充气轮胎的制作方法
【专利摘要】本发明提供充气轮胎，实现提高轮胎设计的效率、提高冰上性能、耐偏磨损性等轮胎性能。形成于花纹块的刀槽由三维刀槽形成，该三维刀槽在与踏面平行的水平截面中沿着上述长度方向线以摆幅（W）且周期（a1）的波状延伸，并且在与上述长度方向线成直角的垂直截面中沿着深度方向以摆幅（W）且周期（a2）的波状延伸。在将上述三维刀槽的上述长度方向设为x轴、将上述深度方向设为z轴、将与上述x轴和z轴成直角的摆幅方向设为y轴时，上述三维刀槽满足下述式（1）：y＝W·sin｛（2π·x/a1）＋（2π·z/a2）＋θ｝---（1）。
【专利说明】充气轮胎
【技术领域】
[0001]本发明涉及适合作为适于在冰雪路面上行驶的雪地轮胎、无防滑钉轮胎，且在花纹块上排列设置有多个刀槽的充气轮胎。
【背景技术】
[0002]对于充气轮胎而言，为了提高在冰雪路面上的行驶性，而在设置于胎面部的花纹块上形成多个刀槽，以便增大其边缘卡挂路面的效果(边缘效果)。然而若增加刀槽的形成数量，则花纹块会发生大的倾倒而无法有效地发挥边缘效果等，因而提高冰上性能是有限制的。
[0003]因此本 申请人:为了防止这样的花纹块的过度倾倒而提出了如图4所示的构造(为了方便而称为三浦折叠构造)的刀槽A (参照专利文献1、2)。
[0004]该构造的刀槽A，在与踏面S平行的水平截面中沿刀槽长度方向以锯齿状延伸，并且在与上述刀槽长度方向成直角的垂直截面中，沿深度方向以锯齿状延伸。这样的刀槽A的壁面B例如形成将平行四边形组合而成的三维的凹凸的立体曲面，通过使相对置的壁面的凹凸彼此相互啮合，从而能够有效地抑制花纹块的倾倒。
[0005]然而，为了设置这样的立体的三维形状的刀槽，例如除了锯齿的节距、摆幅以外，还需要进行上升折线Al和下降折线A2的组合、以及其交叉部的角度、交叉部的倒角处理等很多数据。因此设计非常复杂，需要大量的时间和劳力。因此，以往在同一胎面花纹形状的轮胎中，无论轮胎尺寸的大小如何，均采用了同一刀槽。
[0006]当然，为了更有效地抑制花纹块的倾倒，应该结合花纹块的大小、形状等而恰当地设定刀槽的三维形状、尺寸，但由于非常麻烦而无法实现。
[0007]鉴于这样的状况，本发明人对容易设计的立体的刀槽形状进行了研究。其结果发现，通过做成符合规定的算式的形状，就能够获得发挥高的壁面之间的啮合效果(三维效果)，并且容易地设计的刀槽形状。并且由此即使在一个轮胎内，也能够结合花纹块的大小、形状等而使刀槽不同，因此能够更有效地抑制各花纹块的倾倒，进一步提高冰上性能、耐偏磨损性等。
[0008]专利文献1:日本特开2004-203128号公报
[0009]专利文献2:日本特开2005-193867号公报
【发明内容】
[0010]因此本发明的课题在于提供一种充气轮胎，该充气轮胎使刀槽形成为符合规定的算式的形状，以此为基本，能够实现提高轮胎设计的效率、提高冰上性能、耐偏磨损性等轮胎性能。
[0011]本发明中技术方案I所述的发明是一种充气轮胎，在胎面部具有多个花纹块，并且在上述花纹块的踏面上形成有刀槽，该充气轮胎的特征在于，
[0012]上述刀槽沿着相对于轮胎轴线成O?45°的角度α的长度方向线延伸，并且
[0013]上述刀槽由三维刀槽形成，该三维刀槽在与踏面平行的水平截面中沿着上述长度方向线以摆幅W且周期al的波状延伸，并且在与上述长度方向线成直角的垂直截面中沿着深度方向以摆幅W且周期a2的波状延伸，并且
[0014]在将上述三维刀槽的上述长度方向设为X轴、将上述深度方向设为z轴、将与上述X轴和Z轴成直角的摆幅方向设为y轴时，上述三维刀槽满足下述式(I):
[0015]y = W.sin {(2 π.x/al) + (2 π.z/a2) + θ }---(1)。
[0016]另外，技术方案2的特征在于，在将上述花纹块在X轴上的花纹块长度设为BL时，上述周期al处于上述花纹块长度BL的14%~90%的范围。
