CN114714822B - 一种提升轮胎磨耗性能的三维钢片及轮胎 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种提升轮胎磨耗性能的三维钢片，三维部包括沿轮胎横向和深度方向分别交替圆弧过渡相连的凸块和凹槽，每个凸块或凹槽包括与中心面XZ平行隔开的末端平面以及多个由该末端平面侧边沿轮胎横向和深度方向分别向中心面XZ圆弧过渡延伸以形成凸或凹形的侧面；本发明还提供了一种轮胎。本发明三维钢片的三维部存在交替圆弧过渡相连的凸块和凹槽，可避免产生较大的应力集中，保证三维钢片花纹面之间相互咬合，减少轮胎在加工生产中出现花纹面的损伤和轮胎花纹掉块的情况；进而使用该三维钢片的轮胎模具，使得轮胎具备凹凸结构的花纹沟槽，可增加花纹互锁强度，抑制胎面花纹块蠕动，降低偏磨耗，提高轮胎的磨耗性能。

Description

一种提升轮胎磨耗性能的三维钢片及轮胎

技术领域

本发明涉及轮胎技术领域，具体涉及一种用于提升轮胎磨耗性能的三维钢片及轮胎。

背景技术

汽车是主要交通工具之一，人们对汽车的性能要求不断提高，也促使全球汽车行业技术的不断发展。轮胎作为汽车与地面接触的唯一部件，轮胎性能的重要地位已上升到影响汽车的驾驶体验和安全性的程度，人们对轮胎性能的关注度也越来越高。结合轮胎性能来看，轮胎包括抓地、滚阻、噪音等性能的轮胎细分类型。不同类型的轮胎，其胎面的花纹设计也有较大差异。比如在我国北方地区，冬季通过使用雪地轮胎，来保障汽车行驶的安全性，因为雪地轮胎的胎面花纹拥有大量的钢片设计，可用来提升轮胎花纹接地区域的边缘效应，从而提升轮胎在雪地或湿地的驱动性和制动性，防止车辆打滑。但是，钢片会使花纹块的刚性下降，花纹块在接地时容易蠕动，导致出现偏磨耗，轮胎整体磨耗性能下降，降低了轮胎的使用寿命。为了应对这个问题，轮胎行业公开了多个胎面三维钢片相关的专利。其中，专利CN100352676C通过三维钢片的设计，使花纹块之间相互咬合，既提高边缘效应，又提升轮胎花纹块的刚度，抓地性能达到保证的同时抑制了轮胎的偏磨耗。然而上述专利公开的三维钢片花纹的花纹面上具有至少一个连续水平的交替凹槽和凸块，凸块顶面与凹槽的底面具有一种多边形构型，而这种多边形构型至少具有四个边。此专利的不足之处有二：其一，此专利中凹槽和凸块的交界处均为直线，因转折急促而产生应力集中，尽管花纹面之间存在相互咬合，三维钢片线状转折处会导致轮胎脱模时出现花纹面的损伤，并且线状转折处的应力过于集中，会导致轮胎花纹因应力集中而出现掉块的情况；其二，此专利中形成花纹的凹槽和凸块，并未进行厚度约束的设计，无法保证刀槽花纹具有基本不变的宽度，这将影响互锁的强度，导致胎面在不同的磨耗阶段，其三维刀槽花纹的宽度会增大，导致花纹块的刚度降低，影响轮胎磨耗。

发明内容

本发明提供一种既能降低花纹面的损伤和轮胎花纹出现掉块的情况，又能增加花纹互锁强度，达到抑制胎面花纹块蠕动，降低偏磨耗，实现提升轮胎磨耗性能目的的三维钢片，以及胎面包括通过该三维钢片制得的花纹的轮胎。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种提升轮胎磨耗性能的三维钢片，钢片由一中心面XZ限定并且具有平面部以及至少一个三维部；

所述三维部包括沿轮胎横向和深度方向分别交替圆弧过渡相连的凸块和凹槽，每个所述凸块或凹槽包括与中心面XZ平行隔开的末端平面以及多个由该末端平面侧边沿轮胎横向和深度方向向中心面XZ圆弧过渡延伸以形成凸或凹形的侧面，每个凸块或凹槽的至少一个侧面能够衔接相邻凸块或凹槽的侧面。

