CN104718091A - 具有改进的胎面构件边的轮胎胎面 - Google Patents

Abstract

本发明的具体实施方式包括具有长度和宽度的轮胎胎面。胎面还包括由用于在轮胎运转期间接合表面的顶侧和底侧限定的厚度。而且，胎面包括顶侧空隙，其沿所述胎面的顶侧布置，并且限定了从所述顶侧在胎面厚度内深度方向上延伸的壁。最后，胎面包括突起，其从所述壁向外延伸并且至所述突起的末端，所述突起具有限定了突起厚度的顶侧和底侧，所述突起还具有沿所述壁的长度纵向延伸的长度，所述壁的长度垂直于所述胎面厚度的深度方向延伸。进一步的实施方式包括轮胎，其包括胎身和前面段落所述的胎面。

Description

具有改进的胎面构件边的轮胎胎面

技术领域

本发明一般涉及改进的轮胎胎面，更具体涉及胎面构件具有改进边的轮胎胎面。

背景技术

已知轮胎具有胎面，其用于接合地面并因此提供便于交通工具加速、制动和转弯的抓力。胎面包括地面接合侧，其包括地面接合表面，轮胎沿着地面在该地面接合表面上运转。地面接合侧也称为外侧环形的轮胎运转侧。为了获得特定的性能能力，地面接合侧可包括特征，诸如例如空隙，其包括凹槽和沟槽。这些特征形成沿着轮胎的地面接合侧的边缘。也可以沿着地面接合胎面构件的周边形成边缘，其中所述四周由一个或多个胎面特征形成。换言之，胎面特征可从地面接合侧到各个地面接合胎面构件中。这些胎面构件可包括例如各种形状和大小的脊和块。这些胎面构件的地面接合表面包括由一个或多个边构成的周边。

也已知在轮胎寿命过程中，胎面厚度随着胎面磨损变得更薄。在某些情况下，已知胎面经受不规则磨损。然而，已经发现在这种情况下地面接合胎面构件的边缘经历显著的应力集中。为了减小不规则的胎面磨损，需要减少在地面接合胎面构件的边缘出现的显著应力集中的发生。

发明内容

本发明包括用于减少和/或迁移沿着任何边缘的应力集中的方法和装置，所述边缘沿着胎面的外侧地面接合表面布置。具体实施方式包括一种轮胎胎面，其包括纵向延伸的长度和相对于长度横向延伸的宽度。胎面还包括由在轮胎运转期间接合地面的顶侧和用于连接胎身的底侧限定的厚度。而且，胎面还包括顶侧空隙，其沿着胎面的顶侧布置并且限定了从顶侧在胎面厚度内向深度延伸的壁。最后，胎面包括突起，其从壁向外并且至突起的末端延伸，突起具有限定突起厚度的顶侧和底侧，突起也具有沿着壁的长度纵向延伸的长度，壁的长度垂直于胎面厚度的深度方向延伸。

本发明的进一步实施方式包括一种轮胎，其包括胎身和前面段落描述的胎面。

从本发明具体实施方式的下面更详细描述，将明白本发明的前述和其他目标、特征和优点，如在附图中图解说明的，其中相同附图标记代表本发明的相同部件。

附图说明

图1是轮胎的剖切立体图，该轮胎包括具有沿着轮胎环形地延伸的地面接合侧的胎面并且包括具有多个胎面构件的胎面，所述多个胎面构件根据本发明的实施方式具有改进边。

图2是胎面的局部剖视图，显示了示例性胎面构件的宽度方向横截面，显示了布置在纵向凹槽之间的地面接合胎面构件。

图3是图1中所示示例性轮胎的胎面构件的俯视图。

图4是用于图1胎面中的图2胎面构件的可选实施方式的局部剖视图。

图5是胎面构件的局部俯视图，其包括根据本发明具体实施方式的在胎面的纵向上沿着非线性路径在长度方向上延伸的脊。

图6是现有技术胎面构件的局部剖视图。

图7是图表，其比较了沿着本发明胎面构件的计算的应力集中与沿着现有技术胎面构件的计算的应力集中，其中使用有限元分析法计算应力集中。

具体实施方式

如上提议，需要提供改进的胎面以减少不规则磨损的发生。在这样做的过程中，需要减小沿着沿胎面的地面接合侧布置的边缘的应力集中的程度。也需要移动应力集中进一步远离胎面构件的中心。

