CN105555546B - 充气轮胎 - Google Patents

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Abstract

提供了一种充气轮胎(2)，该充气轮胎(2)在不考虑改变质量的情况下实现了滚动阻力减小。充气轮胎(2)的轮廓(OL)设置有接触表面(46)和一对侧表面(48)。在轮廓(OL)中，从点(PB)至点(PW)的区域由三个圆弧形成。圆弧包括第一圆弧、从第一圆弧大致沿径向方向向外延伸的第二圆弧，以及从第二圆弧大致沿径向方向向外进一步延伸的第三圆弧。第二圆弧的曲率半径(R2)与第一圆弧的曲率半径(R1)的比率不小于1.45且不大于3.26。第三圆弧的曲率半径(R3)与第一圆弧的曲率半径(R1)的比率不小于0.45且不大于0.56。充气轮胎(2)的胎侧(8)设置有从侧表面(48)向内凹入的第一凹部(50a)和第二凹部(50b)。

Description

充气轮胎
技术领域
本发明涉及充气轮胎。
背景技术
近年来，考虑到环境而允许燃料消耗量减少的车辆的开发被推进。充气轮胎安装至车辆。充气轮胎用于支承车身并且相对于路面传输动力。轮胎对车辆的燃料效率产生影响。
轮胎的开发也考虑实现车辆的燃料消耗量的减少而被推进。在该开发中，进行检查以专注于轮胎的滚动阻力。在JP2005-2l9537中公开了示例性检查。
常规地，针对可商购的替代轮胎而言，同一胎面花纹的多种尺寸的轮胎为一系列。在某些情况下同一胎面花纹的高达大于70种尺寸的轮胎为一系列。在标准(例如，JATMA标准)中定义了轮胎尺寸。轮胎尺寸例如被表示为195/65R15。195表示标称宽度(mm)，65表示标称扁平率，R表示径向，并且15表示标称轮辋直径(英寸)。其间，以用于扩展和开发针对一个扁平率的轮胎宽度的方式，首先选择针对所述一个扁平率的代表性轮胎宽度。针对代表性轮胎宽度设计模具的轮廓。针对每个轮胎宽度的模具的轮廓被确定成具有与代表性轮廓相似的形状。随后，考虑到所需的橡胶规格，针对每个轮胎宽度设计了胎体轮廓。胎体轮廓涉及由胎体的厚度的中心线(胎体线)表示的形状。
如上所述，为了扩展和开发轮胎宽度，需要针对每个轮胎宽度设计胎体轮廓。根据轮胎宽度的数目来增加设计步骤的数目以增加负荷。由于胎体轮廓是针对每个轮胎宽度而设计的，因此可能会发生设计的变化。因此，具有一定轮胎宽度的轮胎的胎体轮廓于充气之前与充气之后之间发生极大的改变，使得在橡胶和帘线中可能会产生多余的畸变。换言之，胎体轮廓可能会偏离自然平衡形状。
基于自然平衡形状理论的胎体轮廓表示下述胎体的平衡形状：该胎体形成为使得当轮胎被充气至常规内压时，在未施加除轮胎内压和来自带束层的反作用力之外的力的情况下，胎体的张力与轮胎内压和来自带束层的反作用力平衡。基于自然平衡形状理论的胎体根据内压的增大或减小变化成使其形状整体上接近大致类似形状。这意味着，胎体根据内压的增大或减小大致均匀地变形，并且变形量较小。在胎体未处于下述平衡状态的情况下：在该平衡状态下，胎体轮廓根据内压的变化改变成具有类似形状，即，胎体不具有自然平衡形状，轮胎的耐久性可能会由于应力集中或畸变而降低。
在JP08-142601中提出了一种用于通过应用自然平衡形状理论来制造子午线轮胎的方法。在该制造方法中，定义了根据轮胎内压的变化的胎体轮廓的突起以提高耐振动性和驾乘舒适性。同样在JP08-142602中，提出了一种通过应用自然平衡形状理论来制造子午线轮胎的方法。在该制造方法中，定义了胎体轮廓的半径(曲率半径)，以提高耐振动性和驾乘舒适性。
然而，同样在通过应用自然平衡形状理论来设计胎体轮廓的情况下，针对每个轮廓宽度来设计胎体轮廓，由此设计方面的步骤的数目根据轮胎宽度的数目而增加以增加负荷。
引用列表
专利文献
专利文献1：JP2005-219537
专利文献2：JP08-142601
专利文献3：JP08-142602
发明内容
本发明要解决的问题
轮胎的质量对上述滚动阻力产生影响。从减小滚动阻力的观点来看，在一些情况下对轮胎的轻量化进行研究。
胎面的体积的减小导致轮胎的重量的减轻。在这种情况下，胎面表面中的沟槽可以变浅。浅沟槽影响耐磨性。浅沟槽使排水性能不足。
在一些情况下从减轻重量的观点来看采用了较薄的胎侧。较薄的胎侧可能会引起不良外观比如隆起、凹陷等。具有较薄的胎侧的轮胎耐冲击性差。
本发明的目的是提供一种允许在不考虑改变质量的情况下实现滚动阻力的减小的充气轮胎。
此外，鉴于当前情形做出本发明，即，同样在通过应用自然平衡形状理论来设计胎体轮廓的情况下，由于胎体轮廓是针对每个轮胎宽度进行设计的，因此设计方面的步骤的数目根据轮胎宽度的数目而增加以增加负荷，并且本发明的另一目的是提供：一种胎体轮廓确定方法，该胎体轮廓确定方法用于容易且快速地确定胎体轮廓以扩展一系列的轮胎宽度；以及一种通过应用该方法而制造的充气轮胎。
问题的解决方案
根据本发明的充气轮胎包括：胎面；一对胎侧，所述一对胎侧分别从胎面的端部大致沿径向方向向内延伸；一对搭接部，所述一对搭接部分别设置在胎侧的径向方向上的内侧；一对胎圈，所述一对胎圈分别设置在搭接部的轴向方向上的内侧；以及胎体，该胎体沿着胎面的内侧和胎侧的内侧在胎圈上并且在胎圈中的一个胎圈与胎圈中的另一胎圈之间延伸。轮胎的轮廓包括接地表面和一对侧表面，所述一对侧表面从接地表面大致沿径向方向向内延伸。
在轮胎中，在两个侧表面之间的轴向方向上的距离的最大值表示轮胎的最大宽度。轮胎被定义为：在接地表面与每个侧表面之间的边界为点PB；侧表面上的表示最大宽度的点为点PW；在轴向方向上延伸通过每个点PW的假想直线为第一基准线；从第一基准线至赤道的径向方向上的长度为第一基准长度；侧表面上的设置在点PW的径向方向上的外侧并且距离第一基准线的径向方向上的长度对应于第一基准长度的1/3的点为点PU1；侧表面上的设置在点PU1的径向方向上的外侧并且距离点PU1在径向方向上的长度对应于第一基准长度的1/3的点为点PU2；侧表面上的设置在点PU2与点PU1之间的在径向方向上的中间位置处的点为点PU3；侧表面上的设置在点PU2与点PB之间的在径向方向上的中间位置处的点为点PU4；侧表面的端点为点PT；在轴向方向上延伸通过每个点PT的假想直线为第二基准线；从第二基准线至赤道的径向方向上的长度表示轮胎的截面高度；从第二基准线至点PW的径向方向上的长度为第二基准长度；侧表面上的设置在点PW的径向方向上的内侧并且距离第一基准线的径向方向上的长度对应于第二基准长度的1/3的点为点PL1；侧表面上的设置在点PL1的径向方向上的内侧并且距离第一基准线的径向方向上的长度对应于第二基准线长度的11/20的点为点PL2；以及每个胎侧在点PW处的厚度为基准厚度。
在每个侧表面上的从点PB至点PW的区域由三个主圆弧形成。这些主圆弧为第一主圆弧、第二主圆弧和第三主圆弧，其中，第二主圆弧从第一主圆弧大致沿径向方向向外延伸，第三主圆弧从第二主圆弧大致沿径向方向向外进一步延伸。第一主圆弧延伸通过点PW和点PU1。第二主圆弧延伸通过点PU1、点PU3和点PU2。第三主圆弧延伸通过点PU2、点PU4和点PB。第二主圆弧的曲率半径RM2与第一主圆弧的曲率半径RM1的比率大于等于1.45且不大于3.26。第三主圆弧的曲率半径RM3与第一主圆弧的曲率半径RM1的比率大于等于0.45且不大于0.56。第一主圆弧的延伸线延伸通过假想点PU5，假想点PU5定义成使得假想点PU5和点PU1关于第一基准线呈线对称。
每个侧表面上的从点PW至点PL2的区域由第四主圆弧形成。第四主圆弧延伸通过点PW、点PL1和点PL2。第四主圆弧的延伸线延伸通过假想点PL3，假想点PL3定义成使得假想点PL3和点PL1关于第一基准线呈线对称。
每个胎侧具有从侧表面向内凹入的第一凹部和第二凹部。第一凹部设置在点PW的径向方向上的外侧。第二凹部设置在点PW的径向方向上的内侧。从第一基准线至第一凹部的底部的径向方向上的长度SU相对于截面高度的比率大于等于0.08且不大于0.24。从第一基准线至第二凹部的底部的径向方向上的长度SL相对于截面高度的比率大于等于0.08且不大于0.24。第一凹部的深度TU与基准厚度的比率大于等于0.16且不大于0.48。第二凹部的深度TL与基准厚度的比率大于等于0.16且不大于0.48。
根据另一方面，根据本发明的用于确定轮胎的胎体轮廓的方法为用于确定下述轮胎的胎体轮廓的方法，该轮胎包括：胎体、层置于胎体上的带束层、以及胎圈，并且该方法包括下述步骤：
通过应用自然平衡形状理论来为同一扁平率的轮胎之中的具有代表性轮胎宽度的轮胎形成代表性胎体轮廓，代表性胎体轮廓为具有自然平衡形状的胎体轮廓；以及
基于自然平衡形状理论，通过使用扁平率与具有代表性轮胎宽度的轮胎相同并且具有另一轮胎宽度的轮胎的四个特定点即点A、点B、点C和点D的位置来计算胎体轮廓，点A、点B、点C和点D与具有代表性轮胎宽度的轮胎的呈自然平衡形状的胎体轮廓上的四个特定点相对应，其中，
在胎体轮廓计算步骤中，使用以下数学表达式计算带束层在胎体上、胎体与带束层所层置的范围中的任意位置Z处的轮胎内压分担率Tb，
Tb＝τo-a(ZA-Z)/(ZA-ZB)
ZA对应于点A在Z轴方向上的坐标位置，
ZB对应于点B在Z轴方向上的坐标位置，
