CN101977783A - 轮胎胎面设计 - Google Patents

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Abstract

一种包括多个花纹块(6)的轮胎胎面(1)，每个花纹块(6)包括前表面(61)、后表面(62)和接触面(60)，前表面(61)形成大于0度的平均角度αA，后表面(62)形成大于0度的平均角度αF，每个花纹块(6)包括延伸到花纹块厚度中的切口(7)，此切口(7)由设有阻挡构件(71)的相对表面限定，阻挡构件(71)用以阻挡所述表面中的一个相对于所述表面中的另一个沿至少一个方向的相对运动，此切口(7)将花纹块的接触面(60)划分为具有大体相等表面积的两个部分，此胎面特征在于：切口(7)成平均角度β倾斜，平均角度β相对于接触面(60)的垂直面在与前表面的角度αA相同的方向进行测量，且前表面(61)和切口(7)之间包含的材料体积小于后表面(62)和同一切口(7)之间包含的材料体积。

Description

轮胎胎面设计
技术领域
本发明涉及一种携带重载的车辆例如重型货车的轮胎胎面，且更特别地涉及一种改善这种胎面磨损均匀度的胎面排列。
背景技术
众所周知，重型货车轮胎胎面包括周向或纵向整体定向的花纹沟(此处，整体定向应理解为是指这些花纹沟沿周向方向延伸，但它们可以是直线型或Z字形)。通常根据轮胎安装于其上的轴区别胎面花纹的设计。当重型货车轮胎用于从动轴上时，其胎面还设置有多个横向整体定向的花纹沟(此处，还应理解，横向整体定向是指这些花纹沟的平均方向可以平行于轮胎的转动轴线方向或与所述轴线形成不同于0的角度)。
这种胎面的周向和横向定位的花纹沟至少在胎面的中间部分上限定被称为“中间列”的至少一列，“中间列”由一连串橡胶胶料花纹块形式的凸出元件形成，这些花纹块的平均高度等于限定这些花纹块的花纹沟的深度。
每个花纹块包括意于在转动过程中与道路表面接触的接触面和分割所述接触面形成边角的侧面。在转动过程中首先接触道路表面的边角相当于被称为“前边角”的边角，并且通过接触面与被称为花纹块“前表面“的侧面的相交形成，而最后离开接触的边角被称为“后边角”，后边角通过接触面和被称为“后表面”的侧面的相交形成。
还已知在某些转动情况下，中间列的花纹块的后边角与相同花纹块的前边角相比遭受更为显著的磨损(导致被称为“锯齿形”磨损的不均匀磨损机理)。
过去已经提出了对这个问题的解决办法，包括在专利US 5127455中描述的那种。该文件建议将前表面倾斜一个大于后表面倾斜角度的角度并将前表面和后表面之间的角度限制于至少15度和至多25度之间。前述中，表面的角度在与转动轴线垂直的断面平面内相对于转动表面的垂直面进行测量；前表面和后表面以使花纹块宽度随深度增加的方式倾斜(因此，两个花纹块之间的花纹沟的宽度随胎面磨损而减小)。US 5127455中建议的花纹布置给定此胎面一个单一转动方向，利用一种指示所述转动方向的可见装置，将此转动方向表示在胎面本身上或设置有这种胎面的轮胎上，以确保轮胎沿正确的方向安装到车辆上，以便实现这种差分倾斜的全部益处。
另外，为了实现轮胎在潮湿道路表面上的更好的抓着，每个花纹块可设置有至少一个切口(也就是说，分开的切口相对表面的平均距离小于1mm)。在每个花纹块上设置切口就制造了两个另外的边角，这对下雨环境中将道路表面上的水切割成薄膜很有用处。
但是，已经发现，如US 5127455中所建议的将至少一个切口与花纹块结合能够些微影响胎面的中间列的花纹块的磨损率，到使一些假定益处由于在这些列的花纹块上制造切口可能失去。
发明内容
本发明的一个目的是提出一种胎面，此胎面意于形成被安装于重型货车的从动轴上的轮胎的径向最外部分，使其在对地面的抓着方面可能实现令人满意的性能，同时，使中间列的花纹块具有最均匀的可能磨损(也就是说，磨损均匀分布在中间列的每个花纹块的接触面上)。
