CN103303069B - 充气轮胎 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能够维持湿路制动性能且能够降低滚动阻力的充气轮胎。在胎冠陆地部（5）和中间陆地部（6）间隔设置有细横沟（8）。胎面部（2）的陆地比Sb/Sa为75～80%。胎冠主沟（3）的沟宽度W4为2.0～8.0mm、沟深度d1为15.0～20.0mm，胎肩主沟（4）的沟宽度W5为8.0～14.0mm、沟深度d2为15.0～20.0mm。细横沟（8）的沟宽度为0.6～2.0mm、沟深度为15.0～20.0mm。主沟（9）的各侧壁面（10）具有相对于沟中心线（Cg）的角度θd在1°以内且沿轮胎径向延伸的一对内侧壁面，和以大于上述角度θd的角度θu沿沟宽度扩展的方向倾斜延伸的一对外侧壁面。

Description

充气轮胎
技术领域
本发明涉及维持湿路制动性能且降低了滚动阻力的充气轮胎。
背景技术
近年来，从节能化的要求出发，要求降低轮胎的滚动阻力，提高车辆的油耗性能。通常，轮胎的滚动阻力的约一半是因轮胎的胎面部的变形而引起的能量损耗。因此，以往，提出了通过降低设置于胎面部的胎冠主沟和胎肩主沟的容积来提高胎面部的压缩刚性，抑制行驶时的胎面部的变形，从而降低了滚动阻力的轮胎。
然而，这种降低了主沟的容积的轮胎，其排水性变差，特别是在湿路上的制动性能降低。这样，滚动阻力的降低与湿路制动性能的提高存在二律背反的关系。
针对这样的问题，在下述专利文献1中提出了下述充气轮胎，其通过使沿轮胎周向延伸的主沟成锯齿形、且规定胎面部的陆地比，从而能够在不损害湿路制动性能的情况下降低滚动阻力。
专利文献1：日本特开2006-341769号公报
然而，在如上所述的充气轮胎中，对于兼顾湿路制动性能与滚动阻力的降低上，存在进一步改善的余地。
发明内容
本发明是鉴于上述实际情况而提出的，其主要目的在于提供充气轮胎，规定胎冠主沟和胎肩主沟的沟宽度和沟深度、且规定这些主沟的截面形状，以此为基本，可维持湿路制动性能且降低滚动阻力。
本发明中，技术方案1记载的发明为充气轮胎，该充气轮胎在胎面部，具有配置于轮胎赤道的两外侧且沿轮胎周向连续延伸的一对胎冠主沟、配置于上述胎冠主沟的轮胎轴向外侧且沿轮胎周向连续延伸的一对胎肩主沟、夹在上述一对胎冠主沟之间的胎冠陆地部、以及夹在上述胎冠主沟与上述胎肩主沟之间的一对中间陆地部，其特征在于，在上述胎冠陆地部和上述中间陆地部，沿轮胎周向间隔设置有细横沟，该细横沟与在轮胎轴向两侧邻接的上述胎冠主沟和/或上述胎肩主沟连通且沿轮胎轴向延伸，由填满上述胎面部的全部的沟而得到的胎面部的全接地表面积Sa、与上述胎面部的陆地部的全接地表面积Sb之比Sb/Sa表示的陆地比为75～80%，上述胎冠主沟的沟宽度为2.0～8.0mm、沟深度为15.0～20.0mm，上述胎肩主沟的沟宽度为8.0～14.0mm、沟深度为15.0～20.0mm，上述细横沟的沟宽度为0.6～2.0mm、沟深度为15.0～20.0mm，上述胎冠主沟和胎肩主沟在与长度方向成直角的沟截面形状中，分别具有从沟底延伸至胎面接地面的一对侧壁面，上述各侧壁面包括：相对于沟中心线的角度θd在1°以内、且沿轮胎径向延伸的一对内侧壁面；和与该内侧壁面的轮胎径向的外缘相连并延伸至胎面接地面的一对外侧壁面，上述外侧壁面朝向胎面接地面向沟宽度扩展的方向倾斜，并且相对于沟中心线的角度θu大于上述内侧壁面的上述角度θd。
另外，技术方案2记载的发明，在技术方案1记载的充气轮胎中，全部的沟的轮胎轴向的边缘成分在轮胎一圈上的总长度为20000～30000mm。
另外，技术方案3记载的发明，在技术方案1或2记载的充气轮胎中，上述胎冠主沟和胎肩主沟具有沿轮胎周向倾斜延伸的长边部、和与该长边部反向倾斜且轮胎周向长度小于上述长边部的短边部，并且上述长边部和短边部交替排列而形成锯齿形状。
另外，技术方案4记载的发明，在技术方案3记载的充气轮胎中，在上述胎冠主沟的上述长边部连通至少4根上述细横沟。
