CN103358822B - 不平整地面行驶用充气轮胎 - Google Patents

Abstract

本发明提供不平整地面行驶用充气轮胎，提高形成于胎面部的花纹块的耐久性且抑制牵引性能的降低，能够以高水平兼顾上述性能。该不平整地面行驶用充气轮胎在胎面部（2）形成有：沟（8）；和从该沟（8）的沟底部（8A）隆起的多个花纹块（9），花纹块的至少一个具有：多边形形状的踏面（11）；和从踏面延伸且与沟底部（8A）连接的壁面（12），壁面具有：从踏面的各边延伸的多个主壁部（13）；和相邻的主壁部之间的拐角部（14），拐角部的至少一个为如下所述的圆锥状的倒角部，即与踏面平行的花纹块横剖面被中心在花纹块内侧的圆弧倒角、并且圆弧的曲率半径R2朝向轮胎径向内侧逐渐增加，从而能够以高水平兼顾牵引性能和耐久性。

Description

不平整地面行驶用充气轮胎

技术领域

本发明涉及例如在越野比赛等在不平整地面行驶的条件下，也能够发挥良好的性能的不平整地面行驶用充气轮胎，特别涉及提高形成于胎面部的花纹块的耐久性，并且抑制牵引性能的降低，能够以高水平兼顾上述性能的不平整地面行驶用充气轮胎。

背景技术

在不平整地面等差路上行驶的车辆使用如下的不平整地面行驶用充气轮胎，即：在胎面部形成有沟、和从该沟的沟底部隆起的多个花纹块。在这样的花纹块的轮胎径向内端的根部，伴随花纹块的变形而作用很大的应力。由于在花纹块的上述根部因该应力而易产生裂纹，进而由于该裂纹的发展，有可能导致花纹块破碎等损伤。

以往，为了提高花纹块的耐久性而提出使作用于其根部的应力缓和的轮胎（例如参照下述专利文献1）。如图7所示，在该轮胎上形成有花纹块b，该花纹块b具有：与路面接地的踏面b1、从踏面b1的周向先着地侧的接地端边缘e1向轮胎径向内侧延伸的先着地侧的壁面b2、以及从踏面b1的周向后着地侧的接地端边缘e2向轮胎径向内侧延伸的后着地侧的壁面b3。

上述各壁面b2、b3的构成包括：相对于立起在各接地端边缘e1、e2的轮胎法线N而以倾斜角θ1、θ2倾斜的基部c1、c2；与该基部c1、c2连接并且在轮胎外侧具有中心的凹圆弧状的曲面部d1、d2。此外，该花纹块b的先着地侧的壁面b2的倾斜角θ1形成为小于后着地侧的壁面b3的倾斜角θ2，并且曲面部d1的曲率半径r1形成为小于曲面部d2的曲率半径r2。

根据上述花纹块b，能够缓和花纹块先着地侧的嵌入阻力，并且增加花纹块后着地侧的刚性从而抑制花纹块的变形。因此该花纹块b能够减轻伴随大变形而作用于花纹块的根部的应力，并且可期待维持轮胎的牵引性能的作用效果。

专利文献1：日本特开2007-112396号公报

在上述轮胎中，由于减小花纹块b的先着地侧的壁面b2的倾斜角θ1，因此能够缓和嵌入阻力，使牵引性能得到改善。然而另一方面，会降低在该壁面b2侧的花纹块的刚性，增加作用于其根部的应力。

这样，由于轮胎的牵引性能和花纹块的耐久性具有相反的关系，因此以高水平兼顾上述性能是非常困难的。

发明内容

本发明是鉴于上述问题所做出的，其主要目的在于提供一种不平整地面行驶用充气轮胎，能够提高形成于胎面部的花纹块的耐久性，并且抑制牵引性能的降低，从而以高水平兼顾上述性能。

本发明中技术方案1所述的发明是一种不平整地面行驶用充气轮胎，在胎面部形成有：沟；和从该沟的沟底部隆起的多个花纹块，其特征在于，上述花纹块的至少一个具有：朝向轮胎径向外侧的多边形形状的踏面；和从上述踏面向轮胎径向内侧延伸且与上述沟底部连接的壁面，上述壁面具有：从上述踏面的上述多边形形状的各边起向轮胎径向内侧延伸的多个主壁部；和相邻的上述主壁部之间的拐角部，上述拐角部的至少一个为如下所述的圆锥状的倒角部：与上述踏面平行的花纹块横剖面被中心在花纹块内侧的圆弧倒角、并且上述圆弧的曲率半径朝向轮胎径向内侧逐渐增加。

