CN107771130A - 改进的轮胎胎面 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轮胎胎面(10)，其包括胎面表面(100)并具有总厚度E且包括至少一个通向崭新时的胎面的胎面表面(100)的主花纹沟(1)，并且在所述主花纹沟附近包括至少一个不连续的副花纹沟(2)，其具有多个隐藏部分(22)以及多个敞开部分(21)，所述敞开部分(21)通向崭新时的胎面表面，所述主花纹沟和所述不连续的副花纹沟具有基本相同的主方向，所述胎面如下，即，作为在敞开部分(21)处在主花纹沟(1)的平均表面和不连续的花纹沟(2)的平均表面之间测得的距离的平均距离L1小于在不连续的花纹沟的未设有敞开部分的区域中在主花纹沟(1)的平均表面和不连续的花纹沟(2)的平均表面之间测得的平均距离L2。

Description

改进的轮胎胎面

技术领域

本发明涉及轮胎胎面，并且更特别地涉及这些胎面的胎面花纹设计以及设有这种胎面的轮胎，所述胎面的在将湿雨天气中存在于道路上的水排去方面的性能更加持久，这些胎面还具有改进的磨损速率方面的性能。

背景技术

众所周知，在湿雨天气驾驶条件下使用轮胎需要将存在于轮胎于其中接触道路的接触区块中的水快速排除，以便确保制成胎面的材料和该道路之间的接触。未被推动至轮胎前部的水在形成于轮胎的胎面中的花纹沟中流动或部分地收集在形成于轮胎的胎面中的花纹沟中。

这些花纹沟形成流动网络，所述流动网络需要保持持久，也就是说需要在轮胎的崭新状态和由于磨损达到法规所规定的极限而导致的轮胎的移除之间的轮胎的整个使用期间保持有效。

对于预定用于重型货车的转向轴或承重轴的轮胎而言，通常的做法是，在这些轮胎的胎面中形成周向(或纵向)花纹沟，所述周向(或纵向)花纹沟的深度等于胎面的总厚度(该总厚度没有将可预定用于允许通过被称为“重设花纹沟”的操作来部分翻新花纹沟的厚度考虑在内)。因此，无论该胎面的磨损程度如何，都能够获得其排水性能始终高于被称为安全性能的最小性能的胎面。

对于现有技术的轮胎而言，总空隙体积一般至少等于胎面的预定用于在行驶期间被磨损掉的总体积的10％且最多等于该总体积的25％(所述总体积对应于材料体积加上所述总空隙体积)。据发现，这些轮胎具有处于接触区块中的在崭新状态下相对高的可用空隙体积(可用空隙体积是指该体积可潜在地部分或完全填充以存在于道路上的水)。在轮胎承受其标准静态压缩和充气条件(如特别地由E.T.R.T.O标准对于欧洲所定义的标准静态压缩和充气条件)的情况下，对在接触区块中通向胎面表面的空隙体积进行评估。

如果花纹沟或者更一般地空腔对于排出与道路接触的接触区块中的水是必要的，那么所产生的胎面上的材料的减少可能随着胎面磨损而显著地影响该胎面的性能，并且因此由于所述胎面的磨损速率的增加而减少轮胎可以使用的持续时间(使用寿命)。其它轮胎性能方面尤其是操纵性能、道路噪声性能、滚动阻力也可能受到影响。还发现，形成为具有与磨损胎面高度相等的工作深度的这些花纹沟可能是耐久性问题的原因。在某些行驶条件下，诸如石头的异物可能存留在这些花纹沟中并损坏这些花纹沟的底部，从而导致在橡胶中出现破裂。