参看图1，显示示例性充气轮胎10。轮胎10包括胎面12，其附连于胎身11，其包括径向延伸至附连于胎面的中心部分的一对相对的侧壁。胎面12在胎面的纵向方向L₁₂绕轮胎环形地延伸并跨过至少一部分的胎面宽度W₁₂以限定台面的地面接合侧14。胎面的地面接合侧14包括一个或多个地面接合表面16，在其上轮胎沿着地面运转。地面接合侧也称为胎面的顶侧或外侧，同时地面接合表面也称为轮胎运转表面。应当理解，地面可包括轮胎在其上运转的任何表面，不管是天然的还是人工的。为了获得期望的轮胎性能，地面接合侧14包括一个或多个空隙18(在本文也称为顶侧空隙)，其从地面接合侧在深度方向上延伸进入台面的厚度T₁₂。厚度T₁₂从地面接合侧14延伸到用于附连至胎身11的胎面底侧17。每个空隙18可包括任何期望的空隙。例如，空隙18可形成凹槽或沟槽，其总体表示窄凹槽，其每个可在胎面的任何方向延伸。应当注意，在图1所示的示例性胎面中，顶侧空隙18包括大致在胎面的长度方向延伸的纵向凹槽18a以及大致在胎面的宽度方向上延伸的横向凹槽18b。

参看图2，每个顶侧空隙18大致限定与之相邻的壁20，其在胎面厚度内在深度方向延伸。壁20可包括在胎面厚度内深度方向上延伸的一个或多个表面。而且，更一般地，壁20既在深度方向延伸穿过胎面厚度，又在胎面的任何纵向和/或横向方向上在长度方向上延伸(即，换言之，壁可以在垂直于或横向于胎面厚度的深度方向的任何方向上在长度方向上延伸)。

在某些情况下，一个或多个顶侧空隙18可被配置为形成胎面构件22，其沿着胎面的地面接合侧14布置，其中胎面构件包括一个或多个壁20，也称为侧壁。胎面构件22构成胎面的一部分，其在胎面厚度内在深度方向上延伸，其中胎面构件的自由端或末端24沿着胎面的地面接合侧14终止并且包括地面接合表面16。胎面构件22可包括例如各种形状和大小的脊22_R或块22_B。一般地，脊沿着胎面四周连续延伸，而块沿着胎面四周部分延伸。参看图2，显示胎面结构22的宽度方向横截面具有垂直于胎面长度方向的宽度，其中胎面的长度方向可线性或非线性延伸，例如沿着曲线路径或侧向交替路径延伸。例如，显示脊在长度L₂₂方向在侧向交替路径中延伸，该路径包括在胎面的纵向L₁₂方向上延伸的Z字型路径。再次参看图2，胎面构件22具有沿着地面接合侧14取的宽度，标示为W_22’，而在相邻空隙的底部处的胎面构件的基底处取的宽度标示为W₂₂”。可以说，每个壁20延伸胎面构件22的全部或部分高度H₂₂或空隙18的深度，其中H₂₂在图2中也表示空隙的深度。

参看图6中现有技术胎面112和胎面构件122，由顶侧空隙18形成的壁20在深度方向上延伸穿过胎面的深度，与胎面的地面接合侧14相交，其中相交形成沿着地面接合侧的边26。正是在这些边处出现明显的应力集中，其可促进在轮胎运转期间沿着轮胎胎面的不规则磨损的发生。

再次参看图1-2，本发明胎面包括突起30，其从与顶侧空隙18相关形成的壁20向外延伸。在显示的具体实施方式中，也布置突起30，使得突起的顶侧32形成地面接合侧14的以及地面接合表面16的延长部，其中边26现在位于突起的末端36，其实际上与现有技术胎面相比将边从壁20更向外移动。因此，在这种实施方式中，可以说，突起30沿着顶侧空隙18的边26布置。在其他实施方式中，可以布置突起，使得突起的顶端布置在地面接合侧下方，以在原始或新的胎面中形成凹陷型突起，目的是减小在磨损轮胎中沿着地面接合表面的集中应力。这种凹陷型突起在胎面的足够厚度被磨损后当突起的末端和磨损的地面接合表面共平面时变得可运转。

