CN102239058A - 充气轮胎 - Google Patents

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Abstract

提供一种冰上制动性能改善的充气轮胎。该充气轮胎在轮胎的胎面接地面包括多个花纹块，所述花纹块由沿胎面周向延伸的多个周向槽和沿胎面宽度方向延伸的多个横向槽限定并且设置有沿胎面宽度方向延伸的多个刀槽花纹，其中，每一个花纹块被刀槽花纹划分成多个花纹块片并且包括至少一组被配置成彼此相邻的第一花纹块片和第二花纹块片，第一花纹块片的胎面周向上的宽度沿胎面宽度方向从花纹块的端部朝向花纹块的中央部逐渐减小，第二花纹块片的胎面周向上的宽度沿胎面宽度方向从花纹块的端部朝向花纹块的中央部逐渐增大，第一花纹块片的胎面周向上的宽度朝向胎面接地面逐渐减小，第二花纹块片的胎面周向上的宽度朝向胎面接地面逐渐增大。

Description

充气轮胎
技术领域
本发明涉及一种在轮胎的胎面接地面(tread surface)设置有大量刀槽花纹(sipe)以特别地改善冰上制动性能的充气轮胎。
背景技术
传统地，包括轮胎胎面花纹的花纹块和/或肋(下文称为花纹块)的冬季用充气轮胎设置有沿胎面宽度方向延伸的刀槽花纹，以改善冰上启动时的加速性能和冰上制动性能。
特别地，作为改善冰上制动性能的传统技术，日本特开2000-006619号公报公开了如下的充气轮胎：该充气轮胎在轮胎的胎面接地面包括多个花纹块，所述花纹块由沿胎面周向延伸的多个周向槽和与周向槽交叉的多个横向槽限定并且设置有多个刀槽花纹，其中，该刀槽花纹至少在深度方向上的位置具有沿与刀槽花纹的纵向垂直的方向的振幅，并且该振幅在刀槽花纹的至少深度方向上的位置减小、增大、然后再次减小，或者增大、减小、然后再次增大。
在该充气轮胎中，由于刀槽花纹的振幅沿深度方向变化，所以与刀槽花纹沿深度方向笔直延伸的情况相比，被刀槽花纹划分的花纹块片的接触面积变大。另外，由于刀槽花纹的振幅变化，所以花纹块片的壁部倾斜，并且相对的壁部容易仅通过接收压缩变形而发生相互接触。因此，与传统情况相比，当花纹块变形时，花纹块片的接触力变强，即使当刀槽花纹的数量增加时，也能够抑制制动驱动时的花纹块的倒塌，从而能够抑制由于花纹块倒塌所产生的接地面积的减小。
发明内容
发明要解决的问题
考虑到要改善轮胎的冰上摩擦性能，必须提高“花纹块与结冰道路的接地面积”和“花纹块边缘部掘起(dig up)结冰道路的力”二者。然而，在上述充气轮胎中，虽然能够通过抑制花纹块倒塌来抑制接地面积的减小，但是同时被刀槽花纹划分的各个花纹块片的边缘压力减小。因此，通过增加刀槽花纹不能获得充分效果，还存在关于冰上性能的改善余地。
因此，本发明的目的是解决上述问题，并提供一种通过平衡竞争特征“边缘压力增大”和“接地面积增大”来特别地进一步改善冰上制动性能的充气轮胎。
用于解决问题的方案
本发明的主题如下。
(1)一种充气轮胎，其在轮胎的胎面接地面包括多个花纹块，所述花纹块由沿胎面周向延伸的多个周向槽和沿胎面宽度方向延伸的多个横向槽限定并且设置有沿胎面宽度方向延伸的多个刀槽花纹，其中，
每一个所述花纹块被刀槽花纹划分成多个花纹块片并且包括至少一组被配置成彼此相邻的第一花纹块片和第二花纹块片，
所述第一花纹块片的胎面周向上的宽度沿胎面宽度方向从所述花纹块的端部朝向所述花纹块的中央部逐渐减小，
所述第二花纹块片的胎面周向上的宽度沿胎面宽度方向从所述花纹块的端部朝向所述花纹块的中央部逐渐增大，
所述第一花纹块片的胎面周向上的宽度朝向所述胎面接地面逐渐减小，
所述第二花纹块片的胎面周向上的宽度朝向所述胎面接地面逐渐增大。
(2)根据上述(1)的充气轮胎，所述第一花纹块片的胎面周向上的宽度沿轮胎径向从内侧到外侧先逐渐增大，然后逐渐减小，并且
所述第二花纹块片的胎面周向上的宽度沿轮胎径向从内侧到外侧先逐渐减小，然后逐渐增大。
