CN100556718C - 三维胎面刀槽花纹和形成三维胎面刀槽花纹的刀槽花纹模 - Google Patents

Abstract

用于形成刀槽花纹的刀槽花纹模和如此形成于轮胎胎面元件中的刀槽花纹具有三维部分。在所形成的刀槽花纹中，三维部分形成了相对刀槽花纹面的恒定互锁。刀槽花纹模和刀槽花纹都具有两行径向相邻的大块花纹，其中这些大块花纹由平面段分隔，平面段具有确定的长度和宽度。

Description

三维胎面刀槽花纹和形成三维胎面刀槽花纹的刀槽花纹模

技术领域

本发明涉及一种充气轮胎。更具体而言，本发明涉及轮胎的胎面和轮胎胎面中的刀槽花纹。

背景技术

充气轮胎的胎面部分通常包括多个确定了地面接合橡胶元件的沿圆周和沿侧向延伸的花纹沟，这些元件呈花纹块或花纹条或其组合的形式。胎面元件的特定尺寸和形状对轮胎的总体性能有显著影响，并且为此原因而对其进行设计以便获得理想的轮胎特性。

冬季轮胎，以及全天候轮胎，通常具有多个刀槽花纹。刀槽花纹为宽度处于胎面宽度，即胎面沿轴向的弧长的大约0.1％至大约1％的范围内的花纹沟。当其以零速度以及在正常负载和压力下位于轮胎接地印痕中时，刀槽花纹倾向于闭合。刀槽花纹通常由嵌入用于此用途的铸模或机加工模或胎面花圈中的钢刀槽花纹模形成。

刀槽花纹可按照直线、曲线或曲折形方式绕着胎面沿圆周或侧向延伸，并且可与主胎面花纹沟一样深或者深度大于花纹沟深度。刀槽花纹能够穿过花纹条或胎面花纹块的侧面或者被限制于胎面元件的内部。另外还已知使得刀槽花纹位于在其交点处并不垂直于胎面表面的切线的平面内；确定了相邻刀槽花纹的平面的倾斜度沿着胎面元件的长度可相同或者逐步不同。此外，已知还使用具有沿其长度变化的深度的刀槽花纹。

胎面中的刀槽花纹的存在增加了胎面中的咬合边缘的数量。每个咬合边缘处的局部高压改善了胎面的擦拭和挖掘作用，从而给予了轮胎在雪和冰上的优良牵引作用。此外，刀槽花纹在不破坏其坚固性的情况下改善了胎面元件的柔性。在刀槽花纹的相对面之间易于发生相对纵向滑动减弱了胎面元件对在胎面与道路之间的接触区域中挠曲的阻力，因此减慢了轮胎的生热性；然而，刀槽花纹的相对面的滑动在相对的刀槽花纹面之间产生了摩擦并且可导致刀槽花纹的磨损。

专利GB 1,150,295公开了一种轮胎，其带有具有多个形成于其中的刀槽花纹的花纹条。刀槽花纹具有三维方位，其中穿过刀槽花纹中心线确定了多个峰和谷。所形成的峰和谷为最大深度的单个点或最大深度的线。由于形成刀槽花纹构型的尖锐线，同时刀槽花纹的相对两侧互锁，因此就增加了在这些点处的磨损。

专利US 5,783,002公开了一种用于轮胎胎面的三维刀槽花纹。所形成的凸块和空腔都具有圆顶构型。刀槽花纹的圆形相对边缘减少了摩擦但是并没有消除相对刀槽花纹面的运动。专利EP 1073562示出了在其间带有扁平空间的三维刀槽花纹。刀槽花纹的扁平部分仍然受到摩擦和磨损。

发明内容

本发明的目的在于一种模制有三维刀槽花纹的轮胎，以及用于形成此类三维刀槽花纹的轮胎模制刀槽花纹模。轮胎具有花纹块和胎面元件，它们比常规型两维刀槽花纹更硬并且为轮胎提供了改进的轮胎特性，例如操纵性和稳定性。

