CN103796845A - 充气轮胎 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种通过促进胎面部的散热来降低胎面部的温度的充气轮胎。在胎面表面上，窄槽在相对于轮胎周向倾斜的方向上延伸地形成且窄槽的宽度小于窄槽的深度，并且向胎面表面开口的流入部还形成于窄槽的在轮胎周向上彼此相对的壁中的至少一个壁。

Description

充气轮胎

技术领域

本发明涉及一种充气轮胎，其通过促进胎面部的散热来降低胎面部的温度，更具体地涉及一种工程车辆用的充气轮胎。

背景技术

当在施加有负载的轮胎的转动过程中胎面部产生热量时，胎面部的温度升高，导致诸如胎面部的热剥离等的各种故障。因此，为了降低胎面部的温度，必须减少发热或促进散热。

传统地，为了降低胎面部的温度，已经采用如下方法：通过去除作为热源的胎面橡胶而在胎面部中形成槽且同时增大胎面部的表面积而使得散热被增强（例如，专利文献1）。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2003-205706号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，上述方法需要增加槽的数目，以便提高降低温度的效果。然而，这种槽的数目的增加导致陆部的刚性的减小，导致耐磨耗性和操纵稳定性的劣化。

如此，本发明的目的是提供一种槽面积的增加最小化的充气轮胎，由此促进胎面部的散热且使胎面部的温度降低。

用于解决问题的方案

本发明的概要如下：

（1）一种充气轮胎包括：

窄槽，所述窄槽形成于胎面表面，所述窄槽在相对于轮胎周向倾斜的方向上延伸且所述窄槽的宽度小于所述窄槽的深度；以及

流入部，所述流入部向所述胎面表面开口，所述流入部形成于所述窄槽的在轮胎周向上彼此相对的壁中的至少一个壁。

（2）根据上述（1）的充气轮胎，其中所述窄槽的两端终止在陆部内。

（3）根据上述（1）或（2）的充气轮胎，其中所述流入部在向所述窄槽的壁的开口侧具有最深部。

（4）根据上述（3）的充气轮胎，其中所述流入部的深度朝向所述流入部向所述窄槽的壁的开口侧逐渐增大。

（5）根据上述（1）至（4）中任一项的充气轮胎，其中所述流入部形成于所述窄槽的长度方向的一部分。

（6）根据上述（1）至（5）中任一项的充气轮胎，其中所述流入部形成于所述窄槽的两个壁。

（7）根据上述（6）的充气轮胎，其中在形成于所述窄槽的壁中的一个壁的所述流入部的沿着所述窄槽的长度方向的中心和形成于所述窄槽的壁中的另一个壁的所述流入部的沿着所述窄槽的长度方向的中心之间，在所述窄槽的长度方向上设置有间隔。

发明的效果

根据本发明，由于槽面积的增加被最小化，因此可以提供在不发生陆部的刚性减小的情况下促进胎面部的散热且使胎面部的温度降低的充气轮胎。

附图说明

图1的（a）是根据本发明的充气轮胎的胎面花纹的展开图，图1的（b）是从图1的（a）的线A-A截取的截面图；

图2是示出本发明的作用的图；

图3是示出在窄槽内部的空气速度向量的图；

图4是示出流入部的变型例的图；

图5是示出流入部的变型例的图；

图6是示出流入部的变型例的图；

图7是示出流入部的变型例的图；

图8是示出用于本发明的仿真的模型的图；

图9是示出流入部的倾斜角度的影响的图；

图10是示出根据实施例和比较例的充气轮胎的胎面花纹的一部分的图；

图11是示出实施例和比较例的结果的图；以及

图12是示出流入部的长度和窄槽的长度的影响的图。

具体实施方式

以下是参照附图对根据本发明的充气轮胎的详细说明。

图1的（a）是根据本发明的充气轮胎的胎面花纹的展开图。胎面表面1包括：一对中央周向槽2，该对中央周向槽2隔着轮胎赤道面CL沿着轮胎周向延伸；一对侧方周向槽3，该对侧方周向槽3在中央周向槽2的轮胎宽度方向的外侧沿着轮胎周向延伸；中间宽度方向槽4，该中间宽度方向槽4沿着轮胎宽度方向延伸且与中央周向槽2和侧方周向槽3连通；以及侧方宽度方向槽5，该侧方宽度方向槽5沿着轮胎宽度方向延伸且与侧方周向槽3和胎面端TE连通。

