CN103974837A

CN103974837A - 重载轮胎

Info

Publication number: CN103974837A
Application number: CN201280058915.7A
Authority: CN
Inventors: 安宅郁夫
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2011-11-29
Filing date: 2012-11-27
Publication date: 2014-08-06
Anticipated expiration: 2032-11-27
Also published as: KR20140103988A; KR101923761B1; JP5559763B2; CN103974837B; WO2013080944A1; EP2774781B1; EP2774781A4; US9770950B2; US20140332133A1; EP2774781A1; JP2013112218A

Abstract

防止了胎肩下降磨损和三角形磨损。包括胎肩花纹块的重载轮胎包括：具有曲率半径(R1)的第一弧形部，其中，胎面轮廓线在处于5％内压状态下的轮胎赤道表面上包括弧中心；和具有曲率半径(R2)的第二弧形部，第二弧形部在交点(Q)处与第一弧形部相交。第二弧形部的弧中心位于穿过交点(Q)的径向线上。曲率半径的比值(R2/R1)处于0.2至0.5之间。从赤道点至胎面边缘的轮胎径向方向距离(He)与从赤道点至从第一弧形部延伸的线上的虚拟胎面边缘的径向方向距离(H)之间的比值(He/H)大于等于0.5或小于1.0。

Description

重载轮胎

技术领域

本发明涉及一种抑制胎肩磨损和三角形磨损发生的重载轮胎。

背景技术

广泛用于卡车、公交汽车等的重载轮胎是所谓的单胎冠型轮胎，在所谓的单胎冠型轮胎中，胎面部的表面的轮廓线(胎面轮廓线)由在轮胎赤道面上具有弧中心的单个弧形部形成。然而，这样的单胎冠轮胎在轮胎赤道面与胎面边缘之间具有大的轮胎半径差。因而，存在在胎面边缘侧的胎面表面与路面之间发生打滑的问题，从而导致所谓的胎肩磨损m1(示于图7(A))。

因此，专利文献1、2和其他文献各提出了一种具有例如图8(A)中所示意性地示出的胎面轮廓线(a)的轮胎。胎面轮廓线(a)分为轮胎赤道面侧上的胎冠区域轮廓线部分(a1)和胎面边缘侧上的胎肩区域轮廓线部分(a2)。胎冠区域轮廓线部分(a1)由具有曲率半径(r1)的第一弧形部(b1)形成，第一弧形部(b1)的弧中心在轮胎赤道平面(Co)上。胎肩区域轮廓线部分(a2)由具有大于第一弧形(b1)的曲率半径(r2)的第二弧形部(b2)或直线(b3)形成。在这样的轮胎中，与单胎冠轮胎相比，轮胎赤道面侧与胎面边缘侧之间的轮胎半径差Δ更小，并且因而抑制了胎肩磨损(m1)(示于图7(A)中)的发生。

然而，如图7(B)中所示，已经发现所谓的三角形磨损(m2)发生在布置在胎肩区域(a2)中的胎肩花纹块(d)处。三角形磨损(m2)在胎肩花纹块(d)的较早接地侧和轮胎轴向外侧的角部(p)处作为初始点以三角形状逐渐形成。

下面描述发生三角形磨损(m2)的可能原因。具体地，当胎肩区域轮廓线部分(a2)由具有大的曲率半径(r2)的第二弧形部(b2)或直线(b3)形成时，在如图8(B)中所示的胎肩花纹块(d)的接地压力分布中，在胎肩花纹块(d)的轮胎轴向外侧端处发生具有接地压力的尖峰状上升的接地压力上升部(k)。另一方面，前轮胎是从动轮，因而在轮胎旋转时，在路面与轮胎之间在花纹块的较早接地侧上发生打滑。磨损量几乎与接地压力和打滑量的乘积成比例。因此，可以认为三角形磨损(m2)在花纹块内的、位于具有接地压力尖峰状上升的轮胎轴向外侧端和位于具有较大的打滑的较早接地侧上的角部(p)作为磨损的初始点逐渐形成。

