專(zhuān)利名稱：充氣輪胎及這種輪胎的模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及充氣輪胎。更具體來(lái)講，本發(fā)明涉及輪胎胎面的改進(jìn)。
背景技術(shù)：
在冰雪路面上，長(zhǎng)期以來(lái)一直使用鑲釘輪胎。近年來(lái)，無(wú)釘防滑輪胎是主流。對(duì)于無(wú)釘防滑輪胎，重要的是在冰雪路面上的制動(dòng)性能。為了提高制動(dòng)性能，市場(chǎng)上出現(xiàn)了胎面中混合有玻璃纖維的輪胎。玻璃纖維具有比冰更高的硬度。胎面中混合有玻璃纖維的輪胎中的玻璃纖維抓著冰雪路面。通過(guò)這種抓著可提高輪胎的制動(dòng)性能。
在輪胎的硫化中，胎面緊貼模具的空腔表面。通過(guò)這種緊貼，在胎面上形成表層。表層的表面是鏡面狀的。表層的表面上不暴露出短纖維。輪胎使用時(shí)，在較早階段表層被磨損。通過(guò)這種磨損，玻璃纖維在胎面的表面上暴露。通過(guò)這種暴露，便可發(fā)揮制動(dòng)性能。
為了提高在表層殘存階段的制動(dòng)性能，已提出了多種建議。例如，日本特開(kāi)平9-323511號(hào)公報(bào)公開(kāi)了在其胎面上具有深而小的刀槽花紋(即細(xì)溝)的輪胎。所述輪胎是采用腔面上具有細(xì)微脊突的模具形成的。細(xì)溝具有由脊突反轉(zhuǎn)的形狀。
在輪胎的成型中，將預(yù)成型的胎坯放入模具中，給所述胎坯加壓加熱。通過(guò)加熱，橡膠發(fā)生交聯(lián)。當(dāng)重復(fù)使用該模具時(shí)，橡膠或橡膠組合物中的化學(xué)品黏著在腔面上并發(fā)生堆積。堆積物的量逐漸增多。當(dāng)堆積物增多時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致脫模不良、輪胎外觀不良、氣孔等。必需清除堆積物。
為清除堆積物，通常采用噴砂處理。通過(guò)噴砂處理來(lái)研磨模具表面。當(dāng)研磨量較小時(shí)，對(duì)于普通模具來(lái)講研磨不是大問(wèn)題。然而，在帶有細(xì)微脊突的模具中，反復(fù)的研磨會(huì)逐漸磨損脊突。特別是，如果脊突的斷面是例如半圓形、三角形、梯形等逐步變細(xì)的形狀，噴砂處理就會(huì)使脊突大幅度變形。如果采用脊突形狀不合適的模具，就會(huì)得到細(xì)溝形狀不合適的輪胎。這種輪胎在開(kāi)始使用時(shí)的制動(dòng)性能不足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供可以長(zhǎng)期成型具有良好細(xì)溝的輪胎的模具。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供在開(kāi)始使用時(shí)具有優(yōu)良制動(dòng)性能的充氣輪胎。
本發(fā)明的充氣輪胎具有胎面部分。在所述胎面的表面上形成了大量細(xì)溝，所述細(xì)溝的寬度大于等于0.1mm且小于等于2.0mm，深度大于等于0.1mm且小于等于1.0mm。所述細(xì)溝的斷面形狀近似矩形。
細(xì)溝底面的角的曲率半徑優(yōu)選小于等于0.2mm。胎面部分優(yōu)選由分散有短纖維的橡膠組合物交聯(lián)而成。胎面部分優(yōu)選具有縱溝、橫溝以及由該縱溝和橫溝分割成的大量的塊。在所述塊的表面形成有細(xì)溝。
