CN1054813C - 一种轻型卡车的或汽车的充气径向轮胎 - Google Patents

Abstract

一种有胎面42的轻型卡车的或汽车的充气径向轮胎，其有至少一个周向连续的宽槽54，55，该宽槽54，55有从胎底43向径向外触路表面53延伸的周向连续的空隙72，空隙72，当从胎面42的接触路部分看时，其宽度是胎面宽度的7%～20%并有三角形或梯形的形状。宽槽54，55有一锯齿形部分70，空隙72的侧边73，74限定了锯齿形部分70在宽槽54，55内的最大轴向范围或幅度。

Description

一种轻型卡车的或汽车的充气径向轮胎

本发明涉及一种充气轮胎的胎面，更具体来说，涉及轻型卡车的或汽车的轮胎的胎面。

关于有液体通道的一种胎面的最新设计已予公开。于1993年1月5日颁布的美国专利5176766描述了一种有环状液体通道的定向轮胎。该轮胎以“Aquatred^”为名已在市场上销售。

上述轮胎在湿地附着力及滑水性能方面已显示出有重要的改进。

有趣的是，在车辆有轻载后轮胎和重载前轮胎，例如轻型卡车或带车厢的载重车的使用中已确认，后轮胎的胎面印迹主要承载在胎面的中央区域，而前轮胎在轮胎的外侧(相对于车辆来说)有磨损加快的趋势。这种独特的磨损图案是示于图1～3的Goodyear wranglerGSA^胎面花纹研制开发的结果。

这种Wrangler GSA^轮胎有非对称的非定向的胎面。这种胎面有三个不同的胎面区，每一区可提供独特的耐磨特性及附着力特性，是特别为适用于轻型卡车车辆而设计的。

该现有技术轮胎有二个宽的周向延伸的锯齿形槽，它们将胎面分成三个胎面区。外侧区净/总比最高，中央区的净/总比比外侧区稍低，内侧区的净/总比最低。该轮胎在路面上与不在路面上均展现出非常好的耐磨特性，同时又可提供极好的附着力。

在例如Wrangler GSA^那样的轻型卡车轮胎上试图采用Aquatred^液体通道式的槽已经产生极大的设计方面的交替使用的情况或者是折衷的情况。特别是采用宽的周向直的液体通道，且若布于胎面的中央，则可引起带有车厢的载重车或轻型载重卡车的轻载后轮胎的快速磨损，再者，Aquatred^式槽还可降低胎面的非路面的或雪地的附着性能。

本发明涉及一种胎面，其特别适用于轻型卡车或汽车并有至少一个，最好是二个液体通道式宽槽，各种新颖的胎面设计特点，当综合采用时，可以改善轮胎的总的湿地附着力而不会大大降低轮胎的耐磨损率或非路面和雪地的附着能力。

本发明公开了一种轻型卡车或汽车的充气径向轮胎40。胎面42，当环状地连于轮胎40时，有一旋转轴线R，一对侧边44，46，限定为侧边44，46间轴向距离的胎面宽度TW，和垂直于旋转轴线R并与侧边44，46等距隔开的中面EP。

胎面42有一胎面底43，从胎面底43径向向外延伸到径向外表面53延伸的多个附着单元52，及至少一个，最好是二个周向连续的宽槽54，55。该一个或两个宽槽54，55每一个都有一个周向连续的空隙72，该空隙从胎面底43向径向外触路表面53延伸。胎面42，当连于通常充气的并受载的轮胎40以及从一平面视图或前视图看时，展现出在胎面42的触地部分的空隙72有三角形或梯形的形状。该空隙72有两则边73，74和一个径向外长底边75，该长底边75的轴向宽度为胎面宽度TW的7％～20％。

在本发明的一个实施例中，宽槽54，55有一锯齿形部分70，该锯齿形部分在一周向连续的锯齿形路径中从胎面底43径向延伸，锯齿的幅度限制在轴向上并产生基本为三角形或梯形的空隙72。

在本发明的一个较佳实施例中，采用了二个槽54，55。按照从长底边75与相对于中面EP每一空隙72的最近侧73的交点处测量，第一宽槽54与中面隔开的轴向距离小于第二宽槽55与其隔开的轴向距离。

