用于重型车辆的具有改进的抗攻击性的轮胎胎面的制作方法

1.本发明涉及一种用于重型车辆的轮胎胎面，更具体地，涉及一种用于混合用途的重型车辆的轮胎胎面，该重型车辆既能在公路、柏油路面上行驶，也能在多石地面上越野行驶。


背景技术：

2.由至少一种橡胶基材料制成的胎面是轮胎的磨损部分，其位于轮胎的外周并且当其通过胎面表面与地面接触时被磨损。所述胎面通常包括胎面花纹，所述胎面花纹是切口(或空隙)与块状(或肋状)的凸起元件的组合，并主要旨在确保令人满意的抓地力方面的性能，更特别地在湿路面上的抓地力方面的性能。
3.众所周知，车辆的潮湿天气行驶条件(更特别的是重型车辆的潮湿天气行驶条件)需要快速排出胎面与路面之间的接触斑块中存在的水。这种排出能够确保制成胎面的材料通过胎面表面与该路面直接接触。未被推到轮胎前面或侧面的水在形成于胎面的切口中流动或者部分地聚集在形成于胎面的切口中。
4.通过切口确保水的排出，所述切口形成流体流动网络，所述流体流动网络需要在轮胎从全新状态到最大磨损状态的整个使用期间内有效。现行法规规定的最大磨损状态为这样的磨损状态：出于安全原因，超过该磨损状态需要从车辆移除轮胎。
5.更具体地，允许排出水的切口基本上是称为沟槽的宽切口。当轮胎经受特别由“欧洲轮胎和轮辋技术组织”或“e.t.r.t.o.”的欧洲标准的“标准手册2020-商用车辆轮胎”限定的推荐充气和负载条件时，沟槽的宽度使得当胎面进入接触斑块时，界定沟槽的材料的相对壁不会彼此接触。界定沟槽的凸起元件在压缩和剪切下的变形决定了与地面接触的接触斑块中的压力，并因此决定了磨损。另外，这些变形由于在胎面材料中产生滞后性损失而影响滚动阻力，并因此影响车辆的燃料消耗。
6.胎面还可以包括窄切口或刀槽。在e.t.r.t.o.规定的轮胎负载和压力条件(如上所述)下，刀槽的宽度使得当胎面进入接触斑块时，界定刀槽的材料的相对壁至少部分地彼此接触。刀槽不能将水排出，但是相对于抓地力，所述刀槽在与地面接触的接触斑块中具有边缘拐角效应，从而特别能够破坏地面上存在的水膜。
7.为了限制由沟槽和刀槽的存在导致的胎面待磨损材料体积的减少，已经提出了所谓的复杂切口，与完全通向胎面表面的正常切口相比，所述复杂切口能够增加胎面的材料体积，同时符合给定阈值以上的用于储存水的空隙体积，而不论轮胎的磨损程度如何。
8.包括这种复杂切口的胎面已在文献wo 2011039194、wo 2011101495、wo 2012130735、wo 2016188956、wo 2019008276和wo 2019122677中特别描述。当全新时，复杂切口以不连续的方式以规律或不规律的间距通向胎面表面。每个复杂切口具有外部空腔，所述外部空腔通向胎面表面，并在复杂切口的主方向上彼此分开。复杂切口的主方向通常对应于当在被水覆盖的地面上行驶时水在所述切口中流动的方向。除了外部空腔之外，该复杂切口还包括内部空腔，所述内部空腔形成于胎面内侧并且通常通过刀槽连接至胎面表
面。这些内部空腔沿径向完全位于全新状态下的胎面表面的内侧，并介于外部空腔之间。内部空腔可以位于胎面厚度的不同深度水平处。此外，通过两个连续空腔(分别为外部空腔和内部空腔)之间的连接部分(通常为连接通道)来确保全新状态下的每个复杂切口中的水流的连续性。因此，由外部空腔、内部空腔以及连接通道构成的组件形成了连续的沟槽。相比之下，未连接至彼此并因此不允许流体围绕轮胎的整个圆周从一个空腔流到另一个空腔的内部空腔和外部空腔的并置不构成连续的沟槽。
