CN100349758C - 充气轮胎 - Google Patents

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CN100349758C CNB038180529A CN03818052A CN100349758C CN 100349758 C CN100349758 C CN 100349758C CN B038180529 A CNB038180529 A CN B038180529A CN 03818052 A CN03818052 A CN 03818052A CN 100349758 C CN100349758 C CN 100349758C
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Abstract

是一种胎面具有多个花纹块的充气轮胎，其在花纹块(18)的踏面上，在轮胎内侧具有曲率中心的第1圆弧部(20A)的踏入端(18f)侧以及蹴出端(18k)，设有在轮胎外侧具有曲率中心的第2圆弧部(20B)。通过该结构，由于踏入时的接地时机得到延迟，花纹块整体的弯曲变形得到抑制，而且在即将蹴出之前的蹴出端(18k)附近产生的与轮胎旋转方向反方向的弯曲变形得到抑制，因而可抑制花纹块的锯齿状磨损。

Description

充气轮胎
技术领域
本发明涉及充气轮胎，尤其涉及具有花纹块图案而且锯齿状磨损(heel and toe wear)的抑制效果高的充气轮胎。
背景技术
以往，对于具有花纹块图案的充气轮胎，在花纹块表面与轮胎旋转轴成直角的截面上具有其半径与轮胎外周半径相同的曲率的场合下，如果在花纹块上的蹴出端侧产生磨损，则与此同等的踏入端部与蹴出端的接地压便会产生不均衡，从而发生被称为锯齿状磨损的偏磨损。
发生该锯齿状磨损后，不仅外观不美，而且轮胎的抓持力还会降低。
为抑制该锯齿状磨损，提出了一种使花纹块的与轮胎旋转轴成直角的截面外轮廓形成为小于轮胎外形轮廓的小曲率半径圆弧状的充气轮胎(比如特开平6-166304号公报、特开2001-55015号公报)。
然而在以往的技术中，尽管花纹块的高度较低的充气轮胎可得到某种程度的效果，但在有的场合下，花纹块高度较高的充气轮胎却不能达到足以令人满意的程度。
本发明考虑到上述事实，其目的在于，提供一种即使在花纹块的高度较高的场合下，也能可靠地抑制锯齿状磨损的充气轮胎。
发明内容
发明者进行了各种试验，在将低花纹块与高花纹块进行比较后发现：对于高度低的花纹块而言，蹴出端附近相对路面的滑动方向是与轮胎旋转方向相反的方向，与此相反，对于高度高的花纹块而言，蹴出端附近相对路面的滑动方向是与轮胎旋转方向相同的方向，高度低的花纹块与高度高的花纹块的蹴出端滑动方向相异。
即，在花纹块高度较低的场合下，如图10(A)所示，踏入时的低花纹块100的周向的弯曲变形较小，如图10(B)所示，接地中央附近的低花纹块100由来自上方的荷重而受到压缩，变为桶形。
因而如图10(C)所示，蹴出时的低花纹块100的蹴出端附近对路面102在箭头B方向即与轮胎旋转方向(箭头A方向)相反的方向产生滑动。
即，低花纹块100由于蹴出端附近在与轮胎旋转方向相反的方向滑动而发生锯齿状磨损。
这样的低花纹块100中锯齿状磨损的发生机理早已为人们所知。
而在花纹块高度较高的场合下，由于与花纹块高度较低的场合相比，花纹块的刚性相对降低，因而如图11(A)所示，踏入时的高花纹块200与高度低的花纹块(参照图10(A))相比，在周向发生大的弯曲变形。
