CN1636769A - 充气轮胎 - Google Patents

Abstract

一种充气轮胎，包括具有胎面单元的胎面部分，每个胎面单元具有胎纹细缝，其中，胎纹细缝开口于胎面单元的上表面，且具有包括锯齿形部分的开口顶端和沿轮胎径向靠内侧的底端，其中，所述胎纹细缝包括：第一部分，其中，开口顶端的锯齿形部分以向胎纹细缝的纵向方向的某一侧倾斜的状态延伸到底端侧；第二部分，其与第一部分沿径向的内侧相连，且其中，锯齿形部分以向着与第一部分相反方向倾斜的状态延伸到底端侧；以及第三部分，其与第二部分沿径向的内侧相连，且其中，锯齿形部分以向着与第二部分相反方向倾斜的状态延伸到底端侧，且所述胎纹细缝满足下面的关系式(1)：α1＞α2＞α3 (1)其中，α1为第一部分沿胎纹细缝的纵向方向上的位移长度a1与第一部分沿径向的长度h1的比值(a1/h1)；α2为第二部分沿胎纹细缝纵向方向上的位移长度a2与第二部分沿径向的长度h2的比值(a2/h2)；α3为第三部分沿胎纹细缝纵向方向上的位移长度a3与第三部分沿径向的长度h3的比值(a3/h3)。

Description

充气轮胎

                               技术领域

本发明涉及一种在胎面部具有胎纹细缝(sipe)的充气轮胎，尤其涉及一种形状改进了的胎纹细缝，在从模具中取出硫化轮胎时，该细缝能防止轮胎硫化模具的细缝刃弯曲和从模具上脱落。

                               背景技术

通常地，充气轮胎，例如雪地轮胎和被称作“冬季轮胎”的无防滑钉轮胎在胎面部上设置有一定数量的胎纹细缝以提高冰上性能。这种性能可以通过增加胎纹细缝的数量和/或胎纹细缝的长度得以提高。

另一方面，近年来，为了使胎纹细缝的胎壁相互接合，从而相互支撑，已经提出使用具有三维胎壁的胎纹细缝。

然而，在具有三维胎壁的胎纹细缝的情况中，当硫化轮胎从轮胎模具中取出时，由于阻力增大，胎纹细缝刃容易变形和从模具中脱落。此外，存在的问题是，通过从轮胎模具中取出轮胎，橡胶从胎纹细缝的表面刮擦掉。

                               发明内容

因此，本发明的目的是提供一种具有胎纹细缝的充气轮胎，其中，从轮胎模具中取出硫化轮胎的阻力减小，而且，尽管胎纹细缝具有三维胎壁，但能够防止胎纹细缝刃变形和从模具中脱落。

按照本发明，充气轮胎包括具有胎面单元的胎面部，每个胎面单元具有胎纹细缝，其中，胎纹细缝开口于胎面单元的上表面，且具有包括锯齿形部分的开口顶端和沿轮胎径向靠内侧的底端，其中，所述胎纹细缝包括：第一部分，其中，开口顶端的锯齿形部分以向胎纹细缝的纵向方向的某一侧倾斜的状态延伸到底端侧；第二部分，其与第一部分沿径向的内侧相连，且其中，锯齿形部分以向着与第一部分相反方向倾斜的状态延伸到底端侧；以及第三部分，其与第二部分沿径向的内侧相连，且其中，锯齿形部分以向着与第二部分相反方向倾斜的状态延伸到底端侧，且所述胎纹细缝满足下面的关系式(1)：

α1＞α2＞α3             (1)

其中，α1为第一部分沿胎纹细缝纵向方向上的位移长度a1与第一部分沿径向的长度h1的比值(a1/h1)；α2为第二部分沿胎纹细缝纵向方向上的位移长度a2与第二部分沿径向的长度h2的比值(a2/h2)；α3为第三部分沿胎纹细缝纵向方向上的位移长度a3与第三部分沿径向的长度h3的比值(a3/h3)。