因此，在胎面上产生多个花纹沟的缺点是对于给定的胎面宽度减少了胎面材料的量并因此由于过高的磨损速率而减少了轮胎的使用寿命。

此外，花纹沟降低了压缩刚度和剪切刚度，因为这些花纹沟限定了与由刀槽花纹所限定的部分相比对变形敏感的材料部分。具体地，在刀槽花纹的情况下，限定该刀槽花纹的材料壁可以在与道路接触的接触区块中至少部分地彼此接触。在存在花纹沟的情况下，这种刚度的降低导致变形增大并且使得胎面的磨损性能降低：对于驶过指定的距离，观察到更显著的磨损(这对应于胎面磨损速率的增加)。此外，由于与制成胎面的材料的变形周期相关联的滞后损耗增大，所以观察到配备有这种轮胎的车辆的滚动阻力增大并因此观察到燃料消耗增大。

为了限制与排水所需的花纹沟的存在相关联的刚度下降，已经提出了一种在专利公开文件WO 2011/039194中所描述的解决方案。该解决方案提出了一种具有厚度E的轮胎胎面，该胎面设有在胎面表面上不连续并且在胎面厚度中具有波状几何形状的多个花纹沟。每个波状花纹沟在表面处不连续但在崭新时在胎面内连续，以便允许流体流动。该波状花纹沟在胎面中由通向崭新时的胎面表面的一系列外部空腔以及多个内部空腔形成，所述多个内部空腔在外部空腔之间径向地并完全地定位于崭新时的胎面表面内部。所述内部空腔可以设计为在胎面内位于不同深度处。

此外，通过连接空腔的存在确保了崭新时每个波状花纹沟内的水流的连续性，每个连接空腔将外部空腔连接至内部空腔。每个连接空腔具有两个端部，一方面，这些端部中的一个端部连接至内部空腔，另一方面，另一端部连接至外部空腔。每个连接空腔具有横截面(位于与花纹沟的平均方向垂直的截面的平面中)，这些横截面的横截面面积不同于零并且分别等于通过该连接空腔相连接的内部空腔和外部空腔的横截面面积。

借助于这些连接空腔的存在，能够确保从外部空腔朝向内部空腔的水的流通，并且因此能够通过降低流体动力压头损耗来获得更好的排水。

此外，借助于该胎面结构，获得了与通常花纹沟的空隙体积相比减小的并且合适的空隙体积，同时实现了崭新时令人满意的排水。这种类型的花纹沟使得能够限制崭新时胎面的刚度的降低，该降低与胎面中存在空腔或空隙有关。

在本文中，术语胎面深度中的“波状空腔”或“波状花纹沟”表示具有在胎面深度中可变的几何形状并且不连续地通向崭新时或部分磨损后的胎面表面的任何空腔或花纹沟。该波状花纹沟一旦通过外部部分至少部分地通向胎面表面则形成允许液体流通并且至少允许临时收集液体的花纹沟，所述外部部分连接至所述内部部分。波状花纹沟可以在胎面的厚度内在多于两个的连续水平上延伸。波状花纹沟可以遵循大致纵向的几何形状(也就是说沿着轮胎上的周向方向定向)或者遵循相对于该纵向方向倾斜的任何其它方向。

该同一文件WO 2011/039194描述了一种胎面，其包括沿着第一方向在第一磨损层和第二磨损层之间呈波状的第一多个波状花纹沟以及在相同磨损层中呈波状并且沿着与第一方向相交的第二方向定向以形成相交花纹沟网络的第二多个波状花纹沟。这些第一和第二多个花纹沟被布置成使得这些第一和第二多个花纹沟的内部空腔相互连接，以便增强网络效果。

文件EP 0335694-A2和WO 2010/030276 A1公开了如下的轮胎，所述轮胎的胎面设有通向崭新时的胎面的胎面表面的花纹沟和包括扩大部分的刀槽花纹，所述扩大部分形成通向崭新时的胎面表面的径向定向的小的圆柱形沟槽。这些刀槽花纹遵循形成点的锯齿线，每个点包括小的圆柱形沟槽。

为了优化在厚度中设有至少一个波状花纹沟的胎面的运行(操作)，已经提出在厚度中形成至少一个非波状花纹沟，该花纹沟从崭新状态起并且在其整个长度上通向胎面的胎面表面。

已经发现，将波状花纹沟与在其整个长度上通向崭新时的胎面的胎面表面的花纹沟相结合可能导致不均匀的磨损，即可能导致在胎面表面上不均匀地分布的磨损。这种不均匀的磨损可能会导致轮胎必须过早更换。

