专利名称：充气轮胎的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种能够减小由于在轮胎胎面上形成的凹槽部而产生的泵动声(pumping sound)的充气轮胎。
背景技术：
充气轮胎的胎面根据使用条件形成有各种胎面花纹。在这些胎面花纹中，在式样最好的充气轮胎中，胎面花纹的形状不仅能够增强轮胎性能，而且为视觉提供美感。存在各种能够增强时尚感的胎面花纹，并且在胎面上形成不同形状的凹槽部和着陆部。
图6表示充气轮胎胎面的一个例子的透视图，其中这种式样最好，一部分凹槽部以放大尺寸进行显示。通常，在胎面上形成的凹槽部是这样形成的即，使得槽宽保持不变或者槽宽逐渐减小或增大。但是，在图6所示的凹槽部中，槽部形成为袋状，其中槽宽在其端部局部地增大。这样的袋状凹槽23包括凹槽头部17和凹槽颈部18，其中凹槽头部17具有基本上为环形且局部开口的内壁16，所述凹槽颈部18通过小于凹槽头部17最小槽宽的槽宽与凹槽头部17的开口相连通。
本发明人研究过有关形成有这种袋状凹槽的胎面，发现了下面的事实。即，在形成有上述袋状凹槽的胎面的情况下，会在凹槽头部17和路面之间形成基本上是封闭的空间，在基本上封闭的空间中的压缩空气会突然地通过狭窄的凹槽颈部18排出，以此产生泵动声，损害了减噪性能。为了减小泵动声，设想将凹槽头部17的槽宽减小或者增加凹槽颈部18的槽宽，以使空气能够平稳地移动。但是，在式样最好的充气轮胎中，槽宽能够被确保的范围在某些情况下受限于设计，这种方法不能被经常使用。
日本专利申请公开No.H6-48119揭示了一种充气轮胎，它能够通过给槽底设置突出部来提高减噪性能。但是，根据这种充气轮胎，设置在侧向槽的开口端附近的柱状突出部阻挡空气穿过侧向槽，由此减小了在压缩空气通过侧向槽突然排出时产生的柱状共振。因此，这种技术与上述袋状凹槽一样不能减小泵动声。
日本专利申请公开No.2004-155335揭示了一种充气轮胎，其中凸块凹槽的端部通过细凹槽相互连接。但是，根据这种充气轮胎，通过轮胎赤道面相互分离的凸块凹槽的端部通过深的细凹槽相互连通，由此抑制了在胎面胶中产生的剪切变形并防止切割分离，这种技术与袋状凹槽一样不能减少泵动声。
发明内容
本发明的目的就是提供一种能够减小由于在胎面上形成的凹槽部而产生的泵动声的充气轮胎。
通过本发明能够实现该目的。即，本发明提供一种具有形成有凹槽部的胎面的充气轮胎，其中凹槽部包括袋状凹槽，所述袋状凹槽具有凹槽头部和凹槽颈部，凹槽部在凹槽头部设有大致为环形且局部开口的内壁，凹槽颈部通过其槽宽小于凹槽头部的最大槽宽的凹槽与凹槽头部相连通，袋状凹槽的凹槽头部形成有从凹槽底表面突出的突出部。
根据本发明的这种结构，由于从凹槽底表面突出的突出部形成在袋状凹槽的凹槽头部上，因此，它能够在行驶过程中减小在凹槽头部和路面之间形成的大致封闭的空间，并能够减少通过凹槽颈部排出的空气量。还具有另一种效果，即在大致封闭的空间中空气的振动能被突出部吸收。结果是，能够有效地减小由于袋状凹槽产生的泵动声，并能够提高减噪性能。而且，在没有改变袋状凹槽的槽宽的情况下能够减小泵动声，本发明最好适用于式样最好的充气轮胎。
在上述的充气轮胎中，较佳的是，当凹槽颈部的凹槽截面积最小的截面被定义为最小截面时，在最小截面中的凹槽截面积S(mm2)和在没有形成突出部时从最接近于凹槽头部的最小截面到凹槽头部的凹槽容量V(mm3)之间的关系为V/S≥25。
本发明人已经研究了有关形成有袋状凹槽的胎面能有效地实现上述目的的内容，并注意到凹槽头部的凹槽容量与凹槽颈部的凹槽截面积之间的关系，通过使用本实施例中所示的方法获得图7中图形所示的结果。该图形的水平轴表示最小截面中的凹槽截面积S(mm2)和在没有形成突出部时从最接近于凹槽头部的最小截面到凹槽头部的凹槽容量V(mm3)的比率V/S。垂直轴表示在行驶时的噪音水平。
