CN109927489B - 全天候轮胎胎面结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了全天候轮胎胎面结构，包括胎体，所述胎体中央处设有环状的纵向主沟槽；所述纵向主沟槽的两侧沿轮胎滚动方向均匀设有横向主沟槽，且纵向主沟槽两侧水平位置相对应的横向主沟槽之间呈“入”形结构；所述纵向的横向主沟槽之间均设有单导向横向花纹块；所述单导向横向花纹块以靠近纵向主沟槽的一端向外依次设有直钢片细沟槽、单弯曲钢片细沟槽和双弯曲钢片细沟槽；所述双弯曲钢片细沟槽中间处均设有交叉直钢片。与现有技术相比本发明的有益效果是：克服了现有技术中轮胎性能单一的缺点，在满足干地抓地和湿地抓地性能的同时兼具冬季雪地性能，另外还具备低噪音和低滚阻的功能。

Description

全天候轮胎胎面结构

技术领域

本发明涉及轮胎领域，具体涉及全天候轮胎胎面结构。

背景技术

现代城市车辆的普及化，人们对轮胎的要求越来越高，冬季使用雪地轮胎，夏季跟换为夏季轮胎，频繁的更换轮胎给人们带来大量时间和精力的浪费。为了应对市场需求，需要能够适应一年四季不同天气及气候多变的全季节轮胎，既要满足干地抓地性能、湿地抓地性能、良好的噪音性能，还要满足雪地性能。

目前国外一些地区比如：加拿大一年中下雪的时间比较长，政府部门要求全部换成全天候轮胎的规定，目的是增加安全系数。同样也加速了全天候轮胎的开发需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的问题，提供一种全天候轮胎胎面结构，克服了现有技术中轮胎性能单一的缺点，在满足干地抓地和湿地抓地性能的同时兼具冬季雪地性能，另外还具备低噪音和低滚阻的功能。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：全天候轮胎胎面结构，包括胎体，所述胎体中央处设有环状的纵向主沟槽；所述纵向主沟槽的两侧沿轮胎滚动方向均匀设有横向主沟槽，且纵向主沟槽两侧水平位置相对应的横向主沟槽之间呈“人”形结构；所述纵向的横向主沟槽之间均设有单导向横向花纹块。

作为优化，所述单导向横向花纹块以靠近纵向主沟槽的一端向外依次设有直钢片细沟槽、单弯曲钢片细沟槽和双弯曲钢片细沟槽；所述双弯曲钢片细沟槽中间横向设有交叉直钢片沟槽；所述直钢片细沟槽、单弯曲钢片细沟槽、双弯曲钢片细沟槽和交叉直钢片沟槽中均设有与其结构相对应的钢片。

作为优化，所述直钢片细沟槽和单弯曲钢片细沟槽沿水平方向角度为25°；所述双弯曲钢片细沟槽沿水平方向角度为48°；所述交叉直钢片沿水平方向角度为25°。

作为优化，所述双弯曲钢片细沟槽的两侧设有横向辅助沟槽；所述横向辅助沟槽沿水平方向角度范围为45°-60°。

作为优化，所述单导向横向花纹块的最外端处均设有纵向细沟槽。

作为优化，所述纵向细沟槽与最外端的横向辅助沟槽之间设有多折钢片细沟槽；所述多折钢片细沟槽内设有3D钢片；所述3D钢片为连续折形片状结构，其下端中央处设有倒“U”形开口，“U”形开口的两侧分别设有圆形凸起结构和圆形凹口结构。通过该设计增加了钢片的强度。即使轮胎冠部硬度低、变形大，也能够满足不同天气状态下轮胎的使用。

作为优化，所述纵向主沟槽的顶部宽度为4mm-6mm，纵向主沟槽沟槽剖面侧壁与垂直方向的倾斜角度范围为5°-12°，纵向主沟槽沟底倒角角度范围为R0.5mm-R2mm。

