CN101096172A - 具有刀槽花纹胎面的轮胎和用于轮胎的刀槽花纹刀片 - Google Patents

Abstract

一种包括胎面的轮胎，所述的胎面具有胎面表面和多个与地面接触的胎面元件。其中至少一个胎面元件具有在轮胎径向上具有深度的刀槽花纹。刀槽花纹具有包括两个刀槽的交叉结构。交叉刀槽花纹的至少一个刀槽的径向外侧部分具有三维元件并且在其径向内侧部分具有基本上直线形的结构。一种用于制造刀槽花纹的模具刀片，所述的模具刀片具有形成相应结构的刀槽花纹的交叉结构。

Description

具有刀槽花纹胎面的轮胎和用于轮胎的刀槽花纹刀片

技术领域

本发明涉及包括刀槽花纹胎面的轮胎，以及用于产生在轮胎胎面中的刀槽花纹的刀槽刀片。更具体地，本发明涉及具有刀槽花纹胎面的轮胎以及用于制造刀槽花纹的刀槽刀片，所述的刀槽花纹和刀槽刀片具有交叉结构。

背景技术

充气轮胎的胎面部分通常包括多条向圆周方向和侧向延伸的花纹沟，其限定了与地面接触的胎面元件，所述的胎面元件为花纹块或肋或花纹块与肋的组合。胎面元件特定的尺寸和形状显著地影响轮胎的整体性能，因此，通过设计胎面元件特定的尺寸和形状来获得所希望的轮胎性能。轮胎没有磨损时，较高的胎面深度产生较低的胎面刚性。因而，当胎面磨损并且深度减小时，胎面的刚性增加。

除了在胎面设置沟槽之外，轮胎胎面通常设置刀槽花纹。刀槽花纹是一种宽度大约在胎面宽度的约0.1％到约1％的花纹沟，所述的胎面宽度也就是胎面表面的圆弧在轴向的长度。轮胎在正常负载和压力下静止时，位于轮胎接地部分的刀槽花纹趋向于闭合。刀槽花纹一般通过将钢制刀片插入铸件或机制模具或胎面环状体内而形成。通常，传统结构的刀槽花纹是直线形状或只是在两个方向上轻微弯曲的刀槽花纹，将会减小其所位于的胎面元件的刚性。

刀槽花纹设置在胎面元件中会影响很多轮胎特性。其中之一为干地刹车性能。干地刹车性能随胎面刚性的增加而增强；同样随胎面刚性的减小而减小。另一个轮胎的性能为湿滑路面性能。上述讨论过的影响胎面刚性的变量将在轮胎的整个使用寿命中影响轮胎的湿滑性能，而较低的胎面刚性具有较好的湿滑性能，相比较而言，较高的胎面刚性会降低磨损后轮胎的湿滑性能。上述的这些情况产生了对刀槽花纹结构相互冲突的需求。

JP4-353431公开了一种刀槽刀片；然而，其中披露的所有刀片都具有分支，且每个分支刀片具有沿刀槽花纹深度方向的相同的结构，并且不会产生能够解决上述冲突特性的刀槽花纹。

发明内容

本发明涉及具有刀槽花纹的轮胎和轮胎胎面，用于提高轮胎的性能。

本发明披露了一种具有胎面的轮胎。其中胎面具有胎面表面和多个与地面接触的胎面元件。其中至少一个胎面元件具有刀槽花纹，所述刀槽花纹具有轮胎径向上的深度。刀槽花纹包括两个刀槽，具有相互交叉的结构。交叉刀槽花纹的至少一个刀槽在其径向外侧部分具有三维元件并且在径向内侧部分具有基本上直线形结构。

根据本发明的一个方面，交叉刀槽花纹的一个刀槽的径向外侧部分具有连续的非线形曲线，所述曲线位于与刀槽花纹深度方向垂直的平面内。此曲线从胎面表面到刀槽花纹径向内侧部分逐渐增加。

根据本发明的一个方面，刀槽花纹径向外侧部分具有三维径向外侧部分，其在刀槽花纹深度最上方部分的45～70％。基本上直线形状的径向内侧部分占刀槽花纹深度最下方的至少10％。

根据本发明的一个方面，如果需要，刀槽花纹径向外侧部分具有辅助的三维锁紧部件。所述的三维锁紧部件既可以是突起的三维直线形结构，也可以是突起的三维曲线形结构。

根据本发明的一个方面，交叉刀槽花纹的第二刀槽花纹沿刀槽花纹深度具有非恒定的轮廓。优选地，第二刀槽花纹径向最外侧部分和径向最内侧部分具有恒定的宽度，而中间部分的宽度逐渐增加。与交叉刀槽花纹的第一个刀槽花纹相似，如果需要，第二刀槽花纹径向外侧部分也可以有辅助的三维锁紧部件。

