CN101595003B - 充气轮胎 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是提供一种通过嵌石对策延长操作寿命的充气轮胎。防嵌石用突起(28)被配置在中央主槽(20)的仅折曲部(24)的槽底，该中央主槽以锯齿形式折曲地被配置于胎面部(18)；连接相邻折曲部的直线部(26)的槽壁相对于胎面法线方向的角度比折曲部(24)的槽壁相对于胎面法线方向的角度大。这能够在未在直线部(26)设置防嵌石用突起的情况下将嵌石抑制成与传统轮胎相同的级别。因此，与传统轮胎相比，可以显著减少防嵌石用突起(28)的数量，以大幅减小在轮胎仍可用时在轮胎表面出现防嵌石用突起(28)的可能性。

Description

充气轮胎
技术领域
本发明涉及一种具有嵌石对策(stone trappingcountermeasure)的充气轮胎，更具体地，本发明涉及一种适于诸如卡车和公共汽车轮胎等重载轮胎的充气轮胎。
背景技术
充气轮胎在路面行驶时具有易于在胎面部周向槽(主槽)中嵌石(夹石)的趋势。由于嵌石，易于发生诸如损伤槽部或带束层等有害效果，因此嵌石对策是很重要的。
作为嵌石对策，例如专利文献1公开了一种轮胎，在该轮胎中，许多防嵌石用突起被设置在沿轮胎赤道面延伸的中央主槽的槽底，以排出任何嵌石。然而，该对策具有如下的问题：由于磨损的进行一部分防嵌石用突起出现在轮胎表面的轮胎经常会被判断为胎面部已经完全磨损的轮胎，因此尽管轮胎仍然可用，但是在早期阶段轮胎被弃用。
专利文献1：日本特开2001-30717号公报
发明内容
发明要解决的问题
本发明基于上述事实创作出，并且本发明的目的是提供一种通过嵌石对策而延长操作寿命的充气轮胎。
用于解决问题的方案
本发明人研究了一种结构，在该结构中，只要轮胎仍处于可用的状态，防嵌石用突起就不会出现在轮胎表面。在这方面，发明人将注意力关注于以下几点：
1)较宽的槽宽度和较窄的槽深度使得轮胎的磨损体积较小，从而使轮胎的操作寿命较短；
2)槽壁相对于胎面法线方向的角度(槽壁角度)较大使槽底面的曲率半径较小，从而产生更大的经常引起龟裂的应力集中；
3)防嵌石用突起传统地被配置在整个轮胎周向，使得当磨损发展到防嵌石用突起时，用户认为轮胎被磨损到达其操作寿命的末期；
4)在沿着轮胎周向以锯齿形状延伸的纵向花纹槽中，槽以锯齿形式折曲的折曲部经常嵌石，而直线部几乎不嵌石，并且中央主槽比胎肩主槽嵌石更频繁；以及
5)因此，即使调节槽宽度、槽深度和槽角度，石头仍然被嵌入，另外，将防嵌石用突起配置在整个轮胎周向关系到上面提到第3)点。
通过不断检讨，发明人发现能够通过将防嵌石用突起配置的区域限制到一定区域来实现上述目的，并且进一步进行实验来完成本发明。
本发明的第一方面是一种充气轮胎，在胎面部设置有以锯齿形式沿轮胎周向延伸的多个主槽，其特征在于，防嵌石用突起被设置在最靠近轮胎赤道面的至少一个主槽的仅折曲部的槽底，该折曲部以锯齿形式折曲，并且连接相邻折曲部的主槽部的槽壁相对于胎面法线方向的角度比所述折曲部的槽壁相对于所述胎面法线方向的角度大。
这里使用的术语“以锯齿形式沿轮胎周向延伸”是指槽沿轮胎周向延伸，同时相对于轮胎周向倾斜的槽部相继交替地改变它们的倾斜方向。
主槽部经常具有直线形状，但是不局限于直线形状，并且可以在概念上包括具有没有折曲部的弯曲形状的槽部。
