CN102666135A - 具有带有用于改善雪地性能的倒角的侧凹槽的轮胎 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有改善的雪地性能和干地制动性能的轮胎，该轮胎具有至少一个侧凹槽，凹槽具有在凹槽与轮胎的圆周相交处出现的倒角。在一些情况下，第二倒角与凹槽上的第一倒角相对地出现。在多数情况下，沿着轮胎的圆周出现具有倒角的多个类似配置的侧凹槽。典型地，侧凹槽的宽度为大约2至4mm，并且优选地在2.6至3.6mm之间。而且，倒角与轮胎的圆周的切线形成的角可以为大约45度。侧凹槽的扫掠路径与轮胎的侧向形成的角在大约0至45度的范围内。

Description

具有带有用于改善雪地性能的倒角的侧凹槽的轮胎

技术领域

本发明总体上涉及被配置成用于改善雪地性能的轮胎，并且更具体地，涉及一种具有带有预定宽度的一个或多个侧凹槽的轮胎，所述侧凹槽的每一个具有用于改善雪地性能的一个或多个倒角。

背景技术

众所周知，在设计轮胎的刻纹或胎面时难以同时增加干地制动性能和雪地牵引性能。典型地，将改善雪地牵引的特征加入轮胎的胎面或刻纹将不增加轮胎的干地制动性能。相反地，将改善干地制动性能的特征加入轮胎的刻纹或胎面通常将不会导致轮胎的雪地牵引性能的增加。

当然，许多轮胎在世界各地销售和使用，其中对于一年中的一部分（例如在夏天）干地牵引是最重要的性能标准，而对于一年中的另一部分（例如在冬天）雪地牵引和操控是最重要的性能标准。对于用户来说该矛盾的一个解决方案是在春天将特别适合于夏季并且具有良好的干地制动性能的轮胎安装在他们的车辆上，在秋天将同样适合于冬季并且具有良好的雪地牵引性能的另一套轮胎安装在车辆上。然而，这必须购买两套轮胎，这对于许多用户来说是成本太高的解决方案。因此，用户通常购买尽可能地同时具有最佳干地制动性能和雪地牵引性能的“全季”轮胎。

不幸的是，如先前所述同时增加这些性能的困难阻碍了对全季轮胎的这两个性能的进一步改善。以前同时改善两个性能的尝试涉及使用增加轮胎成本的专门轮胎结构。

因此，期望找到一种技术，该技术同时优化轮胎的干地制动和雪地牵引性能使得在夏季或冬季轮胎中可获得的性能可以在全季轮胎中找到。此外，有利的是该技术使用典型地在轮胎的胎面或刻纹中能够找到的特征以避免为轮胎增加更多的成本或复杂性。

发明内容

本发明的特定实施例包括一种具有改善的雪地牵引的轮胎，该轮胎具有侧向和周向并且包括胎面，胎面具有圆周和位于圆周上的至少一个侧凹槽。凹槽具有在该凹槽与轮胎的圆周相交处出现的至少一个倒角，所述凹槽具有预定深度和宽度以及具有预定拔模角的侧壁。凹槽的宽度在大约2至4mm并且优选地在大约2.6至3.6mm的范围内。在一些情况下，凹槽的宽度为大约3mm。

在其它实施例中，倒角与轮胎的圆周的切线形成大约45度角。在这样的情况下，倒角的深度和宽度可以为1.5mm。在其它情况下，凹槽的深度可以为大约7mm。

有时，凹槽包括与第一倒角相对的第二倒角。而且，轮胎的圆周可以具有在其上出现的多个侧凹槽，每个侧凹槽具有一个或两个倒角。

在其它情况下，一个侧凹槽或多个侧凹槽可以沿着笔直路径。在这样的情况下，凹槽与轮胎的侧向形成的角可以在大约0至45度的范围内。在一些情况下，侧壁的拔模角在0至15度的范围内。

在一些实施例中，轮胎的胎面还包括圆周凹槽，圆周凹槽与侧凹槽一起限定多个胎面花纹块，胎面花纹块在轮胎的周向上具有大约35mm的长度。在这样的实施例中，胎面花纹块在其上可以具有四个刀槽花纹，刀槽花纹的每一个与另一个刀槽花纹或侧凹槽在轮胎的周向上间隔大约7mm。

