CN104955661B - 充气轮胎 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供即使在对轮胎的输入增大的使用条件下,也有效地改善了耐磨耗性,从而能够得到高磨耗寿命的充气轮胎。在根据本发明的充气轮胎中,花纹块(11)的花纹块宽度从该花纹块(11)的周向两端部侧向该花纹块的周向中央部侧逐渐增加。位于该花纹块的胎面宽度方向上的两端部(10)的宽度方向端部设置在花纹块(11)的周向中间部分,花纹块(11)的最大周向长度比该花纹块(11)的最大宽度长。该花纹块(11)的平面轮廓形状为包括位于周向两端部侧的各端边(11a)的五边形或大于五边的多边形。从花纹块(11)的端边(11a)的周向中点位置(11b)到使该花纹块(11)的宽度方向端部(10)相互连接的线段(L)的周向中点位置(10a)的周向距离(a、a1)为周向槽的最大深度的2倍或更多倍。
Description
技术领域
本发明涉及一种适于使用在诸如卡车和公共汽车等的重载车辆中的充气轮胎。
背景技术
目标在于改善耐磨耗性的这种类型的传统轮胎包括专利文献1中公开的轮胎。
为了通过使花纹块陆部的形状和位置最优化来增强耐磨耗性,专利文献1公开了一种如下轮胎:“该轮胎具有由沿着轮胎周向延伸的多个周向槽和多个与相邻的两个周向槽连通的横向槽划分形成的多列花纹块陆部;在多列花纹块陆部之中的夹着周向槽的、彼此相邻的至少两列花纹块陆部中,各列花纹块陆部均被布置成在轮胎周向上相对于彼此错位;在轮胎宽度方向上彼此相邻的花纹块陆部之间的槽部的延伸方向相对于轮胎宽度方向和轮胎周向倾斜;在轮胎宽度方向上彼此相邻的花纹块陆部之间的距离比在轮胎周向上彼此相邻的花纹块陆部之间的距离短”。
具有上述结构的轮胎在由于在轮胎周向上彼此的相邻的两个花纹块陆部的接触而抑制了橡胶的膨出成分(expansion component)的情况下,通过利用如下特征:在轮胎宽度方向上彼此相邻的花纹块陆部之间的槽部相对于轮胎周向和轮胎宽度方向倾斜,以及花纹块陆部之间的距离相对地小,能够在踏入时通过花纹块陆部之间的反作用有效地产生极大的施加于每单位面积的驱动力。结果,降低了周向上的剪切力在从踏入时至蹬出时的时期内的梯度(tangent of change),由此有效地抑制了滑动磨耗。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2008/146851号
发明内容
发明要解决的问题
然而,在将装配有磨耗指示器的周向槽的最大深度控制为与由作为日本机动车轮胎制造者协会(JATMA)的遵守指南的工程设计信息(EDI)规定的下限值一样相对浅以相对减小胎面橡胶的体积,以便减少直接材料成本和相对改善在胎面表面上限定的花纹块的刚性的情况下,具有上述结构的轮胎由于容许磨耗量的绝对值降低而仍然不可避免地面对耐磨耗性不足和磨耗寿命短暂的问题。这在对轮胎的输入增大的使用条件下特别明显。
本公开聚焦于上述问题并且对对比文件1中公开的轮胎加以改良,本发明提供了一种充气轮胎,该充气轮胎由于在轮胎的胎面表面的接地面内确保了足够数量或足够长度的沿轮胎宽度方向延伸的花纹块边缘而被赋予了优异的驱动性能和湿路面性能,与此同时,即使在对轮胎的输入由于在负荷作用下的突然启动、突然加速等而增大的使用条件下,该充气轮胎也能够在有效地改善其耐磨耗性的情况下延长磨耗寿命。
用于解决问题的方案
根据本公开的方面,提供一种示例为子午线轮胎的充气轮胎,该充气轮胎在胎面表面设置有:两个或更多个周向槽,所述周向槽均相对于胎面周向倾斜地、在多个部位折曲地延伸,并且沿胎面周向连续,例如,采用曲折形状、锯齿形状、波形状或曲柄形状;宽度方向槽,所述宽度方向槽分别朝向在胎面宽度方向上相邻的两个所述周向槽开口;以及多个花纹块列,所述花纹块列包括由该周向槽和宽度方向槽限定的多个花纹块,其中,在夹着所述周向槽的、在胎面宽度方向上相邻的所述花纹块列中包括的所述花纹块被配置成在胎面周向上相对于彼此错位、即具有“相位差”,夹在该花纹块列之间的该周向槽的槽宽比在胎面周向上相邻的该花纹块之间、例如直线状地延伸的所述宽度方向槽的槽宽窄,所述花纹块的花纹块宽度从该花纹块的周向两端部侧向该花纹块的周向中央部侧逐渐增加,位于该花纹块的胎面宽度方向上的两端侧的宽度方向端部设置在所述花纹块的周向中间部分,所述花纹块的最大周向长度比该花纹块的最大宽度长,该花纹块的平面轮廓形状为包括位于周向两端部侧的各端边的五边形或大于五边的多边形,并且从所述花纹块的所述端边的周向中点位置到使该花纹块的宽度方向端部相互连接的线段的周向中点位置的周向距离为周向槽的最大深度的2倍或更多倍。
此处,“胎面表面”表示:当轮胎组装了适用轮辋、充填了规定内压,然后在静止状态下直立放置在平板上且施加与规定质量对应的负荷时,该轮胎的与平板接触的部分。短语“花纹块被配置成在胎面周向上相对于彼此错位”意味着,对于在胎面宽度方向上相邻的且均包括在胎面周向上具有始点和终点的配置节距的两个花纹块,一个花纹块的始点和终点中的至少一方的胎面周向上的位置与另一花纹块的始点和终点中的至少一方的胎面周向上的位置错位,以防止一个花纹块的至少一个周向端与另一花纹块的至少一个周向端在胎面宽度方向上对齐。