此外由于接地面内中央附近因来自上方的荷重而受到压缩，因而如图11(B)所示，高花纹块200也与低花纹块同样，整体变形为桶型，但也残存周向弯曲变形的影响。
如图11(C)所示，由于在高花纹块200即将蹴出之前，花纹块整体倾斜，因而踏入端从路面上浮(踏入端的接地压为零)，蹴出端的接地压成为最大，其结果是，蹴出端附近(图11(C)的虚线圈A部分)弯曲变形为向与旋转方向(箭头A方向)相反的方向突出(在该状态下，也残存踏入时的周向弯曲变形的影响。)。
此外当轮胎旋转而且高花纹块200离开路面时，如图11(D)所示，蹴出端附近已弯曲变形了的部分(图11(D)的虚线圈A部分)恢复原状，对路面102在箭头C方向(与轮胎旋转方向相同的方向)产生滑动。
因此判断出：高花纹块200由于与低花纹块100蹴出时的滑动相反的方向即与轮胎旋转方向相同方向的滑动而发生锯齿状磨损。
因此，发明者对应抑制花纹块蹴出端附近的局部弯曲变形的花纹块形状进行了锐意研究，从而完成了本发明。
技术方案1中记载的发明是一种充气轮胎，在胎面上具有由沿轮胎周向延伸的多个周向主沟以及与所述周向主沟交叉的横沟所划分的多个花纹块，其特征在于：对所述花纹块而言，花纹块高度从花纹块周向中央部分向踏入端以及蹴出端渐减，同时，当从与轮胎旋转轴成直角的截面看去时，至少踏面的轮廓线在花纹块高度开始渐减的第一位置与所述花纹块的轮胎周向侧花纹块边缘之间设有与连接所述第一位置与所述花纹块边缘的假想线相比而向轮胎径向内侧下陷的凹部。
接下来，对技术方案1中记载的充气轮胎的作用作以说明。
在花纹块的踏面，在花纹块高度开始渐减的第1位置与轮胎周向侧花纹块边缘之间，设有比连接第1位置与花纹块边缘的假想线更向轮胎径向内侧下陷的凹部，因而第1，由于踏入端的花纹块高度降低、以及与踏面只由在轮胎内侧有曲率中心的圆弧来形成的以往花纹块相比，踏入端附近的橡胶体积减小，因而踏入时的接地时机得到延迟，其结果是，花纹块整体的弯曲变形得到抑制。
第2，由于与踏面只由在轮胎内侧有曲率中心的圆弧来形成的以往花纹块相比，蹴出端附近的橡胶体积减小，因而在即将蹴出之前的蹴出端附近产生的与轮胎旋转方向相反方向的弯曲变形得到抑制。
即在本发明中，通过所述接地时花纹块整体的弯曲变形抑制效果、以及即将蹴出之前局部弯曲变形抑制效果这2个效果，可以抑制蹴出端附近的弯曲变形。
这样在蹴出时，蹴出端附近与轮胎旋转方向相反方向的滑动便减少，可抑制花纹块高度高的场合下的锯齿状磨损。
技术方案2中记载的发明是一种充气轮胎，在胎面上具有由沿轮胎周向延伸的多个周向主沟以及与所述周向主沟交叉的横沟所划分的多个花纹块，其特征在于：对所述花纹块而言，花纹块高度从花纹块周向中央部分向踏入端以及蹴出端渐减，同时，当从与轮胎旋转轴成直角的截面看去时，至少踏面的轮廓线具有设置于花纹块周向中央部分侧且在轮胎内侧具有曲率中心的第一圆弧部、以及设置于上述第一圆弧部的轮胎周向两侧且在轮胎外侧具有曲率中心的第二圆弧部。
接下来，对技术方案2中记载的充气轮胎的作用作以说明。
在花纹块的踏面，在第1圆弧部的轮胎周向两侧，设有在轮胎外侧有曲率中心的第2圆弧部，因而第1，由于踏入端的花纹块高度降低、以及与踏面只由在轮胎内侧有曲率中心的圆弧来形成的以往花纹块相比，踏入端附近的橡胶体积减小，因而踏入时的接地时机得到延迟，其结果是，花纹块整体的弯曲变形得到抑制。
第2，由于与踏面只由在轮胎内侧有曲率中心的圆弧来形成的以往花纹块相比，蹴出端附近的橡胶体积减小，因而在即将蹴出之前的蹴出端附近产生的与轮胎旋转方向反方向的弯曲变形得到抑制。
