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CN110248823A - 具有正向倾斜胎纹沟的改进的轮胎胎面 - Google Patents

具有正向倾斜胎纹沟的改进的轮胎胎面 Download PDF

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CN110248823A
CN110248823A CN201780085142.4A CN201780085142A CN110248823A CN 110248823 A CN110248823 A CN 110248823A CN 201780085142 A CN201780085142 A CN 201780085142A CN 110248823 A CN110248823 A CN 110248823A
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Abstract

在特定实施例中，一个轮胎胎面包括布置在胎面(20)内的一个或多个横向胎纹沟(26s)。当每个横向胎纹沟(26s)从胎面厚度(T20)内向外、并朝向所述胎面(20)的外部地面接合侧(22)向外延伸时，所述横向胎纹沟(26s)朝向轮胎旋转的预期方向(R)倾斜。所述横向胎纹沟(26s)还具有一个宽度(W26)(厚度)，所述宽度(厚度)被配置为在未磨损阶段，在装载轮胎的操作期间沿着沿胎纹沟深度的至少一部分闭合，且在磨损阶段，在装载轮胎的操作期间保持打开。横向胎纹沟(26s)的特征还在于具有一个将胎纹沟宽度(W26)与胎纹沟高度相关联的宽高比，所述宽高比等于1:10至1:40。提供多个所述横向胎纹沟可达成在胎面(20)的整个寿命期间改善胎面磨损性能的一致性。

Description

具有正向倾斜胎纹沟的改进的轮胎胎面
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年11月30日向美国专利局(以受理局的身份)提交的国际专利申请第PCT/US2016/064240号的优先权和权益，并且其通过引用结合于此。
背景技术
技术领域
本公开一般涉及轮胎胎面，并且更具体地，涉及具有延伸入胎面厚度的胎纹沟的轮胎胎面，其中每一个胎纹沟的宽度随深度的增加而增加。
相关技术说明
已知轮胎胎面包含形成胎面图案的不连续部的图案，所述不连续部沿着胎面的地面接合外侧设置，以在特定操作条件期间提供足够的牵引力及处置性能。不连续部可包括凹槽和/或胎纹沟。凹槽提供水、泥浆或其它环境材料可转移到其中的空隙，以较好地允许轮胎的地面接合歪侧接合轮胎的操作面(即，轮胎在其上操作的表面，例如道路或地表面)。胎纹沟是狭缝或窄凹槽，所述狭缝或窄凹槽在接合轮胎操作表面时至少部分地闭合，但是沿着胎面的地面接合外侧提供边缘，以产生牵引力。通过提供不连续部的图案，在胎面中形成包括肋和/或凸耳的胎面元件。
众所周知，随着轮胎胎面在轮胎印迹内在胎面元件的后缘处相对于轮胎操作表面滑动，轮胎胎面在轮胎操作期间磨损。轮胎印迹是轮胎与轮胎操作表面之间的接触区域，所述接触区域也被称为接地面。因此，希望减少这种滑动以及所述滑动在轮胎操作期间对胎面磨损的影响。
虽然已知的是，因为横向胎纹沟从胎面深度朝向胎面的地面接合外侧延伸，因此通过沿着旋转方向和沿着胎面长度方向旋转横向胎纹沟的深度方向上的倾斜来改变横向胎纹沟的深度方向上的倾斜(其被称为正向倾斜)以改善磨损性能，但是已经确定是，到胎面磨损的改善不能在胎面的整个磨损寿命期间始终观察到。因此，当采用正倾斜的横向胎纹沟或横向槽时，需要在胎面磨损寿命期间改善胎面磨损性能的一致性。
发明内容
在特定实施例中，提供一个轮胎胎面，其可以是或可以不是布置在轮胎上的。所述轮胎胎面包括一个在纵向方向上延伸的长度，所述纵向方向为所述胎面布置在一个轮胎上时的周向；一个在横向方向上延伸的宽度，所述横向方向垂直于所述纵向方向；一个从所述胎面的外部地面接合侧沿深度方向延伸的厚度，所述深度方向垂直于所述胎面的纵向方向和宽度方向。轮胎胎面还包括一个布置在胎面内的横向胎纹沟，所述胎纹沟具有一个大体在胎面宽度方向上延伸的长度和一个在横向胎纹沟长度的垂直方向上延伸的宽度。所述横向胎纹沟还具有一个深度方向延伸部，其沿一个路径从第一末端到第二末端延伸入胎面厚度，其高度是在胎面厚度方向测量的，其中所述第一末端相对于所述第二末端最靠近外部地面接合侧。所述路径具有一个平均倾斜角，所述平均倾斜角在所述胎面的纵向方向上相对于深度方向测量，所述平均倾斜角朝向胎面在纵向方向上的预期向前旋转方向倾斜。所述胎纹沟宽度由在胎面厚度内于深度方向上延伸的一对胎面相对面形成。所述胎纹沟宽度被配置为在未磨损阶段，在装载轮胎的操作期间沿着沿胎纹沟深度的至少一部分闭合，且在磨损阶段，在装载轮胎的操作期间保持打开。所述横向胎纹沟的特征为具有一个将胎纹沟宽度与胎纹沟高度相关联的宽高比，所述宽高比等于1:10至1:40。
