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CN119365349A - 用于重型车辆的具有改善抓地的轮胎 - Google Patents

用于重型车辆的具有改善抓地的轮胎 Download PDF

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CN119365349A
CN119365349A CN202380046208.4A CN202380046208A CN119365349A CN 119365349 A CN119365349 A CN 119365349A CN 202380046208 A CN202380046208 A CN 202380046208A CN 119365349 A CN119365349 A CN 119365349A
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incision
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D·索韦
B·比弗托
A·拉勒盖恩
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Original Assignee
Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
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Abstract

本发明涉及一种用于重型车辆的拖车的轮胎(1)，并旨在提高其在雪地上的抓地性能，而不会损害其划擦应力方面的机械强度。根据本发明，在中间部分(4)中具有至少一个复杂周向切口(7)的胎面(2)包括第一类横向切口(称为横向贯穿刀槽(81))和/或第二类横向切口(称为盲横向切口(82))，所述横向贯穿刀槽(81)具有至多等于0.8mm的厚度(E1)，至少等于最大切口深度(H)的20％的深度(P1)，并且相对于最靠近的外部空腔(71)的距离(D1)至少等于7mm，所述盲横向切口(82)在外部空腔(71)附近停止，具有至少等于1mm的厚度(E2)，至多等于最大切口深度(H)的20％的深度(P2)，并且相对于外部空腔(71)的距离(D2)至少等于3mm。

Description

用于重型车辆的具有改善抓地的轮胎
技术领域
本发明涉及一种用于重型车辆(更具体地用于重型车辆的拖车)的轮胎，并且涉及轮胎胎面，所述轮胎胎面更具体地包括复杂且逐渐变化的切口，所述切口的形状随着胎面的逐渐磨损而逐渐变化。
背景技术
由至少一种橡胶材料构成的胎面是轮胎的外周部分，其旨在在通过胎面表面与地面接触时磨损，并且抓地。其通常包括胎面花纹，所述胎面花纹由分隔凸起元件并因此由两个橡胶材料壁界定的切口组成。
按照定义，周向方向或纵向方向为轮胎的旋转方向，轴向方向或横向方向为平行于轮胎的旋转轴线的方向，并且径向方向为垂直于轮胎的旋转轴线的方向。
胎面中的任何切口(其中线不一定是直线，即中线可能是波形或之字形的)是周向或横向的。根据定义，切口的中线为其中均表面(与限定切口的壁等距)与胎面表面之间的交线。按照惯例，当切口的中线具有基本上周向的平均方向(即与周向方向形成小于45°的平均角度的方向)时，切口被称为是周向的。当切口的中线具有基本上横向的平均方向(即与周向方向形成至少等于45°的平均角度的方向)时，切口被称为是横向的。
众所周知，车辆的潮湿天气行驶条件(更特别是重型车辆的潮湿天气行驶条件)要求快速排出胎面与道路表面接触的接地面中存在的水。这种排出能够确保构成胎面的材料通过胎面表面与道路表面直接接触。未被推到轮胎前面或侧面的水在胎面中形成的切口中流动或者部分地聚集在胎面中形成的切口中。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至其最大磨损状态的整个使用寿命期间有效。现行法规规定的最大磨损状态为这样的磨损状态，超出该磨损状态时，出于安全原因需要从车辆移除轮胎。
