CN102548777B - 具有改善的刚性的轮胎胎面 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种包括至少两个磨耗层的胎面(10)，该胎面设有至少一个连续凹槽(2)，所述连续凹槽(2)包括在原始状态下通到行驶表面的多个外腔(21)和在原始状态下径向上完全位于行驶表面内的多个内腔(22)，连续凹槽(2)的每个外腔(21)通过连接通道(23)连接到同一个凹槽的至少两个内腔(22)，从而确保所述内腔和外腔之间的连续性，所述胎面还包括在原始状态下通到胎面的滚动表面的多个切口(30)，所述切口中的每个切口将同一个凹槽的两个相继的外腔、至少两个连接通道以及至少一个内腔连接起来。

Description

具有改善的刚性的轮胎胎面

技术领域

本发明涉及轮胎胎面，更特别地涉及这些胎面的胎面花纹块以及涉及设有这种胎面的轮胎，所述轮胎具有更持久耐用的能力，以在雨天中清除路面上的地面水，且这些胎面在磨耗速率方面并没有受到损害。

背景技术

公知的是，轮胎在潮湿天气行驶条件下的使用需要尽可能快地清除轮胎与路面之间的接触区域的水，以确保轮胎的制造材料与该路面接触。在轮胎之前未被推动的任何水流入或部分被形成在轮胎胎面中的凹槽和切口收集。

定义：

胎面的胎面花纹块在此是指用于与路面接触的那部分胎面的几何形状，该胎面花纹块由彼此通过切割部(凹槽、切口、井眼、腔)限界分离的凸出元件形成。

凹槽在此是指，通到与路面接触的胎面表面的空腔，该空腔具有适于在轮胎的额定使用条件下使限界出空腔的材料壁绝不彼此接触的平均宽度。凹槽在横截面和它们沿着胎面表面所沿循的线可具有任何形状，且可以任何方向定向。凹槽沿着胎面表面沿循的线在此是指，由所述表面上的所述凹槽形成的边缘所沿循的平均几何线。凹槽可具有这样的端部，该端部向着胎面的外侧敞开或可选地在圆周方向上是连续的。

切口在此是指具有小的平均宽度的细缝，使得在某些负载条件下，限界切口的材料壁可至少部分在通过接触面的过程中彼此接触。

在本描述中，术语“径向”或“径向地”用于表示这种方向：当在轮胎上考虑时，它是与轮胎的转动轴线垂直的方向，而单独在胎面上考虑时，它与所述胎面的厚度方向对应。而且，术语“周向”用于表示与以轮胎的转动轴线为中心的圆相切的方向。该方向与胎面的纵向对应，该胎面在它结合到轮胎中之前以扁平条带的方式形成。

胎面中的空腔(或腔)的总容积等于在原始状态下可或不可通到胎面的胎面表面的所有空腔的容积的总和。这些空腔中的一些可在胎面已经部分磨耗之后敞开而通到接触面。

胎面的总体积等于在轮胎必须被取下(或为了翻新它或将它更换为新轮胎)之前的行驶过程中可能磨掉的材料的总体积与空腔的总容积之和。

胎面的总厚度E与在行驶过程中要被磨掉的材料的厚度对应。根据惯例，该总厚度E不考虑为了在重新形成凹槽的操作中可被再次切出凹槽而可能提供的任何厚度。该总厚度E在原始轮胎上在胎面表面与磨耗标志的外表面之间测量。在轮胎的胎冠加强层与该总厚度E径向之间，通常具有胎面的附加厚度E*。

对于用于重型货车的转向轴或承载轴的轮胎，这些轮胎的胎面通常设有与深度等于胎面的总厚度的周向(或甚至纵向)凹槽(该总厚度不考虑为允许重新切出凹槽而可能提供的任何厚度)。该凹槽深度通常在用于这种轴的轮胎上为13-18mm。但对于用于受驱轴的轮胎，凹槽的深度可为24mm那么深。从而，可获得一种胎面，该胎面在清除路面上的任何水方面始终比称作安全性能的最小性能更好地执行，而不管胎面磨耗的水平如何。

对于现有技术的轮胎，空腔的总容积通常为在行驶过程中要磨掉的胎面的总体积(总体积与要加上空腔的所述总容积的材料的体积对应)的15-25％。

而且，发现这些轮胎在接触面中具有空腔的有效容积Ve，该有效容积Ve在原始状态下相对较高(“有效”在此是指潜在地能够被路面上的液体充填)。对于315/70R 22.5尺寸的轮胎，在接触面中通到胎面表面的空腔的该容积平均为100cm³左右。在接触面中通到胎面表面的空腔的有效容积Ve在轮胎处于ETRTO标准定义的其额定充气和静态负载条件下计算。

尽管凹槽或更具体地讲为腔对于清除接触面中的水是至关重要的，但胎面材料的最终减少可对该胎面的磨耗性能具有明显不利的影响，因此由于磨耗率的增大而会减少轮胎的使用寿命。其他轮胎性能方面也可受到有害的影响，特别是操纵、路面噪声和滚动阻力性能方面。还发现，被形成为使它们具有等于要磨掉的胎面的高度的工作高度的这些凹槽可能是长期问题的原因。在某些行驶状态下，异物例如石头可塞入这些凹槽中和攻击这些凹槽的底部而使得在橡胶中出现裂缝。

因此，在胎面上产生多个凹槽具有以下不足：对于给定宽度的胎面，减少了胎面材料的量，因此由于磨耗率的增大而降低了轮胎的使用寿命。

而且，凹槽降低压缩和剪切刚度，因为与由切口限界的部分相比，这些凹槽限界出对压缩变形更敏感的材料部分。这是因为在切口的情况下，限界出这些切口的材料壁至少在接触面中能够彼此接触。凹槽出现位置处的刚度的上述降低导致变形的增大，并使胎面的磨耗性能降低：对于低的确定的行驶距离，观察到较大的磨耗(这与胎面的磨耗率的增大对应)。而且，还观察到滚动阻力的增大，因此，由于与构成胎面的材料的变形循环相关的迟滞损失的增大而会使配备这种轮胎的车辆的燃料消耗增大。

发明内容

本发明的目的是提供一种设有凹槽和切口的胎面，所述胎面能够具有与水清除的最小安全性能相同或更好的性能，而不管胎面磨耗的水平均可如此，同时明显地改善磨耗的使用寿命方面的性能，降低了滚动阻力，改善了胎面承受攻击的能力。

