專利名稱：具有肩部凹槽的不對稱凹槽底部的輪胎的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種具有肩部凹槽的輪胎，所述肩部凹槽具有不對稱底部，并且更特別地，涉及一種具有肩部凹槽的輪胎，所述肩部凹槽在所述凹槽的底部設置有有助于減小應力并且減輕來自輪胎操作的裂化的特征。
背景技術：
當輪胎在表面上滾動時，變形特別發(fā)生在與表面的接觸處和附近的部分中。通常的理解是，當輪胎繼續(xù)滾動時，該變形重復并且產(chǎn)生輪胎中的壓縮應力和應變的循環(huán)場。由于該循環(huán)可以使材料疲勞并且導致不希望的裂紋，因此它存在使輪胎設計者通過專注于輪胎與路面的接觸處和附近的壓縮應力和應變而著手解決的特別問題。某些輪胎胎面花紋具有限定于胎面中并且在鄰近輪胎的肩部的位置圍繞輪胎在圓周上延伸的凹槽，即，肩部凹槽。由于它的位置在輪胎的剛性較大頂點和輪胎的撓性較大側壁部分之間，因此肩部凹槽經(jīng)常是應力集中的機會增加的位置，這可能導致用于制造輪胎的橡膠材料的縱向裂化。更特別地，由于橡膠混配物在模式I中顯示為裂化，因此預期肩部凹槽中的裂紋發(fā)展取決于凹槽的底部處的柯西(Cauchy)應力。可以將材料加入凹槽中以提供防止沿著凹槽底部裂化的加強。然而，如果加入這樣的材料導致凹槽的尺寸減小，則在例如下雨天氣中操作期間將水排離輪胎的接觸表面的凹槽的容量會不利地減小。所以，有助于減小來自循環(huán)應力和應變的裂化的肩部凹槽的設計將是有用的?？梢匀菀椎匕捷喬サ目傮w胎面花紋中而不必改變胎面花紋的總體外觀的胎面凹槽的設計也將是有用的。這些和其它優(yōu)點將從下面的本發(fā)明的描述而顯而易見。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的方面和優(yōu)點將部分地在以下描述中進行闡述，或者可以從該描述變得明顯，或者可以通過本發(fā)明的實施而獲悉。在一個示例性實施例中，本發(fā)明提供了一種具有胎面和肩部的輪胎，該輪胎限定圓周方向、徑向方向和軸向方向，并且胎面限定下胎面輪廓。該輪胎包括形成于胎面的表面中的至少一個凹槽，凹槽圍繞輪胎的圓周方向延伸。凹槽鄰近肩部并且沿著軸向方向從肩部向內(nèi)定位。當在輪胎的子午面中觀察時，凹槽包括至少四個部分。第一線性部分從胎面外表面徑向向內(nèi)延伸到深度D1。第二線性部分從胎面表面徑向向內(nèi)延伸到深度D2，深度Dl大于深度D2。第一線性部分位于第二線性部分和輪胎的肩部之間。第三線性部分連接到第二線性部分的端部并且從該端部徑向向內(nèi)延伸。第三線性部分與假想線成角Θ定位，假想線與第二線性部分共線。角Θ表示第三線性部分與肩部所成的角的大小。第四曲線部分形成至少一個凹槽的徑向最內(nèi)表面。第四曲線部分在第一線性部分和第三線性部分之間延伸并且連接第一線性部分和第三線性部分。第四曲線部分包括橢圓的弧。
參考以下描述和附帶的權利要求，本發(fā)明的這些和其它特征、方面和優(yōu)點將變得更好理解。包含在該說明書中并且構成該說明書的一部分的附圖示出了本發(fā)明的實施例， 并且與描述一起用于解釋本發(fā)明的原理。


