CN109941048A - 一种全天候suv子午线轮胎 - Google Patents

Abstract

一种全天候SUV子午线轮胎，包括由四条纵直沟划分的第一花纹部、第二花纹部、第三花纹部、第四花纹部和第五花纹部，采用制动区域海陆比范围、刀槽补强设计等，有效提高全天候SUV子午线轮胎制动性能及冰雪和越野牵引性；在保证整体海陆比不变的情况下，将制动区域中花纹块总面积与制动区域总面积设计为69％‑71％的范围内，可以在不影响雪地性能的情况下提高制动性能；针对不同的花纹部采用和三种不同的刀槽样式，并针对不同的刀槽上增加不同形式的补强块以提升花纹块刚性，通过对不同补强块的角度及占比进行仿真模拟，并针对不同部位得出最佳角度及体积占比，有效保证冰雪性能及磨耗均匀的基础上最大程度提升制动性能，结合肩下锁链状花纹设计，提升在雪地中侧向牵引性能有效改善制动性能，提高驾驶安全性。

Description

一种全天候SUV子午线轮胎

技术领域

本发明属于汽车轮胎领域，具体涉及一种全天候SUV子午线轮胎。

背景技术

全天候SUV子午线轮胎针对各种不同的气候条件和不同的路况，与夏季胎相比，其在冬季轻雪条件下仍保留较好的牵引性能，同时在各种路面包括野外的复杂路面均有较强的抓地力。全天候SUV子午线轮胎因到冬季或轻雪气候时无需更换冬季轮胎且各种路面均能使用，降低用户使用成本，拓展使用范围，因此深受用户欢迎。

传统全天候SUV子午线轮胎花纹设计因考虑冬季牵引性能，普遍采用在花纹块上增加细小刀槽的方法提高雪地牵引性能，但增加细小刀槽后，花纹块整体刚性降低，造成制动时抓地力不足，制动性能下降。

目前行业内普遍采用在胎面配方中增加白炭黑的方式解决此问题，但白炭黑价格较高造成轮胎成本上升且增加白炭黑后轮胎耐磨性下降，影响轮胎的使用寿命。

发明内容

本发明为解决传统全天候SUV子午线轮胎制动性能不足问题，同时避免现有解决方案中胎面配方中增加白炭黑带来耐磨性下降的问题，提出一种全天候SUV子午线轮胎，通过优化花纹设计，提高制动性能及全天候牵引力。

本发明是采用以下的技术方案实现的：一种全天候SUV子午线轮胎，其胎面部上设置有沿轮胎周向延伸的四条纵直沟，四条纵直沟对称的分布在胎面部中心轴线的两侧、并将胎面部从左至右依次划分为第一花纹部、第二花纹部、第三花纹部、第四花纹部和第五花纹部：

将第二花纹部的外侧边缘与第四花纹部外侧边缘所围成的区域定义为中心制动区域，所述外侧是指远离中心轴线的一侧，且中心制动区域中花纹块总面积占中心制动区域总面积的 69％-71％，通过提出中心制动区域海陆比概念并将中心制动区域海陆比与制动性能相关联，设计出全季节SUV子午线轮胎花纹最佳海陆比，在满足冰雪性能的基础上达到最优制动性能；

所述第一花纹部和第五花纹部上设置有第一刀槽，第二花纹部和第四花纹部上设置有第二刀槽，第三花纹部上设置有第三刀槽，且在第一刀槽、第二刀槽和第三刀槽内分别对应的设置有第一补强块、第二补强块和第三补强块，所述第一补强块、第二补强块和第三补强块，的高度小于刀槽的深度，且第一补强块、第二补强块和第三补强块的体积对应的分别占第一刀槽、第二刀槽和第三刀槽体积的18％-20％、14％-17％和13％-14％，通过对轮胎花纹块增加细小刀槽补强设计，针对轮胎胎面的不同位置对应的刀槽样式不同、并对应不同形式的补强块，以提升花纹块刚性；

所述第一花纹部和第五花纹部上设置有封闭横沟，所述封闭横沟沿第一花纹部和第五花纹部的外侧边缘倾斜的向内延伸，且不与最外侧的纵向直沟贯通，封闭横沟沿第一刀槽的边沿设置，肩部封闭横沟的设计可有效提升肩部刚性，提高操控性，同时降低噪音；在第二花纹部和第四花纹部上设置有军刺状短沟，所述军刺状短沟包括位于内侧的1#短沟和位于外侧的2#短沟，1#短沟和2#短沟分布于第二花纹部的两侧和第四花纹部的两侧，且1#短沟的形状与2#短沟的形状为中心对称，其中1#短沟与所述封闭横沟相对应，2#短沟均分相邻1#短沟切割形成的花纹块，上述设计有效切割冰雪路面，提升湿地制动及冰雪路面牵引性能，提高形式安全性。