另外，技术方案5记载的发明，在技术方案1～4中任一项记载的充气轮胎中，从上述内侧壁面的上述外缘至沟底的内侧壁面高度为沟深度的15～25%。
另外，技术方案6记载的发明，在技术方案1～5中任一项记载的充气轮胎中，上述胎冠主沟的上述外侧壁面的上述角度θu为3～5°，上述胎肩主沟的上述外侧壁面的上述角度θu为7～14°。
本发明的重载荷用轮胎，胎冠主沟和胎肩主沟的沟宽度、沟深度被限定在一定范围，并且各主沟的侧壁面包括相对于沟中心线的角度θd在1°以内、且沿轮胎径向内外延伸的一对内侧壁面、和与内侧壁面的轮胎径向的外缘相连且延伸至胎面接地面的一对外侧壁面。另外，上述外侧壁面朝向胎面接地面向沟宽度扩展的方向倾斜，并且相对于沟中心线的角度θu大于上述角度θd。这种主沟在被加载接地载荷，胎面部弯曲时，一对外侧壁面彼此接触，从而能够抑制行驶时的胎面部的变形，滚动阻力降低。另外，即使外侧壁面彼此接触，在沟底部也能够形成由内侧壁面围起的空隙。由此，可确保湿路行驶时的排水性，维持湿路制动性能。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式的胎面部的展开图。
图2是图1的胎冠主沟和胎肩主沟的放大截面图。
图3是图1的胎肩主沟的放大截面图。
图4是加载了接地载荷的图1的胎肩主沟的放大截面图。
图5是图1的胎冠主沟的放大展开图。
符号说明
2…胎面部；3…胎冠主沟；4…胎肩主沟；5…胎冠陆地部；6…中间陆地部；7…胎肩陆地部；8…细横沟；9…主沟；11…内侧壁面；12…外侧壁面；13…空隙；14…长边部；15…短边部；16…凸角点。
具体实施方式
以下，基于附图来说明本发明的一个实施方式。
图1是本实施方式的充气轮胎1的胎面部2的展开图。如图1所示，本实施方式的充气轮胎1在其胎面部2形成有配置于轮胎赤道C的两外侧且沿轮胎周向连续延伸的一对胎冠主沟3、和配置于该胎冠主沟3的轮胎轴向外侧且沿轮胎周向连续延伸的一对胎肩主沟4，例如作为重载荷用子午线轮胎而构成。另外，由于胎冠主沟3和胎肩主沟4，胎面部2被划分为夹在一对胎冠主沟3、3之间的胎冠陆地部5、夹在胎冠主沟3与胎肩主沟4之间的一对中间陆地部6、以及位于胎肩主沟4的轮胎轴向外侧的一对胎肩陆地部7。
上述胎冠陆地部5的轮胎轴向的宽度W1例如优选设定为胎面宽度TW的12～16%。上述胎面宽度TW是指胎面端Te、Te间的轮胎轴向的距离。此外，胎面端Te是指对正规状态的轮胎加载正规载荷且以0度的外倾角接地于平面时的最靠轮胎轴向外侧的接地端。
在此，正规状态是指将轮胎组装于正规轮辋且填充了正规内压的无负载的状态。以下，没有特别提及时，轮胎的各部分的尺寸等是指在该正规状态下测定的值。
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，按照每个轮胎来规定该规格的轮辋，例如如果是JATMA则为“标准轮辋”，如果是TRA则为“DesignRim”，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，按照每个轮胎来规定各规格的空气压，如果是JATMA则为“最高空气压”，如果是TRA则为表“TIRELOAD LIMITS AT VARIOUSCOLD INFLATION PRESSURES”中记载的最大值，如果是ETRTO则为“INFLATION PRESSURE”。
此外，上述“正规载荷”是指在包括轮胎所依据的规格在内的规格体系中，按照每个轮胎来规定各规格的载荷，如果是JATMA则为“最大负载能力”，如果是TRA则为表“TIRELOAD LIMITS AT VARIOUSCOLD INFLATION PRESSURES”中记载的最大值，如果是ETRTO则为“LOAD CAPACITY”。
上述中间陆地部6的轮胎轴向的宽度W2例如优选设定为胎面宽度TW的13～17%。此外，上述胎肩陆地部7的轮胎轴向的宽度W3例如优选设定为胎面宽度TW的20～24%。