在本发明另一较佳实施例中，二个宽槽54，55将多个附着单元52分成三个不同的区，第一区60位于二个宽槽之间，第二区61位于第一侧边44与第一宽槽之间，第三区62位于第二侧边46与第二宽槽55之间。按照环绕胎面的整个周向测量，第一区60的净/总比大于第三区62的净/总比的90％而小于第二区61的净/总比。第二区61的净/总比至少为第三区的110％。附着单元52最好是由侧向槽58周向隔开的块状单元，侧向槽58从侧边46向靠近相对侧边44的附着单元延伸。

现将本发明中所用的一些术语的定义介绍如下：

轮胎的“形状比”意指其截面高度(SH)与其截面宽度(SW)之比乘以100％，作为百分数表示。

“非对称胎面”意指其胎面花纹相对于轮胎的中面或赤道面EP不对称的胎面。

“周向”意指沿着垂直于旋转轴线的环状胎面表面的周边延伸的线或方向。

“赤道面或中面EP”意指垂直于轮胎的旋转轴线并通过其胎面中心的平面。

“印迹”意指速度为零并在额定负荷及压力下轮胎胎面与平表面接触的接触块或接触面积。

“槽”意指在胎面中的细长的空隙区域，其可以以直线的，曲线的或锯齿形方式环绕着胎面周向或侧向延伸。周向和侧向延伸的槽有时有共同的部分。“槽宽”是由一个槽或槽的部分所占的胎面表面，所提其宽度除以该槽或槽的部分的长度，槽宽是相对于其长度的其平均宽度。轮胎上的槽可以有不同的深度，沿胎面的圆周的槽深可以不同，或者一个槽的深度不变但与轮胎的另一槽的深度不同。若这样的窄的或宽的槽的深度与与其交叉的宽的周向槽比较大大地减少了，则认为它们形成了“条棒”，其会保持所涉及的胎面区域的如肋条的特性。

“内侧”意指当轮胎装于轮子上而轮子装于车辆上时最靠近车辆的轮胎侧。

“侧向”意指轴向。

“净接触面积”意指按照环绕胎面的整个圆周测量，在限定介边之间的触地部分的总面积除以介边之间的总(毛)面积。

“净/总比”意指环绕胎面的整个圆周在侧边之间的触地胎面单元的总面积除以侧边之间整个胎面总(毛)面积。

“非定向胎面”意指没有优选前速方向，不要求装于车辆的一个特定轮位以保证胎面花纹对准优选行进方向的胎面。相反，定向胎面花纹有优选的行进方向，要求有特定的车轮的位置。“轴向”意指平行于轮胎的旋转轴线的线或方向。

“外侧”意指当轮胎装于轮子上而轮子装于车辆上时远离车辆的轮胎侧。

“径向”意指径向地朝向或离开轮胎的旋转轴线的方向。

“肋”意指由至少一个周向槽和或者一个第二个这样的槽或者和一个侧边限定的在胎面上的周向延伸的橡胶条，橡胶条在侧向上不由全深槽分开。

“刀槽花纹”意指槽塑于轮胎的胎面单元上并将胎面表面细分以改善附着力的细槽。

“胎面单元”或“附着单元”意指一个肋件或一个块件。

图1是环状连于轮胎的现有技术的胎面的平面视图；

图2是图1所示现有技术胎面的局部放大的前视图；

图3是取自通过轮胎旋转轴线的平面的图2中现有技术轮胎的横剖视图；

图4是环状连于轮胎的本发明的胎面的平面视图；

图5是图4所示胎面的局部放大视图；

图6是取自通过轮胎旋转轴线的平面的图5中轮胎的横剖视图；

图7是现有技术的胎面在通常情况下与路面接触时其局部平面视图；

图8是本发明的胎面在通常情况下与路面接触时其局部平面视图。

现参阅图1～图3，其中示出了现有技术的胎面12。胎面12环状地连于轮胎10上。如图所示，胎面12是非对称的和非定向的。

通常，非定向胎面的胎面设计部分相对于中面EP是轴对称的，与镜象对称不同；轴对称对胎面设计的非定向性不是重要的，这一点将由在下文描述的较佳胎面予以说明。

惯用的客车或轻型卡车轮胎也可有相对于胎面的中面是对称的胎面花纹。这可以允许轮胎装于车辆的任一侧，而不管行驶的方向。这种对称设计不考虑在车辆上不同的轮胎位置其设计负荷和要求可能不同。

