CN101341034B - 具有非对称胎面轮廓的充气轮胎 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轮胎，其具有：(i)具有从0.3到0.9的胎肩落差差异的非对称胎面轮廓；和(ii)非对称胎面花纹，从而具有从1.1到1.50的内空隙/实体比率和外空隙/实体比率之间的比率。通过以上特征的组合，甚至在高操作速度时也能显著地提高操纵和滑水性能，而不对带束层的耐磨性产生不利影响。

Description

具有非对称胎面轮廓的充气轮胎

技术领域

本发明涉及一种充气轮胎，特别涉及一种具有非对称胎面轮廓的高性能或超高性能充气轮胎。

背景技术

充气轮胎一般包括：包括至少一个胎体帘布层的超环面胎体结构；带束层，其处在胎体结构径向外部的位置；插置于胎体结构和带束层之间的带结构；在轴向地相对位置施加至该胎体结构的一对侧壁。所述至少一个胎体帘布层的端部与各自的环形增强部件相联以形成胎圈，所述胎圈将轮胎固定到轮辋。

一般地，轮胎具有对称的胎面轮廓，即，在轮胎径向平面上的横截面中，该胎面轮廓具有关于轮胎的赤道平面对称的形状。为了提高在高动力的汽车中使用的轮胎的性能，特别在高速转弯的时候，在技术中已经建议使用非对称胎面轮廓。

例如，EP 0755808B1公开了一种充气轮胎，该充气轮胎包括：一胎体，该胎体绕轮胎从一胎圈延伸到另一胎圈；侧壁；和橡胶胎面区域，该橡胶胎面区域具有轮廓，该轮廓在新轮胎的横截面中分别在内部的和外部的胎肩区域限定胎面的侧面，上述的每个胎肩区域具有胎肩落差(shoulder drop)，该胎肩落差是从最大轮胎直径的点到胎肩区域边缘的一胎肩点的径向向内方向上的距离，其特征在于，当轮胎被安装在预定轮辋上并被充气到预定压力时，胎面区域是非对称的，其上述最大轮胎直径点从轮胎截面的中心线在轮胎轴向上向内胎肩方向偏移，并且外胎肩的胎肩落差比内胎肩的胎肩落差大，以至于胎面区域具有非对称轮廓。

EP0820884B1公开了一种充气子午线轮胎，该充气子午线轮胎包括：一胎体，该胎体绕轮胎从一胎圈延伸到另一胎圈；侧壁；和橡胶胎面区域，该橡胶胎面区域具有轮廓，该轮廓在新轮胎的横截面中，分别地在内部的和外部的胎肩区域中胎面的侧处终止，上述的每个胎肩区域具有胎肩落差，该胎肩落差是从最大轮胎直径的点到胎肩区域边缘的一胎肩点的在径向向内方向上的距离，以便当轮胎被安装在预定轮辋上并充气到预定压力时，胎面区域非对称，其上述最大轮胎直径点在轮胎轴向上从轮胎截面的中心线向内胎肩方向偏移，并且外胎肩的胎肩落差比内胎肩的胎肩落差大，以便使胎面区域具有非对称轮廓，其特征在于，胎面区域除了在内胎肩处之外具有基本恒定的胎面规格或厚度，所述内胎肩具有局部地减小的胎面规格或厚度，以便使内胎肩轮廓被修整(trimmed)。

US 2003/0121582A1公开了一种充气子午线轮胎，该充气子午线轮胎具有在轮胎中心线的至少一侧上的胎面表面部分的轮胎子午线横截面结构，该轮胎子午线横截面结构是这样布置的，即，当该充气子午线轮胎安装到在JATMA中规定的标准轮辋上，气压为180kPa，并且在其上没有施加载荷时，当位置A是轮胎中心线和胎面表面的交叉点时，并且当位置B是直线P和胎面表面的交叉点时，在连接位置A和位置B的直线X和直线Y之间的角度α被设在8到10度范围内，该直线P是从最里面的带层的边缘垂直于轮胎轴线绘制的，该直线Y是从位置A垂直于轮胎中心线绘制的。

