CN113147269B - 一种乘用车胎面花纹 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种乘用车胎面花纹，包括中央花纹块、外过渡区花纹块、外胎肩区花纹块、内过渡区花纹块以及内胎肩区花纹块；在中央花纹块与外过渡区花纹块之间设有中央外侧纵向花纹沟槽，外过渡区花纹块上设有辅助横向花纹沟槽A；外胎肩区花纹块上设有凹形横向沟槽A；内过渡区花纹块上设有辅助横向花纹沟槽B；内过渡区花纹块上设有内过渡区横向花纹沟槽；内胎肩区花纹块上设有凹形横向沟槽B；内胎肩区花纹块上设有内胎肩辅助纵向花纹沟槽，可有效的排除轮胎行驶过程中接地区域内部的积水，同时通过过渡区以及胎肩区大小不同的花纹块和交错排列的布局，实现轮胎滚动阻力和抓地性能的协同提升。

Description

一种乘用车胎面花纹
技术领域
本发明涉及车辆轮胎技术领域，具体涉及一种乘用车胎面花纹。
背景技术
近年来，欧盟等国出台的轮胎标签法均对轮胎的滚动阻力和抓地等性能提出了更高的要求，而目前我国仍有近一半对的轮胎达不到欧盟的第二阶段标准。我国在2014年开始实施《绿色轮胎技术规范》，以应对世界各国出台的轮胎标签法，《绿色轮胎技术规范》指出绿色轮胎时节能、环保、安全的子午线轮胎产品，其具有低滚动阻力、低燃油消耗、出色的操纵稳定性、更短的制动距离等突出的产品特性。研究表明，降低15％～30％轮胎的滚动阻力可以节省3％～6％的燃料消耗，80％的交通事故是由于轮胎的抓地力不足引起的，因此对绿色轮胎滚动阻力和抓地等性能提出了全面的要求。
专利CN201721067292.6通过双层胎面设计，下胎面使用低生热胶料的设计实现降低轮胎的滚动阻力，专利CN201520724955.1通过胎面花纹块之间的互锁式设置，达到提升轮胎抓地性能。然而由于滚阻和抓地性能之间存在不同程度的不相容性，所以对轮胎性能协同提升的胎面花纹设计较少。而突破轮胎性能之间的不相容性是发展绿色轮胎的关键技术。如何通过胎面花纹设计实现对轮胎滚动阻力和抓地性能的协同提升对发展绿色轮胎具有重要影响。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种乘用车胎面花纹，通过胎面花纹设计降低轮胎的滚动阻力，提升轮胎的抓地性能。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种乘用车胎面花纹，包括位于轮胎胎面横向中部的中央花纹块、位于中央花纹块朝向轮胎外侧的横向边缘的外过渡区花纹块、位于外过渡区花纹块横向边缘的外胎肩区花纹块、位于中央花纹块朝向轮胎内侧的横向边缘的内过渡区花纹块以及位于内过渡区花纹块横向边缘的内胎肩区花纹块；所述中央花纹块与外过渡区花纹块之间设置中央外侧纵向花纹沟槽；所述中央花纹块与内过渡区花纹块之间设置有中央内侧纵向花纹沟槽，中央花纹块朝向轮胎内侧的横向边缘处围绕轮胎环形阵列设置有中央横向花纹沟槽，中央横向花纹沟槽与中央内侧纵向花纹沟槽连通；所述外过渡区花纹块上围绕轮胎环形阵列设有辅助横向花纹沟槽A，辅助横向花纹沟槽A贯穿外过渡区花纹块横向两端；所述外过渡区花纹块与外胎肩区花纹块之间设置有外胎肩外侧纵向花纹沟槽；所述外胎肩区花纹