[0017]另外，技术方案3的特征在于，在将上述花纹块在z轴上的花纹块深度设为BH时，上述周期a2处于上述花纹块深度BH的14%~90%的范围。
[0018]另外，技术方案4的特征在于，多个上述花纹块包括所形成的三维刀槽不同的不同种类的花纹块，对于形成于上述不同种类的花纹块的三维刀槽而言，上述周期al、上述周期a2以及上述摆幅W中的至少一个不同。
[0019]本发明如上所述，以符合上述式(I)的形状来形成三维刀槽。因此能够发挥高的壁面之间的啮合效果(三维效果)，并且大幅度地提高三维刀槽的设计效率，因此能够实现缩短轮胎的开发周期。另外，由于使三维刀槽的设计变得容易，即使在一个轮胎内，也能够结合花纹块的大小、形状等而使三维刀槽的尺寸例如摆幅以及长度方向、深度方向的波节距等不同，从而更有效地抑制各花纹块的倾倒。因此能够进一步提高冰上性能、耐偏磨损性等。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是表示本发明的充气轮胎的胎面部的一部分的展开图。
[0021]图2是将花纹块放大表示的立体图。
[0022]图3是表示三维刀槽的立体图。
[0023]图4是说明以往的三维刀槽的立体图。
[0024]附图标记说明:1…充气轮胎；2…胎面部；3…花纹块；4…刀槽；S…踏面;Sa…水平截面；Sb…垂直截面。
【具体实施方式】
[0025]以下，对本发明的实施方式进行详细的说明。
[0026]图1中，本实施方式的充气轮胎I，在胎面部2具有多个花纹块3并且在上述花纹块3的踏面S形成有刀槽4。
[0027]具体而言，上述胎面部2具有:沿轮胎周向延伸的多条周向沟7、以及在该周向沟
7、7之间和/或周向沟7与胎面端缘Te之间延伸的横沟8。由此在上述胎面部2形成有由上述周向沟7和横沟8、或周向沟7、胎面端缘Te以及横沟8划分的多个花纹块3。
[0028]在本例中，示出了上述花纹块3由中央花纹块3c、第一中间花纹块3ml、第二中间花纹块3m2以及胎肩花纹块3s构成的情况，其中，中央花纹块3c在轮胎赤道C上沿周向排列；第一中间花纹块3ml在中央花纹块3c的轮胎轴向外侧沿周向排列；第二中间花纹块3m2在第一中间花纹块3ml的轮胎轴向外侧沿周向排列；胎肩花纹块3s在第二中间花纹块3m2的轮胎轴向外侧沿周向排列。即，在本例中示出了胎面部2具有中央花纹块3c的列、第一中间花纹块3ml的列、第二中间花纹块3m2的列以及胎肩花纹块3s的列的情况。然而除此以外，花纹块列的条数例如也可以是6条、5条、4条等，可以根据要求而适当地设定。另外，也可以将花纹块列中的几条形成为沿周向连续的肋条。
[0029]另外，在上述花纹块3的踏面S形成有刀槽4。该刀槽4沿着相对于轮胎轴线而形成为O~45°的角度α的长度方向线延伸。若上述角度α超过45°，则相对于周向的边缘效果变得不充分，从而无法充分地发挥在冰路面上的牵引性(包括制动性)。在上述O~45°的范围内可以按照每个花纹块列而使上述角度α不同。
[0030]并且如图3示意地表示的那样，上述刀槽4由三维刀槽6形成，该三维刀槽6在与踏面S平行的水平截面Sa中，沿着上述长度方向线以摆幅W且周期al的波状延伸，并且在与上述长度方向线成直角的垂直截面Sb中沿着深度方向以摆幅W且周期a2的波状延伸。[0031 ] 并且在将上述长度方向设为X轴、将上述深度方向设为z轴、将与上述X轴和上述z轴成直角的摆幅方向设为y轴时，该三维刀槽6满足下述算式(I):
[0032]y = W.sin {(2 π.x/al) + (2 π.z/a2) + θ }---(I)。
[0033]即，三维刀槽6 由用三角函数表示的平滑的凹凸曲面形成，相对于其长度方向(χ轴)以及深度方向(z轴)均以正弦曲线延伸。
[0034]该三维刀槽6形成用三角函数表示的平滑的凹凸的立体曲面，并且相对于长度方向(X轴)以及深度方向(z轴)均以正弦曲线延伸。因此，刀槽的相对置的壁面的凹凸彼此相互啮合，从而能够束缚向长度方向(X轴)以及深度方向(Z轴)的移动。由此能够保持花纹块3的刚性，有效地抑制其倾倒。