进一步的，所述第一花纹部和第五花纹部上相邻封闭横沟之间的间距称为花纹节距，所述花纹节距包括L2，L3和L4三种，三种花纹节距沿轮胎周向无规则排列，以保证轮胎刚性均匀，依据花纹节距不同，设置不同数量的第一刀槽并对同一花纹节距内的花纹块沿其纵向进行均分，且由第一刀槽分割后的相邻花纹块之间的纵向距离差不大于3mm，从而保证相邻花纹块刚性过渡均匀，避免不均匀磨耗。

进一步的，在保证由第一刀槽分割后的相邻花纹块之间的纵向距离差不大于3mm的情况下，使每个花纹节距内花纹块上第一刀槽的数量取上限值。

进一步的，所述第一补强块、第二补强块和第三补强块与刀槽等宽并位于第一刀槽、第二刀槽和第三刀槽中心部位，第一补强块、第二补强块和第三补强块的角度分别为α、β和γ，α取值为14°±0.5°，β取值为8°±0.5°和γ取值为5°±0.5°，所述角度是指补强块两侧面所在平面与竖直面的夹角，该角度设计可以保证冰雪性能及磨耗均匀的基础上最大程度提升制动性能。

进一步的，所述第一花纹部上的封闭横沟相对于第五花纹部上的封闭横沟为错位设置，且第一花纹部和第五花纹部上的封闭横沟的开设方向相反，所述错位设置是指两侧的封闭横沟相对于中心轴线来说并非对称设置，所述开设方向相反是指第一花纹部上的封闭横沟为向下开设，而第五花纹部上的封闭横沟为向上开设。

进一步的，所述第二花纹部上的1#短沟相对于第四花纹部上的1#短沟采用错位排布设置，第二花纹部上的1#短沟与第一花纹部上的封闭横沟相对应，第四花纹部上的1#短沟与第五花纹部上的封闭横沟相对应。

进一步的，所述第三花纹部上设置的第三刀槽沿胎面部中心轴线的两侧均匀分布，且在中心轴线两侧的第三刀槽相对于中心轴线错位排列。

进一步的，所述第一花纹部和第五花纹部的外侧设置有锁链状花纹，所述锁链状花纹贯穿封闭横沟设计，以提升在雪地中侧向牵引性能。

进一步的，所述第二刀槽和第三刀槽为长城状，所述长城状是指沿刀槽长度方向具有弯向刀槽两侧的多个弯折凸起，所示第一刀槽为折尺状，所述折尺状是指沿刀槽长度方向，在刀槽的一端设置有一弯折部。

进一步的，所述胎面中心轴线处沿轮胎圆周方向设置有中心沟槽，以起到降低噪音的作用。

与现有技术相比，发明的优点和积极效果在于：

本发明针对轮胎花纹进行巧妙设计，采用制动区域海陆比范围、刀槽补强设计等，有效提高全天候SUV子午线轮胎制动性能及冰雪和越野牵引性：

(1)制动区域海陆比：在胎面花纹设计中，提出制动区域海陆比概念，此部分区域海陆比对制动性能影响较大。在保证整体海陆比不变的情况下，将制动区域中花纹块总面积与制动区域总面积设计为69％-71％的范围内，可以在不影响雪地性能的情况下提高制动性能；

(2)刀槽采用三种样式：在轮胎胎面的不同位置对应的刀槽样式不同，增加刀槽的目的主要为在水面或冰雪路面切割水膜或冰雪以提升牵引性能，但刀槽会降低花纹块刚性从而降低制动性能，针对不同的刀槽上增加不同形式的补强块以提升花纹块刚性，通过对不同补强块的角度及占比进行仿真模拟，并针对不同部位得出最佳角度及体积占比，有效保证冰雪性能及磨耗均匀的基础上最大程度提升制动性能；

(3)花纹样式：结合四条纵直沟及5个花纹部的设计，通过军刺状短沟及封闭横沟的排布设计以及三种刀槽的具体分布及与其他花纹块之间的相互配合，结合肩下锁链状花纹设计，提升在雪地中侧向牵引性能有效改善制动性能，提高驾驶安全性。