此处,“适用轮辋”表示由在制造轮胎和使用轮胎的地域内有效的产业标准为各轮胎规定的轮辋。产业标准的示例包括:日本的日本机动车轮胎制造者协会(JATMA)的“年鉴(YEAR BOOK)”;欧洲的欧洲轮胎和轮辋技术组织(ETRTO)的“标准手册(STANDARD MANUAL);以及美国的轮胎和轮辋协会(TRA)的“年鉴”等。
“规定内压”表示由诸如JATMA等的标准根据各轮胎尺寸规定的、与轮胎的最大负荷能力对应的充填空气压力(最大空气压力),“规定质量”表示根据上述标准而可以施加于轮胎的最大质量、即最大负荷能力。
可以用氮气或其它非活性气体(inert gas)替换如此处所使用的空气。
以下,状态“当轮胎组装了适用轮辋、充填了规定内压,然后在静止状态下直立放置在平板上且施加与规定质量对应的负荷时”被称为“最大负荷条件”。相似地,状态“当轮胎组装了适用轮辋、充填了规定内压,然后在静止状态下直立放置在平板上且施加与规定质量的80%对应的负荷时”被称为“80%负荷条件”。
此处,“周向槽的最大深度”表示装配有磨耗指示器的一个或多个周向槽的最大深度,并且此处,将最大深度设定为接近由如上所述的作为JATMA的遵守指南的EDI规定的槽深的下限值。
“端边”表示在胎面花纹的平面图中具有五边形形状或大于五边的多边形形状的花纹块的多条边中的位于胎面周向上的两端侧中的一端侧的边,该边相对于胎面周向倾斜地延伸并且面对与该花纹块相邻的宽度方向槽。花纹块的“宽度方向端部”表示角部、更详细地表示当花纹块的胎面宽度方向上的最外端位置存在有作为该花纹块的多条边中的两条边之间的交点处顶点的角部时的角部,或者花纹块的“宽度方向端部”可选地表示当花纹块的多条边中的沿着胎面周向延伸且存在于该花纹块的胎面宽度方向上的最外端位置的边的中点。
发明的效果
在根据本发明的一方面的充气轮胎中,包括于在胎面宽度方向上相邻的至少两个花纹块列中的、均具有五边形或大于五边的多边形的平面轮廓形状的各花纹块被配置成在胎面周向上相对于彼此错位,此外,在该至少两个花纹块列之间以例如曲折形状延伸的周向槽的槽宽比在胎面周向上相邻的各花纹块中任意两个花纹块之间延伸的宽度方向槽的槽宽窄。因此,与专利文献1中的轮胎同样地,即使当组装了适用轮辋、充填了规定内压,然后在静止状态下直立放置在平板上且施加与规定质量对应的负荷时,并且即使当由于突然启动、突然加速等而施加有大的输入时,根据本发明的一方面的充气轮胎也能够在对轮胎的大的输入的作用下,通过响应于在接地面内具有小宽度的周向槽的塌陷变形使相邻的两个花纹块相互接触来防止花纹块经历膨出变形,与此同时,根据本发明的一方面的充气轮胎还能够通过减小花纹块相对于接地面的滑移量来确保花纹块的耐磨耗性。
此时,宽度方向槽的槽壁在这种状况下不相互接触,从而即使在对轮胎有大输入的作用下,也令人满意地确保了宽度方向槽所期望的排水性。
此外,在根据本发明的一方面的充气轮胎中,各花纹块均具有从该花纹块的周向两端部侧向该花纹块的周向中央部侧逐渐增大的花纹块宽度,并且该花纹块的各端侧的周向中点位置和使该花纹块的位于该花纹块的胎面宽度方向上的两端侧的宽度方向端部相互连接的线段的周向中点位置之间的周向距离为周向槽的最大深度的2倍或更多倍。因此,改善了花纹块其自身在胎面周向上的刚性,因此,进一步减小了花纹块相对于接地面的滑移量。结果,进一步改善了花纹块的耐磨耗性,这进而导致胎面的耐磨耗性的改善。
换言之,通过将前述周向距离控制为周向槽的最大深度的2倍或更多倍,与现有技术相比,周向槽的最大深度变得相对地浅,并且通过如此地提高花纹块的刚性,减小了滑移变形量。虽然一般事实是,提高了花纹块的刚性且减小了花纹块的滑移变形量的轮胎仍然不可避免地导致花纹块的磨耗寿命短暂,最终不可避免地导致胎面陆部的磨耗寿命短暂,但是根据本发明的一方面的充气轮胎通过确保沿着胎面周向的花纹块长度长,能够进一步改善花纹块的刚性并且有效地消除了胎面陆部由于各花纹块中所使用的胎面橡胶的体积的增大而磨耗寿命短暂的问题。
另一方面,通过适当地选择各花纹块的长度,即使在空车行驶期间也令人满意地确保了沿胎面宽度方向延伸的边缘成分,从而赋予轮胎优异的驱动性能和湿路面性能,其中在该空车行驶期间,轮胎的胎面表面的接地面积在节距变化的情况下减小。
在这方面,当从花纹块的一个端边测量的周向距离和从该花纹块的另一端边测量的周向距离彼此不同时,并且当该花纹块的位于一个端边的周向中点位置和另一端边的周向中点位置之间(即,从一个端边的周向中点位置至另一端边的周向中点位置)的长度为彼此不同的两个该周向距离中较短的周向距离的2.5倍或更少倍时,即使在对轮胎的输入增大的使用条件下,也抑制了花纹块的剪切变形,并且更有效地改善了胎面的耐磨耗性。“花纹块长度”是沿与胎面周向平行的方向测量的。
详细地,当花纹块长度大于两个周向距离中的较短的周向距离的2.5倍时,存在耐摩耗性可能会在对轮胎的输入增大的使用条件下未如期望的那样得到改善的风险,此外,不可否认的是,驱动性能和湿路面性能因为胎面表面接地面内的沿胎面宽度方向延伸的边缘成分在空车行驶期间过度地减少而降低。另外,当两个周向距离彼此不同时,花纹块长度将是该周向距离中的较短的周向距离的2倍或更多倍。
当各周向距离均为周向槽的最大深度的2.5倍或更少倍时,即使在对轮胎的输入增大的使用条件下,也会再次抑制花纹块的剪切变形,并且会更有效地改善胎面的耐摩耗性。
也就是说,当各周向距离均超过周向槽的最大深度的2.5倍时,存在耐摩耗性可能会在对轮胎的输入增大的使用条件下未如期望的那样得到改善的风险。此外,当各周向距离均超过3倍时,不可否认的是,驱动性能和湿路面性能可能会因为胎面表面接地面内的沿胎面宽度方向延伸的边缘成分在空车行驶期间过度地减少而降低。
