CN104169103B - 土木工程轮胎的厚胎面 - Google Patents

Abstract

一种土木工程轮胎的胎面(1)，所述胎面包括位于中心部分中的区块(3)和边缘肋条(2、4)，中心排中的每个区块具有在平行于横向边缘的方向上测得的宽度Ltb和在周向方向上测得的宽度Lcb，根据本发明的胎面(1)的特征在于，每个边缘肋条(2、4)包括形成壳体的多个凹槽(21、41)，所述凹槽(21、41)具有横向宽度Lte和周向长度Lce，每个凹槽沿着其整个高度He由横向定向的壁和一个周向定向的壁限定，每个凹槽(21、41)具有适于以周向间隙Ac(在周向方向上测得)和横向间隙At(在横向或轴向方向上测得)容纳中心区域的区块的至少一个端部的几何形状，所述间隙Ac和At被确定为使得确保在设有所述胎面的轮胎的通常行驶条件下所述中心区域的所述区块的端部至少部分地与每个凹槽(21、41)的横向定向的壁中的至少一个接触，从而防止其端部被锁定到所述凹槽中的每个区块(3)与所述中心排的相邻区块接触。

Description

土木工程轮胎的厚胎面

技术领域

本发明涉及一种土木工程车辆(所谓的“越野”型车辆)的轮胎，其具有厚度至少为25mm的胎面。更具体地说，本发明涉及一种新型胎面，其具有能够限制可能特别是通过沿弯曲路径行驶而产生的胎面花纹元件之间的剪切应变方面的差异的刻纹。

剪切应变方面的差异可能引起形成胎面花纹的花纹沟(沟槽)的底部的脆化。

背景技术

预定用于装配到土木工程车辆上的轮胎通常设有在径向上从顶部覆盖胎冠增强层的外侧的胎面，所述胎冠增强层自身从顶部覆盖胎体增强层。该胎面具有由隆起元件(肋条或区块)形成的花纹，这些隆起元件由多个花纹沟限定；该花纹的厚度至少为25mm并且可能高达110mm(“花纹的厚度”在本文中指花纹沟的最大深度)。

胎面的隆起元件具有在径向上位于胎面外侧并且设置用于与地面接触的表面，其被称为接触面。花纹沟具有等于或者小于胎面厚度的深度，并且在横截面中观察具有适于限制地面上出现的小石子和其他物体的滞留的几何形状。

在沿弯曲路径行驶时，观察到形成胎面的材料的显著扩展，该扩展直接地通过轮胎的漂移并间接地通过形成胎面的材料在所支承的负载下的压缩而导致，该负载产生由泊松效应约束的扩展。由于在沿弯曲路径行驶期间每个周向排相对于曲率中心的位置，观察到每个周向排行进的距离的局部变化并且以所述排之间的应力和剪切力方面的差异显现出来。

应力和剪切力方面的差异被关于土木工程车辆的轮胎的当前要求进一步放大，从而导致承载能力方面的增大。在这些运行条件下，存在对提高在不同类型地面上的牵引性能和尽可能提高耐磨性能(对于给定的可磨损厚度增大在移除轮胎之前所行进的距离)的需求。

为了满足这些要求，存在一种在很大程度上增大胎面材料的可磨损厚度并因此增大花纹沟深度从而增大隆起元件的高度的已知方式。

在其通过接触区期间，隆起元件承受压缩力和沿周向方向、横向方向以及倾斜方向弯曲其的切向应力。随着区块的高度增大的这些运动可能引起快速的局部磨损以及花纹沟底部上的橡胶的开裂，所述开裂则可能导致水渗入至轮胎的内部增强层。

为了限制该现象，存在一种在区块之间配置平台的已知方式，所述平台的目的在于限制在行驶期间区块的弯曲运动。所述平台仅在区块的一部分高度上延伸，以便至少在崭新状态下保持最大可能的边缘长度。存在所述平台的缺点在于可用花纹沟容积的减小以及当胎面被磨损到所述平台的高度时有效边缘长度的减小。

