CN1243648C - 充气轮胎 - Google Patents

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Abstract

一种充气轮胎，其包括一个胎面部分，其上设置了至少一条宽周向沟纹；该宽周向沟纹在轮胎环周方向上连续延伸，其沟纹宽度GW不小于轮胎接地宽度TW的5%；在宽周向沟纹的沟纹底部中设置了一个沟底肋，沟底肋沿宽周向沟纹整个长度连续地延伸；沟底肋的高度Hr在0.5毫米到3.0毫米范围内，其基部宽度Wr是沟纹宽度GW的10%到30%；且在沟底肋的顶面上设置了一个小槽，其深度Dr要小于沟底肋的高度Hr。

Description

充气轮胎
技术领域
本发明设计一种充气轮胎，更具体来讲，本发明设计一种胎面结构，这种胎面结构能抑制宽周向沟纹中的空气共鸣。
背景技术
在具有宽周向沟纹—尤其是大致上为直沟纹的充气轮胎中，在与轮胎胶面接触的地面处，该宽周向沟纹在轮胎和路面之间形成了一个开口空气管道。这样的管道在行驶过程中易于产生共鸣。如果共鸣的基频在1000左右，而人耳对该频段是最敏感的，这样，就会增大轮胎的行驶噪音。如果减小沟纹的宽度，就可以防止共鸣的发生。但这样就不能达到设置宽沟纹的主要目的—即增强排水能力。
因而，本发明的目的是设计一种充气轮胎，对于这种轮胎，在不降低轮胎防湿滑性能的条件下，能降低由气管共鸣而产生的轮胎噪音。
发明内容
根据本发明，一种充气轮胎，其包括：一个胎面部分，其上设置了至少一条宽周向沟纹；所说宽周向沟纹在轮胎圆周方向上连续延伸，其沟纹宽度GW不小于轮胎接地宽度TW的5％；在宽周向沟纹的沟纹底部中设置了一个沟底肋；沟底肋沿宽周向沟纹的整个长度连续地延伸；沟底肋的高度Hr在0.5毫米到3.0毫米范围内，其基部宽度Wr是沟纹宽度GW的10％到30％；以及在沟底肋的顶面上设置了一个小槽，其深度Dr要小于沟底肋的高度Hr；其特征在于：宽周向沟纹的沟底在沟底肋的每一侧设置了刻痕部分，刻痕部分断续地设置在宽周向沟纹的纵向；刻痕部分是由一些小肋组成的，这些小肋延伸方向横斜过宽周向沟纹的纵向方向，在刻痕部分之间，具有在宽周向沟纹纵向有确定长度的非刻痕部分。
附图说明
下文将结合附图，对本发明的实施例作详细的描述。
图1是根据本发明的充气轮胎的展平的俯视图；
图2是一个宽周向沟纹放大的轴测视图，表示了沟底肋的一种形式；
图3是对宽周向沟纹的截面视图；
图4是对另一种形式沟底肋的放大截面视图；
图5是对宽周向沟纹的放大的俯视图，图中表示了刻痕部分。
具体实施方式
根据本发明，一个充气轮胎包括一个胎面部分1、一对轴向分开的胎缘部分、一对胎侧壁部分、一个延伸在两胎缘部分之间的帘布层、以及一个增强胎面的带束层，其如通常那样布置在帘布层轮周部分的径向外侧。
在该实施例中，该充气轮胎是一个用在诸如微面车等旅行车上的子午线轮胎。
在图1中，胎面部分1位于轮胎中位线C和外侧胎面翘边Eo之间的半边部分Yo、与胎面部分1位于轮胎中位线C和内侧胎面翘边Ei之间的半边部分Yi是具有不同轮胎花纹的。此处，“内侧”和“外侧”是与轮胎在车辆上的应用有关的，其中的外半部分Yo和内半部分Yi分别位于车辆的外侧和内侧。另外，胎面花纹的排布形成了一个具有定向性的胎面花纹。
