CN115431679A - 一种充气轮胎的胎面花纹结构和充气轮胎 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种胎面花纹结构和充气轮胎，胎面花纹结构包括：多个花纹组，所述花纹组沿着充气轮胎的周向间隔布置在胎面上；所述花纹组包括两个中央花纹块和两个侧花纹块，两个中央花纹块分别延伸跨越胎面中心线，两个侧花纹块分别位于胎面的两侧边缘；所述中央花纹块的前端和所述侧花纹块的前端分别包括一尖角部位，所述尖角部位朝向充气轮胎的行驶方向；所述中央花纹块的表面和侧花纹块的表面分别包括一首尾连接的沟槽，所述中央花纹块的沟槽与中央花纹块的表面的边缘间隔开一段距离，所述侧花纹块的沟槽与侧花纹块的表面的边缘间隔开一段距离。应用本技术方案可兼顾轮胎在良路和轻度越野的综合性能。

Description

一种充气轮胎的胎面花纹结构和充气轮胎
技术领域
本发明涉及一种充气轮胎的胎面花纹结构和充气轮胎，特别地，本发明涉及一种具有大断宽(断面宽度在3.0～5.0英寸或更大)的自行车和电动两轮车用充气轮胎，该轮胎的胎面在城市、公路和轻度越野时都具有优异的性能。
背景技术
公路和越野跨界骑行自行车和电动两轮车的需求增多，然而跨界骑行的多种特性彼此冲突，如：越野用花纹为间距大的颗粒状，若使用在城市街头、公路等铺装良路，耐久和舒适性能不佳，高速不稳；而城市、公路骑行的花纹紧凑连续，在越野路况上骑行抓地性会不足。以往对于越野和公路跨界车轮胎胎面花纹也有改进研究，如中国专利文献公开的通勤越野自行车胎胎面花纹(授权公告号：CN 207328006 U)和自行车充气轮胎胎面花纹结构(授权公告号：CN 211663008 U)，上述花纹结构的设计方法在普通断宽(断面宽度在3.0英寸以下)规格的自行车和电动两轮车上使用时，可适当缓解跨界使用的性能冲突。由于大断宽轮胎的使用风压较低，接地面积更大，在良路需求更连续的接地状态来确保耐久性和舒适性，且大断宽轮胎配套的自行车和电动两轮车经过的越野路面相对轻微，并非极恶劣的野外路况，因此现有公开的改善方式延用在大断宽规格的自行车和电动两轮车的轮胎并不适合，尤其是在城市、公路等铺装良路时的耐久，舒适性和高速稳定性仍然不佳，而越野路面的抓地性改善效果也不明显。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种可兼顾轮胎在良路和轻度越野的综合性能的胎面花纹结构和充气轮胎。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种胎面花纹结构，适用于断面宽度在3.0～5.0英寸或更大断面宽度的充气轮胎，包括：多个花纹组，所述花纹组沿着充气轮胎的周向间隔布置在胎面上；所述花纹组包括两个中央花纹块和两个侧花纹块，两个中央花纹块分别延伸跨越胎面中心线，两个侧花纹块分别位于胎面的两侧边缘；所述中央花纹块的前端和所述侧花纹块的前端分别包括一尖角部位，所述尖角部位朝向充气轮胎的行驶方向；所述中央花纹块的表面和侧花纹块的表面分别包括一首尾连接的沟槽，所述中央花纹块的沟槽与中央花纹块的表面的边缘间隔开一段距离，所述侧花纹块的沟槽与侧花纹块的表面的边缘间隔开一段距离。