块上围绕轮胎环形阵列设有凹形横向沟槽A，凹形横向沟槽A一端与外胎肩外侧纵向花纹沟槽连通；所述内过渡区花纹块与内胎肩区花纹块之间设置有内胎肩内侧纵向花纹沟槽；所述内过渡区花纹块上围绕轮胎环形阵列设有辅助横向花纹沟槽B，辅助横向花纹沟槽B贯穿内过渡花纹块横向两端；所述内过渡区花纹块上环形阵列设置有内过渡区横向花纹沟槽，内过渡区横向花纹沟槽一端与内胎肩内侧纵向花纹沟槽连通；所述内胎肩区花纹块围绕轮胎环形阵列设置有凹形横向沟槽B，凹形横向沟槽B一端与内胎肩内侧纵向花纹沟槽连通；所述内胎肩区花纹块上还设置有内胎肩辅助纵向花纹沟槽。
进一步，所述凹形横向沟槽B和凹形横向沟槽A均为变宽度结构；所述凹形横向沟槽B和凹形横向沟槽A的两端均为等径结构的宽沟槽，中间部分设置为窄沟槽。
进一步，所述凹形横向沟槽A窄沟槽段中心至外胎肩区花纹块内侧边缘的长度为外胎肩区花纹块宽度的1/3～1/2；所述凹形横向沟槽B窄沟槽段中心至内胎肩区花纹块内侧边缘的长度为内胎肩区花纹块宽度的1/3～1/2；所述凹形横向沟槽A窄沟槽段长度或凹形横向沟槽B上窄沟槽段长度为对应胎肩区花纹块宽度的1/5～1/4；所述窄沟槽宽度为1.3～5.3mm；所述宽沟槽宽度为6～8mm；所述宽沟槽与窄沟槽的侧边之间通过一个过渡倒角过渡连接，过渡倒角θ的角度为90～150°。
进一步，所述凹形横向沟槽A、凹形横向沟槽B与轮胎的轴向夹角均为0～20°。
进一步，所述内胎肩辅助纵向花纹沟槽为波浪状结构，内胎肩辅助纵向花纹沟槽通过凹形横向沟槽B分隔成若干分段。
进一步，所述外胎肩区花纹块、外过渡区花纹块和内胎肩区花纹块上均设置有花纹刀槽；所述外胎肩区花纹块上的花纹刀槽位于相邻凹形横向沟槽A之间且花纹刀槽一端与外胎肩外侧纵向花纹沟槽连通；所述外过渡区花纹块上的花纹刀槽位于相邻辅助横向花纹沟槽A之间且花纹刀槽一端与中央外侧纵向花纹沟槽连通；所述内胎肩区花纹块位于相邻凹形横向沟槽B之间且花纹刀槽一端与内胎肩辅助纵向花纹沟槽连通。
进一步，所述中央花纹块横向花纹沟槽长度为中央花纹块宽度的20％～40％，中央花纹块横向花纹沟槽与轮胎轴向夹角为10～20°。
进一步，所述内过渡区横向花纹沟槽位于相邻辅助横向花纹沟槽B之间。
进一步，所述内过渡花纹块比外过渡花纹块宽5～8mm，中央花纹块比外过渡花纹块宽2～4mm；中央内侧纵向花纹沟槽比中央外侧纵向花纹沟槽宽1～2mm。
本发明的有益效果在于：
1.本发明轮胎的胎面花纹在胎肩花纹块上设置有凹型横向沟槽，其主要表现特征表现为沟槽中间较窄而两端较宽，中间窄沟槽设计可以实现轮胎加载后相邻花纹块可以形成相互支撑，提升胎面刚性，进而降低滚动阻力，而两端较宽的沟槽设计则使得轮胎在制动时产生更大的纵向拉伸变形，进而提升抓地力。胎肩花纹块的凹型横向花纹沟槽的沟槽过渡倒角θ是90～150°。采用倒角过渡，可有效避免轮胎胎面应力集中，增加轮胎使用时间；通过设置有凹型横向沟槽不仅可以防止因沟槽宽度过细而导致轮胎的抗滑水性能的降低，而且还可保证在沟槽体积不变的前提下，实现轮胎滚动阻力和抓地性能的协同提升。