能够排出水的切口基本上通常是被称为沟槽的宽切口。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2021-商用车辆轮胎”限定的推荐充气和负载条件时，沟槽的宽度使得界定沟槽的相对材料壁在胎面进入接地面时不会彼此接触。界定沟槽的凸起元件的压缩变形和剪切变形影响接地面中的压力，并因此影响磨损。此外，这些变形通过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。
胎面还可以包括窄切口或刀槽。刀槽的宽度使得在如上所述的E.T.R.T.O.规定的轮胎负载和压力条件下，界定刀槽的相对材料壁在胎面进入接地面时至少部分地彼此接触。刀槽不能排出水，但在抓地方面，刀槽在接地面中具有边角效应，这特别能够打破可能存在于地面上的水膜。
与胎面中存在切口相对应的是，它们减少了可被磨损的材料的体积。为了限制由沟槽和刀槽的存在导致的可被磨损的胎面材料的体积的减小，已经提出了所谓的复杂切口，相对于完全通向胎面表面的常规沟槽，所述复杂切口能够增加胎面材料的体积，同时使用于储存水的切口的体积超过预定阈值，而不论轮胎的磨损水平如何。
包括这样的复杂切口的胎面特别描述在文献WO2011039194A1、WO2011101495A1、WO2012130735A1、WO2016188956A1、WO2017174925A1、WO2019008276A1和WO2019122677A1中。当全新时，复杂切口以通常不连续的方式以规律或不规律的间隔通向胎面表面。因此，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隔。复杂切口的主方向通常为(尽管不一定)当在被水覆盖的地面上行驶时水在所述复杂切口中流动的方向。除了外部空腔之外，该复杂切口还包括内部空腔，所述内部空腔形成在胎面的内部，不直接通向全新时的胎面表面，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的胎面表面的内部，并介于外部空腔之间。内部空腔可以在胎面的厚度内位于不同的深度水平处。此外，同一复杂切口的外部空腔和内部空腔互相连接，使得在胎面的任何磨损状态下均确保每个复杂切口中的水的流动连续性，如同常规连续沟槽的情况。另一方面，未彼此连接并因此不允许流体从一个空腔流到另一个空腔的内部空腔和外部空腔的并列不构成连续的沟槽，因此不被认为是复杂切口。
具有复杂切口的胎面中存在的所有内部空腔和外部空腔的体积通常小于完全通向全新的胎面表面的常规胎面中存在的所有沟槽的体积，并且深度对应于内部空腔或外部空腔的最大深度，这意味着对于复杂切口，可被磨损的材料的体积更大。因此，与包括常规开放沟槽的等效胎面相比，这种包括复杂切口的胎面也更具刚性。
胎面可以同时包括间歇地通向胎面表面的复杂切口和在其整个长度上通向胎面表面的常规沟槽。
考虑用于重型车辆的拖车的轮胎的具体情况：其胎面通常(尽管不一定)包括在四个和七个之间的周向排的凸起元件。对于这种类型的胎面，已经设想了复杂的周向切口(例如上文所述的复杂的周向切口)，所述周向切口特别介于两个周向排的连续凸起元件之间但不位于胎面的边缘处。换言之，这些复杂的周向切口优选地位于胎面的中间部分中。
已知当车辆急转弯时(特别是在环岛处)，用于重型车辆的拖车的轮胎会经受严重的横向负荷。在这种以曲线行驶的条件下，轮胎会经受侧滑力，使胎面承受严重的负荷，特别是在其边缘处。这是这种胎面包括坚固的周向边缘排(其通常由连续的肋状部组成，而没有任何切口)的原因。