依照本发明给出了以下定义：

●“赤道平面”EP是与轮胎转动轴线垂直并包括轮胎的轴向中心线的平面；

●“外倾角”被定义为，对于安装在车辆轮辋上的轮胎，通过转动轮胎赤道平面直到与垂直于地面的平面重叠并通过轮胎中心为止所限定的最小的角；当安装在轮辋上的轮胎的上部向内(即朝向车辆)倾斜时，外倾角定义为“负”；

●“轮辋宽度”RW是在其上安装轮胎的轮辋的部分(凸缘)之间与轮辋转动轴线平行地测量的最小内部距离；

●“胎肩落差”SD是最大轮胎半径R_max的长度和距离轮胎赤道平面相当于40％的轮辋宽度的位置处的轮胎半径R_in和R_out的长度之间的差；任何轮胎半径都是在轮胎上从径向向外的胎面轮廓垂直于轮胎转动轴线测量的，其中轮胎安装到相应轮辋上，充气到额定充气压力且没有受任何载荷；

●“内胎面部分”是当轮胎被安装在车辆轮辋上时，从赤道平面到相对于车辆向内定位的轮胎胎肩延伸的胎面的部分；

●“外胎面部分”是当轮胎被安装在车辆轮辋上时，从赤道平面到相对于车辆向外定位的轮胎胎肩延伸的胎面的部分；

●“内胎肩落差”SD_in是内胎面部分的胎肩落差；

●“外胎肩落差”SD_out是外胎面部分的胎肩落差；

●“胎肩落差差异”ΔSD是外胎肩落差和内胎肩落差之间的差：

ΔSD＝SD_out-SD_in

ΔSD对于对称胎面轮廓为零，对于非对称胎面轮廓不为零；

●“空隙/实体比率”V/S是在带束层内的自由体积(形成胎面花纹的槽、刀槽花纹(sipes)和其它切槽(carvings)的体积)和在带束层内被橡胶材料占用的体积之间的比率，即：

$V/S=\frac{V_{\mathrm{vold}}}{V_{\mathrm{rubber}}}=\frac{V_{\mathrm{vold}}}{V_{\mathrm{tread}}-V_{\mathrm{vold}}}$

其中：V_viod是在带束层内被胎面花纹切槽(槽、刀槽花纹、凹口和类似物)占用的体积；V_rubber是在带束层内被橡胶材料占用的体积；并且V_tread是带束层的总的体积(该体积是相对于与下层带接触的带束层的下表面和带束层的上表面来计算的，该带束层的上表面通过连接接触到地面的胎面花纹凸起-块、肋和类似物-以形成光滑表面而获得的，也就是没有考虑胎面花纹)；可对于整个带束层或其一部分确定空隙/实体比率。

●“内空隙/实体比率”(V/S)_in是在内胎面部分中的自由体积(即，形成内部胎面花纹的槽、刀槽花纹和其它切槽的体积)和被在内胎面部分中的橡胶材料所占用的体积之间的比率；

●“外空隙/实体比率”(V/S)_out是在外胎面部分中的自由体积(即，形成内胎面花纹的槽、刀槽花纹和其它切槽的体积)和被在外胎面部分中的橡胶材料所占用的体积之间的比率；

申请人已经感到需要提高高性能(HP)和超高性能(UHP)轮胎的性能，这些轮胎为高动力的汽车所设计.特别地，申请人已经感到在操纵和滑水(aquaplaning)方面提高这些轮胎的性能的必要性，尤其是在沿弯道的滑水方面.应该在较低速度下(即不高于150km/h)提高该性能并在较高速度下(即高于150km/h)和/或在极限行驶条件下基本保持该性能，该极限行驶条件是高动力的汽车被实验或使用时经常达到的条件.

此外，申请人已经注意到通常高动力的汽车要求具有不为零的外倾角的轮胎，通常要求负的外倾角，以便于在高速转弯时提高它们的性能。然而，不为零的外倾角(例如从-4.5°到4.5°)引起带束层的不均匀的磨损，尤其在直路上以较低速度运行时。

申请人已经发现通过以下方式甚至在高操作速度时也能显著地提高操纵性能和滑水性能，同时不对带束层的耐磨性产生不利影响，即，通过给轮胎提供具有从0.3到0.9的胎肩落差差异(ΔSD)的非对称胎面轮廓的组合，和非对称胎面花纹从而具有从1.1到1.50的内空隙/实体比率(V/S)_in和外空隙/实体比率(V/S)_out之间的比率。

