具有改进的耐攻击性的用于重型车辆的轮胎胎面的制作方法

1.本发明的主题为一种用于旨在用于混合用途(即能够在柏油路面或石质路面上行驶)的重型车辆的轮胎胎面。


背景技术：

2.位于轮胎的圆周上并由至少一种橡胶基材料制成的胎面旨在在通过胎面表面与地面接触时磨损。其通常包括胎面花纹，所述胎面花纹为分隔凸起元件的空隙系统，并旨在提供轮胎在硬质地面、松散地面或者可能覆盖有水、雪或污泥的地面上的抓地力。
3.胎面在几何术语上可以通过三个尺寸来限定：径向方向上的厚度、横向方向上的宽度以及纵向方向上的长度。
4.胎面的这些几何特征在轮胎上测量如下：
[0005]-厚度为胎面表面和底表面之间的径向距离，其基本上平行于胎面表面并穿过最深的空隙的底部，
[0006]-宽度为当胎面表面在施加至轮胎的如例如“欧洲轮胎和轮辋技术组织”或etrto的标准所规定的压力和负载条件的作用下与硬质地面接触时，胎面表面的端点之间的横向距离，
[0007]-长度等于轮胎的外周长。
[0008]
当轮胎在地面上行驶时，胎面会经受由地面上的压痕元件导致的磨损负载，由于磨损，这会导致胎面厚度的逐渐减小。此外，胎面的空隙容易捕获地面上存在的石块，所述石块可能在行驶的过程中排出或者朝向空隙底部移动并产生裂纹，所述裂纹易于从空隙底部扩展至胎面直至轮胎的胎冠增强件。这些裂纹可能适时地导致轮胎的胎冠劣化，从而降低轮胎的耐久性和使用寿命，因此需要提前更换。
[0009]
胎面的空隙可以分为两种类型：沟槽和刀槽。沟槽界定了在胎面进入与地面的接地面时可以变形但不会彼此接触的凸起元件。比沟槽窄的刀槽具有的宽度使得当胎面进入接地面时，凸起元件界定刀槽的相对壁至少部分地彼此接触。为了确定空隙的壁之间接触的可能性或不可能性，施加至轮胎的压力和负载条件为例如etrto标准规定的压力和负载条件。沟槽是最宽的空隙，并且最可能保留最大的石块，这些石块易于移动并攻击胎面。
[0010]
为了减少胎面的空隙(更特别是沟槽)中石块的滞留和移动的影响，轮胎设计者已在空隙底部安装了橡胶突起(称为桥)。因此，安装在空隙中的桥连接界定所述空隙的两个凸起元件，并因此局部地加强凸起元件，特别是当其经受与空隙的平均方向垂直的剪切应力时。在安装有桥的空隙的平均方向上或者在垂直于该平均方向的方向上，桥可以是连续的或者不连续的。其还可以具有大于或小于空隙的深度的高度。
[0011]
在桥中以沿所述桥所位于的空隙的平均方向延伸的至少一个刀槽的形式引入不连续部能够确保桥的柔性，并因此确保凸起元件之间的柔性连接，这特别有助于限制所述凸起元件的磨损。已知的第一种类型的不连续的桥包括单个刀槽，所述刀槽通向空隙并位于桥的中心，其与每个凸起元件的距离基本上相等。在该第一种类型的桥中，注意到由于石
块易于移动到刀槽中，因此桥中心的刀槽的存在可能会降低桥对空隙底部的保护性能。已知的第二种类型的不连续的桥包括通向空隙的两个刀槽，每个刀槽均位于桥和两个凸起元件中的一个之间的接合处。由于在其每个端部处均存在刀槽，因此该第二种类型的桥的缺点在于不能连接与其相邻的两个凸起元件，因此不能有效地发挥桥的作用。
[0012]
桥中刀槽的存在意味着空隙具有阶梯结构，所述阶梯结构包括通向胎面表面的沟槽类型的第一径向外部宽空隙部和通向沟槽的刀槽类型的第二径向内部窄空隙部。


技术实现要素：

[0013]
发明人为其自身设定的目标为通过降低轮胎行驶时卡在空隙中的石块移动的风险来提高用于重型车辆的轮胎的胎冠的耐久性，所述轮胎包括具有凹陷部的胎面，所述凹陷部具有带有刀槽的桥。
[0014]
所述目的已通过用于重型车辆的轮胎的胎面实现，所述胎面旨在通过胎面表面与地面接触，并包括空隙，所述空隙通过相对于底表面的凸起元件界定，并在特定长度上延伸，