相关技术

专利文献

专利文献1：日本未经审查的专利申请公报No.H07-164823

专利文献2：日本未经审查的专利申请公报No.2003-182309

发明内容

技术问题

本发明的目的是提供一种重载轮胎，该重载轮胎抑制胎面边缘处的接地压力上升，同时减小轮胎赤道面侧与胎面边缘侧之间的轮胎半径差并且抑制胎肩磨损和三角形磨损的发生。

为解决该问题，在本发明的权利要求1中，重载轮胎构造成使得胎面部设置有周向主沟槽，该周向主沟槽包括胎肩周向主沟槽，该胎肩周向主沟槽定位成最接近胎面边缘以在胎肩周向主沟槽与胎面边缘之间形成胎肩陆地部，并且胎肩陆地部由沿轮胎周向方向间隔的胎肩横向沟槽划分为多个胎肩花纹块。在处于5％内压状态——轮胎安装在正常轮辋上并充以作为正常内压的5％的内压——的轮胎的子午线截面上，胎面部的表面上的胎面轮廓线由弧中心在轮胎赤道平面上的具有曲率半径R1的第一弧形部和在交点Q处与第一弧形部相交的具有曲率半径R2的第二弧形部形成，第二弧形部的弧中心定位在穿过交点Q的径向线上，并且从胎面轮廓线与轮胎赤道面相交的赤道点至胎面边缘的轮胎径向距离He与从赤道点至穿过胎面边缘的径向线与第一弧形部的延长线相交的虚拟胎面边缘的径向距离H之间的比值He/H大于等于0.5且小于1.0。曲率半径R2与曲率半径R1之间的比值R2/R1大于等于0.2且小于等于0.5。

在权利要求2中，当胎肩陆地部被胎肩陆地部的宽度中心线划分为轮胎轴向外侧陆地部和轮胎轴向内侧陆地部时，在当对处于正常状态下的安装在正常轮辋上且充以正常内压的轮胎施加正常负荷时的轮胎的接地平面中，外侧陆地部处的接地压力的平均值PSo与内侧陆地部处的接地压力的平均值PSi之间的比值PSo/PSi大于等于0.9且小于等于1.0。

在权利要求3中，胎肩花纹块的花纹块胎面表面与轮胎轴向外侧的花纹块壁表面相交处的花纹块外侧边缘包括具有突出部的凸形曲线部，该突出部在花纹块外侧边缘的轮胎周向方向上的两个端点之间沿轮胎轴向方向向外最突出，并且两个端点与突出部之间的轮胎轴向距离大于等于2mm且小于等于5mm。

处于“5％内压状态”下的轮胎形状大体上几乎等于硫化模具中的轮胎形状。通过指定硫化模具中的模具表面的形状，可以控制处于5％内压状态下的轮胎形状。在说明书中，除非另有说明，轮胎的部件的尺寸等限定在5％内压状态下。

“胎面边缘”是指在当将正常负荷施加至正常状态轮胎时轮胎接触地面的情况下胎面表面的在轮胎轴向最外端处的位置，其中正常状态轮胎安装在正常轮辋上且充以正常内压。

“正常轮辋”是指通过包含轮胎标准的标准系统为每个轮胎规定的轮辋。例如，正常轮辋是根据JATMA的标准轮辋、根据TRA的“设计轮辋”或根据ETRTO的“测量轮辋”。“正常内压”是指通过标准为每个轮胎规定的充气压力，该充气压力是根据JATMA的最大充气压力、根据TRA的“各种冷充气压力时的轮胎负荷极限(TIRE LOAD LIMITSAT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES)”或根据ETRTO的“充气压力(INFLATION PRESSURE)”的表中示出的最大值。“正常负荷”是指通过标准为每个轮胎规定的负荷，该负荷是根据JATMA的最大负荷容量、根据TRA的“各种冷充气压力时的轮胎负荷极限(TIRELOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES)”或根据ETRTO的“负荷容量(LOAD CAPACITY)”的表中示出的最大值。发明的有益效果

在根据本发明的轮胎中，胎面轮廓线由弧中心在轮胎赤道面上的第一弧形部和在交点Q处与第一弧形部相交的第二弧形部形成。第二弧形部的弧中心定位在穿过交点Q的径向线上。

因此，即使当第二弧形部的曲率半径R2设定为小于第一弧形部的曲率半径R1时，也可以充分减小轮胎赤道面侧与胎面边缘侧之间的轮胎半径差。这使得能够抑制胎肩磨损的发生。另外，由于第二弧形部的曲率半径R2小至曲率半径R1的0.2倍至0.5倍，因此能够抑制胎面边缘处的接地压力的尖峰状上升。这使得能够同时抑制胎肩磨损和三角形磨损。

