CN101511612B - 施工车辆用轮胎 - Google Patents

Abstract

一种施工车辆用轮胎，其中，通过增强轮胎中部的散热性抑制了胎面部的温度上升。在轮胎的宽度方向的两侧的胎肩区域(S)中设置有横向花纹槽(22)。此外，轮胎在轮胎中部(C)具有大致沿轮胎的宽度方向(V)延伸并具有在胎面内终止的两端的窄槽(24)。此外，轮胎具有沿轮胎的圆周方向在轮胎的赤道面(CL)延伸的深赤道槽(26)，并且该深赤道槽的最深的深度在横向花纹槽(22)的深度的70％～110％的范围内。因此，能够有效地冷却处于高温的深赤道槽(26)的底部(26B)。

Description

施工车辆用轮胎

技术领域

本发明涉及一种能够抑制胎面部的温度上升的施工车辆用轮胎。

背景技术

传统上已经使用具有所谓横向花纹(lug pattern)的施工车辆用轮胎，在该横向花纹中，以彼此间隔预定距离的方式配置许多横向花纹槽(lug groove)。一般地，在这种施工车辆用轮胎中，使用具有高耐磨性的胎面胶以提高轮胎的耐磨性，增加胎面体积以增加胎面厚度(tread gauge)和减小负比率(negative ratio)，从而在接地区域提供改善的刚性。

然而，当采取这些措施来提高轮胎的耐磨性时，由于发热性恶化而发热量增加，尤其是在负载条件下使轮胎转动时，胎面部的温度趋于进一步上升。从防止例如在胎面部的热剥离等的观点来说，不希望胎面部的这种温度上升。

当接地区域被限定在大致在轮胎的圆周方向上连接的横向花纹槽的终端且沿轮胎的圆周延伸的两条直线之间时，温度上升的趋势是明显的，特别是在具有小散热面积的接地区域。

作为应对该问题的对策，近年来开发出一种技术，用以将胎面体积的下降减至最小，将接地区域的刚性的降低减至最小，从而提供增大的散热面积。该技术的特征在于设置深度不大于横向花纹槽的深度的25％、且宽度在约30mm至50mm的范围内的浅的周向槽(例如，参照下面说明的专利文件1和2)。

然而，随着近来向大型施工车辆发展的趋势，以及相应的对轮胎尺寸增加、低高宽比(aspect ratio)和重负载的施工车辆用轮胎的需求，更重要的趋势是降低胎面部的发热性和降低胎面部的增大的温度上升。因而，抑制轮胎中部温度上升仍然是十分重要的任务。

专利文件1：日本特开2001-213120号公报

专利文件2：日本特开2000-233610号公报

发明内容

发明要解决的问题

考虑到以上说明的实际情况，本发明的一个目的在于提供一种施工车辆用轮胎，该轮胎在轮胎中部(center portion)具有改善的散热性并且该轮胎能够抑制胎面部的温度上升。

用于解决问题的方案

发明人认识到胎面部的温度由产生的热量和散发的热量的平衡确定，然后考虑到如果在轮胎中部形成浅槽(例如，深度为横向花纹槽的深度的10％～25％、宽度在30mm～50mm的范围内的浅槽)，则可能减少施加到轮胎中部的压应力，从而抑制轮胎中部的温度上升。

发明人还设想在轮胎中部形成深槽而非浅槽。如果槽的深度增加，则槽底部可能被加热到较高的温度。如果允许气流在槽的处于较高温度的底部流动，则可以非常高效地散热。此外，由于周向槽中的气体流量高于横向槽中的气体流量，在槽深度相当的情况下，周向槽提供的散热效果比横向槽提供的散热效果高。因此，如果在轮胎中部形成深槽，则能够高效地利用沿这些槽的底部流动的气流以提供显著改善的散热效果。

基于这种认识，发明人进行了进一步的探讨并重复试验，从而完成本发明。根据本发明的第一方面，提供一种施工车辆用轮胎，其中，在轮胎中部的轮胎宽度方向两侧的胎肩区域中配置有多个横向花纹槽，所述轮胎中部包括：多个横向槽，该横向槽大致沿轮胎宽度方向延伸并具有在胎面部终止的至少一端，以及深赤道槽，该深赤道槽至少在轮胎赤道面沿轮胎的圆周方向延伸，所述深赤道槽的最深处的深度在所述横向花纹槽的深度的70％～110％的范围内。