在上述胎冠陆地部5和中间陆地部6上，沿轮胎周向间隔设置有细横沟8，该细横沟8与在轮胎轴向两侧邻接的胎冠主沟3和/或胎肩主沟4连通且沿轮胎轴向延伸。
另外，上述细横沟8其沟宽度W7设定为0.6～2.0mm，沟深度d4设定为15～20.0mm。这样的细横沟8可提高向轮胎轴向外侧的排水性且能够发挥边缘效应，提高湿路制动性能。另外，细横沟8在不损害轮胎周向的刚性的情况下将胎冠陆地部5和胎肩陆地部6在轮胎周向分割。由此，允许胎冠陆地部5和胎肩陆地部6在接地面内的例如轮胎轴向的大的变位。
图2中表示胎冠主沟3和胎肩主沟4的放大截面图。其中，在本说明书中，有时将胎冠主沟3和胎肩主沟4一并称为“主沟9”。如图2所示，胎冠主沟3的沟宽度W4被设定为2.0～8.0mm。如果上述沟宽度W4小于2.0mm，则湿路制动性能降低。另外，如果上述沟宽度W4大于8.0mm，则花纹刚性降低，滚动阻力变大。从这种观点出发，优选上述沟宽度W4设定为4.0～6.0mm。
上述胎冠主沟3的沟深度d1设定为15.0～20.0mm。如果上述沟深度d1小于15.0mm，则沟的排水能力降低，湿路制动性能降低。相反，如果上述沟深度d1大于20.0mm，则胎面部2的刚性降低，滚动阻力增大，除此之外，沟底部接近于带束层（省略图示）、胎面部2的耐久性降低。从这种观点出发，上述沟宽度W4优选设定为17.0～18.0mm。
从确保排水性的观点出发，上述胎肩主沟4的沟宽度W5大于胎冠主沟3的沟宽度W4，设定为8.0～14.0mm。另外，上述沟宽度W5优选设定为上述沟宽度W4的1.75倍以上，更优选为2.5倍以上，并且，优选为4倍以下，更优选为3.5倍以下。由此，可确保胎冠陆地部5的接地压力，并且轮胎轴向外侧的排水性提高。
上述胎肩主沟4的沟深度d2与胎冠主沟3的沟深度d1同样地设定为15.0～20.0mm，更优选设定为17.0～18.0mm。
为了高水平地兼顾胎面部2的花纹刚性与排水性，本发明的充气轮胎1的陆地比设定为75～80%。该陆地比由填满胎面部2的全部的沟而得到的胎面部2的全接地表面积Sa、与胎面部2的陆地部的全接地表面积Sb之比Sb/Sa表示。如果上述陆地比Sb/Sa小于75%，则胎面部2的刚性降低，滚动阻力增大，除此之外，操纵稳定性降低。相反，如果上述陆地比Sb/Sa大于80%，则排水性降低、湿路制动性能降低。从这种观点出发，上述陆地比Sb/Sa优选设定为77～78%。其中，上述“接地表面积”是作为对上述正规状态的轮胎加载上述正规载荷且以0度的外倾角在平面滚动时的接地表面积进行测定而得的。
图3中表示主沟9的放大截面图。如图3所示，主沟9在与长度方向成直角的沟截面形状中，具有从沟底9b延伸至胎面接地面2S的一对侧壁面10，本实施方式中，具有以沟中心线Cg为中心呈轴对称的截面形状。另外，各侧壁面10包括配置于轮胎径向内侧的内侧壁面11、和配置于轮胎径向外侧的外侧壁面12。
上述内侧壁面11相对于沟中心线Cg的角度θd在1°以内且沿轮胎径向延伸。另一方面，上述外侧壁面12与内侧壁面11的轮胎径向的外缘11e相连，延伸至胎面接地面2S。此外，外侧壁面12朝向胎面接地面2S，向沟宽度扩展的方向倾斜，并且相对于沟中心线Cg的角度θu大于上述角度θd。这样的主沟9在正规状态下施加了正规载荷的负载行驶状态下，如图4所示，相邻的陆地部被压缩，从而外侧壁面12彼此接触。由此，在行驶中，特别是能够抑制接地面内的陆地部的变形，进而降低滚动阻力。另一方面，在主沟9的沟底部，通过内侧壁面11、11的分离来确保空隙13。这种空隙13可确保湿路行驶时的排水性、维持湿路制动性能。
其中，如果内侧壁面11的上述角度θd，从轮胎径向的内侧朝向外侧沟宽度扩展的倾斜方向，大于1°，则加载载荷时，难以接触侧壁面10，滚动性能的降低效果变小。相反，如果内侧壁面11的上述角度θd，从轮胎径向的外侧朝向内侧沟宽度扩展的倾斜方向，大于1°，则生产时容易发生硫化成型不良，因此不优选。
