CN103237666B - 重载用充气轮胎 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种重载用充气轮胎，其能够在抑制行驶期间的噪声和车辆振动的同时抑制在槽底处发生裂纹和胎面分离并且能够获得优异的磨耗期限。所述充气轮胎的特征在于，在轮胎的胎面（10）设置有沿胎面（10）的周向延伸并且具有距离胎面的表面35mm或更大深度（D）的多个周向槽（20），并且其特征在于，底（21）在沿轮胎的宽度方向的截面中具有弧形状，以及当以周向槽的开口的中心（C）为界将底（21）划分成在轮胎宽度方向上的内侧部分（箭头I）和外侧部分（箭头O）时，弧的宽度方向上的内侧部分（21b）的曲率半径比弧的宽度方向上的外侧部分（21b）的曲率半径大。

Description

重载用充气轮胎
技术领域
本发明涉及主要用于集装箱运输等的重载用充气轮胎，特别涉及在轮胎胎面设置有沿胎面的周向延伸并且具有距离胎面的表面35mm或更大深度的多个周向槽的重载用充气轮胎。
背景技术
由于重载用轮胎、特别是例如在机场的运输集装箱用车辆中使用的重载用充气轮胎需要牵引性能，因此如图1所示，轮胎主流地设置有所谓的横向花纹（lugpattern），其中在胎面周向上间隔地配置沿胎面100的轮胎宽度方向延伸的宽度方向槽300。然而，当使用横向花纹时，在车辆移动的状态下发生诸如噪声和车辆振动等环境问题。因此，近年来，如图2所示，已开发了具有所谓的纵向花纹（ribpattern）的重载用充气轮胎，其中在胎面宽度方向上间隔地配置沿轮胎周向延伸的周向槽200。
然而，该纵向花纹典型地用于货车、公共汽车轮胎和乘用车辆轮胎。与上述轮胎相比，在重载车辆中使用的充气轮胎具有厚的胎面，因而其特征在于深槽（35mm或更大）和大负载。因此，当重载用充气轮胎中使用上述纵向花纹时，如图3所示，当轮胎与地面接触时，周向槽200和靠近轮胎赤道E的橡胶变形，橡胶200a和200b从槽壁膨出。这导致由于表面变形（distortion）在槽底210处集中而在槽底210处形成裂纹的问题。
此外，当设置多个周向槽并且在各周向槽的底处发生的裂纹沿轮胎宽度方向扩展时，如图4所示，裂纹100a和100b可能连接，这引起胎面橡胶的一部分100’剥离和脱落（胎面分离）的风险。
抑制上述裂纹和胎面分离的一种方式为例如，如专利文献1中所公开的，增大在胎面与周向槽的侧壁之间围成的角度，因而增大槽的开口宽度并且减少槽底的表面变形。然而，如图5所示，当胎面与周向槽200的壁220之间的角度β增大以使槽的开口宽度扩大时，于是磨耗余量（wearallowance）与当槽开口宽度小（诸如以虚线表示的槽形状）时相比显著减小，这引起不能充分保证顾客所需要的磨耗期限（直到轮胎由于磨耗不能再使用为止的时间）的问题。
引用列表
专利文献
专利文献1：特开平05-319029号公报
发明内容
本发明的目的是通过改进周向槽的截面形状而在抑制重载用充气轮胎行驶期间的噪声和车辆振动的同时抑制在槽底发生裂纹和胎面分离，此外提供了优异的磨耗期限。
为了实现上述目的，本发明人反复研究了设置有具有大的槽深度（距离胎面的表面35mm或更大的深度）的多个周向槽的重载用充气轮胎。
本发明人发现，即使在35mm或更大的大周向槽深度的情况下，使各周向槽的底形成为弧状以及当以周向槽的开口的中心为界将底划分成在轮胎宽度方向上的内侧和外侧时，将周向槽的在轮胎宽度方向上的内侧的曲率半径设定为比周向槽的在轮胎宽度方向上的外侧的曲率半径大，改进了槽底朝向轮胎赤道的形状并且减小了槽底处的作为裂纹的主要起因的表面变形。根据该结构，可因此抑制在槽底处发生裂纹以及胎面分离，而不要求比传统周向槽大的槽宽度，因而保证充分的磨耗余量，因此提高了磨耗期限。
已基于上述发现构思了本发明，其概要如下。
（1）一种重载用充气轮胎，其在轮胎的胎面设置有多个周向槽，所述多个周向槽沿所述胎面的周向延伸并且具有距离所述胎面的表面35mm或更大的深度，其中当在轮胎宽度方向上的截面中以所述周向槽的开口的中心为界将所述周向槽划分成在轮胎宽度方向上的内侧部分和外侧部分时，所述周向槽的宽度方向上的所述内侧部分的槽底的曲率半径比所述周向槽的宽度方向上的所述外侧部分的槽底的曲率半径大。
