CN102131658B - 无钉防滑轮胎 - Google Patents

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Abstract

提供一种能够在冰雪上行驶时获得高水平的牵引性能和操纵稳定性两者的无钉防滑轮胎。胎面表面(10)以如下的方式布置在无钉防滑轮胎上：在各花纹块列(2A、2B、2C、2D)内沿轴线方向延伸的横向槽(3A、3B、3C、3D、5)中，开口到与设有该横向槽的花纹块列相邻的至少一个笔直周向槽(1、1A、1B)的横向槽(3A、3B、3C、3D)的轴向长度被称为槽边缘分量，内侧胎面表面(IN)上的槽边缘分量的总长度与外侧胎面表面(OUT)上的槽边缘分量的总长度的比为1.03～1.3，以及外侧胎面表面(OUT)的负比率与内侧胎面表面(IN)的负比率的比为0.85～1.0。

Description

无钉防滑轮胎
技术领域
本发明涉及一种无钉防滑轮胎，其在胎面表面(treadsurface)上具有胎面表面端和沿周向笔直延伸的多个笔直周向槽(straight circumferential groove)，由此限定由沿周向配置的多个花纹块形成的花纹块列，本发明特别地涉及在保持在冰雪上行驶所必需的牵引性能的同时具有改善的操纵稳定性的无钉防滑轮胎。
背景技术
无钉防滑轮胎在冰雪上行驶时需要在保持牵引性能和制动性能的同时具有高的排水性能。已知一种具有如下的胎面花纹的无钉防滑轮胎：由沿周向配置的花纹块形成的多个花纹块列沿轮胎的宽度方向被布置。然而，除上述性能之外，对于无钉防滑轮胎来说，在冰雪和干燥路面上行驶时具有改善的操纵稳定性也是重要的。为了获得所有上述性能，还提案了在轮胎被安装到车辆的姿势下与车辆内侧对应的内侧胎面表面与外侧胎面表面具有不同的花纹和不同的功能的非对称轮胎(例如，见专利文件1)。
参考文献
专利文件
专利文件1：日本特开平11～321240号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，传统的非对称轮胎在内侧胎面表面和外侧胎面表面上不具有足够优化的特性，因此，在冰雪上行驶时不能同时充分地获得牵引性能和操纵稳定性两者。
鉴于上述问题做出了本发明，并且本发明的目的是提供一种在冰雪上行驶时能够获得高水平的牵引性能和操纵稳定性两者的无钉防滑轮胎。
用于解决问题的方案
本发明提供一种无钉防滑轮胎，其在胎面表面上具有胎面表面端和沿周向笔直延伸的多个笔直周向槽，由此限定由沿周向配置的多个花纹块形成的花纹块列，所述胎面表面被所述笔直周向槽中的最宽的笔直周向槽划分成如下两部分：在所述轮胎被安装到车辆的状态下位于车辆内侧的内侧胎面表面和在所述轮胎被安装到车辆的状态下位于车辆外侧的外侧胎面表面，其中，在各所述花纹块列内沿所述轮胎的轴线方向延伸的横向槽中，当开口到与设有所述横向槽的所述花纹块列相邻的至少一个笔直周向槽的所述横向槽的轴向长度被称为槽边缘分量时，所述内侧胎面表面上的所述槽边缘分量的总长度与所述外侧胎面表面上的所述槽边缘分量的总长度的比(A)为1.03～1.3，以及所述外侧胎面表面的负比率与所述内侧胎面表面的负比率的比(B)为0.85～1.0。
在本发明中，优选地，所述外侧胎面表面的负比率与所述内侧胎面表面的负比率的比为0.97以下。
发明的效果