在与轮胎的周向方向垂直的截面上，点A是在下述坐标系中胎体与轮胎赤道面的交点，在该坐标系中，原点为轮胎赤道面与轮胎旋转轴线的交点；Y轴表示轮胎旋转轴线方向；并且Z轴表示轮胎径向方向，
点B是在坐标系中的分离起始点，在该分离起始点处胎体与带束层彼此分离，
τo表示带束层在点A处的轮胎内压分担率，
a表示在点B处的分担率τo的减少量，以及
针对轮胎的每个扁平率提供下述范围，τo的值和a的值各自所选自该范围。
优选地，胎体轮廓计算步骤包括：通过应用自然平衡形状理论来设定特定点数值范围，并且该特定点数值范围为下述范围：作为具有另一轮胎宽度的轮胎的四个特定点的点A、点B、点C和点D之中的至少三个点的坐标位置选自所述范围。
优选地，点B的Y坐标值B(y)设定在针对每个轮胎宽度的范围内，并且所述点D的Z坐标值D(z)设定在针对每个轮胎宽度的范围内。
优选地，点A的Z坐标值A(z)是根据标准中定义的模具的内径、胎面的沿轮胎轴向方向上的中心部处的胎面橡胶厚度、以及带束层的厚度来定义的，并且
点C的Y坐标值C(y)是根据标准中定义的模具的整体宽度的1/2、胎侧的厚度、以及在具有高度反包结构的胎体的情况下的胎体的厚度来定义的。
根据另一方面，根据本发明的充气轮胎包括：胎面；一对胎侧，所述一对胎侧分别从胎面的两个端部大致沿径向方向向内延伸；一对胎圈，所述一对胎圈分别设置在胎侧的沿轮胎轴向方向的内侧；胎体，该胎体沿着胎面的内侧和胎侧的内侧在胎圈上并且在胎圈中的一个胎圈与胎圈中的另一胎圈之间延伸；以及带束层，该带束层层置于胎体的沿轮胎径向方向的外侧，以及
基于自然平衡形状理论来确定胎体在轮胎安装至轮辋且充气至内压的情况下的形状，并且用于确定胎体轮廓的上述方法中的任一种方法适用于确定胎体的形状。
发明的有益效果
根据本发明的充气轮胎允许在不考虑改变质量的情况下实现滚动阻力的减小。
此外，在根据本发明的用于确定轮胎的胎体轮廓的方法中，可以容易且快速地确定不同轮胎宽度的胎体轮廓，以便扩展同一扁平率的一系列轮胎宽度。
附图说明
图1为根据本发明的一个实施方式的充气轮胎的一部分的截面图。
图2为图示了制造图1中示出的轮胎的状态的示意图。
图3为图1中示出的轮胎的一部分的放大截面图。
图4为除图3中示出的部分之外的部分的放大截面图。
图5为具有图1中示出的轮胎的最大宽度的部分的放大截面图。
图6为垂直于轮胎周向方向截取的截面图，其图示了可以应用根据本发明的另一实施方式的用于确定胎体轮廓的方法的轮胎的示例。
图7为图示了图6中示出的轮胎的带束层的轮胎内压分担率的示意性截面图。
图8示出了一线图，其表示针对图2中示出的轮胎的各分担率而言的、带束层的在赤道面与胎体的交点(点A)处的轮胎内压分担率τo的优选范围、以及在分离起始点(点B)处的轮胎内压分担率τo的减少量a的优选范围，带束层与胎体在该分离起始点处分离。
图9为图6中示出的轮胎的一部分的放大截面图，其图示了分离起始点(点B)，在图6中示出的轮胎中胎体与带束层在该分离起始点处彼此分离。
图10为图6中示出的轮胎的一部分的放大截面图，其图示了图6中示出的轮胎的胎体最大宽度位置处的点(点C)。
图11为图6中示出的轮胎的胎体线与沿轮胎径向方向延伸通过轮胎的夹持宽度的端部的直线的交点(点D)的示意性截面图。
具体实施方式
下面将通过适当地参照附图、基于优选实施方式详细地描述本发明。
【第一实施方式】
图1图示了充气轮胎2。在图1中，上下方向表示轮胎2的径向方向，左右方向表示轮胎2的轴向方向，并且与纸张表面垂直的方向表示轮胎2的周向方向。在图1中，点划线CL表示轮胎2的赤道面。除胎面花纹以外，轮胎2具有关于赤道面对称的形状。
轮胎2安装至轮辋4。轮辋4是常规轮辋。轮胎2充有空气。轮胎2的内压是常规内压。在本发明中，轮胎2的部件的尺寸和角度在轮胎2安装至常规轮辋且轮胎2充有空气至常规内压的状态下被测量。在测量期间，没有负荷施加至轮胎2。在本文的描述中，常规轮辋表示根据轮胎2所符合的标准而被指定的轮辋。JATMA标准中的“标准轮辋”、TRA标准中的“设计轮辋”和ETRTO标准中的“测量轮辋”均包含在常规轮辋中。在本文的描述中，常规内压表示根据轮胎2所符合的标准而被指定的内压。JATMA标准中的“最大空气压力”、TRA标准中的“TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES(各种冷充气压力下轮胎负荷极限值)”中所记载的“最大值”、以及ETRTO标准中的“充气压力”均包含在常规内压中。
轮胎2包括：胎面6、胎侧8、搭接部10、胎圈12、胎体14、带束层16、冠带层18、内衬20和垫层22。轮胎2属于无内胎类型。轮胎2安装至乘用车。
胎面6具有沿径向方向向外凸出的形状。胎面6形成可以与路面相接触的胎面表面24。胎面表面24具有形成在其中的沟槽26。胎面花纹由沟槽26形成。胎面6具有基部层和胎冠层，基部层和胎冠层均未示出。胎冠层设置在基部层的径向方向上的外侧。胎冠层层置于基部层上。基部层由具有优异的粘合性的交联橡胶形成。基部层的典型的基体橡胶为天然橡胶。胎冠层由具有优异的耐磨性、耐热性和抓地性能的交联橡胶形成。
每个胎侧8从胎面6的端部大致沿径向方向向内延伸。胎侧8的径向方向上的外端连结至胎面6。胎侧8的径向方向上的内端连结至搭接部10。胎侧8由具有优异的耐切割性和耐候性的交联橡胶形成。胎侧8设置在胎体14的轴向方向上的外侧。胎侧8防止胎体14被损坏。
每个搭接部10设置在胎侧8的径向方向上的内侧。每个搭接部10设置在胎圈12和胎体14的轴向方向上的外侧。搭接部10由具有优异的耐磨性的交联橡胶形成。搭接部10与轮辋4的轮缘28相接触。
每个胎圈12设置在搭接部10的轴向方向上的内侧。每个胎圈12包括芯30和三角胶32，该三角胶32从芯30沿径向方向向外延伸。芯30呈环状并且包括不可拉伸的卷绕线材。线材的典型材料是钢。三角胶32沿径向方向向外渐缩。三角胶32由硬度较高的交联橡胶形成。
胎体14包括胎体帘布层34。胎体帘布层34在胎圈12上延伸并且在两侧上的胎圈12之间延伸。胎体帘布层34沿着胎面6的内侧和胎侧8的内侧延伸。胎体帘布层34围绕芯30在轴向方向上从内侧朝向外侧被反包。通过胎体帘布层被反包，胎体帘布层34包括主要部分34a和反包部分34b。
胎体帘布层34由顶覆橡胶和彼此对准的多根帘线形成。每根帘线相对于赤道面的角度的绝对值在75°至90°的范围内。换言之，胎体14形成径向结构。帘线由有机纤维形成。有机纤维的优选示例包括聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维、尼龙纤维、人造丝纤维、聚萘二甲酸乙二醇酯纤维和芳族聚酰胺纤维。胎体14可以包括两个或更多个胎体帘布层34。
带束层16设置在胎面6的径向方向上的内侧。带束层16和胎体14彼此层叠。带束层16补强了胎体14。带束层16的轴向方向上的宽度优选地大于等于轮胎2的最大宽度的0.7倍。
在轮胎2中，带束层16包括内层36a和外层36b。如从图1显而易见的，外层36b设置在内层36a的径向方向上的外侧。外层36b的轴向方向上的宽度略小于内层36a的轴向方向上的宽度。外层36b的轴向方向上的宽度通常大于等于内层36a的轴向方向上的宽度的0.85倍并且不大于内层36a的轴向方向上的宽度的0.95倍。
内层36a和外层36b中的每一者均包括顶覆橡胶和彼此对准的多根帘线，多根帘线和顶覆橡胶均未示出。换言之，带束层16包括彼此对准的多根帘线。每根帘线相对于赤道面倾斜。倾斜角的绝对值通常大于等于10°且不大于35°。内层36a的帘线相对于赤道面倾斜的方向与外层36b的帘线相对于赤道面倾斜的方向相反。帘线的材料优选地为钢。有机纤维可以用于帘线。带束层16可以具有三个或更多个层36。
冠带层18设置在带束层16的径向方向上的外侧。冠带层18的轴向方向上的宽度大于带束层16的轴向方向上的宽度。冠带层18包括帘线和顶覆橡胶，帘线和顶覆橡胶均未示出。帘线被螺旋缠绕。冠带层18具有所谓的无接缝结构。帘线大致沿周向方向延伸。帘线相对于周向方向的角度小于或等于5°，并且更优选地小于或等于2°。带束层16由帘线保持，由此减少了带束层16的隆起。冠带层18的轴向方向上的宽度优选地大于等于带束层的轴向方向上的宽度的1.05倍，并且优选地不大于带束层的轴向方向上的宽度的1.10倍。帘线由有机纤维形成。有机纤维的优选示例包括尼龙纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维、人造丝纤维、聚萘二甲酸乙二醇酯纤维和芳族聚酰胺纤维。
带束层16和冠带层18形成补强层。补强层可以仅由带束层16形成。补强层可以仅由冠带层18形成。
内衬20设置在胎体14的内侧。内衬20连结至胎体14的内表面。内衬20由交联橡胶形成。具有优异的气密性的橡胶用于内衬20。内衬20的典型的基体橡胶为丁基橡胶或卤化丁基橡胶。内衬20维持轮胎2的内压。
垫层22与胎体14在带束层16的端部附近彼此层叠。垫层22由软交联橡胶形成。垫层22吸收带束层16的端部上的应力。垫层22允许减少带束层16的隆起。垫层22可以有助于防止胎面外胎松动(TLC)的发生。
轮胎2以下面描述的方式制造。在用于制造轮胎2的方法中，部件比如胎面6和胎侧8在成型机的鼓上进行结合，鼓未示出。因而，获得了生胎(raw cover)。生胎是未交联的轮胎2。组装生胎的步骤也被称为成形步骤。