                               附图说明

图1是根据本发明的充气轮胎的胎面花纹的展开图；

图2是图1中A部的放大图；

图3是沿图2中线B-B的横截面图；

图4是沿图2中线C-C的横截面图；

图5是图3的透视图；

图6是在对应于图3位置处的横截面图，表示本发明的另一个实施方式；

图7是在对应于图2位置处的视图，表示本发明的另一个实施方式；

图8A是按照本实施方式和对比实施方式的橡胶块的平面图；和

图8B是说明测试块体刚度的侧视图。

                             具体实施方式

现在将结合附图详细描述本发明的实施方式。

按照本实施方式的充气轮胎(未示出全体)为这样的结构：胎面部2上设置有多个沿轮胎周向延伸的主槽3，和沿与主槽3相交方向延伸的副槽4。从而，胎面部2被分割为胎面单元，例如多个块体5。主槽3和副槽4希望构造为使得槽宽等于或大于3.5mm，以提高湿路面性能。按照图1所示实施方式的轮胎为用于客车的无防滑钉轮胎。

块体5设置有至少一个，优选多个胎纹细缝7。胎纹细缝7在轮胎周向上相互隔开地设置。按照本实施方式的胎纹细缝7近似地沿着轮胎轴向延伸。优选地，胎纹细缝7以与轮胎轴向成等于或小于20度的角度延伸。这种结构在胎纹细缝7中提供一条棱边以在结冰道路上有效地操作并提高驱动力和制动力。轮胎周向上大部分相邻的胎纹细缝7基本上平行地设置在块体的上表面5S(地面)上。术语“平行”是指连接胎纹细缝7的两侧端的虚直线基本上平行。

胎纹细缝7的节距D没有特别地限制，但是，如果节距太小，块体5的刚度降低，容易产生橡胶碎片等。相反地，如果节距太大，存在结冰道路上的行驶性能降低的趋向。从这一点考虑，节距D优选等于或大于2.0mm，更优选等于或大于3.0mm，且其上限优选等于或小于10.0mm，更优选等于或小于5.0mm。

由于胎纹细缝7的宽度很小，在行驶时胎纹细缝被来自路面的剪切力封闭。因此，胎纹细缝明显地区别于提高湿路面性能的主槽3和副槽4。胎纹细缝7的宽度没有特别限制，但是，如果宽度太大，则存在块体5的刚度大幅降低的趋向，相反地，如果宽度太小，则存在产率降低的趋向。从这一点考虑，胎纹细缝的宽度Ws优选等于或小于2mm，更优选等于或小于1.5mm，进一步地优选0.5-1.0mm。按照本实施方式的胎纹细缝7在一个牢固安装有刀刃的轮胎硫化模具中硫化。

如图2至5所示，胎纹细缝7具有开口于块体上表面5S的开口顶端10，和沿块体径向上内侧的底部7e。此外，开口顶端10的一端E1在沿块体5的宽度方向上的一侧，另一端E2在另一侧。换句话说，胎纹细缝7具有在一端E1和另一端E2之间延伸的长度，且其方向被称作胎纹细缝7的纵向方向。在这种情况下，图3是沿图2中的线B-B的横截面图，不具有折线的部分沿胎纹细缝侧壁延伸。

图2中所示的胎纹细缝7显示为所谓的封闭型胎纹细缝，其中，一端E1和另一端E2都不朝主槽3或胎面端e开口。但是，如图1所示，它可以由开口型胎纹细缝构成，其中，至少一端(或两端)朝主槽3或胎面端e开口。

胎纹细缝7的开口顶端10包括在一端E1和另一端E2之间的锯齿形部分7a。按照本实施方式的胎纹细缝7仅由锯齿部分7a构成。但是，胎纹细缝当然可以包括沿轮胎轴向线性延伸的部分，它设置在锯齿形部分7a的两端或一端侧。

锯齿形部分7a使用曲线和/或直线构成。曲线包括，例如通过连接多个圆弧得到的波形，正弦波形等。此外，锯齿形部分7a包括同时使用直线和曲线的结构。特别地，本实施方式中优选使用直线的折线锯齿形部分，更优选使用圆弧对锯齿形角倒角后得到结构。此外，希望锯齿形部分7a构造为，例如锯齿形的振幅S为0.7-10.0mm，更优选0.7-2.0mm。此外，锯齿形部分7a优选构造为纵向上的节距为振幅S的0.6-10.0倍，更优选为0.6-2.5倍。