这种，本发明的第一方面将上述主槽部的槽壁相对于胎面法线方向的角度设定为比折曲部的槽壁相对于胎面法线的角度大。因此，能够在未在上述主槽部设置防嵌石用突起的情况下将嵌石限制为与传统轮胎相同的级别，以与传统轮胎相比显著地减少防嵌石用突起的数量。因此，大幅减小在轮胎仍然可用时防嵌石用突起出现在轮胎表面的可能性。
应该注意的是，嵌石在靠近轮胎赤道面的主槽(中央主槽)发生的频率比在远离轮胎赤道面的主槽(胎肩主槽)发生的频率大。因此，通过将防嵌石用突起配置在最靠近轮胎赤道面的主槽的仅折曲部的槽底，可以使防嵌石用突起的配置数量最小化。
在本发明的第一方面中，将防嵌石用突起配置在最靠近轮胎赤道面的经常发生嵌石的至少一个主槽的仅折曲部的槽底。应力趋于集中的折曲部的槽壁相对于胎面法线方向的角度不如主槽部的槽壁相对于胎面法线方向的角度大，从而即使槽宽度不宽，槽底的曲率半径也不会过于小。因此，能够将折曲部的耐龟裂性(不可能引起龟裂性)维持为与传统轮胎的耐龟裂性相同的级别。
这种，本发明的第一方面能够显著减小在轮胎仍然处于可用状况时防嵌石用突起出现在轮胎表面的可能性，同时将耐龟裂性和抗嵌石性维持在与传统轮胎的耐龟裂性和抗嵌石性的相同的级别，以由此提供一种具有嵌石对策且延长操作寿命的充气轮胎。
从抑制主槽的壁面与防嵌石用突起之间嵌石的角度来看，防嵌石用突起的高度优选在主槽深度的5％到50％范围内。
在本发明的第二方面中，主槽部的槽壁相对于胎面法线方向的角度在15度至20度范围内。
当角度小于15度时，经常嵌石。当角度大于20度时，槽宽度具有趋于过大。通过本发明的第二方面，能够适度地增大上述主槽部的槽宽度，以抑制嵌石的发生。
在本发明的第三方面中，主槽部在胎面表面的槽宽度W与主槽部的槽深度h的比值W/h在0.8至1.2范围内。
当该比值小于0.8时，槽趋于过深。当该比值大于1.2时，槽宽度趋于过大。通过本发明的第三方面，能够将主槽部形成为抑制嵌石的形状。
在本发明的第四方面中，主槽部的槽壁相对于胎面法线方向的角度在从折曲部起沿主槽部的2.0mm的范围内变化。
这是因为，如果角度在2.0mm以上的范围内变化，经常发生嵌石的W/h的范围可能被扩大。通过本发明的第四方面，可以进一步抑制嵌石。
发明的效果
根据本发明，能够提供一种通过嵌石对策而延长操作寿命的充气轮胎。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施方式的充气轮胎的沿轮胎径向的剖面图。
图2是示出根据本发明的一个实施方式的充气轮胎的胎面花纹的展开平面图。
图3是沿图2的箭头3-3截取的剖面图。
图4是沿图2的箭头4-4截取的剖面图。
图5是沿图2的箭头5-5截取的剖面图。
图6是示出传统充气轮胎的一个示例的胎面花纹的平面图。
图7是示出传统充气轮胎的另一个示例的胎面花纹的平面图。
附图标记说明
10充气轮胎
18胎面部
20中央主槽(主槽)
22L胎肩主槽(主槽)
22R胎肩主槽(主槽)
24屈曲部(折曲部)
26直线部(主槽部)
28防嵌石用突起
26W槽壁
70中央主槽
76直线部(主槽部)
80中央主槽(主槽)
86直线部(主槽部)
CL轮胎赤道面
N胎面法线方向
θ1槽壁角度
θ2槽壁角度
W槽宽度
U轮胎周向
具体实施方式
下文中将说明本发明的实施方式。如图1所示，根据本发明的一个实施方式的充气轮胎10是卡车和公共汽车用轮胎，并具有胎体12。胎体12具有折返部(turn-up portion)12E，通过绕胎圈部11的胎圈芯11C卷折两端部而形成该折返部。
