CN117355425A - 具有复杂胎面花纹的重型货物车辆轮胎 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有复杂胎面花纹的用于重型货物车辆的轮胎，并旨在改善其胎面的耐不规则磨损性。轮胎(1)包括胎面(2)，所述胎面(2)包括至少一个复杂周向切口(6)，所述复杂周向切口(6)由外部空腔(7)和内部空腔(8)交替组成，每个外部空腔(7)具有长度(L1)。根据本发明，任何外部空腔(7)的长度(L1)至少等于在全新且自由的轮胎上测量的轮胎(1)外径(D)的1.5％且至多等于轮胎(1)外径(D)的12％。

Description

具有复杂胎面花纹的重型货物车辆轮胎

技术领域

本发明涉及一种用于重型车辆的轮胎，更具体地涉及其胎面，所述胎面包括以规律或不规律的间隔不连续地通向全新轮胎的胎面表面的复杂切口。

背景技术

由至少一种橡胶基材料构成的胎面是轮胎的磨损部分，所述胎面位于轮胎的外周，并旨在在通过胎面表面与地面接触时磨损。胎面通常包括胎面花纹，所述胎面花纹为切口(或空隙)与块状部或肋状部形式的凸起元件的组合，并主要旨在确保令人满意的抓地力方面的性能，更特别是在湿路面上的抓地力方面的性能。

在与轮胎相关的圆柱形参考系中提供本申请中描述的几何特征。按照惯例，周向方向或纵向方向为轮胎的旋转方向，轴向方向或横向方向为平行于轮胎的旋转轴线的方向，并且径向方向为垂直于轮胎的旋转轴线的方向。

每个切口的中线不一定是直线，并且可以为具有周向、横向或倾斜的平均方向的波形或之字形。按照惯例，当切口中线的平均方向为周向(即与周向方向形成小于30°的平均角度)时，切口被视为是周向的。当切口中线的平均方向为横向(即与周向方向形成至少60°的平均角度)时，切口被认为是横向的。当切口中线的平均方向为倾斜(即与周向方向形成在30°和60°之间的平均角度)时，切口被认为是倾斜的。

众所周知，车辆的潮湿天气行驶条件(更特别是重型车辆的潮湿天气行驶条件)要求快速排出胎面与路面之间的接地斑块中存在的水。这种排出能够确保构成胎面的材料通过胎面表面与该路面直接接触。未被推到轮胎前面或侧面的水在胎面中形成的切口中流动或者部分地聚集在胎面中形成的切口中。

通过切口确保水的排出，所述切口形成流体流动网络，所述流体流动网络需要在轮胎从全新至最大磨损状态的整个使用寿命期间有效。现行法规规定的最大磨损状态为这样的磨损状态，超出该磨损状态时，出于安全原因需要从车辆移除轮胎。

能够排出水的切口基本上通常是被称为沟槽的宽切口。当轮胎经受特别由“欧洲轮胎和轮辋技术组织”或“E.T.R.T.O.”的欧洲标准的“标准手册2020-商用车辆轮胎”限定的推荐充气和负载条件时，沟槽的宽度使得界定沟槽的相对材料壁在胎面进入接地斑块时不会彼此接触。界定沟槽的凸起元件的压缩变形和剪切变形影响接地斑块中的压力，并因此影响磨损。此外，这些变形通过在胎面材料中产生滞后性损失而影响滚动阻力，并因此影响车辆的燃料消耗。

胎面还可以包括窄切口或刀槽。刀槽的宽度使得在E.T.R.T.O.规定的轮胎负载和压力条件下(如上所述)，界定刀槽的相对材料壁在胎面进入接地斑块时至少部分地彼此接触。刀槽不能排出水，但在抓地力方面，刀槽在接地斑块中具有边角效应，这特别能够打破可能存在于地面上的水膜。

为了限制由沟槽和刀槽的存在导致的胎面待磨损材料体积的减少，已经提出了复杂切口，与完全通向胎面表面的正常切口相比，所述复杂切口能够增加胎面的材料体积，同时满足给定阈值以上的用于储存水的空隙体积，而不论轮胎的磨损水平如何。

