专利名称：用于重载运输车辆的胎面设计的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于运输重载的车辆的轮胎；本发明更特别地涉及这种轮 胎的胎面。
背景技术：
对于例如装载机、自卸车或铲运机等用于矿山、采石场或在建筑工地 使用的车辆，由于这些车辆行驶时有时具有轻负载("空载")而有时具有 全负载("全载")，可知每一轮胎所承受的负载根据使用条件而变化很大。 在此情况下，轮胎上负载的变化可为E.T.R.T.O.(欧洲轮胎和轮辋技术组织) 标准确定的尺寸额定负载的40%至80%。
这两个极端使用条件导致轮胎与地面的接地面积形状也发生变化，因 为所述形状可能从大体矩形的总体形状改变为不再是大体矩形的形状。在 该后一种情况下，接地面积具有在任一侧以大体梯形形状轴向延伸的矩形 中间部分(见图1)。
应注意这些接触几何形状以及胎面凸起基元的变化导致在轮胎滚动过 程中发生振动。这是因为胎面花纹基元的凸纹可具有与边缘上的接地面积 端部的定向接近或相同的定向。
为了减少该缺点，在现有技术中已多次寻求采用装置以限制不同负载 条件下接地面积几何形状的变化。
发明内容
5本发明一个目的是提出一种胎面，其凸起基本花纹(motifs)的布置和 形状可解决所述问题，即尽管接地面积几何形状变化，在轮胎可承载的整 个负载范围内的行驶过程中使振动显著减小。
根据本发明，用于运输重载的车辆的轮胎的胎面包括多个凸起基元， 该胎面沿轴向方向被分成三个部分， 一个中央部分以及轴向两侧的第一边 缘部分和第二边缘部分。
胎面的中央部分具有被确定为胎面的该区域的宽度的宽度Lc，在负载 条件等于0.40倍E.T.R.T.O.额定负载以及在E.T.R.T.O.额定压力下，所述
中央部分的接地面积在最大接触长度与最小接触长度之间的差值至多等 于接地面积的总宽度W的0.5°/。。
第一与第二边缘部分包括以节距Pe被布置的凸起基元，所述节距等 于所述边缘的平均周长除以所述边缘上的凸起基元数目，所述边缘的平均 周长在轮胎被安装在其标称轮辋且被充气至其额定压力时在所述边缘的 中间部分径向最外点所测得。每一边缘部分的凸起基元具有前导凸纹的线 条和尾随凸纹的线条。
该轮胎胎面的特征在于无论在非定向胎面情况下中间对称或在定向 胎面情况下轴向对称，第一边缘部分的凸起基元的凸纹的线条具有不能 叠合在第二边缘部分的凸起基元的凸纹的线条的轮廓上的轮廓；以及第一 边缘部分的凸起基元的凸纹的每一线条的平均方向的角度绝对值与第二 边缘部分的每个凸起基元的凸纹的线条的平均方向的角度的各绝对值之 间的差值至少等于10度且至多等于20度。
此外，边缘部分的凸起基元进入宽度等于胎面宽度且周长等于边缘部 分的凸起基元的节距Pe的窗口的总接触表面是恒定的或近乎恒定的(地面 上总表面的最小值与最大值之间的相对偏差至多5%),凸起基元的该总接 触表面等于第一和第二边缘部分的凸起基元的接触表面的总和。
当俯视图中凸起基元的设计并不意味优选行驶方向时(例如图3中整 体S形图样)，胎面被称为非定向的。如果在俯视图中凸起基元的设计意味 优选的行驶方向(例如通常V形图样)，胎面被称为定向的。优选为每一边缘部分应满足以下关系
Be =Arctan(—) Pe
其中Be为所述部分的凸起基元的凸纹的平均角度，Pe为所述基元的 节距，且Le为所述部分的凸起基元沿纵向投影在横向轴线上的总宽度。
为区分一个边缘部分的基元的凸纹与另一边缘部分的基元的凸纹的角 度，可取地使一个边缘部分的凸起基元的凸纹的角度等于角度Be或比角度 Be大在0至20度之间任一值的差值a (alpha),而另一边缘部分的凸起基 元的凸纹的角度等于角度Be或比角度Be小在0至20度之间任一值的差值 (3 (beta),这些角度a (alpha)与|3 (beta)的绝对值的总和至少等于10度 且至多等于20度。
