CN111465511A - 含有起伏的沟槽的轮胎胎面 - Google Patents

Abstract

一种用于重型车辆轮胎的轮胎胎面(1)，所述轮胎胎面(1)包括胎面表面(10)，并且在所述胎面表面上开口出至少一个在所述轮胎胎面(1)的厚度上起伏的沟槽(2)，每个为崭新情况时的起伏沟槽(2)具有在胎面表面(10)上开口的外腔(21)和全部位于为崭新情况时的胎面表面(10)下部的内腔(22)，这些内腔(22)通过联接腔(23)连接至外腔(21)，每个外腔(21)沿着边缘轮廓与胎面表面(10)相交，所述边缘轮廓限定了具有两个端部区域(A1，A2)并且具有在胎面表面(10)上测量的表面Se的开口(210)，所述轮胎胎面(1)使得在每个端部区域(A1，A2)上沿着液体流动到每个外腔(21)的所述沟槽内的方向形成至少一个橡胶材料的薄条带(41，42)，所述薄条带(41，42)与限定起伏的沟槽的侧壁(211，212)中的至少一个结合，用以减小从为崭新的胎面表面(10)观看的每个外腔(21)的开口(210)的表面。

Description

含有起伏的沟槽的轮胎胎面

技术领域

本发明涉及一种轮胎的胎面，更具体地，本发明涉及这种胎面的胎面花纹设计以及设置有这种胎面的轮胎，其具有在潮湿天气下的更持续的路面排水能力，上述胎面还具有改善的耐磨损性能。

背景技术

已知的是，重型车辆在潮湿天气下的行驶条件要求迅速排出存在于轮胎与路面接触的路面接触面中的水，以确保构成轮胎胎面的材料与该路面接触。没有被推到轮胎前方和侧部的水流入或者部分地收集到轮胎胎面中形成的切口或间隙中。

这些切口或间隙形成了需要持续的流体流动网络，也就是说，其在轮胎的整个使用寿命期间(在轮胎的崭新情况与由于磨损到达极限(该极限根据规定设定)而导致的轮胎移除之间)都能够有效。

对于旨在用于重型车辆的转向轴或承重轴的轮胎来说，通常的做法是在这些轮胎的胎面上形成周向沟槽(或纵向沟槽)，其深度等于胎面的总厚度(所述总厚度不考虑可以设置用于通过称为刻沟的操作而允许沟槽部分翻新的厚度)。因此，可以获得具有总是高于最小性能(所述最小性能称为安全性能)的排水性能的胎面，这与该胎面的磨损程度无关。

对于现有技术的轮胎来说，一般而言，新轮胎的总间隙体积至少等于旨在在行驶期间磨损的胎面的总体积(对应于加上所述总间隙体积后的材料的体积)的10％，并且最多等于该总体积的25％。已发现这些轮胎在崭新情况下在路面接触面中具有相对较高的可用的间隙体积(可用的间隙体积意味着该体积能够部分地或完全填充路面上存在的水)。以轮胎经受具体由欧洲E.T.R.T.O.标准所定义的正常充气和负载条件来评估路面接触面中的在胎面表面上开口的间隙体积。

虽然切口或(更一般地说)腔对于收集和排出与路面接触的路面接触面中的水来说是必不可少的，但所导致的胎面上的材料体积的减少会明显地影响该胎面的耐磨性能，从而会由于所述胎面的磨损率的增加而缩短轮胎的使用寿命。

在可以成型于胎面中的切口中，对沟槽与沟纹进行了区分，后者(与沟槽不同)的对于相对的壁合适的宽度限定了相对的壁在进入路面接触面时至少部分地彼此接触。由于沟槽限定了与由沟纹限定的部分相比而对变形敏感的材料部分，这些沟槽引起压缩刚度和剪切刚度的降低，沟槽的壁在进入路面接触面时彼此抵靠。当存在沟槽时，这种刚度的降低造成变形的加剧，并且导致胎面的耐磨性能降低。对于设定的所覆盖距离，能够观察到更大的磨损，并且这对应于胎面的磨损率的增加。此外，由于与制造胎面的材料的变形循环相关联的滞后损耗的增加，因此观察到配备有这种轮胎的车辆的滚动阻力增加，进而燃料消耗增加。