生胎被放置在模具中。此时，在生胎内侧设置有气囊。当气囊填充有气体时，气囊膨胀。因而，生胎变形。模具被封闭，并且气囊中的内压被增强。芯可以用于代替气囊。芯具有环形外表面。外表面接近于下述轮胎2的内表面的形状：该轮胎2已经充有空气并维持成使得内压为常规内压的5％。
图2示出了模具38被封闭的状态。当模具38已被封闭时，生胎40在模具38与气囊42之间被加压。生胎40通过传递自模具38和气囊42的热来进行加热。通过对生胎进行加压和加热，生胎40的橡胶组合物流动。由于加热而在橡胶组合物中发生交联反应，以获得图1中示出的轮胎2。对生胎40加压和加热的步骤也被称为交联步骤。
在交联步骤中，膨胀气囊42将生胎40压靠至模具38的腔表面44。橡胶流动且被压向腔表面44上。因而，形成了轮胎2的外表面。外表面包括以上所描述的胎面表面24的沟槽26。在胎侧8包括装饰比如字母和标记的情况下，装饰也包含在外表面中。
在本发明中，外表面的轮廓线被称为轮廓。基于在轮胎2安装至常规轮辋且以空气进行充气至常规内压的状态下所测量的尺寸来确定轮廓。在沟槽26形成于形成外表面的一部分的胎面表面24中的情况下，通过使用假定未形成沟槽26而获得的假想胎面表面来表示轮廓。在胎侧8包括装饰物的情况下，通过使用假定未形成装饰物而获得的胎侧8的假想外表面来表示轮廓。
在图1中，轮胎2的轮廓用实线OL来表示。轮廓OL包括接地表面46和侧表面48，该侧表面48从接地表面46大致沿径向方向向内延伸。在图1中，点PB表示接地表面46与每个侧表面48之间的边界。点PB由轮胎2的当轮胎2被充气至常规内压并且处于常规负荷下时与路面相接触的一部分的轴向最外端表示。在本发明中，在轮廓OL中的从左侧上的点PB(未示出)至右侧上的点PB的区域被称为接地表面46。
轮胎2具有在轴向方向上在左侧的侧表面48与右侧的侧表面48之间获得的最大宽度。换言之，在两个侧表面48之间的轴向方向上的距离的最大值为轮胎2的最大宽度。在图1中，在侧表面48上、宽度变为最大宽度处的点各自表示为点PW。实线LB表示在轴向方向上延伸通过每个点PW的假想直线。在本发明中，实线LB被称为第一基准线。
在附图中，附图标记PE表示接地表面46与赤道面的交点。在本发明中，交点PE被称为赤道。实线LE表示在轴向方向上延伸通过赤道PE的假想直线。轮胎2的外径由实线LE定义。
在图1中，双头箭头HA表示从第一基准线LB至实线LE的径向方向上的长度。长度HA表示从第一基准线LB至赤道PE的径向方向上的长度。在本发明中，长度HA被称为第一基准长度。
在附图中，点PT表示轮胎2的胎趾。点PT也为每个侧表面48的端点。实线BBL表示在轴向方向上延伸通过每个点PT的假想直线。在本发明中，实线BBL被称为第二基准线。
在图1中，双头箭头HB表示从第二基准线BBL至第一基准线LB的径向方向上的长度。长度HB表示从第二基准线BBL至点PW的径向方向上的长度。在本发明中，长度HB被称为第二基准长度。
在图1中，双头箭头HS表示从第二基准线BBL至实线LE的径向方向上的长度。长度HS表示从第二基准线BBL至赤道PE的径向方向上的长度。长度HS表示轮胎2的截面高度。
图3示出了图1中示出的轮胎2的一部分。在图3中，点PU1表示在每个侧表面48上的定位在点PW的径向方向上的外侧的点。双头箭头HU1表示从第一基准线LB至点PU1的径向方向上的长度。在轮胎2中，长度HU1为第一基准长度HA的1/3。点PU1为在每个侧表面48上的定位在点PW的径向方向上的外侧的点，并且在该点处，从第一基准线LB至点PU1的径向方向上的长度对应于第一基准长度HA的1/3。
点PU2表示在每个侧表面48上的定位在点PU1的径向方向上的外侧的点。双头箭头HU2表示从点PU1至点PU2的径向方向上的长度。在轮胎2中，长度HU2为第一基准长度HA的1/3。点PU2为每个侧表面48上的定位在点PU1的径向方向上的外侧的点，并且在该点处，从点PU1至点PU2的径向方向上的长度对应于第一基准长度HA的1/3。
点PU3为在每个侧表面48上的定位在点PU2与点PU1之间的径向方向上的中间位置处的点。点PU4为在每个侧表面48上的定位在点PU2与点PB之间的径向方向上的中间位置处的点。
在轮胎2中，形成外表面的轮廓OL的每个侧表面48的从点PB至点PW的区域由三个主圆弧形成。所述主圆弧为第一主圆弧、第二主圆弧和第三主圆弧。
第一主圆弧从点PW大致沿径向方向向外延伸。第一主圆弧延伸通过点PW和点PU1。在图3中，箭头RM1表示第一主圆弧的曲率半径。
在图3中，点PU5表示一假想点：该假想点定位成使得该假想点与点PU1关于第一基准线LB呈线对称。双点划线LU表示第一主圆弧的延伸线。如从图3显而易见的，第一主圆弧的延伸线LU延伸通过假想点PU5。如上所述，第一主圆弧延伸通过点PW和点PU1。在轮胎2中，包括第一主圆弧的圆的中心位于第一基准线LB上。
第二主圆弧从第一主圆弧大致沿径向方向向外延伸。第二主圆弧延伸通过点PU1、点PU3和点PU2。在图3中，箭头RM2表示第二主圆弧的曲率半径。在轮胎2中，包括第二主圆弧的圆的中心位于延伸通过点PU1和包括第一主圆弧的圆的中心的直线上，该包括第一主圆弧的圆的中心未示出。换言之，第二主圆弧在点PU1处与第一主圆弧相切。点PU1为第一主圆弧和第二主圆弧彼此相切处的切点。点PU1还为第一主圆弧与第二主圆弧之间的边界。
第三主圆弧从第二主圆弧大致沿径向方向向外延伸。第三主圆弧延伸通过点PU2、点PU4和点PB。在图3中，箭头RM3表示第三主圆弧的曲率半径。在轮胎2中，包括第三主圆弧的圆的中心位于延伸通过点PU2和包括第二主圆弧的圆的中心的直线上，该包括第二主圆弧的圆的中心未示出。换言之，第三主圆弧在点PU2处与第二主圆弧相切。点PU2为第二主圆弧与第三主圆弧彼此相切处的切点。点PU2还为第二主圆弧与第三主圆弧之间的边界。
图4示出了图1中示出的轮胎2的另一部分。在图4中，点PL1为在每个侧表面48上的定位在点PW的径向方向上的内侧的点。双头箭头HL1表示从第一基准线LB至点PL1的径向方向上的长度。在轮胎2中，长度HL1为第二基准长度HB的1/3。点PL1为在每个侧表面48上的定位在点PW的径向方向上的内侧的点，并且在该点处，从第一基准线LB至点PL1的径向方向上的长度对应于第二基准长度HB的1/3。
点PL2表示在每个侧表面48上的定位在点PL1的径向方向上的内侧的点。双头箭头HL2表示从第一基准线LB至点PL2的径向方向上的长度。在轮胎2中，长度HL2为第二基准长度HB的11/20。点PL2为在每个侧表面48上的定位在点PL1的径向方向上的内侧的点，并且在该点处，从第一基准线LB至点PL2的径向方向上的长度对应于第二基准长度HB的11/20。在轮胎2中，点PL2位于胎侧8与搭接部10之间的边界上。
在轮胎2中，形成外表面的轮廓OL的每个侧表面48的从点PW至点PL2的区域由一个主圆弧形成。在本发明中，该主圆弧被称为第四主圆弧。
第四主圆弧从点PW大致沿径向方向向内延伸。第四主圆弧延伸通过点PW、点PL1和点PL2。在图4中，箭头RM4表示第四主圆弧的曲率半径。
在图4中，点PL3表示一假想点：该假想点定位成使得该假想点与点PL1关于第一基准线LB呈线对称。双点划线LL表示第四主圆弧的延伸线。如从图4显而易见的，第四主圆弧的延伸线LL延伸通过假想点PL3。如上所述，第四主圆弧延伸通过点PW和点PL1。在轮胎2中，包括第四主圆弧的圆的中心位于第一基准线LB上。
在轮胎2中，如图3中所示，第三主圆弧和第二主圆弧形成在接地表面46与第一主圆弧之间。在常规轮胎中，与轮胎2的接地表面46相对应的接地表面以及与轮胎2的第一主圆弧相对应的圆弧通过直线彼此连结。因此，在常规轮胎中，靠近对应于第一主圆弧的圆弧与直线之间的边界的部分被弯曲成凹入。在常规轮胎中，由于弯曲是特殊的，因此由于变形所产生的能量不能通过胎侧的弯曲而被充分吸收。在常规轮胎中，不能够预期滚动阻力的减小。同时，在本发明的轮胎2中，接地表面46通过第三主圆弧和第二主圆弧连结至第一主圆弧，由此轮胎被适当地弯曲以不被凹入。在轮胎2中，由于变形所产生的能量通过在胎侧8的范围内弯曲而被充分吸收。在轮胎2中，滚动阻力得以减小。
轮胎2的从点PB至点PU1的区域，换言之，轮胎2的从胎肩至胎肩垫胶的部分被弯曲以不被凹入。在轮胎2中，未产生由于凹入导致的弯曲，从而防止滚动阻力由于弯曲被重复而增大。在轮胎2中，滚动阻力得以进一步减小。
在轮胎2中，轮廓OL被优化以实现滚动阻力的减小。因此，在不减小胎面6、胎侧8、带束层16等的体积的情况下实现了滚动阻力的减小。根据本发明，可以获得允许在不考虑改变质量的情况下实现滚动阻力的减小的轮胎2。
在轮胎2中，第二主圆弧的曲率半径RM2与第一主圆弧的曲率半径RM1的比率大于等于1.45且不大于3.26。由于该比率设定为大于等于1.45，因此适当地控制了胎侧8的弯曲。在轮胎2中，有效地减小了滚动阻力。由于该比率设定为不大于3.26，因此可以获得下述轮胎2：在该轮胎2中，在从点PB至点PU1的区域中从胎体14至轮廓OL的距离是适当的。在轮胎2中，轮廓OL允许滚动阻力被有效地减小。
在轮胎2中，第三主圆弧的曲率半径RM3与第一主圆弧的曲率半径RM1的比率大于等于0.45且不大于0.56。在轮胎2中，胎肩与路面以均匀的接触压力接触。轮廓OL可以有助于防止不均匀磨损比如胎肩磨损的产生。