根据本发明，通过将内侧胎面表面上的槽边缘分量的总长度与外侧胎面表面上的槽边缘分量的总长度的比(A)设定在1.03～1.3的范围，并且将外侧胎面表面的负比率与内侧胎面表面的负比率的比(B)设定在0.85～1.0的范围，可以在冰雪上行驶时获得高水平的牵引性能和操纵稳定性两者。
槽边缘分量是利用花纹块的边缘产生牵引的分量，并且存在于接地面内的槽的轴向分量的长度越长，由边缘效应产生的牵引力越大。但是，过大的槽边缘分量致使各花纹块的尺寸不期望地变小，从而使花纹块的刚性劣化并且发生花纹块倒塌现象，这不利地减小牵引力。
通过使内侧胎面表面的槽边缘分量的总长度比外侧胎面表面的槽边缘分量的总长度长，可以改善牵引性能，这是因为与外侧胎面表面的特性相比，内侧胎面表面的特性对牵引性能的影响更大。但是，在内侧和外侧之间的差异过大的情况下，由于上述花纹块的倒塌，牵引劣化。更具体地，必须将槽边缘分量的总长度的比(A)设定在1.03～1.3的范围，并且当比(A)小于1.03或大于1.3时，不能在冰雪上行驶时获得足够的牵引。
负比率影响胎面表面的花纹的刚性。通过将负比率设定得较小，能够获得在转向时花纹块在大的输入力的作用下不发生变形的足够耐力，这改善了操纵稳定性。
因为在如转向时的响应性和进行曲线行驶时的耐性等操纵稳定性方面，与内侧胎面表面的特性相比，外侧胎面表面的特性占主导，所以能够通过将外侧的负比率设定为比内侧的负比率小来改善操纵稳定性。更具体地，必须将负比率的比(B)设定为1.0以下，并且当负比率的比(B)超过1.0时，不能获得足够的操纵稳定性。优选地，负比率的比(B)为0.97以下，并且当比(B)超过0.97时，改善操纵稳定性的效果降低。
但是，当比(B)过高时，槽的量减小，这使牵引性能和抑制打滑的性能劣化。因此，必须将比(B)设定为0.85以上，并且当比(B)小于0.85时，影响牵引性能。
附图说明
图1是示出根据本发明的无钉防滑轮胎的胎面表面的展开图。
具体实施方式
以下将参照附图说明根据本发明的实施方式的无钉防滑轮胎。图1是示出该无钉防滑轮胎的已经被展开的胎面表面的展开图。在胎面表面10上，形成沿周向(Y方向)笔直延伸的多个笔直周向槽1、1A、1B，并且由笔直周向槽1、1A、1B和位于胎面表面的两侧的胎面表面端11、12限定花纹块列2A、2B、2C、2D。
胎面表面10沿轮胎轴线方向被笔直周向槽1、1A、1B中槽宽最宽的主槽1划分成具有彼此不同的功能的两部分。在本说明书中，在轮胎被安装到车辆的状态下，位于内侧、即位于车辆中央侧的胎面部被称为内侧胎面表面IN，并且位于车辆外侧的胎面部被称为外侧胎面表面OUT。
在本说明书中，胎面表面是指轮胎的在轮胎与规定轮辋组装并且将规定的静态负荷施加到以规定内压充气的轮胎的条件下，通过沿周向绕胎面的接地部分中的最宽的部分一周所获得的部分。下面将说明本说明书中的规定负荷、规定内压和规定轮辋。
更具体地，规定负荷是指规定的工业标准中指定的具有适用规格的单个车轮的最大负荷(最大负荷能力)；规定内压是指与所述工业标准中指定的具有适用规格的单个车轮的最大负荷(最大负荷能力)对应的充气压力；以及规定轮辋是指所述规定的工业标准中指定的具有适用规格的标准轮辋(或“核准轮辋”、“推荐轮辋”)。所述工业标准是在制造或使用轮胎的地域有效的工业标准，这些工业标准例如在美国的“The Tire and RimAssociation Inc.Year Book”(轮胎和轮辋协会年鉴)(包括设计指南)、欧洲的“The European Tyre and Rim TechnicalOrganization Standards Manual”(欧洲轮胎和轮辋技术组织的标准手册)以及日本的由日本汽车轮胎制造者协会制定的“JATMAYEAR BOOK”(日本汽车轮胎制造者协会年鉴)中指定。