在參考附圖的說明書中闡述了包括對于本領域的普通技術人員來說是本發(fā)明的最佳模式的本發(fā)明的完整和允許公開，在附圖中圖I提供了輪胎胎面部分的沿著子午面的橫截面圖，所述輪胎胎面部分具有本發(fā)明的肩部凹槽的示例性實施例。圖2提供了本發(fā)明的肩部凹槽的示例性實施例的沿著子午面的示意性、橫截面圖。圖2包括將在下面論述的用于描述本發(fā)明的方面的一個或多個參數(shù)。圖3提供了圖2的凹槽底部的近視圖。圖3也包括將在下面論述的用于描述本發(fā)明的方面的一個或多個參數(shù)。圖4提供了橢圓的弧的圖示和可以用于限定所述弧的參數(shù)，如下所述。圖5至8提供了將在下面描述的來自某些建模結果的數(shù)據(jù)圖。
具體實施例方式本發(fā)明提供了一種具有肩部凹槽的輪胎，所述肩部凹槽具有不對稱底部，并且更特別地，涉及一種具有肩部凹槽的輪胎，所述肩部凹槽在所述凹槽的底部設置有有助于減小應力并且減輕來自輪胎操作的裂化的特征。為了描述本發(fā)明，現(xiàn)在將詳細地參考本發(fā)明的實施例，所述實施例的一個或多個例子在附圖中示出。每個例子作為本發(fā)明的解釋而不是作為本發(fā)明的限制而被提供。實際上，本領域的技術人員將顯而易見可以在本發(fā)明中進行各種修改和變化而不脫離本發(fā)明的范圍或精神。例如，作為一個實施例的一部分示出或描述的特征可以用于另一個實施例以產(chǎn)生又一個實施例。因此，本發(fā)明旨在涵蓋屬于附帶的權利要求及其等效物的范圍內(nèi)的這樣的修改和變型?！俺嗟烂妗北硎敬怪庇谳喬バD軸線通過并且平分輪胎結構的平面?！白游缑妗北硎就ㄟ^并且包括輪胎的旋轉軸線的平面?！跋绿ッ孑喞北硎局辽傧嗲杏谳喬サ募绮堪疾鄣陌疾鄣撞康陌霃胶愣ǖ木€。圖I和圖2示出了本發(fā)明的肩部凹槽100的示例性實施例。更特別地，胎面110包括兩個肩部凹槽100，其中每個這樣的凹槽100圍繞輪胎在圓周上延伸。每個肩部凹槽100 鄰近輪胎的肩部115并且沿著軸向方向A從所述肩部向內(nèi)定位。軸向向內(nèi)表示在胎面110 的每一側，每個凹槽100在沿著軸向方向A從相應肩部115朝著中心赤道面P移動的方向上定位。圖2和圖3表示沿著胎面105的一側的一個這樣的肩部凹槽100，應當理解這對肩部115關于赤道面P是對稱的。對于該示例性實施例，凹槽100由四個不同的部分120、130、140和150構造。每個部分提供沿著胎面110的圓周方向延伸的壁或表面。當在子午面中觀察時，如圖2和圖 3中所示，這些部分顯示為線并且在這里將這樣進行描述，應當理解這樣的線表示沿著圓周方向的表面。例如，直線表不圍繞胎面的圓周方向延伸的表面。第一線性部分120表示為直線，所述直線從胎面外表面105徑向向內(nèi)(即，朝著輪胎的旋轉軸線)并且大體上沿著徑向方向R、但不必與之平行地延伸。點Dl標記沿著徑向方向R的第一線性部分120的深度(或長度)。第一線性部分120與下胎面輪廓T成角α 定向并且表示沿著肩部凹槽100的一側的壁。以虛線顯示并且與部分120和130共線的NI 和Ν2是為了描述本發(fā)明而用于圖示中的虛擬或假想線。第二線性部分130也在子午面中顯示為直線，所述直線從胎面外表面105徑向向內(nèi)延伸。點D2標記沿著徑向方向R的第二線性部分130的深度。第二線性部分130與下胎面輪廓T成角β定向并且表示沿著肩部凹槽100的一側的另一個壁。如圖所示，通過比較圖I和圖2，第一線性部分120位于第二線性部分130和肩部115之間。