包括这种复杂切口的胎面已特别描述于文献WO 2011039194、WO 2011101495、WO2012130735、WO 2016188956、WO 2019008276和WO 2019122677中。当全新时，复杂切口以不连续的方式以规律或不规律的间隔通向胎面表面。每个复杂切口具有外部空腔，所述外部空腔通向胎面表面，并在复杂切口的主方向上彼此分隔。复杂切口的主方向通常为(但不一定)当在被水覆盖的地面上行驶时水在所述切口中流动的方向。除了外部空腔之外，该复杂切口还包括内部空腔，所述内部空腔形成在胎面的内部，并通常通过刀槽连接至胎面表面。这些内部空腔沿径向完全位于全新状态的胎面表面的内部，并介于外部空腔之间。内部空腔可以位于胎面厚度的不同深度水平处。此外，通常通过两个连续的空腔(分别为外部空腔和内部空腔)之间的连接部分(或连接通道)确保全新状态下的每个复杂切口中的水的流动连续性。因此，由外部空腔、内部空腔和连接通道构成的组件形成了连续的沟槽。相比之下，未彼此连接并因此不允许流体在轮胎的整个圆周上从一个空腔流到另一个空腔的内部空腔和外部空腔的并列不构成连续的沟槽，因此不被认为是复杂沟槽。

具有复杂切口的胎面中的所有内部空腔、外部空腔和连接通道的体积小于全新的正常胎面中完全通向胎面表面的所有沟槽的体积，并且深度等于内部空腔或外部空腔的最大深度。因此，复杂切口的存在能够限制与存在沟槽相关联的全新状态胎面刚度的降低。

胎面花纹可以同时具有间歇地通向胎面表面的复杂切口和沿其整个长度通向胎面表面的常规沟槽。

已经注意到，具有沿轴向靠近胎面边缘的周向复杂切口的重型车辆胎面在胎面的宽度和深度上产生不规则的波形磨损花纹。当车辆行驶时，这些不规则的磨损花纹会产生振动，这可能会对舒适性产生不利影响，特别是在安装在车辆前部的转向轴上的轮胎中。这种驾驶舒适性的降低导致在轮胎完全磨损之前提前更换轮胎，从而给运营商造成经济损失。

因此，本发明旨在改善用于重型车辆的轮胎胎面的耐不规则磨损性，即尽可能长时间地延迟所述胎面上的不规则磨损花纹的出现，所述轮胎胎面包括具有交替的外部空腔和内部空腔以及在外部空腔和内部空腔之间的连接通道的周向复杂切口。

发明内容

该目的已经通过重型车辆轮胎实现，所述重型车辆轮胎包括胎面，所述胎面旨在通过胎面表面与地面接触，所述胎面包括界定凸起元件的切口，

-至少一个切口为周向复杂切口，所述周向复杂切口具有在轮胎的周向方向上延伸的中线，并且在轮胎全新时包括通向胎面表面的外部空腔和不通向胎面表面的内部空腔的交替，两个连续的空腔(分别为外部空腔和内部空腔)通过连接通道彼此连接，

-每个外部空腔具有在全新且自由的轮胎的胎面表面上沿着中线测量的长度，

-每个外部空腔的长度至少等于在全新且自由的轮胎上测量的轮胎的外径的1.5％且至多等于轮胎的外径的12％。

为了尽可能长时间地延迟由胎面的周向复杂切口导致的不规则磨损花纹的出现，在轮胎全新时，所述周向复杂切口包括外部空腔和内部空腔的交替，两个连续的空腔(分别为外部空腔和内部空腔)通过连接通道彼此连接；已经证实，在全新且自由的轮胎的胎面表面上测量的每个外部空腔的长度应具有在全新且自由的轮胎上测量的轮胎外径的1.5％和12％之间的相对值。在全新(即未磨损)且自由(即未安装在轮辋上且未充气)的轮胎上测量外部空腔的长度和轮胎的外径。

