CN101022965B - 充气轮胎及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种充气轮胎及其制造方法，该制造方法使用在硫化模具的与轮胎花纹块相对应的槽部埋设有后述刀片(20)的硫化模具来成型充气轮胎，从而在轮胎的花纹块上形成了在花纹块半径方向上具有凹凸、并在倾斜部上形成有多个突起对的3D刀槽花纹，上述刀片(20)由在深度方向上具有倾斜部(20a)、且在上述倾斜部(20a)上形成有多个通孔(20G)的金属薄板构成，该通孔(20G)具有与形成于刀槽花纹上的突起相同的截面形状。由此，在对上述轮胎输入了前后方向的作用力时，由于上述花纹块的小花纹块只是在上述3D刀槽花纹的突起部分处相互紧贴在一起，因此可以不降低排水性能而确保充气轮胎(10)的花纹块的刚性。

Description

充气轮胎及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种在胎面上具有花纹块的充气轮胎及其制造方法，特别是涉及一种冰上行驶性能优良的充气轮胎。
背景技术
通常，在汽车用轮胎中，为了提高轮胎在冰面等路面上行驶时的抓着性能，例如如图9所示，大多是使用这样的轮胎：在形成于轮胎胎面上的花纹块图案的表面上形成有两端侧与花纹块13Z的纵沟11侧连通的刀槽花纹14Z。与纵沟11或横沟12的边缘相同地，上述刀槽花纹14Z因边缘效应而提高了轮胎的接地压力，并且花纹块13Z在轮胎接地面侧被上述刀槽花纹14Z分割为多个小花纹块13k，因此上述花纹块13Z容易变形。而且，上述刀槽花纹14Z切断水膜，并且在水膜较厚的情况下成为水路而容易排水，因此增大了路面与轮胎之间的摩擦力，提高了轮胎10的抓着性能，从而提高了车辆在冰上的行驶性能。
以往，上述刀槽花纹14Z的形状被称为图10所示的2D刀槽花纹，在刀槽花纹的深度方向上没有形状变化，通常为平面(或波型)的形状。但是，在上述刀槽花纹14Z为上述那样的2D刀槽花纹时存在这样的问题点：如果为了增大摩擦系数而增加刀槽花纹条数，则整个花纹块13Z的刚性下降，会引起上述刀槽花纹14Z的倒塌，因此反而会降低排水性能和抓着性能。
因此，近年来，提出了这样的方法：在花纹块13Z上形成如图11(a)～(c)、图12(a)、(b)或图13(a)、(b)所示的刀槽花纹14A～14G那样在深度方向上也有形状变化的、所谓3D刀槽花纹。即，通过在花纹块13Z上形成表面形状为直线状或波浪状、在花纹块13Z的深度方向(花纹块半径方向)上具有倾斜面的3D刀槽花纹，从而可以在向轮胎10输入了制动、驱动这样的前后方向作用力时使3D刀槽花纹的壁面在上述倾斜面处紧贴而抑制刀槽花纹的倒塌，因此可以大幅度地提高花纹块的刚性。
下面详细说明上述刀槽花纹14A～14G，图11(a)所示的刀槽花纹14A为在刀槽花纹的深度方向上具有一个倾斜面的3D刀槽花纹，图11(b)所示的刀槽花纹14B为在刀槽花纹的深度方向上具有两个倾斜面的3D刀槽花纹，图11(c)所示的刀槽花纹14C为截面是正三角形的凹凸在刀槽花纹的深度方向上连续的形状的3D刀槽花纹。
另外，图12(a)所示的刀槽花纹14D为在轮胎轴线方向上截面是三角形的隆起和凹陷连续、且上述隆起和凹陷为在刀槽花纹的深度方向上被错开半个周期地配置的形状的3D刀槽花纹，图12(b)所示的刀槽花纹14E为在深度方向上相邻的刀槽花纹内壁面的凹凸列的倾斜在轮胎圆周方向上互相反向地倾斜的形状的3D刀槽花纹。另外，图13(a)所示的刀槽花纹14F为分别在刀槽花纹的轮胎的轴线方向和深度方向上分别交替地配置有四方锤形的凹部和凸部的形状的3D刀槽花纹，图13(b)所示的刀槽花纹14G为在刀槽花纹的表面侧配置有波浪状的2D刀槽花纹、并在比该2D刀槽花纹更深的位置交替地配置有四方锤形的凹部和凸部的形状的3D刀槽花纹(例如，参照专利文献1～4)。
