CN104619524B - 重型车辆的胎面和轮胎 - Google Patents

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Abstract

重型车辆轮胎的胎面(1)，该胎面具有崭新状态下的胎面表面(10)，该胎面包括通向崭新状态下的胎面表面的多个切口和位于所述胎面的内部的至少一个通道(30)，该通道(30)预定用于在所述胎面已经被部分磨损之后形成新花纹沟；此外，每个通道(30)由与所述通道具有相同定向且具有宽度L4的刀槽花纹(4)朝向所述胎面表面(10)径向延伸，并且另外多个具有宽度L3的刀槽花纹(3)与延伸每个通道的所述刀槽花纹相交，以形成井部(50)，该井部通向崭新状态下的胎面表面(10)和通道(30)，根据本发明的胎面使得至少对于多个井部(50)，每个井部在从所述胎面表面(10)朝向所述通道(30)延伸的方向上至少具有一个最大截面部分(51)和一个减小截面部分(52)，所述减小截面部分(52)具有小于所述最大截面部分(51)的横截面积的横截面积，以便限制确定尺寸的异物侵入到该井部中以及到达通道。

Description

重型车辆的胎面和轮胎
技术领域
本发明涉及轮胎胎面领域，更具体地说，涉及重型货车类车辆的轮胎的胎面，所述胎面具有其几何形状随着磨损而变化的胎面表面。
背景技术
轮胎的胎面对应于轮胎的在径向上位于外侧并且沿周向方向延伸以提供轮胎与道路之间的接触并传递力的部分。轮胎胎面与道路之间的接触形成接触区段(接触印痕)。胎面的用途是为轮胎提供足够的抓地力，以防止轮胎打滑，所述打滑可能在加速、制动或者转弯时出现。轮胎胎面包括限定出例如花纹条或花纹块的隆起元件的花纹沟形式的空隙。此外，这些隆起元件可设有例如由材料壁限定的切口类型的刀槽花纹，这些壁以足够小的距离彼此间隔，以使得当这些壁进入接触区段时使其至少彼此部分地接触。这些刀槽花纹具有形成附加边角的用途，其有利之处特别是在于切入可能存在于道路上的液体层中，同时维持大量的橡胶(类)材料。这些刀槽花纹在限定其的壁上包括用于限制所述壁的相对运动的构件。花纹沟和刀槽花纹的集合在胎面表面上构成具有初始几何形状的边角的集合，该初始几何形状可能在无论轮胎的磨损程度如何的情况下保持不变或者随着磨损而变化，以便作为残余材料厚度的函数优化胎面的行驶。
轮胎制造商面对的一个问题是在轮胎的整个使用期间维持轮胎的性能，即，与胎面的磨损程度无关。为了所述目的，已经提出使胎面的边角的几何形状随着磨损而改变：文件WO 2010072523-A1描述了一种呈现出这种随着磨损而变化的胎面。
在所述专利申请中，描述了一种轮胎胎面，在部分磨损之后，其在不因此不利地影响轮胎的性能的情况下部分地更新花纹沟的体积。为了实现这一点，胎面包括形成于崭新状态下的胎面表面下的至少一个通道，每个通道预定用于在轮胎被部分磨损之后显现出来，以便形成对在雨天排水有用的新花纹沟。
由于该类型的胎面设计，可以通过使新花纹沟在胎面已经被部分磨损之后显现出来而减小崭新状态下的花纹沟的深度。这于是明显地限制了胎面的可压缩性并且因此减小了崭新状态下的胎面的能量耗散，其就燃料消耗而言是有益的。
同一专利文件WO 2010072523-A1提出了存在与通道具有相同定向的刀槽花纹的可能，该刀槽花纹位于通道与胎面表面之间。该刀槽花纹使得模制和脱模更容易。
同一文件还提出了存在与在顶部覆盖通道的刀槽花纹相交的多个刀槽花纹，即，这些刀槽花纹具有与在顶部覆盖通道的刀槽花纹的方向不同的方向。
为了改善放置到用于模制这些刀槽花纹的模具中的模制元件的机械完整性，已知作法是允许存在增强部分，每个增强部分在胎面中模制通向崭新状态下的胎面表面和通道的空腔。虽然这些空腔在行驶期间通过在通道中产生通风而有助于从胎面中除热，例如石子的异物可能进入其中。一旦这些异物已经进入空腔中，已经发现，其能够朝向通道迁移，并且保留在该处，直到看得见新沟槽形成的足够磨损程度。同时，这些异物可能侵袭限定通道的壁，并且可能侵袭轮胎的在径向上位于胎面下面的部分、即胎冠增强层。
