CN103879236A - 充气轮胎 - Google Patents

Abstract

充气轮胎具有分别位于朝向车身中心和离开车身中心的内侧轮胎胎面边缘和外侧轮胎胎面边缘。轮胎胎面通过周向连续延伸主沟槽而被划分为中心着地部、一对中间着地部、以及一对胎肩着地部。在轮胎子午截面中，中心着地部的胎面中心轮廓和各中间着地部的胎面中间部从虚拟胎面轮廓径向向外凸状突出，所述虚拟胎面轮廓被定义为平滑地经由中心着地部和中间着地部的胎面的轴向端点。中心轮廓的顶点和中间轮廓的顶点向着外侧轮胎胎面边缘偏离中心。

Description

充气轮胎

技术领域

本发明涉及一种充气轮胎；更具体地讲，涉及一种胎面轮廓，其用于以具有负外倾角（negative camber）地安装在车辆上的充气轮胎，能够改进轮胎的抗滑水性（aquaplaneresistance）和耐不均匀磨损性。

背景技术

迄今为止，为了改进充气轮胎的转向稳定性和耐不均匀磨损性，轮胎的胎面具有这样的轮廓：在轮胎的子午截面中，曲率半径从轮胎赤道向胎面边缘逐渐减小。

因此，在轮胎胎面中形成的胎面着地部（地面接触部分或组件）的曲率半径从轮胎赤道向轴向外侧逐渐减小。

然而，在该轮胎中，当与轴向边缘区域比较时，各着地部的地面压力在其轴向中心区域变小。因此，存在于着地部的轴向中心区域和路面之间的水难以去除。

日本专利申请公开No.2005-319890公开了一种充气轮胎，其中，位于轮胎赤道的中心着地部的胎面的轮廓（profile）从虚拟轮廓（virtual profile）径向向外凸状突出，并且最大突出点位于着地部的轴向中心，所述虚拟轮廓通过平滑地连接除中心着地部之外的着地部的轴向端点而被限定（虚拟轮廓相当于上述常规轮廓）。

在该情况下，在轴向中心区域中，中心着地部的地面压力增加，甚至能够均匀沿轴向方向的中心着地部的地面压力。

近年来，另一方面存在这样的趋势：为了改进高速稳定性，将充气轮胎以具有负外倾角的方式安装乘用车上。

图6显示具有五个直肋（straight ribs）的采用上述现有技术胎面轮廓的充气轮胎的地面接触压分布，所述充气轮胎以具有负外倾角地安装。在图中，中间色（halftone）越深，地面压力越大。

如图6所示，即使在上述充气轮胎中，各着地部的地面压力变得内侧比外侧高，因此，不能改进排水性和耐不均匀磨损性。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种充气轮胎，其中，当轮胎以具有负外倾角地安装在车辆上时，沿轮胎轴向方向，各着地部的地面压力变得均匀，并且显著改进了排水性特别是抗滑水性（aquaplane resistance）以及耐不均匀磨损性。

根据本发明，充气轮胎包含胎面部、一对胎圈部以及一对在胎面部和胎圈部之间延伸的胎侧壁部，

所述胎面部具有分别规定为位于朝向车身中心和远离车身中心的内侧轮胎胎面边缘和外侧轮胎胎面边缘，并且通过周向连续延伸主沟槽而将所述胎面部划分为：中心着地部、一对中间着地部、以及一对肩部着地部，其中，

在常规充气无负载轮胎的子午截面中，

中心轮廓（其是中心着地部的胎面轮廓）、以及中间轮廓（其是各中间着地部的胎面轮廓）从虚拟胎面轮廓径向向外凸状突出，其中，虚拟胎面轮廓被定义为平滑地经过中心着地部的两个胎面轴向端点以及各中间着地部的两个胎面轴向端点，

