CN1861428A - 充气轮胎 - Google Patents

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Abstract

一种充气轮胎包括胎面部分，该胎面部分设置有开放于胎面边缘的轴向沟槽和邻近该胎面边缘的周向沟槽，其中，各轴向沟槽在周向沟槽和胎面边缘之间均设置有一个薄的分隔壁，以阻止噪声传播同时不会恶化湿地性能。

Description

充气轮胎
技术领域
本发明涉及一种充气轮胎，更具体地涉及一种能够改善噪音性能和湿地性能的胎面沟槽设置。
背景技术
一般而言，充气轮胎在胎面部分设置有胎面沟槽。当周向沟槽靠近胎面边缘设置时，从该周向沟槽延伸到胎面边缘的横向沟槽常常具有通过轴向沟槽排出周向沟槽内的水的目的。
然而，在干燥环境下，在运行时处于轮胎的触地块中的周向沟槽与路面之间形成的管状部中，管状部中的空气受压缩喷出而进入轴向沟槽中，喷出声音通过轴向沟槽而泄露且听起来类似于抽吸噪音或所谓的音高噪音(pitch noise)。而且，当周向沟槽为直宽沟槽时，管状部中的空气共鸣，并且共鸣音通过轴向沟槽泄露。
这些种类的噪音可通过减小周向沟槽的宽度而减小，但是这不可避免地会恶化湿地性能。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种充气轮胎，其中可以良好平衡地改善噪音性能和湿地性能。
根据本发明，一种充气轮胎包括胎面部分，该胎面部分设置有开放于胎面边缘的轴向沟槽和与胎面边缘邻近的周向沟槽，其中，在周向沟槽和胎面边缘之间，每个轴向沟槽均设置有一个薄的分隔壁。
因此，该分隔壁阻止肩部周向沟槽中的压缩空气通过肩部轴向沟槽排出到胎面边缘。但令人惊奇地是，通过使分隔壁非常薄，可最小化或基本上避免湿地性能的恶化。
附图说明
现在将结合附图详细地描述本发明的实施方式。
图1是根据本发明的充气轮胎的胎面部分的展开图，其示出了胎面花纹。
图2是其胎面部分沿着图1中A-A线的截面图。
图3是示出部分胎面肩部的放大视图，示出了分隔壁的一个例子。
图4是图3中示出的分隔壁的立体图。
图5是其改进型式的立体图。
图6是示出部分胎面肩部的放大视图，其示出了分隔壁的另一个例子。
图7是图6中示出的分隔壁的立体图。
图8和9均为示出部分胎面肩部的放大视图，其示出了分隔壁的再一个例子。
图10示出了在下面对比测试中作为参照使用的胎面花纹。
具体实施方式
本发明可在用于客车、重载车辆(卡车和公共汽车)及摩托车等的各种充气轮胎上实施。
在轮胎领域中，已知一种轮胎包括：胎面部分2，其带有胎面边缘E；一对轴向间隔的胎圈部分，每个胎圈部分中带有一个胎圈芯；一对胎侧部分，其在所述胎面边缘E和胎圈部分之间延伸；胎体，其在胎圈部分之间延伸并固定于胎圈芯；胎面加强带束层，其设置在胎面部分中且位于胎体冠部的径向外侧。胎面部分2设置有胎面沟槽而形成胎面花纹。
在下面的实施方式中，充气轮胎为重载子午线轮胎。图1示出了适于用于卡车和公共汽车的重载子午线轮胎的块型胎面花纹，其中，胎面部分2设置有多个周向沟槽3和多个轴向沟槽4。
在图1中，周向沟槽3为五个沟槽，包括：一个中央周向沟槽3a，其沿着轮胎赤道线C延伸；一对轴向最外侧肩部周向沟槽3c；和一对中间周向沟槽3b，其分别位于中央周向沟槽3a和其中一个肩部周向沟槽3c之间。
轴向沟槽4包括：从中间周向沟槽3b延伸到中央周向沟槽3a的中央轴向沟槽4a；从中间周向沟槽3b延伸到肩部周向沟槽3c的中间轴向沟槽4b；和从各个胎面边缘E轴向向内延伸的肩部轴向沟槽4c。
从而，将胎面部分2分成：位于中间周向沟槽3b和中央周向沟槽3a之间的冠部块5a；位于中间周向沟槽3b和肩部周向沟槽3c之间的中间块5b；和位于肩部周向沟槽3c和胎面边缘E之间的胎面肩部6。
每个周向沟槽3(3a、3b和3c)沿轮胎周向呈Z字形延伸。周向沟槽3a、3b和3c的Z字形节距数彼此相等，但中间周向沟槽3b的Z字形幅度AZ2小于中央周向沟槽3a的Z字形幅度AZ1，也小于肩部周向沟槽3c的Z字形幅度AZ3。由此，中央的冠部块5a、中间块5b和胎面肩部6设置有能改善牵引性能并同时改善排水性能的V形边缘。
