CN102131656B - 带有定向花纹的轮胎胎面 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种设有花纹的轮胎胎面，所述花纹具有形成于中央平面X-X’的每一侧的胎面的每个半部上的主花纹沟(15，16)，具有平均宽度L的每个主花纹沟(15，16)沿轴向通向所述胎面的外侧，并且沿轴向向内延伸至与胎面中央平面的距离为胎面宽度的2.5％至10％，其中，所述主花纹沟赋予所述胎面一个优选的行驶方向，所述胎面进一步包括多个附加花纹沟(20)，其具有第一端和第二端(21，22)，其中连接第一端和第二端的平均方向与周向之间限定出减小的角度A，该角度A大于0度，且不超过20度，所述胎面的特征在于，至少一个附加花纹沟通向每个主花纹沟(15，16)，并且每个附加花纹沟(20)的轴向最内端(21)在所述附加花纹沟的轴向最外端(22)之前接触路面。

Description

带有定向花纹的轮胎胎面

技术领域

本发明涉及客车轮胎，更确切地说，涉及所述轮胎设有的胎面，更具体地说，涉及用于安装在高性能车辆上的轮胎。

背景技术

通过形成胎面花纹以使胎面具备定向性能是通用的做法。定向轮胎包括具有定向花纹的胎面，因此当轮胎转向预定方向时，这种轮胎提供了比当轮胎向其它方向转向时更好的抓地力。胎面花纹指以适当的花纹或图案在所述胎面中制成的多个切口，所述切口的宽度和深度同样也是适当的。所述切口为花纹沟(沟槽)或刀槽花纹，后者(刀槽花纹)与前者的宽度(相对面之间的距离)不同，后者的宽度通常小于2mm，更适当地小于1mm。

常见的定向胎面花纹具有主花纹沟，所述主花纹沟以特定的方式分布，以形成恰好围绕轮胎胎面并指向同一方向的一系列V形花纹沟。通常，为了在高性能车辆加速时获得最大的抓地力，所述V形花纹沟指向车辆的前进方向，因此每个V形花纹沟的中央部分(靠近轮胎中央平面的部分)最先在地面上形成轮胎印。

这种轮胎的实例在欧洲专利064934，0721853，1238827或美国专利4057089中给出。

当在非常潮湿的路面上行驶时，这些花纹的确具备一定的优势，但是已发现，在干燥路面上进行车辆行驶性能测试过程中当车辆在极限抓地力下测试时，特别是在转弯的情况下，这种类型的花纹可能存在不足。实际上出现的结果是，作为所述轮胎的偏离角(slip angle)的函数的横向推力的曲线形状很特别，其中所述横向推力上升到最大值，随后对于大的偏离角，所述横向推力值明显地下降(本文件的图2中的曲线C0示出了所述曲线的例子)。

在快速加速的情况下，对于某些特定的操作，如“过度转向”或者在抓地力极限值的情况下转弯，由于重力作用侧向加速度超过加速度的0.8倍，这可能导致安装有设置这种花纹的轮胎的车辆失去平衡。

专利文献EP0721853公开了这种花纹的变型，其中引入了多个附加花纹沟。这些附加花纹沟中的一些被形成为使得将相对于中央平面位于胎面同侧的成对主花纹沟连接起来。其它附加花纹沟被形成为将位于中央平面的每侧的成对主花纹沟连接起来。将一个花纹沟与另一个花纹沟连接指附加花纹沟在其端部通向主花纹沟。

这里，这些附加花纹沟如此定向，以基本上垂直于其连接的主花纹沟。在两个主花纹沟之间，第一附加花纹沟形成在另一个主花纹沟的轴向内端和第二主花纹沟之间，以基本上垂直于第二主花纹沟。第一附加花纹沟与周向之间形成接近45度的角度。第二附加花纹沟沿轴向形成在第一附加花纹沟的外侧。在该现有技术中，主花纹沟和第一附加花纹沟界定出沿周向间断的多个单元，这些间断单元的一些拐角在转弯时(也就是说，尤其是在高侧向加速时)受到增大的高压力。该现有技术中的附加花纹沟从横向刚度的角度而言不是很好，因为当所述胎面受到横向载荷时，尤其是在转弯过程中，其刚度大幅下降，引起转弯推力的下降。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种用于安装到客车上的轮胎胎面的花纹，其没有上述缺陷，尤其是在高横向应力(转弯)下转弯推力未显示出显著的下降。

