CN101327717B - 充气载重子午线轮胎 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种充气载重子午线轮胎。目前的充气轮胎尤其是载重充气子午线轮胎的行驶面两端的条形花纹端部，会有台阶式磨耗发生的现象，极大降低了轮胎的磨耗寿命。本发明通过在胎肩部位以适当的形状与位置设置一条沿轮胎周向连续并朝径向内方延伸的环形碟状沟来降低胎肩端部的接地压力从而抑制胎肩部位台阶式磨耗的发生并消除夹石子等不良现象的发生。此外，在该环形碟状沟沟底设置指定的圆弧形状，即使胎肩部位受到强烈的横向力所导致的反复歪变，其沟底亦不会发生撕裂等故障。

Description

充气载重子午线轮胎

技术领域

本发明涉及的是通过改进充气子午线轮胎，尤其是用于卡车、巴士车等载重全钢丝子午线轮胎的胎冠改进，来有效地抑制载重充气全钢丝子午线轮胎胎面肩部发生的异常磨耗。

背景技术

普通的载重充气子午线轮胎在行驶面两端的条形花纹端部都会有台阶式磨耗发生，如图1中所示a、b、c部分，这是轮胎最常见到的异常磨耗之一，尤其是装在车辆前轮位等自由转动车轴上的轮胎，这种磨耗异常明显。发生这种台阶式磨耗的主要原因是在与轮胎中间范围的轮胎外直径相比，胎肩范围的轮胎外直径较小，外直径的差异导致了胎肩部位范围被拖拽，(如图1所示A部分)，从而造成轮胎胎肩部位发生台阶式磨耗。因为这种台阶式磨耗会极度降低轮胎的磨耗寿命，所以对其加以抑制是载重充气全钢丝子午线轮胎的重大课题。

为了抑制被拖拽所引起的台阶式磨耗，可通过加大轮胎冠弧半径(如图1所示R)的方法来取得相应的改善，但是这种方法会造成胎肩端部的接地压力增高导致轮胎在受到来自路面的横向力时，接地压力较高的端部就会被强制地磨耗，结果最终造成与轮胎其他部分有不同的外直径，从而导致台阶式磨耗仍然不断发展。

此外也有人提出在胎肩侧面设置直线状细沟，通过减低胎肩条形花纹端部的接地压力的方法来抑制被拖拽所引起的台阶式磨耗。可参照美国公开专利申请‘US005522442A’。如图2所示，在轮胎胎肩端部设置细沟，细沟朝径向内方延伸与胎肩条形花纹大致互成直角形状，虽然这样做条形花纹端部的接地压力将会降低，能发挥防止台阶式磨耗，但这种形状细沟却可能因为路面状况问题而发生细沟夹石子的现象时，导致沟底损伤，而且在磨耗中途胎肩端部的磨耗形状会逐渐变成楔形，如图2中所示C部分，刚性极度下降，并且细沟的底部因受到横向力等外力作用胎肩端部会部分有缺损，细沟底部因反复应力的集中也会发生撕裂等问题，如图2所示B部分。

发明内容

本发明的目的是提供一种充气载重子午线轮胎，在胎肩部位侧面配置特定形状的环形碟状沟，以消除夹石子状况和降低胎肩端部所受磨耗，并更进一步解决即使受到反复应力的作用也不会造成沟底开裂等诸多问题，以便能减低载重全钢丝子午线轮胎胎肩部位台阶式磨耗。

本发明的技术方案如下：

充气载重子午线轮胎，包括有轮胎，轮胎面上有数条朝周向方向延伸的主沟，其特征在于轮胎的一侧或二侧的侧壁上布有环形碟状沟，环形碟状沟自沟口以下朝向轮胎内侧倾斜，沟底为圆弧状。