9.对于具有复杂切口的胎面，与全新时完全地通向胎面表面并且深度对应于内部空腔或外部空腔的最大深度的沟槽的体积相比，所有内部空腔、外部空腔以及连接通道的体积均减小。因此，复杂切口的存在能够限制与沟槽的存在相关联的全新状态下的胎面刚度的降低。
10.胎面花纹可以同时具有间歇地通向胎面表面的复杂切口和沿其整个长度通向胎面表面的常规沟槽。
11.当轮胎在多石地面上行驶时，其胎面很可能将石头留在胎面的切口中，尤其在胎面的沟槽中。留在胎面的沟槽中的这些石头可能在胎面中产生穿孔，这可能对沿径向位于胎面内侧的轮胎的胎冠增强件造成损坏，并且最终所述胎冠增强件的断裂导致轮胎不能使用。
12.这种石头滞留现象在复杂切口的情况下尤为明显。具体地，复杂切口可以在其外部空腔处捕获石头，更具体地，这些石头可能困在分别为外部空腔和内部空腔之间的连接通道中，因此对胎面造成损坏。


技术实现要素：

13.因此，发明人为其自身设定的目标是改进用于重型车辆的胎面的抗石头攻击性，该胎面包括由外部空腔、内部空腔以及外部空腔与内部空腔之间的连接通道的交替构成的复杂切口。
14.该目标已通过用于重型车辆的轮胎胎面实现，所述轮胎胎面旨在通过胎面表面与地面接触，并且包括界定凸起元件的切口，
[0015]-全新状态下的胎面包括至少一个复杂切口，所述至少一个复杂切口沿着等分线包括外部空腔和内部空腔的交替，所述外部空腔通向胎面表面，所述内部空腔不通向胎面表面，分别为外部空腔和内部空腔的两个连续空腔通过连接通道连接至彼此，
[0016]-每个外部空腔在包含等分线和垂直于胎面表面的径向方向的等分面上具有高度和长度，所述高度为在胎面表面和外部空腔底部之间沿径向方向测量的高度，所述长度为在胎面表面处沿着等分线测量的长度，
[0017]-每个内部空腔在等分面上具有高度和长度，所述高度为在内部空腔顶部和沿径向位于外部空腔底部的内侧的内部空腔底部之间沿径向方向测量的高度，所述长度为在内部空腔底部处沿着等分线测量的长度，
[0018]-每个连接通道在等分面上具有高度和长度，所述高度为在外部空腔和连接通道之间的周向接合处、在连接通道顶部和连接通道底部之间沿径向方向测量的高度，所述长度为在外部空腔和内部空腔之间沿着等分线测量的非零的长度，
[0019]-每个复杂切口在等分面上具有高度，所述高度为在胎面表面和内部空腔底部之
间沿径向方向测量的高度，
[0020]-每个外部空腔的高度至少等于复杂切口的高度的一半，
[0021]-每个连接通道的高度至多等于复杂切口的高度的三分之一。
[0022]
因此，本发明涉及一种胎面，所述胎面包括至少一个复杂切口，所述至少一个复杂切口沿着等分线由外部空腔和内部空腔的交替构成，所述外部空腔通向胎面表面，所述内部空腔不通向胎面表面，分别为外部空腔和内部空腔的两个连续空腔通过连接通道连接至彼此，所述连接通道确保所述空腔(分别为外部空腔和内部空腔)之间的逐渐过渡。
[0023]
复杂切口的等分线不一定是直线，并且例如可以具有波形或之字形。另外，所述等分线可以沿任何方向延伸：纵向、横向或倾斜。按照惯例，纵向方向是胎面的最大尺寸或长度的方向，横向方向是胎面的中间尺寸或宽度的方向，径向方向是胎面的最小尺寸或厚度的方向。倾斜方向具有介于纵向方向和横向方向之间的中间总取向。当倾斜方向与纵向方向形成至多等于45
°
的角度时将其称为基本上纵向，并且当倾斜方向与横向方向形成至多等于45
°
的角度时将其称为基本上横向。