根据本发明的一个方面，交叉刀槽花纹的第二刀槽花纹径向外侧部分具有的三维结构不同于交叉刀槽花纹的第一刀槽花纹径向外侧部分。可选地，交叉刀槽花纹的第二刀槽花纹沿刀槽花纹深度具有的非恒定的轮廓不同于交叉刀槽花纹的第一刀槽花纹径向外侧部分的轮廓。

在此还披露了一种模具刀片，用于制造轮胎胎面内的交叉刀槽花纹。所述的刀片具有一定的深度，并且具有由两个刀片组成的交叉结构。交叉刀片的至少一个刀片的上部具有三维元件并且在内侧部分具有基本上直线形的结构。

根据本发明的一个方面，交叉刀片的其中一个刀片的上部具有连续的非线形曲线，所述曲线位于与刀片深度方向垂直的平面内。此曲线从刀片上部到刀片下部逐渐增加。

根据本发明的另一个方面，在模具刀片中，交叉刀片的其中一个刀片的上部具有辅助的三维锁紧部件。

根据本发明的另一个方面，在模具刀片中，交叉刀片的第二刀片沿刀片深度具有非恒定的轮廓。优选地，此第二刀片的非恒定的轮廓不同于交叉刀片的第一刀片的轮廓。

根据本发明的另一个方面，交叉刀片的第二刀片上部具有的三维结构不同于交叉刀片的第一刀片。

定义

下述的定义用于限定本发明。

“刀片”是一种通常宽度很小的元件，用于在轮胎硫化模具内形成的突起，以此形成胎面花纹。所述的突起在加工完毕后的轮胎胎面内形成凹陷。一般地，刀片不同于胎面硫化模具中的肋。所述的模具中的肋也是一种突起，但肋在完成后的胎面上形成的是花纹沟，而刀片则用于形成刀槽花纹。

“刀槽花纹”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。刀槽花纹的宽度为胎面宽度的约0.1％到约1％的范围，其在轮胎接地部内趋向于完全闭合。刀槽花纹可以绕胎面周向变化，或者一条刀槽花纹的深度恒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表示一个轮胎；

图2表示图1中轮胎的胎面；

图3表示一刀槽花纹的模具刀片；

图4表示图2中的胎面经过一定程度的磨损后的胎面。

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和图2表示一轮胎10和一具有多个胎面元件的典型的轮胎胎面12。胎面12具有三条沿轮胎10的周向延伸的圆周方向主槽14，16。圆周方向槽14，16限定了两条连续肋18，其沿赤道面两侧延伸并部分地限定了胎面边缘元件列20。每个胎面边缘元件列20具有横向槽22，其从胎面边缘延伸到周向槽14，与胎面花纹块24相邻的形成。

胎面花纹块24具有位于其上的交叉刀槽花纹26。交叉刀槽花纹26具有向一个方向延伸的第一刀槽花纹28，和向第二个方向延伸的第二刀槽花纹30，其中两条刀槽花纹28，30彼此穿越形成一X形结构或相互交叉的结构。两条不同的刀槽花纹28，30用于获取轮胎和轮胎胎面的不同特性。根据本发明，每个刀槽花纹28，30在刀槽花纹26的深度上具有不同的非恒定轮廓，以便在胎面12磨损时使胎面元件24产生不同的特性。

刀槽花纹是由实体空间产生的中空空间，其在轮胎制造过程中由刀槽刀片形成，交叉刀槽花纹26的基本的细节通过用于形成刀槽花纹26的交叉刀片32详细地描述，如图3所示。交叉刀片32由沿第一个方向形成的第一刀片34和第二个方向延伸的第二刀片形成，两个刀片34，36彼此相交形成一X形结构或交叉结构。每个刀片34，36沿刀片32的深度Db具有非恒定的轮廓。