本发明提出了一种用于意于安装于重型货车(卡车、公共汽车)的从动轴上的轮胎的胎面，此胎面包括周向整体定向的至少两个花纹沟和横向整体定向的多个花纹沟，所述花纹沟限定花纹块的至少一个中间列以及周向和横向限定此胎面的边缘列。
中间列的每个花纹块包括侧面、与侧面交叉形成边角的接触面，设计用以在转动过程中首先接触道路表面的边角相当于前边角，前边角通过接触面和被称为花纹块前表面的侧面相交形成，最后离开接触的边角被称为后边角，后边角通过接触面和被称为后表面的侧面相交形成。
在中间列的花纹块上，前表面与通过前边角的接触面的垂直面形成大于0度的平均角度αA，后表面与通过后边角的接触面的垂直面形成大于0度的平均角度αF，前表面的平均角度αA大于后表面的平均角度αF，同一花纹块的前表面和后表面被定向成从转动表面朝着胎面内部相互分离。
至少一个中间列的每个花纹块包括切口，切口至少在等于限定所述花纹块的横向花纹沟的深度的深度上延伸到花纹块厚度内，并且从花纹块的一个侧面延伸至另一个侧面，此切口由设有阻挡构件的相对表面限定，阻挡构件用以限定所述表面中的一个相对于所述表面中的另一个沿至少一个方向的相对运动，在最新状态下，此切口将花纹块的接触面划分为具有大体相等表面积的两个表面部分。大体相等表面积应指这些表面积相等或相差不大于1％。
这种胎面的特征在于：
-切口成平均角度β倾斜，平均角度β是相对于接触面的垂直面沿与前表面角度αA相同的方向测量；以及
-前表面和切口之间包含的材料体积小于后表面和同一切口之间包含的材料体积。
由于这些手段的结合，转动过程中与道路表面的接触扫掠惊人地可实现在花纹块前部分(前表面和切口之间的花纹块部分)和后部分(切口和后表面之间的花纹块部分)之间的载荷分布，有助于磨损在整个接触面上的均衡和平均分布，而同时具有有益于地面抓着的额外的边角。
对凸出元件(花纹块或通道)的每个切口，定义有平均平面，平均平面与元件的接触面相交形成一条线。切口的平均平面通过数字处理获得，数字处理包括记录限定此切口的材料的壁上的点的几何位置，对两个方向进行线性回归，也就是胎面厚度方向和垂直于厚度方向的方向。
优选地，切口角度β大于0度小于30度。前表面角度αA小于45度。
优选地，前表面和切口之间与后表面和同一切口之间的材料体积之间的差至少等于所述体积中较大者的1％。优选地，前表面和切口之间与后表面和同一切口之间的材料体积之间的差至多等于所述体积中较大者的15％。
在具有优势的变体中，根据本发明的胎面设置有多个花纹块，并且在位于切口和前表面之间或切口和后表面之间的花纹块的体积部分的至少一个上设有至少一个一端封闭的直线腔(切口或井或孔)，也就是说，直线腔只在花纹块的接触面上开口。具有优势地，这些一端封闭的直线腔深度等于或近似于倾斜切口的深度，并且它们相对于胎面表面的垂直面自身成不同于0度的平均角度倾斜，此角度沿着与花纹块的前表面的角度相同的方向，且至多等于所述前表面形成的角度。
本发明还涉及一种方向性轮胎，也就是说，轮胎必须以精确方式安装到重型货车上，以当车辆向前运动时轮胎沿着指定方向转动。这种轮胎设有所述的胎面，并且还包括指示这种轮胎优选的转动方向的可视装置(记号或标记)。此记号或标记可以采用模制到轮胎侧壁部分上或胎面本身侧面部分上的至少一个箭头的形式。
附图说明
本发明的其他特征和优势在下面关于附属图示的描述中是很明显的，通过非限制性实例，示出了本发明主旨的一些实施例。
图1示出了根据本发明的胎面的一部分的胎面表面的视图；
图2示出了图1所示的胎面的一列花纹块的一部分的横断面视图；
图3示出了根据本发明的胎面的另一变体；
图4示出了图3所示的变体的局部视图；
图5示出了还设有一端封闭的直线腔的胎面的变体；以及
图6示出了通过图5所示的胎面的横断面。
在本申请的所有图示中，相同的参考标记用于表示所描述的不同变体中的相同结构的元件。