[0024]
复杂切口在由其等分线和垂直于胎面表面的径向方向限定的等分面上的截面中形成连续波形沟槽，所述沟槽包括外部空腔、内部空腔以及分别为外部空腔和内部空腔的两个连续空腔之间的连接通道的交替。换句话说，两个连续的外部空腔沿着等分线通过单个内部空腔被分开，反之亦然。由于复杂切口在周向方向上的波动在胎面的厚度上，因而任何内部空腔的底部沿径向位于相邻外部空腔的底部的内侧。
[0025]
外部空腔、内部空腔以及连接通道的特征在于在复杂切口的等分面上限定的各自的几何尺寸，即在胎面厚度中沿径向方向测量的高度以及在取决于所考虑的复杂切口的部分的两个参考之间沿着复杂切口的等分线测量的长度。可以相对于复杂切口的高度限定各自的高度，所述复杂切口的高度为在全新状态下的胎面表面(外部空腔通向所述胎面表面)和穿过内部空腔的底部的底表面(即复杂切口的径向最内点)之间测量的高度。在本发明的范围内，每个外部空腔的高度至少等于复杂切口的高度的一半，这确保了当胎面处于全新状态时在湿地面上储存水所必需的足够的外部空腔体积。此外，任何连接通道的长度都是非零的，这确保了通过所述连接通道连接的空腔(分别为外部腔体和内部腔体)之间的逐渐过渡。
[0026]
本发明的基本特征在于限制连接通道的高度，所述高度为在通道与外部空腔的连接处(换句话说，在其通向外部空腔的截面处)测量的高度。根据本发明，优化该高度从而防止过大尺寸(即可能对轮胎胎冠造成显著损坏的尺寸)的石头通过。发明人预估了临界石头尺寸，所述临界石头尺寸特征在于直径大于复杂切口的高度的三分之一，因此连接通道在其与外部空腔的连接处的高度至多等于复杂切口的高度的三分之一。
[0027]
优选地，每个连接通道的高度至少等于复杂切口的高度的十分之一。低于该值，由于复杂切口在连接通道处的过度收缩，复杂切口中水的流速变得不足以确保胎面在湿路面上的足够的抓地力。
[0028]
同样有利地，每个外部空腔的高度至多等于复杂切口的高度的四分之三。该最大外部空腔高度确保沿径向在外部空腔的内侧存在一定厚度的橡胶基材料，该厚度足以确保对沿径向位于胎面内侧并与外部空腔竖直对齐的胎冠增强部分的保护。
[0029]
有利地，每个连接通道的长度至少等于连接通道的高度。如果连接通道足够长(即
如果连接通道在足够的距离上提供收缩)，则连接通道能够有效阻挡由其所连接的外部空腔捕获的石头。
[0030]
有利地，每个内部空腔的高度至少等于复杂切口的高度的三分之一。当胎面达到对应于内部空腔顶部的磨损程度时，换句话说，当内部空腔在磨损状态下又通向胎面表面时，该最小内部空腔高度确保了在湿地面上储存水所必需的足够的外部空腔体积。
[0031]
同样有利地，每个内部空腔的高度至多等于复杂切口的高度的四分之三。该最大内部空腔高度确保沿径向在内部空腔的外侧存在一定厚度的橡胶基材料，在全新状态下，该厚度足以确保对沿径向位于胎面内侧并与内部空腔竖直对齐的胎冠增强部分的保护。
[0032]
内部空腔的长度和外部空腔的长度之间的比例有利地至少等于0.8。低于该值，外部空腔长度变得过长，并对待磨损的材料体积产生负面影响。
[0033]
内部空腔的长度和外部空腔的长度之间的比例同样有利地至多等于1.5，优选至多等于1.2。超过该值，外部空腔长度变得不足以确保很好地收集地面上存在的水。
[0034]
根据内部空腔的优选实施方案变体，由于通过从胎面外侧成型来制造外部空腔的技术限制，因而每个内部空腔的内部空腔顶部通过刀槽沿径向向外延伸直至胎面表面。