2.本发明所述中央花纹块上设有横向花纹沟槽，横向花纹沟槽的存在能够减小轮胎中央花纹的应力集中。由于中央花纹的内侧不连续性，能够在向下压力作用下切破水膜，积水更好更彻底的通过与纵向花纹沟槽相连通的横向沟槽排水，提高轮胎的抗滑水能力。胎面以四条纵沟为主的纵向花纹沟槽和与之相连通的横向花纹沟槽能够有效的排除轮胎行驶过程中接地区域内部的积水，而且过渡区以及胎肩区大小不同的花纹块和交错排列的布局，使得滚动阻力减少了8.6％～9.2％，抓地力提高了11.183～16.413N，实现轮胎滚动阻力和抓地性能的协同提升。
3.本发明所述内胎肩花纹块、外胎肩花纹块、外过渡花纹块上均设有花纹刀槽。通过设置花纹刀槽可以及时排除轮胎高速滚动时轮胎胎面花纹产生的能量，提高轮胎的散热特性。花纹刀槽的存在，不仅可以提高轮胎的散热性，而且能够降低胎面花纹块的刚性，提供足够的抓地能力和车辆乘坐舒适性。花纹刀槽的沟槽边缘可以迅速破坏水膜，保证轮胎的有效接地，提供轮胎在干、湿路面上的抓地力与稳定性。
4.本发明所述内过渡花纹块比外过渡花纹块宽5～8mm，中央花纹块比外过渡花纹块宽2～4mm；中央内侧纵向花纹沟槽比中央外侧纵向花纹沟槽宽1～2mm，通过设计较宽的中央花纹宽度可以有效提升花纹块的横向刚性，进而降低中心区胎面的横向拉伸应变，提升抓地性能，进而提升轮胎在干湿路面的操作稳定性。
附图说明
图1为本发明所述轮胎胎面花纹的结构示意图。
图2为外胎肩花纹块上凹型横向沟槽的局部放大图。
图中：
1-中央花纹块；2-内过渡区花纹块；3-内胎肩区花纹块；4-外过渡区花纹块；5-外胎肩区花纹块；6-辅助横向花纹沟槽A；7-凹形横向沟槽A；8-轮胎；9-外胎肩外侧纵向花纹沟槽；10-中央外侧纵向花纹沟槽；11-中央花纹块横向花纹沟槽；12-内过渡区横向花纹沟槽；13-内胎肩内侧纵向花纹沟槽；14-内胎肩辅助纵向花纹沟槽；15-中央内侧纵向花纹沟槽；16-辅助横向花纹沟槽B；17-凹形横向沟槽B。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
实施例1
如图1所示，本发明所述的乘用车胎面花纹，包括位于胎面横向中部的中央花纹块1、位于中央花纹块1朝向轮胎外侧横向边缘的外过渡区花纹块4、位于外过渡区花纹块4横向边缘的外胎肩区花纹块5、位于中央花纹块1朝向轮胎内侧的横向边缘的内过渡区花纹块2以及位于内过渡区花纹块2横向边缘的内胎肩区花纹块3。
所述中央花纹块1与外过渡区花纹块4之间设置中央外侧纵向花纹沟槽10，中央外侧纵向花纹沟槽10围绕轮胎环形布置；所述中央花纹块1与内过渡区花纹块2之间设置有中央内侧纵向花纹沟槽15，中央内侧纵向花纹沟槽15围绕轮胎环形布置，中央花纹块1上环形阵列设置有中央横向花纹沟槽11，具体的，中央横向花纹沟槽11位于中央花纹块1朝向轮胎内侧的横向边缘处，中央横向花纹沟槽11一端与中央内侧纵向花纹沟槽15连通，具体的，中央花纹块横向花纹沟槽11长度为中央花纹块1宽度20％～40％，与轮胎轴向夹角为10～20°。
所述外过渡区花纹块4朝向轮胎外侧；所述外过渡区花纹块4与外胎肩区花纹块5之间设置有外胎肩外侧纵向花纹沟槽9；所述外过渡区花纹块4上围绕轮胎环形阵列设有辅助横向花纹沟槽A6，辅助横向花纹沟槽A6贯穿外过渡区花纹块4横向两端，在相邻辅助横向花纹沟槽A6之间还设置有花纹刀槽，花纹刀槽一端与中央外侧纵向花纹沟槽10连通。
