一种具有锯齿形胎面花纹的冬季轮胎的制作方法

本发明涉及轮胎领域，具体涉及一种具有锯齿形胎面花纹的冬季轮胎。

背景技术：

随着汽车行业的蓬勃发展，人们生活水平的不断提高，对于轮胎性能的需求也越来越严苛，特别是轮胎在冰雪地及湿地路面上的性能需求。轮胎的抓地力是汽车在启动、加速、制动、转向时，轮胎与路面发生微滑移产生的摩擦力，而雪地胎通过胎面与地面之间的切割雪冰及切水作用，产生相互摩擦力，因此产生抓地力，故雪地胎抓地力主要来自于胎面；而雪地胎的胎面主要由块状花纹块和钢片花纹组成，在配方相同的情况下，主要是通过花纹的设计来提升雪地胎的抓地力。

轮胎轮廓及结构设计可以最大限度保证胎面接地面积以及轮胎的强度，接地面积越大，胎面花纹切割冰雪的效果更大，抓地力越大

现有技术中的冬季轮胎，其胎面花纹设计不能满足消费者对其冰雪抓地性能的需求。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供一种具有锯齿形胎面花纹的冬季轮胎，通过轮胎花纹的优化，提高了轮胎的抓地性能。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种具有锯齿形花纹块的冬季轮胎，包括胎面、胎肩以及沿轮胎周向设置在胎面和胎肩上的轮胎花纹，所述轮胎花纹包括位于胎面中心的主径花纹以及位于主径花纹两侧且关于中心线构成滑移对称的块状花纹，任意一侧的块状花纹包括由主径花纹的一侧向胎面的外侧弯曲延伸的第一主沟，任意两个第一主沟之间设置有弯曲花纹块，所述弯曲花纹块朝向中心线的一侧具有尖端，所述主径花纹两侧设置有沿主径花纹延伸方向布置的锯齿形花纹；所述锯齿形花纹包括向外突出且呈锯齿形的齿部，以及向内凹陷的齿槽；所述尖端朝向齿槽且与之间隔一段距离，并在两者之间形成与第一主沟连通的排雪流动沟。

进一步地，所述弯曲花纹块上开设有第二主沟；所述第二主沟从胎面内侧向胎面外侧弯曲延伸且弯曲方向与第一主沟的弯曲方向相同，所述第二主沟将弯曲花纹块分为靠近主径花纹的第一花纹块以及远离主径花纹的第二花纹块。

进一步地，所述第一花纹块上开设有靠近主径花纹的第一沟槽以及远离主径花纹的第二沟槽，所述第一沟槽、第二沟槽的一端与第一主沟连通，且另一端与第二主沟连通。

进一步地，在轮胎的任一径向截面上，胎面最高点b到胎面一侧的端点a之间的轮廓依次分为第一段弧、第二段弧以及第三段弧，所述第一段弧的半径r1、第二段弧的半径r2、第三段弧的半径r3、第一段弧的弧长l1、第二段弧的弧长l2、轮胎最宽处的宽度sw、胎面的弧长tdw之间具有如下关系：tdw/sw=0.5~4.5，0.3≤l1/(tdw*2)≤4.3，0.2≤l2/(tdw*2)≤4.2，2.1≤r1/sw≤6.0，0.5≤r2/r1≤5.5，r3/r1≤2；胎面最高点b到胎面一侧的端点a的径向高度sd=6.0mm~12.0mm。

进一步地，任意一个块状花纹与一个与之相邻的第一主沟组成胎面花纹节，所述胎面花纹节共有三种花纹节距且分别为第一花纹节距pa、第二花纹节距pb以及第三花纹节距pc，所述第一花纹节距pa、第二花纹节距pb以及第三花纹节距pc之间具有如下关系：1.0≤pa/pb≤4.0，1.1≤pa/pb≤5.2。

进一步地，所述第一花纹节距的数量npa、第二花纹节距的数量npb以及第三花纹节距的数量npc之间具有如下关系：na＞nb＞nc，na=nb+1，nb=nc+1。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果是：