还已知用于重型车辆的拖车的轮胎需要具有高抓地性能，特别是在恶劣行驶条件下，例如当在雪地上行驶时。一种已知的解决方案是提供具有横向刀槽的胎面，相对于期望的抓地方向来优化所述横向刀槽的取向。通常，按照惯例与轮胎的周向方向形成至少等于45°的平均角度的横向刀槽具有相对于纵向抓地有效的横向分量和相对于横向抓地有效的纵向分量。这种横向刀槽相对于抓地的有效性基于通过刀槽在地面上形成压痕的外边角所实现的压痕效应。如上所述，这些横向刀槽位于胎面的中间部分中，经受非常高机械负荷的边缘排中通常不含这些横向刀槽。
发明内容
因此，本发明人为其自身设定的目标为对于用于重型车辆的拖车的轮胎具有包括逐渐变化的复杂切口的胎面，以改善其特别是在雪地上的抓地性能，而不会损害其在侧滑负荷方面的机械强度。
该目的已通过用于重型车辆的轮胎实现，所述轮胎包括胎面，所述胎面旨在通过胎面表面与地面接触，所述胎面包括中间部分和两个侧向部分，
-中间部分通过周向切口与每个侧向部分分隔，所述周向切口与轮胎的周向方向形成小于45°的平均角度，
-中间部分包括至少一个复杂周向切口，所述复杂周向切口与轮胎的周向方向形成小于45°的平均角度，
-当轮胎全新时，至少一个复杂周向切口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，所述内部空腔隐藏在胎面的内部，并通过周向刀槽连接至胎面表面，两个连续的空腔(分别是外部空腔和内部空腔)彼此连接，
-中间部分包括多个横向切口，所述横向切口具有至少一个横向部分，所述横向部分与轮胎的周向方向形成至少等于45°的平均角度，
-胎面具有最大切口深度，
-多个横向切口包括第一类横向切口(称为横向贯穿刀槽)，所述横向贯穿刀槽在两个连续的外部空腔之间与至少一个复杂周向切口相交，并且各自具有至多等于0.8mm的厚度和至少等于最大切口深度的20％的深度，每个横向贯穿刀槽与所述复杂周向切口的最靠近的外部空腔的距离至少等于7mm，
-和/或多个横向切口包括第二类横向切口(称为盲横向切口)，所述盲横向切口在复杂周向切口的外部空腔附近停止，并且各自具有至少等于1mm的厚度和至多等于最大切口深度的20％的深度，每个盲横向切口与所述外部空腔的距离至少等于3mm。
因此，根据本发明的轮胎的胎面本质上包括中间部分，所述中间部分具有至少一个复杂周向切口，所述复杂周向切口的通向胎面表面的表面形状随着轮胎逐渐磨损而逐渐变化，当轮胎全新时，所述中间部分包括上文所述的两类横向切口中的一种或另一种或两种。
第一类横向切口包括横向贯穿刀槽，也就是说，在复杂周向切口的外部空腔之外穿过所述复杂横向切口的刀槽。当轮胎全新时，外部空腔的通向胎面表面的部分具有较大尺寸，通常最小尺寸至少等于7mm。连接两个连续的外部空腔的中间部分通常包括窄切口(称为周向刀槽)，所述周向刀槽具有通常至多等于1mm的厚度，并且沿径向向外延伸内部空腔。因此，横向贯穿刀槽与周向刀槽相交，所述周向刀槽沿径向向外延伸内部空腔，并沿周向连接两个连续的外部空腔。
横向贯穿刀槽具有至多等于0.8mm的厚度和至少等于最大切口深度的20％的深度。因此，至少在20％的胎面磨损之前，横向刀槽都存在于胎面表面上。根据本发明，该横向贯穿刀槽与复杂周向切口相交，更具体地与周向刀槽(所述周向刀槽使两个连续的外部空腔彼此连接)相交，并且与最靠近的外部空腔的距离至少等于7mm。
在轮胎胎面的所谓的侧滑横向负荷的过程中，这种7mm的最小距离限制了横向贯穿刀槽和最靠近的外部空腔之间的裂纹萌生和扩展的风险，并相应地限制了胎面崩花损坏的风险。
第二类横向切口涉及在外部空腔附近停止的盲横向切口。与第一类横向贯穿刀槽相比，盲横向切口具有更大的厚度(至少等于1mm)和更小的深度(至多等于最大切口深度的20％)。此外，盲横向切口相对于最靠近的外部空腔的最小距离(其等于3mm)小于横向贯穿刀槽相对于最靠近的外部空腔的最小距离。
如同横向贯穿刀槽的情况，在轮胎胎面的所谓的侧滑横向负荷的过程中，这种3mm的最小距离限制了横向贯穿刀槽和最靠近的外部空腔之间的裂纹萌生和扩展的风险，并因此限制了胎面崩花损坏的风险。可以注意的是，盲横向切口(其比横向贯穿刀槽更厚，但是不如横向贯穿刀槽深)可以更靠近外部空腔，因为其可能产生的开裂的风险较低。