在其他实施例中，提供了一种在轮胎胎面中形成横向胎纹沟的方法。所述轮胎胎面包括一个在纵向方向上延伸的长度，所述纵向方向为所述胎面布置在一个轮胎上时的周向；一个在横向方向上延伸的宽度，所述横向方向垂直于所述纵向方向；一个从所述胎面的外部地面接合侧沿深度方向延伸的厚度，所述深度方向垂直于所述胎面的纵向方向和宽度方向。所述方法包括为改善磨损性能，确定一个在轮胎操作期间保持打开的侧向空隙的最佳正倾角。所述方法还包括确定一个横向胎纹沟和/或在胎面厚度内的形成一个横向胎纹沟，所述横向胎纹沟具有一个大体在胎面宽度方向上延伸的长度和一个在横向胎纹沟长度的垂直方向上延伸的宽度。所述横向胎纹沟具有一个深度方向延伸部，其沿一个路径从第一末端到第二末端延伸入胎面厚度，其高度是在胎面厚度方向测量的，其中所述第一末端相对于所述第二末端最靠近外部地面接合侧。所述路径的平均倾斜角大于最佳正倾斜角，所述平均倾斜角是在胎面的纵向方向上相对于深度方向测量的。所述平均倾斜角朝向所述胎面在纵向方向上的预期向前旋转方向倾斜。所述横向胎纹沟的特征为具有一个将横向胎纹沟宽度与胎纹沟高度相关联的宽高比，所述宽高比等于1:10至1:40。所述胎纹沟宽度被配置为在未磨损阶段，在装载轮胎的操作期间沿着胎纹沟深度的至少一部分闭合，且在磨损阶段，在装载轮胎的操作期间保持打开。
从以下对如附图中所说明的更详细描述前述内容和其它对象、特征和优点将显而易见，其中相通参考标号表示本发明的相同部分。
附图说明
图1是根据示例性实施方案的轮胎胎面的局部立体图，示出了由多个不连续部分开的多个胎面花纹块，所述多个不连续部形成多个横向的和纵向的凹槽以及多个横向胎纹沟。
图2是根据示例性实施方案的图1的轮胎胎面的横向胎纹沟的侧视图，以常开布置示出。
图3是图2的横向胎纹沟的侧剖视图，以闭合布置示出。
图4是图3的横向胎纹沟的侧剖视图，以磨损布置示出。
图5是根据另一示例性实施例的正倾斜横向胎纹沟的侧剖视图，所述横向胎纹沟具有一个布置在胎纹沟的深度方向末端处的埋入式空隙。
图6是根据示例性实施方案的图1的轮胎胎面的横向胎纹沟的侧视图，以常开布置示出且连续方式逐渐增加宽度。
图7是图2的横向胎纹沟的侧剖视图，以闭合布置示出。
图8是根据图2所示实施例的替代实施例的横向胎纹沟的横截面侧视图，所述横向胎纹沟沿非线性路径延伸入胎面厚度中并且以连续方式逐渐增加宽度。
图9是根据图2所示实施例的替代实施例的横向胎纹沟的横截面侧视图，所述横向胎纹沟沿非线性路径延伸入胎面厚度中并且以间歇方式逐渐增加宽度。
图10是根据示例性实施方式示出图2的沿着其长度直线地延伸的不连续部的顶视图，所述不连续部沿轮胎胎面的横向方向延伸。
图11是示出根据示例性实施方案任选地沿着其长度直线地延伸的图2的不连续部的顶视图，所述长度部分地沿着轮胎胎面的横向方向(即，偏向横向方向)延伸。
图12是示出在根据示例性实施方案任选地沿其长度的非直线地延伸的图2的不连续部的顶视图。
图13是根据示例性实施例的具有窗格式胎纹沟的轮胎胎面的透视图。
图14是图13所示的窗格式胎纹沟的透视图。
图15是根据示例性实施例图13和图14所示的窗格式胎纹沟的侧剖视图，所述胎纹沟呈正角度并且具有增大的宽度。
具体实施方式
本发明包括轮胎胎面、包括所述胎面的轮胎以及用于改近轮胎磨损的方法。对于以上中每一个，轮胎胎面包括一个或多个正倾斜的横向胎纹沟，其中每个横向胎纹沟包括一个窄槽，所述窄槽具有允许胎纹沟闭合的宽度，换言之，轮胎胎面的相对面形成胎纹沟的宽度以在轮胎操作期间接触。这一接触导致在沿横向胎纹沟的高度的某个接合处出现橡胶对橡胶接触。然而，通过至少在最接近深度方向末端(下称横向胎纹沟的第二末端)保持大于零(0)的宽度，横向胎纹沟在磨损阶段保持打开，其中在胎面相对面形成横向胎纹沟处在轮胎操作期间保持间隔开。可选地，在某些实施例中，这些横向胎纹沟的特征在于具有特定值的宽高比，例如，其中横向胎纹沟宽度与横向胎纹沟高度的比率为1-10(1:10)至1-40(1:40)。这些胎纹沟可具有恒定或可变的宽度。可选地，在某些实施例中，横向胎纹沟的宽度随着横向胎纹沟更深地延伸到胎面厚度中而变宽且/或一个埋入式空隙布置在横向胎纹沟的深度方向末端处(下称“第二末端”)以在胎面的磨损阶段(其中胎面由于磨损而具有减小的厚度)在轮胎操作期间保持打开配置(即在正常负载轮胎的完全旋转期间，即在预期负载下)。这种加宽的横向胎纹沟可以是或可以不是与具有特定宽高比的特征相结合的。由此，正向倾斜横向胎纹沟的益处得到了更好地体现，并且实现了在轮胎胎面的磨损寿命期间磨损性能有着更高的一致性。
已观察到，虽然正倾斜的横向胎纹沟通过减少当胎面花纹块离开轮胎印迹时产生的滑动而改善轮胎胎面磨损性能，但是当胎纹沟宽度的至少一部分闭合时，这一改善则可能被缩减。然而已经确定的是，当胎纹沟保持打开时，即在这种橡胶对橡胶接触被消除的情况下，正向倾斜横向胎纹沟的益处可以得到更好地(更有效地)地体现。因为在轮胎的磨损寿命期间泊松比(膨胀)的影响随着胎面厚度的减小而减小，所以本文所述的改进利用所述特性在轮胎胎面的磨损阶段将正倾斜的横向胎纹沟配置为保持打开(没有橡胶对橡胶接触)，即在胎面厚度的一部分已被去除后，已认识到在磨损阶段泊松效应将减小，使得胎面从形成横向胎纹沟的各个相对面的凸出得以降低。应注意，对于任何给定的胎面，归因于正倾斜横向胎纹沟的胎面磨损方面的益处随正倾斜角的变化而变化。特别值得注意的是，假定在轮胎操作期间胎纹沟保持打开，已经观察到胎面磨损方面的益处随着正倾斜角增加而增加，直到达到最佳正倾斜角，并且此后胎面磨损方面的益处随着正倾斜角增加而减小。