充气轮胎 |
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| 申请号 | CN201310615945.X | 申请日 | 2013-11-27 | 公开(公告)号 | CN103863016B | 公开(公告)日 | 2017-09-08 |
| 申请人 | 住友橡胶工业株式会社; | 发明人 | 高桥洋树; | ||||
| 摘要 | 本 发明 的 充气轮胎 ，抑制湿路性能降低并且减小 滚动阻 力 。该充气轮胎具有将由3～5条周向主沟与横沟划分的花纹 块 沿周向间隔设置而成的花纹块列。所述花纹块形成为所有的顶 角 为90°以上的五边形以上的多边形状。所述花纹块在与所述横沟对置的周向两端的轴向边缘间具有最大宽度 位置 ，而且该最大宽度（W1）与花纹块周向长度（L1）之比（W1/L1）为0.6～0.9。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种充气轮胎，在胎面部形成有将花纹块沿周向间隔设置而成的花纹块列，所述花纹块由3条沿周向延伸的周向主沟和与该周向主沟交叉的多条横沟划分而成，该充气轮胎的特征在于， |
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| 说明书全文 | 充气轮胎技术领域背景技术[0003] 对于这一要求，一方面进行橡胶配合的研究。特别是由于作为轮胎橡胶的胎面橡胶对滚动阻力的贡献率高，因此着重进行开发。但是，一般而言在通过橡胶配合来降低滚动阻力的情况下，由于橡胶的加强性降低而导致对轮胎的寿命、耐不均匀磨损性、耐橡胶缺损性等的不利，因此只进行橡胶配合的研究是有限的。 [0004] 另一方面，作为胎面花纹的研究，例如已知下述专利文献1的轮胎。如图9所示，该轮胎在胎面部具有将由5条周向主沟a和多条横沟b划分的花纹块c沿周向间隔设置而成的6条花纹块列。并且，将中央的周向主沟a作成锯齿沟d，另一方面使构成该锯齿沟d的倾斜沟部d1、d2的沟宽度、沟长度相互不同，并且通过分别限制胎面表面整体的陆地比以及中央区域的陆地比，因此不损害湿路性能且降低滚动阻力。 [0005] 但是，在最近急剧的低燃油化的潮流中，需要进一步改善滚动阻力。 [0006] 专利文献1：日本特开2006-341769号公报 发明内容[0007] 因此本发明目的在于提供一种充气轮胎，该充气轮胎的花纹块形成为五边形以上的多边形状，并且所有顶角为90°以上，而且形成为将花纹块的最大宽度位置设置在周向两端的轴向边缘之间的鼓形，以此为基本，抑制湿路性能的降低并且进一步减小滚动阻力。 [0008] 为了解决上述课题，本申请技术方案1的发明是一种充气轮胎，在胎面部形成有将花纹块沿周向间隔设置而成的花纹块列，所述花纹块由3～5条沿周向延伸的周向主沟和与该周向主沟交叉的多条横沟划分而成，该充气轮胎的特征在于， [0009] 所述花纹块形成为五边形以上的多边形状，并且花纹块的所有顶角θ形成为90°以上，并且 [0010] 所述花纹块具有与所述横沟对置的周向两端的轴向边缘，并且在所述周向两端的轴向边缘之间具有花纹块的轴向宽度为最大宽度W1的最大宽度位置，而且所述最大宽度W1与花纹块的周向长度L1之比W1/L1为0.6～0.9。 [0011] 此外技术方案2中，其特征在于，所述周向主沟包括锯齿沟，该锯齿沟的沟中心相对于周向以10～30°的角度α朝周向的一侧、另一侧交替地倾斜。 [0012] 此外技术方案3中，其特征在于，所述花纹块的所述轴向边缘的轴向宽度Wa为所述最大宽度W1的0.3～1.0倍。 [0013] 此外技术方案4中，其特征在于，在所述花纹块的周向中央部分具有沿轴向横贯该花纹块的刀槽花纹。 [0014] 此外技术方案5中，其特征在于，经由所述周向主沟而轴向上相邻的花纹块在周向上错位配置，并且所述横沟与所述周向主沟的交叉部、和所述刀槽花纹与所述周向主沟的交叉部形成于相同位置。 [0015] 此外技术方案6中，其特征在于，对于对轮辋组装于正规轮辋且填充标准内压的标准内压状态下的轮胎加载标准载荷时的接地面形状而言，所述花纹块的轴向边缘与所述接地面形状的接地前缘以及接地后缘的交叉角β为10°以下。 [0016] 本说明书中，所述“正规轮辋”是指在包括轮胎所依据的规格在内的规格体系中，按照每个轮胎规定该规格的轮辋，例如如果是JATMA则为标准轮辋，如果是TRA则为“Design Rim”，或者如果是ETRTO则为“Measuring Rim”。另外所述“标准内压”是指按照每个轮胎规定所述规格的空气压，如果是JATMA则为最高空气压，如果是TRA则为表“TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES”所记载的最大值，如果是ETRTO则为“INFLATION PRESSURE”，但在轮胎为轿车用轮胎的情况下设为180kPa。另外所述“标准载荷”是指按照每个轮胎规定所述规格的载荷，如果是JATMA则为最大负载能力，如果是TRA则为表“TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES”所记载的最大值，如果是ETRTO则为“LOAD CAPACITY”。 [0017] 轮胎滚动时的花纹块变形中，作为滚动阻力的主要原因的花纹块变形，可列举出压缩方向的变形和旋转方向的剪切变形。 [0018] 在本发明中，将花纹块形成为五边形以上的多边形状，并且所有的顶角为90°以上，而且形成为将花纹块的最大宽度位置设置在周向两端的轴向边缘之间的鼓形。由此，抑制花纹块在压缩方向上的变形。另外花纹块形成为最大宽度W1与花纹块的周向长度L1之比W1/L1为0.6～0.9的纵长形状。由此能够减少周向的剪切变形，并且能够与抑制所述压缩方向的变形相互作用而降低滚动阻力。附图说明 [0019] 图1是示出本发明的充气轮胎的一个实施例的胎面花纹的展开图。 [0020] 图2（A）、（B）是放大表示内外侧花纹块的俯视图。 [0021] 图3是胎面部的剖视图。 [0022] 图4（A）是夸张表示花纹块在压缩方向上的变形的剖视图，（B）是夸张表示花纹块在旋转方向上的剪切变形的剖视图。 [0023] 图5是例示出压缩方向上的变形不同的两个花纹块的俯视图。 [0024] 图6（A）～（I）是示出表1记载的样品轮胎的胎面花纹的示意图。 [0025] 图7是示出花纹块侧壁面的总面积与滚动阻力的关系的图表。 [0026] 图8是充气轮胎的接地面形状。 [0027] 图9是现有的胎面花纹的展开图。 [0028] 附图标记说明：1…充气轮胎；2…胎面部；3…周向主沟；4…横沟；5…花纹块；5R…花纹块列；10…锯齿沟；12…刀槽花纹；Ef、Er…轴向边缘；F…接地面形状；Ff…接地前缘；Fr…接地后缘；J1、J2…交叉部；K…最大宽度位置；Y…周向中央部分 具体实施方式[0029] 以下，对本发明的实施方式进行详细地说明。 [0030] 图1中本实施方式的充气轮胎1，在胎面部2具有：3～5条、优选为3～4条沿周向延伸的周向主沟3；以及与该周向主沟相交的多条横沟4。由此，在胎面部2形成有将由所述周向主沟3和横沟4划分的花纹块5沿周向间隔设置而成的花纹块列5R。本例中，所述充气轮胎1为卡车/客车等重载荷用轮胎，此外示出所述周向主沟3为3条的情况。 [0031] 具体而言，本例中形成有3条周向主沟3，即：配置在轮胎赤道C上的内侧周向主沟3i、和配置在该内侧周向主沟3i的两个外侧的外侧周向主沟3o。并且在所述内侧周向主沟 3i以及外侧周向主沟3o之间形成有内侧花纹块列5iR，该内侧花纹块列5iR是将由内侧横沟 4i划分的内侧花纹块5i沿周向排列而成的。此外，在所述外侧周向主沟3o与胎面接地端Te之间形成有外侧花纹块列5oR，该外侧花纹块列5oR是将由外侧横沟4o划分的外侧花纹块5o沿周向排列而成的。 [0032] 其中，所述周向主沟3以及横沟4被规定为各沟宽度W3、W4大于3mm、且优选为4mm以上的宽沟。 [0033] 对于所述沟宽度W3、W4的上限，根据陆地比进行适当的限制。众所周知，该陆地比用实际的接地面积（net ground contact area）与胎面的整体面积之比（实际的接地面积/胎面整体面积）来表示。从湿路性能和滚动阻力性能的观点来看，陆地比优选为75%～85%，更优选为78%～82%的范围，若低于75%，则滚动阻力性能变差，相反若超过85%，则湿路性能变差。另外对于周向主沟3以及横沟4的沟深度H3、H4（图3所示）而言，能够适当地采用现有的范围。本例中示出周向主沟3与横沟4形成为相同深度的情况。 [0034] 接下来，各所述花纹块5形成为全部顶角θ为90°以上的五边形以上的多边形状。本例中如图2（A）、（B）所示，示出所述内侧花纹块5i形成为六边形，并且外侧花纹块5o形成为五边形的情况。 [0035] 另外所述花纹块5具有周向两端的轴向边缘Ef、Er，该轴向边缘Ef、Er与所述横沟4对置，并且所述花纹块5形成为在该轴向边缘Ef、Er之间具有花纹块5的轴向宽度W为最大宽度W1的最大宽度位置K的鼓形。而且所述花纹块5形成为：所述最大宽度W1与花纹块5的周向长度L1之比W1/L1为0.6～0.9的、周向上较长的纵长形状。另外，所述周向长度L1是指所述轴向边缘Ef、Er之间的周向长度。 [0036] 本发明人的研究结果明确了：在轮胎滚动时的花纹块变形中，作为滚动阻力的主要原因的花纹块变形可列举出压缩方向上的变形（如图4（A）所示）、和旋转方向上的剪切变形（如图4（B）所示），并且该压缩方向上的变形对滚动阻力的影响大。 [0037] 并且发现所述压缩方向上的变形与花纹块侧壁面Bw的面积S有关，在轮胎的接地面积相同的情况（例如陆地比相同的情况）下，通过减小配置于接地面形状内的花纹块的花纹块侧壁面Bw的总面积ΣS，从而能够抑制压缩方向上的变形并降低滚动阻力。 [0038] 例如如图5所示，在对花纹块踏面面积相同的两个花纹块B1、B2进行比较时，在加载相同载荷的情况下，花纹块侧壁面Bw的面积S小的花纹块B1在压缩方向上的变形减小。因此，试制表1规格的样品轮胎（轮胎尺寸11R22.514PR），并对各样品轮胎测量配置于接地面形状内的花纹块的花纹块侧壁面Bw的总面积ΣS和滚动阻力，并且如图7所示对上述测试结果进行绘图，从而确认了总面积ΣS与滚动阻力的相关性。各样品轮胎的胎面花纹如图6所示。另外所述总面积ΣS用花纹块踏面的外周缘的长度来代替。另外所述滚动阻力是用滚动阻力试验机，在轮辋（7.50×22.5）、内压（750kPa）、载荷（24.52kN）、速度（80km/h）的条件下对轮胎进行测定的值，滚动阻力指数用样品轮胎9的滚动阻力为100的指数来表示。 [0039] 表1 [0040] [0041] 如图7所示确认了：通过减小花纹块侧壁面Bw的总面积ΣS，而抑制了压缩方向上的变形且降低了滚动阻力。 [0042] 并且，为了在各花纹块5中维持花纹块踏面面积并且减小花纹块侧壁面Bw，如上所述，需要将花纹块5形成为五边形以上的多边形状且各顶角θ形成为90°以上，并且将花纹块5形成为在轴向边缘Ef、Er之间具有最大宽度位置K的鼓形。 [0043] 另外，在样品轮胎5（花纹P5）的情况下，由于横沟较细，因此接地时与横沟对置的花纹块侧壁面彼此相互接触而彼此支撑。因此可以推测出压缩方向上变形减小且滚动阻力降低。另外在样品轮胎1（花纹P1）的情况下，虽然由于花纹块形状为圆形，因此所述总面积ΣS为最小且压缩方向上的变形减小，但是相反，可以推测出旋转方向的剪切变形变大，综合来讲滚动阻力增大。 [0044] 因此，由于滚动阻力降低，因而旋转方向的剪切变形较小也很重要。对于该旋转方向的剪切变形，通过将花纹块5形成为最大宽度W1与花纹块5的周向长度L1之比W1/L1为0.6～0.9的纵长形状，来提高周向的截面惯性矩、减小周向上的剪切变形。此外，作为先着地侧、离开侧的所述轴向边缘Ef、Er形成为直线状，也有助于降低剪切变形。 [0045] 其中，若所述花纹块5的角数过多，由于接近圆形而降低在先着地侧、离开侧的花纹块刚性，因此综合而言不能发挥降低滚动阻力的效果。另外花纹形状受到限制，降低设计的自由度。因此所述花纹块5的角数优选为5至6。 [0046] 另外若所述比W1/L1超过0.9，则截面惯性矩降低从而旋转方向的剪切变形变大。相反若小于0.6，则花纹块5变得过于纵长，从而导致花纹块侧壁面Bw的总面积ΣS增加、压缩方向上的变形增大，从而均不利于降低滚动阻力。 [0047] 另外所述轴向边缘Ef、Er的轴向宽度Wa优选为所述最大宽度W1的0.3～1.0倍。在小于0.3倍时，则先着地时和离开时的剪切变形变大。相反，若超过1.0倍，则所述总面积ΣS无法充分降低、压缩方向上的变形增大，均不利于降低滚动阻力。 [0048] 接下来，本例的周向主沟3i、3o形成为锯齿沟10，该锯齿沟10的沟中心j相对于轮胎周向线以10～30°的角度α朝周向的一侧、另一侧交替地倾斜。通过采用该锯齿沟10，将所述花纹块5形成为五边形以及六边形，并且将各花纹块5均匀地分散配置。另外，若所述角度α超过30°，则所述轴向边缘Ef、Er的宽度Wa相对于最大宽度W1变得过小，因此先着地时或离开时的剪切变形变大。相反，若小于10°，则所述轴向边缘Ef、Er的宽度Wa相对于最大宽度W1变得过大，从而所述总面积ΣS无法充分地降低而使压缩方向上的变形变大。均不利于降低滚动阻力。 [0049] 另外在本例中，在所述花纹块5i、5o的周向中央部分Y处具有沿轴向横贯该花纹块5i、5o的刀槽花纹12。该刀槽花纹12有助于提高湿路性能。另外由于能够确保花纹块5i、5o的周向上的剪切刚性，因此能够抑制所述旋转方向上的剪切变形、压缩方向上的变形变差，能够维持所述滚动阻力的降低效果。所述刀槽花纹12的刀槽宽度为0.5～3.0mm的范围，若小于0.5mm，则无法期待提高湿路性能的效果。此外若超过3.0mm，则导致刚性降低、滚动阻力变差。此外刀槽花纹12的深度H12（图3所示）优选为所述周向主沟3的沟深度H3的0.75～ 1.0倍的范围。若小于0.75倍，则刀槽花纹12在到达磨损末期之前就被磨损尽，导致对湿路性能产生不良影响。相反，若超过1.0倍，则存在刚性降低、滚动阻力变差的倾向。 [0050] 另外，所述周向中央部分Y是指：以所述周向中央位置Yi为中心的所述周向长度L1的1/3的宽度区域，在该周向中央部分Y内配置有所述最大宽度位置K。所述刀槽花纹12优选形成于所述最大宽度位置K。 [0051] 接下来，经由周向主沟3而在轴向上相邻的花纹块5、即经由内侧周向主沟3i而在轴向上相邻的内侧花纹块5i、5i彼此，以及经由外侧轴向主沟3o而在轴向相邻的内外侧花纹块5i、5o彼此，在周向上相互错位配置。