具体实施方式
图1示出了根本发明的胎面1的胎面表面的视图。在图1中，指示出了设置有这种胎面的轮胎的转动方向，此胎面必须要细心观察以实现预期效果；此转动方向在图中由箭头R表示。此胎面设置有周向定向的四个直线花纹沟2，这四个直线花纹沟2将此胎面划分为轴向位于胎面外侧的两个边缘部分51、52和中间部分4。中间部分4包括三列花纹块6，花纹块6由周向花纹沟和平行于轴线方向延伸(也就是，在图中表示为XX’的转动轴线方向)的一些横向花纹沟3限定。
边缘部分51和52是没有切口的周向肋。
每个花纹块6包括侧面和接触面60，接触面60大体平行于图1的平面。胎面的凸出元件的所有接触面一起形成意于在轮胎转动过程中与道路表面接触的胎面1的胎面表面10。
每个花纹块6的接触面60由四个边角限定。这些边角是接触面60和每个侧面之间的相交线。轮胎(沿着由箭头R表示的方向)转动过程中首先进入接触的花纹块的边角被称为前边角A，而最后离开接触的同一花纹块的边角被称为后边角F。
沿前边角A与接触面60交叉的侧面相当于前表面61，在图2中示出了前表面61与垂直于转动轴线的平面的相交线。沿后边角F与接触面60相交的侧面相当于后表面62，在图2中示出了后表面62与垂直于转动轴线的平面的相交线。
图2中是通过图1所示胎面的中间列的花纹块在垂直于横向轴线XX’的平面内的横截面视图(该横截面位于图1的II-II)，显示出限定大体平行于轴线XX’定向的花纹沟的前表面61和后表面62的相交线是可能的。花纹块6的接触面60的相交终止于前边角A的相交和后边角F的相交：转动方向(由箭头R示出)由从后边角至前边角的延伸方向给定。
前表面61沿直线TA与图2的平面相交；此直线TA与接触面60的垂直面P1形成角度αA，接触面60的垂直面P1经过前边角A与图2的断面平面的相交点。后表面62沿直线TF与图2的平面相交；此直线TF与接触面60的垂直面P2形成角度αF，接触面60的垂直面P2经过后边角F与图2的断面平面的相交点。角度αA和αF使得横向花纹沟的平均宽度随深度减小，前表面和后表面趋于汇聚到垂直面P0上，垂直面P0经过胎面表面上的花纹沟的中间(前表面比后表面汇聚得更快)。
在本实例中，角度αA等于12度。
在本实例中，角度αF等于5度。
横向花纹沟具有平均深度H。
胎面中间部分4的花纹块列中的每个花纹块都设有一个切口7，切口7沿在图1中可见的等分线70横切接触面60；在这种情况下，此等分线70是新状态的胎面上的直线且平行于轴线XX’。此等分线70以将接触面分为等表面积的两个部分的形式横切接触面。
而且，切口7在花纹块深度上以平均角度β倾斜，平均角度β是相对于胎面表面的垂直面沿与前表面的角度αA相同的方向进行测量。这里沿相同的方向是指朝向胎面内侧的切口7的最远的点趋于从后表面的点分离。
切口7的斜度(在本实例中等于10度)和前表面的斜度(在本实例中等于12度)以下述方式确定：在切口7与前表面之间限定的材料体积VA小于此同一切口与此同一花纹块的后表面限定的体积VF。这里这两个体积之间的差(VF-VA)等于较大体积的6.5％。
在本实例中，这两个体积VF、VA在接触面(由与花纹块接触面60相切的弯曲表面S限制)和大体平行于表面S并且通过切口7底部的弯曲表面S’之间进行测量。
在图3和4中示出的根据本发明的胎面的变体实施例中，胎面包括中间部分，此中间部分由四列非矩形形状的花纹块形成(不同定向的六个边角限定每个花纹块的接触面)。这些花纹块由非直线周向花纹沟(在本实例中为Z字形)和倾斜的横向花纹沟限定，也就是说，横向花纹沟与横向方向成不是0度的角度δ(在本实例中，等于11度)。在此处未示出的其他变体中，此角度δ可以选择得与前和后边角的角度不同。
图3示出了胎面1的胎面表面的视图，胎面具有一个轮胎转动方向且可以通过一种可见装置表示在胎面上(在图3中此方向由箭头R表示)。