根据图7，能够发现在V/S变大时，穿过凹槽颈部的空气在单位凹槽截面积上的体积被增加，因此，噪音水平被增加。已经发现特别是在V/S为25或更大时，噪音水平超过实际许可的范围。在这种结构中，严重产生泵动声的袋状凹槽设有能够减小泵动声的突出部，本发明的结构特别有效。
这里，术语“凹槽颈部的截面”是指与凹槽颈部的延伸方向相交的截面。而且，术语“在没有形成突出部时的凹槽容积”是指在凹槽头部没形成有用突出部时通过使用凹槽底表面计算出的凹槽容积。
在该充气轮胎中，较佳的是，当凹槽颈部的凹槽截面积最小的截面被定义为最小截面时，突出部的表面积a(mm2)和在没有形成突出部时从最接近凹槽头部的最小截面到凹槽头部的凹槽表面积A(mm2)之间的关系为0.01≤a/A≤0.5。
根据该结构，相对于凹槽头部的突出部根据减噪性能和排放性能设有合适的尺寸。即，如果a/A小于0.01，就会存在一种趋势，即在凹槽头部和路面之间形成的大致封闭的空间中空气振动会被突出部吸收的效果被减弱。如果a/A大于0.5，则由于相对于凹槽头部的突出部的尺寸增大了，因此就会存在一种趋势，即排放性能会受到损害。因此，根据上述结构，它在确保排放性能的同时能够有效地减小泵动声。
这里，术语“凹槽表面积”是指凹槽底表面和内壁表面的面积。术语“在没有形成突出部时从最小截面到凹槽头部的凹槽表面积”是指在凹槽头部没形成有突出部时根据凹槽底表面、内壁表面和最小截面的凹槽截面积计算出的面积。
在该充气轮胎中，较佳的是突出部形成有台阶。由此，突出部的表面积就能够增大，并且它能够增强在行驶过程中凹槽头部和路面之间形成的大致封闭的空间中的空气振动被吸收的效果。
在该充气轮胎中，较佳的是凹槽头部设有连接部，它将突出部和凹槽头部的内壁进行相互连接。由此，就能够减小在凹槽头部和路面之间形成的大致封闭的空间中的空气量，提高突出部的刚性，并且能够提高大致封闭的空间中的空气吸收效果。
在该充气轮胎中，较佳的是突出部的着陆部高度d(mm)与块部的着陆部高度D(mm)之间的关系为0.15≤d/D≤0.75。由此，就会如上所述，能够减小大致封闭的空间，能够减小泵动声，并能够获得袋状凹槽中的排放性能。
在该充气轮胎中，较佳的是轮胎进一步包括连接槽，它使通过着陆部与袋状凹槽相邻的凹槽或着陆端和袋状凹槽的凹槽头部相互连接。由此，在凹槽头部和路面之间形成的大致封闭的空间中的空气能够从凹槽颈部和连接槽分散并被排出。结果是，通过凹槽颈部排出的空气的压力减小了，因此，就更加有效地减小了泵动声。
这里，术语“着陆端”是指在轮胎的轴向上的最远位置，它在轮胎组装到标准轮圈上时与平坦路面接触，在标准内部压力充到轮胎中并且标准负荷作用于轮胎上的情况下，轮胎与平坦路面垂直。标准负荷和标准内部压力是在JISD4202(汽车轮胎的技术规范)等中定义的最大负荷(轮胎是用于乘客车辆时的设计负荷)和适合最大负荷的气压，标准轮圈原则上是在JISD4202等中定义的标准轮圈。
在充气轮胎中，较佳的是，当的凹槽颈部的凹槽截面积为最小的截面被定义为最小截面时，连接槽的槽宽等于或小于最小截面的槽宽，并等于或大于2mm。由此，由于连接槽在胎面上不引人注意，并且式样不会受到损坏，因此这种特征能够用于式样最好的充气轮胎中。由于槽宽被设定为2mm或更宽，因此在轮胎与地面形成接触时，就能够保证连接槽的槽宽，并能够有效地获得减小泵动声的效果。
在该充气轮胎中，较佳的是，连接槽的槽深等于或大于凹槽头部槽深的20％。由此，就能够确保通过连接槽排放恒定或更大量的空气，并能够有效地获得减小泵动声的效果。
图1是根据本发明的一个充气轮胎实例的轮胎经线的截面视图；
