CN1990283A - 载重轮胎 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种载重轮胎，包括胎面部分，其设置有至少三个周向连续延伸的肋，该肋由至少两个在轮胎周向上笔直地延伸的周向沟槽分隔，其中该肋具有与该周向沟槽相邻的侧边缘；每个侧边缘在轮胎周向上间隔地设置有边缘胎纹沟；每个边缘胎纹沟平行于轮胎轴向方向从相邻的周向沟槽延伸并终止于该肋中；每个边缘胎纹沟具有：范围为不小于肋的轴向宽度的5％但不大于其15％的轴向长度，范围为不小于0.3mm但不大于1.0mm的厚度，以及范围为不小于周向沟槽的深度的50％但不大于其100％的深度；并且每个轮胎中边缘胎纹沟的总数量的范围为以毫米为单位的轮胎直径数值的4倍到8倍。
Description
技术领域
本发明涉及一种载重轮胎，更具体地，涉及一种适合于卡车/公共汽车的胎面花纹，其能够控制周向肋边缘处的不均匀磨损。
背景技术
日本专利申请公开号8-192607中公开了一种用于地下铁道车辆和单轨车的载重轮胎，其具有胎面块和轴向分隔该胎面块的Z字形周向沟槽，其中为了减小胎面的不均匀磨损，在Z字形沟槽的两侧设置胎纹沟(sipe)，并且胎纹沟的位置是Z字形沟槽壁的突出部分。
在用于卡车和公共汽车的载重轮胎的情形中，与用于地下铁道车辆和单轨车的载重轮胎相比，使用时的行驶条件广泛和显著地不同。因此，即使胎纹沟设置在Z字形沟槽壁的突出部分处，仍然不可避免地在周向沟槽两侧上出现不均匀磨损。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于卡车和公共汽车等的载重轮胎，其中通过结合笔直的周向沟槽、周向肋和大量的具有特定尺寸的胎纹沟，在胎面使用寿命内可长期有效地避免不均匀磨损。
根据本发明，载重轮胎包括胎面部分，其设置有至少三个周向连续延伸的肋，该肋由至少两个在轮胎周向上笔直地延伸的周向沟槽分隔，其中
该肋具有与该周向沟槽相邻的侧边缘，
每个侧边缘在轮胎周向上间隔地设置有边缘胎纹沟，
每个边缘胎纹沟平行于轮胎轴向从相邻的周向沟槽延伸并终止于该肋中，
每个边缘胎纹沟具有：轴向长度的范围为不小于肋的轴向宽度的5％但不大于其15％；厚度的范围为不小于0.3mm但不大于1.0mm；且深度的范围为不小于周向沟槽的深度的50％但不大于其100％，并且
每个轮胎中边缘胎纹沟的总数的范围为以毫米为单位的轮胎直径值的4倍到8倍。
从而，能够对该周向沟槽两侧上的肋的边缘部分的刚度进行优化，并且该边缘部分的接地压力相对降低。因而，边缘部分的磨损及从其扩展的不均匀磨损得以有效地避免。
附图说明
图1是根据本发明的载重轮胎的胎面部分的截面图。
图2是示出了胎面部分的一个实施例的胎面部分的局部展开图。
图3是示出了构成胎面部分的中心周向肋和中间周向肋的局部放大图。
图4是沿着图3的线A-A的中心周向肋的放大截面图。
图5和图6均为沿着图3的线B-B剖切并示出中间周向肋的一个实施例的截面图。
图7是用于解释在其侧边缘处的磨损的周向肋的截面图，。
具体实施方式
现在将结合附图详细地描述本发明的实施方式。
根据本发明的载重轮胎通常具有胎面部分、一对胎侧部分和一对胎圈部分，并且为了补强轮胎，还设置有胎体、胎面补强带束层等。
如图1和2所示，胎面部分2设置有胎面花纹，其包括至少两个周向沟槽3，该周向沟槽笔直地并在轮胎周向上连续地延伸。
