CN1796160A - 具有带斜壁的胎面花纹块的充气轮胎 - Google Patents

Abstract

一种充气轮胎，其改进了在轮胎磨损时噪声降低与打滑阻力之间的平衡能力。充气轮胎的胎面包括具有壁的斜胎面花纹块，其随着轮胎的磨损二改变轮胎接地印痕中的侧向与圆周通道以便更好地优化噪声降低与打滑阻力。

Description

具有带斜壁的胎面花纹块的充气轮胎

技术领域

本发明整体涉及充气轮胎，尤其涉及特征在于具有道路接触表面的胎面花纹块的花纹设置的充气轮胎，所述花纹设置随着轮胎的磨损而改变其几何外观形状。

背景技术

常规轮胎包括带有胎面花纹的胎面，当轮胎承载时，其限定了提供与路面形成摩擦接合的接地印痕。将胎面花纹分段形成多个由交叉的圆周与横向花纹沟限定并隔开的凸起花纹块。当花纹块确定轮胎的控制、加速以及制动特性时，需要这些花纹块提供柔性与排水。圆周花纹沟放置成使得凸起花纹块设置于绕着轮胎圆周沿圆周方向延伸的列中。

花纹块的尺寸、花纹条的数量以及横向花纹沟的倾角共同决定充气轮胎的总体性能。尤其是，这些因素决定胎面与路面接触的量，由此决定依靠轮胎行驶的车辆的牵引力和控制。防滑深度或花纹沟深度决定着贯穿圆周与横向花纹沟来引水的能力。

在一种新条件下，胎面花纹设计成各种设计参数之间的折衷以便优化性能。随着轮胎的磨损，在未磨损状态中获得轮胎胎面花纹的最佳性能的参数选择在花纹沟深度减小时可能并非最佳。例如，新型轮胎构造可以设计成胎面花纹具有凸起的花纹块，其中由于防滑深度高而使噪声降低成为支配因素。然而，在新条件中提供平衡的轮胎行为的花纹块可能由于花纹沟深度的消失而在磨损条件下未显示出最佳噪声降低和打滑控制。随着轮胎的磨损，由于胎面花纹块的道路接触表面与路面之间接触所产生的噪音将会小时。然而，带有常规花纹块的旧轮胎在打滑方面比新轮胎显然更灵敏。

由于这些及其它原因，将会需要提供一种能够解决常规充气轮胎的这些及其它不足的充气轮胎。

发明内容

在本发明的一个实施例中，充气轮胎包括具有旋转轴线的胎体和放置于胎体径向外侧的胎面。胎面包括垂直于旋转轴线平分胎面的赤道面，多个花纹沟以及多个位于花纹沟之间的凸起的胎面花纹块。每个胎面花纹块都具有道路接触表面和从道路接触表面延伸以便与至少一个花纹沟相连的至少一个壁。至少一个壁在道路接触表面以下的第一花纹沟深度处相对于赤道面成第一角度方位定向，在第二花纹沟深度处以不同于第一角度方位的第二角度方位相对于赤道面定向。

在另一个方面中，提供了一种用于在胎面磨损状况下调节轮胎胎面的排水特性的方法。轮胎胎面具有赤道面、多个花纹沟以及多个位于花纹沟之间的胎面花纹块。每个胎面花纹块都具有道路接触表面和从道路接触表面延伸以便与至少一个花纹沟相连的至少一个壁。这种方法包括在第一花纹沟深度处相对于赤道面成第一角度方位定向至少一个壁，并且在小于或者浅于第一花纹沟深度的第二花纹沟深度处以不同于第一角度方位的第二角度方位相对于赤道面定向至少一个壁。

根据前述内容，提供了一种能够解决常规充气轮胎的各种不足的改进型充气轮胎。本发明的充气轮胎包括带有斜壁的胎面花纹块。胎面花纹块的花纹设置产生在新条件下使噪声降低和/或不规则磨损最佳化的接地印痕。在磨损条件下，使胎面花纹块的花纹设置最佳化以便产生改进噪声降低与打滑性能之间的平衡的接地印痕。优选地，通过相对于轮胎的赤道面改变至少一个胎面花纹条中的每个胎面花纹块的至少一个壁的角度方位来形成这两种状态之间的变化。