本发明包括轮胎胎面，胎面具有多个地面接合弹性体元件，其中这些元件中至少一个带有刀槽花纹。刀槽花纹具有径向深度、第一刀槽花纹面、第二相对刀槽花纹面和多个与刀槽花纹面等距的尺寸中心面。根据本发明的一个方面，刀槽花纹中心面具有至少两行径向相邻的大块花纹，该径向相邻行由平面段分隔。该平面段具有确定长度和宽度的曲折形构型。

根据本发明的其它方面，在刀槽花纹中心面中，任一行中的大块花纹可沿着刀槽花纹中心面的深度方向具有不同周期长度，沿垂直方向具有不同高度，或者沿水平方向具有不同宽度。长度、高度或宽度的不同可按设定模式交替或者可逐步增大或减小，或者按照任意类型的有序或随机模式来变化。

根据本发明的另一个方面，刀槽花纹中心面中的任一行大块花纹可为一系列由第二平面段分隔的大块花纹。

根据本发明的另一个方面，径向最外侧的大块花纹行包括多个半圆柱形管，这些大块花纹由平面段分隔。

根据本发明的另一个方面，径向内侧的大块花纹行包括具有选自平截头体、半球和半圆柱管的构型的大块花纹。

还公开了一种用于安装于胎模内部以便形成轮胎胎面中的刀槽花纹的刀槽花纹模。刀槽花纹模由中心线、平面部分和至少一个三维部分确定。平面的三维部分具有至少两行径向相邻的大块花纹，径向相邻的行由平面段分隔。分隔平面段具有确定的长度和宽度。

根据刀槽花纹模的一个方面，至少一个大块花纹行中的大块花纹沿着模具的深度方向具有变化、沿着模具的垂直方向具有变化，或者沿着模具的宽度方向具有变化。

根据另一个方面，径向最外侧的大块花纹行包括多个半圆柱形管，这些大块花纹由平面段分隔。

根据另一个方面，至少一个大块花纹行中的大块花纹具有选自平截头体、半球和半圆柱管的构型。

根据本发明的另一个方面，至少一个大块花纹行包括具有平截头体构型的大块花纹，其中平截头体的底具有至少三个边。

定义

下述定义控制着所公开的发明。

“轴向”和“沿轴向”在本文中用到时是指平行于轮胎的转动轴线的线或方向。

“刀槽花纹模”指的是形成胎面设计的部分的位于轮胎硫化模中的凸块。凸块形成了成品轮胎胎面中的对应凹槽。

“径向”和“沿径向”用来指沿径向朝向或背离轮胎转动轴线的方向。

“刀槽花纹”指的是模制于轮胎的胎面元件中的小花纹沟，其细分胎面元件并且改进了牵引特性。刀槽花纹的宽度范围为胎面宽度的大约0.1％至大约1％，并且倾向于在轮胎接地印痕中完全闭合。刀槽花纹的深度可绕着胎面的圆周而改变，或者一个刀槽花纹的深度可以恒定不变但是不同于轮胎中的另一个刀槽花纹的深度。

附图说明

下文将通过实例并参看附图对本发明进行描述，其中：

图1A示出了根据本发明的刀槽花纹模；

图1B为沿图1A中的线1B-1B的刀槽花纹模的剖面图；

图1C为图1A的刀槽花纹模的示意图；

图2为胎面元件的切割图，示出了相对的刀槽花纹面和形成于相对刀槽花纹面之间的中心面；

图3为用于制造多维刀槽花纹的刀槽花纹模的另一个实施例；

图4为刀槽花纹模的另一个实施例；

图5示出了模制过程中的刀槽花纹模和胎面部分；以及

图6和7为根据本发明的刀槽花纹模的更多实施例。

具体实施方式

下述语言为实现本发明的最佳当前预期模式。这种描述目的在于示出本发明的一般原理而不应被理解为限制意义。本发明的范围通过参照所附权利要求得到最佳地确定。

图1A示出了根据本发明的刀槽花纹模10。刀槽花纹模10用于在轮胎模制过程中形成轮胎胎面中的刀槽花纹。刀槽花纹模10具有包括多个相邻或相隔的大块花纹14的三维部分12，大块花纹14从刀槽花纹模10的一侧观察时为凸块而从刀槽花纹模10的另一侧观察时为凹槽。刀槽花纹模10由金属优选钢制成，而突出的元件14通过冲压或模压钢板而制成。这种刀槽花纹模10安装于胎模中以便使得刀槽花纹模10的顶部16更靠近模具并且大块花纹14位于模具的开放空间中以便形成轮胎胎面中的三维刀槽花纹。刀槽花纹模10具有水平方向H和垂直方向V。从刀槽花纹模的至少一侧延伸的大块花纹还为刀槽花纹模提供了深度方向Z(参看图1B)。所示的各个刀槽花纹模中的开孔用于将刀槽花纹模安装于胎模中。