为此，本发明的一个方面提出一种设有花纹的轮胎胎面，所述花纹包括形成于中央平面X-X’的每一侧的胎面的每个半部上的多个主花纹沟，平均宽度为L的这些主花纹沟中的每一个沿轴向通向胎面外侧，并且沿轴向向内一直延伸至与胎面的中央平面之间的距离在胎面的宽度TW的2.5％和10％之间。这些主花纹沟形成具有V形总体外观的花纹，从而为所述胎面提供优选的行驶方向，因此每个主花纹沟的轴向最内端在同一主花纹沟的轴向最外端之前与路面接触。

还提供了多个附加花纹沟，其宽度l小于主花纹沟的平均宽度L，并包括第一端和第二端，连接第一端和第二端的平均方向与周向形成小角度A，即大于0度且至多等于20度的角度，第二端位于与中央平面相距距离D2处，其大于将第一端与同一平面分离的距离D1，至少第一端或第二端通向主花纹沟。此外，每个附加花纹沟的轴向内端(即最靠近所述中央平面的一端)与赤道平面之间的距离D1大于主花纹沟的第一端与同一平面之间的距离，且小于胎面的宽度TW的18％。

胎面被设计成至少一个附加花纹沟通向每个主花纹沟，并且每个附加花纹沟的轴向最内端在同一附加花纹沟的轴向最外端之前与路面接触。

因此，根据本发明的胎面包括沿周向延伸的中央部分，其沿轴向相反的边缘界定出多个麦穗状耳部，从而使得胎面无论在潮湿路面还是干燥路面上均具有较好的性能。通过限定附加花纹沟角度的选择范围，可以沿着连续的中央花纹的拐角、尤其是在麦穗状耳部上均匀化地面接触压力，这些压力来自特定行驶条件下的花纹的高水平横向剪切力。

此外，位于中央平面的每一侧并由主花纹沟和附加花纹沟界定的胎面的中央部分具有等于或基本上等于(即，相差非常小)类似几何形状但是没有切口(花纹沟、刀槽花纹)的部分的横向剪切应力下的刚度，因此全部载荷可以沿轴向从所述部分的一侧传递到另一侧。所述中央部分明显不带有任何周向花纹沟。通过根据本发明的胎面，可以实现所述胎面的均一运行，尤其可以在避免所述中央部分中的小块材料弯曲的同时，使接触压力几乎均匀地分布在所述中央部分上。

在本发明的替换形式中，附加花纹沟仅经由一端通向主花纹沟，其另一端与另一主花纹沟以小于沿附加花纹沟的方向测量的两个主花纹沟之间的平均距离的50％(更优选地，小于所述距离的25％)的距离间隔。

在另一替换形式中，每个附加花纹沟在两端通向所述胎面的同一半部上的主花纹沟。

根据本发明的附加花纹沟的存在能够改善作为偏离角的函数的轮胎推力曲线的形状，因此提高车辆在非常高的侧向加速度的情况下进行特定操作时的平衡性能。

优选地，附加花纹沟的平均宽度至少等于1.5mm，至多等于4mm。

在本发明的替换形式中，形成于胎面的一个半部上的多个主花纹沟与形成于胎面的另一半部上的多个主花纹沟相比沿周向偏移。

在本发明的替换形式中，第二附加花纹沟与主花纹沟成对连接是有利的，这些第二附加花纹沟与第一附加花纹沟基本平行，且与赤道平面之间的距离在胎面宽度TW的27％和37％之间。基本平行的意思是，位于胎面同一侧的附加花纹沟彼此之间的角度偏离为0度或者最大为5度。

第一和第二附加花纹沟的深度至少为主花纹沟的深度的50％也是有利的。

附图说明

下面基于本发明的各种变型对本发明进行阐释并突出本发明的其他特征和优势，其中所述各种变型以非限制性实例的方式给出并借助于下述附图进行阐释：

图1示出了根据本发明的胎面的局部正视图，

图2示出了根据本发明的轮胎和根据现有技术的轮胎的转弯推力的记录曲线，

图3示出了根据本发明的变型的胎面的局部正视图，

图4示出了根据本发明的另一变型的胎面的局部正视图。

具体实施方式

参照图1，其示出了尺寸为195/65 R 15的用于客车的轮胎的胎面的一部分的局部正视图。这种子午线轮胎包括与地面接触的胎面1，该胎面1具有以胎面宽度TW隔开的两个侧缘12和13。当轮胎处于额定压力和负载条件时，所述侧缘12和13对应于与路面接触的胎面的轴向最外点。

