CN102256812A - 具有改进的排水容积的胎面 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轮胎胎面(1)，其具有胎面表面(10)、沿胎面本体叠置的至少两个磨损层(C1、C2、C3)，即具有第一磨损层(C1)和至少一个其他磨损层(C2、C3)，第一磨损层(C1)由每一个包括接触区域的多个凸起元件(21、22)形成，并至少包括周向花纹沟(20、20′)，当胎面为新的时，第一磨损层(C1)与路面接触，一旦第一层(C1)已完全磨耗后，所述至少一个其他磨损层(C2、C3)与路面接触，每个其他磨损层包括至少一个沿周向方向延伸的通道(30)，一旦到达所述磨损层时，每个通道(30)通向胎面表面，每个其他磨损层(C2、C3)包括沿周向分布的多个横向刀槽花纹(31)，每个横向刀槽花纹沿非周向的方向从涉及的层通道(30)延伸，以完全或部分地通向至少一个其他周向花纹沟(20、20′)，而不论所述其他磨损层的磨损程度如何。

Description

具有改进的排水容积的胎面

技术领域

本发明涉及轮胎胎面带(胎面胶或胎冠)领域，更具体地说，本发明涉及用于重型货车型车辆的轮胎胎面带，这些胎面带具有几何形状随着磨损程度而变化的胎面表面。本发明还涉及一种用于模制这种胎面的模具。

背景技术

轮胎胎面带在轮胎外侧沿周向延伸，从而提供轮胎与路面之间的接触。在接触印痕中出现轮胎胎面带与路面之间的接触。胎面带具有提供足够抓地性的作用，以防止轮胎打滑，这种打滑可在加速、制动或转弯时出现。轮胎胎面带包括诸如肋状物或块状物的凸起元件，这些凸起元件由花纹沟(即平均宽度超过2毫米的切口)限定。此外，这些凸起元件可设有刀槽花纹，即宽度最多等于2毫米的切口。这些刀槽花纹的作用是形成附加的边缘，并且同时维持大量橡胶混合物。这些刀槽花纹可以呈阻止型，也就是说，可以在限定它们的相对壁上具有限制这些壁的相对运动的构件。

每个轮胎制造商寻求解决的一个问题是增大在必须更换轮胎之前轮胎胎面带可行驶覆盖的距离。一个解决方案是增大胎面带的厚度；虽然这种增大是在正确方向上的一步，因为它提供了可被磨损的更多材料，也观察到明显的滞后损耗增加以及滚动阻力增加(即在轮胎向前滚动时轮胎消耗的能量)。因此，更需要减小轮胎胎面带的厚度，因为这具有增大胎面带的刚度并因而减少滞后热损耗的效果。在此替代方法中，可使用具有更佳磨损性能的橡胶基混合物。减小胎面带的厚度可允许使用具有更高滞后性的橡胶混合物。

轮胎制造通常面临的另一个问题在于，在轮胎整个工作寿命期间维持轮胎性能，也就是说，不论胎面带磨损程度如何均维持轮胎性能。通常，在湿路面上行驶时确保良好排水所需的花纹沟的中空容积随着胎面磨损而降低。本发明的一个目的在于获得一种胎面带，该胎面带在部分磨损后的抓地性能得以维持，同时确保此胎维持低滚动阻力和良好的磨损性能。

因此，需要一种轮胎胎面带，其在部分磨损后包括大量切口，但是无论其磨损程度如何并且明显在新条件下均不会损害轮胎性能。

发明内容

本发明由具有与路面接触的胎面表面的轮胎胎面带组成，该胎面带包括沿胎面厚度叠置的至少两个磨损层，每个磨损层具有厚度。在新条件下，该胎面带具有：

-由每一个均包括接触表面的多个凸起元件形成的第一磨损层，该第一层至少包括周向总定向的花纹沟，当胎面为新的时，该第一层用于与路面接触，直至与该磨损层的厚度对应的磨损程度，

-在第一层已完全磨耗后开始与路面接触的至少一个其他磨损层，该至少一个其他磨损层包括至少一个沿周向总方向延伸的通道，一旦在其前面的磨损层已被完全磨耗后到达所述磨损层时，该至少一个通道开通至胎面表面。

该胎面带使得与第一磨损层不同的每个磨损层进一步包括沿周向分布的多个横向刀槽花纹，每个横向刀槽花纹沿非周向的方向从所涉及的层的通道延伸，以完全或部分地通向至少一个其他周向定向的通道或花纹沟，并且不论所述其他磨损层的磨损程度如何均如此。

