CN101372194A - 充气轮胎、鞋、轮胎防滑链和充气轮胎硫化模具 - Google Patents

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Abstract

本发明提供充气轮胎、鞋、轮胎防滑链和充气轮胎硫化模具。根据本发明的充气轮胎在胎面的接地部表面(26S)上的粗糙轮廓偏度Rsk为零以上。因而获得在胎面表面与接地面之间形成的空隙(Z)在轮胎接接地面时不会消失的结构。因此，即使在轮胎使用初期也能确保高制动性能和高牵引能力。

Description

充气轮胎、鞋、轮胎防滑链和充气轮胎硫化模具
技术领域
本发明涉及适于冬季使用的充气轮胎、鞋、轮胎防滑链和充气轮胎硫化模具(vulcanization-mold)。具体地，本发明涉及改善使用初期的制动性能的充气轮胎、鞋、轮胎防滑链和充气轮胎硫化模具。
背景技术
现有改善在冰/雪或潮湿道路上的性能的“无钉防滑轮胎(studless tire)”。现有多种类型的无钉防滑轮胎，例如复合多种填充剂以在结冰表面上获得边缘效应的无钉防滑轮胎，以及使用发泡橡胶以吸收水分并在使用发泡层期间获得边缘效应的无钉防滑轮胎。
然而，通常硫化橡胶时上述填充剂和发泡层不暴露在直接接触模具的轮胎表面，这易于导致在轮胎的表面上形成皮膜(skin)。结果，填充剂与发泡层的作用在使用初期没有显现(或者即使有效果显现，也很小)。
为了解决这一问题，例如，日本特开2004-34902和2004-34903号公报记载了用于冰/雪道路的、在磨损初期具有改善的制动性能的充气轮胎，其通过在胎面表面形成细槽而获得上述效果。日本特开平7-186633号公报也记载了一种充气轮胎，该充气轮胎在胎面的接地部上形成有浅槽，该浅槽与轮胎的圆周方向成0°到40°的角度，并且沿轮胎的宽度方向布置。
然而，实际使用中需要充气轮胎在使用初期的制动性能更高。
发明内容
考虑到上述情况，本发明的目的是提供一种在获得使用初期高制动性能的充气轮胎，以及提供鞋、轮胎防滑链和充气轮胎硫化模具。
发明人发现，当在未使用过的轮胎(未行驶过的轮胎)的胎面的表面上形成小于1mm的凸凹时，在冰上初期行驶期间的牵引能力与制动性能优良。此外，发明人还发明了一种以前未知的技术，以保持在被施加了荷重的接地面上的由凸凹形成的空隙。
在已设置有凸凹的胎面部从被施加了荷重的接地面受到剪力时，如果这些凸凹设置有深的凹部，则由于凸部的刚性减小而使得凹部的空隙消失，而减弱表面粗糙度对牵引能力和制动性能的效果。
发明人还对结构进行了广泛的研究和试验，这些结构使得由形成在胎面的外表面上的凹部形成的空隙为深的，并且该空隙在从被施加了荷重的接地面受到剪力时不消失，从而完成本发明。
本发明的第一方面是一种充气轮胎，其包括胎面部，其中，胎面接地部表面的Rsk值为零以上。
Rsk表示粗糙轮廓(roughness profile)的偏度(skewness)。
本发明的第一方面的胎面接地部表面的Rsk为零以上。因此，得到一种在轮胎接接地面时，在胎面表面与接地面之间形成的空隙不消失的结构。因此，即使在轮胎使用初期也可以确保高制动性能和高牵引能力。
胎面接地部表面的Rsk优选地为1.0以下。这样Rsk不会过大，从而简化了胎面接地部表面的结构并且降低了成本。
胎面接地部表面的Rsk更优选地在0.1到1.0的范围内。从而进一步简化了胎面接地部表面的结构并且进一步降低了成本。
胎面接地部表面的Rsk更进一步优选地在0.2到1.0的范围内。从而更进一步地简化了胎面接地部表面的结构并且更进一步地降低了成本。
本发明的第二方面是充气轮胎，其中，由于在胎面部中形成浅槽，胎面接地部表面的Rsk值为零以上。
因此，获得一种即使浅槽的深度深时，在胎面表面的外部形成的空隙也不会消失的结构，能够容易地使胎面接地部表面的Rsk为零以上。
本发明的第三方面是一种充气轮胎，其中，浅槽的平均宽度在10μm至100μm的范围内。
如果浅槽的平均宽度小于10μm，则难以确保必要的空隙，而如果其平均宽度大于100μm，则接触路面的表面积大量减少。
本发明的第四方面是鞋，其包括橡胶鞋底，通过在橡胶鞋底的接地面上形成浅槽而使橡胶鞋底的Rsk为零以上，其中，浅槽的平均宽度在10μm到100μm的范围内。
从而利用与用于改善轮胎在冰上的制动性能和牵引力的原理相同的原理，提供一种具有改善的冰上防滑性能的鞋。
本发明的第五方面是轮胎防滑链，其包括橡胶轮胎防滑链，通过在轮胎防滑链的外表面上形成浅槽而使橡胶轮胎防滑链的轮胎防滑链外表面的Rsk为零以上，其中，浅槽的平均宽度在10μm到100μm的范围内。
从而利用与用于改善轮胎在冰上的制动性能和牵引力的原理相同的原理，提供一种具有改善的冰上制动性能和牵引力的轮胎防滑链。
本发明的第六方面是用于充气轮胎的硫化模具，其中，接触胎面接地部表面的模具表面的Rsk为零以下以硫化成形充气轮胎，该充气轮胎的胎面接地部表面的Rsk为零以上。
在本发明的第六方面中，接触胎面接地部表面的模具表面具有零以上的Rsk。从而可以容易地获得第一方面的充气轮胎。
本发明的第七方面是用于充气轮胎的硫化模具，其中通过蚀刻或通过喷砂使得模具表面形成零以下的Rsk。
因此，可以使硫化模塑轮胎的胎面接地部表面的Rsk一直为零以上。
附图说明
将基于以下附图详细说明本发明的典型实施方式，其中:
图1是根据第一典型实施方式的充气轮胎的沿径向截取的剖视图；
图2是示出布置在根据第一典型实施方式的充气轮胎的胎面部上的平面中的块体的说明图；
图3的(A)是根据第一典型实施方式的在非接触状态下的，充气轮胎的胎面部的触地表面的侧面部分的放大剖视图；图3的(B)是根据第一典型实施方式的在接触状态下的，充气轮胎的胎面部的触地表面的侧面部分的放大剖视图；
图4是在制造根据第一典型实施方式的充气轮胎时，硫化模具的模具表面的侧面部分的放大剖视图；
图5是根据第二典型实施方式的鞋的鞋底的底面的立体图；以及
图6是示出根据第三典型实施方式的轮胎防滑链在安装在充气轮胎的安装状态下的立体图。
具体实施方式
以下将说明本发明的典型实施方式。
第一典型实施方式
以下将说明第一典型实施方式。如图1所示，根据本典型实施方式的充气轮胎10是无钉防滑轮胎，在该充气轮胎10的每个边缘都设置有胎圈芯11以及由一层或多层构成的、卷绕胎圈芯11的胎体12。
带束层(bely layer)14埋设在轮胎内，位于胎体12的胎冠(crown)部12C的轮胎径向外侧，带束层14由多个重叠的分带束层(belt ply)片(例如两片)构成。