本发明的目的在于为上述问题提出一种解决方案，也就是说，提出一种土木工程车辆轮胎的胎面花纹，其要求大厚度的可磨损材料(也就是说，具有深度至少为25mm的花纹沟)同时在崭新状态下产生长的有效边缘，所述边缘沿周向和横向定向，并且同时限制不期望地在不同周向排之间在接触区中行进的距离方面产生差异。

在本文中，“崭新状态下的有效边缘”是指特别是崭新状态下的、胎面的滚动表面上存在的边缘。

从现有技术已知重型车辆的轮胎，其具有小于20mm的可磨损材料厚度，该厚度小于本发明的轮胎的厚度。特别是，US-4320790-A描述了一种重型车辆胎面花纹，其包括边缘肋条和沿轴向设置在这些肋条之间的多排区块，所有这些区块由Z字形周向花纹沟轴向地限定(限界)。该文件未以任何方式提出与本发明对应的变型的说明，因为胎肩肋条之间的区域由于多个周向花纹沟的存在而是高度挠性的，并且因此应用到厚轮胎(至少25mm的厚度)上将导致加速的磨损。

定义：

胎面花纹的单位表面的空隙比例等于由隆起元件(区块和肋条)限定(基本上由花纹沟形成)的空隙的表面与总表面(隆起元件的接触表面和空隙的表面)之间的比值。低空隙比例表示胎面的大接触表面和隆起元件之间的小空隙表面。

区块是形成于胎面上的隆起元件，该元件由空隙或花纹沟限定并且包括侧壁和接触面，接触面预定用于在行驶期间接触道路。

肋条是形成于胎面上的隆起元件，该元件沿周向方向围绕整个轮胎延伸。肋条包括两个侧壁和接触面，接触面预定用于在行驶期间接触道路。

术语“径向方向”表示垂直于轮胎的旋转轴线的方向(该方向对应于胎面厚度的方向)。

术语“横向方向”或“轴向方向”表示平行于轮胎的旋转轴线的方向。

术语“周向方向”表示与以旋转轴线为中心的任一圆相切的方向。该方向垂直于轴向方向和径向方向。

轮胎的通常行驶条件或者其使用条件由ETRTO标准限定；这些使用条件规定了与由其负载指数及其速度代码所表示的轮胎的负载能力对应的基准充气压力。这些使用条件也可以被称为“标称条件”或“惯用条件”。

发明内容

本发明旨在改进具有厚胎面(也就是说，其花纹沟具有至少25mm的深度的胎面)的土木工程车辆的轮胎的性能，所述胎面在崭新状态下具有长的有效边缘，这些边缘沿周向和横向定向，所述轮胎具有就耐磨性和抓地力而言的高性能，并且对于可能发生在花纹沟底部的任何开裂具有良好的抵抗力。

为此，本发明提出了一种轮胎胎面，由橡胶材料制成的该胎面具有至少等于在行驶期间可磨损的材料厚度的厚度。

该胎面包括具有大致周向定向并具有深度Pc的两个花纹沟，这些花纹沟将胎面划分成中心区域和两个边缘区域。

中心区域包括多个大致横向定向的花纹沟，所述大致横向定向的花纹沟具有深度Pt和平均宽度Dt，这些横向花纹沟和周向花纹沟在中心排中限定沿周向方向彼此隔开的多个区块。每个区块具有(多个)侧壁和接触壁，该接触壁预定用于在行驶期间接触地面，所述侧壁沿着边缘分割接触壁，其中一些边缘沿周向方向定向，而另外一些边缘沿横向方向定向。中心排中的每个区块具有在平行于横向边缘的方向上测得的宽度Ltb和在周向方向上测得的宽度Lcb。每个区块包括两个端部，每个端部面向边缘肋条。

另外，每个边缘排由连续肋条形成，所述连续肋条具有预定用于在行驶期间接触地面的接触壁和以与肋条的最大宽度对应的距离Ltn隔开的两个侧壁，这些侧壁之一限定周向花纹沟。

