CN100473549C - 充气轮胎 - Google Patents

Abstract

充气轮胎(1)的胎圈部(4)包括：通过弧形胎踵表面Sh连接到胎圈基部表面Sb的垂直上升表面部分Sw1，以及交叉地由上升表面部分Sw1向轮胎的径向和轴向向外延伸的，直线形或外凸弧形的轮缘接收表面部分Sw2。在没有施加荷重的标准内部压力的状态下，轮缘接收表面部分Sw2与轮缘表面Rf之间没有接触，并且在施加荷重为标准荷重50%或以上的荷重状态时，轮缘接收表面部分接触到了轮缘表面Rf。

Description

充气轮胎

技术领域

本发明涉及一种充气轮胎，当其应用于负载较重的状态如高速转弯下的操控稳定性得到改善而不降低驾驶舒适度。

背景技术

在传统充气轮胎中，如示意图5所示，胎圈部a的剖面形状被制成与轮辋(rim)R内侧表面的剖面形状相匹配。更具体地，由轮辋R的轮缘(flange)表面Rf所支承的胎圈部a的外壁表面Sw包含一个沿胎踵表面Sh上升的垂直上升表面部分s1，和一个沿上升表面部分s1外端以内凹弧形的形式延伸的内凹弧形表面s2。沿胎圈基线BL向上的上升表面部分s1的径向高度ja，与轮缘表面Rf中的垂直表面部分Rf1的高度jf基本相等，并且内凹弧形表面s2的曲率半径ra被设为比轮缘表面Rf中的弯曲表面部分Rf2的曲率半径rf略大，ra约为rf的115～120％。

在轮胎具有这样一种胎圈剖面形状的情况下，在标准行驶状态下，内凹弧形表面s2和轮缘的弯曲表面部分Rf2互相间几乎根本没有接触。在负载较重的状态下，例如在高速转弯时强烈施加侧向压力G，它们互相接触时，其接触压力较低，并且，其接触位置极低，低至接近轮缘的弯曲表面部分Rf2的根部。这样，在标准行驶状态和负载较重状态下的轮辋结合力几乎完全不被改变。这样，在负载较重的状态下，回转力变得不足，并且操控稳定性不能充分显示。

提高回转力方法的一个例子，是通过提高如图5所示的胎圈三角胶带橡胶b的量，以及通过提供一个帘线增强层c，来提高胎圈部本身的刚度。然而，这个方法有一个问题，即垂直刚度常数(vertical spring constant)上升，并且驾驶舒适度变差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种充气轮胎，其中在负载较重的状态下的轮辋结合力与其在标准行驶状态下的相比有所提高，以弥补在负载较重的状态下的回转力不足，因此在恶劣的行驶条件下例如高速转弯时，能提高操控稳定性而不降低驾驶舒适度。

为了达到上述目的，本申请书中权利要求1的发明提供了一种充气轮胎，其包含具有胎圈基部表面的胎圈部，其中胎圈基部表面位于轮辋的轮辋基部表面以及由轮辋的轮缘表面支承的胎圈外壁表面，其中

在包括轮胎轴的轮胎子午线横截面上，

胎圈外壁表面包括：在轮胎轴向上通过弧形胎踵表面的，连接胎圈基部表面外缘的上升表面部分，并且其径向向外上升；以及直线形或外凸弧形轮缘的接收表面部分，其在轮胎轴向上交叉地由上升表面部分的外缘径向向外延伸，

将轮胎装配到轮辋上并且向轮胎内充气至标准内部压力，在没有荷重的标准内部压力的状态下，轮缘接收表面部分与轮缘表面没有接触；并且在施加标准荷重的50％或以上荷重的状态下，轮缘接收表面部分首先接触到了轮缘表面。

在本说明书中，术语“标准内部压力”指的是对每个轮胎由标准系统所定义的气压，其中标准系统包含轮胎所基于的标准；并且指的是在JATMA中的最大气压，在TRA里的表“各种常温充气压力下的轮胎荷重限制”描述的最大值，和在ETRTO中的“充气压力”；并且所述“标准内部压力”在客车轮胎的情况下为180kPa。术语“标准荷重”指的是对每个轮胎由标准系统所定义的标准内部压力下的荷重；并且指的是在JATMA中的最大荷重量，在TRA里的表“各种常温充气压力下的轮胎荷重限制”描述的最大值，和在ETRTO中的“荷重量”。