在一些情况下，轮胎的尺寸可以为245/45R17。

如附图中所示，根据本发明的特定实施例的以下更详细的描述，本发明的前述和其它目的、特征和优点将变得明显，在附图中相似的附图标记表示本发明的相似部件。

附图说明

图1是透视图，显示了根据本发明的实施例的具有带倒角的侧凹槽的轮胎，也显示了轮胎的侧向或轴向、周向和径向；

图2是由图1的轮胎的圆周凹槽和侧凹槽限定的中心肋的胎面花纹块的放大部分视图；

图3是图2的轮胎的俯视图，显示了侧凹槽与轮胎的侧向或轴向形成的角；

图4A是沿着图3的线4A-4A获得的图3的轮胎的侧凹槽的侧视横截面图；

图4B是图4A的轮胎的侧凹槽中的一个的放大图，显示了倒角与轮胎的圆周的切线所成的角；

图4C是图4A的轮胎的侧凹槽中的另一个的放大图，显示了侧凹槽的倒角的深度和宽度；

图4D是图4A的轮胎的第三侧凹槽的放大图，显示了侧壁的拔模角；

图5是曲线图，显示了图1的轮胎的侧凹槽的最佳宽度；

图6是曲线图，显示了侧凹槽的扫掠路径与轮胎的侧向形成的角的最佳范围；以及

图7是曲线图，显示了对于具有给定刀槽花纹密度的胎面花纹块通过使用具有倒角的适当尺寸的侧凹槽优化轮胎的雪地牵引和干地制动性能。

具体实施方式

参见图1，显示了具有侧凹槽102的轮胎100，所述侧凹槽具有位于凹槽102与轮胎的圆周106相交处的倒角104。这样称呼侧凹槽102的原因在于它们大体上在平行于轮胎的旋转轴线的轮胎的侧向或轴向L上延伸。轮胎100还包括大体上在轮胎的周向C上延伸的圆周凹槽108，所述周向是轮胎滚动所沿着的方向。它们与侧凹槽102一起沿着轮胎100的圆周106形成胎面花纹块110。这些凹槽102、108在胎面内提供空隙以用于吸收水和雪，从而有助于湿地和雪地牵引。在每个胎面花纹块110内，有四个刀槽花纹112，所述刀槽花纹是提供额外咬合边缘的细切口，所述咬合边缘也有助于轮胎的牵引。

对于该特定实施例可以在图2和3中最佳地看到，轮胎的尺寸为245/45R17，胎面花纹块110在轮胎的周向C上的长度L_B为35mm并且花纹块在侧向L上的宽度W_B为24mm。在周向C上刀槽花纹至刀槽花纹的距离D_CSS为7mm并且在周向C上侧凹槽至刀槽花纹的距离D_CLS也为7mm。已知增加刀槽花纹112和侧凹槽102的数量典型地增加雪地牵引，但是不能增加轮胎的其它性能（例如磨损性能）。所以，可以预料：可以使用具有不同尺寸和特征的其它胎面花纹块。例如，胎面花纹块110的长度L_B可以为27mm并且它可以具有两个刀槽花纹112使得从侧凹槽至刀槽花纹的距离D_CLS或从一个刀槽花纹至另一个刀槽花纹的距离D_CSS可以为9mm。备选地，从一个刀槽花纹至另一个刀槽花纹的距离D_CSS和从刀槽花纹至凹槽的距离D_CLS可以彼此不同。参见在轮胎的中心肋113中出现的胎面花纹块110，也可以看到侧凹槽102的扫掠轴线或路径114与轮胎的侧向L成角α。

尽管在本文中仅仅显示了轮胎的一个尺寸，但是申请人基于经验认为侧凹槽和倒角的尺寸和几何形状将对任何轮胎都起作用，包括但不限于客车和轻型卡车轮胎以及具有不同胎面花纹块和刀槽花纹配置的轮胎。因此，认为这些其它轮胎尺寸和配置在本发明的范围内。

