充气轮胎的制作方法
专利名称：充气轮胎的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种充气轮胎，其在保持转向稳定性的同时能够提高湿路面性能和噪音性能。
背景技术：
客车或类似车辆所使用的充气轮胎在其胎面表面形成有胎面花纹，其上形成有沿轮胎圆周切向连续延伸的一个或数个圆周向凹槽。排水效率的提高主要通过把圆周向凹槽的凹槽容量设置得较大来完成。通过这种方式有可能提高湿路面性能，因此可以将发生轮胎打滑或类似情况的速度提高到较大的速度范围内。
但是，简单的把圆周向凹槽的凹槽容量设置得较大会使花纹刚度降低，这会导致转向稳定性下降。当在干燥路面上行驶时，圆周向凹槽会产生空气柱共鸣，导致车内噪音和车外噪音提高的缺点。对于这种方式，湿路面性能和轮胎噪音以及转向稳定性之间产生了矛盾，因而强烈需要出现在这两方面都能获得改善的轮胎。
据此本发明致力于提供一种充气轮胎，它能在其结构基础上防止花纹刚度的下降和空气柱共鸣的发生，并能防止转向稳定性变差，在其结构中，在胎面表面上具有凹槽宽度和位置均受限制的环形宽凹槽，以及在宽凹槽的两侧形成有沿轮胎圆周切面连续延伸且不含任何刀槽、狭槽或其它槽口的肋。
发明内容
为达到上述目的，本发明的轮胎是一种在其胎面表面上形成有沿轮胎圆周切向连续延伸的圆周向凹槽的充气轮胎，其中圆周向凹槽包括宽凹槽，其凹槽宽度占到胎面接地宽度的4～20％，其凹槽中线沿轮胎轴向离开轮胎中纬线的距离占到轮胎接地宽度的5～30％，其中在轮胎中纬线一侧的内肋和在胎面接地端一侧的外肋分别形成于宽凹槽的两侧，其沿轮胎圆周切向连续延伸且不含任何刀槽、狭槽或其他槽口，且由圆周向凹槽的凹槽宽度相加得到的凹槽宽度总长占到胎面接地宽度的15～35％。
须注意的是，当轮胎被安装上车时，宽凹槽优选位于轮胎中纬线的外侧。进一步优选的是，外肋和内肋的肋宽占胎面接地宽度的2～6％。特别优选的是，外肋的肋宽比内肋的肋宽大。
对于宽凹槽，位于胎面接地端一侧的凹槽壁与胎面表面的法线所成的倾角θ1可以比位于轮胎中纬线一侧的凹槽壁与法线所成的倾角θ2大。外肋可以形成于宽凹槽和窄凹槽之间，并在宽凹槽和胎面接地端之间延伸。特别优选在窄凹槽和胎面接地端之间的间隔处形成凹槽宽度为3～7mm的横向凹槽。
当轮胎被安装上车，在位于轮胎中纬线外侧位置上的轮胎外侧部上，形成有作为环形连续部的内扶壁区域，其向外距离轮胎中纬线为胎面接地宽度的55％，向内距离轮胎中纬线为胎面接地宽度的65％，其不含凹槽或槽口，且与轮胎圆周切向成倾斜状延伸。这有助于减少空气阻力。
胎面表面优选形成相对轮胎中纬线不对称的不对称花纹，其中宽凹槽的凹槽宽度在圆周向凹槽中是最大的。
图1是本发明一个实施方式的胎面分解图；图2是图1中沿X-X的截面放大图；图3是本实施方式的轮胎在正常状态下的截面图；图4(A)和图4(B)是比较例的轮胎花纹的部分平面图。
具体实施例方式
下面基于附图对本发明的一个实施方式加以说明。
在本实施方式所列举的例子中，本发明充气轮胎的胎面2上，在轮胎中纬线C的左右两边形成的是不对称花纹，其往车辆上的装配方向是固定的。更具体讲，本实施方式所列举的例子中，轮胎往车辆上安装的方向是，轮胎中纬线C左边的胎面表面2朝车外，而轮胎中纬线C右边的胎面表面2则朝车内方向。
胎面表面2上形成有数个沿轮胎圆周切向连续延伸的圆周向凹槽3。在实施例中，圆周向凹槽3包括，沿轮胎中纬线C延伸的中心凹槽4，在中心凹槽4两边形成的宽凹槽5，以及凹槽宽度很小的窄凹槽6。在本实施方式所列举的例子中，所有的圆周向凹槽3是直线凹槽，沿圆周切向线性延伸。与曲折凹槽相比，这样的直线凹槽具有较高的排水性能，因此有可能用小凹槽宽度获得高排水效果。
中心凹槽4的凹槽宽度GW1约为胎面接地宽度TW的2～7％，进一步优选约为3～5％。优选的凹槽深度为6.0～9.0mm，进一步优选6.5～8.5mm。具有这种凹槽宽度和凹槽深度的中心凹槽4在接地压力较高的情况下能改善轮胎中纬线周边的排水效率。
须注意的是，各个部分的规格，如凹槽宽度和凹槽深度，除非特别注明，都是指讲轮胎安装在普通轮圈上并施以一样的普通内压的普通情况下测得的。如图1和图2所示的凹槽宽度是测量与凹槽中心线成直角的凹槽边缘之间的距离获得的。术语“普通轮圈”是指具有在包括轮胎所依据的标准系统内为每个轮胎所制定的标准的轮圈，具体包括根据JATMA的标准轮圈，根据TRA的“设计轮圈”以及根据ETRTO的“测量轮圈”。术语“普通内压”是指对每个轮胎按标准所定义的气压，具体包括根据JATMA的最大气压，根据TRA的“常温充气压力下的轮胎荷载限度”表所列的最大值，以及根据ETRTO的“充气压力”，其中，对客车轮胎此值定义为180kPa。
术语“胎面接地宽度”是指轮胎受到普通载荷的普通状态下，轮胎轴向方向上胎面接地表面两端之间的距离。术语“普通载荷”是指对每个轮胎按标准所定义的载荷，具体包括根据JATMA的最大荷载能力，根据TRA的“各种常温充气压力下的轮胎荷载限度”表所列的最大值，以及根据ETRTO的“荷载能力”，这其中，载荷定义为上述客车用轮胎载荷的88％。