图2示出了胎面花纹的一个实施例，其包括四个周向沟槽3，由此将胎面部分2分隔成五个周向连续地延伸的肋4，其中四个周向沟槽3是设置在轮胎赤道C每一侧的轴向内冠部沟槽3a和轴向外肩部沟槽3b。关于轴向位置，在此实施例中，四个沟槽3沿轮胎赤道C对称地设置。关于周向沟槽3a和3b的宽度GW1和GW2以及深度GD1和GD2，若太小，则排水性能变得不足。若太大，轮胎的操纵稳定性劣化。因此，宽度GW1和GW2的范围优选地设定为不小于胎面宽度TW的4.0％、更优选地不小于其4.5％、但不大于7.0％、更优选地不大于其5.5％。深度GD1和GD2的范围优选地设定为不小于胎面宽度TW的4.5％、更优选地不小于其5.0％、但不大于9.5％、更优选地不大于其8.5％。
这里，胎面宽度TW是在轮胎常规充气未加载条件下测量的胎面边缘E之间的轴向距离。胎面边缘E是是在常规充气加载情况下接地片的轴向最外侧边缘(外倾角＝0)。常规充气未加载条件是使得轮胎安装在标准轮辋上并充气到标准压力但不施加轮胎负荷。标准轮辋是由标准组织正式批准的用于轮胎的轮辋，该组织例如为JATMA(日本及亚洲)、T&RA(北美洲)、ETRTO(欧洲)、STRO(斯堪的纳维亚)等。标准压力和标准轮胎负荷是由同样的组织在空气压力/最大负荷表或类似的目录中规定的用于轮胎的最大空气压力和最大轮胎负荷。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中的“最大空气压力(maximum air pressure)”、ETRTO中的“充气压力(Inflation Pressure)”、TRA在“在各种冷充气压力下的轮胎负荷极限(Tire Load Limits at Various Cold InflationPressures)”表中给定的最大压力等。标准负荷是JATMA中的“最大负荷能力(maximum load capacity)”、ETRTO中的“载荷能力(LoadCapacity)”、TRA在上述表中给定的最大值等。
上述五个肋4是位于两个沟槽3a之间的中心肋4a、位于沟槽3a和3b之间的中间肋4b、和位于沟槽3b和胎面边缘E之间的肩部肋4c。
在此说明书中，“肋”是指周向上不由任何轴向沟槽分隔的胎面元件。“轴向沟槽”是指截面面积明显地大于肋的整个宽度的沟槽，更具体地，深度大于4.0mm并且宽度大于相邻的周向沟槽3的宽度GW1、GW2的30％。在图2和3中，由“10”表示的用于装饰目的的沟槽不是轴向沟槽，其深度约为1.5mm。
关于肋4的宽度(LW1、LW2、LW3)，若太小，由于肋4的刚度低，操纵稳定性容易劣化。若太大，存在湿地性能劣化的可能性。
另一方面，与中心肋4a和中间肋4b相比，肩部肋4c在转弯时承受大侧向力。从而，为了向变形提供更大阻抗，优选地，肩部肋4c比中心肋4a和中间肋4b宽，其大致等于宽度LW1和LW2。
因此，中心肋4a和中间肋4b的宽度LW1和LW2的范围优选地设定为不小于胎面宽度TW的10％、更优选地不小于其12％、但不大于其18％、更优选地不大于其15％。并且肩部肋4c的宽度LW3的范围设定为位于不小于中心肋4a的宽度LW1的1.5倍、更优选地不小于其1.6倍、但不大于其2倍、更优选地不大于其1.9倍的范围内。另外，中心肋4a的宽度中心大致与轮胎赤道线C对齐。