如果角度总和小于10度， 一个边缘部分与另一边缘部分的凸起基元之 间的不对称不足以对与某些接地面积形状关联的振动产生显著影响。如果 角度总和大于20度，则在全负载下边缘部分的凸起基元将再次开始产生振 动。
在包括以节距Pc沿圆周方向分布的多个凸起基元的中央部分上，所述 节距等于轮胎中心(径向最外点)处所测量周长除以凸起基本花纹总数目， 所述中央部分的凸起基本花纹通过长度等于节距Pc的窗口的接触表面是恒 定的(即，地面上总表面的最小值和最大值之间的相对偏差至多5%)是有 利的。
根据本发明胎面因此可尽量避免当开始和脱离接触时每一边缘肩部上 的凸起基本花纹的凸纹一致。
此外，提出一种构建用于建筑机械的轮胎胎面的凸起基元的花纹的方 法，它使得大体可减小车辆行驶时的振动，所述振动很大程度上与所使用 时负载较大范围变化相关联，该方法包括以下步骤
一确定胎面的轴向宽度为Lc的中央部分，在中央部分上沿纵向方向
以节距Pc布置多个凸起基元，这些凸起基元由凹槽相互分隔，这些凸起基
元的每个具有与胎面纵向方向成角度Ac倾斜的前导和尾随凸纹的线条，使
7得满足以下关系
<formula>formula see original document page 8</formula>
—在中央部分轴向两侧的任一边缘部分，以节距Pe布置多个凸起基
元，这些凸起基元由凹槽相互分隔，这些凸起基元的每个具有与胎面纵向
方向成一角度的前导和尾随凸纹的线条，对一个边缘部分所述角度为De,
而对另一边缘部分所述角度为Ce，使得满足以下关系
De = Arctan(—) + a Pe
Ce =Arctan(^) + |3 Pe ，
所述值a (alpha)与p (beta)被选择在-20度与+20度(包括边界)之 间，使得所述角度a与e的绝对值的总和至少等于10度且至多等于20度。
从以下参考附图的描述，本发明的其它特征和优点将是明显的，它们 通过非限制性实例描述了本发明的主题的实施例的形式。
图1显示了在额定负载(连续线)和80%额定负载(虚线)下轮胎接 地面积的轮廓；
图2显示了根据现有技术的胎面凸起基元的俯视图3A显示了根据本发明的胎面变体的凸起基元的俯视图；图3B显示 如图3A所示胎面的两个凸起基元的叠合；
图4A显示了由图3A变体构建的根据本发明的胎面变体；
图4B显示了如图4A所示胎面的两个凸起基元的叠合。
具体实施方式
图1显示了尺寸为26.5 R 25的轮胎在充气至压力为4.5巴且承载负载 等于由2006 E.T.R.T.O.标准所确定的该尺寸轮胎额定负载的80%和40%条 件下该轮胎接地面积的叠合轮廓1、 2。在此情况下该额定负载等于 15,000 kg。实线线迹1对应负载12,000 kg，等于该额定负载的80% (全载 条件)，而虚线线迹2对应负载6,000 kg，或额定负载的40% (空载条件)。 当用于例如装载机、自卸车或铲运机等工程机械时，应注意这些车辆轮胎 部分时间为全负载而其它时间大体空载。全负载阶段与空负载阶段交替。
这两个负载条件充分代表实际的使用条件。
在图1中，应注意存在宽度为Lc的中央部分C，当开始或脱离接触时 其接地面积的轮廓的边界大体上平行于轴线XX'(该轴线与轮胎转动轴线平 行)。该宽度Lc (对所述实例等于200mm)对应中间区域宽度，对其沿垂 直于XX'方向的纵向方向测量的接地面积的长度在全负载时变化小于接地 面积的宽度W (等于580 mm)的0.5%。在该图1中，最大长度Lmax与 最小长度Lmin之间的差值小于接地面积的宽度W的百分之零点五。
在轴向地位于前述中央部分外侧的每一边缘部分I、 II上，接地面积的 轮廓的形状变化很大，几何形状较之矩形(全载条件)而言更接近梯形(空 载条件)。在此情况下，每一边缘部分的宽度Le等于190mm。