专利文献1：日本特开平11-310012号公报
专利文献2：日本特开2002-321509号公报
专利文献3：日本特开2002-187412号公报
专利文献4：日本特开2002-356105号公报
然而，如果在花纹块13Z上形成上述刀槽花纹14A～14G等那样的3D刀槽花纹，则会大幅度地提高上述花纹块13Z的刚性，但是在冰上行驶时存在这样的问题：由于刀槽花纹有吸上水膜并向接地面外将其排出的通路的作用，因此在刀槽花纹的壁面相互紧贴时会堵塞水路，反而会产生相反的效果。
发明内容
本发明是鉴于以往的问题点而做成的，其目的在于提供一种可以不降低排水性能而确保花纹块刚性的充气轮胎及其制造方法。
本申请的技术方案1所述的发明为一种充气轮胎，该充气轮胎包括设置在胎面上的、圆周方向沟、横沟和多个花纹块，该圆周方向沟沿轮胎的圆周方向延伸，该横沟与上述圆周方向沟交叉，该多个花纹块是由上述圆周方向沟和上述横沟划分而成的，其特征在于，该充气轮胎包括刀槽花纹和突起对，该刀槽花纹形成在上述花纹块的表面侧来分割上述花纹块，在花纹块的深度方向上具有一个以上的倾斜面，该突起对由分别从构成上述刀槽花纹的倾斜面的相互相面对的2个壁面突出的柱状突起构成，上述2个柱状突起从各自的壁面相互相面对地突出，且上述相互相面对的突起彼此紧贴，上述2个柱状突起的总计的突起高度相当于上述刀槽花纹的宽度。
根据技术方案1所述的充气轮胎，技术方案2所述的发明的特征在于，至少设置了4个上述突起对。
根据技术方案1或2所述的充气轮胎，技术方案3所述的发明的特征在于，使上述突起的总截面积为刀槽花纹的倾斜面的总面积的1.5％～50％。
根据技术方案1或2所述的充气轮胎，技术方案4所述的发明的特征在于，在构成上述各倾斜面的相互面对面的2个壁面上至少设有一个突起对，该突起对由从上述壁面分别突出的柱状突起构成。
根据技术方案1或2所述的充气轮胎，技术方案5所述的发明的特征在于，上述突起的截面形状为圆形、十字形、或多边形。
另外，技术方案6所述的发明为充气轮胎的制造方法，其是技术方案1所述的充气轮胎的制造方法，其特征在于，该充气轮胎的制造方法使用在与上述花纹块对应的槽部埋设有用于形成刀槽花纹的多个刀片(blade)的硫化模具来制造充气轮胎，上述刀片在上述槽部的深度方向上具有至少一个倾斜的倾斜面，并且在该至少一个倾斜面上设有通孔。
根据本发明，制造在轮胎胎面上具有形成有3D刀槽花纹的花纹块的充气轮胎时，在硫化模具的与上述花纹块对应的槽部使用在深度方向上具有倾斜面、且在该至少一个倾斜面上设有通孔的刀片形成刀槽花纹，该刀槽花纹在其至少一个倾斜面上具有突起对的刀槽花纹，上述刀槽花纹的该突起对从相面对的壁面相互相对地突出、且总计的突起的高度相当于上述刀槽花纹宽度，由此，在向轮胎输入了制动、驱动这样的前后方向作用力时，可以使刀槽花纹壁面在上述突起的部分紧贴而抑制刀槽花纹的倒塌，并且上述刀槽花纹壁面的没有上述突起的部分成为用于将进入到轮胎与路面之间的水排出的水路，因此可以制造出具有较高的花纹块刚性、并且排水性能也很优良的充气轮胎。
附图说明
图1是表示本发明最佳实施方式的充气轮胎的胎面的俯视图。
图2是表示本发明最佳实施方式的横向刀槽花纹的形状的立体图。
图3(a)、(b)是表示形成本发明最佳实施方式的横向刀槽花纹时所采用的刀片的图。