包括轮胎赤道面CL的肋状的中央陆部6由一对中央周向槽2形成。此外，花纹块状的中间陆部7由中央周向槽2、侧方周向槽3和中间宽度方向槽4形成。此外，花纹块状的侧方陆部8由侧方周向槽3和侧方宽度方向槽5形成。

注意，在图中以示例的方式示出了胎面花纹，本发明适用于肋基调花纹和花纹块基调花纹两者。此外，中间宽度方向槽4和侧方宽度方向槽5可以相对于轮胎宽度方向倾斜，此外中间宽度方向槽4和侧方宽度方向槽5可以具有非恒定的宽度。此外，侧方宽度方向槽5不必须与胎面端TE连通。

在肋状的中央陆部6中，窄槽9形成为在相对于轮胎周向倾斜的方向上延伸。如图1的（b）所示，窄槽9的宽度w9比深度d9小（窄）。

此外，在窄槽9的沿轮胎周向彼此相对的壁上，流入部10形成为向胎面表面开口。

注意，在图中以示例的方式示出了窄槽的配置，本发明的窄槽除了可以形成在肋状的中央陆部6中以外，还可以形成在花纹块状的中间陆部7或花纹块状的侧方陆部8中。此外，窄槽9可以以相对于轮胎周向成θ（0<θ≤90）度的任意角度倾斜，优选地以相对于轮胎宽度方向成0度至60度之间的角度倾斜。

此外，多个窄槽9不必须彼此平行地形成。尽管从确保肋状的中央陆部6的刚性的观点出发、窄槽9如在图中以示例的方式所示优选地使两端终止在肋状的中央陆部6内，但是窄槽9的两端可以向中央周向槽2开口。

以下是对本发明的作用的说明。

如图2的（a）所示，当轮胎转动时，轮胎周围的空气沿与行进方向相反的方向流动。使该空气进入形成在胎面表面1的槽中允许胎面部的散热，以降低胎面部的温度。当在胎面表面1形成宽的槽时，尽管空气可以进入槽，但是陆部的刚性减小了且耐磨耗性和操纵稳定性劣化了。另一方面，当槽形成有足够窄的宽度而不会减小陆部的刚性时，空气可能不会进入槽中。也就是，如示出了以图2的（a）中的X表示的部分的图2的（b）所示，空气大部分如箭头A所示越过形成在胎面表面1的窄槽9，且仅一些空气如箭头B所示进入窄槽9。然而，由箭头B表示的空气没有到达窄槽9的底部，而是经过窄槽9内部的上部就离开了窄槽9。因此，降低胎面部的温度的效果变得不足。

如此，如图2的（c）所示，流入部10形成在窄槽9的上风侧壁（windward-side-wall），由此大部分空气进入窄槽9，且进一步到达窄槽9的底部。此外，另一流入部10形成在槽9的下风侧壁（leeward-side-wall），由此空气可以通过另一流入部10离开。注意，当流入部10未形成在下风侧壁时，无其它处可去的空气从下风侧壁的端部离开窄槽9。由此，可以增强降低胎面部的温度的效果。

特别地，在工程车辆用的充气轮胎中，由于图中的由X表示的轮胎的车辆侧（正在接地的胎面表面的相反侧）的部分没有被车辆覆盖而露出，因此显著地呈现了本发明的效果。

现在参照图3，将说明窄槽9内部的空气速度向量的数值解析。

图3的（a）示出了以相对于轮胎宽度方向成30度的角度倾斜的且不具有流入部10的窄槽9，图3的（b）示出了具有形成在上风侧壁和下风侧壁两者的流入部10的窄槽9。图3的（c）示出了空气流速。注意，槽9在长度方向上的长度为200mm，宽度为10mm且深度为100mm，并且槽9以相对于轮胎宽度方向成30度的角度倾斜。此外，流入部10（沿着窄槽9的长度方向）的长度为50mm，宽度为50mm且最大深度为20mm。

如图3的（a）所示，当未形成流入部10时，空气难以进入窄槽9。

另一方面，如图3的（b）所示，当形成流入部10时，空气速度向量在形成在槽的上风侧壁的流入部10的附近最大化。然后，空气进入窄槽9，空气速度向量在形成在槽的下风侧壁的流入部10的附近再次增大。

