CN104114380A

CN104114380A - 低磨耗轮胎胎面带

Info

Publication number: CN104114380A
Application number: CN201380009076.4A
Authority: CN
Inventors: E·萨贝蒂
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2012-01-16
Filing date: 2013-01-16
Publication date: 2014-10-22
Anticipated expiration: 2033-01-16
Also published as: JP2015506867A; US9527348B2; ES2666382T3; ES2666382T8; EP2804770A1; EP2804770B1; ITTO20120026A1; US20140352861A1; WO2013108195A1; JP6122872B2; CN104114380B

Abstract

一种轮胎胎面带(5)，其具有中央部、在中央部的两侧的两个肩部以及在肩部的两侧且形成过渡到胎侧部(7)的过渡部的两个边缘部；胎面带(5)的轮廓至少具有形成中央部的一部分的第一弧(A2)、形成肩部的一部分的两个第二弧(A3)以及形成边缘部的一部分的两个第三弧(A4)；以及，在一个接合部(J23)处，通过台阶将各第二弧(A3)不连续地连接到第一弧(A2)，其中第二弧(A3)与第一弧(A2)不相切且在径向上比第一弧(A2)低。

Description

低磨耗轮胎胎面带

技术领域

本发明涉及一种轮胎胎面带。

背景技术

一种已知的改善轮胎胎面磨耗(即，增大胎面的耐滚动磨耗性并因此增加轮胎的工作寿命)的方法是将特定的橡胶化合物用于胎面。然而，低磨耗胎面化合物具有湿路抓地性能(wet-road-holding performance)差的缺点(换言之，通过改变制成胎面的化合物而实现的对磨耗的改善通常被湿路抓地性能的降低所抵消)。

另一种已知的改善轮胎胎面磨耗的方法是减少胎面花纹中的空隙而利于实心(solid)，以增加印迹(footprint)的路面上的橡胶接地面积(因此对于在轮胎上给定的竖直负载(vertical load)，降低在胎面上的特定压力、因此降低机械应力)。然而，该方案由于损害了印迹的排水性而进一步降低了湿路抓地性能。

另一种已知的改善轮胎胎面磨耗的方法是增大印迹面积(因此对于在轮胎上给定的竖直负载，降低在胎面上的特定压力、因此降低机械应力)。然而，该方案具有降低了湿路抓地性能且增大了滚动噪声(即，轮胎噪声较大)这两个缺点。

因此不可避免地需要耐磨耗性、湿路抓地性能和滚动噪声之间的权衡，结果是这三项都良好，但没有一项是优异的。

专利申请EP878329A1说明了一种轮胎胎面带，其包括：中央部；在中央部两侧的两个肩部；以及在肩部的两侧且形成过渡到胎侧部的过渡部的两个边缘部。

在专利申请EP878329A1的图4B所示的第一实施方式中，胎面带轮廓包括：具有第一半径R’的第一弧；以及位于第一弧的外侧且具有比第一半径R’小的第二半径Rs’的两个第二弧。在接合部处，各第二弧连续地(即，没有中断)连接到第一弧；在第一弧的延长线和第二弧之间的径向距离To’、Tt’从中央部朝向肩部逐渐增大。

在专利申请EP878329A1的图4C所示的第二实施方式中，胎面带轮廓包括：具有半径R’的第一弧；以及位于第一弧的外侧且具有同一半径R’的两个第二弧。在接合部处，各第二弧不连续地连接到第一弧、形成台阶，其中第二弧与第一弧不相切且在径向上比第一弧低；在第一弧的延长线和第二弧之间的径向距离To’、Tt’从中央部朝向肩部是恒定的。

