CN101045428A - 充气轮胎 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种充气轮胎，即使对于来自路面的横向力，也能有效地抑制外胎面胎肩部的偏磨损。所述充气轮胎在其外胎面(T)上刻有包括多个向轮胎圆周方向延伸的主沟槽(1)的沟槽(1，2)，通过沟槽(1，2)在外胎面(T)的胎肩部形成台(3)；其中，在外胎面(T)的表面和侧面部分(S)的表面的相交线(L)上刻有向轮胎圆周方向(R)延伸的第1刀槽花纹11，在第1刀槽花纹(11)向轮胎宽度方向外侧刻有向轮胎圆周方向(R)延伸的第2刀槽花纹(12)，刀槽花纹(11)和(12)的深度方向与轮胎赤道面(C)平行，刀槽花纹(12)的深度比刀槽花纹(11)的深度更深，刀槽花纹(12)的宽度比刀槽花纹(11)的宽度更宽，第1刀槽花纹(11)和第2刀槽花纹(12)所挟持的磨损区域(13)的表面与侧面部分(S)的表面之间的高度差为2.0mm以下。

Description

充气轮胎
技术领域
本发明涉及在外胎面的胎肩部形成凸缘和/或台的充气轮胎，更具体地说，本发明涉及能抑制所述胎肩部偏磨损的充气轮胎。
背景技术
充气轮胎外胎面的胎肩部是容易产生偏磨损的部位。如果产生偏磨损，则轮胎的各种性能降低，必须在早期更换轮胎。因此，为了抑制偏磨损，采取了各种方法。
在专利文献1的充气轮胎中，在挟持接地端的两侧设置了向圆周方向延伸的两个副沟槽，牺牲该副沟槽所挟持的区域(磨损区域)使其磨损。结果，磨损不会由该区域向轮胎宽度方向的内侧进一步扩展，因此能抑制外胎面的偏磨损。此外，在专利文献2的充气轮胎中，设置了包含接地端，从接地端向外侧沿圆周方向延伸的三个细沟槽。在该情况下，通过牺牲刻有该细沟槽的区域(磨损区域)，抑制从该区域向轮胎宽度方向内侧的外胎面的磨损。
专利文献1：特开平6-87303号公报
专利文献2：特开平4-327455号公报
在行进时，外胎面的胎肩部不仅受到来自路面前后方向的力，还受到横向的力。尤其是安装于前轮的轮胎，该倾向更强。在专利文献1的轮胎中，由于来自路面的横向力，副沟槽所挟持的区域(磨损区域)倒向轮胎宽度方向内侧，由于轮胎与路面的摩擦而无法吸收摩擦能量，有时会产生偏磨损。
同样，在专利文献2的轮胎中，由于刻有三个细沟槽的区域(磨损区域)的刚性较低，因此该区域会倒向轮胎宽度方向内侧，偏磨损抑制效果有时会降低。此外，还存在如下问题点：由于必须设置三个细沟槽，导致外胎面图案的设计自由度降低，或由于难以控制上述摩擦能量，导致在外侧的两个细沟槽的沟底会产生裂缝。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种即使对于来自路面的横向力，也能有效地抑制外胎面胎肩部的偏磨损的充气轮胎。为了解决上述课题，进行了精心的研究。
本发明的充气轮胎，具有一对突缘部分、外胎面和连接所述突缘部分和外胎面的侧面部分，在所述外胎面上刻有包括向轮胎圆周方向延伸的主沟槽的多个沟槽，通过所述沟槽在所述外胎面的胎肩部形成凸缘和/或台，其特征在于，在所述外胎面表面和侧面部分表面的相交线上，刻有向轮胎圆周方向延伸的第1刀槽花纹，在所述第1刀槽花纹向轮胎宽度方向的外侧，刻有向轮胎圆周方向延伸的第2刀槽花纹，所述第1刀槽花纹和第2刀槽花纹的深度方向与轮胎赤道面平行，所述第2刀槽花纹的深度比第1刀槽花纹的深度更深，所述第2刀槽花纹的宽度比第1刀槽花纹的宽度更宽，以及所述第1刀槽花纹和第2刀槽花纹所挟持的磨损区域的表面与所述侧面部分表面之间的高度差为2.0mm以下。
被所述第1刀槽花纹和第2刀槽花纹挟持的磨损区域由于所述刀槽花纹而刚性降低。虽然该磨损区域与其他区域相比容易磨损，但能通过轮胎与路面之间的摩擦吸收摩擦能量，结果是能防止与轮胎宽度方向的内侧有关的偏磨损。