在此实施例中，所有的周向沟槽3均为Z字形，但是其中一些——例如中间周向沟槽3b——可为直沟槽。进一步，代替由直线段构成的Z字形构造，可在至少其中一个Z字形沟槽3中采用由类似于正弦波的曲线段构成的Z字形构造。
在重载轮胎的情形下，优选地，周向沟槽3的宽度设定在不小于5.0mm但不大于11.0mm的范围内。
若肩部周向沟槽3c离胎面边缘E太远，则难以提供良好的湿地性能。因而，其设置在一个特定的位置中，使胎面边缘E和肩部周向沟槽3c之间的最大轴向距离L——也就是从胎面边缘E到肩部周向沟槽3c的轴向外边缘3ce的轴向最内端的轴向距离L设定在不小于胎面宽度TW的12％、优选地大于14％、更优选地大于15％，但不大于26％、优选地小于24％、更优选地小于21％的范围内。若最大距离L小于胎面宽度TW的12％，则胎面肩部6的刚性变得不充分，进而操纵稳定性易于恶化。若大于26％，则变得难以保持足够的湿地性能。
这里，胎面宽度TW是轮胎在常规充气且无负载条件下测得的胎面边缘E之间的轴向距离。胎面边缘E是常规充气且加载条件下触地区域的轴向最外侧边缘。常规充气且无负载条件为轮胎安装到标准轮辋上并充气到标准压力但未施加轮胎负载。常规充气且加载条件为轮胎安装到标准轮辋上并充气到标准压力且施加标准轮胎负载。标准轮辋是由标准组织官方许可的用于轮胎的轮辋，即由JATMA(日本和亚洲)、T&RA(北美)、ETRTO(欧洲)、STRO(斯堪的纳维亚)等官方许可的用于轮胎的轮辋。标准压力和标准轮胎负载是由相同组织指定的轮胎在空气-压力/最大-负载表或类似表中的最大空气压力和最大轮胎负载。例如，标准轮辋是JATMA中规定的“标准轮辋(standard rim)”、ETRTO中的“测量轮辋(measuring rim)”、TRA中的“设计轮辋(design rim)”等。标准压力是JATMA中规定的“最大空气压力(maximum air pressure)”、ETRTO中的“充气压力(inflation pressure)”、TRA中的“在不同冷充气压力下的轮胎负载限制(Tire Load Limits at Various Cold Inflation Pressures)”表中给定的最大压力等。标准负载是JATMA中规定的“最大负载能力(maximum load capacity)”、ETRTO中的“负载能力(load capacity)”、TRA中在上述表中给定的最大值等。然而，在客车轮胎的情形下，标准压力和标准轮胎负载分别统一规定为180kPa和最大轮胎负载的88％。
在此实施例中，上述中央轴向沟槽4a和中间轴向沟槽4b朝向同一方向相对于轮胎轴向成10～30度的角度倾斜。此外，每个中央轴向沟槽4a和中间轴向沟槽4b的两端在Z字形顶点(拐角)处连接于周向沟槽3，如图1所示。
肩部轴向沟槽4c大致平行于轮胎轴向延伸，即以相对于轮胎轴向成0～5度的较小角度延伸，从而最大化胎面肩部6的轴向刚性，以在转弯期间承受大的侧力。
为了保持大的沟槽容积，肩部轴向沟槽4c的沟槽深度D1的范围为不小于肩部周向沟槽3c的沟槽深度D2的20％，优选地大于其25％。但是，若沟槽深度D1大于其100％，胎面肩部6的刚性下降且操纵稳定性易于恶化。因此，沟槽深度D1优选地设定在不大于沟槽深度D2的100％，更优选地小于其80％的范围内。在重载轮胎的情形下，沟槽深度D2不小于15.0mm、优选地大于17.0mm，但不大于18.5mm、优选地小于18.0mm。轴向沟槽4的宽度优选不小于5.0mm但不大于11.0mm。
肩部轴向沟槽4c朝向胎面边缘E设置有一个张开部，其沟槽宽度从该沟槽长度的中点到轴向外端逐渐增加，而使轮胎轴向外侧具有一个宽的开口区域并由此降低排出空气的流速，以减小喷出声音或排出噪声。
各肩部轴向沟槽4c分别从其中一个胎面边缘E延伸到邻近肩部周向沟槽3c的附近区域。但是，为了防止在轴向沟槽4c的轴向内端4ci和周向沟槽3c之间的完全连接，在二者之间形成有一个分隔壁7。从而，上述胎面肩部6在轮胎周向上本质上是分隔开的，而形成伪肩部块(pseudo-shoulder block)8。