优选的，沿轮胎深度方向向中心面XZ延伸形成的多个侧面的中心线L与末端平面的夹角α＝35～55°；相邻两个凸块和凹槽末端平面中心在轮胎深度方向的距离H4＝3.5～5.5mm。

优选的，所述三维钢片的宽度W为一定值，且W＝0.3～2mm。

优选的，所述三维部具有至少一个连续横向的交替凸块和凹槽以及至少一个连续深度方向的交替凸块和凹槽。

优选的，位于所述中心面XZ两侧的凸块和凹槽，一侧凸块形成的凸形结构作为另一侧凹槽的凹形结构，一侧凹槽形成的凹形结构作为另一侧凸块的凸形结构。

优选的，所述侧面包括至少一段由末端平面两相对侧边沿轮胎横向向中心面XZ延伸的斜面以及至少三组以末端平面和斜面为基础面沿轮胎深度方向向中心面XZ圆弧过渡连接的曲面。

优选的，所述曲面包括以末端平面和斜面为基础面沿轮胎深度方向向中心面XZ圆弧过渡连接的两第一曲面组、以第一曲面组为基础面沿轮胎深度方向向中心面XZ圆弧过渡连接的两第二曲面组以及以第二曲面组为基础面沿轮胎深度方向向中心面XZ圆弧过渡连接的两第三曲面组。

优选的，所述第一曲面组包括以末端平面为基础面沿轮胎深度方向向中心面XZ延伸的曲面一以及两个以斜面为基础面沿轮胎深度方向向中心面XZ延伸并沿轮胎横向置于曲面一两侧的曲面二，所述曲面一和曲面二的圆弧半径RA＝0.4～1mm。

优选的，所述第二曲面组包括以曲面一为基础面沿轮胎深度方向向中心面XZ延伸的曲面三以及两个以曲面二为基础面沿轮胎深度方向向中心面XZ延伸并沿轮胎横向置于曲面三两侧的曲面四，所述曲面三和曲面四的圆弧半径RB＝1～3mm。

优选的，所述第三曲面组包括以曲面三为基础面沿轮胎深度方向向中心面XZ延伸的曲面五以及两个以曲面四为基础面沿轮胎深度方向向中心面XZ延伸并沿轮胎横向置于曲面五两侧的曲面六，所述曲面五和曲面六的圆弧半径RC＝1～3mm。

优选的，所述α为曲面一、曲面三以及曲面五的中心线L与末端平面之间的夹角。

本发明还提供了一种轮胎，该轮胎胎面设有通过前述的三维钢片制得的花纹。

由以上技术方案可知，本发明具有如下有益效果：三维部在沿着轮胎横向和深度方向两个方向存在交替凸块和凹槽，且凸块与凹槽的交界处具有圆弧过渡的曲面，可避免因交界处线状转折急促而产生较大的应力集中，保证了三维钢片花纹面之间相互咬合的同时，减少轮胎在加工生产中出现花纹面的损伤和轮胎花纹掉块的情况，进而使用这种凹凸结构的三维钢片加工的轮胎模具，使得轮胎具备相同的凹凸结构的轮胎花纹沟槽，当轮胎滚动时，接地面区域的胎面处于载重状态，从而使得花纹沟槽受到挤压而闭合，由于沟槽是凹凸结构，所以当车辆加速或减速时，花纹块之间形成互相支撑的状态，增加花纹互锁强度，抑制胎面花纹块蠕动，降低偏磨耗，提高轮胎的磨耗性能。

附图说明

图1为本发明三维钢片的结构示意图；

图2为本发明三维钢片宽度的侧视图；

图3为轮胎花纹沟槽深度为H1时的示意图；

图4为轮胎花纹沟槽深度为H2时的示意图；

图5为轮胎花纹沟槽深度为H3时的示意图；

图6为凸块或凹槽上末端平面与斜面设置位置的示意图；

图7为末端平面的示意图；

图8为本发明凸块的结构示意图；

图9为本发明凹槽的结构示意图；

图10为凸块或凹槽上第一曲面组设置位置的示意图；

图11为第一曲面组圆弧过渡的示意图；

图12为凸块或凹槽上第二曲面组设置位置的示意图；

图13为第二曲面组圆弧过渡的示意图；

图14为凸块或凹槽上第三曲面组设置位置的示意图；

图15为第三曲面组圆弧过渡的示意图；

图16为本发明三维钢片的剖面设计关系示意图。

图中：10、平面部；20、三维部；210、凸块；220、凹槽；230、末端平面；240、斜面；250、曲面；2510、第一曲面组；2511、曲面一；2512、曲面二；2520、第二曲面组；2521、曲面三；2522、曲面四；2530、第三曲面组；2531、曲面五；2532、曲面六。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一种优选实施方式作详细的说明。