所刻的第1刀槽花纹和第2刀槽花纹与轮胎赤道面平行。轮胎宽度方向外侧的第2刀槽花纹与第1刀槽花纹相比，沟的深度较深，沟的宽度较宽。即使由于来自路面的横向力，磨损区域也难以倒向轮胎宽度方向内侧。结果是，磨损区域能充分吸收摩擦能量，抑制偏磨损。此外，由于在外胎面的表面与侧面部分表面的相交线上和在该相交线向轮胎宽度方向外侧刻有刀槽花纹，因此接地端不会变窄，轮胎的性能也不会降低。
磨损区域表面与侧面部分表面之间的高度差优选为0.0～2.0mm，更优选为0.5～2.0mm。如果高度差不足0.5mm，由于来自路面的横向力，磨损区域容易倒向轮胎宽度方向内侧，因此可能会降低抑制偏磨损的效果。相反，如果高度差超过2.0mm，磨损区域与路面的接触不充分，有时也会降低抑制偏磨损的效果。
本发明涉及一种充气轮胎，其中所述磨损区域的宽度为2.5～10.0mm，所述第1和第2刀槽花纹的宽度分别为0.3～2.0mm和0.5～3.0mm，所述第2刀槽花纹的深度为所述主沟槽深度的40～60％，所述第1刀槽花纹的深度为所述第2刀槽花纹深度的45～70％。
所述磨损区域的宽度优选为2.5～10.0mm。如果宽度不足2.5mm，则无法充分吸收摩擦能量，有时无法抑制偏磨损。如果宽度超过10.0mm，则难以在侧面部分设置磨损区域。如果第1和第2刀槽花纹的深度比上述范围浅，则磨损区域的刚性过高，会抑制磨损区域的运动，无法充分获得抑制偏磨损的效果。此外，由于所述的刀槽花纹在早期消失，因此偏磨损抑制效果也在早期消失。如果第1和第2刀槽花纹的深度比上述范围深，则磨损区域的刚性过低，磨损区域有时会缺损。
附图说明
图1表示本发明充气轮胎的外胎面图案。
图2表示沿图1的A-A线的截面图。
图3是表示本发明充气轮胎接地状态的截面图。
图4是表示目前常规的充气轮胎接地状态的截面图。
图5表示圆形胎肩部沿图1的A-A线的截面图。
其中的符号说明：
1  主沟槽
2  横沟槽
3  台
11 第1刀槽花纹
12 第2刀槽花纹
13 磨损区域细沟槽
具体实施方式
下面，结合附图对本发明充气轮胎的实施方式进行说明。图1是表示本发明充气轮胎外胎面图案右半部分的一部分的图。图中，在外胎面T上刻有向轮胎圆周方向R延伸的主沟槽1，和连接于主沟槽1的横沟槽2，通过主沟槽1和横沟槽2形成台3。在位于外胎面T的胎肩部的台3上刻有向轮胎圆周方向R延伸的第1刀槽花纹11和第2刀槽花纹12。13表示由第1刀槽花纹11和第2刀槽花纹12所挟持的磨损区域。
图2是沿图1的A-A线的截面图。如图所示，第1刀槽花纹11和第2刀槽花纹12的深度方向与轮胎赤道面C平行。L是外胎面T表面21与侧面部分S的椎面22的相交线，第1刀槽花纹11刻在相交线L上，第2刀槽花纹12刻在从相交线L向轮胎宽度方向的外侧。此外，磨损区域13仅从椎面22陷入d，磨损区域13的宽度为w。此外，第2刀槽花纹12的深度d2比第1刀槽花纹11的深度d1更深，第2刀槽花纹12的宽度比第1刀槽花纹11更宽。
图3是表示轮胎在接地状态下受到横向力时胎肩部附近的截面图。由于轮胎变形，陷下的磨损区域13与路面100平滑接触，从而可以吸收来自路面的摩擦能量。结果是能抑制磨损向轮胎宽度方向内侧发展，以抑制偏磨损。
轮胎宽度方向外侧的第2刀槽花纹12与第1刀槽花纹11相比，沟槽深度更深，沟槽宽度更宽。此外，磨损区域13的表面比侧面部分S的表面低，因此即使有来自路面的横向力，也难以倒向轮胎宽度方向内侧。结果是能充分吸收摩擦能量，因此而抑制偏磨损。此外，由于是在外胎面表面21和侧面部分S表面的相交线L上，以及相交线L向轮胎宽度方向的外侧刻有刀槽花纹11、12，因此接地端不会变窄，轮胎的性能不会降低。
另一方面，在目前常规的充气轮胎中，如图4所示，从刀槽花纹103向轮胎宽度方向外侧的磨损区域103会倒向台102侧。结果，磨损区域103无法充分吸收来自路面的摩擦能量，台102发生磨损，从而产生偏磨损。此外，由于刀槽花纹的位置，接地端的宽度变窄，因此轮胎的各种性能也会降低。另外，在图3、4中，轮胎截面的斜线部分表示磨损的区域。