作为优化，所述纵向细沟槽沟深为2mm-3mm，其沟底为倒全圆弧的结构。

作为优化，所述横向主沟槽与纵向主沟槽相连通，且横向主沟槽的沟槽宽度从内向外呈逐渐变宽式结构；横向主沟槽的沟底从内向外也由倒全圆弧的结构逐渐变为有倒角结构，且横向主沟槽有倒角结构的沟底倒角角度范围为R0.5mm-R2mm；横向主沟槽的沟底深度也从内向外逐渐变浅，其两端深度差为1mm-1.5mm。

作为优化，所述横向主沟槽的最外端与胎体的外沿边处距离2mm-3mm。

与现有技术相比本发明的有益效果是：通过人字形花纹结构及纵向主沟槽、纵向细沟槽的配合设计加速了雨水的排放速度，使得轮胎水滑性能得到很大提高；横向主沟槽从内向外呈逐渐变宽式结构，其沟底从内向外也由倒全圆弧的结构逐渐变为有倒角结构，可以增加轮胎在湿地条件下的破水能力，即使在雪地地面也能与积雪形成雪柱，产生足够的抓地力保证正常行驶；另外通过增加各种钢片细沟槽结构，使得轮胎分割面积加大，以减少在激烈驾驶中轮胎的应变和应力，提高轮胎的干地抓地性能。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为横向主沟槽形成的“人”形结构示意图。

图3为横向沟槽变宽的示意图（沿箭头方向）。

图4为横向主沟槽沟底变化的剖面情况示意图。

图5横向主沟槽无错位和横向主沟槽形成的“人”形结构错位的啸音频谱比较数据图。

图6为横向辅助沟槽均为45°（上）和横向辅助沟槽角度优选为48°和55°（下）时噪音的频谱比较图。

图7为3D钢片（右）与普通钢片（左）的结构比较图。

其中，胎体1、单导向横向花纹块2、纵向主沟槽3、纵向细沟槽4、横向辅助沟槽5、直钢片细沟槽6、单弯曲钢片细沟槽7、双弯曲钢片细沟槽8、交叉直钢片细沟槽9、多折钢片细沟槽10、横向主沟槽11、横向主沟槽无错位的啸音频谱曲线A、横向主沟槽形成的“人”形结构的啸音频谱曲线B。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，结合附图详细说明如下：全天候轮胎胎面结构，包括胎体1，所述胎体1中央处设有环状的纵向主沟槽3；所述纵向主沟槽3的顶部宽度为4mm-6mm，纵向主沟槽3沟槽剖面侧壁与垂直方向的倾斜角度范围为5°-12°，纵向主沟槽3沟底倒角角度范围为R0.5mm-R2mm；使纵向主沟槽3的形状呈现“U型”形状，加速轮胎的排水性能。所述纵向主沟槽3的两侧沿轮胎滚动方向均匀设有横向主沟槽11，且纵向主沟槽3两侧水平位置相对应的横向主沟槽11之间呈“人”形结构，且两条纵向主沟槽3形成的“人”形结构之间的夹角近似垂直，通过此设计可有效降低轮胎的噪声，通过实验测算当车辆时速在125公里/每小时的时候，啸音的数值由1.6左右降低到0.8左右（参考图5）。

所述横向主沟槽11与纵向主沟槽3相连通，且横向主沟槽11的沟槽宽度从内向外呈逐渐变宽式结构；横向主沟槽11的沟底从内向外也由倒全圆弧的结构逐渐变为有倒角结构，且横向主沟槽11有倒角结构的沟底倒角角度范围为R0.5mm-R2mm；横向主沟槽11的沟底深度也从内向外逐渐变浅，其两端深度差为1mm-1.5mm。其中横向主沟槽11内端的沟槽深度为该轮胎结构中最深的沟槽（为方便后续描述在本文中统称为花纹深沟），纵向主沟槽3的沟槽深度相对于花纹深沟上移2mm-3mm。通过横向主沟槽11与纵向主沟槽3的连续贯通，对冬季排雪和雨季排水，起到了关键作用。横向主沟槽11沟槽采用渐变的方式，宽度从内向外逐渐增大，雨雪的排放速度也随之加快，同样也提高了雪地性能和湿地性能。

