CN112533770B - 轮胎胎面 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于重型货物车辆轮胎的轮胎胎面(1)，所述轮胎胎面(1)包括：当崭新时，在行驶时待磨损的材料的最大厚度，胎面表面(11)、侧面(12、12')、中间区域(RM)，该胎面设置有胎面花纹元件，所述胎面花纹元件包括通道(15)、刀槽(13、14)、径向开口(16)和封闭构件(17)，所述通道布置在胎面的主体中，并通过径向开口连接至行驶表面，所述径向开口沿着所述通道与所述封闭构件交替布置，该胎面的特征在于其没有周向沟槽，并且：‑当胎面崭新时，通道布置在胎面表面(11)的下方；‑通道是横向通道并且将胎面的中间区域连接至胎面侧面；‑将中间区域连接至侧面的每个横向通道在中间区域和所述侧面之间包括至少一次方向变化；并且‑横向通道在纵向方向上相距最远的点之间的最大纵向距离介于胎面宽度(Lbdr)的10％至50％之间。

Description

轮胎胎面
技术领域
本发明涉及轮胎胎面，更具体地涉及这些胎面的胎面花纹，所述胎面在雨天排水方面的性能更持久，这些胎面还表现出改进的磨损性能；本发明还涉及设置有这种胎面的轮胎。
背景技术
众所周知，重型负载车辆在雨天中行驶的条件需要快速排出在轮胎(或更具体地轮胎胎面)与道路表面接触的区域中可能存在的水。排出水使得可以确保形成胎面的材料与该道路表面接触。未被推到轮胎前方和侧面的水流进或部分地收集在轮胎胎面中形成的切口或空隙中。
这些切口或空隙形成流体流动网络，所述流体流动网络需要在轮胎的整个使用寿命(即，从轮胎的崭新状态到由于磨损达到制造商根据现行法规设定的极限而更换轮胎)中持久，也就是说有效。
对于旨在用于重型负载车辆的车轴的轮胎，通常的实践是在这些轮胎的胎面中形成周向沟槽(或纵向沟槽)，其深度等于胎面的总厚度(该总厚度并不考虑为通过称为再开槽的操作而使沟槽部分翻新而设置的厚度)。这样的纵向沟槽使得能够获得排水性能始终高于最小性能(称为安全性能)的胎面，在制造商设定的极限范围内，无论此胎面的磨损程度如何都是如此。
对于现有技术的轮胎，按通常的规律，在崭新状态时的总空隙体积介于旨在于行驶期间磨损的胎面总体积的10％至25％之间(该总体积对应于磨损材料的体积加上所述总空隙体积)。已发现这些轮胎在崭新时接地面中的可用空隙体积相对较大(可用空隙体积意指该体积可能被道路表面上存在的水部分填充或完全填充)。通过使轮胎经受特别由欧洲E.T.R.T.O.标准定义的标称充气和荷载条件来评估接地面中在胎面表面上开口的空隙体积。该标准规定了与轮胎的承载能力(由轮胎的负载指数和轮胎速度指数所表示)相对应的参考充气压力。这些使用条件也可以称为“标称条件”或“工作条件”。
虽然切口(或更一般地，空腔)对于与道路表面接触的接地面中的排水而言是不可或缺的，但是所导致的胎面上材料体积的减少会显著地影响该胎面的磨损性能，并且由于所述胎面的磨损率上升，结果可能缩短轮胎的使用寿命。
在通过模制在胎面中形成的切口之中，在沟槽和刀槽之间进行区分。不同于沟槽，刀槽具有合适的宽度使得当处于接地面中时限定刀槽的相对壁至少部分地相互接触。沟槽导致胎面的压缩和剪切刚度的显著降低，这是因为，与由刀槽(当处于接地面中时，其壁相互抵靠)限定的部分相比，这些沟槽限定的材料部分能够变形至更大程度。当存在沟槽时，刚度的这种降低导致变形增大，并且能够使得胎面的磨损性能下降。在设定的行驶距离内观察到更大的磨损，这对应于胎面磨损率的增大。此外，由于与形成胎面的材料的变形循环相关的滞后性损失增加，因此观察到装备有这种轮胎的车辆的滚动阻力的增大，因此燃料消耗增大。
定义：
胎面的胎面表面对应于当配备有这种胎面的轮胎行驶时可以与道路表面接触的胎面的所有基本表面。