根据本发明的胎面的特征在于，每个边缘肋条的侧壁包括形成壳体的多个凹槽，所述凹槽具有横向宽度Lte和周向长度Lce，每个凹槽在其整个高度He上由横向定向的壁和周向定向的壁限定，每个凹槽具有用于至少以周向间隙Ac(在周向方向上测得)和横向间隙At(在横向或轴向方向上测得)容纳中心区域的区块的端部的适宜几何形状，这些间隙Ac和At被确定为使得确保在设有所述胎面的轮胎的通常行驶条件下中心区域的所述区块的每个端部至少部分地与凹槽的横向定向的壁接触，从而防止其端部被锁定在所述凹槽中的每个区块与中心排的相邻区块接触，以便在轮胎行驶期间保持通过接触区的每个横向花纹沟中的储存能力。

在本文中，“周向间隙Ac”意味着该间隙存在于凹槽的每个横向定向的壁和预定用于与所述凹槽相互作用的端部之间。

本发明使得厚胎面(也就是说，具有至少25mm的厚度的胎面)的中心区域的区块能够以有利的条件运行，以便在负荷下的直线行驶条件和转弯条件时均可以在中心区域的所述区块之间保持空隙。因为所述配置，可以减小在胎面的不同排所行进的距离方面的差异而导致的影响，同时确保中心排的区块被边缘排锁定。

优选地，中心排的区块的横向边缘相对于设有根据本发明的胎面的轮胎的旋转轴线以不超过35度的角度倾斜。

根据本发明的一变型并且为了进一步改善中心排的区块的锁定，进入凹槽的每个区块端部的长度Ltp至少等于所述区块的总横向长度Lb的7％，并且甚至更优选地，至少等于同一总长度Lb的15％。

很明显，可以将凹槽的尺寸和预定用于与所述凹槽相互作用的区块端部的尺寸在轮胎的两个边缘之间设置为不同。

在本发明的另一变型中，进入凹槽的每个区块端部的长度随着深度变化；该长度在崭新状态下的胎面的滚动表面上最大并且随着深度减小。优选地，崭新状态下的滚动表面上的最大长度至少等于区块的总横向长度Lb的15％。

为了进一步增强中心排的区块在边缘肋条上的锁定，可能有用的是，在限定凹槽的壁上形成与设置在中心排的区块的端壁上的构件相互作用的构件。

优选地，中心排的区块的每个端部整体上被设计为与边缘肋条中的凹槽相互作用。

优选地，凹槽的横向尺寸Lte比设置在横向方向上的间隙At大至少30％。

本发明对于厚胎面、特别是具有在25mm至110mm的范围内的厚度(其中“厚度”表示可磨损材料的高度)的胎面特别有用。

本发明的其他特征和优点从以下参照以非限制性实例示出本发明所提出的变型实施例的附图的说明中变得显而易见。

附图说明

图1示出了根据本发明的第一实施例的胎面的部分滚动表面的平面图；

图2示出了处于初始形态的图1所示变型的局部透视图；

图3示出了处于行驶形态的图1所示变型的局部透视图；以及

图4示出了本发明的一变型的局部透视图。

具体实施方式

在说明书附图中，使用相同的附图标记描述本发明的变型，其中这些附图标记表示就其结构或功能而言为相同种类的元件。

图1示出了具有18.00R33尺寸的土木工程轮胎的胎面1的滚动表面。该胎面设有由三个周向排、即两个边缘排B和中心排C形成的花纹。胎面在当前情况下具有等于440mm的总宽度W。

这些排B和C被具有等于70mm的深度Pc和等于20mm的平均宽度Dc的大致周向定向的花纹沟62、64分开。

中心排C包括由在当前情况下具有等于15mm的平均宽度Dt和等于70mm的深度Pt的横向花纹沟5彼此限定的多个区块3。

中心排C的每个区块3包括预定用于在行驶期间接触地面的接触面30以及前侧面、后侧面和端面。每个区块的侧面沿着形成横向边缘31、33和周向边缘32、34的线分割接触面。

中心排的每个区块3具有最大横向宽度Ltb和周向宽度Lcb。

每个边缘排B由具有宽度Ltn的周向连续肋条2、4形成。在图1的顶部处的肋条2包括接触面20和两个侧面22与23，其中一个侧面23与中心排C的区块3的侧面一起限定周向花纹沟62。