沿周向笔直延伸的笔直周向槽被限定成使得在存在与轮胎轴线垂直并且在整个圆周上不横断陆部地与周向槽交叉的平面的情况下，该周向槽是笔直周向槽。例如，在图1中，以曲折的方式(in a zigzag manner)沿周向延伸的周向槽4(在笔直周向槽1和1B之间延伸)不是笔直周向槽，因为与轮胎轴线垂直的任意平面P不在整个圆周上与该周向槽交叉。相反地，在槽的边缘或槽宽的中心线以略蛇行的方式沿周向延伸、并且存在与轮胎轴线垂直且在整个圆周上与该周向槽交叉的平面的情况下，该周向槽是笔直周向槽。如从下述说明中可清楚地理解的那样，因为笔直周向槽与排水性能密切相关，并且笔直周向槽与其它周向槽相比具有格外优异的排水性能，因此，笔直周向槽与其它周向槽区分开。
在各花纹块列2A、2B、2C、2D中，沿周向配置6类花纹块21～26，这6类花纹块是由周向槽4和沿轮胎轴线方向(X方向)延伸的横向槽3A、3B、3C、3D、5分割(section)而成的。被横向槽3A分割的花纹块21配置于花纹块列2A；被横向槽3B分割的花纹块22配置于花纹块列2B；被横向槽3C、5以及周向槽4分割的3类花纹块23、24、25配置于花纹块列2C；并且，被横向槽3D分割的花纹块26配置于花纹块列2D。
在各花纹块列2A、2B、2C、2D中沿宽度方向延伸的横向槽中，横向槽3A在与笔直周向槽1连接的部分具有闭合槽部8，该闭合槽部8具有极窄的槽宽并且当该部分与路面接触时该闭合槽部8闭合。同样地，横向槽5在其两端具有闭合槽部8。在横向槽3A、3B、3C、3D、5中，根据如下的实质开口横向槽的定义，仅横向槽3A、3B、3C、3D是实质开口横向槽，并且这些横向槽能够通过笔直周向槽1、1A、1B排出留在接地面中的水，从而在槽与路面接触的状态下有助于排水，其中，实质开口横向槽是如下的槽：借助除闭合槽部8之外的槽部连接到笔直周向槽1、1A、1B中的至少一个并且在该槽与路面接触的状态下实质开口到笔直周向槽1、1A、1B。
本发明的特征的第一要件是，根据如下的槽边缘分量(groove edge component)的定义，如此定义的内侧胎面表面IN上的槽边缘分量的总长度与外侧胎面表面OUT上的槽边缘分量的总长度的比(A)为1.03～1.3，其中，槽边缘分量是实质开口横向槽的沿轴线方向(X方向)延伸的长度，换句话说，是通过将实质开口横向槽投影到包含该实质开口横向槽的平面(在该情况中为胎面表面)内的与轴线方向平行的直线上而获得的投影长度。将参照图1对此加以说明。内侧胎面表面IN上的实质开口横向槽是槽3A和3B，并且槽3A的槽边缘分量为a，槽3B的槽边缘分量为b。外侧胎面表面OUT上的实质开口横向槽是槽3C和3D，并且槽3C的槽边缘分量为c，槽3D的槽边缘分量为d。本发明的特征的第一要件可由下面的式(1)表示，其中，n1、n2、n3和n4分别是在整个圆周上存在于胎面表面10上的实质开口横向槽3A、3B、3C和3D的数量。
[式1]
1.03 ≤ a · n 1 + b · n 2 c · n 3 + d · n 4 ≤ 1.3 - - - ( 1 )
在图1所示的胎面表面的情况中，n2、n3和n4是相同的，且n1是它们的1.5倍。因此，式(1)可表示成下面的式(2)。
