專利名稱：充氣輪胎胎面的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種充氣輪胎。更特別而言，本發(fā)明涉及一種輪胎胎面，其中胎面上設(shè)置有隨胎面磨損而延伸入槽內(nèi)的三維刀槽花紋。
背景技術(shù)：
當(dāng)輪胎胎面磨損時(shí)，溝槽的容積也在減少，降低了輪胎從輪胎接地印痕的排水能力，降低了濕路性能。對(duì)某些胎面構(gòu)造而言，即使輪胎胎面沒(méi)有磨損至法定最小防滑深度，輪胎的濕路性能也可能受到嚴(yán)格限制。
然而，通過(guò)降低新胎面的凈總比以嘗試提高磨損溝槽的容積，降低了新輪胎的胎面剛度，也降低了輪胎的操縱和磨損性能。以這種低的凈總比來(lái)補(bǔ)償增加的溝槽，胎面深度則會(huì)增加；然而，這也可能會(huì)導(dǎo)致更大的決運(yùn)動(dòng)，降低胎面的剛度。
本發(fā)明涉及一種輪胎胎面，其中刀槽花紋的構(gòu)型使胎面元件具有預(yù)期的新輪胎剛度以及磨損輪胎的濕路性能。

發(fā)明內(nèi)容
在此公開(kāi)的是一種設(shè)計(jì)成具有可變胎面花紋的輪胎胎面。所述胎面花紋隨著磨損而變化以使輪胎在全新和磨損時(shí)均能達(dá)到類似的輪胎胎面性能。在維持輪胎濕路性能特性的嘗試中，可變花紋優(yōu)化了磨損輪胎的性能。
此處公開(kāi)的是一種輪胎胎面，具有至少一條周向延伸或橫向延伸的主溝，部分地形成至少一個(gè)胎面元件。在胎面元件上具有刀槽花紋。刀槽花紋為展開(kāi)式刀槽花紋，其中刀槽花紋具有徑向外部和徑向內(nèi)部。徑向外刀槽部分具有三維構(gòu)型和恒定寬度Wo。徑向內(nèi)刀槽部分具有比徑向外部寬度Wo更寬的寬度Wi。
在本發(fā)明的一個(gè)方面中，展開(kāi)式刀槽花紋的徑向外刀槽部是刀槽花紋深度的徑向外側(cè)20-60％。優(yōu)選地，徑向外刀槽部是刀槽花紋深度的徑向外側(cè)30-50％。與這些尺寸相對(duì)地，徑向內(nèi)刀槽部是刀槽花紋深度的徑向內(nèi)側(cè)10-50％。優(yōu)選地，徑向內(nèi)刀槽部是刀槽花紋深度的徑向內(nèi)側(cè)20-45％。展開(kāi)式刀槽花紋可以具有一個(gè)在徑向外部和徑向內(nèi)部之間的中間部分；中間部分具有變化的寬度。
在本發(fā)明的另一方面中，徑向內(nèi)刀槽部具有至少為徑向外刀槽部寬度Wo2.5倍的寬度Wi。優(yōu)選地，徑向外刀槽部具有處于0.3-1.0mm范圍內(nèi)的寬度，以及徑向內(nèi)刀槽部具有處于約1.0-10.0mm范圍內(nèi)的寬度。
在本發(fā)明的另一方面中，具有三維構(gòu)型的徑向外刀槽部具有鋸齒或正弦構(gòu)型或者是一系列的凸塊和凹槽。當(dāng)形成凸決和凹槽時(shí)，三維元件的形狀可以是球截體、橢球截體或者至少三面的多面體。
在本發(fā)明的另一方面中，刀槽花紋的徑向內(nèi)部具有大致為直紋的構(gòu)型。可供選擇地，刀槽花紋的徑向內(nèi)部具有非直紋的構(gòu)型?？晒┻x擇地，刀槽花紋的徑向內(nèi)部可以具有由比刀槽花紋徑向外部節(jié)距寬度更小的節(jié)距寬度來(lái)限定的三維構(gòu)型。
定義 以下定義為對(duì)所公開(kāi)的本發(fā)明的控制。
“刀片”指的是一位于形成了胎面設(shè)計(jì)方案的部分的輪胎硫化模具中的凸塊。這種凸決在成品輪胎胎面中形成了一相應(yīng)的凹口。
“溝槽”指的是在胎面中以直線彎旋或鋸齒型的方式相對(duì)于胎面沿周向或橫向延伸的長(zhǎng)凹區(qū)域。周向和橫向延伸的溝槽有時(shí)具有共同的部分，也可以使用“寬”或“窄”進(jìn)行副分類?！罢邸本哂写笥诘恫刍y的寬度，但是低于或等于約4.0mm的寬度，且“寬槽”具有大于約4.0mm的寬度。溝槽寬度，即這里討論的寬度，等于由溝槽或溝槽部分占據(jù)的胎面表面面積除以這樣的溝槽或溝槽部分的長(zhǎng)度。由此，溝槽寬度是相對(duì)于它的長(zhǎng)度的平均寬度。
“徑向”和“徑向地”用來(lái)指沿徑向朝向或背離輪胎的旋轉(zhuǎn)軸線的方向。