在本文中，径向方向(Z)意指垂直于轮胎的旋转轴线的方向(该方向对应于胎面的厚度的方向)。
横向方向或轴向方向(Y)意指平行于轮胎的旋转轴线的方向。
周向方向或纵向方向(X)意指与以旋转轴线为中心的任何圆相切的方向。该方向垂直于轴向方向和径向方向。
胎面具有行驶期间待磨损的材料的最大厚度(EMU)，该厚度在崭新的胎面表面与法定磨损极限(通常由例如距离胎面沟槽底部1.6mm的磨损指示器体现)之间限定。
赤道正中平面(PME)是垂直于旋转轴线的平面，将轮胎分为两个相等的两半。
当轮胎安装在其参考轮辋上并在E.T.R.T.O标准限定的使用条件下充气至其参考压力时，本申请涉及的胎面花纹元件的几何尺寸在接地面的外侧建立。
发明内容
本发明的目的为提出一种胎面，其具有改善的磨损性和滚动阻力性能，同时胎面在其崭新状态与由于磨损达到规定极限而更换胎面之间的整个使用过程中保持令人满意的牵引力和排水性能。
为此，本发明提出一种用于重型负载车辆的轮胎胎面，该轮胎胎面包括：当崭新时，在行驶期间待磨损的材料的最大厚度，胎面表面、侧面、中间区域，该胎面设置有胎面花纹元件，所述胎面花纹元件包括通道、刀槽、径向开口和封闭构件，所述通道布置在胎面的厚度中，并通过径向开口连接至胎面表面，所述径向开口沿着所述通道与所述封闭构件交替布置，该胎面没有周向沟槽，并且其中：
-当胎面崭新时，通道布置在胎面表面(11)的下方；
-通道是横向的，并将胎面的中间区域连接至胎面的侧面；
-将中间区域连接至侧面的每个横向通道在中间区域和侧面之间包括至少一次方向变化；并且
-横向通道在纵向方向上相距最远的点之间的最大纵向距离介于胎面宽度的10％至50％之间，并且优选介于10％至30％之间。
优选地，在隐藏通道的方向上，封闭构件包括具有长度Lc的接触面，所述长度Lc在10mm至40mm之间。
优选地，在隐藏通道的方向上，径向开口具有长度Lo，其中Lc≤Lo≤3*Lc。
优选地，封闭构件具有的径向高度介于行驶期间待磨损的材料的最大厚度的25％至75％之间。
优选地，封闭构件距胎面表面的径向距离在0至5mm之间。
优选地，一个通道的径向开口和封闭构件的交替相对于纵向相邻通道的径向开口和封闭构件的交替在轴向上偏移。
优选地，封闭构件的远端面与所述封闭构件的接触面的平均方向形成的角度在90°至150°之间。
优选地，通向胎面的一个侧面的通道在胎面的中间区域中进一步连接至通向胎面的另一个侧面的通道。可替代地，通向胎面的一个侧面的通道在中间区域中相对于通向胎面的另一个侧面的通道在纵向上偏移。
优选地，胎面进一步包括基本上纵向定向的胎肩刀槽，所述胎肩刀槽距胎面侧面的距离Di介于胎面宽度的15％至25％之间。
优选地，所述胎肩刀槽连接纵向相邻通道的径向开口。
优选地，所述胎肩刀槽具有的深度大于待磨损的材料的最大厚度的80％，并且优选具有的宽度在2mm至4mm之间。
优选地，胎面进一步包括基本上纵向定向的中央刀槽，所述中央刀槽在轴向上位于胎肩刀槽之间。
优选地，所述中央刀槽连接纵向相邻通道的径向开口。
优选地，所述中央刀槽具有的深度大于待磨损的材料的最大厚度的80％，并且优选具有的宽度小于1.5mm。
本发明还涉及一种设置有如上所述的胎面的用于重型负载车辆的轮胎。
通过以下参考附图的描述，本发明的其他特征和优点将变得显而易见，所述附图通过非限制性示例示出了本发明主题的实施方案。
附图说明
图1为包括根据本发明第一实施方案的胎面的轮胎的立体图。
图2为图1胎面的一部分在崭新时的前视图。
图3与图2视图相似，为相同胎面在行驶期间待磨损的材料的最大厚度的很大部分磨损之后的局部视图。
图4为与图2视图相似的放大的局部视图。
图5a为沿着图4中线A-A的局部详细截面图。