此处，上述的胎面翘边Ei和Eo是轮胎在标称载荷条件下形成的接地区域Ts的轴向边缘，在其中的标称载荷条件下，轮胎被安装到一个标准轮辋上，并充入标准气压，然后以标准载荷加载。其中的标准轮辋是指在JATMA中规定的“标准轮辋”、ETRTO中规定的“测量轮辋”、TRA规定的“设计轮辋”、或类似的基准轮辋。其中的标准压力是指JATMA规定的“最大气压”、ETRTO中规定的“充气压力”、TRA的“在各种冷充气气压下的轮胎的载荷极限”表格中给出的最大压力，或者是类似的其它标准压力。标准载荷是指JATMA中定义的“最大负载能力”、ETRTO中的“负载能力”、TRA上述表格中给出的最大数，或类似的载荷标准。胎面宽度Tw定义为胎面翘边Ei和Eo之间的轴向距离。
在图1中，在胎面的内半部分Yi上，靠近轮胎中位线C设置了一条宽周向沟纹3A，且在胎面内侧翘边Ei那一侧设置了一条窄纵向花沟纹3B。纵向花沟纹3A和3B被制成基本为直槽，以具有良好的排水性，从而改善轮胎在湿路上的性能。
但在胎面外半部分Yo上则未设置这样的纵向花沟纹3A、3B。
在纵向花沟纹3A和3B之间，布置了横向沟纹4，这样就形成了环周的一行胶块。横向沟纹4斜向相同的方向，并略有弯曲。从而，胶块的形成基本上为平行四边形，该四边形的周向长度要大于其横向宽度。
在纵向花沟纹3B和胎面内侧翘边Ei之间的部分形成了一条周向连续的胶肋。
在另一方面，胎面外半部分Yo则被横向沟纹5A和5B切断，其中的横向沟纹5A、5B从宽周向沟纹3A延伸向胎面外侧翘边Eo，其中的沟纹5A在朝向胎面外侧翘边Eo的方向上逐渐变窄，而沟纹5B则在朝向胎面外侧翘边Eo的方向上逐渐变宽，且它们在轮胎的环周方向上是交替布置的。横向沟纹5A、5B也斜向相同的方向，并略微弯曲。它们的倾斜方向与横向沟纹4的斜向相同，但弯曲方向则相反。横向沟纹5与横向沟纹4对齐。
另外，胎面外半部分Yo上设置了纵向的沟纹5C，每个沟纹都是从渐宽横向沟纹5B穿过渐窄的横向沟纹5A延伸向相邻的另一条渐宽横向沟纹5B，同时相对于轮胎的环周方向，略微偏向同一方向。该偏斜方向与横向沟纹4、5A、5B的斜向相同。胎面外半部分Yo被分成了多个胶块，胶块的形状基本上呈四边形，其轴向宽度要大于周向长度。
上述纵向花沟纹3A、3B、横向沟纹4、5A、5B、以及纵向沟纹5C被设计成每个的宽度都大于2.5毫米。
在靠近胎面内侧翘边Ei和胎面外侧翘边Eo的部位，各设置了一条周向延伸的沟纹24，其既浅又细，因而没有排水的功能。这些浅细沟纹24为直线延伸，且宽度不大于2.5毫米，深度小于5毫米，由此来改善轮胎的跑偏性能、胎肩的非均磨损等特性。
因而，胎面内半部分Yi的作用是排出胎面中心处的封水，而外半部分Yo则用来保持胎面部分的横向稳定性(刚度)。因而，该胎面花纹作为一个整体，能同时改善轮胎的湿路行驶性能和操纵稳定性。
根据本发明，在上述位于胎面翘边Ei和Eo之间的接地区Ts中，具有至少一条宽周向沟纹10，其宽度GW不小于胎面翘边Ei和Eo之间的接地宽度TW的5％，最好是不小于7％。
在此实施例中，上述的周向沟纹3A是宽周向沟纹10。窄周向沟纹3B的宽度约为宽周向沟纹3A宽度的三分之一。
如图2和图3所示，在宽周向沟纹10的沟底Bs中设计了一条肋(下文将称为“沟底肋13”)，且该沟底肋13的顶面上设置了一条小槽12。
沟底肋13沿宽周向沟纹10的整个长度延伸。在该示例中，沟底肋13位于沟底Bs的中线上。因而，该沟底肋13是直线型的。
从沟底Bs到顶面13s所测得的沟底肋13高度Hr在0.5到3.0毫米之间，并最好是在1.0到2.0毫米之间。在沟底BS测得的沟底肋13基部宽度Wr为沟纹宽度GW的10％到30％。基部宽度Wr要大于肋高Hr。
沟底肋13的断面形状基本上为梯形或矩形。