图2是本发明的一个充气轮胎胎面的实例的平面视图；图3a是袋状凹槽的透视图；图3b是袋状凹槽的平面视图；图3c是沿图3b中线C-C取的剖视图；图4a是另一个实施例的袋状凹槽的透视图；图4b是另一个实施例的袋状凹槽的平面视图；图5是减噪性能评估结果的图形示图；图6是袋状凹槽的一个实例的透视图；以及图7是凹槽头部的凹槽容量与凹槽颈部的凹槽截面积之间的关系的图形示图。
具体实施例方式
将参考附图解释本发明的较佳实施例。
第一实施例除了胎面外，本发明的充气轮胎与常用的轮胎具有相同的结构，例如，与图1所示的相同。
图1所示的充气轮胎包括一对环形胎缘部2、从胎缘部2向轮胎的外周侧延伸的侧壁部5、和通过肩部连接至侧壁部5的外缘端的胎面部7。胎体帘布层1设置在胎缘部2之间，在端部卷起以能保持住胎缘3和胎边芯4。一个或多个带层8设置在胎面部7的胎体帘布层1的外侧上，如果需要，可设置带加强层。胎面胶设置在轮胎的外缘端上的带层8上。根据所需的轮胎性能和使用条件，在胎面6上形成各种不同的胎面图案。
用于胶层等的原材料橡胶的例子是天然橡胶、苯乙烯一丁二烯橡胶(SBR)、丁二烯橡胶(BR)、异戊二烯橡胶(IR)和丁基橡胶(IIR)，它们可以单独使用或组合使用。
这些橡胶通过使用如碳黑和二氧化硅等填料、硫化剂、硫化促进剂和增塑剂而被加强，可适当地混合防氧化剂等。
下面将解释根据本发明的充气轮胎的胎面。图2是表示一个充气轮胎的胎面实例的平面视图。图3a是袋状凹槽的透视图。图3b是袋状凹槽的平面视图。图3c是沿图3b中线C-C取的剖视图。
在本实施例的胎面6上形成的胎面花纹就是所谓的块状花纹。胎面花纹包括凹槽部和许多通过凹槽部划分的着陆部(块部)。本实施例的凹槽部包括在其宽度方向上从轮胎的外侧向胎面6的中心延伸并同时弯曲的横向槽9、延伸以能将横向槽9相互连接从而相对于轮胎的圆周方向倾斜的细凹槽10、和形成为袋状形状的凸块凹槽11(对应于袋状凹槽，下面将称之为袋状凹槽11)，该凹槽在胎面边缘E处是开口的，其槽宽在其端部局部增加。
如图3a和3b所示，袋状凹槽11包括凹槽头部17，所述凹槽头部大致为环状的局部开口，以及包括凹槽颈部18，所述凹槽颈部18通过小于凹槽头部17最大槽宽W的槽宽与凹槽头部17的开口相连通。最小截面19是在其穿过凹槽颈部18时凹槽面积为最小的截面。因此，最小截面19的槽宽w小于凹槽头部17的最大槽宽W，最大槽宽W设定为槽宽w的1.2倍或更大。
袋状凹槽11的凹槽头部17形成有从凹槽底表面20突出的突出部21。由此，在行使时在凹槽头部17和路面之间形成的大致封闭的空间就变小，它能够减小在该空间中压缩和排出的空气量。结果是，它能够有效地减小由袋状凹槽11产生的泵动声。
较佳的是，突出部21的着陆部高度d(mm)和块部的着陆部高度(凹槽头部17的槽深)D(mm)之间的关系为0.15≤d/D≤0.75，更佳的是，0.2≤d/D≤0.6。如果关系式d/D小于0.15，那么大致封闭的空间的减小效果就较差，并存在一种泵动声减小效果变差的趋势。如果关系式d/D大于0.75，那么突出部21的着陆部高度就太高，并存在一种袋状凹槽11中的排放性能受到损坏的趋势。
在最小截面19中的凹槽截面积S(mm2)和在没有形成突出部21时从最小截面19到凹槽头部17的凹槽容量V(mm3)为V/S≥25时，由于严重地产生如上所述的泵动声，因此本发明的结构特别有效。在突出部21没有形成有如图6所示的凹槽头部17时，在没有形成突出部21时的凹槽容量是通过使用凹槽底表面22计算出的凹槽容量。在凹槽颈部18具有恒定的槽宽，并与凹槽头部相连通或者在有许多最小截面19时，凹槽容量V是通过使用最小截面19中最接近于凹槽头部17的一个最小截面19计算出的。
