CN1192912C - 充气轮胎 - Google Patents

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Abstract

一种充气轮胎，包括：一个具有一对胎面边缘的胎面部分；一个从一胎面边缘向内径向延伸的胎肩，胎肩上设有带凸曲线和凹曲线的曲面；所述胎面部分沿至少一个胎面边缘具有一些单元，每个单元具有曲面，所述曲面包括至少一个所述凸曲线和至少一个凹曲线；在中心位于轮胎轴线上和所述曲面相交的圆柱面上，各所述凸曲线沿轴向向外突出并具有一曲率，各所述凹曲线沿轴向向内凹进并具有一曲率；各所述单元在胎面边缘处的曲率半径为所述单元周向长度的1.5-4.5倍，并且曲率从胎面边缘至径向内侧逐渐减小。

Description

充气轮胎
技术领域
本发明涉及一种充气轮胎，特别涉及一种可改善偏滑性能的具有特殊外形的胎肩。
背景技术
为了防止车辆行驶在有车辙的道路上时发生偏滑，人们采取了很多措施，特别是对于重载车辆的充气轮胎，在胎肩轴向开切口或刀槽花纹，以降低其刚性，给胎肩倒较大的圆角，以降低其外倾侧向压力。
但开设轴向刀槽花纹后，胎面边缘的橡胶易于被撕破，沿着刀槽花纹容易发生不均匀磨损。这些缺陷对于重载子午线轮胎特别值得注意。当胎肩倒有较大的圆角时，触地面积减小，诸如地面抓着力、转弯性能等行驶性能都容易降低。EP 1010550公开了一种充气轮胎，包括：一个具有一对胎面边缘的胎面部分；一个从一胎面边缘向内径向延伸的胎肩，胎肩上设有带一或多个凸曲线的曲面。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种可以改善偏滑性能的充气轮胎，同时可避免如上所述的例如胎面橡胶撕破、不均匀磨损、触地面积减小等缺点。
按照本发明的充气轮胎包括：
一个具有一对胎面边缘的胎面部分；
一个从一胎面边缘向内径向延伸的胎肩，它具有凸曲线的曲面；
在中心位于轮胎轴线上和所述曲面相交的柱面上，所述凸曲线沿轴向向外突出并具有从胎面边缘至径向内侧逐渐减小的曲率。
胎面部分可以沿胎面边缘设置周向延伸的脊和/或周向排列的单元。
采用周圈脊时，上述脊为多个凸曲线和凸曲线交联组成，从而使曲面在胎圆周方向上形成波浪。
采用周向排列的单元时，最好每个单元都设置至少包括一个凸曲线的曲面。
附图说明
下面将以重载子午线轮胎为例，结合附图详细描述本发明的实施例。
附图1是按照本发明的充气轮胎的横截面视图。
附图2是附图1的平面局部展开图。
附图3是表示附图2中肩脊的透视图。
附图4是表示本发明另一实施例的肩单元透视图。
附图5是按照本发明的充气轮胎的胎面局部横截面视图。
附图6是附图5的平面局部展开图。
附图7是附图6中一个肩单元的放大透视图。
附图8和附图9是与附图2所示轮胎进行比较的参考轮胎的局部平面展开图。
具体实施方式
附图中，按照本发明的充气轮胎1包括胎面部分2，一对轮胎侧壁部分3，一对胎圈部分4，胎壳6在胎圈部分4之间延伸，带束7设置在胎面部分2内胎壳6径向外侧。
胎壳6包括至少一层沿径向与轮胎赤道线C成70至90度角设置在挠性带，该带在胎圈部分4之间延伸通过胎面部分2和侧壁部分3，并在胎圈部分4内分别沿轮胎轴向从内侧向外侧绕胎缘填充芯5卷起。
本实施例中胎壳挠性带是钢带，但可以根据轮胎类型选用有机纤维带如尼龙带、人造纤维带、聚酯带、芳族聚酰胺带等。
带束7包括至少两层横向线网层。在本例中，带束由平行于钢带、与赤道线C成50至70度角的径向最内层7A和分别平行于钢带、与赤道线C成不大于30度角的径向外层7B、7C和7D组成。除钢带外，还可使用有机纤维带如尼龙带、人造纤维带、芳族聚酰胺等。带层数可根据轮胎类型变化。