胎纹细缝7包括第一部分11，第二部分12和第三部分13，如图3至5所示。

第一部分11延伸到底端7e的一侧，并沿胎纹细缝的纵向方向上朝一侧(图3中右侧)倾斜(移位)，同时基本上保持开口顶端10的锯齿部的形状。图3中，第一部分11中沿胎纹细缝的纵向方向上的位移长度用符号“a1”表示。此外，第一部分11径向上的长度用参考符号“h1”表示。

此外，在本说明书中，第一部分11的位移长度a1与其径向上的长度h1的比值(a1/h1)定义为第一位移节距α1。第一位移节距α1表示第一部分11相对于轮胎径向线的倾斜程度(位移)，并且等于图3中所示的角θ1的正切值(tanθ1)。在这种情况下，角θ1为当第一部分11的锯齿形部分7a的任何一点移动时划出的线La(例如，优选拐角的脊线)与当从前面朝向胎纹细缝的表面(从垂直于纵向方向的方向看)时的轮胎径向线之间的角度。

第二部分12与第一部分11径向上的内侧相连，并且延伸到底端7e的一侧，其中，锯齿形部分7a朝着与第一部分11相反的方向(图3中左侧)倾斜。换句话说，第二部分12设置在底端7e的一侧，而不是第一部分11中。沿第二部分12的纵向方向的位移长度用参考符号“a2”表示。在这个实施方式中，第二部分12的位移长度a2基本上等于第一部分11的位移长度a1(a1＝a2)。此外，第二部分12径向上的长度用参考符号“h2”表示。在这个实施力式中，长度h2大于第一部分11径向上的长度h1(h2＞h1)。

此外，第二部分12的位移长度a2与其径向上的长度h2的比值(a2/h2)定义为第二位移节距α2。第二位移节距α2表示第二部分12相对于轮胎径向线的倾斜程度(位移)，并且等于图3中所示的角θ2的正切值(tanθ2)。在这种情况下，角θ2为当第二部分12的任何一点移动时划出的线Lb(例如，优选拐角的脊线)与当从前面朝向胎纹细缝的表面时的轮胎径向线之间的角度。在本实施方式中，基于h1＜h2和a1＝a2的关系，第二位移节距α2小于第一位移节距α1(α1＞α2)。换句话说，相比于第一部分11，第二部分12的胎纹细缝在纵向方向上朝轮胎径向的倾斜程度较小。

此外，第三部分与第二部分径向上的内侧相连，且延伸到底端7e一侧，其中，锯齿形部分7a朝着与第二部分12相反的方向(图3中右侧)倾斜。换句话说，第二部分12进一步设置在底端7e的一侧，而不是第二部分12中。沿第三部分13的纵向方向的位移长度用参考符号“a3”表示。在本实施方式中，第三部分13的位移长度a3分别等于第一部分11和第二部分12的位移长度a1和a2(a1＝a2＝a3)。

此外，第三部分13径向上的长度用参考符号“h3”表示。在本实施方式中，长度h3大于第二部分12径向上的长度h2(h1＜h2＜h3)。

此外，第三部分13的位移长度a3与其径向上的长度h3的比值(a3/h3)定义为第三位移节距α3。第三位移节距α3表示第三部分13相对于轮胎径向线的倾斜程度，并且等于图3中所示的角θ3的正切值(tanθ3)。在这种情况下，类似于角θ1和θ2，角θ3为当第三部分12的任何一点移动时划出的线Lc(例如，优选拐角的脊线)与相反于胎纹细缝的表面时的轮胎径向线之间的角度。

在本实施方式中，基于h2＜h3和a1＝a2＝a3的关系，第三位移节距α3小于第二位移节距α2(α2＞α3)。换句话说，相比于第二部分12，第三部分13的胎纹细缝在纵向方向上朝轮胎径向的倾斜程度较小(θ1＞θ2＞θ3)。