文件WO 2010/030276 A1公开了这种实施例。在该实例中，特别是图4示出了两个表面相交，这些表面之一限定出几何形状不随深度变化的圆柱形井部。
定义：
胎面花纹的空隙比等于由花纹块限定的空隙(花纹沟)的表面积与总表面积(花纹块的接触表面积和空隙的表面积)之间的比值。低空隙比表明花纹块的大接触表面积和花纹块之间的空隙的小表面积。
胎面花纹的空隙表面比等于由隆起元件(花纹块、花纹条)限定的空隙(基本上由花纹沟形成)的表面积与总表面积(隆起元件的接触表面积和空隙的表面积)之间的比值。低空隙比表明胎面的大接触表面积和隆起元件之间的空隙的小表面积。
崭新状态下的胎面的胎面花纹的空隙体积比等于由隆起元件(花纹块、花纹条)限定的空隙(特别是由花纹沟和空腔形成)的体积与包括由将被磨耗的材料的体积和空隙的体积的胎面的总体积之间的比值。低空隙体积比表明相对于胎面体积的小空隙体积。对于每种磨损程度，空隙体积也可以被限定(定义)。
赤道中央平面是垂直于旋转轴线并且穿过轮胎上径向距离所述轴线最远的那些点的平面。
花纹块是形成于胎面上的隆起元件，所述元件由空隙或花纹沟限定并且包括侧壁和预定用于接触道路的接触面。该接触面具有定义为接触面的质心或者重心的几何中心。
花纹条是形成于胎面上的隆起元件，该元件沿周向方向延伸并且形成轮胎的一整圈。花纹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。
径向方向在本文件中是指垂直于轮胎的旋转轴线的方向(该方向对应于胎面的厚度方向)。
横向或轴向方向是指平行于轮胎的旋转轴线的方向。
周向方向是指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。
轴向朝外表示指向轮胎的内部空腔的外侧的方向。
胎面的总厚度E在设有该胎面的轮胎的赤道面上并在胎面表面与崭新状态下的胎冠增强层的径向最外面的部分之间测得。
胎面具有在行驶期间将被磨耗的材料的最大厚度PMU，该最大厚度PMU小于胎面的总厚度E。
轮胎行驶的通常状况或者使用状况为由ETRTO标准所定义的那些状况：这些使用状况规定了与由轮胎的载荷指数和额定速度所表示的轮胎的承载能力对应的基准充气压力。这些使用状况也可被称为“标称状况”或者“正常状况”。
其中轮胎与道路接触的接触区段以静态下的轮胎确定；由该接触区段计算出周向方向中的接触区段的长度的平均值。
切口一般地表示花纹沟或者刀槽花纹，并且对应于由彼此面对并彼此以非零距离(被称为“切口宽度”)间隔的材料壁限定的空间。刀槽花纹与花纹沟的区别恰好在于该距离：在刀槽花纹的情况下，该距离适于允许限定所述刀槽花纹的对置的壁至少当刀槽花纹进入其中轮胎与道路接触的接触区段中时至少部分地接触。在花纹沟的情况下，该花纹沟的壁在通常行驶状况下不会相互接触。
空腔或井部的横截面的主尺寸在此处如果该空腔具有圆形横截面则指其直径，如果其横截面是椭圆形的则指其短轴和长轴的长度，或者如果其是矩形横断面则指其宽度和长度。空腔或井部的主方向在此处指崭新状态下的胎面表面与形成于胎面中的通道之间的空腔或井部的平均直线方向，其中空腔或井部在其一端处通向崭新状态下的胎面表面，并且空腔或井部在其另一端处通向该通道。
发明内容
本发明意图减小可能进入胎面中、特别是进入在形成于该胎面中的两个刀槽花纹相交处形成的井部中的异物侵袭的风险。
为此，本发明的一个主题是一种重型车辆轮胎的胎面，该胎面具有预定用于接触道路的胎面表面和在行驶期间将被磨耗的材料的总厚度PMU，该胎面包括通向崭新状态下的胎面表面的多个切口和位于所述胎面的内部的至少一个通道，该通道预定用于在胎面已经被部分磨耗之后形成新花纹沟。
此外，每个通道由与所述通道具有相同定向且具有宽度L4的刀槽花纹朝向胎面表面径向延伸，并且另外多个具有宽度L3的刀槽花纹与延伸每个通道的刀槽花纹相交，以形成呈井部形状的相交区域，该井部通向崭新状态下的胎面表面和通道。