因而，新条件下的纵向花纹沟的深度可减小，从而使得在部分磨损已磨耗第一磨损层后出现新花纹沟，同时导致在新磨损层中出现横向刀槽花纹。这于是明显限制胎面的可压缩性，且相应限制新条件下胎面中的能量耗散，尤其因为刀槽花纹在新条件下不开通至胎面表面而仅在部分磨损后出现，以在其第二使用阶段向胎面提供令人满意的牵引力。

以下情况也是必要的，即，每个新横向刀槽花纹应通向另一花纹沟，以实现位于该刀槽花纹的每一侧的胎面带元件之间的机械去耦。此原因在于防止离开接触印痕的元件部分带走位于刀槽花纹的另一侧的相同元件的部分。

在有利的替代形式中，每个磨损层的最大排水容积至少等于第一磨损层的最大排水容积的60％，即新条件下的胎面带的排水容积的60％。通过将标称条件下的接触印痕的平均长度乘以在所涉及的磨损层中开通至胎面表面的花纹沟的横截面积之和来评估磨损层的最大排水容积。

在本发明的改进形式中，胎面带的第一磨损层进一步包括多个孔，当胎面在新条件下时，每个孔通向胎面表面，且通向在第一磨损层之后的内部磨损层的通道。每个孔具有主横截面尺寸，所述尺寸至少等于孔通向的通道的横向尺寸的30％，更优选至少等于50％。这里的孔的主横截面尺寸在孔具有圆形横截面时指其直径、在孔的横截面为椭圆形时指其长轴和短轴、或者在孔具有矩形横截面时指其宽度和长度。

优选地，选择通向通道的孔的数目，以使得在胎面带与路面接触的区域中存在多个孔。有利地，该数目使得两个相继孔之间的间隔小于或等于接触印痕的平均长度的五分之一。针对与使用设有该胎面带的轮胎的标称条件(这些条件特别由ETRTO提供)对应的压力和负载条件确定接触印痕的平均长度。这些孔的存在具有以下优点，即，既通过使它通风而降低胎面温度，又可以一旦在直接位于其上方的磨损层(即位于含有通道的磨损层与胎面带的胎面表面之间)已完全磨耗时更好地露出新花纹沟。确实已发现，新花纹沟从通道露出的方式可通过存在孔而改善，这些孔在先前层已磨耗后首先开始与路面接触的限界通道的部分上形成各种不连续部。

有利地，每个孔在通向所述通道的至少一个横向刀槽花纹开始的点处通向通道。

附图说明

根据下文参照附图给出的描述将显现出本发明的其他特征和优点，附图通过非限制性的实例示出了本发明主题的一些实施例。

图1是根据本发明的胎面带的部分视图，其中沿其厚度包括两个磨损层；

图2是在图1示出的胎面带的II-II剖面视图；

图3是当已到达图1所示的胎面带的第二磨损层时胎面表面的平面图；

图4是本发明的替代形式的视图，其包括将每个通道连接(连通)至新条件下的胎面表面的多个孔；

图5是图4所示的替代形式的剖视图；

图6示出了根据本发明的胎面带的替代形式，其中沿其厚度包括三个磨损层；

图7示出了根据本发明的胎面另一替代形式的胎面表面的视图，其中刀槽花纹开通至所述表面；

图8是图7所示的胎面的VIII-VIII剖面视图。

定义：

-轮胎赤道平面是垂直于轮胎的旋转轴线的平面，且该平面将所述轮胎分成两半轮胎。该赤道平面特别包含在径向上距离旋转轴线最远的轮胎上的点。

-当第一点与旋转轴线的距离比第二点与旋转轴线的距离更大时，第一点被称为径向上位于第二点外侧。

-穿过轮胎的子午线剖面是在包含轮胎的旋转轴线的平面中形成的穿过轮胎的剖面。

-本文的周向意味着在所有点处与圆心在旋转轴线上的圆相切的方向。

-本文的径向意味着与旋转轴线垂直的方向。

-本文的轴向或横向意味着与径向垂直且与轮胎的旋转轴线平行的方向。

具体实施方式

为便于阅读，当附图标记指示具有相同结构并执行相同功能的元件时，对下文描述的所有替代形式使用同一个附图标记。

图1示出了根据本发明构造的胎面带1的部分视图。该胎面1包括由三个主花纹沟20形成的胎面图案，这些花纹沟20沿周向定向且限定中间肋状物22以及沿轴向位于这些中间肋状物的每一侧的边缘肋状物21，这些花纹沟开通至用于在行驶过程中与路面接触的胎面表面10。这里描述的胎面1对应于在未磨损的新条件下的胎面。在此条件下，所有花纹沟具有相同的深度P20和宽度L20，其对于在下雨条件下存在于路面上的水特别有用。在此第一幅图中也可看到存在两个中间肋状物22中沿周向定向的通道30；另外，这些通道与开口向花纹沟20中的刀槽花纹31交叉。