当包括于在胎面宽度方向上相邻的所述花纹块列中的各花纹块均设置有向在胎面宽度方向上相邻的两个所述周向槽开口的、沿胎面宽度方向延伸的至少一个刀槽时,刀槽用于分割花纹块并且减小蹬出时的磨耗能量的峰值,由此进一步改善了胎面陆部的耐摩耗性。此外,根据刀槽边缘,还改善了湿路面性能、驱动性能和制动性能。
此处,“刀槽”表示足够窄的槽,不论是在空车行驶还是负载行驶期间,允许该刀槽的壁面均在接地面内彼此紧密接触,并且该刀槽可以直线状地、曲线状地、台阶状地、曲折状地或采用其它形状地延伸。
当该所述刀槽在花纹块的所述周向中央部处朝向所述周向槽开口时,花纹块被刀槽分割成的两区域的刚性没有发生变化。这防止了与花纹块的不均匀的刚性相关联的偏磨耗。此处,“花纹块的周向中央部”表示从花纹块的周向中心位置起在整个花纹块的周向长度的25%的范围内延伸的部分。
当所述刀槽在花纹块的所述宽度方向端部处朝向所述周向槽开口时,缓解了趋于具有小刚性的宽度方向端的应力集中,由此防止了偏磨耗。
同时,在形成于所述花纹块且向与该花纹块相邻的两个周向槽开口的刀槽的各刀槽端位置均形成有缺口,该缺口由朝向该花纹块的外侧凸出的曲面限定且与各刀槽壁面平滑连续的情况下,即使当在转动方向上的扭矩下放置轮胎并且刀槽壁朝向该刀槽的开口方向变形时,也防止了位于刀槽端位置处的底部的应力集中,因此,有效地防止了刀槽的底部龟裂。
关于这一点,通过设置越过花纹块延伸、具有可以包括曲线部分的一个或多个折曲部的刀槽,在轮胎的负荷转动时从不同方向对花纹块的由该刀槽限定的部分的输入可以被各花纹块部分合作地支撑。这防止了各花纹块部分的不想要的变形,最终还有效地防止了耐摩耗性、操纵稳定性等的降低。
此外,通过将缺口的深度控制为刀槽的位于靠近轮胎赤道面的一个刀槽端位置处的缺口的深度比该刀槽的位于远离轮胎赤道面的另一刀槽端位置处的缺口的深度浅,可以减小轮胎赤道面附近的对向刀槽壁的开口程度,其中胎面表面的接触压力在该轮胎赤道面附近增大。这甚至更有效地防止了刀槽的底部龟裂。
同时,当胎面在胎面中央区域中包括至少两个相邻的花纹块列时,花纹块在轮胎负荷转动时彼此支撑。结果,改善了周向上的剪切刚性,此外,可以控制由于接触而产生在花纹块中的剪切力,以改善耐摩耗性。
在这种情况下,当在至少两个花纹块之间以曲折形状延伸的周向槽的槽深比在该至少两个花纹块列的胎面宽度方向外侧延伸且装配有磨耗指示器的周向槽的槽深浅时,并且当在至少两个花纹块列之间延伸的周向槽的槽宽被设定为1mm至3.5mm时,通过改善包括在该至少两个花纹块列中的花纹块的刚性来防止该花纹块经历变形,另外,通过使该在至少两个花纹块列之间延伸的周向槽的接地面内的对向槽壁彼此接触来允许花纹块彼此支撑,可以进一步改善花纹块的刚性。这使得花纹块列的耐磨耗性、操纵稳定性等进一步改善。
此外,当中央花纹块列宽度、第二花纹块列宽度和肩部花纹块列宽度满足如下关系:中央花纹块列宽度:第二花纹块列宽度:肩部花纹块列宽度=100:(42至49):(55至65)时,改善了胎面部的耐摩耗性和操纵稳定性。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式的胎面花纹的部分展开平面图。
图2是用于示出图1中的单个花纹块的尺寸关系的放大图。
图3是示出可以形成在各刀槽端位置处的缺口的放大图。
图4是示出以现有轮胎产品为对比基础的花纹块长度与边缘成分指数之间的关系的图表。
图5是根据实施例轮胎的胎面花纹的部分展开平面图。
图6是对比轮胎的胎面花纹的部分展开平面图。
图7是供试轮胎的前后输入(加速度)和与对比轮胎相比的磨耗能量指数之间的关系的图表。
图8示出根据图1的实施方式的变型例的胎面接地面。
图9是图8中的花纹块的立体图。
图10示出周向剪切模量。
具体实施方式
以下参照附图来说明本发明的实施方式。
如图1所示,胎面表面1设置有均沿胎面周向连续延伸且形成为曲折形状的五个周向槽2、3和4。周向槽2、3和4的曲折振幅从轮胎赤道面eq向胎面宽度方向外侧逐渐减小。因而,形成在胎面宽度方向最外侧的一对周向槽4的曲折振幅比形成在胎面中央区域5的三个周向槽2和3的曲折振幅小。设置于胎面表面的周向槽可以具有相对于胎面周向倾斜且在多个部位折曲地延伸的任意形状,并且除了具有相对于胎面宽度方向和胎面周向均倾斜的图示的曲折形状延伸以外,周向槽还可以具有诸如锯齿形状、波形状或曲柄形状(crankshape)等的未图示出的其它形状。
在图示的充气轮胎中,周向槽2和3之间、周向槽3和4之间以及周向槽4和胎面侧缘E之间分别限定有中央陆部列6、第二陆部列7和肩部陆部列8这总共六个陆部列。
另外,轮胎的内部增强结构等可以与一般的子午线轮胎的内部增强结构等大致相同,从而省略该内部增强结构等的图示。
此外,在本实施方式的中央区域5中的三个周向槽2和3之间均形成有宽度方向槽9,该宽度方向槽9朝向相邻的两个周向槽2和3开口,由此允许各中央陆部列6形成包括多个多边形花纹块11的中央花纹块列,其中各多边形花纹块11均具有五边形或大于五边的多边形的平面轮廓形状。各花纹块11均包括位于该花纹块的胎面宽度方向两端侧的一对宽度方向端部10。
此处,优选地,一对宽度方向端部10位于从花纹块11的周向中间部分起、即从花纹块11的周向中心位置起的整个花纹块的周向长度的50%的范围内。这允许花纹块11的沿着胎面宽度方向测量的花纹块宽度从该花纹块11的周向两端部侧向周向中央部侧逐渐增大。