根据本发明中的充气轮胎，在荷重状态下，使得胎圈部的轮缘接收表面部分，能够在高接触压力下和高接触位置上接触到轮缘表面，因此，与标准行驶状态下相比，能够大大提高在荷载较重状态下的轮辋结合力。结果，可以补充在负载较重的状态下的回转力不足，并且在剧烈的行驶条件下例如高速转弯时，能提高操控稳定性而不降低驾驶舒适度。

附图说明

图1是本发明一个实施方式的充气轮胎的截面图；

图2是充气轮胎胎圈部的放大截面图；

图3(A)是显示在标准内部压力下没有荷重时的胎圈部的图示；

图3(B)是显示在荷重状态下的胎圈部的图示；

图4(A)和4(B)是当侧壁部分配置了轮辋保护层(rim protector)时，轮缘接收表面部分的截面图；以及

图5是说明传统轮胎的胎圈部的截面图。

具体实施方式

本发明的实施方式将结合示例进行描述。

图1是本发明的充气轮胎为客车轮胎时的截面图。图2是充气轮胎胎圈部的放大截面图。图3是当轮胎处于被装配到轮辋上的状态下，胎圈部的放大截面图。

在图1中，充气轮胎1包括：胎体6，其通过侧壁部分3，由胎面部2延伸至胎圈部4的胎芯5；和被置于胎面部2内侧和胎体6径向外侧的带束层7。

胎体6包含一个或多个(在本例中为一个)胎体帘布层6A，其中胎体帘线按照与轮胎周边方向呈75～90°角排列。有机纤维帘线优选例如尼龙、人造纤维和聚酯作为胎体帘线。胎体帘布层6A被连续配置在胎芯5和5之间延伸的帘布层主体部分6a，而帘布层折起部分6b在帘布层主体部分6a两端绕着胎芯5和5由内侧到外侧折起。为了加强胎圈将胎圈三角胶带橡胶8被置于帘布层主体部分6a和帘布层折起部分6b之间。

带束层7包含两个或多个(在本例中为二个)带束层帘布层7A和7B，其中具有高弹性的带束层帘线，例如，与轮胎周边方向呈10～35°角的方向排列。在带束层帘布层7A和7B中，带束层帘线在帘布层之间交叉排列，以提高带束层的刚度，并且因此通过环箍效果强力地充分加强了胎面部2整个的宽度。钢制帘线、或具有高模量的有机纤维帘线例如芳族聚酰胺纤维适用于带束层帘线。

接下来，如图2所示，胎圈部4包括：位于轮辋R的轮辋基部表面Rb上的胎圈基部表面Sb；和通过弧形胎踵表面Sh连接到胎圈底部表面Sb的，并被轮辋R的轮缘表面Rf支承的胎圈外壁表面Sw。

作为轮辋R，可以选用由标准系统所定义的标准轮辋，其中标准系统包含一个轮胎所基于的标准，例如，在JATMA标准(日本)中的标准轮辋，在TRA标准(美国)里的“设计轮辋”，和在ETRTO标准(欧洲)中的“测定轮辋”。

轮辋R具有公知的结构，其中轮缘表面Rf通过弧形轮辋踵部表面Rh连接到轮辋基部表面Rb。轮缘表面Rf包含由轮辋踵部表面Rh垂直上升的垂直表面部分Rf1，和外凸弧形弯曲表面部分Rf2，其围绕于垂直表面部分Rf1，并且弯曲和向轮胎的径向和轴向向外延伸。在轮辋具有符号”J”或”JJ”来表示通常客车轮胎用的轮缘的形状的情况下，在”J”的情况下，垂直表面部分Rf1的径向外端，距离胎圈基线BL的高度hc为8.0mm，而在”JJ”的情况下为9.0mm。在”J”的情况下，弯曲表面部分Rf2的曲率半径rf为9.5mm，而在”JJ”的情况下为9.0mm。胎圈基线BL是由标准定义的轮辋直径位置，其中标准为轮胎所基于的标准，并且这个位置指的是在JATMA标准中的φ D的位置。

当充气轮胎1保持在轮胎没有被装配到轮辋上的状态时，胎圈宽度Wa与轮辋宽度Wr相等。在包括轮胎轴的轮胎子午线横截面上，胎圈外壁表面SW包括由胎踵表面Sh径向向外垂直延伸的上升表面部分Sw1，以及直线形或外凸弧形轮缘接收表面部分Sw2，其交叉地由上升表面部分Sw1的外缘向轮胎的径向和轴向向外延伸。

在本说明书中，术语“直线形”包括一条直线，和接近于一条直线的凸或凹的大弧形，其曲率半径为300mm或更大，优选为500mm或更大，并且进一步优选为800mm或更大。术语“外凸弧形”指的是具有曲率半径小于300mm的外凸弧形。

