CN103153653A - 对轮胎噪音衰减装置的改进 - Google Patents

Abstract

轮胎，其包括胎面（1），该胎面包括至少一个大体周向定向的花纹沟（3）以及多个凸起元件（21、22），这些凸起元件中的每一个包括具有横向宽度Lt的接触面（11）和侧壁（210），至少一个凸起元件设有多个共振噪音衰减装置，每个装置包括具有总体积Vc且通向侧壁（210）的细长形空腔（4），所述空腔（4）具有大于所述凸起元件的横向宽度Lt的总长度Lc，并具有包括连接在一起的若干个空腔部分（40、41、42、43、44、45）的几何形状，所述长度Lc等于所有空腔部分的长度之和，每个空腔（4）在其整个长度Lc上通过径向向外延伸的刀槽花纹（5）延伸，以通向行驶表面，所述胎面使得每个空腔在横向上投影的长度之和Ly至少为每个空腔在周向上投影的长度之和Lx的1.5倍。

Description

对轮胎噪音衰减装置的改进

技术领域

本发明涉及轮胎胎面，且更具体地说，涉及结合在这些胎面中以在行驶时减少噪音的装置。

背景技术

通常，客车轮胎设有胎体增强层，近年来，胎体增强层大多数为径向（子午线）胎体增强层；在此配置中，胎体增强层的增强件被设置成与周向形成80度或更大的角度（这相当于说，增强件包含在子午线平面或径向平面（该平面包含旋转轴线）中，或者相对于此平面形成至多20度的倾角。

通常，这些轮胎设有胎冠增强层，所述胎冠增强层包括浸入弹性体基材料中的多个增强件。此胎冠增强层在径向外部覆盖有由橡胶材料制成的胎面，所述胎面具有设计成在行驶时与路面接触的表面，也称为行驶表面。

尤其为了确保雨天时的必要安全水平，胎面通常设有多个大体周向（或纵向）定向的花纹沟以及大体横向定向（与旋转轴线平行或与旋转轴线形成较小角度）的花纹沟。

存在纵向花纹沟的一个缺点在于，特别是当与路面接触时会在这些花纹沟中产生气流振动。这些振动导致产生行驶噪音的共振。

专利申请公开JP-01-191734涉及这种机制，并提议通过沿重型货车轮胎胎面的厚度在纵向花纹沟中形成经由截面减小的通道而出现的球形空腔，从而减少这些花纹沟内的空气振动产生的噪音。这样，可以制造依据亥姆霍兹（Helmholtz）共振器原理运行的一类共振器。具体言之，通过精确确定的体积，这种空腔发挥此作用并使得可以在与道路接触时降低花纹沟中流动的空气的一些振动频率的效应。这些空腔的体积必须适合于每个选定的频率。这些轮胎可以应用于重型货车，因为通常而言，与客车轮胎胎面元件的厚度相比，其胎面元件的厚度相对较大。

就客车而言，由于胎面厚度相对小（也就是说，小于10毫米），因此必须将这些共振器设置成距离胎面的行驶表面尽可能远，并且尤其设置在大于花纹沟深度的深度处，或者至少设置在所述花纹沟深度减去合法要求量处（由磨损指示器指示，所述磨损指示器为在花纹沟底部处设置的橡胶块体，且在磨损指示器中，径向外表面指示为维持令人满意的安全水平而绝对不能超过的胎面磨损极限）。虽然在JP-01-191734中描述的待装配至重型货车的轮胎中，看起来可以利用模制半球形空腔（这些空腔通向花纹沟）的模具元件来模制轮胎和从该模具中移除轮胎，但是如果仅仅通过这些空腔的相当大的长度，其难以适用于客车轮胎。

在文献JP-01-191734中描述的胎面的另一缺点在于以下事实，即相对大体积的球形空腔可能会影响包含该空腔的橡胶元件在行驶时挤压地面的方式，并且特别是影响接触压力的分布。此外，JP-01-191734的空腔不充分耐久，因为在胎面部分磨损后，这些空腔通向行驶表面：体积不再保持且作为共振器的运行进而受到干扰。