[式2]
1.03 ≤ 3 a + 2 b 2 ( c + d ) ≤ 1.3 - - - ( 2 )
如上所述，该式基于如下事实：在冰雪上行驶时，在牵引性能方面，内侧胎面表面IN的特性占主导；该牵引性能极大地受接地面中存在的槽边缘分量的总长度的特性的影响；随着该槽边缘分量变大，花纹块的边缘效应增大，并且牵引性能改善；另一方面，当总长度过长时，花纹块的刚性劣化并且花纹块倒塌，导致牵引性能劣化。
应注意，在上述说明中，虽然仅通过闭合槽部8开口至笔直周向槽1、1B的横向槽5在闭合槽部8以外的部分开口至周向槽4，但是横向槽5不包括在实质开口横向槽内并且不贡献边缘分量。这是因为周向槽4具有大的曲折形状，并且根据上述定义不包括在笔直周向槽内。另外，事实上，因为在槽中留有水的状态下各花纹块实质上彼此连接，因此横向槽5不具有上述高的排水性能，并且仅对牵引性能做出小的贡献。
本发明的特征的第二要件是，外侧胎面表面的负比率(negative ratio)与内侧胎面表面的负比率的比(B)为0.85～1.0，优选地小于等于0.97。
内侧胎面表面IN(外侧胎面表面OUT)的负比率表示由下面的式(3)定义的负比率N(％)。
N＝(1-Ar/An)×100％    (3)
Ar是在将规定负荷静态地施加于以规定内压充气的轮胎的条件下、内侧胎面表面IN(外侧胎面表面OUT)的实际接地面积。An是在相同条件下、由胎面的接地部分的外轮廓线包围的、内侧胎面表面IN(外侧胎面表面OUT)的面积。上述定义适用上述规定负荷、规定内压和规定轮辋。
如上所述，该式(3)基于如下事实：操纵稳定性极大地受外侧胎面表面OUT的特性和接地面中的负比率的特性的影响；随着负比率变小和陆部变宽，花纹刚性增大并且操纵稳定性改善；另一方面，在负比率过小的情况下，槽的量太少，这不利地影响牵引性能并且影响抑制湿润道路上的打滑现象的功能。
实施例
制备8个轮胎作为样品。实施例3具有图1所示的胎面花纹。实施例1、2、4～6和比较例1～10具有与如表1或表2所示的实施例3相同或不同的外侧胎面表面上的中央花纹块列2C中的花纹块的数量、即实质开口横向槽3C的数量与其它花纹块列中的花纹块的数量的比(在表1和表2中被表示为横向槽的数量比)；具有与实施例3相同或不同的轮胎周向槽的位置以具有如表1或表2所示的槽边缘分量的总长度比(A)；以及具有与实施例3相同或不同的实质开口周向槽的宽度以具有如表1或表2所示的负比率。表1示出了各轮胎的负比率、槽边缘分量的总长度比(A)和横向槽的数量比。
应注意，对于表1和表2中的负比率，Nin表示内侧胎面表面IN的负比率；Nout表示外侧胎面表面OUT的负比率；以及Nout/Nin表示二者的比。另外，表1中的槽边缘分量的总长度比准确地说是内侧胎面表面的槽边缘分量的总长度与外侧胎面表面的槽边缘分量的总长度的比(A)，并且表1中的横向槽的数量比是花纹块列2C中的实质开口横向槽的总数量与花纹块列2A、2B、2D中任一个的圆周上的实质开口横向槽的总数量的比，其中花纹块列2A、2B、2D中任一个的圆周上的实质开口横向槽的总数量被设定为相等。
应注意，所制备的8个轮胎的共同特性如下：
轮胎规格：195/65R15
花纹块列2A、2B、2D的圆周上的实质开口横向槽的总数量：56