然而，还已经确定的是，当横向胎纹沟由于泊松效应而闭合时，横向胎纹沟的功能与从最初就以较低的正倾斜角形成一样。因此，在某些情况下，当胎面磨损方面的益处在不同的正倾斜角度之间变化时，选择大于最佳正倾斜角的原始正倾斜角度。所述选择的执行有关于新阶段，相对于新阶段的最佳正倾角。所述最初形成的横向胎纹沟倾斜角度(所述“原始正倾斜角度”)是指在新阶段的模制倾斜角度或横向胎纹沟的未变形(无负载)倾斜角度。应当理解的是，这些正角度可以与所述横向胎纹沟的平均正倾斜角度相关联，稍后将在下面介绍。通过选择大于最佳值的正倾斜角度，当胎面在负载轮胎操作下被压缩时，在新(或第一)阶段中，横向胎纹沟的功能与无负载正倾斜度较低时一样，这意味着胎面磨损方面的益处与如胎纹沟不会闭合则以较低角度实现的那些益处一样。因此，可以用“比最佳差些”的大于最佳值的原始正倾斜角度形成胎纹沟，以使胎纹沟在新阶段轮胎操作期间闭合时以及在随后的磨损阶段胎纹沟仍保持开放状态时，仍然获得最佳或接近最佳的胎面磨损性能。通过允许正倾斜的横向胎纹沟宽度在胎面厚度的磨损阶段保持打开，由正横倾斜横向胎纹沟产生的磨损方面的益处可以得到更好地体现。为了在轮胎胎面的磨损寿命期间改善胎面磨损的一致性，在进一步的实施例中，通过允许横向胎纹沟的宽度随胎纹沟延伸到胎面厚度里的更深处而增加，可使在正倾斜的横向胎纹沟的深度上泊松效应的降低更为平缓。另外地或替代地，在某些变型中，一个埋入式沟槽布置在横向胎纹沟的深度方向末端处，以在形成横向胎纹沟的胎面相对侧之间提供进一步的分离。
为引入围绕横向胎纹沟的进一步讨论，更普遍地介绍了轮胎胎面。轮胎胎面通常可被描述为具有一个在纵向方向上延伸的长度。因为胎面可与轮胎一起形成，或者分开形成以稍后安装在轮胎上(例如，诸如在翻新操作期间)，所以当胎面布置在轮胎上时，胎面的纵长方向是周向(即，环形)方向。轮胎胎面也具有沿着横向方向延伸的宽度，所述横向方向垂直于纵向方向；轮胎胎面还具有厚度，所述厚度在深度方向上从胎面的地面接合外侧延伸。厚度终止于胎面的底侧。胎面的深度方向、纵向方向和宽度方向中的每一个均垂直于另一个。
如前所述，一个或多个正倾斜的横向胎纹沟布置在胎面内。每个胎纹沟具有一个大体在胎面宽度方向上延伸的长度，即在从胎面宽度方向(即，横向方向)偏置45度或更小的方向上。胎纹沟长度也可以沿任何线性或非线性路径线性地或非线性地延伸。每个胎纹沟还具有在横向胎纹沟长度的垂直方向上延伸的宽度(也称为厚度)。胎纹沟宽度由的一对胎面相对面限定。胎纹沟宽度被配置为：(1)在新(未磨损的)阶段中，胎纹沟宽度在装载轮胎的操作期间沿着胎纹沟深度的至少一部分闭合，其中轮胎胎面暴露于轮胎印迹内的压缩力，以及(2)在磨损阶段，其中胎面厚度的一部分已经被移除，使得横向胎纹沟的深度或高度已经减小，胎纹沟宽度在负载轮胎的操作期间保持打开。可以通过选择具有一个不太窄的特定宽度的胎纹沟来实现，无论胎纹沟具有恒定的宽度还是可变的宽度，例如随着延伸入胎面深度的增加而变宽的宽度，和/或一种特征在于具有特定的宽高比胎纹沟。在胎面厚度方向上测量胎纹沟高度，胎面厚度是当胎面安装在一个环形轮胎上时的径向方向。因为横向胎纹沟的深度方向延伸部分相对于胎面厚度的方向正向地延伸到胎面中，所以横向胎纹沟的深度方向延伸部在胎面厚度内延伸的距离大于横向胎纹沟的高度。
在特定情况下，横向胎纹沟宽度是可变的，其通常随着胎纹沟从第一末端更深地延伸到胎面厚度中到第二末端而增加。对于任何胎纹沟，沿胎纹沟的深度，这种宽度增加的方式可以是间歇的或连续的或其任何组合。当连续增加时，这一增加可以以线性或曲线式进展逐渐发生。所述胎纹沟槽被配置成在轮胎操作期间轮胎旋转时在敞开配置与闭合配置之间枢接，其中在闭合配置中，位于或靠近所述第一末端的一对相对面彼此接合，而在第二末端处或附近的一对相对面保持间隔开。在某些情况下，在沿胎纹沟高度的任何位置处横向胎纹沟宽度处在0-1.4mm(毫米)的范围内，并且在更具体的情况下，在沿着胎纹沟高度的任何位置处其处在0.15mm-0.2mm的范围。在横向胎纹沟的深度方向末端(所述第二末端)处，横向胎纹沟宽度大于零(0)，并且在某些情况下，宽度至少为0.15-0.2mm。在某些情况下，横向胎纹沟向胎面厚度的深度方向延伸部可被描述为具有一个薄部和一个宽部，所述薄部的宽度比宽部的宽度更薄。例如，所述薄部可以具有0-0.2mm的宽度，而所述厚部的宽度大于薄部并且最高达1.4mm。在其他变型中，无论胎纹沟宽度变宽或保持恒定，所述胎纹沟的第二末端可包括或终止于一个埋入式空隙中，所述空隙的宽度宽于横向胎纹沟的宽度并且沿横向胎纹沟的长度部分地或完全地延伸。应当理解，胎纹沟宽度可以逐渐增加超过一个阈值宽度以过渡到埋入式空隙的宽度，从而限定所述埋入式空隙，或者胎纹沟宽度可以从胎纹沟突然过渡到所述埋入式空隙。虽然所述埋入式空隙可以具有任何期望的宽度，但是在示例性实例中，所述埋入式空隙具有0.5-3.0mm的宽度且可以具有大于零(0)的任何期望的高度。