关注侧凹槽102和倒角104，在图4中可以看到侧凹槽102具有深度D_LG，在轮胎的径向R上从轮胎100的圆周106的切线T至凹槽102的底部116测量所述深度。对于该特定实施例，对于所有侧凹槽102深度D_LG为7mm，但是可以预料：对于凹槽中的一些或全部，该深度可以更大或更小。类似地，对于所有侧凹槽的两个侧壁而言，凹槽102的侧壁117具有为2.5度的拔模角γ，但是可以预料：对于凹槽中的一些或全部，该拔模角可以更大或更小。侧凹槽102也具有宽度W_LG，从侧凹槽102的一侧的理论尖锐角部至凹槽的另一侧的理论尖锐角部测量所述宽度。具体地参见倒角104，可以看到它们与轮胎的圆周的切线T形成角β。优选的是该角β为45度，原因是这是当轮胎滚入和滚出与路面的印迹时允许雪进入和离开凹槽102的最佳角。而且，倒角的深度D_C和宽度W_C为1.5mm。然而，可以预料：也可以使用其它角β（例如30或60度角）以及倒角的其它深度D_C和宽度W_C（例如1或3mm）。

图5是曲线图，显示了侧凹槽102的最佳宽度W_LG。进行四天的测试以了解具有倒角104的侧凹槽102的宽度W_LG如何影响雪地牵引。该图中所示的雪地牵引测试是在测试机器所提供的驱动扭矩下的轮胎Mu-Slip曲线的分析测量。测试协议涉及测量平均Mu，Mu是摩擦系数，并且它典型地在20%至300%的范围内。在其上进行测试的轨道是软雪地轨道并且CTI针入度计在75至80之间。绘制所有四天的结果的平均值。

可以看到，所有四天的结果的平均值显示在宽度W_LG为2mm时雪地牵引有一些改善。在侧凹槽宽度W_LG为大约2.6mm时平均结果显示显著的10%的雪地牵引改善。在侧凹槽宽度W_LG为大约3mm时遇到雪地牵引的最大改善，其中结果的平均值指示雪地牵引有15%的改善。在侧凹槽宽度W_LG为大约3.6mm时仍然有5%的平均改善并且在侧凹槽宽度W_LG为大约4mm时雪地牵引几乎没有改善。因此，侧凹槽宽度W_LG应当在2至4mm的范围内，优选地在大约2.6至3.6mm的范围内，并且最佳宽度为大约3mm。应当注意宽度W_LG的范围是关键的，原因是在这些范围之外的侧凹槽102实际上减小了雪地牵引性能而不是改善它。

如先前所述，侧凹槽102可以在除了轮胎的完全轴向或侧向L以外的方向上延伸。在某些情况下，凹槽102可以在大致笔直路径中延伸，如图1至图3中的中心肋的胎面花纹块所示，但是申请人可以预料：侧凹槽102也可以为之字形、波形或沿着一般扫掠轴线或路径114任意地移动并且仍然属于本发明的范围内。图6显示了曲线图，指示一个或多个侧凹槽102的扫掠轴线或路径114可以与轮胎100的侧向L形成的并且仍然提供适当的雪地横向牵引的角α的范围。该测试是在CTI针入度计读数为大约85的硬雪地轨道上进行的单圈时间测试。测试结果显示角α可以在0至45度的范围内。所以，应当理解：在包括权利要求的本申请的范围内，术语“侧凹槽”包括其截面沿着扫掠路径或轴线114的任何凹槽102，所述扫掠路径或轴线与轮胎100的侧向L形成属于这些范围内的角α。类似地，为本申请及其权利要求内的各变量给出了范围，并且应当理解范围包括给定的边界值。