附图说明

图1为发明实施例所述全天候SUV子午线轮胎胎面部展开花纹结构示意图；

图2为发明实施例第一刀槽剖视结构示意图；

图3为发明实施例第二刀槽剖视结构示意图；

图4为发明实施例第三刀槽剖视结构示意图；

其中：a、纵直沟；b、中心沟槽；c、中心制动区域；d、胎肩线。

具体实施方式

为了能够更加清楚地理解发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图及实施例对发明做进一步说明，需要说明的是本实施例所述的上、下，内、外等位置关系以图1所示方向为准。

如图1所示，本发明提出一种全天候SUV子午线轮胎，轮胎的胎面部上设置有四条纵直沟a，四条纵直沟a对称的分布在胎面部中心沟槽b的两侧，胎面部中心沟槽b起到降低噪音的作用，四条纵直沟a将胎面部花纹从左至右依次划分为第一花纹部1、第二花纹部2、第三花纹部3、第四花纹部4和第五花纹部5，所述第二花纹部2的外侧边缘与第四花纹部4外侧边缘所围成的区域定义为中心制动区域c(即以肩部处的纵直沟靠近中心轴线一边的边缘线为边界线，左右两边边界线包围的区域为中心制动区域)；轮胎在高速行驶时由于离心作用接地印痕变小且主要集在中心制动区域，因此，中心制动区域海陆比对制动性能特别是高速下制动影响较大，中心制动区域海陆比过大会导致冰雪性能变差，过小则会导致制动性能变差，同时，中心制动区域的划分对制动性能也有影响，本实施例通过实验建模分析，将中心制动区域c中花纹块总面积与中心制动区域总面积的比值设计为69％-71％，通过提出中心制动区域海陆比概念并将中心制动区域海陆比与制动性能相关联，设计出全天候SUV子午线轮胎花纹最佳海陆比，在满足冰雪性能的基础上达到最优制动性能；

所述第一花纹部1和第五花纹部5上设置有封闭横沟9，所述封闭横沟9沿第一花纹部1 和第五花纹部5的外侧边缘倾斜的向内延伸，且不与最外侧的纵向直沟a贯通，封闭横沟9 沿第一刀槽6的边沿设置，肩部封闭横沟9的设计可有效提升肩部刚性，提高操控性，同时降低噪音；在第二花纹部2和第四花纹部4上设置有军刺状短沟，所述军刺状短沟包括位于内侧的1#短沟和位于外侧的2#短沟，1#短沟和2#短沟分布于第二花纹部2的两侧和第四花纹部4的两侧，且1#短沟的形状与2#短沟的形状为中心对称，其中1#短沟与所述封闭横沟9 相对应，2#短沟均分相邻1#短沟切割形成的花纹块，上述设计有效切割冰雪路面，提升湿地制动及冰雪路面牵引性能，提高形式安全性。

继续参考图1，所述第一花纹部1和第五花纹部5上设置有第一刀槽6，第二花纹部2和第四花纹部4上设置有第二刀槽7，第三花纹部3上设置有第三刀槽8，第二刀槽7和第三刀槽8为长城状刀槽，第一刀槽6为折尺状刀槽，所述长城状是指沿刀槽长度方向具有弯向刀槽两侧的多个弯折凸起，所述折尺状是指沿刀槽长度方向，在刀槽的一端设置有一弯折部。第一刀槽6、第二刀槽7和第三刀槽8内中心位置处分别对应的设置有与刀槽等宽的第一补强块61、第二补强块71和第三补强块81，且第一补强块61、第二补强块71和第三补强块 81的高度小于刀槽(三种刀槽的深度为统一的)的深度，如图2-4所示，L1约为3mm左右，在胎面部花纹设计中，对轮胎花纹块增加了细小刀槽补强设计，针对轮胎胎面的不同位置对应的刀槽样式不同，不同的刀槽样式设计主要为在水面或冰雪路面切割水膜或冰雪以提升牵引性能，考虑到刀槽会降低花纹块刚性从而降低制动性能，本方案分别针对不同的情况通过在刀槽中间增加不同形式的补强块，以提升花纹块刚性，进一步提高制动性能，根据在花纹的位置不同，采用不同形式的补强块。

