CN1895918A - 充气轮胎 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种充气轮胎，其包括胎面部，该胎面部设置有至少两个周向沟槽和从周向沟槽延伸的横向沟槽，从而形成块，这些块由横向沟槽周向分隔并布置在至少三个周向行中，所述周向行由所述的至少两个周向沟槽轴向分隔。每个横向沟槽都设置有联接条，该联接条从沟槽底部隆起一定高度而将相对的沟槽壁彼此连接。横向沟槽内的联接条朝相邻的周向沟槽延伸并在该周向沟槽之前终止而在其间设置一定距离，且，从胎面部的轴向外侧向轴向内侧，所述距离逐渐减小。从胎面部的轴向外侧向轴向内侧，各横向沟槽的倾斜角度逐渐减小。

Description

充气轮胎

技术领域

本发明涉及一种充气轮胎，更具体地涉及一种适用于全天候重载轮胎的胎面结构。

背景技术

用在承受中等程度降雪量的区域中的全天候轮胎通常设置有块型胎面花纹，以提供良好的牵引力。因为在全年时间里都可以获得一定程度的牵引力且避免了轮胎更换而较为方便，故在诸如货车、公共汽车等重载车辆中这种全天候轮胎也很流行。

通常，块型胎面花纹由布置成多个周向行的块构成，例如日本专利申请公开JP-A-2002-67624所公开的。因为块通过胎面沟槽彼此分离，故其刚性相对较低。由此，在行进期间，地面接触片中的块易于压靠道路表面而移动，由此导致所谓的胎踵与胎趾磨损等的不均匀磨损。

此外，胎踵与胎趾磨损是一种块的不均匀磨损状态，即，是块的胎趾侧边缘与胎踵侧边缘的磨损大于块的其他部分的磨损的状态。通常，磨损开始于块的角部并扩展成胎踵与胎趾磨损。如果胎踵与胎趾磨损较大，则整个块的磨损会变得很快。

通常，另一方面，由于圆形的胎面轮廓，重载轮胎的接地压力具有从胎面肩部至胎面中心逐渐增大的趋势。由此，块的位置越接近胎面中心，块将受到越大的磨损。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种充气轮胎，其中，通过优化胎面元件或块的刚性分布以符合重载充气轮胎的通常接地压力分布，可以有效地改善整个胎面块上的不均匀磨损，并由此增加了胎面部的耐磨性而延长了胎面磨损寿命。

根据本发明，一种充气轮胎包括胎面部，该胎面部设置有至少两个周向沟槽和从周向沟槽延伸的横向沟槽，从而形成块，这些块由所述横向沟槽周向分隔并设置在至少三个由所述至少两个周向沟槽轴向分隔的周向行中；

每个所述横向沟槽都设置有联接条，该联接条在所述横向沟槽的深度内从该沟槽的底部隆起一定高度而将相对的沟槽壁彼此连接，其中

所述横向沟槽内的联接条沿相应的横向沟槽朝向相邻的周向沟槽延伸，但其在周向沟槽之前终止而在其间设置了一定的距离，且

从所述胎面部的轴向外侧向轴向内侧，所述距离逐渐减小。

优选地，从胎面部的轴向外侧向轴向内侧，在轴向沟槽中心测量的各横向沟槽的倾斜角度逐渐减小。

附图说明

图1、2、3及4是示出了根据本发明的胎面沟槽布置的示例的示图。

图5是根据本发明的重载轮胎的胎面部的局部视图，示出了胎面花纹的示例。

图6是示出了该胎面部的一部分的截面图。

图7是示出了胎冠横向沟槽及胎肩横向沟槽的放大示图。

图8A、8B及8C是分别沿图7中的线A1、A2及A3所取的胎冠横向沟槽的放大截面图。

图9A、9B及9C是分别沿图7中的线C1、C2及C3所取的胎肩横向沟槽的放大截面图。

具体实施方式

以下将结合附图详细描述本发明的实施方式。

在图中，根据本发明的充气轮胎1包括业界已知的胎面部2、一对轴向间隔的胎圈部(每胎圈部都在其中包含有胎圈芯)、一对在胎面边缘与胎圈部之间延伸的胎侧部、经胎面部2和胎侧部而在胎圈部之间延伸的环面状胎体部3、以及径向布置在胎面部中而位于胎体部外侧的带束层4。