也应注意，参看图3，突起30沿着每个壁20在长度方向延伸。虽然突起30显示具有延伸最接近地面接合侧14的每个壁的全长L₂₀的长度L₃₀(例如其中壁和突起相交)，但应理解，突起可在长度方向上延伸小于壁长度的任何距离。当延伸距离小于壁长度时，可以沿着壁布置一个突起，或者可以沿着壁布置多个隔开的突起，例如以沿着壁长度形成阵列或不连续系列的突起。也应注意，突起30可以延伸胎面构件顶侧或边缘的全长L_22’或宽度W_22’，其中长度沿着胎面构件的中心线CL在胎面构件的长度方向L₂₂延伸，以及宽度W₂₂垂直于长度方向L₂₂和中心线CL延伸。长度L_22”和宽度W_22”分别意味着胎面构件22的总长度和宽度。

应当理解，突起30沿着任何20或边26布置。应当理解，由于壁20可在任何方向在长度方向延伸，边26也可在任何方向沿着胎面的地面接合侧14在长度方向延伸。因此，突起30可以在任何方向相对于胎面在长度方向上延伸。例如，参看图1，边26沿胎面构件22的所有边形成。例如，大致在胎面的纵向方向延伸或者其他方式形成胎面构件22的侧边的边26可称为侧边26_S，而大致在胎面的侧向方向延伸或以其他方式形成胎面构件22的前边或后边的边可称为前边或后边，其中前边26_L是进入轮胎轮胎接地印痕的胎面构件第一边，后边26_T是进入轮胎轮胎接地印痕的胎面构件最后一边。轮胎接地印痕是胎面和轮胎在其上运转的表面之间的接触区域。一般地，侧边在胎面构件的前后边之间延伸。

参看图1和3中显示的实施方式，显示了胎面构件22，以示范这样的概念：胎面构件可以被形成为使得壁20和边26布置在胎面构件的周边。同样，在这种情况下，突起30也可以在周边胎面构件周围延伸，也如在这些图中示范的。当然，可沿着特定壁20或边26选择性地布置一个或多个突起30，使得突起不在胎面构件的整个周边延伸(即延伸小于整个周边)。

也应当理解，突起可形成任何期望的形状。例如，参看图2和4，显示突起的横截面形状为大致三角形，其中突起厚度T₃₀线性地(见图2)或非线性地(见图4)逐步缩小，从在壁处的最大厚度到在其末端36处的最小厚度。也应注意，突起30和壁20的末端和相交处38可以是尖的，如在图2中示例显示的，或者可以是圆的，如在图4中示例显示的。

继续参看图2和4的实施方式，每个突起30包括顶侧32，如前所述的，其大致垂直于胎面的深度方向延伸。每个突起30也包括底侧34，其在壁20和末端36之间的延伸。顶侧32和底侧34限定了突起厚度T₃₀。在显示的实施方式中，顶侧和底侧32,34成角度地取向，或者由角度α₃₀分开。在具体实施方式中，角度α₃₀等于或小于30度，或者等于或小于45度。在显示的实施方式中，壁20在深度方向以角度α₂₀延伸，相对于胎面的深度方向，α₂₀大于零但小于90度。在其他实施方式中，应理解，角度α₂₀可以等于零。在某些实施方式中，例如角度α₂₀等于10度或更小。

进一步参看图2和4的实施方式，每个突起从相应的壁突出期望的距离。具体地，参看位置40，在该位置胎面的顶侧14与线42相交，线42表示壁的延长，这确定了在没有突起30的情况下壁否则与顶侧相交的位置，突起从相交位置40延伸距离D_30’。在具体的实施方式中，距离D_30’等于大约2毫米(mm)或更少，而在其他实施方式中D_30’等于大约1mm或更少。换一种方式描述突起，可以说，突起在垂直于壁的方向从壁延伸距离D₃₀”。在具体实施方式中距离D₃₀”等于大约2毫米(mm)或更少，而在其他实施方式中D₃₀”等于大约1mm或更少。一般而言，D_30”等于cos(α₂₀)×D_30’。在具体实施方式中距离D_30’与距离D_30’部分形成的胎面构件长度L_22’或W_22’的百分数相关。在这种实施方式中，距离D_30’等于或小于DIM的20％，其中DIM等于距离D_30’部分形成的胎面构件长度L_22’或W_22’。例如，如果突起30在胎面构件的宽度方向延伸距离D_30’，则DIM等于W_22’以及D_30’等于W_22’的20％。在其他实施方式中，距离D_30’等于或小于DIM的10％。