经研究发现，补强块的增加在不同位置的大小需求不同，如增加不当易造成压力不均从而发生磨损不均的问题，影响轮胎使用寿命，本实施例中，第一补强块61、第二补强块71 和第三补强块81的体积对应的分别占第一刀槽6、第二刀槽7和第三刀槽8体积的18％-20％， 14％-17％，13％-14％，分别优选20％，15％和13％，且第一补强块61、第二补强块71和第三补强块81的角度分别为α、β和γ，α取值为14°±0.5°，β取值为8°±0.5°和γ取值为 5°±0.5°，对应的优选α、β和γ的取值分别为14°，8°和5°，如图2-4所示，这里所述角度的是指补强块两侧面所在平面与竖直面的夹角，该角度设计可以保证冰雪性能及磨耗均匀的基础上最大程度提升制动性能且有利于硫化开模时防止刀槽撕裂。

另外，第一花纹部1上的封闭横沟9相对于第五花纹部5上的封闭横沟9为错位设置，且第一花纹部1和第五花纹部5上的封闭横沟9的开设方向相反，所述错位设置是指两侧的封闭横沟相对于中心轴线来说并非对称设置，所述开设方向相反(以图1所示方向为准)是指第一花纹部上的封闭横沟为向下开设，而第五花纹部上的封闭横沟为向上开设；而且所述第二花纹部2上的1#短沟相对于第四花纹部4上的1#短沟采用错位排布设置，第二花纹部2 上的1#短沟与第一花纹部1上的封闭横沟9相对应，第四花纹部4上的1#短沟与第五花纹部 5上的封闭横沟9相对应，所述第三花纹部3上的第三刀槽沿胎面部中心沟槽b的两侧均匀分布，且在中心沟槽b两侧的第三刀槽8相对于中心沟槽b错位排列；本方案中在第一花纹部1和第五花纹部5的外侧设置有锁链状花纹10，所述锁链状花纹10贯穿封闭横沟9设计，以提升在雪地中侧向牵引性能。

本实施例中设计有三种花纹节距，比如，设第一花纹部1和第五花纹部5上相邻封闭横沟9之间的间距称为花纹节距，所述花纹节距包括L2，L3和L4三种，L2可取20mm，L3 可取30mm，L4可取40mm，三种花纹节距沿轮胎周向无规则排列，纵向来看，包括至少65+ 个块，通过无序、无规则排列，能够有效降低噪音；为保证保证轮胎刚性均匀，依据花纹节距不同，设置不同数量的第一刀槽6并对同一花纹节距内的花纹块沿其纵向进行均分，且由第一刀槽6分割后的相邻花纹块之间的纵向距离差不大于3mm，即L21、L31和L41之间的纵向宽度差值不大于3mm，从而保证相邻花纹块刚性过渡均匀，避免不均匀磨耗。

另外，在保证由第一刀槽6分割后的相邻花纹块之间的纵向距离差不大于3mm的情况下，使每个花纹节距内花纹块上第一刀槽的数量取上限值(最多)，即在保证纵向宽度差值不超过 3mm的情况下，第一刀槽的数量按照最多的取，比如说：方案(1)在L2花纹节距内设置1 个第一刀槽、在L3花纹节距内设置2个第一刀槽、在L4花纹节距内设置3个第一刀槽，与方案(2)在L2花纹节距内设置2个第一刀槽、在L3花纹节距内设置3个第一刀槽、在L4 花纹节距内设置4个第一刀槽同样满足要求，则优选方案(2)，不仅能够有效降低噪音，而且对于雪地牵引机制动性均有大幅度提升。

本发明采用制动区域海陆比范围、刀槽补强设计及其他花纹设计，有效提高全天候SUV 子午线轮胎制动性能和冰雪及越野牵引性，具有较高的实用价值及经济价值。

以上所述，仅是发明的较佳实施例而已，并非是对发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离发明技术方案内容，依据发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种全天候SUV子午线轮胎，其胎面部上设置有沿轮胎周向延伸的四条纵直沟(a)，四条纵直沟(a)对称的分布在胎面部中心轴线的两侧、并将胎面部从左至右依次划分为第一花纹部(1)、第二花纹部(2)、第三花纹部(3)、第四花纹部(4)和第五花纹部(5)，其特征在于：

将第二花纹部(2)的外侧边缘与第四花纹部(4)外侧边缘所围成的区域定义为中心制动区域(c)，所述外侧是指远离中心轴线的一侧，且中心制动区域(c)中花纹块总面积占中心制动区域总面积的69％-71％；

