CN102239059A - 具有块体的胎面 - Google Patents

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Abstract

轮胎胎面(1),其包括多个橡胶块(3),每个橡胶块(3)由具有深度(H)和闭合轮廓的刀槽花纹(2)限界,该胎面被设计成具有:位于深度(P1)最多等于刀槽花纹(2)的深度(H)的60%的第一部分上的锁定装置,其用于限制侧壁(31)相对于面对其的壁(31′)的运动,以及位于深度(P2)最多等于刀槽花纹的深度(H)的60%且延伸具有深度(P1)的第一部分的刀槽花纹的第二部分上的几何形状,其具有第二幅度或者为直线形(即,零幅度),第二幅度小于第一幅度,并且刀槽花纹的第一部分界定橡胶块的第一部分,刀槽花纹的第二部分界定橡胶块的第二部分,橡胶块的第二部分的最大横截面面积大于橡胶块的第一部分的最大横截面面积。

Description

具有块体的胎面
技术领域
本发明涉及轮胎胎面,尤其是用于这种胎面的刻纹,包括新颖的刀槽花纹几何形状,其使所述胎面在含水路面上的抓地性提高,并且不会因磨损降低使用寿命。
背景技术
本发明涉及为新轮胎制造或轮胎翻新而设计的胎面,尤其是用于所述胎面的刻纹,包括形式为花纹沟和/或刀槽花纹的多个切口。本说明书中的“刀槽花纹”指宽度基本上为零的切口,并且在任何情况下,宽度小于或等于2mm,而花纹沟是宽度大于2mm的切口。
从专利申请JP 2003104012-A1可以获知,为了在湿滑路面上获得良好的抓地性而形成刀槽花纹,其在滚动表面上的路径为正方形并且在胎面的橡胶块体中闭合,且具有与界定所述块体的花纹沟相同的深度。
例如从专利US 2100084、US 2339558中同样获知的是,形成刀槽花纹(其在胎面的滚动表面上的路径具有直径恒定的闭合圆形形状)使具有沿与滚动表面相切的所有方向的有效脊部成为可能。这些刀槽花纹中的每一个界定和隔离橡胶块(其横截面与胎面宽度相比具有相对小的尺寸),其只在基部、即橡胶块距离滚动表面最远的部分连接至胎面。该橡胶块在与地面接触期间压缩并且承受在滚动期间沿切向作用在与地面接触的表面上的作用力,后一作用力倾向于使橡胶块沿剪切和弯曲方向变形。该橡胶块相对于滚动表面的垂线略微倾斜,由于橡胶块的弯曲导致界定其的刀槽花纹打开。
专利DE 4107547-C2描述了一种包括刀槽花纹的胎面,所述刀槽花纹在滚动表面上的路径为沿深度具有恒定直径的圆形形状并且闭合,其相对于滚动表面的垂线倾斜,其一部分高度上具有20°至60°的角度,与滚动表面最远的部分具有最多20°的较小角度。该刀槽花纹限定材料块。圆形刀槽花纹的倾斜度的改变在设置于胎面上的花纹沟的三分之一深度处发生。
专利申请DE 4426950-A1描述了一种胎面,其包括具有闭合圆形形状和恒定直径的刀槽花纹;每个刀槽花纹界定和隔离橡胶块,其表面相对于滚动表面的垂线倾斜,该表面朝向滚动表面的内侧径向偏离,以防止橡胶块在配有这种胎面的轮胎的使用寿命期间扯掉。
专利EP 0664230-B1描述了一种包括刀槽花纹的胎面,所述刀槽花纹在滚动表面上的路径例如具有闭合圆形形状;这些刀槽花纹中的每一个界定和隔离橡胶块,其在与滚动表面平行的整个表面上测量的周长在其高度的至少一部分上连续增大,随后减小但保持大于位于滚动表面处的橡胶块的周长,以便减少脱模期间的问题并且降低橡胶块的表面相对于滚动表面突出的表面的风险。