附图说明

这些附图包括于本说明书中并构成本说明书的一部分，其示出了本发明的实施例，其与以上所给出的本发明的一般描述及以下所给出的详细描述一起用于说明本发明。

图1为根据本发明的轮胎的剖视图；

图2为图1的轮胎胎面的局部放大视图；

图3为根据本发明的替代实施例的具有胎面花纹块的轮胎的接地印痕的图示，其中胎面具有第一花纹沟深度；

图4为类似于图3的轮胎接地印痕的图示，其中胎面具有第二花纹沟深度；以及

图5、6和7为根据本发明的替代实施例构造的轮胎用胎面花纹块的视图。

定义

“三角胶芯”是指沿径向位于胎圈芯上方并且介于帘布层与反包帘布层之间的弹性体填充物。

“轴向”和“沿轴向”是指平行于轮胎的旋转轴线的线或方向。

“胎圈”是指包括环形抗拉构件的轮胎部分，其由帘布层帘线卷绕并且成形以便适配于设计轮辋，带有或不带其它增强元件如外护圈包布、胎跟加强层、三角胶芯、护趾胶和胎圈包布。

“胎体”是指除带束层结构、胎面、底胎面以及帘布层上的胎侧橡胶之外但包括胎圈的轮胎结构。

“圆周”是指沿着垂直于轴向的胎侧的表面延伸的线或方向。

“帘线”是指轮胎中的帘布层所包括的加强线股之一。

“露边带束层或露边缓冲增强结构”是指由平行帘线构成的至少两个切割层，帘线经过编织或未经编织，位于胎面下方，非锚定于胎圈上，并且左右帘线角度相对于轮胎的赤道面处于10度至33度的范围内。