图2显示了根据现有技术的用于轮胎的凸起基元21的接地面积，所述 轮胎所受负载为额定负载的80%。在额定负载的40% (虚线线迹)负载条 件下的接地面积的轮廓叠合在该接地面积上应注意在接地面积的边缘上， 凸起基元的一些凸纹22与接地面积轮廓边界一致。根据该现有技术， 一个 边缘部分的凸起基元通过中间对称可与另一边缘部分的凸起基元几何叠 合。此时，胎面花纹的设计为非定向的(即无优选行驶方向)。
根据本发明的胎面的第一胎面花纹变体以俯视图显示于图3A中。用于 尺寸为26.5 R25的轮胎的该胎面包括连续且总体在横向方向(XX')延伸 的多个凸起基元30，该横向方向与轮胎转动轴线方向平行。凸起基元30沿 纵向方向(YY')(或轮胎圆周方向)被大体横向定向的Z形凹槽36相互分隔。
9在宽度Lc等于200 mm的中央部分33，每个凸起基元30包括相互平 行且与纵向方向成角度Ac的直线凸纹331、 332。中央部分的凸起基元的 凸纹投影在横向轴线上的宽度等于所述部分的宽度Lc。在该中央部分，在 全负载以及当空载条件(先前对图l的描述给出了值)下接地面积的最大 与最小长度差值小于胎面宽度的百分之零点五，或2.9 mm (580 mm的百分 之零点五)。
在中央部分两个连续的基元之间的节距Pc等于每一肩部平均周长除以
凸起基本花纹总数目。角度Ac满足下式
Pc丄 tgAc
在所示实例中，节距Pc等于208.4 mm,而角度Ac因此等于43.9度(角 度相对于纵向方向被测量)。
在中央部分两侧存在第一边缘部分31 (图中轴向左侧)与第二边缘部 分32 (图中轴向右侧)，这两个部分具有同一宽度Le等于190mm。
对每一边缘部分31、 32分别定义凸起基元301、 302的平均角度Be，
使得
tgBe ，已知每一边缘部分凸起基本花纹节距Pe等于每一边缘部分 平均周长除以凸起基本花纹总数目。所述边缘平均周长在每一边缘部分中 间测量。角度Be此处等于42.45度。
在第一边缘部分31上，凸起基元301(与位于该边缘部分的凸起基元30 的部分对应)在运行表面(即在行驶过程中将与路面接触的胎面的外表面) 上具有平行四边形形状，并且被布置为节距Pe等于207.7 mm。在该第一边 缘部分上的所述凸起基元布置成使得，相对于通过所述边缘部分的基元的 前导凸纹与沿轴向延伸的中央部分的基元的直线交点的虛线，所述基元(边 缘部分基元与中央部分基元)位于同一侧。第一边缘部分的每个凸起基元301包括直线前导凸纹311和直线尾随 凸纹312，这些凸纹与纵向方向所成角度De等于46.9度。凸纹311、 312 的该角度De等于角度Be增加0至20度之间的角度a (在此情况下为 4.45度)。凸起基元的前导凸纹与轮胎滚动时进入接地面积的凸起基元的第 一凸纹对应。所述尾随凸纹与脱离接地面积的凸起基元的最后凸纹对应。
第二边缘部分32包括多个凸起基元302 (与位于该边缘部分的凸起基 元30的部分对应)，它们的外表面为平行四边形形状。该第二部分32的基 元302的节距与第一部分的基元的节距相同或等于207.7 mm。第二边缘部 分的每个凸起基元302的所述前导和尾随凸纹321、 322所成角度Ce等于 角度Be减去0至20度之间的角度P (在此情况下为7.88度)。该第二部分 的凸起基元302的定向使得所述凸起基元与位于中央部分的凸起基元部分 形成V。第二边缘部分32的凸起基元302大体与第一边缘部分31的凸起 基元301沿着相同方向定向，但是一个边缘部分的基元的前导和尾随凸纹 如图3B所示不能与另一边缘部分的基元的凸纹叠合。在图3B中，当基元 301已符合中间对称后，将第一与第二边缘部分各自凸起基元301、 302比 较清楚可见这两个凸起基元具有不同的几何形状。该使得可确保无论是 在全负载或空载情况下接地面积的凸纹和轮廓的几何形状完全一致的数量 减少。