此外，技术方案2所述的发明是在技术方案1所述的不平整地面行驶用充气轮胎的基础上，上述倒角部的轮胎径向的外端位于上述踏面。

此外，技术方案3所述的发明是在技术方案1或2所述的不平整地面行驶用充气轮胎的基础上，上述倒角部的轮胎径向的外端由尖角或曲率半径在0.5mm以下的圆弧构成。

此外，技术方案4所述的发明是在技术方案1～3中任意一项所述的不平整地面行驶用充气轮胎的基础上，上述花纹块的上述主壁部的至少一个为如下所述的第二主壁部：与上述踏面的上述边正交的花纹块纵剖面，包含相对于在上述踏面的边缘立起来的踏面法线的角度不同的多个倾斜面，在多个上述倾斜面中越是轮胎径向内侧的倾斜面，上述角度越大，并且上述第二主壁部的至少一侧的上述拐角部是上述倒角部。

此外，在技术方案5所述的发明是在技术方案4所述的不平整地面行驶用充气轮胎的基础上，在上述踏面形成凹部，与上述踏面连接的、轮胎径向最外侧的斜面的轮胎径向长度L、与上述凹部的深度h之差，是从上述沟底部到上述踏面的花纹块高度BH的0.10倍～0.17倍。

根据本发明，花纹块的相邻的主壁部之间的拐角部的、与踏面平行的花纹块横剖面为，被中心在花纹块内侧的圆弧倒角的倒角部。这样的倒角部能够缓和集中于花纹块的根部以及变形量大的拐角部的应力，从而抑制裂纹的产生、提高花纹块的耐久性。另外上述倒角部是上述圆弧的曲率半径朝向轮胎径向内侧逐渐增加的圆锥状。这样的圆锥状的倒角部缓和花纹块的嵌入阻力，并且有效地提高花纹块根部的刚性。即，根据本发明，能够抑制在花纹块的根部产生裂纹，提高花纹块的耐久性，缓和花纹块的嵌入阻力维持牵引性能，从而高水平地兼顾轮胎的上述性能。

附图说明

图1为表示本发明的实施方式的不平整地面行驶用充气轮胎的剖视图。

图2为图1的轮胎的胎面部的展开图。

图3为图2的X部放大立体图。

图4为图3的A-A剖视图。

图5为图3的B-B剖视图。

图6为该胎面部的中央花纹块的主要部分放大立体图。

图7为以往的不平整地面行驶用轮胎的说明图。

附图标记说明：1…不平整地面行驶用充气轮胎；2…胎面部；3…胎侧部；4…胎圈部；6…胎体；8…沟；8A…沟底部；9…花纹块；11…踏面；13…主壁部；13A…第一主壁部；13B…第二主壁部；14…拐角部；15…倒角部；16、17、18、19…倾斜面；20…曲面部；21…凹部；BH…花纹块的高度；TW…胎面接地宽度；N…踏面法线；R…旋转方向；R1…倒角部的曲率半径；R2…曲面部的曲率半径。

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的一个实施方式进行说明。

本实施方式的不平整地面行驶用充气轮胎1（以下，有时只记载为轮胎），例示出用作越野比赛等不平整地面行驶用的摩托车用轮胎。如图1所示，轮胎1包括：具有轮胎轴向的胎面接地宽度TW的胎面部2；从胎面部2的两侧向轮胎径向内侧延伸的一对胎侧部3、3；以及与该胎侧部3的内侧连接的胎圈部4。此外，该轮胎1指定了安装于车辆时的旋转方向，其旋转方向在图2中用附图标记R表示。

上述胎面接地宽度TW原则上为：对正规状态的轮胎加载正规载荷并以0度的外倾角接地为平面的状态下的胎面部2的接地端之间的轮胎轴向的最大距离。其中，作为例外，在轮胎1为本实施方式那样的摩托车用轮胎的情况下，则是将在正规状态下胎面部2的轮胎轴向的最外端亦即胎面端2e、2e之间的轮胎轴向距离作为胎面接地宽度TW。

另外，“正规状态”是指，将轮胎组装于正规轮辋，并且填充了正规内压的无载荷的状态。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，按照每个轮胎规定该规格的轮辋，例如若为JATMA则表示标准轮辋，若为TRA则表示“Design Rim”，或者若为ETRTO则表示“Measuring Rim”。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，按照每个轮胎规定上述规格的气压，若为JATMA则表示最高气压，若为TRA则表示表“TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES”所记载的最大值，若为ETRTO则表示“INFLATION PRESSURE”，但在轮胎为轿车用轮胎的情况下则设为180kPa。