“赤道面(EP)”是指垂直于轮胎的旋转轴线并且经过其胎面中心的平面。

“接地印痕”是指在零速度且处于设计负载压力下轮胎胎面与充气表面的接触补片或接触区域。

“花纹沟”是指胎面中的细长空穴区域，其可以按照直形、弯曲或Z字形方式绕着胎面沿圆周或侧向延伸。

“打滑”是指在湿路面上行驶期间由于轮胎并未与路面接触而使得运动中的轮胎失去牵引的一种情况。轮胎只与表面上的液体薄膜接触。

“侧向”是指平行于轴向的方向，横跨胎面或胎冠区域的宽度。

“侧向边缘”是指由平行于赤道面并且在内部胎面表面的径向高度处与轴向最外侧牵引胎面花纹块的外端相交的平面所限定的胎面的轴向最外侧边缘。

“前缘”是指在轮胎沿着行进方向旋转期间相对于一系列与地面接触的部分而言首先与地面接触的胎面部分。

“防滑深度”是指轮胎胎面中的花纹沟的深度。

“正常充气压力”是指由轮胎使用条件的适当标准组织所指定的特定设计充气压力和负载。

“正常负载”是指由轮胎使用条件的适当标准组织所指定的特定设计充气压力和负载。

“充气轮胎”是指基本上为环形通常为敞口圆环的层压机械装置，其具有胎圈和胎面并且由橡胶、化学品、织物和钢或其它材料制成。

“径向”和“沿径向”是指沿径向朝向或背离轮胎的旋转轴线的方向。

“花纹条”是指胎面上由橡胶制成的沿圆周延伸的条，其由至少一个圆周花纹沟限定。

“胎肩”是指刚好位于胎面边缘下方的胎侧的上部。

“胎侧”是指位于胎面和胎圈之间的轮胎部分。

“轮胎设计负载”是指为在特定充气压力和使用条件下的轮胎指定的基础或参考负载；其它可应用于轮胎上的负载-压力关系基于该基础或参考负载。

“胎面”是指模制橡胶部件，其在结合于轮胎胎体上时包括在轮胎正常充气且处于正常负载的情况下与路面形成接触的轮胎部分。

“胎面宽度”是指道路接触胎面表面沿轴向的孤长，即在平行于轮胎的旋转轴线的平面中的弧长。

“反包帘布层”是指只缠绕着一个胎圈的胎体帘布层的端部。

具体实施方式

参看图1，本发明的充气轮胎10包括在侧向边缘14、16之间延伸的道路接触胎面12、每个均分别从侧向边缘14、16延伸的一对胎侧18、限定于每个胎侧18与胎面12之间的接合处的胎肩22以及限定轮胎10的支承结构的胎体22。胎面12和胎侧18由根据轮胎领域广为人知的工程技术标准选择的适用材料如天然或合成橡胶复合物组成。轮胎10具有在侧向边缘14、16之间平分轮胎10的中间圆周或赤道面39。一般来说，轮胎10包括与赤道面39正交的旋转轴线11。

胎体22包括一对胎圈24，胎圈24各具有环状抗拉伸构件26和三角胶芯28。每个胎侧18通过相应一个胎圈24而终止，胎圈24为轮胎10提供支承并且将空气密封于轮胎10中。胎体22还包括至少一个复合帘布层结构30，其具有各缠绕着胎圈24之一的相对反包帘布层纱线32。轮胎10还包括带束层包34，其特征通常在于多个个体切割带束帘布层和/或螺旋缠绕带束层。带束层包34的构造根据轮胎的构造而变化。帘布层结构30和带束层包34的帘布层通常包括帘线增强弹性体材料，其中帘线为钢丝或聚酰胺丝而弹性体为硫化橡胶材料。构成帘布层结构30和带束层包34的帘线增强弹性体材料被包入并粘结于根据轮胎领域广为人知的工程技术标准选择的适用材料如天然或合成橡胶复合物上。

将一组轮胎10放置于车辆上，如汽车。当每个轮胎10安装于轮辋上并放置于车辆上时，胎面12就保护胎体22和带束层包34同时为路面上的轮胎10提供牵引力。轮胎10包括充气流体如氮气、空气或其它气体或气体混合物，其支撑着车辆负载。由例如卤化橡胶制成的内衬层40限定当轮胎10充气时用于包含空气压力的不透空气室。

参看图1和2，胎面12被划分成位于多个连续圆周花纹沟44和多个横向或侧向花纹沟46之间的多个凸起胎面花纹块42，这些花纹沟按照相交关系内接入胎面12。优选地，圆周花纹沟基本上互相平行以便使得胎面花纹块42设置于绕着轮胎10沿圆周延伸的一般由51、53、55表示的三个花纹条中。相邻花纹条51、53、55通过圆周花纹沟44而彼此分开。

每个侧向花纹沟46或者在相邻圆周花纹沟44之间延伸或者在圆周花纹沟44与侧向边缘14、16之一之间延伸。侧向花纹沟46相对于赤道面39沿横向延伸跨过轮胎10的宽度(即轴向尺寸)。每个花纹块42与在同一花纹条51、53、55中的相邻花纹块42分别通过侧向花纹沟46之一而分开。

圆周花纹沟44与侧向花纹沟46表示胎面12中的细长空穴区域。花纹块42从胎面12的胎面垫层表面35向外伸出，该表面35被限定为包含个体花纹沟44的胎面垫层的弯曲表面。防滑深度由从每个胎面花纹块42的道路接触表面38至胎面垫层表面35的所测量的距离或深度表示。当在湿路面上行驶时，侧向花纹沟44将连续的水流沿横向或侧向传送出胎面12的接地印痕，以便穿过胎肩20排出。侧向花纹沟46的存在就减轻了胎面12之前的水反压的增大并且有助于保持胎面12与路面之间的橡胶接触。

每个花纹块42包括径向最外侧、道路接触表面38，该表面38与随着轮胎10的旋转而周期性位于轮胎接地印痕的边界内的路面接触。每个花纹块42具有沿轮胎10圆周方向的尺寸和沿轮胎10横向的较短尺寸，横向尺寸可以与圆周方向的尺寸相同或不同。胎面花纹块42可以带有刀槽花纹(未示出)。每个路面接触表面38由角50、52、54、56所限制，而角50、52、54、56由表面38与从表面38延伸至胎面垫层表面35的壁58、60、62、64中相应一个之间的交叉点所限定。