肋4具有侧边缘4e，其形成为与周向沟槽3相邻接并且在轮胎周向上笔直地延伸。
如上所述，在此实施例中，由于设置有4个周向沟槽3，侧边缘4e的数目为8，并且8个侧边缘4e的每一个在轮胎周向上间隔地设置有边缘胎纹沟5。
每个边缘胎纹沟5平行于轮胎轴向延伸而具有两个轴向端：一端朝向相邻接的周向沟槽3a、3b打开，另一端终止于肋内。
设置边缘胎纹沟5是为了降低肋4e在侧边缘4e附近的刚度，以优化接地压力分布，从而控制不均匀磨损。
从而，非常重要的是合适地选择边缘胎纹沟5的数目、排列及构造。
边缘胎纹沟5必须大致平行于轮胎轴向方向，以与侧边缘4e垂直地相交，从而不形成变成撕裂和不均匀磨损的开始点的锐角拐角。
如图4所示，在沿着边缘胎纹沟5的厚度中心的截面内，其封闭端5d的壁大致平行于其打开端5o或者肋的侧壁面4W而倾斜，从而即使胎面橡胶的磨损在进行时仍然保持该长度SL，以保持下降的刚度。封闭端5d的壁通过弧线连接到平行于胎面表面的胎纹沟底部。
每个边缘胎纹沟5的厚度或沟槽宽度SW的范围为不小于0.3mm但不大于1.0mm。边缘胎纹沟5通过使用设置在轮胎硫化模具内表面上的制胎纹沟刀片而模制。若刀片的厚度小于0.3mm，难以由这么非常薄的刀片模制胎纹沟。若胎纹沟5的厚度SW大于1.0mm，肋4的刚度过度下降，并且变得容易出现从边缘胎纹沟5开始橡胶撕裂、裂缝和不均匀磨损。在此实施例中，每个边缘胎纹沟5具有恒定的厚度SW，但是其能够在上述范围内变化。例如，厚度SW能够从径向外侧到内侧逐渐减小，从而使得易于从硫化的轮胎取下刀片。
每个边缘胎纹沟5的长度SL的范围为不小于肋4在轮胎轴向宽度的5％、优选地不小于其8％、但不大于其15％、优选地不大于其12％，每个都在胎面表面处测量。若长度SL小于5％，则在侧边缘4e附近区域的刚度不会下降，并且不能避免不均匀磨损。若长度SL大于15％，肋的刚度过度下降，从而，操纵稳定性劣化并且不均匀磨损变成不可避免。
每个边缘胎纹沟5的深度SD的范围为大于相邻接的周向沟槽3在轮胎径向上的深度的40％、优选地大于其50％、但不大于其100％、优选地不大于其80％。若深度SD小于40％，当胎面橡胶磨损达到深度SD时，由于胎纹沟消失，在侧边缘4e附近区域内的接地压力不受控制。若深度SD大于100％，由于应力集中在胎纹沟底部，容易出现裂缝，降低肋4的耐久性。
若边缘胎纹沟5的间隔太小，肋4的侧边缘部分的刚度过度降低。结果，操纵稳定性劣化。特别地，当开始转动方向盘时，操纵响应变差。此外，容易从边缘胎纹沟5开始出现不均匀磨损。因此，每个轮胎的边缘胎纹沟5的总数N的范围设定为不大于以毫米为单位的轮胎外径数值的8倍、优选地不大于其7倍、更优选地不大于其6倍、但是不小于其4倍。轮胎外径D是在常规充气未加载条件下测得的最大外径，其中小数点后部分省略去。
在此实施例中，所有的八个侧边缘4e设置有同样数目(n)的边缘胎纹沟5。因此，总数(N)为n*Ne，其中Ne是侧边缘的数目，即8。
优选地，每个边缘4e的边缘胎纹沟5以规则的间距设置。此外，特别优选地，关于厚度SW、长度SL和深度SD，在每个肋4内的所有边缘胎纹沟5都彼此相同。此外，为了以良好平衡的方式改善操纵稳定性和肋边缘中的不均匀磨损，每个边缘4e上的边缘胎纹沟5的总长度SL的范围设定为1400mm到2500mm。当所有边缘胎纹沟5具有同一长度SL时，总数为每个边缘4e上边缘胎纹沟5的长度SL和数目(n)的乘积SL×n。