这样的沟底肋13在宽周向沟纹10中形成了一个浅段Ji和位于其两侧的两个深段Jo，其中的浅段位于沟底肋13上。由于形成了浅段Ji和深段Jo，所以就易于在空气管道中发生多态共鸣，在该空气管道中，对应于Ji段的共鸣模态与对应于Jo段的共鸣模态相互干扰。从横向主沟纹4传出的气流和声流被沟底肋13所阻挡，而被扩散到宽周向沟纹10中。因而，就能控制气管共鸣的发生。如果肋基部宽度Wr小于沟纹宽度GW的10％或大于GW的30％，则使Ji段和Jo段相互干涉的效果就会降低，从而就不能充分地控制气管共鸣。如果肋高Hr小于0.5毫米，则不但会降低模态干涉的效果，而且会降低扩散波流的效果，并很难控制气管共鸣。如果肋高Hr大于3.0毫米，其就会降低宽周向沟纹10的排水性，从而使湿路行驶性能恶化。
上述的小槽12设置在沟底肋13的顶面13c上。小槽12在轮胎的环周方向上连续延伸。其深度Dr要小于肋高Hr，且最好是肋高的30％到60％。如果深度Dr小于肋高Hr的30％，则可能降低湿路行驶性能。如果深度Dr大于60％，则控制气管共鸣的效果就要降低。在此实施例中，小槽12的断面形状为横向尺寸大的梯形。也可以采用横向宽的矩形、半圆形等其它形状。
图4表示了沟底肋13的一种改型，其中沟底肋13顶面的两个部件S1和S2具有不同的高度，所说的小槽12位于这两个部件之间。较高的部件S1最好是位于靠近轮胎中位线那一侧。在此情况下，上述的肋高Hr定义为较高部件S1的高度。深度Dr也是由较高部件S1来定义的。
由于在胎面中心处的接地压力更高，所以从轮胎中位线C一侧的横向主沟纹5A、5B流出的空气要比从另一侧的横向主沟纹4排出的空气多。因而，通过加大位于轮胎中位线C一侧的部件S1的高度，就可以促进扩散效果，从而能有效地控制气管共鸣。
为了进一步抑制宽周向沟纹10中的气管共鸣，沟底上由沟底肋13分成的两个部分Bs1和Bs2被设置了一些刻痕部分14。如图5和图2所示，刻痕部分14是由一组平行小肋15共同形成的，这些小肋相对与宽沟纹10的纵向或环周方向倾偏一个角度α，该角度在20到70度之间。
为便于排水，小肋15的高度(h)最好是小于沟底肋13的高度Hr。对于小肋15的断面形状，不止能采用图2所示的三角形，而且能采用矩形、半圆形等形状。
各个刻痕部分14在沟底部分Bs1和Bs2之间是交错布置的，以促进多种模态的发生，这些多种模态的波节就具有不同的周向位置。
对于每个沟底部分Bs1和Bs2中的刻痕部分14数目，应当保证在行驶过程中，轮胎的压迹中存在至少一个刻痕部分14。换言之，在每个沟底部分Bs1和Bs2中的刻痕部分14都是以周向节距P布置的，该节距P要小于轮胎接地长度，最好是接地长度的30％到50％。此处，接地长度是指在刻痕部分14的轴向位置处测得的轮胎压迹周向长度。
如图3中的虚线所示，宽周向沟纹10的槽壁Ws与胎面Ts间的拐角9将会形成一个拐尖，但最好是：至少对一个拐角9进行倒角。在该示例中，如图2和图3所示，每个拐角都用一个向下的斜坡16A、16B进行了倒角。
在轮胎的经线剖面上，下斜坡16A和16B为直线。在轮胎中位线一侧的斜坡16A的角度βA要比胎面翘边一侧斜坡16B的角度βB平缓。角βA、βB相对于胎面Ts法线的夹角在40到70度之间。
在该示例中，在轮胎中位线一侧的缓坡16A具有基本上恒定的轴向宽度WA，而在另一侧的斜坡16B的轴向宽度WB则是变化的。宽度WB从各个裂口17和横向主沟纹4出发向相对的一侧逐渐变小。由于宽度WB在轮胎周向上周期性地变化，所以就可以使宽周向沟纹10中的气流和声流扩散，从而能进一步地抑制气管共鸣。
如图3所示，在进行了倒角的条件下，上述的沟纹宽度GW应当以原先的拐角9为基础进行定义，其中的拐角9是沟纹槽壁Ws与胎面表面Ts的交角。