[0035]另外三维刀槽6，通过将上述算式(I)输入到数控加工机而能够容易地形成。此时，只设定上述周期al、a2以及摆幅W这三个参数，就能够变更为符合要求的尺寸的三维刀槽6，因此能够大幅度地提高设计效率。
[0036]此外，例如根据下述算式(2)，也能够形成相对于长度方向(χ轴)以及深度方向(z轴)均以正弦曲线延伸的立体曲面的刀槽。然而在算式(2)的情况下，摆幅局部增大或使曲面变得复杂。因此在轮胎硫化时用于形成刀槽4的刀片无法从胎面胶拔出，从而导致轮胎损伤的倾向。
[0037]y = W {sin (2 π.χ/al) + sin (2 π.z/a2) + θ }---(2)。
[0038]其中，在花纹块3内三维刀槽6的长度方向的波节距数为I以下的情况下，则无法期待基于三维刀槽6的边缘成分的增加，从而无法充分地发挥在冰路面上的牵引性(包括制动性)。因此在将花纹块3在χ轴上的花纹块长度设为BL时，上述周期al优选为上述花纹块长度BL的90%以下。然而若上述周期al低于花纹块长度BL的14%时，则长度方向的波节距数变得过大而使摆幅不足，从而无法充分地实现基于波的边缘成分的增加，另外无法充分地发挥壁面之间的啮合效果(三维效果)所产生的防止倾倒效果。因此上述周期al的下限更优选为花纹块长度BL的20%以上，另外上限为60%以下。
[0039]另外，在三维刀槽6的深度方向的波节距数为I以下的情况下，则花纹块3的抑制倾倒效果变得不充分，因此无法充分地发挥提高在干燥路面上的操纵稳定性和改善偏磨损的效果。因此在将花纹块3在z轴上的花纹块深度设为BH时，上述周期a2优选为上述花纹块深度BH的90%以下。然而若上述周期a2低于花纹块深度BH的14%，则深度方向的波节距数变得过大而使摆幅不足，因此无法充分地发挥壁面之间的啮合效果(三维效果)所产生的防止倾倒效果。因此上述周期a2的下限更优选为花纹块长度BH的20%以上，另外上限为60%以下。
[0040]上述三维刀槽6在一个花纹块3内形成有多条。此时，花纹块3内的三维刀槽6相互平行，并且在长度方向上波节距以相同的相位形成。由此形成于相邻的三维刀槽6、6之间的橡胶部分G的厚度在长度方向以及深度方向上变得均匀。其结果，在将形成刀槽用的刀片(未图示)抽出时，能够抑制橡胶部分G断裂损伤。
[0041]另外，若三维刀槽6的刀槽宽度6W (如图2所示)过窄，则刀片的强度不足而降低金属模具的耐久性。相反，若过宽，则壁面之间的啮合效果减小，不利于抑制花纹块3的倾倒。因此上述刀槽宽度6W优选处于0.2?1.0mm的范围。
[0042]接下来，为了更有效地抑制花纹块3的倾倒，优选结合花纹块3的大小、形状等来设定三维刀槽6的三维形状。因此本例的配置于充气轮胎I的花纹块3，包括所形成的三维刀槽6不同的、不同种类的花纹块。具体而言，至少在花纹块3中的轮胎轴向宽度3W最大的最大宽度的花纹块3max、和轮胎轴向宽度3W最小的最小宽度的花纹块3min上使三维刀槽6不同。在本例中，胎肩花纹块3s相当于最大宽度的花纹块3max，中间花纹块3ml、3m2相当于最小宽度的花纹块3min。
[0043]另外上述“三维刀槽6不同”是指:三维刀槽6的周期al、周期a2以及摆幅W中的至少一个不同。其中周期al、摆幅W是露出于踏面S的要素，对边缘成分长度以及设计性的影响较大。因此在本例中，通过将周期al以及摆幅W设为相同，仅使周期a2不同，由此减小花纹块3max、3min之间的花纹块3的倾倒之差,从而进一步提高冰上性能、耐偏磨损性。具体而言，将配置于最大宽度的花纹块3max的三维刀槽6的周期a2，设定为大于配置于最小宽度的花纹块3min的三维刀槽6的周期a2。
[0044]此外，上述三维刀槽6的长度方向的一端或两端可以在花纹块内形成终端。另外也可以在上述花纹块3上混合设置上述三维刀槽6以外的刀槽，例如在深度方向上没有摆幅的二维刀槽、以及平面状的一维刀槽等。