有利地，在多个横向切口包括第一类横向贯穿刀槽的情况下，每个横向贯穿刀槽的厚度至少等于0.4mm。这种最小刀槽厚度基本上是关于用于模制所述刀槽的金属刀槽刀片的制造的技术制约的结果。
还更有利地，在多个横向切口包括第一类横向贯穿刀槽的情况下，每个横向贯穿刀槽的深度至多等于最大切口深度。刀槽越深，随着轮胎的磨损，其对抓地的边角效应保持的时间越长，从而在轮胎的整个寿命期间提供持久的抓地。然而，更深的刀槽有助于胎面的胎面花纹的局部柔性，这可能会减少磨损寿命，并可能削弱所述胎面花纹在崩花方面的性能。
优选地，在多个横向切口包括第一类横向贯穿刀槽的情况下，每个横向贯穿刀槽与最靠近的外部空腔之间的距离至少等于10mm。横向贯穿刀槽和最靠近的外部空腔之间的最小距离越大，开裂的风险越小，因为裂纹必须扩展的距离越大。
有利地，在多个横向切口包括第二类盲横向切口的情况下，每个盲横向切口的厚度至少等于2mm。更大的最小厚度能够降低外部空腔附近的盲横向切口端部处萌生裂纹的风险。
还更有利地，在多个横向切口包括第二类盲横向切口的情况下，每个盲横向切口的厚度至多等于5mm，优选地至多等于4mm。盲横向切口的厚度越大，所产生的道路噪声越大，因此限制该厚度的益处越大。
还有利地，在多个横向切口包括第二类盲横向切口的情况下，每个盲横向切口的深度至少等于最大切口深度的10％。当轮胎全新时，盲横向切口需要具有足够的深度，以对抓地具有显著的边角效应。
根据一个特定的实施方案，在多个横向切口包括第二类盲横向切口的情况下，至少一个盲横向切口包括第一横向部分和盲端部分，所述第一横向部分与轮胎的周向方向形成至少等于45°的平均角度，所述盲端部分与轮胎的周向方向形成小于45°，优选地小于30°，还更优选地小于25°的平均角度。因此，在上文限定的惯例的含义内，盲端部分是周向的。在该特定的实施方案中，盲横向切口包括第一横向部分，所述第一横向部分以横向方向相对于周向方向形成至少等于45°的平均角度。该第一横向部分通过第二周向盲端部分延伸，所述第二周向盲端部分相对于周向方向形成小于45°的平均角度。因此，盲横向切口在两个不同的角度上具有断开的中线，盲端部分的平均角度是一个设计参数，其允许调节盲端部和最靠近的外部空腔之间的最小距离。
有利地，多个横向切口的两个连续的横向切口之间的周向间距至少等于10mm，优选地至少等于20mm。周向间距是在两个连续的横向切口(不一定属于同一类)之间测量的最大周向距离。小于10mm时，周向间距变得过小，并且横向切口的数量增加，特别是道路噪声和胎面崩花的风险增加。
还有利地，多个横向切口的两个连续的横向切口之间的周向间距至多等于50mm，优选地至多等于35mm。大于50mm时，周向间距变得过大，并且横向切口的数量减少，特别是雪地上的抓地减小。
附图说明
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：
-图1：根据本发明的轮胎的胎面的一部分的俯视图，
-图2：根据本发明的轮胎的胎面的一部分的周向正中横截面。
具体实施方式
图1为根据本发明的轮胎1(更具体地尺寸为245/70R17.5的轮胎)的胎面2的一部分的俯视图。旨在安装至重型车辆(更具体地重型车辆的拖车)的轮胎1包括胎面2，所述胎面2旨在通过胎面表面3与地面接触，所述胎面2包括中间部分4和两个侧向部分5。中间部分4通过周向切口6与每个侧向部分5分隔，在所绘示的实施方案中，所述周向切口6与轮胎的周向方向XX’形成等于0°的平均角度。中间部分4包括单个复杂周向切口7，所述单个复杂周向切口7与轮胎的周向方向XX’形成等于0°的平均角度。当轮胎全新时，复杂周向切口7包括外部空腔71和内部空腔72的交替，所述外部空腔71通向胎面表面3，所述内部空腔72隐藏在胎面2的内部(在图1中不可见)，并且通过周向刀槽721连接至胎面表面3，两个连续的空腔(分别是外部空腔71和内部空腔72)彼此连接。