在这里，轮胎的触地宽度TW被定义为胎面边缘E之间的最大宽度，即轮胎被安装在标准轮圈上，充气至标准压力并承受标准载荷的情况下，触地区的边缘E的轴向最外端点之间的宽度。上述标准轮圈是JATMA中规定的“标准轮圈”，ETRTO中规定的“测量轮圈”或T&RA等中规定的“设计轮圈”。上述标准压力是JATMA中规定的“最大气压”，ETRTO中规定的“充气压力”，T&RA等中“各种冷充气压力下的轮胎载荷极限”表给出的最大压力。对于客车轮胎，用180kPa作为标准压力。标准载荷是JATMA中规定的“最大承载能力”，ETRTO中规定的“承载能力”，T&RA等中“各种冷充气压力下的轮胎载荷极限”表给出的最大值。
附图2表示本发明的一个实施例，其中周向连续的脊12沿每个胎面边缘E形成，且脊12的轴向外表面为曲率逐渐减小的曲面Ba。
胎面部分2设多个沿轮胎圆周方向连续延伸的纵向主凹槽9。每个纵向主凹槽9可以制成平直形或锯齿形。纵向主凹槽9的槽宽不能小于触地宽度TW的2.0％，最好不小于2.5％，且槽深为触地宽度TW的5-12％。如果是重载轮胎则槽宽最好至少为5mm。
附图2中，纵向主凹槽9大体平直，轴向内侧的纵向主凹槽9B分设在轮胎赤道线C两侧，轴向外侧的纵向主凹槽9A分设在纵向主凹槽9B的外侧。
上面所述的周向连续的脊12形成于轴向外侧的纵向主凹槽9A与胎面边缘E之间。
如附图2所示，脊12的轴向内边缘可以从轴向外侧的纵向主凹槽9A沿轴向向外开出短切口13A和13B。但轴向外缘或胎面边缘不开切口。因此，胎面边缘E在轮胎周向是连续的。此外，胎面边缘E附近不设刀槽花纹。
位于轴向内外侧的纵向主凹槽9A和9B之间的胎面部分15以及位于轴向内侧两纵向主凹槽9B之间的胎面部分16被一些轴向延伸的窄槽17横贯。
胎肩轴向外表面是周向连续的，上述曲率逐渐减小的曲面Ba是波浪形的且波幅从胎面边缘E沿径向向内逐渐减小。
曲面Ba在轮胎周边延伸至少大于50％，最好是大于80％(本实施例中为100％)。曲面Ba设于轮胎两侧，当然也可设置在一侧。
曲面Ba和中心位于轮胎轴线的圆柱面的相交线J是由凸曲线Ca和凹曲线Cb交替形成的波浪线L。波浪线L的波幅A最好设置在1至3mm的范围内，胎面处最好为2至3mm。在这里，波幅A被定义为圆柱面K在轴向的凸曲线Ca的峰值X1和凹曲线Cb的峰值X2之间的距离构成的相交线J的峰峰波幅。
如果波幅A小于1mm，则很难使胎面边缘E附近具有改善偏滑性能的最佳刚度。如果波幅A大于3mm，则胎面边缘E附近的刚度在周向过分增大，很容易发生不均匀磨损。
如附图3所示，波幅从曲面Ba的径向外缘，即胎面边缘连续减小至径向内缘时，相交线J(J3)的波幅为零。
凹曲线和凸曲线可以由多个曲率半径形成。但在本例中，它们基本上是同一曲率半径。
凸曲线Ca的曲率半径R1和凹曲线Cb的曲率半径R2基本相同，当然，它们也可以不同。
就凸曲线Ca和凹曲线Cb的极点而论，凸曲线Ca的弦长和凹曲线Cb的弦长最好各是50％，但也可以为不同的百分比。
胎面处半径R1和R2为触地宽度TW的8％至40％，最好为10％至30％之间的范围内。
曲面Ba的径向高度H设置为脊12的径向高度(h)或轴向外侧纵向主凹槽9B的深度的1.0至2.0倍，最好是1.3至1.7倍之间的范围。换句话说，在胎面径向距离为H处的波幅为零。如果H与h之比(H/h)小于1.0，则很难改善偏滑性能。而即使H与h之比(H/h)增加到超过2.0，偏滑性能也不会有更多改善。
附图4表示的是上述实施例的一种变形。其中上述的肩脊12被轴向凹槽21沿周向分割，即在轴向外侧的纵向主凹槽9A和胎面边缘E之间的周向部分11沿周向排成一列肩单元20。
这时，轴向凹槽21的排列与曲面波的周期同步。在附图4示出的例中，轴向凹槽21被设置成每1.5个周期一个。周向凹槽21也可以按照周期的整数倍设置。在任何情况下，一个完整的凸曲线最好包括在一个肩单元内，每个轴向凹槽21设置在凸曲线或凹曲线的峰值处。