在本实施方式中，宽凹槽5包括位于轮胎中纬线C外侧的外宽凹槽5a和位于轮胎中纬线C内侧的内宽凹槽5b。在本实施方式中，外宽凹槽5a和内宽凹槽5b的凹槽宽度GW2和GW3都非常大，占胎面接地宽度TW的4～20％。由于宽凹槽5a、5b的凹槽容积较大，有可能表现出优异的排水效果和较高的湿路面性能。虽然宽凹槽5的凹槽深度GD2未有特别限制，但优选设定为6.0～9.0mm，进一步优选为6.5～8.5mm。
这里，如果凹槽宽度GW2和GW3中任一个小于胎面接地面积TW的4％，将不能保证足够的凹槽容积。另一方面，如果该值超过20％，胎面表面2的花纹刚度会显著恶化。因此凹槽宽度GW2和GW3优选占胎面接地宽度TW的6～15％，进一步优选占8～12％。须注意的是，在本实施方式所列举的特别优选模式中，外宽凹槽5a的凹槽宽度GW2是最大的。以这种形式，车辆在转弯时，接地压力较高的车辆外侧部表现出有效的排水性能，且转弯时发生打滑的速度也可以提高到一个较高速度范围。
宽凹槽5中的外宽凹槽5a优选设置成，其凹槽中心线CL沿轮胎轴向离开轮胎中纬线C的距离A优选为胎面接地宽度TW的5～30％，进一步优选为10～27％，更进一步优选为15～25％。本发明人经过各种实验后发现，如果距离A小于胎面接地宽度TW的5％且存在中间凹槽4时，在凹槽之间会形成刚度较小的接地部分，从而导致花纹刚度下降。另一方面，如果距离A超过了胎面接地宽度TW的30％，宽凹槽5会靠近胎面接地端一侧，而这里在转弯时承受着很大的接地压力。因此，转弯时很难保持刚度，从而破坏了转向稳定性。在本实施方式中，内宽凹槽5b和外宽凹槽5a基本上以轮胎中纬线C为中心处在对称的位置。以这种形式，车辆内侧的排水性能同样得到改善。但是，本发明并不局限于这种形式。
在本实施方式中，外宽凹槽5a具有最大的凹槽宽度，且不含任何刀槽、狭槽、横向凹槽或其它槽口，在该外宽凹槽5a的两侧形成有朝轮胎中纬线一侧的内肋7和朝胎面接地一侧的外肋8，并沿轮胎圆周切向连续延伸。本发明人经过各种实验后发现，如图4(A)所示，宽凹槽5两边具有被横向凹槽a分隔的块b，在行驶过程中，由于反复与路面接触，块b会发生振动并与路面脱离。块b的这种振动使得经过宽凹槽5的空气发生振动，从而加速了宽凹槽5内的空气柱共鸣。此外，还如图4(B)所示在宽凹槽5两边形成有沿轮胎圆周切向连续延伸的肋e的例子中，尽管提供有狭槽c或刀槽d，使其一定程度上比图4(A)中的形式高级了一些，但仍会导致噪音性能变差。
与此形成对比，本发明在外宽凹槽5a的两侧设置有内肋7和外肋8，外宽凹槽5a具有高刚度且不含任何可能因其变形或振动的刀槽或狭槽。以这种形式，肋7和肋8在行驶时的振动可得到有效抑制，还减少了给外宽凹槽5a内部空气施以力的振动。因此，本发明的充气轮胎能够降低空气柱共鸣，同时，通过确保外宽凹槽5a具有较大的凹槽容积以使通过的噪音维持在较低水平，达到改善湿路面性能的目的。
在本实施方式优选的例子中，沿轮胎圆周切向线性连续延伸的内肋7和外肋8分别具有一定的肋宽Li和Lo(如图2所示)。但是肋宽Li和Lo并不受特别限制，其优选为胎面接地宽度TW的2～6％，进一步优选为4～6％。如果肋宽Li、Lo小于胎面接地宽度TW的2％，肋的刚度会变差，在行驶状态下对肋的振动的抑制效果有所下降。另一方面，当此值超过6％，肋的刚度会因为没有刀槽或类似物而变得很大，因此破坏了包覆效果或驾驶舒适性。低频噪音性能也遭受负面影响。
特别优选的是，外肋8的肋宽Lo大于内肋7的肋宽Li。在本实施例中，由于肋宽Lo较大的外肋8处于车辆转弯时所受接地压力变大的部分，从而可以有效阻止抗磨性以及转弯时对地附着力的降低。特别优选的是，内肋7与外肋8的肋宽比(Lo/Li)为1.05～1.40，进一步优选为1.10～1.30。还需注意的是，肋7和肋8的肋宽可根据窄凹槽6a、6b1等做出变动。
如图2所示，外宽凹槽5a包括位于胎面接地端一侧的凹槽壁10和位于轮胎中纬线一侧的凹槽壁11，其中每个凹槽壁以使凹槽宽度朝胎面表面2扩大的方向倾斜。在本实施方式中，胎面接地端一侧的凹槽壁10的倾斜角θ1特别设置得比轮胎中纬线一侧的凹槽壁11的倾斜角θ2大。凹槽壁的这种倾斜方式相对提高了外肋8的刚度，外助8比内肋7在转弯时承受着更多的接地压力。因此这种方式有助于提高转向稳定性，同时有助于改善外肋8一侧的抗磨性能。倾斜角θ1、θ2是指与经过凹槽壁上边缘的胎面表面2的法线N所成的角，在本实施方式中，θ1设为12°，θ2设为10°。尽管不作特别限定，凹槽壁的倾斜角之间的差(θ1-θ2)优选设置为约2°～5°，因为差值太大会破坏肋的刚度平衡。
所述窄凹槽6包括形成于中心凹槽3和宽凹槽5之间的(两个)中心窄凹槽6a，在外宽凹槽5a和胎面接地端Eo之间延伸的第一外窄凹槽6b1和第二外窄凹槽6b2，以及在内宽凹槽5b和胎面接地端Ei之间延伸的内窄凹槽6c，从而在胎面表面2上总共形成了5个窄凹槽。