对样品轮胎进行表1和表2所示的各种评价。将轮胎与规定轮辋组装、以规定内压充气并且安装到实际车辆，然后对轮胎进行这些评价。应注意这些规定内压和规定轮辋是上述说明中指定的内压和轮辋。应注意试验中所使用的车辆时前轮驱动车辆，并且施加载荷是包括车辆驾驶员在内的两个人的总重120kg。
以如下的方式进行雪上操纵稳定性的评价：驾驶员根据在路面具有压雪(compacted snow)的试验跑道上转向时车辆的运动正确性和车辆的反应速度来进行全面的主观评价，以10分为满分，通过将比较例1的轮胎的评价结果设定为100，在表1和表2中示出指数化的值。
以如下的方式进行雪上牵引性的评价：测量在压雪道路上行驶时从10km/h到50km/h的加速时间，并且通过将比较例1的轮胎的评价结果设定为100，在表1和表2中示出指数化的值。
以如下的方式进行冰上操纵稳定性的评价：驾驶员根据在冰路面的试验跑道上转向时车辆的运动正确性和车辆的反应速度来进行全面的主观评价，以10分为满分，通过将比较例1的轮胎的评价结果设定为100，在表1和表2中示出指数化的值。
以如下的方式进行干燥道路上的操纵稳定性的评价：驾驶员根据在具有干燥路面的试验跑道上转向时车辆的运动正确性和车辆的反应速度来进行全面的主观评价，以10分为满分，通过将比较例1的轮胎的评价结果设定为100，在表1中示出指数化的值。
湿润道路上的抗打滑性的评价是对湿润道路上的打滑现象的抑制功能的评价，以如下的方式进行湿润道路上的抗打滑性的评价：使车辆在打滑评价水深为5mm的湿润道路上从停止状态起加速；测量轮胎丧失抓地力并且轮胎开始转动而不向道路施加任何牵引力时的速度；通过将比较例1的轮胎的评价结果设定为100，在表1中示出指数化的值。
在上述任何性能评价中，指数值越大，性能越好。
[表1]
Figure BPA00001317517800101
[表2]
Figure BPA00001317517800111
从表1和表2可以清楚地理解，实施例1～6的轮胎表现出优异的雪上操纵稳定性、冰上操纵稳定性、干燥道路上的操纵稳定性、优异的雪上牵引性能，以及同等或更优的湿润道路上的抗打滑性能。应注意，比较例4、5、7、8和10表现出良好的干燥道路上的操纵稳定性，但是表现出较差的雪上牵引性能和较差的湿润道路上的抗打滑性能评价结果。
附图标记说明
1、1A、1B 笔直周向槽
2A、2B、2C、2D 花纹块列
3A、3B、3C、3D 实质开口横向槽
4 周向槽
5 横向槽
8 闭合槽
10 胎面表面
11、12 胎面表面端
21、22、23、24、25 花纹块
IN 内侧胎面表面
OUT 外侧胎面表面

Claims (1)

1.一种无钉防滑轮胎，其在胎面表面上具有胎面表面端和沿周向笔直延伸的多个笔直周向槽，由此限定由沿周向配置的多个花纹块形成的花纹块列，所述胎面表面被所述笔直周向槽中的最宽的笔直周向槽划分成如下两部分：在所述轮胎被安装到车辆的状态下位于车辆内侧的内侧胎面表面和在所述轮胎被安装到车辆的状态下位于车辆外侧的外侧胎面表面，其中，
在各所述花纹块列内沿所述轮胎的轴线方向延伸的横向槽中，当开口到与设有横向槽的所述花纹块列相邻的至少一个笔直周向槽的所述横向槽的轴向长度被称为槽边缘分量时，
所述内侧胎面表面上的所述槽边缘分量的总长度与所述外侧胎面表面上的所述槽边缘分量的总长度的比为1.05～1.10，以及
所述外侧胎面表面的负比率与所述内侧胎面表面的负比率的比为0.85～0.97。
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