另外，外侧壁面12的上述角度θu如果增大，则可能即使对胎面部2加载载荷也无法接触侧壁面10，如果变小，则排水性能可能降低，除此之外，可能经常发生异物进入主沟9的所谓的嵌石。从这种观点出发，胎冠主沟3的外侧壁面12的上述角度θu优选为3°以上，更优选为3.5°以上，并且，优选为5°以下，更优选为4.5°以下。从同样的观点出发，胎肩主沟4的外侧壁面12的上述角度θu优选为7°以上，更优选为9°以上，并且，优选为14°以下，更优选为12°以下。
为了更进一步发挥上述效果且为了确保外侧壁面12彼此的接触面积和空隙13的体积，上述胎冠主沟3的沟宽度W4与沟深度d1之比W4/d1优选为13%以上，更优选为20%以上，并且，优选为40%以下，更优选为33%以下。如果上述比W4/d1变小，则与沟宽度相比沟深度相对变大，操纵稳定性可能降低。相反，如果上述比W4/d1变大，则加载接地载荷时，外侧壁面12彼此的接触面积降低，可能无法得到滚动阻力的降低效果。
上述胎肩主沟4的沟宽度W5与沟深度d2之比W5/d2优选为53%以上，更优选为55%以上，并且，优选为70%以下，更优选为65%以下。如果上述比W5/d2变小，则沟深度相对变得过大，操纵稳定性可能降低。相反，如果上述比W5/d2增大，则加载接地载荷时，外侧壁面12彼此的接触面积降低，可能无法得到滚动阻力的降低效果，除此之外，可能发生胎肩陆地部7的偏磨损。
另外，为了确保上述空隙13的体积，从内侧壁面11的轮胎径向的外缘11e至沟底9b的内侧壁面的高度h，优选为主沟深度d3的15%以上，更优选为18%以上，并且，优选为25%以下，更优选为22%以下。如果上述内侧壁面高度h变小，则上述外缘11e彼此接触变难，可能无法产生滚动阻力的降低效果，如果增大，则外侧壁面12的接触面积降低，滚动阻力的降低效果可能变小。
此外，主沟9的相对的上述外缘11e、11e的轮胎轴向的间隔W6，优选为主沟深度d3的18%以上，更优选为22%以上，并且，优选为28%以下，更优选为24%以下。如果上述间隔W6变小，则空隙13的体积变小，湿路制动性能可能降低，如果变大，则外侧壁面12的接触面积降低，滚动阻力的降低效果可能变小。
另外，对于主沟9的沟底面，优选截面形状为圆弧状，更优选以上述间隔W6的1/2的曲率半径形成半圆状。由此，能够确保空隙13的体积，除此之外，还能够抑制胎面部2的从沟底9b开始的损伤。
另外，主沟9的外侧壁面12与胎面接地面2S，优选以由圆弧状的截面构成的倒角部相连。由此，作用于相互接触的外侧壁面12、12的应力容易均匀地作用于接触面整体，从而能够进一步提高胎面部2的刚性。
如图5所示，主沟9具有沿轮胎周向倾斜延伸的长边部14、和与该长边部14反向倾斜且轮胎周向长度小于上述长边部的短边部15，并且优选长边部14和短边部15交替排列而形成锯齿形状。由此，加载载荷时，主沟9的边缘9e、9e彼此相互啮合地接触，因此能够提高轮胎周向的扭转钢性、进一步抑制胎面部2的变形，降低滚动阻力。
此外，优选沿锯齿形状延伸的上述边缘9e的凸角点16与细横沟8的轮胎轴向的端部8e对置。由此，对胎面部2加载载荷时，上述凸角点16进入细横沟8，能够进一步抑制胎面部2的变形，降低滚动阻力。
胎冠主沟3在由长边部14和短边部15构成的锯齿形状的情况下，优选在胎冠主沟3的长边部14连通至少4根细横沟8。由此，胎面部2的中央部的排水性提高，除此之外，在接地压力较高的胎面部2的中央部发挥边缘效果，因此湿路制动性能能够提高。
另外，通过包括细横沟8、胎冠主沟3、胎肩主沟4的配置于胎面部2的全部的沟，能够发挥边缘效果，但为了维持湿路制动性能且降低滚动阻力，优选规定轮胎轴向的边缘成分的量。从这种观点出发，配置于胎面部2的全部的沟的轮胎轴向的边缘成分在轮胎一圈上的总长度L，优选为20000mm以上，更优选为23000mm以上，还优选为30000mm以下，更优选为27000mm以下。由此，可得到边缘效果，并且能够维持花纹刚性。