如果曲率半径R2大于曲率半径R1的0.5倍，那么接地压力在胎面边缘处增加。这使得很难抑制三角形磨损的发生。另一方面，如果曲率半径R2变得比曲率半径R1的0.2倍小，那么这会在轮胎赤道面侧与胎面边缘侧之间引起大的轮胎半径差。这使得难以抑制胎肩磨损的发生。

相似地，如果从赤道点至胎面边缘的轮胎径向距离He变得小于从赤道点至虚拟胎面边缘的径向距离H的0.5倍，那么接地压力在胎面边缘处增加。这使得难以抑制三角形磨损的发生。另一方面，如果轮胎径向距离He变得比径向距离H的1.0倍大，那么轮胎赤道面侧与胎面边缘侧之间的轮胎半径差变得大于单胎冠轮胎的情况下的轮胎半径差。这使得不可能抑制胎肩磨损的发生。

附图说明

图1是本发明的充气轮胎的一个实施方式中的胎面花纹在平面中展开的展开图；

图2是充气轮胎的子午线截面图；

图3是示出了胎面轮廓线的线性图；

图4是在正常负荷下的轮胎的接地表面的示图；

图5是另一实施方式的胎肩花纹块的放大立体图；

图6是示出了接地压力分布的一个示例的图表；

图7(A)是胎肩磨损的立体图，而图7(B)是三角形磨损的立体图；以及

图8(A)是示出了常规胎面轮廓线的示图，而图8(B)是示出了胎面轮廓线的接地压力分布的图表。

具体实施方式

下面将详细地描述本发明的实施方式。

参照图1，本发明的实施方式的重载轮胎1包括胎面部2处的周向主沟槽10，该周向主沟槽10包括定位成最接近胎面边缘的胎肩周向主沟槽10S。这在胎肩周向主沟槽10S与胎面边缘Te之间形成了胎肩陆地部11S。胎肩陆地部11S通过沿轮胎周向方向在其间设置有间隔的胎肩横向沟槽12S分为多个胎肩花纹块13S。

具体地，该示例的重载轮胎1是所谓的卡车/公共汽车用的可以从冬季至夏季全年使用的四季轮胎。周向的主沟槽10共由五个周向主沟槽组成：胎肩周向主沟槽10S、内侧上的中间周向主沟槽10M、以及更内侧上的中央周向主沟槽10C。因此，胎面部2被分为胎肩陆地部11S、11S、内侧上的中间陆地部11M、11M和更内侧上的中央陆地部11C、11C。在该示例中，中间陆地部11M通过沿轮胎周向方向在其间设置有间隔的中间横向沟槽12M被分为多个中间花纹块13M。中央陆地部11C通过沿轮胎周向方向在其间设置有间隔的中央横向沟槽12C被分为多个中央花纹块13C。

对周向主沟槽10的宽度和深度不存在特别的限制，并且可以优选地采用常规尺寸。例如，沟槽宽度通常落入3mm至20mm的范围内。沟槽深度通常落入9mm至22mm的范围内。在该示例中，周向主沟槽10是锯齿形沟槽。然而，周向主沟槽10可以是直沟槽，并且周向主沟槽10的数量可以选自3、4、5、6及其他。另外，除了胎肩陆地部11S之外的陆地部11M和11C不限于花纹块列。例如，对陆地部11M和11C可以采用多种胎面花纹，例如在周向方向上连续的花纹条。

如图2中所示的载重轮胎1形成已知结构，该已知结构包括从胎面部2通过胎侧部3延伸至胎圈部4的胎圈芯5的胎体6、以及设置在胎体6的径向外侧上和胎面部2的内部的带束层7。

