CN101085591A - 具有胎面刀槽花纹的充气轮胎 - Google Patents

Abstract

一种带有轮胎胎面的轮胎，具有至少一个胎面元件，在胎面元件上形成有多维刀槽花纹。所述刀槽花纹具有宽度W，深度Ds，以及有效长度Le。刀槽花纹具有第一径向最外部，第二过渡部，第三径向最内部，其中第一径向最外部具有固定的有效长度Le，第二过渡部具有逐渐增加的有效长度Le，第三径向最内部具有大于第一径向部有效长度的固定有效长度Le。

Description

具有胎面刀槽花纹的充气轮胎

技术领域

本发明涉及一种充气轮胎。更尤其是，本发明涉及具有在其上设置有特殊类型多维刀槽花纹的胎面的轮胎，其中，当轮胎胎面在基本未磨损的状态下，在胎面元件内部刀槽花纹的长度大于轮胎胎面表面上胎面花纹的长度。

背景技术

充气轮胎的胎面部一般包括多个轴向和横向延伸的沟槽，限定了地面接合橡胶元件，这些元件呈块或肋或二者结合的形式。胎面元件的特殊尺寸或造型对轮胎的整体性能有显著贡献，并且基于此原因，它们被设计成用以实现轮胎预期特性。

常规地，轮胎胎面也设置有已知特性的刀槽花纹。刀槽花纹为具有宽度在约0.1％～约1％胎面宽度(例如轮胎表面弧长在轴向方向的宽度)范围内的沟槽。当刀槽花纹设置于0速以及正常荷载和压力下的轮胎印痕中时，刀槽花纹倾向于关闭。刀槽花纹一般由钢制刀片插入到铸模或加工模或胎面环中形成。

刀槽花纹可以关于胎面沿直线、弯曲或锯齿形方式沿轴向或横向延伸，并且可以具有与胎面主槽相同的深度或比主槽更深的深度。刀槽花纹可以穿过肋或胎面块的侧面或者被限定于胎面元件的内部。还已知的是刀槽花纹存在于不与胎面表面垂直相切的平面上，并位于它们的交叉点处。限定相邻刀槽花纹的平面倾斜度在沿胎面元件长度方向上是相同或呈阶梯式不同的。使用在沿其长度方向上具有变化深度的刀槽花纹，也是已知的。

胎面上刀槽花纹的存在增加了胎面上咬合边的数量。在每个咬合边上的局部高压提高了胎面的清扫和抓地作用，使其具有在冰雪路面上优良的轮胎牵引性能。进一步地，在不损坏胎面元件可靠性的条件下，刀槽花纹提高了胎面元件的挠性。在刀槽花纹相对面之间的容易产生的相对纵向滑移削弱了胎面元件对于在胎面和道路接触区产生挠曲的抵抗能力，并由此减缓了胎面能量积聚；然而，刀槽花纹相对面之间的滑移在相对刀槽花纹面之间产生摩擦，并且能够导致刀槽花纹的磨损。

发明内容

本发明涉及一种轮胎，包括多维刀槽花纹，以及涉及用于制造所述刀槽花纹的刀具。设置所述刀槽花纹以便于随着轮胎的磨损增加咬合边并提高轮胎胎面的挠性。

本文披露了一种轮胎，具有轮胎胎面，所述轮胎胎面包括多个沟槽。所述沟槽形成至少一个胎面元件，所述胎面元件具有至少一个刀槽花纹。所述刀槽花纹具有宽度W，刀槽深度Ds，以及有效刀槽花纹长度Le。有效刀槽花纹长度Le是指刀槽花纹在垂直于刀槽花纹深度Ds方向的任何平面处的横剖面面积除以刀槽花纹宽度W计算得到的长度。刀槽花纹具有第一径向最外部，第二过渡部，第三径向最内部。第一刀槽花纹部具有固定的有效长度Le。第二刀槽花纹部具有相对于第二刀槽花纹部的整个深度而言逐渐增加的有效刀槽花纹长度Le。第三刀槽花纹部具有固定的有效刀槽花纹长度Le。优选地，这三个部分按上述顺序彼此径向相邻，并且沿整个刀槽花纹深度方向上仅为具有不同构型的限定部。