（2）根据（1）的充气轮胎，其中，所述周向槽的宽度方向上的所述内侧部分的槽底的曲率半径与所述周向槽的深度之比在1:4和7:20之间，所述周向槽的宽度方向上的所述外侧部分的槽底的曲率半径与所述周向槽的深度之比在1:8至7:40之间。
（3）根据（1）所述的充气轮胎，其中，所述周向槽设置在从胎面边缘到轮胎赤道的距离的1/4处开始并且延伸到所述距离的3/4的范围内。
（4）根据（1）所述的充气轮胎，其中，所述周向槽的侧壁与所述胎面的表面之间的角度在90°至100°的范围内。
（5）根据（1）所述的充气轮胎，其中，所述周向槽的宽度与所述周向槽的深度的比在37%至50%的范围内。
（6）根据（1）所述的充气轮胎，其中，当在轮胎宽度方向上的截面中以所述周向槽的开口的中心为界将所述周向槽划分成在轮胎宽度方向上的内侧部分和外侧部分时，从所述周向槽的深度和宽度的乘积计算出的面积中减去所述周向槽的面积获得的面积中的宽度方向上的外侧部分的面积落在宽度方向上的内侧部分的面积的20%至30%的范围内。
根据本发明，能够提供重载用充气轮胎，其可在抑制行驶期间的噪声和车辆振动的同时抑制在槽底处发生裂纹和胎面分离，并且该重载用充气轮胎具有优异的耐磨耗性。
附图说明
以下将参考附图进一步描述本发明，其中：
图1为图示设置于传统重载用充气轮胎的横向槽的立体图；
图2为图示设置于传统重载用充气轮胎的周向槽的截面立体图；
图3为图示橡胶在与地面接触期间被挤压并且从周向槽的槽壁膨出的传统重载用充气轮胎的截面图；
图4为图示在周向槽的底处发生的裂纹沿轮胎宽度方向扩展并且连接的传统重载用充气轮胎的截面图；
图5为图示具有如下周向槽的传统重载用充气轮胎的截面图：对于该周向槽而言，胎面与周向槽的壁之间围成的角度增大以使槽宽度扩大；
图6为图示设置于根据本发明的重载用充气轮胎的周向槽的截面立体图；
图7为图示设置于根据本发明的重载用充气轮胎的周向槽的形状的截面图；
图8为图示设置于根据本发明的重载用充气轮胎的周向槽的轮胎宽度方向上的位置的截面图；和
图9为图示出当在沿轮胎宽度方向的截面中以周向槽的开口的中心为界将周向槽划分成在轮胎宽度方向上的内侧部分和外侧部分并且从周向槽的深度和宽度的乘积计算出的面积中减去周向槽的面积时的值的截面图。
具体实施方式
此刻将参考附图描述本发明的结构和限制理由。
图6是根据本发明的重载用充气轮胎的宽度方向上的截面图，图示了从斜上方观察的切片，并且图7是设置于重载用充气轮胎的周向槽的轮胎宽度方向上的截面图，图示了槽的形状。
如图6所示，根据本发明的重载用充气轮胎在轮胎的胎面10设置有多个（图6中为两个）周向槽20，该周向槽20沿胎面10的周向延伸并且具有距胎面的表面35mm或更大的深度D。
如图7中的沿轮胎宽度方向的截面所示，当以周向槽的开口的中心C为界来将各周向槽20划分成在轮胎宽度方向上的内侧部分（箭头I）和外侧部分（箭头O）时，在宽度方向上的内侧部分的槽底21a的曲率半径比在宽度方向上的外侧部分的槽底21b的曲率半径大。
通过设置上述结构，即通过使靠近轮胎赤道的槽底（宽度方向上的内侧部分的槽底21a）的曲率半径增大，然后即使在各周向槽20具有35mm或更大的大深度D的情况下，也可减少槽底21表面处的变形，由此抑制在槽底21处发生裂纹，因此也抑制胎面分离。另一方面，与内侧部分的槽底21a相比，外侧部分的槽底21b具有较低水平的变形。因此，即使弧的曲率半径在外侧部分的槽底21b不增大，在槽底21中也不发生裂纹。此外，与传统周向槽相比，槽宽度W可减小，由此保证充分的磨耗余量，这也使得提高了耐磨耗性。
这里，在各周向槽20的槽底21内，宽度方向上的内侧部分的槽底21a的曲率半径和宽度方向上的外侧部分的槽底21b的曲率半径是指，如图7所示，宽度方向上的内侧部分的槽底21a和宽度方向上的外侧部分的槽底21b的在如下位置处的曲率半径：该位置是沿着轮胎径向从周向槽20的最深位置X1到周向槽20的底21和侧22a之间的边界位置X2的距离Y的1/3（1/3Y）处。注意当槽底21为弧形状时，槽底21可以为单个弧或多个弧。在多个弧的情况下，连接部为平滑的。如图7所示，各周向槽20的深度D是周向槽20的最深部的深度。如图7进一步所示，各周向槽20的宽度W是在槽20的开口处的宽度。