发明内容

本发明的目的是提供一种被设计成消除了上述缺点的轮胎胎面带，特别地，该轮胎胎面带便宜且易于生产，同时提供了较优越的耐磨耗性和湿路抓地性能以及低滚动噪声。

根据本发明，提供了一种在所附方案中要求保护的轮胎胎面带。

附图说明

将参照附图通过示例说明本发明的非限制性实施方式，在附图中：

图1示出了具有根据本发明的胎面带的轮胎的一部分的示意性截面；

图2示出了图1的截面的多个突出尺寸；

图3示出了图2的第一部分的放大图(larger-scale view)；

图4示出了图3的第一部分的可选实施方式；

图5示出了图2的第二部分的放大图；

图6示出了图2的第三部分的放大图；

图7至图9示出了不同类型的已知轮胎的示意性印迹；

图10示出图1的轮胎印迹的示意图。

具体实施方式

图1中的附图标记1表示安装在轮辋2上的整个轮胎(被部分地且示意性地示出)。轮胎1包括环状的胎体帘布层3，胎体帘布层3具有两个胎圈4并且支撑由基于硫化橡胶(cured-rubber-based)的材料制成的胎面带5。胎面带束6介于胎体帘布层3和胎面带5之间。胎体帘布层3支撑胎面带5和胎圈4之间的两个胎侧部7。

胎面带5具有在外部限定了胎面带5(即，位于径向外侧)的滚动面8，在使用中，滚动面8承载于路面。通过以多个纵向或横向槽9为界的凸起花纹使胎面带5的滚动面8中断，该多个纵向或横向槽9限定了从胎面带5径向突出的多个花纹块。

如图2所示，胎面带5在位于胎面带5和胎侧部7之间的边界处的两个相对的横向端E(在图2中仅示出一个)之间延伸。将胎面带5划分为两个对称的半部，各半部(如图2所示)在位于纵向(周向)对称面处的中心点C和横向端E之间延伸。胎面带5的各半部的轮廓(如图2所示)包括分别具有半径CR1-半径CR5(各半径从中央部向外周逐渐减小)的五个连续的弧A1-弧A5。

弧A1具有半径CR1、具有沿着纵向(周向)对称面的中心、位于胎面带5的中心线处，并且弧A1(在胎面带5的各半部中)的延伸长度为L1。弧A2位于弧A1的旁边、在接合部J12处连接到弧A1、具有比弧A1的半径CR1小的半径CR2，并且弧A2的延伸长度为L2-L1。弧A3位于弧A2的旁边、在接合部J23处连接到弧A2、具有比弧A2的半径CR2小的半径CR3，并且弧A3的延伸长度为L3-L2。弧A4位于弧A3的旁边、在接合部J34处连接到弧A3、具有比弧A3的半径CR3小的半径CR4，并且弧A4的延伸长度为L4-L3。弧A5位于弧A4的旁边、在接合部J45处连接到弧A4、具有比弧A4的半径CR4小的半径CR5，并且弧A5的延伸长度为L5-L4。

在优选的实施方式中，弧A1的长度L1(在胎面带5的各半部中)比弧A2的长度(L2-L1)大。也就是：

L1>(L2-L1)

弧A1和弧A2形成胎面带5的中央部的一部分；弧A3形成胎面带5的肩部的一部分；弧A4和弧A5形成胎面带5的边缘部的一部分，该部分在轮胎1滚动时通常不与路面接地并且在胎面带5和对应的胎侧部7之间形成过渡部。在未示出的不同的实施方式中，去除弧A2，弧A1直接连接到弧A3(即，弧A1和弧A2重合)。在未示出的另一实施方式中，去除弧A5，弧A4直接连接到胎侧部7(即，弧A4和弧A5重合)。

在接合部J12处，弧A2与弧A1相切，以便连续地连接弧A1和弧A2。在接合部J34处，弧A4与弧A3相切，以便连续地连接弧A3和弧A4。在接合部J45，弧A5与弧A4相切，以便连续地连接弧A4和弧A5。但是，在接合部J23处，弧A3与弧A2不相切，弧A3在径向上比弧A2低，使得通过台阶不连续地连接弧A2和弧A3。在图4的实施方式中，接合部J23位于纵向槽9处，这意味着在弧A2和弧A3之间不存在“连接”。另一方面，在图3的实施方式中，通过S形圆角(fillet)在接合部23处“连接”弧A2和弧A3，即，该圆角具有半径分别为FR1和FR2的两个相反地凹陷的曲线(一个凹陷且一个凸出)。

在接合部J23处(即，在中断台阶处)，台阶的高度H1(即，弧A2的端部和弧A3的端部之间的径向距离，即，弧A2和弧A3之间的径向距离)的范围在轮胎1的整个直径OD的0.05％和0.15％之间，即

(0.0005×OD)<H1<(0.0015×OD)

当轮胎1的整个直径OD为大约600mm的情况下，中断台阶的高度H1可以为大约0.3mm至1.2mm。

使用基准胎面宽度TW(以下详细定义)作为基准，纵向(周向)对称面和接合部J23之间的长度L2与基准胎面宽度TW之间的比的范围在0.8和1.4之间，即

0.80<(L2/TW)<1.40

优选地，纵向(周向)对称面和接合部J23之间的长度L2与基准胎面宽度TW之间的比的范围在1.0和1.2之间，即

1.00<(L2/TW)<1.20

纵向(周向)对称面和接合部J23之间的长度L2与基准胎面宽度TW之间的上述关系制造了胎面带5的印迹“形状”，该印迹“形状”提供了优异的耐磨耗性、湿路抓地性能以及低噪声。实际上，当在接合部J23处没有台阶的情况下，如图7至图9所示(即，从如图7所示的具有较小接地区域的椭圆变化到如图9所示的具有较大接地区域的矩形)，胎面带5的印迹是规则形状；然而，当在接合部J23处具有台阶的情况下，胎面带5的印迹是具有较大的中央部区域和两个较小的侧部区域(“耳部”)的不规则形状(如图10所示)。胎面带5的矩形印迹(如图9所示)具有优异的耐磨耗性，但是损害了湿路抓地性能并且增加了噪声；胎面带5的椭圆印迹(如图7所示)提供了优异的湿路抓地性能和低噪声，但是损害了耐磨耗性；胎面带5的中间印迹(如图8所示)是经典的折衷方案，该中间印迹尝试使耐磨耗性与湿路抓地性能和低噪声相平衡，但是任意一项都不优异；然而，仅根据本发明可实现的胎面带5的“不规则”印迹(如图10所示)仅实现了其它印迹的优点但没有其任何缺点，即，实现了优异的耐磨耗性以及湿路抓地性能和低噪声。

实现胎面带5的“不规则”印迹形状(如图10所示具有较大的中央部区域和两个较小的侧部区域或“耳部”)的关键是在接合部J23处断开，即，在弧A2的(径向较高的)端和弧A3的(径向较低)的端之间的接合部J23处具有台阶。然而，为了实现所有可能的优点，其它因素也控制着胎面带5的轮廓在接合部J23处的形状。

中断接合部J23的位置的变化(即，纵向对称面和接合部J23之间的长度L2的变化)改变了印迹的较大的中央部区域与两个较小的侧部区域或“耳部”之间的比。因此，纵向(周向)对称面和接合部J23之间的长度L2与基准胎面宽度TW之间的上述关系确保了胎面带5印迹具有最优“形状”。在该点中，重要的是要注意，胎面带5的印迹的整个宽度的范围在基准胎面宽度TW的80％和90％之间。

如图2和图5所示，基准胎面宽度TW是在胎面带5的两侧的交点I(在图2和图5中仅示出了一个)之间的距离；在胎面带5的两侧，交点I是弧A3的延长线和弧A5的延长线相交的点(即，弧A3向外的延长线与弧A5的向内的延长线相交的点)。

参照图6，为了实现本发明的优点，弧A2的延长线与弧A3之间的径向距离H必须从中央部朝向肩部逐渐增大。因此，弧A2的延长线与弧A3之间在接合部J23处的径向距离H1(即台阶的高度H1)必须比弧A2的延长与弧A3之间在接合部J34处的径向距离H2小。

中断接合部J23使肩部的接地长度比胎面带5的中央部的接地长度短得多，这有利于湿路抓地性能(极大地增大最大湿路滑胎速度，并且因此改善了从中央部朝向肩部的排水性)和滚动噪声(归因于胎面带5的肩部花纹块相对于中央部花纹块的不同的冲击释放次数(impact-release times))两者。同时，接合部J23使得能够使用具有很长的半径CR1-半径CR3的弧A1-弧A3，这使得在轮胎转动时能够使胎面带5易于在路面上变平，因而在整个胎面带5上均匀地分布接地。为此，可忽略沿着胎面带5的滚动半径的差别，因而使得产生较大局部磨耗的纵向滑行最小化。

借助于示例，图7的印迹具有大约70％的FR比(即，胎面带5的肩部的接地长度和胎面带5的中央部的接地长度之间的比)；图8的印迹具有大约80％的FR比；图9的印迹具有大约99％的FR比。另一方面，图10的印迹具有大约65％的FR比，这使得实现了与如图7的印迹相同的湿路抓地性能和噪声级别，而且还实现了比图8的印迹的耐磨耗性好并且与图9的印迹的耐磨耗性几乎相同(仅略差)的耐磨耗性。

重要的是要注意，在接合部J23处的台阶高度H1(目前为止图中所示的)即使小也足够实现60％-70％的FR比。可以通过增大高度H1得到更小的FR比，但是并不推荐，这是由于它们没有为湿路抓地性能或噪声级别提供显著的改善，同时却极大地损害了耐磨耗性。

在优选实施方式中，弧A1具有非常大的半径CR1(更具体地，弧A1的半径CR1甚至可以是无限大，在这种情况下，弧A1变成段)。在一个选择中，弧A1的半径CR1在大于600mm-1500mm的范围(600mm用于小轮胎，1500mm用于大轮胎)。在第二个选择中，弧A1的半径CR1为大于轮胎1的整个直径OD的两倍。因此，胎面带5的中央部大致平坦，这使得在轮胎滚动时能够使得胎面带5易于在路面上变平，因而在整个胎面带5上均匀地分布接地。另一个优点在于胎面带5的中央部处的接地长度也分布均匀。为此，可忽略沿着胎面带5的中央部的滚动半径的差别，因而使得产生较大局部磨耗的纵向滑行最小化。

胎面带5的各肩部的弧A3的半径CR3比胎面带5的中央部的弧A1和弧A2的半径CR1和半径CR2小，而半径CR3必须足够长以减少与路面接触的胎面带5的肩部的变形和纵向滑行。然而，与胎面带5的中央部的弧A1和弧A2的半径CR1和半径CR2不同，必须使得胎面带5的各肩部的弧A3的半径CR3不能太长以至于不能与胎面带5的边缘部的弧A4的半径CR4连接，弧A4的半径CR4相对地小以使弧A4连接到胎侧部7。弧A3的半径CR3和弧A4的半径CR4之间的差太大将导致应力集中，因此在胎面带5的边缘部处导致产生剧烈磨耗。限制弧A3的半径CR3的长度还有另一个原因：当胎面带5的肩部与路面接触时，凹陷变形将肩部的曲率从凸出变成平坦；所以，如果胎面带5的未变形的肩部归因于非常长的半径CR3而已经是平坦的(或几乎是平坦的)，则凹陷变形将导致胎面带5的肩部呈现凹陷形状，因而在各肩部的内侧和外侧两者均导致应力集中和磨耗。

总之，优选地，弧A3的半径CR3必须在80mm(用于小轮胎)和400mm(用于较大的轮胎)之间的范围；弧A4的半径CR4通常在大约20mm和35mm之间的范围。

使弧A3的半径CR3小于弧A2的半径CR2，而弧A2的半径CR2小于弧A1的半径CR1，使弧A1的大于1000mm的半径CR1与弧A3的200mm-400mm的半径CR3相结合，使易于实现以下条件：弧A2的延长线与弧A3之间的径向距离H从中央部朝向肩部逐渐增大，即，弧A2的延长线与弧A3之间在接合部J23处的径向距离H1(即，台阶的高度H1)比弧A2的延长线与弧A3之间在接合部J34处的径向距离H2小。

用于确定胎面带5的形状的重要参数是肩部倾斜角度α(在图5中示出)，该肩部倾斜角度α为弧A3的在特征点SP处的切线SL与水平线之间的角度。确定弧A3的切线SL的特征点SP是沿着弧A3与纵向(周向)对称面分开等于基准胎面宽度TW的40％的距离的点。肩部倾斜角度α不能太小(接近零)，以避免损害排水性(在肩部倾斜角度α小的情况下，水累积在肩部，损害了湿路抓地性能)并且避免增大肩部的外侧边缘部的磨耗。另一方面，肩部倾斜角度α太大，虽然略微改善了噪声级别和湿路抓地性能，但是也增大了肩部的外侧边缘部的磨耗。优选地，肩部倾斜角度α的范围在5°和20°之间，更优选地在8°和12°之间，这使得易于实现以下条件：弧A2的延长线与弧A3之间的径向距离H从中央部朝向肩部逐渐增大，即，弧A2的延长线与弧A3之间在接合部J23处的径向距离H1(即，台阶的高度H1)比弧A2的延长线与弧A3之间在接合部J34处的径向距离H2小。

中断台阶接合部J23还具有进一步改善耐磨耗性的另一优点。当轮胎1被压抵在路面时，竖直负载主要由轮胎1内部的加压空气传输，并且利用轮胎1的结构被传输至较小的程度。当已知的轮胎1在路面上变平时，胎面带5的肩部在肩部以它们的曲线轮廓“滚动”时趋于使胎面带5的中央部提升，因而减小了中央部的压力而增大了肩部的压力(并因此产生磨耗)。利用中断台阶接合部J23，产生从肩部到中央部的平衡力矩(counterbalancing moment)，这趋于将胎面带5的中央部推到路面上，因而防止了中央部的压力减小以及肩部的压力增大(以及因此产生的磨耗)。

在上述实施方式中，胎面带5是对称的(即，相对于轮胎1的纵向对称面成镜像)。可选地，胎面带5可以是非对称的(即，相对于轮胎1的纵向对称面不成镜像)。

胎面带5具有多个优点。

首先，胎面带5便宜且容易生产，并且能够通过简单的改变胎面花纹而使用传统模具制造。

其次，胎面带5提供同时改善了耐磨耗性、湿路抓地性能和滚动噪声。

Claims

1.一种轮胎(1)用的胎面带(5)；

所述胎面带(5)包括：中央部；在所述中央部的两侧的两个肩部；以及在所述肩部的两侧且形成过渡到胎侧部(7)的过渡部的两个边缘部；

所述胎面带(5)的轮廓至少包括：形成所述胎面带(5)的中央部的一部分且具有第一半径(CR2)的第一弧(A2)；形成所述胎面带(5)的肩部的一部分且具有第二半径(CR3)的两个第二弧(A3)；以及形成所述胎面带(5)的边缘部的一部分且具有第三半径(CR4)的两个第三弧(A4)；

在第一接合部(J23)处，各第二弧(A3)通过台阶不连续地连接到所述第一弧(A2)，其中，所述第二弧(A3)与所述第一弧(A2)不相切且在径向上比所述第一弧(A2)低；以及

在第二接合部(J34)处，各第三弧(A4)与所述第二弧(A3)相切且连续地连接到所述第二弧(A3)；

所述胎面带(5)的特征在于：所述第一弧(A2)的延长线和所述第二弧(A3)之间的径向距离(H)从所述中央部向所述肩部逐渐增大，使得在所述第一接合部(J23)处测量的所述第一弧(A2)的延长线和所述第二弧(A3)之间的径向距离(H1)比在所述第二接合部(J34)处测量的所述第一弧(A2)的延长线和所述第二弧(A3)之间的径向距离(H2)小。

