CN1785698A - 带有椭圆形胎肩的充气轮胎 - Google Patents

Abstract

一种充气轮胎在处于轮胎使用状况下如承载、制动以及转弯时具有改进式磨损平衡和改进式处理操作。充气轮胎的胎面包括径向最外部表面，其中至少第一区域、第二区域和第三区域限定于轮胎的赤道面与轮胎的胎肩之间。第二区域设置成与第三区域共同延伸以便确定圆周界面，并且第二区域沿着该圆周界面与第三区域相切。第三区域的曲率半径小于第二区域的曲率半径。

Description

带有椭圆形胎肩的充气轮胎

技术领域

本发明整体涉及充气轮胎，尤其涉及以改进型接地印痕压力分布为特征的充气轮胎。

背景技术

常规轮胎包括带有接地表面的胎面，当轮胎承载时，该表面就经受一定的接地印痕压力分布，这种压力分布的量值视轮胎胎肩的抗弯刚度和胎面歪斜度而定。由于介于接地表面与胎侧之间的轮胎区域的半径低，所以在处于轮胎使用状况下如承载、制动以及转弯时，靠近胎肩处的胎面歪斜度就会突然增加。通常，这个区域中的胎面表面的半径处于相邻胎面区域半径的大约0.05至0.1倍的范围内。由这种胎肩弯曲情况引起的胎面歪斜度的突然增加，促使在轮胎接地印痕的侧缘产生高接地印痕压力。在像所经历的胎肩严重弯曲的情况下，例如在急剧高速转弯的情况下，胎面歪斜度的急剧增加就可能减少接地印痕接触以致损失轮胎抓着力，在湿路驾驶的情况下尤其如此，这就可能产生灾难性后果。

一种用于减少突然胎面歪斜的常规方法就是增加胎肩的半径。然而，最终的改进程度比较小，这是因为由于轮胎尺寸的约束条件，所以胎肩半径的最大增加程度通常限制为原始胎肩半径的两倍。另外，增加胎肩半径就有效减少了轮胎接地印痕的宽度。另一种常规方法就是增加胎面区域从赤道面至胎肩的落差。尽管由于胎肩半径并未到达路面而减少压力积聚，但是所引起的胎面表面弯曲就造成失去磨损平衡。

由于这些及其它原因，就需要提供一种以胎面歪斜度减少为特征的充气轮胎。

发明内容

在本发明的一个实施例中，充气轮胎包括具有旋转轴线的胎体、以旋转轴线为中心的胎侧以及与胎侧邻接的胎肩。胎面放置于胎体的径向外侧，其具有平分胎面表面且垂直于旋转轴线的赤道面。胎面还包括径向最外部表面，其具有限定于赤道面与胎肩之间的至少为第一、第二和第三区域的多个区域。第三区域可以设置成与胎肩共同延伸，尽管本发明并不限定于此。第二区域可以设置成与第三区域共同延伸以便确定圆周界面，并且第二区域沿着该圆周界面与第三区域相切。第三区域的曲率半径小于第二区域的曲率半径。在一个特定实施例中，第三区域的曲率半径为胎肩的曲率半径的五倍左右，而第三区域的曲率半径等于第二区域的曲率半径的0.25至0.5倍。

根据前述内容，就提供了一种改进型充气轮胎，这种轮胎在处于轮胎使用状况下如承载、制动以及转弯时具有更好的磨损平衡并且能够更好地进行处理操作。

附图说明

附图与以上给出的本发明的一般描述及以下给出的详细描述一起用于说明本发明，其中附图包括于本说明书中并且构成了本说明书的一部分。

图为根据本发明的充气轮胎的剖视图。

定义

“三角胶芯”是指沿径向位于胎圈芯上方并且位于帘布层与反包帘布层之间的弹性填料。

“轴向”和“沿轴向”指的是平行于轮胎的旋转轴线的线或方向。

“胎圈”是指包括由帘布卷绕并且形状与设计轮辋相配的环形承拉构件的轮胎的那部分，其带有或不带其它增强构件如外护圈包布、胎跟增强层、三角胶芯、护趾胶和胎圈包布。

“胎体”是指除了带束层结构、胎面、底胎面以及帘布层上的胎侧橡胶之外的轮胎结构，但其包括胎圈。

“帘线”是指包括轮胎中的帘布层的增强绳股之一。

“胎冠”基本是指放置胎面的轮胎的外部圆周。

“圆周方向”是指沿着与轴向垂直的胎面表面延伸的圆线或方向。

“露边带束层或露边缓冲增强结构”是指由平行的帘线构成的至少两个露边层，经过编织或未经编织，位于胎面下方，非锚定于胎圈上，并且相对于轮胎的赤道面的左右帘线角度处于10至33度的范围内。