以上，对本发明的充气轮胎进行了详细说明，但本发明不限于上述具体实施方式，能够变更成各种方式来实施，这是不言而喻的。
实施例
基于表1的规格，试制形成图1的基本结构的尺寸315/80R22.5的重载荷用充气轮胎，并且对各供试轮胎的滚动阻力和湿路制动性能进行了测试。另外，作为比较例1，对主沟的截面形状与实施例1相同、陆地比不同的轮胎也进行了同样的测试。此外，作为比较例2，对陆地比和主沟的尺寸与实施例1相同且主沟的外侧壁面和内侧壁面的倾斜角度均匀的轮胎也进行了同样的测试。测试方法如下所述。
＜滚动阻力＞
各供试轮胎的滚动阻力用滚动阻力试验机进行了测定。详细条件如下所述。结果，将“实施例1”的滚动阻力的倒数设为100，以它为指数，数值越大，表示滚动阻力越小。
安装轮辋：9.00×22.5
内压：825kPa
纵向载荷：31.65kN
速度：80km/h
＜湿路制动性能＞
使在全轮安装了各供试轮胎的测试车辆进入湿沥青路面，对完全制动为止的制动距离进行测定。详细条件如下所述。结果，将实施例1的制动距离的倒数设为100，以它为指数，数值越大的，表示制动距离越短。
安装轮辋：9.00×22.5
内压：825kPa
测试车辆：2-D车辆（装载量8t，安装有ABS的车辆）
路面的水膜厚度：0.5～2.0mm
进入速度：65km/h
将测试结果示于表1。
表1
从表1可知，能够确认实施例的充气轮胎与比较例相比，维持湿路制动性能的同时，滚动阻力有效降低。

Claims (5)

1.一种充气轮胎，在胎面部，具有配置于轮胎赤道的两外侧且沿轮胎周向连续延伸的一对胎冠主沟、配置于所述胎冠主沟的轮胎轴向外侧且沿轮胎周向连续延伸的一对胎肩主沟、夹在所述一对胎冠主沟之间的胎冠陆地部、以及夹在所述胎冠主沟与所述胎肩主沟之间的一对中间陆地部,
其特征在于，
在所述胎冠陆地部和所述中间陆地部，沿轮胎周向间隔设置有细横沟，该细横沟与在轮胎轴向两侧邻接的所述胎冠主沟和/或所述胎肩主沟连通且沿轮胎轴向延伸，
由填满所述胎面部的全部的沟而得到的胎面部的全接地表面积Sa、与所述胎面部的陆地部的全接地表面积Sb之比Sb/Sa表示的陆地比为75～80％，
所述胎冠主沟的沟宽度为2.0～8.0mm、沟深度为15.0～20.0mm，
所述胎肩主沟的沟宽度为8.0～14.0mm、沟深度为15.0～20.0mm，
所述细横沟的沟宽度为0.6～2.0mm、沟深度为15.0～20.0mm，
所述胎冠主沟和胎肩主沟在与长度方向成直角的沟截面形状中，分别具有从沟底延伸至胎面接地面的一对侧壁面，
所述各侧壁面包括：相对于沟中心线的角度θd在1°以内、且沿轮胎径向延伸的一对内侧壁面；和与该内侧壁面的轮胎径向的外缘相连且延伸至胎面接地面的一对外侧壁面，
所述外侧壁面朝向胎面接地面向沟宽度扩展的方向倾斜，并且相对于沟中心线的角度θu大于所述内侧壁面的所述角度θd，
全部的沟的轮胎轴向的边缘成分在轮胎一圈上的总长度为20000～30000mm。
2.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，
所述胎冠主沟和胎肩主沟具有沿轮胎周向倾斜延伸的长边部、和与该长边部反向倾斜的短边部，所述短边部与所述长边部相比轮胎周向长度短，
并且所述长边部和短边部交替排列而形成锯齿形状。
3.根据权利要求2所述的充气轮胎，其特征在于，
在所述胎冠主沟的所述长边部连通至少4根所述细横沟。
4.根据权利要求1或2所述的充气轮胎，其特征在于，
从所述内侧壁面的所述外缘至沟底的内侧壁面高度为沟深度的15～25％。
5.根据权利要求1或2所述的充气轮胎，其特征在于，
所述胎冠主沟的所述外侧壁面的所述角度θu为3～5°，
所述胎肩主沟的所述外侧壁面的所述角度θu为7～14°。
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