中间部分4包括多个横向切口(81、82)，所述横向切口(81、82)的至少一个部分与轮胎的周向方向XX’形成等于60°的平均角度。胎面2的最大切口深度H(图1中不可见)等于13mm。根据本发明，多个横向切口(81、82)包括第一类横向切口(称为横向贯穿刀槽81)，所述横向贯穿刀槽81在两个连续的外部空腔71之间与复杂周向切口7相交，并各自具有等于0.6mm的厚度E1和等于4mm的深度P1(占最大切口深度H的31％)。每个横向贯穿刀槽81与所述复杂周向切口7的最靠近的外部空腔71的距离D1等于10mm。多个横向切口(81、82)还包括第二类横向切口(称为盲横向切口82)，所述盲横向切口82在复杂周向切口7的外部空腔71附近停止，并各自具有等于2mm的厚度E2和等于2mm的深度P2(占最大切口深度H的16％)。每个盲横向切口82与所述外部空腔71的距离D2等于3mm。每个盲横向切口82包括第一横向部分821和盲端部分822，所述第一横向部分821与轮胎的周向方向XX’形成等于60°的平均角度B1，所述盲端部分822与轮胎的周向方向XX’形成等于25°的平均角度B2。多个横向切口(81、82)的两个连续的横向切口之间(分别是横向贯穿刀槽81和盲横向切口82之间)的周向间距Pc等于35mm。
图2为根据本发明的轮胎1的胎面2的一部分的周向正中横截面。该周向正中横截面取自图1的截面平面A-A，对应于穿过胎面中间的正中周向平面XZ，并沿其中线穿过复杂周向切口7。当轮胎全新时，位于胎面2的中间部分4中的复杂周向切口7包括外部空腔71和内部空腔72的交替，所述外部空腔71通向胎面表面3，所述内部空腔72隐藏在胎面2的内部，并且通过周向刀槽721连接至胎面表面3，两个连续的空腔(分别是外部空腔71和内部空腔72)彼此连接。在所绘示的实施方案中，复杂周向切口7从胎面表面3沿径向延伸的深度H对应于最大切口深度。在图2中以虚线绘示了具有深度P2的两个盲横向切口82(因为它们不通向平面XZ)。在横截面中也绘示了具有厚度E1和深度P1的横向贯穿刀槽81。
本发明人更具体地针对尺寸为245/70R17.5的轮胎I研究了本发明，所述轮胎I旨在安装到重型车辆的拖车的车轴上，所述重型车辆的拖车在等于9巴的充气压力下的最大负载能力等于2725kg。
下表1汇总了本发明人研究的根据本发明的轮胎I的特性：
[表1]
对上述所研究的尺寸245/70R 17.5进行的性能测试的结果表明，符合预期结果。特别地，与参比米其林轮胎245/70R 17.5X MULTI T2相比，根据联合国欧洲经济委员会第UN 117号法规的附录7中描述的方法测试的雪地上的抓地力显著提高，牵引力提高了35％。此外，根据第UN 117号法规的附录5中描述的方法测量的湿抓地性能和根据第UN 117号法规的附录3中描述的方法测量的道路噪声方面的性能与参比轮胎相当。最后，耐崩花性方面的性能正在在客户行驶测试中进行确认。

Claims (10)

1.用于重型车辆的轮胎(1)，所述轮胎(1)包括胎面(2)，所述胎面(2)旨在通过胎面表面(3)与地面接触，所述胎面(2)包括中间部分(4)和两个侧向部分(5)，
-所述中间部分(4)通过周向切口(6)与每个侧向部分(5)分隔，所述周向切口(6)与轮胎的周向方向(XX’)形成小于45°的平均角度，
-所述中间部分(4)包括至少一个复杂周向切口(7)，所述复杂周向切口(7)与轮胎的周向方向(XX’)形成小于45°的平均角度，
-当轮胎全新时，所述至少一个复杂周向切口(7)包括外部空腔(71)和内部空腔(72)的交替，所述外部空腔(71)通向胎面表面(3)，所述内部空腔(72)隐藏在胎面(2)的内部，并通过周向刀槽(721)连接至胎面表面(3)，两个连续的空腔彼此连接，所述两个连续的空腔分别为外部空腔(71)和内部空腔(72)，