在一更佳的实施例中，两个中央花纹块中的其中一个为第一中央花纹块，所述第一中央花纹块呈倒L型；所述第一中央花纹块包括第一中央花纹侧部和第二中央花纹侧部，所述第一中央花纹侧部的第一端和第二中央花纹侧部的第一端相连接以界定出尖角部位，所述第一中央花纹侧部的第二端和第二中央花纹侧部的第二端分别朝向胎面两侧的后端外侧延伸，其中，所述第一中央花纹侧部的第二端延伸至所述胎面的边缘位置。
在一更佳的实施例中，两个中央花纹块中的其中另一个为第二中央花纹块，所述第二中央花纹块靠近所述第一中央花纹块的尖角部位，第二中央花纹块呈倒V型；所述第二中央花纹块包括第三中央花纹侧部和第四中央花纹侧部，所述第三中央花纹侧部的第一端和第四中央花纹侧部的第一端相连接以界定出尖角部位，所述第三中央花纹侧部的第二端和第四中央花纹侧部的第二端分别朝向胎面两侧的后端外侧延伸。
在一更佳的实施例中，所述侧花纹块呈多边形结构。
在一更佳的实施例中，所述侧花纹块的后端的外侧还包括一阶梯切角结构，所述阶梯切角结构包括至少一个低于侧花纹块的表面的阶梯面。
在一更佳的实施例中，所述阶梯切角结构包括多个阶梯面，多个阶梯面的高度沿着从前端指向后端的方向依次降低。
在一更佳的实施例中，所述沟槽与中央花纹块或与侧花纹块的表面的边缘的间距大于等于2毫米且小于等于5毫米。
在一更佳的实施例中，所述沟槽沿着其延伸方向交替地配置有第一底部和第二底部，所述第一底部的深度和第二底部的深度不同。
在一更佳的实施例中，所述第一底部的深度是中央花纹块或侧花纹块的深度的30％至50％，所述第二底部的深度是中央花纹块或侧花纹块的深度的10％至30％。
本发明还提供一种充气轮胎，适用于自行车和电动两轮车，包括所述的一种胎面花纹结构。
相较于现有技术，本发明的技术方案具备以下有益效果：
1.两个中央花纹块分别延伸跨越胎面中心线，两个侧花纹块分别位于胎面的两侧边缘，所述中央花纹块的前端和侧花纹块的前端分别包括一尖角部位，所述尖角部位指向充气轮胎的行驶方向。两个中央花纹块和两个侧花纹块均具有锋利外形，整体横向大跨距的花纹群排布，可提供较大的接地面积，维持花纹块的耐久，舒适性及高速稳定性，满足良路和轻度越野兼用的综合需求。所述沟槽分布在各花纹块的表面的内部，并顺应花纹块的各边缘形状并与边缘等间距隔开，形成环状的多边形沟槽。所述沟槽可增加边缘效应，提升充气轮胎的抓地性能。
2.阶梯切角结构可适当加强两个侧花纹块的刚性，在轮胎使用不同时期胎面边缘产生不同高度的边缘效应，在越野尤其表面砂石和泥泞路面可发挥优异的抓地性能。
3.在大跨距花纹组的表面设置连续环状沟槽并搭配高低交替的底部，新胎阶段沟槽为连续环状沟槽，在使用一段时间后第二底部逐渐消失，此时的沟槽变为多个间断沟槽，胎面在使用不同时期具有变化的接地状态的沟槽，能提供不同的边缘效应。如此设计，良路使用时更好破除水膜，提升抓地效果，也弥补沟槽导致的花纹块刚性损失，维持花纹块耐久性；轻度越野使用时，适当加强大跨距花纹的包覆和抓地效果，提高越野通过性，使轮胎在良路和轻度越野时都具有优异性能。
附图说明
图1为本发明充气轮胎第一实施例的胎面花纹结构的示意图；
图2为本发明充气轮胎第二实施例的胎面花纹结构的示意图；
图3为图2中的第一侧花纹块的放大示意图；
图4为图3中A-A’剖示图；
图5为图3中B-B’剖示图；
图6为图3中C-C’剖示图。
具体实施方式