另外，肋条2的侧面23包括多个凹槽21，凹槽的数量等于中心部分C的区块3的数量。每个凹槽21形成用于容纳中心排的区块3的横向端部302的一部分的壳体。每个凹槽21由具有周向长度Lce的周向面210和具有横向宽度Lte的两个横向面211、212限定。

在此处所描述的情况下，每个区块3的横向端部302包括沿横向方向偏置的部分302'，该偏置部分302'预定被置于凹槽21中。该偏置部分302'具有适于装配到凹槽21中并同时在横向方向5上与限定凹槽的周向面保持间隙At并且在周向方向上与限定凹槽的每个横向面保持间隙Ac的尺寸Lcp和Ltp。在所图解的情况下，间隙Ac在端部302'的每一侧相同，但是完全可以提供不同的数值而同时仍然能够实现所期望的目的。可以尽可能地减小这些间隙Ac和At，但是可能必须保持排水容积，其要求这些间隙为非零值。

在另一边缘肋条4上设置相同结构，其区别在于形成于该肋条4上的凹槽41相对于另一肋条2的凹槽21沿周向偏置。因此，设计成与肋条2上的凹槽21和另一肋条4上的凹槽41相互作用的同一区块3的偏置部分302'、304'沿周向偏置，以提供与行驶方向无关的更对称的操作。区块3的偏置部分304'具有相同的几何特征，以便与肋条4中的凹槽41的壁411、412相互作用。

在借助于该图1描述的该变型中，设置成与凹槽相互作用的区块3的端部的偏置部分302'、304'的横向宽度Ltp等于所述区块3的总横向宽度Ltb的10％。

图2示出了处于无应力位置的区块3的局部透视图。在该图2中，可以看到，与肋条2中的凹槽21和肋条4中的凹槽41相互作用的区块3的横向端部302'、304'从崭新状态下的滚动表面延伸至等于将区块3与边缘肋条2、4分开的周向花纹沟62、64的深度Pc的深度He。

图3示出了处于与行驶期间的形态对应的位置的区块3的相同局部透视图。在该形态中，区块3的横向端部的偏置部分302'、304'接触形成于肋条2和4中的凹槽21和41的横向面。由于周向间隙Ac小于中心排的区块3之间的横向花纹沟5的宽度，所述花纹沟的宽度被减小了对应量，但是保持了当行驶时有用的横向花纹沟空间。另外，通过该操作方式减小了花纹沟底部处的机械应力。箭头F指示区块3的剪切应变的合成方向。在该情况下，该方向F与由方向XX'指示的周向方向形成非零角度并且对应于轮胎遵循的弯曲路径：在转弯时至少位于外侧的区块的端部同时抵靠凹槽的周向面和同一凹槽的横向面。

在未示出的一变型中，本发明可以附加地结合有在中心排的区块之间形成的平台。特别是，这些平台可以与插入于与边缘肋条中的凹槽相互作用的区块之间的区块保持足够的分隔，这些插入区块借助于被锁定到形成于所述肋条中的壳体中的端部不与所述边缘肋条相互作用。

在图4所示的另一变型中，预定用于相互作用的形成于肋条2和4中的凹槽21、41和区块3的横向端部302、304被形成为使得其具有随着胎面的磨损程度而变化的尺寸。因此，每个凹槽可在崭新状态下的滚动表面上具有尺寸Lce和Lte以及连续地变化并在给定深度He处变为等于零的尺寸Lte'。该给定深度He可以例如等于将边缘肋条与中心排的区块分开的周向花纹沟的深度Pc的至少50％。

该变型的有益之处在于，具有大接触表面的肋条在部分磨损后被修复，鉴于所述事实，根据该部分磨损程度，触地区域中的区块的弯曲应变和剪切应变减小，因为区块的高度(滚动表面与花纹沟底部之间的距离)已经减小并且所述区块的刚度已经增大。