胎体6由一个或多个胎体帘布层形成，在该示例中由一个胎体帘布层6A形成，其中，胎体帘线例如相对于轮胎赤道平面Co以70度至90度的角度设置。在该示例中，胎体帘布层6A在延伸跨接胎圈芯5、5的帘布主体部6a的两端包括连续的帘布折叠部6b，该帘布折叠部6b在胎圈芯5上从轮胎轴向内侧向外折叠。带层7由两个或更多个带束层形成，其中，带束帘线例如相对于轮胎赤道平面Co以10度至60度的角度设置。在该示例中，带层7由从轮胎径向内侧连续设置的四个带束层7(A)至7(D)形成。另外，带层7包括带束帘线在带束层之间彼此相交的一个或更多位置。这提高了带束刚性，使得胎面部2的几乎整个宽度具有环箍效果并且补强了轮胎。

在重载轮胎1处，处于5％内压的状态下在轮胎子午线截面上作为胎面部2的表面的轮廓线的胎面轮廓线J规定如下，其中在5％内压的状态下，轮胎安装在正常轮辋上且充以作为正常内压的5％的内压。

如图3中所示的胎面轮廓线J由具有曲率半径R1的第一弧形部J1和具有曲率半径R2的第二弧形部J2形成，第一弧形部J1在轮胎赤道平面Co上具有弧形中心O1，而第二弧形部J2在相交点Q处与第一弧形部J1相交。

第二弧形部J2的弧形中心O2定位在穿过相交点Q的径向线Xa上。第二弧形部J2的曲率半径R2与第一弧形部J1的曲率半径R1之间的比值R2/R1设定在大于等于0.2且小于等于0.5的范围内。

在胎面轮廓线J中，从赤道点Qc至胎面边缘Te的轮胎径向距离He与从赤道点Qc至虚拟胎面边缘Te′的径向距离H之间的比值He/H设定在大于等于0.5且小于1.0的范围内。赤道点Qc是胎面轮廓线J与轮胎赤道平面Co相交处的点。虚拟胎面边缘Te′是穿过胎面边缘Te的径向线Xb与第一弧形部J1的延长线j1相交处的点。

如上所述，胎面轮廓线J由在轮胎赤道平面Co上具有弧形中心O1的第一弧形部J1和在穿过相交点Q的径向线Xa上具有弧形中心O2的第二弧形部J2形成。因而，能够相比第一弧形部J1的延长线j1将第二弧形部J2定位在径向外侧，同时将第二弧形部J2的曲率半径R2设定为小于第一弧形部J1的曲率半径R1。也就是说，能够减小轮胎赤道平面Co侧与胎面边缘Te侧之间的轮胎半径差，从而抑制胎肩磨损的发生。

另外，如与曲率半径R2很大或为直的的情况相比，由于曲率半径R2小，第二弧形部J2与穿过赤道点Qc的轮胎轴向线Yc之间的径向距离Hx随着逐渐接近胎面边缘Te而急剧增加。因此，能够抑制在胎面边缘Te处的接地压力的峰状上升，从而产生了抑制三角形磨损的效果。

当曲率半径R2变为超过曲率半径R1的0.5倍大时，胎面边缘Te处的接地压力增加，这使得很难抑制三角形磨损的发生。相反，当曲率半径R2小于曲率半径R1的0.2倍时，距离Hx的增加程度变得过大。这导致路面表面上的打滑并且使得很难抑制胎肩磨损的发生。

另外，当距离He小于距离H的0.5倍时，胎面边缘Te处的接地压力增加，这使得很难抑制三角形磨损的发生。相反，当距离He等于或大于距离H的1倍时，轮胎赤道平面Co侧与胎面边缘Te侧之间的轮胎半径差变得大于单胎冠轮胎的情况下的半径差，这导致胎肩磨损的恶化。

根据前述观点，曲率半径比值R2/R1的下限优选为0.25或大于0.25，而曲率半径比值R2/R1的上限优选为0.45或小于0.45。距离比值He/H的下限优选为0.55或大于0.55，而距离比值He/H的上限优选为0.95或小于0.95。

对相交点Q的位置不存在特别的限制。例如，从轮胎赤道平面Co至相交点Q的轮胎轴向距离Ly通常落入从轮胎赤道平面Co至胎面边缘Te的轮胎轴向距离TW(也称作半胎面宽度)的0.4倍至0.8倍的范围内。