采用非对称胎面的轮胎意味着，所设计的胎面在安装时要使胎面花纹的内侧和外侧保持不变而不管将轮胎装于车辆的哪一侧。这也就是说，每一轮胎的胎面设计可以最佳化，以适应安装于车辆任一侧的车辆的要求。轮胎胎面设计在整个胎面宽度上可以不同，以使胎面宽度上的不同区域上的能力可以不同，以提高轮胎的性能。

图1～图3所示的胎面12是现有技术的一种非对称的和非定向胎面设计的一个例子。

胎面12，当构形为环状时，有一旋转轴线R，第一和第二侧边14和16，在二个侧边中间的中央部分18。第一侧边14朝向车辆的外侧，而第二侧边16要设计得适于装于车辆的内侧。

胎面12有多个由周向槽24，25，26和侧向槽28分开的触地附着单元22。侧向槽28可以相交及结合，形成一个沿整个胎面宽度连续的侧向槽径。或者，侧向槽28可在侧向或周向隔开，从不连接或在一个槽处汇合。

如图1～图3所示的胎面12，其从胎面侧边到胎面侧边所测得的总净接触面积为66％。每一附着单元22有一个或多个刀槽花纹17，但靠近侧边14的除外。

胎面12在侧向分成三个胎面区30，31，32。第一胎面区30位于二个宽的锯齿形槽之间。第二区31布于第一侧边14和第一槽24之间。第三区32布于第二侧边16与第二宽槽25之间。

外侧的或说第二胎面区32用于安装在车辆(未示出)的外侧，而第三胎面区31有相对第二胎面区32为小的净接触面积，第一胎面区30的净接触面积最好介于第二和第三区值之间。

上述该现有技术轮胎是市场上可买到的Goodyear Wrangler GSA^。其三个不同的胎面区30，31，32提供有非常好的附着力，无论是在路面上还是不在路面上(越野)，并显示有非常好的耐磨损性能。

上述市场上可买到的Wrangler GSA^轮胎在评价本发明轮胎的性能特性时用作核对轮胎。其比较测试结果稍后将予以介绍。

现参阅图4～图6及图8，其中示出了有本发明最佳实施例的胎面42的轮胎40。胎面42，当构形为环状时，有旋转轴线R，第一和第二侧边44，46。第一侧边44朝向车辆的外侧，而第二侧边46设计得要装于车辆的内侧。

胎面42有多个被周向槽54，55，56及侧向槽58分开的触地附着单元52。每一附着单元包括一个或多个刀槽花纹47，且该一个或多个刀槽花纹沿整个单元侧向延伸。侧向槽58可以相交并连接，以形成一个沿整个胎面宽度连续延伸的侧向槽径。或者，侧向槽58在侧向或周向隔开并且从不连接或在一个槽处汇合。所示的附着单元52是块式单元；然而，附着单元52可以是肋或是周向连续的肋与块式单元的结合。图4～图6所示的胎面42，其从胎面侧边到胎面侧边所测得的总净接触面积约为62％。可以认为，使胎面的总的净接触面积介于50％～80％则可制出成功的轮胎。

胎面42侧向分成三个胎面区60，61，62。第一区60布于二个宽的周向槽54，55之间，第二区61位于第一侧边44与第一宽槽54之间，第三区62位于第二侧边46和第二宽槽55之间。外侧的或说第二胎面区61用于装在车辆(未示出)的外侧，而第三胎面区62用于装在车辆的内侧。第二胎面区61的净接触面积最好大于第三胎面区62的，而第一胎面区60的净接触面积最好介于第二胎面区61的净接触面积与90％的第三胎面区62的净接触面积之间。第一区被限定为介于所述界边之间的区域。第一区60的界边是由二个面限定的，每一个面通过长底面75与每一槽54和55的轴向相邻侧边73的交叉点。第二区61的界边由侧边44及通过长底面75与靠近侧边44的槽54的孔隙72的侧边74的交叉点的面限定的，第三区62的边界是由第二侧边46和通过长底面75与槽55的孔隙72的侧边74的交叉点的面限定的。