从不考虑改变质量而实现滚动阻力的减小的观点来看，在特别是轮胎2的尺寸表示为195/65R15的情况下，第二主圆弧的曲率半径RM2优选地大于等于80mm，并且优选地不大于180mm。第三主圆弧的曲率半径RM3优选地大于等于25mm且优选地不大于31mm。
在轮胎2中，第四主圆弧的曲率半径RM4优选地大于第一主圆弧的曲率半径RM1。当轮胎2安装至轮辋4时，位于点PW的径向方向上的内侧且定位在轮辋4那侧上的部分可以有效地有助于支承车身。从这点来看，曲率半径RM4与曲率半径RM1的比率优选地大于1，并且更优选地大于等于1.30。从适当地维持在侧部部分处的弯曲的观点来看，比率优选地不大于1.45。
图5示出了图1中示出的轮胎2的轮廓OL的从点PU3至点PL2的区域。如从图5显而易见的，轮胎2的每个胎侧8具有两个凹部50。
在轮胎2中，设置在每个胎侧8中的两个凹部50关于侧表面48向内凹入。在本发明中，设置在点PW的径向方向上的外侧的凹部50a被称为第一凹部。设置在点PW的径向方向上的内侧的凹部50b被称为第二凹部。在轮胎2中，每个胎侧8包括关于侧表面48向内凹入的第一凹部50a和第二凹部50b。
在图5中，点PSU表示第一凹部50a的底部。点PU6表示在每个胎侧8的外表面上的作为点PW与点PSU之间的径向方向上的中间位置的点。点PU7表示在每个胎侧8的外表面上的作为点PSU与点PU3之间的径向方向上的中间位置的点。
在轮胎2中，第一凹部50a的轮廓线由两个副圆弧形成。这些副圆弧为第一副圆弧和第二副圆弧。
第一副圆弧从点PW大致沿径向方向向外延伸。第一副圆弧延伸通过点PW、点PU6和点PSU。在图5中，箭头RS1表示第一副圆弧的曲率半径。在轮胎2中，包括第一副圆弧的圆的中心位于第一基准线LB上，该包括第一副圆弧的圆的中心未示出。第一副圆弧在点PW处与第一主圆弧相切。
第二副圆弧从第一副圆弧大致沿径向方向向外延伸。第二副圆弧延伸通过点PSU、点PU7和点PU3。在图5中，箭头RS2表示第二副圆弧的曲率半径。在轮胎2中，包括第二副圆弧的圆的中心位于延伸通过点PU3和包括第二主圆弧的圆的中心的直线上，该包括第二主圆弧的圆的中心未示出。换言之，第二副圆弧在点PU3处与第二主圆弧相切。点PU3为一切点，在该切点处第二副圆弧与第二主圆弧彼此相切。点PU3也表示第二副圆弧与第二主圆弧之间的边界。
在轮胎2中，包括第一副圆弧的圆的中心不位于延伸通过点PSU和包括第二副圆弧的圆的中心的直线上。包括第二副圆弧的圆的中心不位于延伸通过点PSU和包括第一副圆弧的圆的中心的直线上。在轮胎2中，第一副圆弧和第二副圆弧在点PSU处不彼此相切。表示第一副圆弧的圆弧和表示第二副圆弧的圆弧在点PSU处彼此相交。点PSU为第一副圆弧与第二副圆弧之间的边界。然而，点PSU不是第一副圆弧与第二副圆弧的切点。
在图5中，点PSL表示第二凹部50b的底部。点PL4表示在每个胎侧8的外表面上的作为点PW与点PSL之间的径向方向上的中间位置的点。点PL5表示在每个胎侧8的外表面上的作为点PSL与点PL2之间的径向方向上的中间位置的点。
在轮胎2中，第二凹部50b的轮廓线由两个副圆弧形成。这些副圆弧为第三副圆弧和第四副圆弧。
第三副圆弧从点PW大致沿径向方向向内延伸。第三副圆弧延伸通过点PW、点PL4和点PSL。在图5中，箭头RS3表示第三副圆弧的曲率半径。在轮胎2中，包括第三副圆弧的圆的中心位于第一基准线LB上，该包括第三副圆弧的圆的中心未示出。第三副圆弧在点PW处与第一主圆弧相切。
第四副圆弧从第三副圆弧大致沿径向方向向内延伸。第四副圆弧延伸通过点PSL、点PL5和点PL2。在图5中，箭头RS4表示第四副圆弧的曲率半径。在轮胎2中，包括第四副圆弧的圆的中心位于延伸通过点PL2和包括第四主圆弧的圆的中心的直线上，该包括第四主圆弧的圆的中心未示出。换言之，第四副圆弧点PL2处与第四主圆弧在相切。点PL2为一切点，在该切点处第四副圆弧与第四主圆弧彼此相切。
在轮胎2中，包括第三副圆弧的圆的中心不位于延伸通过点PSL和包括第四副圆弧的圆的中心的直线上。包括第四副圆弧的圆的中心不位于延伸通过点PSL和包括第三副圆弧的圆的中心的直线上。在轮胎2中，第三副圆弧和第四副圆弧在点PSL处不彼此相切。表示第三副圆弧的圆弧和表示第四副圆弧的圆弧在点PSL处彼此相交。点PSL为第三副圆弧与第四副圆弧之间的边界。然而，点PSL不是第三副圆弧与第四副圆弧的切点。
在图5中，双头箭头E表示每个胎侧8在点PW处的厚度。厚度E也称为基准厚度。基准厚度E被表示为沿着第一基准线LB测量的从胎体14的外表面至点PW的长度。双头箭头SU表示从第一基准线LB至作为第一凹部50a的底部的点PSU的径向方向上的长度。双头箭头SL表示从第一基准线LB至为第二凹部50b的底部的点PSL的径向方向上的长度。双头箭头TU表示第一凹部50a的深度。深度TU被表示为从侧表面48至点PSU的长度。双头箭头TL表示第二凹部50b的深度。深度TL被表示为从侧表面48至点PSL的长度。
在轮胎2中，第一凹部50a设置在点PW的径向方向上的外侧。第一凹部50a可以有助于在轮胎2的每个胎侧8的区域(下文中，称为侧部部分)中进行弯曲。如下所述，在轮胎2中，第一凹部50a的位置和深度被适当地调整。在轮胎2中，有效地减小了胎面6的运动，并且侧部部分主要在最大宽度部分附近处被弯曲。因而，由于变形所产生的能量被充分吸收。因此，相比未设置有第一凹部50a的轮胎，轮胎2的滚动阻力被充分减小。在本发明中，可以获得允许在不考虑改变质量的情况下实现滚动阻力的减小的轮胎2。
在轮胎2中，径向方向上的长度SU与截面高度HS的比率大于等于0.08且不大于0.24。因而，第一凹部50a被设置在适当位置处。侧部部分在最大宽度部分附近处被弯曲，由此与常规轮胎相比，轮胎2的滚动阻力被充分减小。
在轮胎2中，深度TU与基准厚度E的比率大于等于0.16且不大于0.48。当该比率被设定为大于等于0.16时，第一凹部50a可以有效地有助于弯曲。当该比率设定为不大于0.48时，防止了不良外观比如隆起、凹陷等，并且适当维持了抗冲击性。
在轮胎2中，从第一凹部50a可以形成在适当位置处以具有适当形状的观点来看，第一副圆弧的曲率半径RS1与第一主圆弧的曲率半径RM1的比率优选地为大于等于0.45，并且优选地为不大于1.18。从同一观点来看，第二副圆弧的曲率半径RS2与第一主圆弧的曲率半径RM1的比率优选地为大于等于0.63，并且优选地为不大于1.54。
从在不考虑改变质量的情况下实现滚动阻力的减小的观点来看，在特别地轮胎2的尺寸被表示为195/65R15的情况下，径向方向上的高度SU优选地为大于等于10mm，并且优选地为不大于30mm。深度TU优选地为大于等于0.4mm，并且选地为不大于1.2mm。从可以获得径向方向上的高度SU大于等于10mm且不大于30mm并且深度TU大于等于0.4mm且不大于1.2mm的轮胎2的观点来看，第一副圆弧的曲率半径RS1优选地大于等于25mm，并且优选地不大于65mm。第二副圆弧的曲率半径RS2优选地大于等于35mm，并且优选地不大于85mm。
在轮胎2中，第二凹部50b设置在点PW的径向方向上的内侧。第二凹部50b可以有助于侧部部分的弯曲。如下所述，在轮胎2中，第二凹部50b的位置和深度被适当地调整。在轮胎2中，有效地减小了胎面6的运动，并且侧部部分主要在最大宽度部分附近处被弯曲。因而，由于变形所产生的能量被充分吸收。因此，与未设置有第二凹部50b的轮胎相比，轮胎2的滚动阻力被充分减小。在本发明中，可以获得允许在不考虑改变质量的情况下实现滚动阻力的减小的轮胎2。
在轮胎2中，在径向方向上的长度SL与截面高度HS的比率为大于等于0.08且不大于0.24。因而，第二凹部50b被定位在适当位置处。侧部部分在最大宽度部分附近处被弯曲，由此与常规轮胎相比，轮胎2的滚动阻力被充分减小。
在轮胎2中，深度TL与基准厚度E的比率大于等于0.16且不大于0.48。当该比率设定为大于等于0.16时，第二凹部50b可以有效地有助于弯曲。当该比率设定为不大于0.48时，防止了不良外观比如隆起、凹陷等，并且适当维持了抗冲击性。
在轮胎2中，从第二凹部50b可以形成在适当位置处以具有适当形状的观点来看，第三副圆弧的曲率半径RS3与第四主圆弧的曲率半径RM4的比率优选地为大于等于0.39，并且优选地不大于0.91。从同一观点来看，第四副圆弧的曲率半径RS4与第四主圆弧的曲率半径RM4的比率优选地为大于等于0.65，并且优选地不大于1.95。
从不考虑改变质量而实现滚动阻力的减小的观点来看，在特别地轮胎2的尺寸被表示为195/65R15的情况下，在径向方向上的高度SL优选地大于等于10mm，并且优选地不大于30mm。深度TL优选地大于等于0.4mm，并且优选地不大于1.2mm。从可以获得径向方向上的高度SL大于等于10mm且不大于30mm并且深度TL大于等于0.4mm且不大于1.2mm的轮胎2的观点来看，第三副圆弧的曲率半径RS3优选地为大于等于30mm，并且优选地不大于70mm。第四副圆弧的曲率半径RS4优选地大于等于50mm，并且优选地不大于150mm。
