CN101959702A - 无钉防滑轮胎 - Google Patents

Abstract

本发明旨在提供一种能够提高直线行驶稳定性的具有低胎面刚度的无钉防滑轮胎。在无钉防滑轮胎(10)被安装在预定的轮辋(11)上并且轮胎内被充入预定的内压的情况下，在轮胎的经过中心轴线的剖面中，假设距离A是沿着轮胎径向从囊环被分开的位置到获得最大轮胎宽度的位置测得的，并且距离B是沿着轮胎径向从囊环被分开的位置到胎面环被分开的位置测得的，轮胎的侧部形状系数被定义为比值A/B，在轮胎被安装在车辆上的状态下，设置在车辆宽度方向外侧的宽度方向半部的侧部形状系数在0.52至0.55之间，并且设置在车辆宽度方向内侧的宽度方向半部的侧部形状系数在0.45至0.5之间；或者设置在车辆安装外侧的宽度方向半部的侧部形状系数在0.5至0.55之间，并且设置在车辆安装内侧的宽度方向半部的侧部形状系数在0.45至0.48之间。

Description

无钉防滑轮胎

技术领域

本发明涉及一种将安装到车辆的用于在冰雪路面上行驶的无钉防滑轮胎，尤其涉及一种能够提高直线行驶稳定性的无钉防滑轮胎。

背景技术

为了在保持干路面上的运行性能的同时提高冰雪路面上的驾驶性能，无钉防滑轮胎设置有多道刀槽和/或由非常软的橡胶制成以抑制胎面刚度(tread rigidity)(参见JP2007176417A)。

发明内容

然而，由于低胎面刚度，无钉防滑轮胎不具有足够的直线行驶稳定性，因此需要改进。但是，如果将胎面刚度提升为较高，又不能实现冰雪路面上所需的运行性能。

本发明针对这些缺陷，旨在提供一种能够提高直线行驶稳定性的具有低胎面刚度的无钉防滑轮胎。

为了实现上述目的，在轮胎被安装于车辆的情况下，根据本发明的无钉防滑轮胎包括车辆宽度方向上的内半部和外半部，其中以使内半部和外半部的截面形状具有给定范围内的不对称度的方式形成内半部和外半部的截面形状。这样的不对称轮胎已知为夏季轮胎，但是作为无钉防滑轮胎还未实现。对于无钉防滑轮胎来说需要冰雪路面上的高的运行性能，因此冬季轮胎的弹性模量显著低于夏季轮胎的弹性模量。因此，无钉防滑轮胎难以采用应用于夏季轮胎的非对称方法。于是，本发明的目的在于提供一种能够提高直线行驶稳定性并且对具有显著低的胎面刚度的无钉防滑轮胎来说更优的不对称方法。

<1>根据本发明的无钉防滑轮胎，其特征在于，在轮胎被安装在预定的轮辋上并且向轮胎中充入预定的内压的条件下，在经过中心轴线的截面中，假设距离A是沿着轮胎径向从囊环(bladder ring)被分开的位置到获得最大轮胎宽度的位置测得的，并且距离B是沿着轮胎径向从囊环被分开的位置到胎面环(tread ring)被分开的位置测得的，轮胎的侧部形状系数被定义为比值A/B，在轮胎被安装在车辆上的状态下，设置在车辆宽度方向外侧(下文中称为“车辆安装外侧”)的宽度方向半部的侧部形状系数在0.52至0.55之间，并且设置在车辆宽度方向内侧(下文中称为“车辆安装内侧”)的宽度方向半部的侧部形状系数在0.45至0.5之间；或者设置在车辆安装外侧的宽度方向半部的侧部形状系数在0.5至0.55之间，并且设置在车辆安装内侧的宽度方向半部的侧部形状系数在0.45至0.48之间。

<2>在<1>中所述的无钉防滑轮胎中，优选车辆安装外侧的宽度方向半部的沿着轮胎内表面的周向长度较长，车辆安装内侧的宽度方向半部的沿着轮胎内表面的周向长度较短，并且两个周向长度之差不大于2％。

