CN1812891A - 充气轮胎 - Google Patents

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Abstract

一种充气轮胎，其允许提高在湿路面上的排水性能，并改进在干路面上的抗不均匀磨损性和操纵稳定性，其中，将至少一对纵向花纹沟(2)布置在胎面部分(1)中，并且内接地部分(3)通过布置在其与外接地部分(4)之间的最外侧纵向花纹沟(2a)分隔开。多条横向花纹沟(5)至少布置在外接地部分(4)中，以由横向花纹沟(5)将外接地部分(4)分成许多花纹块。最外侧纵向花纹沟(2a)相对于轮胎圆周方向倾斜地延伸，从而花纹沟底部(6)的宽度(w1)比开口宽度(w2)窄，并且花纹沟底部基本上延续到位于相邻的横向花纹沟(5a)和(5b)之间的横向花纹沟(5a)，花纹沟底部(6)整体上形成锯齿形状，并且最外侧纵向花纹沟(2a)在内和外花纹沟壁(7)和(8)处包括斜切部分(10)和(11)，所述斜切部分从开口端部边缘(9a)和(9b)朝花纹沟底部(6)以一定的角(θ1)和(θ2)倾斜，斜切宽度(c1)和(c2)沿周向彼此相对地逐渐增加。

Description

充气轮胎
技术领域
本发明涉及一种充气轮胎，更具体地说，涉及一种在湿路面上具有优异的排水性能和在干路面上具有抗不均匀磨损性和操纵稳定性的充气轮胎。
背景技术
已经知道，为了提高在湿路面上的排水性能，通过扩大花纹沟宽度和/或花纹沟深度增加花纹沟容积是有效的。但是，增加的花纹沟容积可使接地面积变小和/或接地部分的刚度不足，并且产生了降低在干路面上的操纵稳定性和抗不均匀磨损性的问题。相反，为了提高在干路面上的操纵稳定性和抗不均匀磨损性，通过减小花纹沟面积来增加接地面积或增加接地部分刚度是有效的，但这些方法会使花纹沟容积变小，并且产生降低在湿路面上的排水性能的问题。
为了解决上述问题，JP-A-01-204805描述了一种充气轮胎，其具有至少一对纵向主花纹沟、多条横向主花纹沟以及设有由纵向主花纹沟与横向主花纹沟限定的成锐角的角部分和成钝角的角部分的接地部分，其中，通过相对于在该位置法向从具有基本上最小的倾角的钝角角部分向具有基本上最大倾角的锐角角部分逐渐增加接地部分的侧壁的倾斜角度，从而使由锐角角部分和钝角角部分构成的花纹块刚度均匀，以便抑制不均匀磨损的产生，并且通过使花纹沟底部宽度平滑和连续来提高排水性能。但是，该轮胎被构造成使花纹沟底部沿轮胎的圆周方向延伸，并且通过该花纹沟底部的水流和通过横向花纹沟的水流往往在花纹沟的交叉处相碰撞，并且导致湍流。这样，不能获得充分的排水性能。
JP-A-03-213405披露了一种轮胎，其具有由锯齿状纵向花纹沟和从胎面端部延伸到轮胎赤道的横向花纹沟形成的定向花纹，其在通过使纵向花纹沟的花纹沟底部基本上平行于轮胎圆周方向而保持排水性能的同时，改善了其抗不均匀磨损性。但是，这种轮胎具有其中花纹沟底部沿轮胎圆周方向延伸的构造，从而使通过花纹沟底部的水流和通过横向花纹沟的水流在花纹沟的交叉处相碰撞，并且导致湍流。这样，不能获得充分的排水性能。
JP-A-02-241805描述了一种在胎肩部具有花纹块接地部分的轮胎，并且通过使花纹块接地部分的侧壁相对于轮胎赤道面的角度在步入侧和步出侧之间不同，从而提高其抗不均匀磨损性和操纵稳定性。但是，在这种轮胎中，沿轮胎的圆周方向极大地改变了沿纵向花纹沟的轮胎宽度方向的横截面，并且通过纵向花纹沟的水流倾向于导致湍流。此外，在布置在胎肩部的花纹块接地部分的侧壁中，相对于轮胎赤道面具有较大角的侧(步入侧)具有由纵向花纹沟和横向花纹沟形成的角部分的朝花纹沟底部方向减小的角度，这降低了局部刚度和抗不均匀磨损性。
发明内容
因此，本发明的一个目的在于提供一种充气轮胎，通过优化胎面花纹，使其在湿路面上具有优异的排水性能以及在干路面上具有抗不均匀磨损性和操纵稳定性。