-所述中间部分(4)包括多个横向切口(81、82)，所述横向切口(81、82)具有至少一个横向部分，所述横向部分与轮胎的周向方向(XX’)形成至少等于45°的平均角度(T、B1)，
-所述胎面(2)具有最大切口深度(H)，
其特征在于，所述多个横向切口(81、82)包括第一类横向切口，所述第一类横向切口被称为横向贯穿刀槽(81)，所述横向贯穿刀槽(81)在两个连续的外部空腔(71)之间与至少一个复杂周向切口(7)相交，并且各自具有至多等于0.8mm的厚度(E1)和至少等于最大切口深度(H)的20％的深度(P1)，每个横向贯穿刀槽(81)与所述复杂周向切口(7)的最靠近的外部空腔(71)的距离(D1)至少等于7mm，和/或所述多个横向切口(81、82)包括第二类横向切口，所述第二类横向切口被称为盲横向切口(82)，所述盲横向切口(82)在复杂周向切口(7)的外部空腔(71)附近停止，并且各自具有至少等于1mm的厚度(E2)和至多等于最大切口深度(H)的20％的深度(P2)，每个盲横向切口(82)与所述外部空腔(71)的距离(D2)至少等于3mm。
2.根据权利要求1所述的轮胎(1)，所述多个横向切口(81、82)包括第一类横向贯穿刀槽(81)，其中，每个横向贯穿刀槽(81)的厚度(E1)至少等于0.4mm。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的轮胎(1)，所述多个横向切口(81、82)包括第一类横向贯穿刀槽(81)，其中，每个横向贯穿刀槽(81)的深度(P1)至多等于最大切口深度(H)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的轮胎(1)，所述多个横向切口(81、82)包括第一类横向贯穿刀槽(81)，其中，每个横向贯穿刀槽(81)与最靠近的外部空腔(71)之间的距离(D1)至少等于10mm。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的轮胎(1)，所述多个横向切口(81、82)包括第二类盲横向切口(82)，其中，每个盲横向切口(82)的厚度(E2)至少等于2mm。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的轮胎(1)，所述多个横向切口(81、82)包括第二类盲横向切口(82)，其中，每个盲横向切口(82)的厚度(E2)至多等于5mm，优选地至多等于4mm。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的轮胎(1)，所述多个横向切口(81、82)包括第二类盲横向切口(82)，其中，每个盲横向切口(82)的深度(P2)至少等于最大切口深度(H)的10％。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的轮胎(1)，所述多个横向切口(81、82)包括第二类盲横向切口(82)，其中，至少一个盲横向切口(82)包括第一横向部分(821)和盲端部分(822)，所述第一横向部分(821)与轮胎的周向方向(XX’)形成至少等于45°的平均角度(B1)，所述盲端部分(822)与轮胎的周向方向(XX’)形成小于45°，优选地小于30°，还更优选地小于25°的平均角度(B2)。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的轮胎(1)，其中，所述多个横向切口(81、82)的两个连续的横向切口之间的周向间距(Pc)至少等于10mm，优选地至少等于20mm。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的轮胎(1)，其中，所述多个横向切口(81、82)的两个连续的横向切口之间的周向间距(Pc)至多等于50mm，优选地至多等于35mm。
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