CN1623807A - 充气轮胎 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种使冰雪路上的行驶性提高的充气轮胎。该充气轮胎为一种在轮胎胎面部具有设置了螺纹的块的充气轮胎。前述螺纹具有在块表面开口的上端部与底部，且在与块表面平行的面的螺纹形状中，具有在螺纹的长度方向延伸的锯齿状部分。前述锯齿状部分在前述上端部至前述底部方向之间，在长度方向的一侧以及另一侧折回并移位，然而应该至少具有一个改变该移位方向的位移的折回点。至少一个块是含有不同于前述位移的折回点的距离前述上端部的深度方向以及/或长度方向的位置的第1螺纹和第2螺纹。

Description

充气轮胎
技术领域
本发明关于一种例如如无钉(studless)轮胎这样的适合在冰雪路面上行驶的充气轮胎。
背景技术
在习知的空气轮胎中，为了提高在冰雪路上的行驶性，而在轮胎胎面部设置块，且在该块上设置多个螺纹(siping)，使其边缘效果增大被认为是有效的。另一方面，如使螺纹的设置数增加，则如图6(B)所略示的，块容易产生大的塌陷。申请人为了防止这种块的过度塌陷，在日本专利早期公开的特开2003-25812号公报中，提出了一种称作三浦折的螺纹形状。
该螺纹在与块表面平行的面的螺纹形状中，具有在螺纹的长度方向延伸的锯齿(zigzag)部分，并且该锯齿部份，在螺纹于块表面开口的前述上端部至前述底部之间，在长度方向的一侧以及另一侧折回并位移。这种螺纹相向螺纹面具有3维的凹凸，且此些凹凸彼此咬合。依此，通过螺纹间的块片互相一体化，提高块的刚性，而防止该块的过度塌陷。
但是，已知为了进一步提高作为块整体的刚性和边缘效果，不只是一个螺纹形状的改善，而需要使块所包含的多个螺纹彼此关联地进行改善。
发明内容
本发明的目的是提供一种鉴于上述问题而提出的，以在至少一个块中含有位移的折回点的位置不同的第1螺纹和第2螺纹作为基本构成，并利用它们的相互作用，能够抑制块的塌陷且更加提高在冰雪路上的行驶性的充气轮胎。
本发明的充气轮胎为一种在轮胎胎面部具有设置了螺纹的块的充气轮胎，其特征在于：
前述螺纹具有在块表面开口上端部与底部，且在与块表面平行的面的螺纹形状中，具有在螺纹的长度方向延伸的锯齿状部分；并且
前述锯齿状部份在前述上端部至前述底部之间，在长度方向的一侧以及另一侧折回并位移；  以及
至少一个块含有前述位移的折回点的由前述上端部的深度方向及/或前述位移的折回点的前述长度方向的位置不同的第1螺纹和第2螺纹。
本发明的充气轮胎借由抑制块的过度塌陷，可增强螺纹的边缘效果，大幅提高在冰上的行驶性能。而且，借由在一个块中，至少设有2种螺纹的位移的折回点不同的螺纹，可对各种方向的外力都进一步提高前述效果。
附图说明
图1所示为本发明的充气轮胎的胎面花纹的展开图。
图2为块的部分立体图。
图3(A)～(C)所示为第1螺纹的3面图。
图4(A)～(C)所示为第2螺纹的3面图。
图5为将第1螺纹和第2螺纹在平面上进行投影的投影图。
图6(A)为块的侧面图，(B)、(C)为块的行驶时的侧面图。
图7为块的平面图。
图8所示为本发明的另一实施形态的螺纹的投影图。
图9所示为本发明的另一实施形态的螺纹的投影图。
图10所示为本发明的另一实施形态的螺纹的投影图。
图11所示为本发明的另一实施形态的块的立体图。
图12(A)所示为实施例的胎面花纹，(B)为块的扩大平面图。
符号说明
2：轮胎胎面部；
3：纵主沟；
4：横沟；
5：肋；
6：块行列；
7：块；
7S：块表面；
9：螺纹；
9A：第1螺纹；
9a：锯齿状部分；
9b、9c：直线部分；