所述外胎肩区花纹块5上围绕轮胎环形阵列设有凹形横向沟槽A7，凹形横向沟槽A7一端与外胎肩外侧纵向花纹沟槽9连通；在相邻凹形横向沟槽A7之间还设置有花纹刀槽，花纹刀槽一端与外胎肩外侧纵向花纹沟槽9连通。
所述内过渡区花纹块2与内胎肩区花纹块3之间设置有内胎肩内侧纵向花纹沟槽13；所述内过渡区花纹块2上围绕轮胎环形阵列设有辅助横向花纹沟槽B16，辅助横向花纹沟槽B16贯穿内过渡花纹块2横向两端；所述内过渡区花纹块2上还环形阵列设置有内过渡区横向花纹沟槽12，内过渡区横向花纹沟槽12一端与内胎肩内侧纵向花纹沟槽13连通，其中，内过渡区横向花纹沟槽12的长度不超过内过渡区花纹块2宽度的40％，从而提高了轮胎接地时的沟槽的空间体积、轮胎的排水体积、轮胎积水路面的行驶能力以及轮胎的抗滑水性等性能。
所述内胎肩区花纹块3围绕轮胎环形阵列设置有凹形横向沟槽B17，凹形横向沟槽B17一端与内胎肩内侧纵向花纹沟槽13连通；所述内胎肩区花纹块3还设置有内胎肩辅助纵向花纹沟槽14，其宽度和宽度均为2～4mm，具体的，内胎肩辅助纵向花纹沟槽14为波浪状结构，内胎肩辅助纵向花纹沟槽14通过凹形横向沟槽B17分隔成若干分段，波浪型的细沟槽在轮胎受压时，可显著增加内胎肩区域的纵向拉伸变形，进而可减少轮胎在制动时的制动距离，提高轮胎的抓地性能，同时设置有花纹刀槽与辅助纵向花纹沟槽14相连。
内过渡花纹块比外过渡花纹块宽5～8mm，中央花纹块比外过渡花纹块宽2～4mm；中央内侧纵向花纹沟槽比中央外侧纵向花纹沟槽宽1～2mm，通过设置较宽的中央花纹宽度可以有效提升花纹块的横向刚性，进而降低中心区胎面的横向拉伸应变，提升抓地性能，进而提升轮胎在干湿路面的操作稳定性。同时由于中央花纹的内侧不连续性，能够在向下压力作用下切破水膜，积水能更好更彻底的通过与纵向花纹沟槽相连通的横向沟槽排水，提高轮胎的抗滑水能力。
如图1和图2所示，所述凹形横向沟槽B17和凹形横向沟槽A7均为变宽度结构，所述凹形横向沟槽A7、凹形横向沟槽B17与轮胎轴向夹角为0～20°。其中凹形横向沟槽B17和凹形横向沟槽A7的两端均为等径结构的宽沟槽，在凹形横向沟槽B17和凹形横向沟槽A7的中部设置有窄沟槽，其中窄沟槽段长度为内胎肩区花纹块3宽度或外胎肩区花纹块5宽度的1/5；凹形横向沟槽A7中间窄沟槽段的中心至外胎肩区花纹块5内侧边缘的长度为外胎肩区花纹块5宽度的1/3；凹形横向沟槽B中间窄沟槽段的中心至内胎肩区花纹块3内侧边缘的长度为内胎肩区花纹块3宽度的1/3。凹形横向沟槽A的位置靠近内侧，凹形横向沟槽B的位置靠近外侧，以有利于胎肩花纹块上相邻花纹在受压时，彼此产生相互支撑的作用；设置凹形横向沟槽B17和凹形横向沟槽A7不仅可以防止因沟槽宽度过细而导致轮胎的抗滑水性能的降低，而且还可保证在沟槽体积不变的前提下，实现轮胎滚动阻力和抓地性能的协同提升；优选的，当凹形横向沟槽A7贯穿外胎肩区花纹块5，凹形横向沟槽B17贯穿内胎肩区花纹块3，进一步增加整体的排水特性。