所述的充气载重子午线轮胎，其特征在于所述的环形碟状沟位于轮胎面上主沟深度的20％～160％范围之内。

所述的充气载重子午线轮胎，其特征在于所述的环形碟状沟的内侧壁为弧面，其弧面的半径为轮胎胎冠宽度的5～18％，最佳为10％-15％的范围之内。

所述的充气载重子午线轮胎，其特征在于所述的环形碟状沟的宽度为轮胎面上主沟深度的10-30％。

所述的充气载重子午线轮胎，其特征在于所述的环形碟状沟的圆弧状沟底，沟底圆弧半径为环形碟状沟宽度的60～120％。

所述的充气载重子午线轮胎，其特征在于所述的环形碟状沟的沟底超出轮胎胎冠端部垂直线之间的距离为轮胎面上主沟深度的5-23％，最佳为8％-15％范围之内。

所述的充气载重子午线轮胎，其特征在于所述的环形碟状沟与垂直线的夹角为5～30°，环形碟状沟的沟口宽度为轮胎面上主沟深度的25～45％。

所述的充气载重子午线轮胎，其特征在于所述的环形碟状沟位于轮胎面上主沟深度的30％～120％范围之内。

所述的充气载重子午线轮胎，其特征在于所述的环形碟状沟的宽度为轮胎面上主沟深度的13～20％。

所述的充气载重子午线轮胎，其特征在于所述的环形碟状沟与垂直线的夹角为10～20°。

本发明作用在于，在载重充气全钢丝子午线轮胎的其胎肩部位横侧面配置大致上朝周向连续，而且是朝径向内方延伸的环形碟状沟，以适当的形状与位置设置来降低胎肩端部的接地压力，消除夹石子等不良现象的发生来抑制胎肩部位台阶式磨耗的发生。并于环形碟状沟沟底设置指定的形状，即使受到强烈的横向力所导致的反复歪变，其沟底亦不会发生撕裂等故障。

附图说明

图1是目前现有一般载重充气全钢丝子午线轮胎部分径向横截面断面图，显示轮胎台阶式磨耗的发生状况。

图2是美国公开专利申请‘US005522442A’的载重充气全钢丝子午线轮胎部分径向横截面断面图，显示这种发明存在的不足之处。

图3是本发明载重充气全钢丝子午线轮胎的部分径向横截面断面图。

图4是本发明载重充气全钢丝子午线轮胎的部分径向横截面断面图的放大图。

图5是本发明载重充气全钢丝子午线轮胎的径向横截面断面图。

具体实施方式

参见附图。

本发明所涉及到的载重充气全钢丝子午线轮胎，是在胎冠部位(如图3所示2部位)有数条主沟(如图3所示3部位)朝周向延伸，并有与路面接触的行驶面的卡车、巴士车全钢丝子午线轮胎，由胎冠端部朝径向内方倾斜的外轮廓至少一方的横侧面，配置一条实际上是朝周向连续并且也朝径向内方延续弯曲的环形碟状沟(如图3所示1部分)，该环形碟状沟位于由胎冠端部朝着径向内方、深度为主沟深度(如图3所示中H)的20％～160％之内。该环形碟状沟的内侧壁圆弧面，半径(如图3所示R)为胎冠宽度(如图3所示中W)的5％～18％。该环形碟状沟朝轴向内方最突伸的沟壁位置到由胎冠端部往下的垂直线(如图3中所示D)的位置的宽度(如图4中所示W3)范围为主沟深度H的5％～23％范围之内，该环形碟状沟的直角断面宽度(如图4中所示W2)是主沟深度H的10％-30％范围之内。此外，连接胎肩端部与径向外方的环形碟状沟端部的横侧面到胎冠端部往下的垂直线D的角度(如图3中所示θ)是在5°～30°范围内，环形碟状沟的沟口宽度为轮胎面上主沟深度的25～45％范围之内，环形碟状沟开口部位的‘D’点在’B’点往下的垂直线上至少是更接近轴向内方一侧为其特征。此外，本发明的所配置环形碟状沟的底半径(如图4所示R1)为环形碟状沟宽度W2的60～120％、与轴向内方的沟壁相接，并具有朝轴向外方突伸的形状为其特征。

本发明的重载充气全钢子午线轮胎若能达到以下技术参数则更佳。

即上述环形碟状沟配置于朝周向延伸的主沟深度H的20％～160％的范围为佳，最佳为30％～120％的范围之内。因为如果该环形碟状沟开始的位置若是在20％以下时，防夹石子的效果则不充分，如果环形碟状沟末端的位置若是在160％以上时，则胎肩部位整体的刚性则下降，并会导致操纵稳定性等问题。