如上所述，在本实施方式的胎纹细缝7中，第一位移节距α1，第二位移节距α2和第三位移节距α2满足下面的关系式(1)。

α1＞α2＞α3           (1)

在这种情况下，位移节距α1、α2和α3构成了有关抽出刀刃的容易程度和行驶时细缝的位移的重要参数。换句话说，在位移节距α1、α2和α3很大的情况下，相反的胎纹细缝侧壁之间的啮合力增加。这增加了相反胎纹细缝侧壁的整体性能，以至于即使在行驶时胎面单元受到剪切力的情况下也能保持高的块体刚度。因此，被胎纹细缝分开的块片5P不会大量显著地崩塌，胎纹细缝的棱边能适当地与路面相接触。相反地，在位移节距α1、α2和α3很小的情况下，刀片能容易地从硫化轮胎中抽出。此外，通常由于胎纹细缝更靠近底端7e，胎纹细缝7难以被开口。换句话说，这意味着，胎纹细缝7被硫化后刀片在胎纹细缝的底端7e侧的抽出阻力更大。

考虑到上述事实，通过将位移节距设置成随位移部分越靠近底端7e一侧而越小，本实施方式的胎纹细缝7能够降低底端一侧的刀片抽出阻力。因此，可以解决橡胶碎片和抽出时刀片从轮胎模具脱落的问题，并且可以提高产率。此外，从图4中明显看出，在胎纹细缝7中，在与第一部分11、第二部分12和第三部分13的胎纹细缝的深度方向和纵向方向相垂直的方向上测得的胎纹细缝表面的振幅d1、d2和d3基本上相同，但是，在位移部分11至13各自的径向长度满足h1＜h2＜h3的关系的情况下，越靠近胎纹细缝的底端7e一侧，倾斜度变得越小。因此，提高了刀片的抽出性能。

此外，具有与路面相接触的开口顶端7a的第一部分11由于行驶时更大的剪切力而特别容易滑向胎纹细缝7中相反的胎纹细缝侧壁。因此，按照本实施方式的胎纹细缝7，位移节距α随着位移部分越靠近路面而增大。因此，该部分越靠近路面，行驶时胎纹细缝表面之间的啮合力就越大。因此，由于块体刚度没有变差，可以抑制胎纹细缝过度的位移，并可以适当地使胎纹细缝棱边与路面相接触。换句话说，可以同时建立结冰道路上的行驶性能和可成形性。

作为特别优选的方面，希望胎纹细缝7满足下面的关系式(2)、(3)和(4)。

0.3＜h1/h2＜1.0    (2)

0.5＜h2/h3＜1.0      (3)

h1/h2＜h2/h3         (4)

在第一部分11径向上的长度h1与第二部分12径向上的长度h2之间的比值(h1/h2)等于或小于0.3的情况下，存在底一部分11因磨损而过早消失的趋向，同时块体刚度降低。同样，在第二部分12径向上的长度h2与第三部分13径向上的长度h3之间的比值(h2/h3)等于或小于0.5的情况下，存在磨损后期难以保证足够的块体刚度的趋向。此外，通过限定各个位移部分在轮胎径向上的长度的比率，也即，增加位移节距较小的位移部分的比率，如上述关系式(4)，可以明显地提高刀片的抽出性能。

本实施方式中的胎纹细缝7显示为由第一部分11、第二部分12和第三部分13共三个部分构成的胎纹细缝，然而，它可以由在第三部分13的轮胎径向上的内侧进一步包括第四部分、第五部分等的胎纹细缝构成。此外，在上述实施方式中，除了仅由位移部分构成外，胎纹细缝7在第三部分13的轮胎径向内侧中可不具有在轮胎径向上延伸而不在纵向方向上移动的部分(未示出)。胎纹细缝7在径向上的长度优选按客户定制。