在本发明的上下文中，胎面宽度TW被定义为轮胎的最长轴向距离，其通过当所述轮胎安装于给定轮辋上并充气至额定负载下的工作压力时测量轮胎在地面上的印迹得到；术语“轴向”和“沿轴向”指沿着轮胎的转动轴线或平行于该轴线所测得的距离。

胎面1通过侧壁延伸到侧缘12和13以外，所述侧壁延伸至胎圈。

设有这种胎面的轮胎具有垂直于轮胎的转动轴线并位于胎面1的侧缘12和13的正中间的中央圆周平面(称为中央平面X-X’)。所述胎面的径向外表面上设有由布置在胎面的每个半部(即，中央平面X-X’的每一侧的胎面的每个部分)上的由主花纹沟15和16形成的定向花纹。转动方向在附图中用箭头R表示(相同类型的标记可用于设有所述胎面的轮胎，以指示推荐的行驶方向，以便享用本发明的全部优势)。主花纹沟15和16从关于中央平面X-X’对称布置的中央圆周部分17向着相应的侧缘12或13延伸。所述胎面的中央圆周部分指在中央平面X-X’的每一侧向外延伸至多为胎面宽度TW的28％的部分。

每个主花纹沟15(或16)包括第一端151(或161)和第二端152(或162)。第一端151，161位于中央圆周部分17中，并且未位于中央平面X-X’上。在这种特定情况下，这些第一端中的每一个与中央平面X-X’之间的距离D0等于胎面宽度TW的4％(在图示的实例中，胎面的两个半部中的主花纹沟的第一端的布置距离相等)。

主花纹沟的第二端152，162通向胎面的侧缘12，13(在胎面的侧缘12，13上开口)。

主花纹沟15和16的平均宽度在5mm至8.5mm的范围内且平均深度等于8.5mm，并以产生整体呈V形的方式布置；所述V形的顶点或指向指示该花纹优选的转动方向。每个主花纹沟的几何形状如下：这些主花纹沟在胎面上形成的拐角的切线与中央平面X-X’的方向之间形成的角度T随着切点与所述中央平面X-X’之间的距离的增大而增大。而且，图1中可看到，胎面1的一个半部的主花纹沟15与另一半部的主花纹沟16相比沿周向偏移。所述偏移基本上等于位于同一胎面半部上的两个相邻主花纹沟之间的距离的一半。在此处未示出一种变型中，主花纹沟彼此之间可以没有周向偏移。

此外，上述花纹还包括位于每个胎面半部上并且完全包含在中央圆周部分17中的多个附加花纹沟20，所述附加花纹沟20的宽度等于3mm，平均方向角度A在此例子中等于4度，所述方向角相对于与周向相切的方向测得。每个附加花纹沟20包括第一端21和第二端22，第一端21与中央平面X-X’相距轴向距离D1，该轴向距离D1在此例子中等于胎面宽度TW的13％，第二端22与中央平面X-X’相距轴向距离D2，该轴向距离D2等于胎面宽度TW的14％。在该变型中，每个附加花纹沟20的两端通向胎面的同一半部的相继的主花纹沟15，16。优选地，附加花纹沟与周向之间的角度A小，即，大于0度且至多等于20度；更优选地，角度A至少等于4度，且至多等于15度。

正如上文所述精确定位的这些附加花纹沟20的存在产生沿与主花纹沟形成的V形的分支相同的方向并相对于周向以小角度定向的附加拐角(即将这些拐角虚拟地延长之后形成与主花纹沟形成的V形面向相同方向的V形)。

通过该精心设计，可以形成在这些侧面上设有多个具有特定几何形状的麦穗状耳部30的连续中央元件17，所述特定几何形状的麦穗状耳部在高转弯应力下将特别有效(即以超过最大推力的偏离角)。这些麦穗状耳部30具有侧面拐角31，所述侧面拐角31以角度A倾斜，从而允许其在高侧向加速度时对侧向载荷做出反应，从而特别是沿着所述侧面拐角31产生几乎恒定、一致的压力场。而且，附加花纹沟20的存在还导致胎面的中央圆周部分17与沿轴向位于所述附加花纹沟的外侧的胎面的元件之间的去耦(铰链效应)。中央圆周部分17中花纹沟的缺失有利于保持良好的地面接触，因此可以确保地面施加的轴向载荷的有效传递。