其次，为有效地产生前述优点，胎肩陆地部11S处的接地压力优选地一定程度上相同。具体地，如图1中所示，首先，胎肩陆地部11S实际上各自被分为陆地部11So和陆地部11Si，陆地部11So相比胎肩陆地部11S的宽度中心线(i)位于轮胎轴向外侧，而陆地部11Si位于胎肩陆地部11S的宽度中心线(i)的轮胎轴向内侧。宽度中心线(i)是指穿过胎肩陆地部11S的轮胎轴向陆地部宽度Ws的中心的周向线。

另外，在对处于正常状态下的轮胎施加正常负荷的轮胎接地平面F(示于图4)上，在外侧陆地部11So处的接地压力的平均值PSo与在内侧陆地部11Si处的接地压力的平均值PSi之间的比值PSo/PSi设定在大于等于0.9且小于等于1.0的范围内，其中正常状态为轮胎安装至正常轮辋并充以正常内压的状态。可以通过使用商业上可用的压力分布测量装置等确定在接地平面F内的整个胎肩陆地部11S上的接地压力分布并分析接地压力分布来获得在陆地部11So处和11Si处的接地压力的平均值PSo和PSi。

当PSo/PSi的比值低于0.9时，外侧陆地部11So处的接地压力变得过低并且在陆地部11So处发生大的打滑，这增加了引起胎肩磨损的趋势。相反，当比值PSo/PSi超过1.0时，外侧陆地部11So处的接地压力变得过高，并且较早接地侧和胎面边缘Te的角部的磨损能量变高，这增加了引起三角形磨损的趋势。上述接地压力比值PSo/PSi可以通过胎面轮廓线J的形状、带层7的宽度尺寸、胎面橡胶的厚度分布等进行控制。

为进一步抑制胎肩磨损和三角形磨损的发生，如图5中所示，优选调整胎肩花纹块13S的花纹块胎面表面BS和轮胎轴向外侧花纹块壁表面BW相交处的花纹块外侧边缘Be的形状。具体地，花纹块外侧边缘Be通过包括突出部be2的凸形曲线部而成形，突出部be2在花纹块外侧边缘Be的两个周向端点be1与be1之间沿轮胎轴向方向向外最突出。在该示例中，花纹块外侧边缘Be优选地成形为弧形曲线部。替代性地，花纹块外侧边缘Be可以成形为在突出部be2与端点be1之间具有直线的几乎V形的曲线部。突出部be2定位成与胎面边缘Te对准。

在该示例中，在花纹块外侧边缘Be处的两个端点be1与突出部be2之间的轮胎轴向距离Le优选地设定在大于等于2mm且小于等于5mm的范围内。通过以此方式构造花纹块外侧边缘Be，能够例如如图6中所示进一步抑制在胎面边缘Te处形成具有接地压力的尖峰状上升的接地压力上升部k，从而产生了抑制三角形磨损的效果。当距离Le小于2mm时，不能充分产生抑制三角形磨损的效果。相反，当距离Le超过5mm时，胎面边缘Te处的接地压力过度降低，这可能引起胎肩磨损的发生。图6是接地平面F上的接地中心t(示于图4中)处的接地压力分布。

胎肩花纹块13S可以设置有沿轮胎轴向方向延伸越过花纹块外侧边缘Be的多个刀槽花纹20。

如上所述，对本发明的特别优选的实施方式进行了描述。然而，本发明不限于说明的实施方式而是可以以各种修改模式实施。

示例

具有轮胎尺寸275/80R22.5的重载轮胎1试制成基于图1中所示的胎面花纹且具有图4中所示的胎面轮廓线J。然后，对试制轮胎进行测试并在胎肩耐磨损性和三角形耐磨损性方面与另一轮胎进行比较。轮胎具有相同的曲率半径R1，并且具有随着改变曲率半径R2和交点Q的位置(距离Ly)而变化的比值R2/R1和比值He/H。关于除了表1中所描述的那些条目之外的条目，轮胎实际处于相同的规格下。

测试方法如下：

(1)三角形耐磨损性和胎肩耐磨损性：

表1-1和表1-2中所示的轮胎在轮辋(22.5×7.50)和内压(900kpa)的情况下安装在车辆(2-D4GV W25吨卡车)的前轮上，并且在80％或更多的高速公路使用率的情况下行驶六个月。然后，在行驶之后，对轮胎的外表面进行视觉检查，以下面三个阶段来评估三角形磨损和胎肩磨损的发生：