在本实施方式中，充气轮胎1是用于货车及公共汽车的全天候子午线轮胎。轮胎1设置有方形胎肩。换言之，如图6所示，在轮胎1的横截面中，胎面边缘E形成为约90度至约135度的角度。

胎体部3包括至少一个帘线径向布置的帘布层3a。在该示例中，胎体部3由单层径向布置的钢帘线的帘布层3a所构成。

带束层4包括至少两个平行帘线的交叉缓冲帘布层及可选的带帘布层。在本示例中，带束层4由四个平行钢帘线的帘布层构成。

胎面部2设置有限定了块花纹的胎面沟槽。胎面沟槽包括周向沟槽(5、6)及横向沟槽(7、9)。周向沟槽(5、6)在周向方向上连续延伸而将胎面部2轴向分隔为周向部分。横向沟槽(7、9)从周向沟槽(5、6)延伸而将上述周向部分分隔为成位于周向行(B1、B2)中的块(8、10)。

周向沟槽(5、6)的数量在从2至5的范围内，由此，块行(B1、B2)的数量是3至6。

图1至4是用于说明本发明的基本原理的示图。图1至4示出了分别设置有两个、三个、四个及五个周向沟槽的胎面沟槽布置的示例，其中“6”表示胎肩周向沟槽、“5”表示胎冠周向沟槽、“9”表示胎肩横向沟槽、而“7”表示胎冠横向沟槽。

每个胎肩横向沟槽9都定义为从其中一个胎肩周向沟槽6——即，从轴向最外侧的周向沟槽，延伸至邻接胎面边缘E。胎肩横向沟槽9在胎面边缘E处敞开，由此在胎侧部的径向最外侧部分中形成所谓的支撑部。

每个胎冠横向沟槽7都定义为在轴向相邻的周向沟槽(6与6)、(6与5)或(5与5)之间延伸。

横向沟槽7及9具有大体相同的轴向长度。

对于各个周向沟槽5及6的宽度GW及深度GD，因为周向沟槽的主要目的是提供良好的排水性，故宽度GW至少为5mm，优选为至少8mm，更优选为至少10mm，而深度GD至少为12mm，优选为至少15mm。更优选为至少18mm。另一方面，对于上限，在货车/公共汽车轮胎的情况下，通常宽度GW至多为25mm，优选至多为20mm，更优选更多为17mm，而深度GD至多为25mm，优选至多为22mm。

为了改善从胎面中心的排水性，布置在胎面中心(图2、4及5中的示例)或靠近轮胎赤道C(图3及4中的示例)的周向沟槽5相较于胎肩周向沟槽6优选地增加了横截面积。这样的在横截面积上的差异优选以以下方式设置，即，将周向沟槽5及6以不同的宽度GW且/或以不同的沟槽壁倾斜角度来形成，同时保持深度GW为基本相同的值。

类似地，横向沟槽7及9的主要目的是提供良好的排水性，因此，其宽度至少为5mm，但通常至多为16mm。

根据本发明的一个方面，(1)横向沟槽7及9的倾斜角度(α)及(β)从胎面边缘向胎面中心递减，其中各个横向沟槽的倾斜角度定义为横向沟槽的轴向中心部分相对于轮胎轴向方向的角度(例如在横向沟槽的轴向中心点7c、9c所测量的)，且(2)各个横向沟槽7及9在其轴向中心部分设置有联接条(12、13)，由此在联接条的各纵向端部至相邻的横向沟槽的端部之间形成一定距离(D1、D2...，统称为D)，而从胎面边缘到胎面中心距离(D)递减。