图4(a)～(c)是表示具有形成有本发明的刀槽花纹的花纹块的轮胎在受到前后方向的力时的胎面的变形状态的图。
图5(a)、(b)是表示具有形成有以往的2D刀槽花纹的花纹块的轮胎在受到前后方向的力时的胎面的变形状态的图。
图6(a)～(d)是表示用于形成在倾斜面上具有突起对的刀槽花纹的刀片的俯视图。
图7(a)～(d)是表示用于形成在倾斜面上具有突起对的刀槽花纹的刀片的俯视图。
图8是表示实施例的评价结果的表。
图9是表示充气轮胎的胎面花纹的示意图。
图10是表示以往的2D刀槽花纹的示意图。
图11(a)～(c)是表示以往的3D刀槽花纹的示意图。
图12(a)、(b)是表示以往的3D刀槽花纹的示意图。
图13(a)、(b)是表示以往的3D刀槽花纹的示意图。
附图标记说明
10轮胎，11圆周方向沟(主沟)，12横沟(副沟)，13花纹块，13m小花纹块，14刀槽花纹，14a倾斜部，14b平面部，15突起，20刀片，20a倾斜部，20b平面部，20G通孔。
具体实施方式
下面，基于附图说明本发明的最佳实施方式。
图1是表示本发明最佳实施方式的充气轮胎10的胎面的俯视图，在本实施例的轮胎10的胎面上形成有由多个接地部(以下称作花纹块)13构成的胎面花纹，上述多个花纹块13是被图1的箭头A所示的沿轮胎圆周方向延伸的多条圆周方向沟(称作主沟或纵沟)11和与该主沟11交叉的箭头B所示的沿轮胎宽度方向延伸的多条横沟(副沟)12划分出来的。在上述花纹块13上形成有多条横向刀槽花纹14，该多条横向刀槽花纹14沿与上述副沟12大致平行的方向延伸，将花纹块13的表面侧分割成多个小花纹块13m。
如图2所示，本发明的横向刀槽花纹14为在深度方向(花纹块13的半径方向)上具有由倾斜部14a和平面部14b构成的凹凸的3D刀槽花纹，在上述倾斜部14a的壁面上分别形成有柱状的突起15、15，该突起15、15从上述壁面相互相面对地突出、并且总计的突起高度相当于上述倾斜部14a的刀槽花纹的宽度。在本实施例中，使这些突起15、15的截面形状为十字形，并且沿着上述倾斜部14a的宽度方向等间隔地设置5个该突起15、15。
图3(a)、(b)分别为表示用于形成上述那样的横向刀槽花纹14的刀片20的形状的立体图和俯视图，该刀片20由具有倾斜部20a和平面部20b、且在与上述倾斜部14a的上述突起15相对应的倾斜部20a上形成有多个通孔20G的金属薄板形成，该通孔20G具有上述突起15的截面形状(在此为十字形)。
在将这样的刀片20埋设到硫化模具的与上述花纹块13相对应的槽部而硫化成型生胎时，胎面橡胶还会进入到上述通孔20G中，从而可以形成使上述倾斜部14a的壁面相互连结的柱状突起。该柱状突起在硫化后被上述刀片20切断，因此可以在胎面的花纹块13上形成如图2所示那样的具有多个突起对(突起15、15)的3D刀槽花纹14，该多个突起对(突起15、15)沿倾斜部14a的宽度方向等间隔地配置、并从上述倾斜部14a的相面对的壁面相互相面对地突出、并且各突起对总计的突起高度相当于上述倾斜部14a的刀槽花纹宽度。
由于在上述刀槽花纹14的倾斜部14a的壁面上分别设置有多个从上述壁面相互相面对地突出的柱状的突起15、15，因此在向上述充气轮胎10输入了制动、驱动这样的前后方向作用力时，被上述刀槽花纹14分割出的相邻的小花纹块13m、13m之间通过上述柱状突起15、15而相互支承，因此可以提高花纹块13的刚性。另外，由于上述刀槽花纹14的内壁之间在上述突起15、15之外的部分没有相互紧贴在一起，因此轮胎在冰路面上行驶时，上述刀槽花纹壁面的没有上述突起的部分成为用于将进入到轮胎与路面之间的水排出的水路，因此也可以确保排水性。