参看图7，显示了图表，其比较沿着本发明胎面构件的计算的应力集中与沿着现有技术胎面构件的计算的应力集中，其中使用有限元分析计算应力集中。具体而言，该图表显示了对于各种胎面构造，在从胎面中心线(例如见图2和4中的中心线CL)起跨过包括脊的胎面构件的顶侧并且向上至脊的侧边的特定距离(在图中沿x轴标为X)处的各个宽度方向位置，使用有限元分析计算的法向接触应力(在图中在y轴上标为Py)。法向接触应力以每平方毫米10牛(daN/mm2)测量，而沿脊宽度(见图2-4中W_22’)测量应力的位置以毫米(mm)测量。应当注意，该位置在图中由距离表示，该距离代表从胎面构件宽度的宽度方向中心的距离。在测试的所有情况中，脊的尺寸相同，除了存在突起和测试的这些突起的变型。另外，对于测试的每个突起，突起的末端是圆形的，类似于图4中显示的末端。

在显示的图中，对于参照的现有技术脊计算了法向接触应力，该现有技术脊没有任何突起从壁沿着脊的边延伸，在图中其被称为曲线R。另外，对于具有突起的参照脊的各种构造计算法向接触应力，其突起沿着脊的边延伸。测试的脊的不同构造包括：(1)角度α₃₀等于45度和距离D_30’等于1mm的突起，其在图中称为曲线P1；(2)角度α₃₀等于45度和距离D_30’等于2mm的突起，其在图中称为曲线P2；(3)角度α₃₀等于30度和距离D_30’等于1mm的突起，其在图中称为曲线P3；以及(4)角度α₃₀等于30度和距离D_30’等于2mm的突起，其在图中称为曲线P4。在测试的每个实施方式中，距离D_30’基本等于D_30”，因为壁20的角度α₂₀等于7.6度。对于距离D_30’等于1mm的那些突起，因为胎面构件宽度W_22’大约等于30mm，距离D_30’大约等于胎面构件宽度W_22’的3％。对于距离D_30’等于2mm的那些突起，因为胎面构件宽度W_22’大约等于30mm，距离D_30’大约等于胎面构件宽度W_22’的6％。

从结果可见，突起距离D_30’等于1mm的每个脊(对于每个45度和30度的构造P1、P3)提供了相比于现有技术脊大约34％的法向接触应力减小。而且，在图中称为曲线P2的角度α₃₀等于45度和距离D_30’等于2mm的脊提供了相比于现有技术脊大约43％的法向接触应力减小。最后，在图中称为曲线P4的角度α₃₀等于30度和距离D_30’等于2mm的脊提供了相比于现有技术脊大约53％的法向接触应力减小。也注意，在图中，应力集中的位置相对于参照轮胎中的位置从胎面构件的中心向外移动。

也注意，在相同脊上进行有限元分析，只是末端是尖的或尖锐的，而不是圆的。因此发现角度α₃₀等于45度和距离D_30’等于1mm的脊提供了相比于现有技术脊大约58％的法向接触应力减小。角度α₃₀等于45度和距离D_30’等于2mm的脊提供了相比于现有技术脊大约74-90％的法向接触应力减小。而且，角度α₃₀等于30度和距离D_30’等于1或2mm的脊提供了相比于现有技术脊大约90-100％的法向接触应力减小。

注意，在具体实施方式中，本文讨论的本发明胎面附连到轮胎，例如在图1中示例性示出。任何这种轮胎可包括新的或原始的轮胎。因此，本文讨论的任何本发明胎面可以根据任何已知的制造方法与原始轮胎一起模制，或者可以单独形成并施加到胎身，例如在根据任何翻新方法形成翻新轮胎和将其与之附连的情况。在胎面单独形成的情况，胎面可以在环模具中形成，以形成环，或者在平坦模具中形成，以形成一定长度的胎面，施加到胎身。而且，胎面可以由任何已知材料形成，包括任何弹性体材料，例如合成或天然橡胶。最后，本文描述的本发明胎面可以被充气轮胎应用，例如图1中显示的轮胎10，或者任何其他轮胎，例如沿轮子、轮缘等的外周布置的非充气轮胎。例如，非充气轮胎可包括叉车轮胎。

虽然参看其具体实施方式已经描述了本发明，但应理解，该描述是说明性的，而不是限制性的。因此，本发明的范围和内容应由所附权利要求限定。

Claims (20)

