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，更具体地，涉及一种当车辆行驶时具有高排水性能并且可以减小噪音的充气轮胎。
背景技术：
这种安装在车辆上的充气轮胎需要通过提高在潮湿路面上的排水性能而改善防滑性能，还需要减小轮胎所引起的噪音，该噪音是在车体外部产生的噪音的主要因素。
关于轮胎所引起的噪音，已知的有气柱共鸣音及冲击声音。管状气柱在道路表面与沿周向在轮胎的胎面表面上形成的纵向主沟槽之间的空隙中产生。气柱共鸣音由气柱的重复压缩及扩张而产生。当胎面表面接触道路表面时，胎面表面撞击道路表面，就产生了冲击声音。
图16示出了当车辆以(A)35公里/小时(图16A)及(B)50公里/小时(图16B)行驶时，轮胎所引起的噪音的频率与声压水平之间的关系。
轮胎所引起的噪音的频率与声压水平之间的关系通过以上述每种速度分别使用四种轮胎而测量。这四种轮胎包括(1)在其胎面表面1上没有形成沟槽的轮胎(见图17A)；(2)在其胎面表面1上形成了两个直线状纵向主沟槽2的轮胎，该主沟槽沿轮胎的周向延伸(见图17B)；(3)在其胎面表面1上形成了四个直线状纵向主沟槽2的轮胎，该主沟槽沿轮胎周向延伸(见图17C)；(4)在其胎面表面1上形成了四个直线状纵向主沟槽2的轮胎，该主沟槽沿轮胎周向延伸且有横向沟槽3与直线状纵向主沟槽2相交(见图17D)。
如图16所示，轮胎所引起的噪音在800至1000Hz具有峰值。分析得知，在800至1000Hz范围内的噪音是由在纵向主沟槽中形成的气柱所引起的气柱共鸣音而产生的。由气柱共鸣音产生的噪音不能忽略。
气柱共鸣音的频率取决于与道路表面接触的胎面表面的长度。这样，由图16的图表可以确定当在胎面表面上形成多个以相同长度与道路表面接触的纵向主沟槽时，就产生了具有相同频率的气柱共鸣音，且这些气柱共鸣音相互叠加，由此产生很大的噪音。因此，减小在胎面表面上形成有多个纵向主沟槽的轮胎中的气柱共鸣音是非常重要的。
将当车辆以35公里/小时(见图16A)行驶时产生的气柱共鸣音与当车辆以50公里/小时(图16B)行驶时产生的气柱共鸣音相比较，当车辆以50公里/小时行驶时产生的气柱共鸣音比当车辆以35公里/小时行驶时产生的气柱共鸣音大。这表明由于气流速度在纵向主沟槽中变得更快，产生了明显的气柱且气柱共鸣音逐渐变大。
气柱共鸣音取决于纵向主沟槽的横截面积。由此，当在纵向主沟槽中的空气量增加时，在纵向主沟槽中就形成了较大的气柱且气柱共鸣音逐渐变大。
当纵向主沟槽的容积(横截面积)设置得较小时，则在纵向主沟槽中流过小量的空气。由此，在道路表面与纵向主沟槽之间的空隙中就产生较小的气柱。这样，气柱共鸣音的强度就可以被降低。
当将在胎面表面上形成的沿轮胎周向的纵向主沟槽的容积设置得较小时，轮胎具有较低的排水性能，并由此具有较低的防滑性能。提供同时具有降噪性能与湿地性能的轮胎是困难的。也就是说，提供同时具有降噪性能与防滑性能的轮胎是非常困难的。
由此，考虑到湿地性能，通过减小沿轮胎周向延伸所形成的纵向主沟槽的容积(横截面积)来减小气柱共鸣音不是优选的。因此，为了减小气柱共鸣音，采用一种阻挠纵向主沟槽中的气流流动的方法以阻止空气顺利地流动是有利的。
考虑到以上所述方面，如日本专利申请公开10-315711(专利文献1)所揭示的，其提出了一种充气轮胎。在如图18所示的充气轮胎中，沿轮胎周向(轮胎的旋转方向)在纵向主沟槽2的侧表面2a上形成了多个槽4。
在其说明书的33段中描述到优选地，槽4不是形成在胎面表面，且相对于纵向主沟槽的底表面成一定间隔设置。由此，较小的槽4凹入纵向主沟槽2的侧表面2a而形成。如图18所示，槽4的横截面形状是矩形，且在纵向主沟槽的底表面与其侧表面之间的边界处形成边缘。
在专利文献1揭示的结构中，因为流经纵向主沟槽的空气也流入槽中，从而可减小流经纵向主沟槽的空气的流速并防止形成明显的气柱。
但是，在纵向主沟槽上形成的槽既不与胎面表面的接地面相连续，也不与纵向主沟槽相连续。由此，充气轮胎的结构的缺点是使得聚集在槽中的水不容易排出。槽的横截面形状是矩形，且在纵向主沟槽的底表面与其侧表面之间的边界处形成边缘。由此，从槽中排水是困难的。优选的是，使得从形成在胎面表面上的纵向主沟槽中排出的水沿流至轮胎的横向外侧。因为槽形成在纵向主沟槽的两个侧表面上，水也排至轮胎横向内侧。由此，存在排出的水再次渗入纵向主沟槽中的可能。
如上所述，在专利文献1所揭示的充气轮胎中，有可能减小产生在纵向主沟槽中的气柱共鸣音，但是充气轮胎的排水性能较差。由此充气轮胎不能同时具有防滑性能及降噪性能，这就留下了改进的空间。
发明内容
本发明是着眼于以上问题提出的。因而本发明的一个目的是提供一种同时具有防滑性能及降噪性能的充气轮胎。