还应当理解，无论胎纹沟宽度保持恒定还是变化，且/或胎纹沟是否终止于所述第二末端处的任何埋入式空隙，横向胎纹沟的特征在于具有胎纹沟宽度和胎纹沟高度之间的特定关系，下称宽高比。可以理解的是，对于任何给定的胎面设计，由于泊松效应，胎纹沟延伸到胎面的厚度越深，每个相对面就越凸出到胎纹沟宽度里。因此，为了实现本文所讨论的目的，随着横向胎纹沟的高度增加，胎纹沟宽度也随之增加——在宽度与高度比的一个期望范围内。例如，在某些情况下，对于具有恒定胎纹沟宽度的正倾斜横向胎纹沟，在新阶段中，当胎纹沟宽度为0.2mm并且胎纹沟高度为8mm时，则获得胎纹沟闭合，其提供1:40的宽高比。作为另一实例，在另一个情况下，当胎纹沟宽度为0.15mm并且胎纹沟高度为6mm时，则获得用于具有恒定胎纹沟宽度的正倾斜横向胎纹沟的新阶段中的胎纹沟闭合，其同样提供1:40宽高比。在又一个实例中，当胎纹沟宽度为0.4mm并且胎纹沟高度为8mm时，则获得新阶段中的胎纹沟闭合用于具有恒定胎纹沟宽度的正倾斜横向胎纹沟，其提供1:20的宽高比。应当理解，在其他实施例中，宽高比可以至少为1:10，其中没有提供上限，因为具有零(0)宽度的横向胎纹沟，例如当形成撕裂时，将提供1:无穷大的比率。在更狭窄的情况下，范围从1:10到1:40或1:20到1:40。可以理解的是，所述宽高比当中使用的宽度是一个恒定宽度横向胎纹沟的宽度或是一个可变宽度胎纹沟的平均宽度。
如前所述，在延伸到胎面厚度中时，每个胎纹沟从所述胎纹沟的第一末端延伸到第二末端以限定胎纹沟的高度，所述第一末端相对于所述第二末端最接近胎面的外部地面接合侧。可以理解的是，所述第一末端可以沿所述外部地面接合侧布置或者埋入在外部地面接合侧的下方，例如当胎纹沟是一种埋入式胎纹沟时，其在胎面厚度被磨损或以其他方式移除之后暴露于外部地面接合侧。
每个胎纹沟还沿着从所述第一末端和所述第二末端的路径延伸到胎面厚度中。所述路径被限定为在形成横向胎纹沟的轮胎胎面的一对相对面之间的中间延伸，所述路径对于横向胎纹沟的整个深度在这些相对面之间的中间延伸。所述路径可以是线性的或非线性的。对于每个胎纹沟，所述路径的特征在于具有一个正的平均倾斜角。所述平均倾斜角是通过在所述路径的整个长度上对于所述路径的倾斜角进行平均来确定的。当路径是非线性时，可以通过使用线性回归来获得所述平均倾斜角。在这种情况下，线性回归用于基于所述非线性路径确定一条线。
在测量非直线路径的角度、其任何部分或者形成不连续的任何面所沿着延伸的路径过程中，如本文所讨论的，从胎面厚度的方向，“胎面厚度的方向”也被称为胎面的“深度方向”。“胎面厚度的方向”垂直于胎面宽度和胎面长度延伸。当轮胎胎面安装在环形轮胎上时，所述“胎面厚度的方向”是径向方向，从轮胎的旋转轴线沿着径向延伸。与此一致，这种角度也可以相对于沿着胎面宽度方向和胎面厚度的方向两者延伸的平面来测量，其中“胎面厚度的方向”沿着所述平面延伸。随着被测量的任何路径的主体部分从胎面厚度内朝向胎面的地面接合外侧延伸，角度是参考在胎面厚度或平面方向上延伸的参考线或所述平面和位于参考线或所述平面上的原点测量的。所述原点不一定是用于测量角度的位置，而是描述正偏置或负偏置角度的位置。应注意，正角度是当角度朝向外部地面接合侧延伸时在相对于胎面厚度方向在预期的轮胎旋转方向上延伸的角度，而负角度沿相反方向延伸。换言之，一个正倾斜的横向胎纹沟从胎面厚度内向外、并朝向所述胎面的外部地面接合侧向外延伸，所述横向胎纹沟朝向轮胎旋转的预期方向倾斜。任何非零角度均可以表示为形成两个矢量，一个矢量朝向外部地面接合侧沿着胎面厚度的方向延伸，以及另一个矢量则沿着胎面的纵向方向延伸，其中对于正角度，沿纵向延伸的后一(第二)矢量沿着预期正向轮胎旋转方向延伸，而对于负角度，后一矢量沿着与预期正向轮胎旋转方向相反的方向延伸(即预期的反向轮胎旋转方向)。预期正向旋转的方向是当其安装其上的车辆沿向前方向(即沿与后退方向相反的方向)行进时轮胎旋转的方向。当胎面的一部分从胎面厚度内向外、并朝向所述胎面的外部地面接合侧向外延伸，胎面的正向倾斜的任何部分在预期正向旋转方向上倾斜。
虽然正倾角倾斜角需要求平均倾角倾斜角大于零(0)，而同时平均倾角倾斜角可以是大于零(0)的任何角度，但在特定情况下，平均倾角倾斜角为至少为3度或至少5度。在其他情况下，平均倾斜角达15度或达60度。在某些实施方案中，胎纹沟沿深度方向延伸到胎面厚度中的路径与胎纹沟的整个深度正向倾斜，其中在某些情况下，超过以大于零(0)的角度倾斜，例如，相对于平均倾斜角以上文构思的任何角度倾斜。在横向胎纹沟的正倾斜角度选择为大于在新的(未磨损的)阶段轮胎操作期间保持打开(不关闭)的横向胎纹沟或凹槽的最佳正倾斜角的情况下，可以理解横向胎纹沟的正倾斜角度可以是大于最佳值的任何角度。例如，在某些情况下，用于横向胎纹沟的正倾斜角可以是最佳正倾斜角的两倍(2x)，或者可以比最佳正倾斜角大10-30度。还应注意，当为横向胎纹沟选择特定的正倾斜角时，定向地，宽高比将随正倾斜角增加而增加，并且随正倾斜角减小而减小。鉴于此，例如，与用于较低度数正倾斜角的横向胎纹沟宽度的宽度相比，较高度数正倾斜角的横向胎纹沟宽度将更薄。