当流入部10形成于窄槽9的上风侧壁和下风侧壁中的一方时，可以以流入部10被定位在窄槽9的上风侧壁的方式安装充气轮胎。

注意，由于在窄槽9的上风侧壁或下风侧壁形成流入部10导致定向花纹以及便利性降低，因此如上述图所示，优选地在窄槽9的上风侧壁和下风侧壁两者均形成流入部10，以便具有非定向花纹。

此外，当形成在槽9的上风侧壁的流入部10起作用以使得空气流入（起作用使空气进入）槽9时，形成在下风侧壁的流入部10不这样起作用。因此，空气经由形成在上风侧壁的流入部10进入窄槽9、行进通过窄槽9、然后从形成在下风侧壁的流入部10离开。

窄槽9的宽度w9被设定为比深度d9窄；当窄槽9浅且宽时，在没有流入部10的情况下空气也容易进入窄槽9，因而本发明的效果变低。当窄槽9浅时，此外不考虑窄槽9的壁的热传导系数的增大的情况，在胎面部的内部难以达到降低温度的效果。

由于可以增加进入窄槽9的空气量的流入部10的尺寸相对于陆部的尺寸令人满意地小，因此形成流入部10不会明显地减小陆部的尺寸。因此，流入部10对于耐磨耗性和操纵稳定性具有可忽略不计的小影响。

此外，当流入部10的长度形成为延伸过整个窄槽9的长度方向时，空气在窄槽9的长度方向上以均匀的量进入整个窄槽9。进入窄槽9的空气不能在窄槽内部流动且被阻碍离开窄槽9。特别地，当窄槽9是独立的时（当窄槽9的两端终止在陆部内而没有向槽开口时），该问题变得显著。因此，流入部10优选地形成于窄槽9的长度方向上的一部分。

更具体地，流入部10（沿着窄槽9的长度方向）的长度l10优选地不小于5mm且不大于窄槽9的长度方向的长度的1/2。

注意，术语“窄槽的长度方向”是指窄槽的两端（当两端开口时的开口端）之间的沿着连接隔着窄槽9的底部彼此相对的壁的中点的直线的方向。

注意，流入部10的尺寸与胎面部的磨耗量成比例地变小，降低了使空气进入的效果，即降低了散热性能。然而，由于胎面部中产生的热量也与胎面部的磨耗量成比例地减少，因此在制备过程中不是必须为了磨耗而将新轮胎的流入部10设计成大的。

优选地，窄槽9在接地期间闭合。更具体地，窄槽9的宽度w9优选地是约10mm至20mm。当窄槽9在接地期间闭合时，肋状的中央陆部6变得连续，这增大了陆部的刚性且提高了耐磨耗性。

以下是参照图4至图7对流入部10的各变型例的说明。图中的箭头表示气流的方向。

当窄槽9被形成为在相对于轮胎宽度方向倾斜的方向上延伸时，如图4的（a）所示，流入部10可以形成于窄槽9的两端部中的空气首先遇到的端部的壁中，或者如图4的（b）所示，流入部10可以形成于窄槽9的两端部中的空气最终遇到的端部的壁中。另外，如图4的（c）所示，流入部10可以形成在窄槽9的中央部。

当流入部10形成于窄槽9的上风侧壁和下风侧壁两者时，为了避免流入部相对于轮胎周向（气流的方向）彼此重叠，形成于窄槽9的壁中的一个壁的流入部10的沿着窄槽9的长度方向的中心点A和形成于窄槽9的壁中的另一个壁的流入部10的沿着窄槽9的长度方向的中心点B之间优选地沿窄槽9的长度方向具有间隔。

更具体地，如图5的（a）和图5的（b）所示，流入部10优选地形成在窄槽9的两端，或者如图5的（c）和图5的（d）所示，流入部10优选地在窄槽9的中央部处形成为倾斜地彼此相对。然而，如图5的（e）所示，流入部10可以在窄槽9的中央位置处形成为一个在另一个的正前方；也就是，流入部10可以以如下方式形成：使得中心点A和中心点B被配置成在中心点A和中心点B之间沿窄槽9的长度方向没有间隔。