胎面部16形成在带束层14的轮胎径向外侧，槽布置在胎面部16中。如图2所示，胎面部16具有多个周向槽(主槽)22，该槽22形成为在轮胎的赤道面(equator)CL及其两侧沿轮胎的圆周方向U延伸。在胎面部16中还形成与轮胎的圆周方向U正交的多条横槽24。在本典型实施方式中，横槽24形成为沿轮胎宽度方向V延伸。横槽24的在两端中的每一端的部分或者连接到周向槽22，或者上述两端延伸通过胎面的位于轮胎宽度方向外侧的边缘T，使得能够从中排水。
这里提到的胎面的边缘T是指，当充气轮胎被安装到JATMA YEAR BOOK(2006版日本自动车轮胎制造者协会标准，Japan Automobile Tire Manufacturers Associationstandards)所定义的标准轮辋、被充气到对于可用的JATMAYEAR BOOK尺寸/层级(ply rating)的最大负荷(在内压-负荷力对应表中粗体表示的负荷)的100％的压力(最大压力)、并且对轮胎施加最大负荷时，轮胎的接地部分在宽度方向上的外边缘。应当注意，在使用地或制造地使用TRA标准或ETRTO标准的情况下，可以应用上述相应的标准。
充气轮胎10是用作冬季使用的无钉防滑轮胎的轮胎。用于形成胎面部16的胎面橡胶的硬度为50(在0℃，JIS-A)，该胎面橡胶在-45℃达到损耗系数tanδ(峰值)，动态弹性模量为180kgf/cm2(在-20℃，0.1％的应变)。然而，本发明不限于此。
用于冬季使用的无钉防滑轮胎的胎面橡胶优选地硬度为40到68(在0℃，JIS-A)，在-30℃或更低温度达到损耗系数tanδ(峰值)，动态弹性模量为300kgf/cm2或更低(在-20℃，0.1％的应变)。
关于上述，硬度小于40的胎面橡胶太软，轮胎的抗磨损性差，硬度大于68的胎面橡胶太硬，与结冰道路的接触面积减小，制动性能和牵引力差，因此这些硬度不是优选地。高于-30℃达到损耗系数tanδ(峰值)不是优选的，因为在冰/雪道路上轮胎太硬，与结冰道路的接触面积减小，制动性能和牵引力差。此外，高于300kgf/cm2的动态弹性模量也不是优选的，因为轮胎在结冰道路上太硬，与结冰道路的接触面积减小，制动性能和牵引力差。
如图2所示，由周向槽22和横槽24在胎面部16上形成大量的块体26。
每个块体26例如形成为具有沿横槽24的延伸方向延伸的胎纹沟(sipe)28。胎纹沟28例如是“开式胎纹沟”，其两端在块体两侧的壁处向周向槽22开口并与周向槽22连通。
接地部表面(块体26的表面)26S的Rsk为零以上，如图3的(A)所示。该Rsk是ISO标准参数(JIS B0601，该标准的公开内容通过引用结合于此)，表示粗糙轮廓的偏度。
在本典型实施方式中，在胎面部16中形成有浅槽(肋)30，使得接地部表面26S的Rsk为零或更大。这些浅槽30为细长状，从浅槽的宽度方向截面观察具有带圆角的槽底30B。由胎面橡胶构成的槽壁32的顶端(轮胎径向外侧端)成尖角。槽壁32在高度方向上的中央部的宽度W在10μm到100μm范围内。浅槽30的平均宽度在10μm到100μm范围内。
如图4所示的硫化模具40用于制造充气轮胎10。硫化模具40具有接触胎面部16的接地部表面26S的模具表面40S，该模具表面40S的Rsk为零以下。
将蚀刻或喷砂用作表面加工以提供Rsk为零以下的模具表面40S。
蚀刻时，例如，可以在接触接地部表面的模具表面的50％以上涂布抗蚀液(resist liquid)，而后进行蚀刻以使模具表面的Rsk为零以下。
喷砂时，例如，可以遮住接触接地部表面的模具表面的50％以上，而后进行喷砂以使模具表面的Rsk为零以下。
当充气轮胎10安装到车轮上并在结冰道路上行驶时，如图3的(B)所示，槽壁32被接触结冰路面S的接触面挤压。Rsk为零以上的接地部表面26S的槽壁32的剪切刚性(shearrigidity)增加。因此，该结构使得在槽壁32受到来自施加了荷重的接触面(结冰路面S)的剪力时，即使浅槽30的深度较深，胎面表面外侧形成的空隙Z也不会因荷重施加而消失。因此可以形成与发泡橡胶的胎面表面类似的表面状态，即使在轮胎使用初期，也可以确保在结冰道路上的高的制动性能和牵引能力。
通过以上述方式形成浅槽30，接地部表面26S的Rsk为零以上。因此，胎面部16的接地部表面26S很容易形成为具有零以上的Rsk。
硫化模具40的模具表面40S使得胎面部16的接地部表面26S的Rsk为零或小于零，该模具表面40S接触胎面部16的接地部表面26S并且其Rsk为零以上。从而容易地进行充气轮胎10的制造。
应当注意，接地部表面26S的粗糙度平均值(中心线平均粗糙度)Ra优选在10μm到100μm的范围内。Ra在上述范围内时，在冰上的摩擦系数不容易减小。Ra值更优选地在10μm到50μm的范围内，由于这确保了优选的冰上的摩擦系数。
第二典型实施方式
现将说明第二典型实施方式。根据本典型实施方式的鞋50由橡胶制成，如图5所示。在鞋50的鞋底52的接地面上形成有浅槽30(参见图3)，浅槽30类似于第一典型实施方式中所说明的浅槽。由于形成了这些浅槽，接触面52S的Rsk为零以上。这些浅槽的平均宽度在10μm到100μm的范围内，与第一典型实施方式中相同。
根据本典型实施方式，利用与改善轮胎在冰上的制动性能和牵引力所用的原理相似的原理，提供一种具有改善的冰上防滑性能的鞋50。
第三典型实施方式
现将说明第三典型实施方式。如图6所示，根据本典型实施方式的轮胎防滑链60由橡胶制成，在轮胎防滑链60的外表面上形成有浅槽30(参见图3)，该浅槽30类似于第一典型实施方式中所说明的浅槽30。由于形成了这些浅槽，轮胎防滑链的外表面60S的Rsk为零以上。这些浅槽的平均宽度在10μm到100μm的范围内，与第一典型实施方式的情形相同。
根据本典型实施方式，利用与改善轮胎在冰上的制动性能和牵引力所用的原理相似的原理，提供一种具有改善的冰上制动性能和牵引力的轮胎防滑链60。
试验例
为了确认本发明的效果，本发明的发明人制备了根据第一典型实施方式的充气轮胎10的五个实施例(以下称为实施例1至5)，未形成胎面花纹的充气轮胎的Rsk在给定范围内(零以上)。还制备了三个用于比较的充气轮胎的比较例(以下称为比较例1至3)。然后，发明人在每个轮胎的性能试验中进行制动性能的评价。应当注意，上述未形成花纹的轮胎是在轮胎的胎面部上没有形成1mm以上的凸凹的轮胎。
试验例中的所有轮胎都是205/65R15型的。除了Rsk值外，轮胎的所有其他参数，例如槽宽、块体尺寸、胎纹沟尺寸等都相同。
试验例中的每个轮胎的Rsk值都示出在表1中。
表1
 
