CN109070645B - 轮胎胎面 - Google Patents

Abstract

一种轮胎胎面(1)，其包括至少一个具有深度(P)的花纹沟(2)，所述花纹沟(2)在崭新状态下通向胎面的滚动表面(10)，所述花纹沟包括多个第一和第二花纹沟部段，每个第一花纹沟部段(21)由相对壁(211、212)限定，所述相对壁(211、212)以在崭新状态下的滚动表面上测得的最大宽度(L1)分开，所述壁(211、212)移动得靠近在一起以使得，在处于所述花纹沟的总深度P的20％和80％之间的深度(H111)处，它们以小于所述最大宽度(L1)的宽度(L1’)彼此分开，所述这些壁(211、212)进而彼此远离地移动直至花纹沟的深度(P)，以使得它们以宽度(L1”)彼此分开，每个第二花纹沟部段(22)由相对壁(221、222)限定，所述相对壁(221、222)以在崭新状态下的滚动表面(10)上测得的最小宽度(L2)分开，所述壁(221、222)进而彼此远离地移动以使得，在处于花纹沟的总深度P的20％和80％之间的深度(H21)处，它们以大于宽度(L2)的宽度(L2’)彼此分开，第二花纹沟部段(22)的所述这些壁(221、222)进而移动得靠近在一起直至花纹沟的深度P，直到它们以宽度(L2”)分开，所述花纹沟(2)由多个第一和第二花纹沟部段按照以下方式形成，即在所有花纹沟部段之间形成连续通路(3)，以便无论磨损水平如何都允许液体在花纹沟中流动，所述连续通路(3)被分成两个基本通路(31、32)。

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，现有技术的轮胎在接触区块中具有在崭新状态下相对高的可用的空隙体积；所述可用的空隙体积是指该体积可以部分地或完全地填充特别地在潮湿天气下存在于道路上的水。当轮胎经受其如由E.T.R.T.O.标准特别地为欧洲所定义的标准静态压缩和充气条件时，评估接触区块中的通向胎面表面的空隙体积。

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。

为了限制与排水所需的花纹沟的存在相关联的刚度下降，已经提出了在专利公开EP 206227中描述的解决方案，根据该解决方案，形成了包括敞开部分的花纹沟，所述敞开部分通过刀槽花纹联接在一起，所述刀槽花纹在深度方向上终止于通道中，所述通道确保流体循环的连续性。

还已知文档WO 2011/039194，其提出了一种具有待磨损材料厚度的轮胎胎面，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形成，所述外部空腔通向崭新时的胎面表面并且被联接至多个内部空腔，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时的胎面表面的内部。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。该连续性通过将外部空腔和内部空腔相连接的联接空腔来实现。由于存在这些联接空腔，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，获得了适当的并且与通常的花纹沟的空隙体积相比减小的空隙体积，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，这些空腔不再联接在一起，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。这种附加的网络具有降低刚度的后果。

文档EP1341679B1显示了一种胎面，所述胎面包括由一系列宽的部分和刀槽花纹类型的窄的部分形成的花纹沟。该系列位于花纹沟的主方向和深度方向上。在该示例中，不具有宽花纹沟体积的连续性；因此，为了确保良好排水所需的流动性能，需要利用附加的通道来补充该胎面设计，所述附加的通道仅仅在它们通向胎面表面时才变得有效。

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有效的排水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。

在本文中，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E，该最大厚度小于最深的花纹沟的深度，以便即使在胎面达到其最大磨损水平时也能保持足够的排水。

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。

切口在崭新时的胎面中产生总空隙体积；该总空隙体积和包括所述空隙体积的胎面的总体积之间的比值对应于所谓的空隙体积比。通向给定磨损状态下的胎面表面的空隙的表面面积和总表面面积之间的比值对应于表面空隙比。

当花纹沟特别地在其主方向上沿着其整个延展范围通向崭新时的胎面表面时，所述花纹沟被称为是连续的。

当花纹沟由一系列通向崭新时的胎面表面的部分形成而这些部分在该花纹沟的主方向(也就是说所述花纹沟中的主要流动方向)上彼此分开时，所述花纹沟被称为在所述表面处是不连续的。