此胎面设置有五个周向定向的直线花纹沟2，花纹沟2将此胎面分为轴向位于胎面外侧的两个边缘部分51、52和中间部分4。中间部分4包括四列花纹块6，花纹块6由周向花纹沟和与(方向YY’表示的)轴线方向成角度δ的横向花纹沟3限定，此处角度δ等于11度。在本实例中，胎面设计的整体结构被定向，也就是说，中间部分4的一半的横向花纹沟的角度δ与同一中间部分4的另一半的横向花纹沟的角度δ符号相反。
每个花纹块6都包括侧面和接触面60，接触面60是在图1中唯一可见的表面。胎面的凸出元件的所有接触面一起形成意于在轮胎转动过程中与道路表面接触的胎面1的胎面表面10
除边缘部分的列之外，胎面所有花纹块列中的每个花纹块6的接触面60都被此表面上开口的切口划分为具有相等表面积的两部分。接触面上的切口的等分线70遵循大体平行于前和后边角的平均轮廓；因此，此等分线70与轴线方向YY’形成等于角度δ的11度的角度。
优选地，花纹块的接触面上的切口线的方向平行于由限定此花纹块的横向花纹沟的平均方向形成的角度的平分线。
图4示出了中间部分的花纹块列的两个花纹块6的局部视图，相对于分别通过前和后边角的垂直于接触面的平面，前表面61和后表面62分别成角度αA等于10度和αF等于2度倾斜。角度αA和αF使限定同一横向花纹沟3的两个表面都沿朝着胎面深度的方向向中心位置汇聚。
中间部分4的花纹块列的每个花纹块6都设置有一个单一切口7，切口7相对于通过接触面60上的切口的等分线70并且垂直于接触面的平面在深度上成平均角度β倾斜；此切口7被定向为使朝向胎面内侧的花纹块的最远的点趋于从后表面的点逐渐分离，以使切口7与前表面61限定的花纹块体积小于此切口7与后表面62限定的体积。
切口7大体上是平面，并沿线T(切口的这条线对应于切口平均面和花纹块接触面之间的相交线)与每个花纹块的侧面相交，线T与垂直于接触面并且沿着切口与接触面相交线的平面P3形成平均角度β。在本实例中此角度等于6度。此同一切口由分开约0.4mm的材料相对壁限定。
限定切口7的这两个壁都设置有阻挡构件71，当轮胎转动过程中这两个壁与道路表面接触时，它们互相作用以减少或甚至消除一个壁相对于另一壁的所有相对运动；此处，相对运动是指阻挡构件在阻挡一个壁相对于另一壁沿两个不同方向的任意运动都是有效的，两个不同方向是胎面的厚度方向和垂直于沿厚度方向的方向，此垂直方向被包含于切口的平均平面内。
位于花纹块接触面中央的切口与前表面的倾斜结合限定小于体积VF的体积VA，体积VF由此同一切口和后表面限定。在本实例中，这两个体积在接触面(由弯曲表面S限定)和平行于表面S并通过切口底部的弯曲表面S’之间进行测量。
在本变体中，此切口7还在其整个长度上通过宽度大于切口平均宽度的部分72延伸。在本实例中，此加宽的部分72在其两端开口在花纹块6的侧面上，且横截面为大体椭圆形，平均宽度为4mm，平均长度为8mm(本部分不包括在体积VA和VF的计算中)。此处体积VA等于体积VF的98％。
如本变体所描述的，胎面的边缘部分51、52的花纹块都没有切口。
在图5中示意出了另一变体的透视图，在图6中示意出了该另一变体在垂直于轮胎转动轴线的平面上的断面视图，胎面被设计成安装于此轮胎上，两个具有椭圆形横截面的一端封闭的直线腔80被添加到图3所示的胎面上，并添加到包括根据本发明的倾斜切口7的所有花纹块上。
这些一端封闭的直线腔80位于花纹块的切口7和前表面61之间的那一部分上，这两个一端封闭的直线腔80具有椭圆形横截面。这些一端封闭的直线腔80只在花纹块的接触面上开口而不在花纹块的侧面上开口，且深度等于或接近倾斜切口7的深度，直线腔80自身相对于胎面表面的垂直面成不是0度的平均角度ε倾斜，此角度ε与花纹块的前表面的角度αA沿着相同的方向，并且在本实例中，角度ε等于所述前表面形成的角度αA。这些额外的腔在接触面上形成额外的边角，而不以任何方式显著影响花纹块的抗压强度和剪切强度。而且，这些腔的倾斜选择成与前表面的倾斜和切口的倾斜在相同的方向内，这在磨损方面来说也是有利的。