在公开号为WO2009/095288的专利申请中，申请人提出一种包括形成共振器的空腔的新胎面，从而衰减与路面接触时的花纹沟共振噪音。这些空腔形成为对胎面磨损几乎不敏感，并且很容易模制以及从模具中去除，同时提供对每个空腔体积的极佳控制，从而能够针对固定的共振频率完全发挥共振器功能。“几乎不敏感”意味着，空腔体积保持不变，直至胎面磨损达到所述胎面的厚度的2/3。在达到这样的磨损量后，空腔通向行驶表面以形成花纹沟部分，所述花纹沟部分充当路面上水的贮存器。涉及的共振器可以是通常已知的亥姆霍兹型或四分之一波型共振器。

将亥姆霍兹型或四分之一波型共振器设置在客车轮胎胎面中需要有时与此胎面的厚度以及胎面的花纹条或凸起元件的宽度尺寸不相容的适当空腔体积。特别是当此胎面受到横向指向、即沿与设有所述胎面的轮胎的旋转轴线平行的方向的切向力时，空腔体积可能导致胎面横向刚度显著降低。

定义：

赤道中平面：即与旋转轴线垂直且经过沿径向距离所述轴线最远的轮胎的点的平面。该平面将轮胎分成两个相同或基本相同的部分。

块体为形成于胎面上的凸起元件，所述凸起元件由空腔或花纹沟限定且包括侧壁和设计成与路面接触的接触面。

花纹条为由具有相同定向的两个花纹沟限定的凸起元件；此花纹条包括两个侧面以及与所述侧面相交以形成隆脊的接触面。

在本文件中“径向”指与轮胎的旋转轴线垂直的方向（此方向对应于胎面的厚度方向）。

“轴向”指与轮胎的旋转轴线平行的方向。

“周向或纵向”指与周向和径向均垂直的方向。此周向与以轮胎的旋转轴线为中心的任何圆相切。

发明内容

本发明的目的在于解决上文提出的问题并允许安装具有适当空腔体积的共振器，同时限制当此胎面横向受压时导致的胎面刚度减小效应。

因此，本发明的主题为一种轮胎，该轮胎包括胎面，该胎面具有设计成当轮胎行驶时与路面接触的行驶表面，该胎面包括具有大体周向定向（不一定是笔直的，可以呈锯齿形）的至少一个花纹沟以及多个凸起元件（花纹条或块体），这些凸起元件中的每一个包括侧壁以及具有横向宽度Lt（在所述元件的侧壁之间测得的距离）的接触面，此接触面形成行驶表面的一部分，这些侧壁中的一些部分地限定具有大体周向定向的花纹沟，

至少一个凸起元件设有多个用于衰减在邻近所述凸起元件的周向花纹沟中产生的共振噪音的装置，

每个衰减装置形成于凸起元件中且主要包括具有总长度Lc和总体积Vc的细长形空腔，

所述空腔完全形成于胎面中，以有效地充当衰减装置，

所述空腔通向限定其共振噪音被试图降低的周向花纹沟的侧壁，

在新状态下胎面的行驶表面上的投影中观察，所述空腔具有比凸起元件的横向宽度Lt大的总长度Lc，空腔还具有包括连接在一起的若干个空腔部分的几何形状，所述长度Lc等于所有空腔部分的长度之和，

这些空腔部分具有等于Lx的在周向上投影的总长度以及等于Ly的在横向上投影的总长度，这些投影的总长度Lx、Ly分别等于每个空腔部分在周向或横向上的投影长度之和，

每个空腔在其整个长度Lc上通过径向向外延伸的刀槽花纹（细缝花纹）延伸，以通向行驶表面。

该胎面的特征在于，在横向上投影的总长度Ly至少为在周向上投影的总长度Lx的1.5倍。

优选地，空腔的总长度Lc至少等于凸起元件的宽度Lt的两倍，而且更优选地至少等于该宽度的三倍；可以设想比凸起元件的宽度Lt的两倍更大的空腔长度。因而，就总空腔体积Vc而言，此体积根据其共振噪音被试图降低的选定频率确定，可以减小每个空腔的平均截面Sc。本发明使得可以分布此总空腔体积，以通过充分延长所述空腔并且沿横向分布空腔长度的较大部分而使凸起元件的刚度受到较少破坏。