当沿着与轮胎10的旋转轴线11正交的方向观察时，每个胎面花纹块42具有多边形截面轮廓。在替代实施例中，截面轮廓可以为四边形、不规则四边形或平行四边形。截面轮廓可以具有其它多边形形状，如三角形、五边形，或者可以为圆形或其它限定非多变形形状的平滑曲线。截面轮廓可以沿着胎面花纹块42的高度变化。例如，侧边的数量可以沿着胎面花纹块42的高度从四个变为三个。

由于角度方位的改变，胎面花纹块42的四个壁58、60、62、64沿着花纹沟44、46的深度盘绕。每个壁58、60、62、64的螺旋角等于相应角50、52、54、56的角度方位与四个壁58、60、62、64在其与胎面垫层表面35的交叉点处的角度方位中的差异。在替代实施例中，胎面花纹块42的四个壁58、60、62、64中少于全部的壁可以朝着胎面垫层表面35盘旋。在单个壁58、60、62、64中螺旋角度可以不同，以便使得相应角50、52、54、56在每单位花纹沟深度上具有不同的倾角变化(即每单位花纹块高度上的倾角变化)。不同的壁58、60、62、64还可以沿着不同的方向旋转，如图7中所示。另外，壁58、60、62、64中任何一个或所有壁的角的角度倾斜变化可能发生于花纹沟深度的整个范围上或者可以至发生于花纹沟深度的一部分上。角度倾斜的变化可以为渐进或平滑变化，或者可以为突然或急剧变化。

继续参看图1和2，每个胎面花纹块42具有角50、52、54、56，这些角50、52、54、56由多个壁58、60、62、64中相应一个与表面38的交叉点限定于道路接触表面38处。角50和52分别沿圆周方向引导或拖曳圆周花纹块42。然而，本发明并不限于角50、52、54、56可以为圆形或辐射状而非线性。侧向花纹沟46跨过由每个圆周花纹沟所限定的间断而改变方向，以便使得通向胎肩20的路径为非线性。胎面花纹块42的角50通常平行于每个相邻花纹条51、53、55中的相邻胎面花纹块42的角52。

胎面12的防滑深度由花纹沟深度或径向距离d₁限定，d₁为从道路接触表面38至胎面垫层表面35进行测量，如图1所示。为简单清楚起见，假定防滑深度的深度跨过胎面12的宽度相等且均匀，尽管本发明并非限定于此。例如，侧向花纹沟46可以具有取决于位置的深度，其跨过胎面12的宽度而改变。每个角50、52、54、56相对于赤道面39以第一角度定向。然而，壁58、60、62、64相对于赤道面39的角度方位随道路接触表面38与胎面垫层表面35之间的花纹沟深度而改变。

在使用中，花纹沟44、46的深度将会随着胎面12的磨损而减少。由于花纹沟44、46变窄，角50、52、54、56就接近胎面垫层表面35。因此，道路接触表面38就处于胎面垫层表面35上的不同合成高度上，进而切穿原始胎面花纹块42的不同平面。当发生这种情况时，每个角50、52、54、56相对于赤道面39的角度方位就发生变化。

参看图3和4，示出了根据本发明替代实施例的用于类似于胎面12的胎面的接地印痕，其带有类似于胎面花纹块42的胎面花纹块。胎面的接地印痕表示在零速度且处于设计负载压力下每个胎面花纹块的道路接触表面与充气表面如路面的接触区域或接触补片37。接地印痕由椭圆形边缘48所限定。

所示的图3的接地印痕的胎面处于第一花纹沟深度处，其可以是在新的或未使用状况下的原始花纹沟深度d₁，或者可以是浅于原始花纹沟深度的磨损深度。接地印痕包括代表类似于圆周花纹沟44(图2)的圆周花纹沟的通道45和代表类似于侧向花纹沟46(图2)的侧向花纹沟的通道47。通道45、47限定了接触补片37之间的开放区域。接地印痕中的通道47相对于赤道面39倾斜或者在斜对方向上成角度。通道47局部受阻并且当壁62、64的角54、56并未与赤道面39共面而是相对于赤道面39成第一角度定向时，其具有明显的Z字形外观。