如果胎肩横向沟槽9的倾斜角度(β)过大，则胎肩块10的周向刚性会大大降低，由此，不均匀磨损会易于集中在胎肩块10。因此，倾斜角度(β)被限制为至多45度，优选小于40度，更优选小于35度，还更优选不大于30度。如果倾斜角度与紧接着的较大或较小的倾斜角度之间的差异过小，则在块刚性方面不能获得充足且有效的差异，由此，易于在胎冠中的块处产生不均匀磨损。着眼于此，角度差异至少为5度，优选不小于10度，更优选不小于15度。

在图1所示的两个周向沟槽6及6的情况下，

(1)0＝＜α＜β＜45度，且

(2)D1＜D2。

在图2所示的三个周向沟槽6、5及6的情况下，

(1)0＝＜α＜β＜45度，且

(2)D1＜D2＜D3。

在图3所示的四个周向沟槽6、5、5及6的情况下，

(1)0＝＜α1＝＜α2＜β＜45度，优选α1＜α2，且

(2)D1＜D2＜D3＜D4。

在图4所示的五个周向沟槽6、5、5、5及6的情况下，

(1)0＝＜α1＜α2＜β＜45度，优选α1＜α2，且

(2)D1＜D2＜D3＜D4＜D5。

因此，块8及10设置有从胎面部的轴向外侧向轴向内侧逐渐增强的周向支撑。从胎面部的轴向外侧向轴向内侧，周向沟槽与横向沟槽之间的块的角部的刚性逐步增加。由此，有效并最优地减小了块的胎踵与胎趾磨损，且可以显著改善胎面部耐不均匀磨损的性能。

接下来，结合图5、6及7中的更具体的示例，在以下详细描述本发明。

在该示例中，布置了两个胎肩周向沟槽6及一个胎冠周向沟槽5，且三个周向沟槽5及6都具有Z字形构形。但是，根据本发明，也可以利用除Z字形以外的各种构形，例如直线状构形、波浪状构形等。此外，周向沟槽5及6也可以具有不同的构形。例如，可以是Z字形沟槽与直线沟槽之间的结合、波浪沟槽与直线沟槽之间的结合、Z字形沟槽与波浪沟槽之间的结合、陡Z字形沟槽与缓Z字形沟槽之间的结合及其他各种结合。

在图5中，三个周向沟槽5及6都具有在周向方向上基本相同的Z字形间距P。对于Z字形的相位来说，周向沟槽5及6彼此周向偏移间距P的四分之一或从其中一个胎肩周向沟槽6到另一胎肩周向沟槽6的周期的四分之一。

由此，成对的胎肩周向沟槽6彼此偏移半个周期，从而，它们的Z字形构形相对于轮胎赤道C彼此镜向对称。而胎冠周向沟槽5由各胎肩周向沟槽6偏移间距P的四分之一。

如图5所示，在本示例中，每个胎冠横向沟槽7都从胎冠周向沟槽5的其中一个Z字形顶点5c延伸至其中一个胎肩周向沟槽6的最近的Z字形顶点6a。由此，整个胎冠横向沟槽7呈现为朝向一个周向方向倾斜。

胎肩横向沟槽9从胎肩周向沟槽6的各个Z字形顶点6b向胎面边缘E延伸，由此，整个胎肩横向沟槽9呈现为朝向胎冠横向沟槽7的相反周向方向倾斜，由此，整体上来说，横向沟槽7及9的倾斜方向是均匀的，进而可防止直行期间车辆的侧滑。

因此，胎面部2分隔为：位于两行B2中的肩块10，每行B2都沿其中一个胎面边缘E布置；位于所述行B2之间的两行B1中的胎冠块8。

为了满足上述条件(1)，如图7所示，每个胎冠横向沟槽7都设置有具有倾斜角度(α)的直线中心部分7a，且每个胎肩横向沟槽9都设置有具有倾斜角度(β)的直线中心部分9a，其中，倾斜角度(α)小于倾斜角度(β)。

如上所述，角度差(β-α)至少为5度，优选至少为10度，更优选至少为15度。

在图5至7所示的示例中，胎冠横向沟槽7的倾斜角度(α)基本为零。相对于轮胎轴向方向，胎肩横向沟槽9的倾斜角度(β)大约为25度。由此，角度差(β-α)约为25度。