横向主沟纹4和裂口17在环周方向上交替布置。虽然横向主沟纹4从宽周向沟纹10延伸到了周向沟纹3B，但裂口17是从宽周向沟纹10延伸出而终止在邻近的胎面胶块中的。
胎面部分上还设置了一些槽纹23。槽纹是非常细的槽，其宽度约为1毫米或更小，也包括实质不具有任何宽度的切口。
对比实验
在下文中，制造了尺寸为205/65R15(轮辋尺寸为15×6.5JJ)的旅行车子午线轮胎进行了实验，以测量路噪性能和湿路行驶性能。该被测轮胎具有图1所示的胎面花纹，且除了沟底肋的结构之外，其它结构都相同。在表1中列出了沟底肋的各项指标和测试结果。其它的共同指标列在下表中
  接地宽度TW   170毫米
  宽周向沟纹宽度GW/TW(％)深度小槽深度DrDr/Hr(％)高度h   15毫米8.88.20.5毫米500.4毫米
1)路噪性能测试：
一辆四个车轮都安装所说测试轮胎的七座微面车以50公里/小时的速度在平滑的柏油路面上惯性滑行，且在靠近驾驶员内耳的位置处测量总噪声的声压级dB(A)(胎压为230kpa)。
测试结果在表中用一个指标来说明，该指标以数值为100的“conv”为基础值，在该表中，该指标数值越高，路噪效果越好。
2)湿路行驶性能测试：
上述的微面车在一条沥青铺设的、半径为100米的湿测试路径上行驶，该路径上设置了20米长、10毫米深的积水区，当微面车以80公里/小时的速度进入积水区时测量其横向加速度。
测试结果在表中用一个指标来说明，该指标以数值为100的“conv”为基础值，在该表中，该指标数值越高，路噪效果越好。
表1
  轮胎   Conv   实验1A   实验1B   实验1C   参考1A   实验2A   实验2B   实验2C   参考2A   实验3A   实验3B   实验3C   参考3A   实验4A   实验4B
  沟底肋   无
  高度Hr   0   0.5   0.5   0.5   0.5   1   1   1   1   1.5   1.5   1.5   1.5   2   2
  基部宽度Wr   0   1.5   3   4.5   6   1.5   3   4.5   6   1.5   3   4.5   6   1.5   3
  Wr/GW(％)   -   10   20   30   40   10   20   30   40   10   20   30   40   10   20
  路噪   100   102   103   103   95   103   104   105   95   105   106   107   100   108   108
  湿路性能   100   100   100   100   95   100   100   99   93   97   97   95   90   90   89
  轮胎   Conv   实验4C   参考4A   实验5A   实验5B   实验5C   参考5A   实验6A   实验6B   实验6C   参考6A   实验7A   实验7B   实验7C   参考7A
  沟底肋   无
  高度Hr   0   2   2   2.5   2.5   2.5   2.5   3   3   3   3   3.5   3.5   3.5   3.5
  基部宽度Wr   0   4.5   6   1.5   3   4.5   6   1.5   3   4.5   6   1.5   3   4.5   6
