轮胎胎面 【技术领域】
本发明涉及一种轮胎胎面，更具体地说，本发明涉及一种设计用于在有雪、冰或湿的表面上行驶的轮胎胎面。
背景技术
这种胎面传统上带有条状花纹或花纹块的立体部件，通过横向和/或周向沟槽，这些部件在周向和/或横向方向上彼此间隔。横向方向定义为与轮胎旋转轴平行的方向；横向方向在子午面中。周向方向与横向方向垂直，并对应于纵向方向。立体部件由一个形成胎面的局部表面的表面、以及至少一个相对于工作表面垂直或倾斜的侧面所限定。更概括地说，立体部件包括至少两个表面，对应于圆剖面的立体部件的一个单面。
这样的一个胎面一般还包括切口或细缝花纹，这些花纹的宽度不为零，但要比上述花纹沟的宽度小得多。通过在工作表面上制造许多切割开口而产生用来切分可能存在于地面上的水层的多条橡胶凸棱，以这样的方式使轮胎和地面保持接触，并通过这样地方式形成空腔，这些空腔可以形成通道，用来容纳和移除存在于轮胎和地面的接触面之间的水。
针对改善轮胎对地面的抓着力这一课题，已经提出了许多类型的切口。
文件FR 2 418 719具体描述了一种切口，该切口可以垂直于胎面的表面或相对倾斜于垂直于所述表面的方向。
文件FR 791 250描述了胎面表面上带有波浪线的切口。
然而，增加切口的数目可能会导致胎面刚性的下降，这样对轮胎的性能会产生不利的影响，更不用说对抓着力性能的影响。胎面的刚性应被理解为在和地面接触的区域里，胎面承受压力和剪切力组合作用下的刚性。
众所周知，实际上，针对改善轮胎对地面的抓着力这一课题，需要优选接触表面，也就是说接触表面应该尽可能地大。为此，需要提供在径向方向上和地面接触的灵活性。另一方面，由于大量切口的存在而导致的纵向或横向方向上刚性的降低，将倾向于减小该接触面积。
实际上，已经注意到由于诸如驱动转距或刹车转距引起的剪切力会导致胎面花纹部件倾倒。这种倾倒导致接触面积减小，从而导致降低抓着力。
为了弥补在纵向上以及可能在横向上的刚性损失，已经有建议提供自锁类型的叶片，也就是在径向压力下相互靠置的叶片，从而使纵向和横向上的刚性得到增加。
文件EP 0 282 765具体描述了在整个深度上呈点划线或波浪线的切口。当受到径向压力时，切口的壁相对靠近地移动，促进了纵向刚性的增加，所述壁之间的重叠产生了自锁效果。
文件FR 2 722 144也具体描述了一种切口，每个切口壁包括立体区域，该区域由如以前设计的突起和凹陷形成，用以在纵向压缩下重叠。这种重叠提高了纵向和横向上的刚性。
为了优化接触表面，还需要使用低模量的混炼胶，以降低径向刚性。然而，在半成品的制造上使用的工业方法限制混炼胶模量的选择，而且不允许使用从可压缩性来考虑的优选模量。
【发明内容】
从而，本发明的发明人的目的是制造出一种包括切口的胎面，该胎面应用在设计用来在有雪、冰或湿的表面上行驶的轮胎上，该胎面的抓着力性能优于上述产品，更具体地说，其接触表面是被优化的，纵向和横向上的刚性也优于上述产品。
本发明的目的是这样来实现的，一种包括立体部件的轮胎胎面，其包括：至少一个侧面；至少一个立体部件，该立体部件带有至少一个沿着平均平面定义的切口；该胎面包括至少两个定位在平均方向的横向孔，横向孔穿过所述的立体部件并平行于切口的平均平面，所述横向孔开向立体部件的至少一个侧面，至少两个横向孔位于切口的平均平面的一侧和同侧。
在定义中，根据本发明的横向孔是穿过立体部件的孔，该孔并不通向所述立体部件的工作表面。换句话说，组成所述立体部件的材料把横向孔和工作表面隔开。当胎面磨损后，横向孔将露出于胎面的表面，这时该横向孔不被视为针对本发明目的的横向孔。
穿过立体部件的横向孔的存在使得在径向压力之下的纵向变形增加，因此促进切口壁之间彼此移得更近。这种相向移动导致所述壁相互靠置的速度更快，并使得纵向刚性和横向刚性得以增加。