在各周向槽20的底21处，宽度方向上的内侧部分的槽底21a的曲率半径（Ra）与槽20的深度（D）之比（Ra:D）优选地在1:4和7:20之间，宽度方向上的外侧部分的槽底21b的曲率半径（Rb）与槽20的深度（D）之比（Rb:D）优选地在1:8和7:40之间。如果槽底21a和21b的弧的曲率半径R与槽20的深度D之间的比（Ra:D、Rb:D）分别小于上述范围（1:4、1:8），则曲率半径（Ra、Rb）对于充分减小在槽底21处发生的表面变形而言过小，由此导致裂纹发生的风险。另一方面，如果槽底21a和21b的弧的曲率半径（Ra、Rb）与槽20的深度D之间的比（Ra:D、Rb:D）分别超过上述范围（7:20、7:40），于是即使表面变形减少，槽21的宽度W也变得过大，由此减少磨耗余量并且导致无法得到足够的磨耗期限的风险。
图8图示了设置于重载用充气轮胎的周向槽20的轮胎宽度方向上的位置。
如图8所示，周向槽20优选地设置在从胎面边缘至轮胎赤道的距离的1/4处开始并且延伸到所述距离的3/4处的范围（图的阴影部分）内。对于该范围的原因在于，如果槽20设置在超过从胎面边缘至轮胎赤道的距离的3/4处的位置，则槽20距离轮胎赤道过近，因而当在槽底21中形成裂纹时使得容易发生胎面分离。另一方面，如果槽20设置在小于从胎面边缘至轮胎赤道的距离的1/4处的位置，则槽20过远地定位于轮胎宽度方向上的外侧，因而引起仅胎面边缘的角部磨耗的不均匀磨耗，并且导致不能保证充分的耐磨耗性的风险。
如图7所示，在各周向槽20中，侧壁22a与胎面的表面之间的角度α1以及侧壁22b与胎面的表面之间的角度α2优选地在90°至100°的范围内，其中90°是最优选的。如果角度α1和α2小于90°，则角度过小，因而使得槽底比轮胎表面处宽并且导致在制造期间难以将轮胎从模具移除的风险。另一方面，如果角度α1和α2超过100°，则角度过大，由此槽20的宽度W增大，磨耗余量减少，以及导致不能获得期望的磨耗期限的风险。
注意各周向槽20的深度D为35mm或更大。将槽的深度D设定为35mm或更大的原因在于，当重载用轮胎例如用在集装箱运输用车辆中时，通常对于获得充分满足用户的磨耗期限而言35mm或更大的深度是必需的。当槽深度D小于35mm时，则在槽底处难以形成裂纹。
此外，各周向槽20的宽度W与各周向槽20的深度D的比例（W/D）优选在37%至50%的范围内。如果比例（W/D）小于37%，则深度过大，因而从槽壁22膨出的橡胶的量增加和底21的表面变形增加，这导致裂纹形成的风险。另一方面，如果比例（W/D）超过50%，则与槽宽度W相比深度D过小，因而导致不能获得充分的牵引性能的风险。这里，如图7所示，槽宽度W是在槽20的开口处的宽度W。
在胎面10上优选地设置两个周向槽20。对于该数量的原因在于，少于两个周向槽20导致不能保证充分的耐发热性的风险，而多于两个周向槽20确保充分的磨耗余量，因而减少磨耗期限，并且使周向槽20彼此接近，这使得一旦在槽底21中发生裂纹，则更容易发生胎面分离。
此外，如由图9中的周向槽20的轮胎宽度方向上的截面所示，从周向槽20的槽宽度W和深度D的乘积计算出的面积（W×D）减去周向槽20的面积得到某一部分（阴影部分）。当将该阴影部分划分成在轮胎宽度方向上的内侧和外侧时，宽度方向上的外侧的阴影部分的面积优选地在宽度方向上的内侧的阴影部分的面积的20%至30%的范围内（宽度方向上的外侧的阴影部分的面积/宽度方向上的内侧的阴影部分的面积×100=20至30）。该范围抑制在槽底21中发生裂纹和胎面分离，同时还保证了优异的耐磨耗性。
周向槽20在与地面接触期间不封闭。这是因为与机动车等用的充气轮胎不同，设置于根据本发明的重载用充气轮胎的周向槽20具有大的槽宽度W。另一原因在于胎面10包括大量的橡胶，由此即使在与地面接触期间槽20不阻塞，也获得充分的刚性。
注意上述公开内容仅为本发明的实施方式的示例，可以在本发明的范围内进行各种变形。