为了实现该目的，提供了一种总厚度为E的轮胎胎面，其具有用于与路面接触的胎面表面，该胎面在其厚度内包括至少两个磨耗层，即至少包括第一和第二磨耗层。第一层是当轮胎崭新时最接近外侧的层，且首先与路面接触。而且，该胎面包括至少一个连续凹槽，所述连续凹槽由在原始状态下通到胎面表面的多个外腔和在原始状态下径向上完全位于胎面表面内的多个内腔形成。

在该应用中，磨耗层是指，胎面的与所述磨耗层中的凹槽的最大深度相关的那部分。磨耗层的厚度小于胎面的总厚度且等于该磨耗层中存在的凹槽或腔的最大深度。本发明的胎面包括至少两个磨耗层，所述磨耗层的凹槽或腔中的一些仅形成在所述层中的一个层中。当然，可以且甚至有利的是，在该结构下，每个磨耗层在之前的磨耗层完全磨耗掉之前开始起作用；在这种情况下，在至少两个磨耗层之间存在重叠。磨耗层在形成在该层内的腔或凹槽通到与路面接触的轮胎的胎面表面时变得有效，以清除湿润天气下的所述路面上的水。第一磨耗层与在原始状态下胎面的径向最接近外侧的那部分对应。

第一磨耗层在原始状态下在胎面的厚度中从胎面表面延伸到外腔的径向最内点。“径向最内”应理解为在原始状态下最远离胎面表面的点。

在该第一磨耗层之后，具有另一磨耗层，所述另一磨耗层被限定为在胎面的厚度中延伸到所述另一磨耗层的内腔的径向最内点。该层从内腔的径向最外点延伸。

外腔具有小于胎面的总厚度E的平均深度P1，平均长度L1，和处于与胎面表面垂直的剖面上的横截面积S1(这些优选布置适用于本申请中描述的所有变型)。

内腔具有小于胎面的总厚度E的平均高度P2(该高度在限界出所述内腔的壁的径向最外点与径向最内点之间测量)，平均长度L2，和横截面积S2(这些优选布置适用于本申请中描述的所有变型)。

同一个连续凹槽的所有这些腔使得：内腔和外腔的平均长度之差至多等于最长平均长度的20％(即，0.8≤L1/L2≤1.2)，且内腔和外腔的平均横截面积之差至多等于最大平均面积的20％(即，0.8≤S1/S2≤1.2)。

而且，连续凹槽的每个外腔通过连接通道连接到同一凹槽的至少两个内腔，所述连接通道在所述内腔与所述外腔之间提供连续性。每个连接通道具有两个端部，所述两个端部中的一个连接到内腔，另一个连接到外腔；每个连接通道具有这样的横截面(在与凹槽的总体方向垂直的剖面上)，所述横截面的面积相应地等于通过该连接通道连接的内腔和外腔的横截面积。

该胎面还包括在原始状态下通到胎面的胎面表面的多个切口，所述切口中的每个切口将同一个凹槽的两个相继外腔、至少两个连接通道以及至少一个内腔连接起来。

由于存在这些连接通道，可确保水从同一凹槽的外腔循环到内腔，从而更好地清除接触面中的水，同时降低流体动压头损失。

每层具有至多等于胎面的总厚度E的75％的厚度(每个磨耗层包括对它是特定的凹槽或腔，且这些凹槽或腔不会整体地形成在其他一些层中)。

有利地，胎面的位于每个内腔的径向外侧的厚度大于胎面的总厚度E的25％。

外腔和内腔优选具有至多等于胎面的总厚度E的75％的平均深度。

由于该胎面结构，使空腔获得适合于令人满意地清除水、同时在原始状态下限制胎面的刚度的降低的容积，该空腔的容积在第一使用阶段由外腔形成，然后在另一使用阶段仅由内腔形成，这些内腔和外腔通过连接通道彼此连接。根据本发明的凹槽可好比在原始状态规律地和不连续地通到胎面的胎面表面的连续凹槽。该凹槽可采用在原始状态下与胎面表面相贯的总体波形形状。内腔的径向外侧和外腔的径向内侧存在橡胶材料，这增大了胎面的刚度、特别是在压缩方面的刚度。

通过在原始状态下降低表面处的空腔的水平，根据本发明的胎面还具有对石头的卡入不太敏感的优点，因此，对因石头进入橡胶材料中而使凹槽的底部裂开具有更好的抵抗作用。在此，表面处的空腔的水平是指，在胎面表面上敞口的外腔的表面面积与所述胎面的总的表面面积之比。同一个凹槽的内腔在原始状态下不通到胎面表面有效地使得，可减小原始状态下的空腔的水平，同时凹槽中具有有效的水清除作用。

优选地，根据本发明的胎面使得：内腔设置在胎面的厚度内，以在胎面部分磨耗时变成向着外侧敞开，该部分磨耗小于第一磨耗层中的总磨耗量。较小的部分磨耗是指，由于磨耗而使胎面的厚度减小量小于与第一层中的磨耗对应的厚度减小量，即小于与外腔的消失对应的厚度减小量。也就是说，在该有利的结构中，磨耗层之间的重叠距离是正值。

优选地，磨耗层之间的所述重叠距离小于第一腔的深度P1的一半。

该变型具有以下优点：确保用于清除接触面中出现的水的空腔的工作容积接近恒定，不管胎面磨耗水平如何。

优选地，根据本发明的胎面使得：将同一个凹槽的外腔连接到内腔的每个连接通道具有大于零、小于外腔的周向长度L1的长度Li。(Li表示外腔的一端与内腔的一端之间在圆周方向上的最短距离)。优选地，每个连接通道的长度Li大于零且至多等于L1的50％。

在本发明的一个变型中，胎面使得：同一个凹槽的两个相继的磨耗层的内腔和外腔在胎面的厚度方向上(完全地或部分地)不重叠，即，它们在凹槽的总体方向上完全彼此偏错。凹槽的总体方向与在湿路面上行驶时凹槽允许水流动的方向对应；该方向通常与凹槽的最大尺寸的方向对应。

内腔和外腔在厚度内(完全地或部分地)不重叠的该变型具有以下优点：水从外腔流到内腔所沿循的路径中的流体动压头损失被最小化。在外腔和内腔的完全或部分重叠或交叠的情况下，这意味着外腔的一端位于内腔的一端以外，这虽然仍处于本发明的范围内，但从水如何流过凹槽的方面看，是不太有益的。