根据本发明的变化实施例，横向孔的每个末端通向所述立体部件的一个侧面。
本发明的一个优选实施例提供了至少两个横向孔，在切口的高度方向分布。
立体部件优选带有沿着彼此平行的平均平面定义的至少两条切口。
根据本发明的一个优选实施例，横向孔的平均方向和胎面的周向方向形成非零角度。根据本发明的这个实施例，可以通过用例如在文献EP 0 925 907中的所述工业方法制造轮胎。根据这种类型的方法，用针状物或指状物形成横向孔，这些针状物在轮胎的硫化过程中在纵向表面上穿过胎面。为了本发明的目的，这些针状物可以由用来形成纵向花纹沟的部件支撑或引导。
然而，本发明还包括平均方向和胎面的周向方向平行的横向孔，比如其开口通向花纹块的横向表面的横向孔。
在本发明的一个优选实施例中，横向孔的平均方向和胎面的表面基本平行。在磨损过程中，这样的一个实施例使得胎面表面上会出现新的横向凸棱，这些新的凸棱是对原有切口的补充。因胎面表面被磨损，使得横向孔露出表面，从而产生了这些新的凸棱。在地面上存在水层时，这些新的凸棱自然会有助于轮胎抓着力的有效性。
在本发明的一个具体用于在有雪、冰或湿的表面上行驶的轮胎的变化实施例中，切口大致沿着子午面限定。因为切口的目的是用凸棱切分水层，所以将其布置在行驶方向的横向上是最好的。
根据该变化实施例，本发明的横向孔也形成在横向方向上。
根据本发明的一个优选实施例，横向孔的截面面积在0.75和5mm2之间。这样的尺寸特别和上面描述的方法相匹配。若小于该尺寸，由于横向孔数量太大，能带来所需的效果这些横向孔的加工，将导致用来生产所述横向孔的工具过度拥挤，使制造非常困难。而若大于该尺寸，在胎面被磨损使横向孔露出表面后，横向孔可能损害轮胎的正常功能，特别是在噪音方面。
横向孔可以具有出不同形状的剖面，具体地说，可以是多边形，也可以是椭圆形。横向孔的剖面优选为圆形；在胎面的压缩过程中得到的孔的变形，导致横向上的变形更容易。剖面的直径优选在1到2.5mm之间。
横向孔的体积优选大于立体部件的体积的20％。
根据本发明的一个特别优选的实施例，切口是自锁类型的。这些切口可以是例如上述的各种切口；这些切口可以是例如在整个深度上呈点划线或波浪线。这些切口可以为这样的类型，其每个壁包括由突起和凹陷形成的立体区域，或者在整个高度上变化厚度的切口。根据本发明的此类切口和横向孔的组合，通过增加胎面的纵向变形来增进切口的各壁之间的相对运动，其中这些切口的自锁效果可提高刚性，消除了各壁相对另一壁滑动的危险。
根据本发明，横向孔还优选在至少等于切口深度的高度上分布。这样的优选实施例允许在轮胎的整个使用寿命中保持根据本发明获得的抓着力特性，也就是说，根据本发明的这个特性可以得到保持，无论轮胎的磨损如何。
在本发明的一个变化实施例中，在一个立体部件里的两条切口之间，横向孔沿着相互平行并和切口的平均平面平行的至少两个平面分布。孔的这样一种分布将使得切口的数目减少，因此独立于可压缩性的增加而可以改善纵向刚性。实际上，如上所述，孔将在胎面表面上产生凸棱，该凸棱实现类似于切口所具有的功能；因此可以减少胎面上切口的数目，孔将取而代之。因为切口数目减少了，相对于具有更多数量的切口的胎面而言，纵向刚性得以增加。
横向孔还优选从一列径向偏向另一列，因此横向孔这样分布以至各横向孔从一个平面到另一平面的走向呈Z字形。这样的一种构造特别允许在工作表面上出现的凸棱的数目充分并且基本不变。而且，从一列到相邻列的所述横向孔的中心在径向上的间隔距离，优选小于所述相邻横向孔的半径之和。
【附图说明】
通过结合附图1-5来阅读以下对本发明实施例的详细描述，本发明其它的优选细节和特性将变得更为清晰，附图中：