为了解决上述问题，本发明提供一种充气轮胎，其包括纵向主沟槽，所述的纵向主沟槽通过沿轮胎周向成直线状延伸而沿径向凹设在轮胎的胎面表面上；以及窄沟槽，所述窄沟槽凹设形成于在充气轮胎的横向方向上彼此相对的纵向主沟槽的两个侧表面中的至少一个外侧表面上，同时沿所述充气轮胎的周向以一定间隔布置所述窄沟槽，使得所述纵向主沟槽的底表面介于所述两个侧表面之间。每个所述窄沟槽构造为使得其较长侧沿充气轮胎的径向延伸或沿与所述纵向主沟槽的深度方向相同的方向延伸，且每个所述窄沟槽的较短侧沿垂直于充气轮胎径向的周向延伸。每个所述窄沟槽中具有最大截面积的位置的截面结构是圆弧形的。
胎面表面指的是当车辆行驶时与道路表面接触的充气轮胎的表面。本发明包括这样的结构，即在该结构中至少一个纵向主沟槽沿轮胎的周向设置在接地表面上。如上所述，纵向主沟槽越多，气柱共鸣音越大。由此，优选地，设置在轮胎上用以防止产生噪音的窄沟槽可以适用于那些具有多个纵向主沟槽的轮胎。
本发明的纵向主沟槽是直线状延伸的。在胎面表面上弯曲地延伸的纵向主沟槽降低了沿纵向主沟槽的气流的流速。因此，不会产生明显的气柱且由此可以抑制气柱共鸣音的产生。但是在接地表面上弯曲延伸的纵向主沟槽具有较差的排水性能，由此本发明没有采用。本发明中所指的“直线状”不包括弯曲以降低气流的沟槽。但是本发明包括以不大于5度的小角度弯曲的沟槽以及基本上为直线状的沟槽。
在上述结构中，纵向主沟槽的侧表面没有形成为平滑表面，而是通过沿轮胎的径向，即沿基本上垂直于纵向主沟槽中的气流方向的方向，于纵向主沟槽的侧表面上形成窄沟槽而构成凹凸表面。由此阻止了空气顺利地流过纵向主沟槽，而没有在纵向主沟槽中形成明显的气柱。这可使气柱共鸣音减小。因为当由垂直于轮胎径向的截面观察时，窄沟槽是圆弧形，流入窄沟槽的水不会滞留在窄沟槽中，而是会顺利地返回纵向主沟槽。由此，充气轮胎具有高的排水性能及防滑性能和降噪性能。
如上所述，窄沟槽不一定必须形成在纵向主沟槽的两个相对侧表面上，而是可以仅形成在一个侧表面上。在此情况下，窄沟槽沿轮胎横向形成在纵向主沟槽的外侧表面上。
也就是说，仅在纵向主沟槽的一个侧表面上形成的窄沟槽可以减小在纵向主沟槽中的空气流速，并且由此充分地减小了气柱共鸣音。
窄沟槽仅在纵向主沟槽沿轮胎横向的外侧表面上形成的原因是空气容易沿纵向主沟槽的轮胎横向外侧表面流动。由此，沿纵向主沟槽流动的空气遇到形成在纵向主沟槽沿轮胎横向的外侧表面上的窄沟槽的高阻抗。由此可以有效地减小气柱共鸣音。
当窄沟槽在纵向主沟槽沿轮胎横向的外侧表面上形成时，渗入窄沟槽中的水排出至轮胎胎面表面的横向外侧。对于轮胎的防滑性能这是优选的。此外，与窄沟槽形成在纵向主沟槽的两侧表面上的结构相比，在窄沟槽仅形成在纵向主沟槽的外侧表面上的结构中轮胎的胎面花纹较简单。
因此当多个纵向主沟槽以一定间距沿充气轮胎的横向在胎面表面上形成时，优选的是窄沟槽仅沿充气轮胎的横向在相对于中心位置布置的左侧及右侧的每个纵向主沟槽的外侧表面上形成。
当多个纵向主沟槽沿充气轮胎的横向以一定间隔在胎面表面上形成时，窄沟槽沿充气轮胎的横向在布置在中心位置的纵向主沟槽的两个侧表面上形成，以便沿轮胎横向向轮胎的两侧排水。
当窄沟槽仅在多个纵向主沟槽的一个表面上形成时，优选的是窄沟槽在上述布置在车辆的外侧的纵向主沟槽的外侧表面上形成。由此可以改善轮胎的降噪性能及其防滑性能。
优选的是，每个窄沟槽沿轮胎径向的长度都设置为不小于纵向主沟槽的深度的50％并不大于纵向主沟槽的深度的100％。如果每个窄沟槽沿轮胎径向的长度都设置为小于50％，则窄沟槽就不能对沿纵向主沟槽流动的空气施加高的阻抗，且由此不能有助于减小气柱共鸣音。
最优选的是，假设窄沟槽在由纵向主沟槽的底表面至其侧表面的上端(接地表面)的范围内形成，则每个窄沟槽沿轮胎径向的长度都是纵向主沟槽的深度的100％。
当窄沟槽形成至纵向主沟槽的侧表面的上端(接地表面)时，就可从窄沟槽中排出沙子、泥土以及积雪，这是因为窄沟槽形成至接地表面且由此防止了窄沟槽由于上述沙子、泥土、积雪等而阻塞。
当每个窄沟槽沿轮胎径向的长度都是纵向主沟槽的深度的100％时，径向上的每个窄沟槽的底表面都是圆弧形，并与纵向主沟槽的底表面的边缘及胎面表面的接地边缘相连续，且纵向主沟槽的侧表面的接地边缘沿轮胎的周向连续且呈直线状地形成。
如上所述，当每个窄沟槽的底表面在轮胎的径向上都是圆弧形时，且每个窄沟槽沿轮胎径向的两端(即窄沟槽的上端及下端)处深度设置为零，且每个窄沟槽的底表面都与纵向主沟槽的底表面及纵向主沟槽的侧表面的接地表面相连续，这就有可防止窄沟槽爆裂，并排出已流入窄沟槽中的水并顺利地将水排至纵向主沟槽及接地表面。
窄沟槽可以在胎面表面的接地表面上开口，且每个窄沟槽的深度可朝向纵向主沟槽的底表面逐渐减少而不是将窄沟槽的底表面沿轮胎径向设置为圆弧形形状。
优选的是，从纵向主沟槽的侧表面起的每个窄沟槽的深度沿充气轮胎的径向都以如下方式变化，即每个窄沟槽的最大深度都设置为既不小于0.2mm也不大于3.0mm。
窄沟槽的深度可以在轮胎的径向上不变。但如上所述，优选的是窄沟槽的深度沿轮胎的径向改变。更优选的是，窄沟槽的深度朝向纵向主沟槽的底表面逐渐减小，而没有使纵向主沟槽的底表面的侧边缘凹凸设置而使轮胎在纵向主沟槽的底表面的侧边缘处爆裂的情况出现。