在轮胎2中，径向方向上的长度SU和径向方向上的长度SL优选地彼此相等。因而，第一凹部50a相对于第一基准线LB的位置与第二凹部50b相对于第一基准线LB的位置变得相似。在轮胎2中，侧部部分主要在最大宽度部分附近处被弯曲。有效地减小了胎面6的运动。大幅减小了轮胎2的滚动阻力。根据本发明，可以获得允许在不考虑改变质量的情况下实现滚动阻力的减小的轮胎2。
在轮胎2中，深度TU和深度TL优选地彼此相等。在轮胎2中，由第一凹部50a引起的弯曲度和由第二凹部50b引起的弯曲度变得几乎彼此相等。在轮胎2中，侧部部分主要在最大宽度部分附近处被弯曲。有效地减小了胎面6的运动。大幅减小了轮胎2的滚动阻力。根据本发明，可以获得允许在不考虑改变质量的情况下实现滚动阻力的减小的轮胎2。
【第二实施方式】
图6示出了充气轮胎102，根据本发明的一个实施方式的用于确定胎体轮廓的方法可以应用于该充气轮胎102。在图6中，上下方向表示轮胎径向方向(下文中，也简称为径向方向)，左右方向表示轮胎轴向方向(下文中，也简称为轴向方向)，并且与纸张表面垂直的方向表示轮胎周向方向(下文中，也简称为周向方向)。在图6中，点划线CL表示轮胎102的子午线截面的中心线，并且也表示赤道面。除胎面花纹意外，轮胎102具有关于赤道面对称的形状。点划线BL表面轮胎102的胎圈基部线。
轮胎102包括：胎面104、胎侧106、胎圈108、胎体110、带束层112、内衬114和胎圈包布116。轮胎102属于无内胎类型。轮胎102安装至乘用车。
胎面104具有沿径向方向向外凸出的形状。胎面104形成可以与路面相接触的胎面表面120。胎面表面120具有形成在其中的沟槽122。胎面花纹由沟槽122形成。
每个胎侧106从胎面104的端部大致沿径向方向向内延伸。胎侧106的径向方向上的外端连结至胎面104。胎侧106由具有优异的耐切割性和耐候性的交联橡胶形成。胎侧106防止胎体110被损坏。
每个胎圈108设置在胎侧106的径向方向上的内侧。每个胎圈108包括芯124和三角胶126，该三角胶126从芯124沿径向方向向外延伸。芯124呈环状并且包括不可拉伸的卷绕线材。线材的典型材料是钢。三角胶126沿径向方向向外渐缩。三角胶126由硬度较高的交联橡胶形成。
胎体110包括胎体帘布层128。胎体帘布层128沿着胎圈104和胎侧106在胎圈108上并且在两侧上的胎圈108之间延伸。胎体帘布层128围绕芯124在轴向方向上从内侧朝向外侧反包。通过被反包的胎体帘布层，胎体帘布层128包括主要部分128a和反包部分128b。
胎体帘布层128由顶覆橡胶和彼此对准的多根帘线形成。每根帘线相对于赤道面的角度的绝对值在75°至90°的范围内。换言之，胎体110形成径向结构。帘线由有机纤维形成。有机纤维的优选示例包括聚酯纤维、尼龙纤维、人造丝纤维、聚萘二甲酸乙二醇酯纤维和芳族聚酰胺纤维。胎体110可以包括两个或更多个帘布层。
带束层112设置在胎面104的径向方向上的内侧。带束层112和胎体110彼此层叠。带束层112补强了胎体110。带束层112包括内带束层130和外带束层132，该外带束层132层置于内带束层130的径向方向上的外侧。如从图6显而易见的，在轴向方向上，内带束层130的宽度略微大于外带束层132的宽度。内带束层130和外带束层132中的每一者均包括顶覆橡胶和彼此对准的多根帘线，顶覆橡胶和多根帘线均未示出。每根帘线相对于赤道面倾斜。倾斜角的绝对值通常大于等于10°且不大于35°。内带束层130的帘线相对于赤道面倾斜的方向与外带束层132的帘线相对于赤道面倾斜的方向相反。帘线的材料优选地为钢。有机纤维可被用于帘线。
内衬114设置在胎体110的内侧。内衬114由交联橡胶形成。具有优异的气密性的橡胶被用于内衬114。内衬114的典型的基体橡胶为丁基橡胶或卤化丁基橡胶。内衬114维持轮胎的内压。
每个胎圈包布116均设置在胎圈108附近处。当轮胎102安装至轮辋时，胎圈包布116与轮辋接触。靠近胎圈108的部分由于接触而受到保护。例如，胎圈包布116可以由织物和浸入织物中的橡胶形成。
在图6中，双头箭头WC表示胎体110的最大宽度。胎体110的最大宽度WC被测量为轴向方向上的直线距离。最大宽度WC被测量为从胎体110的厚度的中心至其厚度的中心的距离。
在图6中，双头箭头WB1表示外带束层132的宽度。双头箭头WB2表示下述部分的宽度：在该部分中，包括内侧层130和外侧层132的带束层112与胎体110彼此重叠而不彼此分离。具体地，双头箭头WB2的两个端部各自表示分离起始点PP，在该分离起始点PP处内带束层130与胎体110彼此分离。宽度WB1和宽度WB2各自被测量为在轮胎102的轴向方向上的直线距离。
在图6中，双头箭头WL表示轮胎102的夹持宽度。夹持宽度WL被测量为轴向方向上的直线距离。一般而言，夹持宽度WL设计为大于标准中定义的常规轮辋的宽度(基准轮辋宽度)。这是由于轮胎在硫化之后收缩。然而，如果夹持宽度WL比基准轮辋宽度过大，则在轮胎安装至轮辋时已经在胎圈部中产生压缩应变。因此，可能无法承受在负荷下压缩应变的增加。如果夹持宽度WL比常规轮辋宽度过小，则胎圈部倾向于在轮胎安装至轮辋且被充气时直立(沿着轮胎径向方向)。
在本文的描述中，常规轮辋表示根据轮胎所符合的标准而指定的轮辋。JATMA标准中的“标准轮辋”、TRA标准中的“设计轮辋”和ETRTO标准中的“测量轮辋”均包含在常规轮辋中
下面将对用于确定胎体110的轮廓的方法——其为轮胎102的设计中的重要过程——进行描述。在此处的描述中，将对用于确定胎体轮廓以扩展到针对同一扁平率的一系列轮胎宽度(轮胎的常规宽度)的方法进行描述。
为了确定胎体轮廓，应用了自然平衡形状理论，使得形状根据轮胎内压的变化改变为具有类似形状。基于自然平衡形状理论的胎体轮廓表示下述胎体的平衡形状：该胎体形成为使得当轮胎被充气至常规内压时，在除轮胎内压和来自带束层112的反作用力之外的力未被施加的情况下，胎体的张力与轮胎内压和来自带束层112的反作用力平衡。在本文的描述中，常规内压表示根据轮胎所符合的标准而指定的内压。JATMA标准中的“最大空气压力”、TRA标准中的“TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES(各种冷充气压力下的轮胎负荷极限值)”中所记载的“最大值”、以及ETRTO标准中的“充气压力”均包含在常规内压中。
根据自然平衡形状理论，张力均匀地作用在胎体帘线中。因此，假定胎体帘线被拉长，基于该理论的胎体轮廓可以几乎均匀地变形以具有类似于原始形状的形状。因此，减小了变形量。用于对具有自然平衡形状的胎体线进行设定的许多理论表达式是已知的。在本实施方式中，采用了由Hideo Sakai在“TAIYAKOGAK”(Tire engineering)中引入的方式。
首先，通过应用自然平衡形状理论来获得具有同一扁平率的轮胎之中的具有一个代表性轮胎宽度的轮胎的胎体轮廓。该胎体轮廓在与轮胎周向方向垂直的截面(下文中，也称为子午线截面)上获得。针对具有该扁平率的轮胎而言选择了在中心线CL上的带束层112的优选轮胎内压分担率τo以及内压分担率τo的减少量a。同时，具有另一轮胎宽度——针对该轮胎宽度的胎体轮廓待被确定——的轮胎的四个特定点(A、B、C、D)被设定在代表性轮胎宽度的具有自然平衡形状的胎体线上。例如，当定义了四个特定点(A、B、C、D)之中的至少三个点以及上述的与自然平衡形状理论相关联的τo和a时，具有自然平衡形状的胎体轮廓以定量的方式进行定义。
在图7、图9、图10和图11中示出了四个特定点(A、B、C、D)的位置。点A表示胎体110与中心线(赤道面)CL的交点的位置。点B表示分离起始点PP的位置，在该分离起始点PP处胎体110与带束层112彼此分离。点C表示胎体110的最大宽度的每个端部部分的位置。点D表示下述两者的交点的位置：由三个点(A、B、C)限定的胎体线CCL；以及延伸通过作为为夹持宽度WL的每个端部的胎圈胎跟134的径向方向上的直线RL。
在轮胎102的胎面部中，带束层112层置于胎体110上。仅在点A与点D之间的区域中的该层置的部分中，胎体110和带束层112两者分担轮胎内压，由此在带束层112中产生张力。根据自然平衡形状理论，带束层112的内压分担率Tb用以下公式(1)表示为Z轴上对应位置的位置Z的函数。在下述坐标系中，其中Z、ZA和ZB被限定在子午线截面上的平面坐标中，原点为轮胎旋转轴线(轮胎中心线)RA与轮胎中心线(赤道面)CL的交点，Y轴由轮胎旋转轴线方向表示，并且Z轴由轮胎径向方向表示。
Tb＝τo-a{(ZA-Z)/(ZA-ZB)} (1)
在数学表达式(1)中，τo表示在中心线CL上的带束层112的轮胎内压分担率。a表示在带束层112与胎体110分离的分离起始点PP处的轮胎内压分担率τo的减少量。ZA表示点A在Z轴上的位置。ZB表示点B在Z轴上的位置。以上所描述的τo和a两者可以基于待被使用的带束层112而被任选地确定。
在这种情况下，根据作用在胎体110的帘线中的张力tc与轮胎
内压P之间的平衡的条件，中心位置位于轮胎旋转轴线RA上的圆的半径Z以及在截面上的在与轮胎旋转轴线RA相距半径Z的点处的曲率半径Rs满足以下数学表达式(2)。N表示包含在如JP08-142601的段落【0052】中描述的胎体帘布层128中的帘线的数目。
N·tc/2π·z＝p·Tc·Rs (2)