在其他情况下，可以相对于成对相对面中每一者限定胎纹沟的正倾斜。特别地，成对相对面中每一者沿这样的路径深度方向延伸到胎面厚度中，其中，对于成对相对面的第一面，沿第一路径延伸，并且对于成对相对面的第二面，沿第二路径延伸。这些第一和第二路径中每一者可以是线性或非线性的，并且可以或可以不沿相同路径延伸。第一和第二路径中每者特征为具有为正的平均倾斜角。通过将相应路径的倾斜角对相应路径的整个长度求平均，确定第一和第二路径中每一者的这个平均倾斜角。当相应路径是非线性时，可以通过使用线性回归获得这个平均倾斜角。在这种情况下，线性回归用于基于非线性路径确定线。所述平均倾斜角则是所述线从如上述的胎面厚度方向偏置的角度。应当理解，平均倾斜角可以是上文针对相对面之间中间延伸的路径的平均倾斜角所构思的任何角度。
因为对任何横向胎纹沟的正倾斜角度、宽度和宽-高比的选择将基于其他因素而变化，例如胎面材料(化合物)和胎面花纹块尺寸，故而在其中胎面由全季节胎面材料制成的一个示例中，在沿胎面长度中心到中心间隔9mm并具有8mm高度的胎面花纹块(凸耳)中排列的具有平均宽度0.4mm的横向胎纹沟具有1:20的宽高比和20度平均正倾斜角，其中10度为最佳。对于使用较低模量胎面材料和/或较小花纹块的冬季轮胎，例如，可以采用1:10的宽高比。
应当理解，具有上述渐增宽度和正倾斜角或平均倾斜角的横向胎纹沟可以应用于和并入任何想要的横向胎纹沟中。例如，可以将正倾斜角或平均倾斜角与随着深度增加而增加的宽度一起使用到窗格式胎纹沟。同样地，一般描述了一种在轮胎胎面中形成横向胎纹沟的方法，其中所述方法包括为了改善的磨损性能，确定轮胎运行期间保持开放的横向空隙的最佳正倾斜角，并且然后确定及最终形成在胎面厚度范围内具有大于最佳正倾斜角的倾斜角的横向胎纹沟。可以使用有限元分析或其他建模或模拟程序，或本领域普通技术人员已知的任何其他方法，确定最佳正倾斜角。更具体地，正在被确定并按胎面厚度形成的横向胎纹沟具有具有主要在胎面宽度方向上延伸的长度和垂直于横向胎纹沟长度延伸的宽度。所述横向胎纹沟具有一个深度方向延伸部，其沿一个路径从第一末端到第二末端延伸入胎面厚度，其高度是在胎面厚度方向测量的，其中所述第一末端相对于所述第二末端最靠近外部地面接合侧。所述路径具有大于最佳正倾斜角的平均倾斜角，所述平均倾斜角按胎面纵向相对于深度方向测量，由此平均倾斜角朝胎面的预期正向旋转方向按纵向倾斜。横向胎纹沟特征为具有使横向胎纹沟宽度与胎纹沟高度相关联的宽高比，宽高比等于1:10至1:40。所述胎纹沟宽度由在胎面厚度内于深度方向上延伸的一对胎面相对面形成，所述胎纹沟宽度被配置为在未磨损阶段，在装载轮胎的操作期间沿着胎纹沟深度的至少一部分闭合，且在磨损阶段，在装载轮胎的操作期间保持打开。在这个磨损阶段，轮胎胎面厚度可以在任何位置例如磨损25％、磨损50％、磨损75％或磨损至少2mm或4mm。
应注意，任何轮胎胎面可包括多个这些横向胎纹沟，例如，其中多个横向胎纹沟形成包含在轮胎胎面中的所有横向胎纹沟或仅其一部分。可能的是，多个这些横向胎纹沟设置成在轮胎运行期间共存于轮胎占用面积中，其中占用面积是轮胎与地面之间接触的面积。
现在将结合附图描述上面讨论的轮胎胎面的示例性实施方案。
参考图1的示例性实施方案，示出了充气轮胎10。轮胎10包括一对侧壁12，每个侧壁12从轮胎的旋转轴线A径向向外延伸并且延伸到轮胎10的中央部分14。轮胎的中央部分14包括具有厚度T20的胎面20，所述胎面在径向上朝向轮胎的旋转轴A在深度方向上延伸到，从胎面20的外部地面接合侧22用于附接并粘合到轮胎上的底侧24。胎面还具有一宽度W20，所述宽度W20在被设置成邻近于侧壁12的胎面的一对相对横向侧或侧边21之间沿着横向方向延伸。胎面还包含一对胎肩21s，所述胎肩21s沿着每一侧21延伸，所述每一侧21沿着胎面厚度T20延伸。关于胎面20，所述胎面被示出为包含若干个纵向凹槽24，所述纵向凹槽24具有一长度，所述长度沿着在胎面长度L20的方向延伸，所述胎面长度L20的方向在所述情况下是轮胎的圆周方向。纵向凹槽24与横向不连续部26一起限定若干个胎面元件28。横向不连续部包括横向凹槽26g和横向胎纹沟26s。彼此相邻设置以形成沿胎面长度方向延伸的一排胎面元件的胎面元件28形成肋30。所述若干个肋包括一对胎肩肋28s，所述胎肩肋28s由胎面宽度W20的侧面21界定。总体上指出，在本文构思的任何实施方案或其变型中，任何横向凹槽(例如横向凹槽26g)可以像任何横向胎纹沟(例如横向胎纹沟26)一样倾斜。
现在参考图2，显示了来自图1的处于新阶段或未磨损阶段的横向胎纹沟26s。横向胎纹沟26s形成沿胎面长度和宽度在不同位置处布置的多个横向胎纹沟26s中之一，其中每个横向胎纹沟特征相同，意味着每个横向胎纹沟包括相同的外形特征。横向胎纹沟26s具有宽度W26(也称为胎纹沟的“厚度”)和沿路径PD延伸到胎面厚度T20的深度中第一末端40和第二末端42之间的高度H26。这个路径PD定义为跨越宽度W26在形成横向胎纹沟26s的轮胎胎面20的成对相对面44,46之间居中延伸，该路径相对于胎纹沟的完整深度在这些相对面44,46之间居中延伸。当胎纹沟从第一末端W26更深地延伸到胎面厚度中时，胎纹沟宽度W26保持恒定。因为路径PD是线性的，通过所述路径PD是(偏置)相对于胎面厚度T20的方向正倾斜的角度也是路径PD的平均倾斜角。简要参考横向胎纹沟26s的深度延伸的相对末端40,42，第一末端40相对于第二末端42最靠近胎面20的外部地面接合侧22。虽然可以设想例如当横向胎纹沟26s是在轮胎胎面的介入厚度被磨损或以其他方式移除之后旨在暴露于外部地面接合侧22的埋入式胎纹沟时，第一终端端部40可以设置在外部地面接合侧22的下方，但是在所示的实施方案中，第一终端端部40沿着外部地面接合侧22设置。