即在本发明中，通过所述接地时花纹块整体的弯曲变形抑制效果、以及即将蹴出之前的局部弯曲变形抑制效果这2个效果，可以抑制蹴出端附近的弯曲变形。
这样在蹴出时，蹴出端附近与轮胎旋转方向相反方向的滑动便减少，可抑制花纹块高度高的场合下的锯齿状磨损。
技术方案3中记载的发明是如技术方案1或技术方案2所述的充气轮胎，其特征在于：设所述花纹块的最大高度为H，设在所述花纹块的踏面中央部分测量的轮胎半径为R，此时，满足0.04≤H/R≤0.06。
接下来，对技术方案3中记载的充气轮胎的作用作以说明。
通过按照满足0.04≤H/R≤0.06的方式来设定花纹块的最大高度H，可以充分发挥本发明的效果。
如果花纹块的最大高度H/R小于0.04，由于花纹块没有足够的高度，因而不再能充分发挥本发明的效果。
而如果花纹块的最大高度H/R超过0.06，则花纹块的高度过高，不能完全抑制花纹块的弯曲变形。
此外所谓花纹块的踏面中央部分，意味着成为花纹块踏面的轮胎轴方向中央而且是轮胎周向中央的点。
由于技术方案3中记载的充气轮胎具有所述结构，因而具有可充分发挥本发明的效果的优良效果。
技术方案4中记载的发明，是如技术方案1至技术方案3中任意一项所述的充气轮胎，其特征在于：设所述花纹块的最大高度为H，设踏入端及蹴出端的花纹块高度为he，设H-he为降低量d，此时，满足0.02H≤d≤0.07H。
接下来，对技术方案4中记载的充气轮胎的作用作以说明。
如果花纹块的降低量d小于0.02H，则高低差将过小，不再能得到锯齿状磨损抑制效果。
而如果花纹块的降低量d超过0.07H，则有发生接地压分布不均匀、花纹块的周向两端部分不能接地等问题之虞。
由于技术方案4中记载的充气轮胎具有上述结构，因而具有不使其它性能变劣，能可靠地得到本发明的锯齿状磨损抑制效果的优异效果。
技术方案5中记载的发明，是技术方案1至技术方案4中任意一项所述的充气轮胎，其特征在于：设所述花纹块的最大高度为H，设踏入端及蹴出端的花纹块高度为he，此时，将满足平均花纹块高度hL≤he+(H-he)×0.2的低地区域设置成从踏入端面向花纹块周向中央部分侧为H/5或更多、以及从蹴出端面向花纹块周向中央部分侧为H/5或更多。
接下来，对技术方案5中记载的充气轮胎的作用作以说明。
如果满足平均花纹块高度hL≤he+(H-he)×0.2的低地区域未被设置成从踏入端面向花纹块周向中央部分侧为H/5或更多、以及从蹴出端面向花纹块周向中央部分侧为H/5或更多，则有时不能抑制踏入时的花纹块弯曲变形，而且不能抑制蹴出端附近的局部弯曲变形。
由于技术方案5中记载的充气轮胎具有上述结构，因而具有能可靠地得到高花纹块的锯齿状磨损抑制效果的优异效果。
附图说明
图1是本发明一种实施方式涉及的充气轮胎胎面的平面图。
图2是花纹块与轮胎旋转轴成直角的截面图。
图3是另一实施方式涉及的花纹块与轮胎旋转轴成直角的截面图。
图4是其它实施方式涉及的花纹块与轮胎旋转轴成直角的截面图。
图5是其它实施方式涉及的花纹块与轮胎旋转轴成直角的截面图。
图6是说明实施方式涉及的花纹块与以往花纹块的踏面形状差异的花纹块与轮胎旋转轴成直角的截面图。
图7是实施方式(试验例的实施例)涉及的花纹块的斜视图。
图8是试验例的以往例涉及的花纹块的斜视图。
图9是试验例的比较例涉及的花纹块的斜视图。
图10(A)是低花纹块踏入时的侧面图。
图10(B)是低花纹块的接地中央附近的侧面图。
图10(C)是低花纹块蹴出时的侧面图。
图11(A)是以往的高花纹块踏入时的侧面图。
图11(B)是以往的高花纹块在接地中央附近的侧面图。