在这个例子中，轮缘接收表面部分Sw2是直线形的。在这个例子中具体地说，轮缘接收表面部分Sw2在沿轮胎最宽处M开始延伸的轮胎轴向上具有一个中心，并连接到沿着基准弧线K延伸穿越经过轮胎最宽处M的侧壁外侧表面3S。

如图4(A)和4(B)所示，侧壁部分3可以在轮胎最宽处M的径向内侧配置轮辋保护层10，轮辋保护层10由基准弧线K向轮胎轴向外侧凸出，并且基本上具有三角形或梯形截面。这样，轮缘接收表面部分Sw2通过内凹弧形连接表面Sw3与侧壁外侧表面3S相连。轮胎最宽处M通常指的是侧壁外侧表面3S在轮胎轴向向外最凸出的位置。然而，当存在轮辋保护层10时，在有些情况下轮辋保护层10的顶端在轮胎轴向向外最凸出。因此，在本申请书中，“轮胎最宽处M”被定义为：轮胎轴向基线穿过胎体的帘布层主体部分6a在轮胎轴向向外最凸出的一点，与侧壁外侧表面3S相交的位置。

在本发明中，在具有这样的轮缘接收表面部分Sw2的轮胎1中，以下是必需的：

(1)将轮胎被装配到轮辋R上，并且将标准内部压力充入轮胎(如图3(A)所示)，即在没有荷重的标准内部压力状态下，轮缘接收表面部分Sw2与轮缘表面Rf的弯曲表面部分Rf2没有接触；并且

(2)在施加荷重为标准荷重50％或以上的荷重状态时(如图3(B)所示)，轮缘接收表面部分SW2首先接触到了轮缘表面Rf的弯曲表面部分Rf2。

在荷重状态下，如果轮缘接收表面部分SW2接触到了轮缘表面Rf，轮辋R与胎圈部4的结合力提高，并且可以显出高的转向力。尤其是由于轮缘接收表面部分SW2是直线形或外凸弧形，与轮缘表面Rf的接触位置Q与普通轮胎的接触位置相比，可以径向向外移动，并且其接触压力能被提高。结果，当施加高荷重时，由胎圈部4向侧壁部分3造成的偏差和形变能够降低。进一步，由于胎圈基部表面Sb被强烈地推向轮辋基部表面Rb，胎圈部4的运动能受到更强的约束，轮胎的刚性感觉(rigidity feeling)能被提高，并且可以显出高转向力。由于在施加标准荷重50％或以上的恶劣高荷重条件时，轮缘接收表面部分SW2首先接触到轮缘表面Rf，在转弯例如绕圈时的操控稳定性在一定范围内能得到大幅加强。

如果在正常行驶状态下，轮缘接收表面部分Sw2在增强区域(built-up area)与轮缘表面Rf接触，刚性感觉和转向力过度增大，对驾驶舒适度、直线行驶稳定性(straight stability)和操控性能有不利影响。这样，优选它们首先在恶劣行驶状态下相互接触。更特别的，优选它们首先在施加标准荷重的80％或更高，进一步优选在100％或更高的荷重状态下相互接触。尤其是在跑车轮胎用于恶劣条件例如高速转弯的情况下，优选轮缘接收表面部分Sw2在施加标准荷重的120％或更高时，首先与轮缘表面Rf接触。在本申请书中，为了加强操控稳定性，优选在施加标准荷重的160％或更低，150％或更低，并且进一步优选140％或更低的荷重状态下，使它们互相接触。

为了这个目的，如图2所示，轮缘接收表面部分Sw2的径向内侧末端，离胎圈基线BL的高度ha，必需大于轮缘的垂直表面部分Rf1的高度hc。高度ha优选为高度hc的1.0～1.5倍范围内，如果轮胎是用于客车，并且轮缘的形状用符号”J”或”JJ”来表示，优选高度ha被设为9.0～12.0mm范围内。这时，轮缘接收表面部分Sw2在与径向的倾角θ优选为5～20°范围内。轮缘接收表面部分Sw2的径向外侧末端离胎圈基线BL的高度hb，优选为轮胎最宽处M离胎圈基线BL的高度H的0.35～0.60倍范围内。

如果高度ha低于9.0mm，难以将初始接触荷重设为大于标准荷重的50％。如果高度ha超过12.0mm，初始接触荷重变得过高或难以造成接触，并且本申请书中的操控稳定性的加强效果显现的区域几乎被完全消除。如果倾角θ小于5°，难以充分提高与轮缘表面Rf的接触压力，并且由于接触位置变低，操控稳定性的加强效果变差。如果倾角θ大于20°，行驶过程变得不稳，并且在轮胎制造过程中会出现结块(bear)，从而导致问题出现。当轮缘接收表面部分Sw2为外凸弧形时，倾角θ被设为由径向与穿过轮缘接收表面部分Sw2的径向内侧末端和外侧末端的直线之间形成的夹角。