如图1至图6所示，本发明揭示了一种胎面花纹结构。图中竖直方向设定为轮胎周向，横向方向设定为轮胎轴向，CL表示胎面中心线，靠近胎面中心线CL的一端代表内端，远离胎面中心线CL的一端代表外端，箭头方向代表充气轮胎的行驶方向，顺向箭头一端代表前端，逆向箭头一端代表后端。此外，术语“第一”，“第二”等仅用于描述特征，不能理解为指示或暗示该特征的数量。
本发明特指断面宽度在3.0～5.0英寸或更大的自行车和电动两轮车的轮胎，如图1所示为本发明充气轮胎的胎面花纹结构的实施例一。所述充气轮胎包括胎面1，所述胎面1上布置有多个花纹组，所述花纹组沿着充气轮胎的周向间隔在所述胎面1上。相邻两个花纹组沿胎面中心线CL对称后再沿着充气轮胎的周向间隔布置，相邻两个花纹组内的花纹块形状、对应位置及其他参数设计均相同，本实施例仅以其中上部分花纹组的实施方式进行解释。所述花纹组包含两个中央花纹块和两个侧花纹块，两个中央花纹块分别延伸跨越胎面中心线CL，两个侧花纹块分别位于胎面1的两侧边缘，所述中央花纹块的前端和侧花纹块的前端分别包括一尖角部位，所述尖角部位指向充气轮胎的行驶方向，所述尖角部位呈锐角，角度限定为：30度～89度。具体为：两个中央花纹块分为第一中央花纹块10和第二中央花纹块20，所述第一中央花纹块10包括第一中央花纹侧部11和第二中央花纹侧部12，所述第一中央花纹侧部11的第一端和第二中央花纹侧部12的第一端相连接以界定出尖角部位，所述第一中央花纹侧部11的第二端和第二中央花纹侧部12的第二端分别朝向胎面1两侧的后端外侧延伸，其中，所述第一中央花纹侧部11的第二端延伸至所述胎面1的边缘位置，所述第一中央花纹块10大致呈倒L型结构，其轴向延伸宽度W1为胎面1总宽度W2的60％～100％，而其周向延伸长度L1为单个花纹组周向长度L2的60％～100％，本实施例的第一中央花纹块10的轴向延伸宽度W1为胎面1总宽度W2的77％，周向延伸长度L1为单个花纹组周向长度L2的100％，使所述第一中央花纹块10呈大跨距花纹，增加胎面1连续的接地面积。所述第二中央花纹块20也是从胎面1一侧跨越胎面中心线CL，所述第二中央花纹块20靠近所述第一中央花纹块10的尖角部位，更具体的，所述第二中央花纹块20周向间隔地设置在第一中央花纹块10的倒L型结构的弯折处，第二中央花纹块20大致呈倒V型结构，所述第二中央花纹块20包括第三中央花纹侧部21和第四中央花纹侧部22，所述第三中央花纹侧部21的第一端和第四中央花纹侧部22的第一端相连接以界定出尖角部位，所述第三中央花纹侧部21的第二端和第四中央花纹侧部22的第二端分别朝向胎面1两侧的后端外侧延伸。两个侧花纹块分为第一侧花纹块30和第二侧花纹块40，所述第一侧花纹块30和第二侧花纹块40分别设置在胎面1的两侧边缘，所述第一侧花纹块30和第二侧花纹块40前端包括尖角部位，同时尖角部位指向轮胎行驶方向。两个中央花纹块和两个侧花纹块均具有锋利外形，整体横向大跨距的花纹群排布，可提供较大的接地面积，维持花纹块的耐久，舒适性及高速稳定性，满足良路和轻度越野兼用的综合需求。在胎面1上中央花纹块的表面和侧花纹块的表面分别包括一首尾连接的沟槽50，所述中央花纹块的封闭沟槽与中央花纹块的表面的边缘间隔开一段距离，所述侧花纹块的封闭沟槽与侧花纹块的表面的边缘间隔开一段距离。所述沟槽50分布在各花纹块的表面的内部，并顺应花纹块的各边缘形状并与边缘等间距隔开，形成环状的多边形沟槽。所述沟槽50可增加边缘效应，提升充气轮胎的抓地性能。
