專利名稱：充氣輪胎及這種輪胎的模具的制作方法
技術領域：
本發明涉及充氣輪胎。更具體來講，本發明涉及輪胎胎面的改進。
背景技術：
在冰雪路面上，長期以來一直使用鑲釘輪胎。近年來，無釘防滑輪胎是主流。對于無釘防滑輪胎，重要的是在冰雪路面上的制動性能。為了提高制動性能，市場上出現了胎面中混合有玻璃纖維的輪胎。玻璃纖維具有比冰更高的硬度。胎面中混合有玻璃纖維的輪胎中的玻璃纖維抓著冰雪路面。通過這種抓著可提高輪胎的制動性能。
在輪胎的硫化中，胎面緊貼模具的空腔表面。通過這種緊貼，在胎面上形成表層。表層的表面是鏡面狀的。表層的表面上不暴露出短纖維。輪胎使用時，在較早階段表層被磨損。通過這種磨損，玻璃纖維在胎面的表面上暴露。通過這種暴露，便可發揮制動性能。
為了提高在表層殘存階段的制動性能，已提出了多種建議。例如，日本特開平9-323511號公報公開了在其胎面上具有深而小的刀槽花紋(即細溝)的輪胎。所述輪胎是采用腔面上具有細微脊突的模具形成的。細溝具有由脊突反轉的形狀。
在輪胎的成型中，將預成型的胎坯放入模具中，給所述胎坯加壓加熱。通過加熱，橡膠發生交聯。當重復使用該模具時，橡膠或橡膠組合物中的化學品黏著在腔面上并發生堆積。堆積物的量逐漸增多。當堆積物增多時，就會導致脫模不良、輪胎外觀不良、氣孔等。必需清除堆積物。
為清除堆積物，通常采用噴砂處理。通過噴砂處理來研磨模具表面。當研磨量較小時，對于普通模具來講研磨不是大問題。然而，在帶有細微脊突的模具中，反復的研磨會逐漸磨損脊突。特別是，如果脊突的斷面是例如半圓形、三角形、梯形等逐步變細的形狀，噴砂處理就會使脊突大幅度變形。如果采用脊突形狀不合適的模具，就會得到細溝形狀不合適的輪胎。這種輪胎在開始使用時的制動性能不足。
發明內容
本發明的目的是提供可以長期成型具有良好細溝的輪胎的模具。本發明的另一個目的是提供在開始使用時具有優良制動性能的充氣輪胎。
本發明的充氣輪胎具有胎面部分。在所述胎面的表面上形成了大量細溝，所述細溝的寬度大于等于0.1mm且小于等于2.0mm，深度大于等于0.1mm且小于等于1.0mm。所述細溝的斷面形狀近似矩形。
細溝底面的角的曲率半徑優選小于等于0.2mm。胎面部分優選由分散有短纖維的橡膠組合物交聯而成。胎面部分優選具有縱溝、橫溝以及由該縱溝和橫溝分割成的大量的塊。在所述塊的表面形成有細溝。
本發明的輪胎所用的模具帶有緊貼輪胎胎面部分的腔面。該腔面上形成有大量的脊突，所述脊突的寬度大于等于0.1mm且小于等于2.0mm，高度大于等于0.1mm且小于等于1.0mm。該脊突的斷面形狀近似矩形。脊突頂面的角的曲率半徑優選小于等于0.2mm。
對于本發明的模具，當重復使用該模具時，脊突可維持合適的形狀。采用所述模具所得的輪胎在開始使用時具有優良的制動性能。
圖1是本發明的一個實施方式中的充氣輪胎的剖面圖，圖2是圖1中輪胎胎面部分的一個部分的放大圖，圖3是圖1中輪胎胎面部分的一個部分的剖面圖，圖4是圖1中輪胎硫化步驟所用模具的一部分的剖面圖，圖5(a)是比較例1中的模具的一部分的剖面圖，
圖5(b)是比較例2中的模具的一部分的剖面圖，和圖5(c)是比較例3中的模具的一部分的剖面圖。
具體實施例方式
以下將參照附圖，以優選實施方式為基礎，詳細描述本發明。