根据本发明的一个有利的实施例，空腔的总容积至少等于胎面的总体积V的7％、至多等于胎面的总体积V的12％。

根据本发明的一个有利的实施例，每个磨耗层的空腔(在负载状态下)的有效容积Ve满足以下关系：

0.4Se＜Ve＜0.8Se

其中，0.4和0.8是以毫米表示的高度，Se是在额定负载和压力下在静态条件下测量的胎面的接触面的外轮廓所限界出的表面积(以mm²表示)，其中，轮胎被装配到推荐轮辋上。

0.4mm和0.8mm的高度与在潮湿天气下可出现在路面上的必须清除的水的平均深度对应，以在胎面与路面之间保持良好的接触。这些平均高度与表面积Se的乘积-所述表面积由胎面在相同路面上的接触面的轮廓确定，且以mm²表示(在此考虑了与通到胎面表面上的腔对应的表面积)-表示腔的有效容积Ve(在负载状态下)。如果该容积Ve小于Se的0.4倍，不足以获得令人满意的水清除效果。如果该容积Ve大于Se的0.8倍，则从获得合适的胎面刚度角度看，它是过大的。

接触面中的空腔的有效容积Ve影响将水从胎面与路面接触的接触面排走的效果。

特别是为了增大接触面中的胎面的表面处的空腔的水平(原始状态下通到胎面的胎面表面的空腔的表面积与接触面的总表面积之比)，胎面具有包括多对外腔的至少一个凹槽，每个外腔通过连接通道延伸，这些连接通道通到同一个内腔中。该内腔的容积与外腔的容积相比可明显减小或本领域的技术人员可根据期望性能和根据相应的轮胎进行调整。

在另一变型中，空腔的有效容积Ve随胎面的磨耗水平增大而增大，因此从一个磨耗层到下一个磨耗层增大。

在另一变型中，根据本发明的胎面包括这样的至少一个凹槽，所述凹槽的外腔在两端均通过两个连接通道延伸，这些连接通道分别通到单独的内腔中。而且，每个内腔以及将该内腔连接到两个外腔的连接通道通过切口在原始状态下向着胎面的胎面表面径向延伸，以便使根据本发明的胎面可被模制和脱模。

对包括两个磨耗层的胎面描述的那些内容可容易地适用于大于两个的多个磨耗层、特别是三个磨耗层的情况。在这种变型中，根据本发明的胎面包括位于第三磨耗层中的附加腔，所述第三磨耗层在第二磨耗层的径向内侧延伸。这些附加腔通过附加连接通道连接到第二磨耗层的内腔。这些附加腔确定第三磨耗水平，且在胎面实际上已磨掉第二腔之后通到胎面表面。该变型的一种应用对具有非常厚的胎面的轮胎是特别有利的。

构成本发明的主题的由通过连接通道连接的相继布置的外腔和内腔形成的连续凹槽可沿着胎面或沿着轮胎以任何方向定向(即，相对于这些方向中的一个或其它方向纵向地或横向地或倾斜地定向)。

有利地，根据本发明的凹槽大致沿与胎面的最大尺寸对应的方向指向：当该胎面装配到轮胎上时，该方向或是胎面的纵向方向或是圆周方向。

在一个特别有利的变型中，根据本发明的胎面包括位于第一方向上的根据本发明的多个第一连续凹槽和位于与第一方向相交的第二方向上的根据本发明的多个第二连续凹槽，以形成交叉网格布置的凹槽。有利地，根据本发明的这些多个第一和多个第二凹槽以这种方式设置：这些第一和第二多个凹槽的内腔互连，以提高交叉网格效果。互连是指，流体可在两种多个凹槽的各个内腔之间循环。

在一个有利的变型中，根据本发明的胎面包括处于第一方向上的根据本发明的多个第一凹槽和处于与第一方向相交的第二方向上的根据本发明的多个第二凹槽，以形成十字交叉网格布置的连续凹槽。根据本发明的这些多个第一和多个第二凹槽可以这种方式设置：这些多个第一和多个第二凹槽的内腔位于不同的深度处，以便在这种情况下获得这样一种空腔的水平，所述空腔的水平保持大致恒定，不管胎面磨耗水平如何。空腔的水平是指，相应胎面表面上的空腔的表面积与相应磨耗水平下的胎面的总表面积之比。内腔、即使它们连接到外腔，也不被考虑到胎面表面的空腔的水平的计算中，只有它们在胎面已磨耗时出现在新的胎面表面上才会被考虑。

在另一变型中，可使得具有沿与连续凹槽的总体方向平行的方向指向的至少一个通道，所述连续凹槽由相继布置的内腔和外腔形成，该通道位于与所述凹槽的内腔的深度对应的深度处，该通道通过切口或向着胎面的胎面表面或向着所述胎面的内表面延伸。胎面的内表面是指，胎面与装配它的轮胎接触的表面。当胎面正被模制成型时，这些切口和通道可容易地制造。该通道的横截面被这样确定：当通道在胎面磨耗之后通到胎面表面时，形成横截面适于修正潮湿天气下路上出现的水的流动的新的凹槽。该通道被设计成用于通过在至多等于第一磨耗层的厚度的部分磨耗之后通到胎面表面而形成新的凹槽。

在该变型中，胎面还可包括用于使至少一个通道与连续凹槽的多个内腔连通的结构。从而，提高了在湿路面上行驶时清除水的能力，至少在部分磨耗情况出现之后可看见通道通到胎面表面，且形成新的凹槽。

为了使根据本发明的胎面保持令人满意的刚度水平，有利地，延伸内腔和外腔的切口设有机械阻止限界出所述切口的相对壁的相对运动的结构。这种结构可采用波形相对壁的形式、或采用模制在所述壁上且适合于彼此接合的凸出部的形式。

本发明还涉及一种设有根据本发明限定的胎面的轮胎，该胎面套装在由胎身加强体和胎冠加强层构成的外胎的径向外侧。这种轮胎的胎面如之前的变型中之一那样制造，凹槽的某些尺寸与在轮胎的额定使用条件下的胎面的接触面的平均长度关联，这些额定使用条件在ETRTO或JATMA标准中被定义。