为了限制与由于需要确保排水而所需的沟槽的存在相关联的刚度降低，已经提出了专利公开WO 2011/039194中描述的解决方案。根据该解决方案，提出了一种形成旨在用于重型车辆的轮胎的胎面，该胎面设置有在胎面厚度上的起伏的多个沟槽，每个起伏沟槽在为崭新情况时的胎面表面上以规则或不规则的间隔间断地开口。每个起伏沟槽具有在胎面表面上开口的外腔，这些外腔在波状沟槽的主方向上彼此分离。当在被水覆盖的地面上行驶时，起伏沟槽的主方向对应于沟槽中水的流动方向。除了外腔之外，该起伏沟槽还包括在胎面内侧形成的多个内腔，这些内腔径向地并且完全地位于崭新情况下的胎面表面的外腔之间的内侧上。内腔可以被设计为位于在胎面厚度上的不同深度水平处。

此外，当轮胎处于崭新情况时，在每个起伏沟槽中的水或(更一般地说)液体的流动的连续性通过联接腔或中间腔的存在而得到确保，每个联接腔将外腔连接至内腔。每个联接腔具有两个端部，这些端部中的一个连接至内腔，而另一个端部连接至外腔。

沟纹设置为在为崭新情况时将内腔和联接腔连接至胎面表面，以使胎面更容易成型和脱模。

由于存在这些连接内腔和外腔的联接腔，因此当在覆盖有水的路面上行驶时，可以确保水从外腔到内腔的循环，从而获得胎面的更好的排水和更好的热通风。另外，与用胎面表面上完全开口的沟槽而获得的间隙体积相比，通过这种胎面结构，能够获得合适并减小的间隙体积。这种类型的起伏沟槽能够限制崭新情况下的胎面的刚度的降低。

然而，已经发现存在起伏沟槽会产生行驶噪声，并且这种噪声特别地由进入路面接触面的外腔引起，更特别地，由这些进入路面接触面的外腔的端部区域引起。具体来说，每个外腔包括具有这样的几何结构的拐角边缘轮廓：该拐角边缘轮廓或多或少地沿着沟槽的主方向延伸，并且在连接至越过内腔和联接腔的沟纹的拐角边缘的端部区域上终止。外腔的这些端部对应于外腔与联接腔之间的连接区域。由于噪声性能是重型车辆轮胎领域中的一项法规主题，因此尽可能地限制在崭新情况下产生行驶噪声的所有可能源头是非常重要的。

定义：

每个外腔包括相对的壁，这些壁通过底部连接在一起。相对的壁之间的距离限定了外腔的最大宽度。处在胎面最深处的底部的点与为崭新情况时的胎面表面的点之间的距离限定了外腔的深度。每个外腔的平均长度为沿着起伏沟槽的主方向在为崭新情况时的拐角边缘轮廓的端部区域之间测得。

胎面的胎面表面对应于当配备有这种胎面的轮胎行驶时胎面的会与路面接触的所有基本表面。

在本文中，径向方向是指与轮胎的旋转轴线垂直的方向(该方向对应于胎面的厚度方向)。

横向或轴向方向是指与轮胎的旋转轴线平行的方向。

周向方向是指与以旋转轴线为中心的任何圆相切的方向。该方向即垂直于所述轴向方向也垂直于所述径向方向。

在配备有该胎面的轮胎的赤道正中平面上，在胎面表面与胎冠增强件的径向最外侧部分之间在崭新情况下测量到胎面的总厚度。

胎面具有在行驶期间磨损的材料最大厚度，通常，该磨损的材料最大厚度小于胎面的总厚度。

赤道正中平面是垂直于旋转轴线并将轮胎分为两个相等的半部的平面。

轮胎的通常行驶条件或使用条件是由E.T.R.T.O欧洲行驶标准所定义的条件；这些使用条件规定了与由轮胎的负载指数和速度等级所指示的轮胎的承重能力相对应的参考充气压力。这些使用条件也可以称为“标称条件”或“工作条件”。

发明内容

为了解决在设置有至少一个在胎面厚度上起伏的凹槽的胎面上所发现的噪音问题，本发明提出了一种用于重型车辆轮胎的胎面，所述胎面包括旨在在行驶期间与路面接触的胎面表面，并且在所述胎面表面上开口出至少一个在胎面厚度上起伏的沟槽，也就是说，在为崭新情况时的胎面表面上开口出在崭新情况时为间断的沟槽，每个为崭新情况时的起伏的沟槽具有在胎面表面上开口的外腔和全部位于为崭新情况时的胎面表面下部的内腔，这些内腔通过联接腔连接至外腔，每个外腔由彼此面对放置的侧壁所限定，这些侧壁接连至外腔的底部处，所述底部的最深的点位于与为崭新情况时的胎面表面的距离Pce处，每个外腔沿着具有在起伏的沟槽的主方向上测量的最大长度Ls的拐角边缘轮廓与为崭新情况时的胎面表面相交，所述拐角边缘轮廓限定了开口，所述开口具有两个端部区域并且具有在为崭新情况时的胎面表面上测量的总表面积Se，每个外腔的底部具有最大长度Lf。