实施例1      实施例2      实施例3      实施例4      实施例5      比较例1      比较例2      比较例3     
Ra 35 27 13.8 11.9 14.6 49.8 70.6 33
Rsk 0.952 0.071 0.221 0.274 0.536 -0.738 -0.940 -0.478
指数 104 100 105 116 106 94 94 99
试验例中的所有轮胎在装配到标准轮辋并经安装成为四轮驱动车辆的四个轮子后，都充气到标准内压。而后在-2℃的结冰道路上，在20km/h的速度的四轮锁定状态中(所有的四个轮胎都由于制动而处于锁定状态)，在标准负荷下测试制动距离。而后将实施例2的制动距离设定为100，计算相对的评估指数。
上述术语“标准轮辋”是指例如JATMA 2006年鉴(YEARBOOK)中定义的适用型号的基准轮辋，同样，术语“标准负荷”和“标准内压”是指JATMA 2006年鉴中定义的用于适用型号和层级的最大负荷和用于最大负荷的内压。在轮胎的使用地或制造地使用TRA标准或ETRTO标准的情况下，可以应用上述相应的标准。
表1中示出评价的结果(为每个轮胎计算的指数)。在表1中，指数的值越大，制动性能越好，即制动距离越短。从表1中可以看出，实施例1至5具有比比较例1至3的制动性能高的制动性能。
为例示和说明的目的对本发明的典型实施方式进行了前述说明。可以进行不脱离本发明的精神许多修改和变化。显然，本发明不限于所描述的典型实施方式。