中心轮廓的顶点是距离虚拟胎面轮廓最远的最突出的点，位于中心着地部的轴向中心的外侧胎面边缘侧上，并且

中间轮廓的顶点是距离虚拟胎面轮廓最远的最突出的点，位于其所对应的中间着地部的轴向中心的外侧胎面边缘侧上。

优选，中心着地部的中心轮廓的顶点和轴向中心之间的轴向距离La是中心着地部轴向宽度的0.10～0.30倍，并且

中间着地部的中间轮廓的顶点和轴向中心之间的轴向距离Lb是中间着地部轴向宽度的0.10～0.30倍。

优选，中心轮廓顶点距离虚拟胎面轮廓的突出高度大于中间轮廓顶点距离虚拟胎面轮廓的突出高度，并且

各突出高度在0.1～1.5mm的范围内。

因为中心轮廓和中间轮廓从虚拟胎面轮廓径向向外突出，沿轮胎轴向方向，各中心着地部和中间着地部的地面压力变得均匀，并能够改进排水性和耐不均匀磨损性。

由于各中心轮廓和中间轮廓的顶点从轴向中心向外侧轮胎胎面边缘移位，当轮胎以具有负外倾角地安装在车辆上时，沿轮胎轴向方向，各中心着地部和中间着地部的地面压力变均匀。因此，根据本发明的充气轮胎能够改进排水性和耐不均匀磨损性。

上述内侧轮胎胎面边缘和外层轮胎胎面边缘是在常规充气负载条件下轮胎（外倾角=0）的地面接触部（contacting patch）的轴向最外侧边缘。

胎面宽度是在轮胎的常规充气未负载条件下测定的内侧轮胎胎面边缘和外侧轮胎胎面边缘之间的轴向距离。

常规充气未负载条件是指轮胎安装在标准轮辋上并且充气至标准气压，但是没有负载轮胎负荷。

常规充气负载条件是指轮胎安装在标准轮辋上并且充气至标准气压，且负载了标准轮胎负荷。

标准轮辋是通过标准化组织官方认可或推荐的用于轮胎的轮辋，所述标准化组织即在轮胎制造、售卖、或使用的地区中有效的标准化组织JATMA（日本及亚洲）、T&RA（北美洲）、ETRTO（欧洲）、TRAA（澳大利亚）、STRO（斯堪的纳维亚）、ALAPA（拉丁美洲）、ITTAC（印度）等。

标准压力和标准轮胎负荷是在空气-压力/最大-负荷表或相似列表中由同一组织规定的用于轮胎的最大气压和最大轮胎负荷。例如，标准轮辋是指JATMA中指定的“标准轮辋”、ETRTO中的“测量轮辋”、TRA中的“设计轮辋（Design Rim）”等。标准压力是指JATMA中的“最大气压”、ETRTO中的“充气压力”、TRA中“各冷胎充气气压层处轮胎负荷限制”表中给出的最大压力等。标准负荷是指JATMA中的“最大负荷”、ETRTO中的“负荷能力”、TRA中上述表中给出的最大值等。然而，在乘用车轮胎的情况下，标准轮胎负荷统一定义为最大轮胎负荷的88%。