分隔壁7非常薄，如图1所示。
分隔壁7的厚度(t)的设定范围为不小于上述最大轴向距离L的1％、优选大于其2％，但不大于其7％、优选地小于其6％、更优选地小于其5％。若厚度(t)小于其1％，强度下降，并且行驶中分隔壁7易于断裂。若大于其7％，湿地性能下降。具体地，厚度(t)设定在小于约3mm、优选地约1或2mm的范围内而几乎与轮胎尺寸无关。
分隔壁7从肩部轴向沟槽4c的底部上升，同时桥接相邻的伪肩部块8。
在图3和4中，分隔壁7位于沟槽4c的轴向内端4ci处。从而，分隔壁7的轴向内表面形成了成V形弯曲的肩部周向沟槽3c的轴向外侧壁表面的一部分，且该分隔壁7形成了轴向向外突出的Z字形顶点。另一方面，该轴向外侧壁表面(4ci处)是平的且平行于轮胎周向。因而，分隔壁7的厚度(t)从周向中心7A向其各个周向端部7B逐渐增大。
行驶时，分隔壁7所桥接的相对的两侧壁彼此相对移动。在分隔壁7和沟槽侧壁的接合处的拐角上有应力集中的可能性。但是，通过在分隔壁7中设置减小的厚度部分，应力集中在该薄的部分上而不是拐角上，从而有效地防止了从拐角开始的裂缝和破裂。
为了在该薄部分中没有产生破裂的情况下实现该目的，中心7A处的最小厚度tc与端部7B处的最大厚度(te)的比(tc/te)优选地设定在不小于0.5、更优选地大于0.6，但不大于1.0、更优选地不大于0.8的范围内。
在此实施例中，分隔壁7径向向外一直延伸到胎面表面。从而，行驶中分隔壁7的径向外表面7a与路面接触。因而，肩部轴向沟槽4c和肩部周向沟槽3c之间的连接完全被阻塞，进而防止了压缩在位于触地块中的肩部周向沟槽3c中的空气通过肩部沟槽4c排出，由此，所称的抽吸噪音得以有效地减小。
然而，即使在分隔壁7的径向外表面7a和路面之间存在缝隙，只要该缝隙足够小，也可获得大致相同的效果。
图5示出了图4所示的分隔壁7的改进型式，其中，分隔壁7终止于离胎面表面一定深度(Z)处。该深度(Z)最大2mm，优选在约0.5mm～约1.0mm的范围内。因而，分隔壁7的外表面7a不与路面相接触，或者即使接触，接触压力也极大地减小。因此，可以有效地防止胎面磨损初始阶段中行驶期间所产生的分隔壁7的损坏，同时维持上面说明的阻塞效应。
图6和7示出了图4所示的分隔壁7的另一个改进型式，其中，分隔壁7的轴向外侧壁表面大致平行于轴向内侧壁表面。因此，厚度(t)在轮胎周向上大致恒定。还在此实施例中，分隔壁7可终止于如上所解释的深度(Z)。
图8示出了图7中的实施例的改进型式，其中，分隔壁7位于沟槽4c的轴向内端4ci的轴向略外处。
图9示出了图8中实施例的改进型式，其中，分隔壁7反向弯曲而轴向向内突出。该结构可增加由于从内侧施加到其上的压力而产生的弯曲变形。从而，可减小分隔壁7和沟槽壁的接合处的应力。
在图8和9中，分隔壁7终止于深度(Z)，但其也可延伸直至胎面表面。
如图7、8和9所示，通过提供所述V形构造，可有效地防止分隔壁7的破裂，这是因为行驶中，即使肩部块8移动而使肩部块8之间的距离增加或减小，由于分隔壁7可易于变形成更为扁平或更深的V形，因而应力得以减小。进一步，即使分隔壁7接触到路面或抵在其上而由此变形，由于分隔壁7易于变形，破裂可最小化。
如图8和9所示，通过将分隔壁7设置在轴向内端4ci的轴向略向外处，由于与肩部块的拐角处的移动相比块的移动变得较小，应力减小并且耐久性可进一步增加。从沟槽端4ci到分隔壁7的轴向距离约为3～10mm。
对比测试：
制造用于卡车和公共汽车的尺寸为11R22.5(轮辋7.50×22.5)的重载轮胎，并测试分隔壁的耐久性、湿地性能和车内噪音。除了分隔壁外，测试轮胎具有与如图1所示的同样的胎面花纹。轮胎规格如表1中所示。
分隔壁耐久性测试：
使用直径为1.7m的轮胎测试鼓，各测试轮胎均安装到标准轮辋上并充气到800kPa的标准压力，行驶速度为50km/h且轮胎负载为26.72kN，在行驶10000km之后，直观地检查分隔壁的裂缝。结果如表1中所示，其中
“A”表示未发现裂缝，
“B”表示观察到朝向沟槽底部延伸但未达到沟槽深度的50％的裂缝，和