9B：第2螺纹；
9S：螺纹面；
10：螺纹的开口周边形状；
11、11a、11b：位移折回点；
b1、b2：侧边缘；
d：螺纹深度；
E1、E2：末端；
e：轮胎胎面端；
K1：深度位置；
P1、P2：稜线；
Y：间距；
S：振幅
具体实施方式
下面根据图示对本发明的一实施形态进行说明。图1所示为本实施形态的充气轮胎为乘用车用的无钉轮胎的胎面花纹的展开图。
在图1中，前述充气轮胎在轮胎胎面部2上，设有沿轮周方向延展的多条纵主沟3、沿与该纵主沟3交叉的方向延展的横沟4所构成的胎面沟。借此，轮胎胎面部2被区隔为夹持轮胎赤道C的例如2条肋5，5、分别形成于其两外侧且块7沿轮周方向被间隔设置的例如各2条的块行列6。前述纵主沟3及横主沟4为了提高排水性能，任一个所形成的沟宽最好都在3.5mm以上。
在本实施形态中，在前述肋5和前述块7上沿轮周方向间隔设置有螺纹9。該螺纹9沿轮轴方向延展，借由对轮轴方向形成30°以下，较佳为20°以下，可使该螺纹9边缘的横向成分有效地发挥作用，在冰路面上有助于提高驱动、制动力。在本实施形态中，在轮周方向上彼此相邻的螺纹9的大部分，在肋5或块7的表面上实质上呈平行状态。这里所说的平行，意味着连结螺纹9的两端的假想的直线实质上是平行的。而且，螺纹9的间隔设置间距D(如图2所示)，虽然没有特别地限制，但是如果过小，则使块7的刚性低下，容易产生橡胶缺失，反之如果过大，又存在使冰雪路上的行驶性能低下的倾向。较佳是使前述间隔设置间距D为2.0～10.0mm，更佳为3.0～5.0mm。
前述螺纹9由沟宽小的切口形状而形成。因行驶时的外力(剪切力等)作用，可使该切口轻松地闭合。所以，与关系到排水性能的前述纵主沟3、横沟4等有明显地区别。虽然螺纹9的沟宽并未特别限定，但是如果过大，则存在块7的刚性过度低下的倾向，反之如果过小，则加工变得困难，又存在使生产性恶化的倾向。借由这种观点，螺纹9的沟宽较佳在2mm以下，更佳在1.5mm以下，特佳为0.5mm～1.0mm。另外，本实施形态的螺纹9利用加硫金属铸模中所设置的刀片，在加硫时被凹陷设置。
图2所示为将一个块7部分性扩大且将一部分断开的斜视图。在该例子中，作为螺纹9，图示有沿轮周方向彼此邻接的第1螺纹9A、第2螺纹9B。但是有时也将它们总称为螺纹9。前述第1螺纹9A在块表面7S开口的上端部Up，此上端部Up的开口边缘形状10中，具有从前述块7的一侧边缘b1侧的一端E1到另一侧边缘b2侧的另一端E2的长度，且在该长度方向之间含有锯齿状部分9a。本例的螺纹9为前述一端E1、另一端E2两者在纵主沟3或轮胎胎面端e开口的所谓两侧开口型，但是也可为只使一端E1或E2开口的单侧开口型，或使两端E1或E2闭口的闭合型。
而且，在本例中，所示的前述开口边缘形状10，是由在长度方向延伸的前述锯齿部分9a，与从其两端延伸至前述一端E1、另一端E2的直线部分9c、9b所构成。但是，直线部分9b或9c的存在是任意的，可为只在锯齿状部分9a的一侧设有直线部分9b或9c的形态、也可以是省略直线部分9b，9c而只由锯齿状部分9a构成的形态。
而且，作为前述锯齿状部分9a的锯齿形状，例如是可以采用圆弧等重复曲折部的波型形状或正弦波形状的曲线形状、以及V字等的直线单元重复的折线形状。而且，也可含有2种以上的这些形状并混合存在。从块刚性的观点及大力确保在加硫成形时形成该螺纹9的刀片的弯曲刚性等的观点出发，较佳为如本例这样的折线形状的，更佳为在曲折的角部使用小圆弧的。作为锯齿状部分9a的较佳形态，是使锯齿的振幅S为0.7～10.0mm，更佳为0.7～2.0mm，并使其长度方向的1间距Y为前述振幅S的0.6～10.0倍，更佳为0.6～2.5倍。
