專利名稱：用于改善雪地牽引、公路耐磨和越野性能的方法和構(gòu)造的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及改善輪胎的雪地牽引性能的方法并且涉及根據(jù)這樣的方法構(gòu)造的輪胎。更具體地，本發(fā)明涉及一種將輪胎的胎面構(gòu)造成內(nèi)部分和外部分的方法，所述內(nèi)部分和所述外部分在操作狀態(tài)下受到不同的徑向變形，從而改善雪地牽引和其它性能特征，并且涉及一種具有這樣的胎面構(gòu)造的輪胎。
背景技術(shù)：
在雪地狀況下輪胎的性能主要由胎面上的咬緣的量和胎面材料的本性決定。出于解釋目的，考慮圖IA中的胎面花紋塊100，其中χ表示行駛的方向并且y表示與行駛方向垂直的方向(即，軸向方向)。如果忽略胎面材料對牽引的貢獻(xiàn)，則具有胎面花紋塊100的輪胎的沿著χ方向的雪地牽引取決于胎面花紋塊100的咬緣105和110。為了改善雪地牽引而不改變胎面混配物，需要更多邊緣，例如105和110。因此，如圖IB中所示，將刀槽花紋115引入胎面花紋塊100中。然而，刀槽花紋115的加入具有減小胎面花紋塊100沿著 χ方向的剛度的不利影響，這將導(dǎo)致輪胎的公路性能降低。在圖IC中顯示了圖IA和IB的胎面花紋塊之間的折衷。在這里，胎面花紋塊100 包括僅僅部分地越過胎面花紋塊100在y方向上延伸的部分刀槽花紋120。圖IC的胎面花紋塊將提供比圖IB的胎面花紋塊更高的剛度，但是由于咬緣的量減小而具有更小的雪地牽引。所以，圖IC的胎面花紋塊將具有在圖IA和IB中所示的胎面花紋塊的性能之間的公路耐磨和雪地牽引性能。然而，在越野應(yīng)用中，輪胎胎面會(huì)由于與沙礫和石子的相互作用而受到磨損。在這樣的情況下，刀槽花紋120可能在末端部分125受到應(yīng)力集中，這會(huì)在胎面花紋塊100中生成非期望的裂縫。因此，在這樣的越野狀況下使用一段時(shí)間之后胎面特征 100的一部分可能被磨掉。因此，具有改善的雪地牽引性能而沒有公路性能的非期望降低的輪胎將是有用的。也提供改善的雪地牽引和越野應(yīng)用中的合適性能的輪胎也將是有用的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)將部分地在以下描述中進(jìn)行闡述，或者可以從該描述變得明顯，或者可以通過本發(fā)明的實(shí)施而獲悉。在本發(fā)明的一個(gè)示例性方面中，提供了一種用于改善輪胎的牽引性能的方法，所述輪胎限定徑向方向和軸向方向。所述方法包括以下步驟 提供具有內(nèi)部分和外部分的胎面特征，其中所述內(nèi)部分由限定刀槽花紋產(chǎn)生；將操作負(fù)荷施加于所述胎面特征；確定在所述操作負(fù)荷下所述內(nèi)部分相對所述外部分沿著所述徑向方向的徑向變形的差異；如果所述內(nèi)部分和所述外部分之間的徑向變形的差異不等于或大于0. 1mm，則修改所述胎面特征的所述內(nèi)部分、所述外部分或兩者的構(gòu)造；以及重復(fù)所述施加、 確定和修改的步驟中的一個(gè)或多個(gè)直到在操作負(fù)荷期間所述內(nèi)部分和所述外部分之間的徑向變形的差異等于或大于0. 1mm。該示例性方法可以包括其它步驟或修改。例如，所述方法也可以包括以下步驟在使所述胎面特征的所述外部分重復(fù)地受到徑向變形時(shí)操作所述輪胎，所述徑向變形比所述胎面特征的所述內(nèi)部分的徑向變形至少大0. 1mm。備選地，所述方法也可以包括以下步驟 在使所述胎面特征的所述內(nèi)部分重復(fù)地受到徑向變形時(shí)操作所述輪胎，所述徑向變形比所述胎面特征的所述外部分的徑向變形至少大0. 1mm。所述限定刀槽花紋可以具有預(yù)定半徑的管狀形狀，并且所述管狀形狀可以具有沿著所述輪胎的所述徑向方向延伸的長度。所述方法也可以包括以下步驟提供連接刀槽花紋，所述連接刀槽花紋從所述胎面特征的單個(gè)外緣延伸通過所述外部分并且連接到所述限定刀槽花紋。所述連接刀槽花紋可以沿著所述輪胎的所述軸向方向延伸。對于一些示例性實(shí)施例，所述限定刀槽花紋的所述預(yù)定半徑可以大于或等于大約1. 5mm和/或所述限定刀槽花紋可以具有大約0. 2mm的寬度。所述限定刀槽花紋可以包括沿著所述輪胎的所述徑向方向的波動(dòng)。