CN1958314A - 充气轮胎胎面 - Google Patents

Abstract

一种充气轮胎胎面，具有由周向和/或横向槽形成的胎面元件。至少一个胎面元件具有这样的刀槽花纹，从位于刀槽花纹径向外部至少一部分中具有三维外形的恒定宽度刀槽延伸入胎面特征的底部较宽槽。

Description

充气轮胎胎面

技术领域

[001]本发明涉及一种充气轮胎。更特别而言，本发明涉及一种轮胎胎面，其中胎面上设置有随胎面磨损而延伸入槽内的三维刀槽花纹。

背景技术

[002]当轮胎胎面磨损时，沟槽的容积也在减少，降低了轮胎从轮胎接地印痕的排水能力，降低了湿路性能。对某些胎面构造而言，即使轮胎胎面没有磨损至法定最小防滑深度，轮胎的湿路性能也可能受到严格限制。

[003]然而，通过降低新胎面的净总比以尝试提高磨损沟槽的容积，降低了新轮胎的胎面刚度，也降低了轮胎的操纵和磨损性能。以这种低的净总比来补偿增加的沟槽，胎面深度则会增加；然而，这也可能会导致更大的决运动，降低胎面的刚度。

[004]本发明涉及一种轮胎胎面，其中刀槽花纹的构型使胎面元件具有预期的新轮胎刚度以及磨损轮胎的湿路性能。

发明内容

[005]在此公开的是一种设计成具有可变胎面花纹的轮胎胎面。所述胎面花纹随着磨损而变化以使轮胎在全新和磨损时均能达到类似的轮胎胎面性能。在维持轮胎湿路性能特性的尝试中，可变花纹优化了磨损轮胎的性能。

[006]此处公开的是一种轮胎胎面，具有至少一条周向延伸或横向延伸的主沟，部分地形成至少一个胎面元件。在胎面元件上具有刀槽花纹。刀槽花纹为展开式刀槽花纹，其中刀槽花纹具有径向外部和径向内部。径向外刀槽部分具有三维构型和恒定宽度Wo。径向内刀槽部分具有比径向外部宽度Wo更宽的宽度Wi。

[007]在本发明的一个方面中，展开式刀槽花纹的径向外刀槽部是刀槽花纹深度的径向外侧20-60％。优选地，径向外刀槽部是刀槽花纹深度的径向外侧30-50％。与这些尺寸相对地，径向内刀槽部是刀槽花纹深度的径向内侧10-50％。优选地，径向内刀槽部是刀槽花纹深度的径向内侧20-45％。展开式刀槽花纹可以具有一个在径向外部和径向内部之间的中间部分；中间部分具有变化的宽度。

[008]在本发明的另一方面中，径向内刀槽部具有至少为径向外刀槽部宽度Wo2.5倍的宽度Wi。优选地，径向外刀槽部具有处于0.3-1.0mm范围内的宽度，以及径向内刀槽部具有处于约1.0-10.0mm范围内的宽度。

[009]在本发明的另一方面中，具有三维构型的径向外刀槽部具有锯齿或正弦构型或者是一系列的凸块和凹槽。当形成凸决和凹槽时，三维元件的形状可以是球截体、椭球截体或者至少三面的多面体。

[0010]在本发明的另一方面中，刀槽花纹的径向内部具有大致为直纹的构型。可供选择地，刀槽花纹的径向内部具有非直纹的构型。可供选择地，刀槽花纹的径向内部可以具有由比刀槽花纹径向外部节距宽度更小的节距宽度来限定的三维构型。

