CN103338945B - 充气轮胎 - Google Patents

Abstract

使轮胎（1）处于在轮胎（1）被安装到适用轮辋（R）并且将轮胎（1）充气至规定内压之后、将内压减小到保持轮胎（1）的形状所需的压力的姿势下，在轮胎宽度方向截面中，中间陆部（20，21）的陆部表面位于下述假想圆弧（A）的轮胎径向内侧：假想圆弧（A）与位于中央陆部（17）的中央位置（C）的陆部表面和肩区陆部（18，19）的陆部表面中的各方的至少一部分外接。此外，当在中央陆部（17）的中央位置（C）处到轮胎中心轴线的轮胎半径被规定为r时，使得中间陆部（20，21）的陆部表面相对于假想圆弧（A）下降的量δ在中间陆部（20，21）的陆部表面的轮胎宽度方向上的整个区域满足如下关系：r/400≤δ≤r/100。

Description

充气轮胎

技术领域

本发明涉及具有至少一个带束增强层的充气轮胎，所述带束增强层布置成与在一对胎圈部之间环状地延伸的胎体外接（circumscribe），所述胎体包括至少一个胎体帘布层，所述带束增强层通过使帘线大致沿胎面周向延伸而获得。更特别地，本发明涉及适用于航空器的充气子午线轮胎，并且提出了有效地防止位于胎面表面的胎面肩区的肩区陆部发生偏磨损的技术。

背景技术

传统地，如专利文献1所述，为了抑制胎面胶在例如高速行驶期间膨出变形，该类型的轮胎具有以与胎体外接的方式布置在胎体的外周侧的至少一个带束增强层，所述带束增强层由诸如有机纤维帘线和钢帘线等非伸张性帘线构造，所述非伸张性帘线甚至在伸张的初期就发挥出高伸张刚性，所述非伸张性帘线相对于胎面周向以5°以下的角度布置从而大致沿胎面周向延伸。

前述带束增强层的使用允许即使在使用极高内压的航空器轮胎的情况下、与通过使帘线相对于胎面周向以大角度延伸而形成的带束层相比在层数减少的情况下有利地抑制轮胎在径向上的增大。结果，在发挥足够优异甚至能满足航空器轮胎的要求的耐久性的同时能够减少轮胎所使用部件的数量并使轮胎轻量化，由此有助于改善车辆的燃料效率。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许4424989号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，在具有从轮胎中心轴线到胎面表面的轮胎外径从胎面中央向胎面肩区逐渐减小的外表面形状的充气轮胎中，如示出接地面中的沿胎面宽度方向的周向剪切力的图5的图所示，当轮胎负荷转动时，胎面中央区域的陆部表面通常经受沿相对于轮胎的转动方向沿后退的方向、即沿车辆的行进方向施加的周向剪切力，而胎面肩区的陆部表面经受相对于轮胎的转动方向沿前进的方向、即与前述行进方向相反的方向施加的周向剪切力。在该情况下，如在前述传统轮胎中那样当一层以上的带束增强层布置在胎体的外周侧时，由大致沿胎面周向延伸的非伸张性帘线形成的带束增强层可以在周向上具有高刚性但是在宽度方向上具有相对小的结合刚性，这导致由于胎面部、特别是胎面中央区域的接触压力引起的变形的抑制效果小，不能减小轮胎接地面中的胎面中央区域和胎面肩区之间的轮胎外径的差，导致沿与行进方向相反的方向施加至肩区陆部的周向剪切力增大。

然后，当轮胎负荷转动时作用于肩区陆部的大的周向剪切力导致肩区陆部的陆部表面由于相对于路面滑动而引起的磨损量增大。因此，当特别是在严峻条件下使用时，轮胎在胎面肩区中的陆部经受早期磨损，限定陆部的周向槽也在早期消失，这导致尽管胎面中央区域仍然存有陆部，但仍然需要更换轮胎，导致轮胎磨损寿命只经过极短的时期就界满的问题。

本发明被作出以解决现有技术中存在的上述问题，其目的在于提供如下充气轮胎：该充气轮胎具有通过使帘线大致沿胎面周向延伸而形成的与胎体外接的至少一个带束增强层，由此在发挥优异的径增大抑制功能的同时获得轻量化，从而使得有效地改善胎面表面的耐磨损性。