本發(fā)明的輪胎所用的模具帶有緊貼輪胎胎面部分的腔面。該腔面上形成有大量的脊突，所述脊突的寬度大于等于0.1mm且小于等于2.0mm，高度大于等于0.1mm且小于等于1.0mm。該脊突的斷面形狀近似矩形。脊突頂面的角的曲率半徑優(yōu)選小于等于0.2mm。
對(duì)于本發(fā)明的模具，當(dāng)重復(fù)使用該模具時(shí)，脊突可維持合適的形狀。采用所述模具所得的輪胎在開(kāi)始使用時(shí)具有優(yōu)良的制動(dòng)性能。


圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中的充氣輪胎的剖面圖，圖2是圖1中輪胎胎面部分的一個(gè)部分的放大圖，圖3是圖1中輪胎胎面部分的一個(gè)部分的剖面圖，圖4是圖1中輪胎硫化步驟所用模具的一部分的剖面圖，圖5(a)是比較例1中的模具的一部分的剖面圖，
圖5(b)是比較例2中的模具的一部分的剖面圖，和圖5(c)是比較例3中的模具的一部分的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
以下將參照附圖，以優(yōu)選實(shí)施方式為基礎(chǔ)，詳細(xì)描述本發(fā)明。
在圖1中，上下方向?yàn)槌錃廨喬?的徑向，左右方向?yàn)樵撦喬?的軸向。所述輪胎2包括胎面部分4、左右胎側(cè)部分6和左右胎圈部分8。在輪胎2中，未顯示的胎體位于左側(cè)胎圈部分8和右側(cè)胎圈部分8之間。
圖2是圖1中輪胎2的胎面部分4的一部分的放大展開(kāi)圖。在該圖2中，上下方向?yàn)檩喬?的圓周方向，左右方向?yàn)檩喬?的軸向。圖2中所示的中心線CL表示輪胎2的赤道面。輪胎2為無(wú)釘防滑輪胎。
該胎面部分4的表面上具有第一縱溝10、第二縱溝12、副縱溝14、第一橫溝16、第二橫溝18及第三橫溝20。第一縱溝10和第二縱溝12在整個(gè)圓周方向延伸。第一橫溝16使胎面末端Ea與第一縱溝10相連。第二橫溝18使第一縱溝10與第二縱溝12相連。第三橫溝20使右側(cè)第二縱溝12(見(jiàn)圖1)與左側(cè)第二縱溝12相連。副縱溝14位于兩條第二橫溝18之間。
所述胎面部分4具有第一塊24、第二塊26、第三塊28和第四塊30。各個(gè)塊24、26、28和30的輪廓基本上為方形。也可以配置具有其他輪廓形狀的塊。第一塊24位于第一縱溝10的外側(cè)位置。該第一塊24由第一縱溝10和兩條第一橫溝16分割而成。第二塊26位于第一縱溝10與副縱溝14之間的位置。該第二塊26由第一縱溝10、副縱溝14以及兩條第二橫溝18分割而成。第三塊28位于副縱溝14與第二縱溝12之間的位置。該第三塊28由副縱溝14、第二縱溝12以及兩條第二橫溝18分割而成。第四塊30跨越赤道面CL。第四塊30位于右側(cè)第二縱溝12與左側(cè)第二縱溝12之間的位置。該第四塊30由兩條第二縱溝12和兩條第三橫溝20分割而成。
每個(gè)塊24、26、28和30都帶有刀槽花紋S。刀槽花紋S為鋸齒形。該刀槽花紋S通過(guò)模具的刀片形成。通過(guò)刀槽花紋S的邊緣效應(yīng)和排水作用，可以提高輪胎2的制動(dòng)性能。
每個(gè)塊24、26、28和30都帶有大量的細(xì)溝G。設(shè)想胎面部分4的表面具有波狀曲線時(shí)，在波狀曲線中沿著塊24、26、28和30包含的部分形成細(xì)溝G。換句話說(shuō)，所述細(xì)溝G是波狀曲線的一部分。從圖2中可清楚地看到，波狀曲線沿軸向伸展。波狀曲線是從胎面部分4的末端Ea到末端Eb。設(shè)想在圓周方向上重復(fù)出現(xiàn)大量的波狀曲線。典型的波狀曲線為正弦曲線。所述細(xì)溝G可以是其他形狀。