除了边缘胎纹沟5，在此实施例中，中心肋4a和中间肋4b设置有中间胎纹沟6，每个中间胎纹沟具有终止于肋的两端6e。优选地，中间胎纹沟6的厚度或沟槽宽度为0.3mm到1.0mm。
中间胎纹沟6可以是平行于轮胎轴向方向的笔直的胎纹沟。但是，如图3所示，优选地，中间胎纹沟6由至少两个段6a和6b组成，二者中间形成有至少一个拐角6C，其中该胎纹沟段6a相对于轴向朝向一个周向方向倾斜(图3中右侧向上倾斜)，和胎纹沟段6b相对于轴向朝向相对的周向方向倾斜到胎纹沟段6a(从而，图3中左侧向上倾斜)。
当肋4位于接地片中时，其接地面变平，而当其位于接地片之外时，其接地面为圆柱形。因此，当其进入接地片中时，肋4的接地面摩擦地面，造成磨损。
通过设置具有封闭端的中间胎纹沟6，不会明显地降低肋4的刚度，肋在接地面处的压缩应变得以减轻，并且两个表面之间的滑动量得以减小。结果，中间胎纹沟6能够控制肋4的磨损。此外，当轮胎的滑动角不为零时，肋在接地片中扭曲。但是，由于中间胎纹沟6是弯曲的或者Z字形的，该扭转变形得以减轻，并且由于该扭转变形的滑动得以减小。此外，胎纹沟的相对侧壁能够彼此接合，以限制其运动，并且能够控制从胎纹沟6出现裂缝。
为了有效地显示这些优点，每个肋4的中间胎纹沟6的总数的范围设定为不小于60、优选地不小于70、但不大于120、优选地不大于100。优选地，在接地片中计数的每个肋4的中间胎纹沟6的数目范围设定为5到8。在每个肋4中的中间胎纹沟6在轮胎周向上以大致规则的间距设置。
关于中间胎纹沟6的深度SD2，若其太小，由于使用时胎面橡胶的磨损，中间胎纹沟6减小，并且变得难以获得上述效果。若太大，裂缝容易在中间胎纹沟6的底部出现。因此，优选地，中间胎纹沟6的深度SD2的范围设定为近似于边缘胎纹沟5的周向沟槽3的深度的50％-100％。
在此实施例中，中间肋4b中的每个中间胎纹沟6由上述两个胎纹沟段6a和6b构成，因此具有单个拐角6c，其位于肋4b的宽度中心线LC的轴向内侧。
胎纹沟段6a比胎纹沟段6b长，并且胎纹沟段6a的长度为胎纹沟段6b的长度的1.5到2.5倍。
在此实施例中，由于如图1所示的胎面轮廓的曲率，接地压力朝向轮胎赤道C逐渐减小。因此，在胎面中心区域，即使滑动量小，磨损能量总体上变大。因此，为了减小磨损能量，在中间肋4b中，中间胎纹沟6的拐角6C设置在肋的宽度中心线LC的轮胎赤道侧上，从而使得肋的刚度在轴向内侧比轴向外侧减小得多。结果，滑动能够在轴向内侧比轴向外侧控制得更多，并且能够防止不均匀磨损。
为了有效地显示这些优点，中间胎纹沟6的轴向长度SL2的范围设定为不小于肋4宽度的35％、优选地不小于其45％、但不大于其70％、优选地不大于其65％。
另一方面，中心肋4a中的中间胎纹沟6包括上述胎纹沟段6a和6b及附加的胎纹沟段6c，其中附加的胎纹沟段6c与胎纹沟段6b在相同的方向上倾斜，并且胎纹沟段6b和6c设定在胎纹沟段6a的每一侧。如上所述，胎纹沟段6b和6c具有大致相同的长度，并且中心胎纹沟段6a比这两个胎纹沟段6b和6c更长。因此，中心肋4a中的中间胎纹沟6为形成两个拐角6C的Z字形。
在中心肋4a中，每个中间胎纹沟6绕其与轮胎赤道C的交点P1具有大致对称的构造。因此，两个拐角6C与轮胎赤道C等距。优选地，两个拐角6C位于将肋的轴向宽度三等分的点。这种设置能够平衡轮胎赤道C的一侧与另一侧之间的刚度，因而提供上述优点。