如果中心部分7a及9a的长度过短，则难以调整块8及10的周向刚性。因此，当沿沟槽的中心线GL测量时，各个长度必需至少为横向沟槽的总长度的至少10％，具体至少为其20％，优选大于其30％。

除本示例外，以上述特定倾斜角度倾斜的中心部分7a、9a可以具有为横向沟槽7、9的总长度的100％的最大长度。换言之，横向沟槽7、9的总长度可以特定倾斜角度倾斜。

对于中心部分(7a、9a)以外的横向沟槽(7、9)的其余部分，在本示例中，在中心部分(7a、9a)各侧上设置有以不同于中心部分(7a、9a)的角度倾斜的侧部(7b、9b)。

由此，胎冠横向沟槽7由基本平行于轮胎轴向方向的中心部分7a以及侧部7b构成。侧部7b相对于轮胎轴向方向朝向相同方向优选地以10至45度范围内的角度倾斜，更优选地以10至35度范围内的角度倾斜。此外，在本示例中，侧部7b由以10至45度范围内的不同角度倾斜的两段构成。横向沟槽7的沟槽宽度于各侧部7b中是变化的，从而沟槽宽度朝向沟槽端部逐渐增加。

另一方面，胎肩横向沟槽9由中心部9a及侧部9b构成。中心部9a优选地相对于轮胎轴向方向以10至45度的角度倾斜。侧部9b相对于中心部9a倾斜，由此，侧部9b基本上平行于轮胎轴向方向。横向沟槽9的沟槽宽度在各个侧部9b中是变化的，使得沟槽宽度朝向沟槽端部逐渐增加。

因此，本示例中的胎冠及胎肩块8及10具有邻接周向沟槽5及6的V形边缘以及邻接横向沟槽7及9的Z字形边缘。因为，相较于周向沟槽5及6来说，横向沟槽7及9的Z字形的幅度相对较小，故胎冠块8具有大体六角形形状，而胎肩块10具有大体五角形形状。

此外，为了满足上述条件(2)，每个胎冠横向沟槽7都设置有联接条12，而每个胎肩横向沟槽9都设置有联接条13。联接条12、13布置在横向沟槽7、9内并从沟槽底部径向向外隆起而将相对的沟槽壁彼此连接。联接条位于沟槽长度的中部。因为联接条从相对的沟槽壁其中之一连续延伸至另一个，故此部分中的沟槽深度减小，且沿联接条的长度该减小了的沟槽深度基本恒定。联接条12及13的端部在距离轴向相邻的周向沟槽5及6轴向距离D1、D2及D3处定位。

在本示例中，在图7中通过浅灰色阴影所示，在联接条的端部与周向沟槽之间设置有倾斜部12a、12b以及13a。如图6所示，各倾斜部12a、12b以及13a从联接条12、13延伸至周向沟槽5、6，同时逐渐减小隆起高度。

因而，上述轴向距离(D1、D2及D3)对应于倾斜部(12a、12b及13a)的轴向长度。

为了符合条件(2)，距离D1、D2及D3具有以下关系：

D1＜D2＜D3。

D1是从联接条12的轴向内端至周向沟槽5的轴向距离，该距离对应于倾斜部12a的轴向长度。

D2是从联接条12的轴向外端至周向沟槽6的轴向距离，该距离对应于倾斜部12b的轴向长度。

D3是从联接条13的轴向内端至周向沟槽6的轴向距离，该距离对应于倾斜部13a的轴向长度。

肩部横向沟槽9也设置有类似的倾斜部13b，每个倾斜部13b从联接条13的轴向外端延伸到肩部横向沟槽的轴向外端。

着眼于排水性(将水导向周向沟槽)、牵引或抓地性(在胎面磨损到达联接条之后)、胎面花纹逐步改变等等，倾斜部12a、12b及13a是优选的。由此，倾斜部12a、12b及13a、13b的设置不限于本示例。这样的倾斜部可优选地应用在包括那些基于图1至4所示的周向沟槽布置的各种胎面花纹中。