虽然图2中已经描述横向胎纹沟26s为沿路径PD在胎面厚度T20内深度方向延伸，但该胎纹沟也可以参照横向胎纹沟26s中形成并限定的胎面对相对面44,46描述。具体而言，该对相对面中的第一面44沿着第一路径P1D延伸，而该对相对面的第二面46沿着第二路径P2D延伸。因为横向胎纹沟26s的宽度W26沿胎纹沟的深度方向延伸保持恒定，所以第一和第二路径P1D,P2D中至少之一遵循与路径PD相同的路径。应当理解，对于图2所示的横向胎纹沟26s，路径PD、P1D、P2D以及宽度W26可以按照本文构思的任何方式表征。
现在参考图3，图2的以未变形、正常开放的布局显示的横向胎纹沟26s现在以闭合布局显示，其中横向胎纹沟26s已经因泊松效应变形。鉴于此，未变形布局下的胎纹沟宽度W26设置成随着轮胎运行期间轮胎转动，在开放布局和闭合布局之间啮合，其中处于闭合布局时，在第一末端部40处或其附近的成对相对面44,46彼此咬合，而在第二末端部42处或其附近的成对相对面44,46保持彼间隔。
现在参考图4，现在显示图2和图3的处于磨损阶段的胎面20和胎纹沟26s。在这个磨损阶段，胎面厚度已经磨损到较薄的磨损厚度T20Δ从而外部地面接合侧22Δ已经更深移入胎面厚度中。尤其，显示胎面20在轮胎运行期间处于负载状态，同时胎面20被压缩，但是其中横向胎纹沟26s保持处于开放布局而没有像它在图3中所示的未磨损状态下那样闭合。参考虚线，显示胎面20和横向胎纹沟26s在轮胎运行之前处于磨损但未负载的状态。通过利用本文所讨论的胎纹沟宽度，无论直接利用还是通过使用胎纹沟宽高比来利用，胎纹沟都能够在胎面厚度的磨损阶段保持开放。
除了使用本文所讨论的胎纹沟宽度之外或代替使用胎纹沟宽度，可以在深度方向的末端(即在胎纹沟的第二末端处)布置埋入式空隙，以在正倾斜的横向不连续部的磨损阶段允许开放布置。在图5中所示的示例性实施方案中，正倾斜的横向不连续部26包括横向胎纹沟26s和位于横向胎纹沟26s的第二末端42处的横向空隙48。虽然横向空隙48可以包括宽度比横向胎纹沟26s宽的任何形状的空隙，但是在这个实施方案中，横向空隙48形成具有递增宽度W48的横向凹槽，所述宽度随着横向空隙48更深延伸入胎面厚度而增加。
现在参考图6，显示图2的胎纹沟26s的替代性横向胎纹沟26s’。横向胎纹沟26s’具有宽度W26’和沿路径PD延伸到胎面厚度T20的深度中第一末端40'和第二末端42之间的高度H26’。这个路径PD’定义为跨越宽度W26’在形成横向胎纹沟26s’的轮胎胎面20’的成对相对面44’,46’之间居中延伸，该路径相对于胎纹沟的完整深度在这些相对面44’,46’之间居中延伸。当胎纹沟从第一末端40’更深延伸入胎面厚度时，胎纹沟宽度W26’保持恒定，其中也可以将横向胎纹沟的深度方向延伸描述为具有薄部和宽部，薄部的宽度小于宽部的宽度。在所示的实施方案中，线性和连续地实现宽度的增加。简要参考横向胎纹沟26s’的深度延伸的相对末端40’,42’，第一末端40’相对于第二末端42’最靠近胎面20’的外部地面结合侧22’。虽然设想第一末端40’可以布置在外部地面结合侧22’下方，例如当横向胎纹沟26s’是预期在轮胎胎面的居间厚度磨损或以其他方式移除后向外部地面结合侧22’暴露的浸入式胎纹沟时，但在所示的实施方案中，第一末端40’沿外部地面结合侧22’布置。
虽然图6中已经描述横向胎纹沟26’为沿路径PD’在胎面厚度T20’内深度方向延伸，但该胎纹沟也可以参照横向胎纹沟26s’中形成并限定的胎面对相对面44’,46’描述。具体而言，成对相对面的第一面44’沿第一路径P1D’延伸，而成对相对面的第二面46’沿第二路径P2D’延伸。因为横向胎纹沟26s’的宽度W26’沿胎纹沟的深度方向延伸变动，所以第一和第二路径P1D’,P2D’中至少之一遵循与路径PD’不同的路径。应当理解，对于图6所示的横向胎纹沟26s’，路径PD’、P1D’、P2D’以及宽度W26’可以按照本文构思的任何方式表征。
现在参考图7，图6的以未变形、正常开放的布局显示的横向胎纹沟26s’现在以闭合布局显示，其中横向胎纹沟26s’已经因泊松效应变形。鉴于此，未变形布局下的胎纹沟宽度W26’设置成随着轮胎运行期间轮胎转动，在开放布局和闭合布局之间啮合，其中处于闭合布局时，在第一末端部40’处或其附近的成对相对面44’,46’彼此咬合，而在第二末端部42’处或其附近的成对相对面44’,46’保持彼间隔。
之前，已经描述横向胎纹沟可以沿任何想要的路径延伸入胎面深度，只要平均倾斜角为正即可。例如，参考图8，显示沿呈非线性的路径PD延伸入胎面厚度T20的横向胎纹沟26s。更具体地，所述非线性路径PD是曲线的。相对面44,46沿第一路径和第二路径P1D,P2D延伸，所述路径也呈非线性并且更具体地为曲线的。显示了相对于平面P以恒定角度延伸的线LD，所述恒定角度代表非线性路径PD的平均倾斜角。在一个示例中，使用线性回归从非线性路径生成所述线LD.通过又一个实施例，现在参考图9，显示沿呈非线性的路径PD延伸入胎面厚度T20的横向胎纹沟26s。更具体地，所述非线性路径PD是阶梯式的，意味着其由多个线性段形成。相对面44,46沿第一路径和第二路径P1D,P2D延伸，所述路径之一呈非线性并且更具体地为阶梯式，而另一者为线性的。显示了相对于平面P以恒定角度α延伸的线LD，所述恒定角度代表非线性路径PD的平均倾斜角。在图8和9当中的每一个中，胎纹沟宽度W26'通常随着胎纹沟延伸从第一末端40，其中，横向胎纹沟的深度方向上延伸，也可描述为具有薄部和宽部更深地进入胎面厚度薄部的宽度小于宽部的宽度。