[0015]-至少一个空隙在其至少部分长度上包括通向胎面表面的第一径向外部空隙部和通向第一空隙部的第二径向内部空隙部，
[0016]-第一空隙部为沟槽，所述沟槽具有宽度w11和深度h1，所述宽度w11在胎面表面上垂直于沟槽的平均表面测量，所述深度h1从胎面表面垂直于具有宽度w12的沟槽底部测量，
[0017]-第二空隙部为刀槽，所述刀槽具有宽度w2和深度h2，所述宽度w2垂直于刀槽的平均表面测量，所述深度h2从沟槽底部垂直于刀槽底部测量，
[0018]-刀槽在距离e处通向沟槽底部，所述距离e在沟槽的平均表面和刀槽的平均表面之间测量，
[0019]-刀槽通向沟槽底部的距离e至少等于沟槽底部的宽度w12除以6。
[0020]
基本上，根据本发明，当用于重型车辆的轮胎的胎面包括具有布置有带有刀槽的桥(即布置有包括在空隙的平均方向上延伸的单个刀槽的桥)的底部的空隙时，该刀槽相对于空隙的平均表面偏心地通向桥的径向外表面。该偏心率由空隙的平面表面和刀槽的平均表面与桥的径向外表面的交点之间的距离e限定，所述表面对应于沿径向位于桥外侧的沟槽类型的第一空隙部的底部。根据本发明，距离e至少等于沟槽底部的宽度w12除以6，这意味着刀槽通向桥的中央三分之一的外侧。
[0021]
换言之，具有带有刀槽的桥的空隙可以描述为阶梯空隙，所述阶梯空隙包括沟槽类型的第一径向外部空隙部和刀槽类型的第二径向内部空隙部，所述第一径向外部空隙部由两个凸起元件界定并通向胎面表面，所述第二径向内部空隙部至少部分地穿过桥并通向桥的径向外表面上的第一空隙部。阶梯空隙的总深度为胎面表面和空隙的底部之间的径向距离。
[0022]
第一径向外部空隙部为沟槽，所述沟槽的壁在胎面进入与地面的接地面时不会彼此接触。其沿着基本上垂直于胎面表面的平均表面延伸。第一空隙部在胎面表面上具有宽度w11，并在其底部具有宽度w12，所述宽度w11和宽度w12分别垂直于平均表面测量和在界定沟槽的凸起元件的相对壁之间测量。第一空隙部具有深度h1，所述深度h1从胎面表面垂直于沟槽底部测量。换言之，深度h为胎面表面和沟槽底部之间的最大径向距离。
[0023]
第二径向内部空隙部为刀槽，所述刀槽的壁在胎面进入与地面的接地面时至少部分地彼此接触。其沿着平均表面延伸，所述平均表面相对于沟槽的底部可以是倾斜的，并因此不一定是垂直的。第二空隙部具有宽度w2和深度h2，所述宽度w2在刀槽的壁之间垂直于刀槽的平均表面测量，所述深度h2从沟槽底部垂直于刀槽底部测量。换言之，深度h2为沟槽底部和刀槽底部之间的径向距离。刀槽的宽度w2在整个深度h2上基本上恒定，因此可以在沟槽底部和刀槽底部之间的任何径向水平处测量。
[0024]
因此，刀槽通向沟槽底部的距离e为沟槽的平均表面与沟槽底部的交点和刀槽的平均表面与沟槽底部的交点之间的距离。
[0025]
桥中这种偏心刀槽的优点在于降低了沟槽中捕获的石块移动的概率，因为石块最初在沟槽的轴线中的路径因刀槽的偏心率而偏转。因此，石块移动到刀槽中的概率降低，并且石块可能被阻挡在沟槽处，或甚至从空隙中排出。因此，沿径向位于胎面内侧的胎冠增强件受到攻击的风险降低，并且其耐久性提高，因此轮胎的使用寿命延长。
[0026]
有利地，距离e至多等于沟槽底部的宽度w12的一半。距离e越大，石块的路径偏转越多，这意味着石块移动到刀槽中的风险降低。当距离e等于沟槽底部的宽度w12的一半时，刀槽通向界定沟槽的两个凸起元件中的一个的底部，这是刀槽的开口端的极限位置。
[0027]
优选地，沟槽的宽度w11至少等于沟槽底部的宽度w12。该条件意味着沟槽的壁不是径向的，并且在垂直于沟槽的平均方向的径向平面中，沟槽具有梯形横截面，该梯形横截面的较大的底边为通向胎面表面的部分，并且该梯形横截面的较小的底边为沟槽的底部。该梯形横截面通过形成排出椎体而在轮胎行驶时有助于排出石块，并还有助于轮胎的制造，更特别是在轮胎固化之后从模具中移除空隙。