附图5、6、7表示另一实施例。其中周向排列的肩单元20分别沿胎面边缘E设置，每一个肩单元20的轴向外表面为曲率逐渐减小的曲面Ba。
在这个实施例中，胎面部分2设置纵向锯齿形主凹槽9，这种凹槽包括设置在轮胎赤道线C两侧的轴向内侧凹槽9B和设置在上述凹槽外侧的轴向外侧凹槽9A。各凹槽沿轮胎圆周方向连续延伸。
此外，胎面部分2设置轴向凹槽14a，14b，14c和14d。第一轴向凹槽14a在轴向内侧的纵向主凹槽9B之间延伸。第二轴向凹槽14b分别在轴向内侧的纵向主凹槽9B沿轴线向外延伸并终止于轴向外侧纵向主凹槽9A之前。第三轴向凹槽14c分别从轴向外侧的纵向主凹槽9A沿轴线向内延伸并终止于轴向内侧纵向主凹槽9B之前。第四轴向凹槽14d分别从轴向外侧的纵向主凹槽9A沿轴线向外延伸至胎面边缘E。第二和第三轴向凹槽14b和14c通过周向窄槽26相互交联。
轴向凹槽14的槽宽不小于触地宽度TW的1.5％，槽深为触地宽度TW的2％至12％。
纵向主凹槽9的槽宽不小于触地宽度TW的2.0％，最好不小于2.5％，槽深为触地宽度TW的5％至12％。对于重载轮胎，纵向主凹槽9的槽宽至少为5mm。
这种胎型适合于一年四季型重载子午线轮胎(heavy dufy radial fire of all-season fgpe)。
在本实施例中，如附图7所示，曲面Ba在圆周方向被轴向凹槽14切断，曲面Ba在每个肩单元20上由凸曲线构成，即曲面Ba和中心位于轮胎轴线的圆柱面的相交线J构成一个凸曲线。
上述凸曲线可以有多个曲率半径，但在本例中，大体为同一曲率半径。曲率半径R1(在本例中)从胎面径向外缘至相交线J变直的径向内端逐渐增大。在胎面上，凸曲率半径R1为肩单元20周向长度L的1.5至4.5倍，最好为2.0至4.0倍。
肩单元20和各种刀槽花纹和凹槽一样，不设置在轴向外缘附近或胎面边缘E处。
在本实施例中，曲面Ba的径向高度H不小于肩单元20的径向高度h的60％，80％比较好，100％更好。换句话说，距胎面径向距离H处的曲线曲率为零。
在最接近曲面Ba的径向内端的内侧，轮胎外表面和中心位于轮胎轴线的圆柱面的相交线大体为直线。
最好所有肩单元20都设置曲面Ba。至少在70％的肩单元20上设置曲面Ba。
上述各实施例中所述的胎肩可以是如附图1所示的方角形或如附图5所示的圆角形。也就是说，附图3和附图4中的胎肩可以是圆角形的，而附图7中的胎肩也可以是方角形的。
如果是圆角形的胎肩，则轮胎子午面部分的圆角半径r设置在2至10mm，最好是4至8mm之间。由于曲面Ba的影响，圆角半径r可能大大减小。特别是在附图7所示的例子中，上述的胎面半径R1与圆角半径r的比值(R1/r)较好的是在4至40之间，最好在8至25之间。圆角半径(r)设置在触地宽度TW的2-6％，最好为3-5％。
如果R1与r的比值(R1/r)小于4，胎面边缘附近的耐磨力很可能下降。如果R1与r的比值(R1/r)大于40，则很难改善偏滑性能。
比较试验
重载子午线轮胎，尺寸11R22.5 14P(轮圈尺寸：22.5×7.50)，内部结构如附图1所示，对其进行偏滑性能、抗不均匀磨损和抗橡胶撕破试验。
被试轮胎的规格和试验结果如表1和表2所示。
表1
轮胎 例1A 例2A 例3A 例4A 对比1A 对比2A
胎面样式 附图2 附图2 附图2 附图2 附图9 附图10
曲面*1@胎面边缘波幅A(mm)凸线半径R1(mm)凹线半径R2(mm)R1/TW＝R2/TW＝ 附图3154540.26 附图3228280.13 附图3319190.09 附图3415150.07 无0—————— 无0——————
切口 无 无 无 无 无 10mm*2