磨损区域13的表面与侧面部分S的椎面22之间的高度差d只要是在2.0mm以下即可，也可以为0.0mm，更优选为0.5～2.0mm。如果高度差d不足0.5mm，则由于来自路面的横向力，磨损区域13容易倒向轮胎宽度方向内侧，抑制偏磨损的效果降低。相反，如果高度差超过2.0mm，则磨损区域13与路面的接触不充分，抑制偏磨损的效果也会降低。另外，高度差d是从椎面22至磨损区域13的表面垂直测定的距离。
磨损区域13的宽度w优选为2.5～10.0mm。如果宽度w不足2.5mm，则无法充分吸收摩擦能量，无法抑制偏磨损。如果宽度w超过10.0mm，则难以在侧面部分S设置磨损区域13。
本发明的充气轮胎中，第1刀槽花纹11的深度d1和第2刀槽花纹12的深度d2分别优选为主沟槽1深度的40～60％和45～70％。如果第1和第2刀槽花纹11、12的深度比上述范围浅，则磨损区域13的刚性过高，会抑制磨损区域13的运动，无法充分获得抑制偏磨损的效果。此外，由于刀槽花纹11、12在早期消失，因此偏磨损抑制效果也会在早期消失。如果第1和第2刀槽花纹11、12的深度比上述范围深，则磨损区域13的刚性过低，磨损区域13有时会缺损。
优选第1刀槽花纹11的宽度w1和第2刀槽花纹12的宽度w2各自为0.3～2.0mm和0.5～3.0mm。如果第1刀槽花纹11和第2刀槽花纹12的宽度w1、w2不足0.3mm，则伴随着轮胎的转动，刀槽花纹会发生开闭，容易在刀槽花纹底部产生龟裂。如果第1刀槽花纹11的宽度w1超过2.0mm，第2刀槽花纹12的宽度w2超过3.0mm，则磨损区域13的刚性过低，磨损区域13会逃逸开。结果，磨损区域13无法保持适当的姿态，与路面的滑动接触不充分，无法充分吸收摩擦能量，偏磨损抑制效果降低。此外，优选第2刀槽花纹12的宽度w2比第1刀槽花纹11的宽度w1宽。在宽度w1比宽度为w2宽的情况下，接触地面时磨损区域13的变形对第2刀槽花纹12的外侧部分15有很大影响。结果是，磨损区域13被拉向离开胎肩部的台3的方向(由轮胎宽度方向向外)，无法充分吸收摩擦能量，从而使偏磨损抑制效果降低。
进一步地，如图5所示，本发明的结构还可适用于外胎面的胎肩部是圆形胎肩部的轮胎中。在此情况下，只要在外胎面的表面21与胎肩部的圆面23的相交线L上刻下第1刀槽花纹11，并在该轮胎宽度方向的外侧刻下第2刀槽花纹12，就能获得上述抑制偏磨损的效果。此外，即使将其用于外胎面的胎肩部形成凸缘的轮胎中，也能获得同样的效果。
实施例
首先，通过有限元方法(FEM)解析求得轮胎在接触地面状态下，在胎肩部附近产生的摩擦能量。实施例1～7是本发明的轮胎，具有图1、2所示胎肩部的形状，刻有第1和第2刀槽花纹，被所述刀槽花纹挟持的磨损区域从侧面部分陷入。比较例1是在胎肩部没有刀槽花纹和磨损区域的轮胎。比较例2的轮胎仅具有第1刀槽花纹，磨损区域为从第1刀槽花纹至轮胎宽度方向外侧，第1刀槽花纹刻在从外胎面与侧面部分的相交线L向轮胎宽度方向内侧仅5.0mm处。比较例3是第1刀槽花纹比第2刀槽花纹刻得更深的轮胎。比较例4是与实施例1具有同样的刀槽花纹尺寸，但高度差d稍大，即高度差d为2.5mm的轮胎。另外，在表1中示出了刀槽花纹等的尺寸。
解析条件如下所述，在表1中示出了从外胎面与侧面部分的相交线L至沿轮胎宽度方向内侧的区域(接地端部分)和从相交线L至沿轮胎宽度方向外侧的区域(磨损区域)的摩擦能量。在表1中，该数值是将比较例1接地端部分的摩擦能量作为100的指数来表示。
解析条件
轮胎尺寸：11R22.5
负荷载荷：278(N)
滑移角度：0.2度
主沟槽深度：16.0mm
表1
                                实施例              比较例
1  2  3  4  5  6  7   1   2  3   4