Claims (7)

1.一种充气轮胎，其包括:
胎面部，其中，胎面接地部表面的粗糙轮廓偏度Rsk的值为零以上。
2.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，由于在所述胎面部中形成浅槽，所述胎面接地部表面的Rsk的值为零以上。
3.根据权利要求2所述的充气轮胎，其特征在于，所述浅槽的平均宽度在10μm到100μm的范围内。
4.一种鞋，其包括:
橡胶鞋底，通过在所述橡胶鞋底的接地面上形成浅槽而使所述橡胶鞋底的Rsk为零以上，其中，所述浅槽的平均宽度在10μm到100μm的范围内。
5.一种轮胎防滑链，其包括橡胶轮胎防滑链，通过在所述轮胎防滑链的外表面上形成浅槽而使所述橡胶轮胎防滑链的轮胎防滑链外表面的Rsk为零以上，其中，所述浅槽的平均宽度在10μm到100μm的范围内。
6.一种充气轮胎硫化模具，其中，接触胎面接地部表面的模具表面的Rsk为零以下以硫化成形充气轮胎，该充气轮胎的胎面接地部表面的Rsk为零以上。
7.根据权利要求6所述的充气轮胎硫化模具，其特征在于，通过蚀刻或通过喷砂使得所述模具表面的Rsk为零以下。
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