如图6的（a）所示，流入部10的从胎面表面观察的平面形状可以是如下的平行四边形：该平行四边形具有与窄槽9的壁平行的一组对边和与轮胎周向平行的另一组对边，或者如图6的（b）、图6的（c）所示，流入部10的从胎面表面观察的平面形状可以是如下的平行四边形：该平行四边形具有与窄槽9的槽壁平行的一组对边和相对于轮胎周向倾斜的另一组对边。或者，如图6的（d）所示，流入部10的平面形状可以是如下的梯形：该梯形具有向窄槽9的壁开口的下底和被定位成与窄槽9的壁相对的上底；也就是，该梯形的轮胎宽度方向的长度从窄槽9的壁起逐渐减少。或者，如图6的（e）所示，流入部10的平面形状可以是如下的梯形：该梯形具有向窄槽9的壁开口的上底和被定位成与窄槽9的壁相对的下底；也就是，该梯形的轮胎宽度方向的长度从窄槽9的壁起逐渐增大。或者，如图6的（f）所示，流入部10的平面形状可以使得图6的（e）中所示的梯形的不平行的对边成为曲线。另外，流入部10的平面形状可以是如图6的（g）所示的半圆或者如图6的（h）所示的三角形。

如图7的（a）至图7的（d）所示，流入部10的在与窄槽的长度方向垂直的截面中的侧面形状优选地以如下方式形成：使得流入部10的深度从被定位成与窄槽9的壁相对的一侧（图中的点A）向对窄槽9的壁开口的另一侧（图中的点B）逐渐增大，流入部10在对窄槽9的壁开口的另一侧变得最深。然而，流入部10的底面可以具有如图7的（a）所示的平面或者如图7的（b）至图7的（d）所示的曲面。此外，如图7的（e）所示，流入部10的深度可以以阶梯的方式从点A向点B增大。或者，如图7的（f）、图7的（g）所示，流入部10的深度可以在点A和点C之间恒定且从点C向点B逐渐增大。或者，如图7的（h）所示，流入部10的深度可以从点A向点C逐渐增大且在点C和点B之间恒定。另外，如图7的（i）所示，流入部10的深度可以在点A和点B之间恒定。

以下是对发明人使用图8中所示的模型所进行的仿真的说明。

图8的（a）是仿真的模型的示意图，图8的（b）是窄槽9及其周围的细节图。如图8的（a）所示，假定，在窄槽9上方的1000mm×3000mm×900mm的空间中，主气流从上风侧（入口）沿y方向均匀地行进且在下风侧（出口）具有0压力。此外，如图8的（b）所示，流入部10形成在窄槽9的上风侧的中央部。流入部10的底面是倾斜的。该模型的窄槽9和流入部10的尺寸在表1中示出。

[表1]

窄槽的长度l9[mm]	1000
		窄槽的宽度w9[mm]	20
窄槽的深度d9[mm]	100
		流入部的长度l10[mm]	50
流入部的宽度w10[mm]	20-100
		流入部的深度d10[mm]	20

假定在轮胎转动期间流动的空气为主气流（均匀流），将主气流的在经由流入部10进入窄槽9之后经过图8的（b）中示出的测量点X时的速度的z方向分量的平均值用作进入窄槽9的空气量的指标。

流入部的深度d10被维持成恒定的且宽度w10变化，使得流入部10的倾斜角度θ变化，用于比较与倾斜角度θ相关的进入窄槽9的空气量的变化。结果如图9所示，发现：尽管进入窄槽9的空气量与倾斜角度θ成比例地增加直到当角度θ在20度和30度之间时达到最大量，但是在倾斜角度θ大于这些角度的情况下由于主气流在入口处的剥离，所以空气量会急速减少。还发现：允许最大量的空气进入的倾斜角度（即，在气流刚好要剥离之前的角度）与主气流的速度成比例地变大。

基于上述仿真的结果，倾斜角度θ优选地不大于45度。也就是，流入部10的宽度w10与深度d10的比，即w10/d10，不小于1.00。

实施例

以下是对本发明的实施例的说明。

如图10的（a）所示，尺寸为59/80R63的超大型ORR（越野（工程机械）用子午线）轮胎的肋状的中央陆部6中的轮胎赤道面CL上，五个窄槽9a至9e以相对于轮胎宽度方向成30度的角度倾斜地以150mm的间隔形成，具有倾斜的底部的流入部10也形成在窄槽9d、9e的上风侧壁。此外，如作为从图10的（a）的线B-B截取的截面图的图10的（b）所示，膜加热器11设置在窄槽9b至9e的下风侧壁。窄槽9a至9e的尺寸和流入部10的尺寸在表2中示出。根据本实施例，由于窄槽呈现出冷却效果，此外壁在接地面内彼此接触，因此几乎不存在诸如由陆部的刚性的降低所引起的不均匀磨耗等的不利效果。