細(xì)溝G帶有邊緣。因此，通過(guò)所述細(xì)溝G可以提高路面與輪胎2的摩擦系數(shù)。細(xì)溝G還具有排水作用。而且，在輪胎2的硫化中，細(xì)溝G還有助于排氣。
塊24、26、28和30中含有交聯(lián)橡膠。優(yōu)選在塊24、26、28和30中使用的橡膠組合物中混入短纖維。將短纖維分散至塊24、26、28和30中。短纖維可抓著冰雪路面。短纖維有助于輪胎2的制動(dòng)性能。塊24、26、28和30的表面緊貼模具的腔面，從而形成表層。所述表層幾乎不含短纖維。在輪胎2的全新階段，塊24、26、28和30的表面不露出短纖維。在該輪胎2開(kāi)始使用時(shí)，主要由刀槽花紋S和細(xì)溝G對(duì)制動(dòng)性能作出貢獻(xiàn)。隨著輪胎2的使用，塊24、26、28和30的表面逐漸被磨損。經(jīng)過(guò)磨損，細(xì)溝G逐漸變淺，短纖維漸漸暴露出來(lái)。隨著磨損的進(jìn)展，短纖維代替細(xì)溝G而對(duì)制動(dòng)性能作出貢獻(xiàn)。從開(kāi)始使用到其后較長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)，輪胎2展現(xiàn)出優(yōu)良的制動(dòng)性能。
所混入的短纖維可以是無(wú)機(jī)纖維或有機(jī)纖維。無(wú)機(jī)纖維的具體例子包括玻璃纖維和碳纖維。有機(jī)纖維的具體例子包括尼龍纖維、聚酯纖維和聚乙烯纖維?？梢酝瑫r(shí)采用多種纖維。從制動(dòng)性能的角度來(lái)看，優(yōu)選玻璃纖維?？梢酝瑫r(shí)采用玻璃纖維和其他纖維。短纖維的直徑優(yōu)選大于等于1μm且小于等于100μm。短纖維的長(zhǎng)度優(yōu)選大于等于0.1mm且小于等于5.0mm。相對(duì)于100重量份的基材橡膠，短纖維的量?jī)?yōu)選大于等于1重量份且小于等于50重量份。
圖3是圖1中輪胎2的胎面部分4的一部分的剖面圖。圖3中顯示了刀槽花紋S和細(xì)溝G。從圖3中大圓環(huán)顯示的放大圖可清楚地看到，細(xì)溝G的斷面形狀近似矩形。細(xì)溝G具有第一角G1、第二角G2、第三角G3和第四角G4。細(xì)溝底面的角G2和角G3呈圓形。在圖3中，箭頭Ra表示的是第二角G2的曲率半徑，箭頭Rb表示的是第三角G3的曲率半徑。
圖3中雙向箭頭W1表示的是細(xì)溝G的寬度。寬度W1優(yōu)選大于等于0.1mm且小于等于2.0mm。寬度W1大于等于0.1mm的細(xì)溝G具有優(yōu)良的排水作用。從這個(gè)角度來(lái)看，寬度W1更優(yōu)選大于等于0.3mm。通過(guò)將寬度W1設(shè)定為小于等于2.0mm，可以得到充足的接地面積。通過(guò)這種充分的接地面積可以得到優(yōu)良的制動(dòng)性能。從這個(gè)角度來(lái)看，寬度W1更優(yōu)選小于等于0.6mm。
圖3中雙向箭頭D表示的是細(xì)溝G的深度。深度D優(yōu)選大于等于0.1mm且小于等于1.0mm。深度D大于等于0.1mm的細(xì)溝G具有優(yōu)良的排水作用。從這個(gè)角度來(lái)看，深度更優(yōu)選大于等于0.4mm，特別優(yōu)選大于等于0.5mm。通過(guò)將深度D設(shè)定為小于等于1.0mm，可以得到充分的塊剛性。通過(guò)大的剛性可以抑制塊24、26、28和30的變形，并得到充足的排水作用。從這個(gè)角度來(lái)看，深度D更優(yōu)選小于等于0.6mm。
