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，该充气轮胎例如用于乘用车、卡车以及客车。
背景技术：
近年来，连同汽车的更高性能，也需求轮胎的各种性能，并且在另一方面，为了实现资源节约以及减少排气量，已经要求具有极好的燃料效率的轮胎的开发。为了增加燃料效率，减小轮胎的滚动阻力是重要的，然而，滚动阻力取决于橡胶的材料以及刚度等，使得存在改善滚动阻力的限制。如图10中所示，当车辆的速度(轮胎的旋转速度)增加时，滚动阻力也增加，并且另外，轮胎的空气阻力也增加，并且这导致了燃料效率的恶化。因此，已知了一种轮胎，在这种轮胎中，为了减小空气阻力，在胎肩部分上从胎面端部到侧壁部分，设置了扰动防止区域，以在胎肩部分处防止扰动，所述扰动防止区域没有比如沟槽、图案和字符的不规则物，并且因此，减小了轮胎表面上的空气阻力。这样的构造的示例在JP-A-2003-127615中公开。然而，当进行测量用于在胎肩部分处防止扰动的发生时，绕着轮胎的气流变成层流，以使当车辆行驶时轮胎的后部气压变低，并且向后拉回轮胎的力起作用。因此，即使轮胎表面上的空气阻力减小了，也在大约轮胎的后部处带入了低压部分，以使当以高速行驶时不能充分地得到空气阻力减小效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种充气轮胎，该充气轮胎能够在以高速行驶时有效地减少空气阻力。根据本发明的方面，提供一种充气轮胎，包括多个突起，所述多个突起设置在充气轮胎的轮胎外侧表面上，所述突起在轮胎径向方向上延伸并且在轮胎周向方向上在每个突起之间具有间隔，在轮胎外侧表面上沿着轮胎周向方向的间隔处，其中每个突起具有从 0. 5mm到4mm的范围内的高度并且在轮胎径向方向上与轮胎总宽度为最大值的位置相比更外的位置处具有最大高度，并且其中该充气轮胎包括相对于充气轮胎装配到标准轮辋并且施加正常内压的状态下的标准尺寸的下限，设定为落入Omm到6mm的范围内的外径和不突起的总宽度；以及设定为落入除了所述突起之外的所述总宽度的60%到75%的范围内的在60%负载时的胎面接地宽度。
将参考附图描述实施本发明的各种特征的总体构造。附图和相关描述设置用于图示本发明的实施例而不是不限制本发明的范围。图1是示出本发明的第一实施例的充气轮胎的局部前部剖视图。图2是示出接地状态的充气轮胎的局部前部剖视图。图3是充气轮胎的前部剖视图。
图4是充气轮胎的局部侧视图。图5是充气轮胎的基本部分剖视图。图6是沿着图4中所示的VI-VI线截取的突起的剖视图。图7是示出本发明的第二实施例的充气轮胎的基本部分剖视图。图8是示出本发明的第三实施例的充气轮胎的局部侧视图。图9A和图9B是示出了突起的示例性变体的剖视图。图10是示出本发明的第四实施例的充气轮胎的局部前部剖视图。图11是充气轮胎的局部侧视图。图12是示出本发明的第五实施例的充气轮胎的局部侧视图。图13是示出本发明的第六实施例的充气轮胎的局部前部剖视图。图14A和图14B是示出凹槽的示例性变体的侧剖视图。图15A和图15B是示出了绕着轮胎的气流的示意图。图16是示出了测试结果的表格。图17是示出了速度和滚动阻力之间以及速度和空气阻力之间的关系的视图。
