CN102371855B

CN102371855B - 充气轮胎

Info

Publication number: CN102371855B
Application number: CN201110245423.6A
Authority: CN
Inventors: 植田宪二
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2010-08-23
Filing date: 2011-08-22
Publication date: 2015-08-26
Anticipated expiration: 2031-08-22
Also published as: JP2012041008A; EP2423005A1; EP2423005B1; JP5174102B2; CN102371855A; KR20120024444A; US8910682B2; KR101677304B1; US20120042998A1

Abstract

本发明提供充气轮胎，通过限定纵主沟的沟轮廓线的形状，来减少在沟底产生的裂缝。纵主沟的沟轮廓线包括：内壁部，其从轮胎赤道侧的外缘向轮胎径向内侧延伸；内圆弧部，其由与内壁部相连并且曲率半径小于内壁部的曲率半径的圆弧构成；外壁部，其从纵主沟的胎面端侧的外缘向轮胎径向内侧并且以小于内壁部的长度延伸；外圆弧部，其由与外壁部相连并且曲率半径小于外壁部的曲率半径的圆弧构成；以及沟底部，其从外圆弧部朝向内圆弧部向轮胎径向内侧倾斜并且以直线状延伸。纵主沟的沟底最深部设置在比沟宽度的中心位置更靠轮胎赤道侧，并且内圆弧部的曲率半径R1以及外圆弧部的曲率半径R2满足以下关系：R1≥0.6(mm)并且R2≥2×R1。

Description

充气轮胎

技术领域

本发明涉及通过限定纵主沟的沟轮廓线的形状，来减少在沟底附近产生的裂缝的充气轮胎。

背景技术

图5(a)表示充气轮胎的纵主沟a附近的胎面部的局部剖视图。另外，假想线表示刚刚硫化后的截面轮廓部。充气轮胎的胎面部因硫化后的温度降低引起的橡胶收缩，而在纵主沟a的沟底部b附近产生拉伸应变。这样的应变易使沟底部b产生裂缝。尤其是在设置于沟底部b与纵主沟a的沟壁面c之间的圆弧部d处由于作用较大的拉伸应变，因此更容易产生裂缝。

另外，如图5(b)所示，由于转弯时易作用载荷的胎面端侧的胎肩陆地部B1形成为大于中间陆地部B2，因而上述橡胶收缩量也增大。因此存在易在圆弧部d中胎肩陆地部B1侧的部分do处产生裂缝这样的问题。

以往，为了抑制这样的沟底裂缝而提出采用膨润度高的胎面橡胶的方案。

然而，膨润度高的橡胶存在橡胶硬度减小的趋势，因此存在使滚动阻力或操纵稳定性变差的趋势。相关的技术如下。

专利文献1：日本特开2006-27465号公报

发明内容

本发明是鉴于以上问题所做出的，其目的在于提供一种充气轮胎，其通过限定纵主沟的沟轮廓线的形状，来减少在沟底附近产生的裂缝。

本发明中技术方案1的发明是一种充气轮胎，在胎面部设置至少一条纵主沟，该纵主沟在从轮胎赤道向轮胎轴向外侧离开的位置沿轮胎周向连续延伸，该充气轮胎的特征在于，在包括被安装到正规轮辋并且填充了正规内压的无载荷亦即正规状态的轮胎旋转轴在内的轮胎子午线截面中，上述纵主沟的沟轮廓线包括：内壁部，其从轮胎赤道侧的外缘向轮胎径向内侧延伸；内圆弧部，其由与上述内壁部相连并且曲率半径小于上述内壁部的曲率半径的圆弧构成；外壁部，其从上述纵主沟的胎面端侧的外缘向轮胎径向内侧并且以小于上述内壁部的长度延伸；外圆弧部，其由与上述外壁部相连并且曲率半径小于上述外壁部的曲率半径的圆弧构成；以及沟底部，其从上述外圆弧部朝向内圆弧部向轮胎径向内侧倾斜并且以直线状延伸，由此上述纵主沟的沟底最深部设置在比沟宽度的中心位置更靠轮胎赤道侧，并且上述内圆弧部的曲率半径R1以及上述外圆弧部的曲率半径R2满足以下关系：R1≥0.6(mm)并且R2≥2×R1。