另外，第二線性部分130的深度D2小于第一線性部分的深度Dl。深度Dl和D2可以表達為肩部凹槽100的總深度D的百分比。盡管其它值可以用于本發(fā)明，但是優(yōu)選地深度Dl在深度D的大約78. 5%至大約82. 5%的范圍內(nèi)，甚至更加優(yōu)選地，深度Dl是深度D的大約80%。再次地，盡管可以使用其它值，但是深度D2優(yōu)選地是深度D的大約77.5%。角α和β是由輪胎設計者例如根據(jù)預期輪胎應用指定的值。角 α和β的這樣的值可以沿著圓周方向變化。因此，本發(fā)明的其它參數(shù)的值也可以在圓周上變化，只要這樣的值滿足本文中所指定的可應用值或范圍。也應當理解沿著凹槽100的表面(例如第一線性部分120和第二線性部分130)可以沿著圓周方向由也可能用于輪胎的各種其它胎面特征中斷。第三線性部分140顯示為直線，所述直線在深度D2處連接到第二線性部分130。 部分140從第二線性部分130徑向向內(nèi)延伸。角Θ的值表示第三線性部分140在遠離輪胎的相應肩部115并且朝著中心赤道面P的方向上與假想線Ν2所成的角的大小。盡管其它值可以用于本發(fā)明，但是優(yōu)選地角Θ在大約O度至大約10度的范圍內(nèi)，并且甚至更加優(yōu)選地角Θ為大約5度。第四部分150是曲線的并且提供凹槽100的徑向最內(nèi)表面。部分150從第一線性部分120延伸到第三線性部分140并且連接在這兩個部分之間。如圖中所示，第四曲線部分150提供凹槽100的底部的不對稱形狀。參考圖3，可以參考三個不同的部段170、180和 190描述第四部分150的形狀。這三個部段的尺寸和定位以及角Θ和深度Dl和D2相對于總凹槽深度D的值控制凹槽100的形狀或不對稱性。第一圓弧170在位于深度Dl處的它的徑向最內(nèi)端部連接到第一線性部分120。具有半徑Rl，弧170定位成相切于第一線性部分120并且相切于橢圓180的弧。因此，第一圓弧170雙切于第一線性部分120和橢圓180的弧。盡管其它值可以用于本發(fā)明，但是優(yōu)選地半徑Rl為大約2mm。第二圓弧190連接到第三線性部分140并且具有半徑R2。第二圓弧190也是雙切的，原因在于它被定位成相切于第三線性部分140和相切于橢圓180的弧。盡管其它值可以用于本發(fā)明，但是優(yōu)選地半徑R2在大約I. 5mm至大約2. 5mm的范圍內(nèi)，并且在某些實施例中為大約I. 5mm。橢圓180的弧連接到第一圓弧170和第二圓弧190兩者并且跨越在兩者之間。橢圓180的弧表示形成肩部凹槽100的最底部分的表面的形狀。橢圓180的弧的位置也由它的相切固定。更特別地，橢圓的弧在點Pl相切于假想線NI并且也在點Q相切于下胎面輪廓T。
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參考將使用圖4描述的參數(shù)c確定橢圓180的弧的形狀。參數(shù)c描述橢圓的弧的彎曲程度并且使用比率限定。首先，從點Pl處橢圓180與假想線NI的切點至點Q處橢圓 180與下胎面輪廓T的切點構造假想線P1-Q。接著，從點S至點O構造假想線S-0。點S表示線NI與下胎面輪廓T的交點。垂直于假想線Pl-Q構造假想線S-0。假想線S-O與橢圓的交點表示為點M。因此，參數(shù)c被限定為M-O與S-O的比率。