1.对轮胎花纹进行优化设计，将位于胎面中心部位的主径花纹的两侧布置锯齿形花纹，能够显著增强胎面对冰雪的切割能力，增加轮胎的抓地性能；尖端与齿槽相隔一段距离，并在两者之间形成与第一主沟连通的排雪流动沟，锯齿形花纹切割的冰雪会通过排雪流动沟流动至第一主沟，胎面的排冰、排雪能力增强，进一步提高了胎面的抓地性能。

2.轮胎两侧的块状花纹关于轮胎的中心线呈滑移对称，一侧的块状花纹接地并产生抓地力分为两个阶段，在第一个阶段轮胎切割冰雪并容纳冰雪，此时能够产生较大的抓地力，在第二个阶段由于块状花纹中的冰雪排出不够及时，此时轮胎的抓地力下降，轮胎与地面的抓地力稳定性不足，为车辆行驶带来安全风险，本发明借鉴了类似于人的双足在雪地上行走时的姿态，轮胎在地面上滚动过程中，两侧的块状花纹交替与地面接触，当一侧块状花纹进入抓地力下降的第二阶段时，另一侧块状花纹已经进入抓地力较大的第一阶段，这种仿生设计能够使胎面为轮胎产生不间断的抓地力，提高了轮胎的接地稳定性，提高了车辆行驶时的安全性。

3.本发明采用三节距花纹设计，对三种花纹节距的比值以及三种花纹节距的数量进行优化，将轮胎与地面碰撞所产生的噪音分散到不同频率上，降低轮胎的噪音峰值。

4.对轮胎的轮廓参数进行优化，提高了轮胎的接地面积，进一步提高了轮胎的抓地能力。

附图说明

图1为本发明第一花纹节距、第二花纹节距以及第三花纹节距的结构示意图；

图2为本发明齿部与齿槽的结构示意图；

图3为本发明轮胎轮廓的结构示意图；

图4为本发明胎面与胎肩的结构示意图；

图5为本发明轮胎与地面接触时接地印痕的结构示意图；

图6为本发明肩部花纹块的结构示意图。

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。

如图1-2所示，一种具有锯齿形花纹块的冬季轮胎，包括胎面1、胎肩2以及沿轮胎周向设置在胎面和胎肩上的轮胎花纹，所述轮胎花纹包括位于胎面中心的主径花纹10以及位于主径花纹两侧且关于中心线构成滑移对称的块状花纹，任意一侧的块状花纹包括由主径花纹的一侧向胎面的外侧弯曲延伸的第一主沟30，任意两个第一主沟之间设置有弯曲花纹块20，所述弯曲花纹块朝向中心线的一侧具有尖端27，所述主径花纹两侧设置有沿主径花纹延伸方向布置的锯齿形花纹11；所述锯齿形花纹包括向外突出且呈锯齿形的齿部12，以及向内凹陷的齿槽13；所述尖端朝向齿槽且与之间隔一段距离，并在两者之间形成与第一主沟连通的排雪流动沟28。

所述第一主沟从主径花纹的一侧延伸到胎面的边缘；所述第一主沟由多段曲率半径不同的圆弧组成，其中，靠近主径花纹的圆弧的曲率半径较大，远离主径花纹的圆弧的曲率半径较小，而弯曲花纹块设置在两个第一主沟之间，这使得弯曲花纹块靠近主径花纹的一侧形成了较为锋利的尖端27。

胎面中心部位的主径花纹的两侧布置有锯齿形花纹，能够显著增强胎面对冰雪的切割能力，增加轮胎的抓地性能；锯齿形花纹仿照切割树木或者切割金属的锯齿形状进行设计，其具有齿部和齿槽，齿槽的两个边形成锐角，能够增加其切割冰雪的能力；尖端与齿槽相隔一段距离，并在两者之间形成与第一主沟连通的排雪流动沟，锯齿形花纹切割的冰雪会流入排雪流动沟，所述尖端27将冰雪分隔至不同的第一主沟中，排雪能力增强，进一步提高了胎面的抓地性能。