凹形横向沟槽B17和凹形横向沟槽A7主要表现特征表现为沟槽中间较窄而两端较宽，中间窄沟槽设计可以实现轮胎加载后相邻花纹块可以形成相互支撑，提升胎面刚性，进而降低滚动阻力，而两端较宽的沟槽设计则使得轮胎在制动时产生更大的纵向拉伸变形，进而提升抓地力。凹槽横向沟槽的设计可以实现轮胎花纹的滚阻和抓地性能的协同提升。其中，窄沟槽宽度为1.3～5.3mm，宽沟槽宽度为6～8mm；所述宽沟槽与窄沟槽的侧边之间通过一个过渡倒角过渡连接，所述过渡倒角θ的角度为90～150°，采用倒角过渡，可有效避免轮胎胎面应力集中，增加轮胎使用寿命。
同时由于花纹刀槽的存在，不仅可以提高轮胎的散热性，而且能够降低胎面花纹块的刚性，提供足够的抓地能力和车辆乘坐舒适性。花纹刀槽的沟槽边缘可以迅速破坏水膜，保证轮胎的有效接地，提供轮胎在干、湿路面上的抓地力与稳定性。
实施例2
除去所述窄沟槽段长度、凹形横向沟槽A7中间窄沟槽段的中心至外胎肩区花纹块5内侧边缘的长度以及形横向沟槽B中间窄沟槽段的中心至内胎肩区花纹块3内侧边缘的长度的不同，轮胎胎面的其他结构均是相同的，其中所述窄沟槽段长度为内胎肩区花纹块3宽度或外胎肩区花纹块5宽度的1/4；凹形横向沟槽A7中间窄沟槽段的中心至外胎肩区花纹块5内侧边缘的长度为外胎肩区花纹块5宽度的1/2；凹形横向沟槽B中间窄沟槽段的中心至内胎肩区花纹块3内侧边缘的长度为内胎肩区花纹块3宽度的1/2。
本实施例1和实施例2对比于现有的无横向花纹沟槽胎面，其轮胎滚动阻力和抓地性能测试结果如下表：
性能 无横向花纹沟槽胎面 实施例1 实施例2
滚动阻力/N 54.577 49.896 49.524
抓地力/N 2865.192 2876.375 2881.605
其中：实施例1中的乘用车胎面花纹相对于现有无横向花纹沟槽胎面，滚动阻力减少了8.6％，抓地力提高了11.183N；实施例2中的乘用车胎面花纹相对于现有无横向花纹沟槽胎面，滚动阻力减少了9.2％，抓地力提高了16.413N。
结合实施例1以及实施例2，本发明中通过设置以四条纵沟为主的纵向花纹沟槽和与之相连通的横向花纹沟槽的轮胎胎面，能够有效的排除轮胎行驶过程中接地区域内部的积水，通过过渡区以及胎肩区大小不同的花纹块和交错排列的布局，实现轮胎滚动阻力和抓地性能的协同提升。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种乘用车胎面花纹，其特征在于，包括位于轮胎(8)胎面横向中部的中央花纹块(1)、位于中央花纹块(1)朝向轮胎(8)外侧的横向边缘的外过渡区花纹块(4)、位于外过渡区花纹块(4)横向边缘的外胎肩区花纹块(5)、位于中央花纹块(1)朝向轮胎(8)内侧的横向边缘的内过渡区花纹块(2)以及位于内过渡区花纹块(2)横向边缘的内胎肩区花纹块(3)；
所述中央花纹块(1)与外过渡区花纹块(4)之间设置中央外侧纵向花纹沟槽(10)；所述中央花纹块(1)与内过渡区花纹块(2)之间设置有中央内侧纵向花纹沟槽(15)，中央花纹块(1)朝向轮胎(8)内侧的横向边缘处围绕轮胎(8)环形阵列设置有中央横向花纹沟槽(11)，中央横向花纹沟槽(11)与中央内侧纵向花纹沟槽(15)连通；
所述外过渡区花纹块(4)上围绕轮胎(8)环形阵列设有辅助横向花纹沟槽A(6)，辅助横向花纹沟槽A(6)贯穿外过渡区花纹块(4)横向两端；所述外过渡区花纹块(4)与外胎肩区花纹块(5)之间设置有外胎肩外侧纵向花纹沟槽(9)；