如果每个窄沟槽的最大深度设置为小于0.2mm，则窄沟槽就不能对沿纵向主沟槽流动的空气施加高的阻抗。由此，窄沟槽就不能充分地减小沿纵向主沟槽流动的空气的速度，并因此不能减小气柱共鸣音。另一方面，如果每个窄沟槽的最大深度设置为大于3.0mm，则水不能顺利地流过纵向主沟槽。在此情况下，充气轮胎具有较差的排水性能。
每个窄沟槽的深度都优选地设置为不小于0.7mm、且更优选地不小于1.0mm，并不大于3.0mm、更优选地不大于2.5mm、最优选地不大于2.0mm。
优选的是，每个窄沟槽的容积都设置为0.1mm3至180mm3。如果窄沟槽的容积设置小于0.1mm3，窄沟槽就不能充分地减小气柱共鸣噪音。另一方面，如果窄沟槽的容积设置为大于180mm3，则充气轮胎就有较差的排水性能。
当纵向主沟槽的宽度及深度变得较大时，所产生的气柱逐渐变大，且由此气柱共鸣音逐渐变大。因此，形成窄沟槽是优选的。另一方面，当纵向主沟槽的宽度及深度变得较小并由此其容积变得较小时，气柱逐渐变小，且由此气柱共鸣音逐渐变小。因此，不需要采用形成窄沟槽的方法来防止产生噪音。
由以上观点可知，优选的是，窄沟槽形成在纵向主沟槽的侧表面上，该纵向主沟槽具有不小于2.0mm且不大于30.0mm的宽度及不小于5.0mm且不大于20.0mm的深度。
优选的是，沿充气轮胎的周向以不小于纵向主沟槽宽度的0.1倍且不大于其1.0倍的间距在纵向主沟槽的侧表面上凹设形成窄沟槽。
如果相邻窄沟槽之间的间距小于纵向主沟槽的宽度的0.1倍，则纵向主沟槽的侧表面基本上为直线状的。由此，窄沟槽就不能对沿纵向主沟槽流动的气体施加高的阻抗。另一方面，如果间距大于纵向主沟槽宽度的1.0倍，则凹凸程度很小，以至于窄沟槽不能对经过纵向主沟槽的气流施加高的阻抗。只有间距设置为不小于纵向主沟槽的宽度的0.1倍且不大于其1.0倍，窄沟槽才能有效地减小经过纵向主沟槽的气流速度，且由此才能减小气柱共鸣音。
相邻窄沟槽之间的间距更优选地设置为不小于纵向主沟槽宽度的0.15倍，且最优选地不小于纵向主沟槽宽度0.2倍。相邻窄沟槽之间的间距更优选地设置为不大于纵向主沟槽宽度的0.7倍，且最优选地不大于纵向主沟槽宽度的0.5倍。
相邻窄沟槽可以沿轮胎的周向以一定的等间距形成或对应于不等间距的布置(所称的变间距)而连续形成。
可通过改变窄沟槽的深度、长度以及相邻窄沟槽之间的间距来调节胎面的刚性。由此可改善设计胎面花纹时的自由度。
当为在纵向主沟槽的侧表面上开口的窄沟槽的结构时，朝向接地表面的椭圆形结构、长椭圆形结构以及U形或V形结构的开口比充气轮胎径向上的矩形结构更为有利。通过使与气流接触的纵向主沟槽的侧表面不规则化而非直线状，对沿纵向主沟槽流动的气体可施加较高的阻抗。
优选的是，每个窄沟槽都在由纵向主沟槽的底表面的边缘至胎面表面的接地表面的范围内直线状延伸，且没有形成窄沟槽的纵向主沟槽的侧表面的一部分朝纵向主沟槽的相对侧表面突出。即，当窄沟槽形成在纵向主沟槽的一个侧表面上时，窄沟槽的底表面(见图4及其他附图中的15a)及纵向主沟槽的其他侧表面对称形成，并且纵向主沟槽的侧表面上不形成窄沟槽的部分可以突出设置而非凹入形成窄沟槽。
上述结构具有在获得高性能的胎面花纹设计及轮胎性能的同时减少约束的优点。
窄沟槽沿充气轮胎的周向对称或交错地凹设在纵向主沟槽的两个侧表面上。即，形成窄沟槽以对沿纵向主沟槽流动的气体施加高的阻抗，以减小其流速并防止产生明显的气柱。因此，自胎面花纹设计的角度来看，窄沟槽的位置可以根据需要任意设置。
由以上描述明显可知，根据本发明，在具有于胎面表面上沿周向直线状形成的纵向主沟槽的充气轮胎中，纵向主沟槽的侧表面没有形成为平滑表面，而是通过沿轮胎径向-沿基本垂直于纵向主沟槽中的气流方向的方向，在纵向主沟槽的侧表面上形成窄沟槽而构成凹凸表面。因此，纵向主沟槽中的气流遭遇到来自纵向主沟槽的侧表面的高的摩擦阻力。这样就防止了空气顺利地流经纵向主沟槽。从而，经过纵向主沟槽的气流速度较低。因此，在纵向主沟槽中不会形成明显的气柱。故而可以减小气柱共鸣音并因此使噪音较低。
因为窄沟槽的截面结构是圆弧形的，已经流入窄沟槽中的水不会在那里滞留，而是会顺利地返回纵向主沟槽。由此，充气轮胎具有高的防滑性能。
当窄沟槽形成至纵向主沟槽的侧表面的接地表面时，可以容易地将沙子及积雪由窄沟槽中排出。当窄沟槽形成至纵向主沟槽的侧表面的接地表面时，胎面花纹的边缘的数量增加。由此，当道路泥泞或积雪时，充气轮胎的刹车性能及驱动性能得以改善。
图1示出了根据本发明的第一实施例的充气轮胎的胎面花纹。
图2是示出了第一纵向主沟槽的主要描述部分的放大立体图。
图3A是示出了第一纵向主沟槽的平面图。
图3B示出了其上形成有窄沟槽的第一纵向主沟槽的侧表面。
图4示出了第一纵向主沟槽，其中图4A是沿图3的线A-A的截面图。
图5示出了窄沟槽，其中图5A是示出了沿充气轮胎的径向的窄沟槽中心部分的截面图；图5B是示出了充气轮胎的接地表面的截面图。
