CN107791753A - 一种充气轮胎及其三维刀槽 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种充气轮胎及其三维刀槽，其中，三维刀槽沿充气轮胎的径向由外至内依次包括线形槽段、凹凸嵌合槽段和弧面槽底段；凹凸嵌合槽段的第一侧壁面上设置有至少一列沿充气轮胎的轴向排布的第一凹槽和/或第一凸块，凹凸嵌合槽段的第二侧壁面上设置有与第一凹槽和第一凸块分别对应嵌合的第二凸块和/或第二凹槽；弧面槽底段的表面为弧形过渡面。三维刀槽通过凹槽与凸块的嵌合作用，有效限制了三维刀槽的两侧面发生相对滑动，提高了花纹块的刚性，减小了花纹块的挠曲变形，确保了花纹块牵引性与排水性，通过弧面槽底段的表面弧形过渡面消除了三维刀槽底部的残留变形应力，保证了轮胎使用末期具有较好的牵引性。

Description

一种充气轮胎及其三维刀槽

技术领域

本发明涉及轮胎技术领域，特别涉及一种充气轮胎的三维刀槽。还涉及一种包含该三维刀槽的充气轮胎。

背景技术

充气轮胎的胎面通常设置有用于提高胎面与地面之间牵引力的花纹块，为了提高冰地、雪地及湿地与轮胎胎面之间的牵引性能，胎面的花纹块需布置许多刀槽，刀槽沿轮胎的径向向内延伸而成。

轮胎在硫化过程中，刀槽的底部与轮胎花纹块底部接触发生应力集中，轮胎花纹块底部残留变形应力使轮胎花纹块应力分布不均。而且轮胎在使用过程中，花纹块因不断蠕动产生变形使轮胎快速磨耗，造成轮胎提前更换，相对降低了轮胎的寿命，而且轮胎在使用时，刀槽的两侧内壁容易发生径向滑动，造成花纹块的挠曲和变形，也因为花纹块的刚性不足，使得抓地效果较差，降低了轮胎的制动、驱动及操控性能。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种充气轮胎的三维刀槽，以减小轮胎的应力集中，减小花纹块挠曲变形，提高花纹块的刚性，提高牵引性能。

本发明的另一个目的在于提供一种包含该三维刀槽的充气轮胎，以减小轮胎的应力集中，减小花纹块挠曲变形，提高花纹块的刚性，提高牵引性能。

为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种充气轮胎的三维刀槽，所述三维刀槽沿所述充气轮胎的径向向内延伸，所述三维刀槽沿所述充气轮胎的径向由外至内依次包括线形槽段、凹凸嵌合槽段和弧面槽底段；所述凹凸嵌合槽段的第一侧壁面上设置有至少一列沿所述充气轮胎的轴向排布的第一凹槽和/或第一凸块，所述凹凸嵌合槽段的第二侧壁面上设置有与所述第一凹槽对应嵌合的第二凸块和/或与所述第一凸块对应嵌合的第二凹槽；所述弧面槽底段的表面为弧形过渡面。

优选地，在上述的三维刀槽中，所述凹凸嵌合槽段的第一侧壁面上的所述第一凹槽和所述第一凸块沿所述充气轮胎的轴向交替布置，对应地，所述凹凸嵌合槽段的第二侧壁面上的所述第二凸块和所述第二凹槽沿所述充气轮胎的轴向交替布置。

优选地，在上述的三维刀槽中，所述第一凹槽为V形凹槽，所述第二凸块为与所述V形凹槽嵌合的V形凸块；所述第一凸块为倒Y形凸块，所述第二凹槽为与所述倒Y形凸块嵌合的倒Y形凹槽。

优选地，在上述的三维刀槽中，所述线形槽段的深度为所述三维刀槽整体深度的5％～30％，所述凹凸嵌合槽段的深度为所述三维刀槽整体深度的25％～60％，所述弧面槽底段的深度为所述三维刀槽整体深度的25％～35％。