现主要参阅图5，从该图可以看出，第一或说中央胎面区60有一轴向宽度A，第二胎面区61有一轴向宽度B，第三胎面区62有一轴向宽度C。在最佳实施例中，轴向宽度A大于B或C，而轴向宽度B又大于C。另外，槽54的长底面75有一轴向宽度E，而槽55有一长底面75其轴向宽度为D，E大于D。这些细微的特征可提供非常具体的、有重要意义的改进。中央区60当用于轻型卡车的轻载后轮位置时将承受主要的载荷。中央区60轴向宽度最大，其相应地意味着，区60的净/总比比假如每一区的轴向宽度都相同时为低。中央区60的净/总比约为72％，轴向宽度约为胎面宽度的33％。第二胎面区61的净/总比约为83％，轴向宽度约为胎面宽度TW的23％，第三胎面区62的净/总比为73％，轴向宽度为胎面宽度的21％。槽54的轴向宽度约为胎面宽度的13％，槽55的轴向宽度为胎面宽度的10％。这种胎面区之间的轴向宽度的变化可使花纹中的外露部份大致保持超过胎面宽度的77％。靠近第二胎面区61的宽槽54比靠近第三胎面区62的相对的宽槽55宽约30％，该特征可使第二区61展示大得多的净/总比，以改善耐磨损性及噪音性能，同时又可增加由宽槽54容纳的水的容积。由于较敞开的更宽些的侧向槽可有效地补偿轮胎40的处理水的能力，另一槽55可窄些。

现参阅图6，胎面42有一径向高度h，其是从基面43至径向外侧触路表面53测得的。槽54，55的锯齿形部分70的径向高度在0％～100％h范围内，或者，锯齿部分20的径向高度在25％～100％h范围内。槽54示出了锯齿形槽部分70，其径向高度从约25％h起。另外，从胎面基面43至触路表面53所测得的有着最大径向高度h的胎面可有锯齿形部分70，其最大径向高度在75％～100％h的范围内，该高度取决于锯齿的幅度及长基面75的宽度。假若锯齿幅度小于长基面75的宽度，那么，锯齿的最大径向高度将小于100h％。

为本发明的目的，从胎面基面43所作的测量中不计入胎面磨损显示器或从胎面基面43伸展的防石插入隆起部。另外，三角形的或梯形的空隙同样延伸至胎面基面43。空隙72的侧边73，74限定了锯齿形部分可伸入槽54，55的最大轴向范围。若锯齿形部分70的最大径向高度大于0％h，那么锯齿形部分将在其最小的径向高度处与三角形的或梯形的侧边73，74相交。槽54展示了如上所述的这样的情况。

从图和说明部分可知，现有技术的Wrangler GSA^胎面和本发明的最佳实施例胎面42有许多共同特点。但本发明的轮胎40如图4～图6所示利用了独特的宽槽设计。

经独特设计的宽槽54，55可以改善如示于图1～图3的轻型卡车轮胎胎面的抗水滑能力及湿地附着能力，与此同时，又能保持轮胎的非路面及雪地附着能力。

宽槽54，55有以周向连续锯齿径从胎面基部径向延伸的第一部分70。宽槽有从轴向相邻着附着单元52的外表面53径向向内朝胎面基部43延伸的空隙部分72。空隙部分72与槽54，55的第一锯齿形部分70径向重叠。如图8所示，空隙部分72为一周向连续的直的路径，空隙部分72的横截面的形状近似或基本为三角形或梯形。该三角形或梯形有二个侧边73，74，一个径向外长底边75和一个径向内短底边76或相交点76。梯形的侧边73，74限定了锯齿形部分70进入槽54，55的最大轴向范围。

如图5所示，锯齿形部分70的锯齿幅约等于长底边75的轴向宽度(E或D)。可以认为，锯齿幅可在长底边75的轴向宽度的50％～150％内变化。长底边75的轴向宽度在胎面宽度TW的7％～20％的范围内，最好约在7％～10％范围内。

如在最佳实施例的图4～图6所示，其中示出了两个这样的宽槽54，55。在第三胎面区62边缘的槽55有一空隙部分72，其中，梯形侧边73，74从槽中央向外径向地并轴向地线性倾斜。槽55的侧边73和74相对于径向线分别倾斜θ₂角和θ₁角，此角大于20°，最好是32°。如图所示，槽55的侧边73，74相对于径向的倾斜度可以不同，最靠近侧边46的槽侧边74的倾斜角θ₄大于靠近中面的侧边73的倾斜角θ₃，侧边73倾斜5°，侧边74倾斜角大于20°，最好约为34°。

