专利名称：充气轮胎的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种充气轮胎，其中连接条(tie bar)带有刀槽花纹以从磨损中期开始提高雪上性能和湿地性能并同时确保抗不均匀磨损性。
背景技术：
在例如全天候轮胎和雪地轮胎中，采用一个块状花纹，其中胎面部分被胎面沟槽分成多个块，所述胎面沟槽包括在轮胎的圆周方向延伸的圆周主沟槽以及与所述圆周主沟槽横交的侧向沟槽，这是因为要考虑雪上性能和湿地性能。此时，如果胎面沟槽深并且宽，则可以可靠地保证诸如雪上性能等的性能。在另一方面，块的刚度下降，易于产生如胎踵和胎趾磨损的不均匀磨损。
日本专利申请公开号为H11-278016提出，为侧向沟槽设置连接条，连接条从侧向沟槽的底表面凸出，在轮胎的圆周方向上彼此邻近的块通过连接条互相连接，所述连接条在侧向沟槽方向上形成有刀槽花纹。根据此提法，由于块在其圆周方向上的刚度通过所述连接条得到提高，则可以抑制所述的不均匀磨损。从磨损的中期阶段，刀槽花纹从轮胎表面暴露，显现边缘效应。从而，具有由所述连接条而导致的雪上性能和湿地性能的下降的问题能得以补偿的优点。
然而，在一个一般的刀槽花纹中，虽然壁表面彼此支撑抵抗轮胎圆周方向上的力并且因此能够高度地确保块刚度，然而壁表面不能彼此支撑抵抗侧向力，因此在刀槽花纹的底部会产生大的扭曲。如果此扭曲反复地产生，则容易在刀槽花纹的底部产生破裂，从而具有块破裂的趋势。
发明内容
基于此，本发明的一个目的是提供一种充气轮胎，其中连接条具有三维刀槽花纹，在三维刀槽花纹中，刀槽花纹壁表面重复有三维的凹陷与突起，可以具有优良的抗不均匀磨损性，从磨损的中期阶段能够高度地确保雪上性能和湿地性能，可以防止从刀槽花纹底部产生破裂。
为实现此目的，本申请权利要求1中的发明提供一种充气轮胎，包括胎面部分、以及多个由在轮胎圆周方向上延伸的圆周主沟槽划分开的肋状槽脊部分，其中至少一个肋状槽脊部分由横切所述肋状槽脊部分的侧向沟槽划分成多个设置在圆周方向上的块，其中侧向沟槽包括一个连接条，该连接条从侧向沟槽的底部表面凸出并将圆周地临近的块彼此连接起来，所述连接条形成有一个刀槽花纹，该刀槽花纹在所述连接条的外表面开口并包括一个以之字形在侧向沟槽的沟槽中心线的方向上延伸的之字部，并且所述刀槽花纹包括一个三维刀槽花纹，其壁表面重复有三维的凹陷与突起。
根据本发明，连接条的外表面形成有三维的刀槽花纹，其中刀槽花纹壁表面重复有三维的凹陷与突起。在所述三维刀槽花纹中，由于相对的刀槽花纹壁表面在突起与凹陷处彼此咬合以彼此支撑，因而高阻力不仅能抵抗圆周方向上的力也抵抗侧向力。因此，有可能在高度地保证抗不均匀磨损性以及从中期磨损阶段的雪上性能与湿地性能的同时，抑制刀槽花纹底部处破裂的产生。
图1是一展开视图，示出本发明充气轮胎胎面花纹的一种实施方式；图2是设在侧向沟槽底部表面处的连接条沿侧向沟槽中心线的剖视图；
图3是连接条和刀槽花纹的示意性立体图；图4(A)和4(B)是一俯视图和一正视图，分别示出三维刀槽花纹的一个例子；图5(A)和5(B)是一俯视图和一正视图，分别示出三维刀槽花纹的另一个例子；图6(A)和6(B)是一俯视图和一正视图，分别示出三维刀槽花纹的另一个例子；图7是一个立体图，示出一刀槽花纹壁表面；以及图8(A)和8(B)是示出三维刀槽花纹的另一个例子的正视图。
具体实施例方式
将与图示的例子一起解释本发明的一个具体实施方式