此外，尽管不做特别限制，第一位移节距α1优选等于或大于0.4，更优选等于或大于0.7。在第一位移节距α1小于0.4的情况下，胎纹细缝表面之间的啮合力相对降低，块体刚度容易降低。相反地，在第一位移节距α1太大的情况下，刀片的抽出性能显著变差。因此，第一位移节距α1的上限优选等于或小于1.2，更优选等于或小于1.0。

此外，第二位移节距α2与第一位移节距α1的比值(α2/α1”优选等于或大于0.3，更优选等于或大于0.5。在上述比值(α2/α1)小于0.3的情况下，存在倾斜程度变得过小的趋向，胎纹细缝表面之间的啮合力降低。相反，在比值(α2/α1)太大的情况下，提高刀片的抽出性能的效果容易降低。因此，比值(α2/α1)的上限优选等于或小于0.9，更优选等于或小于0.8。此外，基于相同的考虑，第二位移节距α2与第三位移节距α3的比值(α3/α2)优选等于或大于0.5，更优选等于或大于0.7，其上限优选等于或小于0.9，更优选等于或小于0.8。

图6为按照本发明的另一个实施方式。按照本实施方式的胎纹细缝7构造为，第一部分11、第二部分12和第三部分13分别在轮胎径向上的长度h1、h2和h3基本上彼此相等(h1＝h2＝h3)。在这种情况下，由于第一、第二和第三位移节距α1、α2和α3满足上述关系式(1)，第一、第二和第三部分11、12和13各自的位移长度a1、a2和a3满足下面的关系式(5)。

a1＞a2＞a3          (5)

同样在本实施方式中，胎纹细缝7能够保证刀片的抽出性能和结冰道路上的边缘效果在一个较高水平。

图7是按照本发明实施方式的胎纹细缝7的开口顶端10。胎纹细缝7具有开口于块体5侧表面5e的一端E1。胎纹细缝7的另一端E2位于块体5的内部。此外，图7中的参考符号CL指的是将块体5在其宽度方向上分为两个部分的块体中心线。胎纹细缝7的锯齿形部分7a包括多个锯齿形拐角14。在本实施方式中，锯齿形拐角14的小角β随着锯齿形拐角14越靠近块体宽度方向上的中心(即，宽度中心线CL)而变得越大。

按照先前的实施方式，胎纹细缝7显示为具有以相同节距Y作为锯齿振幅S在纵向方向上延伸的锯齿形部分7a，然而，在当前这个实施方式中，锯齿形部分的形状在纵向方向上发生改变。胎纹细缝7相对地容易在块体5的侧表面5e的一侧开口，但是，越靠近块体5的宽度中心线CL，就越不易开口。因此，越靠近块体5的宽度中心线CL，刀片越难以抽出。在本实施方式中，锯齿形拐角的小角β越靠近块体宽度方向上的中心而变得越大。换句话说，图7中，在锯齿形拐角的小角β自远离块体的中心线CL起依次顺序设定为β1、β2、β3、…βn(n是最接近中心线CL的小角)的情况下，需要满足关系式β1≤β2≤β3≤β4≤βn(＝β5)和β1＜βn(＝β5)。特别地，需要满足关系β1＜β2＜β3＜β4＜βn(β5)。

通过应用上述结构，刀片的抽出性能被进一步地提高。在这种情况下，如果小角β太大，则存在胎纹细缝表面之间的啮合力降低的趋向。因此，最大的小角β优选为90-130度，更优选为100-120度。

在上述实施方式中，显示了胎面单元由块体构成的结构，但是，胎面单元自然也包括在轮胎周向上连续延伸的肋条。

实施例

如图8A所示，所制造的块体模型中四个胎纹细缝(具有共同的深度：9.0mm，详细规格见表1)以规则的间距形成于一个矩形橡胶块(轮胎轴向宽度：15mm；轮胎周向长度：20mm；高度10mm)中。然后，对其进行各种测试。测试方法如下。

<块体刚度测试>

如图8B所示，对块体模型施加一个P＝269kPa的垂直载荷将其推到平的表面，同时施加剪切力F使得块体模型的剪切形变量为3mm。基于此时剪切力F的级别来评估块体模型的刚度。结果用通过设定对比实施例1的剪切力为100而得到的指数表示。该数值越大，刚度越好。