在本实施方式中，外肋8形成于外宽凹槽5a和第一外窄凹槽6b1之间。类似的，内肋7形成于内宽凹槽5b和中心窄凹槽6a之间，并在内宽凹槽5b和中心凹槽4之间延伸。
这些窄凹槽6的凹槽宽度GW4设置得比中心凹槽4的小，就是说，其凹槽宽度在圆周向凹槽3中是最小的。这些窄凹槽6的凹槽宽度GW4优选约为胎面接地宽度TW的0.5～4％，进一步优选为0.7～2.5％。凹槽深度优选1.0～5.0mm，进一步优选1.5～4.0mm。凹槽深度GD3优选为宽凹槽5的凹槽深度GD2的10～85％，进一步优选为15～60％。在本实施方式中，该深度约为2～3mm。如果窄凹槽6的凹槽深度GD3超过宽凹槽5的凹槽深度GD2的85％，内肋7和外肋8的刚度会下降，这是不利的。
本发明的充气轮胎设置成将圆周向凹槽3的凹槽宽度相加得到的凹槽宽度总长(即，中心凹槽4，内外宽凹槽5b和5a，以及5个窄凹槽6的凹槽宽度的总长度)占到胎面接地宽度TW的15～35％。当凹槽宽度总长小于胎面接地宽度TW的15％，环形组件的总凹槽容积会较小，将很难在平衡状态下改善排水能力。另一方面，如果该值超过35％，排水能力虽然得到提高，但会导致花纹刚度下降，转向稳定性也会变差。从这些方面考虑，凹槽宽度总长特别优选设置为胎面接地宽度TW的20～34％，进一步优选为25～33％。以这种形式，就可以优良的平衡方式改善湿路面性能和转向稳定性。
在本实施方式中，与胎面接地端Eo、Ei相接的分别是外横向凹槽12和内横向凹槽13。外横向凹槽在车外侧间隔排列，并在第一外窄凹槽6b1和胎面接地端Eo之间延伸。内横向凹槽在车内侧间隔排列，并在内宽凹槽5b和胎面接地端Ei之间延伸。横向凹槽12、13的凹槽宽度分别约为3～7mm，更优选为3.5～6.0mm。以这种形式，胎面接地端Eo、Ei的排水性能得到提高，从而进一步提高湿路面性能。
通过特别将与位于在外侧的胎面接地端Eo相接的外横向凹槽12的凹槽容积设定得较大，来进一步提高转弯时的抗打滑性能。须注意的是，在本实施方式中，通过在外宽凹槽5a的两侧设置较大刚度的内肋7和外肋8，许多接地压力被肋7和8所分担。因此，将横向凹槽12设置得较宽不会导致外肩部刚度下降。由于外肋8的肋宽Lo设置得比内肋7的肋宽Li大，这有助于抑制由横向凹槽12导致的噪音激发。块的刚度可通过形成小凹槽17、18来做适当调整，如在横向凹槽12和12之间和在横向凹槽13和13之间沿轮胎轴向和/或轮胎圆周切向延伸的窄凹槽或刀槽。
中间横向凹槽15形成于位于车外侧的中间窄凹槽6a和中心凹槽4之间，其凹槽宽度比外横向凹槽的小。这种中心横向凹槽15在靠近轮胎中纬线C的位置上延伸。这样，通过把凹槽宽度设置得较小，有可能提高这个位置上的刚度，并防止刹车性能和牵引性能变差。凹槽宽度优选为0.8～3.0mm，进一步优选约为1.0～2.5mm。须注意的是，同样的方式还应用于在内宽凹槽5b和中心窄凹槽6a之间延伸的中间横向凹槽16。
在所列举的例子中，在中心凹槽4和与其相毗邻的车内侧的中心窄凹槽6a之间在车内侧沿轮胎圆周切向连续延伸有辅肋14，其不含有任何刀槽、狭槽或其他槽口。该辅肋14的肋宽可以同外肋8或内肋7的宽度一样。该辅肋14用来防止在车的轮胎中纬线C内侧的胎面表面2的花纹刚度比车外侧花纹刚度小很多，从而防止发生磨损不均或转向稳定性变差。
如图1和图3所示，在本实施方式中，当轮胎被安装到车上，在位于轮胎中纬线C外侧位置上的轮胎外侧部O上，形成有作为环形连续部19的内扶壁区域B，其向外距离轮胎中纬线C为胎面接地宽度的55％，向内距离轮胎中纬线C为胎面接地宽度的65％，其不含凹槽或槽口，且与轮胎圆周切向成倾斜状。
传统轮胎在其扶壁区域B通常设计有标志、字母或装饰槽。但是，本发明者经过各种实验后发现，由这些字母或类似物所造成的凹凸会增大空气阻力，因为流动的气体会直接与这些部分发生碰撞而导致对流。因此，将扶壁区域B设置成如本实施方式中的环形连续部19，有可能限制行驶过程中在扶壁区域B发生对流。从而有可能降低轮胎自身的空气阻力，同时通过减少风啸等来减少通过的噪音。须注意的是，环形连续部19可包括沿圆周切向连续延伸的凹槽或肋。这是因为这种凹槽或肋基本上不会导致空气阻力的增加。
尽管对本发明的一个特别优选实施方式进行了详细的说明，但是本发明并不受限于该实施方式，而是可以对其进行多种修改。例如，至少一个或所有圆周向凹槽可以是Z字形(包括波形)。凹槽中心线的位置可以定为Z字摆动的中心位置处。
实施例根据图1的基本形式，试制了规格为195/65R15的客车用子午线轮胎，用于湿路面性能、转向稳定性和噪音性能的测试。对具有如图4(A)和图4(B)所示的花纹的轮胎进行了类似的测试，用于性能比较。须注意的是，在比较例中，只有一种外宽凹槽两侧的花纹与实施例中的不同，而其他的则都相同。轮胎规格如下所示。