发明内容

因此，根据第一方面，本发明涉及一种充气轮胎，该轮胎包括：包括至少一个胎体帘布层的超环面胎体结构，该胎体结构包括冠部部分和两个轴向相对侧面部分，所述侧面部分每个都与相应的胎圈结构相联，所述胎圈结构用于将轮胎安装在轮辋上；带束层，其处在胎体结构径向外部的位置上；插置于胎体结构和带束层之间的带结构；一对侧壁，所述一对侧壁在轴向地相对位置施加至胎体结构；

其中所述轮胎具有将带束层划分为内胎面部分和外胎面部分的赤道平面，当轮胎被安装在轮辋上时，内胎面部分被向内地定位并且外胎面部分被向外地定位；

其中内胎面部分具有内胎肩落差SD_in并且外胎面部分具有外胎肩落差SD_out，每个胎肩落差都测量为最大轮胎半径R_max的长度和距离轮胎赤道平面相当于40％的轮辋宽度处的轮胎半径R_in和R_out的长度之间的差；

其中内胎面部分具有内空隙/实体比率(V/S)_in，并且外胎面部分具有与内空隙/实体比率(V/S)_in不同的外空隙/实体比率(V/S)_out；

其中所述轮胎具有：

(i)非对称胎面轮廓，从而具有从0.30mm到1.30mm的胎肩落差差异ΔSD，其计算为外胎肩落差和内胎肩落差之间的差；和

(ii)非对称胎面花纹，从而具有从1.10到1.50的内空隙/实体比率(V/S)_in和外空隙/实体比率(V/S)_out之间的比率。

附图说明

本发明其它的特征和优点将会从关于本发明的一个优选但并不唯一的轮胎实施例的详细描述而变得更加明显。本说明书应该参照唯一的附图，所述唯一的附图为本发明的具体的非限制性示例。

在图中：

-图1示意地示出了根据本发明的具有非对称胎面轮廓的轮胎的横截面。

具体实施方式

参照图1，根据本发明的轮胎1传统地包括超环面胎体结构2，该超环面胎体结构2包括冠部部分和两个轴向相对的侧面部分，所述轴向相对的侧面部分每个都与相应的胎圈结构相联以将轮胎安装在轮辋上.每个胎圈结构都通常包括胎圈钢丝4和胎圈芯3并且通过向后折叠胎体帘布层2的相对侧面边缘环绕该胎圈钢丝从而与胎体结构相联，以便于形成如图1所示的所谓的胎体回折部(back-folds).

例如，在欧洲专利申请EP 0928680和EP 0928702中示出了可替代的胎圈结构，其中每个胎圈结构由至少两个环形***物形成，所述环形***物由按同心线圈的方式布置的金属线形成，并且胎体帘布层没有被向后折叠环绕所述环形***物。

带束层5周向地施加在胎体结构2的冠部部分的径向外部位置处。

轮胎1还包括置于胎体结构和带束层之间的带结构。带结构通常包括两个带层61、62，所述带层包括多个加强帘线(没有示出)，典型地是金属线，在每层中彼此平行并且相对于相邻层在相对方向上交叉，从而形成相对于赤道平面的预定角度。通常，在径向的最外面的带层上施加有至少一个零度加强层63，所述零度加强层63包括多个加强帘线(没有示出)，典型地是织物帘线，相对于赤道平面EP成若干度的角布置。包括上述胎体结构和上述带结构的根据本发明的轮胎的内部结构是关于赤道平面EP对称的。

侧壁7也外部地施加在胎体结构的每个轴向相对侧面部分上，每个侧壁都从相应的胎圈结构延伸至带束层5的边缘。

优选地，根据本发明轮胎1属于具有明显地扁平截面的类型。优选地，本发明的轮胎具有H/C比率，该H/C比率是右横截面的高度与截面的最大宽度的比，在0.20到0.80之间的范围内。优选地，本发明的轮胎是具有较低(low)横截面的轮胎，例如H/C比率在0.20到0.65之间，优选地在0.25到0.45之间。