由于这些措施，已经发现，描绘作为轮胎的偏离角(即轮胎平面相对于遵循的行驶路径所形成的角度)的函数的相对于地面的轮胎的横向推力的曲线以及对于显著的偏离角(超过最大反应值)，所述推力降低的数值比使用现有轮胎花纹时降低的数值小。在横向应力经历显著偏离角(即所述角度超过与最大推力值相对应的偏离角)期间，中央花纹的麦穗状耳部的关键作用得以显现，所述麦穗状耳部起到稳定的作用，因为无论所采用的偏离角多大，所述麦穗状耳部允许推力水平保持最大。

如果采用超过固定极限值的倾斜角，已经发现，作为偏离角的函数的推力曲线再次显示出显著的下降。惊奇地发现，诸如附加花纹沟的位置和角度的参数的选择对于获得期望的效果、即在非常高的偏离角时几乎保持最大的推力水平非常重要。

图2示出了刚刚描述过的根据本发明的轮胎记录的横向推力Fy的曲线(曲线CI)与根据现有技术的轮胎记录的横向推力的曲线(曲线C)的对比，其中后者除了设有与周向的切向形成30度的角度的附加花纹沟之外，其与根据本发明的轮胎相同。已经发现，对于大于导致最大推力的偏离角的偏离角δ，地面施加给根据现有技术的轮胎的横向推力的下降幅度很大，而根据本发明的轮胎则将推力值保持在几乎恒定的值。

上述结合图1进行描述的根据本发明的变型可以通过图3所示的方式进一步改进，即，使中央圆周部分17设有多个倾斜花纹沟40，所述倾斜花纹沟40将胎面的一个半部的主花纹沟15的端部151与胎面的另一半部的主花纹沟16的端部161连接。当然，为了达到本发明的技术效果，在这些倾斜花纹沟40上设有突起41是绝对必要的，所述突起41在将所有横向负载(平行于转动轴线)从圆周中央部分的一侧传递到同一部分的另一侧的同时，防止这些花纹沟关闭。在干燥地面上转弯操作和刹车的情况下，当地面在胎面的胎面表面上产生横向负载时，由于所述面之间的瞬时或几乎瞬时接触，所述中央圆周部分17在保持良好的横向刚度的同时，还可以享用额外的拐角，所述额外的拐角在积水路面上行驶时尤其有用。突起以不论胎面磨损情况如何始终保留的方式设置在由倾斜花纹沟40界定的壁上。

优选地，这些倾斜花纹沟40的宽度与附加花纹沟20的宽度相等，且其深度与附加花纹沟的深度相等。

图4示出了根据本发明的变型胎面花纹，其用于尺寸与图1中所使用的轮胎尺寸相同的轮胎所配备的胎面。而且，相同的附图标记代表相同的结构元件。在该变型中，附加花纹沟20仅仅经由第一端21通向主花纹沟15(或16)。第二端22与邻近的主花纹沟之间的距离H小于沿附加花纹沟的方向在两个主花纹沟之间测量的距离D3的50％，且在该示出的变型中，该距离H等于距离D3的20％。在该变型中，胎面的中央部分由主花纹沟和附加花纹沟界定，后者几乎延伸到另一个主花纹沟处。

本领域技术人员非常清楚，在不背离本发明的范围的情况下，可以在为了阐述本发明已描述和已示出的特定实施例的基础上进行各种修改。因此，例如，附加花纹沟的几何形状可以变化，从而赋予其曲线(或弯曲)结构而非直线结构，或者可以在第一附加花纹沟的轴向外侧加设更多的附加花纹沟。也可以在胎面的每个半部上设置主花纹沟，以使得它们的轴向内端与中央平面的距离并不均相等。

Claims (8)

1.一种设有花纹的轮胎胎面，所述花纹包括形成于中央平面X-X’的每一侧的胎面的每个半部上的多个主花纹沟（15，16），具有平均宽度L的这些主花纹沟（15，16）中的每一个沿轴向通向所述胎面的外侧，并且沿轴向向内一直延伸至与所述中央平面X-X’之间的距离在所述胎面的宽度TW的2.5%和10%之间，这些主花纹沟形成具有V形总体外观的花纹，并赋予所述胎面一个优选的行驶方向，以使得每个主花纹沟（15，16）的轴向最内端在同一主花纹沟的轴向最外端之前与路面接触，