如图1A的实施例中所示，刀槽花纹模10具有两行22、24径向相邻的三维大块花纹14，在此将对本发明的相应形成的刀槽花纹20进行进一步讨论。关于刀槽花纹模10，径向与垂直方向V同义。径向相邻的行22、24由平面段26分隔，平面段26沿垂直方向V具有确定的高度并且沿水平方向H具有确定的长度，但是其沿第三方向Z不具有任何深度变化。平面段26可具有任何两维构型，例如平板、薄板或具有确定高度的直线。优选地，平面段26具有曲折形构型，其沿垂直方向V具有确定的高度并且沿水平方向H具有确定的长度，如图1A中所示。沿垂直方向V的确定高度大于单个点，并且优选地其值等于或大于形成刀槽花纹模10的材料的实际厚度。

径向最外侧行22的三维大块花纹14为一系列相隔的大块花纹14，大块花纹14由第二两维平面段30分隔。三维大块花纹14具有半管状或半圆柱形构型。大块花纹14沿深度方向Z的深度可不同于刀槽花纹模沿Z方向的全深。相邻的大块花纹14沿垂直方向可具有不同的高度。从图1A中可以看到，大块花纹的垂直高度沿着刀槽花纹模10的水平方向H增大。尽管并未示出，但相邻大块花纹的沿着刀槽花纹模10的水平方向H的长度也可增大，其中每个相邻大块花纹沿水平长度具有更大的宽度或者长度按照其它方式变化；替代地，大块花纹14可按照连续或非连续方式沿深度方向变化。

径向内侧行24的大块花纹14为一系列具有半管状或半圆柱形构型的大块花纹。类似于径向外侧行22，这些管可沿深度方向Z具有不同的周期长度。另外类似于径向外侧行22，径向内侧行大块花纹14可沿垂直方向和/或水平方向和/或深度方向变化。这种变化可依赖于径向外侧行22的选定构型。

替代地，刀槽花纹模10可被确定为包括一个其中包含大块花纹的开放、两层蜂巢结构。沿着与刀槽花纹模的两维端部相同的平面，两个叠放的开放蜂巢层沿着两维平面放置，请看图1C中所示的示意图。

当使用刀槽花纹模10模制轮胎时，刀槽花纹模10的范围进入胎面橡胶，并且刀槽花纹模构型的顶部16可根据所需轮胎特性而变化。对于夏季轮胎，刀槽花纹模10的顶部16可形成有两维平面段，并且刀槽花纹模10被插入至直到顶部平面段进入胎面橡胶的深度。对于这种形成的刀槽花纹，当胎面未受磨损时，刀槽花纹自身呈直线。随着胎面磨损，刀槽花纹外观就改变。对于冬季轮胎，刀槽花纹模10可被插入至胎面橡胶中的一定深度，从而在未受磨损的轮胎的胎面表面处形成具有多个边缘的初始刀槽花纹。这种多个边缘增加了胎面中的咬合边缘的数量。对于夏季轮胎，需要利用磨损将夏季轮胎变为冬季轮胎胎面深度以便提供另外的咬合边缘表面。

图2示出了带有由图1的刀槽花纹模10形成的刀槽花纹20的胎面元件32。单个弹性体胎面元件32为胎面花纹的一部分并且所示为在刀槽花纹20已形成于胎面橡胶中的轮胎硫化步骤之后的情况。为简便起见，相邻的胎面元件或胎面花纹的花纹条并未示出。另外，为简便起见，胎面元件32只示出了带有单个刀槽花纹20；胎面元件32可带有与相邻花纹沟成任意倾斜角的多个刀槽花纹20。