2.根据权利要求1所述的胎面带(5)，其特征在于，所述第一弧(A2)的第一半径(CR2)比所述第二弧(A3)的第二半径(CR3)大，而相应地所述第二弧(A3)的第二半径(CR3)比所述第三弧(A4)的第三半径(CR4)大。

3.根据权利要求1或2所述的胎面带(5)，其特征在于，

所述胎面带(5)的轮廓还包括第四弧(A1)，所述第四弧(A1)具有比所述第一弧(A2)的第一半径(CR2)大的第四半径(CR1)，所述第四弧(A1)形成所述胎面带(5)的中央部的一部分且位于两个第一弧(A2)之间的中央处；以及

在第三接合部(J12)处，各第一弧(A2)与所述第四弧(A1)相切且连续地连接到所述第四弧(A1)。

4.根据权利要求3所述的胎面带(5)，其特征在于，所述第四弧(A1)的第四半径(CR1)大于600mm。

5.根据权利要求3所述的胎面带(5)，其特征在于，所述第四弧(A1)的第四半径(CR1)是大于所述轮胎(1)的整个直径(OD)的两倍。

6.根据权利要求3、4或5所述的胎面带(5)，其特征在于，在所述胎面带(5)的一个半部中，所述第四弧(A1)的长度(L1)比所述第一弧(A2)的长度(L2-L1)长。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的胎面带(5)，其特征在于，所述第二弧(A3)的第二半径(CR3)的范围在80mm和400mm之间。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的胎面带(5)，其特征在于，

所述胎面带(5)的轮廓还包括两个第五弧(A5)，所述第五弧(A5)具有第五半径(CR5)，所述第五弧(A5)形成所述胎面带(5)的边缘部的一部分且位于所述第三弧(A4)的两侧；以及

在第四接合部(J45)处，各第三弧(A4)与所述第五弧(A5)相切且连续地连接到所述第五弧(A5)。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的胎面带(5)，其特征在于，所述第一接合部(J23)位于纵向槽(9)处，因此在所述第一弧(A2)和所述第二弧(A3)之间不存在连接。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的胎面带(5)，其特征在于，在所述第一接合部(J23)处，通过S形圆角将所述第一弧(A2)连接到所述第二弧(A3)。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的胎面带(5)，其特征在于，在所述第一接合部(J23)处，中断台阶的高度(H1)的范围在所述轮胎(1)的整个直径(OD)的0.05％和0.15％之间，并且优选地，在所述第一接合部(J23)处，所述中断台阶的高度(H1)的范围在0.3mm和1.2mm之间。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的胎面带(5)，其特征在于，

在所述胎面带(5)的两侧，交点(I)是所述第二弧(A3)的向外的延长线与第五弧(A5)的向内的延长线相交的点；

基准胎面宽度(TW)是在所述胎面带(5)的两侧的两个所述交点(I)之间的距离；以及

所述轮胎(1)的纵向对称面和所述第一接合部(J23)之间的距离(L2)与所述基准胎面宽度(TW)之间的比的范围在0.8和1.4之间，优选地，所述轮胎(1)的纵向对称面和所述第一接合部(J23)之间的距离(L2)与所述基准胎面宽度(TW)之间的比的范围在1.0和1.2之间。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的胎面带(5)，其特征在于，

基准胎面宽度(TW)是在所述胎面带(5)的两侧的两个所述交点(I)之间的距离；

各第二弧(A3)的特征点(SP)是沿着所述第二弧(A3)与纵向对称面分开等于所述基准胎面宽度(TW)的40％的距离的点；

所述肩部的倾斜角度(α)是所述第二弧(A3)的在所述特征点(SP)处的切线与水平线之间的角度；以及

所述肩部的倾斜角度(α)的范围在5°和20°之间，优选地，所述肩部的倾斜角度(α)的范围在8°和12°之间。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的胎面带(5)，其特征在于，所述胎面带(5)相对于所述轮胎(1)的纵向对称面为非对称。