带束层14埋设在胎体12的胎冠部12C的径向外侧。设置有槽的胎面部18(还参考图2)被配置在带束层14的径向外侧。
如图2所示，中央主槽20和胎肩主槽22L、22R形成于胎面部18，该中央主槽20以锯齿形状沿轮胎周向U在轮胎赤道面CL上延伸，该胎肩主槽22L、22R被配置在轮胎宽度方向上的两侧并以锯齿形状沿轮胎周向U延伸，中央主槽20和胎肩主槽22L、22R形成作为轮胎的胎面花纹的所谓的“纵横混合花纹”(rib and lug pattern)。这三个主槽在胎面部18上限定了四个接地部列，即内侧接地部列30L、30R和外侧接地部列50L、50R。
在内侧接地部列30L，形成内侧横向花纹槽(lug groove)34L和外侧横向花纹槽38L，内侧横向花纹槽34L从在中央主槽侧由中央主槽20形成的折曲凹部32L开始延伸并且在接地部列中终止，外侧横向花纹槽38L从在胎肩主槽侧由胎肩主槽22L形成的折曲凹部36L开始延伸并且在接地部列中终止。类似地，在内侧接地部列30R，形成内侧横向花纹槽34R和外侧横向花纹槽38R，内侧横向花纹槽34R从在中央主槽侧由中央主槽20形成的折曲凹部32R开始延伸并且在接地部列中终止，外侧横向花纹槽38R从在胎肩主槽侧由胎肩主槽22R形成的折曲凹部36R开始延伸并且在接地部列中终止。
进一步地，在内侧接地部列30L，形成内侧第一刀槽44L、内侧第二刀槽46L和外侧刀槽48L，内侧第一刀槽44L从在中央主槽侧由中央主槽20形成的折曲凸部42L开始延伸并且在接地部列中终止，内侧第二刀槽46L从在中央主槽侧的折曲凹部32L附近开始延伸并且在接地部列中终止，外侧刀槽48L从折曲凹部36L开始延伸并且在接地部列中终止。类似地，在内侧接地部列30R，形成内侧第一刀槽44R、内侧第二刀槽46R和外侧刀槽48R，内侧第一刀槽44R从在中央主槽侧由中央主槽20形成的折曲凸部42R开始延伸并且在接地部列中终止，内侧第二刀槽46R从在中央主槽侧的折曲凹部32R附近开始延伸并且在接地部列中终止，外侧刀槽48R从折曲凹部36R开始延伸并且在接地部列中终止。
与轮胎周向U交叉的多个横向花纹槽52形成在外侧接地部列50L、50R中。各横向花纹槽52的宽度方向外侧端部延伸越过胎面端(tread end)T，从而能够将水排出到轮胎宽度方向外侧。在本说明书中，术语“胎面端”是指在将充气轮胎安装至JATMA YEAR BOOK(日本汽车轮胎制造商协会标准，2006年版)所规定的标准轮辋、填充与在JATMA YEAR BOOK中规定的适用规格和帘布层级的最大负荷能力(在内压-负荷能力对应表中以粗体字表示的负荷)对应的100％空气压(最大空气压)作为内压、然后施加最大负荷能力的条件下轮胎宽度方向上接地区最外部分。应该注意的是，在TRA标准或ETRTO标准在使用地或制造地有效时，上述限定遵循这种标准。
中央主槽20由以锯齿形状折曲的屈曲部(折曲部)24和用于连接沿轮胎周向U相邻的折曲部24的直线主槽部分(下文称为直线部)26构成。在本实施方式中，防嵌石用突起(排石器)28仅被设置在屈曲部24的槽底。与传统轮胎相比，这能显著地减少要设置的防嵌石用突起的数量，由此大幅降低在轮胎仍然可用时防嵌石用突起出现在轮胎表面上的可能性。