在圖1中，上下方向為充氣輪胎2的徑向，左右方向為該輪胎2的軸向。所述輪胎2包括胎面部分4、左右胎側部分6和左右胎圈部分8。在輪胎2中，未顯示的胎體位于左側胎圈部分8和右側胎圈部分8之間。
圖2是圖1中輪胎2的胎面部分4的一部分的放大展開圖。在該圖2中，上下方向為輪胎2的圓周方向，左右方向為輪胎2的軸向。圖2中所示的中心線CL表示輪胎2的赤道面。輪胎2為無釘防滑輪胎。
該胎面部分4的表面上具有第一縱溝10、第二縱溝12、副縱溝14、第一橫溝16、第二橫溝18及第三橫溝20。第一縱溝10和第二縱溝12在整個圓周方向延伸。第一橫溝16使胎面末端Ea與第一縱溝10相連。第二橫溝18使第一縱溝10與第二縱溝12相連。第三橫溝20使右側第二縱溝12(見圖1)與左側第二縱溝12相連。副縱溝14位于兩條第二橫溝18之間。
所述胎面部分4具有第一塊24、第二塊26、第三塊28和第四塊30。各個塊24、26、28和30的輪廓基本上為方形。也可以配置具有其他輪廓形狀的塊。第一塊24位于第一縱溝10的外側位置。該第一塊24由第一縱溝10和兩條第一橫溝16分割而成。第二塊26位于第一縱溝10與副縱溝14之間的位置。該第二塊26由第一縱溝10、副縱溝14以及兩條第二橫溝18分割而成。第三塊28位于副縱溝14與第二縱溝12之間的位置。該第三塊28由副縱溝14、第二縱溝12以及兩條第二橫溝18分割而成。第四塊30跨越赤道面CL。第四塊30位于右側第二縱溝12與左側第二縱溝12之間的位置。該第四塊30由兩條第二縱溝12和兩條第三橫溝20分割而成。
每個塊24、26、28和30都帶有刀槽花紋S。刀槽花紋S為鋸齒形。該刀槽花紋S通過模具的刀片形成。通過刀槽花紋S的邊緣效應和排水作用，可以提高輪胎2的制動性能。
每個塊24、26、28和30都帶有大量的細溝G。設想胎面部分4的表面具有波狀曲線時，在波狀曲線中沿著塊24、26、28和30包含的部分形成細溝G。換句話說，所述細溝G是波狀曲線的一部分。從圖2中可清楚地看到，波狀曲線沿軸向伸展。波狀曲線是從胎面部分4的末端Ea到末端Eb。設想在圓周方向上重復出現大量的波狀曲線。典型的波狀曲線為正弦曲線。所述細溝G可以是其他形狀。
細溝G帶有邊緣。因此，通過所述細溝G可以提高路面與輪胎2的摩擦系數。細溝G還具有排水作用。而且，在輪胎2的硫化中，細溝G還有助于排氣。
塊24、26、28和30中含有交聯橡膠。優選在塊24、26、28和30中使用的橡膠組合物中混入短纖維。將短纖維分散至塊24、26、28和30中。短纖維可抓著冰雪路面。短纖維有助于輪胎2的制動性能。塊24、26、28和30的表面緊貼模具的腔面，從而形成表層。所述表層幾乎不含短纖維。在輪胎2的全新階段，塊24、26、28和30的表面不露出短纖維。在該輪胎2開始使用時，主要由刀槽花紋S和細溝G對制動性能作出貢獻。隨著輪胎2的使用，塊24、26、28和30的表面逐漸被磨損。經過磨損，細溝G逐漸變淺，短纖維漸漸暴露出來。隨著磨損的進展，短纖維代替細溝G而對制動性能作出貢獻。從開始使用到其后較長的時期內，輪胎2展現出優良的制動性能。