所述纵向的横向主沟槽11之间均设有单导向横向花纹块2。所述单导向横向花纹块2以靠近纵向主沟槽3的一端向外依次设有直钢片细沟槽6、单弯曲钢片细沟槽7和双弯曲钢片细沟槽8；所述双弯曲钢片细沟槽8中间处均设有交叉直钢片沟槽9；所述直钢片细沟槽6、单弯曲钢片细沟槽7、双弯曲钢片细沟槽8和交叉直钢片沟槽9中均设有与其结构相对应的钢片。

所述直钢片细沟槽6和单弯曲钢片细沟槽7沿水平方向角度为25°；所述双弯曲钢片细沟槽8沿水平方向角度为48°；所述交叉直钢片细沟槽9沿水平方向角度为25°。单导向横向花纹块2采用不同的类型的沟槽组合排列，如直钢片细沟槽6采用四季胎的形式，单弯曲钢片细沟槽7和双弯曲钢片细沟槽8采用雪地胎的形式，目的是兼顾轮胎的干地和雪地性能，同时采用较横向的25°直钢片细沟槽6和25°单弯曲钢片细沟槽7经ABQUES软件分析对轮胎雪地性能有所提高。而双弯曲钢片细沟槽8和交叉直钢片细沟槽9采用相互交叉的形式，同样提高了轮胎的雪地性能指数。同时直钢片细沟槽6、单弯曲钢片细沟槽7、双弯曲钢片细沟槽8和交叉直钢片细沟槽9四者的槽深一样，目的是保证轮胎磨损的后期，仍能保证良好的雪地和干地抓地性能，同样也延长使用寿命。

所述双弯曲钢片细沟槽8的两侧设有横向辅助沟槽5；所述横向辅助沟槽5沿水平方向角度范围为45°-60°。根据角度的调整及横向辅助沟槽5错位排列方式，目的是降低轮胎行驶在过程中啸音的出现。同时根据进一步实验及数据测算优化，位于2个双弯曲钢片细沟槽8中间的横向辅助沟槽5沿水平方向角度为55°，其两侧的横向辅助沟槽5沿水平方向角度为48°。根据软件的测试，将角度调整到48°和55°后，轮胎噪音的峰值由2.9左右降低到1.3左右（参考图6）。

所述单导向横向花纹块2的最外端处均设有纵向细沟槽4。所述纵向细沟槽4沟深为2mm-3mm，其沟底为倒全圆弧的结构，目的是加速行驶时雨水的排放速度。

所述纵向细沟槽（4）与最外端的横向辅助沟槽（5）之间设有多折钢片细沟槽（10）；所述多折钢片细沟槽（10）内设有3D钢片；所述3D钢片为连续折形片状结构，其下端中央处设有倒“U”形开口，“U”形开口的两侧分别设有圆形凸起结构和圆形凹口结构。3D钢片与雪地胎的钢片形式类似，采用多折的结构形式目的是增加分割面积，可以减少因激烈驾驶而集中于胎肩的应变和应力，提高轮胎的干地抓地性能。同时通过倒“U”形开口和圆形凸起结构、圆形凹口结构增加了钢片的整体强度。即使轮胎冠部硬度低、变形大，也能够满足不同天气状态下轮胎的使用。

所述横向主沟槽11的最外端与胎体1的外沿边处距离2mm-3mm。距离2mm-3mm的位置，目的是提高整个单导向横向花纹块2的刚性，防止行驶时变形过大。

所述直钢片细沟槽6、单弯曲钢片细沟槽7、双弯曲钢片细沟槽8和交叉直钢片细沟槽9、多折钢片细沟槽10中的钢片深度占与之相对应沟槽深度的75%。目的是保证轮胎磨损的后期，仍能保证良好的雪地和干地抓地性能，同样也延长使用寿命。