为了实现上述目的，本发明是这样一种充气轮胎，其中，将至少一对沿轮胎圆周方向延伸的纵向花纹沟布置在胎面部分，通过布置最外侧纵向花纹沟限定内接地部分和外接地部分，所述最外侧纵向花纹沟是这些纵向花纹沟中沿轮胎宽度方向定位在最外侧的纵向花纹沟，将多条相对于轮胎圆周方向倾斜地延伸的横向花纹沟至少布置在外接地部分上，并且外接地部分由这些横向花纹沟分开并形成大量的花纹块，所述轮胎特征在于，最外侧纵向花纹沟具有两个沿轮胎圆周方向延伸的开口端部边缘，花纹沟底部的宽度比开口宽度窄，花纹沟底部相对于轮胎圆周方向倾斜地延伸，从而其其本上延续到布置在位于相邻的横向花纹沟之间的外接地部分上的横向花纹沟，花纹沟底部整体上形成锯齿形状，并且在内、外花纹沟壁的每一个上均设有斜切部分，所述斜切部分从开口端部边缘朝花纹沟底部以一定角度倾斜，并且其斜切宽度沿圆周方向在相对方向上逐渐增加。
此外，优选的是，由内斜切部分和包括轮胎圆周方向的平面形成的角从锐角侧测量处于15-80度的范围内。
另外，优选的是，由外斜切部分和包括轮胎圆周方向的表面形成的角从锐角侧测量处于15-80度的范围内。
此外，优选的是，由位于在相邻横向花纹沟之间的最外侧纵向花纹沟处的花纹沟底部的内端部边缘和包括轮胎圆周方向的表面形成的角从内接地部分侧上的锐角侧测量处于5-45度的范围内。
另外，优选的是，由位于相邻横向花纹沟之间的最外侧纵向花纹沟的花纹沟底部的外端部边缘和包括轮胎圆周方向的表面形成的角从外接地部分侧上的锐角侧测量处于5-45度的范围内。
此外，优选的是，内、外斜切部分的斜切表面具有大致呈三角形的平面。
另外，优选的是，纵向花纹沟包括其间定位有轮胎赤道面的一对最外侧纵向花纹沟，并且如此布置位于相邻横向花纹沟之间的该对最外侧纵向花纹沟的花纹沟底部和延伸到胎面端部的开口处与每个相互联通的横向花纹沟，使它们在轮胎载荷下滚动时，以从轮胎赤道侧到胎面端部侧的顺序进入接地区域内。
附图说明
图1是根据本发明的典型充气轮胎的胎面部分的基本部分的展开图；
图2(a)、(b)和(c)是分别沿图1中的线A-A、线B-B和线C-C截取的截面图；
图3是根据本发明的另一轮胎的胎面部分的基本部分的展开图；
图4是根据本发明的又一轮胎的胎面部分的基本部分的展开图；
图5是传统例子的轮胎的胎面部分的基本部分的展开图；
图6是比较实施例1的轮胎的胎面部分的基本部分的展开图；以及
图7(a)、(b)和(c)是用于解释比较实施例2的最外侧纵向花纹沟的两个花纹沟壁的形状的视图。
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具体实施方式
将参照附图对本发明的优选实施方式进行描述。图1示出了根据本发明的典型充气轮胎(以下称“轮胎”)的胎面部分的展开图的一部分，图2(a)、(b)和(c)是分别沿图1中的A-A线、B-B线和C-C线截取的截面图。
图1中所示的轮胎具有至少一对(在图1中为两对)沿轮胎圆周方向延伸并且布置在胎面部分1上的纵向花纹沟2、2a和2a′。在这些纵向花纹沟2、2a和2a′中，花纹沟2a和2a′是最外侧的纵向花纹沟，它们是位于沿轮胎宽度方向最外侧的纵向花纹沟。通过布置这些最外侧纵向花纹沟2a和2a′，限定了内接地部分3和外接地部分4。相对于轮胎圆周方向倾斜延伸的多条横向花纹沟5至少被布置在外接地部分4上，并且外接地部分4由这些横向花纹沟5分割且形成大量花纹块。
本发明的构造的一个主要特征是优化最外侧纵向花纹沟2a和2a′。具体地说，最外侧纵向花纹沟2a和2a′具有沿轮胎圆周方向延伸的两个开口端部边缘9a和9b，花纹沟底部6的宽度w1比开口宽度w2窄，花纹沟底部6相对于轮胎圆周方向倾斜延伸，从而其相邻的横向花纹沟5a和5b之间基本上延续到设置在外接地部分4处的横向花纹沟5a，花纹沟底部6整体上形成锯齿形，并且从开口端部边缘9a和9b到花纹沟底部6分别倾斜一定角度θ1和θ2的斜切部分10和11被设置在内花纹沟壁7和外花纹沟壁8的两个花纹沟壁上，沿着圆周方向所述斜切部分的斜切宽度c1和c2在相对方向上逐渐增加。