所混入的短纖維可以是無機纖維或有機纖維。無機纖維的具體例子包括玻璃纖維和碳纖維。有機纖維的具體例子包括尼龍纖維、聚酯纖維和聚乙烯纖維。可以同時采用多種纖維。從制動性能的角度來看，優選玻璃纖維。可以同時采用玻璃纖維和其他纖維。短纖維的直徑優選大于等于1μm且小于等于100μm。短纖維的長度優選大于等于0.1mm且小于等于5.0mm。相對于100重量份的基材橡膠，短纖維的量優選大于等于1重量份且小于等于50重量份。
圖3是圖1中輪胎2的胎面部分4的一部分的剖面圖。圖3中顯示了刀槽花紋S和細溝G。從圖3中大圓環顯示的放大圖可清楚地看到，細溝G的斷面形狀近似矩形。細溝G具有第一角G1、第二角G2、第三角G3和第四角G4。細溝底面的角G2和角G3呈圓形。在圖3中，箭頭Ra表示的是第二角G2的曲率半徑，箭頭Rb表示的是第三角G3的曲率半徑。
圖3中雙向箭頭W1表示的是細溝G的寬度。寬度W1優選大于等于0.1mm且小于等于2.0mm。寬度W1大于等于0.1mm的細溝G具有優良的排水作用。從這個角度來看，寬度W1更優選大于等于0.3mm。通過將寬度W1設定為小于等于2.0mm，可以得到充足的接地面積。通過這種充分的接地面積可以得到優良的制動性能。從這個角度來看，寬度W1更優選小于等于0.6mm。
圖3中雙向箭頭D表示的是細溝G的深度。深度D優選大于等于0.1mm且小于等于1.0mm。深度D大于等于0.1mm的細溝G具有優良的排水作用。從這個角度來看，深度更優選大于等于0.4mm，特別優選大于等于0.5mm。通過將深度D設定為小于等于1.0mm，可以得到充分的塊剛性。通過大的剛性可以抑制塊24、26、28和30的變形，并得到充足的排水作用。從這個角度來看，深度D更優選小于等于0.6mm。
細溝G的間距優選大于等于0.5mm且小于等于5.0mm。通過將間距設定為大于等于0.5mm，可以得到充分的塊剛性。通過大的剛性可以抑制塊24、26、28和30的變形，并得到充分的排水作用。從這個角度來看，間距更優選大于等于1.0mm。通過將所述間距設定為小于等于5.0mm，可以得到充分的制動性能。從這個角度來看，間距更優選小于等于4.5mm。沿著垂直于波狀曲線的延伸方向的方向測量所述間距。在圖2所示的輪胎2上，沿著圓周方向測量間距。
圖4是圖1中輪胎2的硫化步驟所用的模具32的一部分的剖面圖。在該圖4中顯示了緊貼胎面部分4的腔面34。所述腔面34帶有脊突P。從圖4可以清楚地看到，脊突P的斷面形狀近似矩形。脊突P具有第一角P1、第二角P2、第三角P3和第四角P4。可對原始模具(master)進行平頭磨削(flat end mill)而形成該脊突P。這種脊突P與輪胎2的細溝G相對應。
這種模具32被安裝在硫化機上。反復使用這種模具32進行輪胎2的硫化成型時，腔面34上會產生堆積物。將產生了堆積物的模具32從硫化機上拆下，并進行噴砂處理。通過噴砂處理來清除堆積物。這個處理稱為清潔。清潔后，再將模具32固定在硫化機上進行使用。隨著模具32被重復使用和清潔，由于噴砂處理的影響，腔面34被研磨。通過研磨，脊突P逐漸被磨損。如上所述，脊突P的斷面形狀近似矩形。所以，即使脊突P輕微磨損，其斷面仍可保持適當的形狀。即使模具32輕微磨損，該模具仍可生產出細溝G的形狀良好的輪胎2。與傳統的具有梯形或三角形等斷面形狀的脊突的模具相比，這種模具32有較長的使用壽命。