如上所述的现有技术的技术方案均涉及非锁定刀槽花纹,也就是说,界定刀槽花纹的壁不包括减少或消除一个壁相对于与其面对的壁的相对运动的装置。这造成橡胶块的变形引起滞后损耗,其导致尤其是橡胶块周围的滚动阻力增大和磨损不均匀。“不均匀磨损”在这种情况下指磨损在整个滚动表面上不均匀,即,局部磨损比整个胎面上的磨损大。
轮胎胎面的“使用寿命”必须理解成所述胎面在磨损达到磨损极限、包括为更换或翻新拆卸轮胎之前的使用期限。
发明内容
本发明的目的之一在于提出一种胎面,其设有多个橡胶块,所述橡胶块由锁定(或闭锁)刀槽花纹限界并且其滚动阻力和抗不均匀磨损性能相对于现有技术的胎面得以改进,并且不会降低与磨损相关的使用寿命,且可以更容易地进行脱模并且不会造成橡胶块在初始状态(或新状态)下相对于滚动表面突出。
该目的由具有厚度E并且设有用于在行驶期间与路面接触的滚动表面的轮胎胎面实现,所述胎面包括多个橡胶块,其中,中间轴线XX′穿过胎面的滚动表面。每个橡胶块具有最多等于胎面的厚度E的高度H,并且包括围绕中间轴线XX′在所述橡胶块周围延伸的侧壁,该侧壁沿着脊部切割滚动表面,所述脊部在滚动表面上的路径闭合(封闭),该脊部界定橡胶块与路面的接触表面(接触面)。每个橡胶块包括基部,其与所述橡胶块和路面的接触面相距距离H。
每个橡胶块的侧壁在其基部处通过连接部(用于连接到与其面对的壁上)连接到胎面内侧,所述侧壁和与其面对的壁界定平均宽度为e且深度等于橡胶块高度H的刀槽花纹。
此外,位于胎面上的每个橡胶块的侧壁和面向该侧壁的侧壁在刀槽花纹的第一部分(其具有最多等于刀槽花纹深度H的60%的深度P1)上包括用于限制侧壁相对于与其面对的壁的运动的装置,所述装置由具有第一幅度(波幅)的几何形状组成,用于连接或配合设置在与其面对的另一壁上的几何形状,并且在刀槽花纹的第二部分(其具有最多等于刀槽花纹深度H的60%的深度P2并延伸具有深度P1的第一部分)上包括具有第二幅度(波幅)或为直线形(即,零幅度)的几何形状,第二幅度小于第一幅度。
此外,具有深度P1的刀槽花纹的第一部分界定橡胶块的第一部分,具有深度P2的刀槽花纹的第二部分界定橡胶块的第二部分,橡胶块的第二部分的最大截面的面积大于所述橡胶块的第一部分的最大截面的面积。截面指在与橡胶块的中间轴线XX′垂直的平面上切割所述橡胶块的剖面上获得的橡胶块的路径。“最大截面”指对橡胶块的所述部分而言具有最大面积的橡胶块路径。
中间轴线XX′沿与所述表面垂直或倾斜(即,不垂直)的方向穿过胎面的滚动表面。
根据本发明的一个实施例,由胎面的每个橡胶块的侧壁和与其面对的侧壁限界的刀槽花纹的几何形状沿横截面具有折线或锯齿形路径,所述路径在深度最多等于橡胶块高度的60%的第一部分上具有大幅度,并且第二部分的几何形状具有波浪形路径,其具有小幅度、大波长或者在最多等于橡胶块高度的60%的深度上为直线形。对于与滚动表面垂直的任何剖面而言,将初始状态下的滚动表面上的刀槽花纹的端部连接至胎面最内侧点的线段具有倾斜度,以使得橡胶块的基部的表面积大于位于胎面的接触面处的橡胶块的接触表面积。
每个刀槽花纹由主要界定在彼此面对的两个主壁之间的空间限定,所述壁与滚动表面垂直或倾斜。有利地,对于为重型货车设计的胎面而言,界定橡胶块的刀槽花纹的宽度小于2mm,优选地在0.05mm和2mm之间。
“由闭合刀槽花纹限界的橡胶块的中间轴线XX”指将橡胶块基部(即,橡胶块最深入胎面的部分)的几何质心连接至橡胶块与路面的接触面的几何质心的线段。该方向在橡胶块垂直于滚动表面时与所述滚动表面形成90°的角度。
除了具有与地面接触的大长度的有效脊部的优点外,根据本发明包括界定橡胶块的刀槽花纹的胎面刻纹具有明显延缓在刀槽花纹周围的胎面表面上出现不均匀磨损的时间的优点。由于明显限制了在脱模时倾向于将橡胶块从胎面中拉出的作用力,本发明允许所述胎面有效且更容易地从模具中脱模,并且不会在硫化之后撕裂橡胶。