[0045]以上，对本发明的特别优选实施方式进行了详述，但本发明不限定于图示的实施方式，而是能够变形为各种方式来实施。
[0046]实施例
[0047]基于表I的规格试制具有图1所示的胎面花纹的轿车用无防滑钉轮胎(尺寸195/65R15)，并测试了冰上性能、雪上性能、干燥路面性能、偏磨损性、设计时间、模具耐久性。另外为了比较，也对采用图4所示的三浦折叠构造的刀槽的轮胎一并进行了测试。各轮胎的胎面花纹以及刀槽的形成位置均相同，仅刀槽的形状不同。各刀槽的摆幅W为2mm均相同。
[0048]实施例11?13表示仅使胎肩花纹块3s的三维刀槽的周期al和/或a2不同，使花纹块刚性适合的例子。
[0049]( I)冰上性能、雪上性能
[0050]在轮辋(6JJX15)、内压(200kPa)的条件下，将供试轮胎安装于车辆(2000cc、FR车)的全部轮子，并根据驾驶员的感官以比较例I为100的指数，对在冰雪路面的测试路线上行驶时的操纵稳定性进行了评价。数值越大越好。
[0051](2)干燥路面性能
[0052]利用上述车辆，根据驾驶员的感官来对在干燥浙青路面的测试路线上行驶时的操纵稳定性以比较例I为100的指数进行了评价。数值越大越好。
[0053](3)偏磨损性
[0054]使用台式磨损能量测量试验机来测量轮胎的磨损能量，并以比较例I为100的指数对该值进行了评价。数值越大越好。
[0055](4)模具耐久性
[0056]对根据刀片的强度所推定出的刀片不能使用为止的轮胎的硫化个数以比较例I为100的指数进行了评价。数值越大越好。
[0057](5)设计效率
[0058]对仅设计刀槽所需的时间的倒数以比较例I为100的指数进行了评价。数值越大表示设计时间越短、设计效率越高。
[0059]表I
【权利要求】
1.一种充气轮胎，在胎面部具有多个花纹块，并且在上述花纹块的踏面上形成有刀槽，该充气轮胎的特征在于， 上述刀槽沿着相对于轮胎轴线成O~45°的角度α的长度方向线延伸，并且 上述刀槽由三维刀槽形成，该三维刀槽在与踏面平行的水平截面中沿着上述长度方向线以摆幅W且周期al的波状延伸，并且在与上述长度方向线成直角的垂直截面中沿着深度方向以摆幅W且周期a2的波状延伸，并且 在将上述三维刀槽的上述长度方向设为X轴、将上述深度方向设为z轴、将与上述X轴和z轴成直角的摆幅方向设为y轴时，上述三维刀槽满足下述式(I):
y = W.sin 1(2 π.x/al) + (2 π.z/a2) + θ }---(I)。
2.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于， 在将上述花纹块在X轴上的花纹块长度设为BL时，上述周期al处于上述花纹块长度BL的14%~90%的范围。
3.根据权利要求1或2所述的充气轮胎，其特征在于， 在将上述花纹 块在z轴上的花纹块深度设为BH时，上述周期a2处于上述花纹块深度BH的14%~90%的范围。
4.根据权利要求1或2所述的充气轮胎，其特征在于， 多个上述花纹块包括所形成的三维刀槽不同的不同种类的花纹块， 对于形成于上述不同种类的花纹块的三维刀槽而言，上述周期al、上述周期a2以及上述摆幅W中的至少一个不同。
5.根据权利要求3所述的充气轮胎，其特征在于， 多个上述花纹块包括所形成的三维刀槽不同的不同种类的花纹块， 对于形成于上述不同种类的花纹块的三维刀槽而言，上述周期al、上述周期a2以及上述摆幅W中的至少一个不同。
【文档编号】B60C11/12GK104044406SQ201310412126
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2013年9月11日 优先权日:2013年3月15日
【发明者】岩村和光 申请人:住友橡胶工业株式会社