图11(C)是以往的高花纹块即将蹴出之前的侧面图。
图11(D)是以往的高花纹块蹴出时的侧面图。
图12是其它实施方式涉及的花纹块与轮胎旋转轴成直角的截面图。
具体实施方式
结合附图，对本发明的充气轮胎的一种实施方式作以说明。
如图1所示，本实施方式的充气轮胎10是轮胎尺寸为295/75R22.5的卡车及公共汽车用轮胎，在其胎面12上，设有多个由多个周向主沟14及横沟16划分的矩形花纹块18，形成所谓的花纹块图案。
由于该充气轮胎10的内部结构是一般的子午线轮胎结构，因而省略内部结构的详细说明。
如图2所示，当从与轮胎旋转轴成直角的截面观看新品花纹块18时，花纹块18的高度从花纹块周向中央侧向踏入端18f以及蹴出端18k渐减。此外图2中，箭头A表示轮胎的旋转方向。
对本实施方式的花纹块18而言，花纹块周向中央部分的周向长度Lc部分成为一定高度的顶部20H(由以轮胎旋转轴为曲率中心并从该花纹块周向中央部分通过的曲率半径R1形成的圆弧)，从踏入端18f向花纹块周向中央侧的周向长度Lf部分以及从蹴出端18k向花纹块周向中央侧的周向长度Lk部分成为一定高度的底部20L(以轮胎旋转轴为曲率中心并从踏入端18f及蹴出端18k通过的曲率半径R2的圆弧)。
花纹块18的最大高度为H，它是从在轮胎周向对各横沟16的沟底之间进行连接的沟底线(以轮胎旋转轴作为曲率中心并由半径R5的双点划线图示的圆弧)来计测的最大高度。
此外该花纹块18是满足0.04≤H/R≤0.06的较高的花纹块。
如图2所示，在本实施方式的花纹块18的踏面上，在顶部20H的两侧，设有在各轮胎内侧具有曲率中心的半径R3的第1圆弧部20A，在其两侧设有在轮胎外侧具有曲率中心的半径R4的第2圆弧部20B，这些顶部20H、第1圆弧部20A、第2圆弧部20B以及底部20L被平滑地连接。
此外本发明不限于此，花纹块18也可以如图3所示，顶部20H在轮胎周向较长地延伸，而没有在轮胎周向以一定高度来延伸的底部20L。此外尽管在图3的示例中，花纹块中央部分的高度是固定的，但如果与曲率半径R1的圆弧近似，则高度也可以向周向两侧渐减。
此外对花纹块18而言，也可以如图4所示，在花纹块中央部分设置一个第1圆弧部20A，而在其两侧设置第2圆弧部20B以及底部20L(即，没有在周向以一定高度来延伸的顶部20H)。
此外尽管在图4的示例中，花纹块两端附近的高度是固定的，但如果与曲率半径R2的圆弧近似，则高度也可以向周向端渐减。
此外对花纹块18而言，也可以如图5所示，在花纹块中央部分设置一个第1圆弧部20A，而在其两侧只设置第2圆弧部20B。
此外虽然未图示，但在花纹块18的踏面上可以部分地设置直线部分，也可以设置多个曲率半径各异的圆弧部。
如果将从花纹块18的最大高度H减去踏入端18f及蹴出端18k处的花纹块高度he而得到的值设为降低量d，则降低量d优选满足0.02H≤d≤0.07H。
此外满足平均花纹块高度hL≤he+(H-he)×0.2的低地区域，优选被设置成从踏入端18f面向花纹块周向中央部分侧为H/5或更多、以及从蹴出端18k面向花纹块周向中央部分侧为H/5或更多。
对本实施方式的花纹块18而言，轮胎周向的长度L(参照图7)设定为50mm，轮胎轴向的幅度W(参照图7)设定为32mm，高度H设定为25mm，降低量d设定为1mm，顶部20H的长度Lc设定为10mm，第1圆弧部20A的曲率半径R3设定为112.6mm，第2圆弧部20B的曲率半径R4设定为112.6mm，低部20L的长度Lk及Lf设定为5mm。此外本实施方式的充气轮胎10的半径为490(肩部)mm～503(轮胎赤道面CL)mm。