实施例：

为了方便描述，现做出如下说明，本发明所述的横向是指平行于轮胎旋转轴线的方向，深度方向是指垂直于轮胎旋转轴线，对应胎面厚度方向或花纹的深度方向，对应于示图中的坐标系，横向为X轴方向，深度方向为Z轴方向，周向对应于Y轴方向。

参照图1，一种提升轮胎磨耗性能的三维钢片，该钢片由一中心面XZ限定，并且具有平面部10以及至少一个置于平面部内的三维部20，三维部包括沿轮胎横向和深度方向分别交替圆弧过渡相连的凸块210和凹槽220，每个所述凸块或凹槽包括与中心面XZ平行隔开的末端平面230以及多个由该末端平面侧边沿轮胎横向和深度方向向中心面XZ圆弧过渡延伸以形成凸或凹形的侧面，每个凸块或凹槽的至少一个侧面能够衔接相邻凸块或凹槽的侧面，为了便于理解，现将末端平面230标注为S2，由于该三维部在沿着轮胎横向和深度方向两个方向存在交替凸块和凹槽，且凸块与凹槽的交界处具有圆弧过渡的曲面，可避免因交界处线状转折急促而产生较大的应力集中，保证了三维钢片花纹面之间相互咬合的同时，减少轮胎在加工生产中出现花纹面的损伤和轮胎花纹掉块的情况，进而使用这种凹凸结构的三维钢片加工的轮胎模具，使得轮胎具备相同的凹凸结构的轮胎花纹沟槽，当轮胎滚动时，接地面区域的胎面处于载重状态，从而使得花纹沟槽受到挤压而闭合，由于沟槽是凹凸结构，所以当车辆加速或减速时，花纹块之间形成互相支撑的状态，增加花纹互锁强度，抑制胎面花纹块蠕动，降低偏磨耗，提高轮胎的磨耗性能。

本发明的三维钢片所具有的凸块210和凹槽220均由多个面片构成，不同角度和不同方向的面片所形成的轮胎花纹沟槽，每个凸块和凹槽均由至少21个面片形成，轮胎花纹沟槽拥有充分的接触面积，花纹紧密的咬合，能够抵抗车辆行驶时所受到的各个不同方向的力，降低花纹块的蠕动，提高轮胎的磨耗性能。

进一步的，按照图2，本发明中的三维钢片的宽度W为一定值，且W的取值范围为0.3～2mm，结合图3、图4、图5可知，由于本发明三维钢片的宽度W恒定不变，其不会随深度H变化而变化。因此使用本发明的三维钢片生产的轮胎，随着轮胎磨耗进程，其花纹沟槽的宽度被约束设计为恒定值。即新胎花纹沟槽深度为H1时的沟槽宽度为W1，随着轮胎行驶里程增加，花纹沟槽磨耗至H2时的沟槽宽度为W2，其宽度W1＝W2，即使花纹沟槽磨耗至H3时的沟槽宽度W3，也与W1相等。本发明的三维钢片的宽度使用恒定值的约束设计，保证了轮胎花纹沟槽宽度在行驶过程中保持不变，凹凸结构的花纹互锁强度得以保持，进一步提升轮胎磨耗性能。

本发明中，三维部20设计成具有至少一个连续横向的交替凸块和凹槽以及至少一个连续深度方向的交替凸块和凹槽，即无论从轮胎横向还是深度方向来看，该三维钢片均具有凸块、凹槽、凸块交替排布的形式。

进一步的，就本发明的三维钢片中位于中心面XZ两侧的凸块210和凹槽220而言，一侧凸块形成的凸形结构作为另一侧凹槽的凹形结构，一侧凹槽形成的凹形结构作为另一侧凸块的凸形结构，即凸块和凹槽就中心面XZ两面而言可以相互转化。