[0035]
根据外部空腔的实施方案变体，每个外部空腔的外部空腔底部通过至少一个刀槽沿径向向内最多延伸至穿过内部空腔底部的底表面。当胎面的磨损程度达到外部空腔的底部时，出现至少一个刀槽，所述至少一个刀槽通过产生能够破坏地面上存在的水膜的边缘拐角效应而有助于抓地力，特别是在湿地面上。
[0036]
根据胎面的优选实施方案，至少一个复杂切口的等分线是基本上纵向的，所述等分线在任何点处相对于胎面的纵向方向形成至多等于45
°
的角度，优选至多等于20
°
的角度。换句话说，该等分线优选地沿纵向方向定向，所述纵向方向为轮胎向前行进的方向和在与地面接触的接触斑块中排出的水的主流动方向。
[0037]
根据胎面的优选实施方案的变体，具有基本上纵向的等分线的至少一个复杂切口沿轴向位于胎面的中间部分，所述中间部分的轴向宽度至多等于胎面的轴向宽度的三分之二，所述中间部分以中间平面为中心，所述中间平面穿过胎面表面的中间并且垂直于所述胎面表面。当轮胎在由e.t.r.t.o.的标准推荐的压力和负载条件下充气和压缩时，胎面的轴向宽度为胎面表面的轴向端部之间的轴向距离。与常规沟槽相比，在胎面的中间部分中具有复杂切口的优点是减小通向胎面表面的切口的表面积，并因此减小捕获石头的风险，已知以高接触压力的分布为特征的该中间部分具有很强的捕获石头的能力。具体地，该中心部分的特征在于较大子午线半径，因此相对平坦的外部轮廓不允许铰链效应(铰链效应能够释放在路面上捕获的石头)。另外，该中心部分对应于轮胎胎冠的高刚度部分。
[0038]
本发明还涉及一种用于重型车辆的轮胎，所述轮胎包括根据上述实施方案中的任一个所述的胎面。
附图说明
[0039]
通过未按比例绘制的示意性图1和图2说明本发明的特征：
[0040]-图1：根据本发明的全新状态下的胎面的俯视图，
[0041]-图2：复杂切口的一部分在复杂切口等分面上的截面图，所述复杂切口包括外部空腔、内部空腔以及连接它们的连接通道。
具体实施方式
[0042]
图1为根据本发明的全新状态下的胎面1的俯视图。旨在通过胎面表面2与地面接触的轮胎胎面1包括界定凸起元件4的切口3。在所示的切口3中，存在两个不同的基本上纵向的沟槽，每个沟槽界定侧面肋部和中间部分11，所述中间部分11在胎面的横向方向yy’上的轴向宽度wm至多等于胎面的轴向宽度w的三分之二。中间部分11进一步包括两个基本上纵向的复杂切口5，每个复杂切口5使两个纵排的块状的凸起元件4分开，所述凸起元件4由刀槽成对地分开。每个复杂切口5沿着等分线lm包括外部空腔6和内部空腔7的交替，所述外部空腔6通向胎面表面2，所述内部空腔7不通向胎面表面2，两个连续空腔(分别为外部空腔6和内部空腔7)通过连接通道8连接至彼此。当胎面处于全新状态时不可见的内部空腔7和连接通道8用虚线示出。在所示的实施方案中，每个复杂切口5的等分线lm具有基本上纵向的之字形，所述等分线lm在任何点处的切线与胎面的纵向方向xx’形成至多等于45
°
的角度，优选至多等于20
°
的角度。
[0043]