(作用)
由于在花纹块18的踏面上，在轮胎内侧具有曲率中心的第1圆弧部20A的踏入端18f侧设有在轮胎外侧具有曲率中心的第2圆弧部20B，因而通过降低踏入端18f处的花纹块高度、以及与踏面只由在轮胎内侧有曲率中心的圆弧来形成的以往花纹块(由图6的双点划线图示)相比，减小了踏入端18f附近的橡胶体积，踏入时的接地时机得到延迟，其结果是，花纹块整体的弯曲变形得到抑制。
此外由于花纹块18与踏面只由在轮胎内侧有曲率中心的圆弧来形成的以往花纹块相比，蹴出端18k附近的橡胶体积减小，因而在蹴出之前的蹴出端18k附近产生的与轮胎旋转方向相反方向的弯曲变形得到抑制。
这样，对本实施方式的充气轮胎10而言，通过接地时花纹块18整体的弯曲变形抑制效果、以及即将蹴出之前的局部弯曲变形抑制效果这2个效果，可以抑制蹴出端18k附近的弯曲变形，蹴出时蹴出端18k附近与轮胎旋转方向反方向的滑动便减少，从而可抑制较高的花纹块18的锯齿状磨损。
如果花纹块18的最大高度H小于20mm，则不能充分发挥本发明的效果。而如果花纹块18的最大高度H超过30mm，则花纹块18过高，不能充分抑制花纹块18的弯曲变形。
如果花纹块18的降低量d小于0.5mm，则高低差将过小，不再能得到锯齿状磨损抑制效果。而如果花纹块18的降低量d超过3.0mm，则有发生接地压分布不均匀、花纹块18的周向两端部分不能接地等问题之虞。
如果满足平均花纹块高度hL≤he+(H-he)×0.2的低地区域未被设置为从踏入端18f面向花纹块周向中央部分侧为5mm或更多、以及从蹴出端18k面向花纹块周向中央部分侧为5mm或更多，则有时不能抑制踏入时花纹块18的弯曲变形，而且不能抑制蹴出端18k附近的局部弯曲变形。
对上述实施方式的花纹块18而言，在顶部20H与低部20L之间，设有第1圆弧部20A及第2圆弧部20B，尽管分别具有较大的曲率半径，但第1圆弧部20A及第2圆弧部20B的曲率半径不限定于此，可以更小，也可以为1mm或1mm以下，根据情况也可以不设置第1圆弧部20A及第2圆弧部20B。
此外，所谓不设置第1圆弧部20A及第2圆弧部20B的花纹块18是指：当从与轮胎旋转轴成直角的截面看去时，比如顶部20H与低部20L是实质上的直线(实际上以轮胎旋转中心作为曲率中心的圆弧)，而且成为该实质上的直线的顶部20H与成为该实质上的直线的低部20L如图12所示，由直线(或者也可以是曲线)来连接。
此外在图12中，符号FL是连接花纹块高度开始渐减的第1位置P与花纹块18的踏入端18f(轮胎周向侧花纹块边缘)的假想线(直线)，花纹块18的踏面在第1位置P与踏入端18f之间与假想线FL相比是下陷的(相反侧也是同一形状)。
(试验例1)
为确定本发明的效果，试制出以往例1的充气轮胎、比较例1的充气轮胎以及采用了本发明的实施例1的充气轮胎，并在实际车辆上进行了磨损试验。
所有充气轮胎的轮胎尺寸均为295/75R22.5，并将内压设定到650kPa。
实施例1的充气轮胎是所述实施方式的充气轮胎。
以往例1的充气轮胎的花纹块如图8所示，周向长度L固定到50mm，轮胎轴向的幅度W固定到32mm，高度H固定到25mm。
而比较例1的充气轮胎的花纹块如图9所示，周向长度L为50mm，轮胎轴向的幅度W为32mm，最大高度H为25mm，踏面由在轮胎内侧有曲率中心的单一曲率半径(R)圆弧来形成(从与轮胎旋转轴成直角的截面看去时)，降低量d设定到1mm。
试验中，试件安装到2D4实际车辆的驱动轮上，行驶了20000km，并在行驶后测定了因锯齿状磨损而消失的肩部花纹块(轮胎幅度方向最外侧的花纹块)的橡胶体积。