如现有技术中已知的那样,使用模制单元模制胎面中的刀槽花纹。就本发明而言,用于模制这类刀槽花纹的模制单元包括加宽部(模制橡胶块的第二部分),其在从胎面拔出时允许橡胶块的第一部分恢复其在胎面中的位置,从而使得橡胶块的接触面最多位于与滚动表面相同的高度处(即,橡胶块的接触面不会相对于该表面突出)。
刀槽花纹的第一部分包括在胎面的第一部分的使用寿命期间可通过配合在一起使限制橡胶块的侧壁相对于面向胎面橡胶的壁沿深度方向的运动的装置(具有大的和第一幅度的折线或锯齿形或波浪形)。
结合考虑所有这些特征可以防止橡胶块相对于胎面的表面保持突出,从而可以在轮胎使用寿命期间防止橡胶块从胎面上扯下。
根据本发明的刻纹还由于限制与胎面橡胶块的周期性变形相关的滞后损耗允许滚动阻力增大。
根据优选的变型实施例,橡胶块的第一部分的折线路径的幅度沿深度方向减小。
根据另一个变型实施例,橡胶块的接触面的面积从位于橡胶块的第一部分和橡胶块的第二部分之间的接合表面连续增大。因此,在接合表面之下,最大截面的表面积小于刀槽花纹的第二部分的最小截面的表面积。
根据本发明的另一变型实施例,沿橡胶块的第一部分的横截面观察的橡胶块的最大接触表面大于与路面接触的表面积,有利地,最大接触表面位于橡胶块的第一和第二部分的接合处。
根据本发明的另一个变型实施例,橡胶块的第二部分的壁在距离橡胶块的接触表面为橡胶块的高度的75%和100%之间的深度处不具有与面向其的壁发生机械相互作用的装置。
根据另一个变型实施例,橡胶块的第二部分在必要时包括用于与面向其的壁发生机械相互作用的装置。在这种情况下,选择这些装置,以具有小于设置在第一部分上的装置的幅度,从而避免在脱模时发生阻挡,所述阻挡可能导致橡胶块从滚动表面突出。
根据优选实施例,每个刀槽花纹通过形成围绕橡胶块的通道的加宽部终止于胎面的径向最内侧部分,即,位于界定橡胶块的基部的端部处,该通道的最大宽度大于刀槽花纹的宽度e。橡胶块的基部在这种情况下对应于由该通道限制的最深入胎面的部分。该部分(帘线)的存在具有允许胎面可靠脱模的有利作用。
根据另一个实施例,橡胶块的中间轴线XX′相对于滚动表面的垂线略微倾斜,即与该垂线形成最多等于10°的角度,优选以5°的角度倾斜。
附图说明
为了更好地理解本发明及其优点,现在借助于附图描述本发明的若干不同的实施例:
图1A示出了根据现有技术的胎面单元和用于模制橡胶块的模具的一部分;
图1B示出了图1所示的胎面单元,其中,橡胶块在脱模之后突出于滚动表面;
图2A以截面方式示出了包括根据本发明的第一变型的橡胶块的胎面的一部分;
图2B示出了图1A所示胎面的滚动表面;
图3示出了根据本发明的橡胶块的第二变型,其中,橡胶块的总体形状为截锥(截头圆锥)形;
图4示出了根据本发明的橡胶块的第三变型,其中,橡胶块的第二部分是双截锥形;
图5示出了根据本发明的橡胶块的第四变型,其中,界定橡胶块的刀槽花纹的端部由围绕橡胶块的通道形成;
图6示出了根据本发明的橡胶块的第五变型,其中,从剖面图观察,橡胶块的第一部分的壁具有减小的锯齿形变化;
图7示出了根据本发明的橡胶块的第六变型,其中,界定橡胶块的刀槽花纹为椭圆形。
为了使附图和说明容易阅读,在附图中使用相同的参考数字表示相同的功能和/或结构单元。
具体实施方式
