CN108883668A - 轮胎胎面 - Google Patents

Abstract

轮胎胎面(1)，其包括预定用于与道路相接触的滚动表面，所述胎面(1)具有至少一个在崭新状态下通向所述胎面的滚动表面(10)的主花纹沟(2)，所述主花纹沟(2)具有最大深度(P)，所述主花纹沟(2)包括多个第一花纹沟部分(21)和多个第二花纹沟部分(22)，所述第一和第二花纹沟部分按照一第一部分(21)后面跟着一第二部分(22)的方式交替地布置，所述胎面(1)如下，每个第一花纹沟部分(21)的宽度随着磨损而减小，每个第一花纹沟部分(21)具有在崭新状态下的滚动表面上测得的最大宽度(L1)和在深度P处的最大宽度(L1’)，在深度P处的最大宽度(L1’)小于最大宽度(L1)，每个第二花纹沟部分(22)的宽度随着磨损而增大，每个第二花纹沟部分(22)具有在崭新状态下的滚动表面(10)上测得的最大宽度(L2)和在深度(P)处的最大宽度(L2’)，最大宽度(L2)小于最大宽度(L2’)，第一和第二花纹沟部分被布置成使得在花纹沟(2)的整个长度上在由第一和第二花纹沟部分限定的体积之间形成中空通路(3)，所述通路(3)具有横截面，所述横截面的最大宽度位于花纹沟(2)的深度(P)的30％和85％之间。

Description

轮胎胎面

技术领域

本发明涉及用于轮胎的胎面，并且更特别地涉及用于这些胎面的胎面花纹设计以及设有这种胎面的轮胎，所述胎面的将存在于道路表面上的水排走的能力变得随着磨损而更加持久，这些胎面还具有改善的磨损性能。

背景技术

已知，在潮湿天气行驶条件下在车辆上使用轮胎需要快速排除存在于轮胎在其中与道路表面相接触的接触区块中的水，以便确保构成胎面的材料与该道路表面相接触并因此能够在控制车辆的路径时产生牵引力和制动力。未被推动至轮胎前方的水在形成于轮胎胎面中的花纹沟中流动或被部分地收集在形成于轮胎胎面中的花纹沟中，以便允许轮胎和道路表面之间的接触。

花纹沟形成用于水的流动网络，其需要持久，也就是说，在轮胎的崭新状态和一旦其磨损水平达到法规设定的极限则将其移除之间的整个使用期间有效。

对于预定用于重型车辆的转向轴或承载轴的轮胎来说，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，其深度等于胎面的总厚度(该总厚度未将可预定用于允许通过被称为重刻沟的操作部分更新花纹沟的厚度考虑在内)。因此，胎面具有排水性能，该排水性能始终至少等于被称为安全性能的最小性能，无论该胎面的磨损水平如何都是如此。

对于现有技术的轮胎，一般情况下，崭新时的总空隙体积至少约为预定用于在行驶期间磨损的胎面的总体积的10％并且最多等于预定用于在行驶期间磨损的胎面的总体积的35％。空隙体积在崭新时包括在胎面中形成的所有花纹沟、刀槽花纹和空腔的体积；胎面的总体积对应于直至胎面的最内侧的空腔的底部测得的材料体积，其中加上了总空隙体积。

据发现，这些现有技术的轮胎具有在崭新状态下相对高的处于接触区块中的可用的空隙体积(可用的空隙体积是指该体积潜在地能够部分地或完全地填充在潮湿天气下存在于道路表面上的水)。当轮胎经受如由E.T.R.T.O.标准为欧洲特别定义的标准静态压缩和充气条件时，评估在接触区块中通向胎面表面的空隙体积。为了保证排出存在于道路表面上的水的有效性，本领域技术人员将考虑到通向接触区块的空隙的体积和在行驶期间与道路表面相接触的胎面表面上形成的空隙的表面面积二者。

尽管花纹沟或者更一般地空腔对于与道路表面相接触的接触区块中的排水来说是必要的，但是由此导致的胎面上的材料的减少可能特别地因所述胎面的磨损速率的提高而显著地影响该胎面的磨损性能并因此减少轮胎可使用的持续时间。其它轮胎性能方面(例如操纵性能、道路噪声性能或滚动阻力)也可能受到影响。