另外，技术方案2的发明是在技术方案1所述的充气轮胎的基础上，上述纵主沟的沟宽度的中心位置设置在距离轮胎赤道为胎面端之间的轮胎轴向距离亦即胎面宽度TW的10～35％的范围。

另外，技术方案3的发明是在技术方案1或2所述的充气轮胎的基础上，上述胎面部在上述纵主沟的胎面端侧形成沿轮胎周向排列的多个胎肩花纹块，形成在上述胎肩花纹块上的上述纵主沟的外圆弧部的曲率半径R2，从该胎肩花纹块的轮胎周向的中央部侧朝向轮胎周向的两端部侧逐渐减小。

另外，技术方案4的发明是在技术方案1至3中任意一项所述的充气轮胎的基础上，上述纵主沟相对于轮胎周向以45°以下的角度延伸。

本发明的充气轮胎，纵主沟的沟轮廓线包括：内壁部，其从轮胎赤道侧的外缘向轮胎径向内侧延伸；内圆弧部，其由与上述内壁部相连并且曲率半径小于上述内壁部的曲率半径的圆弧构成；外壁部，其从上述纵主沟的胎面端侧的外缘向轮胎径向内侧并且以小于上述内壁部的长度延伸；外圆弧部，其由与上述外壁部相连并且曲率半径小于上述外壁部的曲率半径的圆弧构成；以及沟底部，其从上述外圆弧部朝向内圆弧部向轮胎径向内侧倾斜并且以直线状延伸，由此上述纵主沟的沟底最深部设置在比沟宽度的中心位置更靠轮胎赤道侧。这样的充气轮胎，能够确保比沟底部更靠轮胎径向内侧并且比沟宽度的中心位置更靠胎面端侧的橡胶体积较大。因此能够确保外圆弧部附近的刚性较大，从而能够缓和此处产生应变。因此减少纵主沟的外圆弧部的裂缝。另外，这样的充气轮胎由于沟底部以直线状延伸，因而能够分散应变的产生。因此减少在沟底部产生的裂缝。

另外，本发明的充气轮胎，内圆弧部的曲率半径R1以及外圆弧部的曲率半径R2，满足R1≥0.6(mm)并且R2≥2×R1的关系。即，内圆弧部的曲率半径为规定的值，并且易产生较大的拉伸应变的胎面端侧的外圆弧部形成为比轮胎赤道侧的内圆弧部的曲率半径大两倍以上。通过规定这样的尺寸来均衡地确保内圆弧部以及外圆弧部的刚性，从而能够减少在两个圆弧部形成的裂缝。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式的充气轮胎的剖视图。

图2是其纵主沟附近的放大剖视图。

图3(a)是本实施方式的胎面部的右半部分的展开图。(b)是表示胎肩花纹块的轮胎周向位置和拉伸应变的关系的坐标图。

图4(a)是图3的胎肩花纹块的A-A剖视图，(b)是其B-B剖视图。

图5(a)、(b)是以往的充气轮胎的胎面部的局部剖视图。

附图标号说明：1...充气轮胎；2...胎面部；9...纵主沟；9i...轮胎赤道侧的外缘；9t...胎面端侧的外缘；13...内壁部；14...内圆弧部；15...外壁部；16...外圆弧部；17...沟底部；18...沟底最深部；C...轮胎赤道；G1...沟宽度的中心位置；R1...内圆弧的曲率半径；R2...外圆弧的曲率半径；Te...胎面端。

具体实施方式

图1表示包括将本实施方式的充气轮胎1轮辋组装于正规轮辋(未图示)并且填充了正规内压的无载荷的正规状态下的轮胎旋转轴在内的子午线截面。在未特殊限定的情况下，轮胎各部分的尺寸等是在该正规状态下测量的值。

其中，上述“正规轮辋”，是指在包括轮胎所依据的规格在内的规格体系中，按每一轮胎规定各规格的轮辋，如果是JATMA，则为“标准轮辋”，如果是TRA，则为“Design Rim”，如果是ETRTO，则为“Measuring Rim”。另外，上述“正规内压”，是指在包括轮胎所依据的规格在内的规格体系中，按每一轮胎规定各规格的空气压力，如果是JATMA，则为“最高空气压力”，如果是TRA，则为表“TIRE LOADLIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES”所记载的最大值，如果是ETRTO，则为“INFLATION PRESSURE”。