具体实施例方式将参考附图详细描述根据本发明的实施例。本发明所要求保护的范围不应限于附图中图示的示例以及下面描述的那些内容。以下，将参考图1到图4描述本发明的第一实施例。这些附图中所示的充气轮胎包括在轮胎外周表面侧上形成的胎面部分1、沿着轮胎宽度方向在两侧上形成的一对侧壁部分2、沿着轮胎宽度方向在两侧上形成的一对胎圈部分3、以及在胎面部分1和侧壁部分 2之间形成的胎肩部分4。该充气轮胎由布置在轮胎内表面侧的内衬5、布置在内衬5的外侧上的胎体构件 6、沿着轮胎宽度方向布置在两侧上的一对胎圈构件7、布置在胎体构件6的外侧上的束带 8、布置在轮胎外周表面侧上的胎面构件9、以及布置在轮胎的两侧表面侧上的一对侧壁构件10。内衬5由具有低透气性的层状橡胶为主要材料形成，并且布置在胎体构件6的内周表面侧上。胎体构件6通过用层状橡胶覆盖多个加强帘线6a形成，并且两端侧沿着轮胎宽度方向从内测到外侧被折回到侧壁部分2以将胎圈部分卷到一起。胎圈构件7包括通过将线，比如金属线，捆成束形成的胎圈芯7a、以及由具有大致三角形剖面形状的橡胶形成的胎圈填充物7b，并且胎圈填充物7b布置在胎圈芯7a的外周侧上。束带8通过用层状橡胶覆盖由钢铁或高强度纤维制成的束带帘线而形成，并且所述束带8布置在胎体构件6的外周表面侧上。胎面构件9由通过挤压模制形成的橡胶制成，并且被布置以沿着胎体构件6的宽度方向覆盖中侧和束带8的外周表面侧，并且在胎面构件的外周表面上，形成胎面图案的沟槽Ia在硫化模制时形成。侧壁构件10由通过挤压模制形成的橡胶制成，并且被布置以沿着胎体构件6的轮胎宽度方向覆盖两侧。在充气轮胎的外侧表面上，设置了以一致的宽度沿着轮胎径向方向延伸的许多突起11，并且突起11沿着轮胎周向方向以相等的间隔布置。如图6中所示，每个突起11形成为具有与轮胎径向方向垂直的四边形的剖面形状，并且具有与轮胎表面垂直的不小于 0. 5mm以及不大于4mm的高度X。在该情况下，每个突起11形成为使它的高度X沿着纵向方向在中央部上比沿着纵向方向在两端部上高，并且沿着轮胎径向方向部分Ql位于比部分Q2更靠近外侧处，高度在所述部分Ql处变成突起的最大值，除突起11外轮胎总宽度SW 在所述部分Q2处变成最大值。突起11不包括由在轮胎侧表面上指示的字符、符号以及标记形成的突起。在轮胎根据JATMA标准、ETRTO标准或TRA标准装配到标准轮辋并施加正常内压的状态下，充气轮胎形成为使外径D和除突起11外总宽度SW相对于标准尺寸的下限在不小于Omm以及不大于6mm的范围内。这里，所述标准尺寸是JATMA标准、ETRTO标准或TRA 标准控制的外径和总宽度。然而，JATMA标准不控制总宽度的下限，使得由ETRTO标准控制的下限被用作总宽度的下限。此外，充气轮胎形成为使60%负载时胎面接地宽度TW变得不小于除突起11外总宽度SW的60%并且不大于除突起11外总宽度SW的75%。本实施例的充气轮胎形成为使外径D和总宽度SW相对于标准尺寸的下限在不小于Omm以及不大于6mm的范围内，使得外径D和总宽度SW被设定为标准尺寸的范围内的最小尺寸或接近最小尺寸，并且向前的突起区域变得比具有大于范围的外径和总宽度的轮胎的向前突起区域小。此外，轮胎形成为使胎面接地宽度TW变得不小于总宽度SW的60%并且不大于总宽度SW的75%，并且因此，向前的突起变得比具有大于范围的胎面接地宽度的轮胎T'(替代的为图2的长短虚线)的向前的突起小。此外，当车辆行驶时绕着轮胎的气流被设置在轮胎外侧表面上的许多突起11加速。在该情况下，转速变得沿着轮胎径向方向在外侧上比沿着轮胎径向方向在内侧上相对地更高，并且部分Ql沿着轮胎径向方向位于比部分Q2更靠近外侧处，高度X在所述部分Ql处变为突起11的最大值，轮胎总宽度SW在所述部分Q2处变为最大值，使得突起11的空气整流效果增加。