(3)根据上述(1)或(2)的充气轮胎，夹着所述刀槽花纹彼此面对的所述第一花纹块片的侧壁和所述第二花纹块片的侧壁具有相等的曲率。
(4)根据上述(1)至(3)中任一项的充气轮胎，在所述第一花纹块片和所述第二花纹块片之间设置至少一个连接所述第一花纹块片和所述第二花纹块片的底部升高部。
发明的效果
根据本发明，由于第一和第二花纹块片分担实现接地面积的增大和边缘压力的增大的角色，因此，可以提供一种特别地改善冰上制动性能的充气轮胎。
附图说明
图1是示出本发明的充气轮胎的实施方式的胎面花纹的展开图。
图2是根据本发明的充气轮胎的第一实施方式的花纹块的立体图。
图3的(a)是沿图2的A-A线截取的花纹块的截面图，图3的(b)是沿图2的B-B线截取的花纹块的截面图。
图4是根据本发明的充气轮胎的第二实施方式的花纹块的立体图。
图5的(a)是沿图4的C’-C’线截取的花纹块的截面图，图5的(b)是沿图4的D-D线截取的花纹块的截面图。
图6是用于说明本发明的充气轮胎的效果的图。
图7示出了本发明的充气轮胎的花纹块表面的示例。
图8是根据本发明的充气轮胎的第三实施方式的花纹块的一部分的立体图。
图9的(a)和(b)是示出实施例轮胎的刀槽花纹的形状的示意图，图9的(c)是示出比较例轮胎的刀槽花纹的形状的示意图，而图9的(d)是示出传统例轮胎的刀槽花纹的形状的示意图。
附图标记说明
CL  轮胎赤道
1   胎面接地面
2   周向槽
4   横向槽
15   结冰路面
20   花纹块
21   刀槽花纹
22T  第一花纹块片
22R  第二花纹块片
23  花纹块片表面
24  底部升高部
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细地说明根据本发明的充气轮胎的实施方式。
另外，由于轮胎的内部增强结构等与一般的子午线轮胎的这些结构相同，所以没有图示出这些结构。
图1是示出本发明的充气轮胎的实施方式的胎面花纹的展开图。
图示的胎面花纹在轮胎的胎面接地面1设置有多个花纹块20，所述花纹块20由沿与轮胎赤道CL平行的胎面周向延伸的多个周向槽3和沿胎面宽度方向延伸的多个横向槽4限定。该花纹块20设置有沿胎面宽度方向延伸的多个刀槽花纹21。刀槽花纹21贯通花纹块20，以连接相邻的周向槽3，刀槽花纹21将花纹块20划分成多个花纹块片，在该图示的示例中为7个花纹块片。
虽然在该图示的示例中，在轮胎赤道CL的胎面宽度方向上的每一侧配置两列花纹块20，但是花纹块20的数量不限于该图示的示例。例如，在轮胎赤道CL的胎面宽度方向上的一侧具有两列花纹块而在另一侧具有三列花纹块的非对称配置也是可以的。
图2是根据本发明的充气轮胎的第一实施方式的花纹块20的立体图。在该图中，胎面周向C、胎面宽度方向W和轮胎径向R(箭头方向表示轮胎径向内侧)由箭头表示。
每个花纹块20都具有至少一组被配置为彼此相邻的第一花纹块片22T和第二花纹块片22R。第一花纹块片22T的胎面周向上的宽度沿胎面宽度方向从花纹块20的端部S1、S2朝向花纹块20的中央部C逐渐减小。对于配置在胎面周向上的边缘的第一花纹块片22T，花纹块内侧的壁面逐渐减小，而花纹块外侧的壁面不逐渐减小。第二花纹块片22R的胎面周向上的宽度沿胎面宽度方向从花纹块20的端部S1、S2朝向花纹块20的中央部C逐渐增大。
另外，第一花纹块片22T的胎面周向上的宽度从径向内侧(刀槽花纹21的底部)朝向胎面接地面逐渐减小，而第二花纹块片22R的胎面周向上的宽度从轮胎径向内侧(刀槽花纹21的底部)朝向胎面接地面逐渐增大。换句话说，如从花纹块20的侧视图中可以清楚地看出的那样，刀槽花纹21不垂直于胎面接地面，而是相对于胎面接地面倾斜。
花纹块20的胎面宽度方向上的中央部C表示如下区域：该区域包括花纹块20的胎面宽度方向上的中心线，并且以该中心线为中心，宽度不超过花纹块20的宽度WB的50％。花纹块20的胎面宽度方向上的端部S1、S2表示中央部C的两侧的区域。