实际上，周向复杂切口中的外部空腔和内部空腔的交替导致胎面厚度中的刚度值沿着所述周向切口变化，从而导致胎面和地面之间接触时的压力变化和滑动，这导致不规则磨损花纹的出现。

因此，外部空腔长度和轮胎的外径之间的比值的数值范围确保了更加均匀的磨损，即不存在由内部空腔和外部空腔的交替产生的不规则磨损花纹。

每个外部空腔的长度优选地至多等于轮胎的外径的10％。低于该值时，特别优化了由外部空腔和内部空腔的交替导致的刚度变化。

有利地，当全新轮胎安装在推荐轮辋上，充气至推荐压力并经受推荐竖直负载时，轮胎具有与平坦地面接触的具有平均长度的胎面表面部分，每个外部空腔的长度至少等于与地面接触的胎面表面部分的平均长度的5％且至多等于与地面接触的胎面表面部分的平均长度的55％，推荐轮辋、推荐压力和推荐竖直负载如欧洲轮胎和轮辋技术组织的欧洲标准限定。在标准化使用条件下，外部空腔长度和轮胎与地面的接地斑块的平均长度之间的比值在5％至55％的数值范围内确保了湿地面上的令人满意的抓地力性能。

每个外部空腔的长度优选地至多等于与地面接触的胎面表面部分的平均长度的45％。

有利地，每个内部空腔具有在所述内部空腔的径向外截面上沿着中线测量的长度，每个外部空腔的长度至少等于每个内部空腔的长度的70％且至多等于每个内部空腔的长度的130％。为了使用胎面的内部空腔的储水能力而使湿地面上的磨损均匀性和抓地力效率最大化，外部空腔的开放体积和内部空腔的隐藏体积(即内部空腔长度和外部空腔长度)必须均匀分布。

有利地，每个外部空腔具有垂直于中线的横向表面，并且每个内部空腔具有垂直于中线的横向表面，每个外部空腔的横向表面至少等于每个内部空腔的横向表面的50％且至多等于每个内部空腔的横向表面的150％。这些条件使得流体能够规律地流过交替的外部空腔和内部空腔，因为当从外部空腔进入内部空腔时，在复杂切口中不存在明显的瓶颈。

每个外部空腔的横向表面优选地至少等于每个内部空腔的横向表面的80％且至多等于每个内部空腔的横向表面的140％。外部空腔和内部空腔的横向表面的均匀分布确保了复杂切口中的有规律的流体流动。

全新轮胎具有轴向胎面宽度和至少一个侧部周向复杂切口，所述侧部周向复杂切口的中线位于距将轮胎分为两个对称部分的轮胎正中周向平面的轴向距离处，所述侧部周向复杂切口的轴向距离有利地至少等于轴向胎面宽度的25％且至多等于轴向胎面宽度的45％。因此，这种侧部周向复杂切口沿轴向位于胎面的侧部中。在该侧部中，与这种侧部周向切口对齐的轮胎胎冠通常仅包括橡胶部分，因为胎冠增强件的轴向外端部通常沿轴向位于所述周向边缘切口的内侧。因此，胎面侧部比胎面中部更具柔性，这导致在与地面接触时更多的滑动，并因此导致更多的不规则磨损花纹。因此，除了由外部空腔和内部空腔的交替导致的刚度值的固有变化之外，易于产生局部滑动的侧部周向复杂切口也沿轴向位于具有高滑动风险的区域中。总而言之，出于这两个原因，这种切口特别容易产生不规则磨损花纹，因此将特别受益于本发明的应用。

附图说明

通过未按比例绘制的示意性图1、图2、图3、图4A、图4B和图4C说明本发明的特征：

-图1：根据本发明的轮胎胎面的立体图，

-图2：根据本发明的轮胎胎面的顶视图，

-图3：根据本发明的轮胎胎面的印迹，

-图4A：根据本发明的轮胎胎面的周向复杂切口部分的透视图，

-图4B：根据本发明的轮胎胎面的周向复杂切口部分的外部空腔(A-A)和内部空腔(B-B)各自的子午截面，

-图4C：根据本发明的轮胎胎面的周向复杂切口部分的周向截面(C-C)。

具体实施方式

图1为根据本发明的轮胎胎面2的立体图。重型车辆轮胎1的旨在通过胎面表面3与地面接触的胎面2包括界定凸起元件5的切口4。在所示实施方案中，胎面包括三个周向复杂切口6，具体地为中间周向复杂切口和两个侧部周向复杂切口，其通过周向沟槽切口成对分隔。当轮胎全新时，每个周向复杂切口6具有在轮胎的周向方向上延伸的中线，并包括通向胎面表面3的外部空腔7和未通向胎面表面3的内部空腔(未示出)的交替。