用于解决问题的方案

本发明的发明人对图5中示出的作用于胎面表面的周向剪切力的胎面宽度方向分布做了广泛的研究，发现周向剪切力的该分布与轮胎宽度方向的轮胎外表面形状高度相关，并且发现传统轮胎的在轮胎宽度方向截面中由平滑地连接的复合曲线形成的轮胎外表面形状能够被近似成大致单一的圆弧。

根据该发现，在沿轮胎宽度方向的截面中具有大致圆弧形状外表面的传统轮胎中，随着轮胎外径从胎面中央向肩区侧逐渐降低，胎面表面的磨损量急增。

然后，发明人构想，可以选择与轮胎宽度方向截面中周向剪切力的分布形状对应的轮胎外表面形状来减小作用于肩区陆部的周向剪切力的绝对值，由此减小肩区陆部的磨损量并且还改善轮胎的耐磨损性能。

基于上述发现，根据本发明的充气轮胎包括：

一对胎圈部；胎圈芯，所述胎圈芯布置成埋设在各胎圈部中；胎体，所述胎体由跨越所述胎圈部环状的延伸的至少一个胎体帘布层形成；至少一个带束增强层，所述至少一个带束增强层通过使帘线沿胎面周向延伸而形成，所述带束增强层以与所述胎体外接的方式布置在所述胎体的胎冠区域的外周侧；以及胎面胶，所述胎面胶布置在所述带束增强层的外周侧以形成胎面表面，在所述胎面表面中形成有例如四个环状的周向槽，所述环状的周向槽限定中央陆部、肩区陆部和中间陆部，其中，所述中央陆部位于所述胎面表面的中央区域，所述肩区陆部位于所述胎面表面的胎面肩区，所述中间陆部位于所述胎面表面的所述中央陆部和所述肩区陆部之间，其中，所述充气轮胎被构造成处于所述轮胎被组装到适用轮辋并且被一度充气至规定内压、然后内压被减小至使所述轮胎能够维持其形状的例如为50KPa的压力的轮胎姿势，在轮胎宽度方向截面中，处于上述轮胎姿势的所述充气轮胎使所述中间陆部的陆部表面位于假想圆弧的轮胎径向内侧，其中，所述假想圆弧与位于所述中央陆部的中央位置处的陆部表面和所述肩区陆部的陆部表面中的各方的至少一部分外接，使得所述中间陆部的陆部表面相对于所述假想圆弧的台阶深度δ在所述中间陆部的陆部表面的轮胎宽度方向上的整个区域满足如下关系：r/400≤δ≤r/100，其中，r是在所述中央陆部的中央位置处到轮胎中心轴线的轮胎半径。

这里，“使帘线沿胎面周向延伸”是指相对于胎面周向以5°以下的角度布置帘线从而使帘线大致沿胎面周向延伸。

此外，“中央陆部”是指在轮胎宽度方向截面中形成于轮胎赤道线上的部分。

这里，“适用轮辋”是指根据轮胎尺寸满足以下标准的规定轮辋，“规定内压”是指基于以下标准与最大载荷能力对应的规定气压，“最大载荷能力”是指基于以下标准允许装载到轮胎上的最大质量。

然后，标准是指基于在轮胎被生产或使用的地区有效的工业标准被规定的标准，例如可以是“轮胎轮辋协会年鉴”中限定的标准。

发明的有益效果

根据本发明的充气轮胎，在处于预定姿势的轮胎的轮胎宽度方向截面中，中间陆部的陆部表面位于下述假想圆弧的轮胎径向内侧：所述假想圆弧与位于中央陆部的中央位置的陆部表面和肩区陆部的陆部表面中的各方的至少一部分外接，使得轮胎外表面形状在中间陆部的陆部表面相对于假想圆弧局部地变小台阶深度δ。因此，与轮胎外表面形状高度相关的、作用在胎面表面上的周向剪切力特别是在胎面肩区的减小梯度变小，使得作用在肩区陆部上的周向剪切力的绝对值能够有效地减小，因此能够有效地防止由于作用于肩区陆部上的周向剪切力引起的肩区陆部的偏磨损，由此改善轮胎的耐磨损性能。

这里，为了在胎面表面的整个区域抑制磨损量增大，中间陆部的陆部表面相对于假想圆弧的台阶深度δ被限定成在中间陆部的陆部表面的轮胎宽度方向上的整个区域满足如下关系：r/400≤δ≤r/100，其中r是在中央陆部的中央位置处到轮胎中心轴线的轮胎半径，由此充分有效地提高耐磨损性能。