本实施例的充气轮胎形成为使外径D和总宽度SW相对于标准尺寸的下限在不小于Omm以及不大于6mm的范围内，并且胎面接地宽度TW变得不小于总宽度SW的60 %以及不大于总宽度SW的75%，以使向前的突起区域能够被做的更小，并且当以高速行驶时空气阻力能够被有效地减小。特别地，轮胎的接地表面侧不由车辆的前表面覆盖，以使通过相对于总宽度SW减小胎面接地宽度TW，接地表面侧上的向前的突起区域能够如图2中所示被做的更小，并且这对于减小空气阻力是非常有利的。此外，沿着轮胎径向方向延伸的许多突起11沿着轮胎的周向方向在轮胎外侧表面上间隔设置，并且沿着轮胎径向方向部分Ql比部分Q2更靠近外侧，突起11的高度X在所述部分Ql处变为最大值，轮胎总宽度SW在所述Q2处变为最大值，以使当车辆行驶时绕着轮胎的气流能够被突起11加速，并且当以高速行驶时轮胎的空气阻力能够被更有效地减小。在该情况下，每个突起11形成为具有不小于0. 5mm以及不大于4mm的高度X，使得防止了高度变得过低并使空气整流效果不足以及防止了高度变得过高并增加了轮胎的空气阻力。在上面描述的实施例中，突起11被示出，所述突起11的高度X沿着纵向方向在它们的中央部变为最大值，然而，也可能的是高度X沿着轮胎径向方向在外侧端部处变为最大值，如图7的第二实施例中所示的突起12—样。在第一实施例中，形成为一致的宽度沿着轮胎径向方向延伸的突起11被示出，然而，突起可以形成为沿着轮胎径向方向朝内侧增加它们的宽度Y，如图3的第三实施例中所示的突起13—样。具体地，在轮胎侧表面上，橡胶厚度沿着轮胎径向方向在外侧(胎肩部分4侧)上比沿着轮胎径向方向在内侧(胎圈部分3侧)上薄，以使如果硫化模制时胎肩部分4侧上的橡胶到每个突起11的模制侧的流量大，则胎肩部分4侧上的橡胶厚度变得更薄并且变形增加，然而，通过沿着突起11的径向方向在外侧上减小宽度Y，能够减少硫化模制时胎肩部分4侧上的橡胶到每个突起11的流量，并且能够防止胎肩部分4侧上的橡胶厚度变得更薄。此外，在上面描述的第一实施例中，形成为具有与轮胎径向方向垂直的四边形剖面形状的突起11被示出，然而，突起可以形成为具有山形(三角形状)，如图9A的示例性变体中所示的突起14 一样。因此，使得突起14的体积小于四边形突起的体积，并且因此，能够减少那么多量的橡胶使用，并且这个重量减少导致了燃料效率上的改善。在该情况下，通过形成每个突起以使山形的两个边形成向内凹的形状，如图9B的另一个示例性变体中所示的突起15 —样，能够进一步减小突起15的体积。在轮胎装配到车辆的状态下，沿着车辆的宽度方向在外侧上，空气均勻地向后流动，然而，沿着车辆的宽度方向在内侧上，轮胎被布置在轮胎壳体内部并且其他部件，比如车轴，被布置在附近，以使气流容易被扰乱。因此，由于突起11(12、13、14、15)的空气通风加速效果和整流效果能够仅在内侧上沿着车辆的宽度方向被充分地获得，所述内侧上气流容易被扰乱，使得也允许突起11(12、13、14、15)沿着轮胎宽度方向被设置在一个侧表面上，当轮胎装配到车辆时所述侧表面变成沿着车辆宽度方向的内侧。因此，能够降低用于形成突起11(12、13、14、15)的模具的成本。在该情况下，沿着轮胎宽度方向的另一侧上，如图10和图11的第四实施例中所示的，许多凹槽16可以沿着轮胎周向方向和轮胎径向方向在除了第一区域Al外的预定的第二区域A2 (例如，沿着轮胎径向方向从内侧端部不小于轮胎横截面高度H的35%而且不大于轮胎横截面高度H的85%的范围)中设置，当轮胎装配到车辆时所述另一侧变成沿着车辆的宽度方向的外侧，所述第一区域Al在沿着轮胎径向方向从内侧端部在轮胎横截面高度H的35%内。