图6A是示出了根据本发明的第二实施例的充气轮胎的胎面花纹的局部放大视图；图6B是示出了第一纵向主沟槽的局部放大视图。
图7是示出了第二实施例的第一纵向主沟槽的截面图。
图8示出了第三实施例的胎面花纹。
图9是示出了第三实施例的第一纵向主沟槽及第二纵向主沟槽的平面图。
图10是示出了第四实施例的充气轮胎的胎面花纹的示意图。
图11是示出了第五实施例的充气轮胎的胎面花纹的示意图。
图12是示出了第六实施例的充气轮胎的胎面花纹的示意图。
图13示出了第七实施例。
图14A及14B示出了第七实施例的变形实施例。
图15示出了第八实施例。
图16A及16B是示出了车辆行驶时轮胎所引起的噪音的频率与声压水平之间的关系的图表。
图17A至17D示出了试验所用的轮胎的胎面花纹，进行该试验是为了检测轮胎所引起的噪音的频率与声压水平之间的关系。
图18示出了一种现有技术。
具体实施例方式
以下参考附图对本发明的实施例进行说明。
图1至图5示出了本发明的第一实施例。
图1示出了第一实施例的充气轮胎10(以下常常仅称为轮胎10)的胎面花纹。两个环形的第一纵向主沟槽12及两个环形的第二纵向主沟槽13沿周向X在轮胎10的胎面表面11上直线状延伸。两个第一纵向主沟槽12及两个第二纵向主沟槽13相对于轮胎10横向方向上的中心线(赤道线)CL分别对称布置。更具体地，第二纵向主沟槽13布置在轮胎横向方向的轮胎10的中心部分处，且第一纵向主沟槽12布置在轮胎10的横向方向的胎面表面11的左右两侧。多个具有预定花纹的横向沟槽14形成在胎面表面11上，且该横向沟槽14与第一纵向主沟槽12相交。胎面表面是指当车辆行驶时接触道路表面的充气轮胎10的表面。
如图4所示，设置在胎面表面11的横向两侧的每个第一纵向主沟槽12都包括底表面12a及布置在底表面12a的两侧的侧表面12b。在第一实施例中，轮胎10的接地表面在其横向Y(轮胎的旋转轴延伸的方向)上的宽度H1设置为10.0mm，且轮胎10在其径向的深度设置为8.2mm。
布置在轮胎10的横向中心部分的每个第二纵向主沟槽13的宽度及深度设置得小于第一纵向主沟槽12的宽度及深度。
如图1所示，在每个设置在轮胎10的胎面表面11的横向两侧的第一纵向主沟槽12中，通过沿轮胎10的径向Z延伸窄沟槽15而在设置于轮胎10的横向外侧的第一纵向主沟槽12的一侧表面12b-1上形成窄沟槽15。在与侧表面12b-1相对的第一纵向主沟槽12的侧表面12b-2上没有形成窄沟槽，而是在其上形成平面。
在设置于沿轮胎10的胎面表面11的横向中心部分的每个第二纵向主沟槽13的两个侧壁上都没有形成窄沟槽。而是在每个第二纵向主沟槽13的两个侧壁上形成平面。
如图3A及图5所示，在轮胎10的平面图中及垂直于其径向Z的方向上示出的窄沟槽15接近于圆弧形或半圆形。如图3B所示，当从前面(在图3A的箭头I所示的方向上)观察窄沟槽15，在侧表面12b-1上形成了在轮胎10的径向Z上为窄长椭圆形状的窄沟槽15。椭圆的边缘没有布置在窄沟槽15的接地表面侧(在图中的上侧)，而是具有较小直径的部分布置在窄沟槽15的接地表面处以允许窄沟槽15以较小的面积与地面接触。
如图4A所示，窄沟槽15的底表面15a由第一纵向主沟槽12的底表面12a的边缘直线状延伸至轮胎10的接地表面，同时窄沟槽15的底表面15a相对于第一纵向主沟槽12的底表面12a形成一定的角度。由此，窄沟槽15的底表面15a沿径向Z形成于轮胎10的整个长度上。即，窄沟槽15沿轮胎10的径向Z的长度H3(见图3B)设置得等于(100％)第一纵向主沟槽12的深度H2。窄沟槽15的底表面15a及第一纵向主沟槽12的侧表面12b-2相对于第一纵向主沟槽12的底表面12a的横向中心线对称形成。
由此，如图4B所示，在相邻的窄沟槽15之间的第一纵向主沟槽12的侧表面12b-1的一部分是圆弧形状，即，侧表面12b-1的中心部分在轮胎10的径向方向上凸起。即，通过以固定的间隔由侧表面12b-1的上端至其下端切去凸起的侧表面12b-1而形成窄沟槽15，以此方式使得窄沟槽15在垂直于轮胎径向的方向上，即在水平剖视角度上，是圆弧形状。
如上所述，窄沟槽15构造为使得窄沟槽15沿轮胎的深度方向(径向)朝向中心越来越宽且越来越深，窄沟槽15的下顶点接触到边缘是连续直线状的底表面12a；且在轮胎的接地表面上形成窄沟槽15的开口浅凹形状。
图5A是示出了沿轮胎的径向Z的窄沟槽15的中心部分的剖视图。窄沟槽15的最深部分的深度H4设置得不小于0.2mm也不大于3.0mm。在第一实施例中，深度H4设置为0.5mm。图5B示出窄沟槽15在其接地表面处的深度小于其中心部分处的深度。
沿轮胎周向X的相邻窄沟槽15之间的间距H5设置为不小于第一纵向主沟槽12的宽度H1的0.1倍且不大于第一纵向主沟槽12的宽度H1的1.0倍。在第一实施例中，间距H5设置为1.5mm，即是第一纵向主沟槽12的宽度H1的0.15倍。