或者，如图所示的宽槽5 4有梯形空隙部分相似倾斜的两个侧边73，74，侧边73，74不是完全线性延伸，而是在径向最外端有径向外凸曲弧78。

虽然所公开的最佳实施例使用的是如上所述的二个宽槽54，55，但对轻型卡车来讲，也可将一个这样的槽54，55用于胎面花纹中。将这样的一个槽54或55布于中面被认为是可行的。或者，将该宽槽只是非对称地用于侧边和中面之间的一侧胎面上。使用至少一个这样的宽槽也可改善湿地操纵特性而且与惯用胎面花纹比较也不牺牲雪地或非路面的附着特性。

槽54，55的富有咬啮性的锯齿形部分70由于提供了许多前进动量所需的附着表面因而提供了非常好的雪地或泥浆路面的附着力。由于将空隙部分72叠加于锯齿形部分70上，则形成了一个周向连续的不受阻碍的梯形水道。该直的空隙部分便于水流过该水道并增加由槽所占有的水的容量。如图7所示，惯用的现有技术的锯齿型槽24，25阻碍水流并减小可能由槽所占有的水的容量。

现参改如图8所示的本发明可知，其侧向槽的布置有利于水的流动。借助于使槽54，55与侧向延伸的槽58的交叉，可得到另一种水通道。侧向槽58的交叉点最好沿周向位于或接近第一锯齿部分70的高峰处。此一特征与宽槽54，55结合起来，可使水在侧向与周向同时的畅通。采用侧向槽可以减少由锯齿形部分70的突出部分所产生的水流阻力。

如图7所示的现有技术轮胎的惯用的锯齿槽24，25有突出部分，这些突出部分从一侧到另一侧地轴向搭接或几乎是轴向搭接。这自然会对水流产生阻碍，因此，轮胎10只能有效地吸收陷于槽隙中的水。这就限制了在给定速度下不使胎面12丧失接触路面的能力所能适应的水的深度，即一般称为滑水的现象。或者，在轮胎10丧失触路能力前在给定水深下限制其在某一速度下行驶。

试验检测对示于图1-3的现有技术轮胎与示于图4-6的本发明的类似结构的轮胎做了对比。如图3和图6所示的每一轮胎10，40分别有胎体，一对环状轮胎沿口15，45，从沿口15，45延伸到沿口15，45并包覆每一沿口15，45的一对径向胎体帘布层17，47，在帘布层17，47径向之上的带状加强件19，49，和一对侧壁21，41，每一侧壁从每一沿口延伸至胎面12，42，胎面12，42径向向外并紧贴带状加强件19，49。每一经测试的轮胎，包括现有技术核对轮胎10和试验轮胎40，采用了相同的材料和构件，只是胎面设计构形不同。

测试总结
				核对轮胎	本发明轮胎
胎面磨损	100	110
			磨损均匀性	100	110
湿地附着力	100	109
			滑水性	100	112
干地附着力	100	97
			雪地附着力	100	96
泥浆地附着力	100	95
			砾石路面附着力	100	89
噪音	100	108
			行驶不平顺性	100	100
干地操纵	100	100
			重量	29.0磅	28.23磅

湿地附着力测试是在60英里/每小时的速度下进行的。滑水调查是在0.080英寸水深，80英里/每小时速度下测试的。核对轮胎Wran-g1er GSA^保持有42.7％的触地轨迹，而试验轮胎保持有48％的触地轨迹。一般来讲，在这样的测试条件下，许多轮胎都会丧失其若不说是全部也可说是大部分的触地轨迹。

胎面耐磨数据及噪音数据也被认为是很有希望的，部分是由于外观更加敞开及胎面橡胶用得较少。例如可以看到试验轮胎胎面比核对轮胎的轻了大约四分之三磅。一般来讲，我们会因此料到一个磨损会减少而噪音或许更大的胎面。本发明将胎面橡胶置于受负荷最大的区域。通过使外侧凸肩区形成为一个封闭肋，所产生的大部分的轮胎噪音被截留及捂在车辆之下。