如图2所示为本发明充气轮胎胎面花纹结构的实施例二，实施例二的结构、原理及设计参数与实施例一大致相同，相同的部分不做详细赘述，在此说明不同的部分在于：两个侧花纹块包括阶梯切角结构60，所述阶梯切角结构60包括至少一个低于侧花纹块的表面的阶梯面61。所述阶梯切角结构60分别设置在第一侧花纹块30和第二侧花纹块40外侧的后端。所述阶梯切角结构60包括多个阶梯面61，多个阶梯面61的高度沿着从前端指向后端的方向依次降低。阶梯切角结构60的阶梯面的个数可依花纹块深度及大小具体设置，优选的阶梯面的个数为2～4个，本实施例的第一侧花纹块30的阶梯切角结构60设置4个阶梯面61，第二侧花纹块40的阶梯切角结构60设置3个阶梯面。如此设计可适当加强两个侧花纹块的刚性，在轮胎使用不同时期胎面1边缘产生不同高度的边缘效应，在越野尤其表面砂石和泥泞路面可发挥优异的抓地性能。
结合图3～6，为进一步兼顾良路及越野路面使用性能，综合考量各花纹块的刚性和边缘效应，对各花纹块表面的沟槽50进行优化设计：首先，沟槽50的宽度W3设置为大于等于0.5毫米且小于等于1.5毫米；其次，沟槽50与中央花纹块或与侧花纹块的表面的边缘的间距S大于等于2毫米且小于等于5毫米，若与边缘的间距S过大，沟槽50形成的多边形范围较小，无法有效提升抓地性能，若与边缘的间距S过小，沟槽50过于接近花纹块边缘，会大幅降低花纹块刚性，反而降低良路使用时的耐久性；再次，所述沟槽50沿着其延伸方向交替地配置有第一底部和第二底部，所述第一底部的深度和第二底部的深度不同。为便于区分，附图1～3沟槽50中的填充部分代表第二底部52，未填充部分代表第一底部51。第一底部51和第一底部52沿多边形环状交替两种深度，优选第一底部51深度h1设置为中央花纹块或侧花纹块的深度H的30％～50％，第二底部52深度h2设置为中央花纹块或侧花纹块的深度H的10％～30％，即第一底部51深度h1大于第二底部52深度h2。在大跨距花纹组的表面设置连续环状沟槽并搭配高低交替的底部，新胎阶段沟槽50为连续环状沟槽，在使用一段时间后第二底部52逐渐消失，此时的沟槽50变为多个间断沟槽，胎面1在使用不同时期具有变化的接地状态的沟槽，能提供不同的边缘效应。如此设计，良路使用时更好破除水膜，提升抓地效果，也弥补沟槽50导致的花纹块刚性损失，维持花纹块耐久性；轻度越野使用时，适当加强大跨距花纹的包覆和抓地效果，提高越野通过性，使轮胎在良路和轻度越野时都具有优异性能。
综上，本发明通过优化轮胎胎面花纹结构设计：本发明特指断面宽度3.0～5.0英寸或更大断面宽度的自行车和电动两轮车用轮胎，胎面1上的花纹组包含两个中央花纹块和两个侧花纹块，第一中央花纹块10跨越胎面中心线并呈倒L型结构的大跨距设计，第二中央花纹块20设置在第一中央花纹块倒L型结构的弯折处，呈倒V型结构，第一侧花纹块30和第二侧花纹块40分别为胎面两侧边缘处的多边形，各花纹块均有尖角部位的前端且指向轮胎行驶方向。胎面1上花纹块具有锋利外形，整体横向大跨距的花纹群排布，可提供较大的连续接地面积，维持花纹块的耐久，舒适性及高速稳定性。在各花纹块表面分别设置沟槽50，交替配置第一底部51和第二底部52，沟槽高低两种深度沿多边形环状交替设置，可确保花纹块刚性，提升良路抗滑和越野路面的抓地性；两个侧花纹块外侧后端增加阶梯切角结构60，可在胎面1边缘处产生不同高度的边缘效应，在越野路面尤其表面砂石和泥泞路面可发挥优异的抓地性。综上设计的胎面花纹结构，可兼顾轮胎在良路和轻度越野的综合性能。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (10)

