之下。

回到图1，所示出的轮胎2为长途运输转向轮，并设计用于商用卡车和重型车辆。典型地，此胎面10具有的防滑深度为13mm-20mm，通过使用根据本发明的刀槽花纹20、22、22A或24，该防滑或胎面深度可降低20％，并且人们可以随意地将胎面化合物从高抗磨损化合物改变成低温运行化合物(cool running compound)，其接受较低里程的移除，但获得更低温运行的轮胎。通过使用更低防滑性能的胎面，胎面整个寿命可能会轻微减少，但大大改善了滚动阻力，使得车辆的燃油效率可获得好得多的表现，同样地，即便轮胎更换的速度更快，车辆的整个运行费用也可以减少。备选地，胎面10可制成具有13mm-20mm的全深度，而通过使用这些延伸深度的刀槽花纹20、22、22A和24，在轮胎2的整个寿命期间将获得改善的牵引性能的好处。当前，有一种获得更大的车辆燃油效率的变化，其结果是这样一种观念，最初提供较低的防滑深度，但通过提供匹配全深度花纹沟的花纹沟深度的更深的刀片，将使得车辆在轮胎寿命期间能够以更大的燃油效率运行而无需牺牲牵引力。这些商用卡车具有在带束层增强结构之上的胎面基部，其典型地将允许使用如本发明所提出的这种更深的刀槽花纹。备选地，即便在别的轻型卡车和轿车胎中，提供根据本发明的更长深度的切口或刀槽花纹将意味着，由于在轮胎的整个寿命期间都保持刀槽花纹的抓着边缘，在冰、雪、和湿地上的牵引力将会优于使用当前的轮胎所获得的牵引力。通常公认的是，对于刀槽花纹而言，当轮胎是新的时，湿地牵引性能最好。然而，当轮胎磨损到完全磨损状态时，牵引力显著地减少。本发明试图通过提供在轮胎的整个胎面寿命期间可用的切口或刀槽花纹来使此效率的降低最小化。尽管图中所示出的典型实例使用了具有花纹条6形状的胎面元件的胎面花纹，但应懂得，本发明可用于任何胎面花纹之中，包括那些使用块状胎面元件或别的形状的胎面元件的胎面花纹，其中，不仅使用了长的连续延伸的圆周花纹沟，而且还使用了结合根据本发明的深刀槽花纹的侧向花纹沟。

根据这里所提供的描述，本发明可能具有各种变形。为了说明本发明，虽然示出了某些代表性的实施例及细节，但对本领域技术人员而言，在不脱离本发明的范围下，可在其中做出不同改变和修改是显而易见的。因而，应当理解，可在特定实施例中做出修改，而落在所附权利要求所限定的本发明的整个意图保护的范围内。

Claims (6)

1.一种用于轮胎的胎面，所述胎面具有多个胎面元件，各胎面元件的形状由多个开口花纹沟限定，所述胎面具有：

至少一个全深度花纹沟，其具有限定最内侧位置的径向最内侧花纹沟底部，该最内侧位置用来测量胎面深度，

完全磨损胎面磨损深度水平，其在全深度花纹沟底部上方径向地延伸距离X，其特征在于：

与所述至少一个全深度花纹沟相邻的至少一个胎面元件，所述至少一个胎面元件具有一个刀槽花纹或多个刀槽花纹，所述刀槽花纹自所述胎面元件的外表面径向向内地延伸到大于距离X的深度处。

2.如权利要求1所述的轮胎胎面，其特征还在于：

模制到所述胎面中的胎面磨耗标记，其指示距离X的位置，限定完全磨损胎面深度。

3.如权利要求1所述的胎面，其特征在于，所述至少一个刀槽花纹延伸越过所述至少一个胎面元件的径向最外侧表面的至少一部分，穿过开口的胎面元件的侧壁，或连接到所述至少一个全深度花纹沟上。

4.如权利要求3所述的胎面，其特征在于，所述侧壁具有弯曲的径向内部部分，所述径向内部部分延伸至所述至少一个全深度花纹沟的花纹沟底部，并且其中，所述刀槽花纹延伸穿过该弯曲部分至所述花纹沟底部，所述花纹沟底部具有等于或大于所述全深度花纹沟底部的最大深度。

5.如权利要求2所述的胎面，其特征在于，所述胎面具有多个全深度花纹沟和多个胎面元件，各胎面元件具有一个刀槽花纹或多个刀槽花纹，各胎面元件内的所述刀槽花纹中的至少一个刀槽花纹至少延伸距离X。

6.如权利要求5所述的胎面，其特征在于，各胎面元件内的至少一个刀槽花纹延伸至所述胎面的全深度，并和位于花纹沟底部处的全深度花纹沟相交。

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