[表2]

窄槽的长度l9[mm]	173
		窄槽的宽度w9[mm]	10
窄槽的深度d9[mm]	80
		流入部的长度l10[mm]	40

流入部的宽度w10[mm]	40
		流入部的深度d10[mm]	15

通过使用该轮胎，对在主气流处于8km/h的速度和主气流处于20km/h的速度的情况下壁的热传导系数进行测量。在窄槽9b至9e的上风侧壁的中心点X处执行测量。测量的结果在图11中示出。

根据图11，可以看出，在主气流处于8km/h的速度和主气流处于20km/h的速度这两种情况下，具有流入部10的窄槽9d、9e的热传导系数（在图中以四方形表示）比不具有流入部10的窄槽9b、9c的热传导系数（在图中以圆形表示）高。

注意，考虑到窄槽9a被定位在上风侧的最前部，因而接收与窄槽9b至9e接收的气流不同的气流，因此没有对窄槽9a进行测量。

此外，发明人使用图8中所示的模型进行仿真，下面将说明其结果。该模型的窄槽9的尺寸和流入部10的尺寸如在表3中所示。流入部10被定位在窄槽9的长度方向上的中央部。

[表3]

窄槽的长度l9[mm]	100015010075
		窄槽的宽度w9[mm]	20202020
窄槽的深度d9[mm]	100100100100
		流入部的长度l10[mm]	50505050
流入部的宽度w10[mm]	50505050
		流入部的深度d10[mm]	20202020
l9/l10	20321.5
		d9/d10	5555
平均热传导系数[W/m^2K]	41.5634.7726.675.88

假定在轮胎转动期间流动的空气为主气流（均匀流），通过进行仿真来计算当主气流经由流入部10进入窄槽9时窄槽9在流入部的正下方的底面的平均热传导系数。

在流入部10的深度d10、长度l10和宽度w10以及窄槽9的宽度w9、深度d9维持恒定的情况下，窄槽的长度l9被设定为1000mm、150mm、100mm、75mm，用于比较与窄槽9的长度相关的平均热传导系数的改变。仿真的结果在表3和图12中示出。根据仿真的结果，发现：平均热传导系数与窄槽9的长度l9成比例地变高。还发现：窄槽9的长度l9与流入部10的长度l10的比，即l9/110，优选地不小于2.0，以便呈现显著的冷却效果。

附图标记说明

1胎面表面

2中央周向槽

3侧方周向槽

4中间宽度方向槽

5侧方宽度方向槽

6肋状的中央陆部

7花纹块状的中间陆部

8花纹块状的侧方陆部

9窄槽

10流入部

11膜加热器

Claims (7)

1.一种充气轮胎，其包括：

窄槽，所述窄槽形成于胎面表面，所述窄槽在相对于轮胎周向倾斜的方向上延伸且所述窄槽的宽度小于所述窄槽的深度；以及

流入部，所述流入部向所述胎面表面开口，所述流入部形成于所述窄槽的在轮胎周向上彼此相对的壁中的至少一个壁。

2.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，所述窄槽的两端终止在陆部内。

3.根据权利要求1或2所述的充气轮胎，其特征在于，所述流入部在向所述窄槽的壁的开口侧具有最深部。

4.根据权利要求3所述的充气轮胎，其特征在于，所述流入部的深度朝向所述流入部向所述窄槽的壁的开口侧逐渐增大。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的充气轮胎，其特征在于，所述流入部形成于所述窄槽的长度方向的一部分。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的充气轮胎，其特征在于，所述流入部形成于所述窄槽的两个壁。

7.根据权利要求6所述的充气轮胎，其特征在于，在形成于所述窄槽的壁中的一个壁的所述流入部的沿着所述窄槽的长度方向的中心和形成于所述窄槽的壁中的另一个壁的所述流入部的沿着所述窄槽的长度方向的中心之间，在所述窄槽的长度方向上设置有间隔。

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