优选地，在上述的三维刀槽中，所述第一凸块和所述第二凸块的凸出宽度为所述线形槽段的间隙宽度的0.5～4.5倍，所述弧面槽底段的间隙宽度为所述线形槽段的间隙宽度的2～8倍，且所述第一凸块和所述第二凸块的凸出宽度小于或等于所述弧面槽底段的间隙宽度。

优选地，在上述的三维刀槽中，所述第一凸块和所述第二凸块的凸出宽度为所述第一凸块与所述第二凹槽之间的间隙宽度的1.5～3.5倍。

优选地，在上述的三维刀槽中，所述弧面槽底段沿所述充气轮胎的径向由外至内依次包括弧顶部、平面侧壁部和弧底部。

优选地，在上述的三维刀槽中，所述弧顶部的径向深度为所述弧面槽底段的深度的30％～40％；所述平面侧壁部的径向深度为所述弧面槽底段的深度的25％～45％；所述弧底部的径向深度为所述弧面槽底段的深度的30％～40％。

优选地，在上述的三维刀槽中，所述弧顶部与所述凹凸嵌合槽段的底部通过圆弧倒角过渡。

本发明还提供了一种充气轮胎，包括设置于胎面上的花纹块，所述花纹块上设置有刀槽，所述刀槽为如以上任一项所述的三维刀槽；所述三维刀槽的顶部和两侧部均开口，所述三维刀槽的顶部开口形状为直线、折线或弧线。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的充气轮胎的三维刀槽沿充气轮胎的径向向内延伸，三维刀槽沿充气轮胎的径向由外至内依次包括线形槽段、凹凸嵌合槽段和弧面槽底段；凹凸嵌合槽段的第一侧壁面上设置有至少一列沿充气轮胎的轴向排布的第一凹槽和/或第一凸块，凹凸嵌合槽段的第二侧壁面上设置有与第一凹槽对应嵌合的第二凸块和/或与第一凸块对应嵌合的第二凹槽；弧面槽底段的表面为弧形过渡面。由于三维刀槽的凹凸嵌合槽段通过第一凹槽与第二凸块之间的嵌合作用和/或第二凹槽与第一凸块之间的嵌合作用，使三维刀槽在花纹块上互相嵌合设计搭配，可以有效防止三维刀槽的两侧面发生相对滑动，提高了花纹块的刚性，减小了花纹块的挠曲变形，确保了花纹块牵引性与排水性，同时，通过弧面槽底段的表面弧形过渡面消除了三维刀槽底部的残留集中变形应力，随着轮胎的不同时期的磨损，三维刀槽可以改变轮胎花纹与横沟的样式，保证了轮胎使用末期具有较好的牵引性。

本发明提供的充气轮胎采用了本申请中的三维刀槽，因此，减小了轮胎的应力集中，减小了花纹块挠曲变形，提高了花纹块的刚性，提高了牵引性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种充气轮胎的三维刀槽的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种充气轮胎的三维刀槽的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种充气轮胎的三维刀槽的比例示意图；

图4为本发明实施例提供的一种充气轮胎的三维刀槽包含线形槽段的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种充气轮胎的三维刀槽去掉线形槽段的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种充气轮胎的三维刀槽去掉线形槽段和凹凸嵌合槽段的结构示意图；