作为本发明优选的技术方案，侧面包括至少一段由末端平面230两相对侧边沿轮胎横向向中心面XZ延伸的斜面240以及至少三组以末端平面和斜面为基础面沿轮胎深度方向向中心面XZ圆弧过渡连接的曲面250，即斜面240是由末端平面两端起始，沿着轮胎横向延伸至中心面XZ上的。

进一步的，参照图6、图7，可将斜面标注为S1和S3，斜面S1、末端平面S2和斜面S3位于相同的轮胎横向位置，是高度相同的三个四边形，其中S2为中心面片，作为凸块或凹槽的底面，S1和S3为倾斜面片，且斜面S1和斜面S3的面积相等，斜面S1和S3关于末端平面S2对称分布在轮胎横向，连接末端平面S2形成连贯的凹凸结构，凹凸结构得以使轮胎花纹具备咬合条件，提高轮胎磨耗性能。

而曲面250是以末端平面和斜面为起始，沿着轮胎深度方向延伸至中心面XZ上，其中，斜面至少为一段，曲面至少设置成三组，且曲面在向中心面XZ递进的过程中，每组曲面之间是圆弧过渡连接的，这样一来，可以达到释放应力，减少应力集中的目的。

进一步的，参照图8、图9，所述曲面250包括以末端平面230和斜面240为基础面沿轮胎深度方向向中心面XZ圆弧过渡连接的两第一曲面组2510、以第一曲面组为基础面沿轮胎深度方向向中心面XZ圆弧过渡连接的两第二曲面组2520以及以第二曲面组为基础面沿轮胎深度方向向中心面XZ圆弧过渡连接的两第三曲面组2530，具体的，第一曲面组沿轮胎深度方向对称设置在末端平面和斜面的两侧，该第一曲面组2510包括以末端平面为基础面沿轮胎深度方向向中心面XZ延伸的曲面一2511以及两个以斜面240为基础面沿轮胎深度方向向中心面XZ延伸并沿轮胎横向置于曲面一2511两侧的曲面二2512，为便于描述，现将两侧的曲面一分别标注为S21和S22，曲面一S21两侧的曲面二标注为S11和S31，曲面一S22两侧的曲面二标注为S12和S32，参照图10、图11，曲面二S11和曲面二S12关于斜面S1对称分布在轮胎深度方向两侧，且曲面二S11和曲面二S12面积相等；曲面一S21和曲面一S22关于末端平面S2对称分布在轮胎深度方向两侧，且曲面一S21和曲面一S22面积相等；曲面二S31和曲面二S32关于斜面S3对称分布在轮胎深度方向两侧，且曲面二S31和曲面二S32面积相等，其中曲面二S11、曲面二S12、曲面一S21、曲面一S22、曲面二S31、曲面二S32为凸块或凹槽用来形成凹凸形状的过渡面，沿轮胎深度方向剖切，其半径RA＝0.4～1mm，因此，第一曲面组形成的过渡面是曲面，使得该发明的三维钢片模具没有锋利的边缘，避免轮胎脱模时出现花纹面的损伤，同时，使用本发明的三维钢片生产的轮胎花纹沟槽，其凹凸结构在互相咬合时，由于过渡曲面圆滑平缓，能够有效分散轮胎花纹沟槽的应力集中，避免因应力集中导致花纹掉块。

参照图12、图13，第二曲面组2520沿轮胎深度方向对称设置在第一曲面组的两侧，具体的，该第二曲面组2520包括以曲面一2511为基础面沿轮胎深度方向向中心面XZ延伸的曲面三2521以及两个以曲面二2512为基础面沿轮胎深度方向向中心面XZ延伸并沿轮胎横向置于曲面三2521两侧的曲面四2522，为便于描述，现将两侧的曲面三标注为S23和S24，曲面三S23两侧的曲面四标注为S13和S33，曲面三S24两侧的曲面四标注为S14和S34，曲面四S13和曲面四S14关于斜面S1对称分布在轮胎深度方向两侧，且曲面四S13和曲面四S14面积相等；曲面三S23和曲面三S24关于末端平面S2对称分布在轮胎深度方向两侧，且曲面三S23和曲面三S24面积相等；曲面四S33和曲面四S34关于斜面S3对称分布在轮胎深度方向两侧，且曲面四S33和曲面四S34面积相等；所述的曲面四S13、曲面四S14、曲面三S23、曲面三S24、曲面四S33、曲面四S34为凸块或凹槽用来形成凹凸形状的过渡面，且沿着轮胎深度方向剖切，其半径RB为1～3mm，由此，第二曲面组的圆滑过渡曲面使得本发明的三维钢片具有更大的曲面面积，进一步增大轮胎花纹沟槽的咬合面积，提升花纹刚度，提升磨耗性能。