此外，该环形碟状沟的沟壁半径R为胎冠宽度W的5～18％并呈弯曲状，最佳为10％-15％的范围之内。因为如果环形碟状沟的弯曲为胎冠宽度的5％以下，虽然能缓和沟底应力的集中，但是在磨耗途中胎肩接地端的刚性会极度下降导致撕裂现象，而如果环形碟状沟的弯曲为胎冠宽度的18％以上的情况下，则会造成沟底应力的集中而发生龟裂。也就是说当轮胎负载时沟内侧壁的弯曲部位会发挥缓和应力的作用，这样设计的目的是防止应力集中于沟底。

同时该环形碟状沟朝轴向内方最突伸的沟内侧壁位置，到由胎冠端部往下的垂直线D的位置的宽度W3范围为主沟深度H的5％～23％范围之内设置为佳，最佳为8％-15％范围之内。因为该环形碟状沟壁的轴向内方位置，如果是5％以下，则朝轴向外方设置时，胎肩部接地压力减少不充分会造成台阶式磨耗改善不充分，反之如果是在23％以上的情况下，则会造成磨耗中途时胎肩端部刚性太低导致撕裂现象。

环形碟状沟宽度在沟的直角断面W2是主沟深度10～30％的范围为佳，最佳为13～20％。如果是10％以下的情况下，在轮胎负载时环形碟状沟会变形导致沟壁相互接触，导致胎肩端部的接地压力不能充分减少，如果是30％以上的情况，则在磨耗中途防夹石子的效果则会减退。

同时，连接胎肩端部与径向外方的环形碟状沟端部的横侧面到胎冠端部往下的垂直线D的角度θ是在5°～30°范围内，最佳为10～20°。因为若是在5°以下，则会造成在磨耗初期因环形碟状沟在径向外方开口偏大而达不到防夹石子的充分效果，若是设定在30°以上、则胎肩端部刚性会提高而造成接地压力的下降效果变得不充分。

同时，在环形碟状沟开口部位的‘D’点是在’B’点往下的垂直线上、至少应位于其轴向内方一侧。因为上述”B”部位是覆盖环形碟状沟朝径向外方的开口部位部以便防止夹石子的发生。

环形碟状沟的沟底半径R1为环形碟状沟宽度W2的60％～120％为佳，最佳为环形碟状沟宽度的70～90％。若是在60％以下的情况下则会因为沟底频繁受到横向力而不能达到充分减低沟底歪变的意图，此外若是在120％以上的情况下则到横侧面的轴向距离变少会容易发生因外伤而引起的撕裂现象。同时，沟底的R1若是在沟的中间，歪变则容易集中于轴向内方一侧沟底的弯曲部分，从而恶化耐久性。因此，轴向内方沟壁与沟底半径相接朝轴向外方呈突出的形状的目的在于使沟底不发生撕裂。

图5所示为本发明申请所述施行实例，图3为本发明申请的部分断面图，图4所示为图3的相关的放大图。轮胎规格为11.00R20 16PR的重载充气全钢丝子午线轮胎、轮辋为8.00V×20、气压为790kPa。该载重充气全钢丝子午线轮胎1的主要结构为与路面接触的行驶面2与数层钢丝帘线构成补强的带束层部分4与从轮胎一侧的胎圈至另一侧胎圈跨越轮胎整体的1层钢丝帘线所构成补强的胎体部分5，并更进一步构成胎侧部6、胎圈部位7。于行驶面配置朝周向连续的4道主沟3，朝轴向则区划成5个陆块部分。该主沟3深度H为16.5mm、沟宽w1为12mm。行驶面宽度W为230mm，轮胎两侧有朝周向连续开口的环形碟状沟。此环形碟状沟开口的横侧面角度θ，为行驶面端部A点为起点的垂直线上取18°为准。于横侧面开口的环形碟状沟径向外方端部B点高度h1为胎肩端部“A”为起点至朝径向内方5.5mm的位置为准。由行驶面端部A点、朝径向内方延伸的环形碟状沟沟底位置h1为18.5mm，环形碟状沟轴向内方的沟壁位置w3则以行驶面端部A点往下的垂直线轴向内方2.5mm之处为准。环形碟状沟的弯曲部分R的半径为30mm、穿过于横侧面开口的环形碟状沟径向外方端部B点，与上述2.5mm轴向内方位置的C点垂直线相接、并于C点引伸的直线交叉。沟宽w2于沟的直角断面为2mm，由横侧面开口的环形碟状沟之径向内方端部D点、朝沟底方向设置，其宽度大致相同。此外，沟底的r等同沟宽的1/2。在这里环形碟状沟开口部位的径向内方端部D点位于上述环形碟状沟径向外方端部B往下垂直线轴向内方0.8mm之处。同时上述D点的径向距离h2为10mm，上述D点至横侧面的轴向距离w4为2.2mm。为防止外伤所导致的撕裂，此轴向距离至少须设置为1.5mm。环形碟状沟之沟底半径r1为1.5mm，穿过西沟开口部位B点，与C点引伸的垂直线相接35mm的曲线，并与由C点朝轴向引伸的直线相接。于是与沟壁相接于一方，而另一方的沟壁，即由轴向外方沟壁呈突出状以便减少沟底部位的应力集中以防止撕裂故障。因此准备4种试验胎，并确认了本发明的效果，说明如下。