“赤道面(EP)”是指垂直于轮胎的旋转轴线并且穿过其胎面中心的平面。

“接地印痕”是指在速度为零且负载与压力正常的情况下轮胎胎面与平表面的接地面积。

“侧向”是指平行于轴向的方向，其跨过胎面或胎冠区域的宽度。

“外部”是指朝向轮胎的外部。

“充气轮胎”指的是基本上为环形通常为敞口圆环的层压机械装置，其具有胎圈和胎面并且由橡胶、化学品、织物和钢或其它材料制成。

“径向的”和“径向地”是指沿径向朝向或背离轮胎旋转轴线的方向。

“胎肩”指的是刚好位于胎面边缘下方的胎侧的上部。

“胎侧”指的是位于胎面和胎圈区域之间的轮胎部分。

“胎面”是指模制橡胶混合物，当粘结于轮胎胎身上时，其包括在轮胎正常充气并处于正常负载下时用来与路面接触的轮胎的那部分。“

“胎面宽度”是指道路接触胎面表面沿轴向的弧长，即在平行于轮胎的旋转轴线的平面中的弧长。

“反包帘布层”是指仅缠绕着一个胎圈的胎体帘布层。

具体实施方式

参看附图，本发明的充气轮胎10包括在侧向边缘14、16之间延伸的接地胎面部分12、分别从侧向边缘14、16延伸的一对胎侧18、限定于每个胎侧18与胎面12之间的接合点处的胎肩20以及确定轮胎10的支承结构的胎体22。胎体22包括一对胎圈24，所述胎圈各具有由钢丝制成的环状不可延伸的胎圈芯26和三角胶芯28。每个胎侧18通过胎圈24中的相应一个而终止。胎体22还包括至少一个复合帘布结构30，结构30其具有缠绕着胎圈芯26之一的相对帘布层反包端32。轮胎10相对于位于侧向边缘14、16中间的平分轮胎10的赤道面36镜像对称，并且其参考标号镜像对称。

带束层封装34设置于胎面12与胎体22之间，其一般以多个单独露边带束层和/或螺旋缠绕式带束层为特征。带束层封装34的构造根据轮胎的构造而变化。帘布层结构30的帘布层和带束层封装34一般包括帘线增强弹性材料，其中帘线为钢丝或聚酰胺丝而弹性体为硫化橡胶材料。

当安装于轮辋上并放置于车辆上时，胎面12提供牵引，而轮胎10包含用于支撑车辆负载的膨胀流体如氮或空气。内衬层40可以由例如橡胶卤化丁基橡胶形成，当轮胎10充气时，内衬层40就确定了用于包含空气压力的不透气的室。胎面12包括径向最外部、接地表面38，表面38从赤道面36朝向每个侧向边缘14、16侧向延伸。胎面12具有多个连续式圆周花纹沟42和多个胎面花纹条44，其中所述胎面花纹条44由多个在相邻圆周花纹沟42之间轴向延伸的侧向花纹沟(未示出)限定。

胎面12的接地表面38包括凸出弯曲第一区域46、凸出弯曲第二区域48以及凸出弯曲第三区域50，其中凸出弯曲第三区域50在赤道面36与最靠近侧向边缘16处的胎肩20之间沿侧向延伸。这三个区域46、48、50关于赤道面36镜面对称，这就表示三个相同的区域也限定于赤道面36与最靠近侧向边缘14处的胎肩20之间。当镜像时，这三个区域46、48、50就共同限定轮胎10的胎面宽度，其代表在平行于轮胎10旋转轴线的平面中的胎面12的接地表面38的弧长。