所述胎面使得，在每个外腔的每个端部区域中，沿着液体在所述沟槽内流动的方向形成至少一个橡胶材料的薄刃片，以便减小在从为崭新情况时的胎面表面观看时的每个外腔的开口的开口表面积，每个薄刃片固定至限定起伏的沟槽的侧壁中的至少一个。

在本说明书中，薄刃片是指由制造胎面的材料生产的橡胶材料的刃片，该薄刃片的厚度较小但不必是恒定的厚度。较小的厚度应该理解为是指在被水覆盖的路面上行驶期间适合于允许所述薄刃片朝向腔的内侧弯曲的厚度。

有利地，每个薄刃片的厚度至多等于3mm，以便能够在起伏的沟槽中的液体流的作用下弯曲。甚至更优选地，每个薄刃片的厚度至多等于2mm。

通过这种布置，可以改变由崭新情况至部分磨损时的每个起伏的沟槽内侧的空气循环所产生的共振噪声，这种材料的刃片部分地封闭外腔。由于薄刃片的柔性，在被水覆盖的道路上行驶时，水的循环无论如何也不会受到太大阻碍。

薄刃片可以固定至外腔的壁，或者固定至限定联接腔的壁。

有利地，薄刃片至少封闭了在为崭新情况时的胎面表面上的外腔的每个开口的总表面积Se的20％。这些薄刃片可以将直到总表面积的100％封闭，因此必须确定薄刃片是柔性的，用以留下使水流入到沟槽中的可能性。

当在为崭新情况时在每个联接腔和每个内腔与胎面表面之间形成沟纹时，该沟纹促使设置有内腔的胎面脱模，这对于要通过切口而将每个薄刃片分成两部分而言是有利的，所述切口使在联接腔与为崭新情况时的胎面表面之间形成的沟纹延伸。

当外腔的底部的长度Lf小于外腔的开口的最大长度Ls时，每个薄刃片的长度至少等于外腔的开口的最大长度Ls与底部的长度Lf的差的一半是合理的，用以至少部分地封闭联接腔部分。

有利地，每个薄刃片的尺寸适合于允许其弯曲而并不接触在外腔中形成的外腔的底部。

本发明的一个有利的变体形式在于使薄刃片朝向胎面内侧径向地偏移，以便至少在胎面形成或多或少的部分磨损情况下保持一定程度的有效性。优选地，该部分磨损选择为至多等于外腔深度Pce的50％。

每个薄刃片可以具有变化的厚度，以确保薄刃片更好的柔性，同时确保为崭新情况时的良好的机械完整性。

本发明还涉及设置有如上所述的胎面的轮胎，并且更特别地，本发明涉及一种旨在装配至重型车辆的轮胎。

作为本发明的一个变体形式的实施方案，可以实现不必是对称的构造：例如，在轮胎被设计为具有由特定标记指示的优选旋转方向的情况下，在同一个外腔的两个端部处的薄刃片可以是不同的。所述各个薄刃片的表面积在首先进入路面接触面的端部与离开路面接触面的端部之间可以是不同的。

从以下参考所附附图的描述中，本发明的其他特征和优点将变得显而易见，所述附图通过非限制性示例的方式显示了本发明主题的实施方案。

附图说明

图1显示了根据本发明的在胎面中形成的起伏沟槽的第一变体形式的截面图；

图2显示了图1所示的胎面的表面图；

图3截面地显示了根据本发明的起伏沟槽的第二变体形式。

具体实施方式

为了使附图更加易于理解，使用相同的附图标记来描述本发明的变体形式，其中这些附图标记无论在结构上或是功能上均表示相同类型的元件。

图1显示了在与尺寸315/70R22.5的轮胎的旋转轴线垂直的平面的截面中，胎面1的含有起伏沟槽2的一部分，该起伏沟槽2沿着轮胎的周向方向延伸。结合该图1，图2显示了胎面1的胎面表面10的部分视图。图1的剖面平面对应于纵向沟纹3的平面。