如这里所用到的那样，短语“大致沿轮胎宽度方向延伸”指的是横向槽相对于轮胎宽度方向形成不大于45°的角度。胎面胶包括具有预定特性的橡胶。此外，与横向花纹槽的终端相关的短语“在胎面部中”指的是位于胎面端的轮胎宽度方向内侧的区域。此处，术语“胎面端”指的是在以下情况下轮胎宽度方向的最外的接地边缘：如“JATMA YEAR BOOK”(日本汽车轮胎制造商协会标准，2006版)所定义的那样被安装到标准轮辋的充气轮胎被以100％的气压(即，最大的气压)充气，如“JATMA YEAR BOOK”所规定的，在适用的尺寸和层级(ply rating)的条件下，该气压与最大负载能力(即，在内压-负载能力对应表中由黑体字指示的负载)对应，并且该充气轮胎被装载最大负载能力。当根据轮胎的使用地或制造地而可代替地使用TRA标准或ETRTO标准时，条件遵循这种替代的标准。

根据本发明的第一方面，如上所述，在轮胎的赤道面中形成深赤道槽，且深赤道槽具有与浅槽相比在使驶期间被加热到更高温度的槽底部。气流可以在使驶期间流入处于较高温度的槽底部，以实现有效的散热。因此，可以实现具有提高的散热性的施工车辆用轮胎。

此外，深赤道槽的最深部的深度在横向花纹槽的深度的70％～110％的范围内。如果深赤道槽的该深度小于70％，则深赤道槽的槽底部不足以被加热到高温，因而难以达到令人满意的冷却效果。另一方面，如果深赤道槽的该深度大于110％，则会过分减小最外层带束层部(beltlayer)与槽深度区域之间的胎面厚度，带来槽底部的裂纹易于扩展到最外层带束层部的不希望的结果。

根据本发明的第二方面，赤道槽的深度在70mm～200mm的范围内。

一般地，在施工车辆用轮胎中，胎面胶的内部温度随着接近带束层部而提高。因而，如果深赤道槽的深度不小于70mm，则深赤道槽的底部可以被容易地加热到高温。本发明的第二方面通过使在轮胎的行驶期间引起的气流沿深赤道槽的槽底部流动，而可以达到令人满意的冷却效果。

另一方面，深度大于200mm的深赤道槽是不合实际的，因为胎面厚度必须相当厚。

根据本发明的第三方面，深赤道槽的宽度在5mm～20mm的范围内。

如果深赤道槽的宽度小于5mm，则由于归因于槽的侧壁的流阻，已经由轮胎的行驶进入槽的气流难以到达槽的底部，因此冷却效果趋于降低。

此外，在深赤道槽接触地面时，深赤道槽会由于所谓的橡胶的压缩变形而封闭，从而以匀称的形式承受在轮胎转动过程中作用到胎面部的剪应力，从而提高轮胎的耐磨性。然而，如果深赤道槽的宽度大于20mm，则难以达到这种功能效果。

根据本发明的第三方面，通过适当地设计深赤道槽，使其宽度在5mm～20mm的范围内，由于深赤道槽的设置，可以达到令人满意的冷却效果，由于增加了深赤道槽的深度，故抑制了耐磨性的降低。

根据本发明的第四方面，横向槽的宽度在4mm～20mm的范围内。

如果横向槽的宽度小于4mm，则难以完全达到改善散热性的效果。另一方面，如果横向槽的宽度超过20mm，则由于胎面中部的花纹块刚性降低，趋于发生不均匀磨耗或胎面缺陷的问题。