定义

[0011]以下定义为对所公开的本发明的控制。

[0012]“刀片”指的是一位于形成了胎面设计方案的部分的轮胎硫化模具中的凸块。这种凸决在成品轮胎胎面中形成了一相应的凹口。

[0013]“沟槽”指的是在胎面中以直线弯旋或锯齿型的方式相对于胎面沿周向或横向延伸的长凹区域。周向和横向延伸的沟槽有时具有共同的部分，也可以使用“宽”或“窄”进行副分类。“窄槽”具有大于刀槽花纹的宽度，但是低于或等于约4.0mm的宽度，且“宽槽”具有大于约4.0mm的宽度。沟槽宽度，即这里讨论的宽度，等于由沟槽或沟槽部分占据的胎面表面面积除以这样的沟槽或沟槽部分的长度。由此，沟槽宽度是相对于它的长度的平均宽度。

[0014]“径向”和“径向地”用来指沿径向朝向或背离轮胎的旋转轴线的方向。

[0015]“刀槽花纹”指的是模制于轮胎胎面元件中、用于分割胎面元件的宽度很窄的沟槽。刀槽花纹具有处于约0.3mm至约1.0mm范围内的宽度。刀槽花纹的宽度是这样一种宽度，倾向于完全闭合于轮胎接地印痕中。

附图说明

[0016]现在将通过实例并参照附图对本发明进行描述，图中：

图1为根据本发明的胎面元件的透视图；

图2为用于形成本发明一个实施方案的示例刀片；

图3A-3B为展开式刀槽花纹的顶视图；

图4A-4C为刀槽花纹沿图3中的相应线的断面图；

图5A-5D示出了在不同磨损阶段的胎面元件；

图6示出了本发明的另一实施方案；

图7A-7H示出了刀槽花纹径向外部的凸决和凹槽的替代实施方案。

具体实施方式

[0017]以下语言为最佳目前预期模式或者实施本发明的模式。这种描述用来示出本发明的一般原理，而不应被理解为限制意义。本发明的范围通过参照所附权利要求得到最佳的确定。

[0018]图1为充气轮胎胎面的胎面元件10。如同本领域技术人员熟知的，胎面元件10由至少一个沟槽12形成，沟槽12或者沿周向延伸或者沿横向延伸。如果胎面元件10只由周向延伸的沟槽限定，则胎面元件即为胎面肋条。如果胎面元件10由在至少三侧的沟槽形成，则认为胎面元件10为胎面块。胎面元件10可以位于胎面表面的任何位置，也即，可以沿胎面肩部、沿中心线、或中间位置。形成轮胎胎面元件的沟槽12的深度限定了胎面防滑深度D。如果存在不同深度的沟槽，最大沟槽深度将限定胎面的防滑深度。

[0019]在胎面元件10内设置至少一条展开式刀槽花纹14。所示的刀槽花纹14将胎面元件10再划分为两部分；然而，胎面元件10也可以具有多条展开式刀槽花纹14。刀槽花纹14或者可以在轮胎横向或者可以在轮胎周向上显著地倾斜；刀槽花纹14相对于胎面的确切定向落在胎面设计图案的范围内。

[0020]如此定义展开式刀槽花纹14是由于它从具有处于常规胎面刀槽花纹宽度范围内宽度的径向外部16延伸至具有常规沟槽宽度的径向内部18，也可以参见图4A-4C。径向外刀槽部16具有处于0.3至1.0mm范围内的宽度Wo。优选地，宽度Wo是恒定的；然而，只要宽度Wo处于上述的范围内，径向外刀槽部的宽度是可以变化的。径向内刀槽部18具有至少为径向外刀槽部16宽度Wo2.5倍的宽度Wi。优选地，径向内刀槽部18具有处于1.0至10.0mm范围内的宽度Wi。更优选地，径向内刀槽部18具有处于约4.0至8.0mm范围内的宽度Wi。径向内刀槽部18的宽度受到轮胎在不损坏径向外刀槽部16的条件下脱模和移除成形刀片能力的独立限制。