根据本发明的共振器在显著降低胎面花纹沟的共振噪音的同时，可以获得当行驶时受到路面压力的胎面的横向刚度与纵向刚度之间的令人满意的平衡。

有利地，每个空腔完全形成于胎面中，以至少可在胎面的使用期的2/3中有效地充当衰减装置（也就是说，在从新状态开始的厚度磨损2/3之前，在行驶表面上不会出现此空腔）。

根据本发明的空腔可以为亥姆霍兹共振器型或四分之一波共振器型。特别是当为亥姆霍兹共振器时，每个空腔包括具有平均截面Sc的主部分以及具有减小截面Sr（小于截面Sc）和长度Lr的部分：此减小截面的部分的体积代表总体积Vc的非常小的一部分。此减小截面的部分通向其共振噪音被试图降低的花纹沟中，空腔的总体积Vc包括具有该减小截面的部分的体积，而且长度Lc也包括具有减小截面的该部分的长度。

就四分之一波型空腔而言，截面Sc在空腔的整个长度Lc上保持恒定。

根据本发明的一个实施例，朝向行驶表面延伸空腔的刀槽花纹的平均宽度小于0.6毫米。

根据本发明的另一个实施例，尤其有利于确保共振器的有效性，刀槽花纹包括起始于空腔、与行驶表面的垂线形成至少10度的角度A且经过刀槽花纹与空腔的交点的刀槽花纹部分，以使得刀槽花纹至少靠近所述空腔闭合，从而防止在空腔与路面接触时所述空腔的总体积Vc发生任何变化。

为了满足本发明的条件，有利的是，确保每个空腔具有这样的形状，即，其包括至少两个具有大体横向定向的部分以及至少一个将这些具有大体横向定向的部分连接在一起的部分。具有横向定向的部分的数目越大，则在横向上的投影总长度相对于在周向上的投影总长度越大，且这些空腔的存在对刚度减小的影响越小。

更优选地，使用包括至少三个具有横向定向的部分的空腔形状。这些具有横向定向的部分之间的距离被确定为使得不对压缩的胎面的刚度造成太明显的影响。

为了获得使用中的长期噪音效应，有利的是，由于胎面在至少一个花纹沟的底部设有磨损指示器，此磨损指示器具有相对于花纹沟的底部测得的高度h，形成共振器的每个空腔包括与行驶表面相隔一定距离的上母线（上母点），所述距离至少等于花纹沟深度减去磨损指示器的高度h。因而，每个空腔保持充当共振器的角色，直至胎面磨损达到道路规则允许的最大水平。

从下面参照附图进行的描述中将显现出本发明的其他特征和优点，这些附图以非限制性实例示出了本发明的主题的实施例。

附图说明

图1示出了根据现有技术的胎面；

图2示出了沿根据图1的胎面的剖面II-II截得的截面；

图3部分地示出了根据本发明的胎面，其包括具有字母H的形状的第一共振器变型；

图4示出了图3中示出的胎面的一部分的透视图；

图5示出了当不与路面接触时沿线V-V从图3示出的胎面截得的截面；

图6示出了当与路面接触时与图5相同的截面；

图7示出了形成共振器的空腔的两个其他变型；

图8示出了具有字母Z的大体形状且形成四分之一波共振器的空腔的另一变型。

具体实施方式

为了更易于理解附图，当附图标记表示相同种类的结构型或功能元件时，相同的附图标记用于本发明的不同变型的描述。

图1示出了在公开号为WO2009/095288的申请中描述的根据现有技术的胎面1的一部分。此图1示出了限定两个花纹沟3的三个具有周向定向的花纹条2。每个花纹条具有宽度Lt。为了降低两个花纹沟3中的空气的共振产生的噪音水平，在中心花纹条中形成多个具有字母“L”的形状的空腔4，此空腔的两个分支中的每一个具有基本相同的长度。因而，此空腔的总长度Lc在周向（在图1中由方向YY’’表示）上的投影之和Ly基本上等于此空腔的总长度Lc在横向（在图1中由方向XX’表示）上的投影之和Lx。事实上，沿方向XX’的所有分量和沿方向YY’的所有分量累加在一起，以分别获得Lx和Ly。