参照图14、图15，第三曲面组2530沿轮胎深度方向对称设置在第二曲面组的两侧，具体的，所述第三曲面组2530包括以曲面三2521为基础面沿轮胎深度方向向中心面XZ延伸的曲面五2531以及两个以曲面四为基础面沿轮胎深度方向向中心面XZ延伸并沿轮胎横向置于曲面五2531两侧的曲面六2532，为便于描述，现将两侧的曲面五标注为S25和S26，曲面五S25两侧的曲面六标注为S15和S35，曲面五S26两侧的曲面六标注为S16和S36，曲面六S15和曲面六S16关于斜面S1对称分布在轮胎深度方向两侧，且曲面六S15和曲面六S16面积相等；曲面五S25和曲面五S26关于末端平面S2对称分布在轮胎深度方向两侧，且曲面五S25和曲面五S26面积相等；曲面六S35和曲面六S36关于斜面S3对称分布在轮胎深度方向两侧，且曲面六S35和曲面六S36面积相等，所述曲面六S15、曲面六S16、曲面五S25、曲面五S26、曲面六S35、曲面六S36为凸块或凹槽用来形成凹凸形状的过渡面，沿着轮胎深度方向剖切，其半径RC为1～3mm，第三曲面组通过与曲面四S13、曲面四S14、曲面三S23、曲面三S24、曲面四S33、曲面四S34拼接排布，进一步增大轮胎花纹沟槽的咬合面积，因此使用本发明的三维钢片生产的轮胎花纹沟槽具备更大的曲面面积，更高的花纹刚度，轮胎的磨耗性能进一步提升。

此外，本发明中的曲面组并不限于上述的三组，为了提高凸块和凹槽相互圆弧过渡的衔接效果，可将本发明中的曲面组按实际需要设计成大于三个的多组，诸如四组、五组等等。

参照图16，作为本发明优选的技术方案，沿轮胎深度方向向中心面XZ延伸形成的多个侧面的中心线L与末端平面的夹角α＝35～55℃，具体的，即前述的曲面一2511、曲面三2521以及曲面五2531的中心线L与末端平面的夹角α的大小范围为35～55°，由于受到轮胎橡胶材料特性的影响，夹角α越大，花纹沟槽的凹凸结构越剧烈，花纹的刚度会下降，导致轮胎磨耗性能降低，反之夹角α越小，花纹沟槽的凹凸结构越不明显，花纹咬合面积下降，花纹刚度下降，也会导致轮胎磨耗性能降低，所以结合轮胎橡胶材料的特性，以及本发明三维钢片的结构，通过仿真分析，夹角α为35～55°时花纹的刚度最优。

此外，相邻两个凸块210和凹槽220末端平面中心在轮胎深度方向的距离H4＝。3.5～5.5mm，凸块210和凹槽220末端平面中心在轮胎深度方向的距离H4越大，花纹沟槽的咬合面积下降，花纹刚度下降，也会导致轮胎磨耗性能降低，反之距离H4越小，花纹沟槽的凹凸结构越剧烈，花纹的刚度会下降，导致轮胎磨耗性能降低，所以按照轮胎橡胶材料的特性，H4为3.5～5.5mm时花纹的刚度最优。

本发明还提供了一种轮胎，该轮胎的胎面设有通过前述的三维钢片制得的花纹，使得轮胎具备相同的凹凸结构的轮胎花纹沟槽，利用花纹块之间形成的互相支撑状态，增加花纹互锁强度，降低偏磨耗，提高轮胎的磨耗性能。

对于不同钢片花纹样式进行仿真分析，仿真方案和仿真结果如下表1所示，其中仿真结果为花纹块剪切刚度值的百分比，从仿真结果可以发现本发明的三维钢片花纹样式的花纹块剪切刚度大于普通二维钢片花纹样式的花纹块剪切刚度。