在包括说明书和权利要求的本申请中，除非另有说明，否则标准轮胎的各尺寸、位置等是指在轮胎的常规充气未负荷条件下的那些尺寸、位置等。

为了参照沿轮胎轴向方向的相对位置，术语“外侧”和“内侧”分别被用于向着外侧胎面边缘和内侧胎面边缘。

为了参照沿轮胎轴向方向的相对位置，术语“轴向内侧（axially inner）”、“轴向向内（axially inward）”等被用于向着轮胎赤道，并且

术语“轴向外侧”、“轴向向外”等被用于向着轮胎胎面边缘。

除非另有说明，否则术语沟槽的“宽度”是指在沟槽最高处垂直于沟槽横向中心线所测定的尺寸。

附图说明

图1是作为本发明一个具体实施方式的充气轮胎的胎面部的子午横断面图。

图2显示充气轮胎的胎面轮廓。

图3是用于说明如何定义虚拟胎面轮廓的图。

图4显示图2的中心着地部的轮廓。

图5显示图2的中间着地部的轮廓。

图6显示现有技术轮胎的地面接触部的地面压力的分布。

具体实施方式

现在结合附图对本发明的实施方式进行具体地说明。

根据本发明，充气轮胎的安装方向是指定的。换言之，其指定为侧壁部或胎面边缘被置于远离车身中心，例如，通过在胎侧壁部中标记指征例如“外侧”。

本发明适用于乘用车轮胎。

图1显示在常规充气未负荷条件下作为本发明具体实施方式的充气轮胎的胎面部2。

胎面部2上设有沿周向连续延伸的主沟槽，所述主沟槽包括位于轮胎赤道C的每一侧的轴向内侧胎冠主沟槽3A和轴向外侧胎肩主沟槽3B。

因此，胎面部2被划分为：

在胎冠主沟槽3A之间的中心着地部4、

在胎冠主沟槽3A和胎肩主沟槽3B之间的一对中间着地部5、以及

在胎肩主沟槽3B和轮胎胎面边缘Te之间的一对胎肩着地部6。

各着地部4、5和6可以被配置作为：

通过轴向沟槽（未显示）分隔的一排区块（blocks）或者

完全或基本上连续的肋，其可以拥有未延伸穿过着地部任一宽度的沟槽和/或非常窄宽度的沟槽例如小口（sips）和切口（cuts）。

因此，胎面花纹不限制为肋状图案。可采用块状图案、肋-块图案等。

此外，胎面花纹不限制为轴对称图案。可采用点对称图案、不对称图案等。此外，如果需要，可采用非定向图案（undirectional pattern）或双向图案（bidirectional pattern）。

在该实施方式中，为了促进排水性以及维持各着地部4-6的周向刚性、由此改进耐不均匀磨损性，各主沟槽3A和3B是平行于轮胎圆周方向的直沟槽。

除了该直沟槽，如需要，可以使用非线性沟槽例如波状沟槽和锯齿状沟槽。

主沟槽3A和3B可以设置在相对于轮胎赤道C的对称位置。

为了以良好平衡方式实现各着地部4-6的排水性以及刚性，主沟槽3A和3B的宽度W1优选为不低于轮胎胎面宽度TW的2%、更优选不低于3%，但是不超过轮胎胎面宽度TW的8%、更优选不超过7%。

主沟槽3A和3B的深度D1优选不低于5.0mm，更优选不低于6.0mm，但不超过12.5mm、更优选不超过10.0mm。

为了保证各着地部4-6的轴向刚性，从轮胎赤道C到中心主沟槽3A的沟槽中心线G1的轴向距离L1优选设定为轮胎胎面宽度TW的4%～12%，从轮胎赤道C到中心主沟槽3B的沟槽中心线G2的轴向距离L2优选设定为轮胎胎面宽度TW的25%～35%。