如上面更一般地所述，横向胎纹沟的长度可以沿着任何期望的路径延伸，该期望路径至少部分地沿着轮胎胎面的横向方向延伸。参考图10，描述了图2中所示的延伸入胎面20的外部地面结合侧22的横向胎纹沟26s的顶部俯视图。显示了横向胎纹沟26s的长度L26，所述横向胎纹沟沿路径PL在轮胎胎面的横向方向W20(即在胎面宽度的方向)线性延伸，未相对其偏置。可选地，在其他示例性实例中，参考图11，显示这样的横向胎纹沟26s，其沿其长度L26沿路径PL线性延伸，但是部分地沿轮胎胎面的横向方向W20延伸。即，换句话说，路径PL被偏向相对于轮胎胎面的横向方向偏置任何角度β，只要角度等于或小于45度即可。在另一个可选的示例性实例，参考图12，显示这样的横向胎纹沟26s，它沿其长度L26沿路径PL按轮胎胎面的横向方向W20非线性延伸。在任何实施方案中，非线性路径可以形成任何想要的非线性路径，例如任何曲线路径或由线性段组成的任何路径。在所示的示例性实施方案中，非线性路径是包括具有多个起伏的曲线路径。
如前所述，使胎纹沟正向倾斜并且改变其厚度以随深度增加而增加的修改可以适用于任何其他想要的胎纹沟。例如，这些外形特征可以适用于窗格式胎纹沟。参考图13和图14，显示了传统的窗格胎纹沟。在图13中，显示了包括窗格胎纹沟126s的轮胎胎面120。轮胎胎面120包括由纵向槽124和横向槽126g分开的多个胎面花纹块128。轮胎胎面120在胎面长度L120、胎面宽度W120和胎面厚度T120的方向延伸。胎纹沟126s具有垂直于其高度H126和长度L126延伸的可变宽度W126(“厚度”)。如图13中最佳可见，胎纹沟126s布置在胎面中胎面厚度内延伸的相对面144,146之间。
继续参考图13以及图14，其显示在图13的胎面中形成的胎纹沟(即在胎面内形成胎纹沟的空隙)。特别是对于胎纹沟126s而言，胎纹沟被描述为具有可变宽度W126。宽度的可变性至少由第一胎纹沟部分160A和第二胎纹沟部分160B提供，所述第一胎纹沟部分具有至少部分地围绕第一薄部164A延伸的第一厚部162A，所述第二胎纹沟部分具有至少部分地延伸的第二厚部162B，第一胎纹沟部分沿胎纹沟长度L126与第二胎纹沟部分间隔开。当然，第一薄部164A的宽度W164小于第一厚部162A的宽度W162，而第二薄部164B的宽度W164小于第二厚部162B的宽度W162。在图14中显而易见，第一厚部沿周边PE126完全包围第一薄部164B，而第二厚部162B沿周边PE126完全包围第二薄部。还应当指出，胎纹沟126s可选地包括布置在第一和第二胎纹沟部160A,160B之间并且与其各自流体连接的第一直立空隙外部特征166A。胎纹沟126s还可选地包括布置成与第一胎纹沟部分160A流体连接的第二直立空隙外形特征166B、布置在第一和第二直立空隙外形特征166A,166B之间的第一胎纹沟部分160A、和布置成与第二胎纹沟部分160B流体连接的第三直立空隙外形特征166C、布置在第一和第三直立空隙外形特征166A,166C之间的第二胎纹沟部分160B。
在图15中，显示正倾斜并且宽度随深度增加而增加的传统窗格胎纹沟126s。具体地，显示了沿路径PD延伸的修改的窗格胎纹沟126s'，其具有为正的平均倾斜角α。关于宽度W126'，对于第一厚部162A'和第一薄部164A'中每一者，当胎纹沟126s'更深延伸入胎面厚度时，相应的宽度W126',W164'增加，以提供渐增的宽度W126'。因此，可以修改任何想要的胎纹沟以呈正倾斜并且具有随胎面深度增加而增加的宽度。也可以将横向窗格胎纹沟126s'的深度方向延伸描述为具有薄部(即与每个薄部164A’,164B’相关联的部分)和宽部(即，与位于胎纹沟126'的深度方向末端处的每个厚部162A’,162B’相关联的)，薄部的宽度小于宽部的宽度。
至所使用的范围，如本文的权利要求和/或说明书中使用的术语“包括”、“包括”和“具有”或其任何变型应当视为表示可以包括未指明的其他要素的开放组。术语“一个(a)”、“一者(an)”和词的单数形式应当理解为包括相同词的复数形式，从而这些术语意指提供一个或多个某物。术语“至少一个”和“一个或多个”可以互换使用。术语“单个”将用于指示预期一个并且仅一个某物。类似地，在预期具体数目的事物时使用其它具体整数值(如“两个”)。术语“优选地”、“优选”、“偏好”、“任选地”、“可”和类似术语用以指示所参考的术语、状况或步骤是实施方案的任选(即，非必需)特征。除非另有说明，否则被描述为“在a和b之间”的范围包括“a”和“b”的值。
虽然本文已参考其具体实施方案描述了各种改进，但是应当理解，这种描述仅在于说明，并且不应当解释为限制任何要求保护的发明的范围。因此，任何要求保护的发明的范围和内容应仅受处于本发明形式或在审查期间修改或在任何连续申请案中所诉讼的所附权利要求的条款限定。此外，应理解，除非另有说明，否则本文所讨论的任何特定实施方案的特征可以与本文中另外讨论或构思的任何一个或多个实施方案的一个或多个特征组合。