轮胎横截面高度是JATMA标准、ETRTO标准或TRA标准控制的正常内压被充入轮胎中并施加由相同的标准控制的正常负载的状态下的轮胎横截面高度。凹槽16被形成为圆球形，直径不小于0. 5mm并且不大于8mm，最大深度不小于0. 3mm并且不大于2mm， 并且形成为相同规格且以相同间隔布置。在该情况下，凹槽16形成为使总面积(轮胎表面上的所有的凹槽16的整个面积)相对于第二区域A2变得不小于10%并且不大于80%。凹槽16不包括指示在轮胎侧表面上的字符、符号或标记的凹槽。因此，当车辆行驶时由于凹槽16，绕着轮胎产生了扰动，并且如图15A和图15B中所示的，在具有凹槽16的轮胎Tl的后部处引起的低压部分P(较低空气密度的区域)能够被做的小于没有凹槽16的轮胎T2 的低压部分P，并且因此，由于低压部分P的阻力(将轮胎向后拉回的力)能够仅被做小那么多，以使当以高速行驶时轮胎的空气阻力能够被更有效地减少。这时，在沿着车辆的宽度方向的内侧上，空气通风加速效果由突起11产生，以使空气阻力减小效果能够通过突起11 和凹槽16协同地增加。在该情况下，凹槽16设置在除了第一区域Al的第二区域A2中，所述第一区域Al 在沿着轮胎径向方向从内侧在轮胎横截面高度的35%之内，以使凹槽16能够沿着轮胎径向方向在外侧上布置，在所述外侧上转速变得比沿着轮胎径向方向的内侧上相对地更高， 以使凹槽16的扰动产生效果能够被进一步增加。每个凹槽16形成为具有不小于0. 3mm并且不大于2mm的深度，使得防止了深度变得过小并使扰动产生效果不足以及防止了深度变得过大并增加空气阻力。此外，每个凹槽16形成为圆的形状，直径不小于0. 5mm并且不大于8mm，使得防止了每个凹槽16过小并使扰动产生效果不足以及防止了每个凹槽16过大并增加了空气阻力。在上面描述的第四实施例中，具有形成为圆的形状的凹槽16的轮胎被示出，然而，它们可以形成为其他形状，比如椭圆形或多边形。在该情况下，当它们具有椭圆形状时， 椭圆形状的长轴线和短轴线的平均被设定为凹槽的直径，并且在多边形的情况下，限定的圆的外径被设定为凹槽的直径以使直径变得不小于0. 5mm并且不大于8mm。在上面描述的第四实施例中，带有具有相同规格的凹槽16的轮胎被示出，然而， 凹槽可以形成为使位置沿着轮胎径向方向越靠近外侧，规格越大，如图12的第五实施例中所示的凹槽17 —样。具体地，通过沿着径向方向在外侧上布置更大的凹槽17，在所述外侧上转速变得比沿着径向方向在内侧上相对地更高，扰动产生效果能够被进一步增加并且能够进一步抑制大的分离现象，使得这对于减小空气阻力是非常有利的。此外，在上面描述的第四实施例中，带有具有相同深度的凹槽16的轮胎被示出， 然而，凹槽可以形成为使位置沿着轮胎径向方向越靠近外侧，深度越小，如图13的第六实施例中所示的凹槽18—样。具体地，通过沿着轮胎径向方向在外侧上布置具有较小深度的凹槽18，在所述外侧上转速变得比沿着轮胎径向方向在内侧上相对地更高，扰动产生效果能够被进一步增加并且能够进一步抑制大的分离现象，使得这对于减小空气阻力是非常有利的。在上面描述的实施例中，形成球形的凹槽16被示出，然而，它们可以形成为具有四边形的剖面形状，如图14A中所示的凹槽19 一样，或者可以形成为包括规格不同的四边形剖面形状的双层的形状，如图14B中所示的凹槽20 —样。这里，对于本发明的实施例1到实施例7以及比较例1到比较例3进行了燃料效率测试，并且得到了图16中所示的结果。