图5b为沿着图4中线B-B的局部详细截面图。
图5c为沿着图4中线C-C的局部详细截面图。
图5d为沿着图4中线D-D的局部详细截面图。
图5e为沿着图4中线E-E的局部详细截面图。
图5f为图4中细节F的放大图。
图6为根据本发明第二实施方案的胎面与图2视图相似的前视图。
图7为沿着图6中虚线G-G的截面图。
图8为根据本发明第三实施方案的胎面与图2和图6视图相似的前视图。
具体实施方式
图1示出了包括根据本发明的胎面1的用于重型负载车辆的轮胎2。胎面包括胎面表面11，相应的侧面12和12'以及胎面花纹元件(例如刀槽13和14、横向通道15、径向开口16和横向沟槽18)。在本申请中，当诸如通道或沟槽的胎面花纹元件的总体取向与纵向方向X形成45度或更大的角度时，该胎面花纹元件被称为是横向的。根据本发明的胎面没有周向(纵向)沟槽。
图2示出了图1胎面的一部分的放大的前视图，这特别使得可以更清楚地区分形成其胎面花纹的元件。此处示出的胎面是崭新的。胎面被赤道正中平面PME分为两个相等的部分。将胎面的位于赤道正中平面两侧并对应于胎面宽度Lbdr的20％的宽度上的区域称为中间区域RM。
横向通道15位于待磨损的材料的厚度中，即，崭新胎面的胎面表面11的下方。径向开口16在径向方向上将横向通道连接至胎面表面11。因此可以在径向开口的底部看到横向通道15。封闭构件17沿着横向通道介于接连的径向开口之间。布置在胎面花纹底部的横向通道15将胎面的中间区域RM连接至侧面12和12'，使得水可以从接地面横向排出。在该实施方案中，在横向沟槽18、19中，通道通向侧面。
优选地，从该侧视图可以清楚地看到，一个通道的径向开口和封闭构件的交替相对于纵向相邻通道的径向开口和封闭构件的交替在轴向上(在横向上)偏移。因此，沿着周向方向，径向开口基本上与相邻横向通道的封闭构件相对，反之亦然。
图3示出了当待磨损的材料的最大厚度的较大部分实际上已经磨损之后的与图2相同的胎面部分。此处示出的部分磨损的胎面仍包括约5mm的空间(即在1.6mm的法定极限之前保留约3.4mm的待磨损的材料)，这相当于小于待磨损的材料的最大厚度的20％。在该图中可以更清楚地看到将中间区域连接至侧面的横向通道的其余部分。在该磨损阶段，封闭构件以及径向开口的轮廓完全消失。如上所述，布置在胎面花纹底部的横向通道在磨损结束时产生打开且连续的沟槽。在该视图中还可以看出，通道在中间区域和侧面之间包括方向变化。在该实施方案中，在中间区域和侧面之间存在两次方向变化。如果观察位于中间区域和侧面之间的横向通道的轨迹，则可以在通道在纵向方向上相距最远的两个点之间测量最大纵向距离DLM。根据本发明，最大纵向距离DLM介于胎面宽度Lbdr的10％至50％之间，优选介于10％至30％之间。在此处示出的实施例中，距离DLM等于Lbdr的18.5％。中央刀槽13和胎肩刀槽14基本上是纵向的，它们的总体取向与纵向方向X形成20°或更小的角度。这些刀槽优选在径向开口和横向沟槽处连接两个相邻的通道。胎肩刀槽14距胎面侧面的距离为Di，Di介于胎面宽度Lbdr的15％至25％之间。中央刀槽13位于相应的胎肩刀槽14之间，即，位于占宽度Lbdr的至少50％的胎面中央区域中。
在图3中可以清楚地看到，在该实施方案中，横向通道不仅将侧面连接至胎面的中间区域，而且由于胎面左侧部分的通道直接连接至右侧部分的通道，因此横向通道还将侧面彼此连接。该第一实施方案的另一个具体特征是胎面花纹是有方向性的，即，它取决于轮胎的旋转方向。
参照图4和图5a至图5e的详细截面图，可以更清楚地描述本发明的该第一实施方案。图4与图2相似，但放大地示出了当崭新胎面是崭新的时，横向通道15的截面通过封闭构件而隐藏在胎面表面11的下方。