每个接触补片37由边缘150、152、154、156限定。从图3中可以清楚地看出，尽管每个接触补片37为由四个侧边构成的多边形或者为四边形，每个边缘150、152、154、156相对于赤道面39的倾斜角度随着接触补片37所属的行151、153、155而不同。中央行153中的接触补片37为平行四边形，其中边缘150、152平行并且边缘154、156平行。周边行151、155为梯形，其中只有边缘150、152平行。周边行151、155中的接触补片37的边缘154、156相对于赤道面39的倾斜角度也不同。边缘150、152、154、156的定向相应于胎面花纹块的角在胎面上的定向并且互为镜像。

参看图4，示出了接地印痕，其中胎面处于浅于图3中所示接地印痕所用的第一花纹沟深度的第二花纹沟深度。这就表示一种胎面磨损大于第一花纹沟深度处的状况，从而使得接触补片37a在外观上不同于接触补片37(图3)并且可能在接触面积上也不相同。通道45a、47分别表示通道45、47的变形，通道从其在图3中所示的第一花纹沟深度处的设置结构转换成其在图4中所示的第二花纹沟深度处的设置结构。相邻通道45a跨过接地印痕宽度在沿斜对方向的变化不太显著。仅为了进行示例说明，所示的侧向通道47处于跨过胎面宽度接近线性对齐或斜对线性对齐。另外，圆周通道45a由于方向上变化不太显著而比通道45(图3)更不易受阻。因此，与图3中所示的第一花纹沟深度相比，在第二花纹沟深度处的通道45a、47a的网络提供了流动阻力更低的侧向路径，这就使得通道45a、47a更有效以便在湿路面上行驶时将水排出轮胎接地印痕，从而通过胎肩20(图1)排出。因此，与磨损胎面的接地印痕将与图3中所示的接地印痕大致相同的常规轮胎相比，处于图4的防滑深度减小条件下的胎面具有改进的打滑性能。

由于接触补片37a的边缘150、152、154、156在第二花纹沟深度处相对于赤道面39具有与其在第一花纹沟深度处(图3)的定位相比不同的角度方位或倾斜角度，所以通道45、47(图4)转化成通道45a、47a。方位中的变化源于胎面花纹块的道路接触表面的角相对于赤道面39的角度方位的变化。可以看出，接触补片37全部接近成形为平行四边形。因此，在两个不同花纹沟深度处限定接触补片37、37a的胎面花纹块的壁配置成用于在图3和4中所示的不同花纹沟深度处提供接地印痕。

参看图5，相同的参考符号是指图1和2中的相同零件，根据本发明的替代实施例，类似于胎面花纹块42(图2)的代表性胎面花纹块101具有四个壁，其随着花纹沟深度而改变方位，但是与图2的胎面花纹块42的旋转方向相反。绕着矩形道路接触表面108的周边设置的角100、102、104、106由表面108与分别延伸至相邻花纹沟的胎面垫层处的相应壁110、112、114、116之间的交叉点所限定。

图6示出了类似于胎面花纹块42的代表性胎面花纹块71，其具有随着花纹沟深度而改变方位的单个壁。绕着矩形道路接触表面38的周边设置的角70、72、74、76由表面38与延伸至相邻花纹沟的胎面垫层处的相应壁之间的交叉点所限定，其中在图6中只可以看见壁78。隐藏的壁(未示出)相对于赤道面39(图2)成恒定倾斜角度倾斜并且大约等于相应角70、72、74、76的倾斜角度。相反地，壁78随着花纹沟的深度而改变其相对于赤道面39的倾斜角度，这类似于壁58、60、62、64(图5)。

壁78可以以圆周花纹沟44之一(图2)或侧向花纹沟46(图2)之一为界。如果壁78以圆周花纹沟44之一的一侧为界，那么邻近由轮胎接地印痕中的花纹沟44所限定的壁78的通道45部分的倾斜程度将会随着轮胎的磨损而改变。类似地，如果壁78以侧向花纹沟46之一的一侧为界，那么由轮胎接地印痕中的花纹沟46所限定的通道47的倾斜程度将会随着轮胎的磨损而改变。