同时,尽管图示出了在胎面中央区域5中的三个周向槽2和3之间形成有两个中央花纹块列6,但是胎面中央区域5中可以形成有两个或更多个中央花纹块列6。
当胎面中央区域5中形成有两个或更多个中央花纹块列6时,优选地,在胎面宽度方向上相邻的两个花纹块列6之间沿胎面周向延伸成曲折形状的周向槽(例如,图中的周向槽2)的槽深比在各花纹块列6的胎面宽度方向外侧延伸且装配有磨耗指示器的周向槽(例如,图中的周向槽3)的最大深度浅,优选地,在花纹块列6之间延伸的周向槽2还具有比各周向槽3窄的槽宽、例如该周向槽2还具有1mm至3.5mm的范围的槽宽。“槽深”表示在轮胎已经组装了适用轮辋、充填了规定内压并施加了与规定质量对应的负荷(最大负荷条件)的状态下,槽的位于花纹块表面位置处的开口端和该槽的槽底之间的沿着轮胎径向测量的长度。“槽宽”表示在相同条件下该槽的周缘的花纹块表面位置处沿着与槽延伸的方向垂直的方向测量的长度。
在本实施方式中,如图所示和如前所述,周向槽2和3具有不同的曲折振幅,并且在各直线状部分中还具有不同的相对于轮胎赤道面eq的倾斜角度。
由于被形成为如此的曲折形状,所以在胎面宽度方向上相邻的两个中央花纹块列6和6之间延伸的周向槽2相对于胎面宽度方向和胎面周向均倾斜,并且包括在中间夹有周向槽2的在胎面宽度方向上相邻的中央花纹块列6和6中的、在胎面宽度方向上相邻的每两个花纹块11被配置成在胎面周向上相对于彼此错位。
此外,在中央花纹块列6、6中,周向槽2的槽宽比在胎面周向上相邻的两个花纹块11之间延伸的宽度方向槽9的槽宽窄,并且各花纹块11的沿着胎面周向的最大周向长度比该花纹块的沿着胎面宽度方向的最大宽度大。优选地,宽度方向槽9具有如下槽宽:该槽宽防止接地时宽度方向槽9与隔着周向槽2面对该宽度方向槽9的陆部(例如,花纹块11)的槽壁接触。
如图2所示,具有五边形形状或大于五边的多边形形状(例如,图中的六边形形状)的该花纹块11包括位于周向两端部、即位于该花纹块11的胎面周向两端部侧的端边11a。端边11a相对于胎面周向成预定倾斜角度地沿胎面宽度延伸,并且可以以彼此平行的方式直线状地延伸。各端边11a均限定花纹块11和在胎面周向上与该花纹块11相邻的宽度方向槽9之间的边界。换言之,各宽度方向槽9均相对于轮胎宽度方向倾斜。
在本实施方式中,周向中点位置11b和周向中点位置10a之间的周向距离a和a1均为装配有未示出的磨耗指示器的周向槽3和4的最大深度的2倍或更多倍、优选为2倍至2.5倍,其中周向中点位置11b为包括在中央花纹块列6中的花纹块11的各端边11a的周向中点位置,周向中点位置10a为使该花纹块11的位于该花纹块11的胎面宽度方向两端侧的宽度方向端部10相互连接的线段的周向中点位置。端边11a的“周向中点位置”或线段的“周向中点位置”分别表示端边11a的或线段的端点之间的胎面周向上的中央位置。
利用均为比特别是两个的中央花纹块列6和6靠胎面宽度方向外侧地相邻的周向槽3的最大深度的2倍或更多倍的周向距离a和a1并且基于具有相对较窄的槽深的各周向槽3,图1中示出的轮胎能够改善包括在中央花纹块列6和6中的花纹块11的刚性,由此能够显著地改善胎面的耐磨耗性。
在图示的实施方式中,从花纹块11的一端边11a(位于图2中的上侧的端边)测量的周向距离a1与从该花纹块11的另一端边11a(位于图2中的下侧的端边)测量的周向距离a相等。然而,尽管在本发明中未示出,但是从一端边测量的周向距离和从另一端边测量的周向距离还可以根据一对宽度方向端部10、10的形成位置而不同。在这种情况下,将一端边的周向中心位置和另一端边的周向中心位置之间的花纹块长度设定为彼此不同的两个周向距离中的较短的周向距离的2.5倍或更少倍、优选为2倍至2.5倍。
关于这一点,为了消除两个周向距离中的较短的周向距离将小于周向槽的最大深度的2倍的风险,将注意力放在该较短的周向距离上。
此外,在图示的胎面花纹中,包括在中央花纹块列6中的各多边形花纹块11均设置有刀槽12,该刀槽12横跨花纹块11延伸并且在对应于一对宽度方向端部10的位置处朝向周向槽2和3开口。刀槽12可以包括一个或多个折曲部,并且如图3的(a)和图3的(b)以放大的方式示出地,刀槽12的各端位置形成有缺口13,该缺口13由朝向花纹块11的外侧凸出的曲面限定并且与该刀槽的壁面平滑地连续。
因此,此处,实质上,各刀槽12均通过缺口13朝向周向槽2和3开口。
在本实施方式中,如图3的(c)所示,优选地,将形成于各刀槽端位置的缺口13的深度控制为:刀槽的位于靠近轮胎赤道面eq的一刀槽端位置处的缺口13的深度比该刀槽的位于远离轮胎赤道面eq的另一刀槽端位置处的缺口13的深度浅。在图示的示例中,刀槽的位于曲折形状的周向槽2附近的一刀槽端位置处的缺口13的深度比该刀槽的位于周向槽3附近的另一刀槽端位置处的缺口13的深度浅。
另外,在示出根据图1的实施方式的变型例的胎面接地面的图8中,包括在中央花纹块列6中的各多边形花纹块11还可以均设置有刀槽12,该刀槽12不包括折曲部并且沿着轮胎宽度方向直线状延伸或相对于轮胎宽度方向倾斜地直线状延伸。此外,可以省略在刀槽12的朝向各周向槽的开口部处形成的缺口13。
在设置有如上所述的刀槽12和缺口13的情况下,如图2所示,使宽度方向端部相互连接的线段的周向中心位置10a是指连接顶点C1和C2的线段的周向中心位置,该顶点C1和C2为花纹块11的位于该花纹块11的各宽度方向端部10中的缺口13的两侧的两边的延长线(在图中由虚线表示)的交点。