細(xì)溝G的間距優(yōu)選大于等于0.5mm且小于等于5.0mm。通過(guò)將間距設(shè)定為大于等于0.5mm，可以得到充分的塊剛性。通過(guò)大的剛性可以抑制塊24、26、28和30的變形，并得到充分的排水作用。從這個(gè)角度來(lái)看，間距更優(yōu)選大于等于1.0mm。通過(guò)將所述間距設(shè)定為小于等于5.0mm，可以得到充分的制動(dòng)性能。從這個(gè)角度來(lái)看，間距更優(yōu)選小于等于4.5mm。沿著垂直于波狀曲線的延伸方向的方向測(cè)量所述間距。在圖2所示的輪胎2上，沿著圓周方向測(cè)量間距。
圖4是圖1中輪胎2的硫化步驟所用的模具32的一部分的剖面圖。在該圖4中顯示了緊貼胎面部分4的腔面34。所述腔面34帶有脊突P。從圖4可以清楚地看到，脊突P的斷面形狀近似矩形。脊突P具有第一角P1、第二角P2、第三角P3和第四角P4?？蓪?duì)原始模具(master)進(jìn)行平頭磨削(flat end mill)而形成該脊突P。這種脊突P與輪胎2的細(xì)溝G相對(duì)應(yīng)。
這種模具32被安裝在硫化機(jī)上。反復(fù)使用這種模具32進(jìn)行輪胎2的硫化成型時(shí)，腔面34上會(huì)產(chǎn)生堆積物。將產(chǎn)生了堆積物的模具32從硫化機(jī)上拆下，并進(jìn)行噴砂處理。通過(guò)噴砂處理來(lái)清除堆積物。這個(gè)處理稱為清潔。清潔后，再將模具32固定在硫化機(jī)上進(jìn)行使用。隨著模具32被重復(fù)使用和清潔，由于噴砂處理的影響，腔面34被研磨。通過(guò)研磨，脊突P逐漸被磨損。如上所述，脊突P的斷面形狀近似矩形。所以，即使脊突P輕微磨損，其斷面仍可保持適當(dāng)?shù)男螤?。即使模?2輕微磨損，該模具仍可生產(chǎn)出細(xì)溝G的形狀良好的輪胎2。與傳統(tǒng)的具有梯形或三角形等斷面形狀的脊突的模具相比，這種模具32有較長(zhǎng)的使用壽命。
從模具32的使用壽命的角度來(lái)看，脊突P的內(nèi)角β1、β2、β3和β4優(yōu)選大于等于80°且小于等于100°，更優(yōu)選大于等于85°且小于等于95°。理想的是，內(nèi)角β1、β2、β3和β4是直角(即90°)。在本申請(qǐng)中，脊突P的斷面形狀被稱為“近似矩形”，這包括內(nèi)角β1、β2、β3和β4與直角略有差別的情況。從圖4清楚地看出，當(dāng)測(cè)量?jī)?nèi)角β1、β2、β3和β4時(shí)，假定各個(gè)角P1、P2、P3和P4不是圓形的。
輪胎2具有模具32的反轉(zhuǎn)形狀。細(xì)溝G(見(jiàn)圖3)的形狀有賴于脊突P的形狀。細(xì)溝G的角度α1對(duì)應(yīng)于脊突P的內(nèi)角β1，角度α2對(duì)應(yīng)于脊突P的內(nèi)角β2，角度α3對(duì)應(yīng)于脊突P的內(nèi)角β3，角度α4對(duì)應(yīng)于脊突P的內(nèi)角β4。角度α1、α2、α3和α4優(yōu)選大于等于80°且小于等于100°，更優(yōu)選大于等于85°且小于等于95°。理想的是，角度α1、α2、α3和α4是直角。在本申請(qǐng)中，細(xì)溝G的斷面形狀被稱為“近似矩形”，這包括角度α1、α2、α3和α4與直角有輕微差別的情況。從圖3清楚地看出，當(dāng)測(cè)量?jī)?nèi)角α1、α2、α3和α4時(shí)，假定每個(gè)角G1、G2、G3和G4不是圓形的。