所述輪胎可以被構(gòu)造成使得所述胎面特征的任何外緣和所述限定刀槽花紋之間的距離大于或等于大約3mm。根據(jù)本發(fā)明的該示例性方法，所述提供步驟可以包括模擬胎面特征，并且所述施加步驟可以包括模擬將操作負(fù)荷施加到所述胎面特征。所述確定步驟例如可以包括將有限元分析應(yīng)用于來自所述提供步驟的所述模擬胎面特征。修改構(gòu)造的所述步驟可以包括改變所述胎面特征的所述內(nèi)部分、所述外部分或兩者的物理尺寸。備選地或附加地，修改構(gòu)造的所述步驟可以包括改變所述胎面特征的所述內(nèi)部分、所述外部分或兩者的物理性質(zhì)。備選地或附加地，修改構(gòu)造的所述步驟可以包括改變用于所述胎面特征的所述內(nèi)部分、所述外部分或兩者的材料的組分。在另一個(gè)示例性方面中，本發(fā)明提供了一種具有改善的牽引性能的輪胎，所述輪胎限定軸向方向和徑向方向。所述輪胎的該示例性實(shí)施例包括至少一個(gè)胎面特征，所述胎面特征具有由限定刀槽花紋產(chǎn)生的內(nèi)部分和外部分，其中所述內(nèi)部分和所述外部分被構(gòu)造成使得當(dāng)所述輪胎受到操作負(fù)荷時(shí)所述內(nèi)部分和所述外部分的徑向變形的差異大于或等于大約0. 1mm。所述限定刀槽花紋可以包括由所述胎面特征的所述內(nèi)部分和所述外部分限定的管，所述管具有不小于大約0. 2mm的寬度，并且所述管具有不小于大約1. 5mm的預(yù)定半徑。所述胎面特征還可以包括連接刀槽花紋，所述連接刀槽花紋沿著所述軸向方向從所述胎面特征的單個(gè)外緣延伸到所述限定刀槽花紋。所述限定刀槽花紋可以包括沿著所述輪胎的所述徑向方向的波動(dòng)。參考以下描述和附帶的權(quán)利要求，本發(fā)明的這些和其它特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將變得更好理解。包含在該說明書中并且構(gòu)成該說明書的一部分的附圖示出了本發(fā)明的實(shí)施例， 并且與描述一起用于解釋本發(fā)明的原理。


在參考附圖的說明書中闡述了包括對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說是本發(fā)明的最佳模式的本發(fā)明的完整和使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的公開，其中圖1A-1C是胎面花紋塊的示意圖，示出了咬緣的差異。
圖2是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的胎面特征(具體地，胎面花紋塊)的示例性實(shí)施例的示意圖。圖3A和;3B是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的胎面花紋塊的示例性實(shí)施例的示意性側(cè)視圖。圖4是用于描述本發(fā)明的示例性方法的模擬胎面花紋塊的透視圖。圖5、6和7是為了示出本發(fā)明的方面的數(shù)據(jù)的繪圖。圖8是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的胎面特征(具體地，胎面花紋塊)的示例性實(shí)施例的示意圖。圖9和10是為了測試本發(fā)明的方面進(jìn)行比較的胎面。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將詳細(xì)地參考本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)例子在附圖中示出。每個(gè)例子作為本發(fā)明的解釋而不是作為本發(fā)明的限制而被提供。實(shí)際上，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將顯而易見可以在本發(fā)明中進(jìn)行修改和變化而不脫離本發(fā)明的范圍或精神。例如， 作為一個(gè)實(shí)施例的一部分示出或描述的特征可以用于另一個(gè)實(shí)施例以產(chǎn)生又一個(gè)實(shí)施例。 