表1：本发明三维钢片花纹与普通二维钢片花纹的花纹刚度对照表

方案	钢片花纹样式	花纹块刚度(百分比)
			对比例1	普通二维钢片花纹	100
实施例1	本发明三维钢片花纹	121

对于不同钢片花纹样式进行仿真分析，仿真方案和仿真结果如下表2所示，其中仿真结果为应力百分比，从仿真结果可以发现在钢片花纹样式相同时，无过渡曲面的花纹块出现应力集中。

表2：本发明三维钢片花纹与无过渡曲面三维钢片应力对照表

方案	钢片花纹样式	应力(百分比)
			对比例2	无过渡曲面三维钢片	110
实施例1	本发明三维钢片花纹	100

对于不同钢片花纹样式进行仿真分析，仿真方案和仿真结果如下表3所示，其中仿真结果为花纹块剪切刚度值的百分比，从仿真结果可以发现经过约束宽度设计后，本发明的三维钢片花纹样式的花纹块剪切刚度大于未约束宽度三维钢片的花纹块剪切刚度。

表3：本发明三维钢片花纹与未约束宽度三维钢片的花纹块刚度对照表

方案	钢片花纹样式	花纹块刚度(百分比)
			对比例3	未约束宽度三维钢片	100
实施例1	本发明三维钢片花纹	105

为了验证不同夹角α和不同距离H4对花纹块刚度的影响，现分别对不同夹角α和不同距离H4的钢片花纹样式进行仿真分析。其中，不同夹角α的钢片花纹样式仿真方案和仿真结果如下表4所示，其中仿真结果为花纹块剪切刚度值的百分比，从仿真结果可以发现本发明的α＝45°三维钢片花纹样式的花纹块剪切刚度大于α＝30°的三维钢片花纹样式的花纹块剪切刚度，同时本发明的α＝45°三维钢片花纹样式的花纹块剪切刚度大于α＝60°的三维钢片花纹样式的花纹块剪切刚度。

不同距离H4的仿真方案和仿真结果如下表5所示，其中仿真结果为花纹块剪切刚度值的百分比，从仿真结果可以发现本发明的H4＝4mm的三维钢片花纹样式的花纹块剪切刚度大于H4＝3mm的三维钢片花纹样式的花纹块剪切刚度，同时本发明的H4＝4mm的三维钢片花纹样式的花纹块剪切刚度大于H4＝6mm的三维钢片花纹样式的花纹块剪切刚度。

由于三维钢片具有凹凸结构而相互支撑的咬合状态，凹凸结构之间的咬合面积影响钢片的刚度大小，而上述的夹角α以及距离H4的大小对咬合面积有一定影响，当α越大，H4越大时，咬合面积也就越大；反之，咬合面积就越小。当咬合面积过大，形成凹凸结构的胶料就会很软，刚度反而会下降；反之咬合面积过小，形成的凹凸结构趋近于平面钢片，凹凸结构之间难以有效形成互相支撑的效果。基于上述原因，本发明中的α和H4在取值时，优选α＝45°和H4＝4mm，使得该三维钢片具有最大的咬合面积，以及最大的刚度，从而实现轮胎磨耗性能的提升。

表4：本发明不同夹角α的三维钢片花纹的花纹刚度对照表

表5：本发明不同距离H4的三维钢片花纹的花纹刚度对照表

方案	钢片花纹样式	花纹块刚度(百分比)
			实施例1-4	H4＝3mm的三维钢片花纹	93
实施例1-5	H4＝4mm的三维钢片花纹	100
			实施例1-6	H4＝6mm的三维钢片花纹	95

本发明三维钢片之所以能够减小应力集中的同时，提高花纹块的剪切刚度，是因为该三维钢片在轮胎横向和深度方向均有凸块和凹槽，使用这种凹凸结构的三维钢片加工的轮胎模具，使得轮胎具备相同的凹凸结构的轮胎花纹沟槽，轮胎花纹沟槽中的凸块和凹槽通过前述的第一曲面组、第二曲面组以及第三曲面组中的曲面进行圆弧过渡相连，由于衔接处为圆弧曲面，可避免因花纹块交界处线状转折急促而产生较大的应力集中。当轮胎滚动时，接地面区域的胎面处于载重状态，从而使得花纹沟槽受到挤压而闭合，由于沟槽是凹凸结构，所以当车辆加速或减速时，花纹块之间形成互相支撑的状态，即通过凸块和凹槽咬合，以增加花纹互锁强度，提高花纹块的剪切刚度，抑制胎面花纹块蠕动，降低偏磨耗，提高轮胎的磨耗性能；同时本发明的三维钢片的宽度使用恒定值的约束设计，保证了轮胎花纹沟槽宽度在行驶过程中保持不变，凹凸结构的花纹互锁强度得以保持，进一步提升轮胎磨耗性能。