在中间胎纹沟6中，若拐角6C的角度θ太小，容易从拐角6C开始出现橡胶撕裂和磨损。若太大，抗扭曲性不能提高。因而，优选地，角度θ的范围设定为120度到140度，并且拐角6C由不大于10mm、优选地小于6mm但不小于3mm的曲率半径倒圆角。
若中间胎纹沟6和边缘胎纹沟5之间的距离太小，肋的二者之间的部分刚度下降，并且存在产生裂缝和降低耐久性的可能性。因此，中间胎纹沟6和边缘胎纹沟5之间的最短距离的范围优选地设定为不小于3mm、更优选地不小于5mm。
在中间肋4b中，设置在轴向内侧边缘4e处的边缘胎纹沟5A能够与设置在轴向外侧边缘4e处的边缘胎纹沟5B尺寸相同(宽度、深度、厚度)。但是，优选地，肋的刚度在往往出现更大的磨损能量的轮胎赤道侧降低，从而减小滑动和磨损能量。
因此，在图5示出的实施例中，在每个中间肋4b中，设置在轴向内侧边缘4e处的边缘胎纹沟5A形成为深度SD大于设置在轴向外侧边缘4e处的边缘胎纹沟5B。在图6示出的另一实施例中，在每个中间肋4b中，设置在轴向内侧边缘4e处的边缘胎纹沟5A形成为长度SL大于设置在轴向外侧边缘4e处的边缘胎纹沟5B。而且，在每个中间肋4b中，设置在轴向内侧边缘4e处的边缘胎纹沟5A可以形成为厚度大于设置在轴向外侧边缘4e处的边缘胎纹沟5B(未示出)。这些设计能够单独采用，但是也可结合采用。
图1中示出的花纹是点对称的，因此，在此实施例中的胎面花纹是双向的。然而，在本发明中，胎面花纹可以是单向的，即相对于轮胎赤道对称。
对比测试
制造用于卡车和公共汽车的尺寸为11R22.5(轮辋尺寸22.5×8.25)的测试轮胎，并且测试其耐不均匀磨损性和操纵稳定性。测试轮胎为具有同样的内部结构的子午线轮胎，并且胎面花纹基于图2的花纹。其规格在表1中示出。测试轮胎的一般规格如下：
胎面宽度TW：220mm
轮胎外径D：1047.5mm
冠部周向沟槽宽度：11.0mm
冠部周向沟槽深度：14.0mm
肩部周向沟槽宽度：11.0mm
肩部周向沟槽深度：14.0mm
中心肋宽度LW1：30mm
中间肋宽度LW2：30mm
肩部肋宽度LW3：43mm
操纵稳定性测试：
前轮设置有测试轮胎的10吨卡车在为轮胎测试过程而准备的干燥的沥青路面上行驶，并且测试驾驶员从综合的立场、根据操纵响应、刚度感觉、牵引、刹车控制来评估操纵稳定性。结果由基于比较例1为100的指数来表示，其中指数数值越大，操纵稳定性越好。
耐不均匀磨损性测试：
上述卡车在高速路、市区公路和山区公路上行驶1000km。然后，如图7所示，在绕轮胎的六个周向位置处的每个中间肋的轴向外侧边缘和内侧边缘上测量磨损的宽度Wo和Wi，并且计算十二个测量值的平均值。平均值的倒数由比较例1为100的指数表示于表1中，其中指数数值越大，抗不均匀磨损性越好。
此外，视觉上检查轮胎是否在胎纹沟边缘出现撕裂。结果示于表1中。
表1
| 轮胎 | 实施例1 | 比较例1 | 比较例2 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | 实施例7 |