因此，本發(fā)明旨在涵蓋屬于附帶的權(quán)利要求及其等效形式的范圍內(nèi)的這樣的修改和變型。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的胎面特征(即，胎面花紋塊150)的示例性實(shí)施例。 胎面花紋塊150包括咬緣155和160。除此之外，胎面花紋塊150包括限定刀槽花紋165， 艮口，將胎面花紋塊150限定為內(nèi)部分170和外部分175的刀槽花紋165。因而，刀槽花紋165 產(chǎn)生由表面180和185產(chǎn)生的附加咬緣并且由此改善雪地牽引。另外，相比于圖IB的胎面花紋塊100，胎面花紋塊150由于刀槽花紋165而具有增加的胎面花紋塊剛度，和因此改善的公路耐磨性能。相比于圖IC的胎面花紋塊100，胎面花紋塊150減小了應(yīng)力集中，并且因此減小了在越野狀況(例如沙礫)下胎面磨損的可能性。另外，本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)使用胎面花紋塊150的輪胎的雪地牽引性能可以大大得到改善而不損害公路和越野性能。如本文中將更完整地所述，通過精心地設(shè)計(jì)諸如胎面花紋塊150的胎面特征使得在操作負(fù)荷下內(nèi)和外部分170和175將沿著徑向方向變形不同的量而獲得這樣的改善性能。更具體地，本發(fā)明人已確定通過將內(nèi)和外部分170和175構(gòu)造成使得這樣的部分之間的至少大約0. Imm的徑向變形的差異在操作期間發(fā)生而獲得改善的雪地牽引。本發(fā)明人也已發(fā)現(xiàn)將這樣的胎面特征構(gòu)造成保證至少0. Imm的徑向變形的差異在操作期間發(fā)生的方法。圖3A是沿著y軸線(即，橫向方向)獲得的胎面花紋塊150的橫截面圖。胎面花紋塊150在一側(cè)連接到帶200并且接觸行駛表面195上的雪190。刀槽花紋165將胎面花紋塊150分成外部分175和內(nèi)部分170。在圖3A中，胎面特征150被顯示成未施加任何負(fù)荷。圖:3B顯示了由箭頭L表示的操作負(fù)荷下的胎面花紋塊150。在該狀態(tài)下，負(fù)荷L 向下推動(dòng)帶200，同時(shí)壓縮雪190對外和內(nèi)部分175和170的接觸表面205和210向上施加相等且相反的力。通過適當(dāng)?shù)卮_定胎面花紋塊150的這樣的部分的尺寸，外部分175將受到與內(nèi)部分170不同的量的徑向變形(即，沿著ζ軸的變形)。出于圖示目的，變形的該差異在圖:3B中放大并且以虛線顯示。本發(fā)明人已確定內(nèi)和外部分170和175應(yīng)當(dāng)被構(gòu)造成使得至少大約0. Imm的變形的差異在操作期間發(fā)生以便改善牽引性能。
如圖;3B中所示，外部分175比內(nèi)部分170沿著徑向方向變形更大。在這樣的情況下，內(nèi)部分170用于穿透到雪190中的防滑釘并且提供更大的牽引。胎面花紋塊150也可以被設(shè)計(jì)成使得內(nèi)部分170將比外部分175變形更大，從而產(chǎn)生表面210處的凹陷。在該構(gòu)造中，在輪胎旋轉(zhuǎn)時(shí)當(dāng)胎面花紋塊150離地時(shí)，如果適當(dāng)?shù)卮_定尺寸，內(nèi)部分170將用作清除器，即，排出填塞在刀槽花紋165和表面210處的凹陷中的雪。再次地，胎面花紋塊150應(yīng)當(dāng)被構(gòu)造成使得至少大約0. Imm的徑向變形的差異在操作期間發(fā)生。如上所述，所需的徑向變形的差異可以通過胎面花紋塊150的刀槽花紋 165、內(nèi)部分170和外部分175的尺寸的精心設(shè)計(jì)獲得。通過例子和本發(fā)明的進(jìn)一步描述， 現(xiàn)在將描述通過模擬用有限元分析設(shè)計(jì)胎面花紋塊150的過程。使用本文中公開的教導(dǎo)， 本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解本發(fā)明不僅應(yīng)用于胎面花紋塊，而且也應(yīng)用于其它胎面特征，例如胎面肋。圖4顯示了用于有限元分析的胎面花紋塊150的模擬模型的三維圖。內(nèi)部分170 具有半徑215。