即，如图4(a)所示，在车辆行驶时，在花纹块13受到前后方向的力时，如图4(b)所示，在形成于上述花纹块13的刀槽花纹为上述刀槽花纹14那样的3D刀槽花纹的情况下，轮胎接地面上的刀槽花纹14的开度会变小。这是因为被上述刀槽花纹14分割出的小花纹块13m、13m在设置有被设置于上述倾斜部14a的突起15、15的部分相互紧贴在一起，从而提高了花纹块的刚性。并且，在本发明的形成有刀槽花纹14的花纹块13中，如图4(c)所示，由于上述小花纹块13m、13m只是在设置有该图斜线所示的突起15、15的部分相互紧贴在一起，因此可以提高花纹块的刚性，并且也可以确保排水性能。
相反，如图5(a)所示，在形成于花纹块13Z的刀槽花纹为以往的、沟宽在花纹块13Z的直径方向上均匀的2D刀槽花纹14Z的情况下，如图5(b)所示，即使在上述2D刀槽花纹14Z上设置了突起15z、15z，轮胎接地面上的刀槽花纹14Z的开度也会变大。这表示上述花纹块13Z的刚性低于本实施例的花纹块13的刚性。可以认为：这是由于在2D刀槽花纹14Z中，设置有上述突起15z、15z的部分没有倾斜而使小花纹块13k、13k相互间没有紧贴在一起，因此即使设置了突起15z、15z也没有多大程度地提高花纹块13Z的刚性。
这样，根据本实施方式，由于使用在硫化模具的与轮胎花纹块相对应的槽部上埋设了后述刀片20的硫化模具来成型充气轮胎10，因此可以制造出在轮胎10的花纹块13上具有后述3D刀槽花纹14的充气轮胎10；上述刀片20由在深度方向上具有倾斜部20a、并且在上述倾斜部20a上形成有多个通孔20G的金属薄板构成，该多个通孔20G具有与形成于刀槽花纹14上的突起15、15相同的截面形状；上述3D刀槽花纹14在花纹块13的半径方向上具有凹凸，并在倾斜部14a的壁面上形成有从上述壁面相互相面对地突出、且各突起对的总计的突起高度相当于上述倾斜部14a的刀槽花纹宽度的多对突起15、15。在对上述充气轮胎10输入了前后方向的作用力时，由于上述花纹块13的小花纹块13m、13m只是在上述突起15、15处相互紧贴在一起，因此可以不降低排水性能而确保花纹块的刚性。
另外，在上述实施方式中，说明了在花纹块13上形成有在深度方向上具有一个倾斜面的横向刀槽花纹14的情况，但是本发明的刀槽花纹并不仅限定于上述的横向刀槽花纹14，不言而喻，如果在设置于花纹块13的表面侧的、图11(b)、(c)、图12(a)、(b)或图13(a)、(b)所示的3D刀槽花纹14B～14G等在花纹块13的半径方向上具有凹凸的刀槽花纹上也设置了在其倾斜面上具有多个突起对(相互相面对的突起15、15)，则也可以不降低排水性能而确保花纹块的刚性。
另外，对上述突起对的个数并没有特别的限定，但是为了提高花纹块的刚性，最好是设定为4个以上。此时，最好使上述突起15的总截面积为刀槽花纹的倾斜面的总面积的1.5％～50％。即，如果上述突起15的总截面积小于刀槽花纹的倾斜面的总面积的1.5％，则无法得到提高花纹块的刚性且提高排水性能的效果；如果超过50％，难以将硫化后的轮胎从模具上脱出，因此最好使上述突起15的总截面积为刀槽花纹的倾斜面的总面积的1.5％～50％。
另外，在具有多个倾斜面的情况下，可以只在特定的倾斜面上设置突起对，也可以在所有的倾斜面上设置突起对。
另外，在上述例子中是将各突起15、15的截面形状做成十字形，但是也可以做成圆形或多边形。并且，对刀槽花纹14的花纹块表面的形状也没有限制，可以做成直线状、锯齿状、波状、或将这些形状相组合而成的形状。