同时,如图3的(b)所示,优选地,限定和形成在各刀槽端位置处的缺口13的朝外凸出的曲面具有位于花纹块11表面的、范围为1mm至5mm的曲率半径,并且如图3的(b)所示,优选地,刀槽12具有相对于花纹块11表面的、范围为0.5mm至2mm的开口宽度w。
此外,优选地,缺口13的深度相对于刀槽12的深度落入±3mm的范围。
具有包括中央花纹块列6和6等(如上所述,中央花纹块列6和6包括花纹块11并且可以被配置成跨过轮胎赤道面eq)的胎面中央区域5的胎面花纹在胎面表面上的除了该胎面中央区域5以外的其它区域中可以具有无任何特别限制的任何结构。例如,除了上述结构以外,图1中示出的胎面花纹包括均限定在对应的曲折形状的周向槽3和4之间的第二陆部列7,该第二陆部列7形成具有横向槽14的第二花纹块列,该横向槽14配置在陆部列7的收缩部(constricted portion)中、朝向两周向槽3和4开口地大致直线状延伸并且深度比周向槽3和4的深度浅。图1中示出的胎面花纹还包括均形成肩部花纹块列的肩部陆部列8,该肩部花纹块列具有朝向周向槽4和胎面侧缘E开口的倾斜槽15。另外,将限定了包括在第二花纹块列7中的花纹块的任一宽度方向槽称作横向槽14,将限定了包括在肩部花纹块列8中的花纹块的任一宽度方向槽称作倾斜槽15。
在图示的示例中,形成于第二花纹块列7中的各横向槽14在槽底处还设置有在该横向槽14的整个长度上延伸的刀槽16。
优选地,设置于槽底的刀槽16为具有弯曲底面的“烧瓶形刀槽(flask sipe)”以防止刀槽的底部龟裂。
此外,在示出根据图1的实施方式的变型例的胎面接地面的图8中,优选地,在胎面平面图中,包括在中央花纹块列6、第二花纹块列7和肩部花纹块列8中的各花纹块的轮胎周向上的尺寸比轮胎宽度方向上的尺寸大。
如图8所示,优选地,各横向槽14均相对于轮胎宽度方向倾斜。此外,优选地,各横向槽14的槽宽均比任意周向槽2的槽宽大。各倾斜槽15均与轮胎宽度方向大致平行地延伸。各倾斜槽15的槽宽可以比任意宽度方向槽9和任意横向槽14的槽宽大。
另外,如图8所示,各周向槽3的槽宽可以与任意周向槽4的槽宽大致相等。此外,周向槽2和3、宽度方向槽9、横向槽14和倾斜槽15均可以具有相同的槽深。
根据具有上述结构的充气轮胎,由于将花纹块11的、特别是包括在中央花纹块列6中的花纹块11的周向距离a和a1设定为周向槽3和4的最大深度的2倍或更多倍,所以将周向槽3和4的最大深度控制为相对地小,此外,各花纹块11的长度大帮助改善了花纹块11的刚性。因此,当轮胎负荷转动时,通过使周向槽2的槽壁相互接触而使包括在两个中央花纹块列6和6中的花纹块11相互抵接以彼此支撑,因而防止了花纹块例如凸出变形或弯曲变形,减小了花纹块相对于接地面的滑移量。结果,即使在对轮胎的输入增大的使用条件下,也令人满意地确保了花纹块的优异的耐磨耗性,最终令人满意地确保了胎面的优异的耐磨耗性。
另一方面,通过适当地选择各花纹块11的胎面周向上的长度,可以如期望的那样简单地控制花纹块的沿胎面宽度方向延伸的边缘成分(边缘成分在空车行驶期间位于接地面内,以对湿路面性能和驱动性能的改善做出贡献)。
这显示在图4的图表中,图4示出了可以在空车行驶期间位于接地面内的胎面宽度方向上的边缘成分相对于位于中央花纹块列中的各花纹块(以下,称作“中间节距花纹块”)预定节距的周向长度的变化的状态的、与现有轮胎产品进行对比的计算结果。采用三种节距变量,即大节距、中节距和小节距作为预定节距。
如能够基于图4理解地,尽管中间节距花纹块的周向长度越长,耐摩耗性越好并磨耗寿命越长,但是越长的周向长度会由于在空车行驶期间位于接地面内的边缘成分的降低而导致湿路面性能越差。
因此,此处假设在必须使耐摩耗性最大化的同时,需要确保与现有轮胎产品相同水平的湿路面性能,则图中的特定范围为花纹块长度的推荐范围,其中该图中的特定范围为位于示出由图中的虚线表示的周向槽的最大深度的2倍的线的右侧、利用斜线画出的阴影范围。从图中能够看出,当花纹块长度小于周向槽的最大深度的2倍时,不能在改善湿路面性能的同时使耐摩耗性最大化。
此外,根据图1中的示例,由于刀槽12被设置成横跨包括在中央花纹块列6中的各多边形花纹块11、从该花纹块11的一个宽度方向端部10延伸至另一宽度方向端部10,所以进一步改善了花纹块11的耐摩耗性和湿路面性能。
此外,在图示的轮胎中,由于各刀槽端位置均形成有由朝向多边形花纹块11的外侧凸出的曲面限定且与该刀槽的壁面平滑地连续的缺口13,所以即使当相对的刀槽壁在轮胎负荷转动时朝向开口方向变形时,也防止了刀槽的位于刀槽端位置处的底部处产生应力集中,因此,有效地防止了刀槽的底部龟裂。
现在,参照图9,给出配置于胎面表面的各花纹块的说明。图9是示出了图1的充气轮胎的变型例的图8中示出的花纹块中的一个花纹块的立体图。注意,图9示出了包括在中央花纹块列6中的花纹块11,而省略了刀槽。尽管以下参照图8至图10所说明的结构与图1的实施方式的变型例相关联,但是这些结构也可以用于图1中示出的充气轮胎。图8中示出的胎面表面表示80%负荷条件下的胎面表面。