1.一种胎面花纹结构，适用于断面宽度在3.0～5.0英寸或更大断面宽度的充气轮胎，其特征在于，包括：多个花纹组，所述花纹组沿着充气轮胎的周向间隔布置在胎面上；所述花纹组包括两个中央花纹块和两个侧花纹块，两个中央花纹块分别延伸跨越胎面中心线，两个侧花纹块分别位于胎面的两侧边缘；所述中央花纹块的前端和所述侧花纹块的前端分别包括一尖角部位，所述尖角部位朝向充气轮胎的行驶方向；所述中央花纹块的表面和侧花纹块的表面分别包括一首尾连接的沟槽，所述中央花纹块的沟槽与中央花纹块的表面的边缘间隔开一段距离，所述侧花纹块的沟槽与侧花纹块的表面的边缘间隔开一段距离。
2.如权利要求1所述的一种胎面花纹结构，其特征在于：两个中央花纹块中的其中一个为第一中央花纹块，所述第一中央花纹块呈倒L型；所述第一中央花纹块包括第一中央花纹侧部和第二中央花纹侧部，所述第一中央花纹侧部的第一端和第二中央花纹侧部的第一端相连接以界定出尖角部位，所述第一中央花纹侧部的第二端和第二中央花纹侧部的第二端分别朝向胎面两侧的后端外侧延伸，其中，所述第一中央花纹侧部的第二端延伸至所述胎面的边缘位置。
3.如权利要求2所述的一种胎面花纹结构，其特征在于：两个中央花纹块中的其中另一个为第二中央花纹块，所述第二中央花纹块靠近所述第一中央花纹块的尖角部位，第二中央花纹块呈倒V型；所述第二中央花纹块包括第三中央花纹侧部和第四中央花纹侧部，所述第三中央花纹侧部的第一端和第四中央花纹侧部的第一端相连接以界定出尖角部位，所述第三中央花纹侧部的第二端和第四中央花纹侧部的第二端分别朝向胎面两侧的后端外侧延伸。
4.如权利要求1所述的一种胎面花纹结构，其特征在于：所述侧花纹块呈多边形结构。
5.如权利要求1所述的一种胎面花纹结构，其特征在于：所述侧花纹块的后端的外侧还包括一阶梯切角结构，所述阶梯切角结构包括至少一个低于侧花纹块的表面的阶梯面。
6.如权利要求5所述的一种胎面花纹结构，其特征在于：所述阶梯切角结构包括多个阶梯面，多个阶梯面的高度沿着从前端指向后端的方向依次降低。
7.如权利要求1所述的一种充气轮胎的胎面花纹结构，其特征在于：所述沟槽与中央花纹块或与侧花纹块的表面的边缘的间距大于等于2毫米且小于等于5毫米。
8.如权利要求1或7所述的一种胎面花纹结构，其特征在于：所述沟槽沿着其延伸方向交替地配置有第一底部和第二底部，所述第一底部的深度和第二底部的深度不同。
9.如权利要求8所述的一种胎面花纹结构，其特征在于：所述第一底部的深度是中央花纹块或侧花纹块的深度的30％至50％，所述第二底部的深度是中央花纹块或侧花纹块的深度的10％至30％。
10.一种充气轮胎，适用于自行车和电动两轮车，其特征在于：包括如权利要求1-9中任一项所述的一种胎面花纹结构。
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