<3>在<1>或<2>中所述的无钉防滑轮胎中，优选由式(1)表示的侧部形状不对称度X和由式(2)表示的接地形状不对称度Y满足由式(3)表示的关系：

$X=\frac{\mathrm{Xd}-\mathrm{Xc}}{2}---\left(1\right)$

$T=\frac{C-D}{C+D}---\left(2\right)$

$0.7\&le;\left|\frac{Y-0.045}{X}\right|\&le;1.0---\left(3\right)$

其中，Xd是车辆安装外侧的侧部形状系数，Xc是车辆安装内侧的侧部形状系数，C和D分别是车辆安装内侧和车辆安装外侧的轮胎接地面的接地长度，该接地长度是在当预定的内压和预定的负载被施加于轮胎时，轮胎以-0.5度的外倾角接触地面的情况下，在与接地面的宽度中心距离接地宽度的40％的位置测得的。

根据<1>中所述的轮胎，侧部形状不对称度X在1.0％至5.0％之间，因此如下文中所具体说明的，能够提高直线行驶稳定性而不引起偏磨损。

根据<2>中所述的轮胎，车辆安装外侧的宽度方向半部的沿着轮胎内表面的周向长度较长，而车辆安装内侧的宽度方向半部的沿着轮胎内表面的周向长度较短，因此如下文中所具体说明的，能够进一步提高直线行驶稳定性。另外，车辆安装内侧和车辆安装外侧的周向长度之差不大于2％，因此接地性能和转向力至路面的传递性能二者可以彼此兼容。车辆安装外侧的更长的周向长度可能降低转向力至路面的传递性能。

根据<3>中所述的轮胎，在式(3)中被定义为(Y-0.045)/X的胎面刚度系数Z在0.7至1.0之间。因此如下文中所具体说明的，冰雪性能和直线行驶稳定性都能够被确保。

附图说明

图1是根据本发明的轮胎的宽度方向剖视图；

图2示出了具有对称胎侧形状的轮胎的接地形状；

图3示出了具有不对称胎侧形状的轮胎的接地形状。

附图标记说明

1  胎圈部

2  胎侧部

3  胎面部

4  子午线胎体

5  胎圈芯

10 无钉防滑轮胎

具体实施方式

图1是根据本发明的实施方式的无钉防滑轮胎的在轮胎被安装于预定的轮辋11并且被充入预定的内压的情况下沿经过中心轴线的剖面截取的剖视图。无钉防滑轮胎10具有：一对胎圈部1；一对胎侧部2，其设置在一对胎圈部1的径向外侧；以及胎面部3，其设置成跨接在一对胎侧部2之间。各胎圈部1均设置有胎圈芯5。子午线胎体4在一对胎圈芯5之间延伸，并且子午线胎体4的侧部绕各胎圈芯5卷起以将子午线胎体4固定至胎圈芯5。

根据本发明的无钉防滑轮胎10的特征在于，在轮胎被安装于预定的轮辋11并且轮胎中被充入预定的内压的情况下，在经过中心轴线的剖面中，在轮胎被安装于车辆的情况下车辆宽度方向上的内胎侧部和外胎侧部具有相互不同的形状。特别地，假设距离Ao和Ai是沿着轮胎径向方向从囊环被分开的位置到获得最大轮胎宽度的位置Po、Pi测得的，并且距离Bo和Bi是沿着轮胎径向方向从囊环被分开的位置到胎面环被分开的位置测得的，轮胎的侧部形状(side-shape)系数被定义为比值Ao/Bo和Ai/Bi，则设置在车辆安装外侧的宽度方向半部的侧部形状系数Ao/Bo在0.52至0.55之间，并且设置在车辆安装内侧的宽度方向半部的侧部形状系数Ai/Bi在0.45至0.5之间；或者设置在车辆安装外侧的宽度方向半部的侧部形状系数Ao/Bo在0.5至0.55之间，并且设置在车辆安装内侧的宽度方向半部的侧部形状系数Ai/Bi在0.45至0.48之间。

假设Xd(＝Ao/Bo)是车辆安装外侧的侧部形状系数，Xc(＝Ai/Bi)是车辆安装内侧的侧部形状系数，由式(1)表示的侧部不对称度X可以用作表示胎侧部的形状的不对称度的因子。当Xd为0.55且Xc为0.45时，侧部不对称度X为0.05；当Xd为0.5且Xc为0.48时，侧部不对称度X为0.01；当Xd为0.52且Xc为0.5时，侧部不对称度X为0.01，因此根据本发明的轮胎的侧部不对称度X应该在0.01至0.05之间。