试验结果表明：如将高度固定的以往花纹块的消失橡胶量设为100时的指数所示，数值越小，耐锯齿状磨损性越好。
【表1】
  锯齿状磨损高低不平部体积指数
  以往例1   100
  比较例1   95
  实施例1   65
从试验结果可看出，采用了本发明的实施例1的充气轮胎相对于以往例1及比较例1的充气轮胎而言，具有较大的锯齿状磨损抑制效果。
(试验例2)
为确定本发明的效果，试制出尺寸不同于所述试验例1的以往例2的充气轮胎、以及采用了本发明的实施例2的充气轮胎，并在实际车辆上进行了磨损试验。
所有充气轮胎的轮胎尺寸均为46/90R57(轮胎半径为1719(肩部)mm～1777(轮胎赤道面CL)mm)，并将内压设定到700kPa。
对以往例2的充气轮胎的花纹块而言，周向长度L固定到240mm，轮胎轴向的幅度W固定到200mm，高度H固定到100mm。
对实施例2的充气轮胎的花纹块而言，周向长度L设定到240mm，轮胎轴向的幅度W设定到200mm，高度H设定到100mm，降低量d设定到4mm，顶部的长度Lc设定到48mm，第1圆弧部的曲率半径R3设定到540.5mm，第2圆弧部的曲率半径R4设定到540.5mm，低部的长度Lk及Lf设定到24mm。
试验方法及评估方法与试验例1相同。
【表2】
  锯齿状磨损高低不平部体积指数
  以往例2   100
  实施例2   60
从试验结果可看出，采用了本发明的实施例2的充气轮胎相对于以往例2的充气轮胎而言，具有较大的锯齿状磨损抑制效果。
产业上的可利用性
如上所述，本发明涉及的充气轮胎适用于卡车等车辆，适于欲抑制锯齿状磨损的场合。

Claims (5)

1.一种充气轮胎，在胎面上具有由沿轮胎周向延伸的多个周向主沟以及与所述周向主沟交叉的横沟所划分的多个花纹块，其特征在于：
对所述花纹块而言，花纹块高度从花纹块周向中央部分向踏入端以及蹴出端渐减，同时，当从与轮胎旋转轴成直角的截面看去时，至少踏面的轮廓线在花纹块高度开始渐减的第一位置与所述花纹块的轮胎周向侧花纹块边缘之间设有比连接所述第一位置与所述花纹块边缘的假想线更向轮胎径向内侧下陷的凹部。
2.一种充气轮胎，在胎面上具有由沿轮胎周向延伸的多个周向主沟以及与所述周向主沟交叉的横沟所划分的多个花纹块，其特征在于：
对所述花纹块而言，花纹块高度从花纹块周向中央部分向踏入端以及蹴出端渐减，同时，当从与轮胎旋转轴成直角的截面看去时，至少踏面的轮廓线具有设置于花纹块周向中央部分侧且在轮胎内侧具有曲率中心的第1圆弧部、以及设置于上述第1圆弧部的轮胎周向两侧且在轮胎外侧具有曲率中心的第2圆弧部。
3.如权利要求1或2所述的充气轮胎，其特征在于：
设所述花纹块的最大高度为H，设在所述花纹块的踏面中央部分测量的轮胎半径为R，此时，满足0.04≤H/R≤0.06。
4.如权利要求1或2所述的充气轮胎，其特征在于：
设所述花纹块的最大高度为H，设踏入端及蹴出端的花纹块高度为he，设H-he为降低量d，此时，满足0.02H≤d≤0.07H。
5.权利要求1或2所述的充气轮胎，其特征在于：设所述花纹块的最大高度为H，设踏入端及蹴出端的花纹块高度为he，此时，将满足平均花纹块高度hL≤he+(H-he)×0.2的低地区域设置成从踏入端面向花纹块周向中央部分侧为H/5或更多、以及从蹴出端面向花纹块周向中央部分侧为H/5或更多。
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