根据第一实施例的结构，沿轮胎周向X延伸的第一纵向主沟槽12的侧表面12b-1没有形成为平滑表面，而是通过沿轮胎的径向Z，即沿基本上垂直于第一纵向主沟槽12中气流方向的方向，于第一纵向主沟槽12的侧表面12b-1上形成窄沟槽15而构成凹凸表面。由此，在第一纵向主沟槽12中的气流遭遇到来自第一纵向主沟槽12的侧表面12b-1的高摩擦阻抗。从而，阻止空气顺利地流过第一纵向主沟槽12。由此，通过第一纵向主沟槽12的流动速度较低。因此，在第一纵向主沟槽12中未形成明显的气柱。从而可减小气柱共鸣音并因而产生低的噪音。
因为没有为了在第一纵向主沟槽12中产生较小的气柱而减小第一纵向主沟槽12的截面积，故第一纵向主沟槽12具有高排水性能，且由此具有优选的防滑性能。
窄沟槽15仅在设置于轮胎横向外侧的在第一纵向主沟槽12的侧表面12b-1上形成，而没有在与侧表面12b-1相对的侧表面12b-2上形成。由此，已流入窄沟槽15的水从轮胎排向外部，而在第一纵向主沟槽12中的水通过窄沟槽15从轮胎排出至外部。由此，待排出的水不会流入轮胎横向内侧。在此方面，此结构也提高了轮胎的防滑性能。
窄沟槽15在接地表面上开设了一个很小的开口。而且窄沟槽15的底表面15a在轮胎的径向方向及其垂直方向上是圆弧形状。由此，在窄沟槽15的底表面15a与侧表面的交界处没有形成边缘。由此，水没有滞留在窄沟槽15内而是由其中流出。由此，此结构也提高了轮胎的排水性能并由此同时实现了气柱共鸣音的减小及排水性能。
图6及7示出了第二实施例。第二实施例与第一实施例的区别在于，窄沟槽15没有在接地表面上开口，而是椭圆形窄沟槽15的上顶点15p与第一纵向主沟槽12的侧表面12b-1的接地表面相重合。由于窄沟槽15的结构，侧表面12b-1的接地表面不是凹凸不平的，而是平直的。在第二实施例中，第一纵向主沟槽12的侧表面12b-1朝向其底表面12a逐渐凸起。
第二实施例具有与第一实施例相同的结构。因此，第二实施例上与第一实施例相同的部分由与第一实施例相同的标号表示，且对这些相同部分的描述在此略去。
因为第一纵向主沟槽12的侧表面12b-1的接地表面是平直的，轮胎不容易爆裂。此外，因为窄沟槽15的上端15p延伸形成至上端15p与第一纵向主沟槽12的侧表面12b-1的接地表面相接触的位置，窄沟槽15具有将水由窄沟槽15排至接地表面的功能。
图8及9示出了第三实施例。在第三实施例的充气轮胎中，将两个第一纵向主沟槽12及两个第二纵向主沟槽设置在与第一实施例相同的位置。在第三实施例的充气轮胎中，与第一实施例相似的窄沟槽15形成在四个纵向主沟槽的所有侧表面上，即，形成在两个第一纵向主沟槽12中的每个纵向主沟槽的两个侧表面12b-1和12b-2上以及两个第二纵向主沟槽13的每个纵向主沟槽的两个侧表面13b-1和13b-2上。形成在侧表面12b-1(13b-1)上的窄沟槽15与形成在侧表面12b-2(13b-2)上的窄沟槽15并非横向相对的，而是交错布置的，即沿轮胎的周向X相互偏离，如图8所示。
在此结构中，窄沟槽15在沿轮胎周向X延伸的两个第一纵向主沟槽12及两个第二纵向主沟槽13的每个纵向主沟槽的侧表面上形成。由此，当车辆行驶时，空气在所有的第一纵向主沟槽12及第二纵向主沟槽13中都不能顺利地流动。从而没有在第一纵向主沟槽12及第二纵向主沟槽13中形成明显的气柱，进而可以降低气柱共鸣音。
图10是示出了本发明的第四实施例的胎面花纹的示意图。
在第四实施例中，沿轮胎的周向X在胎面表面11上延伸形成三个纵向主沟槽12。三个纵向主沟槽12中的一个布置在轮胎的赤道线CL(轮胎的横向中心位置)上。三个纵向主沟槽12的其余两个在左侧位置及右侧位置相对于轮胎的赤道线CL对称地形成。与第三实施例相似，窄沟槽15在中心纵向主沟槽12A的两个侧表面12b-1及12b-2上交错形成。与第一实施例相似，窄沟槽15在左右两侧的两个纵向主沟槽12B的外侧表面12b-1上形成。
与图1所示相类似的与第一纵向主沟槽12相交的横向沟槽没有在图10中示出。
窄沟槽的结构与第一实施例的窄沟槽的结构相同。沿轮胎周向X的相邻窄沟槽15之间的间距也与第一实施例相同。因此对其描述在此略去。
与第一实施例中第二纵向主沟槽13类似，窄沟槽不一定必须设置在中心纵向主沟槽12A上。与第二实施例类似，窄沟槽可以在布置在赤道线CL的两侧的纵向主沟槽12B的两个侧表面上交错形成。
上述结构提供了与上述实施例的结构相似的功效。即，此结构可以减小气柱共鸣音并保持轮胎的湿地性能。
图11示出了本发明的第五实施例。
在第五实施例中，与第四实施例类似，三个纵向主沟槽12沿轮胎的周向X在胎面表面11上延伸形成。纵向主沟槽12的位置不同于第四实施例的纵向主沟槽12的位置。即，第五实施例的纵向主沟槽12在轮胎的横向Y上没有对称布置，而是非对称布置的。