。图1是一展开视图，示出当本发明的充气轮胎是重载轮胎时的胎面花纹。在图1所示的充气轮胎1中，胎面部分2带有在轮胎圆周方向上延伸的圆周主沟槽3，使得肋状槽脊部分4形成于圆周主沟槽3和3之间，同时形成于圆周主沟槽3和胎面边缘(Te)之间。至少一个肋状槽脊部分4带有侧向沟槽5，侧向沟槽5横切肋状槽脊部分4，籍此将肋状槽脊部分4形成为包括了位于圆周方向上的块6的块阵列7。
在此例子中，圆周主沟槽3包括五个沟槽，即一个延伸于轮胎赤道圆上的中央圆周主沟槽3i，位于所述圆周主沟槽3i的相对的两外侧的中部圆周主沟槽3m，以及位于所述圆周主沟槽3i的相对的两更外侧的外圆周主沟槽3o。这样，胎面部分2被划分为六个肋状槽脊部分4，即圆周主沟槽3i、3m之间的内肋状槽脊部分4i，圆周主沟槽3m、3o之间的中肋状槽脊部分4m，以及圆周主沟槽3o和胎面边缘(Te)之间的外肋状槽脊部分4o。肋状槽脊部分4i、4m、4o通过侧向沟槽5i、5m、5o而形成为包括块6i的内块阵列7i、包括块6m的中块阵列7m、以及包括块6o的外块阵列7o。
圆周主沟槽3是在轮胎圆周方向上以直线形或之字形连续延伸的沟槽，并且其沟槽宽度(Wg)为3.0mm或更大，优选为5.0mm或更大。根据在雪路或土路上的抓地性能，沟槽深度(Dg)(图2中示出)优选地设置为9mm或更大，更优选地为15mm或更大。在此例子中，中部和外圆周主沟槽3m和3o的沟槽深度(Dgm)和(Dgo)设置为略深，为17mm，具有高地面压力的中央圆周主沟槽3i的沟槽深度(Dgi)设置为略浅，为12mm。“沟槽宽度”是指在胎面表面上沿以直角横交于沟槽中心线的方向测量的宽度。“沟槽深度”是指从虚设的胎面表面沿以直角横交于虚设胎面表面的方向测量的沟槽深度。
侧向沟槽5的沟槽深度(Wy)为2.0mm或更宽，并相对于轮胎的轴向倾斜30度或少一些，籍此确保牵引性能。侧向沟槽5的最大沟槽深度(Dy)为与侧向沟槽5横交的圆周主沟槽3的沟槽深度(Dg)的0.7至1.0倍(此例子中为1.0倍)。
中和外阵列7m和7e对侧偏力具有很大的影响，并必须具有高的块刚度。在此例子中，中和外块阵列7m和7o的侧向沟槽5m和5o被形成有连接条9m和9o(合称连接条9)。
如图3中所示意性地示出的，连接条9是肋状杆，其从形成侧向沟槽5最大深度的侧向沟槽底部表面(Sy)隆起，并且连接条9将圆周邻近的块彼此连接，籍此提高块刚度。侧向沟槽2的长度(Ly)与连接条沿着侧向沟槽5的长度(Lt)之比Lt/Ly优选地在0.3-1.0的范围内。从胎面表面至连接条9外表面(St)的连接条深度(Dt)与和侧向沟槽5横交的圆周主沟槽3的沟槽深度(Dg)之比Dt/Dg优选地在0.18至0.80的范围内。当横交于侧向沟槽5的左和右圆周主沟槽3具有不同的沟槽深度(Dg)时，采用圆周主沟槽3的沟槽深度(Dg)中较深的一个。
如果比值Lt/Ly小于0.3并且比值Dt/Dg大于0.8，块刚度的增强效应是不足的，例如胎踵和胎趾磨损之类的不均匀磨损不能充分地得以抑制。如果比值Lt/Ly大于1.0并且比值Dt/Dg小于0.18，侧向沟槽5的沟槽容量变得过小，不能充分地展示牵引性能。
连接条9形成有刀槽花纹11，刀槽花纹11在外表面St处开口，其开口边缘形状12具有在侧向沟槽5的沟槽中心线的方向上以之字形延伸的之字部13。在此例子中，开口边缘形状12包括之字部13，以及在沟槽中心线方向上从之字部13相对的边缘延伸的直线部分14。直线部分14可以仅设置在之字部13的一端，并且开口边缘形状12可以仅包括之字部13。此例子的刀槽花纹11是所谓开放型，其两端在连接条9的相对侧处开放，但也可以是其中仅有一端开放的一侧开放型，或者是其中两端封闭于连接条的封闭型。