有利地，对于由通到胎面表面的腔、和位于胎面表面下方的腔形成的每个周向定向的凹槽，在接触面中始终具有至少一个外腔，以便允许清除水。如果在设有根据本发明的胎面的轮胎的额定使用条件下的接触面的平均长度以T表示(该平均长度通过将由该接触面的外轮廓限界的总表面积除以所述表面区域的宽度W获得)，还更优选地，使周向凹槽的这些外腔的平均长度为接触面的平均长度T的25％-75％。

在还未描述的一种变型中，胎面包括沿胎面的纵向方向定向的多个凹槽，所述凹槽由通过连接通道连接的多个外腔和多个内腔形成，这些凹槽以这种方式设置：在原始状态下通到胎面表面的外腔彼此偏错设置，从而内腔也设置成使所述内腔全都彼此偏错。这种布置方式的优点是，它限制了特别是在横向负载下(例如当转弯时)的胎面的剪切刚度的降低。

下面，通过参看附图描述，将显见本发明的其他特征和优点，所述附图非限制性地示出了本发明的主题的一些实施例。

附图说明

图1是胎面的胎面表面的局部视图，所述胎面包括根据本发明的连续凹槽；

图2是通过图1的胎面沿线II-II所作的剖视图；

图3是通过图1的胎面沿线III-III所作的剖视图；

图4是通过图1的胎面沿线IV-IV所作的剖视图；

图5是一个实施例变型的横截面，其中，提供了全位于胎面之下的连续通道；

图6是原始状态下的根据本发明的胎面的局部视图；

图7是图6的胎面的胎面表面的俯视图；

图8是图7的胎面的胎面表面在胎面被磨耗到第二磨耗层之后的俯视图；

图9是连续凹槽的一个变型的局部视图，其具有一对连接到一个内腔的外腔；

图10是连续凹槽的一个变型的局部视图，其具有连接到两个内腔的一个外腔；

图11是一个变型的局部视图，其中，胎面设有根据本发明的凹槽，所述凹槽沿两个相交的方向定向，且这些凹槽被互连；

图12示出了本发明的一个变型，其中，将内腔和连接通道连接到胎面表面的切口设有通到胎面表面上的井眼；

图13是通过根据本发明的胎面的一个变型的横截面，其中，处于内腔的端部处的连接通道的倾斜度是不同的；

图14示出了一个变型，其中，凹槽和切口具有波状路径；

图15a和15b示出了一个变型，其中，同一个连续凹槽的外腔通过设有阻止结构的切口向着胎面的内侧延伸；

图16示出了胎面的一个变型，所述胎面包括三个磨耗层；

图17示出了胎面的另一变型，所述胎面包括三个磨耗层；以及

图18示出了胎面的一个变型，所述胎面除了由相继布置的外腔和内腔形成的连续凹槽以外，还包括横向通道，所述横向通道通到胎面的外侧且连接到连续凹槽的内腔。

具体实施方式

为了使附图更易于理解，对于类似特征的元件，采用相同的附图标记来描述本发明的各个变型，不管所述特征是结构特征，还是功能特征。

图1示出了处于原始状态下的胎面10的一部分，该胎面具有：厚度E；胎面表面11，其用于在行驶过程中与路面接触；以及表面12，其限定胎面的厚度且位于胎面表面11的相反侧。胎面的该部分包括根据本发明的连续凹槽2。凹槽2由相继布置的多个长度为L1的细长形的外腔21和多个长度为L2的内腔22形成，所述外腔21在原始状态下通到胎面表面11，所述内腔22在原始状态下完全位于胎面内。连接通道23被形成用于连接内腔22和外腔21，从而确保在凹槽的主方向上凹槽2具有连续性。这些连接通道23具有沿凹槽的主方向测量的长度Li。为了确保液体在内腔与外腔之间正确地流动，连接通道具有连接到外腔的一端，该端具有与所述外腔的横截面相等的横截面。这些连接通道具有连接到内腔的另一端，该另一端具有与所述内腔的横截面相等的横截面。在该特殊的例子中，外腔和内腔的横截面大致相同，且每个连接通道从其一端到另一端保持大致相同的横截面。当然，在两端之间，该横截面也可以改变和变化。

在根据本发明的凹槽2的情况下，可具有这样一种胎面，该胎面具有两个磨耗层I和II，所述两个磨耗层在胎面的使用过程中相继起作用，且每个磨耗层在胎面表面上具有不同的腔。第一层I在所述胎面表面上显现出外腔21，第二层II接着在一个新的胎面表面上显现出内腔23。在内腔显现之前，连接通道连续发挥它们的作用、特别是确保凹槽的连续性。

图2是沿图1中的剖面II-II所作的图1的横截面。

该图2示出了面积为S1的外腔21的横截面，其延伸到胎面中的深度为P1，该深度P1等于胎面的总厚度E的大约74.5％(该厚度与可在行驶过程中磨掉的厚度对应)。

外腔21在每侧通过连接通道23延续，所述连接通道23将外腔21连接到图3的横截面中可以看见的内腔22。

图3是沿着图1的剖面III-III所作的图1的横截面。

该图3示出了面积为S2的内腔21的横截面，所述面积S2与外腔21的面积S1大致相等，且内腔21通过切口向着胎面表面延伸。

该内腔22具有与外腔21的尺寸相当的尺寸；外腔和内腔的相应的长度L1和L2(参看图4)在此大致相等。为了不管胎面的磨耗程度如何均使胎面在其胎面表面上始终具有凹入结构，有利地，如此处的情况，同一个凹槽2的内腔22在外腔21已经完全消失之前出现。这此时形成第一磨耗层I，所述第一磨耗层在原始状态下的胎面的胎面表面与外腔21的最内点之间延伸；第二层延伸到内腔22的最接近胎面内侧的点。当然，也可打算使第二腔仅在第一腔已经完全磨掉之后才出现。

图4是沿图1中的剖面IV-IV所作的图1的横截面。

该图4示出了相继布置的外腔21和内腔22，所述外腔21和内腔22通过长度为Li的连接通道23连接在一起。而且，在原始状态下通到胎面表面11的切口30连接一个内腔22、两个连接通道23和两个外腔21。该切口30定位在胎面中，使得它在原始状态下通到胎面表面11，以便使根据本发明的凹槽更容易模制和脱模。当然，该切口也可通到胎面的面12，所述面12是该胎面表面11的反面：在这种情况下，胎面及其凹槽和切口需要在它与外胎组合形成轮胎之前被模制。