第一刀槽花纹部的构型可以是直的、弯曲的、或与形成胎面元件(在其上形成有刀槽花纹)的沟槽构型相类似的构型。第三刀槽花纹部的构型可以是之字形、钝锯齿形或波纹状构型。

在本发明的一方面，第一刀槽花纹部的深度D1在刀槽花纹深度Ds的至少5％但不大于其20％的范围内。

在本发明的另一方面，第二刀槽花纹部的深度D2在刀槽花纹深度Ds的至少5％但不大于25％的范围内。

在本发明的另一方面，第三刀槽花纹部的深度D3在刀槽花纹深度Ds的至少60％但不大于85％的范围内。

在本发明的另一方面，第三刀槽花纹部的有效刀槽花纹长度Le至少大于第一刀槽花纹部的有效刀槽花纹长度Le的110％。

本文还披露了一种用于成形轮胎胎面的刀槽花纹刀具。所述刀具具有厚度Wb以及花纹部。花纹部具有用于形成相应刀槽花纹构型的构造。刀具的花纹部具有花纹深度Dp，以及有效花纹长度Lpe。有效花纹长度Lpe是指刀槽花纹在垂直于花纹深度Dp方向的任何平面处的横剖面面积除以刀具宽度Wb而得到的长度。刀具的花纹部具有第一最上花纹部，第二过渡花纹部，以及第三最低花纹部。第一花纹部具有固定的有效花纹长度Lpe。第二花纹部具有相对于第二花纹部整个深度而言逐渐增大的有效花纹长度Lpe。第三花纹部具有固定的有效花纹长度Lpe。优选地，在刀具花纹部仅具有单一过渡花纹部。

本发明的一个方面，第一花纹部的深度D1至少为花纹深度Dp的5％。第二花纹部的深度D2优选至少为花纹部深度Dp的5％。第三花纹部的深度D3优选至少为花纹部深度Dp的60％。

本发明的另一方面，第一花纹部或者呈直线型或者呈曲线构型。第三花纹部可以呈之字形、钝锯齿形、扇弧形、波纹构型。

定义

以下定义用于限定本发明。

“轴向”和“在轴向”在此用于指平行于轮胎旋转轴线的线或方向。

“刀具”是指在用于形成胎面花纹图案的轮胎硫化模具中的突起。所述突起在加工成型后的轮胎胎面内形成相应地凹陷。

“径向”和“在径向”用于指朝向或背离轮胎旋转轴线的方向。

“刀槽花纹”是指模制于胎面元件内的细槽，其将胎面元件细分并能提高牵引性能。刀槽花纹的宽度约为胎面宽度的约0.1％到1％的范围，其在轮胎接地部内趋向于完全闭合。刀槽花纹的深度可以沿胎面周向变化，或者一条刀槽花纹的深度固定而另外一条刀槽花纹的深度在轮胎内变化。

附图说明

以下通过具体实施并参照附图说明本发明，其中：

图1表示轮胎胎面；

图2表示图1胎面刀槽花纹的切面图；

图3表示用于成形与图2中同样刀槽花纹的刀具；

图4A和4B为图3刀具的顶部和底部视图；以及

图5为另一种胎面示例。

具体实施方式

下述文字描述了本发明的最佳预期方式或实施方式。这种说明的目的是为了叙述本发明的一般原理，而不应该被理解为限制意义。本发明的范围通过参照所附的权利要求得到最佳的确定。

图1表示用于充气轮胎的示例性胎面10。使用所示胎面的轮胎可以是子午线或斜交构型；更典型地为子午线构型。轮胎胎面10具有多个周向沟槽12和多个横向沟槽14、16。这些沟槽12、14、16从多个胎面元件18、20中进行不同结合。一些横槽14在周向槽12之间延伸，以及一些横槽终止于胎面元件18、20内部，形成盲槽16。对于所示胎面，在每个胎面元件18、20的内部，至少有一个刀槽花纹，所述胎面元件或者为块状，例如胎面元件20，或者为肋状，例如胎面元件18。所示刀槽花纹22具有初始外部构型，至少部分模仿直接胎面元件横槽的构型；在此使用的“模仿”被定义为或者完全相同或者相似地模拟沟槽结构的一般构型。那些所属领域内的熟练人员将很容易理解可能不同于所示结构的胎面构型，以及可能具有由轮胎设计人员预期的任何胎面元件构型；具体的胎面元件构型以及在不同胎面元件内刀槽花纹的选择应选为满足预期轮胎性能特征。

每个刀槽花纹22具有从初始轮胎表面24至刀槽花纹径向最内点测量而得的深度Ds，参见图2。刀槽花纹深度Ds还可以相对于或者块高度或者相邻槽深度而限定；块高度和槽深度均在轮胎为新以及胎面基本呈未磨损状态之时测量得到。刀槽花纹深度Ds可以小于、等于或大于相邻槽深度，并且甚至沿刀槽花纹长度方向而变化。每个刀槽花纹22具有有效长度Le。有效长度Le由刀槽花纹22的横剖面面积(由垂直于刀槽花纹深度Ds的平面测量得到)除以刀槽花纹的宽度而计算得到；也即，Le＝面积/宽度。刀槽花纹的宽度由刀槽花纹未在轮胎胎面印痕之中时测量得到。