根据本发明的第五方面，施工车辆用轮胎还包括沿在轮胎圆周方向上连接横向花纹槽的终端的两条直线在轮胎圆周方向上延伸的非赤道周向槽。

根据本发明的这个方面，可以提供一种具有足够的抗侧滑性的轮胎，抑制了横向刚性的降低，并且使由于侧滑的磨耗最小，其中，轮胎的中部可以维持在足够低的温度。

根据本发明的第六方面，除了所述深赤道槽外，施工车辆用轮胎在横跨轮胎赤道面的胎面宽度的25％的区域中具有负比率，其中，该负比率在2％～8％的范围内。

根据本发明的这个方面，可以在不牺牲轮胎中部的耐磨性的情况下有效地散发产生的热量。

根据本发明的第七方面，深赤道槽的深度沿轮胎圆周方向变化。

根据本发明的这个方面，可以使由轮胎的行驶而进入槽的气流有效地供给到横向槽中，使得横向槽中的流量显著增加。因此，可以有效地冷却轮胎中部，抑制胎面部的温度上升。

发明的效果

根据本发明，可以提高轮胎中部的散热性，有效地抑制轮胎中部的温度上升。

附图说明

图1是根据本发明的第一实施方式的施工车辆用轮胎的径向剖视图；

图2的(A)是示出根据第一实施方式的施工车辆用轮胎的胎面花纹的俯视图，图2的(B)是从箭头2B-2B方向观察的根据第一实施方式的施工车辆用轮胎的径向剖视图；

图3是示出根据本发明的第二实施方式的施工车辆用轮胎的胎面花纹的俯视图；

图4是示出根据本发明的第三实施方式的施工车辆用轮胎的胎面花纹的俯视图；

图5是示出根据本发明的第四实施方式的施工车辆用轮胎的胎面花纹的俯视图；

图6的(A)是示出根据本发明的第五实施方式的施工车辆用轮胎的胎面花纹的俯视图，图6的(B)是从箭头6B-6B的方向观察的根据本发明的第五实施方式的施工车辆用轮胎的径向剖视图，图6的(C)是从箭头6C-6C的方向观察的根据本发明的第五实施方式的施工车辆用轮胎的侧面剖视图；

图7是示出根据第五实施方式的施工车辆用轮胎中的深赤道槽的变型例的剖视图；

图8是示出根据第五实施方式的施工车辆用轮胎中的深赤道槽的另一变型例的剖视图。

附图标记说明

10    施工车辆用轮胎

22    横向花纹槽

24    横向窄槽(横向槽)

26    深赤道槽

26B   槽底部

28    横向窄槽

34    横向窄槽(横向槽)

46    非赤道窄槽

58    深赤道槽

66    深赤道槽

76    深赤道槽

C     轮胎中部

CL    轮胎赤道面

d     槽深度

GW    槽宽度

S     胎肩区域

SW    胎肩宽度

W     胎面宽度

具体实施方式

将参照以下优选实施方式进一步说明本发明。应当注意，关于第二实施方式及后面的实施方式，使用相同的附图标记指示相应的元件，从而避免重复说明。

第一实施方式

首先，以下将说明本发明的第一实施方式。如图1所示，第一实施方式的施工车辆用轮胎10包括胎体12，该胎体的两个端部绕各自胎圈芯11折返。胎体12由单层或多层帘布层构成。

在胎体12的胎冠部12C的径向外侧，埋设有由多个依次重叠的带束层部构成的带束层14。在胎体12的径向外侧，如图1和图2的(A)及图2的(B)所示，形成有胎面部18，在该胎面部18中配置有槽。作为形成胎面胶的橡胶，使用具有预定特性的橡胶。

在位于轮胎宽度方向上的两侧的胎肩区域S中形成多个横向花纹槽22。

在轮胎中部C中配置大致沿轮胎宽度方向V延伸的多个横向窄槽24。此处，轮胎中部C指的是从轮胎宽度方向上的两侧的横向花纹槽22的终端向轮胎赤道面延伸的区域。每个横向窄槽24均具有在胎面中终止的横向内侧端和向横向花纹槽22的末端开口的横向外侧端。此外，每个横向花纹槽22均具有延伸超过胎面边缘T的横向外侧端，从而允许朝轮胎的横向外侧排水。

此外，在轮胎的中部C，深赤道槽26被配置在轮胎赤道面CL上，从而沿轮胎的圆周方向延伸，与横向窄槽24交叉。深赤道槽26在其最深部的深度在横向花纹槽22的宽度的70％～110％的范围内。深赤道槽26的深度d在70mm～200mm的范围内。