图2示出了沿着一剖面截取的截面，该剖面的迹线在图中1由线II-II标示。此图2示出了沿其厚度方向的花纹条2。形成共振器的空腔4具有截面Sc，其基本上为圆形，且由锯齿形的刀槽花纹5朝向花纹条2的接触表面11径向延伸，当与路面接触时该刀槽花纹5能够闭合，从而可以控制空腔4的总体积Vc。

图3表示具有尺寸225/55R16的轮胎的胎面1的第一变型，此胎面设有多个用于根据本发明衰减共振噪音的装置4。

根据该变型，胎面包括限定中心花纹条21和两个侧部花纹条22的两个周向花纹沟3。

具有等于35毫米的宽度Lt的中心花纹条21设有多个具有总长度Lc的空腔4，每个空腔具有与字母“H”类似的总体形状，总长度Lc等于此形状的所有分支的长度之和。空腔的平均截面为圆形，其直径等于3毫米。每个空腔4形成具有总体积Vc的亥姆霍兹共振器，此体积包括具有长度Lr的部分40，该部分的体积Vr与空腔的总体积Vc相比较小，且其截面相对于空腔的截面Sc减小。此空腔部分40通向中心花纹条的侧壁210（如图4中可见），以生成亥姆霍兹共振器。

每个空腔4包括连接在一起的若干个空腔部分：具有线性形状的第一空腔部分41形成于截面减小的部分40的延伸部中，且具有等于24毫米的长度L1。另一空腔部分42与具有长度L1的空腔部分平行地形成，基本上具有相同长度L1。这两个空腔部分41、42平行于横向YY’（因而垂直于由方向XX’表示的周向）定向。

另外，具有长度L2（在该例子中等于28毫米）的空腔部分44设置成确保具有长度L1的空腔部分41、42的体积之间的连续性。具有长度L2的此空腔部分44具有圆形截面，其直径与具有长度L1的空腔部分41、42的截面的直径相同。

空腔的总长度Lc（此长度Lc等于所有空腔部分40、41、42、44的长度之和，无论这些长度为横向长度，还是周向长度）明显比沿横向测得的花纹条21的宽度Lt大许多（在该例子中，长度Lc等于76毫米且Lt等于33毫米）。

此外，空腔4通过在限界所述空腔和位于所述空腔的径向外部之间的点之间延伸的刀槽花纹5径向向外且在其整个长度Lc上延伸，直至到达花纹条21的接触面11。此刀槽花纹5尤其用于模制以及从模具中去除胎面内的空腔4。自然地，有利的是，此刀槽花纹5适于靠近空腔4闭合，以允许在与路面接触时控制所述空腔的体积Vc，如图5和6中可见，上述图中示出了沿图3中的线V-V截得的截面。图5示出了当该部分不与路面接触时的截面，而图6示出了当与路面接触时的相同截面。图5示出了通过具有沿深度方向的波纹形状的刀槽花纹5朝向行驶表面11延伸的空腔部分41和42的每个截面。提供空腔连续性的空腔部分44在空腔部分41与42之间延伸。图6示出刀槽花纹5（借助于其沿厚度方向的波纹状几何形状）靠近空腔4闭合，而且所述刀槽花纹5在与路面接触的力的作用下在空腔4的整个长度Lc上闭合，因而确保空腔体积Vc恒定，以允许所述空腔发挥其共振器作用。

图4示出了图3所示的胎面的部分透视图。此图4示出了空腔4，且更具体言之示出了通向花纹条21的侧面210的具有减小截面的空腔的部分40；此空腔4通过刀槽花纹5朝向行驶表面11径向延伸，该刀槽花纹5经由刀槽花纹部分51通向侧面210。在此变型中，空腔4形成于一定深度处，其适于在至少一个磨损指示器（这里未示出）指示的法定磨损极限之前在行驶表面上开通。在此变型中，当通向行驶表面时，空腔部分41、42、44充当花纹沟，所述花纹沟既可用于生成新隆脊，也可用于排出可能在接触区中存在的水。