另外，在本实施例中，防嵌石用突起仅被设置在中央槽20的最有可能发生嵌石的屈曲部24以确保中央槽20的耐久性，而不将防嵌石用突起设置在胎肩主槽22L、22R中。因此，轮胎可以具有要设置的防嵌石用突起28的数量被最小化的构造，从而大幅降低在轮胎仍然可用时防嵌石用突起出现在轮胎表面上的可能性。这不会给用户带来早期磨损的印象并且可以改善轮胎被完全使用的用户印象。
应该注意的是，在本实施方式中防嵌石用突起28的高度J(参见图3)在中央槽20槽深度的5％至50％范围内。由此，石头很难被嵌在壁表面(图3中的槽壁24W)与防嵌石用突起28之间。
如图4和5中所示，直线部26的槽壁26W相对于胎面法线方向N的槽壁角度θ(图4中为θ1，图5中为θ2)沿直线部26(直线部的剖面)从屈曲部24的端部开始的2.0mm的范围D内逐渐变化(徐变)。也就是，角度θ从屈曲部24的端部逐渐增大。这使得很难使石被嵌在直线部的徐变部分和其相邻部分。应该注意的是，在本实施方式中，防嵌石用突起28的两端位于屈曲部24的两端部，从而槽壁角度θ从防嵌石用突起28的端部开始的2.0mm的范围内徐变。
此外，直线部26的槽壁26W相对于胎面法线方向N的槽壁角度θ在15度至18度的范围内，该角度比屈曲部24的槽壁24W相对于胎面法线方向N的槽壁角度α大。这适度增大了直线部26的槽宽度，以实现耐嵌石性(stone-trapping resistance)的进一步提高。
同时，屈曲部24具有易于发生应力集中的折线形状。然而，本实施方式使屈曲部24的槽壁24W相对于胎面法线方向N的槽壁角度α比直线部26的槽壁26W相对于胎面法线方向N的槽壁角度θ小，从而即使屈曲部24的槽宽度不被加宽，屈曲部24的槽底的曲率半径也不必很小。这赋予屈曲部24的槽底与传统轮胎等同级别的耐龟裂性。
另外，胎面表面的直线部26的槽宽度W与槽高度h的比值(W/h)在0.8至1.2范围内，这为直线部26提供了不太可能出现嵌石的形状。
防嵌石用突起28的两个端部利用例如所谓的单R(singleR)被圆角化，以生成很难产生例如碎裂(chipping)等损伤的形状。
<试验例：用于确认耐磨性效果的试验>
为了确认本发明的结果，本发明人制备了上述实施方式的充气轮胎10的一个实施例(下文中称为实施例轮胎)和两例传统例充气轮胎(下文中称为传统轮胎1和传统轮胎2)，并且还在场地试验中测量每个轮胎的磨耗量，以评价耐嵌石性和轮胎操作寿命。
在该试验中，如图6中所示，传统轮胎1具有不设防嵌石用突起28的中央主槽70，并且构成中央主槽70的直线部76的槽壁相对于胎面法线方向的角度(槽壁角度)比实施例轮胎的槽壁角度小。传统轮胎2与专利文献1中公开的充气轮胎相似。如图7所示，该充气轮胎在直线部具有防嵌石突起88，该防嵌石突起88以直线的方式沿着直线部86被配置在构成中央主槽80的直线部86的底部，并且直线部86的槽壁相对于胎面法线方向的角度(槽壁角度)比实施例轮胎的槽壁角度小。
应该注意的是，在实施例轮胎中，防嵌石用突起28具有沿着屈曲部24折曲的形状，并且尺寸被设置为从折曲的中心沿着槽向各个端部延伸L＝4mm。如图5所示，直线部26在长度方向中央部的槽形状如下：槽深度h∶槽宽度W等于5∶4，即W/h为0.8。
在该试验中，所有的轮胎都是卡车和公共汽车轮胎，并且具有11R22.5的轮胎规格。在该试验中，每个轮胎被安装在正规轮辋，然后被安装至车辆(2D4)的驱动轴，并被施加正规负荷和正规内压。这里使用的术语“正规轮辋”是指例如在JATMA出版的YEAR BOOK 2006版中规定的适用规格的标准轮辋，以及术语“正规负荷”和“正规内压”也是指在JATMA出版的YEAR BOOK 2006版中限定的适用规格和帘布层级的最大负荷能力和该最大负荷用的空气压。