如图9所示,花纹块11的宽度BW为沿轮胎宽度方向TW测量的尺寸,花纹块11的长度BL为沿轮胎周向TC测量的尺寸,而花纹块11的深度d为沿轮胎径向TR测量的尺寸。如前所述地,花纹块11在胎面平面图中具有长度BL比宽度BW大的五边形形状或大于五边的多边形形状。在图示的实施方式中,包括在中央花纹块列6和第二花纹块列7中的各花纹块均具有六边形形状,包括在肩部花纹块列8中的各花纹块均具有五边形形状。
在图9的实施方式中,宽度BW表示花纹块的胎面宽度方向一端和胎面宽度方向另一端之间的沿胎面宽度方向测量的长度,长度BL表示花纹块的胎面周向一端和胎面周向另一端之间的沿胎面周向测量的长度。
在图8的实施方式中,胎面接地宽度由附图标记W表示,胎面接地长度由附图标记L表示。胎面接地宽度W和胎面接地长度L是在80%负荷条件下测量的。
在该实施方式中,优选地,在轮胎宽度方向TW上,包括在中央花纹块列6中的各花纹块的宽度BW均为胎面接地宽度W的15%至20%、包括15%和20%。优选地,在轮胎周向TC上,包括在中央花纹块列6中的各花纹块的长度BL均为胎面接地长度L的15%至35%、包括15%和35%。
同样地,优选地,在轮胎宽度方向TW上,包括在第二花纹块列7中的各花纹块的宽度BW均为胎面接地宽度W的10%至15%、包括10%和25%。优选地,在轮胎周向TC上,包括在第二花纹块列7中的各花纹块的长度BL均为胎面接地长度L的15%至20%、包括15%和20%。
不特别限制包括在肩部花纹块列8中的各花纹块的宽度BW和长度BL,并且可以与包括在中央花纹块列6中的各花纹块的宽度BW和长度BL相同,或者可以与包括在第二花纹块列7中的各花纹块的宽度BW和长度BL相同。
以下,给出配置于胎面表面的花纹块的周向上的剪切模量的说明。图10示出了图9的花纹块11的周向上的剪切模量。应当注意,图10示出了包括在中央花纹块列6中的花纹块中的一个花纹块。
如图10所示,假设如下情况:当花纹块11具有高度d、花纹块11的与宽度方向槽9相邻的壁面具有面积A并且对花纹块11施加有载荷F时,将花纹块11的轮胎周向TC上的变形量定义为△x。
在这种情况下,剪切应变γ由γ=△x/d表示。剪切应力τ由τ=W/A表示。在轮胎周向上的剪切模量G由G=τ/γ表示。
此处,将多个花纹块整体的周向上的总剪切模量定义为GALL,将包括在中央花纹块列6中的各花纹块11的周向上的剪切模量定义为GC,将包括在第二花纹块列7中的各花纹块的周向上的剪切模量定义为G2nd,将包括在肩部花纹块列8中的各花纹块的周向上的剪切模量定义为GSH。
在这种情况下,GC比GALL的比率GC/GALL为0.27至0.33、包括0.27和0.33,G2nd比GALL的比率G2nd/GALL为0.12至0.18、包括0.12和0.18,GSH比GALL的比率GSH/GALL为0.49至0.61、包括0.49和0.61。
这些比率GC/GALL、比率G2nd/GALL和比率GSH/GALL之间的关系是例如通过如下来实现的:通过如上所述来限定包括在中央花纹块列6中的各花纹块的宽度BW和长度BL、包括在第二花纹块列7中的各花纹块的宽度BW和长度BL和包括在肩部花纹块列8中的各花纹块的宽度BW和长度BL。
根据上述结构,由于比率GC/GALL为0.27或更大,并且包括在中央花纹块列6中的各花纹块11均具有高的刚性,所以改善了中央花纹块列6的耐磨耗性。此外,由于相对改善了中央花纹块列6的扭转刚性,所以改善了转向力(cornering power),这进而改善了操纵稳定性。尽管需要相应减小比率G2nd/GALL,但是这种需要涉及诸如花纹块穿孔(block punch)等的偏磨耗由于第二花纹块列7中的磨耗加快而受到自激磨耗(self-exited wear)的风险,将比率G2nd/GALL控制为0.12或更大允许该偏磨耗的抑制。
因而,本实施方式通过使比率GC/GALL、比率G2nd/GALL和比率GSH/GALL的范围最优化而改善了胎面部的耐磨耗性和操纵稳定性。也就是说,在本实施方式中,比率GC/GALL、比率G2nd/GALL和比率GSH/GALL的范围为被聚焦和被最优化的重要特征。
详细地,比率GC/GALL为0.27或更大减小了蹬出时的滑移量,由此改善了耐磨耗性。特别地,有效地抑制了当轮胎与驱动轴组装时发生的中央磨耗(central wear)。此外,由于相对改善了中央花纹块列6的扭转刚性,所以减小了横向上的输入,并且有效地抑制了当轮胎与操纵轴组装时发生的肩部磨耗(shoulder wear)。
注意,此处,从抑制肩部花纹块列8中的偏磨耗的观点出发来确定比率GSH/GALL的下限。还要注意,根据花纹块的周向上的剪切模量的平衡来确定比率GC/GALL和比率GSH/GALL的上限。比率GC/GALL或比率GSH/GALL的上限过高将会导致周向上的剪切模量(G2nd)过小。
尽管已经参照作为配置于图8的胎面表面的花纹块的放大图的图10说明了周向上的剪切模量,但是优选地,配置于图1的胎面表面的花纹块也满足比率GC/GALL、比率G2nd/GALL和比率GSH/GALL。
同时,尽管在上述说明中例如通过限定包括在中央花纹块列6中的各花纹块的宽度BW和长度BL、包括在第二花纹块列7中的各花纹块的宽度BW和长度BL和包括在肩部花纹块列8中的各花纹块的宽度BW和长度BL实现了比率GC/GALL、比率G2nd/GALL和比率GSH/GALL的关系,但是还可以通过限定各花纹块列的宽度来实现花纹块的周向上的剪切模量的比率关系。