图2示出了沿图1所示的胎面带的胎面表面10上的线II-II剖开的剖面上截得的截面。在此横截面中，可以看到通道30与新条件下的胎面表面的距离为H1：此厚度H1限定第一磨损层，其中仅存在花纹沟20且仅花纹沟20工作。通道30具有沿胎面厚度方向测量得到的高度H2：此高度H2限定第二磨损层C2，其同时使用主花纹沟20和新花纹沟，一旦胎面磨损程度至少等于高度H1，便会形成新花纹沟。

同样也可在每个通道的每一侧看到刀槽花纹，所述刀槽花纹延伸远至花纹沟20。因而，当磨损程度达到第二磨损层C2时，即当第一磨损层C1已完全磨耗后，通道形成补充花纹沟20的新花纹沟。这样，与路面接触的花纹沟区域显著增大，同时重新获得基本上等于新条件下的容积的花纹沟容积。此外，仅在第二磨损层中存在横向刀槽花纹31使得可以使胎面在其初始条件下具有高的总刚度，这有助于减小变形而引发的滞后损耗，同时，产生当第二磨损层与路面工作接触时位于这些刀槽花纹的每一侧的新肋状物的部分之间的机械去耦。

图3是当胎面带的第二磨损层开始工作时新胎面表面10′的平面图。每个肋状物22由新肋状物22′和22″替换，这些新肋状物限定通过开通至新胎面表面10′的通道30形成的花纹沟。在图3中可看到，这些新肋状物在周向上具有由于存在通向花纹沟20和通道30的刀槽花纹而形成的不连续部；因为存在多个永久接触的刀槽花纹，这些不连续部提供沿周向位于每个刀槽花纹的每一侧的同一个新肋状物22′和22″的那些部分之间的机械去耦。

图2示出了开通至新条件下的胎面带的胎面表面10的花纹沟20，且所有花纹沟20具有相同宽度L20和相同深度P20。该深度P20基本上等于第一和第二磨损层C1和C2的各自高度H1与H2之和。在此特定情况下，第一磨损层的排水容积等于每个周向花纹沟20提供的排水容积的三倍。每个花纹沟20的容积基本上与图中平面中所述花纹沟的横截面面积成比例。当此第一磨损层已磨耗时，即当第二磨损层出现时，排水容积处于基本上等于新条件下第一磨损层的容积75％的水平。此排水容积通过将通道30形成的新花纹沟的容积与三个剩余深度H2的周向花纹沟20的排水容积相加而获得。

在图4和5所示的替代形式中，通过与图1至3的替代形式相比较已经引入了新元件，这是存在圆柱形和圆形横截面的孔，这些孔开通至新条件下的胎面带的胎面表面，且穿过第一磨损层，以通向通道30。

这些孔具有至少等于通道30的宽度L30的30％的直径。在此特别情况下，此直径等于宽度L30。这里这些孔沿径向定向，但是本领域技术人员在需要时可改变其角度。每个孔的横截面形状也可呈椭圆形；有利地，椭圆的长轴可沿周向定向。

借助足够数目的这些孔，即以小于在设有该胎面的轮胎的标称条件下获得的接触印痕的长度的五分之一的间隔P隔开的孔，随着胎面带磨损，新花纹沟的构型得到显著改善。如在描述的实例中那样，有利地，这些孔与将通道连接至其他通道或连接至花纹沟的刀槽花纹的位置重合。

就上文已描述的两个替代形式而言，可通过以与针对磨损轮胎的胎面翻新相同的方式使用一个模具模制各花纹沟、通道和刀槽花纹而执行模制，其中所述模具在所述胎面结合至轮胎坯件上之前模制胎面的径向外表面和径向内表面。

在图6中示出了根据本发明的胎面带的另一替代形式的剖面。在此剖面中，可看到，胎面带包括三个磨损层C1、C2、C3，其分别从可在新条件下的胎面上看到的第一磨损层C1开始。这些磨损层具有各自的厚度H1、H2、H3，所述厚度从第一磨损层至距离胎面内侧最远的最后一个磨损层增加。当胎面是新的时，仅深度P20的花纹沟20以及另一花纹沟20′开通至胎面表面10，花纹沟20′的深度P20′基本上等于第一磨损层C1的厚度H1。