现有技术还提出了一种特别地在文件EP 1341679B1中所描述的不连续的花纹沟，根据该技术，通向崭新时的胎面表面的部分不通过连接部分而仅仅通过刀槽花纹连接至存在于胎面表面下方的隐藏部分。在该配置下，从敞开部分朝向隐藏部分存在很少的或者没有液体流通。

还发现，将这种类型的不连续的花纹沟与沿着其整个长度通向崭新时的胎面的胎面表面的主花纹沟相结合可能导致不均匀的磨损，即导致在胎面表面上不均匀地分布的磨损。

定义：

赤道中平面：所述赤道中平面是垂直于旋转轴线并穿过轮胎上的在径向上距离所述轴线最远的点的平面。

本文中的径向方向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)。

横向方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何圆相切的方向。该方向既垂直于轴向方向又垂直于径向方向。

胎面的总厚度E在设有该胎面的轮胎的赤道平面上在崭新状态下的胎冠增强层的径向最外侧部分和胎面表面之间测得。

胎面具有在行驶期间将被磨损掉的材料的最大厚度，该将被磨损掉的材料的最大厚度小于总厚度E。

轮胎的通常行驶条件或使用条件是由E.T.R.T.O标准对于在欧洲行驶所定义的那些条件；这些使用条件指定了与轮胎的由其负载指数和速度等级所指示的负载承载能力相对应的参考(基准)充气压力。这些使用条件也可以称为“标称条件”或“使用条件”。

切口通常表示花纹沟或刀槽花纹并且对应于由彼此面对并以非零距离(称为“切口宽度”)彼此远离的材料壁所限定的空间。将刀槽花纹与花纹沟相区分的正是该距离：在刀槽花纹的情况中，该距离适合于允许至少当处于与道路接触的接触区块中时限定所述刀槽花纹的相对的壁之间至少部分地接触。在花纹沟的情况中，在例如由E.R.T.O.所定义的通常行驶条件下，该花纹沟的壁不能彼此接触。

当花纹沟通向崭新时的胎面表面并且在所述花纹沟的整个延展度(长度)上通向崭新时的胎面表面时，花纹沟被称为是连续的。

当花纹沟由通向崭新时的胎面表面的一系列部分形成而这些部分在该花纹沟的主方向上(即沿着其延展度)彼此分离时，花纹沟被称为是不连续的。

连续或不连续的花纹沟的平均表面被定义成在该花纹沟的主方向上将该花纹沟分成两个相等或基本相等的部分的虚拟表面。

花纹沟的主方向对应于当在覆盖有水的道路上行驶时花纹沟中的水流的方向。

发明内容

本发明意图获得湿雨天气中的良好的驾驶性能，同时提出一种在磨损方面得到改进的并且更特别地降低了不均匀磨损的风险的胎面花纹设计。

为此，本发明的一个主题是轮胎胎面，所述轮胎胎面包括预定用于与道路接触的胎面表面，该胎面具有总厚度E并且包括：

-至少一个主花纹沟，其在崭新时沿着其整个长度通向胎面的胎面表面，该花纹沟具有最多等于总厚度E的总深度P以及将所述花纹沟分成两个相等的半部的平均表面，并且所述胎面在该主花纹沟的附近包括

-至少一个不连续的副花纹沟，其在所述胎面的厚度中延伸直至与所述主花纹沟的深度P相等或相近的深度，该不连续的副花纹沟具有多个处于崭新时的胎面表面下方的隐藏部分以及多个通向崭新时的胎面表面的敞开部分(21)，这些敞开部分在崭新时的胎面 表面上相对于彼此分离，该不连续的副花纹沟(2)具有将所述花纹沟分成两个相等的半部的平均表面，