测试结果偏滑不均匀磨损撕破 6无无 7无无 7.5极少无 7.5很少无 5无无 6相当严重很严重
*1)曲面径向高度为从胎面边缘起的胎脊高度的160％。
*2)胎面边缘设置10mm长的轴向切口。
表1中所示的试验结果是关于附图2中所示的胎脊形式的。
偏滑性能试验：轮胎试验过程中，对所有试验轮胎使用2-D4轮型20吨卡车在已形成车辙的路面上行驶，偏滑性能基于试车员操控车辆进出车辙时的反应按照十个等级进行评估。(轮胎充气压力700kPa，载重量10吨)。
抗不均匀磨损和抗橡胶撕破试验：装有前面提到的试验用轮胎的卡车行驶60,000km之后，根据视觉检查得出结论。
表2
轮胎 对比1B 对比2B 例1B
胎型 附图6 附图6 附图6
曲面胎面边缘的半径R1@±(mm) 无- 无- 附图7*1110
切口 无 有 无
胎面边缘*2 圆角 圆角 圆角
测试结果*3偏滑性能不均匀磨损撕破 BAA ABC AAA
*1)径向高度＝轴向槽的槽深
*2)半径r＝8mm
*3)A：好，B：一般，C：差
表2显示了如附图6所示单元形实例的试验结果。
偏滑性能试验：与前面相同，但性能按照三个等级进行评估。
抗不均匀磨损和抗橡胶撕破试验：与前面相同，但行驶距离为40,000km。
如上所述，按照本发明的充气轮胎，滑摆性能可以显著提高，同时没有出现不均匀磨损，胎面橡胶撕破以及触地面积减小等。
本发明适用于重载子午线轮胎，当然，也可用于其它不同形式的客车、轻型卡车等的充气轮胎。

Claims (8)

1.一种充气轮胎，包括：
一个具有一对胎面边缘的胎面部分；
一个从一胎面边缘向内径向延伸的胎肩，胎肩上设有带凸曲线和凹曲线的曲面；
所述胎面部分沿至少一个胎面边缘具有一些单元，每个单元具有曲面，所述曲面包括至少一个所述凸曲线和至少一个凹曲线；
在中心位于轮胎轴线上和所述曲面相交的圆柱面上，各所述凸曲线沿轴向向外突出并具有一曲率，各所述凹曲线沿轴向向内凹进并具有一曲率；
各所述单元在胎面边缘处的曲率半径为所述单元周向长度的1.5-4.5倍，并且曲率从胎面边缘至径向内侧逐渐减小。
2.一种充气轮胎，包括：
一个具有一对胎面边缘的胎面部分；
一个从一胎面边缘向内径向延伸的胎肩，胎肩上设有带凸曲线的曲面；
在中心位于轮胎轴线上和所述曲面相交的圆柱面上，所述凸曲线沿轴向向外突出并具有一曲率，并且曲率从胎面边缘至径向内侧逐渐减小，其中，所述胎面部分沿至少一个胎面边缘具有一些单元，每个单元具有曲面，所述曲面包括所述凸曲线；
在胎面边缘处，各所述单元曲面的曲率半径为所述单元周向长度的1.5-4.5倍。
3.一种充气轮胎，包括：
一个具有一对胎面边缘的胎面部分；
一个从一胎面边缘向内径向延伸的胎肩，胎肩上设有曲面，所述曲面包括多个所述凸曲线，且多个凸曲线相互交联；
所述胎面部分沿至少一个胎面边缘设置一周向具有曲面的脊；
在中心位于轮胎轴线上和与所述曲面相交的圆柱面上，各所述凸曲线沿轴向向外突出并具有一曲率，各所述凹曲线沿轴向向内凹进并具有一曲率，并且该曲率从胎面边缘至径向内侧逐渐减小；
曲面和圆柱面之间的交线为一波浪线，所述波浪线的峰峰波幅在胎面边缘处为1-3mm，并向轮胎径向内侧逐渐减少。
4.如权利要求3所述的充气轮胎，其中所述脊在轮胎圆周方向上连续延伸。
5.如权利要求3所述的充气轮胎，其中所述脊在轮胎圆周方向上连续延伸；曲面沿脊周向长度的至少50％设置。
6.如权利要求3所述的充气轮胎，其中凸曲线和凹曲线的半径为胎面边缘触地宽度的8-40％。
7.如权利要求1至6中任一所述的充气轮胎，其中胎面边缘为角形。
8.如权利要求1至6中任一所述的充气轮胎，其中胎面边缘为圆形。
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