较佳的是，突出部21的表面积a(mm2)和在没有形成突出部21时从最小截面19到凹槽头部17的凹槽表面积A(mm2)之间的关系为0.01≤a/A≤0.5，更佳的是0.02≤a/A≤0.4。如果关系式a/A小于0.01，那么在凹槽头部和路面之间形成的大致封闭的空间中的空气振动不会全然地被突出部21吸收。如果关系式a/A大于0.5，由于突出部21的尺寸相对于凹槽头部17是被增加的，那么就会存在一种排放性能受到损坏的趋势。在没有形成突出部21时的凹槽表面积是通过使用如图6所示凹槽头部17没形成有突出部21时的凹槽底表面22、内壁16和最小截面19而被计算出的。在有许多最小截面19时，凹槽表面积A是通过使用最小截面19中最接近于凹槽头部17的一个最小截面19而被计算出的。
第二实施例下面将解释第二实施例。这里将不再重复第二实施例中与第一实施例中那些相同的部分，将主要解释不同的部分。图4a表示本发明的一个充气轮胎胎面的实例，示出袋状凹槽的透视图。图4b是袋状凹槽的平面视图。
如图4a和4b所示，袋状凹槽24形成为其槽宽在其端部局部增大的袋状形状。袋状凹槽24包括凹槽头部25，所述凹槽头部具有大致为环形的局部开口的内壁27，以及包括凹槽颈部26，所述凹槽颈部通过一个小于凹槽头部25最大槽宽的槽宽相连通。凹槽头部25形成为俯视时具有大致的矩形，另一个袋状凹槽24的另一个凹槽头部25分布在相对于着陆部的另一侧上。
突出部29从凹槽头部25的凹槽底表面28突出。突出部29形成为在其侧边具有台阶的棱柱形。通过以此方式在突出部29上形成台阶，突出部29的表面积能够增大，在凹槽头部25和路面之间形成的大致封闭的空间中的空气振动能被更加有效地吸收。
凹槽头部25设有将突出部29和内壁27相互连接的连接部30。在图4a中，连接部30的着陆部高度与突出部29的低台阶的高度相同，但是连接部30的着陆部高度并不局限于此。通过设置连接部30，能够减小在凹槽头部25和路面之间形成的大致封闭的空间中的空气量，并能够增强突出部29的刚度，和提高在大致封闭的空间中空气振动的吸收效果。
连接槽31延伸使得袋状凹槽24的凹槽头部25相互连接。由此，在凹槽头部25和路面之间形成的大致封闭的空间中的空气能够从凹槽颈部26和连接槽31被分散并被排出。结果是，减小了通过凹槽颈部26排出的空气压力，因此，能够更加有效地减小泵动声。
较佳的是，连接槽31的槽宽等于或小于最小截面的槽宽，并等于或大于2mm。如果连接槽31的槽宽小于2mm，那么在着地时就不能获得空气进、出连接槽31所通过的必要凹槽截面积，并存在一种减小泵动声效果变弱的趋势。连接槽31的槽深等于或小于块部的着陆部高度(凹槽头部25的槽深)，并等于或大于着陆部高度的20％。如果连接槽31的槽深小于块部的着陆部高度的20％，那么分散和排放的空气量就变小，并存在一种减小泵动声效果变弱的趋势。
连接槽31并不局限于笔直延伸的凹槽，连接槽31可在弯曲的同时延伸。连接槽31并不局限于具有恒定槽宽的凹槽，连接槽31的槽宽是可以改变的。还是在此情况下，由于上述原因，较佳的是，连接槽31的最大槽宽等于或小于最小截面的槽宽，最大槽宽等于或大于2mm。
当胎面形成有连接槽时，凹槽容量V应该是从最小截面到没有形成连接槽时的凹槽头部的凹槽容量。在没有形成连接槽时的凹槽容量是在图6所示的凹槽头部17没有形成有连接槽时计算出的凹槽容量。
其它实施例(1)在本发明的充气轮胎胎面上形成的胎面花纹并不局限于只形成有袋状凹槽的前述实施例中所显示的那些，凹槽部和着陆部的花纹间距和形状没有特别的限制。
(2)本发明并不局限于突出凹槽是如第一实施例的袋状形状的情况。本发明还能够适用于在胎面的中心部形成的凹槽是袋状形状的情况。虽然在前面实施例中凹槽头部和突出部从俯视来看是椭圆形或矩形的，但是凹槽头部和突出部并不局限于这些形状，从俯视来看可以是葫芦形状。突出部的数量并不局限于一个，一个袋状凹槽可设有许多突出部。
(3)连接槽并不局限于如第二实施例那样的将袋状凹槽的凹槽头部相互连接的凹槽，连接槽可将袋状凹槽的凹槽头部与另一个凹槽相连接，另一个凹槽邻近袋状凹槽，着陆部介于它们之间。连接槽可连接袋状凹槽的凹槽头部和接地端。连接槽的延伸方向没有特别的限制，连接槽可沿轮胎的圆周方向延伸，或者可以倾斜。
