CN106494158B

CN106494158B - 充气轮胎

Info

Publication number: CN106494158B
Application number: CN201610309812.3A
Authority: CN
Inventors: 藤冈刚史
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2015-09-08
Filing date: 2016-05-11
Publication date: 2018-05-18
Anticipated expiration: 2036-05-11
Also published as: US20170066290A1; US10308078B2; CN106494158A

Abstract

技术问题：本发明提供一种在确保冰雪路面性能的同时，能够发挥优异的耐磨损性能和耐偏磨损性能的充气轮胎。解决手段：在胎面的胎块(1)上形成的刀槽花纹(4)具有位于长度方向(LD)中央的刀槽花纹底侧的二维形状的2D中央部(5)、位于长度方向(LD)中央的踏面侧的三维形状的3D中央部(6)以及位于长度方向(LD)两端的三维形状的3D侧部(7)。3D中央部(6)和3D侧部(7)分别在踏面开口。3D中央部(6)的三维形状具有壁面彼此可在长度方向(LD)上卡合的结构，3D侧部(7)的三维形状具有壁面彼此可在深度方向(DD)上卡合的结构。

Description

充气轮胎

技术领域

本发明涉及一种在胎面的陆部形成有刀槽花纹的充气轮胎，尤其是作为防滑轮胎十分有用。

背景技术

过去，防滑轮胎上，在胎块、肋条等陆部形成有被称为刀槽花纹的切口。通过刀槽花纹的边缘效果、除水效果，能够在摩擦系数较低的冰雪路面上稳定行驶，从而提高所谓的冰雪路面性能。作为这种刀槽花纹，已知形成为在深度方向上形状不变化的二维形状的二维刀槽花纹，且平面刀槽花纹、波形刀槽花纹已被实用化。

另外，如专利文献1～6所述，还已知形成为在深度方向上形状变化的三维形状的三维刀槽花纹。在三维刀槽花纹上，由于在制动时或转向时等刀槽花纹的壁面彼此卡合，从而抑制陆部的过度变形，由此能够切实地发挥边缘效果、除水效果。但是，若统一形成三维形状，则存在只能抑制某个特定方向(例如前后方向)的变形的情况，由于无法充分抑制其他方向(例如横向)的变形，因此可能会降低耐磨损性能、耐偏磨损性能。

另一方面，可以明确，仅采用能够抑制多个方向(例如前后方向和横向)上的变形的三维形状的话，则发现仍有改善冰雪路面性能等的空间。根据本发明人的研究，其理由在于，陆部易于变形的程度是根据刀槽花纹的部位而有所不同，进而也根据陆部的磨损阶段而有所不同，而考虑到这些因素的具体的刀槽花纹结构仍属未知。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利公开2004-314758号公报

专利文献2：日本专利公开2006-27558号公报

专利文献3：日本专利公开2002-321509号公报

专利文献4：日本专利公开2005-104188号公报

专利文献5：国际公开第2006/001446号

专利文献6：日本专利公开2007-22361号公报

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明是鉴于上述实际情况而完成的，其目的在于，提供一种在确保冰雪路面性能的同时，能够发挥优异的耐磨损性能和耐偏磨损性能的充气轮胎。

(二)技术方案

上述目的可以通过如下所述的本发明来实现。即，本发明的充气轮胎中，形成于胎面陆部的刀槽花纹具有2D中央部、3D中央部及3D侧部，所述2D中央部位于长度方向中央的刀槽花纹底侧，并形成为沿深度方向形状不变化的二维形状；所述3D中央部位于长度方向中央的踏面侧，并形成为沿深度方向形状变化的三维形状；所述3D侧部位于长度方向上的一端或两端，并形成为沿深度方向形状变化的三维形状，所述3D中央部和所述3D侧部分别在踏面开口，所述3D中央部的三维形状具有壁面彼此可沿长度方向卡合的结构，所述3D侧部的三维形状具有壁面彼此可沿深度方向卡合的结构。