其中，Tc表示胎体110的轮胎内压分担率。在点A与点B之间的胎体110和带束层112所层置的层叠区域中满足Tc＝l-Tb。在点B与点D之间的带束层112等未层置在胎体110上的区域中满足Tc＝l。
数学表达式(2)中Rs由作为几何关系式的以下数学表达式(3)表示。
1/Rs＝y”/(1+y’2)3/2 (3)
数学表达式(3)和上述胎体110的内压分担率Tc代入数学表达式(2)中，并且执行合并，以根据以下数学表达式(4)和(5)获得胎体轮廓。
胎体110在胎体110以及胎面104中的内带束层130层置的层叠区域(在点A与点B之间)中的形状通过以下数学表达式(4)获得。
y＝-∫G1(z)dz (4)
胎体110在每个胎侧106的部分(在点B与点D之间)中的形状通过以下数学表达式(5)获得。
y＝-∫G1(z)dz-∫G2(z)dz (5)
G1(z)和G2(z)各自为Z的函数，并且G1(z)由以下数学表达式(6)表示，并且G2(z)由以下数学表达式(7)表示。
G1(z)＝[ZB2-ZC2+{1-τo+aZA/(ZA-ZB)}(Z2-ZB2)-2a(Z3-ZB3)/3(ZA-ZB)]×[B2-{ZB2-ZC2+{1-τo+aZA/(ZA-ZB)}(Z2-ZB2)-2a(Z3-ZB3)/3(ZA-ZB)}2]-1/2 (6)
G2(z)＝(Z2-ZC2){B2-(Z2-ZC2)2}-1/2 (7)
B由以下数学表达式(8)表示。
B＝ZB2-ZC2+{1-τo+aZA/(ZA-ZB)}(ZA2-ZB2)-2a(ZA3-ZB3)/3(ZA-ZB) (8)
τo、a、ZA和ZB为如上所述。ZC表示点C在Z轴上的位置。
τo、a、ZA、ZB和ZC根据需要被分配给数学表达式(1)至(8)，并且随后执行计算，由此具有自然平衡形状的胎体轮廓可以针对每个轮胎宽度进行确定。上述τo、a、ZA、ZB和ZC的值如下所述地进行选择。
如表1和图8中所表明的，在本实施方式中，针对轮胎的多个预定扁平率(80，70，65，60，55，50，45，40，35)中的每个预定扁平率定义了τo和a的优选数值范围。针对扁平率80至35中的每个扁平率定义了τo和a的数值的优选范围，而与轮胎宽度无关。τo和a优选地选自表1中所表示的范围。通过选择和确定τo和a的数值，确定了带束层112的轮胎内压分担率在点A与点B之间的分配，并且确定了胎体轮廓以及带束层沿着胎体的轮廓。表1和图8中所表示的数值的范围通过使用有限元法被定义为允许适当的接地形状和接触压力分配、以及待获得的轮廓的突起部的均匀性的数值的范围。如从表1显而易见的，扁平率越小，τo值越大且a值越小。这意味着，在轮胎中，扁平率越小，带束层的保持力越强并且带束层的形状的平面度越大。
【表1】
表1带束层的轮胎内压分担率以及轮胎内压分担率的减少量的优选范围
扁平率 内压分担率τo 内压分担率的减少量a
80 0.881至0.967 0.361至1.000
70 0.927至0.969 0.511至0.885
65 0.933至0.960 0.524至0.767
60 0.950至0.971 0.406至0.605
55 0.969至0.983 0.320至0.510
50 0.976至0.987 0.309至0.463
45 0.977至0.988 0.299至0.459
40 0.980至0.990 0.209至0.347
35 0.986至0.994 0.167至0.298
在τo小于表1中表示的选择范围的下限的情况下，胎体轮廓形成向外凸出的圆形，并且带束层112也形成过圆的形状。因此，胎面104的规格需要在胎面104的在轴向方向上的从中间部至胎肩部的区域中被制作成较厚。在这种情况下，可能难以获得目标接地形状。这同样也适用于a小于表1中所表示的选择范围的下限的情况。同时，在τo大于表1中所表示的选择范围的上限的情况下，胎体轮廓的平面度被过度增大，并且带束层112的平面度也被增大。因此，在这种情况下，可能难以获得目标接地形状。这同样也适用于a大于表1中所表示的选择范围的上限的情况。
接着，将对用于设定点A、点B、点C和点D的方法进行描述。首先，点A是胎体线上的赋形起始点。点A可以限定为下述坐标系中的一位置，在该坐标系中原点为轮胎旋转轴线(Y轴)RA与轮胎中心线(Z轴)CL的交点。如图6中所示，点A的Y坐标位置A(y)固定在中心线CL上。点A的Z坐标位置A(z)由中心线CL上的直径限定。即，基于标准中定义的针对每个轮胎宽度的模具的内径(对应于轮胎的外径)、根据在中心线CL部处的胎面橡胶的厚度以及带束层112的厚度来计算每个轮胎宽度的A(z)。一般地，满足A(z)＝1/2(标准中定义的模具的内径)-(在中心线CL部处的胎面橡胶的厚度+带束层112的厚度)。定义模具的内径所根据的标准为JATMA标准、TRA标准和ETRTO标准。
点B为一分离起始点PP，在该分离起始点PP处内带束层130与胎体110分离，并且点B也为带束层112分担内压的范围的每个端部的位置。与点A类似，点B也可以定义为原点为轮胎旋转轴线RA与中心线(Z轴)CL的交点的坐标系中的位置。点B的Y坐标位置B(y)定义为在轮胎旋转轴线方向上距原点的距离。点B的Z坐标位置B(z)被定义为在轮胎径向方向上距轮胎旋转轴线RA的距离。B(z)为根据上述τo和a被一起确定的作为胎体轮廓和层置在胎体110上的带束层112的轮廓的结果而计算出的值。
表2表示了外带束层132的宽度相对于轮胎标称宽度的比率的范围以及附加尺寸L。在本实施方式中，根据表2，针对轮胎的多个预定扁平率(80，70，65，60，55，50，45，40，35)中的每个预定扁平率可以容易地计算出B(y)的优选数值范围。可以这样说，在表2中，针对80至35的扁平率中的每个扁平率定义了根据轮胎宽度的B(y)的大致优选数值的范围。B(y)优选地根据表2中所表示的范围来进行计算。
B(y)表示在轴向方向上与外带束层132的端部相距预定尺寸L的位置。L是在轴向向内方向上的表示负值且在轴向向外方向上的表示正值的附加尺寸。
如表2中所表示的，在本实施方式中，外带束层132的宽度优选地被定义为下述两者之间的一值：通过将轮胎标称宽度乘以预定的较小的系数获得的下限值；以及通过将轮胎标称宽度乘以预定的较大的系数获得的上限值。B(y)的值通过以下数学表达式获得。
B(y)＝1/2×(外带束层132的宽度)+L
即，B(y)的值在与由外带束层132的下限值和上限值限定的选择范围对应的优选选择范围内。表2中所表示的比率和附加尺寸L的选择范围通过使用有限元法而定义成使得针对每个扁平率从小标称宽度至大标称宽度优化接地形状和接触压力分布(符合JATMA标准)。
下面将对示例性情况进行描述，在该示例性情况下，通过使用表2中的数值来计算扁平率为65且轮胎标称宽度为195的轮胎的B(y)的值。根据表2，发现如下。即，外带束层132的宽度大于等于0.708×195(轮胎标称宽度)＝138.06并且不大于0.748×195的(轮胎标称宽度)＝145.86。附加尺寸L为-1.0。因此，B(y)的优选值大于等于1/2×138.06-1.0＝68.03并且不大于1/2×145.86-1.0＝71.93
【表2】
表2外带束层宽度/轮胎标称宽度的优选范围
扁平率 外带束层宽度/轮胎标称宽度 附加尺寸L(mm)
80 0.615至0.675 -2.75
70 0.673至0.733 -1.25
65 0.708至0.748 -1.00
60 0.721至0.761 -1.00
55 0.770至0.792 -0.50
50 0.808至0.848 -0.25
45 0.799至0.819 +0.25
40 0.808至0.828 +0.25
35 0.827至0.847 +0.25
在B(y)大于根据表2计算的上限值的情况下，τo和a两者也均增大。此外，在胎圈部中，胎体线的曲率半径减小。因此，胎体线延伸通过作为目标获得的点D的内侧的位置。对于一些轮胎宽度而言，垫层可能没有确实地设置在带束层的沿轮胎径向方向的内侧。同时，在B(y)小于根据表2计算的上限值的情况下，胎圈部中的胎体线延伸通过点D的外侧的位置。因而，B(y)的范围对于使胎体线延伸通过点D是重要的。此外，可能无法确实地获得带束层宽度以对应于轮胎宽度。
点C表示胎体的最大宽度的每个端部。与点A和点B类似，点C也可以定义为原点为轮胎旋转轴线(Y轴)RA与轮胎中心线(Z轴)CL的交点的坐标系中的位置。点C的Y坐标位置C(y)被定义为在轮胎旋转轴线方向上距原点的距离。点C的Z坐标位置C(z)被定义为在轮胎径向方向上距原点的距离。与上述B(z)类似，点C的在Z轴方向上的位置C(z)为根据上述τo和a被一起确定的作为胎体轮廓与层置在胎体110上的带束层112的轮廓的结果计算出的值。
基于标准中定义的模具的整体宽度(对应于轮胎宽度)WM、根据每个胎侧106的厚度TS、以及在胎体110具有如图6中所示的高度反包结构的情况下的胎体110的厚度TC来计算C(y)。即，一般地，满足C(y)＝标准中定义的模具的整体宽度WM×1/2-(胎侧的厚度TS+在胎体110具有高度反包结构的情况下的胎体110的厚度TC)。定义模具的内径所根据的标准为JATMA标准、TRA标准和ETRTO标准。