鉴于如前述的胎面花纹的相似性，核对轮胎与试验轮胎之间的差别则更为显著。性能被改进的结果可以认为直接归功于独特的胎面花纹，采用宽槽54，55及使这些槽与侧向槽布置的配合。

如所述的那样核对轮胎的优越的附着力及耐磨性能是闻名的。Wrangler GSA^轮胎一般用于越野比赛用，因此，在雪地和泥浆地附着力的稍许降低被认为是非常令人鼓舞的。鉴于核对轮胎的已取得的极佳特性，因此所取得的改进可以认为是非常突出的。

上述试验结果是在采用相同胎体的模压核对轮胎及试验轮胎的基础上进行的。另外，在撰写本文时，模压轮胎的正在进行的胎面磨损试验及附属试验仍在进行中。

Claims (14)

1.一种用于轻型卡车或汽车的轮胎的胎面(42)，该胎面当其并入轮胎时有一旋转轴线(R)，一对侧边(44，46)，限定为侧边间轴向距离的胎面宽度，和垂直于旋转轴线并与上述侧边(44，46)等距离隔开的一个平面(EP)，该胎面包括：

一个胎面底(43)；

从该胎面底(43)径向向外延伸至一径向外表面(53)的多个附着单元(52)；

第一和第二周向连续的宽槽(54，55)，每个宽槽有一锯齿形部分(70)，该锯齿形部分在一周向连续的锯齿形路径内从该胎面底(43)径向延伸，该锯齿形部分有一幅度，

该宽槽将多个附着单元(52)分成三个不同设计图案的不同胎面区，第一区(60)位于二个宽槽之间，第二区(61)位于第一侧边(44)和第一宽槽(54)之间，第三区(62)位于第二侧边(46)和第二宽槽(55)之间。

其特征在于，

该锯齿形部分的幅度被限定于在轴向上产生一个从该胎面底(43)延伸至径向靠外的触路面的基本为三角形或梯形的周向连续空隙(72)，该胎面(42)当并入一通常充气的和受载的轮胎(40)时以及从平面视图看或前视图看展现出具有二个侧边(73，74)和一个径向靠外的长底边(75)的三角形的或梯形的空隙(72)，该长底边的轴向宽度为胎面宽度(TW)的7％～20％。

2.如权利要求1所述的胎面，其特征在于，锯齿形部分(70)的的轴向幅度在长底边宽度的75％～150％的范围内。

3.如权利要求2所述的胎面，其特征在于，锯齿形部分(70)轴向幅度在长底边宽度的100％～125％的范围内。

4.如权利要求1所述的胎面，其特征在于，该胎面(42)有一从胎面底(43)向径向靠外的触路表面测量的径向高度h，而锯齿形部分(70)的径向高度为0～100％h。

5.如权利要求4所述的胎面，其特征在于，锯齿形部分的径向高度在25％～100％h范围内。

6.如权利要求1所述的胎面，其特征在于，该胎面有一从胎面底向触路表面测量的最大径向高度h，而锯齿形部分的最大径向高度为75％～100％h。

7.如权利要求1所述的胎面，其特征在于，该胎面花纹是非定向的。

8.如权利要求1所述的胎面，其特征在于，槽(54，55)之空隙(72)的一侧(74)相对于径向的倾斜角度大于其相对一侧(73)的倾斜角度。

9.如权利要求1所述的胎面，其特征在于，空隙(72)的径向外部，当从横截面看时，是凸锥形的。

10.如权利要求1所述的胎面，其特征在于，该宽槽(54，55)非对称地位于一个侧边(44，46)和中面(EP)之间。

11.如权利要求1所述的胎面，其特征在于，第二区的净/总比大于第三区净/总比的110％。

12.如权利要求1所述的胎面，其特征在于，它还包括多个侧向槽(58)，它们从第一侧边(44)向靠近第二侧边(46)的附着单元(52)延伸，但不穿过。

13.如权利要求1所述的胎面，其特征在于，按照从长底边(75)与相对于中面最近的每一空隙(73)的侧边的相交处测量，第一宽槽(54)与中面(EP)轴向隔开的轴向距离小于第二宽槽(55)与中面轴向隔开的轴向距离。

14.一种轮胎，其特征在于，它具有如权利要求1所述的胎面。

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