图2为复杂切口5的一部分在复杂切口等分面sm上的截面图，所述复杂切口5包括外部空腔6，所述外部空腔6在其每个端部处通过连接通道8连接至内部空腔7。在外部空腔6的每个端部处仅示出半个内部空腔7。外部空腔6在包含等分线lm和径向方向zz’(其垂直于胎面1的胎面表面2)的等分面sm上具有高度h11和长度l1，所述高度h11为在胎面表面2和外部空腔底部62之间沿径向方向zz’测量的高度，所述长度l1为在胎面表面2处沿着等分线lm测量的长度。每个内部空腔7在等分面sm上具有高度h22和长度l2，所述高度h22为在内部空腔顶部71和内部空腔底部72(其沿径向位于外部空腔底部62的内侧)之间沿径向方向zz’测量的高度，所述长度l2为在内部空腔底部72处沿着等分线lm测量的长度。图2示出两个长度为l2/2的半个内部空腔7。每个连接通道8在等分面sm上具有高度h3和长度l3，所述高度h3为在外部空腔6和连接通道8之间的周向接合处、在连接通道顶部81和连接通道底部82之间沿径向方向zz’测量的高度，所述长度l3为在外部空腔6和内部空腔7之间沿着等分线lm测量的非零的长度。此外，每个复杂切口5在等分面sm上具有高度h，所述高度h为在胎面表面2和内部空腔底部72之间沿径向方向zz’测量的高度。每个外部空腔6的高度h11至少等于复杂切口5的高度h的一半。根据本发明，每个连接通道8的高度h3至多等于复杂切口5的高度h的三分之一。在所示的实施方案中，外部空腔6具有外部空腔底部62，所述外部空腔底部62通过刀槽63沿径向向内延伸直至穿过内部空腔底部72的底表面10。另外，每个内部空腔7具有内部空腔顶部71，所述内部空腔顶部71通过刀槽73沿径向向外延伸直至胎面表面2。
[0044]
发明人针对尺寸为13r 22.5的轮胎更具体地研究了本发明，根据e.t.r.t.o.标准的“标准手册2020”，该轮胎旨在安装至混合用途的重型车辆的转向轴，并且旨在承载等于4000kg的负载和等于8.75巴的充气压力。
[0045]
下表1示出了所测试的胎面的特征：
[0046]
[表1]
[0047][0048]

技术特征：
1.用于重型车辆的轮胎胎面(1)，所述轮胎胎面(1)旨在通过胎面表面(2)与地面接触，并且包括界定凸起元件(4)的切口(3)，-全新状态下的胎面(1)包括至少一个复杂切口(5)，所述至少一个复杂切口(5)沿着等分线(lm)包括外部空腔(6)和内部空腔(7)的交替，所述外部空腔(6)通向胎面表面(2)，所述内部空腔(7)不通向胎面表面(2)，分别为外部空腔(6)和内部空腔(7)的两个连续空腔通过连接通道(8)连接至彼此，-每个外部空腔(6)在包含等分线(lm)和垂直于胎面表面(2)的径向方向(zz’)的等分面(sm)上具有高度(h11)和长度(l1)，所述高度(h11)为在胎面表面(2)和外部空腔底部(62)之间沿径向方向(zz’)测量的高度，所述长度(l1)为在胎面表面(2)处沿着等分线(lm)测量的长度，-每个内部空腔(7)在等分面(sm)上具有高度(h22)和长度(l2)，所述高度(h22)为在内部空腔顶部(71)和沿径向位于外部空腔底部(62)的内侧的内部空腔底部(72)之间沿径向方向(zz’)测量的高度，所述长度(l2)为在内部空腔底部(72)处沿着等分线(lm)测量的长度，-每个连接通道(8)在等分面(sm)上具有高度(h3)和长度(l3)，所述高度(h3)为在外部空腔(6)和连接通道(8)之间的周向接合处、在连接通道顶部(81)和连接通道底部(82)之间沿径向方向(zz’)测量的高度，所述长度(l3)为在外部空腔(6)和内部空腔(7)之间沿着等分线(lm)测量的非零的长度，-每个复杂切口(5)在等分面(sm)上具有高度(h)，所述高度(h)为在胎面表面(2)和内部空腔底部(72)之间沿径向方向(zz’)测量的高度，-每个外部空腔(6)的高度(h11)至少等于复杂切口(5)的高度(h)的一半，其特征在于，每个连接通道(8)的高度(h3)至多等于复杂切口(5)的高度(h)的三分之一。