还发现，形成为具有与待磨损的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，诸如石头之类的物体可能被困在这些花纹沟中并攻击这些花纹沟的底部，从而导致在形成胎面的材料中出现破裂。这些破裂可能导致水渗入胎面中直至增强层。

因此，在胎面上产生多个花纹沟的缺点在于，对于给定宽度的胎面减少了胎面材料的量，并因此由于过高的磨损速率而降低了轮胎的使用寿命。

此外，花纹沟减小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表面相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的增大并且导致胎面的磨损性能的降低：对于走过设定的距离，观察到更加明显的磨损(这对应于胎面磨损速率的增大)。此外，由于与制成所述胎面的材料的变形周期相关联的滞后损失的增大，观察到滚动阻力的增大并因此观察到配备有这种轮胎的车辆的燃料消耗的增大。

已经提出了在胎面内部形成多个通道，所述多个通道预定用于在预定的磨损之后形成新的花纹沟。文档FR2971732A描述了这样的胎面。该文档显示了设置在每个通道的顶上的刀槽花纹，该刀槽花纹自身将从崭新时的胎面表面延伸至所述通道的多个井相连接。虽然胎面的刚度与当崭新时在胎面表面上设有敞开花纹沟的胎面的刚度相比增大了，但在一些行驶条件下排泄液体的能力可能仍然不够。

为了限制与确保排水的目的所需的花纹沟的存在相关联的刚度的降低，已经提出了一种在专利公开WO 2011/039194中描述的解决方案。根据该解决方案，提出了一种轮胎胎面，所述轮胎胎面具有待磨损材料厚度，该胎面设有多个起伏花纹沟，所述多个起伏花纹沟以不连续的方式通向崭新时的胎面表面并且在胎面厚度方向上具有起伏的几何形状。每个起伏的花纹沟在表面处是不连续的，但当崭新时在胎面内是连续的，以便允许流体流动。该起伏花纹沟在胎面中由一系列外部空腔和多个内部空腔形成，所述外部空腔通向崭新时的胎面表面，所述多个内部空腔在所述外部空腔之间径向地并完全地定位于崭新状态下的胎面表面的内部。所述内部空腔可以设计成位于胎面内的不同深度处。

此外，外部空腔和内部空腔之间的通路的连续性确保了崭新时每个起伏花纹沟中的水流的连续性。该连续性由链接空腔来提供。由于存在这些链接空腔，能够确保水从外部空腔循环至内部空腔，并因此获得更好的排水。

为了使这种类型的起伏花纹沟更容易模制和脱模，考虑到将每个起伏花纹沟与将内部空腔延续直至崭新时的胎面表面的刀槽花纹相结合。

借助于该胎面结构，尽管与通常的花纹沟相比空隙体积被减小了，但是仍获得了崭新时具有令人满意的排水能力的胎面。这种类型的花纹沟因此使得能够限制与空隙的形成相关联的崭新时胎面刚度的降低。

虽然这种类型的花纹沟在崭新时并且直至与外部空腔的消失相对应的部分磨损时表现良好，但很明显，当内部空腔通向胎面表面时，这些空腔是不连续的，而且需要例如通过在崭新状态下的胎面表面下方形成在部分磨损之后转变成连续的花纹沟的空腔来提供附加的流动网络。

因此，需要在不损害磨损速率方面或磨损规律性方面的磨损性能的情况下与磨损水平无关地保持良好的排出流体的能力同时将空隙体积减小至所需的绝对最小值。而这正是本发明的目的。

定义：

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

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。

胎面具有在行驶期间待磨损的材料的最大厚度；该最大厚度对应于从其开始则需要通过翻新或通过利用新轮胎更换来更新轮胎的深度。

轮胎的通常行驶条件或使用条件是由E.T.R.T.O.标准针对在欧洲行驶所定义的那些条件；这些使用条件规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充气压力。这些使用条件还可称为“标称条件”或“工作条件”。