如果上述轴向距离D(D1、D2等)过小，则难以控制或调整块的刚性，由此难以优化刚性分布。另一方面，如果过大，则因为联接条变短，难以增加块的刚性，由此也难以优化刚性分布。

因此，距离D至少为5mm，优选至少为7mm，但最多为30mm，优选最多为20mm。

轴向距离D之间的差异，即在(D1与D2)、(D2与D3)、(D3与D4)等之间的差异，优选至少为2mm，更优选为至少4mm，但最多为10mm。

轴向距离D或倾斜部的轴向长度小于联接条的轴向长度。

为了说明联接条12及13的隆起高度h1及h2，需要在这里限定横向沟槽7及9的深度。

在本示例中，因为每个横向沟槽7及9都设置有伴随有倾斜部的联接条，故沟槽底部的几乎整个长度都或多或少地隆起。由此，原始沟槽深不十分清晰。但是，从根本上来说，胎冠横向沟槽7及胎肩横向沟槽9的深度基本上与横向沟槽7及9所连接的周向沟槽5及6的深度相同。考虑到这种潜在的不明确性，基于最深的周向沟槽(5、6)的沟槽深度GD来限定隆起高度h1及h2。

如果隆起高度过小，则因为周向相邻的块难以通过联接条彼此支撑，故难以增加块的周向刚性。但是如果高度过大，则排水性能会劣化。

因此，高度h1及h2为最深周向沟槽(5、6)的深度GD的至少20％，优选大于25％，但至多为85％，优选少于80％。如所说明的，如图6所示，高度h1及h2是平行于胎面表面、穿过最深周向沟槽(5、6)的底部而从沟槽底部线ZL画出的径向高度。

通常，联接条12及13的高度h1及h2基本上为相同的值。但是，在本示例中，如图6所示，使用了两个不同的高度h1及h2以随着胎面磨损的程度而改变胎面花纹。更具体地，所有胎肩横向沟槽9中的联接条13的高度h2增加为大于高度h1，由此，初始块花纹从胎面磨损寿命的中间阶段转变为块与肋的花纹，然后，其进一步转变为肋花纹，这一直维持至胎面磨损寿命结束。

上述倾斜部12a、12b、13a及13b可防止胎面花纹突然大幅度地变化。此外，倾斜部可形成从周向沟槽延伸进入所产生的肋中的凹口，且可以改善诸如抓地性、排水性等用作夏季轮胎的轮胎性能。

为了防止石头陷入周向沟槽5及6中，各个周向沟槽5及6都设置有平台部11，即沿沟槽的长度间隔地布置在沟槽底部的小的独立突起。每个平台部11都具有为沟槽深度的约1/3至1/6的高度及为在平台部11的顶部处测得的大约沟槽宽度的三分之一的宽度。

而且，着眼于通过在旋转时释放并排出泥浆等其他物体的自清洁性能，优选的是，如图6所示，周向沟槽具有如下形状——即相对的沟槽壁之间的距离(宽度)从沟槽底部向限定沟槽宽度GW的沟槽顶部逐渐增加。基于相同的原因，对于横向沟槽7及9，这种截面形状也是优选的。由此，如图8a、8b、8c、9a、9b及9c所示，每个横向沟槽7及9都沿沟槽的大致整个长度设置有径向向外加宽的横截面形状。

此外，在本示例中，每个胎冠块8都设置有宽度约1.5至3.5mm且深度约2.0至4.0mm的窄浅Z字形沟槽15。

对比测试

对于耐不均匀磨损性及牵引性能，制造并测试了用于货车及公共汽车的尺寸为11R22.5(轮辋尺寸：22.5×8.25)的重载子午线轮胎。除了联接条，全部测试轮胎都具有图5及6所示的相同的胎面花纹及相同的结构。其参数示于表1中。

耐不均匀磨损性测试：

安装在轮辋上并充气至800kPa的测试轮胎附装至货车，并行进50,000km(高速公路约为80％，公路约为20％)。在位于绕轮胎的六个不同的周向位置的胎冠块及胎肩块的胎踵及胎趾边缘处对磨损量进行测量，并获得的其平均值作为轮胎的不均匀磨损量。通过使用以参照1为100的指数来在表1中指示获得的平均值的倒数，其中指数数字越大，耐不均匀磨损性越优良。