将参照图3说明根据第一实施方式的第一花纹块片22T和第二花纹块片22R。图3的(a)是沿图2的A-A线截取的花纹块的截面图，即，花纹块20的在胎面宽度方向上的中央部C处的截面图，而图3的(b)是沿图2的B-B线截取的花纹块的截面图，即，花纹块20的在胎面宽度方向上的端部S1处的截面图。
图3的(a)所示的第一花纹块片22T的在花纹块20的胎面宽度方向上的中央部C处的胎面周向上的宽度WTC比图3的(b)所示的第一花纹块片22T的在花纹块20的胎面宽度方向上的端部S1处的胎面周向上的宽度WTS短。换句话说，由于第一花纹块片22T的宽度沿胎面宽度方向从花纹块20的端部S1、S2朝向花纹块20的中央部C逐渐减小，所以第一花纹块片22T在胎面宽度方向上的中央部C处的接地面积小于其在胎面宽度方向上的端部S1、S2处的接地面积。
另外，图3的(a)所示的第二花纹块片22R的在花纹块20的胎面宽度方向上的中央部C处的胎面周向上的宽度WRC比图3的(b)所示的第二花纹块片22R的在花纹块20的胎面宽度方向上的端部S1处的胎面周向上的宽度WRS长。换句话说，由于第二花纹块片22R的宽度沿胎面宽度方向从花纹块20的端部S1、S2朝向花纹块20的中央部C逐渐增大，所以第二花纹块片22R在胎面宽度方向上的中央部C处的接地面积大于其在胎面宽度方向上的端部S1、S2处的接地面积。
图4是根据本发明的充气轮胎的第二实施方式的花纹块20的立体图。如从花纹块20的侧视图中可以清楚地看出的那样，图4的构造与图2的构造的不同之处在于，刀槽花纹21的倾斜方向在花纹块20的轮胎径向中央部附近改变。换句话说，第一花纹块片22T的胎面周向上的宽度沿轮胎径向从内侧到外侧先逐渐增大、然后逐渐减小，而第二花纹块片22R的胎面周向上的宽度沿轮胎径向从内侧到外侧先逐渐减小、然后逐渐增大。
将参照图5说明根据第二实施方式的第一花纹块片22T和第二花纹块片22R。图5的(a)是沿图4的C’-C’线截取的花纹块的截面图，即，花纹块20的在胎面宽度方向上的中央部C处的截面图，而图5的(b)是沿图4的D-D线截取的花纹块的截面图，即，花纹块20的在胎面宽度方向上的端部S1处的截面图。
第一花纹块片22T的胎面周向上的宽度沿轮胎径向从内侧(刀槽花纹21的底部)到外侧先逐渐增大、然后逐渐减小。另一方面，第二花纹块片22R的胎面周向上的宽度沿轮胎径向从内侧(刀槽花纹21的底部)到外侧先逐渐减小、然后逐渐增大。在图5的示例中，在轮胎的周向截面图中，第一花纹块片22T具有胎面周向上的宽度在刀槽花纹21的深度方向上的中间部处最大的所谓的桶状。另外，截面图所示的刀槽花纹21的侧壁形成为平滑的弧形，并且曲率中心相对于该侧壁位于第一花纹块片22T的内侧方向。另一方面，第二花纹块片22R具有胎面周向上的宽度在刀槽花纹21的深度方向上的中间部处最小的所谓的喇叭状。另外，截面图所示的刀槽花纹21的侧壁形成为平滑的弧形，并且曲率中心相对于该侧壁位于第二花纹块片22R的外侧方向。
在花纹块片具有桶状和喇叭状的情况下，图5的(a)所示的第一花纹块片22T的在花纹块20的胎面宽度方向上的中央部C处的胎面周向上的宽度WTC比图5的(b)所示的第一花纹块片22T的在花纹块20的胎面宽度方向上的端部S1处的胎面周向上的宽度WTS短。换句话说，由于第一花纹块片22T的宽度沿胎面宽度方向从花纹块20的端部S1、S2朝向花纹块20的中央部C逐渐减小，所以第一花纹块片22T在胎面宽度方向上的中央部C处的接地面积小于其在胎面宽度方向上的端部S1、S2处的接地面积。
另外，图5的(a)所示的第二花纹块片22R的在花纹块20的胎面宽度方向上的中央部C处的胎面周向上的宽度WRC比图5的(b)所示的第二花纹块片22R的在花纹块20的胎面宽度方向上的端部S1处的胎面周向上的宽度WRS长。换句话说，由于第二花纹块片22R的宽度沿胎面宽度方向从花纹块20的端部S1、S2朝向花纹块20的中央部C逐渐增大，所以第二花纹块片22R在胎面宽度方向上的中央部C处的接地面积大于其在胎面宽度方向上的端部S1、S2处的接地面积。