此外，所述横沟4与周向主沟3的交叉部J1、和所述刀槽花纹12与周向主沟3的交叉部J2形成于同一位置。另外所述同一位置包括以下情况，即：超过所述交叉部J1而假想地延伸的横沟4的假想部分，经过刀槽花纹12与周向主沟3在交叉部J2相交且开口的刀槽花纹开口部分的至少一部分；或者超过所述交叉部J2而假想地延伸的刀槽花纹12的假想部分，经过横沟4与周向主沟3在交叉部J1相交且开口的横沟开口部分的至少一部分。 [0052] 在本例中，所述横沟4在周向主沟3的锯齿形的弯曲部交叉，因此横沟4与周向主沟3的交叉部J1形成于锯齿的弯曲部。另外刀槽花纹12也在周向主沟3的锯齿形弯曲部交叉，因此刀槽花纹12与周向主沟3的交叉部J2也形成于锯齿的弯曲部。 [0053] 图8示出本实施方式的充气轮胎1的接地面形状F。该接地面形状F是指：将轮胎1轮辋组装于正规轮辋，填充标准内压且加载标准载荷时，以0度外倾角接地于平面时接地面的形状。并且，在所述接地面形状F中，所述花纹块5的轴向边缘Ef、Er与所述接地面形状F的接地前缘Ff以及接地后缘Fr的交叉角β优选为10°以下。由此，能够抑制接地时以及离开时花纹块的变形，从而有利于降低滚动阻力。另外所述交叉角β为在横沟4的长度方向中央的位置测定的值。 [0054] 另外在周向主沟3的条数为两条以下时，则湿路性能变得不充分，相反，若为6条以上时，则花纹块刚性减小，使得滚动阻力性以及操纵稳定性变得不充分。此外各花纹块列的花纹块数或横沟数亦即间距数为35～45，优选为38～42，若少于35，则湿路性能变得不充分，相反，若超过42，则花纹块刚性减小，使得滚动阻力性以及操纵稳定性变得不充分。 [0055] 以上虽然对本发明的特别优选的实施方式进行了详细说明，但本发明不限定于图示的实施方式，而是能够变形为各种方式来实施。 [0056] 基于表2的规格，试制重载荷用轮胎（轮胎尺寸11R22.514PR），对于各轮胎的滚动阻力性以及湿路性进行了测试。各部的共通规格如下。 [0057] 胎面宽度TW：214mm [0058] 陆地比：80% [0059] 周向主沟 [0060] 沟宽度W3：6.0mm [0061] 沟深度H3：16.6mm [0062] 横沟 [0063] 沟宽度W4：7.0mm [0064] 沟深度H4：16.6mm [0065] 刀槽花纹 [0066] 刀槽宽度W12：1.0mm [0067] 沟深度H12：16.6mm [0068] 测试方法如下。 [0069] （1）滚动阻力性： [0070] 用滚动阻力试验机，在下述条件下测定各供试轮胎的滚动阻力值，并以实施例1为100的指数来表示，数值越小表示滚动阻力越小、低燃油性越优异。 [0071] 轮辋：7.50×22.5 [0072] 空气压：750kPa [0073] 载荷：24.52kN [0074] 速度：80km/h [0075] （2）湿路性能： [0076] 将各供试轮胎在下述条件下分别安装于10吨装载的卡车（2-D车）的全轮，测定在具有5mm水膜的湿柏油路面上，从速度0km/h开始行驶20m距离的时间。结果以实施例1的时间为100的指数来表示。数值越小越好。 [0077] 卡车的装载状态：半装载（装载于装卸台的前方） [0078] 轮辋：7.50×22.5 [0079] 空气压：750kPa [0080] 表2 [0081] [0082] [0083] 如表所示可以确认，实施例的轮胎能够抑制湿路性能的降低并且降低滚动阻力。 |
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