图7为图1中的A-A截面和B-B截面的组合结构示意图；

图8为图1中的A-A截面的结构示意图；

图9为图1中的B-B截面的结构示意图。

其中，1为花纹块、2为三维刀槽、21为线形槽段、22为凹凸嵌合槽段、221为第一凹槽、222为第一凸块、223为第二凸块、224为第二凹槽、23为弧底槽段。

具体实施方式

本发明的核心是提供了一种充气轮胎的三维导槽，减小了轮胎的应力集中，减小了花纹块挠曲变形，提高了花纹块的刚性，提高了牵引性能。

本发明还提供了一种包含该三维刀槽的充气轮胎，减小了轮胎的应力集中，减小了花纹块挠曲变形，提高了花纹块的刚性，提高了牵引性能。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1-图6所示，本发明实施例提供了一种充气轮胎的三维刀槽2，以下简称三维刀槽2，其中，三维刀槽2沿充气轮胎的径向(图1中的Z方向)向内延伸，且三维刀槽2沿充气轮胎的径向由外至内依次包括线形槽段21、凹凸嵌合槽段22和弧面槽底段23；线形槽段21的两侧壁面均为平面且平行；凹凸嵌合槽段22的第一侧壁面上设置有至少一列沿充气轮胎的轴向(图1中的X方向)排布的第一凹槽221和/或第一凸块222，即第一侧壁面上可以只设置第一凹槽221，或只设置第一凸块222，或同时设置第一凹槽221和第二凸块222。对应地，凹凸嵌合槽段22的第二侧壁面上设置有与第一凹槽221对应嵌合的第二凸块223和/或与第一凸块222对应嵌合的第二凹槽224，即如果第一侧壁面上只设置第一凹槽221，则第二侧壁面上只设置第二凸块223，如果第一侧壁面上只设置第一凸块222，则第二侧壁面上只设置第二凹槽224，如果第一侧壁面上同时设置有第一凹槽221和第一凸块222，则第二侧壁面上同时设置第二凸块223和第二凹槽224；弧面槽底段23的表面为弧形过渡面。

由于该三维刀槽2的凹凸嵌合槽段22通过第一凹槽221与第二凸块223之间的嵌合作用和/或第二凹槽224与第一凸块222之间的嵌合作用，使三维刀槽2在花纹块1上互相嵌合设计搭配，可以有效限制三维刀槽2的两侧面发生相对径向和轴向滑动，提高了花纹块1的刚性，减小了花纹块1的挠曲变形，确保了花纹块1牵引性与排水性，同时，通过弧面槽底段23的表面弧形过渡面消除了三维刀槽2底部的残留集中变形应力，随着轮胎的不同时期的磨损，三维刀槽2可以改变轮胎花纹与横沟的样式，保证了轮胎使用末期具有较好的牵引性。进而改善了轮胎的寿命、制动、驱动及操控性能。

如图1-图3和图5所示，进一步地，在本实施例中，凹凸嵌合槽段22的第一侧壁面上同时设置有第一凹槽221和第一凸块222，且第一凹槽221和第一凸块222沿充气轮胎的轴向交替布置，对应地，凹凸嵌合槽段22的第二侧壁面上同时设置有第二凸块223和第二凹槽224，且第二凸块223和第二凹槽224沿充气轮胎的轴向交替布置。通过交替设置，进一步提高了三维刀槽2的两侧壁面的嵌合强度，嵌合强度更加均匀。当然，第一凹槽221和第一凸块222也可以在轴向上任意布置，不一定交替布置，只是嵌合强度不如交替设置的嵌合强度高。

如图1-图3所示，本实施例提供了一种具体的凹凸嵌合槽段22的结构，其中，第一凹槽221为V形凹槽，对应地，第二凸块223为与V形凹槽嵌合的V形凸块；第一凸块222为倒Y形凸块，对应地，第二凹槽224为与倒Y形凸块嵌合的倒Y形凹槽。如图1所示，在第一侧壁面上，V形凹槽和倒Y形凸块交替布置。

当然，第一凹槽221和第二凹槽224可以均为V形凹槽或倒Y形凹槽，对应地，第一凸块222和第二凸块223可以均为V形凸块或倒Y形凸块。除了采用本实施例所列举的凹槽和凸块结构外，还可以为其它结构，如U形槽和U形凸块、T形凹槽和T形凸块等。