“刀槽花紋”指的是模制于輪胎胎面元件中、用于分割胎面元件的寬度很窄的溝槽。刀槽花紋具有處于約0.3mm至約1.0mm范圍內(nèi)的寬度。刀槽花紋的寬度是這樣一種寬度，傾向于完全閉合于輪胎接地印痕中。


現(xiàn)在將通過(guò)實(shí)例并參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述，圖中圖1為根據(jù)本發(fā)明的胎面元件的透視圖；圖2為用于形成本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的示例刀片；圖3A-3B為展開(kāi)式刀槽花紋的頂視圖；圖4A-4C為刀槽花紋沿圖3中的相應(yīng)線的斷面圖；圖5A-5D示出了在不同磨損階段的胎面元件；圖6示出了本發(fā)明的另一實(shí)施方案；圖7A-7H示出了刀槽花紋徑向外部的凸決和凹槽的替代實(shí)施方案。
具體實(shí)施例方式以下語(yǔ)言為最佳目前預(yù)期模式或者實(shí)施本發(fā)明的模式。這種描述用來(lái)示出本發(fā)明的一般原理，而不應(yīng)被理解為限制意義。本發(fā)明的范圍通過(guò)參照所附權(quán)利要求得到最佳的確定。
圖1為充氣輪胎胎面的胎面元件10。如同本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的，胎面元件10由至少一個(gè)溝槽12形成，溝槽12或者沿周向延伸或者沿橫向延伸。如果胎面元件10只由周向延伸的溝槽限定，則胎面元件即為胎面肋條。如果胎面元件10由在至少三側(cè)的溝槽形成，則認(rèn)為胎面元件10為胎面塊。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、沿中心線、或中間位置。形成輪胎胎面元件的溝槽12的深度限定了胎面防滑深度D。如果存在不同深度的溝槽，最大溝槽深度將限定胎面的防滑深度。
在胎面元件10內(nèi)設(shè)置至少一條展開(kāi)式刀槽花紋14。所示的刀槽花紋14將胎面元件10再劃分為兩部分；然而，胎面元件10也可以具有多條展開(kāi)式刀槽花紋14。刀槽花紋14或者可以在輪胎橫向或者可以在輪胎周向上顯著地傾斜；刀槽花紋14相對(duì)于胎面的確切定向落在胎面設(shè)計(jì)圖案的范圍內(nèi)。
如此定義展開(kāi)式刀槽花紋14是由于它從具有處于常規(guī)胎面刀槽花紋寬度范圍內(nèi)寬度的徑向外部16延伸至具有常規(guī)溝槽寬度的徑向內(nèi)部18，也可以參見(jiàn)圖4A-4C。徑向外刀槽部16具有處于0.3至1.0mm范圍內(nèi)的寬度Wo。優(yōu)選地，寬度Wo是恒定的；然而，只要寬度Wo處于上述的范圍內(nèi)，徑向外刀槽部的寬度是可以變化的。徑向內(nèi)刀槽部18具有至少為徑向外刀槽部16寬度Wo2.5倍的寬度Wi。優(yōu)選地，徑向內(nèi)刀槽部18具有處于1.0至10.0mm范圍內(nèi)的寬度Wi。更優(yōu)選地，徑向內(nèi)刀槽部18具有處于約4.0至8.0mm范圍內(nèi)的寬度Wi。徑向內(nèi)刀槽部18的寬度受到輪胎在不損壞徑向外刀槽部16的條件下脫模和移除成形刀片能力的獨(dú)立限制。
具有窄刀槽寬度的徑向外刀槽部16其深度Do為全部刀槽花紋深度Dt的徑向外側(cè)20-60％。優(yōu)選地，徑向外刀槽部16具有全部刀槽花紋深度Dt的上部30-50％的深度Do。具有溝槽寬度的徑向內(nèi)刀槽部18其深度Db為全部刀槽花紋深度Dt的徑向內(nèi)側(cè)10-50％。優(yōu)選地，刀槽花紋的溝槽寬度部分具有全部刀槽花紋深度Dt徑向內(nèi)側(cè)20-45％深度Db。
同樣，根據(jù)本發(fā)明，徑向外刀槽部16可以具有三維構(gòu)型，其中相對(duì)的刀槽花紋壁20、22在胎面元件10經(jīng)過(guò)輪胎接地印痕時(shí)彼此互鎖。這種三維構(gòu)型可以由相對(duì)于理論上的刀槽花紋中心線CL來(lái)定義，刀槽花紋中心線CL從刀槽花紋一個(gè)端部延伸至相對(duì)的端部。圖1中的徑向外刀槽部16為波狀或正弦構(gòu)型。正弦構(gòu)型可以具有更尖銳、更明確的峰頂，構(gòu)建出鋸齒構(gòu)型。
在一優(yōu)選實(shí)施方案中，徑向外刀槽部18為具有恒定深度的、大致為直紋的構(gòu)型。對(duì)于大致為直紋的構(gòu)型，傾向于可以使展開(kāi)式刀槽花紋14的底部24具有輕微的曲度，但任一曲度均顯著低于徑向外刀槽部16的任何曲度。例如，刀槽花紋14的正弦部分可以具有約6.5mm的半徑，而底部則要具有一個(gè)大于50mm的半徑。對(duì)于底部24這樣的大半徑曲度，當(dāng)?shù)恫刍y14具有實(shí)際短的長(zhǎng)度時(shí)，刀槽花紋底部24將大致呈現(xiàn)為直紋形。
可供選擇地，徑向內(nèi)刀槽部18可以具有不同形狀、寬度、和/或深度的構(gòu)型。盡管對(duì)寬度的改變是允許的，例如對(duì)徑向內(nèi)刀槽部18的縮窄或加寬，但最低限度，上述的每一發(fā)明，徑向內(nèi)刀槽部18應(yīng)具有與溝槽至少相等的寬度。改變徑向內(nèi)刀槽部18的形狀可以通過(guò)對(duì)刀槽部分18形成如彎曲、波浪形、或鋸齒構(gòu)型來(lái)實(shí)現(xiàn)。徑向內(nèi)刀槽部18的三維構(gòu)型可以仿制徑向外刀槽部16的三維構(gòu)型。如果是嚴(yán)格仿制，節(jié)距寬度和節(jié)距長(zhǎng)度應(yīng)是彼此相當(dāng)?shù)?，為徑向外刀槽部?shù)值的加或減10％。優(yōu)選地，徑向內(nèi)刀槽部18具有的節(jié)距寬度小于徑向外刀槽部16的節(jié)距寬度。
圖2示出了用于成形圖1的刀槽花紋14的刀片26。在輪胎胎面的模制過(guò)程中，刀片26形成了具有與刀片構(gòu)型相應(yīng)外形的展開(kāi)式刀槽花紋24。這樣，在以下的討論中，對(duì)刀片花紋和尺寸的基準(zhǔn)也可以應(yīng)用于據(jù)此形成的刀槽花紋14，并且可以作為參照。
刀片26的徑向外部28沿刀片26以及之后形成的刀槽花紋14的中央平面CP具有多維構(gòu)型?；y由節(jié)距長(zhǎng)度P1、刀片26/刀槽花紋14在沿花紋長(zhǎng)度上重復(fù)元件之間的長(zhǎng)度、節(jié)距寬度Pw、節(jié)距長(zhǎng)度上的最大寬度來(lái)限定，參看圖3A。節(jié)距長(zhǎng)度P1和節(jié)距寬度Pw相對(duì)于刀片26/刀槽花紋14本身而測(cè)量得出，并且在實(shí)際輪胎胎面中不依賴于展開(kāi)式刀槽花紋14而獨(dú)立定向。節(jié)距長(zhǎng)度Pl處于刀槽花紋長(zhǎng)度Ls的5-100％范圍內(nèi)，優(yōu)選在刀槽花紋長(zhǎng)度Ls的10-50％范圍內(nèi)以生成具有2至6個(gè)節(jié)距長(zhǎng)度的花紋。節(jié)距長(zhǎng)度Pl實(shí)際測(cè)量長(zhǎng)度依輪胎的大小而定，并且可能隨輪胎胎面元件10的常規(guī)噪聲節(jié)距而變化。節(jié)距寬度Pw處于該構(gòu)型節(jié)距長(zhǎng)度Pl的10-50％的范圍內(nèi)。
在圖3A的刀槽花紋14中，刀槽花紋14沿著刀槽花紋14的長(zhǎng)度Ls具有恒定的節(jié)距長(zhǎng)度P1和節(jié)距寬度Pw。節(jié)距長(zhǎng)度Pl可以沿著刀槽花紋長(zhǎng)度Ls變化和/或節(jié)距寬度Pw同樣可以沿刀槽花紋長(zhǎng)度Ls而變化，參看圖3B。在圖3B的刀槽花紋14中，多維構(gòu)型的第二元件30具有節(jié)距寬度Pw2，節(jié)距寬度Pw2近似等于該構(gòu)型的第一元件32節(jié)距寬度Pw1的一半。此外，該構(gòu)型的第二元件30具有節(jié)距長(zhǎng)度Pl2，節(jié)距長(zhǎng)度Pl2超過(guò)該構(gòu)型的第一元件32節(jié)距長(zhǎng)度Pl1的一半。
同樣參見(jiàn)圖1和2，刀槽花紋14/刀片26具有位于刀槽花紋14和刀片26的徑向外部16、28和徑向內(nèi)部18、36之間的中間深度部分34、38。中間部分34、38具有處于刀槽花紋深度Dt的15-60％的范圍內(nèi)的深度Di，同樣參見(jiàn)圖4A-4C。優(yōu)選地，中間部分34、38具有刀槽花紋深度Dt的25-50％范圍內(nèi)的深度。中間深度刀槽部34以逐漸增加的寬度為特征，使刀槽花紋14從刀槽花紋寬度Wo過(guò)渡到溝槽寬度Wi。
準(zhǔn)備一系列的刀片26用以在輪胎胎面元件10中形成不同刀槽花紋14。所有刀片26和成形的展開(kāi)式刀槽花紋14均具有正弦構(gòu)型的徑向外部16、28；成形刀片26和刀槽花紋14的尺寸提供在下表中。所有節(jié)距長(zhǎng)度Pl與節(jié)距寬度Pw的比率、刀槽花紋各部分的寬度比率以及刀槽花紋各部分深度的不同百分比都落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。表
圖5A-5B示出了隨著胎面元件的磨損展開(kāi)式刀槽花紋14的過(guò)渡態(tài)。當(dāng)胎面元件10未受磨損時(shí)，刀槽花紋14具有與常規(guī)刀槽花紋相應(yīng)的非常窄的寬度。刀槽花紋14還具有三維構(gòu)型。隨著刀槽花紋14受到磨損，刀槽花紋14的寬度逐漸增加，參見(jiàn)圖5B-5C。在顯著磨損后，但是在輪胎磨損達(dá)到輪胎被認(rèn)為是不工作的狀態(tài)點(diǎn)(參見(jiàn)圖5D)之前，刀槽花紋的寬度增加至上述限定范圍內(nèi)的某一值，并且整體構(gòu)型基本呈直紋形。
可供選擇地，徑向外刀槽部16的三維構(gòu)型可以由一系列從刀槽花紋中心線CL的每一側(cè)延伸的交替凹槽40和凸塊42形成。一個(gè)用于這種刀槽花紋示范性刀片44例示于圖6中。刀片44的上部46，特別而言，用以成形徑向外刀槽部16的上部46具有多個(gè)從刀片44的每一側(cè)延伸的交替凹槽40和凸塊42。在成形刀槽花紋中，上刀槽花紋部16是三維的，但是保持恒定的刀槽花紋寬度。刀片44的內(nèi)部48具有顯著大于外部寬度Wo的寬度Wi，并且落在以上討論的范圍內(nèi)。中間部分50具有連續(xù)增加的寬度，并且具有沿展開(kāi)式刀槽花紋的長(zhǎng)度相對(duì)于刀槽花紋中心線CL對(duì)稱的特征。
凹槽40和凸塊42還可以是球環(huán)帶(圖7A)、球截體(圖7B)、半球體(圖7C)、球錐(圖7D)、橢圓體(圖7E)、截錐體(圖7F)、柱體、或任意多個(gè)三維多邊形構(gòu)型比如三角形、矩形、八角形、和五邊形(參見(jiàn)圖7G、7H)。交替的凹槽40和凸塊42可以是彼此間隔或者可以是直接彼此鄰接的。相鄰的三維凹槽和凸塊在2003年11月20日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)10/717,780中公開(kāi)并進(jìn)行了很詳細(xì)的描述，而另一種間隔的交替凹槽和凸塊的形式在2005年5月19日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)11/133008中公開(kāi)并進(jìn)行了描述；這兩個(gè)申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容引入此處以作為參考。
當(dāng)徑向外刀槽部16的三維外形由交替的凹槽40和凸塊42形成時(shí)，刀槽花紋14可以有或者可以沒(méi)有具有相似凹槽40和凸塊42的中間部分34。中間部分34可以由光滑的刀片壁形成，或者刀槽花紋14可以不具有任何中間部分34。如果刀槽花紋14沒(méi)有中間部分34，從模制的胎面中移除刀片26、44則會(huì)更具有挑戰(zhàn)性；這樣，中間部分34的缺乏更可能造成具有相對(duì)于刀槽花紋14全部深度Dt而言的小徑向內(nèi)部18的刀槽花紋14。
此外，如圖1中例示的刀槽花紋14具有大于防滑胎面深度D的深度Dt。刀槽花紋的深度Dt優(yōu)選在防滑胎面深度D的80-120％范圍內(nèi)。當(dāng)?shù)恫刍y的深度Dt等于或大于防滑胎面深度D時(shí)，由展開(kāi)式刀槽花紋14形成的溝槽的存在在輪胎胎面的整個(gè)有效壽命期間得到了保證。
雖然沒(méi)有示出，徑向外刀槽部16可以在其中具有多個(gè)三維構(gòu)型，其中，將輔三維花紋疊置于主三維花紋之上。在這種刀槽花紋中，三維凹槽40和凸塊42，例如那些例示于圖6-7h中的，可以作為輔三維花紋，并且形成于具有例如那些例示于圖1-5B中的主正弦或鋸齒形構(gòu)型的刀槽花紋中。
權(quán)利要求
1.一種輪胎，所述輪胎具有胎面，所述胎面具有至少一個(gè)周向延伸或橫向延伸的主溝，所述至少一個(gè)主溝的最大徑向深度確定了防滑胎面深度，所述至少一個(gè)主溝部分地形成至少一個(gè)胎面元件，在所述至少一個(gè)胎面元件中具有刀槽花紋，其中所述刀槽花紋具有一個(gè)徑向外部和一個(gè)徑向內(nèi)部，輪胎胎面的特征在于這樣一個(gè)部分，具有三維構(gòu)型和寬度Wo的徑向外刀槽部，和具有寬度Wi的徑向內(nèi)刀槽部，寬度Wi大于徑向外刀槽部的寬度Wo。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的輪胎，所述輪胎的特征在于，徑向外刀槽部為刀槽花紋深度的徑向外側(cè)20-60％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的輪胎，所述輪胎的特征在于，徑向內(nèi)刀槽部為刀槽花紋深度的徑向內(nèi)側(cè)50-10％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的輪胎，所述輪胎的特征在于，徑向內(nèi)刀槽部具有寬度Wi，寬度Wi至少為徑向外刀槽部寬度Wo的2.5倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的輪胎，所述輪胎的特征在于，徑向外刀槽部具有處于0.3-1.0mm范圍內(nèi)的寬度，并且徑向內(nèi)刀槽部具有處于約1.0-10.0mm范圍內(nèi)的寬度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的輪胎，所述輪胎的特征在于，刀槽花紋具有一個(gè)在徑向外部和徑向內(nèi)部之間的中間部分，其刀槽寬度從徑向外部的恒定寬度Wo逐漸增加到徑向內(nèi)部的較大寬度Wi。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的輪胎，所述輪胎的特征在于，具有三維構(gòu)型的徑向外部為鋸齒或正弦構(gòu)型，或者包括一系列的凸塊和凹槽。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的輪胎，所述輪胎的特征在于，所述的系列凸塊和凹槽可以是這些形狀球截體、橢球截體、或至少三面的多面體。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的輪胎，所述輪胎的特征在于，刀槽花紋的徑向內(nèi)部具有大致為直紋的構(gòu)型或非直紋構(gòu)型。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的輪胎，所述輪胎的特征在于，刀槽花紋的徑向內(nèi)部具有一個(gè)由比刀槽花紋徑向外部節(jié)距寬度更小的節(jié)距寬度來(lái)限定的三維構(gòu)型。
全文摘要
一種充氣輪胎胎面，具有由周向和/或橫向槽形成的胎面元件。至少一個(gè)胎面元件具有這樣的刀槽花紋，從位于刀槽花紋徑向外部至少一部分中具有三維外形的恒定寬度刀槽延伸入胎面特征的底部較寬槽。
文檔編號(hào)B60C11/12GK1958314SQ20061014322
公開(kāi)日2007年5月9日 申請(qǐng)日期2006年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月31日
發(fā)明者G·范阮, J·A·G·德洛恩, A·－F·G·J·－M·坎布朗, F·塞弗倫斯, J·J·科勒特 申請(qǐng)人:固特異輪胎和橡膠公司