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

本发明的目的是获得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降低了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，其包括预定用于在行驶期间与道路表面相接触的胎面表面，该胎面具有与待磨损材料的厚度相对应的厚度E。该胎面包括至少一个通向崭新状态下的胎面的胎面表面的花纹沟，该花纹沟具有崭新时的胎面表面处的最大宽度L1和最大深度P，该花纹沟包括多个第一和第二花纹沟部分。

每个第一花纹沟部分由相向壁限定，所述相向壁以在崭新时的胎面表面处测得的最大宽度L1间隔开，这些壁彼此接近以使得，在处于花纹沟的最大深度P的20％和80％之间的中间深度H11处，它们以小于最大宽度L1的最小宽度L1’间隔开，该最小宽度L1’适合于使得，当在与道路表面相接触的接触区块中时，所述相向壁相接触。所述这些壁彼此偏离直至花纹沟的深度P，以使得它们以花纹沟底部宽度L1”彼此间隔开。

每个第二花纹沟部分由相向壁限定，所述相向壁以在崭新时的胎面表面处测得的最小宽度L2间隔开，这些壁彼此偏离，以使得在处于花纹沟的最大深度P的20％和80％之间的中间深度H21处，它们以大于最小宽度L2的最大宽度L2’彼此间隔开，最小宽度L2适合于使得，至少在崭新时当在与道路表面相接触的接触区块中时，所述相向壁相接触。进而，第二花纹沟部分的所述这些壁彼此接近直至花纹沟的最大深度P，以使得它们以花纹沟底部宽度L2”间隔开。

该花纹沟由多个第一和第二花纹沟部分形成，所述多个第一和第二花纹沟部分一个接一个地连续且交替地设置，以便在花纹沟的主方向上特别地在所有部分之间形成连续的通路，从而无论磨损水平如何，都允许液体在花纹沟中流动。

基本通路在径向上一个在另一个之上设置，并且当在与道路表面相接触的接触区块中时在深度方向上分开。优选地，中间高度H11、H21在花纹沟的深度P的40％和60％之间。甚至更优选地，高度H11和H21是相同的。

在一个有利的变型中，每个基本通路的表面面积至少等于具有深度P和恒定宽度L1的花纹沟的横截面面积的25％。

有利地，两个(第二)花纹沟部分的最大宽度L2’等于第一花纹沟部分的最大宽度L1。

有利地，每个第一花纹沟部分和第二花纹沟部分的所述花纹沟的相向壁在其中相接触的窄部分分别具有高度E1、E2，这些高度能够大于零，以便实现足够的机械支撑。

以这种方式，获得了对于排水来说有用的体积，所述体积无论磨损状态如何都是最佳的，同时增加了与道路表面相接触的材料的量，这具有通过花纹沟内的点接触而实现的闭合来增加磨损寿命的效果。

如果第一花纹沟部分的长度表示为D1并且第二花纹沟部分的长度表示为D2，则有利的是这两个长度相等。

第二花纹沟部分的最大宽度L2’可以与第一花纹沟部分的最大宽度L1相同或不同。

由于本发明的主题，胎面表面处的拐角边缘轮廓随着磨损规律地变化，这有利于所产生的磨损图案。

由于这种花纹沟，有利的是构造用于重型车辆轮胎的胎面，当崭新时，所述胎面的空隙体积比在5％和16％之间。甚至更优选地，所述空隙体积比在7％和12％之间。

为了在没有过大的压头损失的情况下促进流动，明智的是，在第一花纹沟部分和第二花纹沟部分之间设置消除几何不连续性的连接区域，所述几何不连续性尤其(特别)不利于花纹沟中的液体流动。

通过以下参考附图进行的描述，本发明的其它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显示了根据本发明的具有花纹沟的胎面的第一变型的三维视图；

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

图4显示了花纹沟中形成的用于排水的两个基本通路。

具体实施方式

为了使附图更容易理解，已经使用相同的附图标记来表示本发明的变型，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显示了根据本发明的胎面1的第一变型的三维视图。根据该变型，用于重型车辆轮胎的胎面1具有待磨损材料厚度E。该厚度E对应于磨损极限，在该磨损极限处，需要用新的轮胎来替换被磨损的轮胎或者至少用新的胎面来进行翻新操作。

