CN1616262A - 充气轮胎 - Google Patents

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Abstract

一种充气轮胎，包括：设置在胎面表面具有至少一个Z字形细沟纹的胎面元件的胎面部分；形成胎面表面的胎冠胶；和径向设置于胎冠胎内的胎底部胶。其中Z字形细沟纹包括依次交替的周向导向部分和轴向导向部分的Z字形部分。Z字形细沟纹的Z字形的振幅中心线相对于轮胎周向成0到45度倾角θ。Z字形细沟纹具有包括相对于胎冠胶和胎底部胶之间的边界的平面相互交替的深部和浅部的底部。

Description

充气轮胎
技术领域
本发明涉及一种充气轮胎，更具体地说，涉及一种胎面结构，其包括有能改善冰上轮胎性能和不均衡胎面磨损阻力的细沟纹胎面元件。
背景技术
通常，冬轮胎如雪地轮胎和免插钉轮胎设有包括多个细沟纹块的胎面花纹，这些细沟纹块沿轮胎的轴向被引导，以从它们的边缘(也叫做边缘效应)得到最大驱动力(牵引力)和最大制动力。
但是，在这样的块状花纹轮胎中，在冰面路上行驶过程中，弯道力相对于驱动力来说变得不足。因此，在直行及转弯过程中，转向稳定性不好。这样，整体来说，就有改善冰上性能的空间。而且，如图7所示，当块设有轴向导向的细沟纹时，大降低了周向硬度，产生所谓的“趾-跟磨损“即块的周向相对边缘不均衡磨损。这种现象在冬轮胎上特别明显，因为这种轮胎的胎面使用相对较软的橡胶混合物。
发明内容
因此本发明的一个目的是提供一种充气轮胎，它能改善不均衡的胎面磨损，如“趾-跟磨损“，并能改善冰上轮胎的性能。
根据本发明的充气轮胎，包括：
设置在胎面表面具有至少一个Z字形细沟纹的胎面元件的胎面部分；
形成胎面表面的胎冠胶，和
径向设置于胎冠胎内的胎底部胶，
其中Z字形细沟纹包括依次交替的周向导向部分和轴向导向部分的Z字形部分；
Z字形细沟纹的Z字形的振幅中心线相对于轮胎周向成0到45度倾角θ(theta)；
Z字形细沟纹具有包括相对于胎冠胶和胎底部胶之间的边界的平面相互交替的深部和浅部的底部。
通过这样的Z字形细沟纹，当细沟纹的边缘的周向混合物增加，由于它们的周向边缘效应转向力增加，因此可以提高在直行及转弯过程中的转向稳定性。
此处，在现有技术中，公知的细沟纹为一种沟宽度小于1.5mm，通常小于1.0mm的切口或很窄的狭槽。胎面元件是由宽度大于1.5mm，通常大于大约3.0mm的胎面花纹沟形成的圆接触部。
附图说明
下面将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述：
图1是本发明的充气轮胎的剖视图；
图2是显示块状花纹的胎面部分的部分展开视图；
图3是块状花纹的放大俯视图；
图4是说明细沟纹的Z字部分的倾角的线图；
图5是沿着细沟纹的长度方向上的剖视图；
图6是与图2类似的显示另一种块状花纹的部分展开图；
图7是设有轴向导向的Z字形细沟纹的胎面块状花纹只与具有周向Z字形细沟纹的块一起使用的俯视图。
具体实施方式
在附图中，根据本发明的充气轮胎1包括一个胎面部分2，一对侧壁部分3，一对胎圈部分4，每个胎圈里有一个胎圈芯5，一个在胎圈部分4之间延伸的胎体6，和一条径向设置于胎面部分2内的胎体6外面侧的带7。
胎体6包括至少一个相对于轮胎赤道面成70到90度倾角径向设置的，穿过胎面部分2和侧壁部分3在胎圈部分4之间延伸的帘布的径向帘布层6A，从轮胎里向外绕过每一个胎圈的胎圈芯折起而在它们之间形成一对折起部分6b和一个主要部分6a。在这个实施例中，胎体6由单层帘布层6A构成。
在每一个胎圈部分的主要部分6a和折起部分6b之间，设置有胎圈顶点橡胶8，以从胎圈芯5径向向外延伸。
带7包括至少两个交叉制动帘布层7A和7B，其每一个是由相对于轮胎赤道成10到35度倾角的平行帘布层制成。
在胎面部分2中，胎面胶R径向设置于带7的外侧，胎面花纹沟12将胎面部分2(胎面橡胶)分成多个胎面元件如块B和肋。