实施例
在具有分别形成有图10所示的刀槽花纹14Z(2D刀槽花纹)、及图11～图13所示的刀槽花纹14A～14G(3D刀槽花纹A～G)的花纹块的7种轮胎中，为了在上述各刀槽花纹的倾斜面上设置突起对而使用具有如图6(a)～(d)及图7(a)～(d)所示的、在斜线部开设有截面形状为圆形、四边形或十字形的孔A～孔C的刀片20Z、20A～20G的硫化模具而成型生胎，并将这些轮胎分别安装于试验车辆，然后在冰路面上进行制动试验，评价了轮胎的冰上性能。另外，为了进行比较，也将以往通常的没有突起的使用刀片成型得到的轮胎在冰面上进行了制动试验。另外，以往例的花纹块的尺寸如下：轮胎圆周方向长度为25mm，轮胎宽度方向长度为20mm，高度为10mm，横向刀槽花纹的深度为7mm，横向刀槽花纹间隔(小花纹块的长度)为5mm。
制动试验是测量从40km/h的初速度到进行完全制动而成为静止状态为止的制动距离、并用根据初速度和制动距离算出的平均减速度进行评价的。评价用把以往的2D刀槽花纹作为100的平均减速度的指数来表示结果，指数越大，冰上性能就越优良。评价结果如图8的表所示。
另外，上述轮胎的轮胎规格为195/65R15，填充200kPa的内压进行实车行驶。
该表表明，可以确认：即使在2D刀槽花纹上设置了突起，轮胎的冰上性能也没有改变，但是在3D刀槽花纹上设置了突起时，刀槽花纹A～G中任一类型的轮胎与没有突起的类型的轮胎(无孔品)相比，平均减速度的指数较大，提高了冰上性能。另外，由孔的形状所引起的差异并不是很明显。
产业可利用性
这样，根据本发明，可以不降低排水性能而确保花纹块的刚性，因此可以制造出冰上性能优良的充气轮胎，从而可以提高车辆的行驶性能。

Claims (6)

1.一种充气轮胎，该充气轮胎包括设置在胎面上的、圆周方向沟、横沟和多个花纹块，该圆周方向沟沿轮胎的圆周方向延伸，该横沟与上述圆周方向沟交叉，该多个花纹块是由上述圆周方向沟和上述横沟划分而成的，其特征在于，
该充气轮胎包括刀槽花纹和突起对，该刀槽花纹形成在上述花纹块的表面侧来分割上述花纹块，在花纹块的深度方向上具有一个以上的倾斜面，
该突起对由分别从构成上述刀槽花纹的倾斜面的相互相面对的2个壁面突出的柱状突起构成，
上述2个柱状突起从各自的壁面相互相面对地突出，
且上述相互相面对的突起彼此紧贴，上述2个柱状突起的总计的突起高度相当于上述刀槽花纹的宽度。
2.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，
至少设置4个上述突起对。
3.根据权利要求1或2所述的充气轮胎，其特征在于，
使上述突起的总截面积为刀槽花纹的倾斜面的总面积的1.5％～50％。
4.根据权利要求1或2所述的充气轮胎，其特征在于，
在构成上述各倾斜面的相互相面对的2个壁面上设有至少一个突起对，该突起对由从上述壁面分别突出的柱状突起构成。
5.根据权利要求1或2所述的充气轮胎，其特征在于，
上述突起的截面形状为圆形、十字形、或多边形。
6.一种充气轮胎的制造方法，其是权利要求1所述的充气轮胎的制造方法，其特征在于，
该充气轮胎的制造方法使用在与上述花纹块对应的槽部埋设有用于形成刀槽花纹的多个刀片的硫化模具来制造充气轮胎，上述刀片在上述槽部的深度方向上具有至少一个倾斜的倾斜面、且在该至少一个倾斜面上设有通孔。
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