胎面接地宽度TW 142mm中心凹槽的凹槽宽度GW1 7.5mm[5.3％]中心凹槽的凹槽深度 8.0mm外宽凹槽的凹槽宽度GW2 14.0mm[9.9％]外宽凹槽的凹槽深度 8.0mm距离A 32mm[22.5％]内宽凹槽的凹槽宽度GW3 12.0mm[8.5％]内宽凹槽的凹槽深度 8.0mm窄凹槽的凹槽宽度GW4 2.0mm[1.4％]窄凹槽的凹槽深度3.0mm比值(GW1+GW2+GW3+5×GW4)/TW 29.2％外肋宽度Lo 8.0mm[5.6％]内肋宽度Li 6.5mm[4.6％]凹槽壁倾斜角θ1 12°凹槽壁倾斜角θ2 10°外横向凹槽的凹槽宽度4.5mm括号[]中的数值表示与胎面接地宽度TW的比值(％)。测试方法如下。在比较例1和2中，外宽凹槽两侧的路面接触部分的宽度定义为25mm。
湿路面性能为一辆车(引擎排量2000cc，轮圈6JJ，内压220kPa)安装试样轮胎，在具有深5mm、长20m水洼的沥青路面上，沿直径100m的轨道以步进加速的方式行驶。分别测量横向加速度(横向G)，以计算速度在50～80km/h范围内前轮的平均横向加速度(横向打滑测试)。结果以指数表示，比较例1定为100。该数值越大，表明结果越好。
转向稳定性让上述车辆在干燥沥青路面的轮胎测试跑道上行驶以进行性能测试。司机对转向反应、刚度感和附着感性能的感官评价用指数表示，其中比较例1的指数值定义为100。该数值越大，表明结果越好。
噪音性能让上述车辆在干燥沥青路面上以50km/h的速度行驶，通过放置在驾驶座右侧的麦克风来测试车辆产生的噪音，结果用指数表示，其中比较例1的噪音db(A)的倒数定义为100。该指数越大，表明结果越好。
测试结果见表1表1
测试结果足够可以证实，同比较例的轮胎相比，本实施例的轮胎提高了湿路面性能和噪音性能，同时阻止了转向稳定性的下降。
工业应用性根据本发明的充气轮胎，在胎面表面上形成有沿圆周切向延伸且其凹槽宽度和位置均有限制的宽凹槽，其中在宽凹槽的两侧形成有沿轮胎圆周切向连续延伸且不含任何刀槽、狭槽或其他槽口的内肋和外肋。以这种形式，有可能提高湿路面性能和噪音性能，尤其是通过在确保排水性能的同时防止花纹刚度下降，以及通过防止发生空气柱共鸣的方式阻止转向稳定性变差。
权利要求
1.一种充气轮胎，在其胎面表面上形成有沿轮胎圆周切向连续延伸的圆周向凹槽，其特征在于，所述圆周向凹槽包括宽凹槽，其凹槽宽度占胎面接地宽度的4～20％，其凹槽中心线沿轮胎轴向离开轮胎中纬线的距离占轮胎接地宽度的5～30％；在轮胎中纬线一侧的内肋和在胎面接地端一侧的外肋分别形成于所述宽凹槽的两侧，其沿轮胎圆周切向连续延伸且不含任何刀槽、狭槽或其他槽口；以及由所述圆周向凹槽的凹槽宽度相加得到的凹槽宽度总长占所述胎面接地宽度的15～35％。
2.如权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，当轮胎被安装上车时，所述宽凹槽位于轮胎中纬线的外侧。
3.如权利要求1或2所述的充气轮胎，其特征在于，所述外肋和所述内肋的肋宽占胎面接地宽度的2～6％。
4.如权利要求1到3中任一项所述的充气轮胎，其特征在于，所述外肋的肋宽比所述内肋的肋宽大。
5.如权利要求1到4中任一项所述的充气轮胎，其特征在于，胎面接地端一侧的凹槽壁与胎面表面的法线所成的倾角θ1比轮胎中纬线一侧的凹槽壁与所述法线所成的倾角θ2大。
6.如权利要求1到5中任一项所述的充气轮胎，其特征在于，所述外肋形成于宽凹槽和窄凹槽之间，其在所述宽凹槽和所述胎面接地端之间延伸；以及在所述窄凹槽和所述胎面接地端之间的间隔处形成有凹槽宽度为3～7mm的横向凹槽。
7.如权利要求1到6中任一项所述的充气轮胎，其特征在于，当所述轮胎被安装上车时，在位于所述轮胎中纬线的车外侧位置上的轮胎外侧部上形成有作为环形连续部的内扶壁区域，其向外距离轮胎中纬线为所述胎面接地宽度的55％，向内距离轮胎中纬线为所述胎面接地宽度的65％，其不含凹槽或槽口，且与轮胎圆周切向成倾斜状延伸。
8.如权利要求1到7中任一项所述的充气轮胎，其特征在于，所述胎面表面形成相对所述轮胎中纬线不对称的不对称花纹，其中所述宽凹槽的凹槽宽度在所述的圆周向凹槽中是最大的。
全文摘要
胎面表面2包含沿轮胎圆周切向连续延伸的圆周向凹槽3。该圆周向凹槽3包括宽凹槽5a，其凹槽宽度占胎面接地宽度TW的8～30％，其凹槽中心线CL沿轮胎轴向离开轮胎中纬线C的距离A占轮胎接地宽度TW的5～30％。在轮胎中纬线一侧的内肋7和在胎面接地端Eo一侧的外肋8分别形成于宽凹槽5a的两侧，其沿轮胎圆周切向连续延伸且不含任何刀槽、狭槽或其他槽口。由圆周向凹槽3的凹槽宽度相加得到的凹槽宽度总长占胎面接地宽度TW的15～30％。
文档编号B60C11/03GK1642759SQ0380723
公开日2005年7月20日 申请日期2003年3月24日 优先权日2002年3月28日
发明者宫部三郎, 阿部理 申请人:住友橡胶工业株式会社, 固特异轮胎橡胶株式会社