当第一磨耗层I完全磨掉时，初始内腔22通到新的胎面表面，且胎面的可磨掉的剩余高度有时可足够充当路面上存在的任何水的蓄存器。

凹槽2在径向方向上(即，在胎面的厚度中)以波形线延伸，该凹槽包括相继布置的在原始状态下通到胎面表面的部分(外腔)，所述部分(外腔)与在原始状态下完全位于胎面内的部分(内腔)交替布置，连接腔在所述内腔和外腔的空间之间提供连续性(即，使得流体可从外向内流动或反之)。从而，当接触面与路面接触时，该路面上的水可被外腔向着内腔清除走。当然，始终需要具有至少一个外腔完全或部分在接触面中敞口。外腔的尺寸和内腔的尺寸被确定，使得对于给定长度的接触面满足所述条件。

该图4还示出了磨耗标志TWI的存在，该磨耗标志确定可在行驶过程中磨掉的胎面的总厚度。该轮胎磨耗标志模制在内腔22的底部中，且在该例子中具有等于1.6mm的高度，以满足法律要求。

借助于这些布置方式，在原始状态下可具有这样的总刚度，该总刚度高于使用这样的普通凹槽所能实现的总刚度，每个普通凹槽具有与在原始状态下从内腔的最内点到胎面表面的距离相等的总深度。至少在胎面磨耗的初始部分过程中(即，在外腔的深度的75％已被磨掉之前)，清除和收集水的功能通过该凹槽执行，因为收集在外腔中的水可行进到连接通道和内腔中。如此清除的水然后可经由另一外腔再度出现。有利地，各个腔之间的连通适合不减损凹槽内的流体流动。

当第一磨耗层I已经完全被磨掉时，内腔22在它们的整个长度上通到胎面表面，此时可充当用于保持路面上的一些水的蓄存器。

然而，此时有利地，如图5所示地将所述凹槽与连续通道40组合，所述连续通道40具有与凹槽2的总体方位相同或大致相同的总体方位，连续通道40的功能是形成新的连续凹槽，所述新的连续凹槽在部分磨耗之后出现和通到胎面表面，使得第二磨耗层II的内腔22也已经出现在所述新的胎面表面上。使得水可流动的功能此时被保持，因为通道40已变成能够清除水和使得水可流出的连续凹槽，根据本发明的凹槽2的内腔22形式水保持蓄存器，在该变型中，所述水保持蓄存器是彼此间断的。

示出了通过根据本发明的胎面的一部分的横截面的该图5示出了凹槽2以及通道40的存在，该凹槽2包括多个外腔21和多个内腔22，所述外腔21和内腔22通过连接通道23连接，所述通道40的横截面积适于使得水可在胎面的部分磨耗之后形成新的凹槽时流动，该部分磨耗与通道40开始出现在新的胎面表面上时的深度对应。

优选地，形成在胎面内的通道的尺寸适于提供合适的水清除容积，特别地，这些通道可具有与内腔的高度大致相等的高度。在该变型中，可使用于从路面清除水的空腔的工作容积保持近似恒定或甚至恒定，且在设有所述胎面的轮胎的使用寿命内均如此。

根据本发明的由多个内腔和多个外腔形成的连续凹槽可在轮胎胎面中以任何方向定向。

根据本发明的在厚度中连续和成波形的凹槽可这样形成在胎面中：它们在原始状态下不通到胎面表面，而是仅在胎面已经部分磨损之后才会通到胎面表面。当然，将这些与下面特征组合是明智的：

-或是逐渐被根据本发明的凹槽替换的浅的凹槽；

-或是在胎面的原始状态下通到胎面表面的根据本发明的凹槽。

在外腔与内腔之间提供一定程度的重叠，使得在胎面部分磨耗后，内腔在外腔完全消失之前通到胎面表面。

现给出315/70 R 22.5尺寸的轮胎的另一实施例，其包括根据本发明的胎面。

图6仅示出了该胎面的一部分，其纵向方向在该图中通过轴线XX’的方向表示。该胎面的宽度W等于258mm，且胎面具有等于9.4mm的总厚度E，该总厚度E作为在原始状态下轮胎的胎面表面与磨耗标志(这些轮胎磨耗标志以标示1.6mm的凹槽高度的方式定位)间隔开的距离测量。而且，附加厚度E*(在此等于6.6mm)设置在胎面与胎冠加强层之间。该胎面设有沿纵向方位定向(即，当该胎面已经结合到轮胎中时沿圆周方向定向)的三个连续凹槽2，这些凹槽中的每个均由相继布置的外腔21和内腔22形成，外腔21在原始状态下通到胎面的胎面表面11，内腔22在原始状态下完全形成在胎面表面下方。

连接通道23将外腔连接到内腔。每个连接通道具有面积与外腔的横截面积相等的连接到外腔的一端，连接通道的另一端的面积等于连接通道同样连接到的内腔的横截面积。所有这些连续凹槽2的主方向大致沿胎面的纵向方向定向。可选地，同样可使用横截面积小于内腔或外腔的横截面积的连接通道。

在该特殊的例子中，每个外腔的长度L1等于150mm，且每个内腔的长度L2等于110mm；连接通道的长度Li等于15mm。

每个外腔21具有等于12mm的平均宽度和7mm的深度(即，为总厚度E的74.5％)。限界出外腔的壁与相对于胎面表面的垂直方向可成15度的平均角度，且在朝所述腔的底部的方向上趋向于向着彼此会聚。

每个内腔具有等于9mm的平均宽度和7mm的深度(即，为总厚度E的74.5％)。限界出内腔的壁可与相对于胎面表面的垂直方向成15度的平均角度，且在向着所述腔的底部的方向上趋向于向着彼此会聚。

而且，内腔22和连接通道23通过切口30向着胎面表面延伸，所述切口30的限界壁设有凹入和凸出的型廓结构，所述凹入和凸出的型廓结构彼此咬合，以便尽可能限制所述壁之间的任何相对运动，从而，保持较大的刚度。在该特殊的例子中，同一个切口的相对壁间隔开的平均距离等于0.4mm。可以指出，外腔21具有大致相同的尺寸，且它们设置成在纵向方向上彼此偏错，以降低它们对路面噪声的影响和提高在湿的路面上行驶时拾取水的效率。