更具体地，一个纵向主沟槽12A布置在相对于轮胎的赤道线CL的外侧Y1(当充气轮胎10安装于车辆上时的车辆外侧)。两个纵向主沟槽12B布置在相对于轮胎的赤道线CL的内侧Y2(当充气轮胎10安装于车辆上时的车辆中间侧)。赤道线CL与布置在相对于轮胎的赤道线CL的Y1侧的纵向主沟槽12A之间的距离短于赤道线CL与第四实施例的纵向主沟槽12B之间的距离。
与第一实施例类似，窄沟槽15仅形成在布置于赤道线CL外侧的纵向主沟槽12A及12B的侧表面12b-1上，而没有形成在布置于赤道线CL内侧的纵向主沟槽12A及12B的侧表面12b-2上。
在上述结构中，没有在轮胎赤道线CL的外侧Y1(车辆的横向外侧)设置大的纵向主沟槽。因此，该结构不会恶化轮胎的抓地性能。两个纵向主沟槽12布置在轮胎赤道线CL内侧Y2(车辆的横向内侧)处。因此，两个纵向主沟槽12可以确保排水性能。与上述实施例类似，该结构可以减小由气柱共鸣音所引起的噪音。
图12示出了本发明的第六实施例。
在第六实施例中，一个纵向主沟槽12沿轮胎的周向X在赤道线CL(轮胎的横向中心)上延伸形成。在胎面表面11上没有形成其他纵向主沟槽。与第四实施例类似，窄沟槽15在纵向主沟槽12的两个侧表面12b-1及12b-2上形成。与上述实施例类似，第六实施例的轮胎结构可以减小由气柱共鸣音所引起的噪音。
图13A、13B及13C示出了第七实施例。
在第七实施例中，通过沿充气轮胎10的周向在其胎面表面11上延伸窄沟槽15而在纵向主沟槽12的侧表面12b上形成的窄沟槽15的结构不同于上述实施例的窄沟槽结构。即，在第一至第六实施例中，窄沟槽15沿其深度方向(径向)在由纵向主沟槽12的上端至其下端的整个区域上形成。在第七实施例中，窄沟槽15没有在沿深度方向的纵向主沟槽12的全部区域中形成，而仅在深度方向上的中心部分中形成。在第七实施例中，沿轮胎径向Z的窄沟槽15的长度H5设置为5.0mm，其是纵向主沟槽12的深度H2(＝8.2mm)的61.0％。
如图13B所示，在第一纵向主沟槽12的侧表面12b-1上的窄沟槽15的开口呈长椭圆形的。与第一实施例的窄沟槽15类似，底表面15a如图13C所示在轮胎的径向上是圆弧形的，且如图13D所示在垂直于轮胎径向的方向上(窄沟槽15深度上的区域)也是圆弧形的。
在第七实施例中，与上述其他实施例类似，窄沟槽15形成在纵向主沟槽12的侧表面12b-1上。因此，窄沟槽15可以减小由气柱共鸣音所引起的噪音。因为窄沟槽15的上端没有暴露在胎面表面11上，窄沟槽15对轮胎花纹的外观没有影响，且简化了轮胎的设计。
如图14A所示，窄沟槽15可仅形成在纵向主沟槽12的开口侧。如图14B所示，窄沟槽15可以仅形成在纵向主沟槽12的底表面12a的一侧处。
图15示出了第八实施例。
第八实施例的窄沟槽15的结构不同于上述实施例的窄沟槽15的结构。也就是说，窄沟槽15呈连续的半圆形，该半圆形自胎面表面的接地表面具有相同的半径，即，沿轮胎径向自其上端至纵向主沟槽12的底表面12a具有相同的半圆形状。
本发明充气轮胎的示例及对比示例将在下文描述。
示例1至20及对比示例1至3的充气轮胎的尺寸全部为195/65R1591H，且其轮辋尺寸全为15×6-JJ。这些充气轮胎具有如图1所示的相同胎面花纹。在这些轮胎中，沿轮胎的周向延伸的第一纵向主沟槽12的侧表面的结构相互不同。更具体地，形成在第一纵向主沟槽12的侧表面上的窄沟槽的以下参数相互不同窄沟槽沿轮胎横向Y的深度；窄沟槽沿轮胎径向Z的长度；沿轮胎周向X的相邻窄沟槽之间的间距；以及窄沟槽的截面形状；以及窄沟槽的位置。
降噪性能及防滑性能在示例1至20及对比示例1至3的每个轮胎上通过下述方法测量。
表1示出了示例1至20及对比示例1至3中每个示例和对比示例的结构和测量结果。
表1
表中E指示例，CE指对比示例示例1示例1的轮胎具有类似于第一实施例的充气轮胎的结构。更具体地，窄沟槽的截面形状为半圆形。窄沟槽的最大深度(半径)设置为0.5mm。窄沟槽沿轮胎的径向的长度设置为8.2mm(等于第一纵向主沟槽的深度)。沿轮胎周向的相邻窄沟槽之间的间距设置为1.5mm(第一纵向主沟槽的宽度的0.15倍)。窄沟槽仅形成在第一纵向主沟槽的外侧表面上(相对于赤道线的外侧)。
示例2除了窄沟槽的最大深度设置为0.1mm而小于示例1中窄沟槽的深度外，示例2的轮胎具有类似于示例1中充气轮胎的结构。
示例3除了窄沟槽的最大深度设置为0.2mm而小于示例1的窄沟槽的深度外，示例3的轮胎具有类似于示例1中充气轮胎的结构。
示例4除了窄沟槽的最大深度设置为1.0mm而大于示例1中窄沟槽的深度外，示例4的轮胎具有类似于示例1中充气轮胎的结构。
示例5除了窄沟槽的最大深度设置为2.0mm而大于示例1中窄沟槽的深度外，示例5的轮胎具有类似于示例1中充气轮胎的结构。
示例6除了窄沟槽的最大深度设置为3.0mm而大于示例1中窄沟槽的深度外，示例6的轮胎具有类似于示例1中充气轮胎的结构。
示例7除了窄沟槽的最大深度设置为4.0mm而大于示例1中窄沟槽的深度外，示例7的轮胎具有类似于示例1中充气轮胎的结构。