之字部13的曲折形状可以是如本例子中的V形折线，或可以包括弯曲的弧线，或者包括正弦曲线的波浪线。为了高度确保设置在用于形成所述刀槽花纹的模具上的刀刃的块刚度和弯曲刚度，此例子中的折线是优选的。优选地，之字部13的曲折幅度W(图4中示出)在1.5-4.5mm的范围内，在中心线方向F上的曲折节距Y是曲折幅度W的2-6倍。
作为刀槽花纹11，采用一个三维刀槽花纹20，其中刀槽花纹壁表面11S重复有三维的凹陷和突起。
如图4(A)和图4(B)所示，可以适当地使用三维刀槽花纹20A，其中之字部13随着横截面从刀槽花纹上端11U朝刀槽花纹底部11B移动而在曲折中心线的方向F上反复地朝着一侧和另一侧变位。
不过，如5(A)和图5(B)所示，也可以使用三维刀槽花纹20B，其中之字部13随着横截面从刀槽花纹上端11U朝刀槽花纹底部11B移动而在不同于曲折中心线方向F的方向(如垂直于方向F的方向)上反复朝一侧和另一侧变位。如图6(A)和6(B)中所示，还可以使用三维刀槽花纹20C，其中曲折的各段的长度随着横截面从刀槽花纹上端11U朝刀槽花纹底部11B移动而重复地改变。图4至6是刀槽花纹11的抽象了的俯视图和正视图，并且附图中的标记P1和P2示出之字部13的峰和谷的边缘线。
在图4(A)和4(B)所示的三维刀槽花纹20A中，之字部13包括随着横截面从刀槽花纹上端11U朝刀槽花纹底部11B移动而朝中心线F的一侧移位的曲折变位部分30a以及朝中心线F的另一侧移位的曲折变位部分30b。此时，之字部13的曲折形状在任何深度处是相同的。
更具体的，如图4(B)中所示，峰和谷的边缘线P1、P2随着从外表面St的深度增大而在中心线方向F上朝一侧(在该图中朝左)变位。然后，边缘线P1、P2在第一变位位置Q1处改变方向并在中心线方向F上朝另一侧(在图中朝右)变位直到第二变位位置Q2。其时，边缘线P1、P2从刀槽花纹上端11U延伸至刀槽花纹底部11B时彼此平行。在此例子中，在中心线方向F上朝一侧和另一测的变位依次重复。
根据具有此结构的所述三维刀槽花纹20A，如图7中所示，刀槽花纹壁结构11S形成为一立体弯曲表面，其中多个平行四边形表面S合并，凹陷部分和突起部分三维地重复。因此，相对的刀槽花纹壁表面11S能以一定的方式彼此支撑，在此方式中凹陷部分和突起部分彼此咬合，不仅能具有对圆周方向的力的高的抵抗力，而且能够具有对侧向力的高的抵抗力。这样，可以有效地抑制连接条的运动，特别是在侧向方向的运动。结果，可以使在刀槽花纹底部处产生的扭曲最小化。
为了防止产生破裂，优选地，刀槽花纹11从胎面表面的刀槽花纹深度(Ds)(示于图2)小于与侧向沟槽5横交的圆周主沟槽3的沟槽深度(Dg)。当与侧向沟槽5横交的左和右圆周主沟槽3具有不同的沟槽深度(Dg)时，采用圆周主沟槽3的沟槽深度(Dg)中较深的一个。
连接条9在磨损的中间阶段暴露于胎面表面，但是同时刀槽花纹11也暴露，展现边缘效应。结果，可以从中期磨损阶段至末期磨损阶段很好地维持雪上性能和湿地性能。为此目的，优选地，刀槽花纹11从胎面表面的刀槽花纹深度(Ds)为沟槽深度(Dg)的36％或更大，更优选地为45％或更大。