应注意，Po代表在车辆安装外侧获得最大轮胎宽度Wt的点，Pi代表在车辆安装内侧获得最大轮胎宽度Wt的点。

以如下的方式定义上述预定的内压和轮辋。即，预定的内压是指与可适用规格的预定负载对应并且在预定的工业标准中规定的气压，而预定的轮辋是指同一工业标准中规定的可适用规格的标准轮辋(或“适用轮辋”、“推荐轮辋”)。上述预定负载是指同一工业标准中规定的可适用规格的单个车轮的最大负载(最大负载能力)。

关于上述工业标准，在制造轮胎或使用轮胎的各个地域都设立了有效标准。这些标准的示例有美国的“轮胎和轮辋协会年鉴(The Tire and Rim Association Inc.Year Book)”(包括设计指南)、欧洲的“欧洲轮胎和轮辋技术组织标准手册(TheEuropean Tyre and Rim Technical Organisation StandardsManual)”、以及日本的由日本自动车轮胎制造商协会(JapanAutomobile Tyre Manufacturer Association)编写的“JATMA年鉴”。

这里使用的术语轮胎的“宽度方向半部”是指由平面CL限定的左半部或右半部，其中平面CL在轮胎被安装至车辆并且轮胎被充入预定的内压的情况下经过轮辋的宽度中心并且与轮胎的旋转中心轴线垂直。

这里使用的术语“囊环被分开的位置”是指轮胎表面上的与囊环和构成硫化轮胎用的硫化模的侧模二者之间的边界对应的位置。由于该边界，形成了沿着圆周方向延伸的微小突起。

这里使用的术语“胎面环被分开的位置”是指轮胎表面上的与胎面环和构成硫化轮胎用的硫化模的侧模二者之间的边界对应的位置。由于该边界，形成了沿着圆周方向延伸的微小突起。

接着，将讨论根据本发明的无钉防滑轮胎10的操作。通常，当轮胎被安装于车辆时，轮胎以下述方式倾斜：轮胎的与路面接触的下部朝向车辆的外侧而轮胎的上部朝向车辆的内侧，以确保直线行驶稳定性。当从车辆的前侧观察时，轮胎在车辆上呈八字形姿态，即，轮胎具有所谓的负的外倾角。

当侧部不对称度为零的轮胎、即车辆安装内侧的胎侧部的形状与车辆安装外侧的胎侧部的形状对称的轮胎被如上所述地以负的外倾角安装时，接触压力的分布如图2所示。以轮胎的接地面的中心轴线为界，车辆安装内侧的区域具有较大的接触压力和较长的接触长度，而车辆安装外侧的区域具有较小的接触压力和较短的接触长度。

只要在保持对称的接地形状的情况下驱动轮胎，在各轮胎上就不会产生横向力，因此即使车辆上的右轮胎和左轮胎之间的负载平衡由于来自路面的噪声输入力(noise input force)而改变，也不会产生使车辆发生横向位移的力。然而，当具有上述不对称接地形状的轮胎被驱动时，在各轮胎上产生横向力。在右轮胎和左轮胎上产生的横向力彼此抵消以维持车辆的直线行驶稳定性。在该情况下，从路面输入到右轮胎或左轮胎的噪声破坏了右轮胎的横向力和左轮胎的横向力之间的平衡，因此横向力易于发生在车辆上。

因此，为了提高直线行驶稳定性，必须提高右接地形状和左接地形状相对于轮胎的接地面的宽度方向上的中心线的对称性。鉴于该事实完成了本发明，并且本发明采用了如下方法以用于提高右接地形状和左接地形状之间的对称性：车辆安装外侧的半部的刚度小于车辆安装内侧的半部的刚度，以使车辆安装外侧的胎面半部比车辆安装内侧的胎面半部更加突出。

使右胎面半部和左胎面半部的突出量有差别的第一种方法如下。在施加预定的内压及预定的负载的条件下，轮胎以-0.5度的外倾角接触路面，如图2所示。在与接地面的宽度中心线L距离40％接地宽度的位置处测量车辆安装内侧的接地长度C和车辆安装外侧的接地长度D，并且根据式(2)获得接地形状不对称度Y。如果侧部形状不对称度X在无负载作用在轮胎上的情况下是零，那么接地形状不对称度Y在负的外倾角以及负载作用在轮胎上的情况下变得极大。相反地，在本发明中，轮胎的胎侧部在无负载作用到轮胎上的情况下具有不对称的形状，使得车辆安装外侧的侧部形状系数Xd大于车辆安装内侧的侧部形状系数Xc。因此，如图3所示，可以抑制接地形状不对称度Y以提高直线行驶稳定性。