刀槽花紋165由刀槽花紋寬度220和刀槽花紋深度225限定。胎面花紋塊 150具有沿著徑向或ζ方向的深度230，沿著行駛方向或χ方向的寬度235，和沿著軸向或y 方向的橫向?qū)挾?40。刀槽花紋165為管狀，如圖4中所示。然而，可以使用刀槽花紋165的其它形狀。 作為例子，刀槽花紋165也可以被成形為星形、十字形、圓形、橢圓形和其它形狀。另外，刀槽花紋165沿著徑向或ζ方向的形狀也可以在直、彎曲和波狀壁之間變化使得刀槽花紋165 的三維構(gòu)造產(chǎn)生圓錐形、圓柱形、擋板形、華夫餅形和各種其它形狀。為了模擬操作狀況，將五個(gè)0. 05daN/mm2(5巴)的標(biāo)稱壓力施加于胎面花紋塊150 的胎面表面(表面205和210)，并且限制胎面花紋塊沿著與帶200連接的表面進(jìn)行任何位移(圖3A和3B)。選擇百分之十的應(yīng)變下5. 47Mpa的胎面花紋塊橡膠的模量。另外，胎面花紋塊150被模擬成具有在χ和y兩個(gè)方向上的^mm的寬度235和M0、0. 4mm的刀槽花紋寬度220、8mm的刀槽花紋深度225和13mm的胎面花紋塊深度230。使用有限元分析，具有各種刀槽花紋半徑215的內(nèi)和外部分170和175的徑向變形被確定并且結(jié)果在表1中顯不。表 1具有不同刀槽花紋半徑的胎面花紋塊表面的位移(花紋塊深度=13mm，花紋塊寬度=^mm,刀槽花紋間隙=0.2mm，刀槽花紋深度 =8_，模量=5. 47MPa)
權(quán)利要求
1.一種用于改善輪胎的牽引性能的方法，所述輪胎限定徑向方向和軸向方向，步驟包括提供步驟，提供具有內(nèi)部分和外部分的胎面特征，其中所述內(nèi)部分由限定刀槽花紋產(chǎn)生；施加步驟，將操作負(fù)荷施加于所述胎面特征；確定步驟，確定在所述操作負(fù)荷下所述內(nèi)部分相對所述外部分沿著所述徑向方向的徑向變形的差異；修改步驟，如果所述內(nèi)部分和所述外部分之間的徑向變形的差異不等于或大于0. Imm, 則修改所述胎面特征的所述內(nèi)部分、所述外部分或兩者的構(gòu)造；以及重復(fù)所述施加步驟、確定步驟和修改步驟中的一個(gè)或多個(gè)直到在操作負(fù)荷期間所述內(nèi)部分和所述外部分之間的徑向變形的差異等于或大于0. 1mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于改善輪胎的牽引性能的方法，還包括以下步驟在使所述胎面特征的所述外部分重復(fù)地受到徑向變形時(shí)操作所述輪胎，所述徑向變形比所述胎面特征的所述內(nèi)部分的徑向變形至少大0. 1mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于改善輪胎的牽引性能的方法，還包括以下步驟在使所述胎面特征的所述內(nèi)部分重復(fù)地受到徑向變形時(shí)操作所述輪胎，所述徑向變形比所述胎面特征的所述外部分的徑向變形至少大0. 1mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于改善輪胎的牽引性能的方法，其中所述限定刀槽花紋具有預(yù)定半徑的管狀形狀，并且所述管狀形狀具有沿著所述輪胎的所述徑向方向延伸的長度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于改善輪胎的牽引性能的方法，還包括以下步驟提供連接刀槽花紋，所述連接刀槽花紋從所述胎面特征的單個(gè)外緣延伸通過所述外部分并且連接到所述限定刀槽花紋。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于改善輪胎的牽引性能的方法，其中所述連接刀槽花紋沿著所述軸向方向延伸。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于改善輪胎的牽引性能的方法，其中所述限定刀槽花紋的所述預(yù)定半徑大于或等于大約1. 5mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于改善輪胎的牽引性能的方法，其中所述限定刀槽花紋包括沿著所述輪胎的所述徑向方向的波動(dòng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于改善輪胎的牽引性能的方法，其中所述胎面特征的任何外緣和所述限定刀槽花紋之間的距離大于或等于大約3mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于改善輪胎的牽引性能的方法，其中所述提供步驟中的所述胎面特征是模擬胎面特征，并且其中所述施加步驟包括模擬將操作負(fù)荷施加到所述胎面特征。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于改善輪胎的牽引性能的方法，其中所述確定步驟包括將有限元分析應(yīng)用于來自所述提供步驟的所述模擬胎面特征。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于改善輪胎的牽引性能的方法，其中所述限定刀槽花紋具有大約0. 2mm的寬度。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的用于改善輪胎的牽引性能的方法，還包括以下步驟在使所述胎面特征的所述外部分重復(fù)地受到徑向變形時(shí)操作所述輪胎，所述徑向變形比所述胎面特征的所述內(nèi)部分的徑向變形至少大0. 1mm。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于改善輪胎的牽引性能的方法，其中修改構(gòu)造的所述步驟包括改變所述胎面特征的所述內(nèi)部分、所述外部分或兩者的物理尺寸。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于改善輪胎的牽引性能的方法，其中修改構(gòu)造的所述步驟包括改變所述胎面特征的所述內(nèi)部分、所述外部分或兩者的物理性質(zhì)。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于改善輪胎的牽引性能的方法，其中修改構(gòu)造的所述步驟包括改變用于所述胎面特征的所述內(nèi)部分、所述外部分或兩者的材料的組分。
17.一種具有改善的牽引性能的輪胎，所述輪胎限定軸向方向和徑向方向，所述輪胎包括至少一個(gè)胎面特征，所述胎面特征具有由限定刀槽花紋產(chǎn)生的內(nèi)部分和外部分； 其中所述內(nèi)部分和所述外部分被構(gòu)造成使得當(dāng)所述輪胎受到操作負(fù)荷時(shí)所述內(nèi)部分和所述外部分的徑向變形的差異大于或等于大約0. 1mm。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的具有改善的牽引性能的輪胎，其中所述限定刀槽花紋包括由所述胎面特征的所述內(nèi)部分和所述外部分限定的管，所述管具有不小于大約0. 2mm的寬度，并且所述管具有不小于大約1. 5mm的預(yù)定半徑。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的具有改善的牽引性能的輪胎，其中所述胎面特征還包括連接刀槽花紋，所述連接刀槽花紋沿著所述軸向方向從所述胎面特征的單個(gè)外緣延伸到所述限定刀槽花紋。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的具有改善的牽引性能的輪胎，其中所述限定刀槽花紋還包括沿著所述輪胎的所述徑向方向的波動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種改善輪胎的雪地牽引性能的方法和根據(jù)這樣的方法構(gòu)造的輪胎。更具體地，本發(fā)明提供了一種將輪胎的胎面構(gòu)造成內(nèi)部分和外部分的方法，所述內(nèi)部分和所述外部分在操作狀態(tài)下受到不同的徑向變形，從而改善雪地牽引和其它性能特征，并且提供了一種具有這樣的胎面構(gòu)造的輪胎。
文檔編號B60C11/12GK102470705SQ201080029087
公開日2012年5月23日 申請日期2010年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月29日
發(fā)明者F·朱 申請人:米其林技術(shù)公司, 米其林研究和技術(shù)股份有限公司