该图1显示了花纹沟2，所述花纹沟2以构成第一花纹沟部分21的宽部分和构成第二花纹沟部分22的窄部分的形式通向崭新时的胎面表面10。第一花纹沟部分在崭新时的胎面表面10处具有最大宽度L1以及长度D1，而第二花纹沟部分在同一胎面表面处具有最小宽度L2以及长度D2。

第一花纹沟部分21和第二花纹沟部分22在胎面的周向方向(对应于纵向方向)上彼此交替地设置。该周向方向由图1中的箭头X所指示。

在胎面表面处由该花纹沟形成的拐角边缘具有以相对突变(陡峭)的方式连接在一起的多个部段，也就是说在两个相继(连续)的部段之间形成了90度的角度。在此处未示出的变型中，能够改变这些拐角边缘的几何形状以使得连接柔和化，特别是通过使这些连接的几何形状具有连续的梯度(连续的一阶导数)来使连接柔和化。

在显示了通过第一花纹沟部分21的横截面的图2中可以看出，每个第一花纹沟部分21由通向崭新时的胎面表面10的相向的壁211、212限定，这些壁211、212在该崭新时的胎面表面处以最大宽度L1间隔开。进而，这些壁211、212向着胎面的深度中逐渐彼此接近。

在中间深度H11(在所述示例中，所述中间深度H11等于花纹沟的深度P的50％)处开始并且在高度E1上，相向壁211、212以小间距L1’彼此间隔开，所述小间距L1’适合于使得，当处于与道路相接触的接触区块中时，这些壁在该高度E1上彼此接触。

接下来，第一花纹沟部分的壁彼此偏离，以使得在花纹沟2的底部210处，所述壁相距间距L1”，在本例中，所述间距L1”等于在崭新时的胎面表面10处测得的宽度L1。

就第二花纹沟部分22而言，并且如显示了一横截面(其截取线由图1中的线III-III所指示)的图3中可见，限定这些第二花纹沟部分的相向壁221、222在崭新时的胎面表面10处足够靠近在一起(间距L2)从而当处于与道路相接触的接触区块中时彼此接触。接下来，这些壁221、222彼此逐渐偏离，以便在深度H21处相距最大间距L2’，在本例中，所述深度H21等于花纹沟2的深度P的50％。

在剩余深度H22中，限定第二花纹沟部分22的两个壁221、222逐渐彼此接近，以便在深度P处也就是说在底部220处相距间距L2”。

因此，能够同时形成其体积被限制成所需的绝对最小值的空隙，以及通过相向壁之间的接触区域中的机械桥接的存在来使胎面刚硬化。此外，无论胎面的磨损水平如何，都能保持适当的表面空隙比。

此外，如显示了叠加起来的两个前述横截面的图4中清楚地可见，在花纹沟的不同部分之间获得了连续通路3，无论胎面的磨损水平如何，该通路3都允许在第一和第二花纹沟部分之间进行不具有任何不连续性的流动。

该连续通路3由两个基本通路31、32形成，所述两个基本通路31、32在花纹沟2的主方向上连续并且在其深度方向上脱开。在本例中，每个基本通路31、32的横截面面积基本上等于具有深度P和与第一花纹沟部分的最大宽度L1相等的恒定宽度的花纹沟(该花纹沟在图2至图4中通过虚线示意性地示出)的总表面面积的20％。显然，借助于这种花纹沟几何形状，无论磨损水平如何，都能大幅减小空隙体积，同时保持适当的排水(能力)。

在所示和所述的示例中，第一和第二花纹沟部分的壁形成为具有平坦的面，但是所述这些壁当然可以形成为具有弯曲的面，从而满足相同的设计约束以便实现相同的结果，即，形成两个基本的排水通路，其中一个位于崭新时的胎面表面和花纹沟的深度P的大约一半之间，另一个位于处于所述深度的一半和花纹沟的底部之间的部分中。

在所示和所述的示例中，每个第一花纹沟部分和每个第二花纹沟部分具有恒定的横截面。当然可以设想到，花纹沟的每个部分在花纹沟的主流动方向上具有可变的几何形状，该可变的几何形状与为所述花纹沟给出的定义规则相结合。