将参照图6说明第一花纹块片22T和第二花纹块片22R的效果。
虽然为了增大边缘压力通常有效的是使花纹块发生倒塌，但是为了增大接地面积必须抑制花纹块的倒塌。在传统的充气轮胎中，可以通过抑制花纹块的倒塌来抑制接地面积的减小，但是如上所述地，边缘压力减小，因此，这种平衡就成了问题。
本发明人研究了该问题并且发现了对每个花纹块片划分功能以解决该平衡的技术。换句话说，花纹块未被划分成具有相同形状的花纹块片，而是花纹块包括至少一组具有用于不同功能的不同形状的第一花纹块片和第二花纹块片。具体地，第一花纹块片的胎面周向上的宽度朝向花纹块片表面23(胎面接地面)逐渐减小，从而第一花纹块片可以容易地倒塌以增大边缘压力。另外，第二花纹块片的轮胎周向上的宽度朝向花纹块片表面23逐渐增大，从而第二花纹块片不会发生由于接地面积的减小而引起的倒塌。
在当轮胎在结冰路面15上沿图6所示的箭头方向滚动的状态下施加制动力的情况下，例如，施加使第一花纹块片22T和第二花纹块片22R沿与行驶方向相反的方向倒塌的力。第一花纹块片22T如下所述容易倒塌，由图6中的虚线圆圈包围的边缘部中的局部变形增大，从而改善边缘部的边缘压力。由于第一花纹块片具有朝向路面逐渐变小的形状，所以第一花纹块片的边缘部在荷载作用下呈钝角，边缘部处的橡胶沿朝向路面的方向而不是平行于路面的方向膨出，结果，边缘部相对于路面容易被约束。另一方面，由于第二花纹块片22R具有朝向路面逐渐增大的形状，所以第二花纹块片22R在荷载作用下不倒塌并且边缘部不从接地面分离，而是相对于结冰路面15膨出变形。因此，第二花纹块片22R的接地面积比无荷载时大，并且抑制了花纹块片22R从路面分离。这样，作为通过使花纹块片分担边缘压力增大的功能和接地面积增大的功能的花纹块，可以改善冰上摩擦性能、特别是冰上制动性能。
通过使第一花纹块片22T的胎面周向上的宽度沿胎面宽度方向从花纹块20的端部S1、S2朝向花纹块20的中央部C逐渐减小，并且使第二花纹块片22R的胎面周向上的宽度沿胎面宽度方向从花纹块20的端部S1、S2朝向花纹块20的中央部C逐渐增大，能够增强边缘效果和接地面积增大的效果，从而能够显著地改善冰上摩擦性能。
因为花纹块的中央部C比花纹块的端部S1、S2的变形大，所以能够更有效地实现上述边缘效果和接地面积增大的效果。
刀槽花纹21的宽度过宽是不优选的，因为这会减小花纹块片与花纹块20的比例，从而减小花纹块的刚性。因此，优选的是，夹着刀槽花纹21彼此面对的第一花纹块片22T的侧壁和第二花纹块片22R的侧壁具有相等的曲率，并且刀槽花纹21的宽度沿轮胎径向从内侧到外侧是恒定的。
优选的是，第一花纹块片22T的周向上的宽度比第二花纹块片22R的周向上的宽度小，以减小第一花纹块片22T的刚性，从而更容易使第一花纹块片22T倒塌。
优选的是，第一花纹块片22T的在刀槽花纹21的底部处的宽度小，即，第一花纹块片22T在槽底处变窄，以减小第一花纹块片22T的刚性，从而更容易使第一花纹块片22T倒塌。
优选的是，如上述示例所示，第一花纹块片22T和第二花纹块片22R遍布花纹块20在胎面周向上交替地配置。必须的是，一个花纹块20包括至少一组被配置为彼此相邻的第一花纹块片22T和第二花纹块片22R。例如，如在图7的胎面接地面中所示，第一花纹块片22T可以被配置成彼此相邻，并且第二花纹块片22R可以被配置成彼此相邻。
图8是根据本发明的充气轮胎的第三实施方式的花纹块20的一部分的立体图。图8的构造与图4的构造的不同之处在于，在第一花纹块片22T和第二花纹块片22R之间、如该示例所示优选在刀槽花纹21的底部设置至少一个连接第一花纹块片22T和第二花纹块片22R的底部升高部24，在该示例中，底部升高部24为三个。通过设置该底部升高部24，第二花纹块片22R的倒塌被进一步抑制，因此，能够确保接地面积。
