CN103282217B

CN103282217B - 充气轮胎

Info

Publication number: CN103282217B
Application number: CN201280004277.0A
Authority: CN
Inventors: 中田良树
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2011-01-19
Filing date: 2012-01-19
Publication date: 2015-12-02
Anticipated expiration: 2032-01-19
Also published as: WO2012098895A1; US20130248068A1; EP2666649A1; EP2666649B1; EP2666649A4; US9186937B2; CN103282217A

Abstract

一种充气轮胎，在胎面部（1）的胎面表面上，一个中央主槽（2）在花纹中央处沿着轮胎周向（C）延伸，并且一对外侧主槽（4a、4b）分别在中央主槽（2）和两个胎面端（3a、3b）中的相应胎面端之间的位置处沿轮胎周向（C）延伸。中央主槽（2）和外侧主槽（4a、4b）限定中央陆部（5a、5b），并且外侧主槽（4a、4b）和胎面端（3a、3b）限定外侧陆部（6a、6b）。在中央陆部（5a、5b）和外侧陆部（6a、6b）之中，第一周向窄槽（7a、7b）仅设置在中央陆部（5a、5b）中，第一周向窄槽（7a、7b）沿着轮胎周向（C）延伸并且具有比中央主槽（2）窄的开口宽度和浅的槽深，并且第一周向窄槽（7a、7b）具有在外侧主槽（4a、4b）侧的第一槽壁（8）和在中央主槽（2）侧的第二槽壁（9），使得胎面表面（10）和第一槽壁（8）之间的夹角（θ1）大于胎面表面（10）和第二槽壁（9）之间的夹角（θ2）。

Description

充气轮胎

技术领域

本发明涉及一种充气轮胎，其在维持良好的干燥路面上的操纵稳定性的同时具有优异的雪上性能。

背景技术

充气轮胎当然需要充分的干燥路面上的操纵稳定性。然而，根据季节和天气的变化，这些轮胎还会在雪路面上行驶，因而还需要雪上性能。

一种用于改进干燥路面上的操纵稳定性的有效方法是：例如，增大接触路面的胎面表面的轮胎接地面积，由此增大整个胎面中的陆部的刚性。

另一方面，一种用于改进雪上性能的有效方法是：例如，通过增加形成在胎面表面上的胎面槽的数量或者增加胎面槽的槽宽而设定高的负比率，由此使得雪更容易进入胎面槽。随后槽中的雪在轮胎接地期间被堆积（pack），使得雪被压缩成雪柱，导致轮胎确实地抓牢雪路面而不会滑移。

因为上述原因，通常在干燥路面上的操纵稳定性和雪上性能之间需要权衡。

本申请人之前提交的专利文献1是为了达到干燥路面上的操纵稳定性和雪上性能之间的平衡而开发的传统充气轮胎的示例。

在专利文献1中公开的充气轮胎是具有如下结构的充气轮胎：在胎面部上，具有沿着轮胎周向延伸的多个周向主槽和由周向主槽限定的多个陆部列。在多个陆部列中的至少一列中，在除轮胎赤道以外的位置处形成沿着轮胎周向延伸的周向副槽。周向副槽具有比周向主槽窄的宽度和浅的深度。由该周向副槽限定的两侧面中，在赤道面侧的侧面沿着胎面部的法线方向延伸或者相对于该法线方向向轮胎赤道侧倾斜5°或更少。在轮胎赤道侧的相对侧的另一侧面相对于上述法线方向向轮胎赤道侧的相对侧倾斜10°至30°。这种结构改进了雪路面上的转弯性能而不会降低在干燥路面上行驶时的操纵稳定性或静肃性。