(0042)图1A示出了根据现有技术的胎面的单元1,该单元1包括界定橡胶块3的闭合刀槽花纹2。附图示出了模具50的一部分包括在模具表面52上突出的模制单元51,该模制单元置于包括胎面的材料中,以便模制锁定刀槽花纹2和界定中间轴线XX′垂直于滚动表面的橡胶块3。该刀槽花纹称作锁定,因为界定其的壁31和31′包括锁定装置,用于相互作用,以便限制一个壁相对于另一个壁的相对运动。锁定装置在这种情况下是位于橡胶块的侧壁31上的凸起61和位于与其面对的壁31′上的凹部60′。
已经发现,这种构造在脱模之后不保持在胎面上,并且可以获得图1B所示的构造。在这种构造中,用于模制刀槽花纹以及橡胶块的壁和与其面对的壁的模制单元在脱模期间将橡胶块3随同其拉拽到胎面的滚动表面10的外面。由于橡胶的弹性,存在倾向于使橡胶块返回到与图1A对应的位置的回复力F。然而,从图1B可以看出,在回复力和由锁定装置61和61′产生的锁定力平衡处,橡胶块可能保持部分地突出在胎面之外。这在外观质量和磨损性能方面特别不利,因为在突出的橡胶块上发生更为显著的磨损,橡胶在某些工作条件下甚至被扯掉。
图2A示出了用于尺寸为315/70 R22.5的轮胎的胎面1的一部分的截面,所述胎面1具有在初始状态下测量的厚度E(在这种情况下等于17.5mm),其作为将用于在行驶期间接触路面的滚动表面10和用于施加到位于轮胎坯件的径向外侧的表面上的内表面10′分开的距离。该截面在包含轮胎的旋转轴线的平面内获得。
根据本发明的胎面1设有由花纹沟11和刀槽花纹形成的刻纹。至少一些刀槽花纹是刀槽花纹2,其在滚动表面上的路径具有闭合轮廓。每个刀槽花纹在胎面中界定橡胶块3,所述橡胶块包括围绕其延伸的侧壁31。刀槽花纹2具有最多等于胎面厚度E的深度H,在这种情况下等于17.5mm。侧壁31和滚动表面的交线形成界定橡胶块的接触表面33的脊部32。每个橡胶块3包括基部30(位于胎面内部最远并且位于与刀槽花纹2的深度相等的距离处的部分),橡胶块3的基部连接至胎面1并且具有穿过胎面的滚动表面10的中间轴线XX′。该中间轴线XX′是穿过橡胶块3的接触表面33和所述橡胶块的基部30的几何质心G1、G2的假想直线。
每个橡胶块3的侧壁31在橡胶块的基部30处通过连接部20连接至面对的壁31′。橡胶块3的侧壁31和面对壁31′界定刀槽花纹2,其在这种情况下具有等于0.5mm的平均宽度e。橡胶块3具有围绕轴线XX′的旋转几何形状:其意味着包含轴线XX′的任何其它截面上的几何形状与图2A所示大体上相同。
在所示情况下,橡胶块3包括(从初始状态下的胎面的滚动表面开始)由橡胶块的第二部分301延伸的橡胶块的第一部分301。橡胶块的第一部分301为具有轴线XX′的圆柱形状,并且从图1可以看出包括锯齿形路径,设计成与位于与其面对的壁上的匹配锯齿形路径相互作用。设置在刀槽花纹2的第一部分上的锁定装置具有非零的幅度(波幅)A。
橡胶块的第一部分包括直径为D0(在这种情况下,D0等于6mm)的最大截面和直径为D1的最小面积。最大直径在滚动表面上测得,而最小直径D1(在这种情况下,D1等于5.4mm)在与胎面的最内侧对应的深度P1(在这种情况下,P1等于H的60%或者10.5mm)处测得。
在第一部分的延伸部中具有橡胶块的第二部分302,其为大体截锥形并且无机械锁定装置或者不与面对其的壁相互作用。橡胶块的第二部分302从深度P1延伸到深度H(即,在等于H的40%的深度P2的范围内,在这种情况下,等于7mm)。
橡胶块3的基部30为圆形并且具有直径D2(在这种情况下,D2等于10mm),其大于橡胶块的第一部分301的任何截面的最大直径D0。由于橡胶块的第二部分302的截锥形形状(朝向内部变宽),橡胶材料的弹性回复力足以使该橡胶块返回到胎面内部的期望位置并且橡胶块不会突出于滚动表面。