[0021]具有窄刀槽宽度的径向外刀槽部16其深度Do为全部刀槽花纹深度Dt的径向外侧20-60％。优选地，径向外刀槽部16具有全部刀槽花纹深度Dt的上部30-50％的深度Do。具有沟槽宽度的径向内刀槽部18其深度Db为全部刀槽花纹深度Dt的径向内侧10-50％。优选地，刀槽花纹的沟槽宽度部分具有全部刀槽花纹深度Dt径向内侧20-45％深度Db。

[0022]同样，根据本发明，径向外刀槽部16可以具有三维构型，其中相对的刀槽花纹壁20、22在胎面元件10经过轮胎接地印痕时彼此互锁。这种三维构型可以由相对于理论上的刀槽花纹中心线CL来定义，刀槽花纹中心线CL从刀槽花纹一个端部延伸至相对的端部。图1中的径向外刀槽部16为波状或正弦构型。正弦构型可以具有更尖锐、更明确的峰顶，构建出锯齿构型。

[0023]在一优选实施方案中，径向外刀槽部18为具有恒定深度的、大致为直纹的构型。对于大致为直纹的构型，倾向于可以使展开式刀槽花纹14的底部24具有轻微的曲度，但任一曲度均显著低于径向外刀槽部16的任何曲度。例如，刀槽花纹14的正弦部分可以具有约6.5mm的半径，而底部则要具有一个大于50mm的半径。对于底部24这样的大半径曲度，当刀槽花纹14具有实际短的长度时，刀槽花纹底部24将大致呈现为直纹形。

[0024]可供选择地，径向内刀槽部18可以具有不同形状、宽度、和/或深度的构型。尽管对宽度的改变是允许的，例如对径向内刀槽部18的缩窄或加宽，但最低限度，上述的每一发明，径向内刀槽部18应具有与沟槽至少相等的宽度。改变径向内刀槽部18的形状可以通过对刀槽部分18形成如弯曲、波浪形、或锯齿构型来实现。径向内刀槽部18的三维构型可以仿制径向外刀槽部16的三维构型。如果是严格仿制，节距宽度和节距长度应是彼此相当的，为径向外刀槽部数值的加或减10％。优选地，径向内刀槽部18具有的节距宽度小于径向外刀槽部16的节距宽度。

[0025]图2示出了用于成形图1的刀槽花纹14的刀片26。在轮胎胎面的模制过程中，刀片26形成了具有与刀片构型相应外形的展开式刀槽花纹24。这样，在以下的讨论中，对刀片花纹和尺寸的基准也可以应用于据此形成的刀槽花纹14，并且可以作为参照。

[0026]刀片26的径向外部28沿刀片26以及之后形成的刀槽花纹14的中央平面CP具有多维构型。花纹由节距长度P1、刀片26/刀槽花纹14在沿花纹长度上重复元件之间的长度、节距宽度Pw、节距长度上的最大宽度来限定，参看图3A。节距长度P1和节距宽度Pw相对于刀片26/刀槽花纹14本身而测量得出，并且在实际轮胎胎面中不依赖于展开式刀槽花纹14而独立定向。节距长度Pl处于刀槽花纹长度Ls的5-100％范围内，优选在刀槽花纹长度Ls的10-50％范围内以生成具有2至6个节距长度的花纹。节距长度Pl实际测量长度依轮胎的大小而定，并且可能随轮胎胎面元件10的常规噪声节距而变化。节距宽度Pw处于该构型节距长度Pl的10-50％的范围内。

[0027]在图3A的刀槽花纹14中，刀槽花纹14沿着刀槽花纹14的长度Ls具有恒定的节距长度P1和节距宽度Pw。节距长度Pl可以沿着刀槽花纹长度Ls变化和/或节距宽度Pw同样可以沿刀槽花纹长度Ls而变化，参看图3B。在图3B的刀槽花纹14中，多维构型的第二元件30具有节距宽度Pw2，节距宽度Pw2近似等于该构型的第一元件32节距宽度Pw1的一半。此外，该构型的第二元件30具有节距长度Pl2，节距长度Pl2超过该构型的第一元件32节距长度Pl1的一半。