從圖4清楚地看出，頂面的角P2和P3是圓形的。在圖4中，箭頭Rc表示的是第二角P2的曲率半徑，箭頭Rd表示的是第三角P3的曲率半徑。根據(jù)制造模具32的情況而形成這種圓角。即使脊突P在噴砂處理時(shí)受到磨損，脊突P仍可保持適當(dāng)?shù)男螤?，從這個(gè)角度來(lái)看，曲率半徑Rc和Rd越小越優(yōu)選。具體來(lái)講，曲率半徑Rc和Rd優(yōu)選小于等于0.2mm，更優(yōu)選小于等于0.1mm。理想的是，所述的角為非圓形的。第一角P1和第四角P4可以是圓形的。在這種情況下，第一角P1和第四角P4的曲率半徑優(yōu)選小于等于0.2mm，更優(yōu)選小于等于0.1mm。在本申請(qǐng)中，脊突P的斷面形狀被稱為“近似矩形”，這包括每個(gè)角P1、P2、P3和P4略呈圓形的情況。
如上所述，細(xì)溝G(見(jiàn)圖3)的形狀有賴于凸起的脊突P的形狀。細(xì)溝G的第二角G2對(duì)應(yīng)于脊突P的第二角P2，細(xì)溝G的第三角G3對(duì)應(yīng)于脊突P的第三角P3。細(xì)溝G的第二角G2的曲率半徑Ra和第三角G3的曲率半徑Rb優(yōu)選小于等于0.2mm，更優(yōu)選小于等于0.1mm。理想的是，所述的角為非圓形的。第一角G1和第四角G4可以是圓形的。在這種情況下，第一角G1和第四角G4的曲率半徑優(yōu)選小于等于0.2mm，更優(yōu)選小于等于0.1mm。在本申請(qǐng)中，細(xì)溝G的斷面形狀被稱為“近似矩形”，這包括每個(gè)角G1、G2、G3和G4略呈圓形的情況。
圖4中雙箭頭H表示的是脊突P的高度。所述高度H與圖3所示的深度D基本一致。高度H優(yōu)選大于等于0.1mm且小于等于1.0mm。通過(guò)將高度H設(shè)定為大于等于0.1mm，即使噴砂處理磨損了脊突P，脊突P仍可保持適當(dāng)?shù)男螤睢倪@個(gè)角度來(lái)看，高度H優(yōu)選大于等于0.3mm，更優(yōu)選大于等于0.4mm，特別優(yōu)選大于等于0.5mm。通過(guò)將高度H設(shè)定為小于等于1.0mm，可得到充分的塊剛性。通過(guò)大的剛性，可以抑制塊24、26、28和30的變形，并得到充分的排水作用。從這個(gè)角度來(lái)看，高度H更優(yōu)選小于等于0.6mm。
圖4中雙箭頭W2表示的是脊突P的寬度。所述寬度W2與圖3所示的細(xì)溝G的寬度W1基本一致。寬度W2優(yōu)選大于等于0.1mm且小于等于2.0mm。采用這個(gè)范圍的寬度W2，可以形成具有適當(dāng)寬度W1的細(xì)溝G。寬度W2更優(yōu)選大于等于0.3mm。寬度W2更優(yōu)選小于等于0.6mm。
在帶有多個(gè)縱溝和由這些縱溝分割的多條筋的輪胎上，通過(guò)在胎面部分的表面形成細(xì)溝G可以改善制動(dòng)性能。在這種情況下，細(xì)溝G的斷面形狀還優(yōu)選基本上為矩形。這種細(xì)溝G的寬度大于等于0.1mm且小于等于2.0mm，深度大于等于0.1mm且小于等于1.0mm。
實(shí)施例實(shí)施例1制造斷面形狀為矩形且具有寬度W2為0.4mm、高度H為0.5mm的脊突的模具。該脊突的曲率半徑Rc和Rd為0.1mm。圖1和圖2顯示了采用這種模具得到的輪胎的形狀。
實(shí)施例2采用與實(shí)施例1相同的方式得到模具，不同之處是其脊突的高度設(shè)為0.3mm。
比較例1采用與實(shí)施例1相同的方式得到模具，不同之處是其脊突的高度設(shè)為0.3mm，脊突的斷面形狀為如圖5(a)所示的梯形。