在适当的变型中,橡胶块的基部30的直径D2至少等于直径D0的1.3倍,最多等于直径D0的2.5倍。
图2B示出了图2A中以截面方式所示橡胶块3的滚动表面的视图。图中示出了直径为D0的圆形橡胶块的接触表面33和具有大体圆形形状并且平均宽度为e的刀槽花纹2。位于橡胶块的第一部分和橡胶块的第二部分之间的接合面J上的橡胶块3的截面的直径D1小于直径D0。
图3示出了橡胶块3的第二变型,其中,刀槽花纹2为大体截锥形,其中,母线YY′穿过最内点和最外点。橡胶块的第一部分301包括用于与面对其的壁相互机械作用的装置,并且在初始状态下在滚动表面上具有直径D0,在与橡胶块的第二部分302的接合部J处具有最大直径D1。在这种情况下,橡胶块的中间轴线XX′与母线YY′的角度为20°。与面对其的壁发生机械相互作用的装置在这种情况下为锯齿形,形成为围绕橡胶块的第一部分的螺旋状。
图4示出了根据本发明的橡胶块的另一个变型,其中,橡胶块的第一部分具有大体圆柱形形状,其由双截锥形形状的橡胶块的第二部分延伸。从橡胶块的第一部分和第二部分之间的接合面J开始,第二部分具有截锥形形状,其截面直径增大到最大值D2(大于橡胶块的第一部分的最大直径),以便随后具有截锥形状,其直径朝向橡胶块的基部减小。在本变型中,双截锥形状不阻挡橡胶块通过其靠近橡胶块的基部的位置突出于滚动表面,因为材料的弹性回复力足以使橡胶块返回期望的位置。
图5的变型同样使用图1所示橡胶块,并且增加了围绕橡胶块的基部的通道。最大截面直径大于刀槽花纹2的宽度e的通道20′还尤其有助于橡胶块的顺利脱模,因为其充分扩大了橡胶块的基部的直径。设置在刀槽花纹2的第一部分上的锁定装置具有非零幅度A,而刀槽花纹的第二部分不具有锁定装置(该部分在剖视图中为直线形)。
在这里未示出的其它变型中,橡胶块的中间轴线XX′可以与滚动表面的垂线形成0°以外的角度。
在图6所示的另一个变型中,其意图更特别地是确保橡胶块的第一部分和橡胶块的第二部分之间的过渡。在该变型中,利用面对其的壁锁定(阻挡)橡胶块的第一部分的壁的锁定装置在包含轴线XX′的剖面上由形成折线的凹凸部形成,所述折线的幅度随着其朝向与橡胶块的第二部分的接合面或连接面延伸(即,朝向橡胶块的基部延伸)而减小。在这种情况下,在与折线的最大幅度的点相切的两条直线之间形成的角度B的顶点位于胎面内。
在上述变型中,界定橡胶块3的刀槽花纹2在新轮胎的滚动表面10上的几何路径具有圆形形状:当然,已经描述过的情形可以适用于不同的形状:卵形、椭圆形、矩形或其它形状。对于具有至少两条对称轴线的形状来说,有利的是,这些轴线的方向从橡胶块的第一部分的外表面向橡胶块的第二部分的基部变化,如图7中的实例所示。
图7示出了橡胶块3在初始状态下位于滚动表面上的视图,所述橡胶块由刀槽花纹2限界并且其接触表面33为具有主轴线T1、T2(分别为长轴和短轴)的椭圆形状。虚线表示橡胶块的基部的几何形状,其本身也为椭圆形并且具有主轴线T1′和T2′;在这种情况下,注意到,橡胶块的基部的形状通过使橡胶块的形状在滚动表面上旋转获得。主轴线T1′相对于轴线T1的旋转角在这种情况下大于45°。橡胶块的轴线在这种情况下与滚动表面垂直。该变型的优点在于使刀槽花纹和有效脊部在地面上的定向可随着胎面磨损的程度发生变化。
在这里未示出的另一变型中,可以使在初始状态下在滚动表面上由刀槽花纹限界的橡胶块具有第一形状,在其基部具有不同于第一形状的另一形状。例如,可以从圆形形状转变为椭圆形形状。