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，按照每个轮胎规定各规格的载荷，若为JATMA则为最大载荷能力，若为TRA则为表“TIRE LOADLIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES”所记载的最大值，若为ETRTO则为“LOADCAPACITY”，但在轮胎为轿车用轮胎的情况下，则为相当于上述载荷的88%的载荷。

上述轮胎1被由至少1枚胎体帘布6A构成的胎体6加强。胎体帘布6A例如适合使用有机纤维帘线。另外根据子午线、斜交等轮胎的构造，而在胎面部2的内部适当地配置未图示的缓冲层、带束层等。

在上述胎面部2设置有沟8、和从该沟8的沟底部8A隆起的多个花纹块9。如图2所示，花纹块9设置得较稀疏。这样的花纹块的稀疏分布配置，能够提高各个花纹块9的接地压，增大向路面的嵌入量，由此能够确保特别是在泥泞地等中较高的驱动力。另外，通过形成为稀疏的花纹块配置，由此在花纹块9、9之间形成宽度宽的沟8，从而提高泥土排出性。

根据全部花纹块的踏面11的表面积Sb相对于胎面部2的总表面积S（假设将沟8全部埋满后的表面积）之比（Sb/S），能够定量地把握上述花纹块的稀疏分布配置。根据上述观点，作为花纹块的稀疏分布配置，特别优选的方式为上述比（Sb/S）的下限为0.1以上，且其上限优选为0.5以下，更优选为0.3以下。

另外，当花纹块9的从沟底部8A到踏面11的花纹块高度BH（图5所示）过小时，则存在无法在不平整地面获得足够的驱动力或制动力的倾向。相反若上述花纹块高度BH过大，则在驱动或制动时，对花纹块9的根部作用非常大的弯曲力矩，因此存在使花纹块9的耐久性变差的倾向。根据这样的观点，虽未特殊限定，但上述花纹块高度BH优选为6.0mm以上，更优选为10.0mm以上，并且优选为19.0mm以下，更优选为14.0mm以下。

上述花纹块9包括：配置在轮胎赤道C上的中央花纹块9A；沿着胎面端2e配置的胎肩花纹块9C；以及配置在中央花纹块9A与胎肩花纹块9C之间的中间花纹块9B。

上述中央花纹块9A、中间花纹块9B以及胎肩花纹块9C分别具有：朝向轮胎径向外侧的多边形形状的踏面11、和从该踏面11向轮胎径向内侧延伸且与沟底部8A连接的壁面12。

上述踏面11的形状只要是多边形形状则不做特殊限定，但为了提高踏面11的各边的边缘效果，优选适用四至八边形，更优选为四至六边形。在本实施方式中，中央花纹块9A和中间花纹块9B的踏面11为六边形，胎肩花纹块9C的踏面11由四边形或五边形形成。以下，作为花纹块9的具体的说明是以中央花纹块9A为例，对于其他中间花纹块9B和胎肩花纹块9C也具有大致同样的构成。

如图2和图3所示，中央花纹块9A的踏面11形成为包括：与轮胎周向平行地延伸的一对轮胎周向边11A、11A；从轮胎赤道C侧的轮胎周向边11A的两端分别相对于该轮胎周向边11A以钝角的内角延伸的一对斜边11B、11B；将各斜边11B的另一端与轮胎轴向外侧的轮胎周向边11A以倒角状连接的小长度的倒角边11C、11C。由此中央花纹块9A的踏面11形成为以朝向轮胎轴向外侧而轮胎周向的长度增大的形状为基调的大致梯形状。

另外，中央花纹块9A的壁面12具有：从踏面11的各边11A至11C分别向轮胎径向内侧延伸的六个主壁部13…、和将相邻的主壁部13、13之间连接起来的拐角部14、14。

图4为图3的A-A剖面，表示与踏面11的轮胎周向边11A正交的花纹块纵剖面。与踏面11的轮胎周向边11A连接的主壁部13作为第一主壁部13A而形成，该第一主壁部13A包括：相对于立起在上述轮胎周向边11A的踏面法线N而以倾斜角θ1朝向轮胎径向内侧且向花纹块外侧实际上以直线状倾斜的一个倾斜面19；和从该倾斜面19的轮胎径向内端与沟底部8A连接并且以在中央花纹块9A的外侧具有中心的圆弧形成的曲面部20。