该起伏沟槽2包括多个外腔21和多个内腔22，这些外腔和内腔沿着起伏沟槽2的主方向交替地布置，也就是说，沿着液体在所述沟槽内部流动的方向(在所述情况下，该方向对应于周向方向)。

每个外腔21在为崭新情况时开口在胎面1的胎面表面10上，该胎面表面10对应于在行驶期间胎面的旨在与路面接触的表面。

每个内腔22为完全成型在为崭新情况时的胎面表面10下部的通道的形式，并且旨在在胎面1的预定部分磨损之后在胎面表面上开口。

在外腔21与内腔22之间形成联接腔23，以便确保在为崭新情况时的起伏沟槽2中的流动连续性，特别是直到胎面的部分磨损基本上对应于外腔的消失。

此外，在为崭新情况时的胎面表面10与联接腔23和内腔22之间形成有沟纹3，该沟纹3被设计为当进入与路面接触的路面接触面时至少部分地封闭。本文所示的示例中不是这种情况，但已知的是，通过该沟纹3在胎面表面上形成的每个拐角边缘都可以具有倒角，该倒角在部分磨损之后消失。

每个外腔21由侧壁211、212所限定，侧壁211、212彼此面对地布置并且彼此以适当的距离间隔开，以便当进入与路面接触的路面接触面时这些侧壁211、212之间没有接触。这些侧壁211、212通过底部213彼此连接，底部213的在外腔21中最深处的点位于与为崭新情况时的胎面表面10的距离Pce的位置处。

由胎面表面10上的外腔21的侧壁211、212形成的拐角边缘限定了细长形式的开口210，该开口210具有沿着所述沟槽内侧液体流动的方向具有分别表示为A1和A2的两个端部。凹进胎面中的联接腔23在这些端部中的每一个处起始，以将外腔21连接至内腔22。

每个外腔21的开口210具有由为崭新情况时的胎面表面上最远的点确定的最大长度Ls和在所述外腔的底部213上测量的最大底部长度Lf。在本示例中，开口210的最大长度Ls大于底部213的长度Lf。

在该第一个描述的变体形式中，可以看到在每个外腔21的开口210的每个端部A1和A2处成型有两个薄刃片41、42。在这种情况下，这些薄刃片41、42具有等于2mm的相同厚度和沿着外腔21的主方向(连接A1至A2的方向)测量的最大长度Lm。在这种情况下，该长度Lm等于15mm，并且适合于部分地覆盖外腔21的底部213，从而覆盖联接腔23的开口。在该示例中，外腔的开口的长度等于55mm，深度Pce等于6mm，联接腔的长度等于10mm，并且内腔的长度等于55mm。

在本变体形式中，每个薄刃片41、42固定至限定外腔21的侧壁211、212，并且形成为与为崭新情况时的胎面表面10平齐。

图2显示了相同的胎面变体形式，使得可以看到为崭新情况时的胎面表面10，在该为崭新情况时的胎面表面10上开口有外腔21，该外腔21通过联接腔和内腔而延伸到胎面中。在该图2中同样清楚地看到开口210的总表面积Se，该开口210包括基本为矩形的开口部分和由四个薄刃片41、42覆盖的部分。表面Se的轮廓沿循侧壁211和212的可见拐角边缘，并且虚线对应于表面Se朝向外腔的端部A1，A2的延伸部分(其被薄刃片所隐藏)。

在该图2中还可以看到形成在外腔21的每个端部区域A1，A2处的薄刃片41、42的表面几何结构。在这种情况下，该表面几何结构是大体为三角形的，并且在同一个开口210上形成的一组四个薄刃片在这种情况下覆盖等于200mm²的表面积，即，大约为如上所解释的由在为崭新情况时的胎面表面10上的外腔21的拐角边缘轮廓所限定的开口210的总表面积Se的36％。

通过这种布置，可以减少当轮胎处于崭新情况时在行驶期间由进入和离开路面接触面的每个外腔的拐角边缘轮廓所引起的接触噪声。

为了确保该技术效果具有一定程度的耐久性，有利的是将薄刃片朝向胎面内侧偏置，所述薄刃片部分地或完全地封闭胎面表面上的每个外腔的开口。

借助于图3所描述的第二变体形式显示了将薄刃片实现为处在胎面内侧并与为崭新情况时的胎面表面非零距离的情况。

在图3中，可见以截面显示了根据本发明的起伏沟槽2的第二变体形式。在该变体形式中，再次使用第一变体形式的元件，即在每个外腔21的开口的每个端部处存在两个薄刃片，每个薄刃片42相对于为崭新情况时的胎面表面10偏移的距离相当于基本为外腔21的深度Pce的三分之一。在该图3中，可见的是单独的薄刃片42，但是实际上存在与如图1和图2所示的所述薄刃片42结合的另一薄刃片。