切口一般表示花纹沟或刀槽花纹，并且对应于由彼此面对且彼此相距非零距离(被称为“切口的宽度”)的材料壁限定的空间。正是该距离将刀槽花纹与花纹沟区分开；在刀槽花纹的情况下，该距离适合于允许限定所述刀槽花纹的相对的壁至少在处于与道路表面相接触的接触区块中时至少部分地相接触。在花纹沟的情况下，该花纹沟的壁在例如由E.T.R.T.O.所定义的通常行驶条件下不能彼此接触。

当花纹沟特别地在其主方向上沿着其整个长度通向崭新时的胎面表面时，该花纹沟被称为是连续的。

当花纹沟由崭新时的胎面表面上的一连串敞开部分形成而这些部分在该花纹沟的主方向上(即在其延展范围上)彼此分开时，该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为在该花纹沟的主方向上将该花纹沟分成在体积方面相等或基本相等的两个部分的虚拟表面。

花纹沟的主方向对应于当在覆盖有水的道路表面上行驶时花纹沟中的水流的方向。

发明内容

本发明的目的在于获得一种具有胎面的轮胎，所述胎面向所述轮胎提供潮湿天气下的良好的行驶性能，同时提出在磨损方面得到改善并且更特别地能够降低不规则磨损的风险的胎面花纹设计。

为此，本发明的主题是一种轮胎胎面，其包括预定用于与道路表面相接触的胎面表面，该胎面具有至少一个当崭新时通向所述胎面的胎面表面的主花纹沟，该花纹沟具有最大深度P，该主花纹沟包括多个第一花纹沟部分和多个第二花纹沟部分，这些第一和第二花纹沟部分按照一第一部分后面跟着一第二部分的方式交替地布置，该胎面的特征在于，每个第一花纹沟部分具有随着磨损而减小的宽度，每个第一花纹沟部分具有在崭新时的胎面表面上测得的最大宽度L1和在深度P处的最大宽度L1’，在深度P处的最大宽度L1’小于最大宽度L1，每个第二花纹沟部分具有随着磨损而增大的宽度，每个第二花纹沟部分具有在崭新时的胎面表面上测得的最大宽度L2和在深度P处的最大宽度L2’，最大宽度L2小于最大宽度L2’，第一和第二花纹沟部分被布置成使得在花纹沟的整个长度上在由第一和第二花纹沟部分限定的体积之间形成空隙通路，该通路具有横截面，所述横截面的最大宽度位于花纹沟的深度P的30％和85％之间。

该通路在花纹沟的方向上连续，也就是说，所述通路不中断，这永久地使得流体能够在花纹沟中流动。

此外，无论是对于第一还是第二花纹沟部分，最大宽度和最小宽度之间的宽度的变化都是渐变的，也就是说，它们由将花纹沟部分彼此连接的规则表面形成。这些变化可以连续地或不连续地进行。

以这种方式，获得了无论磨损状态如何都是最佳的用于排水的体积和空隙表面面积，同时增加了与道路表面相接触的胎面材料的量，这具有增加磨损寿命的效果。该技术方案使得能够获得至少等于通过具有等于崭新时的胎面表面上的敞开部分的最大宽度L1的宽度的连续花纹沟获得的表面空隙的表面面积的40％且最多等于其60％的表面空隙含量。当胎面的磨损为其待磨损厚度的50％或甚至其厚度的90％时，上述关系仍得以保持。

花纹沟的深度P大于待磨损材料的厚度E，以使得当达到磨损极限时，仍有足够的空隙以确保在潮湿天气下捕获水。

花纹沟的拐角边缘(花纹沟的壁与胎面表面的相交部)的几何形状的变化随着磨损连续，这有利于所产生的磨损图案。

此外，崭新时的总空隙体积可适合于呈现在胎面的所有磨损阶段下所需的绝对最小值。有利地，崭新时的体积空隙比在5％和16％之间并且甚至更优选地在7％和12％之间。

优选地，第一和第二花纹沟部分的最大宽度L1和L2’至少等于5mm。

优选地，对于重型轮胎，最小宽度L2小于2mm并且优选地小于1mm，以便确保当处于与道路表面相接触的接触区块中时相对的壁之间的接触。

在本发明的一变型中，第一部分的底部的宽度L1’是第二部分在胎面表面处的宽度L2的至少五倍。有利地，第一花纹沟部分的体积与第二部分的体积相同或几乎相同。当体积几乎相同时，这意味着体积差异最多为最大体积的10％。