第1刀槽花纹深度d1(mm) 4.7  4.7  4.7  4.7  4.7  7.5  2.5   -   4.7  9.5   4.7
第2刀槽花纹深度d2(mm) 9.5  9.5  9.5  9.5  9.5  10.0  6.0   -   -  4.7   9.5
第1刀槽花纹宽度w1(mm) 0.4  0.4  0.4  0.4  0.4  0.4  0.4   -   0.4  0.7   0.4
第2刀槽花纹宽度w2(mm) 0.7  0.7  0.7  0.7  0.7  0.7  0.7   -   -  0.4   0.7
磨损区域宽度w(mm) 3.0  3.0  3.0  3.0  2.0  3.0  3.0   -   -  3.0   3.0
磨损区域的高度差d(mm) 1.5  0.0  0.5  2.0  1.5  1.5  1.5   -   -  1.5   2.5
摩擦能量   接地端部分 27  34  31  28  41  29  33   100   46  54   68
  磨损区域 76  61  67  71  52  71  58   -   48  46   36
主沟槽深度：16.0mm
根据表1，在实施例1～7中，与比较例2相比，通过刻有两根刀槽花纹，使摩擦区域产生足够的摩擦能量。此外，在比较例3中，由于第1刀槽花纹比第2刀槽花纹更深，因此摩擦区域容易倒向轮胎宽度方向内侧，因而使接地端部分的摩擦能量减小。在比较例4中，由于高度差d过大，磨损区域与路面的接触不充分，因此接地端部分的摩擦能量变小。由此认为本发明的轮胎抑制偏磨损的效果好。
然后，试制做出上述实施例1～7和比较例1～4的轮胎，安装在轮缘尺寸为22.5×7.5的轮缘中，之后充气至内压为700kPa，安装在车辆总重量为20吨的大型卡车的前轮。使该卡车以最大载重量80％的负载，在柏油路上行走，测定高度差偏磨损量。结果在表2中示出，与数值解析同样，认为实施例1～7的轮胎能抑制偏磨损的产生。尤其是通过使高度差d为0.5～2.0mm，能有效地抑制偏磨损的产生。
表2
                                实施例                 比较例
1  2   3   4   5   6   7     1   2   3   4
高度差偏磨损量(mm) 行走6300km时 0.0  0.0   0.0   0.0   0.2   0.0   0.0     0.3   0.3   0.3   0.3
行走17000km时 0.4  0.8   0.7   0.6   1.1   0.6   0.8     1.4   1.1   1.2   1.3

Claims (2)

1、一种充气轮胎，该轮胎具有一对突缘部分、外胎面和连接所述突缘部分和外胎面的侧面部分，在所述外胎面上刻有包括向轮胎圆周方向延伸的主沟槽的多个沟槽，通过所述沟槽在所述外胎面的胎肩部形成凸缘和/或台，其特征在于：
在所述外胎面表面和侧面部分表面的相交线上，刻有向轮胎圆周方向延伸的第1刀槽花纹，在所述第1刀槽花纹向轮胎宽度方向的外侧，刻有向轮胎圆周方向延伸的第2刀槽花纹，
所述第1刀槽花纹和第2刀槽花纹的深度方向与轮胎赤道面平行，
所述第2刀槽花纹的深度比第1刀槽花纹的深度更深，所述第2刀槽花纹的宽度比第1刀槽花纹的宽度更宽，以及
所述第1刀槽花纹和第2刀槽花纹所挟持的磨损区域的表面与所述侧面部分表面之间的高度差为2.0mm以下。
2、如权利要求1所述的充气轮胎，其中，所述磨损区域的宽度为2.5～10.0mm，所述第1和第2刀槽花纹的宽度分别为0.3～2.0mm和0.5～3.0mm，所述第2刀槽花纹的深度为所述主沟槽深度的40～60％，所述第1刀槽花纹的深度为所述第2刀槽花纹深度的45～70％。
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