在图4所示的情况下，区块3的每个横向端部302、304的整个周向宽度Lcb与形成于胎肩肋条中的凹槽相互作用。

在未示出的另一变型中，凹槽可具有随着磨损程度变化的周向长度Lce，该变化可以与同一凹槽的横向宽度Lte的变化相结合。

所图解的变型示出了其横向边缘平行于旋转轴线(图中的竖直线)的方向的区块。如果区块具有相对于旋转轴线倾斜达到35度的角度的边缘，则凹槽的横向面被形成为平行于中心部分的区块的横向面。在该情况下，平行于由肋条的接触面20上的凹槽形成的边缘的方向测量凹槽的宽度Lte。

已经利用由多个变型支持的一般术语描述了本发明，但是应当理解，本发明不仅仅局限于所描述和所图解的变型。很显然，在不脱离本发明的总体内容的情况下可以进行不同的变化。

Claims (7)

1.土木工程轮胎的胎面(1)，其具有在25mm至110mm的范围内的行驶期间可磨损材料厚度，该胎面包括两个大致周向定向的花纹沟(64)，所述大致周向定向的花纹沟(64)具有深度Pc，并将所述胎面划分成中心区域(C)和边缘区域(B)，所述中心区域(C)包括多个大致横向定向的花纹沟(5)，所述大致横向定向的花纹沟(5)具有深度Pt和平均宽度Dt，所述大致横向定向的花纹沟(5)和所述大致周向定向的花纹沟(64)限定单一排，所述单一排包括沿周向方向彼此隔开的多个区块(3)，每个区块(3)具有侧壁和预定用于在行驶期间接触地面的接触壁(30)，所述侧壁沿边缘分割所述接触壁，所述边缘中的一些边缘(32、34)沿周向方向定向，而另外一些边缘(31、33)沿横向方向定向，所述中心区域的每个区块(3)具有在平行于所述横向边缘(31、33)的方向上测得的宽度Ltb和在所述周向方向上测得的宽度Lcb，每个边缘区域(B)由连续的肋条(2、4)形成，所述肋条(2、4)具有预定用于在行驶期间接触地面的接触壁(20、40)和以与所述肋条的最大宽度对应的距离Ltn隔开的两个侧壁，这些侧壁(23、43)中的每个与所述区块(3)限定大致周向定向的花纹沟(64、65)，所述胎面的特征在于，每个肋条(2、4)的侧壁(23、43)包括具有横向宽度Lte和周向长度Lce的多个凹槽(21、41)，每个凹槽(21、41)在其整个高度He上由横向定向的壁(211、212、411、412)和周向定向的壁(210、410)限定，每个凹槽(21、41)具有适宜几何形状，用于至少以在周向方向上测得的周向间隙Ac和在横向或轴向方向上测得的横向间隙At容纳所述中心区域(C)的区块(3)的端部(302'、304')，这些间隙Ac和At被确定为使得确保在设有所述胎面的轮胎的通常行驶条件下所述中心区域的所述区块(3)的每个端部(302、304)至少部分地与所述凹槽(21、41)的横向定向的壁(211、212、411、412)接触，以防止其端部被锁定到所述凹槽(21、41)中的每个区块(3)与所述中心区域(C)的相邻区块(3)接触。

2.根据权利要求1所述的胎面，其特征在于，进入凹槽(21、41)的区块(3)的每个端部(302'、304')的长度Ltp至少等于所述区块的总横向长度Lb的7％。

3.根据权利要求1所述的胎面，其特征在于，进入凹槽(21、41)的区块(3)的每个端部(302'、304')的长度Ltp至少等于所述区块的总横向长度Lb的15％。

4.根据权利要求1所述的胎面，其特征在于，进入凹槽(21、41)的区块(3)的每个端部(302'、304')的长度Ltp随着所述端部(302'、304')的深度变化，所述长度Ltp在崭新状态下的胎面的滚动表面上最大，并且随着所述端部(302'、304')的深度减小。

5.根据权利要求4所述的胎面，其特征在于，在崭新状态下的滚动表面上测得的进入凹槽(21、44)的区块(3)的每个端部(302'、304')的长度Ltp至少等于所述区块的总横向长度Lb的15％。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的胎面，其特征在于，所述中心区域的区块(3)的横向边缘(31、33)相对于轮胎的旋转轴线以不超过35度的角度倾斜。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的胎面，其特征在于，每个凹槽(21、41)的横向宽度Lte比所述横向间隙At大至少30％。