为了清晰，在图1中内胎面部分的胎肩落差SD_in和外胎面部分的胎肩落差SD_out已经被放大示出(不成比例)。根据本发明，胎肩落差差异ΔSD是从0.30mm到1.30mm，优选地从0.40mm到1.20mm，更优选地从0.60mm到1.10mm。

如上文所述，内胎面部分的胎肩落差SD_in和外胎面部分的胎肩落差SD_out是在安装在轮辋上的轮胎上确定的，该轮辋的轮辋宽度符合轮胎制造商的规定，该轮胎以额定充气气压充气并且没有受到任何载荷。可用一种激光束轮廓测量装置确定胎肩落差SD_in和SD_out，例如Dr.Noll GmbH(德国)或者Bytewise测量***公司(美国)所生产的那些测量装置。根据本发明，最大轮胎半径长度是在赤道平面处测量的轮胎半径的长度。

优选地，胎肩落差在静态条件下也就是轮胎不转动时测量。作为替代方案，胎肩落差可在转速低于约50Km/h时测量。

根据本发明的轮胎具有非对称胎面花纹从而具有从1.31到1.50的在内空隙/实体比率(V/S)_in和外空隙/实体比率(V/S)_out之间的比率，该比率优选地从1.20到1.45，更优选地从1.30到1.40。

根据一优选实施例，内空隙/实体比率(V/S)_in是从0.30到0.60，优选地从0.35到0.55，更优选地从0.38到0.45。

根据一优选实施例，外空隙/实体比率(V/S)_out是从0.15到0.45，优选地从0.20到0.40，更优选地从0.25到0.35。

为更进一步的描述本发明，以下给出了一说明性示例。

根据本发明的轮胎(轮胎A)被制造出来。特别地，尺寸为225/40ZR 18的两个第一轮胎A被安装在两个相应的8JX18轮辋上并充气至2.3bar。尺寸为265/35ZR 18的两个第二轮胎A被安装在两个相应的9JX18轮辋上并充气至2.7bar.具有与轮胎A气至相同尺寸、相同构造和相同胎面花纹的四个轮胎(轮胎B)被制造出来.尺寸为225/40ZR18的两个轮胎B被安装在两个相应的8JX18轮辋上并充气至2.3bar的气.具有尺寸265/35 ZR 18的两个轮胎B，被安装在两个各自的9JX18轮辋上并充2.7bar。

轮胎A和轮胎B具有相同非对称胎面花纹，该非对称胎面花纹具有以下特征：

内空隙/实体比率(V/S)_in＝0.409

外空隙/实体比率(V/S)_out＝0.303

(V/S)_in/(V/S)_out＝1.35

仅有的差别是轮胎A(本发明)具有胎肩落差差异ΔSD＝0.70的非对称胎面轮廓，而轮胎B(对比的)具有对称轮廓(ΔSD＝0)。

一辆保时捷996汽车首先装配上述四个轮胎A，然后装配上述四个轮胎B，并用于测试其滑水和操纵性能。尺寸为225/40 ZR 18的两个轮胎被安装在前轴上。尺寸为265/35 ZR 18的两个轮胎被安装在后轴上。

转弯滑水测试在基本匀速条件下沿着平坦干燥的沥青道路轨迹进行，所述道路轨迹具有带一恒定半径(100m)并且最后路段被一层水覆盖的弯道。测试在不同的速度下重复进行，并且每次测试中当汽车运行在湿的路段时通过安装在汽车上的加速度计测量横向加速度。

通过比较这样获得的横向加速度-速度曲线，发现：

-对于两辆汽车最大横向加速度基本相同；

-装备轮胎A的汽车在横向加速度近似为零时的速度比装备轮胎B的汽车高大约6.6％；

-装备轮胎A的汽车的曲线的积分(在转弯时车辆的可控性的测量结果)比装备轮胎B的汽车高大约7.4％。

对于操纵性测试，以下的特征被评价：i)转向灵敏性(steeringpromtness)，ii)转向拉动(steering pull)，和iii)转弯最大推力。该测试用上述的同一辆汽车在试验道路上进行。表1为测试驾驶员的操纵性测试分数卡的总结。所述测试的结果在评价尺度上表示成从0到10范围的分数，该分数代表测试驾驶员的主观判断。以下的表格中的值为几个测试中不同测试驾驶员给出的分数的平均值。