在外腔与内腔之间提供3mm的重叠量，使得在胎面部分磨耗之后，内腔在外腔完全消失之前通到胎面表面。

图7是当与路面接触的第一磨耗层存在时的图6的胎面的胎面表面的俯视图。可以看出，胎面表面包括三个连续凹槽，所述三个连续凹槽沿圆周方向定向，且在轴向上在它们之间***两个切口，所述切口通过圆周方向上连续的通道40径向向内延伸。

该胎面具有空腔的总容积Vc，所述总容积等于这样的容积的9％，所述这样的容积等于胎面的材料的总体积V和空腔的总容积的总和。

所述胎面的每个磨耗层在接触面中具有40cm³的空腔的有效总容积Ve。以mm³表示的该有效容积Ve满足关系0.4St＜Ve＜0.8St(我们使其为24120＜40000＜48240)，其中，表面面积St以mm²表示。在这种情况下，表面面积St等于60300mm²，该表面面积由胎面的接触面的外轮廓限界，其在静态条件下、在额定负载和压力下测量，其中，轮胎装配在推荐的轮辋上。

图8是图6的胎面的胎面表面在胎面已经磨损到第二磨耗层时的俯视图。它示出了内腔和由胎面表面上的通道的外观形成的新的圆周凹槽，所述内腔已通到胎面表面，且彼此间断开。

在本发明的另一有利的变型中，至少一个凹槽部分示于图9中，即至少一个连续凹槽2包括在原始状态下通到胎面表面11的多个外腔211、212，这些外腔211、212成对地形成，每对第一腔分别由连接通道231、232延续，所述连接通道会聚，以通到形成在胎面内的内腔22的同一第一端。该内腔在其第二端通过两个连接通道延续，所述两个连接通道连接到另一对第一腔，所述第一腔在胎面的原始状态下通到胎面表面。正像参看图1描述的变型那样，连接通道和内腔通过切口向着胎面表面延伸，所述切口的局部位于胎面表面上的端部形成Y形线。

该变型使得在原始状态下通到胎面的胎面表面的外腔更好地分布。

在本发明的另一有利的变型中，至少一个凹槽2部分示于图10中。在该变型中，凹槽2包括多个外腔21，所述外腔通到胎面表面11，每个外腔通过两个连接通道231、232延续，每个连接通道在一端通到内腔221、222中。因此，在该变型中，内腔的数目为外腔的数目的两倍。对于根据轮胎要实现的期望结果而选择的水清除容积，该变型使得胎面内的内空腔更为均匀地分布，因此使得对胎面的刚度的影响较小。切口301、302使内腔和连接通道向着胎面表面11延伸。一对内腔中的每个内腔可相对于胎面表面11处于同一个深度下或可位于不同深度处。

在借助于图11示出的本发明的另一有利的变型中，胎面设有第多个纵向定向的第一凹槽2’(即，在设有该胎面的轮胎上沿圆周方向延伸的凹槽)和多个第二凹槽2”，所述第二凹槽2”定向成与多个第一凹槽2’相交。在该特殊的例子中，由这些多个凹槽形成的角度等于90°，但显然也可使用其他任何值。

多个第一凹槽中的每个凹槽2’由多个内腔22’和多个外腔21’形成，所述多个内腔22’和多个外腔21’通过连接通道23’连接，它们限定出胎面的第一磨耗层和第二磨耗层。

多个第二凹槽中的每个凹槽2”均由多个内腔22”和多个外腔21”形成，所述多个内腔22”和多个外腔21”通过连接通道23”连接。示出的变型中的布置方式为：第一和第二凹槽2’和2”的内腔在胎面的厚度内的位置大致相同。

而且，第一和第二凹槽2’、2”在它们的内腔22’和22”处互连。内腔彼此相交，以在胎面表面上和胎面表面下方形成网状布置的腔，所述网状布置的腔大大便于清除水。

此外，内腔和连接通道通过切口30’和30”向着胎面表面延伸，所述切口30和30”相交且在它们的相交位置处具有一种圆形截面的井眼50。这些井眼50具有增大在湿地上行驶时胎面能够清除的水量的优点。

在还未示出的一个变型中，多个第一和多个第二凹槽2’、2”不必定向成使它们彼此垂直。从而，可具有沿圆周方向定向的多个第一凹槽和沿与多个第一凹槽成90°以外的角度的方向定向的多个第二凹槽。还可想到这样一种变型，该变型还包括特别定向的多个第三凹槽，所述多个第三凹槽相对于多个第一凹槽2’与多个第二凹槽2”对称地布置，但并不是必需如此。

在图12中已经描述的另一变型中，具有根据本发明的凹槽2，该凹槽2在胎面已经部分磨损之后出现在胎面表面上，即，外腔21在原始状态下不通到胎面表面。而且，外腔21、连接通道23和内腔22均通过切口30向着胎面表面延伸，所述切口30本身设有多个加宽部61和62。加宽部61向着外腔21的外侧形成，加宽部62向着内腔22的外侧形成，以补充和增大凹槽2的水清除效果。在该例子中，这些加宽部与胎面表面大致垂直地定向；它们可根据需要相对该表面不成90°角而倾斜一个角度。这些加宽部在此具有圆柱形井眼的形式。

图13示出了另一变型，所述变型有利于在轮胎的行驶过程中使沿着凹槽内行进的水流产生定向效果，所述轮胎设有胎面，所述胎面本身设有至少一个连续凹槽，所述连续凹槽由多个外腔21和内腔22形成，所述外腔21和内腔22由连接通道231、232连接。

在该变型中，位于内腔22的每一侧的连接通道233、234具有不同的相应长度Li、Lj，因此具有不同的平均倾角A1和A2(这些角度A1和A2相对于与胎面表面垂直的方向测量)。在该优选的变型中，相对于与胎面表面垂直的方向最陡峭地倾斜的连接通道(即，最长的通道)位于首先与路面接触的一侧(箭头R表示转动方向)。通过该设计方式，产生一种具有优选的行驶方向的胎面花纹块(标记物可附连到胎面或轮胎上，以指示该优选方向)。