如图3所示，在本实施例中，对三维刀槽2各段的比例进行优化，其中，在充气轮胎的径向上，线形槽段21的深度D1为三维刀槽2整体深度D的5％～30％，即D1＝5％D～30％D；凹凸嵌合槽段22的深度D2为三维刀槽2整体深度D的25％～60％，即D2＝25％D～60％D；弧面槽底段23的深度D3为三维刀槽2整体深度D的25％～35％，即D3＝25％D～35％D。

如图7所示，在本实施例中，第一凸块222的凸出宽度W2(图1中Y方向的宽度)和第二凸块224的凸出宽度W1相等，且均为线形槽段21的间隙宽度W(图1Y方向的宽度)的0.5～4.5倍，即W1＝W2＝0.5W～4.5W。弧面槽底段23的间隙宽度W3为线形槽段21的间隙宽度W的2～8倍，即W3＝2W～8W，且第一凸块222的凸出宽度W2和第二凸块223的凸出宽度W1均小于或等于弧面槽底段23的间隙宽度W3，即W1＝W2≤W3。这样既能保证三维刀槽的排水性，同时保证了三维刀槽两侧壁面的嵌合强度，提高了花纹块的刚性，从而提高了牵引性能。

如图8和图9所示，在本实施例中，第一凸块222的凸出宽度W2和第二凸块223的凸出宽度W1均为第一凸块222与第二凹槽224之间的间隙宽度Wa(图1中Y方向的宽度)的1.5～3.5倍，或者，第一凸块222的凸出宽度W2和第二凸块223的凸出宽度W1均为第二凸块223与第一凹槽221之间的间隙宽度Wa的1.5～3.5倍，即W1＝W2＝1.5Wa～3.5Wa。当W1＝W2＞3.5Wa时，容易造成生产不良。当W1＝W2＜1.5Wa时，三维刀槽2的啮合互锁效果不足。

如图7所示，对弧面槽底段23进行优化，在本实施例中，弧面槽底段23沿充气轮胎的径向(图1中的Z方向)由外至内依次包括弧顶部、平面侧壁部和弧底部。其中，弧顶部为弧形面，平面侧壁部的两侧壁面为平行的平面，弧底部为弧形面，更优选地，弧形面为圆弧面。通过将弧面槽底段设置成弧形面，从而消除了三维刀槽2的底部残余集中变形应力。

进一步地，在本实施例中，弧顶部的径向深度d1(图1中的Z方向的深度)为弧面槽底段23的深度D3的30％～40％，即d1＝30％D3～40％D3；平面侧壁部的径向深度d2为弧面槽底段23的深度D3的25％～45％，即d2＝25％D3～45％D3；弧底部的径向深度d3为弧面槽底段23的深度D3的30％～40％，即d3＝30％D3～40％D3。

更进一步地，在本实施例中，弧顶部与凹凸嵌合槽段22的底部通过圆弧倒角过渡，从而进一步减小应力集中。优选地，圆弧倒角的半径R1为弧顶部的圆弧半径R2的30％～45％，即R1＝30％R2～45％R2。

基于以上任一实施例所描述的一种充气轮胎的三维刀槽2，本发明实施例还提供了一种充气轮胎，其包括设置于胎面上的花纹块1，花纹块1上设置有刀槽，其中，刀槽为如以上任一实施例所描述的三维刀槽2；三维刀槽2的顶部和两侧部均开口，三维刀槽2的顶部开口形状为直线、折线或曲线，如图1-图3所示。

该充气轮胎由于采用了本申请中的三维刀槽2，三维刀槽2中的凹凸嵌合槽段22通过第一凹槽221与第二凸块223之间的嵌合作用和/或第二凹槽224与第一凸块222之间的嵌合作用，使三维刀槽2在花纹块1上互相嵌合设计搭配，可以有效限制三维刀槽2的两侧面发生相对径向和轴向滑动，提高了花纹块1的刚性，减小了花纹块1的挠曲变形，确保了花纹块1牵引性与排水性，同时，通过弧面槽底段的表面弧形过渡面消除了三维刀槽2底部的残留集中变形应力。