此外，角度a (alpha)与卩(beta)的绝对值总合优选在10度与20度 之间，以在两个边缘部分之间产生适当的非对称性。在此情况下，该总合 等于12.33度。以此方式，第一边缘部分31的凸起基元的凸纹311、 312的 每一线条不能与第二边缘部分32的凸起基元的凸纹321、 322的线条叠合。
对边缘部分如此固定的关系使得可确保大体为恒定的的材料与地面相 接触，边缘部分的凸起基元进入宽度等于胎面宽度且周长等于边缘部分的 凸起基元节距Pe的虚拟窗口 37的总接触表面为恒定的或近乎恒定的。"恒 定的或近乎恒定的"理解为意指总表面的最大变化量至多为所述总表面的 最大值的5%。凸起基本花纹的总接触表面等于第一与第二边缘部分以及中 央部分的凸起基本花纹的总表面。因此，可保持在轮胎行驶过程中胎面与
ii地面接触的部分的大致不变的刚性，同时防止边缘部分的凸起基元的很多 凸纹在全负载或空载下与接地面积轮廓一致。
在根据图3A和图3B所描述的情况下，凸起基元具有位于各边缘上平 行的前导和尾随凸纹。作为未显示的变体，可使每个凸起基元的前导凸纹 形成与所述基元的尾随凸纹的角度不同的角度，已知这些角度从凸起基元 的平均角度Be开始确定，所述平均角度由边缘部分的宽度与节距之间的关 系在先地确定
Pe丄 tgBe
当然，重要的是同一凸起基元的前导和尾随凸纹的角度不相等的情况 下满足一定条件，根据该条件进入宽度等于胎面宽度且长度等于凸起基元 的节距的虚拟窗口的总接触表面必须是恒定的。
在另一变体中，如图4A和图4B所示，凸起基元的凸纹可以是非直线 定向的。在此情况下区块的凸纹的线条的平均方向由凸纹的线条的线性回 归线的平均线(最小二乘线)确定。
如图4A所示，凸起基元40的设计已经从图3的凸起基元的线迹(图4 中虚线)进行调整以考虑与使用中所需其它类型性能相关联的约束。具体 地，所述凸起基元的点41已经被倒圆以获得规则磨损形状并减小磨损速度。 在轮胎胎面尺寸为26.5R25的该实例中，角度Ac还是43.9度，且角度Be 为42.45度。此外，已在每一边缘部分制成小深度的凹槽43。
对于第一边缘部分I，凸起基元401代表基元40的一部分；前导凸纹 的线条和尾随凸纹线条分别包括两个不同的线条，它们的平均方向与纵向 方向成角度46.9度(虚线，图3的凸起基元的几何形状的线迹)。此外有利 的是，在同一基元的前导凸纹与尾随凸纹之间提供几度的角距。
对于第二边缘部分II，凸起基元401代表基元40的一部分；前导凸纹 的线条和尾随凸纹的线条分别包括两个不同的线条，其平均方向与纵向方向成角度34.6度。正如第一边缘部分一样，此外有利的是，在同一基元的 前导凸纹与尾随凸纹之间提供几度的角距。
在图4B中，每一边缘部分的凸起基元401、 402的部分己叠合可清 楚看到这两个凸起基元具有不同的几何形状。
权利要求
1、一种用于配装在重载车辆上的轮胎胎面，包括多个凸起基元(30)，该胎面沿轴向方向被分成三个部分，中央部分(33)以及在轴向两侧的第一边缘部分(31)和第二边缘部分(32)；胎面的中央部分(33)具有被确定为胎面的该区域的宽度的宽度Lc，在负载条件等于0.40倍E.T.R.T.O.额定负载以及在E.T.R.T.O.