技术领域：
本发明涉及一种充气轮胎，其在保持转向稳定性的同时能够提高湿路面性能和噪音性能。
背景技术：
客车或类似车辆所使用的充气轮胎在其胎面表面形成有胎面花纹，其上形成有沿轮胎圆周切向连续延伸的一个或数个圆周向凹槽。排水效率的提高主要通过把圆周向凹槽的凹槽容量设置得较大来完成。通过这种方式有可能提高湿路面性能，因此可以将发生轮胎打滑或类似情况的速度提高到较大的速度范围内。
但是，简单的把圆周向凹槽的凹槽容量设置得较大会使花纹刚度降低，这会导致转向稳定性下降。当在干燥路面上行驶时，圆周向凹槽会产生空气柱共鸣，导致车内噪音和车外噪音提高的缺点。对于这种方式，湿路面性能和轮胎噪音以及转向稳定性之间产生了矛盾，因而强烈需要出现在这两方面都能获得改善的轮胎。
据此本发明致力于提供一种充气轮胎，它能在其结构基础上防止花纹刚度的下降和空气柱共鸣的发生，并能防止转向稳定性变差，在其结构中，在胎面表面上具有凹槽宽度和位置均受限制的环形宽凹槽，以及在宽凹槽的两侧形成有沿轮胎圆周切面连续延伸且不含任何刀槽、狭槽或其它槽口的肋。
发明内容
为达到上述目的，本发明的轮胎是一种在其胎面表面上形成有沿轮胎圆周切向连续延伸的圆周向凹槽的充气轮胎，其中圆周向凹槽包括宽凹槽，其凹槽宽度占到胎面接地宽度的4～20％，其凹槽中线沿轮胎轴向离开轮胎中纬线的距离占到轮胎接地宽度的5～30％，其中在轮胎中纬线一侧的内肋和在胎面接地端一侧的外肋分别形成于宽凹槽的两侧，其沿轮胎圆周切向连续延伸且不含任何刀槽、狭槽或其他槽口，且由圆周向凹槽的凹槽宽度相加得到的凹槽宽度总长占到胎面接地宽度的15～35％。
须注意的是，当轮胎被安装上车时，宽凹槽优选位于轮胎中纬线的外侧。进一步优选的是，外肋和内肋的肋宽占胎面接地宽度的2～6％。特别优选的是，外肋的肋宽比内肋的肋宽大。
对于宽凹槽，位于胎面接地端一侧的凹槽壁与胎面表面的法线所成的倾角θ1可以比位于轮胎中纬线一侧的凹槽壁与法线所成的倾角θ2大。外肋可以形成于宽凹槽和窄凹槽之间，并在宽凹槽和胎面接地端之间延伸。特别优选在窄凹槽和胎面接地端之间的间隔处形成凹槽宽度为3～7mm的横向凹槽。
当轮胎被安装上车，在位于轮胎中纬线外侧位置上的轮胎外侧部上，形成有作为环形连续部的内扶壁区域，其向外距离轮胎中纬线为胎面接地宽度的55％，向内距离轮胎中纬线为胎面接地宽度的65％，其不含凹槽或槽口，且与轮胎圆周切向成倾斜状延伸。这有助于减少空气阻力。
胎面表面优选形成相对轮胎中纬线不对称的不对称花纹，其中宽凹槽的凹槽宽度在圆周向凹槽中是最大的。
图1是本发明一个实施方式的胎面分解图；图2是图1中沿X-X的截面放大图；图3是本实施方式的轮胎在正常状态下的截面图；图4(A)和图4(B)是比较例的轮胎花纹的部分平面图。
具体实施例方式
下面基于附图对本发明的一个实施方式加以说明。
在本实施方式所列举的例子中，本发明充气轮胎的胎面2上，在轮胎中纬线C的左右两边形成的是不对称花纹，其往车辆上的装配方向是固定的。更具体讲，本实施方式所列举的例子中，轮胎往车辆上安装的方向是，轮胎中纬线C左边的胎面表面2朝车外，而轮胎中纬线C右边的胎面表面2则朝车内方向。
胎面表面2上形成有数个沿轮胎圆周切向连续延伸的圆周向凹槽3。在实施例中，圆周向凹槽3包括，沿轮胎中纬线C延伸的中心凹槽4，在中心凹槽4两边形成的宽凹槽5，以及凹槽宽度很小的窄凹槽6。在本实施方式所列举的例子中，所有的圆周向凹槽3是直线凹槽，沿圆周切向线性延伸。与曲折凹槽相比，这样的直线凹槽具有较高的排水性能，因此有可能用小凹槽宽度获得高排水效果。
中心凹槽4的凹槽宽度GW1约为胎面接地宽度TW的2～7％，进一步优选约为3～5％。优选的凹槽深度为6.0～9.0mm，进一步优选6.5～8.5mm。具有这种凹槽宽度和凹槽深度的中心凹槽4在接地压力较高的情况下能改善轮胎中纬线周边的排水效率。
须注意的是，各个部分的规格，如凹槽宽度和凹槽深度，除非特别注明，都是指讲轮胎安装在普通轮圈上并施以一样的普通内压的普通情况下测得的。如图1和图2所示的凹槽宽度是测量与凹槽中心线成直角的凹槽边缘之间的距离获得的。术语“普通轮圈”是指具有在包括轮胎所依据的标准系统内为每个轮胎所制定的标准的轮圈，具体包括根据JATMA的标准轮圈，根据TRA的“设计轮圈”以及根据ETRTO的“测量轮圈”。术语“普通内压”是指对每个轮胎按标准所定义的气压，具体包括根据JATMA的最大气压，根据TRA的“常温充气压力下的轮胎荷载限度”表所列的最大值，以及根据ETRTO的“充气压力”，其中，对客车轮胎此值定义为180kPa。
术语“胎面接地宽度”是指轮胎受到普通载荷的普通状态下，轮胎轴向方向上胎面接地表面两端之间的距离。术语“普通载荷”是指对每个轮胎按标准所定义的载荷，具体包括根据JATMA的最大荷载能力，根据TRA的“各种常温充气压力下的轮胎荷载限度”表所列的最大值，以及根据ETRTO的“荷载能力”，这其中，载荷定义为上述客车用轮胎载荷的88％。