以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种提升轮胎磨耗性能的三维钢片，钢片由一中心面XZ限定并且具有平面部（10）以及至少一个三维部（20），其特征在于：

所述三维部包括沿轮胎横向和深度方向分别交替圆弧过渡相连的凸块（210）和凹槽（220），每个所述凸块或凹槽包括与中心面XZ平行隔开的末端平面（230）以及多个由该末端平面侧边沿轮胎横向和深度方向分别向中心面XZ圆弧过渡延伸以形成凸或凹形的侧面，每个凸块或凹槽的至少一个侧面能够衔接相邻凸块或凹槽的侧面；

所述侧面包括至少一段由末端平面（230）两相对侧边沿轮胎横向向中心面XZ延伸的斜面（240）以及至少三组以末端平面和斜面为基础面沿轮胎深度方向向中心面XZ圆弧过渡连接的曲面（250）；

所述曲面（250）包括以末端平面（230）和斜面（240）为基础面沿轮胎深度方向向中心面XZ圆弧过渡连接的两第一曲面组（2510）、以第一曲面组为基础面沿轮胎深度方向向中心面XZ圆弧过渡连接的两第二曲面组（2520）以及以第二曲面组为基础面沿轮胎深度方向向中心面XZ圆弧过渡连接的两第三曲面组（2530）。

2.根据权利要求1所述的三维钢片，其特征在于，沿轮胎深度方向向中心面XZ延伸形成的多个侧面的中心线L与末端平面的夹角α=35～55°；相邻两个凸块和凹槽末端平面中心在轮胎深度方向的距离H4=3.5～5.5mm。

3.根据权利要求1所述的三维钢片，其特征在于，所述三维钢片的宽度W为一定值，且W=0.3～2mm。

4.根据权利要求1所述的三维钢片，其特征在于，所述三维部具有至少一个连续横向的交替凸块和凹槽以及至少一个连续深度方向的交替凸块和凹槽。

5.根据权利要求1所述的三维钢片，其特征在于，位于所述中心面XZ两侧的凸块和凹槽，一侧凸块形成的凸形结构作为另一侧凹槽的凹形结构，一侧凹槽形成的凹形结构作为另一侧凸块的凸形结构。

6.根据权利要求2所述的三维钢片，其特征在于，所述第一曲面组（2510）包括以末端平面为基础面沿轮胎深度方向向中心面XZ延伸的曲面一（2511）以及两个以斜面（240）为基础面沿轮胎深度方向向中心面XZ延伸并沿轮胎横向置于曲面一两侧的曲面二（2512），所述曲面一和曲面二的圆弧半径RA=0.4～1mm。

7.根据权利要求6所述的三维钢片，其特征在于，所述第二曲面组（2520）包括以曲面一（2511）为基础面沿轮胎深度方向向中心面XZ延伸的曲面三（2521）以及两个以曲面二（2512）为基础面沿轮胎深度方向向中心面XZ延伸并沿轮胎横向置于曲面三（2521）两侧的曲面四（2522），所述曲面三和曲面四的圆弧半径RB=1～3mm。

8.根据权利要求7所述的三维钢片，其特征在于，所述第三曲面组（2530）包括以曲面三（2521）为基础面沿轮胎深度方向向中心面XZ延伸的曲面五（2531）以及两个以曲面四（2522）为基础面沿轮胎深度方向向中心面XZ延伸并沿轮胎横向置于曲面五（2531）两侧的曲面六（2532），所述曲面五和曲面六的圆弧半径RC=1～3mm。

9.根据权利要求8所述的三维钢片，其特征在于，所述α为曲面一（2511）、曲面三（2521）以及曲面五（2531）的中心线L与末端平面（230）之间的夹角。

10.一种轮胎，其特征在于，所述轮胎胎面设有通过权利要求1-9任一项所述的三维钢片制得的花纹。