形成有这种刀槽花纹的陆部，主要通过3D中央部来抑制长度方向上的变形，主要通过3D侧部来抑制宽度方向上的变形。3D中央部所处的刀槽花纹的踏面侧和3D侧部所处的刀槽花纹的两端均为陆部变形较大的部位，由于所述部位形成为三维形状，从而能够有效抑制陆部的过度变形。2D中央部位于长度方向中央的刀槽花纹底侧，此处为陆部的变形较小的部位。

从磨损初期至中期的阶段，由于陆部的刚性较低，因此变形增大，但根据该轮胎，如上所述，能够通过3D中央部和3D侧部来抑制陆部的过度变形。另外，在磨损中期以后的阶段，由于陆部的刚性较高，因此变形减小，但若是这种轮胎，由于3D中央部会减少或消失，因此不会使陆部的刚性变得过高，从而将良好地发挥刀槽花纹的边缘效果。而且，即使是在磨损中期以后，由于3D侧部位于刀槽花纹的一端或两端，从而也不会过于降低陆部的刚性。

所述刀槽花纹的一端或两端在所述陆部的侧面开口，所述3D侧部也可以位于其开口的刀槽花纹端。在该情况下，该刀槽花纹形成为使一端在陆部的侧面开口的单侧开放刀槽花纹，或者使两端在陆部的侧面开口的两侧开放刀槽花纹。在这种开口的刀槽花纹端的附近，陆部的变形倾向于变得特别大。因此，由于3D侧部位于开口的刀槽花纹端，从而能够有效抑制陆部的过度变形。

所述3D中央部的三维形状也可以是在长度方向上具有呈凸状的中央凸部，且在弯曲的同时，沿深度方向延伸的形状。根据形成为所述三维形状的3D中央部，能够良好地抑制长度方向上的陆部的过度变形。

所述3D中央部的三维形状也可以是在由平面或波状面形成的壁面上设置有相互卡合的凸起及凹处的形状。根据形成为所述三维形状的3D中央部，能够良好地抑制长度方向上的陆部的过度变形。

所述3D侧部的三维形状也可以是在宽度方向上具有呈凸状的侧凸部，且在弯曲的同时，沿深度方向延伸的形状。根据形成为所述三维形状的3D侧部，能够良好地抑制宽度方向上的陆部的过度变形。

也可以是如下形状：所述3D中央部的三维形状在长度方向上具有呈凸状的中央凸部，且在弯曲的同时，沿深度方向延伸，所述3D侧部的三维形状在宽度方向上具有呈凸状的侧凸部，且在弯曲的同时，沿深度方向延伸，所述侧凸部的棱线以所述中央凸部为起点沿长度方向延伸。3D侧部的三维形状中所含的侧凸部的棱线，以3D中央部的三维形状中所含的中央凸部为起点沿长度方向延伸，由此使3D中央部与3D侧部顺畅连接，能够避免该部分形成为扭曲的形状。其结果为，在刀槽花纹的壁面彼此卡合时，防止应力局部集中在3D中央部与3D侧部的连接位置，由此能够预防刀槽花纹内的裂纹、缺损等的产生。

优选地，在上述内容中，沿深度方向邻接的两条所述侧凸部的棱线以同一所述中央凸部为起点沿长度方向延伸。由此，密集地配置侧凸部，能够在相较于刀槽花纹的中央，陆部的变形往往更大的刀槽花纹的两端，有效抑制陆部的变形。在刀槽花纹在陆部的侧面开口的情况下，其效果更加显著。

所述3D中央部的三维形状可以形成为在深度方向的一处弯曲的横向V字状。根据形成为所述三维形状的3D中央部，能够良好地抑制长度方向上的陆部的过度变形。另外，相较于在深度方向上多处弯曲的形状，能够降低在轮胎的硫化工序中脱模时的阻力。

优选地，从踏面至所述2D中央部与所述3D中央部的边界的距离为刀槽花纹深度的20～70％。另外，优选地，从刀槽花纹端至所述2D中央部与所述3D侧部的边界的距离为刀槽花纹长度的10～40％。