图3所示为第1螺纹9A的三面图，(A)为平面图，(B)为沿螺纹面9S的正面图，(C)为侧部I-I断面图。在第1螺纹9A中，前述锯齿部份9A在螺纹9的从前述上端部Up至底部Bo之间，在螺纹的长度方向的一侧、另一侧折回且位移。此时，锯齿部份9A的锯齿形状，在与块表面7S平行的各面中形状相同，而且，符号11a表示前述位移的折回点。
第1螺纹9A具体地说，由锯齿状部分9a中的山/谷的各稜线P1、P2可明确得知，随着距离块面7S(或是螺纹的上端部Up)的深度的增加，如箭形符号a所示，开口边缘形状10从块表面7S向另一端E2侧位移，且从距离前述块表面7S的深度d在螺纹深度ds的约33％左右的深度位置K1，位移的方向如箭形符号b所示，向一端E1侧变化。这样，在本实施形态中至少具有1处位移折回点11a。这种第1螺纹9A不改变锯齿状部分9a的长度，而其两侧的直线部分9b、9c的长度进行变化。
第1螺纹9A每单位深度的位移的量(以下有时只称作[位移量])一定。即，在正面图中，稜线P1、P2实质上形成直线，而且各稜线P1、P2从块面7S到螺纹底部Bo实质上呈一种平行状态。这样可尽可能地减小刀片的弯曲部分，有助于提高该刀片的耐久性和加工性。
位移折回点11a由从距离前述块表面7S的深度d和前述长度方向的位置而特定。对位移折回点11a的前述长度方向的位置，要根据前述上端部Up的锯齿状部分9a在轮轴方向任一侧的末端位置而确定，图3(B)所示的是由锯齿状部分9a的图示中的左端位置而确定的情况。
而且，图4所示为第2螺纹9B的三面图。第2螺纹9B也是在螺纹9的从前述上端部Up至底部Bo之间，在螺纹的长度方向的一侧、另一侧折回且位移。具体地说，第2螺纹9B随着距离块表面7S的深度的增加，如箭形符号b所示，锯齿状部分9a向一端E1侧位移。然后，前述深度d在螺纹深度ds的约66％左右的深度位置K2，位移的方向如箭形符号a所示，向另一端E2侧折回。这样，第2螺纹9也具有1处使锯齿状部分9a的位移方向变化的位移折回点11b。但是，位移折回点11在深度方向上也可设有2个以上。而且，螺纹面9S的各稜线P1、P2从块面7S到螺纹底部Bo实质上呈彼此平行的状态。
第1、第2螺纹9A、9B的螺纹面9S，其前述锯齿状部分9a是采用使任一个实质上都由平行四边形构成的平面进行组合的。而且对于第1、第2螺纹9A、9B，前述锯齿状部分9a的锯齿形状，互相为同形状，而且对于本例，前述上端部Up的螺纹形状10本身亦为同形状。
图5所示为将第1螺纹9A和第2螺纹9B在同一平面上进行投影的投影图，并分别以实线表示第1螺纹9A，点划线表示第2螺纹9B。投影面是采用与螺纹9的直线部分9b平行的面，但也可为沿轮轴方向的垂直面。而且，在投影时是以锯齿状部分9a的一个末端为基准而将它们对齐。第1螺纹9A的位移折回点11a、第2螺纹9B的位移折回点11b，在深度方向上具有Δr(≠0)，在长度方向上具有Δa(≠0)的偏差。所例示的该偏差，是在第1螺纹9A和第2螺纹9B中，借由使前述位移的方向彼此相反，且使位移折回点11a及11b的深度位置不同而实现的。
具有这种螺纹的块7，使相对的螺纹面9S、9S作为具有3维凹凸的立体曲面而形成。因此，螺纹面9S、9S以凹部和凸部彼此咬合，从而能够防止该螺纹在长度方向及深度方向上的大的位置偏离。这可较高地保持块7的刚性，有效地抑制在驱动或制动时块7的大的塌陷。因此，第一可伴随块的接地面积的减少而降低粘附摩擦力，第二可使螺纹9的边缘在路面上有效地紧密贴合而增强路面刮擦力(边缘效果)，提高冰上性能。