如上所述，在施工车辆用轮胎10中，深赤道槽26被配置在轮胎赤道面上，沿轮胎的圆周方向延伸。这样，轮胎的行驶提供的气流能够到达处于高温的槽底部26B，从而实现高效的冷却。结果，能够有效地抑制由于负载轮胎转动而导致的胎面部18的温度上升，从而得到能够抑制如热剥离等轮胎问题的发生的施工车辆用轮胎10。

由于深赤道槽26的深度d在70mm～200mm的范围内，所以可以将深赤道槽26形成在实际的轮胎厚度的范围内，通过轮胎的行驶可以将气流提供给深赤道槽26的槽底部26B，从而提供明显的冷却效果。

此外，由于深赤道槽26在其最深部的深度在横向花纹槽22的宽度的70％～110％的范围内，所以由于深赤道槽26的设置，能够在不使如槽底裂纹等裂纹发展到最外层带束层部的情况下确保显著的冷却效果。

此处，深赤道槽26的宽度GW在5mm～20mm的范围内。由此，能够确保由于深赤道槽26的设置而带来的足够的冷却效果，抑制了因深赤道槽26的深度增加引起的耐磨性降低。

对于配置在轮胎中部C中的多个横向窄槽24，由于横向窄槽24的内侧端在胎面中终止，所以可以实现具有极佳的牵引性能的轮胎，抑制了接地区域的刚性的降低，提高了耐磨性。此外，还可以增加横向窄槽24的数量，或者将横向窄槽24配置在远离横向花纹槽22的、温度变得最高的位置，从而提供增强的散热性。

横向窄槽24的宽度SW被设定为位于4mm～20mm之间的范围内的值。由此，能够完全实现提高散热性的效果。

此外，除了深赤道槽26以外，在横跨轮胎赤道面CL的胎面宽度W的25％的区域中，轮胎的负比率在2％～8％的范围内。由此，产生的热量能够被有效地散发，而不用牺牲轮胎中部C的耐磨性。此处，胎面宽度W指的是轮胎宽度方向上的两侧的胎面边缘T之间的距离。

一般地，在施工车辆用轮胎中，如果高宽比超过90％，则带束层的张力增加，在胎面部中产生更多的热量。在根据第一实施方式的施工车辆用轮胎中，高宽比不大于90％。由此，可以在不降低轮胎中部C处的耐磨性的情况下有效地散发产生的热量。

此外，在第一实施方式中，参照TRA(轮胎和轮辋协会，The Tire and Rim Association，Inc.)的年鉴中限定的轮胎负载能力的对应表，将对应于最大速度的系数设定为不小于1.4的值。由此，相对于单位轮胎空气容积的负载值增加，在胎面部产生更多的热量，使得上述散热效果起到更重要的作用。

第二实施方式

下面将说明本发明的第二实施方式。与第一实施方式相比，在根据第二实施方式的施工车辆用轮胎中，没有形成横向窄槽24，而是在胎面部30中形成如图3所示的横向窄槽28。

各横向窄槽28的两端均连接到横向花纹槽22，并且各横向窄槽28均大致沿轮胎宽度方向在轮胎中部C中延伸。改变横向花纹槽22的位置，以使横向窄槽28的两端能够以上述形式连接到横向花纹槽22。

根据第二实施方式，可以进一步提高轮胎中部的散热效果，进一步提高接地部的刚性，并且进一步提高耐磨性。

第三实施方式

下面将说明本发明的第三实施方式。与第一实施方式相比，在根据第三实施方式的施工车辆用轮胎中，没有形成横向窄槽24，而是在胎面部32中形成如图4所示的横向窄槽34。

横向窄槽34被配置在轮胎中部C中，并且大致沿轮胎宽度方向延伸。各横向窄槽34均与深赤道槽26交叉，并且各横向窄槽34的两端均在胎面终止，而没有向横向花纹槽22开口。

这种配置可以实现能够极有效地满足用户对大牵引力的需求的施工车辆用轮胎。这是因为如果在轮胎上施加大牵引力，如第一实施方式那样，在横向窄槽被连接到横向花纹槽的情况下，横向窄槽和横向花纹槽趋于展现出不同的变形程度，使应力集中在交汇处，这可能导致裂纹形成。