申请人随后检验了如何使得干燥路面上的操纵稳定性和雪上性能两者都达到甚至更高的程度并且发现如下。在专利文献1的轮胎中，周向副槽需要设置在中央陆部和外侧陆部中的至少一方中。因此，周向副槽可以设置在外侧陆部中。在这种情况中，尽管与轮胎接地宽度的关系是一个因素，但是当在雪路面上转弯时，设置在一个外侧陆部中的周向副槽将很可能在轮胎接地区域的外侧。在这种情况中，如果周向副槽的在轮胎赤道侧相对侧的另一侧面相对于法线方向向轮胎赤道侧的相对侧倾斜10°至30°，则雪不能被充分地引入到周向副槽中形成雪柱，导致了滑移的风险并且当在干燥路面上直线行驶时由于轮胎接地面积的减少还降低了操纵稳定性。特别地，当轮胎安装在前后轮并且前后轮之间的轮胎负荷荷重不同时（例如，当前轮胎的轮胎负荷荷重高于后轮胎的轮胎负荷荷重时），前轮胎上的周向副槽在轮胎接地区域内，然而后轮胎上的周向副槽在轮胎接地区域的外侧。结果，前后轮之间产生了雪路面上抓地性的差别，这使得前后平衡恶化并且使得在雪地面上转弯时滑移的上述趋势变得明显。

引用列表

专利文献

专利文献1：特开2008-201153号公报

发明内容

本发明的目的在于通过仅在中央陆部中设置最优化的第一周向窄槽来提供一种在维持良好的干燥路面上的操纵稳定性的同时具有优异的雪上性能的充气轮胎。

为了达到上面的目的，根据本发明的充气轮胎在胎面表面上包括：一个中央主槽，所述中央主槽在花纹中央处沿着轮胎周向延伸；和一对外侧主槽，所述一对外侧主槽分别在所述中央主槽和相应的胎面端之间的位置处沿轮胎周向延伸，所述中央主槽和所述外侧主槽限定中央陆部，并且所述外侧主槽和相应的胎面端限定外侧陆部，其中在所述中央陆部和所述外侧陆部之中，第一周向窄槽仅设置在所述中央陆部中的每一个中，所述第一周向窄槽沿着轮胎周向延伸并且具有比所述中央主槽窄的开口宽度和浅的槽深，并且所述第一周向窄槽具有在所述外侧主槽侧的第一槽壁和在所述中央主槽侧的第二槽壁，使得所述胎面接地面表面和所述第一槽壁之间的夹角大于所述胎面接地面表面和所述第二槽壁之间的夹角。

所述胎面表面和所述第一槽壁之间的夹角优选地通过所述胎面表面和设置在所述第一槽壁的开口边缘处的倒角缺欠部形成。

另外，第二周向窄槽优选地设置在所述外侧陆部中的每一个中，所述第二周向窄槽沿着轮胎周向延伸并且具有与所述外侧主槽相比窄的开口宽度和浅的槽深，并且所述第二周向窄槽具有在所述外侧主槽侧的第三槽壁和在所述中央主槽侧的第四槽壁，使得所述胎面表面与所述第三槽壁之间的夹角和所述胎面表面与所述第四槽壁之间的夹角相等。

根据本发明，能够通过仅在中央陆部中设置最优化的第一周向窄槽来提供一种在维持良好的干燥路面上的操纵稳定性的同时具有优异的雪上性能的充气轮胎。

附图说明

下面将参考附图进一步说明本发明，其中：

图1是根据本发明的充气轮胎的胎面的一部分的展开图；

图2是沿着图1中的线I-I的截面图；

图3是沿着图1中的线II-II的截面图；

图4是示出图2中的缺欠部的另一实施方式的截面图；

图5是示出图2中的缺欠部的另一实施方式的截面图。

具体实施方式

接下来，参考附图说明本发明的实施方式。

图1示出了根据本发明的充气轮胎的胎面（胎面花纹）的一部分。

具有图1中示出的胎面部1的充气轮胎在胎面部1的表面上包括：在花纹中央处沿着轮胎周向C延伸的一个中央主槽2，以及分别在中央主槽2和两个胎面端3a、3b中的相应的胎面端之间的位置处沿轮胎周向C延伸的一对外侧主槽4a、4b。中央主槽2和外侧主槽4a、4b限定了中央陆部5a、5b，并且外侧主槽4a、4b和胎面端3a、3b限定了外侧陆部6a、6b。注意，此处使用的术语“花纹中央”指在胎面花纹设计时花纹的中心。图1示出了与轮胎赤道E一致的花纹中央，但是花纹中央可以在为胎面宽度的60%的以轮胎赤道E为中心的区域内在轮胎宽度方向上偏离轮胎赤道E。