1.一种轮胎胎面，其包括：

纵向延伸的长度和相对于所述长度横向延伸的宽度；

由用于在轮胎运转期间接合表面的顶侧和附连于胎身的底侧限定的厚度；

顶侧空隙，其沿所述胎面的顶侧布置，并且限定了从所述顶侧在胎面厚度内深度方向上延伸的壁；和

突起，其从所述壁向外延伸并且至所述突起的末端，所述突起具有限定了突起厚度的顶侧和底侧，所述突起还具有沿所述壁的长度纵向延伸的长度，所述壁的长度垂直于所述胎面厚度的深度方向延伸。

2.根据权利要求1所述的轮胎胎面，其中随着所述突起从所述壁延伸至所述末端，所述突起厚度变窄。

3.根据权利要求2所述的轮胎胎面，其中所述末端形成尖。

4.根据权利要求2所述的轮胎胎面，其中所述顶侧和底侧通过等于或大于大约30度的角度有角度地分开，以限定突起厚度。

5.根据权利要求1所述的轮胎胎面，其中所述突起从所述壁延伸至少1mm的距离。

6.根据权利要求11所述的轮胎胎面，其中所述突起从所述壁延伸至少2mm的距离。

7.根据权利要求1所述的轮胎胎面，其中所述突起形成所述顶侧和所述壁的延长部，使得所述末端形成沿所述胎面的顶侧布置的边。

8.根据权利要求7所述的轮胎胎面，其中所述突起的顶侧形成所述胎面的顶侧的延长部。

9.根据权利要求7所述的轮胎胎面，其中所述突起的顶侧与所述轮胎的顶侧相对于所述胎面的深度方向对齐。

10.根据权利要求1所述的轮胎胎面，其中所述胎面还包括邻近所述顶侧空隙布置的胎面构件，所述胎面构件包括在胎面厚度内深度方向上延伸的一个或多个壁，所述顶侧空隙的壁形成所述胎面构件的所述一个或多个壁的一个，所述胎面构件还包括末端，该末端形成所述胎面的顶侧的一部分并且由形成所述顶侧和所述壁的相交处的一个或多个边限定，其中所述突起沿所述壁布置，使得所述突起形成所述一个或多个边的一个。

11.根据权利要求10所述的轮胎胎面，其中所述突起的末端形成所述一个或多个边的一个。

12.根据权利要求10所述的轮胎胎面，其中所述突起基本延伸所述一个或多个边的整个长度。

13.根据权利要求12所述的轮胎胎面，其中所述突起沿其长度是连续的。

14.根据权利要求10所述的轮胎胎面，其中所述突起形成所述胎面构件的侧边，所述胎面构件形成所述胎面的块或脊。

15.根据权利要求10所述的轮胎胎面，其中所述突起形成所述胎面构件的前边或后边，所述胎面构件形成所述胎面的块或脊。

16.根据权利要求1所述的轮胎胎面，其中所述胎面附连至胎身以形成轮胎。

17.一种轮胎，其包括：

胎身；

胎面，所述胎面包括：

纵向延伸的长度和相对于所述长度横向延伸的宽度；

由用于在轮胎运转期间接合表面的顶侧和附连于胎身的底侧限定的厚度；

顶侧空隙，其沿所述胎面的顶侧布置，并且限定了从所述顶侧在胎面厚度内深度方向上延伸的壁；和

突起，其从所述壁向外延伸并且至所述突起的末端，所述突起具有限定了突起厚度的顶侧和底侧，所述突起还具有沿所述壁的长度纵向延伸的长度，所述壁的长度垂直于所述胎面厚度的深度方向延伸。

18.根据权利要求1所述的轮胎胎面，其中所述突起形成所述顶侧和所述壁的延长部，使得所述末端形成沿所述胎面的顶侧布置的边。

19.根据权利要求1所述的轮胎胎面，其中随着所述突起从所述壁延伸至所述末端，所述突起厚度变窄。

20.根据权利要求17所述的轮胎，其中所述胎面还包括邻近所述顶侧空隙布置的胎面构件，所述胎面构件包括在胎面厚度内深度方向上延伸的一个或多个壁，所述顶侧空隙的壁形成所述胎面构件的所述一个或多个壁的一个，所述胎面构件还包括末端，该末端形成所述胎面的顶侧的一部分并且由形成所述顶侧和所述壁的相交处的一个或多个边限定，其中所述突起沿所述壁布置，使得所述突起形成所述一个或多个边的一个。