在该测试中，具有大于标准尺寸的下限多于6mm的外径的轮胎被使用在比较例1到比较例3中，并且具有大于标准尺寸的下限不大于6mm的外径的轮胎被用在实施例1到实施例7中。此外，在比较例1中，具有大于标准尺寸的下限多于6mm的总宽度的轮胎被使用，并且具有大于标准尺寸的下限不大于6mm的总宽度的轮胎被使用在比较例2和比较例3中以及实施例1到实施例7中。此外，在比较例1中，具有值(T/S比)大于0. 7的轮胎被使用，所述值当施加正常内压并且轮胎装配到标准轮辋时用 60%负载时胎面接地宽度除以总宽度而得到，并且在比较例2和比较例3中，具有T/S比小于0. 65的轮胎被使用，并且在实施例1到实施例7中，具有T/S比不小于0. 65以及不大于0. 7的轮胎被使用。在比较例1中使用没有突起的轮胎，带有具有四边形剖面形状的突起的轮胎被使用在比较例2和比较例3以及实施例1和实施例2中，带有具有三角形剖面形状的突起的轮胎被使用在实施例3中，带有具有山形的突起的轮胎被使用在实施例4到实施例7中，所述山形的两个边形成了向内凹的形状。在该情况下，在实施例5到实施例7中， 具有突起的轮胎被使用，所述突起的宽度沿着轮胎径向方向朝内侧变得更宽。此外，具有突起的轮胎被使用在比较例2中，所述突起的最大高度位置沿着纵向方向在两端部上，并且带有突起的轮胎被使用在比较例3中，所述突起的最大高度位置沿着轮胎径向方向在内侧端部上，带有突起的轮胎被使用在实施例1中以及实施例3到实施例7中，所述突起的最大高度位置沿着纵向方向在中央部上(沿着轮胎径向方向比轮胎总宽度变为最大值的部分更靠近外侧)，并且带有突起的轮胎被用在实施例2中，所述突起的最大高度位置沿着轮胎径向方向在外侧端部上。带有突起的轮胎被使用在比较例2中，所述突起的最大高度大于 4mm，带有突起的轮胎被使用在比较例3以及实施例1到实施例7中，所述突起的最大高度不大于4mm。此外，带有沿着轮胎宽度方向设置在两侧表面上的突起的轮胎被用在比较例2 和比较例3以及实施例1到实施例5中，并且带有沿着轮胎宽度方向仅设置在一个侧表面上设置的突起的轮胎被使用在实施例6和实施例7中，所述侧表面当轮胎装配到车辆时变成沿着车辆的宽度方向的内侧。在该情况下，带有沿着轮胎宽度方向设置在另一个侧表面上的圆的凹槽的轮胎被使用在实施例7中，所述另一个侧表面当轮胎装配到车辆时变成沿着车辆的宽度方向的外侧。在实施例7中，具有凹槽的轮胎被使用，除了沿着轮胎径向方向从内侧端部在轮胎横截面高度的35%内的范围外的区域中设置所述凹槽。在该测试中，185/65R15的轮胎规格被使用，并且在该规格的情况下，根据JATMA 标准，标准的外径是614mm到628mm并且标准总宽度(ETRT0标准被应用到下限)是182mm 到197mm，并且根据ETRTO标准，标准外径是614mm到628mm并且标准总宽度是182mm到 196mm,并且根据TRA标准，标准外径是614mm到628mm并且标准总宽度是182mm到194mm。在该测试中，具有230kPa气压的轮胎装配到(马达辅助的)1500cc排量的小型乘用车(前轮驱动)，并且当汽车以100km/h的速度行驶了 10圈2km长的测试跑道时燃料消耗被测量并且被定指数，并且通过限定比较例1为100来评估比较例2和比较例3以及实施例1到实施例7。在该情况下，指数越大，优越性越高。由于测试的结果，实施例1到实施例7在燃料效率上优于比较例1到比较例3。如上面描述的，提供具有较小的向前突起区域的充气轮胎。因此，当行驶时绕着轮胎的气流能够被加速，使得当以高速行驶时空气阻力能够被有效地减少，并且这从燃料效率的改善来讲是非常有利的。尽管根据本发明的实施例已经在上面描述，但是本发明可以不限于上面提到的实施例，而是可以被多样地修改。前述的实施例中公开的部件可以适当地组合以形成各种修改。例如，在实施例中公开的所有的部件的一些可以去除或被合适地组合。对于本领域中的技术人员，另外的优点和修改将轻易地发生。因此，更广的方面的本发明可以不限于这里示出的以及描述的具体的细节以及代表性的实施例。因此，在不背离如由所附权利要求和它们的等同物限定的总的发明构思的精神和范围的情况下，可以做出各种修改。