用于形成第一刀槽花纹28的第一刀片34被选择用于影响轮胎10的刹车性能。刀片34的上部38在与刀片34的深度Db垂直的平面内具有非线形结构。弯曲部分具有至少一个半径，半径值从刀片上部38到刀片34的下部逐渐增加。刀片上部38具有非线形的曲线形状，其至多占到刀片深度Db上部的90％，优选为刀片深度Db的45～70％。连续的非线性曲线在刀片34的长度方向可以由一个单一的恒定半径来限定，如抛物线或多邻接曲线，例如类似锯齿图案的正弦曲线。相对的刀槽花纹的刀片端点沿刀片34的长度方向产生一假想线40。这条假想线40优选与刀片基底42在同一个垂直平面内。刀片34的上部38的非线性结构和相应形成的刀槽花纹28径向外部的非线性结构导致刀槽花纹外部具有三维特性，并且相对的刀槽花纹壁自动地彼此锁定，在刀槽花纹通过轮胎的接触花纹块延伸时防止任何在相对的刀槽花纹壁之间剪切运动。

第一刀片34的下部44和最小化的刀片基底42具有直线结构或者具有无限大的曲率半径。刀片下部44具有的直线结构至少占有刀片深度Db的最下方的10％，至多不超过最下方的55％，优选不超过刀片深度Db的30％。刀片下部44的直线结构和由其相应形成的刀槽花纹28的径向内侧的直线结构不会对刀槽花纹壁产生任何锁定以阻止剪切运动，其允许刀槽花纹壁在刀槽花纹的非剪切部分磨损掉后彼此相对运动。

除了逐渐地增加刀片上部38的曲率外，刀片上部38可以具有附加的，或次要的，三维方向锁定部件，例如拉伸管46。其他的三维锁定部件包括突起的四方形、四面体、棱柱、棱锥、截锥体或其他多面三维直线结构，或任何三维曲线结构例如球体、球面、半球体、椭球体、悬索曲面、抛物面或截圆柱体或任何其他任何能够在轮胎接地花纹块内延伸的刀槽花纹26的两个相对的槽壁间产生锁定作用的结构。

所描述的第二刀片36可以称作展开刀片，其中刀片最上部48具有的三维结构产生三维的刀槽花纹，并且刀片最下部分50的宽度比刀片上部48的宽度要大。刀片36产生的胎面部件具有在未磨损胎面内的传统的刀槽花纹宽度，其在预先确定的定量的胎面磨损后，转换为具有传统的花纹沟宽度的胎面部件。如图4所示，其中的胎面12和胎面元件24为在胎面12磨损掉至少50％的胎面初始深度后。交叉刀槽花纹26的第二刀槽花纹30转换为小宽度花纹沟30’。

第二刀片36可限定为三个部分，最上部分48，最下部分50，和中间部分52。刀片上部48为刀片深度Db上方的20～60％，优选30～50％，刀片深度也即刀槽花纹的深度。刀片下部50为刀片深度Db的最下方的10～50％，优选20～40％，刀片深度形成刀槽花纹的深度。刀片的上部48和下部50都具有恒定的截面宽度，而在中间或中部，刀片中部52的宽度逐渐增加，将刀槽花纹的宽度过渡到花纹沟的宽度。

同样，形成第二刀槽花纹30的第二刀片36的刀片上部48，具有不同于第一刀片34的上部38的三维结构。这种三维结构优选为波浪形或正弦曲线形结构。正弦线形结构具有更明显的或更清楚的突起，以产生锯齿状结构。用于形成第二刀槽花纹30的第二刀片36的下部50具有大致成直线形的等深结构。基本上的直线结构意指第二刀片的基部54可以是直线形的或轻微弯曲的曲线结构，所述的轻微弯曲要比刀片上部的弯曲显著地减少。例如，第二刀片36的上部38可能的曲率半径大约为6.5mm，而刀片基部54从一端到另一端具有的曲率直径要大于50mm。因为具有如此之大的曲率半径，而刀片的实际长度又很短，因此刀片基部54的外形基本上是直的。

与第一刀片34相似，第二刀片36的上部48具有辅助锁紧部件，如图中表示的交替的延长的泡状体56。其他的三维锁紧部件包括突起的方形，管状体或任何其他前述的结构，能够在轮胎接地花纹块中延伸的刀槽花纹26的相对的槽壁之间产生锁紧效应。

两刀片34，36被描述为在刀片34，36的大致的中点处相交；但是，相交的交点可以出现在沿每个刀片34，36的长度上的任何位置。制造相交刀片32可以通过以下步骤完成，先制造两个刀片34，36，将刀片34或36中的一个分成两个部分，再将分开的刀片34或36分别焊接或熔接在另一个刀片36或34的两侧，以制成交叉刀片32。决定分开哪个刀片取决于哪个刀片更容易分开并易于与另一个刀片焊接。在制造完成后，刀片通过传统方式安装在轮胎模具中；其他的附件装置与本发明的目的不相关。未加工的轮胎将在轮胎模具中硫化，并且通过刀片32形成刀槽花纹26的将在其深度上具有前述讨论过的刀片32的所有特征。