根据本发明的胎面的特征在于，形成多个井部，每个井部在从所述胎面表面朝向所述通道延伸的方向上至少具有一个最大截面部分和一个减小截面部分，该减小截面部分具有小于所述最大截面部分的横截面积的横截面积，以便限制确定尺寸的异物侵入(进入)到该井部中以及从该井部侵入到通道中。
除了保护胎面之外，该布置具有使得制造更容易并且在模制期间更稳固的优点。这是因为用于模制刀槽花纹的叶片(刀片)通过形成类似于优化增强件的部分联接到一起，这些部分在胎面中模制出井部。
有利地，井部的最大截面部分具有大于(彼此)相交以形成井部的刀槽花纹的宽度L3、L4的乘积L3×L4的表面积。
优选地并且在至少多个井部的情况下，每个井部的减小截面位于崭新状态下的胎面的内部；其是指该减小截面不通向崭新状态下的胎面表面但是通向胎面已经被部分磨耗之后的新胎面表面。
有利地，每个最小截面部分当其在正常状况下行驶期间进入到其中轮胎接触道路的接触区段中时能够完全闭合，以便完全阻断任何异物的通道。
优选地，至少50％且更优选地至少75％的通向同一通道的(多个)井部具有至少一个最大截面部分和至少一个减小截面部分。更优选地，与同一通道相关的所有相交区域包括至少一个减小截面部分和至少一个最大截面部分。
这是因为已经发现，根据统计，与异物侵入通道中有关的侵袭的数量通过在至少50％的相交区域中形成有至少一个减小截面部分和至少一个最大截面部分的单纯事实显著地减少。该有益效果随着具有减小截面的相交区域的数量的增大而增大。
有利地，最小截面最多等于最大横截面积的50％，并且更有利地，最多等于最大横截面积的10％。
在另一优选的备选形式中，最小横截面积接近或者等于零。
在一优选的备选形式中，最小截面部分的高度至少等于1mm。
借助于本发明，可以在不会因而使得设有该胎面的轮胎对可能进入相交区域的异物侵袭更敏感的情况下获得模制切口的叶片的良好机械完整性。
如果相交的刀槽花纹具有不同的深度，则本发明适用于两个刀槽花纹共有的部分。
有利地，相交区域的最小截面在两侧与两个最大截面部分、即通向崭新状态下的胎面表面的第一最大截面部分和通向通道的另一最大截面部分邻接。
在一种有利的备选形式中，形成刀槽花纹的相交区域的井部可具有可连续变化的截面形状，例如，其从崭新状态下的胎面表面开始减小并且然后增大以通向通道。在该备选形式中，减小截面部分包括相交区域中横截面积最小的部分。
有利地，井部的减小截面部分通过至少一个最大截面部分相对于该井部的主轴线偏置，以便防止异物从最大截面部分到减小截面部分中的任何迁移，当减小截面部分通向最大截面部分出现在该最大截面部分的极限位置附近时更难发生该迁移。
在另一有利的备选形式中并且对于同一通道，形成一系列相交区域，这些相交区域中的至少两个就减小截面部分在相交区域的深度方向上的位置而言在几何学上不同。该配置使得可以防止同一截面的所有部分同时出现，并且因此当这些相交区域沿周向方向分布时对于获得围绕车轮的圆周均匀分布的磨损是有益的。
提出了一种设有根据由本发明建议的实施例之一形成的胎面的轮胎。当然，可以在同一轮胎内结合有不同几何形状的井部。
本发明的其他特征和优点将从以下参考附图给出的说明中显现出来，所述附图以非限制性实例的方式示出了本发明的主题的实施例。
附图说明
图1是根据本发明的胎面的胎面花纹的平面图；
图2是由图1中的线II-II标示的平面上的横截面图；
图3是穿过根据本发明的空腔的截面；
图4是根据本发明的空腔的一备选形式；
图5示出了根据本发明的空腔的另一备选形式；
图6以纵截面示出了根据本发明的空腔的一种分布。
具体实施方式
为了使附图更容易理解，使用相同的附图标记描述本发明的备选形式，其中所述附图标记指示在结构上或者功能上相同类型的元件。
图1示出了根据本发明制造的轮胎的胎面1的局部视图。此处以未磨损的崭新状态描绘的该轮胎1包括由周向(或者，等同地：纵向)定向的三个主花纹沟2形成的胎面花纹。主花纹沟2限定中间花纹条12和两个边缘花纹条11。这些主花纹沟2通向崭新状态下的胎面表面10，当设有所述胎面的轮胎正在行驶时所述胎面表面预定用于接触道路。