第四实施方式

下面将说明本发明的第四实施方式。与第一实施方式相比，在根据第四实施方式的施工车辆用轮胎中，进一步提供了如图5所示的非赤道窄槽46，该非赤道窄槽46沿在轮胎圆周方向上连接横向花纹槽22的终端的两条直线在轮胎的圆周方向上延伸。非赤道窄槽46的深度被设定为在横向花纹槽22的深度的10％～25％的范围内的值。在这种情况下，各横向窄槽34的两端连接均到非赤道窄槽46。

根据第四实施方式，可以保持所需的耐侧滑性，同时抑制刚性在宽度方向上的降低。

第五实施方式

下面将说明本发明的第五实施方式。与第一实施方式相比，在根据第五实施方式的施工车辆用轮胎中，没有形成深赤道槽26，而是形成如图6的(A)至图6的(C)所示的深赤道槽58。

在第五实施方式中，深赤道槽58具有深度沿轮胎的圆周方向变化的槽底部。由此，在图6的(C)所示的剖视图中，横向窄槽24的轮胎圆周方向在两侧的槽壁27F、27R的高度在深赤道槽58的底部彼此不同。换句话说，对于被横向窄槽24彼此分开的各接地区域，深赤道槽58的底部具有倾斜。

这种配置使得可以有效地向横向窄槽24中供给气流，由于轮胎的转动允许气流沿深赤道槽58流动。因而，可以对轮胎中部C进行有效的空气冷却，抑制胎面部18的温度上升。适当地确定深赤道槽58的宽度和深度，使得在胎面部18中的发热很明显的从轮胎的全新阶段到使用初期阶段均能有效地抑制轮胎中部C中的温度上升。

如图6的(C)所示，在轮胎圆周方向上相互邻近的相邻的横向窄槽24之间的、与横向窄槽24连接的槽底面被形成为倾斜面59K。因而，位于由于轮胎的转动而被允许进入深赤道槽58的气流的流向P的下游侧的槽壁27R的高度大于位于上游侧的槽壁27F的高度，高度差为Δh。由此，撞击槽壁27R的气流可以容易地转入横向窄槽24，以更明显地达成上述效果。

此外，配置在轮胎中部C中的多个横向窄槽24具有在胎面内终止的横向内侧端。该配置通过抑制接地区域的刚性的降低，可以实现具有极佳的牵引性能和改善的耐磨性的轮胎。此外，通过增加横向窄槽24的数量或者将横向窄槽24配置在远离横向花纹槽22的、温度变成最高的位置，能够实现散热性的改善。

在第五实施方式中，参照槽底面由斜面形成的实例说明了深赤道槽58。然而，槽底面可以具有不同的形状。因而，如图7所示，例如，可以在轮胎赤道面上设置深赤道槽66，使得平的槽底面65与弯曲凸状的槽底面68被彼此交替地配置。此外，如图8所示，可以在轮胎赤道面上设置深赤道槽76，使得弯曲凹状的槽底面75和弯曲凸状的槽底面78被彼此交替地配置。利用这些变形，撞击槽壁27R的气流(如图7和图8所示)能够容易地转入横向窄槽24中。

性能评价试验

为了确认本发明的效果，发明人使用试验轮胎进行了性能评价，该试验轮胎包括根据第一实施方式的充气子午线轮胎10(下面称为“实施例轮胎”)以及比较例的充气子午线轮胎(下面称为“比较例轮胎”)。

与实施例轮胎相比，比较例轮胎是槽的尺寸改变的轮胎。比较例轮胎的明显区别在于没有实施例轮胎的深赤道槽26，在轮胎赤道面上形成比深赤道槽26深度小、宽度宽的浅赤道槽。与传统的没有形成有浅赤道槽的充气子午线轮胎相比，比较例轮胎为轮胎中部提供冷却效果。