第一区域46和第二区域48代表胎面12的接地表面38与路面正常接触的侧向宽度。当胎肩20弯曲时，第三区域50可以在轮胎使用状况下如承载、制动以及转弯时与路面接触。优选地，第二区域48设置成与第三区域50共同延伸并且以在表面38上的一个位置处相切的方式而与第三区域50平滑连接，该位置平滑连续并因此没有任何类似于花纹沟42的圆周花纹沟。在本发明的一个实施例中，第三区域50设置成与胎肩20共同延伸。然而，本发明并不限定于此，第三区域50与胎肩20之间可以包括其它区域。第一区域46可以包括一个或多个单独弯曲区域(未示出)，根据要求，这些区域沿着总胎面宽度的五分之一至三分之一而沿侧向延伸。

第一区域46至少具有限定于与第二区域48直接相邻的接地表面38上的位置处的曲率半径R1。半径R1与可能存在于赤道面36与半径R1之间的多个弯曲无关。曲率半径定义为具有弯曲并且沿侧向估值的扇形的半径。本发明考虑第一区域46可能以多个曲率半径为特征，并且曲率半径R1可能只表示与第二区域48相邻的接地表面38的凸出部分的弯曲。

第二区域48和第三区域50具有相应的曲率半径R2、R3，所述半径在接地表面38上无花纹沟的位置处测得，它们沿着该表面共同延伸相连。第三区域50的曲率半径R3小于第二区域48的曲率半径R2。优选地，第三区域50的曲率半径R3等于第二区域48的曲率半径R2的0.25至0.5倍。由于存在这些不同的曲率半径R2、R3，就容许从赤道面36至胎肩20的胎面面积的落差增加，同时阻止胎肩20与路面接触且保留了轮胎10的磨损平衡。第二区域48的曲率半径R2小于第一区域46的曲率半径R1。优选地，第二区域48的曲率半径R2等于第一区域46的曲率半径R1的0.2至0.5倍。第三区域50的曲率半径R3为胎肩20的曲率半径R4的五倍左右。

接地表面38的形状可以使用有限元分析来确定。在本发明的一个特定实施例中，充气轮胎为235/65R17轮胎，并且第一区域46的曲率半径R1为750mm，第二区域48的曲率半径R2为250mm，第三区域50的曲率半径R3为100mm，胎肩20的曲率半径R4为20mm。

如上所述，胎面12的接地表面38跨过第二区域48与第三区域50之间的圆周界面为连续式。换句话说，在这个界面上没有设置任何花纹沟42以便使得第二区域48与第三区域50沿着其圆周界面保持平滑地连续、相切而未中断。由于在胎肩20弯曲并且胎面歪斜度在轮胎使用状况下如承载、制动以及转弯时增加的情况下，第二区域48与第三区域50就可能与路面接触，所以在这个圆周界面上存在花纹沟42之一就不合需求。然而，本发明并不限定于以下情况，即最靠近赤道面36的沿着第二区域48与第三区域50共同的三分之一的圆周花纹沟的影响比较低。区域48、50的三分之一的范围视区域48、50自身的侧向范围而定并且将随着这些区域48、50的侧向尺寸而变化。在任何情况下，第三区域50没有圆周花纹沟。优选地，位于第一区域46与胎肩20之间的任何其它区域(未示出)也沿着没有圆周花纹沟的圆周界面连接，条件是容许最靠近赤道面36的沿着第二区域48与第三区域50共同的三分之一的圆周花纹沟并且第三区域50没有花纹沟。

根据本发明的一个替代实施例，在区域46与胎肩20之间可以提供类似区域48、50的多于两个的多个中间区域。多个区域的曲率半径随着距赤道面36的侧向距离的增加而逐渐减少，其中每个区域均为凸起区域。

根据本发明的另一个替代实施例，可以通过在中间区域48、50的整个宽度(即区间)上确定的样条函数来以数学分析的方式对中间区域48、50进行描述。样条函数为包括单叶函数如多项式的片的平滑曲线，这些单叶函数限定于区间的子区间上并且在其端点处以适当平滑度连接。不同的函数可以确定于区域48、50的不同子区间上。