而且，如上述这种保持块刚性的机能，在位移折回点11a、11b附近可得到最有效地发挥。因此，借由在一个块7中，含有位移折回点11的位置不同的第1、第2螺纹9A、9B，可对各种外力都较高地维持块刚性。
例如，作为一个实施形态，可如图6(A)所示，在任意的块7上，在轮周方向的两末端配置位移折回点11a的深度d(在具有多个位移折回点11的情况下，为最接近块表面的位移折回点11的深度d)小的第1螺纹9A，另一方面在块7的轮周方向的中间部配置位移折回点11b的深度大的前述第2螺纹9B。
如图6(B)所示，块7的轮周方向的两末端通常在向路面的踏入时及踢出时，会形成大的剪切力作用，所以滑动量与中间部相比，相对较大。因此，容易产生只是块7的两末端提前进行摩耗的所谓的heel(后端)&toe(前端)摩耗等。另一方面，当在块表面7S上产生剪切力的作用时，位移折回点11的深度小的第1螺纹9A，与第2螺纹9B相比，可将螺纹面9S、9S的位置偏离量抑制得较小。所以，在前述实施形态中，在块7的轮周方向的两末端，可使表观上的刚性与中间部相比相对较大。因此，如图6(C)所示，能够降低块7的两末端对路面的滑动量，并可防止前述偏摩耗。而且，在制动力和驱动力方面，借由使块7的轮周方向的两末端适当地与路面接触，可发挥有效的边缘效果。
这样，借由在一个块7中使位移折回点11在深度方向及/或长度方向上不同，可对作用的外力有效地抑制螺纹面的差别。另外，作为前述实施形态的变形例，在块7的周方向的中间部，可配备不具有位移折回点11的螺纹9，但是更佳的是在一个块中的所有螺纹9都具有位移折回点11的形态。
而且，由于块7的轮周方向的两末端与横沟4相对，所以在加硫成型后的脱模中，当从螺纹9拔取刀片时，由螺纹被分开的刀片在横沟侧比较容易脱出，但是在位于块7的中间部的块片中，缺少脱出的空间。所以，在拔取刀片时有可能在块的中间部造成橡胶缺口等损伤。为了有效地防止这种橡胶缺口，例如图7所示，在块7的轮周方向的两末端设置长度方向的位移量δa1(相当于将前述稜线作为波形捕捉时的振幅)大的第1螺纹9A，且在块7的中间部设置长度方向的位移量δa2小的第2螺纹9B，也可较佳地实施。
这里，在一个块7中，如果位移折回点11a、11b的前述偏差Δr、Δa都过小，则容易降低使位移折回点11的位置不同的效果，即抑制对各种外力的块7的塌陷的效果，反之如果过大，则在从螺纹拔取刀片时，容易使螺纹面等产生橡胶缺口等。借由该观点，虽然未作特别限定，但前述深度方向的偏差Δr较佳为螺纹9的深度d的5～95％，更佳为30～70％。而且，螺纹9的长度方向的偏差Δa较佳为1～15mm，更佳为3～10mm。
图8所示为本发明的另一实施形态。
在上述实施形态中所示的是，第1、第2螺纹9A、9B在长度方向及深度方向上，位移折回点11a、11b的位置不同的情况。图8所例示的是，第1、第2螺纹9A、9B其位移折回点11a、11b只是螺纹的深度方向的位置形成偏差Δr，在螺纹的长度方向上实质上处于相同位置的情况。而且，在本形态中所例示的是，第1螺纹9A和第2螺纹9B从块表面7S沿螺纹的长度方向朝同一方向(具体为另一端E2侧)进行位移，并到达位移折回点11a、11b的情况。
图9所示为本发明的另一实施形态。
在本实施形态中所示的是，第1、第2螺纹9A、9B只在螺纹的长度方向上具有偏差Δa，在螺纹的深度方向上处于同一位置的情况。另外，本形态所示的是，第1螺纹9A和第2螺纹9B从块表面7S到位移折回点11，彼此的位移方向相反。在这种实施形态下，对来自各个方向的外力可更加有效地发挥块的刚性保持机能，所以更佳。
图10所示为本发明的另一实施形态。