在三维刀槽花纹20A中，在中心线方向F的变位量La(图4中所示)为0.5mm至3.0mm。如果该量小于0.5mm，则相对刀槽花纹壁表面11S之间的凹陷部分和突起部分的咬合是不足的并且块的运动抑制效应变得不足。如果该量超过3mm，则当刀刃被从轮胎拉出时所产生的阻力变大，并且生产率下降。因此，更优选地，变位量La在0.5至2.0mm的范围内。提供至少一个，优选地两个至三个变位位置Q。各曲折变位部分30a、30b的高度(h)，即从刀槽花纹上端11U变位部分Q1的高度(h1)、和变位折叠后部Q1、Q2之间的高度(h2)、以及从变位部分Q2至刀槽花纹底部11B的高度(h3)，优选地为所述变位量La的1.0至3.0倍。
在此例子中，曲折变位部分30a、30b的变位量La彼此相等，并且曲折变位部分30a、30b的高度彼此相等。
然而，如图8(A)和8(B)中所示，优选地最下部之字部30i的变位量(La2)小于最上部之字部30j的变位量(La1)，因为刀刃的拔出阻力减小同时维持三维刀槽花纹的优点。这是因为随着曲折变位部分30更靠近刀槽花纹底部11B，连接条9的运动抑制效应越弱，而对刀刃的拔出阻力的影响则变强。在图8(A)中，曲折变位部分30i、30j的高度彼此相等，并且在最下部曲折变位部分30i和最上部曲折变位部分30i之间相对于各边缘线P1、P2的深度方向线的倾斜角θ(即变位之比)是不同的。在图8(B)中，倾斜角θ彼此相等，并且最下部曲折变位部分30i和最上部曲折变位部分30j之间的高度不同。当在最下部曲折变位部分30i和最上部曲折变位部分30j之间存在曲折变位部分30m时，曲折变位部分30m的变位量(La)等于或大于变位量(La2)并等于或小于变位量(La1)。
接下来，在图5中示出的三维刀槽花纹20B的例子中，类似于三维刀槽花纹20A，之字部13的曲折形状在任何深度都是相同的。然而此例子的特征在于，之字部13在不同于中心线方向F的方向上(垂直于方向F的方向)，以变位量La从刀槽花纹上端11U向刀槽花纹底部11B交替且反复地朝着一侧和另一侧变位。类似于三维刀槽花纹20A，根据三维刀槽花纹20B，刀槽花纹壁表面11S也形成为一个具有三维凹陷部分和突起部分的立体弯曲表面。因此，尤其可以抑制块在侧向上的运动。之字变位部分30的变位量(La)和高度(h)与三维刀槽花纹20A的那些量相同，类似于三维刀槽花纹20A，优选地最下部之字变位部分30的变位量La小于最上部之字变位部分30的变位量(La)。
接下来，图6(A)和6(B)中示出的三维刀槽花纹20C的特征在于，之字部的曲折形状在深度方向变化。同样地，根据三维刀槽花纹20C，刀槽花纹壁表面11S也形成为一个具有三维凹陷部分和突起部分的立体弯曲表面。然而，与其它三维刀槽花纹20A和20B相比，由于凹陷部分和突起部分之间的变化小，缺点在于块的抑制运动效应差。
接下来，在此例子中，在侧向沟槽5i中形成一个低连接条15(在图2中示出)。然而，连接条15的连接条深度(Dt)大致等于中部圆周主沟槽3i的沟槽深度(Dg)，并相当于圆周主沟槽3m、3o的沟槽深度(Dg)的65％至80％。这样，在磨损的末期，连接条也不会暴露于胎面表面，因此连接条15不带有刀槽花纹11。
虽然已经详细地描述了本发明的特别优选的具体实施方式
，本发明并不限于所举例说明的例子，并且本发明进行各种改变。例如，本发明能够适用于其它类别的轮胎例如客车轮胎，双轮车辆轮胎或夏季轮胎而非冬季轮胎。
例子基于图1中示出的胎面花纹，以如下重载子午线轮胎(轮胎尺寸11R22.5-14PR)作为样品其各具有一带有表1中所示规格刀槽花纹的连接条。测试新的样品轮胎和50％磨损轮胎的刀槽花纹底部内的裂纹生成状态和湿地性能。