例如,如图8所示,多个花纹块列包括:中央花纹块列6,其与胎面半部中的跨过轮胎赤道面eq的周向槽相邻;第二花纹块列7,其与中央花纹块列6相邻并且位于该中央花纹块列6的胎面宽度方向外侧;以及肩部花纹块列8,其与第二花纹块列7相邻并且位于该第二花纹块列7的胎面宽度方向外侧,该肩部花纹块列8包括由周向槽4、宽度方向槽15和胎面侧缘E限定的多个花纹块。在这种情况下,假如将各中央花纹块列的宽度CW限定为该花纹块列的沿着胎面宽度方向测量的最大宽度和该花纹块列的沿着胎面宽度方向测量的最小宽度的平均值、将各第二花纹块列的宽度SW限定为该花纹块列的沿着胎面宽度方向测量的最大宽度和该花纹块列的沿着胎面宽度方向测量的最小宽度的平均值并且将各肩部花纹块列的宽度SHW限定为该花纹块列的沿着胎面宽度方向测量的最大宽度和该花纹块列的沿着胎面宽度方向测量的最小宽度的平均值,则中央花纹块列的宽度CW、第二花纹块列的宽度SW和肩部花纹块列的宽度SHW满足关系CW:SW:SHW=100:(42至49):(55至65)。这允许花纹块的周向上的剪切模量具有前述关系,因此,改善了胎面部的耐磨耗性和操纵稳定性。
另外,中央花纹块列的宽度CW具体指通过如下方式所得到的值:通过将包括在该花纹块列中的具有沿着胎面宽度方向测量的最大宽度的花纹块的该最大宽度和包括在该花纹块列中的具有沿着胎面宽度方向测量的最小宽度的花纹块的该最小宽度加在一起,并且通过将所得值除以2而得到的值。第二花纹块列的宽度SW具体指通过如下方式所得到的值:通过将包括在该花纹块列中的具有沿着胎面宽度方向测量的最大宽度的花纹块的该最大宽度和包括在该花纹块列中的具有沿着胎面宽度方向测量的最小宽度的花纹块的该最小宽度加在一起,并且通过将所得值除以2而得到的值。肩部花纹块列的宽度SHW具体指通过如下方式所得到的值:通过将包括在该花纹块列中的具有沿着胎面宽度方向测量的最大宽度的花纹块的该最大宽度和包括在该花纹块列中的具有沿着胎面宽度方向测量的最小宽度的花纹块的该最小宽度加在一起,并且通过将所得值除以2而得到的值。
实施例
以下说明试验1。
改变具有图5中示出的胎面花纹的轮胎中的各花纹块的节距长度,以得到分别包括节距长度为45.8mm、58.4mm和65.8mm的花纹块的实施例轮胎1至实施例轮胎3。实施例轮胎1至实施例轮胎3均未设置任何刀槽并且均包括最大深度为16.2mm的周向槽3和4。以具有图6中示出的胎面花纹的轮胎作为对比,得到轮胎的如下情况下的磨耗能量指数:轮胎自由滚动的情况、向轮胎输入0.05G的前后方向加速度的情况和向轮胎输入0.15G的前后方向加速度的情况。图7示出了实施例轮胎1至实施例轮胎3的结果。
此处,包括在对比轮胎的胎面中央区域中的周向槽的最大深度为16.2mm,包括在对比轮胎的胎面侧部区域中的周向槽的最大深度为16.7mm。
此处,通过向室内试验机中的各轮胎施加三种水平的驱动力并且通过测量沿周向施加于轮胎的剪切力和花纹块的滑移量来测量磨耗能量。
如能够从图7看出的,实施例轮胎1的磨耗能量指数对于0.05G的低输入而言有利地低,而具有大节距长度的实施例轮胎3对于0.15G的高输入而言是有利的。
因此,具有大节距长度的实施例轮胎3对于高输入发挥优异的耐磨耗性。
以下说明试验2的评价结果。详细地,制备具有与图8中示出的胎面花纹相同的胎面花纹且具有不同比率GC/GALL(RC)、比率G2nd/GALL(R2nd)和比率GSH/GALL(RSH)的样品,并且测量各样品的中央花纹块列6中的磨耗(C/L磨耗)、第二花纹块列7中的磨耗(2nd磨耗)和肩部花纹块列8中的磨耗(SHO磨耗)。通过指数来表示C/L磨耗、2nd磨耗和SHO磨耗,指数值越大代表结果越好(具有较少的磨耗)。
所采用的试验条件如下。
-轮胎尺寸:11R22.5
-轮辋/车轮尺寸:7.50×22.5
-轮胎类型:重载轮胎
-车辆:一般货物(general cargo)(额定载荷下)
-供各试验用轮胎组装的位置:操纵轴和驱动轴
-最终评价时的行进距离:约100,000km
-行进路面:一般道路
表1示出评价结果。
[表1]
实施例4 | 实施例5 | |
155 | 140 | |
0.3 | 0.25 | |
0.15 | 0.2 | |
0.55 | 0.55 | |
C/L磨耗 | 110 | 95 |
2nd磨耗 | 100 | 100 |
SHO磨耗 | 100 | 100 |
如表1所示,已经确认,与比率GC/GALL小于0.27的实施例5相比,比率GC/GALL为0.27或更大的实施例4在抑制了2nd磨耗和SHO磨耗增大的同时,还降低了C/L磨耗。
以下说明试验3的评价结果。详细地,制备均具有图8中示出的胎面花纹且具有表2中示出的中央花纹块列的宽度、第二花纹块列的宽度和肩部花纹块列的宽度的值的样品,并且测量各样品的中央花纹块列6中的磨耗(C/L磨耗)、第二花纹块列7中的磨耗(2nd磨耗)和肩部花纹块列8中的磨耗(SHO磨耗)。通过指数来表示C/L磨耗、2nd磨耗和SHO磨耗,指数值越大代表结果越好(具有较少的磨耗)。采用与试验2相同的试验条件。
[表2]
实施例6 | 实施例7 | 实施例8 | 实施例9 | |
中央花纹块列的宽度CW | 100 | 100 | 100 | 100 |
第二花纹块列的宽度SW | 42 | 49 | 30 | 70 |
肩部花纹块列的宽度SHW | 59 | 60 | 60 | 60 |
C/L磨耗 | 114 | 105 | 100 | 80 |