封闭构件包括具有长度Lc的接触面。在隐藏通道的方向上测量该长度。如果接触面并非如此处所示的平行且笔直，而是例如弯曲，则应考虑接触面相隔不超过1.5mm的长度。
径向开口具有长度Lo。在沿着通道的两个接连的封闭构件之间的隐藏通道的方向上测量该长度。如果封闭构件的接触面并非平行且笔直，而是例如弯曲，则应考虑接触面相隔不超过1.5mm的长度。
图5a为沿着图4中线A-A的截面图，主要示出了将中间区域连接至胎面的右侧面的横向通道的第一部分。沿着通道15，该截面示出了两个封闭构件17和一个径向开口16的交替。在该横截面的左侧，还可以看到将中间区域连接至胎面的左侧面的横向通道15。在该通道上方，可以清楚地看到第一封闭构件17和将封闭构件的两个相对的接触面分开的刀槽171。还可以看到中央刀槽13，其径向高度(深度)等于通道的径向高度(深度)。
图5b为沿着图4中线B-B的截面图，主要示出了将中间区域连接至胎面的左侧面的横向通道的第一部分。沿着通道15，该截面示出了两个径向开口16和一个封闭构件17的交替。在该横截面的右侧，还可以看到将中间区域连接至胎面的右侧面的横向通道15。
图5c为沿着图4中线C-C的截面图，示出了由于存在封闭构件17而从外部不可见的部分中的横向通道15。优选地，根据本发明，横向通道的宽度在4mm至10mm之间，并且更优选地在6mm至8mm之间。在此处所示的实施方案中，通道在其位于径向外侧的最宽部分处的宽度约为7mm，而在其径向内部处的宽度约为5mm。优选地，如此处所示，当崭新时，封闭构件形成接触表面11的一部分，即它们与道路表面接触。然而，它们本身也可以以已知的方式在接触表面下方偏移一定的径向距离，该径向距离优选不大于5mm。
封闭构件的径向高度HRB优选占待磨损的材料的最大厚度的25％至75％。在该实施例中，HRB占待磨损的材料的最大厚度EMU的约65％。
在图5c的截面中可以清楚地看到，在该部分中，当胎面磨损去除了与封闭构件17的接触面高度相对应的厚度时，在崭新时不可见的通道在胎面表面上开始显现。
图5d为沿着图4中线D-D的截面图，其示出了中央刀槽13。此处，中央刀槽的宽度小于1mm，并且如上所述，其深度(径向高度)基本上对应于待磨损的材料的最大厚度。
图5e为沿着图4中线E-E的截面图，其示出了胎肩刀槽14。此处，胎肩刀槽的宽度约为2.5mm，并且其深度基本上对应于待磨损的材料的最大厚度。在刀槽接近于胎面侧面的情况下，介于2mm至4mm之间的合适宽度能够使得当处于接地面中时刀槽的壁必然接触。
图5f为图4中细节F的视图，其特别放大地示出了径向开口16。该视图使得可以示出在封闭构件的远端面与所述封闭构件17的接触面的平均方向之间形成的角度α。根据本发明，角度α优选在90°至150°之间。该图示出了约等于135°的α1、α2和α3，和约等于90°的α4。该视图还更清楚地示出了横向通道15的隐藏部分的起点，该隐藏部分在封闭构件及其刀槽171下方延伸。
图6为与图4相似的视图，示出了根据本发明的胎面的第二实施方案的原理，图7为沿着图6中虚线G-G的截面图。在该实施方案中，位于胎面左侧部分的横向通道与位于右侧部分的通道交叉，并且在中间区域不彼此连接。此处，每个通道在中间区域和与其连接的侧面之间只具有一次方向变化。此外，该实施方案包括胎肩刀槽14、14’，但不包括中央刀槽。如果适用，所述胎肩刀槽连接两个相邻通道的两个径向开口(刀槽14的构造)或将一个径向开口连接至封闭构件17(刀槽14’的构造)。在该实施方案中，DLM等于Lbdr的20.5％。
此处，一个通道的径向开口和封闭构件的交替也相对于纵向相邻通道的径向开口和封闭构件的交替在轴向上偏移，因此使得沿着周向方向，径向开口基本上与相邻通道的封闭构件相对，反之亦然。