换言之，如果中间陆部的陆部表面的台阶深度δ被设定成小于r/400，则台阶深度δ太小而不能充分地降低特别是胎面肩区中的周向剪切力的减小梯度，这不能使作用于肩区陆部的周向剪切力充分地小到能够抑制偏磨损的产生。另一方面，如果中间陆部的陆部表面的台阶深度δ被设定成大于r/100，则使得在轮胎宽度方向截面中中央陆部与过深地降低的中间陆部相比沿轮胎径向向外突出，这导致中央陆部的磨损量增大。

附图说明

下面将参照附图进一步说明本发明，其中：

[图1]是本发明的一个实施方式的宽度方向截面图。

[图2]是图1的轮胎的主要部分的放大的宽度方向截面图。

[图3]是示出作用于图1的轮胎的胎面表面的、接地面内周向剪切力的胎面宽度方向分布的图。

[图4]是类似于图2的、传统轮胎的主要部分的图。

[图5]是示出作用于传统轮胎的胎面表面的、接地面内周方向剪切力的胎面宽度方向分布的图。

具体实施方式

以下将参照附图说明本发明的实施方式。

图1中例示的为轮胎1，其包括：一对胎圈部2，其均具有埋设于其中的胎圈芯3；胎体4，其由跨越一对胎圈部2环状地延伸的至少一层胎体帘布层形成；四层带束增强层5至8，其均通过使帘线沿胎面周向延伸而形成，带束增强层与胎体4外接并且均布置在胎体4的胎冠区域的外周侧；带束层9，其布置在带束增强层5至8的外周侧，带束层9由与胎面周向呈角度延伸的帘线形成；保护带束层10，其布置在带束层9的外周侧，保护带束层10由沿胎面周向延伸的帘线形成；胎面胶12，其布置在保护带束层10的外周侧以形成胎面表面11。

这里，分别形成带束增强层5至8的帘线分别可以是钢帘线、有机纤维帘线等。在该情况下，甚至从伸张的初期即发挥出高伸张刚性的前述非伸张性帘线大致沿胎面周向延伸，使得轮胎在负荷转动期间的直径增长能够在层数减少的情况下被充分有效地抑制，结果能够高水平地同时获得轮胎自身的轻量化和轮胎1的耐久性的改善，其中轮胎自身的轻量化改善安装有轮胎的车辆的燃料效率。

这里，待布置的带束增强层的数量可以是1至3或者5以上。

然后，这里，沿胎面周向环状地延伸的四个周向槽13至16设置于胎面表面11，从而限定例如：中央肋17，其形成为位于胎面中央区域；肩区肋18、19，其形成为分别位于各胎面肩区；以及中间肋20、21，其形成为分别位于中央肋17和各肩区肋18、19之间。

此外，虽然未示出，除了环状的周向槽13至16之外，胎面表面11还可以包括与环状周向槽交叉或者向环状周向槽开口的沿胎面宽度方向延伸的多个横向槽，从而将胎面花纹限定为块状花纹而不是前述肋花纹。

在上述具有布置在胎体4外周侧的带束增强层5至8的轮胎1中，形成带束增强层5至8的帘线为胎面部提供高周向刚性。结果，在轮胎1负荷转动期间，胎面表面11、特别是胎面肩区的胎面表面经受沿着与车辆行驶方向的相反的方向上的大的周向剪切力，导致由于相对于路面滑动引起的肩区肋18、19的偏磨损，这缩短了轮胎的磨损寿命。

综上，根据本发明，为了减小偏磨损，基于轮胎1在负荷转动期间作用于胎面表面11的周向剪切力的胎面宽度方向分布与轮胎宽度方向上的轮胎外表面形状高度相关的发现，而采用下述构造。即，轮胎被构造成处于如下轮胎姿势：轮胎被组装到适用轮辋R并且被一度充气至规定内压，然后内压被减小至能够维持轮胎形状的压力，使得在处于该姿势的轮胎的轮胎宽度方向截面中，获得如图2所示的假想圆弧A，该假想圆弧A的中心位于轮胎转动轴线上，同时该假想圆弧A在接触点Pc与中央肋17的中央位置、即位于胎面中央位置C的肋表面外接并且在接触点Ps与肩区肋18的肋表面外接，而中间肋20、21的肋表面均位于假想圆弧A的轮胎径向内侧。