在此花纹沟P20′的径向内侧形成具有长度L30′和深度P30′的通道30′，该深度P30′基本上等于第三磨损层C3的厚度。在花纹沟20′与通道30′之间形成多个孔40′，所述孔通向花纹沟P20′以及通道30′。

在花纹沟20与花纹沟20′之间沿轴向可以看到具有深度P30和宽度L30的通道30，每个通道在深度上通过Z字形刀槽花纹31设置在每一侧，且在一侧通向所述花纹沟20，而在另一侧部分通向花纹沟20′且部分通向通道30′。通道30设有孔40，所述孔40使通道30径向向外延伸至第一磨损层C1。

在花纹沟20′下形成的通道30′的每一侧设有在深度上的多个Z字形刀槽花纹31′，这些刀槽花纹31′通向通道30。

具有高度H2的第二磨损层C2形成于通道30的最外面部分与位于花纹沟20′径向下方的通道30′的最外面部分之间。

图7和8中示出的最后一个替代形式与图6中的替代形式非常相似，其中至少一个差异在于，刀槽花纹31延伸远至新条件下的胎面带的胎面表面。在此替代形式中，不同于第一磨损层的磨损层的横向刀槽花纹通过补充刀槽花纹延伸，所述补充刀槽花纹穿过至少一个其他磨损层。该胎面带装配至315/70R22.5尺寸的轮胎；标称使用条件是8巴的充气压力以及3000daN的装载负载。在这些标称条件下，接触印痕的平均长度等于200毫米。

如作为新条件下的胎面带的胎面表面20的平面图的图7中可看到，三个周向花纹沟20、20′限定形成胎面的轴向边缘以及沿轴向位于边缘肋状物之间的肋状物22的花纹沟21。在此图7中，可看到，多个孔40形成在每个中间肋状物22上，这些孔通过刀槽花纹31在每一侧沿轴向延伸，这些刀槽花纹31在胎面表面10上的线倾斜成使得它们形成V形。在此特定情况下，中间肋状物22的刀槽花纹31形成V形，其沿相反方向指向由另一中间肋状物的刀槽花纹形成的V形。在基本上位于胎面带的中间平面中的花纹沟20′的底部，可看到圆柱形孔40′。当在胎面表面上观察时，刀槽花纹31、31′在此情形下形成的角度相对于横向(即设有胎面的轮胎的旋转轴线的方向)为30度。

另外，孔40、40′在每个肋状物22上相互连接(或连通)，且在花纹沟20′的底部分别通过附加Z字形刀槽花纹50、50′相互连接。这些刀槽花纹50、50′在胎面内侧分别通向通道30和30′。在此情况下，第一磨损层C1在其整个高度上设有周向定向的刀槽花纹(或者，且等同地，纵向定向刀槽花纹)，所述刀槽花纹开通至当胎面处于新条件下时的胎面表面且延伸远至下一磨损层，以开通至此下一层的通道。这些附加刀槽花纹50、50′增强了孔(40)所提供的有益效果，因此当在磨损后的胎面表面处出现磨损层C2和C3时，它们连接在一起，以更好地形成新花纹沟。

图8是在剖面平面中穿过此胎面的横截面，其中，图7中的剖面线沿着线VIII-VIII。该图8示出了与图6中基本相同的横截面，除了刀槽花纹31也开通至新条件下的胎面表面以外。此外，刀槽花纹31′形成于沿轴向位于每一侧的刀槽花纹31的连续部中。通过这种配置，易于通过在设有适合模制花纹沟、刀槽花纹和下方通道的凸起元件的模具中模制胎面而模制该胎面。

无论是否考虑到肋状物，孔之间的间隔P等于25毫米(在此情况下，也是横向刀槽花纹之间的间隔)。在肋状物22中形成的孔具有圆形横截面且直径为4毫米。花纹沟20的宽度L20等于6毫米，其深度P20等于15毫米，通道30的宽度L30等于5毫米，通道30′的宽度L30′等于8毫米(此宽度L30′等于在径向上位于通道30′的外侧的花纹沟20′的宽度)。这三个磨损层的厚度H1、H2、H3均等于5毫米。针对接触印痕计算的新条件下的胎面带的排水容积基本上等于44立方厘米。针对相同的接触印痕的平均长度计算的在第一磨损层C1已磨耗后且在出现第二磨损层C1的情况下的胎面带的排水容积基本上等于44立方厘米。针对相同的接触印痕的平均长度计算的在第二磨损层C2已磨耗后且在出现第三磨损层C3的情况下的胎面带的排水容积基本上等于30立方厘米。