本实施方式的充气轮胎(以下，有时简称为“轮胎”)1，如图1所示，具有：胎体6，其从胎面部2经过胎侧部3而到达胎圈部4的胎圈芯5；带束层7，其配置在该胎体6的径向外侧并且在胎面部2的内部，在本实施方式中表示轿车用的充气轮胎。

上述胎体6由至少1枚(在本实施方式中为1枚)胎体帘布6A构成，该胎体帘布6A具有：主体部6a，其以环状跨越在一对胎圈芯5、5间；折返部6b，其与该主体部6a的两侧相连并且绕上述胎圈芯5从轮胎轴向内侧向外侧折返。上述胎体帘布6A，例如是将由有机纤维构成的胎体帘线相对于轮胎赤道C方向例如以75～90°的角度排列而成。另外，在主体部6a与折返部6b之间配置胎圈三角胶8，该胎圈三角胶8从胎圈芯5向该胎圈芯5的轮胎径向外侧以锥状延伸，对胎圈部4进行加强。

上述带束层7至少由两枚带束层帘布构成，在本实施方式中由轮胎径向内、外两枚带束层帘布7A、7B构成，内带束层帘布7A的宽度形成为比外带束层帘布7B宽。各带束层帘布7A、7B具有相对于轮胎赤道C以15～40°的角度倾斜的例如钢帘线等高弹性的带束层帘线。并且各带束层帘布7A、7B以将带束层帘线相互交叉的方式重叠。

如图1所示，在上述胎面部2设置至少一条纵主沟9，该纵主沟9在从轮胎赤道C向轮胎轴向外侧离开的位置沿轮胎周向连续延伸。本实施方式的纵主沟9包括：配置在最靠胎面端Te侧的第一纵主沟9a、和比该第一纵主沟9a更靠轮胎赤道C侧的第二纵主沟9b，它们分别设置在轮胎赤道C的两侧。由此，在上述胎面部2上分别划分有：在上述第一纵主沟9a与胎面端Te之间延伸的一对胎肩陆地部10、在上述第一纵主沟9a和第二纵主沟9b之间延伸的一对中间陆地部11、在第二纵主沟9b、9b之间的中央陆地部12。另外，上述第一纵主沟9a和第二纵主沟9b优选为隔着轮胎赤道C左右对称地配置，但其配置也可以适当地变更。

另外，在本说明书中上述“胎面端Te”被设定为，对上述正规状态的充气轮胎1加载正规负载且以0度的外倾角接地到平面时轮胎轴向最外侧的接地端。并且，上述“正规载荷”为，在包括轮胎所依据的规格在内的规格体系中，按每一轮胎规定各规格的载荷，如果是JATMA，则为“最大载荷能力”，如果是TRA，则为表“TIRE LOADLIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES”所记载的最大值，如果是ETRTO，则为“LOAD CAPACITY”，但当轮胎是轿车用轮胎的情况下为相当于上述各载荷的88％的载荷。

如图1所示，上述第一纵主沟9a的沟宽度(为与沟的长度方向呈直角的沟宽度，以下对于其他沟也同样)W1，虽未特殊限定，但根据均衡地确保胎肩陆地部10的刚性和排水性能的观点，优选为3mm以上，另外优选为30mm以下。另外，根据同样的观点，第一纵主沟9a的沟深度D1优选为3mm以上，另外优选为15mm以下。

另外，上述第一纵主沟9a的配设位置也虽未特殊限定，但当上述第一纵主沟9a的沟宽度的中心位置G1与轮胎赤道C的轮胎轴向距离GW增大时，会减小胎肩陆地部10的陆地部宽度，因此无法确保胎肩陆地部10的刚性较大，从而有可能使操纵稳定性变差。相反，当上述距离GW减小时，则胎肩陆地部10的陆地部宽度增大，因而伴随该胎肩陆地部10的橡胶收缩而对第一纵主沟9a造成的拉伸应变增大，因此变得易产生裂缝。根据这样的观点，上述距离GW与作为胎面端Te、Te之间的轮胎轴向距离的胎面宽度TW之比GW/TW优选为10％以上，更优选为15％以上，另外优选为35％以下，更优选为30％以下。