换句话说，第一种方法通过增大车辆安装外侧的半部的侧部形状系数来降低车辆安装外侧的半部的刚度。该机理将在下文中讨论。即，如图1所示，具有大的侧部形状系数的车辆安装外侧的半部具有比车辆安装内侧的半部的肩部曲率半径Ri小的肩部曲率半径Ro。假设子午线胎体4承受大部分的轮胎内压P，那么由表示薄圆筒上的周向应力的式(4)给出的周向应力T作用在厚度为t且曲率半径为R的子午线胎体4上。因此，具有较大曲率半径的车辆安装内侧的半部具有较大的周向应力T，而具有较小曲率半径的车辆安装外侧的半部具有较小的周向应力T。

$T=P\&CenterDot;\frac{R}{t}---\left(4\right)$

这样，根据第一种方法，可以通过使车辆安装外侧的侧部形状系数Xd大于车辆安装内侧的侧部形状系数Xc来减小车辆安装外侧的半部的子午线胎体4的周向应力T。结果，可以降低车辆安装外侧的整个半部的刚度，以使车辆安装外侧的半部的胎面部比车辆安装内侧的半部的胎面部更突出。

应注意，在表示接地形状不对称度Y的式(2)中，C和D被分别定义为轮胎在车辆安装内侧和车辆安装外侧的接地面的接地长度，并且C和D是在一定条件下在与接地面的宽度中心M距离整个接地宽度W的40％的位置处测量的。如果这两个长度相同，那么接地面的不对称度为零。

如上所述，通过优化侧部形状系数Xd、Xc可以提高直线行驶稳定性。无钉防滑轮胎的优选的侧部形状系数Xd、Xc的具体范围为：车辆安装外侧的侧部形状系数Xd为0.52～0.55，并且车辆安装内侧的侧部形状系数Xc为0.45～0.5；或者车辆安装外侧的侧部形状系数Xd为0.5～0.55，并且车辆安装内侧的侧部形状系数Xc为0.45～0.48。在Xd小于0.52并且Xc大于0.5，或者Xd小于0.5并且Xc大于0.48的情况下，侧部形状不对称度X太小，不能提高直线行驶稳定性。另一方面，在Xd大于0.55或Xc小于0.45的情况下，侧部形状不对称度X太大，使得接地形状不对称度Y变大，这导致直线行驶稳定性劣化并且易于引起偏磨损。

在以上说明中，优选的用于抑制接地形状不对称度Y以提高接地形状对称性的侧部形状不对称度X很大程度上取决于胎面刚度。因此，具有大的胎面刚度的夏季轮胎的侧部形状不对称度X不适用于应当抑制胎面刚度以确保冰雪性能的无钉防滑轮胎。另外，在无钉防滑轮胎中，考虑到直线行驶稳定性仅仅由于胎面刚度低而可能劣化的事实，需要优化侧部形状不对称度X。由于这些因素，无钉防滑轮胎的不对称性优化要远复杂于夏季轮胎的不对称性优化。

如上所述，无钉防滑轮胎的胎面刚度需要足以确保冰雪性能。接地形状不对称度Y与侧部形状不对称度X之间的关系很大程度上依赖于胎面刚度，这允许无钉防滑轮胎的胎面刚度被设定在优选的范围内。更具体地，实验精确地代表胎面刚度刚度并在式(3)中被定义为(Y-0.045)/X的刚度系数Z优选地在0.7至1.0之间。应注意，X和Y代表上述的侧部形状不对称度和接地形状不对称度。

使右胎面半部和左胎面半部的突出量有差别的第二种方法如下。在无钉防滑轮胎10中，将车辆安装外侧的半部的沿着轮胎内表面的周向长度L2(见图1)设定为比车辆安装内侧的半部的沿着轮胎内表面的周向长度L1(见图1)大。该构造能够使车辆安装外侧的半部的胎面部比车辆安装内侧的半部的胎面部更突出，这是更加优选的。这是因为较长的周向长度使该半部具有抵抗沿轮胎径向作用的负载的较软的弹簧特性。这样，通过使车辆安装外侧的半部的沿着轮胎内表面的周向长度L2大于车辆安装内侧的半部的沿着轮胎内表面的周向长度L1，可以降低车辆安装外侧的半部的刚度，结果，其胎面部可以比车辆安装内侧的半部的胎面部更加突出。但是，L1和L2之间的较大的差值将在轮胎宽度方向和周向上产生较软的弹簧特性，从而降低转向传递能力。因此，该差值优选为2％以下。