在C(y)大于根据上述数学表达式获得的值的情况下，意味着轮胎未在标准中进行定义。同时，在C(y)小于根据上述数学表达式获得的值的情况下，轮胎的实际宽度小于该标准中定义的标称宽度，并且未满足内压分担率τo的范围(表1)。当A(y，z)、B(y，z)和C(y，z)被如上述定义时，可以呈现自然平衡形状线。
如图11中所示，点D对应于下述两者的交点：由点A、点B和点C限定的胎体线CCL；以及在径向方向上延伸通过作为夹持宽度WL的每个端部的胎圈胎跟134的直线RL。点D为胎体110与每个胎圈108分担内压的范围的上端附近处的位置。因此，点B与点D之间的范围为仅胎体接收轮胎内压的范围，并且可以应用膜理论。
点D可以定义为原点为胎圈基线(Y轴)BL与轮胎中心线(Z轴)CL的交点的坐标系中的位置，而不像点A至点C。点D的Y坐标位置D(y)被定义为在轮胎旋转轴线方向上距原点的距离。D(y)对应于夹持宽度WL的每个端部的位置。点D的Z坐标位置D(z)被定义为在轮胎径向方向上距原点的距离。
轮胎的夹持宽度WL——点D基于轮胎的夹持宽度WL而指定——根据安装有轮胎的轮辋的宽度进行确定。一般地，夹持宽度WL设计为大于标准中定义的基准轮辋宽度。然而，如果夹持宽度WL比基准轮辋宽度过大，当轮胎安装至轮辋时，在胎圈部中已经产生压缩应变。因此，可能无法承受在负荷下压缩应变的增加。同时，如果通过用夹持宽度WL减去基准轮辋宽度而获得的差值过小，则胎圈部倾向于在轮胎安装至轮辋且轮胎充气时(沿着轮胎径向方向)直立。因此，D(z)变高(在轮胎径向方向上向外移位)。
表3表示了考虑到上述“夹持宽度WL—基准轮辋宽度”的适当值α的用于获得上述D(z)的数学表达式。在本文的描述中，为方便起见，根据该数学表达式计算出的值被表示为D(z)c。该数学表达式针对每个扁平率进行定义。在本实施方式中，该数学表达式被定义用于具有扁平率80，70，65，60，55，50，45，40和35中的每个扁平率的轮胎。
如表3中所表示的，在本实施方式中，计算出的值D(z)c借助于针对轮胎标称宽度的多个预定系数执行加法或减法以及乘法而获得。此外，该数学表达式包含通过用上述夹持宽度WL减去基准轮辋宽度而获得的差值α。如表4中表示的，针对每个扁平率定义值α的适当范围。此外，在表5中，定义了D(z)的优选范围。即，D(z)的优选范围在表5中定义为使得基于表3和表4中的定义计算出的D(z)c具有公差。
如果α小于优选范围中的最小值，即，如果D(y)小于优选范围中的最小值，则胎圈至胎圈的距离减小。如果该距离小于轮辋的拱部之间的距离，则难以进气，并且降低了将轮胎安装至轮辋的可操作性。同时，如果α大于优选范围中的最大值，即，如果D(y)大于优选范围中的最大值，则增大了实际轮辋宽度的差值，由此初始应变很可能在轮胎已安装至轮辋时留在胎圈部中。因此，减小了胎圈部的耐久性。
下面将对示例性情况进行描述，在该示例性情况下，针对扁平率为65并且轮胎标称宽度为195的轮胎、在例如1.0被选为α的情况下计算D(z)的值的优选范围。
满足D(z)c＝0.899×(0.116×195+2.556)+1.620×1.0+0.920＝25.17。D(z)的值的优选范围为计算出的值D(z)c±4之间的范围。因而，该优选范围为从21.17mm以上至29.17mm以下的范围。
【表3】
表3用于计算D(z)的数学表达式
扁平率 用于计算D(z)的数学表达式
80 1.092×(0.112×标称宽度+6.389)+1.624×α-3.771
70 0.826×(0.094×标称宽度+7.514)+2.490×α+l.924
65 0.899×(0.116×标称宽度+2.556)+1.620×α+0.920
60 1.339×(0.064×标称宽度+12.264)+1.718×α-10.525
55 0.636×(0.127×标称宽度-0.576)+1.970×α+7.868
50 0.944×(0.044×标称宽度+15.727)+2.325×α-1.055
45 0.737×(0.075×标称宽度+10.026)+2.139×α+5.167
40 0.285×(0.039×标称宽度+17.965)+8.228×α+14.368
35 0.005×(0.125×标称宽度-0.799)+9.345×α+21.432
【表4】
表4值α的优选范围
扁平率 值α的优选范围
80 0.8≤α≤1.2
70 0.8≤α≤1.2
65 0.8≤α≤1.2
60 0.8≤α≤1.2
55 0.8≤α≤1.2
50 0.8≤α≤1.2
45 0.9≤α≤1.1
40 0.9≤α≤1.1
35 0.9≤α≤1.1
【表5】
表5值D(z)的优选范围
扁平率 值D(z)的优选范围
80 计算值D(z)c-5≤D(z)≤计算值D(z)c+5
70 计算值D(z)c-5≤D(z)≤计算值D(z)c+5
65 计算值D(z)c-4≤D(z)≤计算值D(z)c+4
60 计算值D(z)c-4≤D(z)≤计算值D(z)c+4
55 计算值D(z)c-3≤D(z)≤计算值D(z)c+3
50 计算值D(z)c-3≤D(z)≤计算值D(z)c+3
45 计算值D(z)c-2≤D(z)≤计算值D(z)c+2
40 计算值D(z)c-1≤D(z)≤计算值D(z)c+1
35 计算值D(z)c-1≤D(z)≤计算值D(z)c+1
如果D(z)大于优选范围中的最大值(点D太高)，则三角胶126的高度和厚度需要被增大。因此，竖向刚度常数提高，以使驾乘舒适性恶化。如果D(z)小于优选范围中的最小值(点D太低)，则三角胶126的高度和厚度需要被减小。因此，横向刚度常数降低，以降低操纵稳定性。
如上所述，在本实施方式中，采用了由Hideo Sakai在“TAIYA KOGAK(Tireengineering)”中所引入的方式。以这种方式，安装至标准轮辋的轮胎的胎体轮廓可以根据除上述数学表达式(1)之外的数学表达式(4)和数学表达式(5)来呈现。胎体直径(沿轮胎径向方向的直径)rc、胎体宽度WC、带束层宽度BW、轮辋宽度、夹持宽度WL和带束层的内压分担率Tb根据需要被分配给数学表达式(1)至数学表达式(8)，用于指定点A、点B、点C和点D，由此可以确定对于每个轮胎宽度而言具有自然平衡形状的胎体轮廓。在这种情况下，在本发明中，针对每个轮胎宽度的四个点(A、B、C、D)被预定为基于自然平衡形状理论而获得的胎体轮廓上的平面坐标，并且轮胎的标称宽度和扁平率被指定，由此可以容易地确定针对每个轮胎宽度的具有自然平衡形状的胎体轮廓。
如上所述，在四个特定点(A、B、C、D)之中的至少三个点以及与自然平衡形状理论相关联的τo和a被定义的情况下，具有自然平衡形状的胎体轮廓以定量的方式定义。此外，在计算胎体轮廓的步骤中，在如上所述的为不确定的乘数的τo、a、A(y)、A(z)、B(y)、B(z)、C(y)、C(z)、D(y)和D(z)中的至少七个定义成与自然平衡形状理论相关联的情况下，以定量的方式定义了具有自然平衡形状的胎体轮廓。
示例
下文中，根据示例本发明的效果将变得明显。然而，本发明不应当基于示例的描述而被限制性地理解。
【实验1】
【示例I-1】
根据下面在表6中示出的示例I-1，获得了具有图1中示出的基本结构的充气轮胎。轮胎的尺寸为195/65R15。在示例I-1中，轮胎的横截面高度HS为125.0mm。每个胎侧在点PW处的厚度为2.5mm。在示例I-1中的侧表面上，从点PB至点PE的区域由第一主圆弧、第二主圆弧和第三主圆弧形成。第一主圆弧的曲率半径RM1为55.3mm。第二主圆弧的曲率半径RM2为130.0mm。第三主圆弧的曲率半径RM3为28.0mm。在侧表面上，从点PW至点PL2的区域由第四主圆弧形成。第四圆弧的曲率半径RM4为76.8mm。因而，在示例I-1中，比率(RM2/RM1)为2.35。比率(RM3/RM1)为0.51。比率(RM4/RM1)为1.39。第二主圆弧在点PU1处与第一主圆弧相切。第三主圆弧在点PU2处与第二主圆弧相切。第四主圆弧在点PW处与第一主圆弧相切。
每个胎侧设置有第一凹部和第二凹部。第一凹部的轮廓线由第一副圆弧和第二副圆弧形成。第一副圆弧的曲率半径RS1为45.0mm。第二副圆弧的曲率半径RS2为60.3mm。因而，从第一基准线至第一凹部的底部的径向方向上的高度SU为20.0mm。第一凹部的深度TU为0.8mm。比率(RS1/RM1)为0.81。比率(RS2/RM1)为1.09。比率(SU/HS)为0.16。比率(TU/E)为0.32。第一副圆弧在点PW处与第一主圆弧相切。第二副圆弧在点PU3处与第二主圆弧相切。
第二凹部的轮廓线由第三副圆弧和第四副圆弧形成。第三副圆弧的曲率半径RS3为50.0mm。第四副圆弧的曲率半径RS4为100.0mm。因而，从第一基准线至第二凹部的底部的径向方向上的高度SL为20.0mm。第二凹部的深度TL为0.8mm。比率(RS3/RM4)为0.65。比率(RS4/RM4)为1.30。比率(SL/HS)为0.16。比率(TL/E)为0.32。第三副圆弧在点PW处与第四主圆弧相切。第四副圆弧在点PL2处与第四主圆弧相切。
【比较示例I-1】
除第一主圆弧和第三主圆弧通过直线而非圆弧连结之外，与示例I-1相同的方式获得了比较示例I-1的轮胎，半径RM1、半径RM3和半径RM4为如下面表6中所表示的，并且未设置第一凹部和第二凹部。