下面将对本发明如何采用上述结构连同其操作一起进行讨论。
一般说来，通过增加花纹沟宽度和/或花纹沟深度而将花纹沟容积增加的越多，越能改进在湿路面的排水性能。但是，花纹沟容积的增加不可避免地导致接地部分刚度降低，并且损害了在干路面的操纵稳定性和抗不均匀磨损性。相反，接地部分的刚度越大，越能改进在干路面的操纵稳定性和抗不均匀磨损性，但这不可避免地导致花纹沟容积降低，并且损失在湿路面的排水性能。这就是说，已经考虑到在湿路面的排水性能和在干路面的操纵稳定性和抗不均匀磨损性是需权衡的关系。
发明人已经研究了在保持接地部分刚度的同时，改进湿路面的排水性能。因此，发明人提出一种想法，即，如果将纵向花纹沟的开口端部边缘沿轮胎圆周方向布置，并且使花纹沟底部的宽度比开口的宽度窄，那么可有效地增加接地部分的容积，同时保持使排水性能的下降率较小，从而可提高接地部分的刚度。此外，发明人还提出一种想法，如果纵向花纹沟的花纹沟底部相对于轮胎圆周方向倾斜地延伸，从而使其在相邻的横向花纹沟之间基本上延续到布置在外接地部分处的横向花纹沟，并且具有作为整个花纹沟底部的锯齿形状，那么可迅速地通过纵向花纹沟的花纹沟底部将在纵向花纹沟中的水导入横向花纹沟，并且在纵向花纹沟和横向花纹沟之间的交叉部分处很少发生湍流，这提高了排水性能。另外，通过相应地设置从开口端部边缘到花纹沟底部以一定角度倾斜的斜切部分，并且在内花纹沟壁和外花纹沟壁上沿相对的周向使斜切宽度逐渐增加，可有效地增加纵向花纹沟的开口宽度，同时抑制产生导致接地部分的抗不均匀磨损性降低的具有小角度的角部分，并且可将在胎面的接地表面上存在的水迅速地带入纵向花纹沟内。此外，发明人已经发现，由于沿轮胎圆周方向的纵向花纹沟的轮胎宽度方向的横截面的变化宽度较小，防止了通过纵向花纹沟的水流变成湍流，并且进一步提高了排水性能。以这种方式已经实现了本发明。
优选的是，由内斜切部分10和包括轮胎圆周方向的平面P形成的角θ1从锐角侧测量时处于15-80度的范围内。如果θ1小于15度，内接地部分3的接地部分体积显著地减小，降低了接地部分的刚度并且操纵稳定性和抗不均匀磨损性不足。如果θ1超过80度，在最外侧纵向花纹沟2a内的花纹沟容积显著地减小，降低了排水效率并且在湿路面上的排水性能不足。
此外，优选的是，由外斜切部分11和包括轮胎圆周方向的平面P形成的角θ1从锐角侧测量时处于15-80度的范围内。如果θ2小于15度，外接地部分4的接地部分体积显著地减小，降低了接地部分的刚度，从而使操纵稳定性和抗不均匀磨损性不足。如果θ2超过80度，在最外侧纵向花纹沟2a内的花纹沟容积显著地减小，降低了排水效率，从而使在湿路面上的排水性能不足。另外，外斜切部分11抑制水流从最外侧纵向花纹沟2a通过布置在外接地部分4内的横向花纹沟5a流动。
另外，优选的是，由最外侧纵向花纹沟2a位于相邻横向花纹沟5a和5b之间的花纹沟底部12的内端部边缘15和包括轮胎圆周方向的平面P形成的角α1从锐角侧测量时处于5-45度的范围内。如果α1小于5度，在最外侧纵向花纹沟2a内的花纹沟底侧上的水流不能顺利地流入设置在外接地部分4处的横向花纹沟5a内，并且不能获得充分的排水性能。如果其超过45度，在最外侧纵向花纹沟2a内的水不能顺利地沿轮胎圆周方向流动，并且也不能获得充分的排水性能。另外，考虑到从最外侧纵向花纹沟2a的花纹沟底部6到设置在外接地部分4处的横向花纹沟5a的连续性，应当使外接地部分4的花纹块的布置间距更小，否则会降低接地部分的刚度以及损害抗不均匀磨损性和操纵稳定性。