Claims (17)

1.一种轮胎胎面，包括：
一个在纵向方向上延伸的长度，所述纵向方向为所述胎面布置在一个轮胎上时的周向；
一个在横向方向上延伸的宽度，所述横向方向垂直于所述纵向方向；
一个从所述胎面的外部地面接合侧沿深度方向延伸的厚度，所述深度方向垂直于所述胎面的纵向方向和宽度方向；
一个设置在所述胎面内的横向胎纹沟，所述胎纹沟具有一个大体在胎面宽度方向上延伸的长度和一个在横向胎纹沟长度的垂直方向上延伸的宽度；所述胎纹沟具有一个深度方向延伸部，其沿一个路径从第一末端到第二末端延伸入胎面厚度，其高度是在胎面厚度方向测量的；其中所述第一末端相对于所述第二末端最靠近外部地面接合侧，所述路径具有一个平均倾斜角，所述平均倾斜角在所述胎面的纵向方向上相对于深度方向测量，所述平均倾斜角朝向胎面在纵向方向上的预期向前旋转方向倾斜，
其中，胎纹沟宽度由在胎面厚度内于深度方向上延伸的一对胎面相对面形成，所述胎纹沟宽度被配置为在未磨损阶段，在装载轮胎的操作期间沿着胎纹沟深度的至少一部分闭合，且在磨损阶段，在装载轮胎的操作期间保持打开，其中在磨损阶段，胎面厚度的至少一部分磨损25％，
其中所述横向胎纹沟的特征为具有一个将胎纹沟宽度与胎纹沟高度相关联的宽高比，所述宽高比等于1:10至1:40。
2.根据权利要求1所述的轮胎胎面，其中胎纹沟宽度是恒定的。
3.根据权利要求1所述的轮胎胎面，其中所述胎纹沟宽度是可变的，并且随着所述胎纹沟从其所述第一末端向所述第二末端延伸而增加。
4.根据权利要求3所述的轮胎胎面，其中所述胎纹沟宽度线性地增加。
5.根据权利要求3所述的轮胎胎面，其中所述胎纹沟宽度非线性地增加。
6.根据权利要求1、3-5中任一项所述的轮胎胎面，其中所述胎纹沟宽度至少部分地以阶梯式增量增加。
7.根据权利要求1、3-6中任一项所述的轮胎胎面，其中所述胎纹沟宽度在所述胎纹沟的整个长度上增加。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的轮胎胎面，其中所述胎纹沟从所述胎面的所述外部地面接合侧延伸到所述胎面中，使得所述胎纹沟的所述第一末端沿所述外部地面接合侧布置。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的轮胎胎面，其中所述胎纹沟的长度沿着一个线性路径延伸。
10.根据权利要求9所述的轮胎胎面，其中所述线性路径在所述胎面的横向方向上延伸。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的轮胎胎面，其中所述第一末端具有等于0至0.2mm的宽度。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的轮胎胎面，其中所述第二末端具有等于或大于0.15mm的宽度。
13.根据权利要求1-12中任一项所述的轮胎胎面，其中所述胎纹沟宽度在沿所述胎纹沟的深度方向延伸部的任何位置处均等于0至0.2mm。
14.根据权利要求1-13中任一项所述的轮胎胎面，其中一个埋入式横向槽从所述横向胎纹沟的第二末端延伸。
15.根据权利要求1-14中任一项所述的轮胎胎面，其中所述横向胎纹沟形成沿着所述胎面长度和宽度布置在不同位置处的多个横向胎纹沟中的一个。
16.根据权利要求1-14中任一项所述的轮胎胎面，其中所述轮胎胎面形成一个轮胎的一部分。
17.一种在轮胎胎面中形成横向胎纹沟的方法，所述轮胎胎面具有一个在纵向方向上延伸的长度，所述纵向方向为所述胎面布置在一个轮胎上时的周向；一个在横向方向上延伸的宽度，所述横向方向垂直于所述纵向方向；一个从所述胎面的外部地面接合侧沿深度方向延伸的厚度，所述深度方向垂直于所述胎面的纵向方向和宽度方向；所述方法包括：
为改善磨损性能，确定一个在轮胎操作期间保持打开的侧向空隙的最佳正倾角，
在胎面厚度内形成一个横向胎纹沟，所述横向胎纹沟具有一个大体在胎面宽度方向上延伸的长度和一个在横向胎纹沟长度的垂直方向上延伸的宽度；所述横向胎纹沟具有一个深度方向延伸部，其沿一个路径从第一末端到第二末端延伸入胎面厚度，其高度是在胎面厚度方向测量的，其中所述第一末端相对于所述第二末端最靠近外部地面接合侧；所述路径具有一个大于所述最佳正倾斜角的平均倾斜角，所述平均倾斜角是在胎面的纵向方向上相对于深度方向测量的，所述平均倾斜角朝向所述胎面在纵向方向上的预期向前旋转方向倾斜；所述横向胎纹沟的特征为具有一个将胎纹沟宽度与胎纹沟高度相关联的宽高比，所述宽高比等于1:10至1:40；其中胎纹沟宽度由在胎面厚度内于深度方向上延伸的一对胎面相对面形成，所述胎纹沟宽度被配置为在未磨损阶段，在装载轮胎的操作期间沿着胎纹沟深度的至少一部分闭合，且在磨损阶段，在装载轮胎的操作期间保持打开。
CN201780085142.4A 2016-11-30 2017-11-29 具有正向倾斜胎纹沟的改进的轮胎胎面 Active CN110248823B (zh)

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