根据本发明，轮胎胎面中的至少一个刀槽花纹具有这样的构型，其中刀槽花纹的有效长度从初始轮胎表面有效长度增加到刀槽花纹沿其深度方向各点处的有效长度。胎面元件沿刀槽花纹深度方向的断面如图2所示。由新的、或基本未磨损的轮胎表面测量得到的，具有创造性的刀槽花纹26在至少5％深度Ds但不大于刀槽花纹径向最外部深度Ds的20％的深度D1范围内具有固定的结构，形成第一刀槽花纹部28。由于第一刀槽花纹部28的固定构型，相对于第一刀槽花纹部28的全部深度D1，第一花纹部28的有效刀槽花纹长度Le为固定的。第一刀槽花纹部28的精确构型优选为直的或具有轻微弧度的构型。固定的构型优选但非必要为与相邻平行槽的类似构型。

第一刀槽花纹部28的径向内部为第二刀槽花纹部30，优选称之为过渡区。第二刀槽花纹部30具有至少5％Ds但不大于25％刀槽花纹深度Ds的深度D2。在第二刀槽花纹部30中，刀槽花纹构型从第一刀槽花纹部28的固定构型变化为第三刀槽花纹部的第二固定构型，其中刀槽花纹26的有效长度Le逐渐增加，并且沿第二刀槽花纹部30的全部深度D2方向，有效长度Le不减少。

第二刀槽花纹部30的径向内部为第三刀槽花纹部，并且为径向最内刀槽花纹部32。第三刀槽花纹部32具有深度D3，至少为刀槽花纹深度Ds的60％，优选为，刀槽花纹深度Ds的75％，但不大于刀槽花纹深度的85％。在第三刀槽花纹部32中，由于具有固定有效长度Le的刀槽花纹部32，刀槽花纹构型是固定的，并且其有效长度Le大于第一刀槽花纹部28的有效长度Le。第三刀槽花纹部32的有效长度Le至少要为第一刀槽花纹部28的有效长度Le的110％，更优选为第一刀槽花纹部28有效长度Le的120％。第三刀槽花纹部32呈之字形、钝锯齿形、扇弧形、波纹状构型；图2示出了用于第三刀槽花纹部32的之字形构型。

图3、4A和4B示出了用于制造图2所示类型刀槽花纹26的刀具34。刀具34具有定义厚度Wb，并且具有用于在胎面上形成多维刀槽花纹26的花纹部36，那些所属领域的熟练人员很容易理解在用于制造的具体轮胎模具中使用/安装的整个刀具并非仅如此处所示的那样；相反地，仅有部分成型刀具如此处所示。如果用于安装在轮胎模具中为成品刀具，则在花纹部上方需要有所示的辅助刀具材料，以便将刀具安装到模具中。刀槽花纹刀具34的花纹部36具有花纹深度Dp。花纹部36具有有效花纹长度Lpe。有效花纹长度Lpe由花纹部36在垂直于花纹深度Dp的任意平面的横剖面面积除以刀具厚度Wb计算得到，也即，Lpe＝横剖面面积/刀具厚度Wb。

刀具34自身的花纹部36具有三个限定部38、40、42。第一花纹部38具有固定构型以及在至少为5％但不大于20％的花纹深度Dp最上部的深度D1范围内具有固定的有效花纹长度Lpe。第一花纹部38的构型优选为平直或带有轻微弧度。固定的构型也可以模仿将被形成邻接于成型刀槽花纹的沟槽构型而制。

直接与第一花纹部38相邻的为第二花纹部40，最好称之为过渡区。第二花纹部40具有深度D2，至少为5％同时不大于25％的花纹深度Dp。在第二花纹部40中，构型从第一花纹部38的第一固定构型变化为第三花纹部42的第二固定构型，其中沿着第二花纹部40的整个深度方向上，花纹的有效长度Lpe逐渐增大。

与第二花纹部40内部直接相邻的是第三和最内侧的花纹部42。第三花纹部42具有深度D3，至少为花纹深度的60％，优选为至少为花纹深度的75％，但不超过花纹深度的85％。在第三花纹部42，由于花纹部42的有效长度Lpe是固定的，花纹构型是固定的，并且其有效长度Lpe大于第一花纹部38的有效长度。第三花纹部42的有效长度至少为第一花纹部38有效长度的110％，并且更优选为第一花纹部38有效长度Lpe的120％。第三花纹部42呈之字形、钝锯齿形、扇弧形、波纹状构型；图3示出了用于第三刀槽花纹部42的之字形构型。