比較例2采用與實(shí)施例1相同的方式得到模具，不同之處是其脊突的高度設(shè)為0.3mm，脊突的斷面為如圖5(b)所示的三角形。
比較例3采用與實(shí)施例1相同的方式得到模具，不同之處是其脊突的高度設(shè)為0.2mm，脊突的斷面為如圖5(c)所示的半圓形。
剩余高度的測(cè)量將模具進(jìn)行噴砂處理30分鐘。然后，測(cè)量該模具的脊突的剩余高度。測(cè)量結(jié)果如下表1所示。
外觀評(píng)價(jià)采用經(jīng)過(guò)上述噴砂處理的模具生產(chǎn)輪胎。目視觀察輪胎胎面部分的表面，并按照以下標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)。
A細(xì)溝的外觀是清晰的。
B細(xì)溝的外觀略顯模糊。
C細(xì)溝的外觀模糊。
評(píng)價(jià)的結(jié)果如下表1所示。
表1評(píng)價(jià)結(jié)果

從表1清楚地看出，由各實(shí)施例的模具制得的輪胎都帶有良好的細(xì)溝。從評(píng)價(jià)的結(jié)果來(lái)看，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是明顯的。
上述說(shuō)明僅僅是闡述性的，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可進(jìn)行多種變化。上述胎面花紋除可用于無(wú)釘防滑輪胎之外，還可用于多種汽車(chē)輪胎。
權(quán)利要求
1.具有胎面部分的充氣輪胎，其中，在所述胎面部分的表面上形成有大量的細(xì)溝，所述細(xì)溝的寬度大于等于0.1mm且小于等于2.0mm，深度大于等于0.1mm且小于等于1.0mm，所述細(xì)溝的斷面形狀近似矩形。
2.如權(quán)利要求1所述的充氣輪胎，其中，所述細(xì)溝的底面的角的曲率半徑小于等于0.2mm。
3.如權(quán)利要求1所述的充氣輪胎，其中，所述胎面部分由分散有短纖維的橡膠組合物交聯(lián)而成。
4.如權(quán)利要求1所述的充氣輪胎，其中，所述胎面部分帶有縱溝、橫溝和由所述縱溝和橫溝分割而成的大量的塊，所述塊的表面上形成有所述細(xì)溝。
5.用于輪胎的模具，其中，與輪胎的胎面部分緊貼的腔面上形成有大量的脊突，所述脊突的寬度大于等于0.1mm且小于等于2.0mm，高度大于等于0.1mm且小于等于1.0mm，所述脊突的斷面形狀近似矩形。
6.如權(quán)利要求5所述的模具，其中，所述脊突的頂面的角的曲率半徑小于等于0.2mm。
全文摘要
模具(32)的腔面(34)帶有脊突P。脊突P的斷面形狀近似矩形。脊突P具有第一角P1、第二角P2、第三角P3和第四角P4。脊突P的高度H大于等于0.1mm且小于等于1.0mm。脊突P的寬度W2大于等于0.1mm且小于等于2.0mm。第二角P2的曲率半徑Rc和第三角P3的曲率半徑Rd小于等于0.2mm。脊突P的內(nèi)角β1、β2、β3和β4大于等于80°且小于等于100°。由模具32得到的輪胎具有細(xì)溝，該細(xì)溝具有脊突P的反轉(zhuǎn)形狀。
文檔編號(hào)B60C11/117GK1891502SQ20061010174
公開(kāi)日2007年1月10日 申請(qǐng)日期2006年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月8日
發(fā)明者坪野史寬, 佐川敬道 申請(qǐng)人:住友橡膠工業(yè)株式會(huì)社