本发明的主要结构特征是：最优化的第一周向窄槽7a、7b仅设置在中央陆部5a、5b中。更具体地，在中央陆部5a、5b和外侧陆部6a、6b中，第一周向窄槽7a、7b仅设置在中央陆部5a、5b中，第一周向窄槽7a、7b沿着轮胎周向C延伸并且具有比中央主槽2窄的开口宽度和浅的槽深，并且第一周向窄槽7a、7b具有在外侧主槽4a或4b侧的第一槽壁8和在中央主槽2侧的第二槽壁9，使得胎面表面10和第一槽壁8之间的夹角θ1大于胎面表面10和第二槽壁9的夹角θ2。采用这种结构，在维持了良好的干燥路面上的操纵稳定性的同时改进了雪上性能。

下面说明在本发明中设置如下结构的原因：如上所述，在中央陆部5a、5b和外侧陆部6a、6b中仅在中央陆部5a、5b中设置第一周向窄槽7a、7b，在第一周向窄槽7a、7b中第一槽壁8和第二槽壁9在槽的截面图中不对称。如果第一周向窄槽设置在外侧陆部6a、6b中，尽管与轮胎接地宽度的关系是一个因素，但是当在雪路面上转弯时，设置在外侧陆部6a或6b中的第一周向窄槽将很可能在轮胎接地区域的外侧。在这种情况中，在外侧陆部6a、6b中的位于轮胎接地区域外侧的第一周向窄槽中，如果外侧主槽4a或4b侧的第一侧壁和胎面表面10形成大的夹角θ1，则随后雪不能被充分地引入第一周向窄槽中或堆积，使得在第一周向窄槽中不可能形成雪柱。这导致了滑移的风险并且在干燥路面上直线行驶时由于轮胎接地面积的减小还趋向于降低了操纵稳定性。此外，当具有在外侧陆部6a、6b中设置第一周向窄槽的胎面花纹的轮胎安装在前后轮上并且轮胎负荷荷重在前后轮胎之间不同时（例如，当前轮胎的轮胎负荷荷重高于后轮胎的轮胎负荷荷重时），在前轮胎上的外侧陆部中的第一周向窄槽趋向于在轮胎接地区域中，而在后轮胎上的外侧陆部中的第一周向窄槽趋向于在轮胎接地区域的外侧。结果，前后轮胎之间产生了雪路面上的抓地性的差异，该抓地性的差异使得前后平衡恶化并且增大了滑移的可能性。

因此，本发明的特定的发明性的特征是：第一周向窄槽7a、7b仅设置在中央陆部5a、5b中，其中第一周向窄槽7a、7b不仅在直线行驶时而且在转弯时在雪路面上一直在轮胎接地区域中。利用这种结构，由于增大了胎面表面和第一周向窄槽7a、7b的第一槽壁之间的夹角，第一周向窄槽7a、7b的开口宽度变得更大，因此使得更容易将雪引入到第一周向窄槽7a、7b中并且将引入到第一周向窄槽7a、7b中的雪堆积，使得雪稳定地形成雪柱，这极大地提高了即使在雪路面上转弯时的雪上性能。此外，通过增大胎面表面和第一周向窄槽7a、7b的第一槽壁之间的夹角，负比率增大了，但是由于胎面表面和第一槽壁之间的夹角是钝角，陆部刚性增大了，使得能够维持在干燥路面上的操纵稳定性而不会使其恶化。

第一周向窄槽7a、7b的开口宽度W7比中央主槽2的开口宽度W2窄，并且第一周向窄槽7a、7b的槽深D7比中央主槽2的槽深D2浅。原因是如果第一周向窄槽7a、7b的开口宽度W7等于或大于中央主槽2的开口宽度W2，并且/或者如果第一周向窄槽7a、7b的槽深D7等于或者大于中央主槽2的槽深D2，则中央陆部5a、5b的刚性降低了，导致干燥路面上的操纵稳定性降低了。

第一周向窄槽7a、7b的开口宽度W7优选地在中央主槽2的开口宽度W2的0.2倍至0.5倍的范围内，并且第一周向窄槽7a、7b的槽深D7优选地在中央主槽2的槽深D2的0.4倍至0.6倍的范围内。