中间着地部5是内侧中间着地部5A和外侧中间着地部5B。

如图2所示，限定经过如下部位的平滑虚拟胎面轮廓Pt：

中心着地部4的胎面的两个轴向端点4a和4b、

内侧中间着地部5A的胎面的两个轴向端点5a和5b、以及

外侧中间着地部5B的胎面的两个轴向端点5d和5e。

基于各自经过着地部4、5A和5B的上述端点4a-5e中三个端点的圆弧，定义虚拟胎面轮廓Pt，所述三个端点是轴向相邻的。具体地说，如图2所示，圆弧是：

经过三个端点5a、5b和4a的第一圆弧7、

经过三个端点5b、4a和4b的第二圆弧8、

经过三个端点4a、4b和5d的第三圆弧、以及

经过三个端点4b、5d和5e的第四圆弧。

虚拟胎面轮廓Pt被限定如下：

在端点5a和5b之间的虚拟胎面轮廓Pt的部分P1被第一圆弧限定；

在端点5b和4a之间的虚拟胎面轮廓Pt的部分P2被在皆经过所涉及的两个端点的第一圆弧7和第二圆弧8之间的中心线7c限定（参见图3）；

在端点4a和4b之间的虚拟胎面轮廓Pt的部分P3被在皆经过所涉及的两个端点的第二圆弧和第三圆弧之间的中心线限定；

在端点4b和5d之间的虚拟胎面轮廓Pt的部分P4被在皆经过所涉及的两个端点的第三圆弧和第四圆弧之间的中心线限定；

在端点5d和5e之间的虚拟胎面轮廓Pt的部分P5被第四圆弧限定。

如图2所示，中心轮廓Pc和中间轮廓Pm从虚拟胎面轮廓Pt径向向外凸状突出。

此处，中心轮廓Pc是中心着地部4的胎面的轮廓。中间轮廓Pm是各中间着地部5的胎面的轮廓。

因此，各中心着地部4和中间着地部5的地面压力在其轴向中间区域增加，并且使地面压力沿轴向方向均匀化。因此，能够改进排水性和耐不均匀磨损性。

中心轮廓Pc的顶点4t是距离虚拟胎面轮廓Pt最远的最突出的点，位于中心着地部4的轴向中心4c的外侧胎面边缘侧上。

中间轮廓Pm的顶点5t是距离虚拟胎面轮廓Pt最远的最突出的点，位于中间着地部5的轴向中心5c的外侧胎面边缘侧上。

因此，各中心着地部4和中间着地部5的地面压力在外侧轮胎胎面边缘侧增加。

因此，当轮胎以具有负外倾角地安装在车轮上（这在内侧轮胎胎面边缘侧上相对增加地面压力）时，地面压力沿轴向方向变得不均匀。因此，能够改进排水性和耐不均匀磨损性。

如图4所示，中心轮廓Pc的顶点4t和中心着地部4的轴向中心4c之间的轴向距离La优选设定为不低于中心着地部4的轴向宽度Lc的0.10倍、更优选不低于0.15倍，但是不超过中心着地部4的轴向宽度Lc的0.30倍、更优选不超过0.25倍。

如果低于0.10倍，那么变得难以减少中心着地部4在内侧轮胎胎面边缘侧上的地面压力。如果大于0.30倍，那么存在中心着地部4的地面压力在外侧轮胎胎面边缘侧变高的可能性。不论哪种情况，都变得难以改进不均匀磨损性和排水性。

出于相似的原因，如图5所示，中间轮廓Pm的顶点5t和中间着地部5的轴向中心5c之间的轴向距离Lb优选设定为不低于中间着地部5的轴向宽度Lm的0.10倍、更优选不低于0.15倍，但是不超过中间着地部5的轴向宽度Lm的0.30倍、更优选不超过0.25倍。

如图4所示，作为中心轮廓Pc的顶点4t距离虚拟胎面轮廓Pt的突出高度的中心顶点H1优选设置为不低于0.1mm、更优选不低于0.2mm，但是不大于1.5mm、更优选不大于1.0mm。

如果低于0.1mm，则在靠近顶点4t处不能增加地面压力。如果大于1.5mm，则地面压力在靠近顶点4t处过度增加，并且沿轴向方向，中心着地部4的地面压力不能均匀化。

出于相似的原因，如图5所示，作为中间轮廓Pm的顶点5t距离虚拟胎面轮廓Pt的突出高度的中间顶点高度H2优选设置为不低于0.1mm、更优选不低于0.2mm，但是不大于1.5mm、更优选不大于1.0mm。

中心顶点高度H1优选大于中间顶点高度H2。

在转弯期间，中间着地部5的地面压力变得比中心着地部4大。因此，通过使得中心顶点高度H1大于中间顶点高度H2，在转弯期间，在中心着地部4和中间着地部5之间，地面压力变得更均匀。然而，如果中心顶点高度H1变得比中间顶点高度H2过度大，那么，在直线行驶期间，中心着地部4的地面压力在其轴向中心区域上变得过度增加。

因此，中心顶点高度H1和中间顶点高度H2之间的差值（H1-H2）优选设定为不低于0.05mm、但不超过0.3mm。

如图5所示，作为内侧中间着地部5A的轮廓Pm1的顶点5t1距离虚拟胎面轮廓Pt的突出高度的中间顶点高度H2a优选小于作为外侧中间着地部5B的轮廓Pm2的顶点5t2距离虚拟胎面轮廓Pt的突出高度的中间顶点高度H2b。

借助于负外倾角，外侧中间着地部5B的地面压力变得小于内侧中间着地部5A的地面压力。因此，通过使得内侧中间着地部5A的中间顶点高度H2a小于外侧中间着地部5B的中间顶点高度H2b，在内侧中间着地部5A和外侧中间着地部5B之间，地面压力变得更均匀。

如果内侧中间着地部5A的中间顶点高度H2a变得过度小于外侧中间着地部5B的中间顶点高度H2b，那么外侧中间着地部5B的地面压力变得过度大于内侧中间着地部5A的地面压力。