尽管在图8中底部升高部24仅设置于前侧的刀槽花纹21，但是，优选的是，底部升高部24设置于所有的刀槽花纹21。
实施例
基于下面的说明生产根据本发明的充气轮胎(实施例轮胎)、传统的充气轮胎(传统例轮胎)和作为比较的充气轮胎(比较例轮胎)，并且评价其冰上制动性能。
各实验轮胎均具有图1所示的胎面花纹和与一般充气轮胎的内部结构相同的内部结构。图9示意性地示出了各实验轮胎的刀槽花纹的形状(该图中的上侧表示刀槽花纹的底部)。
实施例轮胎1具有如图4和图5所示的花纹块片和刀槽花纹。如图9的(a)所示，刀槽花纹从刀槽花纹的底部朝向胎面接地面弯曲，并且在宽度方向上从两端朝向中央部弯曲。
实施例轮胎2除具有如图8所示的底部升高部24和如图9的(b)所示的刀槽花纹形状之外，与实施例轮胎1相同。
实施例轮胎3具有如图2和图3所示的花纹块片和刀槽花纹。
比较例轮胎除具有图9的(c)所示的刀槽花纹且花纹块片的在胎面宽度方向上的端部处的胎面周向上的宽度与在胎面宽度方向上的中央部处的胎面周向上的宽度相同之外，与实施例轮胎1相同。
传统例轮胎具有所谓的洗衣板式的刀槽花纹(图9的(d))。
各实验轮胎的轮胎规格为195/65R15。各轮胎被安装到标准轮辋而成为轮胎车轮，然后被施加200kPa的轮胎内压。上述轮胎车轮被安装到乘用车，并且进行结冰道路上的制动性能的试验。测量从初始速度40km/h开始通过紧急制动直到车辆停止的制动距离，并且由初始速度和如此测量到的制动距离算出平均减速度。表1中以平均减速度的指数值(index value)示出了结果。通过将传统例轮胎的平均减速度定义为100来计算指数值，并且指数值越大意味着结果越好。
[表1]
  轮胎   冰上性能指数
  传统例轮胎   100
  比较例轮胎   114
  实施例轮胎1   125
  实施例轮胎2   132
  实施例轮胎3   120
从表1可以看出，与传统例轮胎和对比例轮胎相比，实施例轮胎的冰上性能改善。
因此，通过使第一花纹块片的胎面周向上的宽度沿胎面宽度方向从端部朝向中央部逐渐减小，并且使第二花纹块片的胎面周向上的宽度沿胎面宽度方向从端部朝向中央部逐渐增大，可以提供冰上性能改善的充气轮胎。

Claims (4)

1.一种充气轮胎，其在轮胎的胎面接地面包括多个花纹块，所述花纹块由沿胎面周向延伸的多个周向槽和沿胎面宽度方向延伸的多个横向槽限定并且设置有沿胎面宽度方向延伸的多个刀槽花纹，其中，
每一个所述花纹块被所述刀槽花纹划分成多个花纹块片并且包括至少一组被配置成彼此相邻的第一花纹块片和第二花纹块片，
所述第一花纹块片的胎面周向上的宽度沿胎面宽度方向从所述花纹块的端部朝向所述花纹块的中央部逐渐减小，
所述第二花纹块片的胎面周向上的宽度沿胎面宽度方向从所述花纹块的端部朝向所述花纹块的中央部逐渐增大，
所述第一花纹块片的胎面周向上的宽度朝向所述胎面接地面逐渐减小，
所述第二花纹块片的胎面周向上的宽度朝向所述胎面接地面逐渐增大。
2.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，
所述第一花纹块片的胎面周向上的宽度沿轮胎径向从内侧到外侧先逐渐增大，然后逐渐减小，并且
所述第二花纹块片的胎面周向上的宽度沿轮胎径向从内侧到外侧先逐渐减小，然后逐渐增大。
3.根据权利要求1或2所述的充气轮胎，其特征在于，
夹着所述刀槽花纹彼此面对的所述第一花纹块片的侧壁和所述第二花纹块片的侧壁具有相等的曲率。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的充气轮胎，其特征在于，
在所述第一花纹块片和所述第二花纹块片之间设置至少一个连接所述第一花纹块片和所述第二花纹块片的底部升高部。
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