胎面胶R包括两层，径向最外层胎冠胶Rc和径向内层胎底部胶Rb。胎冠胶Rc延伸出胎面部分形成胎面表面2s。胎底部胶Rb设置于带7上并于胎冠胶Rc相邻接，形成带7和胎冠胶Rc之间的分界S。
在这个实施例中，胎冠胶Rc使用相对较软的橡胶制成：硬度HC为40-50度以增大胎面表面2s和冰面之间的固有的摩擦力以提高轮胎的冰上性能。另一方面，为了将胎面花纹的硬度，即：由较软的胎冠橡胶Rc造成的如块和肋的胎面元件的整体硬度的减少降低到最小，，使用硬度Hb比上面提到的Hc硬度大的相对较硬的橡胶用作胎底部橡胶Rb。Hb的硬度范围在45到60度内，并且与硬度Hc的硬度差值的范围(Hb-Hc)在3-15度内。
此处，硬度Hc，Hb的硬度测量根据日本工业标准K6253，使用A-型硬度计，在温度23±2度的条件下进行测量得出。
如果硬度Hc增大到超过50度，就不能进一步改善固有摩擦力。另一方面，如果硬度Hc小于40度，胎面磨损阻力明显增加。
如果硬度差值(Hb-Hc)小于3度，要保持所需的胎面花纹的硬度就很困难。如果胎冠胶Rc和胎底部胶Rb之间的硬度差值(Hb-Hc)大于15度，在由于外力引起的胎面胶的变形时硬度差值就变大，从而引起滚动摩擦增大而恶化燃料消耗性能。
在这个实施例中，胎面花纹沟12包括在轮胎周方向上连续延伸的主周向花纹沟10和在胎面部分的整个宽度方向上延伸的主轴向花纹沟11。从雪地性能的角度来看，优选的是，假如客车轮胎的胎面花纹沟12具有一个从4到10mm的宽的Wg范围和一个从8到12的深的Hg范围以增加胎面花纹沟内的履雪的剪切强度，从而提高抓雪性能。
在图2和图6所示的例子中，主周向花纹沟10是直的，平行于轮胎圆周方向，并且主轴向花纹沟11也是直的，在平行于轮胎轴向方向上沿整个宽度方向延伸。
胎面部分2被3个主周向花纹沟10在周向上分成四排块B：在轮胎赤道线C的每一侧两排的轴向内块Bi，在轴向内块Bi的外侧的两排轴向外肩块Bo。因此，在这个实施例中的胎面花纹是一种只包括块B的块形花纹。除这种块状花纹外，可以使用另一种由三个或五个或更多排的块B形成的另外一种块状花纹。而且，胎面花纹可以是由块B和至少一个周向肋组成的肋-块形胎面花纹。
块B设有Z字形的细沟纹21和任选的其它类型的帘布层。
Z字形的细沟纹21绕块B延伸，使其两端都在块B的侧面开口。如图3和图4所示，在胎面表面2s中，Z字形的细沟纹21为Z字形，Z字形的振幅的中心线n相对于轮胎周向方向呈0到45度的倾角。在一个Z字形的细沟纹21中的Z字形节的数量或Z字形循环的数量优选的为2到15个。因此，如图3所示，一个块B具有有三个Z字形循环两个细沟纹21和一个有六个Z字形循环的中心长细沟纹21。
对于Z字形的形状，可以使用不同形状的波浪形。例如，图2所示的三角形波浪形，如图6所示的锯齿型(正三角型)波浪，圆波浪形(如三角形波浪其顶端是圆的，(如图7所示))，也可以是顶端为圆的锯齿形波浪形，如正弦波型的弯曲波浪形(与图7相似)或类似的形状。
在这个实施例中，细沟纹21由相互交替的直线Z字部分22a和22b(统称22)组成，以一定的交叉角穿过振幅中心线n直着延伸，在每一个细沟纹21的末端大致平行于振幅中心线n形成平行端部分23。
为了防止细沟纹与块B的侧面的交叉角变得太窄从而增加撕扯阻力，一个或两个平行端部分23可以被省去，或者两个平行端部分与振幅中心线n成不同的角度，或者以弧线代替直线。
在这个实施例中，振幅中心线n大致为直线，但也可以是像圆弧的曲线。同样，在这些例子中，上面提到的倾角θ设在上述的0到45度的范围内，即，曲线的倾角限制在这个范围内。
而且，在这个实施例中，每一个Z字部分22是直的，但也可以是稍微弯曲的。
如图4所示，相对于轮胎周向方向，部分22b相对于部分22a微微倾斜。
考虑到Z字部分22为弯曲的形状(如图4中的虚线所示的例子)，部分22a的倾角α是由直线ma和部分22a的两端点Ea的连线形成的，部分22b的倾角β是由直线mb和部分22b的两端点Eb的连线形成的。
在每一个块B中，Z字形细沟纹21的振幅中心线n大致平行。如图3所示，Z字形细沟纹21将块B分成周向方向上比轴向方向上长的小块Ba。