在一有益的变型中，能够选择比第二部分的长度小的第一部分的长度。每个部分的长度在这些部分的主方向上测得，也就是说，在所述部分内的水的主要流动方向上测得。

为了促进根据本发明的花纹沟中的液体流动同时限制负载损失，明智的是，在第一花纹沟部分和第二花纹沟部分之间设置减小所述部分之间的几何不连续性的连接区域。

在本发明的一有益变型中，根据本发明的花纹沟沿着两个拐角边缘与崭新时的胎面表面相交，这些拐角边缘具有相同且相对于在花纹沟的主方向上延伸的轴线对称的几何形状。

在本发明的另一变型中，根据本发明的花纹沟沿着两个拐角边缘与崭新时的胎面表面相交，这些拐角边缘具有在花纹沟的主方向上相对于彼此偏移的相同的几何形状。

有利地，第一和第二花纹沟部分的长度相等或基本相等。当然，可以根据期望的目标来修改这些长度。

通过以下参考附图进行的描述，本发明的进一步的特征和优点将变得明显，所述附图通过非限制性示例显示了本发明的主题的实施例。

附图说明

图1呈现了根据本发明的包括主花纹沟的胎面的局部视图；

图2显示了图1中所示的胎面的在其截取线由线II-II所指示的截面上的横截面视图；

图3至图5显示了在不同磨损水平下花纹沟在胎面表面上形成的拐角边缘；

图6呈现了根据本发明的花纹沟的另一变型的截面；

图7呈现了根据本发明的花纹沟的另一变型的截面；

图8显示了在用于模制根据本发明的花纹沟变型的胎面模具中使用的模制元件，该花纹沟在第一和第二花纹沟部分之间具有连接。

具体实施方式

为了使附图更易于理解，已使用相同的附图标记来描述本发明的变型，其中这些附图标记指代在结构上或功能上属于相同种类的元件。

图1呈现了根据本发明的包括主花纹沟的胎面1的局部三维视图。该胎面1包括预定用于在行驶期间与道路表面相接触的胎面表面10。

在该图1中，可以看到根据本发明的花纹沟2，其由形成第一花纹沟部分21和第二花纹沟部分22的一系列空腔形成。

在该视图中，第一花纹沟部分21在横截面上具有大体三角形的形状，其在崭新时的胎面的胎面表面上的宽度等于L1，而在对应于花纹沟的深度的深度P处，该第一部分的底部的宽度等于L1’。后一宽度L1’小于表面处的宽度L1。

在该第一部分21的延伸部上，具有第二部分22，该第二部分22在体积上对应于第一部分21的体积并且相对于第一部分上下颠倒。在该变型中，第二花纹沟部分的在所述表面处的宽度等于L2’，该宽度等于L1’，而在第二部分22的底部处，宽度等于L2，所述宽度L2本身等于L1。

在该变型中，第一花纹沟部分21与第二花纹沟部分22具有相同的长度。当然，本领域技术人员可以根据有针对性的目标修改这些第一和第二部分的相应长度P1、P2。

在为了理解本发明而示出的示例中，所述部分之间的连接以突变的方式进行。当然，能够将这些连接实现成使得，在阶层(等位)曲线上测得的梯度具有连续性。阶层(等位)曲线被理解为在胎面磨损状态下花纹沟在胎面表面上形成的拐角边缘。

图2显示了图1中所示的花纹沟的在其截取线由线II-II所指示的截面上的横截面视图。

在该配置下，观察到在(多个)花纹沟部分之间存在敞开截面3，以形成能够确保花纹沟中的液体流动的连续性的通路。观察到该通路截面3的最大宽度Lc基本上位于花纹沟2的中间深度处。