更具体地，中间肋20、21被构造成相对于假想圆弧A具有台阶深度δ，台阶深度δ被限定成满足r/400≤δ≤r/100的关系，其中r是在中央肋17的胎面中央C的位置到轮胎中心轴线的轮胎半径。

利用该构造，轮胎外径以近似假想圆弧A的方式从胎面中央C朝向胎面肩区平滑地逐渐减小，中途在各中间肋20、21处局部地减小台阶深度δ。因此，如图3的图表中实线所示，作用在胎面表面11上的周向剪切力的胎面宽度方向分布特别是在胎面肩区处具有较小的减小梯度，结果如图表中的箭头所示、作用在各肩区肋18、19上的周向剪切力与图表中的由虚线示出的现有技术中的周向剪切力相比在绝对值上变小。

因此，能够有效地抑制由上述周向剪切力的作用引起的在肩区陆部18、19中产生的偏磨损，由此大大改善了轮胎1的偏磨损性能。

这里，尽管未示出，设置于胎面表面的周向槽不限于上述四个槽，例如可以在胎面表面中设置六个周向槽。在该情况下，在中央陆部和各肩区陆部之间限定有两个中间陆部。

然后，当本发明应用于如上所述在中央陆部和一个肩区陆部之间包括多个中间陆部的轮胎时，在轮胎宽度方向截面中，这些中间陆部的陆部表面以相对于假想圆弧偏差台阶深度δ的方式一律位于轮胎径向内侧。

同时，例如胎体4可以由通过使有机纤维帘线沿径向（相对于胎面周向呈70°至90°的角度）延伸而获得的至少一个胎体帘布层形成。未详细示出的子午线胎体4可以从胎面部经过胎侧部环状地延伸到胎圈部2，并且在两个边缘部绕形成为一对的各个胎圈芯3向轮胎宽度方向外侧折回。

在图示的情况中，布置在带束增强层5至8的外周侧的带束层9可以由相对于胎面周向以在2°至45°范围内的角度延伸的钢帘线、有机纤维帘线等形成。此外，布置在带束层9的外周侧的保护带束层10可以由诸如Lang氏捻钢丝帘线、高伸长率钢帘线和有机纤维帘线等具有高初期伸长率的帘线形成，并且还可以由相对于胎面周向呈锯齿状、曲柄状或波形状延伸的钢帘线或有机纤维帘线形成。

这里，尽管图1仅示出一个带束层9和一个保护带束层10，但是能布置的带束层9和保护带束层10的数量可以为两个以上。可选地，可以不布置任何带束层。

实施例

接着，试制根据本发明的轮胎，并使轮胎经受性能评价，评价的结果如下所述。

测试轮胎全部制造成尺寸为46×17R20（30PR）的航空器用轮胎。

实施例轮胎1和2均按图1和图2所示构造，其中中间肋20、21具有如下台阶深度δ：如表1所示，所述台阶深度δ被设为彼此不同但均满足r/400≤δ≤r/100的关系。

如图4所示，传统例轮胎除了中间肋20、21不降低并且台阶深度δ均为0以外，被构造成与实施例轮胎1和2相同。

比较例轮胎除了中间肋20、21均具有不满足上述条件的8.0mm的台阶深度以外，被构造成与实施例轮胎1和2相同。

利用磨损性能测试机测量这些测试轮胎的沿轮胎周向作用的剪切应力以及在轮胎和路面之间的接触面的相对滑动量，剪切应力乘以滑动量得到磨损负荷量（wearworkload），在轮胎宽度方向上的各个位置沿轮胎周向对所述磨损负荷量积分。基于在这些位置获得的积分值，将胎面中央区域和胎面肩区的磨损寿命计算为指数值。

更具体地，前述磨损特性测试机包括：路面，其在平面内能够沿着轮胎行进方向移动；和轮胎加压件，其能够对各测试轮胎施加竖向载荷，路面设置有埋设于其中的测压元件和照相机，测压元件的前端形成为销状并且能够沿竖直方向和水平方向这两个方向测量力，照相机能够以照片的形式跟踪轮胎经过的移动方向和移动量，由此通过测压元件和照相机来确定剪切应力和移动量。