在与图6、7和8示出的变型非常类似的图14示出的变型中，胎面在原始状态下包括多个纵向定向的连续凹槽，这些凹槽2由相继布置的内腔22和外腔21形成，所述内腔22和外腔21通过连接通道23连接。为了改善纵向抓持作用，这些凹槽2在胎面表面11上成总体为波形的图案。在示出的变型中还可以看到，存在形成在位于两个相继的外腔之间的每个切口上的孔；这些孔从胎面表面延伸到内腔22。而且，胎面还包括纵向切口40，所述纵向切口40同样具有与凹槽2的形状大致平行的总体波形形状；该切口40通过较早描述的通道延伸到胎面的厚度中，且用于在胎面已经部分磨损时出现在胎面表面上，以形成新的凹槽。

在利用该图14示出的变型中，每个(第一或第二)腔均具有弯曲形状，但本领域的技术人员可选择任何其他几何形状，特别是直线型或Z字型形状。

图15a和15b示出了一种胎面的一部分，该胎面的特征在于，在原始状态下通到胎面表面的每个外腔21通过切口80径向向内延伸到胎面的磨耗部分的底部。图15a示出了根据本发明的胎面的所述一部分的三维透视图，该胎面包括凹槽2，所述凹槽2是连续的，且在原始状态下从胎面表面11通到位于胎面的内侧的磨耗层。该凹槽包括通过通道23连接到内腔22的外腔21。在该变型中，外腔21通过切口80向着胎面的内侧延伸，所述切口80的壁设有结构82，所述结构82使得可阻止所述壁相对彼此的相对运动。而且，该切口局部设有加宽部81，该加宽部81与切口80组合。在此，这些与位于外腔下方的切口80的相同；阻止结构32设置在通到胎面表面的切口30上，该切口将两个外腔21和两个连接通道23连接起来。图15b以俯视图示出了该胎面的相同部分，其中，图面与胎面表面对应。通到胎面表面的该切口30还在其中间处包括加宽部31。

该变型的益处在于，它改善了接触面中的胎面的变平特性，从而降低了最终的应力水平。

至此描述的所有变型示出了包括两个磨耗层的胎面，根据本发明的凹槽通过所述两个磨耗层。

在下面描述的变型中，描述了根据本发明的凹槽，该凹槽事实上在胎面的厚度内限界出三个磨耗层(该数目“三个”不是以任何方式限制、而仅是另外的数字的一个例子，以补充描述本发明)。

在这些变型中的第一变型(图16)中，各水平位置处的内腔和外腔不在胎面的厚度中重叠：因此，它们在圆周方向上彼此偏错。在这些变型中的第二变型(图17)中，第三磨耗层的内腔在厚度中与外腔重叠，即，它们的位置或多或少地通过外腔经过厚度的平移运动获得。

图16示出了一种根据本发明的连续凹槽，所述连续凹槽在胎面的厚度中限定三个相继的磨耗层。在该变型中，连续凹槽2包括外腔21，所述外腔21在初始状态下通到胎面表面11，且通过连接通道23延伸到位于第二磨耗层中的第一内腔22。这些第一内腔22本身又通过连接通道25延伸到位于第三磨耗层III中的第二内腔24。在图16示出的该变型中，在每个外腔或内腔径向下方，不具有其他内腔。最后，该凹槽在原始状态下通过切口30径向向着胎面表面延伸，这使得凹槽更容易模制和脱模。

在图17所示的另一变型中，胎面包括三个磨耗层I、II、III，示出的凹槽包括第三磨耗层III的内腔24，所述内腔24在厚度方向上与磨耗层I的外腔21重叠。在图16和17示出的变型中，各种腔被示为具有大致相同的尺寸；当然，在本领域的技术人员的能力内，也可根据各种腔的位置调整各种腔的长度或可选地调整这些腔的相应的容积，而这不会脱离本发明的范围。在图17示出的该变型中，第二磨耗层II的内腔22通过连接通道25连接到第三内腔24。为了模制和脱模，除了通到胎面表面11的切口30以外，还设有切口35，所述切口35连接外腔21和位于外腔21径向内侧的内腔24，该切口35还连接连接通道23和25。有利地，这些切口30和35在限界出它们的壁上设有阻止结构。

在图18示出的变型中，根据本发明的胎面还设有横向通道70，所述横向通道70在原始状态下形成在胎面的胎面表面11下方，这些横向通道具有合适的数量且通到纵向凹槽2(即，在胎面已经结合到轮胎中时处于圆周方向的凹槽)，而且特别是通到所述凹槽的内腔22。这些横向通道70被设计成通到胎面的外侧壁13，从而不管胎面磨耗状态如何均进一步提高凹槽2的水清除容量。从而，当外腔21已经由于胎面的第一磨耗层磨耗掉而完全消失时，这些横向通道70形成新的横向凹槽，且确保从内腔22到胎面的外侧的水流的连续性。

当然，这些横向通道70也可连接到多个凹槽2的多个内腔22，以便通过如此产生一种较大或较小的复杂性的网络而在胎面部分磨耗之后改善水从如此连接的所有凹槽的流动。还可将这些横向通道70连接到沿圆周方向定向且在原始状态下完全形成在胎面表面下方的连续通道(类似于图6-8所示的那些连续通道)。

而且，这些通道70通过在部分磨耗之后出现在胎面表面上而增大了表面处的空腔的水平，且形成进一步的横向边缘，所述横向边缘具有切入到潮湿天气下的路面上的水层中的益处。

本发明并不局限于所述和所示的例子，而是可在不脱离本发明的范围的情况下进行各种修改或添加附加措施。

特别地，根据本发明的胎面可包括由相继布置的外腔和内腔形成的至少一个凹槽与在原始状态下通到胎面表面的至少一个附加凹槽的组合，这些外腔和内腔仅在所述胎面已经部分磨耗时才通到胎面表面，所述附加凹槽具有一深度，该深度至少等于根据本发明的凹槽的最接近胎面的内侧的那些点的深度。

根据本发明的各种凹槽的内腔可在胎面的厚度内位于不同的水平位置处。

而且，尽管本说明书已经完全用于描述应用于要装配到重型货车上的轮胎，但应当理解，包括胎面花纹的胎面也构成本发明的一部分，因为这种胎面用于结合到轮胎中(或在制造时或当翻新所述轮胎时)。

与本发明相比，使用申请(WO 02/38399)中描述的模制成型元件模制的腔尽管它们确实限定出不同的磨耗层，但它们在外腔与内腔之间不具有任何实际的连续性，因为在它们之间不具有在湿的路面上行驶时允许水流动的连接通道。