为了实现该偏移，每个薄刃片42从限定外腔21的一个壁和限定联接腔23的壁两者起始。由于薄刃片41、42的适当的刚度，每个薄刃片41、42至少部分地封闭每个外腔21的开口210，这对于在干燥道路上行驶期间产生的噪声来说是有利的。此外，每个刃片41、42的适当的柔性使得液体流经外腔21的整个开口210，而不会过度阻塞联接腔23。在该示例中，将薄刃片的长度Lm适配成使得所述薄刃片在沟槽2中的液体的循环作用下而弯曲的期间，不会受到可能与外腔或者联接腔的壁接触的约束。

在本文未示出的变体形式中，每个薄刃片可以具有不均匀的厚度；特别地，使厚度在连接至壁的位置处达到最大是合理的。厚度的这种变化可以与上述一种或其他的变体形式组合。如已陈述的，刃片可以适合于基本上，即，完全地或实际上完全封闭每个腔的开口。

当然，本发明不限于所描述和描绘的示例，并且在不脱离权利要求所限定的范围的情况下，可以进行各种修改。

Claims (9)

1.一种用于重型车辆轮胎的胎面(1)，所述胎面(1)包括旨在在行驶期间与路面接触的胎面表面(10)，并且在所述胎面表面上开口出至少一个在胎面厚度上起伏的沟槽(2)，也就是说，在为崭新情况时的胎面表面上间断地开口出沟槽，每个为崭新情况时的起伏的沟槽(2)具有在胎面表面(10)上开口的外腔(21)和全部位于为崭新情况时的胎面表面(10)下部的内腔(22)，这些内腔(22)通过联接腔(23)连接至外腔(21)，每个外腔(21)由彼此面对放置并且在底部(213)相接的侧壁(211，212)所限定，所述底部(213)的最深的点位于与为崭新情况时的胎面表面(10)的距离Pce的位置处，每个外腔(21)沿着具有在起伏的沟槽的主方向上测量的最大长度Ls的拐角边缘轮廓与胎面表面(10)相交，所述拐角边缘轮廓限定了细长形式的开口(210)，所述开口(210)具有两个端部区域(A1，A2)并且具有胎面表面(10)上测量的总表面积Se，每个外腔(210)的底部(213)具有最大长度Lf，所述胎面(1)的特征在于：在每个端部区域(A1，A2)中，沿着液体在每个外腔(21)的所述沟槽内流动的方向形成至少一个橡胶材料的薄刃片(41，42)，所述薄刃片(41，42)固定至限定起伏的沟槽的侧壁(211，212)中的至少一个，以便减小在从为崭新情况时的胎面表面(10)观看时的每个外腔(21)的开口(210)的开口表面积。

2.根据权利要求1所述的轮胎胎面，其特征在于，每个薄刃片(41，42)的厚度至多等于3mm，并且甚至更优选地至多等于2mm。

3.根据权利要求1或2所述的轮胎胎面，其特征在于，所述薄刃片(41，42)覆盖为崭新情况时的胎面表面上的外腔的每个开口的总表面积Se的至少20％。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的轮胎胎面，其特征在于，当所述外腔的底部的长度Lf小于外腔的开口的最大长度Ls时，所述薄刃片(41，42)中的每个的长度至少等于外腔的开口的最大长度Ls与底部的长度Lf的差的一半。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的轮胎胎面，其特征在于，所述薄刃片(41，42)朝向胎面内侧径向地偏移，以便至少在达到胎面的部分磨损下保持一定程度的有效性，所述部分磨损选择为至多等于外腔的深度Pce的50％。

6.根据权利要求5所述的轮胎胎面，其特征在于，每个薄刃片(41，42)具有变化的厚度，以确保薄刃片的更大的柔性，同时确保在为崭新情况下的良好的机械完整性。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的轮胎胎面，其特征在于，所述起伏的沟槽(2)是纵向沟槽。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的轮胎，其特征在于，所述轮胎旨在装配至重型车辆。

9.根据权利要求8所述的轮胎，其特征在于，所述轮胎设计为具有优选的旋转方向，并且在每个开口的两个端部(A1，A2)处的所述薄刃片(41，42)在几何学上是不同的，特别是在用于覆盖所述开口的所述薄刃片的各自的表面积方面是不同的。

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