具有交叉刀槽花纹26的轮胎胎面磨损时，胎面深度和深度都减少，交叉刀槽花纹26的可视外观开始发生变化。交叉刀槽花纹26的第一刀槽花纹28开始变直，其连续曲线的曲率半径增加，第二刀槽花纹30的宽度开始增加。上述的两个变化可能会或不会在胎面磨损轮胎的胎面深度的同一点上开始。任何相应的结构变化都基于两个刀槽花纹28，30的不同部分的深度的选择。

特别的交叉刀片32具有两个明显不同的刀片34，36，并且由其形成的刀槽花纹26也已被详细说明，本发明首要的重点就是交叉刀槽花纹26的至少一个刀槽花纹具有径向外部的三维元件，所述的三维元件可以锁定刀槽花纹壁并减小或防止相对的刀槽花纹壁的剪切运动，且其径向内侧部分可以不必锁定任何刀槽花纹壁的剪切运动。因而，交叉刀槽花纹的第一刀槽花纹和第一刀片具有的上部形状带有锁定元件，例如突起的方块，或半球，或部分圆柱体，或任何其他如前面讨论过的锁紧元件。这种锁紧元件在美国专利申请US2006/0109438A1和欧洲专利EP107356281中都有公开，两篇文献在此被充分地结合参考。为了使径向内侧在剪切运动时不产生任何锁定，第一刀槽花纹和第一刀片的下部应限定为直线形或基本上是直线的结构。

最终产生的轮胎具有交叉刀槽花纹，其由交叉刀片形成，所述的轮胎具有在各个方向上不同的特性和在轮胎磨损时不同的性能。刀槽花纹结构的完美选择使轮胎在整个寿命周期内都具有相容的特性和性能。

Claims (10)

1.一种轮胎，包括胎面，所述的胎面具有胎面表面和多个与地面接触的胎面元件，其中至少一个胎面元件具有刀槽花纹，所述的刀槽花纹具有轮胎径向深度，所述轮胎的特征在于：

所述的刀槽花纹具有包括两个刀槽花纹的交叉结构，其中交叉刀槽花纹的至少一个刀槽花纹的径向外侧部分具有三维元件并且在其径向内侧部分具有基本上直线形的结构。

2.如权利要求1所述的轮胎，其特征在于所述的交叉刀槽花纹的至少一个刀槽花纹的径向外侧部分具有连续的非线形曲线，所述曲线位于与刀槽花纹深度方向垂直的平面内，此曲线的曲率从胎面表面到刀槽花纹径向内侧部分逐渐增加。

3.如权利要求1所述的轮胎，其特征在于所述交叉刀槽花纹的至少一个刀槽的径向外侧部分位于刀槽花纹深度最上部的45～70％范围内。

4.如权利要求1所述的轮胎，其特征在于所述的交叉刀槽花纹的第二刀槽沿刀槽花纹深度具有非恒定的轮廓。

5.如权利要求1所述的轮胎，其特征在于所述的交叉刀槽花纹的第二刀槽径向外部具有的三维结构不同于交叉刀槽花纹的第一刀槽径向外部。

6.如权利要求1所述的轮胎，其特征在于所述的交叉刀槽花纹的第二刀槽沿刀槽花纹的深度和轮廓具有的非恒定轮廓不同于交叉刀槽花纹的第一刀槽的轮廓。

7.一种安装在轮胎模具内的模具刀片，用于制造轮胎胎面内的交叉刀槽花纹，所述刀片具有一定的深度，其特征在于：

所述刀片具有由两个刀片组成的交叉结构，其中交叉刀片的至少一个刀片的上部具有三维元件并且在内侧部分具有基本为直线形的结构。

8.如权利要求7所述的模具刀片，其特征在于所述的交叉刀片的至少一个刀片的上部具有连续的非线形曲线，所述曲线位于与刀片深度方向垂直的平面内，所述曲线的曲率从刀片上部到刀片最下部逐渐增加。

9.如权利要求7所述的模具刀片，其特征在于所述的交叉刀片的第二刀片上部具有的三维结构不同于交叉刀片的第一刀片上部。

10.如权利要求7所述的模具刀片，其特征在于所述的交叉刀片的第二刀片沿交叉刀片深度具有非恒定的轮廓，并且此第二刀片的轮廓不同于交叉刀片的第一刀片的轮廓。

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