盡管其它值可以用于本發(fā)明，但是優(yōu)選地參數(shù)c在大約O. 220至O. 325的范圍內(nèi)，并且對于某些實施例，優(yōu)選地具有大約O. 225的值。為了評價肩部凹槽100的不對稱性的有效性，輪胎模型被構造并且使用有限元分析進行檢查。更具體地，輪胎建模成在7. 2巴、3856千克的滿負荷狀態(tài)下并且以90公里/ 小時行駛。輪胎被建模以確定當輪胎圍繞它的軸線進行完整旋轉時沿著第四曲線部分150 的最大柯西應力。與傳統(tǒng)觀點相反，發(fā)現(xiàn)最大柯西應力不一定由于壓縮柯西應力而發(fā)生在與路面的接觸區(qū)域處或附近的輪胎的底部。相反地，有時發(fā)生最大柯西應力是由于操作期間輪胎的頂部處或附近的意外拉伸應力。最大柯西應力可以是輪胎的頂部處的拉伸應力的發(fā)現(xiàn)教導了本發(fā)明的凹槽底部的設計。因此，使用如上所述的有限元分析，圖5表示在輪胎的旋轉期間引起的最大柯西應力與沿著凹槽底部(即，沿著第四曲線部分150)的位置的關系的圖。沿著X軸的零點的位置表示深度Dl處的曲線部分150的起點，增加的值表示朝著深度D2處的曲線部分150的端部移動。參考值(Ref)表示使用最大曲率半徑在點Dl和D2(圖3)之間連接第一線性部分120和第二線性部分130的凹槽底部的柯西應力的圖。設計值的例子表示肩部凹槽100 的柯西應力的圖，其中Dl = O. 8, Rl = 2. Omm,參數(shù)c = O. 225, R2 = I. 5mm, Θ =5度，并且D2 = O. 775。如圖5中所示，本發(fā)明的該示例性實施例大大減小了沿著肩部凹槽100的第四曲線部分150受到的柯西應力。圖6、圖7和圖8顯示了附加分析的結果，其中參數(shù)D1、C、Θ和R2變化，而D2恒定地保持在O. 775并且Rl恒定地保持在2. 0mm。如這些圖中所示，本發(fā)明可以用于在如上所述的值的范圍上減小柯西應力。表I提供了圖6、圖7和圖8中所不的圖的圖例。表I
權利要求
1.一種輪胎，所述輪胎具有胎面和肩部，所述輪胎限定圓周方向、徑向方向和軸向方向，并且所述胎面限定下胎面輪廓，所述輪胎包括形成于所述胎面的表面中的至少一個凹槽，所述凹槽圍繞所述輪胎的所述圓周方向延伸；所述凹槽鄰近所述肩部并且沿著所述軸向方向從所述肩部向內(nèi)定位；當在所述輪胎的子午面中觀察時，所述凹槽至少包括以下部分第一線性部分，所述第一線性部分從所述胎面外表面徑向向內(nèi)延伸到深度Dl ；第二線性部分，所述第二線性部分從所述胎面表面徑向向內(nèi)延伸到深度D2，其中深度 Dl大于深度D2，并且其中所述第一線性部分位于所述第二線性部分和所述輪胎的所述肩部之間；第三線性部分，所述第三線性部分連接到所述第二線性部分的端部并且從所述端部徑向向內(nèi)延伸，所述第三線性部分與假想線成角Θ定位，所述假想線與所述第二線性部分共線，其中所述角Θ表示所述第三線性部分與所述肩部所成的角的大?。灰约暗谒那€部分，所述第四曲線部分形成所述至少一個凹槽的徑向最內(nèi)表面，所述第四曲線部分在所述第一線性部分和所述第三線性部分之間延伸并且連接所述第一線性部分和所述第三線性部分，所述第四曲線部分包括橢圓的弧。
2.根據(jù)權利要求I所述的輪胎，其中所述第四曲線部分還形成半徑Rl的第一圓弧，所述第一圓弧在所述第一線性部分的徑向最內(nèi)端部連接到所述第一線性部分，其中所述第一圓弧相切于所述第一線性部分定位。