湿牵引性测试：

在覆盖有10mm深的水的湿沥青道路上，货车以全速起动，对行进预定的20m距离所需的时间进行了测量。通过使用以参照1为100的指数来在表1中指示测量时间的倒数，其中指数数字越大，牵引性越优良。

表1

轮胎	参考1	参考2	参考3	示例1	示例2	示例3	示例4	示例5
									胎面密度(mm)	220	220	220	220	220	220	220	220
周向沟槽5和6宽度GW(mm)深度GD(mm)	1218	1218	1218	1218	1218	1218	1218	1218
									胎肩横向沟槽9轴向长度(mm)中心处宽度(mm)倾斜角度(β)(度)连接杆13高度h2(mm)	459.51512	459.51512	459.51512	459.51512	459.52512	459.53512	459.51512	459.51512
胎冠横向沟槽7轴向长度(mm)中心处宽度(mm)倾斜角度(α)(度)连接杆12高度h1(mm)	459.5159	459.5159	459.509	459.509	459.509	459.509	459.509	459509
									D1(mm)D2(mm)D3(mm)	101010	51015	101010	51015	51015	51015	5811	51321
测试结果耐不均匀磨损性湿牵引性	100100	108104	110106	122113	124109	125108	123116	120112

通过表1所示的测试结果，可以确定在牵引性得到显著改善的同时，耐不均匀磨损性也可以得到显著的改善。

本发明适于应用至重载子午线轮胎，但也可应用至例如轻型货车轮胎、SUV轮胎等的各种轮胎，只要胎面部设置有块状花纹并具有相对圆形的轮胎轮廓而使得接地压力在胎冠部中增加即可。

Claims (10)

1.一种充气轮胎，包括胎面部，该胎面部设置有至少两个周向沟槽以及从所述周向沟槽延伸的横向沟槽，从而形成块，这些块由所述横向沟槽周向分隔并布置在至少三个周向行中，所述周向行由所述至少两个周向沟槽轴向分隔；

每个所述横向沟槽都设置有联接条，该联接条在所述横向沟槽的深度内从所述沟槽底部隆起一定高度而将相对的沟槽壁彼此连接，其中

所述横向沟槽内的联接条沿相应的横向沟槽朝向相邻的周向沟槽延伸并在该周向沟槽之前终止而在其间设置一定距离，且

从所述胎面部的轴向外侧向轴向内侧，所述距离逐渐减小。

2.如权利要求1所述的充气轮胎，其中

每个所述横向沟槽的至少轴向中心部分具有相对于轮胎轴向方向的倾斜角度，且从所述胎面部的轴向外侧向轴向内侧所述横向沟槽的倾斜角度逐渐减小。

3.如权利要求1或2所述的充气轮胎，其中

所述至少三个周向行为四个周向行。

4.如权利要求1或2所述的充气轮胎，其中

所述至少三个周向行为五个周向行。

5.如权利要求1或2所述的充气轮胎，其中

所述至少三个周向行为六个周向行。

6.如权利要求1或2所述的充气轮胎，其中

所述至少两个周向沟槽为Z字形沟槽。

7.如权利要求1或2所述的充气轮胎，其中

位于至少其中一个周向行内的块之间的横向沟槽每个都在联接条的每侧上设置有倾斜部，该倾斜部具有从所述联接条朝向相邻的沟槽端部逐渐减小的隆起高度。

8.如权利要求2所述的充气轮胎，其中

所述横向沟槽的倾斜角度小于45度。

9.如权利要求2所述的充气轮胎，其中

具有所述倾斜角度的中心部分的长度为所述横向沟槽的总长度的至少10％。

10.如权利要求1所述的充气轮胎，其中

所述至少三个周向行包括其中所述联接条具有第一高度的第一行以及其中所述联接条具有第二高度的第二行，且所述第一高度高于所述第二高度，由此随着所述胎面磨损的发展，在所述第一行内的块先于在所述第二行内的所述块转变为肋。

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