如果高度hb小于高度H的0.35倍，轮缘接收表面部分Sw2的区域变得过小，并且在依赖于行驶状态的某些情况下，轮缘接收表面部分Sw2与轮缘表面部分Rf会在轮缘接收表面部分Sw2更外侧的表面上发生不利的接触。如果高度hb超过0.6倍，搭接部分的表压减小，导致铸模时出现结块，并且胎体线易于变形。

即使当轮缘接收表面部分Sw2同样以外凸弧形的形式弯曲时，与当轮缘接收表面部分Sw2为直线形时所能显示的效果基本相同。

尽管本发明特别优选的实施方式已被详细描述，但是本发明不限于这些示例，并且它能有各种变形。

实施例

基于如表1所示的规格，将具有如图1所示结构并且轮胎尺寸为215/40R17的客车用轮胎作为样品。测试样品轮胎的操控稳定性和驾驶舒适度并互相比较。除了如表1所示的之外其它的规格都相同。这里使用的轮辋为JATMA标准中的标准轮辋(17×7.5JJ)，轮缘表面Rf中的垂直表面部分Rf1的高度hc为9.0mm，弯曲表面部分Rf2的曲率半径为9.0mm。

(1)操控稳定性和驾驶舒适度

将样品轮胎装配到具有轮辋(17×7.5JJ)的汽车(2000cc，FR汽车)的四个轮子上，其内部压力为230kPa，并且使汽车在普通公路和具有干燥沥青表面的环形跑道上行驶。依靠驾驶员的感官评价，以传统实施例的数值定义为6作基准，将操控稳定性(在普通公路上的转弯性能，在环形跑道上的转弯性能，高速变道时的感觉，和直线行驶性能)和驾驶舒适度(在普通公路上的驾驶舒适度)以由1到10的等级进行评估。数值越大，结果越出色。

(2)荷重状态下是否存在接触

对样品轮胎在轮辋(17×7.5JJ)及标准内部压力(180kPa)的条件下，施加用标准荷重(410kgf＝4.02kN)的0％、50％(2.01kN)、80％(3.22kN)、100％(4.02kN)、120％(4.82kN)、150％(6.03kN)、160％(6.43kN)，并且检查轮缘接收表面部分和轮缘之间是否存在接触。

作为测试结果，与传统实施例相比可以确定：根据本发明的实施例的轮胎，在普通公路上能够保持驾驶舒适度和转弯性能，在恶劣驾驶状态下在环形跑道上的操控稳定性例如转弯性能和高速变道感觉能被提高。

Claims (5)

1.一种充气轮胎，其包含具有胎圈基部表面的胎圈部，其中胎圈基部表面位于轮辋的轮辋基部表面上，以及由轮辋的轮缘表面支承的胎圈外壁表面，其中，

在包括轮胎轴的轮胎子午线横截面上，

胎圈外壁表面包括：在轮胎轴向上通过弧形胎踵表面的，连接胎圈基部表面外缘的上升表面部分，并且其径向向外上升；以及直线形或外凸弧形轮缘的接收表面部分，其在轮胎轴向上交叉地由上升表面部分的外缘径向向外延伸，

将轮胎装配到轮辋上并且向轮胎内充气至标准内部压力，在没有荷重的标准内部压力的状态下，轮缘接收表面部分与轮缘表面没有接触；并且在施加标准荷重的50％或以上荷重的状态下，轮缘接收表面部分首先接触到了轮缘表面。

2.如权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，所述轮辋的轮缘表面具有由弧形轮辋踵部表面垂直上升的垂直表面部分，轮缘接收表面部分的径向内侧末端离胎圈基线BL的高度ha为垂直表面部分的径向外侧末端离胎圈基线BL的高度hc的1.0～1.5倍范围内。

3.如权利要求1或2所述的充气轮胎，其特征在于，所述轮缘接收表面部分的径向内侧末端离胎圈基线上的高度ha在9.0～12.0mm的范围内，并且轮缘接收表面部分在与径向线的倾角在5～20°的范围内。

4.如权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，所述轮缘接收表面部分的径向外侧末端离胎圈基线的高度hb为轮胎最宽处离胎圈基线的高度H的0.35～0.60倍范围内。

5.如权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，在施加标准荷重的80％或更高的状态下，所述轮缘接收表面部分首先接触到轮缘表面。

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