图1为本发明的一种结构部件在胎面横向方向上的正视图；
图2为图1的结构部件在压缩状态下在胎面横向方向上的正视图；
图3为本发明的第二结构部件在胎面横向方向上的正视图；
图4为本发明的第三结构部件在胎面横向方向上的正视图；
图5为本发明的第四结构部件在胎面横向方向上的正视图。
为了简化理解，示图没有按比例绘制。
【具体实施方式】
图1示出了轮胎胎面的立体结构部件或花纹块1的局部。图中仅示出所述花纹块1的上部，表面2对应于胎面。通常，这样的立体结构部件或花纹块1，由纵向花纹沟以及基本和行使方向相对、也就是说基本和轮胎旋转轴平行的花纹沟所限定。这些纵向和横向花纹沟具体而言是用来容纳和排出地面上可能存在的水。
图1是沿着轮胎旋转轴观察所得的视图，也就是说观察者的视线横向于箭头3所示的行使方向。花纹块1包括贯穿其至少一部分高度上的切口4。花纹块1特别是用来在胎面2的表面上形成凸棱5，以增强轮胎在潮湿表面上的抓着力，所述的辅助凸棱允许更频繁地切分地面上的水层。图1中的切口4通过本技术领域的技术人员所知的方法来制造，从而形成折线。本发明当然不局限于这样的切口，而是可以应用于任何类型的切口。所示的切口具有可自锁和有助于提高纵向刚性的优点。实际上，独立于本发明，由于花纹块1的剪切，当轮胎旋转的时候，这些切口的几何形状导致当各壁彼此相互接近时各壁彼此之间的锁定，以及纵向方向上切口壁之间的锁定。当然还存在其它自锁类型的切口，比如说在它们整个深度上呈波状线的切口。切口也可以是这样的类型：其各壁包括由多个突起和凹陷形成的立体区域；或在其高度范围内厚度可变的切口。在专利申请FR 2 722 144和FR 2 804905中，具体阐述了这些类型的切口。
图1还显示了根据本发明的横向孔6，该横向孔6大致平行于切口4以及轮胎的旋转轴，横向穿过花纹块1。横向穿过花纹块1的横向孔6的存在产生了各种功能。
首先，横向孔6增加了花纹块的可压缩性；因此，当胎面的给定区域和地面接触形成接触面时，由于地面对所述花纹块1的挤压而造成的应力，在所述区域的各种花纹块1中存在的横向孔允许花纹块1产生更大的纵向变形。因此可以观察到切口4的壁彼此移得更为靠近，这样和上述提到的那样相比，它们接触时的剪切力更低。花纹块1的纵向刚性得到增加，从而限制所述花纹块1可能的剪切。地面和胎面之间的接触面积因此得到优化，增加了轮胎的抓着力。
图2示出通过由箭头9所示的外力作用，胎面和地面相接触情况下的压缩，其中的外力由花纹块1的表面2所承受。横向孔6的存在和它们的变形允许橡胶混合物的变形，导致切口4的壁彼此移得更近。
在一种稍后将谈到的设置中，横向孔6的布置高度大致与切口4的深度相等，由此上述的功能在轮胎的整个使用寿命周期中都能有效地实现，亦即，毋须考虑轮胎的磨损情况。
此外，胎面的磨损导致了横向孔6的另一个功能；出现在胎面表面上的诸如图1中的孔7，形成了胎面表面上的凸棱8。因为横向孔6穿过所述的花纹块1并基本平行于切口4和轮胎的旋转轴，这些凸棱8和由切口4形成的凸棱5基本平行，并在花纹块1的整个宽度上延伸。这些凸棱8在轮胎的磨损过程中形成的切点，帮助凸棱5并有助于提高轮胎的抓着力性能。它们的存在将特别允许减少切口4的数量，因此在这些切口间的空隙可以更大，从而允许设置更多的横向孔6，或使横向孔6的分布范围更宽。
而且，由于除了孔7之外，横向孔6不通向胎面，胎面被灰尘阻碍或堵塞的危险很小。因此可以确保它的功能持久。