附图说明

图1是表示本发明的充气轮胎的胎面的一个示例的俯视图。

图2是胎块的立体图。

图3是刀槽花纹的三视图。

图4是表示刀槽花纹的壁面的立体图。

图5是示意性表示2D中央部、3D中央部及3D侧部区域的图。

图6是表示其它实施方式的刀槽花纹的三视图。

图7是表示比较例的轮胎上的刀槽花纹的主视图。

附图标记说明

1—胎块(陆部的一个例子)；4—刀槽花纹；5—2D中央部；6—3D中央部；7—3D侧部；61—中央凸部；71—侧凸部；Tr—胎面。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

在图1所示的胎面Tr设置有作为陆部的胎块1。各胎块1由主沟槽2和横沟槽3来进行划分。主沟槽2沿轮胎周向连续延伸，横沟槽3沿着与主沟槽2交叉的方向延伸。俯视观察下胎块1形成为矩形，但不限于此。代替这种胎块或在这种胎块的基础上，也可以设置沿轮胎周向连续延伸的肋条来作为陆部。

如图2中放大所示，在胎块1上形成有刀槽花纹4。刀槽花纹4沿图1中为左右方向的轮胎宽度方向延伸。优选地，在提高冰雪路面性能，尤其是在冰雪路面上的启动性能、制动性能方面，如上所述使刀槽花纹4沿着与轮胎周向交叉的方向延伸。只要在胎块1上形成有至少一条刀槽花纹即可。因此，例如，也可以在一个胎块1上设置沿轮胎周向设有间隔地配置的多条刀槽花纹4。

长度方向LD为刀槽花纹4的长度方向，在本实施方式中为与轮胎宽度方向相同的方向。刀槽花纹长度L4被作为刀槽花纹4的两端间的直线距离进行测定。深度方向DD为刀槽花纹4的深度方向。刀槽花纹深度D4被作为从踏面至刀槽花纹底的直线距离进行测定。刀槽花纹深度D4例如设定为主沟槽2的深度的40～80％。宽度方向WD为刀槽花纹4的宽度方向，在本实施方式中为与轮胎周向相同的方向。刀槽花纹宽度W4在使其表现出充分的边缘效果方面，例如设定为0.3～2.0mm。

图3为包括刀槽花纹4的(a)俯视图、(b)侧面图及(c)主视图的三视图。图4为表示其刀槽花纹4的壁面的立体图。如图3、图4所示，形成于胎面Tr的胎块1上的刀槽花纹4具有2D中央部5、3D中央部6及3D侧部7，所述2D中央部5位于长度方向LD中央的刀槽花纹底侧；所述3D中央部6位于长度方向LD中央的踏面侧；所述3D侧部7位于长度方向LD上的两端。图5示意性地表示这些区域。

2D中央部5形成为沿深度方向DD形状不变化的二维形状。3D中央部6及3D侧部7分别形成为沿深度方向形状变化的三维形状。但是，它们形成为相互不同的三维形状。另外，3D中央部6和3D侧部7分别在踏面开口。3D中央部6的开口，在形成为在宽度方向WD弯曲的同时，沿长度方向LD延伸，且短边与长边交替重复的波形。

刀槽花纹4形成为使其两端在胎块1的侧面开口的两侧开放刀槽花纹。但是，刀槽花纹4也可以形成为仅使一端开口的单侧开放刀槽花纹，或使两端在胎块内闭塞的两侧封闭刀槽花纹。在刀槽花纹4的两端，尤其是开口的刀槽花纹端的附近，胎块的变形倾向于增大，但由于3D侧部7位于该刀槽花纹4的两端，因此如后述那样，能够抑制胎块1的过度变形。优选在单侧开放刀槽花纹中，与开口的刀槽花纹端相同地，使3D侧部也位于在胎块内闭塞的刀槽花纹端，但并不限定于此。优选刀槽花纹长度L4为长度方向LD上的胎块宽度的30％以上，更优选为50％以上。

2D中央部5的二维形状形成为波形，在其壁面设置有沿深度方向DD延伸的凹凸列。X-X箭头视角下的横截面形成为与图3中的(a)大致相同的形状，在2D中央部5，这种波形沿深度方向DD连续。该2D中央部5形成为所谓的波形刀槽花纹，但也可以是壁面形成为平坦状的平面刀槽花纹。在平面刀槽花纹上，横截面形成为直线形状，其直线形状沿深度方向连续。由于刀槽花纹4具有2D中央部5，从而相较于没有的情况，轮胎的硫化工序中脱模时的阻力减小。