在本实施方式中，宽凹槽5包括位于轮胎中纬线C外侧的外宽凹槽5a和位于轮胎中纬线C内侧的内宽凹槽5b。在本实施方式中，外宽凹槽5a和内宽凹槽5b的凹槽宽度GW2和GW3都非常大，占胎面接地宽度TW的4～20％。由于宽凹槽5a、5b的凹槽容积较大，有可能表现出优异的排水效果和较高的湿路面性能。虽然宽凹槽5的凹槽深度GD2未有特别限制，但优选设定为6.0～9.0mm，进一步优选为6.5～8.5mm。
这里，如果凹槽宽度GW2和GW3中任一个小于胎面接地面积TW的4％，将不能保证足够的凹槽容积。另一方面，如果该值超过20％，胎面表面2的花纹刚度会显著恶化。因此凹槽宽度GW2和GW3优选占胎面接地宽度TW的6～15％，进一步优选占8～12％。须注意的是，在本实施方式所列举的特别优选模式中，外宽凹槽5a的凹槽宽度GW2是最大的。以这种形式，车辆在转弯时，接地压力较高的车辆外侧部表现出有效的排水性能，且转弯时发生打滑的速度也可以提高到一个较高速度范围。
宽凹槽5中的外宽凹槽5a优选设置成，其凹槽中心线CL沿轮胎轴向离开轮胎中纬线C的距离A优选为胎面接地宽度TW的5～30％，进一步优选为10～27％，更进一步优选为15～25％。本发明人经过各种实验后发现，如果距离A小于胎面接地宽度TW的5％且存在中间凹槽4时，在凹槽之间会形成刚度较小的接地部分，从而导致花纹刚度下降。另一方面，如果距离A超过了胎面接地宽度TW的30％，宽凹槽5会靠近胎面接地端一侧，而这里在转弯时承受着很大的接地压力。因此，转弯时很难保持刚度，从而破坏了转向稳定性。在本实施方式中，内宽凹槽5b和外宽凹槽5a基本上以轮胎中纬线C为中心处在对称的位置。以这种形式，车辆内侧的排水性能同样得到改善。但是，本发明并不局限于这种形式。
在本实施方式中，外宽凹槽5a具有最大的凹槽宽度，且不含任何刀槽、狭槽、横向凹槽或其它槽口，在该外宽凹槽5a的两侧形成有朝轮胎中纬线一侧的内肋7和朝胎面接地一侧的外肋8，并沿轮胎圆周切向连续延伸。本发明人经过各种实验后发现，如图4(A)所示，宽凹槽5两边具有被横向凹槽a分隔的块b，在行驶过程中，由于反复与路面接触，块b会发生振动并与路面脱离。块b的这种振动使得经过宽凹槽5的空气发生振动，从而加速了宽凹槽5内的空气柱共鸣。此外，还如图4(B)所示在宽凹槽5两边形成有沿轮胎圆周切向连续延伸的肋e的例子中，尽管提供有狭槽c或刀槽d，使其一定程度上比图4(A)中的形式高级了一些，但仍会导致噪音性能变差。
与此形成对比，本发明在外宽凹槽5a的两侧设置有内肋7和外肋8，外宽凹槽5a具有高刚度且不含任何可能因其变形或振动的刀槽或狭槽。以这种形式，肋7和肋8在行驶时的振动可得到有效抑制，还减少了给外宽凹槽5a内部空气施以力的振动。因此，本发明的充气轮胎能够降低空气柱共鸣，同时，通过确保外宽凹槽5a具有较大的凹槽容积以使通过的噪音维持在较低水平，达到改善湿路面性能的目的。
在本实施方式优选的例子中，沿轮胎圆周切向线性连续延伸的内肋7和外肋8分别具有一定的肋宽Li和Lo(如图2所示)。但是肋宽Li和Lo并不受特别限制，其优选为胎面接地宽度TW的2～6％，进一步优选为4～6％。如果肋宽Li、Lo小于胎面接地宽度TW的2％，肋的刚度会变差，在行驶状态下对肋的振动的抑制效果有所下降。另一方面，当此值超过6％，肋的刚度会因为没有刀槽或类似物而变得很大，因此破坏了包覆效果或驾驶舒适性。低频噪音性能也遭受负面影响。
特别优选的是，外肋8的肋宽Lo大于内肋7的肋宽Li。在本实施例中，由于肋宽Lo较大的外肋8处于车辆转弯时所受接地压力变大的部分，从而可以有效阻止抗磨性以及转弯时对地附着力的降低。特别优选的是，内肋7与外肋8的肋宽比(Lo/Li)为1.05～1.40，进一步优选为1.10～1.30。还需注意的是，肋7和肋8的肋宽可根据窄凹槽6a、6b1等做出变动。
如图2所示，外宽凹槽5a包括位于胎面接地端一侧的凹槽壁10和位于轮胎中纬线一侧的凹槽壁11，其中每个凹槽壁以使凹槽宽度朝胎面表面2扩大的方向倾斜。在本实施方式中，胎面接地端一侧的凹槽壁10的倾斜角θ1特别设置得比轮胎中纬线一侧的凹槽壁11的倾斜角θ2大。凹槽壁的这种倾斜方式相对提高了外肋8的刚度，外助8比内肋7在转弯时承受着更多的接地压力。因此这种方式有助于提高转向稳定性，同时有助于改善外肋8一侧的抗磨性能。倾斜角θ1、θ2是指与经过凹槽壁上边缘的胎面表面2的法线N所成的角，在本实施方式中，θ1设为12°，θ2设为10°。尽管不作特别限定，凹槽壁的倾斜角之间的差(θ1-θ2)优选设置为约2°～5°，因为差值太大会破坏肋的刚度平衡。
所述窄凹槽6包括形成于中心凹槽3和宽凹槽5之间的(两个)中心窄凹槽6a，在外宽凹槽5a和胎面接地端Eo之间延伸的第一外窄凹槽6b1和第二外窄凹槽6b2，以及在内宽凹槽5b和胎面接地端Ei之间延伸的内窄凹槽6c，从而在胎面表面2上总共形成了5个窄凹槽。