【比较示例I-2】
除第一主圆弧和第三主圆弧通过直线而非圆弧连结之外，与示例I-1相同的方式获得了比较示例I-2的轮胎，半径RM1、半径RM3、半径RM4、半径RS1、半径RS2、半径RS3和半径RS4为如下面表1中所表示的，并且每个胎侧设置有第一凹部和第二凹部。
【比较示例I-3】
除未设置第一凹部和第二凹部之外，与示例I-1相同的方式获得了比较示例I-3的轮胎。
【比较示例I-4】
除未设置第二凹部之外，与示例I-1的相同的方式获得了比较示例I-4的轮胎。
【比较示例I-5】
除未设置第一凹部之外，与示例I-1的相同的方式获得了比较示例I-5的轮胎。
【示例I-2至I-29以及比较示例I-6至I-9】
除了对半径RM1、半径RM3、半径RM4、半径RS1、半径RS2、半径RS3和半径RS4进行了调节之外，以与示例I-1相同的方式获得了示例I-2至I-29以及比较示例I-6至I-9的轮胎，并且比率(RM2/RM1)、比率(RM3/RM1)、比率(RS1/RM1)、比率(RS2/RM1)、比率(RS4/RM4)、比率(RS3/RM4)、高度SU、深度TU、比率(SU/HS)、比率(TU/E)、高度SL、深度TL、比率(SL/HS)以及比率(TL/E)为下面表7至表13中所表示的。
【质量和滚动阻力】
在以下条件下通过有限元法(FEM)执行分析，并且计算每个轮胎的质量和滚动阻力。其结果在下面表示为表6至表13中的指标，其中，比较示例I-5的指数为100。质量的指标的值越小，质量越小。滚动阻力的指标的值越小，滚动阻力越小。因此，对于滚动阻力而言，值越小，结果越好。
轮辋：6.0JJ
内压：230KPa
负荷：4.24kN
【表6】
表6评估结果
【表7】
表7评估结果
【表8】
表8评估结果
【表9】
表9评估结果
【表10】
表10评估结果
【表11】
表11评估结果
【表12】
表12评估结果
【表13】
表13评估结果
如表6至表13中所表明的，示例的轮胎的评估值大于比较示例的轮胎的评估值。评估结果清楚地表明本发明是优异的。
【实验2】
下面作为示例和比较示例描述的所有轮胎具有195/65R15的轮胎尺寸。对于每个轮胎，测量了接地形状和接触压力分布。通过因子FSF(足迹形状因子(Foot Print ShapeFactor))评估接地形状。根据指标进行评估，其中该指标的满分是5。值越大，结果越好。对于每个轮胎而言，通过使用针对磨损能量的台架试验装置进行用于评估抗不均匀磨损性能的公知的测试。根据每个轮胎的胎面中胎肩部中的磨损能量与胎肩部中的磨损能量之间的比率进行评估。根据指标进行评估，其中该指标的满分为5。值越大，结果越好。对于每个轮胎，在设计阶段时计算了通过将轮胎充气至标准中定义的内压所获得的胎体轮廓的突起量。通过使用有限元法来计算突起量。特别地，计算胎肩垫胶部的突起量和胎圈部的突起量。根据所述两个部分的突起量之间的比率来计算胎体轮廓的变形的均匀性。该比率越接近1，结果越好。对于每个轮胎，在实际车辆运行测试中通过使用测试车辆来评估驾乘舒适性。该评估为测试车辆的驾驶员关于在粗糙路面上行驶期间的上推力的感官评估。根据指标进行评估，该指标的满分为5。值越大，结果越好。对于每个轮胎，在实际车辆运行测试中通过使用测试车辆来评估抗路面噪声性能。通过使用设置在位于测试车辆中的驾驶员座椅中的预定位置处的测量仪器在行驶期间测量声压级。根据指标进行评估，其中该指标的满分为5。值越大，结果越好。
【示例II-1】
对于示例II-1而言，生产了具有图6中示出的基本结构的轮胎。轮胎的胎体的设计阶段时的上述τo、a、B(y)和D(z)表示在表14中。接地形状、胎体轮廓的突起量、抗不均匀磨损性能、驾乘舒适性以及抗路面噪声性能的评估结果表示在表14中。
【示例II-2】
对于示例II-2而言，生产了具有图6中示出的基本结构的轮胎。轮胎的胎体的设计阶段时的上述τo、a、B(y)和D(z)的值表示在表14中。评估测试的其他要领和程序与示例II-1相同。接地形状、胎体轮廓的突起量、抗不均匀磨损性能、驾乘舒适性以及抗路面噪声性能的评估结果表示在表14中。
【比较示例II-1至II-4】
对于比较示例II-1至II-4而言，生产了具有图6中示出的基本结构的轮胎。每个轮胎的胎体的设计阶段时的上述τo、a、B(y)和D(z)的值表示在表14中。评估测试的其他组成和程序与示例II-1相同。接地形状、胎体轮廓的突起量、抗不均匀磨损性能、驾乘舒适性以及抗路面噪声性能的评估结果表示在表14中。
【示例II-3至II-7】
对于示例II-3至II-7而言，生产了具有图6中示出的基本结构的轮胎。每个轮胎的胎体的设计阶段时的上述τo、a、B(y)和D(z)的值表示在表15中。评估测试的其他要领和程序与示例II-1相同。接地形状、胎体轮廓的突起量、抗不均匀磨损性能、驾乘舒适性以及抗路面噪声性能的评估结果表示在表15中。
【表14】
表14轮胎性能的评估结果
【表15】
表15轮胎性能的评估结果
如表14和表15中所表明的，与比较示例的轮胎相比，在示例轮胎中有关突起量的均匀性的评估较高。因此，有关接地形状、接触压力分布和抗不均匀磨损性能的评估也较高。针对驾乘舒适性和抗路面噪声性能的评估在示例与比较示例之间可能并无不同。
工业实用性
上述轮胎适用于各种车辆。如上所述的用于确定胎体轮廓的方法适用于各种乘用车。
附图标记的描述
2…轮胎
4…轮辋
6…胎面
8…胎侧
10…搭接部
12…胎圈
14…胎体
38…模具
40…生胎
42…气囊
44…腔表面
46…接地表面
48…侧表面
50、50a、50b…凹部
102…轮胎
104…胎面
106…胎侧
108…胎圈
110…胎体
112…带束层
114…内衬
116…胎圈包布
120…胎面表面
122…沟槽
124…芯
126…三角胶
128…胎体帘布层
130…内带束层
132…外带束层
134…胎圈胎跟
BL…胎圈基准线
CL…中心线
CCL…胎体线
PP…胎体和带束层于其处彼此分离的分离起始点
RA…轮胎旋转轴线
RL…在径向方向上延伸通过夹持宽度端部的直线
TC…胎体的厚度
TS…胎侧胶的厚度
WB1…外带束层的宽度
WB2…层置有内带束层与胎体的宽度
WC…胎体的最大宽度
WL…夹持宽度
WM…模具的整体宽度

Claims (5)

1.一种用于确定轮胎的胎体轮廓的方法，所述轮胎包括：胎体、层置于所述胎体上的带束层、和胎圈，所述方法包括下述步骤：
通过应用自然平衡形状理论来为具有同一扁平率的轮胎之中的具有代表性轮胎宽度的轮胎形成代表性胎体轮廓，所述代表性胎体轮廓为具有自然平衡形状的胎体轮廓；以及
基于所述自然平衡形状理论，通过使用扁平率与具有所述代表性轮胎宽度的轮胎相同并且具有另一轮胎宽度的轮胎的点A、点B、点C和点D四个特定点的位置来计算胎体轮廓，所述点A、所述点B、所述点C和所述点D与具有所述代表性轮胎宽度的轮胎的呈所述自然平衡形状的胎体轮廓上的四个特定点相对应，其中，
在胎体轮廓计算步骤中，使用以下数学表达式来计算在所述胎体上、所述胎体与所述带束层所层置的范围内任意位置Z处所述带束层的轮胎内压分担率Tb，
Tb＝τo-a(ZA-Z)/(ZA-ZB)
ZA对应于所述点A在Z轴方向上的坐标位置，
ZB对应于所述点B在Z轴方向上的坐标位置，
在与所述轮胎的周向方向垂直的截面上，所述点A是在下述坐标系中所述胎体与轮胎赤道面的交点，即，在所述坐标系中，原点为所述轮胎赤道面与轮胎旋转轴线的交点；Y轴表示轮胎旋转轴线方向；并且Z轴表示轮胎径向方向，
所述点B是分离起始点，在所述坐标系中，所述胎体与所述带束层在所述分离起始点处彼此分离，
τo表示所述带束层在所述点A处的轮胎内压分担率，
a表示在所述点B处的所述分担率τo的减少量，以及
针对所述轮胎的每个扁平率提供τo和a每一者的值的选择范围。
2.根据权利要求1所述的用于确定胎体轮廓的方法，其中，所述胎体轮廓计算步骤包括：通过应用所述自然平衡形状理论来设定特定点数值范围，并且所述特定点数值范围为下述范围：作为具有所述另一轮胎宽度的所述轮胎的四个特定点的所述点A、所述点B、所述点C和所述点D之中的至少三个点的坐标位置的选择范围。
3.根据权利要求1或2所述的用于确定胎体轮廓的方法，其中，所述点B的Y坐标值B(y)设定在针对各轮胎宽度的范围内，并且所述点D的Z坐标值D(z)设定在针对各轮胎宽度的范围内。
4.根据权利要求1或2所述的用于确定胎体轮廓的方法，其中，
所述点A的Z坐标值A(z)是根据标准中定义的模具的内径、胎面的轮胎轴向方向上的中心部处的胎面橡胶厚度、以及所述带束层的厚度来定义的，并且
所述点C的Y坐标值C(y)是根据所述标准中定义的所述模具的整体宽度的1/2、胎侧的厚度、以及在具有高度反包结构的胎体的情况下的胎体的厚度来定义的。
5.根据权利要求3所述的用于确定胎体轮廓的方法，其中，
所述点A的Z坐标值A(z)是根据标准中定义的模具的内径、胎面的轮胎轴向方向上的中心部处的胎面橡胶厚度、以及所述带束层的厚度来定义的，并且
所述点C的Y坐标值C(y)是根据所述标准中定义的所述模具的整体宽度的1/2、胎侧的厚度、以及在具有高度反包结构的胎体的情况下的胎体的厚度来定义的。
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