实施例

实验性地制备仅在侧部形状不对称度X上有区别的无钉防滑轮胎，并且利用安装在实际车辆上的轮胎来评价轮胎的接地形状不对称度Y和各种运动性能。轮胎的规格和评价结果见表1。实验性地制备的轮胎具有195/65R15的轮胎规格。

当轮胎被安装在车辆上时，无钉防滑轮胎被安装在规格为6J的轮辋上，并且在轮胎中充入200kPa的预定内压。

在所施加的负载为4.71N并且外倾角为-0.5度的条件下，根据定义测量接地形状不对称度Y。

在具有上述规格的轮胎被安装在后轮驱动的车辆上并且施加负载之后，进行实际车辆的评价，其中该负载为施加在副驾驶席上的相当于一名乘客的60kg的重量。为了评价耐偏磨损性，轮胎以上述外倾角在鼓式试验机上被以80km/h的速度驱动，在行驶400km后测量车辆安装内侧的磨损量。在将比较例的磨损量设定为100的情况下，结果以指数值表示。指数值越大意味着磨损量越大，从而耐偏磨损性越差。

在干路面和雪路面上的驾驶性能由驾驶员根据转弯时车辆行为的准确性和响应速度用十分制来全面评价。

在干路面和雪路面上的直线行驶稳定性由驾驶员根据车辆在直道上的稳定性和轻微转向时的响应速度用十分制来全面评价。

利用配备有防抱死制动系统的车辆通过测量在全制动应用的情况下从40km/h的速度制动的制动距离来评价雪路面上的制动性能。在将比较例的结果设定为100的情况下，结果以指数值表示。指数值越大，制动性能越好。

表1

Claims (3)

1.一种无钉防滑轮胎，其特征在于，在轮胎被安装在预定的轮辋上并且轮胎内被充入预定的内压的情况下，在经过中心轴线的截面中，假设距离A是沿着轮胎径向从囊环被分开的位置到获得最大轮胎宽度的位置测得的，并且距离B是沿着轮胎径向从囊环被分开的位置到胎面环被分开的位置测得的，轮胎的侧部形状系数被定义为比值A/B，在轮胎被安装在车辆上的状态下，设置在被称为车辆安装外侧的车辆宽度方向外侧的宽度方向半部的侧部形状系数在0.52至0.55之间，并且设置在被称为车辆安装内侧的车辆宽度方向内侧的宽度方向半部的侧部形状系数在0.45至0.5之间；或者设置在所述车辆安装外侧的宽度方向半部的侧部形状系数在0.5至0.55之间，并且设置在所述车辆安装内侧的宽度方向半部的侧部形状系数在0.45至0.48之间。

2.根据权利要求1所述的无钉防滑轮胎，其特征在于，所述车辆安装外侧的宽度方向半部的沿着轮胎内表面的周向长度较长，所述车辆安装内侧的宽度方向半部的沿着轮胎内表面的周向长度较短，并且所述两个周向长度之差不大于2％。

3.根据权利要求1或2所述的无钉防滑轮胎，其特征在于，由式(1)表示的侧部形状不对称度X和由式(2)表示的接地形状不对称度Y满足由式(3)表示的关系：

$X=\frac{\mathrm{Xd}-\mathrm{Xc}}{2}---\left(1\right)$

$T=\frac{C-D}{C+D}---\left(2\right)$

$0.7\&le;\left|\frac{Y-0.045}{X}\right|\&le;1.0---\left(3\right)$

其中，Xd是所述车辆安装外侧的侧部形状系数，Xc是所述车辆安装内侧的侧部形状系数，C和D分别是所述车辆安装内侧和所述车辆安装外侧的轮胎接地面的接地长度，所述接地长度是在当预定的内压和预定的负载被施加于轮胎时，轮胎以-0.5度的外倾角接触地面的情况下，在与接地面的宽度中心距离接地宽度的40％的位置测得的。

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