在上述实施形态中，任意一个第1、第2螺纹9A、9B分别具有相同数目的位移折回点11。与此相对，本实施形态在第1螺纹9A和第2螺纹9B中分别使位移折回点11的数目不同。具体地说，第1螺纹9A具有2个位移折回点11a1、11a2，第2螺纹9B具有1个位移折回点11b。
借由增加位移折回点11的数目，可使块的刚性保持机能进一步增强，所以较佳为如图11所示，第1至第2螺纹9A、9B两者都具有2个以上的位移折回点11，且使它们位置偏离也较佳。
在前述实施形态中所例示的是，使用位移折回点11的位置不同的第1、第2螺纹9A、9B的情况，但是在该情况下，可使用完全不同的刀片形成螺纹9A、9B，也可如图2、图11所示，借由使相同的刀片上下反转使用，而形成位移折回点11的位置不同的2种螺纹。在这种情况下，刀片的加工性提高并增强生产性。另外，块7配备具有位移折回点11且其位置不同的3种以上的螺纹9当然也是可以的。
[实施例]
将具有图12(A)所示的胎面花纹的乘用车用无钉轮胎(尺寸195/65R15)，以图2的螺纹为基调并根据表1的规格进行制造，且在冰路及干燥铺砌路上对操纵安全性进行测试。为了进行比较，对块中的所有螺纹在深度方向的位置上沿长度方向完全不进行位移的例子(比较例1)，虽然进行位移但将位移折回点设在同一位置上的例子(比较例2)一并进行测试。而且，将各测试轮胎安装在轮辋(15×6JJ)上，且填充内压(200kPa)，并安装在车辆(排气量2000cm3，国产FR车)的所有轮子上，在冰路及干燥铺砌路上，利用驾驶者的官能评价并以习知例作为指数100，而对关于行驶时的方向盘响应性、刚性感，和制动时及驱动时的把持力等特性进行评价。数值越大越良好。还有，对螺纹以目视确认加硫后的橡胶缺口。◎为最佳，○为合格。测试结果如表1所示。
[表1]
  比较例1   比较例2     实施例1   实施例2     实施例3   实施例4     实施例5   实施例6
块高度[mm]块宽度[mm]                                             10.0(一定)20.0(一定)
表示螺纹形状的图示   -   -     图5   图7     图8   图9     图10   与图5相反
螺纹的深度[mm]                                             9.0(一定)
第一螺纹 直线部分的长度L1、L2[mm]   2.0   2.0     2.0   2.0     2.0   2.0     2.0   2.0
锯齿状部分的长度L3[mm]   16.0   16.0     16.0   16.0     16.0   16.0     16.0   16.0
锯齿状部分的振幅S[mm]锯齿状部分的间距Y[mm]   1.54.0   1.54.0     1.54.0   1.54.0     1.54.0   1.54.0     1.54.0   1.54.0
位移折回点的深度[mm]   -   3.0     3.0   3.0     3.0   3.0     3.0(2处)   6.0
长度方向的位移量   -   1.4     1.4   2.2     1.4   1.4     1.4   1.4
对块的设置位置 全体 全体     周方向两端   周方向两端     周方向两端   周方向两端部     周方向两端部   周方向中间部
第二螺纹 直线部分的长度L1、L2[mm]   -   -     2.0   2.0     2.0   2.0     2.0   2.0