这里，为了测量和计算胎面肩区磨损寿命，将测试轮胎充至由TRA限定的规定内压并且加载规定载荷以具有2×TW的轮胎步幅宽度（footprint width），并且以沿轮胎宽度方向远离胎面中心0.9TW的位置为基准进行测量和计算。

测量和计算的结果以及各轮胎的规格在表1中示出。要注意，表1示出指数值，数值越大表示磨损寿命越长并且耐磨损性能越优异。

这里，表1中示出的轮胎磨损寿命是从分别表示胎面中心区域的磨损寿命的值和表示胎面肩区的磨损寿命的值中选择的较小的值，轮胎磨损寿命被限定为表示在轮胎需要更换之前所经过的时间。

[表1]

从表1明显看出，发现与传统例轮胎相比，实施例轮胎1和2在胎面中央区域和胎面肩区均具有较长的磨损寿命。

此外，与实施例轮胎1和2相比，比较例轮胎在胎面肩区具有较长的磨损寿命而在中央区域具有较短的磨损寿命，因此发现轮胎整体具有较短的磨损寿命。

因此，发现本发明的充气轮胎能够显著地改善耐磨损性能。

附图标记说明

1 充气轮胎

2 胎圈部

3 胎圈芯

4 胎体

5～8 带束增强层

9 带束层

10 保护带束层

11 胎面表面

12 胎面胶

13～16 环状周向槽

17 中央肋

18、19 肩区肋

20、21 中间肋

R 轮辋

C 胎面中央

r 胎面中央位置处的轮胎半径

A 假想圆弧

δ 台阶深度

Pc、Ps 接触点

Claims (4)

1.一种充气轮胎，其包括：

一对胎圈部；

胎圈芯，所述胎圈芯布置成埋设在各胎圈部中；

胎体，所述胎体由跨越所述胎圈部环状的延伸的至少一个胎体帘布层形成；

至少一个带束增强层，所述至少一个带束增强层通过使帘线沿胎面周向延伸而形成，所述带束增强层以与所述胎体外接的方式布置在所述胎体的胎冠区域的外周侧；以及

胎面胶，所述胎面胶布置在所述带束增强层的外周侧以形成胎面表面，

在所述胎面表面中形成有环状的周向槽，所述环状的周向槽限定中央陆部、肩区陆部和中间陆部，其中，所述中央陆部位于所述胎面表面的中央区域，所述肩区陆部位于所述胎面表面的胎面肩区，所述中间陆部位于所述胎面表面的所述中央陆部和所述肩区陆部之间，

其中，所述充气轮胎被构造成处于所述轮胎被组装到适用轮辋并且被一度充气至规定内压、然后内压被减小至使所述轮胎能够维持其形状的压力的轮胎姿势，在轮胎宽度方向截面中，所述中央陆部的陆部表面和所述肩区陆部的陆部表面具有形成大致单一的假想圆弧的外表面形状，处于上述轮胎姿势的所述充气轮胎使所述中间陆部的陆部表面位于假想圆弧的轮胎径向内侧，使得所述中间陆部的陆部表面相对于所述大致单一的假想圆弧的台阶深度δ在所述中间陆部的陆部表面的轮胎宽度方向上的整个区域满足如下关系：

r/400≤δ≤r/100，

其中，r是在所述中央陆部的中央位置处到轮胎中心轴线的轮胎半径，

所述中间陆部的陆部表面以相对于所述假想圆弧偏差台阶深度δ的方式一律位于轮胎径向内侧，

所述中央陆部的陆部表面相对于所述假想圆弧的台阶深度从所述中央陆部和所述假想圆弧的接触点朝向轮胎宽度方向外侧逐渐增大。

2.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，所述肩区陆部的陆部表面相对于所述假想圆弧的台阶深度从所述肩区陆部和所述假想圆弧的接触点朝向轮胎宽度方向外侧逐渐增大。

3.根据权利要求1或2所述的充气轮胎，其特征在于，从所述中央陆部和所述假想圆弧的接触点朝向轮胎宽度方向外侧逐渐增大的、所述中央陆部的陆部表面的相对于所述假想圆弧的台阶深度的增加率，小于从所述肩区陆部和所述假想圆弧的接触点朝向轮胎宽度方向外侧逐渐增大的、所述肩区陆部的陆部表面的相对于所述假想圆弧的台阶深度的增加率。

4.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，所述中央陆部的所述陆部表面仅在胎面中央位置处与所述假想圆弧外接。