当然，本发明不限制于所介绍和描述的实例，而且可以进行不偏离本发明范围的各种修改。

Claims (9)

1.一种轮胎胎面(1)，所述轮胎胎面(1)包括周向整体定向的至少两个花纹沟(2)和横向整体定向的多个花纹沟(3)，所述花纹沟限定花纹块(6)的至少一个中间列(4)和横向限定胎面的边缘列(51)；
所述中间列(4)的每个所述花纹块(6)包括侧面、与所述侧面相交形成边角的接触面(60)，在转动过程中首先接触道路表面的边角相当于前边角，所述前边角通过所述接触面(60)与被称为花纹块的前表面(61)的侧面相交形成，最后离开接触的边角被称为后边角，所述后边角通过所述接触面(60)与被称为后表面(62)的侧面相交形成；
在所述中间列(4)的所述花纹块上，所述前表面(61)与通过前边角的所述接触面(60)的垂直面形成大于0度的平均角度αA，所述后表面(62)与通过后边角的所述接触面(60)的垂直面形成大于0度的平均角度αF，所述前表面(61)的所述平均角度αA大于所述后表面的所述平均角度αF，同一花纹块的所述前表面和所述后表面被定向成从转动表面向着胎面内部相互分离；
至少一个中间列(4)的每个花纹块(6)包括切口(7)，所述切口(7)至少在等于限定所述花纹块的所述横向花纹沟(3)的深度(H)的深度上延伸到花纹块的厚度中，此切口(7)由设置有阻挡构件(71)的相对表面限定，所述阻挡构件(71)用以阻挡所述表面中的一个相对于所述表面中的另一个沿至少一个方向的相对运动，所述切口(7)将所述花纹块的所述接触面(60)划分为具有大体相等表面积的两个部分；
所述胎面的特征在于：
-所述切口(7)成平均角度β倾斜，所述平均角度β相对于所述接触面(60)的垂直面沿与所述前表面的角度αA相同的方向进行测量；
-所述前表面(61)和所述切口(7)之间包含的材料体积小于所述后表面(62)和同一切口(7)之间包含的材料体积。
2.根据权利要求1所述的轮胎胎面，其特征在于，所述前表面和所述切口之间包含的材料体积与所述后表面和同一切口之间包含的材料体积之间的差至少等于较大体积的1％。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的轮胎胎面，其特征在于，所述前表面和所述切口之间包含的材料体积与所述后表面和同一切口之间包含的材料体积之间的差至多等于较大体积的15％。
4.根据权利要求1至3中任一所述的轮胎胎面，其特征在于，所述切口设置有用以沿着胎面的横向方向和厚度方向阻挡的阻挡构件(71)。
5.根据权利要求1至4中任一所述的轮胎胎面，其特征在于，所述切口(7)在其整个长度上通过宽度大于所述切口平均宽度的部分(72)延伸，此加宽的部分(72)在其两端开口在所述花纹块的侧面上。
6.根据权利要求1至5中任一所述的轮胎胎面，其特征在于，所述切口在所述花纹块的所述接触面上的线的方向平行于由限定所述花纹块的所述横向花纹沟的方向形成的角度的平分线。
7.根据权利要求1至6中任一所述的轮胎胎面，其特征在于，所述胎面边缘处的胎面花纹元件没有切口。
8.根据权利要求1至7中任一所述的轮胎胎面，其特征在于，在多个花纹块上，位于所述花纹块中每一个的所述切口和所述前边缘之间或所述切口和所述后边缘之间的至少一部分设置有至少一个一端封闭的直线腔(80)，每个所述一端封闭的直线腔相对于胎面表面的垂直面，成不是0度的平均角度ε倾斜，所述角度ε沿着与所述花纹块的所述前表面的所述角度αA相同的方向，且至多等于所述前表面的所述角度αA。
9.一种设置有根据权利要求1至8中任一所述的胎面的轮胎，其特征在于，所述轮胎包括用以指示优选的转动方向(R)的可见装置。
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