示例8除了窄沟槽由第一纵向主沟槽的侧表面的上端起沿轮胎的径向的长度为2.0mm(第一纵向主沟槽的深度的24.4％)之外，示例8的轮胎具有类似于示例1中充气轮胎的结构。
示例9除了窄沟槽由第一纵向主沟槽的侧表面的上端起沿轮胎的径向的长度为4.0mm(第一纵向主沟槽的深度的48.8％)之外，示例9的轮胎具有类似于示例1中充气轮胎的结构。
示例10除了窄沟槽由第一纵向主沟槽的侧表面的上端起沿轮胎的径向的长度为5.0mm(第一纵向主沟槽的深度的61.0％)之外，示例10的轮胎具有类似于示例1中充气轮胎的结构。
示例11除了窄沟槽由第一纵向主沟槽的侧表面的上端起沿轮胎的径向的长度为7.0mm(第一纵向主沟槽的深度的85.4％)之外，示例11的轮胎具有类似于示例1中充气轮胎的结构。
示例12除了窄沟槽的最大深度设置为0.2mm而小于示例1中窄沟槽的深度，且沿轮胎周向的相邻窄沟槽之间的间距设置为0.8mm(主沟槽的宽度的0.08倍)外，示例12的轮胎具有类似于示例1中充气轮胎的结构。
示例13除了窄沟槽的最大深度设置为0.2mm而小于示例1中窄沟槽的深度，且沿轮胎周向的相邻窄沟槽之间的间距设置为1.2mm(主沟槽的宽度的0.12倍)外，示例13的轮胎具有类似于示例1的充气轮胎的结构。
示例14除了沿轮胎周向的相邻窄沟槽之间的间距设置为2.0mm(主沟槽的宽度的0.2倍)而大于示例1中窄沟槽的间距外，示例14的轮胎具有类似于示例1中充气轮胎的结构。
示例15
除了沿轮胎周向的相邻窄沟槽之间的间距设置为5.0mm(主沟槽的宽度的0.5倍)而大于示例1中窄沟槽的间距外，示例15的轮胎具有类似于示例1中充气轮胎的结构。
示例16除了沿轮胎周向的相邻窄沟槽之间的间距设置为8.0mm(主沟槽的宽度的0.8倍)而大于示例1中窄沟槽的间距外，示例16的轮胎具有类似于示例1中充气轮胎的结构。
示例17除了沿轮胎周向的相邻窄沟槽之间的间距设置为10.0mm(等于主沟槽的宽度)而大于示例1中窄沟槽的间距外，示例17的轮胎具有类似于示例1中充气轮胎的结构。
示例18除了沿轮胎周向的相邻窄沟槽之间的间距设置为12.0mm(主沟槽的宽度的1.2倍)而大于示例1中窄沟槽的间距外，示例18的轮胎具有类似于示例1中充气轮胎的结构。
示例19窄沟槽仅在相对于赤道线位于轮胎横向内侧处的第一纵向主沟槽的侧表面上形成。示例19中轮胎的其他结构类似于示例1中轮胎的结构。
示例20除了窄沟槽形成在第一纵向主沟槽的两个侧表面上外，示例20的轮胎具有类似于示例1中充气轮胎的结构。
对比示例1窄沟槽没有形成在第一纵向主沟槽的侧表面上。
对比示例2除了窄沟槽的截面是在轮胎的周向上对称、其一侧边长为0.7mm、深度为0.5mm的三角形外，对比示例2的轮胎具有类似于示例1中充气轮胎的结构。
对比示例3
除了窄沟槽的截面是在轮胎的周向上对称、其深度为0.5mm、在轮胎的周向上的宽度为1.0mm的矩形外，对比示例3的轮胎具有类似于示例1中充气轮胎的结构。
测量降噪性能的方法当车辆以60公里/小时行驶在平滑沥青路面上时，用安装在接近驾驶员右耳的位置处的麦克风来测量胎面花纹的噪音水平。表1示出了基准(±0dB(A))与各示例及对比示例的结果之间的区别，所述基准是测量没有形成窄沟槽的对比示例1中的第一纵向主沟槽所得出的结果。数值越小，胎面花纹噪音越小，且由此是优选的。
用于测量的车辆具有2000cc的排气量且是右舵的。每个充气轮胎的气压设置为230kPa。
防滑性能通过逐步提高车速，使车辆行驶在半径100m的沥青路面上。在沥青路面上具有10mm深、20m长的泥坑。测量横向加速度(横向G)以计算在50至80公里/小时的速度时前车轮的平均横向G。假设对比示例1的防滑性能是100，防滑性能由指数示出。数值越大，防滑性能越佳。
用于测量的车辆具有2000cc的排气量。每个充气轮胎的气压设置为230kPa。
如上所述，示例1至20的充气轮胎具有沿轮胎周向形成在胎面表面上的第一纵向主沟槽以及窄沟槽，每个窄沟槽都具有圆弧形表面，通过沿轮胎的径向延伸窄沟槽而是其形成在第一纵向主沟槽的侧表面上。根据表1所示的结果，可以确定，相对于没有窄沟槽的对比示例1的充气轮胎及具有三角形或矩形截面的窄沟槽的对比示例2及3的充气轮胎，示例1至20的充气轮胎在没有恶化防滑性能的同时，改善了降噪性能。也就是说，可以确定，示例1至20中具有截面形状为圆弧形的窄沟槽的充气轮胎具有更佳的降噪性能及防滑性能。
还可以确定窄沟槽没有恶化防滑性能。
权利要求
1.一种充气轮胎，其包括一个纵向主沟槽，所述纵向主沟槽通过沿轮胎周向成直线状延伸而沿径向凹设在轮胎的胎面表面上；及窄沟槽，所述窄沟槽凹设形成于在充气轮胎的横向方向上彼此相对的纵向主沟槽的两个侧表面中的至少一个外侧表面上，且通过沿充气轮胎的周向以一定间隔布置所述窄沟槽而使得所述纵向主沟槽的底表面介于所述两个侧表面之间，其中每个所述窄沟槽构造为使得其较长侧沿所述充气轮胎的径向延伸或者沿与所述纵向主沟槽的深度方向相同的方向延伸，且每个所述窄沟槽的较短侧沿垂直于所述充气轮胎径向的充气轮胎周向延伸；且每个所述窄沟槽中截面积最大的位置处的截面形状是圆弧形的。