此外，优选的是，由最外侧纵向花纹沟2a位于相邻横向花纹沟5a和5b之间的花纹沟底部12的外端部边缘16和包括轮胎圆周方向的平面P形成的角α2从外接地侧上的锐角侧测量时处于5-45度的范围内。如果α2小于5度，在最外侧纵向花纹沟2a内的花纹沟底侧上的水流不能顺利地流入设置在外接地部分4处的横向花纹沟5a内，并且不能获得充分的排水性能。如果其超过45度，在最外侧纵向花纹沟2a内的水不能顺利地沿轮胎圆周方向流动，并且也不能获得充分的排水性能。另外，考虑到从最外侧纵向花纹沟2a的花纹沟底部6到设置在外接地部分4的横向花纹沟5a的连续性，应当使外接地部分4的花纹块的布置间距更小，否则会降低接地部分的刚度以及损害抗不均匀磨损性和操纵稳定性。
另外，内、外斜切部分10、11的斜切面13和14优选地具有基本上呈三角形的平面。采用该基本上呈三角形的平面是用来防止在花纹沟底部12附近的水流被接地部分抑制并防止产生湍流。
此外，优选的是，如此布置分别位于一对最外侧纵向花纹沟2a和2a′(轮胎赤道面位于它们之间)的相邻横向花纹沟5a和5b之间、5a′和5b′之间的花纹沟底部12和12′，并且如此布置延伸到胎面端部的相互联系的开口处的所述成对横向花纹沟5a和5a′，从而使它们在滚动轮胎载荷时以从轮胎赤道侧到胎面端部侧的顺序进入接地区域。通过以这种方式将胎面花纹构造成所谓的定向花纹，可更容易地将胎面内的水排到胎面外并提高排水性能。
前面只显示出本发明优选实施方式的一个实施例，在权利要求书中可做各种变型。例如，图1示出了这样一个优选实施方式，其中由花纹沟底部12和包括轮胎圆周方向的平面P形成的角α1和α2是相同的，但如图3所示，可以使这些角α1和α2彼此不相同。此外，图1示出了这要一个优选实施方式，其中内接地部分3是由大量花纹块构成的花纹块列，而如图4所示，内接地部分3可以是基本上沿轮胎圆周方向连续延伸的肋状接地部分。
实施例
下面，以试验的方式制造根据本发明的充气轮胎并且评价其性能，下面对其进行描述。
实施例1和2的轮胎是用于客车的具有205/55R16的轮胎尺寸的子午线轮胎，它们分别具有如图1和图4所示的胎面花纹。这些轮胎具有140mm的胎面宽度，8mm的最外侧纵向花纹沟的花纹沟深度和如表1所示的规格。
为了比较，为试验而制成如下轮胎，具有与实施例1和2相同的轮胎尺寸、胎面宽度和最外侧纵向花纹沟的花纹沟深度并具有如表1所示的规格和图5所示的胎面花纹的轮胎(传统的例子)，具有如图6所示的胎面花纹的轮胎(比较实施例1)以及具有如图1所示的胎面花纹但具有分别如图7(a)-(c)所示的沿图1中线A-A、线B-B线C-C截取的截面形状的轮胎。
(试验方法)
将上述每种样品轮胎安装在由JATMA(61/2JJ)规定的标准轮圈上，以形成轮胎车轮。每个轮胎车轮固定在前轮驱动客车上，从而用于比较实施例2以及实施例1和2的横向花纹沟和最外纵向花纹沟的花纹沟底部在轮胎载荷下滚动时以从轮胎赤道侧到胎面端部的顺序进入接地区域。在220kPa的气压(相对压力)和前排座椅乘坐两个乘客相应的轮胎载荷的条件下执行下面每个试验。
1.直线行驶时的排水性能
使试验车辆在10mm水深的湿路面上直行，测量产生浮滑现象的极限速度，并根据测量值评价排水性能。评价结果如表1所示。
2.转弯时的排水性能
使试验车辆在6mm水深的湿路面上且半径为80m的转弯处行使，测量产生打滑现象的极限横向力G，并根据测量值评价排水性能。评价结果如表1所示。
3.在干路面上的操纵稳定性
使试验车辆以用于在干路面的环形路线上运动驾驶的各种行驶模式行驶，并由专业驾驶员作感觉评价。评价结果如表1所示。
4.在干路面上的抗不均匀磨损性
在使试验车辆在预定路线上行驶一定距离后，测量在相同固定位置处轮胎的沿轮胎旋转方向的相邻接地部分之间的高度差，并根据该测量值评价抗不均匀磨损性。评价结果如表1所示。
表1中的评价结果显示的所有数值是由以传统例子为100的指标比值表示的全部性能，并且数值越大，性能越好。
[表1]
  传统例子   比较实施例1   比较实施例2   实施例1   实施例2