横向孔6的最后功能与轮胎的制造有关。在传统的制造方法中，在轮胎的硫化时，穿过胎面设置具有所需切口形状的叶片。硫化后，所述叶片和所述模具一起被取出，但这时困难产生了，特别是对于自锁类型的切口而言。如上所述，这种自锁类型的切口当和根据本发明的横向孔相结合时具有特别的重要性。实际上，自锁类型的切口的形状需要橡胶化合物可变形，这样横向孔6的存在就成为一个有利条件，因为横向孔6的存在允许在对轮胎无损害的前提下获得这种变形。在实施中，这些横向孔的制造需要特别的工具，诸如针状物，其在硫化前穿进橡胶化合物。因为这些工具工作在胎面的纵向表面上，必须在打开模具取出叶片之前拿出这些工具，从而在取出叶片时横向孔是中空的，以允许橡胶混合物的变形。
例如，就图1和2而言，形成折线的切口6关于花纹块1的两连续切口6相位相反。根据所得的结果，这样的构造对于增加纵向刚性是特别有益的，但是从模具取出很难。横向孔6将有助于脱模。
在图1和图2中，从正面看，横向孔6在花纹块1的两条切口4之间以三列分布，这些列以径向定位并和切口的主方向大致平行。每列中每两个横向孔间的间隔在三列中均相同。横向孔6从一列到另一列的位置是这样的，在两条切口4之间的设有横向孔6的区域，没有连续的纵向橡胶胎面；这种设置可以消除基本不可变形的局部橡胶区域。换句话说，至少在花纹块1的高度上，或更精确地说，在对应于切口4的高度上，这种布置允许获得基本一致的纵向变形。
这样的结果不是用例如图3和图4的构造获得的。实际上，这些图表示了在两连续切口之间没有任何横向孔的区域。
图3示出花纹块10的纵向表面上的正视图，并示出了两条切口12之间，在一列中的横向孔11的有规则的间隔分布。另一方面，这种分布表示了横向孔的更加一致的分布，也就是说，横向孔相对于切口的相对位置都是相似的。换句话说，横向孔11对于切口12壁的相对移动的影响，对于每个横向孔都是一样的。
图4是表示花纹块13的纵向表面的正视图，该花纹块13包括分布在各切口15之间的横向孔14。在图4中，表示了与图3所示特性相同的三列分布。实际上，横向孔14的分布使得它们在所有切口高度上对切口15的壁的影响是相似的。
图5示出在花纹块16的切口18之间的横向孔17的分布，该花纹块16结合了前述各图中的各种布置所具有的特性。在此，横向孔分布在五列上，这样一来，首先，如图1和图2中那样，在两个切口18之间没有连续的橡胶区域。
其次，如在图3和图4中那样，横向孔对花纹块16的可压缩性以及对切口18的壁的相对移动的影响，在所述切口的整个深度上是类似的。
本发明的上述各种在包括切口的花纹块里的横向孔的分布的实例，并不应视为限制条件；横向孔的数目和它们的分布将由本领域内的技术人员根据实际需要来决定。
另一方面，根据本发明的横向孔的形状并不仅限于圆柱形；首先，正如上面已经提到的那样，根据本发明的横向孔的剖面可以为任何类型。此外，发明还提供能构成螺旋几何形状的横向孔。当和其每个壁包括立体区域的切口相结合时，其中该立体区域由整个高度上设置的突起和凹陷形成、或者由在整个高度上厚度变化的切口形成，横向孔的这样的实施例具有重要意义。在花纹块或立体部件的横向方向上，螺旋形式的横向孔允许该横向孔对切口施加基本一致的作用。从制造的角度，产生螺旋几何形状的横向孔的工具定位不是一个问题，该操作在硫化前执行。至于硫化后工具的撤出，本发明可以方便地提供一种机械化装置，该装置允许工具的撤出通过工具的旋转来执行，而不冒损害轮胎的危险。
本发明描述了切口和侧通孔的组合，其中侧通孔基本平行于在花纹块里或轮胎胎面的立体部件里的所述切口的平均平面。本发明的这种组合，对于在由于各种不同原因导致的潮湿表面上行驶的轮胎的抓着力的改善，具有特别的意义。首先，根据本发明横向孔的存在使得轮胎胎面的可压缩性得到改善；因和地面持续接触时的剪切而导致的胎面变形得以减小，从而增加了与地面的接触面积，增进了轮胎的抓着力。而且，优选定位在和胎面表面平行的方向上的横向孔，在被磨损之后在胎面表面上产生出新的凸棱，这些新的凸棱协助切口对地表面上的水层进行切分，从而改善轮胎抓着力。