3D中央部6的三维形状具有壁面彼此可沿长度方向LD卡合的结构。在本实施方式中，该三维形状在长度方向LD上具有呈凸状的中央凸部61，且在弯曲的同时，沿深度方向DD延伸。在壁面设置有在长度方向LD具有振幅，且沿深度方向DD延伸的凹凸列。其凹凸列具备向长度方向LD的一侧倾斜的部分和向其反方向倾斜的部分，它们通过中央凸部61在深度方向DD连续。3D中央部6的凹凸列与2D中央部5的凹凸列顺畅连接。

3D侧部7的三维形状具有壁面彼此可以在深度方向DD卡合的结构。在本实施方式中，该三维形状在宽度方向WD上具有呈凸状的侧凸部71，且在弯曲的同时，沿深度方向DD延伸。3D侧部7所处的刀槽花纹4的两端，如图3中的(b)所示形成为宽度方向WD上具有振幅，且沿深度方向DD延伸的波形。在本实施方式中，该波形出现在胎块1的侧面。在壁面上，侧凸部71的棱线71a～71j沿长度方向LD延伸，其中棱线71a、71b与棱线71f、71g分别以中央凸部61为起点沿长度方向LD延伸。

该胎块1中，长度方向LD上的变形主要被3D中央部6抑制，宽度方向WD上的变形主要被3D侧部7抑制。3D中央部6所处的刀槽花纹4的踏面侧与3D侧部7所处的刀槽花纹4的两端均为胎块1变形较大的部位，由于所述部位形成为三维形状，从而能够有效抑制在制动时或转向时等的胎块1的过度变形。2D中央部5位于长度方向LD中央的刀槽花纹底侧，此处为胎块1变形较小的部位。

如上所述，本实施方式的刀槽花纹4形成为使两端在胎块1的侧面开口的两侧开放刀槽花纹，也可以形成为使一端在胎块1的侧面开口的单侧开放刀槽花纹用以代替。在这种开口的刀槽花纹侧附近，胎块1的变形倾向于变得特别大。因此，由于3D侧部7位于开口的刀槽花纹端，从而能够有效抑制胎块1的过度变形。

从磨损初期至中期的阶段，由于胎块1的刚性较低，因此变形会增大，但根据该轮胎，如上所述，能够通过3D中央部6和3D侧部7来抑制胎块1的过度变形。另外，在磨损中期以后的阶段，由于胎块1的刚性较高，因此变形减小，但若是这种轮胎，由于3D中央部6会减少或消失，因此不会使胎块1的刚性变得过高，从而将良好地发挥刀槽花纹4的边缘效果。而且，即使是在磨损中期以后，由于3D侧部7位于刀槽花纹4的两端，从而也不会过于降低胎块1的刚性。

在本实施方式中，在启动时或制动时，胎块1会在前后方向上变形，则形成为三维形状的壁面彼此卡合，主要通过3D侧部7来抑制该变形。另外，在转向时胎块1会在横向变形，则形成为三维形状的壁面彼此卡合，主要通过3D中央部6来抑制该变形。然而，与伴随着磨损的胎块1的刚性变化相对应，在确保冰雪路面性能的同时，能够发挥优异的耐磨损性能和耐偏磨损性能。进一步地，通过巧妙地组合不同的三维形状，不会使刀槽花纹4内产生裂纹、缺损。

此外，在本实施方式中，3D侧部7的三维形状中所含的侧凸部71的棱线71a、71b与棱线71f、71g，以3D中央部6的三维形状中所含的中央凸部61为起点沿长度方向LD延伸，由此使3D中央部6与3D侧部7顺畅连接，能够避免该部分形成为扭曲的形状。其结果为，在刀槽花纹4的壁面彼此卡合时，防止应力局部集中在3D中央部6与3D侧部7的连接位置，从而能够预防刀槽花纹4内的裂纹、缺损等的产生。