可以看到，借助于本发明的胎面带，可以降低新条件下的排水容积，同时当然仍具有充分容积以实现在湿地上行驶时的良好排水性能。与传统胎面带相比，这种降低使得可以具有更刚硬的胎面。此外，每个新磨损层存在新花纹沟意味着在相同程度的磨损后与传统胎面带相比可以保持高排水容积。在此特别情形下，第二层的排水容积等于新条件下的排水容积，而如果与现有技术中的胎面带排水容积相比，第三层的排水容积保持在相对高的水平，因为此排水容积等于新条件下的排水容积的68％。

有利地，磨损层中的横向刀槽花纹是至少沿一个方向阻断的刀槽花纹，例如在深度方向或若干不同方向上具有Z字形或起伏的刀槽花纹，例如在刀槽花纹的深度方向和长度方向上的双Z字形或双起伏。

在本文未描述的另一替代形式中，至少一些横向刀槽花纹通过加宽部分在胎面内侧延伸，所述加宽部分形成在两端均开口的横向总定向的通道。

本发明不限于本文描述和描绘的实例，且在并偏离其范围的情况下可对其进行多种修改。

Claims (9)

1.轮胎胎面带(1)，其具有与路面接触的胎面表面(10)，所述胎面带包括沿所述胎面的厚度叠置的至少两个磨损层(C1、C2、C3)，所述胎面带(1)具有第一磨损层(C1)和至少一个其他磨损层(C2、C3)，所述第一磨损层(C1)由每个均包括接触表面的多个凸起元件(21、22)形成，所述第一层至少包括具有周向总定向的花纹沟(20、20′)，所述第一层用于当所述胎面为新的时与所述路面接触，在所述第一层(C1)已完全磨耗后每个其他磨损层(C2、C3)开始与所述路面接触，所述其他磨损层包括至少一个沿周向总方向延伸的通道(30)，一旦在其之前的磨损层已被完全磨耗后而到达所述磨损层，所述至少一个通道(30)开通至所述胎面表面，所述胎面带的特征在于，与所述第一磨损层(C1)不同的每个磨损层(C2、C3)包括沿周向分布的多个横向刀槽花纹(31)，每个横向刀槽花纹沿非周向的方向从涉及的层的通道(30)延伸，以完全或部分地通向至少一个其他周向定向的通道或花纹沟，并且不论所述其他磨损层的磨损程度如何均如此。

2.如权利要求1所述的胎面带(1)，其特征在于，所述第一磨损层(C1)包括多个孔(40)，每个孔开通至当所述胎面处于新胎面条件时的胎面表面(10)，且通向在所述第一磨损层(C1)之后的内部磨损层(C2)的通道(30)，每个孔(40)具有主横截面尺寸，其至少等于所述孔通向的通道(30)的横向尺寸的30％。

3.如权利要求2所述的胎面带，其特征在于，每个孔(40)在通向所述通道的至少一个横向刀槽花纹(31)开始时的点处通向通道(30)。

4.如权利要求2或3所述的胎面带，其特征在于，两个相继孔之间的间隔(P)小于或等于接触印痕的平均长度的五分之一。

5.如权利要求1至4中任一项所述的胎面带，其特征在于，所述第一磨损层(C1)设有一个纵向定向的刀槽花纹(50)，所述刀槽花纹(50)开通至当所述胎面处于新胎面条件时的所述胎面表面(10)且延伸远至下一磨损层(C2)，以通向此下一层的通道(30)，所述纵向定向的刀槽花纹(50)将所述孔(40)连接在一起。

6.如权利要求1至5之一所述的胎面带，其特征在于，所述磨损层的横向刀槽花纹是沿至少一个方向阻断的刀槽花纹。

7.如权利要求1至6中任一项所述的胎面带，其特征在于，与所述第一磨损层不同的磨损层中的横向刀槽花纹由穿过至少一个其他磨损层的补充刀槽花纹延伸。

8.如权利要求1至7之一所述的胎面带，其特征在于，所述横向刀槽花纹中的至少一些由加宽部分在所述胎面内侧延伸，所述加宽部分形成在两端均开口的横向总定向通道。

9.如权利要求1至8之一所述的胎面带，其特征在于，每个磨损层的最大排水容积至少等于所述第一磨损层的最大排水容积的60％，即新条件下的胎面带的排水容积的60％。

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