根据本发明的这些胎面花纹不仅在整个使用寿命内在接触面中提供了令人满意的水清除效果，而且与传统的胎面花纹相比也可保持高的总体刚度，从而对于相同的总性能，使得可降低胎面的厚度，这当然在能量消耗方面是有益的。这还使得允许使用合适的橡胶化合物。

Claims (22)

1.一种轮胎胎面(10)，其具有厚度E，且具有用于与路面接触的胎面表面(11)，该胎面在其厚度内包括至少两个磨耗层，即至少包括第一和第二磨耗层，该胎面的特征在于，它设有至少一个连续凹槽(2)，所述连续凹槽(2)包括在原始状态下通到胎面表面的多个外腔和在原始状态下径向上完全位于胎面表面(11)内的多个内腔(22)，

第一磨耗层在胎面的厚度中延伸到外腔(21)的径向最内点，

每个其他磨耗层在胎面的厚度中延伸到相应磨耗层的内腔(22)的最内点，

外腔(21)具有平均深度P1、平均长度L1和横截面积S1，

内腔(22)具有平均高度P2、平均长度L2和横截面积S2，

这些外腔(21)和内腔(22)使得：内腔的平均长度与外腔的平均长度之差至多等于最长平均长度的20％(即，0.80≤L1/L2≤1.20)，内腔和外腔的平均横截面积之差至多等于最大平均横截面积的20％(即，0.80≤S1/S2≤1.20)，

连续凹槽(2)的每个外腔(21)通过连接通道(23)连接到同一凹槽的至少两个内腔(22)，所述连接通道(23)在所述内腔与所述外腔之间提供连续性，

所述胎面还包括在原始状态下通到胎面的胎面表面的多个切口(30)，所述切口中的每个切口将同一个凹槽的两个相继的外腔、至少两个连接通道以及至少一个内腔连接起来，且每个连接通道具有两个端部，所述两个端部中的每个端部具有与通过所述连接通道连接的内腔和外腔的横截面相等的横截面。

2.如权利要求1所述的胎面，其特征在于，每个内腔或外腔的深度小于胎面的总深度E。

3.如权利要求1或2所述的胎面，其特征在于，在原始状态下，每个内腔与胎面的胎面表面之间的距离a大于胎面的总厚度E的25％。

4.如权利要求1或2所述的胎面，其特征在于，每个磨耗层具有至多等于胎面的总厚度E的75％的厚度。

5.如权利要求1或2所述的胎面，其特征在于，内腔(22)设置在胎面的厚度内，以便在胎面部分磨耗了小于第一磨耗层中的总磨耗量时敞开。

6.如权利要求1或2所述的胎面，其特征在于，将同一个连续凹槽(2)的外腔(21)连接到内腔(22)的每个连接通道(23)具有大于零、小于外腔的长度L1的一半的长度Li。

7.如权利要求1或2所述的胎面，其特征在于，同一个凹槽的内腔和外腔在胎面的厚度的方向上不重叠。

8.如权利要求1或2所述的胎面，其特征在于，至少两个外腔(21)分别通过连接通道(23)延伸，这些连接通道通到同一个内腔(22)。

9.如权利要求1或2所述的胎面，其特征在于，至少一个连续凹槽(2)的每个外腔(21)在其每个端部处通过两个连接通道(23'，23″)延伸，这些连接通道分别通到单独的内腔中。

10.如权利要求1或2所述的胎面，其特征在于，所述胎面包括位于第三磨耗层中的附加腔，所述第三磨耗层在第二磨耗层的径向内侧延伸，这些附加腔通过附加连接通道连接到第二磨耗层的内腔。

11.如权利要求1所述的胎面，其特征在于，所述胎面包括多个第一连续凹槽，所述第一连续凹槽由通过连接通道连接的多个外腔和多个内腔形成，所述第一连续凹槽沿第一方向定向，且所述胎面包括多个第二连续凹槽，所述第二连续凹槽由通过连接通道连接的多个外腔和多个内腔形成，所述多个第二凹槽中的一些凹槽沿与第一方向相交的第二方向定向，以形成网状交叉布置的凹槽，多个第二凹槽中的内腔连接到多个第一凹槽的内腔。

12.如权利要求11所述的胎面，其特征在于，每个内腔或外腔的深度小于胎面的总深度E。

13.如权利要求11或12所述的胎面，其特征在于，在原始状态下，每个内腔与胎面的胎面表面之间的距离a大于胎面的总厚度E的25％。

14.如权利要求1所述的胎面，其特征在于，所述胎面包括多个凹槽，所述凹槽由通过连接通道连接的多个外腔和多个内腔形成，这些凹槽沿胎面的纵向方向定向，且被设置成使在原始状态下通到胎面表面的外腔在纵向方向上彼此偏错地设置，且内腔在纵向方向上也彼此偏错地设置。

15.如权利要求14所述的胎面，其特征在于，每个内腔或外腔的深度小于胎面的总深度E。

16.如权利要求14或15所述的胎面，其特征在于，在原始状态下，每个内腔与胎面的胎面表面之间的距离a大于胎面的总厚度E的25％。

17.如权利要求1、2、11、12、14和15中任一所述的胎面，其特征在于，至少由通过连接通道连接的外腔和内腔形成的连续凹槽具有波形总体形状。

18.如权利要求1、2、11、12、14和15中任一所述的胎面，其特征在于，在原始状态下通到胎面的每个外腔通过切口径向向内延伸到胎面的底部，该切口还连接到两个连接通道和两个内腔。

19.如权利要求1、2、11、12、14和15中任一所述的胎面，其特征在于，所述胎面还包括至少一个通道，所述通道全位于胎面内，且被设计成通过在部分磨耗量之后通到胎面表面形成新的凹槽，所述部分磨耗量至多等于第一磨耗层的厚度。

20.如权利要求19所述的胎面，其特征在于，所述胎面还包括用于使至少一个通道与连续凹槽的多个内腔连通的结构。

21.如权利要求1、2、11、12、14、15和20中任一所述的胎面，其特征在于，所述胎面包括通到胎面的边缘的多个通道(70)，这些通道通到连续凹槽的至少一个内腔(22)中。

22.一种轮胎，其设有根据权利要求1-21中任一所述的胎面，所述轮胎的特征在于，周向凹槽的外腔的平均长度为在所述轮胎的额定使用条件下测量的轮胎的接触面的平均长度T的25％-75％。