3D侧部7的宽度方向WD上的振幅随着趋向长度方向LD的中央而减少，在2D中央部5与3D侧部7的边界以及3D中央部6与3D侧部7的边界，在从长度方向LD观察下实质上收敛为直线状。因此，侧凸部71的棱线以分别随着远离刀槽花纹端而逐渐靠近刀槽花纹4的宽度方向WD中央的方式来倾斜。由此，上述边界的连接顺畅，能够避免形成为扭曲的形状。其结果为，在刀槽花纹4的壁面彼此卡合时，防止应力局部集中在上述边界，从而能够预防刀槽花纹4内的裂纹、缺损等的产生。

在本实施方式中，在深度方向DD上邻接的两条侧凸部71的棱线71a、71b以同一中央凸部61为起点沿长度方向延伸。如图3中的(c)那样，棱线71a、71b在向深度方向DD倾斜的同时，沿长度方向LD延伸。棱线71f、71g也是同样结构。由此，密集地配置侧凸部71，能够在相较于中央，胎块1的变形往往更大的刀槽花纹4的两端，有效抑制胎块1的变形。由于该刀槽花纹4在胎块1的两侧面开口，因此可以更加显著地获得该效果。

在本实施方式中，如图3中的(c)所示，3D中央部6的三维形状形成为在深度方向DD的一处弯曲的横向V字状。根据形成为所述三维形状的3D中央部6，能够良好地抑制长度方向LD上的胎块1的过度变形。也可以为在深度方向DD上多处弯曲的形状，但相较于这种形状，根据本实施方式，能够降低在轮胎的硫化工序中脱模时的阻力。

从踏面至2D中央部5与3D中央部6的边界的距离K1(参照图5)优选为刀槽花纹深度D4的20～70％。由此，可以适当地确保2D中央部5及3D中央部6在深度方向DD上的大小。距离K1进一步优选为刀槽花纹深度D4的30％以上，更加优选为40％以上。另外，距离K1进一步优选为刀槽花纹深度D4的60％以下。

从刀槽花纹端至2D中央部5与3D侧部7的边界的距离K2(参照图5)优先为刀槽花纹长度L4的10～40％。由此，2D中央部5及3D侧部7在长度方向LD上的大小，进而还包括3D中央部6在长度方向LD上的大小，它们都将被适当地确保。距离K2进一步优选为刀槽花纹长度L4的15％以上。另外，距离K2进一步优选为刀槽花纹长度L4的30％以下，更加优选为20％以上。

图6为包括其它实施方式中的刀槽花纹4’的(a)俯视图、(b)侧面图及(c)主视图的三视图。该刀槽花纹4’具有2D中央部5’、3D中央部6’及3D侧部7’。2D中央部5’具有与图3所示的2D中央部5相同的结构。3D侧部7’除了侧凸部棱线的倾斜角度之外，具有与图3所示的3D侧部7相同的结构。

3D中央部6’的三维形状为在由波状面形成的壁面上设置有相互卡合的凸起8和凹处9的形状。该波状面由沿深度方向DD延伸的凹凸列构成。在本实施方式中，在该凹凸列的谷状顶部设置有凸起8，在与其相对的山状顶部设置有凹处9。即使通过形成为所述三维形状的3D中央部6’，也能够良好地抑制长度方向LD上的胎块1的过度变形。作为这种三维形状的变形例，可列举在由平面形成的壁面设置如上所述的凸起和凹处的结构。

本发明的充气轮胎除了在胎块、肋条等陆部形成如上所述的刀槽花纹之外，能够构成为与通常的充气轮胎相同。因此，能够任意采用现有公知的材料或制造方法等。

本发明的充气轮胎由于发挥如前所述的作用效果，且冰雪路面性能优异，因此尤其是作为防滑轮胎十分有用。

本发明并不限定于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内，可以进行各种改良变更。

实施例

下面，对具体表示本发明的结构和效果的实施例进行说明。轮胎的性能评价分别如下来实施。

(1)耐磨损性能

将安装在22.5×7.50的轮辋上的尺寸为11R22.5的轮胎安装于额定装载容量为10t的车辆上，并填充700kPa的内压，对行驶了20000km后的轮胎的磨损量进行测定，并将其倒数指数化。指数越大，则表示磨损量越小，耐磨损性能越优异。