1---存在不均匀磨损(胎肩磨损或三角形磨损)

2---存在轻微的不均匀磨损(胎肩磨损或三角形磨损)

3---不存在不均匀磨损(胎肩磨损或三角形磨损)。

示于表1-3中的轮胎在80％或更多的高速公路使用率的情况下行驶了10个月。然后，在行驶之后，对轮胎的外表面进行视觉检查，以下面三个阶段来评估三角形磨损和胎肩磨损的发生：

1---存在不均匀磨损(胎肩磨损或三角形磨损)

2---存在轻微的不均匀磨损(胎肩磨损或三角形磨损)

3---不存在不均匀磨损(胎肩磨损或三角形磨损)。

如表1-1和表1-2中所示，已经证实：本发明的实施方式中的轮胎有效地抑制三角形磨损和胎肩磨损的发生。另外，如表1-3中所示，已经证实：本发明的实施方式中的轮胎通过将胎肩花纹块的轮胎轴向外侧成形为凸形曲线部且将距离Le设定为2mm至5mm还可以进一步有效地抑制三角形磨损和胎肩磨损的发生。

附图标记的说明

1 重载轮胎

2 胎面部

10 周向主沟槽

10s 胎肩周向主沟槽

11s 胎肩陆地部

11So 外侧陆地部

11Si 内侧陆地部

12s 胎肩横向沟槽

13s 胎肩花纹块

Be 花纹块外侧边缘

be1 端点

be2 突出部

BS 花纹块胎面表面

BW 花纹块壁表面

Co 轮胎赤道面

O1、O2 弧中心

i 宽度中心线

J 胎面轮廓线

J1 第一弧形部

j1 延长线

J2 第二弧形部

Te 胎面边缘

Te′ 虚拟胎面边缘

Qc 赤道点

Xa 径向线

Xb 径向线

Claims

1.一种重载轮胎，所述重载轮胎构造成使得

胎面部设置有周向主沟槽，所述周向主沟槽包括胎肩周向主沟槽，所述胎肩周向主沟槽定位成最接近胎面边缘以在所述胎肩周向主沟槽与所述胎面边缘之间形成胎肩陆地部，以及

所述胎肩陆地部由沿轮胎周向方向间隔开的胎肩横向沟槽划分为多个胎肩花纹块，其中

在处于5％内压状态下的轮胎的子午线截面上，其中在所述5％内压状态下，轮胎安装在正常轮辋上且充以作为正常内压的5％的内压，

所述胎面部的表面上的胎面轮廓线由弧中心在轮胎赤道面上的具有曲率半径R1的第一弧形部和在交点Q处与所述第一弧形部相交的具有曲率半径R2的第二弧形部形成，

所述第二弧形部的弧中心定位在穿过所述交点Q的径向线上，

从所述胎面轮廓线与所述轮胎赤道面相交的赤道点至所述胎面边缘的轮胎径向距离He与从所述赤道点至穿过所述胎面边缘的径向线与所述第一弧形部的延长线相交处的虚拟胎面边缘的径向距离H之间的比值He/H大于等于0.5且小于1.0，并且其中

所述曲率半径R2与所述曲率半径R1之间的比值R2/R1大于等于0.2且小于等于0.5。

2.根据权利要求1所述的重载轮胎，其中

当所述胎肩陆地部被所述胎肩陆地部的宽度中心线划分为轮胎轴向外侧陆地部和轮胎轴向内侧陆地部时，

在当对安装在正常轮辋上并充以正常内压的处于正常状态下的轮胎施加正常负荷时的所述轮胎的接地平面中，

所述外侧陆地部处的接地压力的平均值PSo与所述内侧陆地部处的接地压力的平均值PSi之间的比值PSo/PSi大于等于0.9且小于等于1.0。

3.根据权利要求1或2所述的重载轮胎，其中

所述胎肩花纹块的花纹块胎面表面与所述轮胎轴向外侧的花纹块壁表面相交处的花纹块外侧边缘包括具有突出部的凸形曲线部，所述突出部在所述花纹块外侧边缘的所述轮胎周向方向上的两个端点之间沿所述轮胎轴向方向向外最突出，并且

所述两个端点与所述突出部之间的轮胎轴向距离大于等于2mm且小于等于5mm。