为清晰的反应该方案设计改进的前后效果，具体相关参数比较请参照下表，其中方案三为本发明的最优方案，通过对比分析可以清晰的得出不论是轮胎的干地性能、湿地性能、雪地性能以及低噪音性能都得到了显著改善和提升，具有突出性和实质性的进步和提升。

上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式的产品形态和式样，任何符合本发明权利要求书的全天候轮胎胎面结构且任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应落入本发明的专利保护范围。

Claims (6)

1.全天候轮胎胎面结构，其特征在于：包括胎体（1），所述胎体（1）中央处设有环状的纵向主沟槽（3）；所述纵向主沟槽（3）的两侧沿轮胎滚动方向均匀设有横向主沟槽（11），且纵向主沟槽（3）两侧水平位置相对应的横向主沟槽（11）之间呈“人”形结构；所述纵向的横向主沟槽（11）之间均设有单导向横向花纹块（2）；所述单导向横向花纹块（2）以靠近纵向主沟槽（3）的一端向外依次设有直钢片细沟槽（6）、单弯曲钢片细沟槽（7）和双弯曲钢片细沟槽（8）；所述双弯曲钢片细沟槽（8）中间横向设有交叉直钢片沟槽（9）；所述直钢片细沟槽（6）、单弯曲钢片细沟槽（7）、双弯曲钢片细沟槽（8）和交叉直钢片沟槽（9）中均设有与其结构相对应的钢片；所述单导向横向花纹块（2）的最外端处均设有纵向细沟槽（4）；所述纵向细沟槽（4）与最外端的横向辅助沟槽（5）之间设有横向的多折钢片细沟槽（10）；所述多折钢片细沟槽（10）内设有3D钢片；所述3D钢片为连续折形片状结构，其下端中央处设有倒“U”形开口，“U”形开口的两侧分别设有圆形凸起结构和圆形凹口结构；所述直钢片细沟槽（6）和单弯曲钢片细沟槽（7）沿水平方向角度为25°；所述双弯曲钢片细沟槽（8）沿水平方向角度为48°；所述交叉直钢片沟槽（9）沿水平方向角度为25°。

2.根据权利要求1所述的全天候轮胎胎面结构，其特征在于：所述双弯曲钢片细沟槽（8）的两侧设有横向辅助沟槽（5）；所述横向辅助沟槽（5）沿水平方向角度范围为45°-60°。

3.根据权利要求1所述的全天候轮胎胎面结构，其特征在于：所述纵向主沟槽（3）的顶部宽度为4mm-6mm，纵向主沟槽（3）沟槽剖面侧壁与垂直方向的倾斜角度范围为5°-12°，纵向主沟槽（3）沟底倒角角度范围为R0.5mm-R2mm。

4.根据权利要求1所述的全天候轮胎胎面结构，其特征在于：所述纵向细沟槽（4）沟深为2mm-3mm，其沟底为倒全圆弧的结构。

5.根据权利要求1所述的全天候轮胎胎面结构，其特征在于：所述横向主沟槽（11）与纵向主沟槽（3）相连通，且横向主沟槽（11）的沟槽宽度从内向外呈逐渐变宽式结构；横向主沟槽（11）的沟底从内向外也由倒全圆弧的结构逐渐变为有倒角结构，且横向主沟槽（11）有倒角结构的沟底倒角角度范围为R0.5mm-R2mm；横向主沟槽（11）的沟底深度也从内向外逐渐变浅，其两端深度差为1mm-1.5mm。

6.根据权利要求1所述的全天候轮胎胎面结构，其特征在于：所述横向主沟槽（11）的最外端与胎体（1）的外沿边处距离2mm-3mm。

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