将角α设为相对于轮胎轴向方向小于15度的角度，小块Ba之间的在轮胎周向方向上的接合力增大，块B的外周向可以保持高硬度。而且，它们的周向边缘组件的总长度为最小，因此可以增大驱动力和制动力。因此，驱动力、制动力和转弯力可以被提升到一个好的平衡状态，这样就能有效地提高冰上性能。而且，在块B中，当圆向保持为高硬度时，可以降低如“趾-跟磨损“的不均衡磨损，这样，提高的冰上性能可以保持很长一段时间。
倾角α设在相对于轮胎轴向方向(轴线ax)上0到15度的倾角。如果角α小于15度，驱动力和制动力趋于不足，进一步，块B的周向硬度降低，结果，提高冰上性能和不均衡胎面磨损阻力变难。
周向导向部分22b的直线mb的倾角β设在相对于轮胎周向方向(圆周线CC)0到60度的范围内。如果角β大于60度，在Z字顶点的Z字角(相邻Z字部分之间的夹角)变小。并且硬度和强度降低，边缘效应恶化。更坏的情况会引起橡胶磨损和断裂。
如果振幅中心线n的上述倾角θ大于45度，转向力不会充分增大，提高冰上性能将变得困难。如果倾角θ降到接近0度，驱动力和制动力就容易变得不充足。
倾角θ因此设在不大于45度的范围内，优选的是不大于30度，但较好是不小于5度，最好是不小于15度。
在本发明中，为了进一步提高冰上性能同时控制不均衡胎面磨损，如图5的沿细沟纹21的展开剖面图所示，轴向导向部分22a或交替的周向导向部分22b比位于胎冠胶Rc和胎底部胶Rb之间的上述边界S的平面更深。换句话说，其底部G延伸超过边界S的平面。另一方面，剩余部分比边界平面相应的浅。
详细地说，在这个例子中，为了相应增加轴向边缘效应以进一步驱动力和制动力，轴向导向部分22a比边界平面深。
在图5所示的例子，细沟纹21的底部G是稍微弯曲的波浪形，它包括相互交替的比边界平面深的波谷部分Gv和比边界平面浅的波峰部分Gy。波底部G的波形与Z字部分22的Z形同步。换句话说，比边界平面深的波谷部分Gv形成于部分22a中，波节的长度与各自的Z字形节的长度相等。在每一个轴向导向部分22a中，当沿着部分22a的纵向方向测量时，波谷部分Gv(即比边界平面深的部分)的长度L1优选地为部分22a的整个长度的60到100％的范围内。波谷部分Gv的最深点v位于部分22a的中点，波峰部分Gy的最浅点y也位于部分22b的中点。
通过如上所述的设置Z字形细沟纹21，轴向方向上的边缘效应能够得以提高，同时防止由于细沟纹21的存在而引起的块硬度的降低。因此能够进一步提高抗不均衡磨损和冰上性能。
如上所述，在每一个块B中，所有的细沟纹21都彼此平行地向相同方向倾斜。在图2所示的例子中，所有块B的细沟纹21都向相同的方向倾斜，并具有相同的倾角θ。但也可能，如图6所示，块具有不同倾角θ。在这个例子中，相邻块的倾角θ的差值优选为在5到10度的范围内。
与上面所提到的可选的其它类型的细沟纹相关，虽然上面所提到的例子只具有细沟纹21，但这不意味着其它类型的细沟纹不能与上面所述的Z字形细沟纹一起使用。例如，如图7所示的轴向导向Z字形细沟纹22、直细沟纹、具有一个开口端和封闭端的细沟纹、具有封闭端的细沟纹等...都可以与细沟纹21一起使用。而且，作为形成于轴向导向部分22a中的波谷部分Gv的替代，在细沟纹21中，在其周向导向部分22b内相应形成有波谷部分Gv，也可合并着一起使用。这样的细沟纹21增大周向边缘效应并因此提高冰上转向稳定性。
对比试验
如图2所示，具有表1中给出的参数的细沟纹，客车用尺寸为195/65R15(轮缘尺寸15×6JJ)的具有简单的四方形块胎面花纹的径向轮胎，进行冰上性能和不均衡胎面磨损阻力的试验。
1)冰上轮胎性能试验
日本2000cc FR客车进行了室内冰面四轮试验(轮胎压力220Kpa)，在40km/hr运行速度下进行四轮锁制动试验，制动距离，即，测量从停车的运行距离。
2)不均衡磨损阻力试验
使用上面的试验车，在干沥青路面上运行2000km后，测量由于块的不均衡磨损造成的“趾-侧”端和“跟-侧”端的块高度差值的“趾-跟”磨损。