2.如权利要求1所述的充气轮胎，其中，多个所述纵向主沟槽沿充气轮胎的横向方向以一定间隔形成在所述胎面表面上；且所述窄沟槽仅形成在布置于充气轮胎的横向中心位置的左侧及右侧的每个所述纵向主沟槽的外侧表面上。
3.如权利要求1所述的充气轮胎，其中，多个所述纵向主沟槽沿充气轮胎的横向方向以一定间隔形成在所述胎面表面上；且所述窄沟槽形成在布置于所述充气轮胎的横向中心位置处的纵向主沟槽的两个侧表面上。
4.如权利要求2所述的充气轮胎，其中，多个所述纵向主沟槽沿充气轮胎的横向方向以一定间隔形成在所述胎面表面上；且所述窄沟槽形成在布置于所述充气轮胎的横向中心位置处的纵向主沟槽的两个侧表面上。
5.如权利要求1所述的充气轮胎，其中，每个所述窄沟槽沿充气轮胎径向的长度设置为既不小于所述纵向主沟槽的深度的50％也不大于所述纵向主沟槽的深度的100％。
6.如权利要求2所述的充气轮胎，其中，每个所述窄沟槽沿充气轮胎径向的长度设置为既不小于所述纵向主沟槽的深度的50％也不大于所述纵向主沟槽的深度的100％。
7.如权利要求3所述的充气轮胎，其中，每个所述窄沟槽沿充气轮胎径向的长度设置为既不小于所述纵向主沟槽的深度的50％也不大于所述纵向主沟槽的深度的100％。
8.如权利要求1所述的充气轮胎，其中，每个所述窄沟槽沿充气轮胎径向的长度设置为所述纵向主沟槽的深度的100％；在充气轮胎径向上，每个所述窄沟槽的底表面都是圆弧形的，且与所述纵向主沟槽的底表面的边缘及所述胎面表面的接地边缘相连续；且所述纵向主沟槽的一个侧表面的接地边缘沿所述充气轮胎的周向是成直线状连续的。
9.如权利要求2所述的充气轮胎，其中，每个所述窄沟槽沿充气轮胎径向的长度设置为所述纵向主沟槽的深度的100％；在充气轮胎径向上，每个所述窄沟槽的底表面都是圆弧形的，且与所述纵向主沟槽的底表面的边缘及所述胎面表面的接地边缘相连续；且所述纵向主沟槽的一个侧表面的接地边缘沿所述充气轮胎的周向是成直线状连续的。
10.如权利要求3所述的充气轮胎，其中，每个所述窄沟槽沿充气轮胎径向的长度设置为所述纵向主沟槽的深度的100％；在充气轮胎径向上，每个所述窄沟槽的底表面都是圆弧形的，且与所述纵向主沟槽的底表面的边缘及所述胎面表面的接地边缘相连续；且所述纵向主沟槽的一个侧表面的接地边缘沿所述充气轮胎的周向是成直线状连续的。
11.如权利要求1所述的充气轮胎，其中，每个所述窄沟槽沿所述充气轮胎径向的长度设置为所述纵向主沟槽的深度的100％；所述窄沟槽开口于胎面表面的接地表面；且每个所述窄沟槽的深度朝向所述纵向主沟槽的底表面方向逐渐减小。
12.如权利要求1所述的充气轮胎，其中，每个所述窄沟槽距所述纵向主沟槽侧表面的深度沿充气轮胎的径向以如下方式变化，即每个所述窄沟槽的最大深度设置为不小于0.2毫米且不大于3.0毫米。
13.如权利要求1所述的充气轮胎，其中，每个所述窄沟槽的容积设置为0.1立方毫米至180立方毫米。
14.如权利要求1所述的充气轮胎，其中，所述窄沟槽形成在所述纵向主沟槽的侧表面上，所述纵向主沟槽的宽度不小于2.0毫米且不大于30.0毫米，并且其深度不小于5.0毫米且不大于20.0毫米。
15.如权利要求1所述的充气轮胎，其中，沿所述充气轮胎周向凹设在所述纵向主沟槽的侧表面上的相邻窄沟槽之间的间距设置为不小于所述纵向主沟槽的宽度的0.1倍也不大于其宽度的1.0倍。
16.如权利要求1所述的充气轮胎，其中，凹设在所述纵向主沟槽的侧表面上的每个所述窄沟槽的开口在充气轮胎的径向上的形状为椭圆形、长椭圆形、U形或V形的。
17.如权利要求1所述的充气轮胎，其中，每个所述窄沟槽从所述纵向主沟槽的底表面边缘到胎面表面的接地表面的范围内成直线状延伸；且所述纵向主沟槽的侧表面上未设置窄沟槽的部分朝向所述纵向主沟槽的相对侧表面突出。
18.如权利要求1所述的充气轮胎，其中，所述窄沟槽凹设在所述纵向主沟槽的两个侧表面上且相对于充气轮胎的横向中心线来说，形成在所述纵向主沟槽的一个侧表面上的窄沟槽与形成在所述纵向主沟槽的另一侧表面上的窄沟槽是对称的或交错的。
全文摘要
本发明公开了一种充气轮胎，其包括纵向主沟槽及窄沟槽，所述纵向主沟槽通过将其沿轮胎周向直线延伸而沿径向凹设在轮胎的胎面表面上；所述窄沟槽凹设在沿充气轮胎的横向彼此相对的纵向主沟槽的两个侧表面中的至少一个外侧表面上，且沿所述充气轮胎的周向以一定间隔布置所述窄沟槽。每个所述窄沟槽构造为使得每个窄沟槽的较长侧沿所述充气轮胎的径向延伸，且每个窄沟槽的较短侧沿充气轮胎的周向延伸。每个窄沟槽中截面积最大的位置处截面结构是圆弧形的。
文档编号B60C11/12GK1743189SQ20051009356
公开日2006年3月8日 申请日期2005年8月26日 优先权日2004年8月31日
发明者松本忠雄 申请人:住友橡胶工业株式会社