最后参见图7，示出了通过根据本发明的具有倒角的适当配置的侧凹槽同时改善雪地和干地牵引的意外结果。虚线表示典型的性能曲线118，该曲线显示典型地存在于雪地牵引和干地牵引之间的关系。该曲线图基于沿着曲线图的竖直轴线显示的、从标准干地制动测试获得的数据和沿着曲线图的水平轴线显示的、从如先前所述的标准雪地牵引测试获得的数据。干地制动测试是车辆测试，其中在硬沥青表面上测量安装有待测试的轮胎的车辆的制动距离。当修改轮胎的刻纹以改善干地制动时，轮胎性能通常沿着曲线118向上移动并且不改善雪地牵引。例如，在干地制动指数为大约106时，雪地牵引指数为大约75。相反地，当改变轮胎的刻纹以改善雪地牵引时，轮胎性能沿着曲线118向下移动并且不改善干地制动性能。例如，在雪地牵引指数为大约132时，干地制动性能指数为大约96。应当注意曲线118基于测量刀槽花纹密度对干地制动和雪地牵引性能有什么样的影响的轮胎结果。这些轮胎在它们的侧凹槽上不具有倒角。

特别有利的并且意外的是具有大约3mm的宽度W_LG并且在凹槽的任一侧具有两个倒角104的侧凹槽102的使用允许同时改善干地制动和雪地牵引性能两者。这在曲线图上由位于曲线118上部和右侧的数据点120表示，所述曲线表示轮胎的典型干地制动和雪地牵引性能。

具有合适宽度和一个或多个倒角的侧凹槽为什么提供这样的关键和意外结果的一个理论在于当轮胎用于有雪环境中时它们提供捕捉和释放雪的改善方式。具体地，当倒角和侧凹槽适当地被确定尺寸和配置时，倒角有助于雪进入和离开凹槽，同时凹槽的宽度有助于在适当时间保持和排出雪。而且，优选的是使用倒角而不是半径使得锐边缘形成于轮胎的圆周处，一旦雪接收到凹槽中时这允许边缘有效地咬合在路面上以改善雪地牵引。然而，本发明不限于任何特定理论，而是限定于提供这些关键、惊奇和意外结果的结构。

尽管参考本发明的特定实施例描述了本发明，但是应当理解这样的描述是作为举例说明而不是作为限制。因此，本发明的范围和内容应当仅仅由附带的权利要求的术语限定。

Claims (14)

1.一种具有改善的雪地牵引的轮胎，所述轮胎具有侧向和周向并且包括胎面，所述胎面具有圆周和位于所述圆周上的至少一个侧凹槽，所述凹槽具有在所述凹槽与所述轮胎的所述圆周相交处出现的至少一个倒角，所述凹槽具有预定深度和宽度以及具有预定拔模角的侧壁，其中所述凹槽的所述宽度在2至4mm的范围内。

2.根据权利要求1所述的轮胎，其中所述凹槽的所述宽度在2.6至3.6mm的范围内。

3.根据权利要求2所述的轮胎，其中所述凹槽的所述宽度为大约3mm。

4.根据权利要求1所述的轮胎，其中所述倒角与所述轮胎的所述圆周的切线形成大约45度角。

5.根据权利要求4所述的轮胎，其中所述倒角的所述深度和宽度都为大约1.5mm。

6.根据权利要求1所述的轮胎，其中所述凹槽的所述深度为大约7mm。

7.根据权利要求1所述的轮胎，其中所述凹槽包括与所述第一倒角相对的第二倒角。

8.根据权利要求1所述的轮胎，其中所述胎面包括多个侧凹槽。

9.根据权利要求1所述的轮胎，其中所述侧凹槽沿着大致笔直路径。

10.根据权利要求9所述的轮胎，其中所述侧凹槽与所述轮胎的所述侧向形成的角为大约45度。

11.根据权利要求1所述的轮胎，其中在所述凹槽的所述侧壁上出现的所述拔模角在0至15度之间。

12.根据权利要求1所述的轮胎，其中所述轮胎的尺寸为245/45R17。

13.根据权利要求8所述的轮胎，其中所述轮胎还包括圆周凹槽，所述侧凹槽和圆周凹槽限定胎面花纹块，所述胎面花纹块在所述轮胎的所述周向上的长度为大约35mm。

14.根据权利要求13所述的轮胎，其中所述胎面花纹块在其上具有四个刀槽花纹，所述刀槽花纹的每一个与另一个刀槽花纹或侧凹槽在所述轮胎的所述周向上间隔大约7mm。

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