图2为根据本发明的轮胎胎面2的顶视图。在图2中，全新的轮胎1具有轴向胎面宽度Wt和三个周向复杂切口6：两个侧部周向复杂切口6和中间周向复杂切口6，所述两个侧部周向复杂切口6各自的中线位于距将轮胎分为两个对称部分的轮胎正中周向平面XZ的轴向距离Yd处，所述中间周向复杂切口6的中线位于正中周向平面XZ中。有利地，侧部周向复杂切口6的轴向距离Yd至少等于轴向胎面宽度Wt的25％且至多等于轴向胎面宽度Wt的45％。此外，每个外部空腔7具有在全新且自由的轮胎的胎面表面3上沿着相应的周向复杂切口6的中线测量的长度L1。

图3显示了根据本发明的轮胎胎面2的印迹，即当充气且经受压缩时轮胎与平坦地面的接地斑块。所述接地斑块为当全新轮胎1安装在推荐轮辋上，充气至推荐压力并经受推荐竖直负载时与平坦地面接触的具有平均长度Lc的胎面表面部分。根据本发明的有利的实施方案，每个外部空腔7的长度L1至少等于与地面接触的胎面表面部分的平均长度Lc的5％且至多等于与地面接触的胎面表面部分的平均长度Lc的55％。优选地，每个外部空腔7的长度L1至多等于与地面接触的胎面表面部分的平均长度Lc的45％。

图4A为根据本发明的轮胎胎面2的周向复杂切口部分6的透视图。当轮胎全新时，周向复杂切口6具有在轮胎的周向方向XX’上延伸的中线，并包括通向胎面表面3的外部空腔7和未通向胎面表面3的内部空腔8的交替，两个连续的空腔(分别为外部空腔7和内部空腔8)通过连接通道9彼此连接。每个外部空腔7具有在全新且自由的轮胎的胎面表面3上沿着周向复杂切口6的中线测量的长度L1。每个内部空腔8具有在所述内部空腔8的径向外截面上沿着中线测量的长度L2。根据本发明，每个外部空腔7的长度L1至少等于在全新且自由的轮胎上测量的轮胎1的外径D的1.5％且至多等于轮胎1的外径D的12％。每个外部空腔7的长度L1优选地至多等于轮胎1的外径D的10％。由轴向方向YY’和径向方向ZZ’限定的子午平面YZ中的两个子午截面分别布置在外部空腔7(A-A)和内部空腔8(B-B)处，并且如图4B所示。由周向方向YY’和径向方向ZZ’限定的周向平面XZ中的周向截面(C-C)布置在周向复杂切口部分6的中线处，并且如图4C所示。

图4B显示了根据本发明的轮胎胎面2的周向复杂切口部分6的外部空腔7(A-A)和内部空腔8(B-B)的两个子午截面。如上所述，两个连续的空腔(分别为外部空腔7和内部空腔8)通过连接通道9彼此连接。有利地，每个外部空腔7具有垂直于中线的横向表面S1，并且每个内部空腔8具有垂直于中线的横向表面S2，每个外部空腔7的横向表面S1至少等于每个内部空腔8的横向表面S2的50％且至多等于每个内部空腔8的横向表面S2的150％。每个外部空腔7的横向表面S1优选地至少等于每个内部空腔8的横向表面S2的80％且至多等于每个内部空腔8的横向表面S2的140％。

图4C为根据本发明的轮胎胎面的周向复杂切口部分6的周向截面(C-C)。有利地，每个外部空腔7的长度L1至少等于每个内部空腔8的长度L2的70％且至多等于每个内部空腔8的长度L2的130％。