所述胎面还包括多个附加花纹沟（20），这些附加花纹沟（20）中的每一个具有小于所述主花纹沟的平均宽度L的宽度l，并包括第一端和第二端（21，22），

连接所述第一端和第二端的平均方向与周向形成大于0度且至多等于20度的角度A，所述第二端（22）位于与所述中央平面X-X’相距距离D2处，所述距离D2大于所述中央平面X-X’与所述第一端（21）之间的距离D1，至少所述第一端或所述第二端通向主花纹沟，每个附加花纹沟（20）的轴向内端（21）、即最靠近所述中央平面X-X’的一端与赤道平面之间的距离D1大于所述主花纹沟的第一端与所述赤道平面之间的距离D0，所述距离D1小于所述胎面的宽度TW的18%，

所述主花纹沟和所述附加花纹沟界定出中央部分，所述中央部分沿周向延伸，并具有界定出多个麦穗状耳部的轴向相反端部，

其特征在于，每个附加花纹沟（20）的轴向最内端（21）在同一附加花纹沟的轴向最外端（22）之前与路面接触，

其特征还在于，包括多个麦穗状耳部的所述中央部分的横向剪切应力下的刚度等于或基本上等于具有类似几何形状但是没有切口的部分的横向剪切应力下的刚度。

2.根据权利要求1所述的胎面，其特征在于，形成于所述胎面的一个半部上的多个主花纹沟（15）与形成于所述胎面的另一半部上的多个主花纹沟（16）相比沿周向偏移。

3.根据权利要求1或2所述的胎面，其特征在于，所述附加花纹沟（20）与周向之间形成的角度A至少等于4度，且至多等于15度。

4.根据权利要求1或2所述的胎面，其特征在于，所述胎面还包括倾斜花纹沟（40），其连接所述胎面的一个半部的主花纹沟（15）和所述胎面的另一半部的主花纹沟（16），所述倾斜花纹沟（40）中的每一个在界定其的相对面上设有防止所述花纹沟在刹车时关闭的突起（41）。

5.一种设有花纹的轮胎胎面，所述花纹包括形成于中央平面X-X’的每一侧的胎面的每个半部上的多个主花纹沟（15，16），具有平均宽度L的这些主花纹沟（15，16）中的每一个沿轴向通向所述胎面的外侧，并且沿轴向向内一直延伸至与所述中央平面X-X’之间的距离在所述胎面的宽度TW的2.5%和10%之间，这些主花纹沟形成具有V形总体外观的花纹，并赋予所述胎面一个优选的行驶方向，以使得每个主花纹沟（15，16）的轴向最内端在同一主花纹沟的轴向最外端之前与路面接触，

所述胎面还包括多个附加花纹沟（20），这些附加花纹沟（20）中的每一个具有小于所述主花纹沟的平均宽度L的宽度l，并包括第一端和第二端（21，22），

连接所述第一端和第二端的平均方向与周向形成大于0度且至多等于20度的角度A，所述第二端（22）位于与所述中央平面X-X’相距距离D2处，所述距离D2大于所述中央平面X-X’与所述第一端（21）之间的距离D1，至少所述第一端或所述第二端通向主花纹沟，每个附加花纹沟（20）的轴向内端（21）、即最靠近所述中央平面X-X’的一端与赤道平面之间的距离D1大于所述主花纹沟的第一端与所述赤道平面之间的距离D0，所述距离D1小于所述胎面的宽度TW的18%，

所述附加花纹沟（20）的第二端（22）相对于主花纹沟位于距离H处，距离H大于0并小于沿所述附加花纹沟的方向在两个相继主花纹沟之间的距离D3的20%，

所述主花纹沟和所述附加花纹沟界定出中央部分，所述中央部分沿周向延伸，并具有界定出多个麦穗状耳部的轴向相反端部，

其特征在于，每个附加花纹沟（20）的轴向最内端（21）在同一附加花纹沟的轴向最外端（22）之前与路面接触，

其特征还在于，包括多个麦穗状耳部的所述中央部分的横向剪切应力下的刚度等于或基本上等于具有类似几何形状但是没有切口的部分的横向剪切应力下的刚度。

6.根据权利要求5所述的胎面，其特征在于，形成于所述胎面的一个半部上的多个主花纹沟（15）与形成于所述胎面的另一半部上的多个主花纹沟（16）相比沿周向偏移。

7.根据权利要求5或6所述的胎面，其特征在于，所述附加花纹沟（20）与周向之间形成的角度A至少等于4度，且至多等于15度。

8.根据权利要求5或6所述的胎面，其特征在于，所述胎面还包括倾斜花纹沟（40），其连接所述胎面的一个半部的主花纹沟（15）和所述胎面的另一半部的主花纹沟（16），所述倾斜花纹沟（40）中的每一个在界定其的相对面上设有防止所述花纹沟在刹车时关闭的突起（41）。

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