從模具32的使用壽命的角度來看，脊突P的內角β1、β2、β3和β4優選大于等于80°且小于等于100°，更優選大于等于85°且小于等于95°。理想的是，內角β1、β2、β3和β4是直角(即90°)。在本申請中，脊突P的斷面形狀被稱為“近似矩形”，這包括內角β1、β2、β3和β4與直角略有差別的情況。從圖4清楚地看出，當測量內角β1、β2、β3和β4時，假定各個角P1、P2、P3和P4不是圓形的。
輪胎2具有模具32的反轉形狀。細溝G(見圖3)的形狀有賴于脊突P的形狀。細溝G的角度α1對應于脊突P的內角β1，角度α2對應于脊突P的內角β2，角度α3對應于脊突P的內角β3，角度α4對應于脊突P的內角β4。角度α1、α2、α3和α4優選大于等于80°且小于等于100°，更優選大于等于85°且小于等于95°。理想的是，角度α1、α2、α3和α4是直角。在本申請中，細溝G的斷面形狀被稱為“近似矩形”，這包括角度α1、α2、α3和α4與直角有輕微差別的情況。從圖3清楚地看出，當測量內角α1、α2、α3和α4時，假定每個角G1、G2、G3和G4不是圓形的。
從圖4清楚地看出，頂面的角P2和P3是圓形的。在圖4中，箭頭Rc表示的是第二角P2的曲率半徑，箭頭Rd表示的是第三角P3的曲率半徑。根據制造模具32的情況而形成這種圓角。即使脊突P在噴砂處理時受到磨損，脊突P仍可保持適當的形狀，從這個角度來看，曲率半徑Rc和Rd越小越優選。具體來講，曲率半徑Rc和Rd優選小于等于0.2mm，更優選小于等于0.1mm。理想的是，所述的角為非圓形的。第一角P1和第四角P4可以是圓形的。在這種情況下，第一角P1和第四角P4的曲率半徑優選小于等于0.2mm，更優選小于等于0.1mm。在本申請中，脊突P的斷面形狀被稱為“近似矩形”，這包括每個角P1、P2、P3和P4略呈圓形的情況。
如上所述，細溝G(見圖3)的形狀有賴于凸起的脊突P的形狀。細溝G的第二角G2對應于脊突P的第二角P2，細溝G的第三角G3對應于脊突P的第三角P3。細溝G的第二角G2的曲率半徑Ra和第三角G3的曲率半徑Rb優選小于等于0.2mm，更優選小于等于0.1mm。理想的是，所述的角為非圓形的。第一角G1和第四角G4可以是圓形的。在這種情況下，第一角G1和第四角G4的曲率半徑優選小于等于0.2mm，更優選小于等于0.1mm。在本申請中，細溝G的斷面形狀被稱為“近似矩形”，這包括每個角G1、G2、G3和G4略呈圓形的情況。
圖4中雙箭頭H表示的是脊突P的高度。所述高度H與圖3所示的深度D基本一致。高度H優選大于等于0.1mm且小于等于1.0mm。通過將高度H設定為大于等于0.1mm，即使噴砂處理磨損了脊突P，脊突P仍可保持適當的形狀。從這個角度來看，高度H優選大于等于0.3mm，更優選大于等于0.4mm，特別優選大于等于0.5mm。通過將高度H設定為小于等于1.0mm，可得到充分的塊剛性。通過大的剛性，可以抑制塊24、26、28和30的變形，并得到充分的排水作用。從這個角度來看，高度H更優選小于等于0.6mm。
圖4中雙箭頭W2表示的是脊突P的寬度。所述寬度W2與圖3所示的細溝G的寬度W1基本一致。寬度W2優選大于等于0.1mm且小于等于2.0mm。采用這個范圍的寬度W2，可以形成具有適當寬度W1的細溝G。寬度W2更優選大于等于0.3mm。寬度W2更優選小于等于0.6mm。