另一方面，图5为图3的B-B剖面，表示与踏面11的斜边11B正交的花纹块纵剖面。与踏面11的斜边11B连接的主壁部13作为第二主壁部13B而形成，该第二主壁部13B包括：相对于立起在上述斜边11B的踏面法线N以倾斜角θ1、θ2以及θ3而朝向轮胎径向内侧且向花纹块外侧实际上以直线状倾斜的多个第一倾斜面16至第三倾斜面18；从最内侧的第三倾斜面18的轮胎径向内端与沟底部8A连接并且以在中央花纹块9A的外侧具有中心的圆弧所形成的曲面部20。

在第二主壁部13B中越是轮胎径向内侧的倾斜面，上述角度越大，即，第一倾斜面16至第三倾斜面18相对于踏面法线N的角度满足θ1＜θ2＜θ3的关系。另外，为了确保花纹块9的前端侧的刚性，上述角度θ2和θ3均优选为从踏面法线向中央花纹块9A的外侧倾斜。根据上述观点，上述角度θ1优选为满足θ1＜θ2＜θ3的关系，并且被规定在-5～5°的范围。同样上述角度θ3优选为满足θ1＜θ2＜θ3的关系并且被规定在15°～30°的范围。

上述那样的第一主壁部13A和上述第二主壁部13B均包括曲面部20，由此能够缓和花纹块9的根部的应力集中、提高耐久性。另外，对于第二主壁部13B而言，由于包括角度θ逐渐增加的多个倾斜面16至18，因此能够更进一步缓和花纹块9向路面嵌入的阻力并且以高平衡实现花纹块根部侧的高刚性化。

在本实施方式中，与踏面11的各倒角边11C连接的主壁部13虽然由第一主壁部13A形成，但不言而喻也可以构成为第二主壁部13B来代替第一主壁部13A。

图6中代表性地示出中央花纹块9A的踏面11的轮胎周向边11A与斜边11C之间的拐角部14。如图6所示，在与踏面11平行的花纹块横剖面（该横剖面用假想线L1至L4表示）内，该拐角部14由利用在中央花纹块9A的内侧具有中心的圆弧进行倒角的倒角部15形成。并且，倒角部15形成为其圆弧的曲率半径R1朝向轮胎径向内侧逐渐增加的圆锥状。

一般情况下，以中央花纹块9A为代表，作用于各花纹块9的根部的应力有集中在上述拐角部14的倾向。但由于以上述那样的倒角部15构成拐角部14，因此能够将集中于花纹块的根部以及拐角部14的应力沿着倒角部15的形状进行分散、缓和。由此能够抑止向花纹块9的裂纹的产生，从而提高花纹块9的耐久性。

另外，倒角部15由于形成圆锥状，因此能够缓和花纹块9向路面嵌入的阻力，从而维持轮胎的牵引性能。

因此，本发明的不平整地面行驶用充气轮胎，能够抑制裂纹的产生，提高花纹块9的耐久性，并且缓和向路面嵌入的阻力，维持牵引性能，从而以高水平兼顾上述轮胎性能。此外只要将至少一个拐角部14形成为上述倒角部15，就能够期待上述作用，但优选将花纹块9的全部拐角部14均由倒角部15形成。

如图6所示，上述倒角部15的轮胎径向的外端15e优选位于踏面11，并且以尖角形成。这样的倒角部15，在先与路面接触的花纹块9的轮胎径向外端侧减少花纹块9的嵌入阻力，因此能够提高轮胎的牵引性能。其中，尖角是指能够减少在花纹块9的踏面11的拐角部的嵌入阻力的形状，除了如字面那样以尖角形成的情况以外，也可以用曲率半径为0.5mm以下的圆弧来形成。

上述倒角部15的圆弧的曲率半径R1在该倒角部15的轮胎径向的最内侧位置，优选以3～10mm形成。本实施方式的倒角部15从踏面11延伸到沟底部8A。因此上述倒角部15的最内侧位置为沟底部8A。若倒角部15在上述最内侧位置的曲率半径R1小于3mm，则无法充分地期待提高花纹块9的耐久性的效果，相反若超过10mm，则与不平整地面接触的花纹块9相对于水平方向的阻力减小，因此有可能牵引性能大幅度降低。

此外，在第一主壁部13A与第二主壁部13B之间的拐角部14，也可以与图4同样地形成倒角部15。在该情况下，第二主壁部13B的各倾斜面16至18、以及第一主壁部13A的倾斜面19分别与倾斜角对应而平滑地连接。

在本实施方式的花纹块9的踏面11形成有凹部21，该凹部21具有轮胎径向内侧的深度h。

借助凹部21，只降低花纹块9的踏面11附近的刚性，从而防止因踏面11接地时的冲击而对踏面11的外缘端部造成损伤等。另外，能够增加对路面的摩擦力，从而进一步提高牵引性。