所述第一花纹部(1)和第五花纹部(5)上设置有第一刀槽(6)，第二花纹部(2)和第四花纹部(4)上设置有第二刀槽(7)，第三花纹部(3)上设置有第三刀槽(8)，且在第一刀槽(6)、第二刀槽(7)和第三刀槽(8)内分别对应的设置有第一补强块(61)、第二补强块(71)和第三补强块(81)，所述第一补强块(61)、第二补强块(71)和第三补强块(81)，的高度小于刀槽的深度，且第一补强块(61)、第二补强块(71)和第三补强块(81)的体积对应的分别占第一刀槽(6)、第二刀槽(7)和第三刀槽(8)体积的18％-20％、14％-17％和13％-14％；

所述第一花纹部(1)和第五花纹部(5)上设置有封闭横沟(9)，所述封闭横沟(9)沿第一花纹部(1)和第五花纹部(5)的外侧边缘倾斜的向内延伸，且不与最外侧的纵向直沟(a)贯通；在第二花纹部(2)和第四花纹部(4)上设置有军刺状短沟，所述军刺状短沟包括位于内侧的1#短沟和位于外侧的2#短沟，1#短沟和2#短沟分布于第二花纹部(2)的两侧和第四花纹部(4)的两侧，且1#短沟的形状与2#短沟的形状为中心对称，其中1#短沟与所述封闭横沟(9)相对应，2#短沟均分相邻1#短沟切割形成的花纹块。

2.根据权利要求1所述的全天候SUV子午线轮胎，其特征在于：所述第一花纹部(1)和第五花纹部(5)上相邻封闭横沟(9)之间的间距称为花纹节距，所述花纹节距包括L2，L3和L4三种，三种花纹节距沿轮胎周向无规则排列，依据花纹节距不同，设置不同数量的第一刀槽(6)并对同一花纹节距内的花纹块沿其纵向进行均分，且由第一刀槽(6)分割后的相邻花纹块之间的纵向距离差不大于3mm。

3.根据权利要求2所述的全天候SUV子午线轮胎，其特征在于：在保证由第一刀槽(6)分割后的相邻花纹块之间的纵向距离差不大于3mm的情况下，使每个花纹节距内花纹块上第一刀槽的数量取上限值。

4.根据权利要求1所述的全天候SUV子午线轮胎，其特征在于：所述第一补强块(61)、第二补强块(71)和第三补强块(81)与刀槽等宽并位于第一刀槽(6)、第二刀槽(7)和第三刀槽(8)中心部位，第一补强块(61)、第二补强块(71)和第三补强块(81)的角度分别为α、β和γ，α取值为14°±0.5°，β取值为8°±0.5°和γ取值为5°±0.5°，所述角度是指补强块两侧面所在平面与竖直面的夹角。

5.根据权利要求2所述的全天候SUV子午线轮胎，其特征在于：所述第一花纹部(1)上的封闭横沟(9)相对于第五花纹部(5)上的封闭横沟(9)为错位设置，且第一花纹部(1)和第五花纹部(5)上的封闭横沟(9)的开设方向相反。

6.根据权利要求5所述的全天候SUV子午线轮胎，其特征在于：所述第二花纹部(2)上的1#短沟相对于第四花纹部(4)上的1#短沟采用错位排布设置，第二花纹部(2)上的1#短沟与第一花纹部(1)上的封闭横沟(9)相对应，第四花纹部(4)上的1#短沟与第五花纹部(5)上的封闭横沟(9)相对应。

7.根据权利要求1所述的全天候SUV子午线轮胎，其特征在于：所述第三花纹部(3)上设置的第三刀槽(8)沿胎面部中心轴线的两侧均匀分布，且在中心轴线两侧的第三刀槽(8)相对于中心轴线错位排列。

8.根据权利要求1所述的全天候SUV子午线轮胎，其特征在于：所述第一花纹部(1)和第五花纹部(5)的外侧设置有锁链状花纹(10)，所述锁链状花纹(10)贯穿封闭横沟(9)设计。

9.根据权利要求1所述的全天候SUV子午线轮胎，其特征在于：所述第二刀槽(7)和第三刀槽(8)为长城状，所述长城状是指沿刀槽长度方向具有弯向刀槽两侧的多个弯折凸起，所示第一刀槽(6)为折尺状，所述折尺状是指沿刀槽长度方向，在刀槽的一端设置有一弯折部。

10.根据权利要求1所述的全天候SUV子午线轮胎，其特征在于：所述胎面中心轴线处沿轮胎圆周方向设置有中心沟槽(b)。