在该崭新状态下，主花纹沟2具有相同的深度P2和宽度L2，并且特别是有利于排出雨天中道路上存在的水。该图1还示出了存在周向定向的通道30。这些通道30形成于胎面的内部并且位于两个中间花纹条中；此外，这些通道30由具有平均宽度L4的刀槽花纹4朝向崭新状态下的胎面表面10延伸。具有总体周向定向的这些刀槽花纹4与通向主花纹沟2的具有平均宽度L3的刀槽花纹3相交。
每个刀槽花纹4在多个相交区域处与同一花纹条的刀槽花纹3相交。每个相交区域形成将崭新状态下的胎面表面10连接至在径向上位于所述胎面表面下方的通道30的井部50。
图2是图1中所示的胎面的胎面表面上的线II-II标示的剖面上的横截面。该横截面示出了通道30与崭新状态下的胎面表面之间具有距离H1；该厚度H1限定其中仅主花纹沟2存在并起作用的第一磨损层C1。通道30具有沿胎面的厚度测得的高度H2：该高度H2限定第二磨损层C2，该第二磨损层C2使得主花纹沟2和一旦胎面磨损至少等于高度H1便形成的新花纹沟均起作用。每个通道30具有基本上等于主花纹沟2的宽度L2的宽度L30。
通过这种方式，接触道路的花纹沟的表面积显著增大(并且边角长度也按比例增大)，而同时恢复到基本上与其处于崭新状态时相同的花纹沟体积。
可以看出，井部50在从胎面表面朝向所述通道延伸的方向上由两部分、即最大截面的第一部分51和减小截面的第二部分52形成，最大截面部分51通向崭新状态下的胎面表面10。减小截面部分52具有小于最大截面部分51的横截面积的横截面积。由于该配置，在不由此妨碍胎面的制造或者用于模制所述胎面的模具的制造的情况下，可以限制确定尺寸的异物侵入(进入)到胎面表面的该井部中以及到达所述通道。减小截面部分具有直径小于1mm的圆形截面，而另一最大截面部分呈直径等于5mm的圆形。刀槽花纹3、4具有等于0.6mm的宽度L3、L4。
最大截面部分具有大于会聚于每个井部50处的刀槽花纹的平均宽度L3、L4的乘积的表面积。
在图3中以横截面示出的备选形式中，若干个刀槽花纹(此处仅部分地描绘出一个)朝向其会聚的井部50包括从两侧邻接减小截面部分52的两个最大截面部分51。减小截面部分具有边长等于1mm的正方形横截面，而另外的最大截面部分具有边长等于5mm的正方形形状。在该特定情况下，减小截面部分52相对于具有公共轴线的另外两个最大截面部分51偏离中心地布置。该井部50将崭新状态下的胎面表面10连接至通道30。
图4示出了根据本发明的井部50的备选形式，其包括交替的最大截面部分51和减小截面部分52，减小截面部分51通向崭新状态下的胎面表面10。各个部分的深度在所描绘的方案中彼此相等，尽管当然也可以设想减小所述减小截面部分的深度，以便增大可用于收集道路上存在的液体的空隙体积。刀槽花纹(未描绘)会聚于该井部50处而相交。在该备选形式中，各个部分定位于相同轴线上；当然，这些部分可以被如此形成，以使得其如图3中所示的备选形式那样彼此偏心。
图5示出了两个刀槽花纹相交处的井部50的一备选形式，该井部50在其一端处通向崭新状态下的胎面表面10并且在其另一端处通向通道30。该井部50具有可实际上或基本上(几乎)在其整个深度上变化的横截面形状：第一最大截面部分511经由具有直径D11的最大截面通向胎面表面并且连接至具有直径D2的小截面圆柱形截面部分52，所述直径D2远小于直径D11。在具有直径D2的圆柱形截面部分52的径向内侧，可以看到横截面逐渐扩大直到其具有远大于直径D2的直径D12的部分512，该部分通向通道30。
图6示出了根据本发明的轮胎胎面的横截面，该横截面位于垂直于轮胎的旋转轴线的平面上。该横截面位于包含胎面表面下方的通道30的花纹条上，该通道30通过周向定向的刀槽花纹朝向所述胎面表面延伸。此外，该周向刀槽花纹与多个横向定向的刀槽花纹3相交，可以在图6中看到其路线。在这些横向刀槽花纹3与周向刀槽花纹相交处形成井部50、50′、50″。由在两侧邻接减小截面部分52的两个最大截面部分511和512形成一个井部50。另一井部50′包括通向崭新状态下的胎面表面并由通向通道30的减小截面部分52′延伸的扩大截面部分51′。另一井部50″包括在两侧邻接最大截面部分51″的两个减小截面部分521″、522″。以在同一花纹条的井部之间偏移的方式分布加宽截面部分和减小截面部分的这种配置能够使得胎面磨损更均匀。由此形成一系列的井部，这些井部中的至少两个就减小截面部分在相交区域的深度方向上的位置而言在几何学上不同。