<刀片抽出性能测试>

使用刀片硫化橡胶块体，随后，测量垂直地抽出刀片所需的力。结果用通过设定对比实施例1地剪切力为100而得到的指数表示。该数值越小，性能越好。

测试结果显示在表1中。

表1

		对比实施例1	对比实施例2	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
								位移长度	第一部分的位移长度a1[mm]	1.4	1.4	1.4	1.4	1.9	1.9
第二部分的位移长度a2[mm]	1.4	1.4	1.4	1.4	1.6	1.6
							第三部分的位移长度a3[mm]		1.4	1.4	1.4	1.4	0.9	0.9
径向上的长度	第一部分径向上的长度h1[mm]	3	5	1	2	3									2
							第二部分径向上的长度h2[mm]	3	3	3	3	3	3
	第三部分径向上的长度h3[mm]	3	1	5	4	3								4
							位移节距	α1(＝a1/h1)	0.47	0.28	1.4	0.70	0.63		0.95
α2(＝a2/h2)	0.47	0.47	0.47	0.47	0.53	0.53
								α3(＝a3/h3)	0.47	1.4	0.28	0.35	0.30	0.23
h1/h2		1.0	1.67	0.33	0.67	1.0									0.67
							h2/h3		1.0	3.00	0.60	0.75	1.0	0.75
锯齿形拐角的角度β		恒定	恒定	恒定	恒定	恒定									恒定
							测试结果	块体刚度(指数)	100	85	100	101	110	109
刀片的抽出性能(指数)	100	158	76	76	95	87

作为测试的结果，在所有按照实施例的结构中，块体刚度很高且刀片的抽出性能很好，这样，本发明的效果的好处得到证实。

Claims (6)

1.一种充气轮胎，它包括具有胎面单元的胎面部分，每个所述胎面单元都具有胎纹细缝，

其中，胎纹细缝开口于胎面单元的上表面，且具有包括锯齿形部分的开口顶端和位于轮胎径向内侧的底端，

其中，所述胎纹细缝包括：

第一部分，其中，开口顶端的锯齿形部分以向胎纹细缝的纵向方向的某一侧倾斜的状态延伸到底端侧；

第二部分，其与第一部分沿径向的内侧相连，且其中，锯齿形部分以向着与第一部分相反方向倾斜的状态延伸到底端侧；

第三部分，其与第二部分沿径向的内侧相连，且其中，锯齿形部分以向着与第二部分相反方向倾斜的状态延伸到底端侧，

所述胎纹细缝满足下面的关系式(1)：

α1＞α2＞α3             (1)

其中，α1为第一部分沿胎纹细缝的纵向方向上的位移长度a1与第一部分沿径向的长度h1的比值(a1/h1)；α2为第二部分沿胎纹细缝的纵向方向上的位移长度a2与第二部分沿径向的长度h2的比值(a2/h2)；α3为第三部分沿胎纹细缝纵向方向上的位移长度a3与第三部分沿径向的长度h3的比值(a3/h3)。

2.如权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，

所述第一部分、第二部分和第三部分各自的位移长度a1、a2和a3基本上相同。

3.如权利要求1或2所述的充气轮胎，其特征在于，

所述胎纹细缝满足下面的关系式(2)、(3)和(4)。

0.3＜h1/h2＜1.0          (2)

0.5＜h2/h3＜1.0          (3)

h1/h2＜h2/h3             (4)

4.如权利要求1或2或3所述的充气轮胎，其特征在于，

所述第一部分、第二部分和第三部分各自的径向长度h1、h2和h3基本上相同。

5.如权利要求1或2或3或4所述的充气轮胎，其特征在于，

在与所述第一部分、第二部分和第三部分的径向方向和纵向方向垂直的方向上测得的胎纹细缝表面的振幅d1、d2和d3基本上相同。

6.如权利要求1或2或3或4或5所述的充气轮胎，其特征在于，所述胎纹细缝的锯齿形部分包括多个锯齿形拐角，所述锯齿形拐角的小角β越靠近胎面元件宽度方向的中心而变得越大。

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