(1)湿地性能样品轮胎被安装到一个2-D.4测试车辆(具有防抱死刹车系统)的所有车轮，在轮辋(7.50×22.5)和内压(850kPa)的条件下。在施加恒定的负载(10吨)的状态下，让车辆在湿路上行驶，测量从60km/h突然刹车后至完全停止所需要的制动距离。表中指标反映的是所测值的倒数，比较例1设定为100。对新轮胎和磨损50％的轮胎进行该测试。值越大，结果越优良。
(2)裂纹生成状态样品轮胎安装在2-2-D卡车的所有车轮上，让卡车在普通路面上运行150,000km，然后检查刀槽花纹底部是否存在裂纹。当产生裂纹时，得出裂纹的平均长度。
表1
如表1中所示，根据本发明例子的轮胎，可以确定在轮胎磨损50％时具有良好的湿地性能，同时可以有效地抑制在刀槽花纹底部中产生裂纹。
权利要求
1.一种充气轮胎，包括胎面部分、以及由在轮胎圆周方向上延伸的圆周主沟槽分开的多个肋状槽脊部分，其中至少一个肋状槽脊部分由横切所述肋状槽脊部分的侧向沟槽分成多个在圆周方向上排列的块，其中所述侧向沟槽包括一个连接条，该连接条从侧向沟槽的底部表面凸出并将圆周地临近的块彼此连接起来，所述连接条形成有一个刀槽花纹，该刀槽花纹在所述连接条的外表面开口并包括一个以之字形在侧向沟槽的沟槽中心线的方向上延伸的之字部，并且所述刀槽花纹包括一个三维刀槽花纹，该三维刀槽花纹的壁表面重复有三维的凹陷与突起。
2.如权利要求1所述的充气轮胎，其中所述三维刀槽花纹的之字部在平行于连接条外表面的任何横截面形状相同，并且随着横截面从刀槽花纹的上端向底部移动，所述之字部在曲折中心线的方向反复地朝一侧和另一侧变位。
3.如权利要求1所述的充气轮胎，其中所述三维刀槽花纹的之字部在平行于所述连接条外表面的任何横截面形状相同，并且随着横截面从刀槽花纹的上端向底部移动，所述之字部在一个不同于曲折中心线方向的方向反复地朝一侧和另一侧变位。
4.如权利要求1所述的充气轮胎，其中三维刀槽花纹之各曲折段的长度随着横截面从刀槽花纹的上端向底部移动而变化。
5.如权利要求1至4中任一项所述的充气轮胎，其中之字部之曲折形状的幅度(W)为1.5mm至4.5mm，之字部在所述中心线的曲折节距(Y)是所述幅度(W)的2-6倍。
6.如权利要求1至5中任一项所述的充气轮胎，其中所述三维刀槽花纹在所述连接条的两端处开放，且刀槽花纹从胎面表面算起的深度(Ds)小于圆周主沟槽的沟槽深度(Dg)。
7.如权利要求2所述的充气轮胎，其中刀槽花纹的壁表面由多个平行四边形表面形成。
8.如权利要求2至7中任一项所述的充气轮胎，其中所述之字部在所述曲折中心线的方向朝一侧和另一侧变位一个变位量(La)，最下侧的变位量(La2)小于最上侧的变位量(La1)。
全文摘要
一种充气轮胎，包括侧向沟槽(5)中的连接条(9)，所述侧向沟槽置于块阵列(7)中。所述连接条在穿过所述侧向沟槽(5)的圆周方向连接邻近的块(6)。连接条(9)形成有一个具有之字部(13)的刀槽花纹(11)。之字部(13)以曲折的方式在侧向沟槽(5)的沟槽中心线方向延伸。刀槽花纹(11)包括三维刀槽花纹(20)，在所述三维刀槽花纹(20)中，刀槽花纹壁表面(11S)重复有三维的凹陷与突起。
文档编号B60C11/13GK1672965SQ20051005379
公开日2005年9月28日 申请日期2005年3月11日 优先权日2004年3月25日
发明者新村恭司, 杉原秀明 申请人:住友橡胶工业株式会社