3.根據(jù)權利要求2所述的輪胎，其中所述第四曲線部分還形成半徑R2的第二圓弧，所述第二圓弧在所述第三線性部分的徑向最內(nèi)端部連接到所述第三線性部分，并且其中所述第二圓弧相切于所述第三線性部分定位。
4.根據(jù)權利要求3所述的輪胎，所述輪胎限定所述下胎面輪廓，其中所述第四曲線部分的所述橢圓的弧還連接所述第一圓弧和所述第二圓弧，其中所述橢圓的弧相切于所述第一圓弧并且相切于所述下胎面輪廓。
5.根據(jù)權利要求4所述的輪胎，其中所述凹槽具有總深度D，并且其中所述深度Dl在深度D的大約78. 5%至大約82. 5%的范圍內(nèi)。
6.根據(jù)權利要求4所述的輪胎，其中所述凹槽具有總深度D，并且其中所述深度Dl是深度D的大約80%。
7.根據(jù)權利要求4所述的輪胎，其中所述半徑Rl為大約2mm。
8.根據(jù)權利要求4所述的輪胎，其中所述半徑R2在大約I.5mm至大約2. 5mm之間。
9.根據(jù)權利要求4所述的輪胎，其中所述角Θ在大約O度至大約10度的范圍內(nèi)。
10.根據(jù)權利要求4所述的輪胎，其中所述角Θ為大約5度。
11.根據(jù)權利要求4所述的輪胎，其中所述凹槽具有總深度D，并且其中所述深度Dl在所述深度D的大約78. 5%至大約82. 5%的范圍內(nèi)，并且其中所述深度D2是所述深度D的大約77. 5%0
12.根據(jù)權利要求4所述的輪胎，其中所述橢圓具有在大約O.220至大約O. 325的范圍內(nèi)的參數(shù)c的值。
13.根據(jù)權利要求4所述的輪胎，其中所述凹槽具有總深度D，并且其中所述深度D2是所述深度D的大約77. 5%。
14.根據(jù)權利要求4所述的輪胎，其中所述角Θ大于零。
15.根據(jù)權利要求14所述的輪胎，其中所述凹槽具有總深度D，并且其中所述深度Dl 在所述深度D的大約78. 5%至大約82. 5%的范圍內(nèi)。
16.根據(jù)權利要求15所述的輪胎，其中所述凹槽具有總深度D，并且其中所述深度D2 是所述深度D的大約77. 5%。
17.根據(jù)權利要求I所述的輪胎，其中所述橢圓具有在大約O.220至大約O. 325的范圍內(nèi)的參數(shù)c的值。
18.根據(jù)權利要求I所述的輪胎，其中當在所述輪胎的子午面中觀察時，所述第一線性部分被構造成從所述胎面外表面延伸到所述深度Dl的單直線段。
19.根據(jù)權利要求18所述的輪胎，其中當在所述輪胎的子午面中觀察時，所述第二線性部分被構造成從所述胎面外表面延伸到所述深度D2的單直線段。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有肩部凹槽的輪胎，該肩部凹槽具有不對稱底部，并且更特別地，本發(fā)明提供一種具有肩部凹槽的輪胎，該肩部凹槽在凹槽的底部包括有助于減小應力并且減輕來自輪胎操作的裂化的特征。在不將材料加入凹槽底部的情況下實現(xiàn)該減小。
文檔編號B60C11/13GK102596596SQ200980161940
公開日2012年7月18日 申請日期2009年10月19日 優(yōu)先權日2009年10月19日
發(fā)明者S·M·納爾遜, W·B·克萊頓 申請人:米其林技術公司, 米其林研究和技術股份有限公司