  Wr/GW(％)   -   30   40   10   20   30   40   10   20   30   40   10   20   30   40
  路噪   100   109   102   110   110   112   103   112   113   113   104   114   115   116   104
  湿路性能   100   87   85   87   86   85   80   85   84   83   80   75   73   72   68
除了旅行车的子午线轮胎之外，本发明适于应用到所有具有宽周向沟纹的充气轮胎上。

Claims (16)

1.一种充气轮胎，其包括：
一个胎面部分，其上设置了至少一条宽周向沟纹；
所说宽周向沟纹在轮胎圆周方向上连续延伸，其沟纹宽度GW不小于轮胎接地宽度TW的5％；
在宽周向沟纹的沟纹底部中设置了一个沟底肋；
沟底肋沿宽周向沟纹的整个长度连续地延伸；
沟底肋的高度Hr在0.5毫米到3.0毫米范围内，其基部宽度Wr是沟纹宽度GW的10％到30％；以及
在沟底肋的顶面上设置了一个小槽，其深度Dr要小于沟底肋的高度Hr；其特征在于：
宽周向沟纹的沟底在沟底肋的每一侧设置了刻痕部分，刻痕部分断续地设置在宽周向沟纹的纵向；刻痕部分是由一些小肋组成的，这些小肋延伸方向横斜过宽周向沟纹的纵向方向，在刻痕部分之间，具有在宽周向沟纹纵向有确定长度的非刻痕部分。
2.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于：小槽的深度Dr是肋高Hr的30％到60％。
3.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于：在宽周向沟纹的至少一个边沿上设置了一个斜坡，其向下斜向沟底。
4.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于：所说的至少一个宽周向沟纹是布置在轮胎中位线(equator)那一侧半胎面部分中的惟一一个宽周向沟纹。
5.根据权利要求1的充气轮胎，其特征在于：沟底肋的顶面只设置所述小槽。
6.根据权利要求1的充气轮胎，其特征在于：所述小肋相对于宽沟纹的纵向倾斜20-70度的角度。
7.根据权利要求1的充气轮胎，其特征在于：所述小肋的高度小于沟底肋的高度。
8.根据权利要求1的充气轮胎，其特征在于：所述小肋相互平行。
9.根据权利要求1的充气轮胎，其特征在于：所述刻痕部分沿所述沟底肋是交错的。
10.根据权利要求1的充气轮胎，其特征在于：在所述沟底肋的每一侧，所述刻痕部分以小于地面接触长度的周向节距P设置。
11.根据权利要求1的充气轮胎，其特征在于：周向节距P在地面接触长度的30-50％的范围内。
12.根据权利要求1的充气轮胎，其特征在于：在所述沟底肋各侧的刻痕部分的数量使在行驶期间至少一个刻痕部分总在轮胎的压迹中。
13.根据权利要求1的充气轮胎，其特征在于：所述胎面部分具有与宽周向沟纹连接的横向沟纹。
14.根据权利要求13的充气轮胎，其特征在于：在宽周向沟纹与横向沟纹连接的部分，不设置刻痕部分，并且刻痕部分形成在横向沟纹之间。
15.根据权利要求13的充气轮胎，其特征在于：在沟底肋各侧只设置所述小肋。
16.根据权利要求13的充气轮胎，其特征在于：在沟底肋顶部的所述小槽中，没有形成肋，以有一个平的底部。
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