  最外侧纵向花纹沟的花纹沟底部宽度W1   13.4mm   4.0mm   4.8mm   4.8mm   1.0-8.2mm
  最外侧纵向花纹沟的开口宽度w2   13.4mm   13.4mm   13.4mm   13.4mm   13.4mm
  斜切部分的倾角θ1   -   25deg   0-56deg   45deg   58deg
  斜切部分的倾角θ2   -   25deg   0-56deg   45deg   23deg
  花纹沟底部的倾角α1   0deg   0deg   10deg   10deg   15deg
  花纹沟底部的倾角α2   0deg   0deg   10deg   10deg   5deg
  直行时的排水性能   100   95   108   115   110
  转弯时的排水性能   100   95   105   110   115
  在干路面上的操纵稳定性   100   110   105   110   115
  在干路面上的抗不均匀磨损性   100   100   105   110   110
根据表1所示的评价结果，表明实施例1和2的轮胎比传统例子和比较实施例1和2的轮胎在排水性能、操纵稳定性和抗不均匀磨损性方面都更优异。
工业实用性
通过本发明，能够提供一种具有优异的湿路面排水性能以及干路面上的抗不均匀磨损性和操纵稳定性的充气轮胎。

Claims (7)

1.一种充气轮胎，其中将至少一对沿轮胎圆周方向延伸的纵向花纹沟布置在胎面部分处，通过布置最外侧纵向花纹沟限定内接地部分和外接地部分，所述最外侧纵向花纹沟是这些纵向花纹沟中位于沿轮胎宽度方向最外侧的纵向花纹沟，将多条相对于轮胎圆周方向倾斜地延伸的横向花纹沟至少布置在外接地部分上，并且外接地部分由这些横向花纹沟分割并形成大量花纹块，所述轮胎的特征在于，所述最外侧纵向花纹沟具有两个沿轮胎圆周方向延伸的开口端部边缘，并且花纹沟底部的宽度比开口宽度窄，花纹沟底部相对于轮胎圆周方向倾斜地延伸，从而其其本上延续到设置在位于相邻的横向花纹沟之间的外接地部分上的横向花纹沟，花纹沟底部整体上形成锯齿形状，并且在内和外花纹沟壁的花纹沟壁上分别设有斜切部分，所述斜切部分从开口端部边缘朝花纹沟底部以一定角度倾斜，并且其斜切宽度沿圆周方向在相对方向上逐渐增加。
2.如权利要求1所述的充气轮胎，其特征为，由内斜切部分和包括轮胎圆周方向的平面形成的角从锐角侧测量时处于15-80度的范围内。
3.如权利要求1或2所述的充气轮胎，其特征为，由外斜切部分和包括轮胎圆周方向的表面形成的角从锐角侧测量时处于15-80度的范围内。
4.如权利要求1-3中任一项所述的充气轮胎，其特征为，由位于最外侧纵向花纹沟的在相邻横向花纹沟之间的花纹沟底部的内端部边缘和包括轮胎圆周方向的表面形成的角从内接地部分侧的锐角侧测量时位于5-45度的范围内。
5.如权利要求1-4中任一项所述的充气轮胎，其特征为，由位于在最外侧纵向花纹沟的相邻横向花纹沟之间的花纹沟底部的外端部边缘和包括轮胎圆周方向的表面形成的角从外接地部分侧的锐角侧测量位于5-45度的范围内。
6.如权利要求1-5中任一项所述的充气轮胎，其特征为，内和外斜切部分的斜切表面具有呈倒三角形的平面。
7.如权利要求1-6中任一项所述的充气轮胎，其特征为，所述纵向花纹沟包括其间定位有轮胎赤道面的一对最外侧纵向花纹沟，并且如此布置所述成对最外侧纵向花纹沟的位于相邻横向花纹沟之间的花纹沟底部，并且如此布置延伸到胎面端部处的与它们中的每一个相联通的开口处的横向花纹沟，从而使它们在轮胎载荷下滚动时，以从轮胎赤道侧到胎面端部侧的顺序进入接地区域内。
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