胎面表面10和第一周向窄槽7a、7b的第一槽壁8之间的夹角θ1大于胎面表面10和中央主槽2侧的第二槽壁9之间的夹角θ2。原因是这样的夹角使得在雪路面上转弯时更容易将雪引入到第一周向窄槽7a、7b中。

胎面表面10和第一槽壁8之间的夹角θ1优选地是范围在120°至150°的钝角，并且胎面表面10和第二槽壁9之间的夹角θ2优选地是等于或小于95°的大致的直角。

胎面表面10和第一槽壁8之间的夹角θ1优选地由胎面表面10和设置在第一槽壁8的开口边缘处的倒角的缺欠部12形成。

除了如图2所示由平面倒角形成之外，如图4所示，缺欠部12可以由作为朝向轮胎外侧突出的凸面的R形倒角形成，或者如图5所示，缺欠部12可以由作为从轮胎外侧凹入的凹面的C形倒角形成。设置这样的缺欠部12使得第一周向窄槽7a、7b的开口宽度和槽底处的槽宽的尺寸不同，由此改进了雪的堆积性以便形成坚固的雪柱。这提高了雪路面上的横向上的抓地性。

注意：当如图4所示由R形倒角或者如图5所示由C形倒角形成缺欠部12时，胎面表面10和第一槽壁8之间的夹角θ1是指胎面表面10和直线m之间的夹角，其中直线m是连接缺欠部12的在胎面表面10处的拐点P和缺欠部12的在从槽底13延伸的第一槽壁8处的拐点Q的直线。

此外，将胎面表面10和第一槽壁8之间的夹角θ1设定为钝角并且将胎面表面10和第二槽壁9之间的夹角θ2设定为大致直角使得更容易从第一槽壁8侧将雪收集到第一周向窄槽7a、7b中并且防止收集的雪从第二槽壁9侧处溢出，因此形成坚固的雪柱。

特别地，当第一周向窄槽7a、7b的槽深D7是中央主槽2的槽深D2的40%至60%（最优选地是50%）时，优选地由曲率半径为1mm至10mm的R形倒角形成缺欠部12，以便于将雪引入到第一周向窄槽7a、7b中并且堆积由此引入的雪，以形成坚固的雪柱。

另外，从湿制动性能（排水性）的观点看，优选进一步地在外侧陆部6a、6b中设置第二周向窄槽11a、11b，第二周向窄槽11a、11b沿着轮胎周向C延伸并且具有比外侧主槽4a、4b的开口宽度W4窄的开口宽度和比外侧主槽4a、4b的槽深D4浅的槽深，并且第二周向窄槽11a、11b具有在胎面端侧的第三槽壁和在中央主槽2侧的第四槽壁，使得胎面表面10与第三槽壁之间的夹角和胎面表面10与第四槽壁之间的夹角相等。

上面的说明仅仅提供了本发明的实施方式的示例，而在权利要求的范围内可以形成多种变形例。在具有图1中示出的胎面花纹的轮胎中，多个刀槽14和横向槽15示出为在中央陆部5a、5b和外侧陆部6a、6b中沿着轮胎宽度方向延伸。这些刀槽14和横向槽15可以根据需要设置。

实施例

如下所述，制造了根据本发明的充气轮胎的样品并且评估它们的性能。

具有如图1所示的胎面花纹和185/55R16的轮胎尺寸的轮胎被作为实施例制造成具有表1中列出的规格。注意，根据本发明的轮胎具有胎面花纹的结构特征，而其余轮胎结构与传统的充气轮胎类似。为了比较，制造除了在第一周向窄槽的第一槽壁中不具有缺欠部12之外具有与实施例相似的胎面花纹的轮胎作为比较例1，并且制造具有在外侧陆部6a、6b中设置第一周向窄槽而不是第二周向窄槽的胎面花纹的轮胎作为比较例2。随后评估这些轮胎。

表1

（实验方法）

上面的样品轮胎中的每一个都安装在适用轮辋上（轮辋宽度：16×6J），并且对胎面部的陆部刚性、干燥路面和湿路面上的制动性能、干燥路面上的操纵稳定性和雪路面上的雪上性能进行评估。