总结多个备选形式的说明，无需强调本发明不限于所描述和描绘的这些备选形式，以及当然可以在不脱离由各权利要求限定的范围的情况下对本发明进行各种变化。特别是，可以对所描述的所有备选形式进行改动，以使得通过使减小截面部分具有适宜的横截面和高度，当减小截面部分进入接触区段时其可以完全闭合。

Claims (13)

1.重型车辆轮胎的胎面(1)，该胎面具有预定用于接触道路的崭新状态下的胎面表面(10)和在行驶期间将被磨耗的材料的总厚度PMU，该胎面包括通向崭新状态下的胎面表面的多个切口和位于所述胎面的内部的至少一个通道(30)，该通道(30)预定用于在所述胎面已经被部分磨耗之后形成新花纹沟，此外，每个通道(30)由与所述通道具有相同定向且具有宽度L4的刀槽花纹(4)朝向所述胎面表面(10)径向延伸，并且另外多个具有宽度L3的刀槽花纹(3)与延伸每个通道的所述刀槽花纹相交，以形成井部(50)，该井部通向崭新状态下的胎面表面(10)和通道(30)，至少对于多个井部(50)，每个井部在从所述胎面表面(10)朝向所述通道(30)延伸的方向上至少具有一个最大截面部分(51)和一个减小截面部分(52)，所述减小截面部分(52)具有小于所述最大截面部分(51)的横截面积的横截面积，以便限制确定尺寸的异物侵入到该井部中以及从该井部侵入到通道中，其特征在于，井部(50)的最大截面部分(51)具有大于相交以形成井部(50)的所述刀槽花纹(3、4)的宽度L3、L4的乘积L3×L4的表面积。
2.根据权利要求1所述的胎面(1)，其特征在于，至少50％的通向同一通道(30)的井部(50)至少具有一个最大截面部分(51)和一个减小截面部分(52)。
3.根据权利要求2所述的胎面(1)，其特征在于，至少75％的形成于所述胎面上的井部(50)至少具有一个最大截面部分(51)和一个减小截面部分(52)。
4.根据权利要求3所述的胎面(1)，其特征在于，所有的形成于所述胎面上的井部(50)至少具有一个最大截面部分(51)和一个减小截面部分(52)。
5.根据权利要求1至4之一所述的胎面(1)，其特征在于，对于多个井部(50)，所述减小截面部分(52)不通向崭新状态下的所述胎面的胎面表面(10)。
6.根据权利要求1至4之一所述的胎面(1)，其特征在于，井部(50)的每个减小截面部分(52)在其进入接触区段时能够完全闭合，以便完全阻断任何异物的侵入，其中在所述接触区段中，当在正常状况下行驶时所述胎面接触道路。
7.根据权利要求1至4之一所述的胎面，其特征在于，井部(50)的减小截面部分(52)的表面积最多等于该井部的最大截面部分(51)的面积的50％。
8.根据权利要求7所述的胎面，其特征在于，井部(50)的减小截面部分(52)的表面积最多等于该井部的最大截面部分(51)的面积的10％。
9.根据权利要求1至4之一所述的胎面，其特征在于，井部(50)的减小截面部分(52)的高度至少等于1mm。
10.根据权利要求1至4之一所述的胎面，其特征在于，井部(50)的减小截面部分在两侧与两个最大截面部分(51)、即通向崭新状态下的胎面表面(10)的第一最大截面部分和通向通道的另一最大截面部分邻接。
11.根据权利要求1至4之一所述的胎面，其特征在于，至少一个井部(50)的减小截面部分(52)通过该井部的至少一个最大截面部分相对于所述井部的主轴线偏离中心地布置。
12.根据权利要求1至4之一所述的胎面，其特征在于，对于同一通道(30)，形成一系列的井部(50)，这些井部中的至少两个就所述减小截面部分(52)在所述井部(50)的深度方向上的位置而言在几何学上不同。
13.包括根据权利要求1至12之一所述的胎面的轮胎。
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