图7示出了类似于胎面花纹块42的代表性胎面花纹块81，其具有随着花纹沟深度而改变方位的两个壁。绕着矩形道路接触表面38的周边设置的角80、82、84、86由表面38与延伸至相邻花纹沟的胎面垫层处的相应壁之间的交叉点所限定，其中在图7中只可以看见壁88、90。不可见的壁(未示出)相对于赤道面39(图2)成恒定倾斜角度倾斜并且大约等于相应角82和86的倾斜角度。相反地，壁88和90随着花纹沟的深度而改变其相对于赤道面39的倾斜角度，这类似于壁58、60、62、64(图5)。壁90的倾斜角度按照与壁88的倾斜角度相反的旋转方向改变。换句话说，壁90有效形成了位于接近角84的道路接触表面38之下的凹槽。

尽管已经通过描述各个实施例而对本发明进行了示例说明，并且尽管已经相当详细地描述了这些实施例，但是申请人并非意欲将附属权利要求的范围限制或者以任何方式限制于这些细节。本领域的普通技术人员将会很容易清楚其它的优点与改型。因此，根据其更宽的方面，本发明并不限于所示所述的具体细节、典型设备与方法以及示例说明的实例。相应地，在不背离申请人一般发明概念的范围或精神的情况下，可以偏离这些细节。

Claims (10)

1.一种充气轮胎，包括：

具有旋转轴线的胎体；以及

放置于所述胎体径向外侧的胎面，所述胎面包括垂直于旋转轴线平分所述胎面的赤道面，多个花纹沟以及多个位于所述花纹沟之间的凸起的胎面花纹块，每个所述胎面花纹块都具有道路接触表面和从道路接触表面延伸以便与至少一个所述花纹沟相连的至少一个壁，

其特征在于，所述至少一个壁在道路接触表面处或其下面的第一花纹沟深度处相对于所述赤道面成第一角度方位定向，在浅于第一花纹沟深度的第二花纹沟深度处相对于所述赤道面以第二角度方位定向，该第二角度方位不同于第一角度方位。

2.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，每个所述胎面花纹块在与所述旋转轴线正交的方向上具有多边形截面轮廓。

3.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，每个所述胎面花纹块在与所述旋转轴线正交的方向上具有平滑弯曲的截面轮廓。

4.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，每个所述胎面花纹块包括多个壁，每个壁与至少一个所述花纹沟相连，每个所述壁具有在第一花纹沟深度处相对于所述赤道面的多个第一角度方位中的相应一个和在第二花纹沟深度处相对于所述赤道面的多个第二角度方位中的相应一个。

5.根据权利要求4所述的充气轮胎，其特征在于，每个所述壁包括定义为相应第一与第二角度方位之差的螺旋角度，至少两个所述壁的所述螺旋角度互不相同。

6.根据权利要求4所述的充气轮胎，其特征在于，所述壁包括第一与第二壁，所述第一壁具有在从所述道路接触表面朝着所述旋转轴线的方向上所测的顺时针螺旋角度，而所述第二壁具有逆时针螺旋角度。

7.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，所述多个花纹块中每一个都具有位于第一花纹沟深度处的在与所述旋转轴线正交的方向上的第一截面轮廓和位于第二花纹沟深度处的在与所述旋转轴线正交的方向上的第二截面轮廓，所述第一截面轮廓为带有第一数量的边的多边形而所述第二截面轮廓为带有第二数量的边的多边形，第二数量的边不同于第一数量的边。

8.一种用于在胎面磨损状况下调节轮胎胎面的排水特性的方法，轮胎胎面具有赤道面、多个花纹沟以及多个位于花纹沟之间的胎面花纹块，每个胎面花纹块都具有道路接触表面和从道路接触表面延伸以便与至少一个花纹沟相连的至少一个壁，这种方法的特征在于：

在第一花纹沟深度处相对于赤道面成第一角度方位定向至少一个壁；并且

在小于第一花纹沟深度的第二花纹沟深度处以不同于第一角度方位的第二角度方位定向至少一个壁。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述至少一个壁与绕着胎面沿圆周方向延伸的花纹沟之一相连。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述至少一个壁与跨过胎面沿侧向延伸的花纹沟之一相连。

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