[0028]
还优选地，沟槽的宽度w11至少等于4mm。低于该值时，沟槽不再作为不能与自身接触的沟槽，并且不再存在石块保留并因此移动的风险。
[0029]
此外，必须限制比值w11/w12，其通常至多等于3。这种条件限制了沟槽壁的倾角，并因此限制了沟槽的体积，这相对于界定沟槽的凸起元件确保了足以使胎面具有良好的磨损性能的待磨损的材料的体积。
[0030]
沟槽的深度h1有利地至少等于刀槽的深度h2的0.5倍。换言之，沟槽的深度h1至少等于空隙的总深度h的三分之一，所述总深度h定义为沟槽的深度h1和刀槽的深度h2的总和。其为通常的设计范围，并确保了在抓地力方面足够的沟槽体积。
[0031]
沟槽的深度h1更有利地至多等于刀槽的深度h2的两倍。换言之，沟槽的深度h1至多等于空隙的总深度h的三分之二，所述总深度h定义为沟槽的深度h1和刀槽的深度h2的总和。其为通常的设计范围，并确保了在保护空隙底部方面足够的桥高度。
[0032]
优选地，刀槽的宽度w2至多等于2mm。高于该值时，刀槽不再作为刀槽，因为其壁不再能够彼此接触。
[0033]
还优选地，刀槽的宽度w2至少等于0.4mm。0.4mm的值是技术上的制造最小值，低于该值时，生产用于模制刀槽的刀槽刀片时会产生问题。
[0034]
有利的是，刀槽的平均表面相对于垂直于胎面表面的径向方向形成至多等于15
°
的角度d。在已知石块的优选移动方向为先验径向的情况下，刀槽的平均表面的倾角能够减缓石块向其中的移动。此外，当轮胎完成固化时，将该倾角赋予15
°
的上限显著促进了从模具中径向移除。
[0035]
刀槽底部有利地具有圆形轮廓，所述圆形轮廓的最小半径r至少等于刀槽的宽度w2的1.5倍。沟槽底部处的这种圆形(设计者通常称其为“液滴”)是一种防开裂装置，其通过减少局部应力来延缓刀槽底部处开裂的发生。
[0036]
根据特定的实施方案，沟槽的平均表面与纵向方向形成至多等于45
°
的角度。换言之，沟槽(及其作为第一径向外部部分的阶梯空隙)是基本上纵向的，即是纵向的或者其平均表面相对于纵向方向具有小于或等于45
°
的倾角的倾斜。这是因为，这种纵向或倾斜的空隙由于其基本上平行于轮胎的行驶方向的取向而更容易捕获石块；因此根据本发明的桥在这种类型的空隙中具有优点。
[0037]
根据上文限定的基本上纵向的空隙的优选变体，空隙在胎面的整个长度上是连续的。因此，在胎面的整个长度上包括根据本发明的桥的基本上纵向的空隙在轮胎的整个圆周上在石块的滞留方面得到有效保护。
[0038]
根据另一个特别的实施方案，沟槽的平均表面与横向方向形成至多等于45
°
的角度。换言之，沟槽(及其作为第一径向外部部分的阶梯空隙)是基本上横向的，即是横向的或者其平均表面相对于横向方向具有小于或等于45
°
的倾角的倾斜。
[0039]
根据上文限定的基本上横向的空隙的优选变体形式，空隙位于胎面的中间部分，所述中间部分的宽度优选等于胎面的宽度除以3。根据惯例，由于横向空隙为平均表面与横向方向形成至多等于45
°
的角度的空隙，因此其比纵向行驶方向更靠近横向方向，因此从横向空隙排出石块特别困难。因此，当胎面在其中间部分(其通常定义为胎面的中央三分之一)中包括横向空隙时，特别有利的是，这些空隙受到根据本发明的带有刀槽的桥的保护，因为该胎面部分经受高接触压力，这促进了轮胎与地面的接地面中存在的石块的可能的收集。
[0040]
本发明的另一个主题为用于重型车辆的轮胎，所述轮胎包括根据上述实施方案中任一个所述的胎面。
附图说明
[0041]
在未按比例绘制的以下示意性图1至图3中说明了本发明的特征：
[0042]-图1：根据本发明的阶梯空隙的径向截面的视图。