锯齿状部分的长度L3[mm]   -   -     16.0   16.0     16.0   16.0     16.0   16.0
锯齿状部分的振幅S[mm]锯齿状部分的间距Y[mm]   -   -     1.54.0   1.54.0     1.54.0   1.54.0     1.54.0   1.54.0
位移折回点的深度[mm]   -   -     6.0   3.0     6.0   3.0     3.0(1处)   3.0
长度方向的位移量   -   -     1.4   1.4     1.4   1.4     1.4   1.4
对块的设置位置   -   -     周方向中间   周方向中间     周方向中间   周方向中间部     周方向中间部   周方向两端部
位移折回点的偏差Δa[mm]   -   -     2.8   3.6     -   2.8     2.8   2.8
位移折回点的偏差/Δr[mm]   -   -     3.0   3.0     3.0   -     -   3.0
在冰路上的操纵安全性在干燥路上的操纵安全性   100100   110108     115113   118120     113110   117115     120120   110112
成形后的螺纹的橡胶缺口   ◎   ○     ○   ○     ○   ○     ○   ○

Claims (9)

1.一种充气轮胎，为一种在轮胎胎面部具有设置了螺纹(sipes)的块的充气轮胎，其特征在于：
前述螺纹具有在块表面开口上端部与底部，且在与块表面平行的面的螺纹形状中，具有在螺纹的长度方向延伸的锯齿状(zigzag)部分；并且
前述锯齿状部份在前述上端部至前述底部之间，在长度方向的一侧以及另一侧折回并位移；  以及
至少一个块含有前述位移的折回点的距离前述上端部的深度方向及/或前述位移的折回点的前述长度方向的位置不同的第1螺纹和第2螺纹。
2.如权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于：前述第1螺纹和前述第2螺纹的前述位移的折回点的前述深度不同。
3.如权利要求2所述的充气轮胎，其特征在于：前述第1螺纹的位移的折回点和前述第2螺纹的位移的折回点的差Δr，是螺纹的上端部至底部的螺纹深度ds的5～95％。
4.如权利要求2或3所述的充气轮胎，其特征在于：前述块在轮周方向的两端侧配置前述位移的折回点深度小的螺纹，在轮周方向的中央侧配置位移的折回点深度大的螺纹。
5.如权利要求1或2所述的充气轮胎，其特征在于：前述第1螺纹和前述第2螺纹的前述位移的折回点在前述长度方向上的位置不同。
6.如权利要求5所述的充气轮胎，其特征在于：前述第1螺纹的位移的折回点和前述第2螺纹的位移的折回点的长度方向的差Δa为1～15mm。
7.如权利要求5所述的充气轮胎，其特征在于：前述块在轮周方向的两端侧配置前述位移的折回点的长度方向的位移量大的螺纹，且在轮周方向的中央侧配置前述位移的折回点的长度方向的位移量小的螺纹。
8.如权利要求1至3中的任一项所述的充气轮胎，其特征在于：前述第1螺纹和前述第2螺纹的前述位移的折回点的数目不同。
9.如权利要求1至3中的任一项所述的充气轮胎，其特征在于：前述第1螺纹和前述第2螺纹的前述位移的方向彼此相反。
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