所述外胎肩区花纹块(5)上围绕轮胎(8)环形阵列设有凹形横向沟槽A(7)，凹形横向沟槽A(7)一端与外胎肩外侧纵向花纹沟槽(9)连通；
所述内过渡区花纹块(2)与内胎肩区花纹块(3)之间设置有内胎肩内侧纵向花纹沟槽(13)；所述内过渡区花纹块(2)上围绕轮胎(8)环形阵列设有辅助横向花纹沟槽B(16)，辅助横向花纹沟槽B(16)贯穿内过渡花纹块(2)横向两端；所述内过渡区花纹块(2)上环形阵列设置有内过渡区横向花纹沟槽(12)，内过渡区横向花纹沟槽(12)一端与内胎肩内侧纵向花纹沟槽(13)连通；
所述内胎肩区花纹块(3)围绕轮胎(8)环形阵列设置有凹形横向沟槽B(17)，凹形横向沟槽B(17)一端与内胎肩内侧纵向花纹沟槽(13)连通；所述内胎肩区花纹块(3)上还设置有内胎肩辅助纵向花纹沟槽(14)；
所述凹形横向沟槽B(17)和凹形横向沟槽A(7)均为变宽度结构；所述凹形横向沟槽B(17)和凹形横向沟槽A(7)的两端均为等径结构的宽沟槽，中间部分设置为窄沟槽；
所述凹形横向沟槽A(7)窄沟槽段中心至外胎肩区花纹块(5)内侧边缘的长度为外胎肩区花纹块(5)宽度的1/3～1/2；所述凹形横向沟槽B(17)窄沟槽段中心至内胎肩区花纹块(3)内侧边缘的长度为内胎肩区花纹块(3)宽度的1/3～1/2；所述凹形横向沟槽A(7)或窄沟槽凹形横向沟槽B(17)上窄沟槽段长度为对应胎肩区花纹块宽度的1/5～1/4；所述窄沟槽宽度为1.3～5.3mm；所述宽沟槽宽度为6～8mm；所述宽沟槽与窄沟槽的侧边之间通过一个过渡倒角过渡连接，过渡倒角θ的角度为90～150°；
所述凹形横向沟槽A(7)、凹形横向沟槽B(17)与轮胎(8)的轴向夹角均为0～20°。
2.根据权利要求1所述的乘用车胎面花纹，其特征在于，所述内胎肩辅助纵向花纹沟槽(14)为波浪状结构，内胎肩辅助纵向花纹沟槽(14)通过凹形横向沟槽B(17)分隔成若干分段。
3.根据权利要求1所述的乘用车胎面花纹，其特征在于，所述外胎肩区花纹块(5)、外过渡区花纹块(4)和内胎肩区花纹块(3)上均设置有花纹刀槽；所述外胎肩区花纹块(5)上的花纹刀槽位于相邻凹形横向沟槽A(7)之间且花纹刀槽一端与外胎肩外侧纵向花纹沟槽(9)连通；所述外过渡区花纹块(4)上的花纹刀槽位于相邻辅助横向花纹沟槽A(6)之间且花纹刀槽一端与中央外侧纵向花纹沟槽(10)连通；所述内胎肩区花纹块(3)位于相邻凹形横向沟槽B(17)之间且花纹刀槽一端与内胎肩辅助纵向花纹沟槽(14)连通。
4.根据权利要求1所述的乘用车胎面花纹，其特征在于，所述中央花纹块横向花纹沟槽(11)长度为中央花纹块(1)宽度的20％～40％，中央花纹块横向花纹沟槽(11)与轮胎轴向夹角为10～20°。
5.根据权利要求1所述的乘用车胎面花纹，其特征在于，所述内过渡区横向花纹沟槽(12)位于相邻辅助横向花纹沟槽B(16)之间。
6.根据权利要求1所述的乘用车胎面花纹，其特征在于，所述内过渡花纹块(2)比外过渡花纹块(4)宽5～8mm，中央花纹块(1)比外过渡花纹块(4)宽2～4mm；中央内侧纵向花纹沟槽(15)比中央外侧纵向花纹沟槽(10)宽1～2mm。
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