胎面元件32在刀槽花纹20的位置处被分成两个部分32’、32”，示出了刀槽花纹20的相对面20’、20”。每个刀槽花纹面20’、20”中的凸块34与相对刀槽花纹面20”、20’中的凹槽36相配合。在轮胎正常工作期间，当刀槽花纹20进入接地面积时，刀槽花纹20闭合并且相对刀槽花纹面20’、20”互锁，从而减少了两个相对刀槽花纹面20’、20”的滑动。所形成的中心面与相对刀槽花纹面等距。中心面为多维并且类似于形成刀槽花纹20的刀槽花纹模10的构型。中心面38的尺寸为a)垂直方向V，通常也称作轮胎的径向，具有确定的高度，b)水平方向H，不管刀槽花纹在胎面元件中的方位如何都平行于中心面的最长平面，具有确定的长度，以及c)深度方向Z，不管刀槽花纹20在胎面元件32中的方位如何都平行于中心面38的短平面，并且与中心面38的变化相对应，从而形成相隔大块花纹14的凹槽36和凸块34。由于中心面38类似于刀槽花纹模10的构型，所以每个刀槽花纹面20’、20”也类似于刀槽花纹模10的一侧。

刀槽花纹20具有确定的宽度，优选位于胎面宽度的大约0.1％至大约1％的范围内；该宽度容许刀槽花纹20当胎面元件32在轮胎旋转过程中进入接地面积时完全闭合。尽管刀槽花纹20部分为三维或者两维，但刀槽花纹宽度优选恒定不变。

图3中示出了刀槽花纹模的另一个实施例。类似于图1A的刀槽花纹模10，刀槽花纹模10具有两行22、24径向相邻的三维大块花纹14。径向相邻行22、24由平面段26分隔；平面段26具有曲折形构型。径向外侧行22的大块花纹14类似于图1A中，而径向内侧行24的大块花纹14具有一组带有半球形构型的大块花纹，其具有圆形底部40和圆顶形大块花纹42，圆顶形大块花纹42由平面段46分隔。

刀槽花纹模的另一种变型示于图4中。径向内侧行24的三维大块花纹14包含具有由四边元件构成的平截头体的构型的大块花纹44，其中顶部为圆形以便形成半球形大块花纹。尽管所示为四边，但平截头体的底部可具有任意数量的边或者具有任意多边形构型，例如三角形(参看图7)、五边形、六边形、七边形。多边形构型可为正多边形，其中所有各边等长并且所有其顶点具有相同角度。

图5示出了使用本发明的刀槽花纹模的另一种模制方案。刀槽花纹模50具有与图1中所示相同的总体构型，其中刀槽花纹模50的深度从一个侧边缘向相对的刀槽花纹模边缘增大。刀槽花纹模50的大块花纹构型类似于图6的刀槽花纹模。待模制的胎面橡胶52并非扁平，而是由至少一个曲率半径确定。在胎面橡胶52的模制过程中，只有部分刀槽花纹模50被插入胎面橡胶52中。由于只有部分刀槽花纹模50被插入胎面橡胶52中，因此径向外侧行的大块花纹22就不需要延伸至刀槽花纹模50的顶边缘。

图6示出了刀槽花纹模56的另一种变型。两个大块花纹行22、24中的大块花纹14沿垂直方向V都具有相同高度。另外，类似大块花纹14之间的至少一个空间58可为扁平，而不是具有连续交替的大块花纹。

在图7的刀槽花纹模60中，径向内侧行24的大块花纹14具有带三边底面的平截头体的构型。大块花纹行22、24由曲折形平面段62分隔。

使用图1A的刀槽花纹模来模制轮胎并且与标准两维刀槽花纹进行比较。所试验的轮胎全都具有相同的构造并且胎面构型相同，因此仅有的差别在于刀槽花纹构型。常规型轮胎分成三组A、B、C进行试验，具有本发明的三维刀槽花纹的轮胎也被分成三组1、2、3，各组A和1、B和2、C和3直接互相对比进行试验。不同操作条件下的试验结果在下文中给出。给予常规型轮胎基础比率100，而三维刀槽花纹轮胎相对于常规型轮胎进行评判。