2.根据权利要求1所述的胎面(1)，其中，每个连接通道(8)的高度(h3)至少等于复杂切口(5)的高度(h)的十分之一。3.根据权利要求1和2中任一项所述的胎面(1)，其中，每个外部空腔(6)的高度(h11)至多等于复杂切口(5)的高度(h)的四分之三。4.根据权利要求1至3中任一项所述的胎面(1)，其中，每个连接通道(8)的长度(l3)至少等于连接通道(8)的高度(h3)。5.根据权利要求1至4中任一项所述的胎面(1)，其中，每个内部空腔(7)的高度(h22)至少等于复杂切口(5)的高度(h)的三分之一。6.根据权利要求1至5中任一项所述的胎面(1)，其中，每个内部空腔(7)的高度(h22)至多等于复杂切口(5)的高度(h)的四分之三。7.根据权利要求1至6中任一项所述的胎面(1)，其中，内部空腔(7)的长度(l2)和外部空腔(6)的长度(l1)之间的比例至少等于0.8。8.根据权利要求1至7中任一项所述的胎面(1)，其中，内部空腔(7)的长度(l2)和外部空腔(6)的长度(l1)之间的比例至多等于1.5，优选至多等于1.2。9.根据权利要求1至8中任一项所述的胎面(1)，其中，每个内部空腔(7)具有内部空腔顶部(71)，所述内部空腔顶部(71)通过刀槽(73)沿径向向外延伸直至胎面表面(2)。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的胎面(1)，其中，每个外部空腔(6)具有外部空腔底部(62)，所述外部空腔底部(62)通过至少一个刀槽(63)沿径向向内最多延伸至底表面(10)，所述底表面(10)穿过内部空腔底部(72)。11.根据权利要求1至10中任一项所述的胎面(1)，其中，至少一个复杂切口(5)的等分线(lm)是基本上纵向的，所述等分线(lm)在任何点处相对于胎面的纵向方向(xx’)形成至多等于45
°
的角度，优选至多等于20
°
的角度。12.根据权利要求11所述的胎面(1)，所述胎面(1)具有轴向宽度(w)，其中，具有基本上纵向的等分线(lm)的至少一个复杂切口(5)沿轴向位于胎面的中间部分(11)，所述中间部分(11)的轴向宽度(wm)至多等于胎面的轴向宽度(w)的三分之二，所述中间部分(11)以中间平面(xz)为中心，所述中间平面(xz)穿过胎面表面(2)的中间并且垂直于所述胎面表面(2)。13.用于重型车辆的轮胎，所述轮胎包括根据权利要求1至12中任一项所述的胎面(1)。

技术总结
本发明涉及一种用于重型车辆并旨在改进其抗石头攻击性的轮胎胎面(1)。全新状态下的胎面(1)包括至少一个复杂切口(5)，所述至少一个复杂切口(5)沿着等分线(Lm)包括外部空腔(6)和内部空腔(7)的交替排列，所述外部空腔(6)通向胎面表面(2)，所述内部空腔(7)不通向胎面表面(2)，分别为外部空腔(6)和内部空腔(7)的两个连续空腔通过非零的长度的连接通道(8)连接至彼此，每个外部空腔(6)的高度(H11)至少等于复杂切口(5)的高度(H)的一半，每个连接通道(8)的高度(H3)至多等于复杂切口(5)的高度(H)的三分之一。高度(H)的三分之一。高度(H)的三分之一。


技术研发人员：X
受保护的技术使用者：米其林集团总公司
技术研发日：2021.11.19
技术公布日：2023/8/9