[0028]同样参见图1和2，刀槽花纹14/刀片26具有位于刀槽花纹14和刀片26的径向外部16、28和径向内部18、36之间的中间深度部分34、38。中间部分34、38具有处于刀槽花纹深度Dt的15-60％的范围内的深度Di，同样参见图4A-4C。优选地，中间部分34、38具有刀槽花纹深度Dt的25-50％范围内的深度。中间深度刀槽部34以逐渐增加的宽度为特征，使刀槽花纹14从刀槽花纹宽度Wo过渡到沟槽宽度Wi。

[0029]准备一系列的刀片26用以在轮胎胎面元件10中形成不同刀槽花纹14。所有刀片26和成形的展开式刀槽花纹14均具有正弦构型的径向外部16、28；成形刀片26和刀槽花纹14的尺寸提供在下表中。所有节距长度Pl与节距宽度Pw的比率、刀槽花纹各部分的宽度比率以及刀槽花纹各部分深度的不同百分比都落在本发明的范围内。表

	刀片/刀槽花纹1	刀片/刀槽花纹2	刀片/刀槽花纹3	刀片/刀槽花纹4	刀片/刀槽花纹5
						1/2Pl，mm	8.75	8.75	15.20	15.00	6.00
Pw，mm	4.00	6.00	3.40	6.00	5.40
						Pw/Pl％	22.86	34.29	11.18	20.00	45.00
						Do，mm	3.00	3.00	2.90	3.00	3.00
Do％	35.29	35.29	31.87	37.50	31.58
						Di，mm	4.50	3.00	2.50	4.00	3.00
Di％	52.94	35.29	27.47	50.00	31.58
						Db，mm	1.00	2.50	3.70	1.00	3.50
Db％	11.76	29.41	40.66	12.50	36.84
						Dt，mm	8.50	8.50	9.10	8.00	9.50
						Wo，mm	0.60	0.80	0.80	0.60	0.60
Wb，mm	4.00	6.00	6.10	8.00	8.10
						Wb/Wo	6.67	7.5	7.63	13.33	13.50

[0030]图5A-5B示出了随着胎面元件的磨损展开式刀槽花纹14的过渡态。当胎面元件10未受磨损时，刀槽花纹14具有与常规刀槽花纹相应的非常窄的宽度。刀槽花纹14还具有三维构型。随着刀槽花纹14受到磨损，刀槽花纹14的宽度逐渐增加，参见图5B-5C。在显著磨损后，但是在轮胎磨损达到轮胎被认为是不工作的状态点(参见图5D)之前，刀槽花纹的宽度增加至上述限定范围内的某一值，并且整体构型基本呈直纹形。

[0031]可供选择地，径向外刀槽部16的三维构型可以由一系列从刀槽花纹中心线CL的每一侧延伸的交替凹槽40和凸块42形成。一个用于这种刀槽花纹示范性刀片44例示于图6中。刀片44的上部46，特别而言，用以成形径向外刀槽部16的上部46具有多个从刀片44的每一侧延伸的交替凹槽40和凸块42。在成形刀槽花纹中，上刀槽花纹部16是三维的，但是保持恒定的刀槽花纹宽度。刀片44的内部48具有显著大于外部宽度Wo的宽度Wi，并且落在以上讨论的范围内。中间部分50具有连续增加的宽度，并且具有沿展开式刀槽花纹的长度相对于刀槽花纹中心线CL对称的特征。

[0032]凹槽40和凸块42还可以是球环带(图7A)、球截体(图7B)、半球体(图7C)、球锥(图7D)、椭圆体(图7E)、截锥体(图7F)、柱体、或任意多个三维多边形构型比如三角形、矩形、八角形、和五边形(参见图7G、7H)。交替的凹槽40和凸块42可以是彼此间隔或者可以是直接彼此邻接的。相邻的三维凹槽和凸块在2003年11月20日提交的美国专利申请10/717,780中公开并进行了很详细的描述，而另一种间隔的交替凹槽和凸块的形式在2005年5月19日提交的美国专利申请11/133008中公开并进行了描述；这两个申请的全部内容引入此处以作为参考。