	A	1	B	2	C	3
							干路面操纵性
直线	100	112	-	-	100	103
							转向	100	116	100	109	100	108
稳定性	100	124	100	119	100	112
							干路面制动	100	99	100	98	100	99
湿路面操纵性
							时间(秒)	99.5	99	92.7	93.5	93	93.6
湿路面制动	100	99	100	100	100	99
							噪声(db)
@55km/h	68.2	68.1
							@80km/h	72.9	72.6

大多数以上试验结果为司机的主观结果。噪声试验结果通过在所记录速度下在靠近轮胎附近安放麦克风来获得。

结果表明，带有本发明的刀槽花纹的轮胎具有改进的干路面操纵性，特别是在转向和稳定性方面。另外，湿路面操纵时间和湿路面制动也可与常规型刀槽花纹相比。在噪声试验中，只有一组常规型轮胎与本发明的轮胎进行了对比试验；但是在55km/h和80km/h下，所使用的本发明的轮胎噪声都更小。

本发明得到的轮胎具有改进的轮胎特性，包括具有通过刀槽花纹的互锁方面而提供的更大硬度的轮胎花纹块。

Claims (9)

1.一种轮胎胎面，所述胎面具有多个与地面接合的弹性体元件，其中这些元件中的至少一个带有刀槽花纹，所述刀槽花纹具有在其垂直方向上的径向深度、第一刀槽花纹面、相对的第二刀槽花纹面和一个与刀槽花纹面等距的多维尺寸的中心面，

其中，所述刀槽花纹还包括至少两行径向相邻的大块花纹，该径向相邻行由第一平面段分隔开，所述第一平面段具有确定长度和宽度的曲折形构型，

所述至少两个径向相邻行的第一行的大块花纹在所述刀槽花纹的垂直方向上是细长的，其中所述第一行中的至少一个大块花纹具有沿着与该大块花纹的深度方向相反的方向而延伸的凹部，并且所述第一行中的至少三个大块花纹在所述刀槽花纹的垂直方向上具有不同的高度，使得所述至少三个大块花纹的高度沿着所述刀槽花纹的水平方向增加。

2.根据权利要求1所述的轮胎胎面，其特征在于，刀槽花纹具有恒定的宽度。

3.根据权利要求1所述的轮胎胎面，其特征在于，径向外侧行的大块花纹为一系列由第二平面段分隔的大块花纹。

4.根据权利要求1所述的轮胎胎面，其特征在于，至少一行大块花纹中的大块花纹沿着刀槽花纹的深度方向具有不同的周期长度，或者沿垂直方向具有不同的高度，或者沿水平方向具有不同的宽度。

5.根据权利要求1所述的轮胎胎面，其特征在于，至少一行大块花纹包括具有选自平截头体、半球和半圆柱管的构型的大块花纹。

6.根据权利要求1所述的轮胎胎面，其特征在于，至少一行大块花纹包括具有平截头体构型的大块花纹，其中平截头体的底具有至少三个边。

7.一种用于安装在胎模内部以便形成轮胎胎面中的刀槽花纹的刀槽花纹模，所述刀槽花纹模包括至少两行径向相邻的大块花纹，所述径向相邻的行由平面段分隔，所述平面段具有确定长度和宽度的曲折形构型，

所述至少两个径向相邻行的第一行的大块花纹在所述刀槽花纹的垂直方向上是细长的，其中所述第一行中的至少一个大块花纹具有沿着与该大块花纹的深度方向相反的方向而延伸的凹部，并且所述第一行中的至少三个大块花纹在所述刀槽花纹的垂直方向上具有不同的高度，使得所述至少三个大块花纹的高度沿着所述刀槽花纹的水平方向增加。

8.根据权利要求7所述的刀槽花纹模，其特征在于，至少一行大块花纹中的大块花纹沿着模具的深度方向具有变化，或者沿着模具的垂直方向具有变化，或者沿着模具的宽度方向具有变化。

9.根据权利要求7所述的刀槽花纹模，其特征在于，至少一行中的大块花纹具有选自平截头体、半球和半圆柱管的构型。

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