然后，在恶劣的路面上驱动轮胎，并且对于安装在F轴上的轮胎测量嵌在中央主槽中的石头平均数量(平均嵌石数量)。
在该试验中，轮胎在车辆的安装位置是固定的，但是轮胎在试验车辆之间交换。测量总共执行五次，每次15,000km。结果在表1中示出。
表1
Figure G2007800507033D00101
(每15,000km进行一次测量)
从表1中可以看出，传统轮胎1五次测量的嵌石总数为44，传统轮胎2为0。然而，实施例轮胎的嵌石的总数为2，这证明了实施例轮胎与传统轮胎2具有相同级别的耐嵌石性。
<试验例2>
本发明人还将各实施例轮胎、传统轮胎1和传统轮胎2安装在正规轮辋，然后安装在车辆(2D4)的驱动轴，并施加正规负荷和正规内压。然后，将轮胎投入实际使用，并且当用户断定轮胎赤道面CL的橡胶部完全磨损时，测量胎肩主槽的剩余槽深度。在该试验中，轮胎在车辆的安装位置也固定，但是轮胎在试验车辆之间交换。执行测量五次，并且以测量的平均值作为剩余槽深度。轮胎的剩余槽深度在表2中示出。
表2
  胎肩主槽的剩余槽深度
  传统轮胎1   2.1mm
  传统轮胎2   5.0mm
  实施例轮胎   2.9mm
从表2中可以看出，在传统轮胎1中胎肩主槽22L、22R(参见图6)的剩余槽深度为2.1mm，而在传统轮胎2中胎肩主槽22L、22R(参见图7)的剩余槽深度为5.0mm。然而，在实施例轮胎中胎肩主槽22L、22R的剩余槽深度为2.9mm。因此，实施例轮胎一直被使用到剩余槽深度变为与传统轮胎1的剩余槽深度相同级别为止，这证明了实施例轮胎的操作寿命比传统轮胎2的操作寿命更长。
应该注意的是，本实施方式仅在中央主槽20的屈曲部24中设置防嵌石用突起28，但是防嵌石用突起可以被设置于胎肩主槽22L、22R，并且可以以已经说明的中央主槽22一致的方式调整它们的槽壁角度。
尽管已经参考优选实施方式对本发明进行了如上说明，但是，显而易见的是实施方式只是示例，并且在不背离本发明的主旨的前提下，可以进行各种变型。无需赘言，本发明的范围不限于上述实施方式。

Claims (5)

1.一种充气轮胎，在胎面部设置有以锯齿形式沿轮胎周向延伸的多个主槽，其特征在于，防嵌石用突起被设置在最靠近轮胎赤道面的至少一个主槽的仅折曲部的槽底，该折曲部以锯齿形式折曲，并且主槽的连接相邻折曲部的部分、即主槽部的槽壁相对于胎面法线方向的角度比所述折曲部的槽壁相对于所述胎面法线方向的角度大。
2.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，所述主槽部的槽壁相对于所述胎面法线方向的角度在15度至20度范围内。
3.根据权利要求1或2所述的充气轮胎，其特征在于，所述主槽部在胎面表面的槽宽度(W)与所述主槽部的槽深度(h)的比值(W/h)在0.8至1.2范围内。
4.根据权利要求1或2所述的充气轮胎，其特征在于，所述主槽部的槽壁相对于所述胎面法线方向的角度沿所述主槽部从所述折曲部的端部开始的2.0mm的范围内逐渐变化。
5.根据权利要求3所述的充气轮胎，其特征在于，所述主槽部的槽壁相对于所述胎面法线方向的角度沿所述主槽部从所述折曲部的端部开始的2.0mm的范围内逐渐变化。
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