在帶有多個縱溝和由這些縱溝分割的多條筋的輪胎上，通過在胎面部分的表面形成細溝G可以改善制動性能。在這種情況下，細溝G的斷面形狀還優選基本上為矩形。這種細溝G的寬度大于等于0.1mm且小于等于2.0mm，深度大于等于0.1mm且小于等于1.0mm。
實施例實施例1制造斷面形狀為矩形且具有寬度W2為0.4mm、高度H為0.5mm的脊突的模具。該脊突的曲率半徑Rc和Rd為0.1mm。圖1和圖2顯示了采用這種模具得到的輪胎的形狀。
實施例2采用與實施例1相同的方式得到模具，不同之處是其脊突的高度設為0.3mm。
比較例1采用與實施例1相同的方式得到模具，不同之處是其脊突的高度設為0.3mm，脊突的斷面形狀為如圖5(a)所示的梯形。
比較例2采用與實施例1相同的方式得到模具，不同之處是其脊突的高度設為0.3mm，脊突的斷面為如圖5(b)所示的三角形。
比較例3采用與實施例1相同的方式得到模具，不同之處是其脊突的高度設為0.2mm，脊突的斷面為如圖5(c)所示的半圓形。
剩余高度的測量將模具進行噴砂處理30分鐘。然后，測量該模具的脊突的剩余高度。測量結果如下表1所示。
外觀評價采用經過上述噴砂處理的模具生產輪胎。目視觀察輪胎胎面部分的表面，并按照以下標準分級。
A細溝的外觀是清晰的。
B細溝的外觀略顯模糊。
C細溝的外觀模糊。
評價的結果如下表1所示。
表1評價結果
從表1清楚地看出，由各實施例的模具制得的輪胎都帶有良好的細溝。從評價的結果來看，本發明的優點是明顯的。
上述說明僅僅是闡述性的，在不脫離本發明的范圍的情況下，可進行多種變化。上述胎面花紋除可用于無釘防滑輪胎之外，還可用于多種汽車輪胎。
權利要求
1.具有胎面部分的充氣輪胎，其中，在所述胎面部分的表面上形成有大量的細溝，所述細溝的寬度大于等于0.1mm且小于等于2.0mm，深度大于等于0.1mm且小于等于1.0mm，所述細溝的斷面形狀近似矩形。
2.如權利要求1所述的充氣輪胎，其中，所述細溝的底面的角的曲率半徑小于等于0.2mm。
3.如權利要求1所述的充氣輪胎，其中，所述胎面部分由分散有短纖維的橡膠組合物交聯而成。
4.如權利要求1所述的充氣輪胎，其中，所述胎面部分帶有縱溝、橫溝和由所述縱溝和橫溝分割而成的大量的塊，所述塊的表面上形成有所述細溝。
5.用于輪胎的模具，其中，與輪胎的胎面部分緊貼的腔面上形成有大量的脊突，所述脊突的寬度大于等于0.1mm且小于等于2.0mm，高度大于等于0.1mm且小于等于1.0mm，所述脊突的斷面形狀近似矩形。
6.如權利要求5所述的模具，其中，所述脊突的頂面的角的曲率半徑小于等于0.2mm。
全文摘要
模具(32)的腔面(34)帶有脊突P。脊突P的斷面形狀近似矩形。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的寬度W2大于等于0.1mm且小于等于2.0mm。第二角P2的曲率半徑Rc和第三角P3的曲率半徑Rd小于等于0.2mm。脊突P的內角β1、β2、β3和β4大于等于80°且小于等于100°。由模具32得到的輪胎具有細溝，該細溝具有脊突P的反轉形狀。
文檔編號B60C11/117GK1891502SQ20061010174
公開日2007年1月10日 申請日期2006年7月7日 優先權日2005年7月8日
發明者坪野史寬, 佐川敬道 申請人:住友橡膠工業株式會社