另外，上述第一纵主沟9a，在本实施方式中形成为沿轮胎周向以直线状延伸的直沟。这样的直沟使胎肩陆地部10的陆地部宽度相等。因此，易使对第一纵主沟9a造成的拉伸应变在轮胎周向上变得均匀，从而容易抑制裂缝。但上述第一纵主沟9a不限定于直沟，也可以是例如以相对于轮胎周向的角度(未图示)优选为45°以下，更优选为30°以下的角度形成的锯齿沟。

如图2所示，上述第一纵主沟9a的沟轮廓线形成为包括：内壁部13，其从轮胎赤道侧的沟边缘亦即外缘9i向轮胎径向内侧延伸；内圆弧部14，其由与该内壁部13相连并且曲率半径R1小于上述内壁部13的曲率半径R3的圆弧构成；外壁部15，其从上述第一纵主沟9a的胎面端侧的沟边缘亦即外缘9t向轮胎径向内侧并且以小于上述内壁部13的长度延伸；外圆弧部16，其由与该外壁部15相连并且曲率半径R2小于上述外壁部15的曲率半径R4的圆弧构成；以及沟底部17，其从该外圆弧部16朝向内圆弧部14向轮胎径向内侧倾斜并且以直线状延伸。由此，上述纵主沟9的沟底最深部18设置在比沟宽度的中心位置G1更靠轮胎赤道C侧。

这样的充气轮胎1，在比上述纵主沟9的沟底部17更靠轮胎径向内侧且比沟宽度的中心位置G1更靠胎面端侧的部分M配置橡胶来抬高底部，因而能够确保橡胶体积较大。因此，通过确保外圆弧部16附近的刚性较大，从而抵抗刚刚硫化后的橡胶的收缩引起的拉伸应变。因此，减少外圆弧部16或沟底部17附近处的裂缝。另外，根据本发明，无需如以往技术那样对胎面橡胶的橡胶配比进行特殊改变，就能够防止沟底部17附近的裂缝。因此，本发明的充气轮胎1能够抑制如以往技术那样的滚动阻力的增加以及操纵稳定性能的降低。

另外，上述沟底部17从外圆弧部16朝向内圆弧部14以直线状延伸。这样的沟底部17能够使拉伸应变在该沟底部17均衡地分散。因此在该沟底部17中裂缝的产生得以减少。

另外，上述内壁部13和上述外壁部15，在本实施方式中由平面(即，曲率半径为∞)形成，然而不限定于这样的方式，也可以分别由曲率半径5～100mm左右的圆弧形成。在该情况下，上述内壁部13的圆弧，向轮胎赤道C侧凸出(图2中向左下侧凸出)，上述外壁部15的圆弧向胎面端Te侧凸出(图2中向右下侧凸出)。同样地，上述内圆弧部14向轮胎赤道C侧凸出(图2中向左下侧凸出)，上述外圆弧部16向胎面端Te侧凸出(图2中向右下侧凸出)。

另外，上述内圆弧部14的曲率半径R1以及外圆弧部16的曲率半径R2需要满足R1≥0.6(mm)并且R2≥2×R1的关系。在上述曲率半径R1小于0.6mm的情况下，则内圆弧部14附近的刚性过小，从而无法减少由拉伸应变产生的裂缝。另外，上述R1越大则上述内圆弧部14附近的刚性越大，因此能够提高耐裂缝性能。然而当内圆弧部14的曲率半径R1过大时，则无法确保足够的沟容积，因此有可能降低湿路性能。根据这样的观点，上述内圆弧部14的曲率半径R1优选为0.8mm以上，另外优选为3.0mm以下，更优选为2.0mm以下。