示例
（发明例）
作为发明例，生产重载用充气轮胎的样品。该样品具有16.00R25的轮胎尺寸以及在沿轮胎宽度方向的截面中具有两个如图7中所示的周向槽20，其中当以周向槽的开口的中心C为界来将槽底21划分成在轮胎宽度方向上的内侧部分（箭头I）和外侧部分（箭头O）时，如图7所示，宽度方向上的内侧部分的槽底21a的曲率半径（Ra：15mm）比宽度方向上的外侧部分的槽底21b的曲率半径（Rb：7.5mm）大。
例如，周向槽20的深度D（mm）、周向槽20的底21中的宽度方向上的内侧槽底21a和外侧槽底21b的弧的曲率半径R、周向槽20的宽度W（mm）以及槽底21的曲率半径与周向槽20的深度D的比（R/D）在表1中列出。
（比较例）
作为比较例，除了在沿轮胎宽度方向的截面中设置如图2所示的两个周向槽之外，在与发明例相同的条件下生产重载用充气轮胎样品，其中当以周向槽的开口的中心C为界来将槽底21划分成在轮胎宽度方向上的内侧部分和外侧部分时，宽度方向上的内侧部分的槽底的曲率半径与宽度方向上的外侧部分的槽底的曲率半径相同。
例如，周向槽20的深度D（mm）、周向槽20的底21中的宽度方向上的内侧槽底21a和外侧槽底21b的弧的曲率半径、周向槽20的宽度W（mm）以及槽底21的宽度方向上的内侧槽底21a的曲率半径R与周向槽20的深度D之比（R/D）在表1中列出。
（评价）
将发明例和比较例的样品重载用充气轮胎安装于TRA的标准轮辋上，并且在施加1000kPA的内压后，将样品重载用充气轮胎安装在车辆（集装箱运输车辆）上并且行驶2500至3500小时。通过在经过2500小时、3000小时和3500小时后确认在周向槽20的槽底21部分是否发生裂纹来进行评价。表1示出结果。
表1
如表1中的结果所示，根据发明例的充气轮胎即使在行驶长时间（2500至3500小时）后也能够有效地抑制在槽底处的裂纹的发生。
产业上的可利用性
根据本发明，能够提供重载用充气轮胎，其可在抑制行驶期间的噪声和车辆振动的同时抑制在槽底处发生裂纹和胎面分离并且具有优异的磨耗期限。
附图标记列表
10、100：胎面
20、200：周向槽
21、210：槽底
22、220：槽壁
23、230：多边形花纹块陆部
24、240：多边形花纹块列（Polygonblockrow）
300：横向槽
E：轮胎赤道
C：周向槽开口中心位置
D：槽深度
W：槽宽度

Claims (6)

1.一种重载用充气子午线轮胎，其在轮胎的胎面设置有多个周向槽，所述多个周向槽沿所述胎面的周向延伸并且具有距离所述胎面的表面35mm或更大的深度，其中
当在轮胎宽度方向上的截面中以所述周向槽的开口的中心为界将所述周向槽划分成在轮胎宽度方向上的内侧部分和外侧部分时，所述周向槽的宽度方向上的所述内侧部分的槽底的曲率半径比所述周向槽的宽度方向上的所述外侧部分的槽底的曲率半径大。
2.根据权利要求1所述的充气子午线轮胎，其特征在于，所述周向槽的宽度方向上的所述内侧部分的槽底的曲率半径与所述周向槽的深度之比在1:4和7:20之间，所述周向槽的宽度方向上的所述外侧部分的槽底的曲率半径与所述周向槽的深度之比在1:8至7:40之间。
3.根据权利要求1所述的充气子午线轮胎，其特征在于，所述周向槽设置在从胎面边缘到轮胎赤道的距离的1/4处开始并且延伸到所述距离的3/4的范围内。
4.根据权利要求1所述的充气子午线轮胎，其特征在于，所述周向槽的侧壁与所述胎面的表面之间的角度在90°至100°的范围内。
5.根据权利要求1所述的充气子午线轮胎，其特征在于，所述周向槽的宽度与所述周向槽的深度的比在37％至50％的范围内。
6.根据权利要求1所述的充气子午线轮胎，其特征在于，当在轮胎宽度方向上的截面中以所述周向槽的开口的中心为界将所述周向槽划分成在轮胎宽度方向上的内侧部分和外侧部分时，从所述周向槽的深度和宽度的乘积计算出的面积中减去所述周向槽的面积获得的面积中的宽度方向上的外侧部分的面积落在宽度方向上的内侧部分的面积的20％至30％的范围内。
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