转向灵敏性表示当车辆转向***受到左右方向上的小转动时车辆恢复其直线方向的能力。

转向拉动表示偏离直线方向的车辆的姿态，该姿态在匀速条件下评价。对本发明来说，标题“转向拉动”还包括在车辆加速条件下评价的偏离直线方向的车辆的姿态。

沿着弯道的最大横向力表示沿着弯道行驶的车辆能发挥的动力大小。而该最大横向力依赖轮胎接地面的面积，所述轮胎当车辆沿弯道行驶时更多的被加载。

表1

以上结果的分析表明装备有根据本发明的轮胎的车辆其操纵性能在低速(80Km/h)时被提高，并且甚至在高速和超高速(160Km/h和220Km/h)时能维持这种提高。

Claims (14)

1.一种充气轮胎，其包括：包括至少一个胎体帘布层的超环面胎体结构，所述胎体结构包括冠部部分和两个轴向相对侧面部分，所述侧面部分每个都与相应的胎圈结构相联，所述胎圈结构用于将轮胎安装在轮辋上；带束层，其处在胎体结构径向外部的位置上；插置于所述胎体结构和所述带束层之间的带结构；一对侧壁，所述一对侧壁在轴向地相对位置施加至所述胎体结构；

其中所述轮胎具有将所述带束层划分为内胎面部分和外胎面部分的赤道平面，当所述轮胎被安装在所述轮辋上时，所述内胎面部分被向内地定位并且所述外胎面部分被向外地定位；

其中内胎面部分具有内胎肩落差，并且外胎面部分具有外胎肩落差，

其中所述内胎肩落差测量为最大轮胎半径的长度和所述内胎面部分中距离所述轮胎赤道平面相当于40％的轮辋宽度处的轮胎半径的长度之间的差；

其中所述外胎肩落差为最大轮胎半径的长度和所述外胎面部分中距离所述轮胎赤道平面相当于40％的轮辋宽度处的轮胎半径的长度之间的差；

其中所述内胎面部分具有内空隙/实体比率，并且所述外胎面部分具有与所述内空隙/实体比率不同的外空隙/实体比率；

其中所述轮胎具有：

(i)非对称胎面轮廓，从而具有从0.30mm到1.30mm的胎肩落差差异，所述胎肩落差差异计算为外胎肩落差和内胎肩落差之间的差；和

(ii)非对称胎面花纹，从而具有从1.10到1.50的内空隙/实体比率和外空隙/实体比率之间的比率。

2.根据权利要求1所述的轮胎，其中所述胎肩落差差异是从0.40mm到1.20mm。

3.根据权利要求1所述的轮胎，其中所述胎肩落差差异是从0.60mm到1.10mm。

4.根据权利要求1、2或3所述的轮胎，其中所述内空隙/实体比率与所述外空隙/实体比率的比率是从1.20到1.45。

5.根据权利要求1、2或3所述的轮胎，其中所述内空隙/实体比率与所述外空隙/实体比率的比率是从1.30到1.40。

6.根据权利要求1至3中的任意一项所述的轮胎，其中所述内空隙/实体比率是从0.30到0.60。

7.根据权利要求1至3中的任意一项所述的轮胎，其中所述内空隙/实体比率是从0.35到0.55。

8.根据权利要求1至3中的任意一项所述的轮胎，其中所述内空隙/实体比率是从0.38到0.45。

9.根据权利要求1至3中的任意一项所述的轮胎，其中所述外空隙/实体比率是从0.15到0.45。

10.根据权利要求1至3中的任意一项所述的轮胎，其中所述外空隙/实体比率是从0.20到0.40。

11.根据权利要求1至3中的任意一项所述的轮胎，其中所述外空隙/实体比率是从0.25到0.35。

12.根据权利要求1至3中的任意一项所述的轮胎，其中所述超环面胎体结构关于所述赤道平面对称.

13.根据权利要求1至3中的任意一项所述的轮胎，其中所述最大轮胎半径长度是在所述赤道平面处测量的轮胎半径的长度。

14.根据权利要求1至3中的任意一项所述的轮胎，其中轮胎右横截面的高度与轮胎最大宽度之间的比率是从0.20到0.80。

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