在本实施方式中，外肋8形成于外宽凹槽5a和第一外窄凹槽6b1之间。类似的，内肋7形成于内宽凹槽5b和中心窄凹槽6a之间，并在内宽凹槽5b和中心凹槽4之间延伸。
这些窄凹槽6的凹槽宽度GW4设置得比中心凹槽4的小，就是说，其凹槽宽度在圆周向凹槽3中是最小的。这些窄凹槽6的凹槽宽度GW4优选约为胎面接地宽度TW的0.5～4％，进一步优选为0.7～2.5％。凹槽深度优选1.0～5.0mm，进一步优选1.5～4.0mm。凹槽深度GD3优选为宽凹槽5的凹槽深度GD2的10～85％，进一步优选为15～60％。在本实施方式中，该深度约为2～3mm。如果窄凹槽6的凹槽深度GD3超过宽凹槽5的凹槽深度GD2的85％，内肋7和外肋8的刚度会下降，这是不利的。
本发明的充气轮胎设置成将圆周向凹槽3的凹槽宽度相加得到的凹槽宽度总长(即，中心凹槽4，内外宽凹槽5b和5a，以及5个窄凹槽6的凹槽宽度的总长度)占到胎面接地宽度TW的15～35％。当凹槽宽度总长小于胎面接地宽度TW的15％，环形组件的总凹槽容积会较小，将很难在平衡状态下改善排水能力。另一方面，如果该值超过35％，排水能力虽然得到提高，但会导致花纹刚度下降，转向稳定性也会变差。从这些方面考虑，凹槽宽度总长特别优选设置为胎面接地宽度TW的20～34％，进一步优选为25～33％。以这种形式，就可以优良的平衡方式改善湿路面性能和转向稳定性。
在本实施方式中，与胎面接地端Eo、Ei相接的分别是外横向凹槽12和内横向凹槽13。外横向凹槽在车外侧间隔排列，并在第一外窄凹槽6b1和胎面接地端Eo之间延伸。内横向凹槽在车内侧间隔排列，并在内宽凹槽5b和胎面接地端Ei之间延伸。横向凹槽12、13的凹槽宽度分别约为3～7mm，更优选为3.5～6.0mm。以这种形式，胎面接地端Eo、Ei的排水性能得到提高，从而进一步提高湿路面性能。
通过特别将与位于在外侧的胎面接地端Eo相接的外横向凹槽12的凹槽容积设定得较大，来进一步提高转弯时的抗打滑性能。须注意的是，在本实施方式中，通过在外宽凹槽5a的两侧设置较大刚度的内肋7和外肋8，许多接地压力被肋7和8所分担。因此，将横向凹槽12设置得较宽不会导致外肩部刚度下降。由于外肋8的肋宽Lo设置得比内肋7的肋宽Li大，这有助于抑制由横向凹槽12导致的噪音激发。块的刚度可通过形成小凹槽17、18来做适当调整，如在横向凹槽12和12之间和在横向凹槽13和13之间沿轮胎轴向和/或轮胎圆周切向延伸的窄凹槽或刀槽。
中间横向凹槽15形成于位于车外侧的中间窄凹槽6a和中心凹槽4之间，其凹槽宽度比外横向凹槽的小。这种中心横向凹槽15在靠近轮胎中纬线C的位置上延伸。这样，通过把凹槽宽度设置得较小，有可能提高这个位置上的刚度，并防止刹车性能和牵引性能变差。凹槽宽度优选为0.8～3.0mm，进一步优选约为1.0～2.5mm。须注意的是，同样的方式还应用于在内宽凹槽5b和中心窄凹槽6a之间延伸的中间横向凹槽16。
在所列举的例子中，在中心凹槽4和与其相毗邻的车内侧的中心窄凹槽6a之间在车内侧沿轮胎圆周切向连续延伸有辅肋14，其不含有任何刀槽、狭槽或其他槽口。该辅肋14的肋宽可以同外肋8或内肋7的宽度一样。该辅肋14用来防止在车的轮胎中纬线C内侧的胎面表面2的花纹刚度比车外侧花纹刚度小很多，从而防止发生磨损不均或转向稳定性变差。
如图1和图3所示，在本实施方式中，当轮胎被安装到车上，在位于轮胎中纬线C外侧位置上的轮胎外侧部O上，形成有作为环形连续部19的内扶壁区域B，其向外距离轮胎中纬线C为胎面接地宽度的55％，向内距离轮胎中纬线C为胎面接地宽度的65％，其不含凹槽或槽口，且与轮胎圆周切向成倾斜状。
传统轮胎在其扶壁区域B通常设计有标志、字母或装饰槽。但是，本发明者经过各种实验后发现，由这些字母或类似物所造成的凹凸会增大空气阻力，因为流动的气体会直接与这些部分发生碰撞而导致对流。因此，将扶壁区域B设置成如本实施方式中的环形连续部19，有可能限制行驶过程中在扶壁区域B发生对流。从而有可能降低轮胎自身的空气阻力，同时通过减少风啸等来减少通过的噪音。须注意的是，环形连续部19可包括沿圆周切向连续延伸的凹槽或肋。这是因为这种凹槽或肋基本上不会导致空气阻力的增加。
尽管对本发明的一个特别优选实施方式进行了详细的说明，但是本发明并不受限于该实施方式，而是可以对其进行多种修改。例如，至少一个或所有圆周向凹槽可以是Z字形(包括波形)。凹槽中心线的位置可以定为Z字摆动的中心位置处。
实施例根据图1的基本形式，试制了规格为195/65R15的客车用子午线轮胎，用于湿路面性能、转向稳定性和噪音性能的测试。对具有如图4(A)和图4(B)所示的花纹的轮胎进行了类似的测试，用于性能比较。须注意的是，在比较例中，只有一种外宽凹槽两侧的花纹与实施例中的不同，而其他的则都相同。轮胎规格如下所示。