在此情况下，在横向（在图3中由方向YY’表示）上投影的空腔的长度之和Ly等于48毫米（其为空腔部分41、42的长度L1的两倍），而在周向（在图3中由方向XX’表示）上投影的长度之和Lx等于28毫米（部分43的长度L2）。比率Ly/Lx在此例子中等于1.7。

这样，可以使横向上的空腔长度为周向上的空腔长度的1.7倍，从花纹条的刚度角度出发这是有利的。具体言之，根据本发明的每个空腔导致此元件的横向刚度变化较小。

在根据本发明的轮胎的该第一实例中，在花纹条中形成的每个共振器完全形成于胎面中，从而能够至少在胎面使用期的2/3中有效衰减共振噪音（也就是说，在厚度从新状态开始磨损2/3之前，在行驶表面上不会出现此空腔）。

图7示出了同一胎面上的空腔的两个变型实施例，根据这两个实施例，两个花纹条设有多个空腔，每个空腔形成具有总体积Vc的亥姆霍兹共振器。在胎面的一个侧部花纹条22上，每个空腔4由三个空腔部分41、42、43以及两个空腔部分44、45形成，每个空腔部分41、42、43具有长度L1且平行于横向（由方向YY’表示的轮胎的旋转轴线）定向，而空腔部分44、45沿周向定向，以将沿横向定向的空腔部分中的两个连接在一起。所有这些空腔部分41、42、43、44、45均具有基本上相同的圆柱形形状（但是此形状可根据需要改变）。平行于横向定向的一个空腔部分42经由具有减小截面的空腔部分40通向花纹条的侧壁，从而使空腔4与其共振噪音被试图降低的花纹条2连通。每个空腔4通过刀槽花纹5径向向外延伸，所述刀槽花纹5与新状态下的行驶表面220的交线再现了空腔的几何形状（平行于横向的三个刀槽花纹分支以及将它们连接在一起的两个周向分支）。这些空腔4的功能在于降低其中形成有空腔的侧部花纹条22与中心花纹条21之间的花纹沟3的共振噪音。

多个充当亥姆霍兹共振器的空腔4’形成于中心花纹条上，这些空腔4’具有与形成于上述侧部花纹条之一上的空腔4基本上相同的几何形状。上述空腔中唯一可见的差异在于将每个空腔4’连接至花纹条的接触面的刀槽花纹5’的几何形状。每个刀槽花纹5’在接触面上并在行驶表面与空腔4’之间的胎面内的任何表面上遵循锯齿形迹线；这样，由所述刀槽花纹形成的面对壁的相互作用增加。锯齿形几何形状沿胎面的厚度方向叠置在刀槽花纹5’的此锯齿形迹线上。也应理解，通过锯齿形，可以采用促进限定刀槽花纹并且彼此面对的壁的机械阻塞的任何几何形状。这些空腔4的功能在于降低不具有空腔的侧部花纹条22与中心花纹条21之间的花纹沟3的共振噪音。

图8表示在胎面上使用四分之一波型共振器的本发明的另一变型，所述胎面包括由具有相同宽度的花纹条2限定的两个周向花纹沟3。轴向最外的花纹条设有多个空腔4，每个空腔具有非常接近字母“Z”的形状。在此变型中，每个空腔4具有总长度Lc，该总长度Lc基本上大于每个花纹条的长度Lt的三倍，且包括通过连接部分71、72连接在一起的三个线性空腔部分46、47、48，每个空腔部分46、47、48相对于横向以不同于零度的角度倾斜。每个空腔的一个端部49通向每个花纹条的侧壁，以使得空腔4形成四分之一波共振器。在此变型中可看到，每个空腔总长度Lc的大部分沿横向定向（以大于1.5的比率）。在此变型中，所有空腔4以相同方式在同一花纹条上定向，而且以相对于周向XX’对称的定向在另一个花纹条上定向。很清楚，可以不管花纹条如何，针对所有空腔选择同一定向。也可在同一中间花纹条上设置用以降低一个花纹沟中的共振噪音的空腔以及用以降低另一花纹沟中的共振噪音的空腔，所述花纹沟限定中间花纹条。此外，每个空腔通过能够在所述空腔附近闭合的刀槽花纹延伸。