-所述主花纹沟和所述不连续的副花纹沟具有大致相同的主方向。

该胎面如下，即，所述不连续的副花纹沟的所有敞开部分位于与所述主花纹沟相距平均距离L1的位置处，该距离L1在所述敞开部分处在所述主花纹沟的平均表面和所述不连续的副花纹沟的平均表面之间测得，该距离L1小于平均距离L2，所述平均距离L2在所述不连续的副花纹沟的不具有敞开部分的区域中在所述主花纹沟的平均表面和所述不连续的花纹沟的平均表面之间测得。

在所述表面处不连续的所述副花纹沟的隐藏部分预定用于形成通向胎面表面的新的花纹沟。

如此，产生了所述连续的主花纹沟的平均表面和所述不连续的副花纹沟的平均表面之间的距离的一致(均匀)变化，以便减小位于该主花纹沟和所述不连续的副花纹沟的每个敞开部分之间的材料的体积。

优选地，距离L2和L1之间的差值至少等于所述不连续的副花纹沟的敞开部分的平均宽度的20％，且更加优选地至少等于所述不连续的副花纹沟的敞开部分的平均宽度的30％。

如果将崭新时的不连续的副花纹沟的敞开部分之间的平均距离表示为R，并且将不连续的副花纹沟的每个敞开部分的平均长度表示为L，则长度L至少等于距离R的一半。

更加优选地，长度L与距离R相等或相近。

在一个特别有利的备选形式中，所述不连续的副花纹沟是由多个在崭新时通向胎面的胎面表面的部分以及多个隐藏部分形成的波状花纹沟，这些隐藏部分通过连接部分连接至敞开部分以允许在湿雨天气中在所述不连续的副花纹沟中产生流体流动，该波状花纹沟在深度中延伸直至与所述主花纹沟的深度相等或相近的深度。这种类型的波状花纹沟限定了若干磨损水平，所述若干磨损水平各自以其自有的在胎面表面上的空隙分布为特征。

借助于该有利的措施，当模制波状花纹沟和主花纹沟之间的胎面时，能够获得对材料移动的更好控制，并且因此能够限制因材料的量特别地在胎面的厚度方向上不均匀分布而产生的不均匀的磨损。

根据本发明的实施例的另一备选形式，将主花纹沟(1)和两个不连续的波状花纹沟的存在组合在胎面中，这三个花纹沟具有相同的主方向，所述主花纹沟形成于所述两个不连续的波状花纹沟之间，这两个不连续的波状花纹沟相对于彼此相位偏移，以使得这两个不连续的波状花纹沟的通向胎面表面的部分在这些不连续的波状花纹沟的主方向上相对于彼此偏移。

本发明的进一步的特征和优点将从以下参考附图给出的说明中变得显而易见，所述附图以非限制性示例的方式显示了本发明的主题的一些实施例。

附图说明

图1描绘了根据本发明的胎面的第一备选形式的表面视图；

图2显示了图1中所示的胎面的在其截面线由线II-II所标识的截面上的横截面视图；

图3显示了图1中所示的胎面的在其截面线由线III-III所标识的截面上的横截面视图；

图4描绘了根据本发明的胎面的第二备选形式的表面视图；

图5显示了本发明的第三备选形式的部分表面视图；

图6显示了在图5中由其截面线所标识的平面VI-VI上的横截面。

具体实施方式

为了使附图更易于研究，使用相同的附图标记来描述本发明的备选形式，其中这些附图标记指代具有相同的结构性质或功能性质的元件。

图1描绘了根据本发明的用于重型货车的轮胎的胎面10的第一备选形式的部分视图。所述胎面具有总厚度E，该厚度大于在轮胎必须被更换之前在行驶期间将被磨损掉的材料的最大高度。

在该备选形式中，连续的第一主花纹沟1在其整个长度上通向崭新时的胎面10的胎面表面100(在崭新时的胎面10的胎面表面100上敞开)。该第一花纹沟1具有适合于存在于胎面上直至达到该胎面的磨损极限的深度P和平均宽度。该花纹沟的深度P最多等于胎面10的厚度E。总体来说，该花纹沟1在轮胎的周向方向上延伸。

在该连续的主花纹沟1附近，形成有在胎面的厚度中呈波状的不连续的副花纹沟2。如图2和图3所示，该不连续的花纹沟2延伸至胎面的厚度中直至与主花纹沟的深度P相等或相近的最大深度。该不连续的花纹沟2在胎面表面100上按照以下方式不连续，即，所述不连续的花纹沟2呈现出在周向方向上以距离R彼此分开的具有平均长度L的多个敞开部分21。此外，这些敞开部分21通过在崭新时的胎面表面100下方形成的多个隐藏部分22逐一相连。

该不连续的副花纹沟2包括将所述花纹沟分成两个相等的半部的平均表面，该平均表面沿着由参考标记YY’所标示的线与图1的平面相交。类似地，连续的主花纹沟1包括将所述花纹沟分成两个相等的半部的平均表面，该平均表面沿着由参考标记XX’所标示的线与图1的平面相交。

本发明在于改变在其整个长度上敞开的花纹沟1的几何形状，以使得敞开的花纹沟的平均表面和不连续且呈波状的花纹沟的平均表面之间的距离可变并且取决于敞开部分。

在其整个长度上通向胎面表面100的第一花纹沟1被定位在波状花纹沟2附近，以使得平均距离L1小于平均距离L2，所述平均距离L1是根据(本着)敞开部分21在连续的主花纹沟1的平均表面XX’和不连续的花纹沟2的平均表面YY’之间测得的距离，所述平均距离L2在不连续的花纹沟2的不具有敞开部分21的区域中在主花纹沟1的平均表面XX’和不连续的花纹沟2的平均表面YY’之间测得。

图2描绘了在其线遵循该图1中的线II-II的平面上通过图1中所示的胎面的横截面。

可以看出，连续的花纹沟1与不连续的花纹沟2具有相同的深度，该不连续的花纹沟2的靠近胎面表面的部分已经以敞开空腔21的形式绘出，该敞开空腔21由刀槽花纹210向内延伸，所述刀槽花纹210与连续的花纹沟1在相同的深度处终止。此外，在该横截面中，平均表面XX’和平均表面YY’之间的距离为L1。

图3描绘了图1中所示的胎面的在其线遵循该图1中的线III-III的平面上的横截面。

可以看出，在该横截面中，不连续的花纹沟2包括由隐藏空隙22延伸的刀槽花纹221，该隐藏空隙22预定用于在部分磨损之后形成新的花纹沟。此外，在该横截面中，平均表面之间的距离为L2；该距离L2大于距离L1。

刚刚描述的备选形式对于具有尺寸295/80R22.5的轮胎具有以下特征：

L＝60mm

R＝60mm

P＝13mm

花纹沟宽度＝10mm

距离的差值＝(L2-L1)＝3mm

优选地，平均表面之间的距离的差值至少等于花纹沟的平均宽度的20％。

图4描绘了根据本发明的胎面的另一实施例。在该实施例中，具有一个连续的花纹沟1和两个不连续的波状花纹沟2、2’。连续的花纹沟1形成为具有在崭新时的胎面表面100上呈锯齿形的几何形状。不连续的花纹沟2、2’被定位成遵循关于如本发明所述的平均表面之间的距离的规则，即，分别通向崭新时的胎面表面的敞开部分21、21’距离连续的花纹沟1分别比隐藏部分22、22’距离同一连续的花纹沟1近。这导致以下关系：L1<L2且L1’<L2’。

图5显示了根据本发明的胎面的实施例的第三备选形式。在该备选形式中，连续的花纹沟1是直线形的并且与在胎面10的深度中呈波状的不连续的花纹沟2相邻。该不连续的花纹沟2包括通向胎面表面100的敞开部分21和隐藏部分22，这些隐藏部分相对于连续的花纹沟1的平均平面侧向偏移。因此，两个花纹沟之间的材料的体积在通向崭新时的胎面表面的部分的水平处与在隐藏部分的水平处的体积相比被减小。

图6显示了在其线在图5中由线VI-VI所标出的平面上的横截面。可以看出，将敞开部分21分开的距离L1小于将隐藏部分22分开的距离L2。

本发明还涉及一种设有所述胎面的轮胎，且更特别地涉及一种预定用于安装至重型货车的转向轴的轮胎。

当然，本发明不限于所述和所示示例，并且在不脱离由权利要求所限定的范围的情况下可对其进行各种修改。特别地，可易于想到已经参考第一花纹沟和第二花纹沟来描述的胎面具有形成于在胎面的厚度中呈波状的花纹沟的每一侧的多于两个的花纹沟。

Claims (8)

1.轮胎胎面(10)，所述轮胎胎面(10)包括预定用于与道路接触的胎面表面(100)，该胎面(10)具有总厚度E并且包括：

-至少一个主花纹沟(1)，其在崭新时沿着其整个长度通向所述胎面的胎面表面(100)，该花纹沟具有最多等于所述胎面的总厚度E的总深度P，并且所述胎面在该主花纹沟的附近包括

-至少一个不连续的副花纹沟(2)，其在所述胎面的厚度中延伸直至与所述主花纹沟(1)的深度P相等或相近的深度，该不连续的副花纹沟(2)具有多个处于崭新时的胎面表面下方的隐藏部分(22)以及多个通向崭新时的胎面表面的敞开部分(21)，这些敞开部分在崭新时的胎面表面上相对于彼此分离，该不连续的副花纹沟(2)具有将所述花纹沟分成两个相等的半部的平均表面，

-所述主花纹沟(1)和所述不连续的副花纹沟(2)具有大致相同的主方向，

该胎面的特征在于，所述不连续的副花纹沟(2)的所有敞开部分(21)位于与所述主花纹沟(1)相距平均距离L1的位置处，该距离L1在所述敞开部分(21)处在所述主花纹沟(1)的平均表面和所述不连续的副花纹沟(2)的平均表面之间测得，该距离L1小于平均距离L2，所述平均距离L2在所述不连续的副花纹沟(2)的不具有敞开部分的区域中在所述主花纹沟(1)的平均表面和所述不连续的花纹沟(2)的平均表面之间测得。

2.根据权利要求1所述的轮胎胎面，其特征在于，距离L2和L1之间的差值至少等于所述不连续的副花纹沟(2)的敞开部分(21)的平均宽度的20％，且更加优选地至少等于所述不连续的副花纹沟(2)的敞开部分(21)的平均宽度的30％。

3.根据权利要求1或2所述的轮胎胎面，其特征在于，如果将崭新时的不连续的副花纹沟(2)的敞开部分(21)之间的距离表示为R，并且将不连续的副花纹沟(2)的每个敞开部分(21)的平均长度表示为L，则长度L至少等于距离R的一半。

4.根据权利要求3所述的轮胎胎面，其特征在于，长度L与距离R相等或相近。

5.根据权利要求1至4之一所述的轮胎胎面，其特征在于，所述不连续的副花纹沟(2)是由多个在崭新时通向所述胎面的胎面表面(100)的部分(21)以及多个隐藏部分(22)形成的波状花纹沟，这些隐藏部分(22)通过连接部分连接至敞开部分(21)以允许当崭新时在湿雨天气中在所述不连续的副花纹沟(2)中产生流体流动。

6.根据权利要求1至5之一所述的轮胎胎面，其特征在于，所述胎面将主花纹沟(1)和两个不连续的副花纹沟(2、2’)的存在相组合，这三个花纹沟具有相同的主方向，所述主花纹沟(1)形成于所述两个不连续的副花纹沟之间，这两个不连续的副花纹沟(2、2’)相对于彼此相位偏移，以使得这两个不连续的副花纹沟(2、2’)的通向所述胎面表面的部分(21、21’)在这些不连续的副花纹沟(2、2’)的主方向上相对于彼此偏移。

7.重型货车轮胎，其设有根据权利要求1至6中的任一项所述的胎面(10)。

8.根据权利要求7所述的轮胎，其预定用于安装至重型货车的转向轴。