[0033]当径向外刀槽部16的三维外形由交替的凹槽40和凸块42形成时，刀槽花纹14可以有或者可以没有具有相似凹槽40和凸块42的中间部分34。中间部分34可以由光滑的刀片壁形成，或者刀槽花纹14可以不具有任何中间部分34。如果刀槽花纹14没有中间部分34，从模制的胎面中移除刀片26、44则会更具有挑战性；这样，中间部分34的缺乏更可能造成具有相对于刀槽花纹14全部深度Dt而言的小径向内部18的刀槽花纹14。

[0034]此外，如图1中例示的刀槽花纹14具有大于防滑胎面深度D的深度Dt。刀槽花纹的深度Dt优选在防滑胎面深度D的80-120％范围内。当刀槽花纹的深度Dt等于或大于防滑胎面深度D时，由展开式刀槽花纹14形成的沟槽的存在在轮胎胎面的整个有效寿命期间得到了保证。

[0035]虽然没有示出，径向外刀槽部16可以在其中具有多个三维构型，其中，将辅三维花纹叠置于主三维花纹之上。在这种刀槽花纹中，三维凹槽40和凸块42，例如那些例示于图6-7h中的，可以作为辅三维花纹，并且形成于具有例如那些例示于图1-5B中的主正弦或锯齿形构型的刀槽花纹中。

Claims (10)

1.一种轮胎，所述轮胎具有胎面，所述胎面具有至少一个周向延伸或横向延伸的主沟，所述至少一个主沟的最大径向深度确定了防滑胎面深度，所述至少一个主沟部分地形成至少一个胎面元件，在所述至少一个胎面元件中具有刀槽花纹，其中所述刀槽花纹具有一个径向外部和一个径向内部，轮胎胎面的特征在于这样一个部分，具有三维构型和宽度Wo的径向外刀槽部，和具有宽度Wi的径向内刀槽部，宽度Wi大于径向外刀槽部的宽度Wo。

2.根据权利要求1的轮胎，所述轮胎的特征在于，径向外刀槽部为刀槽花纹深度的径向外侧20-60％。

3.根据权利要求1的轮胎，所述轮胎的特征在于，径向内刀槽部为刀槽花纹深度的径向内侧50-10％。

4.根据权利要求1的轮胎，所述轮胎的特征在于，径向内刀槽部具有宽度Wi，宽度Wi至少为径向外刀槽部宽度Wo的2.5倍。

5.根据权利要求1的轮胎，所述轮胎的特征在于，径向外刀槽部具有处于0.3-1.0mm范围内的宽度，并且径向内刀槽部具有处于约1.0-10.0mm范围内的宽度。

6.根据权利要求1的轮胎，所述轮胎的特征在于，刀槽花纹具有一个在径向外部和径向内部之间的中间部分，其刀槽宽度从径向外部的恒定宽度Wo逐渐增加到径向内部的较大宽度Wi。

7.根据权利要求1的轮胎，所述轮胎的特征在于，具有三维构型的径向外部为锯齿或正弦构型，或者包括一系列的凸块和凹槽。

8.根据权利要求7的轮胎，所述轮胎的特征在于，所述的系列凸块和凹槽可以是这些形状：球截体、椭球截体、或至少三面的多面体。

9.根据权利要求1的轮胎，所述轮胎的特征在于，刀槽花纹的径向内部具有大致为直纹的构型或非直纹构型。

10.根据权利要求1的轮胎，所述轮胎的特征在于，刀槽花纹的径向内部具有一个由比刀槽花纹径向外部节距宽度更小的节距宽度来限定的三维构型。

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