试验品1为本申请所述发明，但沟底没有设计为本发明指定的圆弧形状。

试验品2为本申请所述发明。

比较品1为图1中所示以往的轮胎。

比较品2为图2中所示以往的轮胎。

试验施行实例中的轮胎规格为11.00R2016PR、使用轮辋为8.00V-20、充气790kpa、试验车以标准负荷承载与高速公路与砂石路(比率99∶1)行驶10万km。然后、在行驶5万km与10万km时分别以目视确认其偏磨耗状况与环形碟状沟沟底开裂状况、以及行驶面端部的撕裂状况、环形碟状沟的夹石子状况、并对故障发生的情况以大、中、小的程度区分进行对比。

兹将测定结果记于下表。比较品1偏磨耗的发生程度较小，但于行驶10万km时环形碟状沟的夹石子与沟底开裂的程度则大。比较品2的偏磨现象于行驶5万km时则发生于接地端部、于10万km时继续进展至中等程度，同时环形碟状沟沟底开裂与行驶面端部撕裂情况则显示由中型至大型的程度。此处则显示、试验品1在整个评价项目、虽行驶10万km其显示的程度乃属小，与比较品1与2对比有明显改善。此外试验品2与试验品1对比，行驶10万km后环形碟状沟沟底并无开裂，比试验品1更显改善效果。

效果：如上所述，通过在胎肩部位的横侧面，大致上朝径向内放特定的位置，配置特定形状的环形碟状沟，能减低胎肩部的接地压力从而抑制轮胎台阶式磨耗与夹石子等，并在环形碟状沟沟底设置指定的圆弧形状，进一步抑制沟底龟裂的发生为本申请所述发明。

Claims (2)

1.充气载重子午线轮胎，包括有轮胎，轮胎面上有数条朝周向方向延伸的主沟，其特征在于轮胎的一侧或二侧的侧壁上布有环形碟状沟，环形碟状沟朝周向连续并且也朝径向内方延续弯曲，环形碟状沟的沟底为圆弧状，环形碟状沟位于由胎冠端部朝着径向内方，环形碟状沟的底半径与轴向内方的沟壁相接，并具有朝轴向外方突伸的形状；环形碟状沟深度为主沟深度H的30％～120％之内；环形碟状沟的内侧壁为圆弧面，其圆弧面半径为轮胎胎冠宽度R的5％～18％；环形碟状沟的直角断面宽度W2是主沟深度H的10％-30％；环形碟状沟的圆弧状沟底的圆弧半径为环形碟状沟宽度的60～120％；环形碟状沟朝轴向内方最突伸的沟壁位置到由胎冠端部往下的垂直线位置的宽度W3范围为主沟深度H的5％～23％范围之内；环形碟状沟的沟口宽度为轮胎面上主沟深度的25-45％；连接胎肩端部与径向外方的环形碟状沟端部的横侧面到胎冠端部往下的垂直线的角度θ是在5°～30°范围内。

2.根据权利要求1所述的充气载重子午线轮胎，其特征在于所述的环形碟状沟的直角断面宽度W2是主沟深度H的13～20％；连接胎肩端部与径向外方的环形碟状沟端部的横侧面到胎冠端部往下的垂直线的角度θ是在10～20°范围内；环形碟状沟朝轴向内方最突伸的沟壁位置到由胎冠端部往下的垂直线位置的宽度W3范围为主沟深度H的8％-15％范围之内。

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