图3至图5显示了在不同磨损水平下花纹沟在胎面表面上形成的拐角边缘的轮廓。

图3显示了根据图1中所示的变型的花纹沟的在崭新时的胎面表面上的开口。能够在具有宽度L1的敞开部分和具有小于宽度L1的宽度L2的敞开部分之间进行区分。

图4显示了在基本上等于花纹沟的深度P的50％的磨损之后的同一胎面表面。在中间磨损处，可以看到拐角边缘基本上平行并且以宽度Lc彼此间隔开。

图5显示了在对应于法定磨损极限的磨损之后的胎面表面。观察到与崭新状态下预先存在的几何形状基本上相同的几何形状，因为第二部分现在在胎面表面上敞开，该第二部分的宽度L2’等于第一部分在崭新时的胎面表面上的宽度L1。

借助于本发明，对于所有磨损水平，都能够使得花纹沟在胎面表面上具有大于本领域技术人员预先选择的最小值的开口表面面积，同时将空隙体积实质地减小至所需的绝对最小值以确保良好的排水。

图6显示了根据本发明的花纹沟2的另一变型的截面。在该变型中，每个第一花纹沟部分21在底部210处包括具有高度B和恒定宽度L1’的部分；该部分对应于当达到磨损极限时并且当胎面的厚度E被完全磨损时花纹沟2的剩余部分。

此外，每个第二花纹沟部分22包括在深度A上延伸的具有宽度L2的部分。因此，在崭新状态下能够实现的是，当处于与道路表面相接触的接触区块中时，每个第二花纹沟部分22可以通过相向壁之间的接触而在该高度A上闭合，以便增大胎面的刚度同时保持液体排出能力，因为在(多个)花纹沟部分之间存在排水的连续性。事实上，第一部分21在胎面表面上敞开以便捕获液体，同时在花纹沟中从一个部分至另一个部分存在连续通路3，该通路3使得液体能够循环。

在图7中所示的变型中，选择第二部分22的尺寸，以使得底部处的宽度L2’大于第一部分21的在所述表面处的最大宽度L1，以便在花纹沟2的壁中形成空腔31、32。由于该布置，能够将通路3的截面的最大宽度Lc定位在更靠近崭新时的胎面表面10的深度处并且增加可用的花纹沟体积。

所述的花纹沟的几何形状使得能够在适当的花纹沟中保持流动的连续性同时优化与道路表面相接触的材料的体积。

图8显示了在用于模制根据本发明的花纹沟变型的胎面模具中使用的模制元件5，该花纹沟在第一和第二花纹沟部分之间具有连接区域。该模制元件5由交替的第一元件部分51和第二元件部分52形成；每个第一部分51模制第一花纹沟部分，而每个第二部分52模制第二花纹沟部分。这种类型的模制元件可以有利地根据制造工艺通过选择性地熔化(通常被称为烧结)叠置粉末层来生产；该工艺在公开WO 2016/016136中特别描述过。借助于该模制元件，模制成了由交替的花纹沟部分形成的花纹沟，所述花纹沟部分具有在胎面表面上敞开并且直至花纹沟的最深的深度处减小的表面面积，而在这些部分的两侧(任一侧)，模制成了具有在胎面表面上敞开并且直至所述最深的深度处增大的表面面积的花纹沟部分。胎面表面在此处意指在胎面的每个磨损状态下所涉及的表面。

上部面50预定用于联接至胎面模具。下部面50’模制花纹沟的底部。

在该变型中，第一和第二元件部分是交替的，除了取向之外，每个部分都以相同的形式为基础进行构造。事实上，在崭新时的胎面表面处具有宽度L1的第一部分具有沿着高度减小并且以小于L1的宽度L1’结束的宽度，而第二部分具有与第一部分相同的尺寸但是上下颠倒，以使得其最小的宽度位于崭新时的胎面表面处。

此处，模制元件的第一和第二部分通过几何连续的形式连接在一起，这些几何连续的形式本身是连续可导的。以这种方式，能够确保模制元件的不同部分之间的平缓过渡，这有利于借助于该模制元件模制而成的花纹沟内的液体流动。

本发明还涉及设有所述胎面的轮胎，并且甚至更特别地涉及预定用于安装至重型车辆的转向轴的轮胎。

当然，本发明不限于所述和所示的示例并且在不脱离如权利要求中所限定的范围的情况下，可以对其进行各种修改。值得注意的是，已经关于主要在周向方向上定向的花纹沟描述的内容可以应用于斜向定向或横向定向的花纹沟。

同样地，本发明可以在不同类型的轮胎上实施，无论所述轮胎是用于重型车辆的轮胎、用于载客车辆的轮胎还是需要具有最小的空隙体积以确保足够的排水同时限制该体积以获得良好的磨损性能的任何其他类型的轮胎。

Claims (9)

1.轮胎胎面(1)，其包括预定用于与道路表面相接触的胎面表面，该胎面(1)具有至少一个当崭新时通向所述胎面的胎面表面(10)的主花纹沟(2)，该主花纹沟(2)具有最大深度(P)，该主花纹沟(2)包括多个第一花纹沟部分(21)和多个第二花纹沟部分(22)，这些第一和第二花纹沟部分按照一第一部分(21)后面跟着一第二部分(22)的方式交替地布置，该胎面(1)的特征在于，每个第一花纹沟部分(21)具有随着磨损而减小的宽度，每个第一花纹沟部分(21)具有在崭新时的胎面表面上测得的最大宽度(L1)和在深度P处的最大宽度(L1’)，在深度P处的最大宽度(L1’)小于最大宽度(L1)，每个第二花纹沟部分(22)具有随着磨损而增大的宽度，每个第二花纹沟部分(22)具有在崭新时的胎面表面(10)上测得的最大宽度(L2)和在深度(P)处的最大宽度(L2’)，最大宽度(L2)小于最大宽度(L2’)，第一和第二花纹沟部分被布置成使得在花纹沟(2)的整个长度上在由第一和第二花纹沟部分限定的体积之间形成空隙通路(3)，该通路(3)具有横截面，所述横截面的最大宽度位于花纹沟(2)的深度(P)的30％和85％之间。

2.根据权利要求1所述的轮胎胎面，其特征在于，第一和第二花纹沟部分的宽度上的变化是连续的。

3.根据权利要求1或2所述的轮胎胎面，其特征在于，在所述胎面的厚度E的至少50％上，表面空隙含量至少等于通过具有等于崭新时的胎面表面上的第一花纹沟部分(21)的最大宽度L1的宽度的连续花纹沟获得的表面空隙的表面面积的40％并且最多等于其60％。

4.根据权利要求1至3之一所述的轮胎胎面，其特征在于，第一花纹沟部分(21)的底部的宽度L1’是第二花纹沟部分(22)在崭新时的胎面表面处的宽度L2的至少五倍。

5.根据权利要求1至4之一所述的轮胎胎面，其特征在于，第一花纹沟部分(21)的空隙体积与第二部分(22)的体积相同或几乎相同，在几乎相同的情况下，体积上的差异最多为最大体积的10％。

6.根据权利要求1至5之一所述的轮胎胎面，其特征在于，在第一花纹沟部分(21)和第二花纹沟部分(22)之间，在所述部分之间形成有连接区域。

7.根据权利要求1至6之一所述的轮胎胎面，其特征在于，由多个第一花纹沟部分(21)和第二花纹沟部分(22)形成的花纹沟(2)沿着两个拐角边缘与崭新时的胎面表面相交，这些拐角边缘具有相同且相对于在花纹沟(2)的主方向上延伸的轴线对称的几何形状。

8.根据权利要求1至6之一所述的轮胎胎面，其特征在于，由多个第一花纹沟部分(21)和第二花纹沟部分(22)形成的花纹沟(2)沿着两个拐角边缘与崭新时的胎面表面相交，这些拐角边缘具有在花纹沟的主方向上相对于彼此偏移的几何形状。

9.用于重型车辆的轮胎，其设有根据权利要求1至8中的任一项所述的胎面(10)。