图4A为图3刀具34的顶视图。如图所示，刀具34沿刀具长度方向具有轻微曲线构型。曲线沿刀具34的长度和深度方向延伸，构成刀槽花纹刀具主要花纹造型，并由此形成刀槽花纹。图4B是同样刀具34的底视图；再次示出了沿刀具34深度方向延伸的主要曲线造型。然而，所示的刀具34带有曲线，如之前所说的，刀具以及由此成形的刀槽花纹也可以具有直线构型，或者具有一个与形成于轮胎胎面中相邻沟槽类似的构型。

如图1中的胎面所示，尽管不是所有所示刀槽花纹22均可以具有根据本发明的不同构型，但在胎面表面上，所有刀槽花纹22均应具有与相邻横向槽14、16类似的表面构型。根据不同胎面花纹在沿刀槽花纹深度方向上选择设置哪种刀槽花纹22是由很多因素决定的，包括但不限于，轮胎的预期特性，用于形成刀槽花纹的刀具的制造便易性，以及使用这种刀具制造轮胎的便易性。图5所示的为一种可替代的胎面构型。在这种胎面50上，大多数刀槽花纹52的表面构型与相邻的沟槽构型类似，并且不相类似的刀槽花纹54具有直线或轻微弯曲的构型。用于所示的胎面10、50，轮胎设计师可以选择仅仅在轴向最外部胎面元件行中或设置在轮胎赤道面上的胎面元件行中形成刀槽花纹，其中，在轮胎赤道面上具有此处公开的多维刀槽花纹构型。

根据本发明的刀槽花纹为胎面元件提供了不同的刚度，其中，在胎面元件上刀槽花纹形成于轮胎胎面寿命期间内。并且，随着刀槽花纹的磨损，在轮胎胎面中为更多的咬合边提供了增加的有效的刀槽花纹长度。

Claims (10)

1.一种轮胎，具有轮胎胎面，轮胎胎面包括多个沟槽，所述沟槽形成至少一个胎面元件，所述胎面元件在其上具有至少一个刀槽花纹，所述刀槽花纹具有宽度W，刀槽花纹深度Ds，以及有效刀槽花纹长度Le，有效刀槽花纹长度Le是指刀槽花纹在垂直于刀槽花纹深度Ds方向的任何平面处的横剖面面积除以刀槽花纹宽度W计算得到的长度；所述轮胎特征在于：刀槽花纹具有第一径向最外部，第二过渡部，第三径向最内部，其中，

第一刀槽花纹部具有固定的有效长度Le，

第二刀槽花纹部具有相对于第二刀槽花纹部的整个深度而言逐渐增大的有效刀槽花纹长度Le，以及

第三刀槽花纹部具有恒定的有效刀槽花纹长度Le。

2.根据权利要求1的轮胎，所述轮胎特征在于：第一刀槽花纹部的深度D1为刀槽花纹深度Ds的至少5％。

3.根据权利要求1的轮胎，所述轮胎特征在于：第一刀槽花纹部的深度D1不大于刀槽花纹深度Ds的20％。

4.根据权利要求1的轮胎，所述轮胎特征在于：第二刀槽花纹部的深度D2为刀槽花纹深度Ds的至少5％。

5.根据权利要求1的轮胎，所述轮胎特征在于：第二刀槽花纹部的深度D2不大于刀槽花纹深度Ds的25％。

6.根据权利要求1的轮胎，所述轮胎特征在于：第三刀槽花纹部的深度D3为刀槽花纹深度Ds的至少60％。

7.根据权利要求1的轮胎，所述轮胎特征在于：第三刀槽花纹部的深度D3不大于刀槽花纹深度Ds的85％。

8.根据权利要求1的轮胎，所述轮胎特征在于：第三刀槽花纹部的有效刀槽花纹长度Le至少为第一刀槽花纹部的有效刀槽花纹长度Le的110％。

9.根据权利要求1的轮胎，所述轮胎特征在于：第一刀槽花纹部的构型可以为直的、弯曲的、或与形成胎面元件的沟槽相类似的构型，其中在胎面元件上形成有刀槽花纹。

10.根据权利要求1的轮胎，所述轮胎特征在于：刀槽花纹仅具有一个过渡部，其中，刀槽花纹的有效长度Le逐渐增加。

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