| 边缘胎纹沟厚度SW(mm)长度SL/LW(％)深度SD/GD(％)数量“n”总数量“N”乘积“n×SL”构造 | 0.6105070456322112图4 | 0.6105035228161056图4 | 0.61050105684483168图4 | 0.655070456321056图4 | 0.6155070456323168图4 | 0.6105070456322112图4 | 0.6105070456322112图4 | 0.6105070456322112图4 | 0.6105070456322112图4 |
| 中心肋的中间胎纹沟总数量构造段数量拐角数量角度θ(度) | 8832130 | 8832130 | 8832130 | 8832130 | 8832130 | 8810-- | 4432130 | 8832130 | 8832130 |
| 中间肋的中间胎纹沟总数量构造段数量拐角数量角度θ(度) | 17621130 | 17621130 | 17621130 | 17621130 | 17621130 | 17621130 | 17621130 | 17610-- | 8832130 |
| 抗不均匀磨损性操纵稳定性撕裂 | 100100否 | 90101否 | 10193是 | 93101否 | 10094否 | 94100否 | 93100否 | 9299否 | 93100否 |
Claims (7)
1.一种载重轮胎，包括胎面部分，
该胎面部分设置有至少三个周向连续延伸的肋，该肋由至少两个在轮胎周向上笔直地延伸的周向沟槽分隔，
该肋具有与该周向沟槽相邻的侧边缘，
每个所述侧边缘在轮胎周向方向上间隔地设置有边缘胎纹沟，
每个所述边缘胎纹沟平行于轮胎轴向方向从相邻的周向沟槽延伸并终止于该肋中，
其中
每个所述边缘胎纹沟具有：范围为不小于肋的轴向宽度的5％但不大于其15％的轴向长度；范围为不小于0.3mm但不大于1.0mm的厚度；以及范围为不小于周向沟槽的深度的50％但不大于其100％的深度，并且
每个轮胎中边缘胎纹沟的总数的范围为以毫米为单位的轮胎直径数值的4倍到8倍。
2.如权利要求1所述的轮胎，其中
所述至少三个肋是五个肋，并且
所述至少两个周向沟槽是四个周向沟槽。
3.如权利要求1所述的轮胎，其中
在每个所述侧边缘处的边缘胎纹沟的总长度范围为不小于1400mm但不大于2500mm。
4.如权利要求1所述的轮胎，其中
位于所述至少两个周向沟槽处的至少一个肋在轮胎周向方向上间隔地设置有轴向延伸的中间胎纹沟，
每个所述中间胎纹沟具有两个终止于该肋内的封闭端，并且
每个肋的中间胎纹沟的数量的范围为不小于60但不大于120。
5.如权利要求4所述的轮胎，其中
每个所述中间胎纹沟包括：第一段，其相对于轮胎轴向方向朝向一个周向方向倾斜；和第二段，其相对于轮胎轴向方向朝向相对的周向方向倾斜到该第一段，从而在该第一段和第二段之间形成拐角。
6.如权利要求5所述的轮胎，其中
位于所述至少两个周向沟槽之间的所述至少一个肋包括：中心肋，其宽度中心与轮胎赤道对齐；和一对中间肋，其在该中心肋的每一侧各设置有一个，并且
在该中间肋中，该中间胎纹沟的所述拐角位于该肋的宽度中心线的轴向内侧。
7.如权利要求6所述的轮胎，其中
在每个所述中间肋中，设置在轴向内侧边缘处的边缘胎纹沟与设置在轴向外侧边缘处的边缘胎纹沟相比，其厚度、长度和深度中的至少一个较大。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20101215 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |