CN100443315C - 充气轮胎及这种轮胎的模具 - Google Patents

Abstract

模具(32)的腔面(34)带有脊突P。脊突P的断面形状近似矩形。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的宽度W2大于等于0.1mm且小于等于2.0mm。第二角P2的曲率半径Rc和第三角P3的曲率半径Rd小于等于0.2mm。脊突P的内角β1、β2、β3和β4大于等于80°且小于等于100°。由模具32得到的轮胎具有细沟，该细沟具有脊突P的反转形状。

Description

充气轮胎及这种轮胎的模具

本申请主张以2005年7月8日提交的日本专利申请2005-200694为基础的优先权，在此以参考的方式引入该申请的全部内容。

技术领域

本发明涉及充气轮胎。更具体来讲，本发明涉及轮胎胎面的改进。

背景技术

在冰雪路面上，长期以来一直使用镶钉轮胎。近年来，无钉防滑轮胎是主流。对于无钉防滑轮胎，重要的是在冰雪路面上的制动性能。为了提高制动性能，市场上出现了胎面中混合有玻璃纤维的轮胎。玻璃纤维具有比冰更高的硬度。胎面中混合有玻璃纤维的轮胎中的玻璃纤维抓着冰雪路面。通过这种抓着可提高轮胎的制动性能。

在轮胎的硫化中，胎面紧贴模具的空腔表面。通过这种紧贴，在胎面上形成表层。表层的表面是镜面状的。表层的表面上不暴露出短纤维。轮胎使用时，在较早阶段表层被磨损。通过这种磨损，玻璃纤维在胎面的表面上暴露。通过这种暴露，便可发挥制动性能。

为了提高在表层残存阶段的制动性能，已提出了多种建议。例如，日本特开平9-323511号公报公开了在其胎面上具有深而小的刀槽花纹(即细沟)的轮胎。所述轮胎是采用腔面上具有细微脊突的模具形成的。细沟具有由脊突反转的形状。

在轮胎的成型中，将预成型的胎坯放入模具中，给所述胎坯加压加热。通过加热，橡胶发生交联。当重复使用该模具时，橡胶或橡胶组合物中的化学品黏着在腔面上并发生堆积。堆积物的量逐渐增多。当堆积物增多时，就会导致脱模不良、轮胎外观不良、气孔等。必需清除堆积物。

为清除堆积物，通常采用喷砂处理。通过喷砂处理来研磨模具表面。当研磨量较小时，对于普通模具来讲研磨不是大问题。然而，在带有细微脊突的模具中，反复的研磨会逐渐磨损脊突。特别是，如果脊突的断面是例如半圆形、三角形、梯形等逐步变细的形状，喷砂处理就会使脊突大幅度变形。如果采用脊突形状不合适的模具，就会得到细沟形状不合适的轮胎。这种轮胎在开始使用时的制动性能不足。

发明内容

本发明的目的是提供可以长期成型具有良好细沟的轮胎的模具。本发明的另一个目的是提供在开始使用时具有优良制动性能的充气轮胎。

本发明的充气轮胎具有胎面部分。在所述胎面的表面上形成了大量细沟，所述细沟的宽度大于等于0.1mm且小于等于2.0mm，深度大于等于0.1mm且小于等于1.0mm。所述细沟的断面形状近似矩形。

细沟底面的角的曲率半径优选小于等于0.2mm。胎面部分优选由分散有短纤维的橡胶组合物交联而成。胎面部分优选具有纵沟、横沟以及由该纵沟和横沟分割成的大量的块。在所述块的表面形成有细沟。

本发明的轮胎所用的模具带有紧贴轮胎胎面部分的腔面。该腔面上形成有大量的脊突，所述脊突的宽度大于等于0.1mm且小于等于2.0mm，高度大于等于0.1mm且小于等于1.0mm。该脊突的断面形状近似矩形。脊突顶面的角的曲率半径优选小于等于0.2mm。

对于本发明的模具，当重复使用该模具时，脊突可维持合适的形状。采用所述模具所得的轮胎在开始使用时具有优良的制动性能。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式中的充气轮胎的剖面图，

图2是图1中轮胎胎面部分的一个部分的放大图，

图3是图1中轮胎胎面部分的一个部分的剖面图，

图4是图1中轮胎硫化步骤所用模具的一部分的剖面图，

图5(a)是比较例1中的模具的一部分的剖面图，

图5(b)是比较例2中的模具的一部分的剖面图，和

图5(c)是比较例3中的模具的一部分的剖面图。

具体实施方式

以下将参照附图，以优选实施方式为基础，详细描述本发明。

在图1中，上下方向为充气轮胎2的径向，左右方向为该轮胎2的轴向。所述轮胎2包括胎面部分4、左右胎侧部分6和左右胎圈部分8。在轮胎2中，未显示的胎***于左侧胎圈部分8和右侧胎圈部分8之间。

图2是图1中轮胎2的胎面部分4的一部分的放大展开图。在该图2中，上下方向为轮胎2的圆周方向，左右方向为轮胎2的轴向。图2中所示的中心线CL表示轮胎2的赤道面。轮胎2为无钉防滑轮胎。

该胎面部分4的表面上具有第一纵沟10、第二纵沟12、副纵沟14、第一横沟16、第二横沟18及第三横沟20。第一纵沟10和第二纵沟12在整个圆周方向延伸。第一横沟16使胎面末端Ea与第一纵沟10相连。第二横沟18使第一纵沟10与第二纵沟12相连。第三横沟20使右侧第二纵沟12(见图1)与左侧第二纵沟12相连。副纵沟14位于两条第二横沟18之间。

所述胎面部分4具有第一块24、第二块26、第三块28和第四块30。各个块24、26、28和30的轮廓基本上为方形。也可以配置具有其他轮廓形状的块。第一块24位于第一纵沟10的外侧位置。该第一块24由第一纵沟10和两条第一横沟16分割而成。第二块26位于第一纵沟10与副纵沟14之间的位置。该第二块26由第一纵沟10、副纵沟14以及两条第二横沟18分割而成。第三块28位于副纵沟14与第二纵沟12之间的位置。该第三块28由副纵沟14、第二纵沟12以及两条第二横沟18分割而成。第四块30跨越赤道面CL。第四块30位于右侧第二纵沟12与左侧第二纵沟12之间的位置。该第四块30由两条第二纵沟12和两条第三横沟20分割而成。

每个块24、26、28和30都带有刀槽花纹S。刀槽花纹S为锯齿形。该刀槽花纹S通过模具的刀片形成。通过刀槽花纹S的边缘效应和排水作用，可以提高轮胎2的制动性能。

每个块24、26、28和30都带有大量的细沟G。设想胎面部分4的表面具有波状曲线时，在波状曲线中沿着块24、26、28和30包含的部分形成细沟G。换句话说，所述细沟G是波状曲线的一部分。从图2中可清楚地看到，波状曲线沿轴向伸展。波状曲线是从胎面部分4的末端Ea到末端Eb。设想在圆周方向上重复出现大量的波状曲线。典型的波状曲线为正弦曲线。所述细沟G可以是其他形状。

细沟G带有边缘。因此，通过所述细沟G可以提高路面与轮胎2的摩擦系数。细沟G还具有排水作用。而且，在轮胎2的硫化中，细沟G还有助于排气。

块24、26、28和30中含有交联橡胶。优选在块24、26、28和30中使用的橡胶组合物中混入短纤维。将短纤维分散至块24、26、28和30中。短纤维可抓着冰雪路面。短纤维有助于轮胎2的制动性能。块24、26、28和30的表面紧贴模具的腔面，从而形成表层。所述表层几乎不含短纤维。在轮胎2的全新阶段，块24、26、28和30的表面不露出短纤维。在该轮胎2开始使用时，主要由刀槽花纹S和细沟G对制动性能作出贡献。随着轮胎2的使用，块24、26、28和30的表面逐渐被磨损。经过磨损，细沟G逐渐变浅，短纤维渐渐暴露出来。随着磨损的进展，短纤维代替细沟G而对制动性能作出贡献。从开始使用到其后较长的时期内，轮胎2展现出优良的制动性能。

所混入的短纤维可以是无机纤维或有机纤维。无机纤维的具体例子包括玻璃纤维和碳纤维。有机纤维的具体例子包括尼龙纤维、聚酯纤维和聚乙烯纤维。可以同时采用多种纤维。从制动性能的角度来看，优选玻璃纤维。可以同时采用玻璃纤维和其他纤维。短纤维的直径优选大于等于1μm且小于等于100μm。短纤维的长度优选大于等于0.1mm且小于等于5.0mm。相对于100重量份的基材橡胶，短纤维的量优选大于等于1重量份且小于等于50重量份。

图3是图1中轮胎2的胎面部分4的一部分的剖面图。图3中显示了刀槽花纹S和细沟G。从图3中大圆环显示的放大图可清楚地看到，细沟G的断面形状近似矩形。细沟G具有第一角G1、第二角G2、第三角G3和第四角G4。细沟底面的角G2和角G3呈圆形。在图3中，箭头Ra表示的是第二角G2的曲率半径，箭头Rb表示的是第三角G3的曲率半径。

图3中双向箭头W1表示的是细沟G的宽度。宽度W1优选大于等于0.1mm且小于等于2.0mm。宽度W1大于等于0.1mm的细沟G具有优良的排水作用。从这个角度来看，宽度W1更优选大于等于0.3mm。通过将宽度W1设定为小于等于2.0mm，可以得到充足的接地面积。通过这种充分的接地面积可以得到优良的制动性能。从这个角度来看，宽度W1更优选小于等于0.6mm。

图3中双向箭头D表示的是细沟G的深度。深度D优选大于等于0.1mm且小于等于1.0mm。深度D大于等于0.1mm的细沟G具有优良的排水作用。从这个角度来看，深度更优选大于等于0.4mm，特别优选大于等于0.5mm。通过将深度D设定为小于等于1.0mm，可以得到充分的块刚性。通过大的刚性可以抑制块24、26、28和30的变形，并得到充足的排水作用。从这个角度来看，深度D更优选小于等于0.6mm。

细沟G的间距优选大于等于0.5mm且小于等于5.0mm。通过将间距设定为大于等于0.5mm，可以得到充分的块刚性。通过大的刚性可以抑制块24、26、28和30的变形，并得到充分的排水作用。从这个角度来看，间距更优选大于等于1.0mm。通过将所述间距设定为小于等于5.0mm，可以得到充分的制动性能。从这个角度来看，间距更优选小于等于4.5mm。沿着垂直于波状曲线的延伸方向的方向测量所述间距。在图2所示的轮胎2上，沿着圆周方向测量间距。

图4是图1中轮胎2的硫化步骤所用的模具32的一部分的剖面图。在该图4中显示了紧贴胎面部分4的腔面34。所述腔面34带有脊突P。从图4可以清楚地看到，脊突P的断面形状近似矩形。脊突P具有第一角P1、第二角P2、第三角P3和第四角P4。可对原始模具(master)进行平头磨削(flat end mill)而形成该脊突P。这种脊突P与轮胎2的细沟G相对应。

这种模具32被安装在硫化机上。反复使用这种模具32进行轮胎2的硫化成型时，腔面34上会产生堆积物。将产生了堆积物的模具32从硫化机上拆下，并进行喷砂处理。通过喷砂处理来清除堆积物。这个处理称为清洁。清洁后，再将模具32固定在硫化机上进行使用。随着模具32被重复使用和清洁，由于喷砂处理的影响，腔面34被研磨。通过研磨，脊突P逐渐被磨损。如上所述，脊突P的断面形状近似矩形。所以，即使脊突P轻微磨损，其断面仍可保持适当的形状。即使模具32轻微磨损，该模具仍可生产出细沟G的形状良好的轮胎2。与传统的具有梯形或三角形等断面形状的脊突的模具相比，这种模具32有较长的使用寿命。

从模具32的使用寿命的角度来看，脊突P的内角β1、β2、β3和β4优选大于等于80°且小于等于100°，更优选大于等于85°且小于等于95°。理想的是，内角β1、β2、β3和β4是直角(即90°)。在本申请中，脊突P的断面形状被称为“近似矩形”，这包括内角β1、β2、β3和β4与直角略有差别的情况。从图4清楚地看出，当测量内角β1、β2、β3和β4时，假定各个角P1、P2、P3和P4不是圆形的。

轮胎2具有模具32的反转形状。细沟G(见图3)的形状有赖于脊突P的形状。细沟G的角度α1对应于脊突P的内角β1，角度α2对应于脊突P的内角β2，角度α3对应于脊突P的内角β3，角度α4对应于脊突P的内角β4。角度α1、α2、α3和α4优选大于等于80°且小于等于100°，更优选大于等于85°且小于等于95°。理想的是，角度α1、α2、α3和α4是直角。在本申请中，细沟G的断面形状被称为“近似矩形”，这包括角度α1、α2、α3和α4与直角有轻微差别的情况。从图3清楚地看出，当测量内角α1、α2、α3和α4时，假定每个角G1、G2、G3和G4不是圆形的。

从图4清楚地看出，顶面的角P2和P3是圆形的。在图4中，箭头Rc表示的是第二角P2的曲率半径，箭头Rd表示的是第三角P3的曲率半径。根据制造模具32的情况而形成这种圆角。即使脊突P在喷砂处理时受到磨损，脊突P仍可保持适当的形状，从这个角度来看，曲率半径Rc和Rd越小越优选。具体来讲，曲率半径Rc和Rd优选小于等于0.2mm，更优选小于等于0.1mm。理想的是，所述的角为非圆形的。第一角P1和第四角P4可以是圆形的。在这种情况下，第一角P 1和第四角P4的曲率半径优选小于等于0.2mm，更优选小于等于0.1mm。在本申请中，脊突P的断面形状被称为“近似矩形”，这包括每个角P1、P2、P3和P4略呈圆形的情况。

如上所述，细沟G(见图3)的形状有赖于凸起的脊突P的形状。细沟G的第二角G2对应于脊突P的第二角P2，细沟G的第三角G3对应于脊突P的第三角P3。细沟G的第二角G2的曲率半径Ra和第三角G3的曲率半径Rb优选小于等于0.2mm，更优选小于等于0.1mm。理想的是，所述的角为非圆形的。第一角G1和第四角G4可以是圆形的。在这种情况下，第一角G1和第四角G4的曲率半径优选小于等于0.2mm，更优选小于等于0.1mm。在本申请中，细沟G的断面形状被称为“近似矩形”，这包括每个角G1、G2、G3和G4略呈圆形的情况。

图4中双箭头H表示的是脊突P的高度。所述高度H与图3所示的深度D基本一致。高度H优选大于等于0.1mm且小于等于1.0mm。通过将高度H设定为大于等于0.1mm，即使喷砂处理磨损了脊突P，脊突P仍可保持适当的形状。从这个角度来看，高度H优选大于等于0.3mm，更优选大于等于0.4mm，特别优选大于等于0.5mm。通过将高度H设定为小于等于1.0mm，可得到充分的块刚性。通过大的刚性，可以抑制块24、26、28和30的变形，并得到充分的排水作用。从这个角度来看，高度H更优选小于等于0.6mm。

图4中双箭头W2表示的是脊突P的宽度。所述宽度W2与图3所示的细沟G的宽度W1基本一致。宽度W2优选大于等于0.1mm且小于等于2.0mm。采用这个范围的宽度W2，可以形成具有适当宽度W1的细沟G。宽度W2更优选大于等于0.3mm。宽度W2更优选小于等于0.6mm。

在带有多个纵沟和由这些纵沟分割的多条筋的轮胎上，通过在胎面部分的表面形成细沟G可以改善制动性能。在这种情况下，细沟G的断面形状还优选基本上为矩形。这种细沟G的宽度大于等于0.1mm且小于等于2.0mm，深度大于等于0.1mm且小于等于1.0mm。

实施例

实施例1

制造断面形状为矩形且具有宽度W2为0.4mm、高度H为0.5mm的脊突的模具。该脊突的曲率半径Rc和Rd为0.1mm。图1和图2显示了采用这种模具得到的轮胎的形状。

实施例2

采用与实施例1相同的方式得到模具，不同之处是其脊突的高度设为0.3mm。

比较例1

采用与实施例1相同的方式得到模具，不同之处是其脊突的高度设为0.3mm，脊突的断面形状为如图5(a)所示的梯形。

比较例2

采用与实施例1相同的方式得到模具，不同之处是其脊突的高度设为0.3mm，脊突的断面为如图5(b)所示的三角形。

比较例3

采用与实施例1相同的方式得到模具，不同之处是其脊突的高度设为0.2mm，脊突的断面为如图5(c)所示的半圆形。

剩余高度的测量

将模具进行喷砂处理30分钟。然后，测量该模具的脊突的剩余高度。测量结果如下表1所示。

外观评价

采用经过上述喷砂处理的模具生产轮胎。目视观察轮胎胎面部分的表面，并按照以下标准分级。

A：细沟的外观是清晰的。

B：细沟的外观略显模糊。

C：细沟的外观模糊。

评价的结果如下表1所示。

表1评价结果

	实施例1	实施例2	比较例1	比较例2	比较例3
						断面形状	矩形	矩形	梯形	三角形	半圆形
宽度W2(mm)	0.4	0.4	0.4	0.4	0.4
						高度H(mm)	0.5	0.3	0.3	0.3	0.2
剩余高度(mm)	0.36	0.15	0.10	0.07	0.07
						外观	A	B	C	C	C

从表1清楚地看出，由各实施例的模具制得的轮胎都带有良好的细沟。从评价的结果来看，本发明的优点是明显的。

上述说明仅仅是阐述性的，在不脱离本发明的范围的情况下，可进行多种变化。上述胎面花纹除可用于无钉防滑轮胎之外，还可用于多种汽车轮胎。

Claims (4)

1.具有胎面部分的充气轮胎，其中，在所述胎面部分的表面上形成有大量的细沟，所述细沟的宽度大于等于0.1mm且小于等于2.0mm，深度大于等于0.1mm且小于等于1.0mm，所述细沟的断面形状近似矩形，所述细沟的底面的角的曲率半径小于等于0.2mm。

2.如权利要求1所述的充气轮胎，其中，所述胎面部分由分散有短纤维的橡胶组合物交联而成。

3.如权利要求1所述的充气轮胎，其中，所述胎面部分带有纵沟、横沟和由所述纵沟和横沟分割而成的大量的块，所述块的表面上形成有所述细沟。

4.用于轮胎的模具，其中，与轮胎的胎面部分紧贴的腔面上形成有大量的脊突，所述脊突的宽度大于等于0.1mm且小于等于2.0mm，高度大于等于0.1mm且小于等于1.0mm，所述脊突的断面形状近似矩形，所述脊突的顶面的角的曲率半径小于等于0.2mm。

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