在另一变型中，第一和第二花纹沟部分在崭新时的表面处具有相同的宽度，但具有处于不同深度处的接触区域，以便产生至少两个用于排水的通路。

在为了理解本发明而示出的示例中，花纹沟的部分之间的连接以突变(陡峭)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处形成的拐角边缘。已经示出，第一部分具有恒定的横截面，第二花纹沟部分也是如此。为了减小流体动压头损失，有利的是在每个第一花纹沟部分和每个第二花纹沟部分之间设置中间区域，所述中间区域提供限制几何不连续性的连接。

本发明还涉及一种设有所述胎面的轮胎，并且更特别地涉及预定用于安装至重型车辆的胎面。

当然，本发明不限于所述和所示的示例，并且在不脱离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。

Claims (7)

1.轮胎胎面(1)，其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)，该胎面具有与待磨损材料的厚度相对应的厚度(E)，该胎面包括至少一个通向崭新状态下的胎面的胎面表面(10)的花纹沟(2)，该花纹沟(2)具有崭新时的胎面表面处的最大宽度L1和最大深度(P)，该花纹沟(2)包括多个第一和第二花纹沟部分，每个第一花纹沟部分(21)由相向壁(211、212)限定，所述相向壁(211、212)以在崭新时的胎面表面处测得的最大宽度L1间隔开，这些相向壁(211、212)彼此接近以使得，在处于所述花纹沟的最大深度(P)的20％和80％之间的中间深度(H11)处，它们以小于最大宽度L1的最小宽度L1’间隔开，该最小宽度L1’适合于使得，当在与道路表面相接触的接触区块中时，所述相向壁(211、212)相接触，所述这些相向壁(211、212)彼此偏离直至所述花纹沟的最大深度(P)，以使得它们以花纹沟底部宽度L1”彼此间隔开，每个第二花纹沟部分(22)由相向壁(221、222)限定，所述相向壁(221、222)以在崭新时的胎面表面(10)处测得的最小宽度L2间隔开，这些相向壁(221、222)彼此偏离以使得，在处于所述花纹沟的最大深度(P)的20％和80％之间的中间深度(H21)处，它们以大于最小宽度L2的最大宽度L2’彼此间隔开，所述最小宽度L2适合于使得，至少在崭新时当在与道路表面相接触的接触区块中时，所述相向壁(221、222)相接触，所述第二花纹沟部分(22)的所述这些相向壁(221、222)进而彼此接近直至所述花纹沟的最大深度(P)，以使得它们以花纹沟底部宽度L2”间隔开，该花纹沟(2)的特征在于，所述花纹沟(2)由多个第一和第二花纹沟部分形成，所述多个第一和第二花纹沟部分一个接一个地连续且交替地设置，以便在所有花纹沟部分之间形成连续通路(3)，从而无论磨损水平如何都允许液体在所述花纹沟中流动，该连续通路(3)被分成在径向上一个在另一个之上设置的两个基本通路(31、32)。

2.根据权利要求1所述的轮胎胎面，其特征在于，每个基本通路(31、32)的表面面积至少等于具有最大深度(P)和与所述第一花纹沟部分的最大宽度L1相等的恒定宽度的花纹沟的横截面面积的25％。

3.根据权利要求1或2所述的轮胎胎面，其特征在于，所述中间深度(H11、H21)在所述花纹沟的最大深度(P)的40％和60％之间。

4.根据权利要求1或2所述的轮胎胎面，其特征在于，每个第一花纹沟部分(21)和每个第二花纹沟部分(22)的所述花纹沟的相向壁在其中相接触的部分分别具有高度(E1、E2)，这些高度能够大于零，以便实现适当的机械支撑。

5.根据权利要求1或2所述的轮胎胎面，其特征在于，所述第一花纹沟部分(21)和所述第二花纹沟部分(22)通过连接区域连结在一起，所述连接区域消除尤其不利于所述花纹沟中的液体流动的几何不连续性。

6.根据权利要求1或2所述的轮胎胎面，其特征在于，当崭新时，空隙体积比在5％和16％之间。

7.轮胎，所述轮胎设有根据权利要求1至6之一所述的轮胎胎面，所述轮胎预定用于安装至重型车辆的轴。

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