实施例轮胎和比较例轮胎都具有相同的轮胎尺寸40.00R57。这些轮胎的尺寸数据如下表1所示(表1中的标记GW、d、D和SW请参照图2)。

表1

试验轮胎	比较例轮胎	实施例轮胎
			赤道槽宽度(GW)	40mm	14mm
赤道槽深度(d)	20mm	70mm
			横向花纹槽深度(D)	97mm	97mm
轮胎中部的负比率	5％	1.80％
			轮胎中部的横向窄槽宽度(SW)	14mm	14mm
温度(第一试验的结果)	(基准温度)	比比较例轮胎低7.8℃
			耐磨性指数(第二试验的结果)	100	101

在被安装到TRA标准轮辋、充气到标准内压并且承受标准负载后，对比较例轮胎和实施例轮胎进行两种试验。

此处，术语“标准轮辋”指的是对适用轮胎尺寸指定的常规轮辋，术语“标准负载”指的是用于适用尺寸和等级(rating)的最大负载，术语“标准内压”指的是与最大负载对应的气压，例如这些均在TRA年鉴2006(TRA Year Book 2006)中被定义。当根据轮胎的使用地或制造地而替代地可适用ETRTO标准时，条件遵循这种替代的标准。

在第一试验中，使试验轮胎行驶24小时，随后通过在轮胎的圆周方向上六个位置中预先形成的窄洞，将热电偶插入试验轮胎中，以测量最外层带束层部上方5mm位置处的温度，并且计算六个位置的平均温度。计算结果如表1所示。从表1中可以看出，实施例轮胎的平均温度比比较例轮胎的平均温度低7.8℃，这就意味着实施例轮胎的散热性更好。

在第二试验中，试验轮胎被安装到190吨的自动倾卸卡车上，以10km/h的基本恒定的速度行驶1000小时。而后，在胎面上沿宽度方向均分的8个位置进行残余槽测量，以计算行驶所需的厚度的平均值，作为磨耗量。此外，由行驶时间除磨耗量，以获得耐磨性的值。为了性能评价的目的，将比较例轮胎的评价值定义为指数100，计算实施例轮胎的相对评价值的指数。计算出的指数示出在表1中。应注意指数(耐磨指数)越高，性能越好。从表1中可以看出，实施例轮胎显示了较高的耐磨指数和更好的耐磨性。

虽然已参照特定实施方式对本发明进行了说明，但是仅借助于示例表示出这些实施方式。可以在不背离本发明的范围的情况下进行各种变型或变化。不必说，本发明的范围不受这些实施方式的限制。

Claims (7)

1.一种施工车辆用轮胎，其中，在轮胎中部的轮胎宽度方向两侧的胎肩区域中配置有多个横向花纹槽，所述轮胎中部包括：

多个横向窄槽，该横向窄槽大致沿轮胎宽度方向延伸并具有在胎面部终止的至少一端，以及

深赤道槽，该深赤道槽至少在轮胎赤道面沿轮胎的圆周方向延伸，所述深赤道槽的最深部的深度在所述横向花纹槽的深度的70％～110％的范围内；

所述多个横向窄槽与所述深赤道槽交叉；

在所述深赤道槽接触地面时，该深赤道槽因橡胶的压缩变形而封闭。

2.根据权利要求1所述的施工车辆用轮胎，其特征在于，所述深赤道槽的深度在70mm～200mm的范围内。

3.根据权利要求1或2所述的施工车辆用轮胎，其特征在于，所述深赤道槽的宽度在5mm～20mm的范围内。

4.根据权利要求1或2所述的施工车辆用轮胎，其特征在于，所述横向窄槽的宽度在4mm～20mm的范围内。

5.根据权利要求1或2所述的施工车辆用轮胎，其特征在于，所述施工车辆用轮胎还包括沿在轮胎圆周方向上连接所述横向花纹槽的终端的两条直线在轮胎圆周方向上延伸的非赤道周向槽。

6.根据权利要求1或2所述的施工车辆用轮胎，其特征在于，除了所述深赤道槽外，所述施工车辆用轮胎在横跨轮胎赤道面的胎面宽度的25％的区域中具有负比率，所述负比率在2％～8％的范围内。

7.根据权利要求1或2所述的施工车辆用轮胎，其特征在于，所述深赤道槽的深度沿轮胎圆周方向变化。

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