如图4至图6所示，随着轮胎的不同时期的磨损，三维刀槽2可以改变轮胎花纹与横沟的样式，图4为充气轮胎磨损初期的胎面，此时的三维刀槽2在花纹块1形成的横沟为直线、曲线或折线；图5为充气轮胎磨损中期的胎面，此时的三维刀槽2在花纹块1形成的横沟为犬牙交错的折线；图6为充气轮胎磨损末期的胎面，此时的三维刀槽2在花纹块1形成的横沟为宽度较大的直线、曲线或折线，通过不同时期不同形式的花纹和横沟结构保证了轮胎整个使用过程具有较好的牵引性。进而改善了轮胎的寿命、制动、驱动及操控性能。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种充气轮胎的三维刀槽，所述三维刀槽沿所述充气轮胎的径向向内延伸，其特征在于，所述三维刀槽沿所述充气轮胎的径向由外至内依次包括线形槽段、凹凸嵌合槽段和弧面槽底段；所述凹凸嵌合槽段的第一侧壁面上设置有至少一列沿所述充气轮胎的轴向排布的第一凹槽和/或第一凸块，所述凹凸嵌合槽段的第二侧壁面上设置有与所述第一凹槽对应嵌合的第二凸块和/或与所述第一凸块对应嵌合的第二凹槽；所述弧面槽底段的表面为弧形过渡面。

2.根据权利要求1所述的三维刀槽，其特征在于，所述凹凸嵌合槽段的第一侧壁面上的所述第一凹槽和所述第一凸块沿所述充气轮胎的轴向交替布置，对应地，所述凹凸嵌合槽段的第二侧壁面上的所述第二凸块和所述第二凹槽沿所述充气轮胎的轴向交替布置。

3.根据权利要求1所述的三维刀槽，其特征在于，所述第一凹槽为V形凹槽，所述第二凸块为与所述V形凹槽嵌合的V形凸块；所述第一凸块为倒Y形凸块，所述第二凹槽为与所述倒Y形凸块嵌合的倒Y形凹槽。

4.根据权利要求1所述的三维刀槽，其特征在于，所述线形槽段的深度为所述三维刀槽整体深度的5％～30％，所述凹凸嵌合槽段的深度为所述三维刀槽整体深度的25％～60％，所述弧面槽底段的深度为所述三维刀槽整体深度的25％～35％。

5.根据权利要求1所述的三维刀槽，其特征在于，所述第一凸块和所述第二凸块的凸出宽度为所述线形槽段的间隙宽度的0.5～4.5倍，所述弧面槽底段的间隙宽度为所述线形槽段的间隙宽度的2～8倍，且所述第一凸块和所述第二凸块的凸出宽度小于或等于所述弧面槽底段的间隙宽度。

6.根据权利要求1所述的三维刀槽，其特征在于，所述第一凸块和所述第二凸块的凸出宽度为所述第一凸块与所述第二凹槽之间的间隙宽度的1.5～3.5倍。

7.根据权利要求1所述的三维刀槽，其特征在于，所述弧面槽底段沿所述充气轮胎的径向由外至内依次包括弧顶部、平面侧壁部和弧底部。

8.根据权利要求7所述的三维刀槽，其特征在于，所述弧顶部的径向深度为所述弧面槽底段的深度的30％～40％；所述平面侧壁部的径向深度为所述弧面槽底段的深度的25％～45％；所述弧底部的径向深度为所述弧面槽底段的深度的30％～40％。

9.根据权利要求8所述的三维刀槽，其特征在于，所述弧顶部与所述凹凸嵌合槽段的底部通过圆弧倒角过渡。

10.一种充气轮胎，包括设置于胎面上的花纹块，所述花纹块上设置有刀槽，其特征在于，所述刀槽为如权利要求1-9任一项所述的三维刀槽；所述三维刀槽的顶部和两侧部均开口，所述三维刀槽的顶部开口形状为直线、折线或曲线。