如表1所示，可以肯定制动距离和“趾-跟“磨损的性能都得到了提高。
表1
  轮胎   参考值    例1    例2    例3    例4    例5    例6    例7    例8    例9   例10   例11
  Z字形细沟纹数量(每块)Z字形循环的数量Z字形振幅(mm)角θ(度)角α(度)角β(度)底部 444901040平 34401040波浪 34451040波浪 344151040波浪 344301040波浪 344451040波浪 3440/5/45*11040波浪 3445/15/30*11040波浪 34410/15/30*11040波浪 34415/30/45*11040波浪 3440/30/45*11040波浪 3445/10/45*11040波浪
  制动距离(m)趾-跟磨损(mm)     503     49.50     49.20     48.91     48.72     48.32     49.30     48.90     48.60     47.51     481     48.31
*1)具有上述三种角θ的三种块的设置为：任意两个相邻的块具有不同的角。
*2)细沟纹的底部的波浪形状与胎面表面的细沟纹的Z字形同步。

Claims (11)

1.一种充气轮胎，包括：
设置在胎面表面具有至少一个Z字形细沟纹的胎面元件的胎面部分；
形成所述胎面表面的胎冠胶，和
径向设置于胎冠胎内的胎底部胶，形成两者之间的边界；
其中该Z字形细沟纹包括依次交替的周向导向部分和轴向导向部分的Z字形部分；
Z字形细沟纹的Z字形的振幅中心线相对于轮胎周向成0到45度倾角θ；
Z字形细沟纹具有包括相对于所述边界的平面相互交替的深部和浅部的底部。
2.如权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于：
轴向导向部分具有相对于轮胎轴向方向成0到15度角α的轴向导向部分。
3.如权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于：
Z字形细沟纹的该底部为沿着细沟纹的长度的波浪线。
4.如权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于：
该深部分别位于轴向导向部分内，并且
该浅部分别位于周向导向部分内。
5.如权利要求4所述的充气轮胎，其特征在于：
在轴向导向部分中，每一导向部分的深部为导向部分长度的60到100％范围内。
6.如权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于：
该深部分别位于周向导向部分内，并且
该浅部分别位于轴向导向部分内。
7.如权利要求6所述的充气轮胎，其特征在于：
在周向导向部分中，每一导向部分的深部为导向部分长度的60到100％范围内。
8.如权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于：
所有胎面元件的Z字形细沟纹向相同的方向倾斜。
9.如权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于：
所有胎面元件的Z字形细沟纹具有倾角θ相同的振幅中心线。
10.如权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于：
胎面元件包括具有多个Z字形细沟纹的胎面元件，并且
所述的每一个元件具有多个Z字形细沟纹，Z字形细沟纹具有倾角θ相同的振幅中心线，使得多个Z字形细沟纹的每一个具有相同的倾角θ。
11.如权利要求10所述的充气轮胎，其特征在于：
具有多个Z字形细沟纹的每一个胎面元件至少具有两个不同的倾角θ，并且
相邻两个胎面元件的倾角θ的差在5到10度的范围内。
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