额定压力下，所述中央部分的接地面积在最大接触长度与最小接触长度之间的差值至多等于接地面积的总宽度W的0.5％；第一与第二边缘部分(31、32)包括以节距Pe被布置的凸起基元(30)，所述节距对应于所述边缘的平均周长除以所述边缘上的凸起基元数目，所述边缘的平均周长在轮胎被安装在其标称轮辋且被充气至其额定压力时在所述边缘的中间部分径向最外点所测得；每一边缘部分的凸起基元具有前导凸纹(311、321)的线条和尾随凸纹(312、322)的线条；所述轮胎胎面的特征在于无论在非定向胎面情况下中间对称或在定向胎面情况下轴向对称，第一边缘部分(31)的凸起基元的凸纹(311、312)的线条具有不能叠合在第二边缘部分(32)的凸起基元的凸纹(321、322)的线条的轮廓上的轮廓；第一边缘部分的凸起基元的凸纹(311、312)的每一线条的平均方向的角度绝对值与第二边缘部分的每个凸起基元的凸纹(321、322)的线条的平均方向的角度的各绝对值之间的差值至少等于10度且至多等于20度；以及边缘部分的凸起基元通过周长等于边缘部分的凸起基元的节距Pe的窗口的总接触表面是恒定的或近乎恒定的(地面上总表面的最小值与最大值之间的相对偏差至多5％)，凸起基元的该总接触表面等于第一和第二边缘部分的凸起基元的接触表面的总和。
2、 如权利要求l所述的胎面，其特征在于，中央部分包括沿圆周方 向以节距Pc分布的多个凸起基元，节距Pc等于在轮胎中心(径向最外点) 测量的周长除以凸起基本花纹的总数目，以及中央部分的凸起基本花纹通 过长度等于节距Pc的窗口的接触表面是恒定的(地面上总表面的最小值 与最大值之间的相对偏差至多5%)。
3、 如权利要求1或2所述的胎面，其特征在于，边缘部分的凸起基元的凸纹角度等于角度Be或比角度Be大在0至20度之间任一值的差值a (alpha),而另一边缘部分的凸起基元的凸纹的角度等于角度Be或比角度Be小在0至20度之间任一值的差值卩(beta),这些角度a (alpha)与卩(beta)的绝对值的总和至少等于10度且至多等于20度，角度Be由以LeBe = Cretan—下关系确定 Pe，其中Pe为所述边缘部分的基元的节距，以及Le为所述部分的凸起基元沿纵向投影在横向轴线上的总宽度。
4、 一种构建胎面的凸起基元的花纹的方法，所述胎面大体可减小行 驶过程中与使用时负载大的变化相关联的振动，该方法包括以下步骤一在轴向宽度为Lc的中央部分，成节距Pc布置多个凸起基元，节距Pc等于所述周长除以凸起基元的数目，这些凸起基元的每个具有与胎面纵向方向成角度Ac倾斜的前导和尾随凸纹的线条，使得满足以下关系:丄c、Ac = Arctan(—) Pc一在中央部分的轴向两侧的每一边缘部分，成节距Pe布置多个凸起 基元，节距Pe等于每一边缘部分的周长除以凸起基元的数目，这些凸起 基元的每个具有与胎面纵向方向成角度De (对于第二边缘部分为Ce)的 前导和尾随凸纹的线条，使得满足以下关系De = Arctan(—) + a PeCe =Arctan(^) + (3 Pe所述值a (alpha)与p (beta)被选择在-20度与+20度(包括边界) 之间，使得所述角度a与e的绝对值的总和至少等于IO度且至多等于 20度。
全文摘要
一种用于配装在重载车辆上的轮胎胎面，包括多个凸起基元(30)，胎面沿轴向被分成三个部分中央部分(33)以及在轴向两侧的第一边缘部分(31)和第二边缘部分(32)；所述轮胎胎面的特征在于第一边缘部分(31)上的凸起基元的边缘线条(311、312)具有不能叠合在第二边缘部分(32)上的凸起基元的边缘线条(321、322)的轮廓上的轮廓；第一边缘部分上的凸起基元的每个边缘线条(311、312)的平均方向角度的绝对值与第二边缘部分上的每个凸起基元的边缘线条(321、322)的平均方向角度的各绝对值之间的差值至少等于10度且至多等于20度。
文档编号B60C11/04GK101511611SQ200780032684
公开日2009年8月19日 申请日期2007年7月13日 优先权日2006年8月8日
发明者J·M·博丹 申请人:米其林技术公司;米其林研究和技术股份公司