图7还使得可以清楚地示出封闭构件的几何尺寸(高度HRB和长度Lc)和径向开口的几何尺寸(长度Lo)。
图8为与图4相似的视图，示出了根据本发明的胎面的第三实施方案的原理。在该实施方案中，胎面的左侧部分上的横向通道再次连接至右侧部分上的通道，因此在中间区域中彼此连接。此处，通道在中间区域和与其连接的侧面之间具有三次方向变化。此外，该实施方案包括与图6实施方案的胎肩刀槽相似的胎肩刀槽14、14’和与图4实施方案的中央刀槽相似的中央刀槽13。
在该实施方案中，DLM等于Lbdr的12.5％。该实施方案的另一个具体特征是花纹是无方向性的，即，它不取决于轮胎的旋转方向。
当然，上述本发明不仅仅限于这些变体，而是可以对其进行各种修改，同时仍然保持在权利要求书所限定的范围内。

Claims (15)

1.用于重型负载车辆的轮胎(2)的胎面(1)，所述胎面(1)包括：当崭新时，在行驶期间待磨损的材料的最大厚度(EMU)、胎面表面(11)、侧面(12、12’)、中间区域(RM)，该胎面设置有胎面花纹元件，所述胎面花纹元件包括通道(15)、刀槽(13、14)、径向开口(16)和封闭构件(17)，所述通道布置在胎面的厚度中，并通过径向开口连接至胎面表面，所述径向开口沿着所述通道与所述封闭构件交替布置，该胎面的特征在于其没有周向沟槽，并且：
-当胎面崭新时，通道布置在胎面表面(11)的下方；
-通道是横向的，并将胎面的中间区域连接至胎面的侧面；
-将中间区域连接至侧面的每个横向通道在中间区域和所述侧面之间包括至少一次方向变化；并且
-横向通道在纵向方向上相距最远的点之间的最大纵向距离(DLM)介于胎面宽度(Lbdr)的10％至50％之间。
2.根据权利要求1所述的胎面，其中，在隐藏通道的方向上，封闭构件包括具有长度Lc的接触面，所述长度Lc在10mm至40mm之间。
3.根据权利要求2所述的胎面，其中，在隐藏通道的方向上，径向开口具有长度Lo，其中Lc≤Lo≤3*Lc。
4.根据前述权利要求中任一项所述的胎面，其中，封闭构件具有的径向高度HRB介于行驶期间待磨损的材料的最大厚度(EMU)的25％至75％之间。
5.根据权利要求1所述的胎面，其中，封闭构件距胎面表面的径向距离在0至5mm之间。
6.根据权利要求1所述的胎面，其中，一个通道的径向开口和封闭构件的交替相对于纵向相邻通道的径向开口和封闭构件的交替在轴向上偏移。
7.根据权利要求1所述的胎面，其中，封闭构件的远端面与所述封闭构件的接触面的平均方向形成的角度(α)在90°至150°之间，所述远端面为封闭构件在延伸方向中的前端和后端的表面。
8.根据权利要求1所述的胎面，其中，通向胎面的一个侧面的通道在胎面的中间区域中进一步连接至通向胎面的另一个侧面的通道。
9.根据权利要求1所述的胎面，其中，通向胎面的一个侧面的通道在中间区域中相对于通向胎面的另一个侧面的通道在纵向上偏移。
10.根据权利要求1所述的胎面，其进一步包括基本上纵向定向的胎肩刀槽(14)，所述胎肩刀槽(14)距胎面侧面的距离Di介于胎面宽度(Lbdr)的15％至25％之间。
11.根据权利要求10所述的胎面，其中，所述胎肩刀槽连接纵向相邻通道的径向开口。
12.根据权利要求10所述的胎面，其中，所述胎肩刀槽具有的深度大于待磨损的材料的最大厚度(EMU)的80％。
13.根据权利要求10所述的胎面，其进一步包括基本上纵向定向的中央刀槽(13)，所述中央刀槽(13)在轴向上位于胎肩刀槽之间。
14.根据权利要求13所述的胎面，其中，所述中央刀槽具有的深度大于待磨损的材料的最大厚度(EMU)的80％。
15.用于重型负载车辆的轮胎，其设置有根据前述权利要求中任一项所述的胎面。
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