本发明针对尺寸为315/70R22.5的轮胎进行了更具体的研究，所述轮胎旨在安装至重型车辆的转向轴，所述重型车辆的负载能力为4000kg，充气压力等于9巴。

下表1比较了根据本发明的轮胎I与参比轮胎R的特性：

[表1]

在75000km之后在界定侧部周向复杂切口的肋状部处测量轮胎围绕其整个圆周的半径变化揭示了轮胎半径的局部变化的最大幅度(对于参比轮胎R为0.7mm，并且对于根据本发明的轮胎I为0.3mm，即幅度降低了43％)，因此在该里程之后该侧部中的不规则磨损花纹显著减少。

Claims (8)

1.用于重型车辆的轮胎(1)，所述轮胎(1)包括胎面(2)，所述胎面(2)旨在通过胎面表面(3)与地面接触，所述胎面表面(3)包括界定凸起元件(5)的切口(4)，

-至少一个切口(4)为周向复杂切口(6)，所述周向复杂切口(6)具有在轮胎的周向方向(XX’)上延伸的中线，并且在轮胎全新时包括通向胎面表面(3)的外部空腔(7)和不通向胎面表面(3)的内部空腔(8)的交替，分别为外部空腔(7)和内部空腔(8)的两个连续的空腔通过连接通道(9)彼此连接，

-每个外部空腔(7)具有在全新且自由的轮胎的胎面表面(3)上沿着中线测量的长度(L1)，

其特征在于，每个外部空腔(7)的长度(L1)至少等于在全新且自由的轮胎上测量的轮胎(1)的外径(D)的1.5％且至多等于轮胎(1)的外径(D)的12％。

2.根据权利要求1所述的轮胎(1)，其中，每个外部空腔(7)的长度(L1)至多等于轮胎(1)的外径(D)的10％。

3.根据权利要求1或2所述的轮胎(1)，当全新轮胎(1)安装在推荐轮辋上，充气至推荐压力并经受推荐竖直负载时，推荐轮辋、推荐压力和推荐竖直负载如欧洲轮胎和轮辋技术组织的欧洲标准限定，所述轮胎(1)具有与平坦地面接触的具有平均长度(Lc)的胎面表面部分，其中，每个外部空腔(7)的长度(L1)至少等于与地面接触的胎面表面部分的平均长度(Lc)的5％且至多等于与地面接触的胎面表面部分的平均长度(Lc)的55％。

4.根据权利要求3所述的轮胎(1)，其中，每个外部空腔(7)的长度(L1)至多等于与地面接触的胎面表面部分的平均长度(Lc)的45％。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的轮胎(1)，每个内部空腔(8)具有在所述内部空腔(8)的径向外截面上沿着中线测量的长度(L2)，其中，每个外部空腔(7)的长度(L1)至少等于每个内部空腔(8)的长度(L2)的70％且至多等于每个内部空腔(8)的长度(L2)的130％。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的轮胎(1)，每个外部空腔(7)具有垂直于中线的横向表面(S1)，并且每个内部空腔(8)具有垂直于中线的横向表面(S2)，其中，每个外部空腔(7)的横向表面(S1)至少等于每个内部空腔(8)的横向表面(S2)的50％且至多等于每个内部空腔(8)的横向表面(S2)的150％。

7.根据权利要求6所述的轮胎(1)，其中，每个外部空腔(7)的横向表面(S1)至少等于每个内部空腔(8)的横向表面(S2)的80％且至多等于每个内部空腔(8)的横向表面(S2)的140％。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的轮胎(1)，全新的轮胎(1)具有轴向胎面宽度(Wt)和侧部周向复杂切口(6)，所述侧部周向复杂切口(6)的中线位于距将轮胎(1)分成两个对称部分的轮胎(1)正中周向平面(XZ)的轴向距离(Yd)处，其中，所述侧部周向复杂切口(6)的轴向距离(Yd)至少等于轴向胎面宽度(Wt)的25％且至多等于轴向胎面宽度(Wt)的45％。