2nd磨耗 | 100 | 100 | 80 | 100 |
SHO磨耗 | 100 | 100 | 100 | 100 |
如表2所示,在各花纹块列的宽度落入预定范围的情况下,与实施例8和实施例9相比,实施例6和实施例7发挥出改善了的耐磨耗性。
[其它实施方式]
尽管已经基于上述实施方式说明了本发明的充气轮胎,但是本发明的说明书和附图不构成对该充气轮胎的限制。基于本发明,各种可选的实施方式、实施例和实施技术对于本领域技术人员来说是显而易见的。
在实施方式中,在胎面平面图中,包括在中央花纹块列6和第二花纹块列7中的各花纹块均具有六边形形状,包括在肩部花纹块列8中的各花纹块均具有五边形形状。然而,实施方式不限于该示例。例如,包括在中央花纹块列6和第二花纹块列7中的各花纹块均可以具有八边形形状。此外,在胎面平面图中,各花纹块的角部均可以被倒角。
此处,已经参照附图说明了根据实施方式及其变型例的轮胎。在对附图的说明中,用相同或相似的附图标记来指代相同或相似的部件。应当注意,附图是示意性的,并且尺寸的比率等与实际的不同。因此,应当考虑以上给出的说明来确定具体尺寸等。另外,自然地,不同的图的一些部分还具有彼此不同的尺寸关系和比率。
附图标记说明
1...胎面表面
2、3、4...周向槽
5...胎面中央区域
6...中央花纹块列
7...第二花纹块列
8...肩部花纹块列
9...宽度方向槽
10...花纹块的宽度方向端部
10a、11b...周向中点位置
11...花纹块
11a...端边
12、16...刀槽
13...缺口
14...横向槽
15...倾斜槽
a、a1...周向距离
E...胎面侧缘
R...曲率半径
w...开口宽度
L...使宽度方向端部相互连接的线段
C1、C2...顶点
Claims (7)
1.一种充气轮胎,所述充气轮胎在胎面表面设置有:两个或更多个周向槽,所述周向槽均相对于胎面周向倾斜地、在多个部位折曲地延伸,并且沿胎面周向连续;宽度方向槽,所述宽度方向槽分别朝向在胎面宽度方向上相邻的两个所述周向槽开口;以及多个花纹块列,所述花纹块列包括由该周向槽和宽度方向槽限定的多个花纹块,其中,
在夹着所述周向槽的、在胎面宽度方向上相邻的所述花纹块列中包括的所述花纹块被配置成在胎面周向上相对于彼此错位,夹在该花纹块列之间的该周向槽的槽宽比在胎面周向上相邻的该花纹块之间延伸的所述宽度方向槽的槽宽窄,
所述花纹块的花纹块宽度从该花纹块的周向两端部侧向该花纹块的周向中央部侧逐渐增加,位于该花纹块的胎面宽度方向上的两端侧的宽度方向端部设置在所述花纹块的周向中间部分,所述花纹块的最大周向长度比该花纹块的最大宽度长,该花纹块的平面轮廓形状为包括位于周向两端部侧的各端边的五边形或大于五边的多边形,并且
从所述花纹块的所述端边的周向中点位置到使该花纹块的宽度方向端部相互连接的线段的周向中点位置的周向距离为周向槽的最大深度的2倍或更多倍,
在胎面半部中,所述多个花纹块列包括:中央花纹块列,所述中央花纹块列与跨过轮胎赤道面的周向槽相邻;第二花纹块列,所述第二花纹块列与该中央花纹块列相邻并且位于该中央花纹块列的胎面宽度方向外侧;以及肩部花纹块列,所述肩部花纹块列与该第二花纹块列相邻并且位于该第二花纹块列的胎面宽度方向外侧,该肩部花纹块列包括由所述周向槽、所述宽度方向槽和胎面侧缘限定的多个花纹块,并且
当将中央花纹块列宽度限定为该花纹块列的沿着胎面宽度方向测量的最大宽度和该花纹块列的沿着胎面宽度方向测量的最小宽度的平均值、将第二花纹块列宽度限定为该花纹块列的沿着胎面宽度方向测量的最大宽度和该花纹块列的沿着胎面宽度方向测量的最小宽度的平均值并且将肩部花纹块列宽度限定为该花纹块列的沿着胎面宽度方向测量的最大宽度和该花纹块列的沿着胎面宽度方向测量的最小宽度的平均值时,所述中央花纹块列宽度、所述第二花纹块列宽度和所述肩部花纹块列宽度满足如下关系:
中央花纹块列宽度:第二花纹块列宽度:肩部花纹块列宽度=100:(42至49):(55至65)。
2.根据权利要求1所述的充气轮胎,其特征在于,包括于在胎面宽度方向上相邻的所述花纹块列中的各花纹块均设置有向在胎面宽度方向上与该花纹块相邻的两个所述周向槽开口的刀槽。
3.根据权利要求2所述的充气轮胎,其特征在于,所述刀槽在花纹块的所述周向中央部处朝向所述周向槽开口。
4.根据权利要求2或3所述的充气轮胎,其特征在于,所述刀槽在花纹块的所述宽度方向端部处朝向所述周向槽开口。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的充气轮胎,其特征在于,从所述花纹块的所述各端边中的一个端边起测量的所述周向距离与从另一端边起所测量的所述周向距离不同,并且
在所述一个端边的所述周向中点位置和所述另一端边的所述周向中点位置之间的花纹块长度为彼此不同的所述周向距离中的较短的周向距离的2.5倍或更少倍。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的充气轮胎,其特征在于,所述周向距离为周向槽的最大深度的2.5倍或更少倍。
7.根据权利要求2或3所述的充气轮胎,其特征在于,形成于所述花纹块且向与该花纹块相邻的两个周向槽开口的刀槽的各刀槽端位置均形成有缺口,该缺口由朝向该花纹块的外侧凸出的曲面限定且与各刀槽壁面平滑连续。
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