(2)耐偏磨损性能

对行驶了20000km后的上述轮胎的偏磨损量(胎面边缘(胎踵胎趾；heel-and-toe)磨损量、中央磨损量及胎肩磨损量)进行测定，并将其倒数指数化。指数越大，则表示偏磨损量越小，耐偏磨损性能越优异。

(3)冰雪路面性能

将安装在22.5×7.50的轮辋上的尺寸为11R22.5的轮胎安装于额定装载容量为10t的车辆上，并填充700kPa的内压，综合冰雪路面上的启动性能和制动性能的评价结果，并将其指数化。启动性能是对车辆从停止状态到行进30m的距离所需要的时间进行测定评分。制动性能是对从时速为30km的行驶状态到车辆停止的制动距离进行测定计分。指数越大，则表示点数越高，冰雪路面性能越优异。

(4)脱模性能

对50个轮胎实施硫化工序，计算出在脱模时与模具产生粘连的轮胎中，被判断为是由用于形成刀槽花纹的刀片而造成粘连的轮胎个数，并将其倒数指数化。指数越大，则表示与模具的粘连越少，脱模性能越优异。

用于上述性能评价的实施例和比较例的轮胎除刀槽花纹的形状之外具有共通结构。在实施例及比较例中，在胎面的所有胎块上分别形成有图3、图7所示的刀槽花纹。图7的刀槽花纹40仅具有相当于图3所示的3D中央部的三维形状，在其壁面设置有在刀槽花纹的深度方向的两处弯曲的凹凸列。将评价结果示于表1。

(表1)

	比较例	实施例
			刀槽花纹形状	图7	图3
耐磨损性能	100	101
			耐偏磨损性能	100	108
冰雪路面性能	100	100
			脱模性能	100	116

如表1那样，在实施例中，在确保冰雪路面性能的同时，能够发挥优异的耐磨损性能和耐偏磨损性能，从而能够确认其改善效果。另外，在实施例中，由于刀槽花纹具有2D中央部，从而也将改善脱模性能。

Claims

1.一种充气轮胎，其中，形成于胎面陆部的刀槽花纹具有2D中央部、3D中央部及3D侧部，

所述2D中央部位于长度方向中央的刀槽花纹底侧，并形成为沿深度方向形状不变化的二维形状；

所述3D中央部位于长度方向中央的踏面侧，并形成为沿深度方向形状变化的三维形状；

所述3D侧部位于长度方向上的一端或两端，并形成为沿深度方向形状变化的三维形状；

所述3D中央部和所述3D侧部分别在踏面开口；

所述3D中央部的三维形状具有壁面彼此可沿长度方向卡合的结构，所述3D侧部的三维形状具有壁面彼此可沿深度方向卡合的结构；

所述3D中央部的三维形状在长度方向上具有呈凸状的中央凸部，且在弯曲的同时，沿深度方向延伸；

所述3D侧部的三维形状在宽度方向上具有呈凸状的侧凸部，且在弯曲的同时，沿深度方向延伸，所述侧凸部的棱线以所述中央凸部为起点沿长度方向延伸。

2.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，所述刀槽花纹的一端或两端在所述陆部的侧面开口，所述3D侧部位于其开口的刀槽花纹端。

3.根据权利要求1或2所述的充气轮胎，其特征在于，所述3D中央部的三维形状是在由平面或波状面形成的壁面上设置有相互卡合的凸起和凹处的形状。

4.根据权利要求1或2所述的充气轮胎，其特征在于，所述3D侧部的三维形状在宽度方向上具有呈凸状的侧凸部，且在弯曲的同时，沿深度方向延伸。

5.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，沿深度方向邻接的两条所述侧凸部的棱线以同一所述中央凸部为起点沿长度方向延伸。

6.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，所述3D中央部的三维形状形成为在深度方向的一处弯曲的横向V字状。

7.根据权利要求1或2所述的充气轮胎，其特征在于，从踏面到所述2D中央部与所述3D中央部的边界的距离为刀槽花纹深度的20～70％。

8.根据权利要求1或2所述的充气轮胎，其特征在于，从刀槽花纹端到所述2D中央部与所述3D侧部的边界的距离为刀槽花纹长度的10～40％。