对胎面部的轮胎接地区域内的陆部块使用有限元方法（FEM）计算胎面部的陆部刚性。

以如下条件在干燥路面和湿路面两者上以100km/h的速度行驶的情况下基于对直到完全停止时实际车辆制动距离的测量评估制动性能：前轮胎Fr的轮胎内压是230kPa并且后轮胎Rr的轮胎内压是220kPa，前轮胎Fr的轮胎负荷荷重是800kgf并且后轮胎Rr的轮胎负荷荷重是540kgf（前部有两名乘客）。

通过专业驾驶员以如下条件在测试路段上以各种方式行驶时的感觉对干燥路面上的操纵稳定性进行评估：前轮胎Fr的轮胎内压是230kPa并且后轮胎Rr的轮胎内压是220kPa，前轮胎Fr的轮胎负荷荷重是800kgf并且后轮胎Rr的轮胎负荷荷重是540kgf（前部有两名乘客）。

通过专业驾驶员以如下条件在积雪量（压雪状态）为5cm至10cm的测试路段上以各种方式行驶时的感觉对雪路面上的雪上性能进行评估：前轮胎Fr的轮胎内压是230kPa并且后轮胎Rr的轮胎内压是220kPa，前轮胎Fr的轮胎负荷荷重是800kgf并且后轮胎Rr的轮胎负荷荷重是540kgf（前部有两名乘客）。

表2列出了评估结果。注意：在表2中，胎面部的陆部刚性的数值以及干燥路面和湿路面上的制动性能的数值两者均由比较例1设定为100的指数表示。干燥路面上的操纵稳定性的数值和雪路面上的雪上性能的数值以最大数值为10进行评估。对于所有数值，数字越大表示性能越好。

表2

表2中的结果表示，与比较例1和比较例2的轮胎相比，实施例轮胎具有同等的干燥路面上的操纵稳定性、优异的雪路面上的雪上性能和优异的湿路面上的制动性能。

产业上的可利用性

根据本发明，能够通过仅在中央陆部中设置最优的第一周向窄槽而提供在维持良好的干燥路面上的操纵稳定性的同时具有优异的雪上性能的充气轮胎。

附图标记说明

1：胎面部

2：中央主槽

3a、3b：胎面端

4a、4b：外侧主槽

5a、5b：中央陆部

6a、6b：外侧陆部

7a、7b：第一周向窄槽

8：第一周向窄槽的第一槽壁

9：第一周向窄槽的第二槽壁

10：胎面部1的胎面表面

11：第二周向窄槽

12：缺欠部

13：第一周向窄槽的槽底

14：刀槽

15：横向槽

Claims

1.一种充气轮胎，其在胎面表面上包括：一个中央主槽，所述中央主槽在花纹中央处沿着轮胎周向延伸；和一对外侧主槽，所述一对外侧主槽分别在所述中央主槽和相应的胎面端之间的位置处沿轮胎周向延伸，所述中央主槽和所述外侧主槽限定中央陆部，并且所述外侧主槽和相应的胎面端限定外侧陆部，其中

在所述中央陆部和所述外侧陆部之中，第一周向窄槽仅设置在所述中央陆部中的每一个中，所述第一周向窄槽沿着轮胎周向延伸并且具有比所述中央主槽窄的开口宽度和浅的槽深，并且所述第一周向窄槽具有在所述外侧主槽侧的、从槽底侧延伸的第一槽壁和在所述中央主槽侧的第二槽壁，使得所述胎面表面和所述第一槽壁之间的夹角大于所述胎面表面和所述第二槽壁之间的夹角，

在所述第一槽壁的开口边缘处形成从拐点倒角的缺欠部，所述缺欠部是曲率半径为1mm至10mm的R形倒角，

所述缺欠部和胎面表面之间的夹角在120°至150°的范围，所述第二槽壁和所述胎面表面之间的夹角等于或小于95°。

2.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，第二周向窄槽设置在所述外侧陆部中的每一个中，所述第二周向窄槽沿着轮胎周向延伸并且具有与所述外侧主槽相比窄的开口宽度和浅的槽深，并且所述第二周向窄槽具有在所述胎面端侧的第三槽壁和在所述中央主槽侧的第四槽壁，使得所述胎面表面与所述第三槽壁之间的夹角和所述胎面表面与所述第四槽壁之间的夹角相等。