因此，内侧中间着地部5A的中间顶点高度H2a和外侧中着地部5B的中间顶点高度H2b之间的差值（H2b-H2a）优选不低于0.05mm、但不超过0.3mm。

在如图1所示的上述实施方式中，胎肩着地部6未设有顶点。但是，也能够将胎肩着地部6构造成具有与中心着地部4和中间着地部5A和5B相似的轮廓。

具体地说，胎肩轮廓是各胎肩着地部6的胎面轮廓，从经由如下部位的虚拟胎面轮廓径向向外凸状突出：

中心着地部4的胎面的端点4a和4b、

内侧中间着地部5A的胎面的端点5a和5b、

外侧中间着地部5B的胎面的端点5d和5e、以及

各胎肩着地部6的胎面的两个轴向端点（其中一个是Te）。

并且，胎肩轮廓的顶点是距离虚拟胎面轮廓最远的最突出的点，位于胎肩着地部6的轴向中心的外侧胎面边缘侧上。因此，胎肩着地部6的地面压力沿轴向方向变得均匀。

对比试验

基于如图1所示轮廓，制备尺寸225/55R17的充气轮胎（轮辋尺寸：17×7JJ，胎面宽度TW=180mm），并对于排水性和耐不均匀磨损性进行试验。

轮廓的规格如表1所示。

<排水性（抗滑水性）试验>

试验轮胎被安装在3500CC后轮驱动汽车的所有车轮上。（外倾角：-1.5°，轮胎压力：230kPa）

试验轮胎在局部设置有10mm深20m长水池的沥青路上沿100米半径圆圈行驶，并且，在前轮处测定在水池中行驶期间的横向加速度（横向G），逐渐增加速度进入水池，从而获得50～80km/h速度范围内的平均值。

基于比较例轮胎比较例1的指数为100，通过指数将结果表示在表1中，其中，指数越大越好。

<耐不均匀磨损性试验>

试验轮胎在干燥沥青路上行驶8000km。

然后，于8个周向不同测定位，在中心着地部的轴向端点置测定磨损量。

基于比较例轮胎比较例1的指数为100，通过指数将平均磨损量表示在表1中，其中，指数越大越好。

由试验结果可以确认，根据本发明能够有效地改进排水性和耐不均匀磨损性。

表1

*1:内侧中间着地部的中间顶点高度

Claims (3)

1.一种充气轮胎，其包含：

胎面部、

一对胎圈部、以及

一对在胎面部和胎圈部之间延伸的胎侧壁部，

所述胎面部具有规定为分别位于朝向车身中心和远离车身中心的内侧轮胎胎面边缘和外侧轮胎胎面边缘，所述胎面部被周向连续延伸的主沟槽划分为：中心着地部、一对中间着地部、以及一对肩部着地部，其中，

在常规充气无负载轮胎的子午截面中，

中心轮廓和中间轮廓从虚拟胎面轮廓沿径向向外凸状突出，其中，所述虚拟胎面轮廓被定义为平滑地经过中心着地部的两个胎面轴向端点以及各中间着地部的两个胎面轴向端点，

所述中心轮廓是中心着地部的胎面轮廓，所述中间轮廓是各中间着地部的胎面轮廓，

所述中心轮廓的顶点是距离虚拟胎面轮廓最远的最突出的点，位于中心着地部的轴向中心的外侧胎面边缘侧上，并且

所述中间轮廓的顶点是距离虚拟胎面轮廓最远的最突出的点，位于其所对应的中间着地部的轴向中心的外侧胎面边缘侧上。

2.如权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，

所述中心着地部的中心轮廓的顶点和轴向中心之间的轴向距离La是所述中心着地部轴向宽度的0.10～0.30倍，并且

所述中间着地部的中间轮廓的顶点和轴向中心之间的轴向距离Lb是所述中间着地部轴向宽度的0.10～0.30倍。

3.如权利要求1或2所述的充气轮胎，其特征在于，

所述中心轮廓顶点距离所述虚拟胎面轮廓的突出高度大于所述中间轮廓顶点距离所述虚拟胎面轮廓的突出高度，并且每个所述突出高度为0.1～1.5mm。

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