本发明不限于所描述和示出的实例,在不脱离其范围的情况下可以进行各种改进。例如以及尽管所有实例示出了接触表面在初始状态下位于与胎面的滚动表面相同高度处的橡胶块,可以容易地将本发明应用于接触表面相对于胎面的表面朝向胎面内部偏移的橡胶块。在另一变型中,界定橡胶块的刀槽花纹的宽度可以在橡胶块的两个部分之间不同。

Claims (9)

1.轮胎胎面(1),其具有厚度(E)并设有设计为在行驶期间接触路面的滚动表面(10),所述胎面(1)包括具有穿过胎面的滚动表面(10)的中间轴线XX′的多个橡胶块(3),每个橡胶块(3)具有最多等于胎面的厚度(E)的高度H,包括围绕轴线XX′在所述橡胶块周围延伸的侧壁(31),该侧壁(31)沿着脊部(32)切割滚动表面(10),所述脊部的几何路径在滚动表面(10)上闭合,该脊部(32)界定橡胶块与路面的接触面(33),每个橡胶块的侧壁(31)在其基部(30)处由用于连接的连接部(20)连接至面对其的壁(31′),橡胶块的侧壁(31)和面对其的壁(31′)界定具有平均宽度(e)和高度(H)的刀槽花纹(2),所述胎面的特征在于:
每个橡胶块的侧壁(31)和面对该侧壁(31)的侧壁(31′)具有:
●位于深度(P1)最多等于刀槽花纹(2)的深度(H)的60%的刀槽花纹的第一部分上的锁定装置,其设计成限制侧壁(31)相对于面对其的壁(31′)的运动,所述装置由具有第一幅度的几何形状组成,所述几何形状设置在壁上,以与设置在面对其的壁上的几何形状互连或配合,
●以及位于深度(P2)最多等于刀槽花纹的深度(H)的60%且延伸具有深度(P1)的第一部分的刀槽花纹的第二部分上的几何形状,其具有第二幅度或者为直线形(即,零幅度),第二幅度小于第一幅度,并且刀槽花纹的第一部分界定橡胶块的第一部分(301),刀槽花纹的第二部分界定橡胶块的第二部分(302),橡胶块的第二部分(302)的最大截面面积大于橡胶块的第一部分(301)的最大截面面积。
2.根据权利要求1所述的胎面,其特征在于,橡胶块的基部处的截面面积大于所述橡胶块的第一和第二部分之间的连接处的橡胶块的截面面积,并且橡胶块的第二部分的截面在橡胶块的所述连接和基部之间线性增大。
3.如权利要求2所述的胎面,其特征在于,橡胶块的第一部分(301)具有大体圆柱形形状,橡胶块的第二部分(302)具有大体截锥形形状,橡胶块的第二部分朝向橡胶块(3)的基部变宽。
4.如权利要求1-3之一所述的胎面,其特征在于,用于使橡胶块的第一部分的壁与面对其的壁锁定的装置由在包含轴线XX′的剖面中形成折线的凹凸部形成,所述折线的幅度朝向橡胶块的基部减小。
5.如权利要求1-4之一所述的胎面,其特征在于,界定橡胶块的第二部分(302)的壁(31)不具有任何与面对其的壁锁定的装置。
6.如权利要求3-5之一所述的胎面,其特征在于,在初始状态下橡胶块(3)的基部的直径(D2)与橡胶块在滚动表面上的直径(D0)之比至少等于1.3,最多等于2.5。
7.如权利要求1-6之一所述的胎面,其特征在于,刀槽花纹(2)在胎面最内部的端部包括形成围绕橡胶块(3)的通道(20′)的部分,所述通道的宽度大于刀槽花纹的宽度e。
8.如权利要求1或2所述的胎面,其特征在于,界定表面橡胶块的刀槽花纹的形状为具有主轴线T1、T2的椭圆形,同一橡胶块的基部呈具有主轴线T1′、T2′的椭圆形,主轴线T1′与主轴线T1形成除了0°之外的角度。
9.如权利要求1-8之一所述的胎面,其特征在于,橡胶块的轴线XX′相对于滚动表面的垂线以除了90°之外的角度倾斜。
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