[0043]-图2：根据本发明的胎面的示例性部分的立体图。
[0044]-图3：图2所示的根据本发明的胎面的示例性部分的阶梯空隙的径向截面的视图。
具体实施方式
[0045]
图1为根据本发明的阶梯空隙的径向截面的视图。径向截面通过由径向方向zz’和垂直于空隙的平均方向xx’的方向yy’限定的平面形成。用于重型车辆的轮胎的胎面1(所述胎面旨在通过胎面表面2与地面接触)的空隙3通过相对于底表面5的凸起元件4界定，并在特定长度上延伸。空隙3在其至少部分长度上包括通向胎面表面2的第一径向外部空隙部31和通向第一空隙部31的第二径向内部空隙部32。第一空隙部31为沟槽，所述沟槽具有宽度w11和深度h1，所述宽度w11在胎面表面2上垂直于沟槽31的平均表面s1测量，所述深度h1从胎面表面2垂直于具有宽度w12的沟槽底部311测量。第二空隙部32为刀槽，所述刀槽具有宽度w2和深度h2，所述宽度w2垂直于刀槽32的平均表面s2测量，所述深度h2从沟槽底部311垂
直于刀槽底部321测量。刀槽32在距离e处通向沟槽底部311，所述距离e在沟槽31的平均表面s1和刀槽32的平均表面s2之间测量。根据本发明，刀槽32通向沟槽底部311的距离e至少等于沟槽底部311的宽度w12除以6。在图1所示的实施方案中，刀槽32的平均表面s2相对于垂直于胎面表面2的径向方向zz’形成至多等于15
°
的角度d。此外，刀槽底部321具有圆形轮廓，所述圆形轮廓的最小半径r至少等于刀槽32的宽度w2的1.5倍。
[0046]
图2为根据本发明的胎面1的示例性部分的立体图。图中所示的方向分别为胎面的周向方向xx’、横向方向yy’和径向方向zz’。图2显示了用于重型车辆的轮胎的胎面1的一部分，所述胎面旨在通过胎面表面2与地面接触，并包括根据本发明的空隙3，所述空隙3通过相对于底表面5的凸起元件4界定。空隙3(特别是基本上纵向的空隙3)的至少一部分包括通向胎面表面2的第一径向外部空隙部31和通向所述第一空隙部31的第二径向内部空隙部32。胎面2还包括基本上横向的空隙3，所述基本上横向的空隙3布置在中间部分和两个侧部分中，所述基本上横向的空隙通向基本上纵向的空隙。因此，这种胎面的胎面花纹为块状胎面花纹，其特别适用于重型车辆的驱动轴。
[0047]
图3为图2所示的根据本发明的胎面的示例性部分的阶梯空隙的径向截面的视图。所述径向截面通过由径向方向zz’和垂直于空隙的平均方向xx’的方向yy’限定的平面形成。如图2所示，方向xx’、yy’和zz’相对于所考虑的空隙定义了局部参考系，局部径向方向zz’对应于胎面的径向方向zz’。图2所示的特征与图1所示的特征相同。在所示的特定情况下，刀槽32在相对于沟槽31的平均表面s1的距离e处通向沟槽底部311，所述距离e等于沟槽底部311的宽度w12的一半，即在具有最大偏心率的壁基部处。此外，刀槽32垂直于沟槽底部311，这意味着其平均表面s2平行于沟槽31的平均表面s1。
[0048]
图2和图3所示的示例性胎面为发明人针对轮胎尺寸为13r22.5的更特别地旨在安装至驱动轴的混合用途的轮胎进行研究的实施例。根据etrto标准的“2019年标准手册”，该轮胎旨在在等于8.6巴的充气压力下承载等于4000kg的负载。
[0049]
下表1显示了所测试的胎面的特性：
[0050]
[表1]
[0051]
特性数值沟槽31的宽度w1110.4mm沟槽31的宽度w124mm沟槽31的高度h110mm刀槽32的宽度w20.8mm刀槽32的高度h211.2mm刀槽32的倾角d0
°
距离e2mm
[0052]
根据本发明的胎面(其开发用于经受充气压力的常规轮胎)也可用于非充气轮胎，并且还可用于车辆旨在装配的任何非充气滚动组件。