“C”表示观察到朝向沟槽底部延伸且已超过沟槽深度的50％的裂缝。
湿地性能测试：
在轮胎测试线路中，一辆所有六个轮胎均为测试轮胎(压力：800kPa)的日本8t型卡车(双轮型)在覆以5mm厚的水膜的潮湿沥青路上行驶，并测量跑一圈的时间。结果由参照1的值为100的指数表示在表1中，其中该指数越小，湿地性能越佳。
车内噪音测试：
上述测试卡车在光滑干燥的沥青路上以50km/h的速度滑行，在驾驶室中使用固定在卡车外部方向的靠近驾驶员耳朵处的麦克风测试整个噪声压力等级。结果如表1中所示。
从以上测试结果，证实了可显著地减小车内噪音而不牺牲湿地性能。
表1
轮胎   参照1   参照2   参照3   参照4   例1   例2   例3   例4   例5   例6   例7   例8   例9
胎面宽度TW(mm)   214   214   214   214   214   214   214   214   214   214   214   214   214
肩部周向沟槽宽度(mm)深度D2(mm)最大距离L(mm)L/TW   10.816.8420.196   10.816.8420.196   10.816.8420.196   10.816.8420.196   10.816.8420.196   10.816.8420.196   10.816.8420.196   10.816.8420.196   10.816.8420.196   10.816.8420.196   10.816.8420.196   10.816.8420.196   10.816.8420.196
底部轴向沟槽宽度(最大)(mm)(最小)(mm)深度D1/D2(％) 17.1950 17.1950 17.1950 17.1950 17.1950 17.1950 17.1950 17.1910 17.1950 17.1950 17.1950 17.1950 17.1950
分隔壁t/L*1(％)tc/teZ(mm)   图100----   图70.510   图7610   图7810   图7210   图7510   图7710   图7210   图420.90   图420.50   图420.30   图7211   图7212
分隔壁耐久性湿地性能车内噪音(dB(A))   --10058.1   C10056.4   A9856.5   A9756   A10056.6   A10056.3   A10056.3   A9554   A10056.3   A10056.6   B10056.4   A10056.5   A10057.6
*1)当厚度t可变时，指示最小值

Claims (9)

1.一种充气轮胎，包括胎面部分，该胎面部分设置有开放于胎面边缘的轴向沟槽和邻近该胎面边缘的周向沟槽，其中
每个轴向沟槽在周向沟槽和胎面边缘之间均设置有一个薄的分隔壁。
2.如权利要求1所述的充气轮胎，其中
所述分隔壁径向向外一直延伸到胎面表面。
3.如权利要求1所述的充气轮胎，其中
所述分隔壁径向向外延伸但终止于距胎面表面一定深度处。
4.如权利要求1所述的充气轮胎，其中
所述分隔壁中心部分的厚度沿轮胎周向方向减小。
5.如权利要求1所述的充气轮胎，其中
所述分隔壁的厚度大致恒定，并且该分隔壁弯曲为使得所测得的沿着该分隔壁的分隔壁周向端部之间的长度大于所测得的该周向端部之间的最短距离。
6.如权利要求1所述的充气轮胎，其中
每个轴向沟槽的深度不大于周向沟槽的深度的100％但不小于其20％。
7.如权利要求1所述的充气轮胎，其中
所述分隔壁的厚度在周向沟槽的轴向外边缘与胎面边缘之间的最大轴向距离的2～7％的范围内。
8.如权利要求1～7中的任一项所述的充气轮胎，其中
所述薄的分隔壁设置在所述轴向沟槽的轴向内端处。
9.如权利要求1～7中的任一项所述的充气轮胎，其中
所述薄的分隔壁设置在轴向沟槽的轴向内端和胎面边缘之间，该内端连接至周向沟槽。
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