若上述凹部21的深度h增大，则花纹块9的刚性减小，进而有可能增加向路面的嵌入阻力。相反，若上述深度h减小则增大花纹块9的刚性，因此有可能因踏面11接地时的冲击而对中央花纹块9A的前端侧产生损伤，此外也无法期待充分地提高牵引性能。根据这样的观点，如图5所示，第二主壁部13B的轮胎径向最外侧的斜面16的轮胎径向长度L与凹部21的深度h之差的绝对值，优选规定为上述花纹块高度BH的0.1～0.17倍。由此适度地降低中央花纹块9A的踏面11附近的刚性，维持牵引性能，并且能够防止踏面11的外缘端部的损伤。

在上述本实施方式中，作为形成有倒角部15的花纹块，以中央花纹块9A为例进行了说明，但中间花纹块9B以及胎肩花纹块9C也同样能够适宜采用本发明。

以上进行了详述，但本发明的不平整地面行驶用充气轮胎不仅能够作为摩托车用轮胎来实施，也能够适合作为三轮货车、四轮车用轮胎来实施。

实施例

按照表1的规格试制了多种具有图2的胎面花纹的摩托车前轮用的不平整地面行驶用充气轮胎（轮胎尺寸：90/100-21），并评价了它们的性能。各轮胎的踏面的表面积Sb相对于胎面部的总表面积S之比均为0.2。此外，实施例13将第二主壁部的构成形成为，与第一主壁部的构成同样由一个倾斜面构成。测试的要点如下所示。

＜牵引性能＞

使用以以下条件安装了各供试轮胎的车辆在由不平整地面形成的越野路线上行驶，并根据驾驶员的感觉，围绕驱动力的传递性，进行了以比较例1为100分的感官测试。结果为数值越大越好。另外轮辋、车辆等如下所示。

轮辋：1.60WM

内压：80kPa

车辆：排气量450cc的4行程的越野用摩托车

轮胎安装轮：前轮

＜花纹块的耐久性＞

用各供试轮胎在越野路线上进行了两次20分钟的全速行驶之后，通过目视检查而调查了在根部产生裂纹的花纹块的个数。轮辋以及车辆等条件与上述相同。测试的结果等示于表1。

表1

根据测试的结果能够确认，与比较例相比，实施例的轮胎提高了表示牵引性能以及耐久性的总评。

Claims (4)

1.一种不平整地面行驶用充气轮胎，在胎面部形成有：沟；和从该沟的沟底部隆起的多个花纹块，其特征在于，

上述花纹块的至少一个具有：朝向轮胎径向外侧的多边形形状的踏面；和从上述踏面向轮胎径向内侧延伸且与上述沟底部连接的壁面，

上述壁面具有：从上述踏面的上述多边形形状的各边起向轮胎径向内侧延伸的多个主壁部；和相邻的上述主壁部之间的拐角部，

上述拐角部的至少一个为如下所述的圆锥状的倒角部：与上述踏面平行的花纹块横剖面被中心在花纹块内侧的圆弧倒角、并且上述圆弧的曲率半径朝向轮胎径向内侧逐渐增加，

上述主壁部包括第一主壁部以及第二主壁部，

上述第一主壁部包括：在与上述踏面正交的花纹块纵剖面中，从上述踏面朝向轮胎径向内侧且向花纹块外侧以直线状倾斜的一个倾斜面；以及从该倾斜面的轮胎径向内端连接于沟底部的曲面部，

上述第二主壁部包括：在上述花纹块纵剖面中，从上述踏面朝向轮胎径向内侧且向花纹块外侧以直线状倾斜并且相对于在上述踏面的边缘立起的踏面法线的角度不同的多个倾斜面，

在上述第二主壁部的多个上述倾斜面中越是轮胎径向内侧的倾斜面，上述角度越大，并且

上述第二主壁部的至少一侧的上述拐角部是上述倒角部。

2.根据权利要求1所述的不平整地面行驶用充气轮胎，其特征在于，

上述倒角部的轮胎径向的外端位于上述踏面。

3.根据权利要求1或2所述的不平整地面行驶用充气轮胎，其特征在于，

上述倒角部的轮胎径向的外端由尖角或曲率半径在0.5mm以下的圆弧构成。

4.根据权利要求1所述的不平整地面行驶用充气轮胎，其特征在于，

在上述踏面形成凹部，

与上述踏面连接的、轮胎径向最外侧的斜面的轮胎径向长度L、与上述凹部的深度h之差，是从上述沟底部到上述踏面的花纹块高度BH的0.10倍～0.17倍。