另外，当内圆弧部14的曲率半径R1和外圆弧部16的曲率半径R2为R2＜2×R1的关系，即，上述曲率半径R2小于曲率半径R1的两倍时，由于拉伸应变较大的外圆弧部16附近的刚性减小，因此无法减少该部分处的裂缝。另外，即使外圆弧部16的曲率半径R2与内圆弧部14的曲率半径R1相比变得过大，也由于外圆弧部16附近的刚性增大而能够提高耐裂缝性能。然而当外圆弧部16的曲率半径R2与内圆弧部14的曲率半径R1相比变得过大时，有可能无法确保足够的沟容积。根据这样的观点，上述内圆弧部14的曲率半径R1与外圆弧部16的曲率半径R2之比R2/R1优选为2.2以上，更优选为2.5以上，另外优选为4.0以下，更优选为3.5以下。

另外，虽未特殊限定，但当上述外壁部15与穿过上述胎面端侧的沟边缘亦即外缘9t的胎面踏面2n所成的角度α2过大时，有可能无法确保沟容积，相反过小时，有可能降低胎肩陆地部10的刚性，使操纵稳定性变差。根据这样的观点，上述角度α2优选为90°以上，更优选为95°以上，另外优选为120°以下，更优选为115°以下。

另外，根据同样的观点，上述内壁部13与穿过轮胎赤道侧的沟边缘亦即外缘9i的胎面踏面2n所成的角度α1优选为90°以上，更优选为95°以上，另外优选为120°以下，更优选为115°以下。

另外，内壁部13的轮胎径向的长度L1与外壁部15的轮胎径向的长度L2之比L1/L2，虽未特殊限定，但过小时有可能无法增大比沟宽度的中心位置G1更靠胎面端Te侧的橡胶体积，相反过大时，有可能无法确保沟容积。根据这样的观点，上述比L1/L2优选为110％以上，更优选为125％以上，另外优选为250％以下，更优选为200％以下。

另外，上述沟底部17的倾斜角度α3过大时，则内圆弧部14的曲率半径R1变得过小，相反过小时则无法在上述胎面端侧的部分M配置橡胶，因此有可能无法确保上述外圆弧部16附近的刚性。根据这样的观点，上述倾斜角度α3优选为10°以上，更优选为20°以上，另外优选为50°以下，更优选为40°以下。另外，上述倾斜角度α3用沟底部17与连接上述轮胎赤道侧的外缘9i和胎面端侧的外缘9t的平面20所成的角度来表示。

另外，图3(a)是本实施方式的胎面部2的右半部分的展开图。如图3(a)所示，上述胎肩陆地部10由被横沟划分的花纹块列构成。由此，在第一纵主沟9a的胎面端Te侧沿轮胎周向排列地形成有多个胎肩花纹块19。此外，在本实施方式中，上述中间陆地部11也由被横沟划分的花纹块列构成。由此，在第一纵主沟9a的轮胎赤道C侧也沿轮胎周向排列地形成有多个中间花纹块20。另外，在轮胎周向上相邻的上述胎肩花纹块19与中间花纹块20，在轮胎周向上相同的位置并且以轮胎周向的长度BW为相同的长度形成。

在优选实施方式中，形成于胎肩花纹块19的第一纵主沟9a的外圆弧部16的曲率半径R2，从该胎肩花纹块19的轮胎周向的中央部19c侧朝向轮胎周向的两端部19s、19s侧逐渐减小。如图3(a)和图3(b)所示，由橡胶的收缩引起的拉伸应变作用于胎肩花纹块19，其大小在中央部19c成为最大。因此，如图4(a)所示，相对地增大胎肩花纹块19的中央部19c的外圆弧部16c的曲率半径R2c，从而增大该位置处的刚性。相反，在胎肩花纹块19的轮胎周向的两端部19s，由于拉伸应变相对减小，因此如图4(b)所示，相对地减小上述轮胎周向的端部19s的外圆弧部16s的曲率半径R2s，从而能够确保沟容积。因此，这样的充气轮胎1能够抑制裂缝的产生，并且防止排水性能变差。

为了切实地发挥上述作用效果，胎肩花纹块19的中央部19c的外圆弧部16c的曲率半径R2c与轮胎周向的两端部19s、19s的外侧圆弧部16s的曲率半径R2s的变化率(R2c-R2s)/BW，优选为0.03以上，另外优选为0.3以下。