(4)当轮胎圆周方向上形成许多相互相邻的袋状凹槽时，较佳的是，连接槽将袋状凹槽的凹槽头部相互连接，较佳的是，连接槽沿轮胎的圆周方向延伸。根据这样的结构，在行驶时轮胎转动时就在袋状凹槽和路面之间顺序地形成大致封闭的空间。
本发明的轮胎实例为了具体地显示本发明的结构和效果，测算出了减噪性能。下面将解释测算结果。在测算中，在气压为310kpa、负荷为6700N、轮圈为16×8.5-JJ、速度为80km/h的条件下通过使用测试轮胎(轮胎尺寸为LT265/75R1610PR)对单个鼓轮(JASO C606-81)进行试验。在对鼓轮的测算中，使用在远离轮胎中心1m、高度为0.25m的位置上的麦克风测量噪音水平。每个测试轮胎具有形成有表1所示五种袋状凹槽的胎面。
表1
比较示例性轮胎具有没有设置突出部的袋状凹槽，本发明的实例轮胎1具有设置突出部的袋状凹槽，本发明的实例轮胎2具有设置突出部和连接部的袋状凹槽。每个突出部的d/D为0.5，a/A为0.22。连接槽的槽宽为4mm，小于最小截面的槽宽，并且是块部的着陆部深度的90％。测算结果如图5所示。
从图5所示的图形中能够发现本发明的实例轮胎1的噪音水平小于比较实例的噪音水平。这是因为由于突出部形成在袋状凹槽的凹槽头部上，因此能够减小在凹槽头部和路面之间形成的大致封闭的空间中的容量，还因为突出部能够吸收在大致封闭的空间中的空气振动。本发明实例轮胎2的噪音水平小于实例轮胎1的噪音水平。这是因为由于形成了连接槽，在大致封闭的空间中的空气能够被分散和排放。
权利要求
1.一种具有形成有凹槽部的胎面的充气轮胎，其中凹槽部包括袋状凹槽，所述袋状凹槽具有凹槽头部和凹槽颈部，凹槽部在凹槽头部设有大致为环形的局部开口的内壁，凹槽颈部通过其槽宽小于凹槽头部的最大槽宽的凹槽与凹槽头部相连通，袋状凹槽的凹槽头部形成有从凹槽底表面突出的突出部。
2.如权利要求1所述的充气轮胎，其中当凹槽颈部的凹槽截面积最小的截面被定义为最小截面时，在最小截面中的凹槽截面积S(mm2)和在没有形成突出部时从最接近于凹槽头部的最小截面到凹槽头部的凹槽容量V(mm3)之间的关系为V/S≥25。
3.如权利要求1所述的充气轮胎，其中当凹槽颈部的凹槽截面积最小的截面被定义为最小截面时，突出部的表面积a(mm2)和在没有形成突出部时从最接近凹槽头部的最小截面到凹槽头部的凹槽表面积A(mm2)之间的关系为0.01≤a/A≤0.5。
4.如权利要求1所述的充气轮胎，其中突出部形成有台阶。
5.如权利要求1所述的充气轮胎，其中凹槽头部设有将突出部和凹槽头部的内壁相互连接的连接部。
6.如权利要求1所述的充气轮胎，其中突出部的着陆部高度d(mm)和块部的着陆部高度D(mm)之间的关系为0.15≤d/D≤0.75。
7.如权利要求1所述的充气轮胎，还包括连接凹槽，它使通过着陆部与袋状凹槽相邻的凹槽或着地端和袋状凹槽的凹槽头部相互连接。
8.如权利要求7所述的充气轮胎，其中当凹槽颈部的凹槽截面积为最小的截面被定义为最小截面时，连接槽的槽宽等于或小于最小截面的槽宽，并等于或大于2mm。
9.如权利要求7所述的充气轮胎，其中连接槽的槽深等于或大于凹槽头部槽深的20％。
全文摘要
一种具有形成有凹槽部的胎面的充气轮胎，包括袋状凹槽。袋状凹槽包括凹槽头部和凹槽颈部，凹槽部在凹槽头部设有大致为环形的局部开口的内壁，凹槽颈部通过其槽宽小于凹槽头部的最大槽宽的凹槽与凹槽头部相连通。袋状凹槽的凹槽头部形成有从凹槽底表面突出的突出部形成。
文档编号B60C11/03GK1807133SQ20051013812
公开日2006年7月26日 申请日期2005年12月29日 优先权日2005年1月17日
发明者尾藤健介, 宫崎哲二 申请人:东洋橡胶工业株式会社