不管涉及的变型如何，选择空腔之间的距离，以满足衰减共振噪音的需求以及限制刚度降低的需求。

自然地，已通过若干变型描述的本发明不仅仅局限于这些变型，在不偏离权利要求书限定的内容的情况下可对其进行各种修改。特别地，可以在同一胎面上组合多个亥姆霍兹共振器型空腔以及四分之一波共振器型空腔。在由多个块体限定的花纹沟中，也可使用这种噪音衰减装置。在另一变型实施例中，每个空腔可以不朝向行驶表面延伸，而是朝向胎面内部延伸：这涉及在胎面结合到轮胎中之前分离或单独地制造胎面。

Claims (9)

1.轮胎，其包括具有行驶表面（11）的胎面（1），所述行驶表面（11）被设计成当轮胎行驶时与路面接触，该胎面包括至少一个具有大体周向定向的花纹沟（3）以及多个凸起元件（21、22），这些凸起元件中的每一个包括具有横向宽度Lt的接触面（11），所述接触面形成所述行驶表面以及所述侧壁（210）的一部分，这些侧壁中的一些部分地限定所述具有大体周向定向的花纹沟，至少一个凸起元件设有多个用于衰减在周向花纹沟中产生的共振噪音的装置，每个装置形成于凸起元件中且包括具有总长度Lc和总体积Vc的细长形空腔（4），所述空腔（4）完全形成于所述胎面中，所述空腔通向限定其共振噪音被试图降低的周向花纹沟的侧壁（210），所述空腔（4）具有大于所述凸起元件的横向宽度Lt的总长度Lc，并具有包括连接在一起的若干个空腔部分（40、41、42、43、44、45）的几何形状，所述长度Lc等于所有空腔部分的长度之和，这些空腔部分具有等于Lx的在周向上投影的总长度和等于Ly的在横向上投影的总长度，所述投影的总长度Lx、Ly分别等于每个空腔部分在周向或横向上的投影长度之和，每个空腔（4）在其整个长度Lc上通过径向向外延伸的刀槽花纹（5）延伸，以通向所述行驶表面，所述胎面的特征在于，每个空腔在横向上投影的长度之和Ly至少为每个空腔在周向上投影的长度之和Lx的1.5倍。

2.如权利要求1所述的轮胎，其特征在于，凸起元件的每个空腔的总长度Lc至少等于所述凸起元件的横向宽度Lt的两倍。

3.如权利要求1或2所述的轮胎，其特征在于，所述刀槽花纹（5）具有小于0.6毫米的平均宽度。

4.如权利要求1至3中任一项所述的具有胎面的轮胎，其特征在于，所述刀槽花纹（5）包括起始于所述空腔、与所述行驶表面的垂线形成至少10度的角度A且经过所述刀槽花纹与所述空腔的交点的刀槽花纹部分（51），因此所述刀槽花纹（5）至少靠近所述空腔（6）闭合，以在所述空腔（6）与路面接触时保持所述空腔（6）的总体积Vc。

5.如权利要求1至4中任一项所述的具有胎面的轮胎，其特征在于，至少一个空腔具有包括至少两个具有大体横向定向的部分以及至少一个将这些具有大体横向定向的部分连接在一起的部分的形状。

6.如权利要求1至5中任一项所述的具有胎面的轮胎，其特征在于，由于所述胎面在至少一个花纹沟（2）的底部设有磨损指示器（22），所述磨损指示器（22）具有相对于所述花纹沟的底部测得的高度h，每个空腔（6）包括与所述行驶表面相距一定距离的上母线（65），所述距离至少等于所述花纹沟（2）的深度减去所述磨损指示器的高度h。

7.如权利要求1至6中任一项所述的轮胎，其特征在于，至少一些空腔形成亥姆霍兹共振器。

8.如权利要求1至6中任一项所述的轮胎，其特征在于，至少一些空腔为四分之一波共振器。

9.如权利要求1至8中任一项所述的轮胎，其特征在于，每个空腔（4）沿所述胎面的厚度形成，从而至少在所述胎面的使用期的2/3内有效。

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