以上，对本发明的特别优选的实施方式进行了详述，但本发明不限定于图示的实施方式，而是能够应变为各种方式来实施。例如，也可以将上述第二纵主沟9b用与上述第一纵主沟9a同样的沟轮廓线来形成。

实施例

基于表1的规格试制了具有图1的构造和图3的胎面花纹的尺寸195/65R15的轿车用充气轮胎，并分别测量了第一纵主沟的沟底的拉伸应变。各规格如下。

胎面宽度TW：176mm

纵主沟的沟宽度W1：8mm

纵主沟的沟底最深部的深度D1：8.5mm

纵主沟的轮胎周向的角度：0度

胎肩花纹块的轮胎周向长度BW：20～45mm

内壁部的角度α1：94°

外壁部的角度α2：94°

内壁部和外壁部：平面(R3＝R4＝∞)

轮辋：15×6.0J

测试方法如下。

(拉伸应变计测)：

试制了在第一纵主沟的胎面端侧、遍布一个胎肩花纹块的轮胎周向以等间隔在五处安装有应变传感器的充气轮胎。另外，应变传感器的安装高度为距离沟底最深部向轮胎径向外侧离开0.5mm的位置。各轮胎均使用将磁铁与霍尔元件用橡胶弹性材料一体化的元件来作为传感器元件单元。并且在内压230kPa、不加载负荷的情况下测量了各点的拉伸应变。另外，计算出各轮胎的最大拉伸应变与最小拉伸应变之差。其结果，以比较例1为100的指数来表示。数值越小表示越良好。另外，实施例13至16的该圆弧部的曲率半径R2是在距离胎肩花纹块的两端部为该胎肩花纹块的轮胎周向长度的25％的距离的位置的曲率半径。

(湿路性能)：

将测试轮胎以内压230kPa(前、后轮)轮辋组装于上述车轮轮辋后，安装于排气量2000cc的轿车的四个轮上，且只由驾驶员驾车在轮胎测试路线的湿沥青路面上行驶，通过驾驶员的官能评价，以比较例1为100进行了评价。数值越大，湿路稳定性越优秀。

测试的结果表示于表1。

表1：

测试的结果确认了实施例的充气轮胎，与比较例相比，抑制湿路性能的降低并且对于应变性能而言获得了良好的结果。

Claims

1.一种充气轮胎，在胎面部设置至少一条纵主沟，该纵主沟在从轮胎赤道向轮胎轴向外侧离开的位置沿轮胎周向连续延伸，该充气轮胎的特征在于，

在包括被安装到正规轮辋并且填充了正规内压的无载荷亦即正规状态的轮胎旋转轴在内的轮胎子午线截面中，

所述纵主沟的沟轮廓线包括：内壁部，其从轮胎赤道侧的外缘向轮胎径向内侧延伸；内圆弧部，其由与所述内壁部相连并且曲率半径小于所述内壁部的曲率半径的圆弧构成；外壁部，其从所述纵主沟的胎面端侧的外缘向轮胎径向内侧并且以小于所述内壁部的长度延伸；外圆弧部，其由与所述外壁部相连并且曲率半径小于所述外壁部的曲率半径的圆弧构成；以及沟底部，其从所述外圆弧部朝向内圆弧部向轮胎径向内侧倾斜并且以直线状延伸，

由此所述纵主沟的沟底最深部设置在比沟宽度的中心位置更靠轮胎赤道侧，并且，

所述内圆弧部的曲率半径R1以及所述外圆弧部的曲率半径R2满足以下关系：

R1≥0.6并且

R2≥2×R1，

所述胎面部在所述纵主沟的胎面端侧形成沿轮胎周向排列的多个胎肩花纹块，

形成在所述胎肩花纹块上的所述纵主沟的外圆弧部的曲率半径R2，从该胎肩花纹块的轮胎周向的中央部侧朝向轮胎周向的两端部侧逐渐减小。

2.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，

所述纵主沟的沟宽度的中心位置设置在距离轮胎赤道为胎面端之间的轮胎轴向距离亦即胎面宽度(TW)的10～35％的范围。

3.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，

所述纵主沟相对于轮胎周向以45°以下的角度延伸。