权利要求
1.一种充气轮胎，包括多个突起，所述多个突起设置在所述充气轮胎的轮胎外侧表面上，且在所述轮胎外侧表面上在轮胎周向方向上成间隔设置，所述突起在轮胎径向方向上延伸，且在每个突起之间在所述轮胎周向方向上具有间隔，其中每个突起具有在从0. 5mm到4mm的范围内的高度，且在所述轮胎径向方向上与轮胎总宽度为最大值的位置相比更外的位置处具有最大高度，并且其中所述充气轮胎包括相对于所述充气轮胎装配到标准轮辋并且施加正常内压的状态下的标准尺寸的下限而言设定为落入从Omm到6mm的范围内的外径和除了所述突起之外的总宽度；以及设定为落入从除了所述突起之外的总宽度的60%到75%的范围内的在60%负载时的胎面接地宽度。
2.根据权利要求1所述的充气轮胎，其中每个突起在与所述轮胎径向方向垂直的方向上具有三角形剖面形状。
3.根据权利要求2所述的充气轮胎，其中每个突起的所述三角形剖面形状具有向内凹的两个边。
4.根据权利要求1所述的充气轮胎，其中每个突起在所述轮胎周向方向上的宽度被设定为在所述轮胎径向方向的内侧位置处更宽。
5.根据权利要求1所述的充气轮胎，其中所述突起仅设置在所述充气轮胎的所述轮胎宽度方向的一个侧表面上，当所述充气轮胎装配到车辆时，所述一个侧表面成为所述车辆的宽度方向的内侧。
6.根据权利要求5所述的充气轮胎，还包括多个凹槽，所述多个凹槽设置在所述充气轮胎的所述轮胎宽度方向的一个侧表面上， 当所述充气轮胎装配到车辆时，所述一个侧表面成为所述车辆的宽度方向的外侧。
7.根据权利要求6所述的充气轮胎，其中在轮胎外表面上限定的除了从所述充气轮胎的内侧端部延伸到轮胎横截面高度的35%高度内的位置的区域之外的区域中设置所述凹槽。
8.根据权利要求6所述的充气轮胎，其中所述凹槽形成为具有在从0. 3mm到2mm的范围内的深度。
9.根据权利要求6所述的充气轮胎，其中所述凹槽形成为具有在从0. 5mm到8mm的范围内的直径。
10.根据权利要求6所述的充气轮胎，其中位置更朝向所述充气轮胎的所述轮胎径向方向的外侧的所述凹槽形成为具有更大的规格。
11.根据权利要求6所述的充气轮胎，其中位置更朝向所述充气轮胎的所述轮胎径向方向的外侧的所述凹槽形成为具有更小的深度。
全文摘要
一种充气轮胎，包括多个突起，所述多个突起设置在充气轮胎的轮胎外侧表面上，其中每个突起具有从0.5mm到4mm的范围内的高度并且在轮胎径向方向上与轮胎总宽度为最大值的位置相比更外的位置处具有最大高度，并且其中该充气轮胎包括相对于充气轮胎装配到标准轮辋并且施加正常内压的状态下的标准尺寸的下限，设置为0mm到6mm的范围内的外径和除了突起之外的总宽度；以及设置在从除突起外的总宽度的60％到75％的范围内的60％负载时的胎面接地宽度。该充气轮胎能够在以高速行驶时有效地减少空气阻力。
文档编号B60C11/01GK102463851SQ20101053128
公开日2012年5月23日 申请日期2010年10月29日 优先权日2010年10月29日
发明者小岛弘行, 鸨崎浩 申请人:横滨橡胶株式会社