胎面接地宽度TW 142mm中心凹槽的凹槽宽度GW1 7.5mm[5.3％]中心凹槽的凹槽深度 8.0mm外宽凹槽的凹槽宽度GW2 14.0mm[9.9％]外宽凹槽的凹槽深度 8.0mm距离A 32mm[22.5％]内宽凹槽的凹槽宽度GW3 12.0mm[8.5％]内宽凹槽的凹槽深度 8.0mm窄凹槽的凹槽宽度GW4 2.0mm[1.4％]窄凹槽的凹槽深度3.0mm比值(GW1+GW2+GW3+5×GW4)/TW 29.2％外肋宽度Lo 8.0mm[5.6％]内肋宽度Li 6.5mm[4.6％]凹槽壁倾斜角θ1 12°凹槽壁倾斜角θ2 10°外横向凹槽的凹槽宽度4.5mm括号[]中的数值表示与胎面接地宽度TW的比值(％)。测试方法如下。在比较例1和2中，外宽凹槽两侧的路面接触部分的宽度定义为25mm。
湿路面性能为一辆车(引擎排量2000cc，轮圈6JJ，内压220kPa)安装试样轮胎，在具有深5mm、长20m水洼的沥青路面上，沿直径100m的轨道以步进加速的方式行驶。分别测量横向加速度(横向G)，以计算速度在50～80km/h范围内前轮的平均横向加速度(横向打滑测试)。结果以指数表示，比较例1定为100。该数值越大，表明结果越好。
转向稳定性让上述车辆在干燥沥青路面的轮胎测试跑道上行驶以进行性能测试。司机对转向反应、刚度感和附着感性能的感官评价用指数表示，其中比较例1的指数值定义为100。该数值越大，表明结果越好。
噪音性能让上述车辆在干燥沥青路面上以50km/h的速度行驶，通过放置在驾驶座右侧的麦克风来测试车辆产生的噪音，结果用指数表示，其中比较例1的噪音db(A)的倒数定义为100。该指数越大，表明结果越好。
测试结果见表1表1
测试结果足够可以证实，同比较例的轮胎相比，本实施例的轮胎提高了湿路面性能和噪音性能，同时阻止了转向稳定性的下降。
工业应用性根据本发明的充气轮胎，在胎面表面上形成有沿圆周切向延伸且其凹槽宽度和位置均有限制的宽凹槽，其中在宽凹槽的两侧形成有沿轮胎圆周切向连续延伸且不含任何刀槽、狭槽或其他槽口的内肋和外肋。以这种形式，有可能提高湿路面性能和噪音性能，尤其是通过在确保排水性能的同时防止花纹刚度下降，以及通过防止发生空气柱共鸣的方式阻止转向稳定性变差。
权利要求
1.一种充气轮胎，在其胎面表面上形成有沿轮胎圆周切向连续延伸的圆周向凹槽，其特征在于，所述圆周向凹槽包括宽凹槽，其凹槽宽度占胎面接地宽度的4～20％，其凹槽中心线沿轮胎轴向离开轮胎中纬线的距离占轮胎接地宽度的5～30％；在轮胎中纬线一侧的内肋和在胎面接地端一侧的外肋分别形成于所述宽凹槽的两侧，其沿轮胎圆周切向连续延伸且不含任何刀槽、狭槽或其他槽口；以及由所述圆周向凹槽的凹槽宽度相加得到的凹槽宽度总长占所述胎面接地宽度的15～35％。
2.如权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，当轮胎被安装上车时，所述宽凹槽位于轮胎中纬线的外侧。
3.如权利要求1或2所述的充气轮胎，其特征在于，所述外肋和所述内肋的肋宽占胎面接地宽度的2～6％。
4.如权利要求1到3中任一项所述的充气轮胎，其特征在于，所述外肋的肋宽比所述内肋的肋宽大。
5.如权利要求1到4中任一项所述的充气轮胎，其特征在于，胎面接地端一侧的凹槽壁与胎面表面的法线所成的倾角θ1比轮胎中纬线一侧的凹槽壁与所述法线所成的倾角θ2大。
6.如权利要求1到5中任一项所述的充气轮胎，其特征在于，所述外肋形成于宽凹槽和窄凹槽之间，其在所述宽凹槽和所述胎面接地端之间延伸；以及在所述窄凹槽和所述胎面接地端之间的间隔处形成有凹槽宽度为3～7mm的横向凹槽。
7.如权利要求1到6中任一项所述的充气轮胎，其特征在于，当所述轮胎被安装上车时，在位于所述轮胎中纬线的车外侧位置上的轮胎外侧部上形成有作为环形连续部的内扶壁区域，其向外距离轮胎中纬线为所述胎面接地宽度的55％，向内距离轮胎中纬线为所述胎面接地宽度的65％，其不含凹槽或槽口，且与轮胎圆周切向成倾斜状延伸。
8.如权利要求1到7中任一项所述的充气轮胎，其特征在于，所述胎面表面形成相对所述轮胎中纬线不对称的不对称花纹，其中所述宽凹槽的凹槽宽度在所述的圆周向凹槽中是最大的。
全文摘要
胎面表面2包含沿轮胎圆周切向连续延伸的圆周向凹槽3。该圆周向凹槽3包括宽凹槽5a，其凹槽宽度占胎面接地宽度TW的8～30％，其凹槽中心线CL沿轮胎轴向离开轮胎中纬线C的距离A占轮胎接地宽度TW的5～30％。在轮胎中纬线一侧的内肋7和在胎面接地端Eo一侧的外肋8分别形成于宽凹槽5a的两侧，其沿轮胎圆周切向连续延伸且不含任何刀槽、狭槽或其他槽口。由圆周向凹槽3的凹槽宽度相加得到的凹槽宽度总长占胎面接地宽度TW的15～30％。
文档编号B60C11/03GK1642759SQ0380723
公开日2005年7月20日 申请日期2003年3月24日 优先权日2002年3月28日
发明者宫部三郎, 阿部理 申请人:住友橡胶工业株式会社, 固特异轮胎橡胶株式会社
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