本发明的轮胎的特征为在处于轮胎使用状况下如承载、制动以及转弯时具有更好的磨损平衡并且能够更好地进行处理操作。同具有常规构造的轮胎相比，在轮胎使用状况下如承载、制动以及转弯时，区域48、50容许胎肩20弯曲，从而减少靠近胎肩20处的胎面歪斜度的增加。胎面歪斜度减少就减少了在这些轮胎使用状况下轮胎接地印痕的侧缘的接地印痕压力，并保持第一区域46与路面进行更多实际接触。区域48、50之间的圆周界面没有圆周花纹沟或者包含只沿着最靠近赤道面36的第二区域48与第三区域50的三分之一圆周花纹沟，否则就会导致这些区域48、50在轮胎使用状况下如承载、制动以及转弯时过于容易弯曲。由于在胎肩20与胎面上相邻半径之间的曲率半径突然变化时，胎面表面的弯曲梯度不像现有胎面那样急剧变化，所以压力积聚减少就改进了磨损平衡。

尽管本发明已经通过对各个实施例的描述示出了本发明，并且也对这些实施例进行了相当详细地描述，但是申请人的本发明并非将附属权利要求的范围限制或以任何方式限制为这些细节。本发明所属领域的普通技术人员易于理解其它优点与变型。这样，本发明的较宽方面因而就不限定于这些具体细节、代表性设备和方法以及所示出与描述的说明性实例。相应地，在不背离申请人的一般发明理念的精神或范围的情况下，可以对这些细节进行改变。

Claims (10)

1.一种充气轮胎，包括：

具有旋转轴线的胎体、以所述旋转轴线为中心的胎侧和与所述胎侧邻接的胎肩；以及

胎面，其放置于所述胎体的径向外侧并且具有平分所述胎面的垂直于所述旋转轴线的赤道面，所述胎面包括径向最外部表面，其中至少第一区域、第二区域和第三区域限定于所述赤道面与所述胎肩之间，所述第二区域设置成与所述第三区域共同延伸以便确定圆周界面，并且所述第二区域沿着所述圆周界面与所述第三区域相切，所述第二区域、第三区域都具有曲率半径，其特征在于，所述第三区域的所述曲率半径小于所述第二区域的所述曲率半径。

2.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，在所述第一、第二区域之间的圆周界面处，所述第二区域的曲率半径小于所述第一区域的曲率半径。

3.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，通过以样条为基础的数学函数来对所述第二、第三区域进行描述。

4.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，所述第二区域设置成与所述第一区域共同延伸，所述第二、第三区域侧向延伸跨过所述赤道面与胎肩之间距离的五分之一至三分之一。

5.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，所述第三区域没有圆周花纹沟。

6.一种克气轮胎，包括：

具有旋转轴线的胎体、以所述旋转轴线为中心的胎侧和与所述胎侧邻接的胎肩；以及

胎面，其放置于所述胎体的径向外侧并且具有平分所述胎面的垂直于所述旋转轴线的赤道面，所述胎面包括径向最外部表面，其中第一区域、第二区域和第三区域限定于所述赤道面与所述胎肩之间，所述第三区域设置成与所述胎肩共同延伸，所述第二区域设置成与所述第三区域共同延伸以便确定圆周界面，并且所述第二区域沿着所述圆周界面与所述第三区域相切，所述胎肩、所述第二区域、第三区域都具有曲率半径，其特征在于，所述第三区域的曲率半径为所述胎肩的曲率半径的五倍左右，而所述第三区域的曲率半径等于所述第二区域的曲率半径的0.25至0.5倍。

7.根据权利要求6所述的充气轮胎，其特征在于，在所述第一、第二区域之间的圆周界面处，所述第二区域的曲率半径小于所述第一区域的曲率半径。

8.根据权利要求6所述的充气轮胎，其特征在于，通过以样条为基础的数学函数来对所述第二、第三区域进行描述。

9.根据权利要求6所述的充气轮胎，其特征在于，所述第二区域设置成与所述第一区域共同延伸，所述第二、第三区域侧向延伸跨过所述赤道面与胎肩之间距离的五分之一至三分之一。

10.根据权利要求6所述的充气轮胎，其特征在于，所述第三区域没有圆周花纹沟。