滑移对称是一种特殊的对称形式，一个图形进行镜面对称再沿对称轴平移一段距离后可以与另一个图形重合，那么这两个图形之间构成滑移对称。

轮胎两侧的块状花纹关于轮胎的中心线呈滑移对称，一侧的块状花纹接地并产生抓地力分为两个阶段，在第一个阶段，轮胎切割冰雪并容纳冰雪，此时能够产生较大的抓地力；在第二个阶段，由于块状花纹中的冰雪排出不够及时，此时轮胎的抓地力下降，轮胎与地面的抓地力稳定性不足，为车辆行驶带来安全风险；本发明借鉴了人的双足在雪地上行走时的姿态，轮胎在地面上滚动过程中，两侧的块状花纹交替与地面接触，当一侧块状花纹进入抓地力下降的第二阶段时，另一侧块状花纹已经进入抓地力较大的第一阶段，这种仿生设计能够使胎面为轮胎产生不间断的抓地力，提高了轮胎的接地稳定性，提高了车辆行驶时的安全性。

如图1-2所示，根据权利要求1所述的具有锯齿形花纹块的冬季轮胎，所述弯曲花纹块20上开设有第二主沟24；所述第二主沟从胎面内侧向胎面外侧弯曲延伸且弯曲方向与第一主沟30的弯曲方向相同，所述第二主沟将弯曲花纹块分为靠近主径花纹的第一花纹块21以及远离主径花纹的第二花纹块22；所述第一花纹块上开设有靠近主径花纹的第一沟槽25以及远离主径花纹的第二沟槽26，所述第一沟槽、第二沟槽的一端与第一主沟30连通，且另一端与第二主沟24连通。

轮胎的第一主沟、第二主沟、第一沟槽以及第二沟槽之间纵横交错，无封闭回路，不易产生空气共鸣噪声，从而降低了轮胎噪音；另一方面，纵横交错的第一主沟、第二主沟、第一沟槽、第二沟槽有利于排冰排雪，能够使轮胎充分与地面接触，提高了轮胎的抓地能力。

如图1-4所示，在轮胎的任一径向截面上，胎面最高点b到胎面一侧的端点a之间的轮廓依次分为第一段弧51、第二段弧52以及第三段弧53，所述第一段弧的半径r1、第二段弧的半径r2、第三段弧的半径r3、第一段弧的弧长l1、第二段弧的弧长l2、轮胎最宽处的宽度sw、胎面的弧长tdw之间具有如下关系：tdw/sw=0.5~4.5，0.3≤l1/(tdw*2)≤4.3，0.2≤l2/(tdw*2)≤4.2，2.1≤r1/sw≤6.0，0.5≤r2/r1≤5.5，r3/r1≤2；胎面最高点b到胎面一侧的端点a的径向高度sd=6.0mm~12.0mm。

对轮胎的轮廓参数进行优化，提高了轮胎的接地面积，进一步提高了轮胎的抓地能力，对使用上述轮廓参数的轮胎进行有限元分析后，可以得到如图5所示的接地印痕，其矩形率为94.5%~96.2%，矩形率是衡量轮胎抓地力的重要指标，一般认为矩形率在92%~98%之间时轮胎的抓地性能较好。

如图2所示，任意一个块状花纹与一个与之相邻的第一主沟30组成胎面花纹节，所述胎面花纹节共有三种花纹节距且分别为第一花纹节距pa、第二花纹节距pb以及第三花纹节距pc，所述第一花纹节距pa、第二花纹节距pb以及第三花纹节距pc之间具有如下关系：1.0≤pa/pb≤4.0，1.1≤pa/pb≤5.2。

如图1所示，所述第一花纹节距的数量npa、第二花纹节距的数量npb以及第三花纹节距的数量npc之间具有如下关系：na＞nb＞nc，na=nb+1，nb=nc+1；按此关系优化节排，能使噪音、滚阻性能得到优化。

本发明采用三节距花纹设计，对三种花纹节距的比值以及三种花纹节距的数量进行优化，将轮胎与地面碰撞所产生的噪音分散到不同频率上，降低轮胎的噪音峰值。

如图6所示，所述轮胎轮胎花纹还包括肩部花纹块60，任意两个相邻的肩部花纹块之间设置有第三主沟61，任意一个肩部花纹块与一个与之相邻的第三主沟之间形成肩部花纹节；所述肩部花纹块与第一花纹块的数量相同，肩部花纹块的一端与第一花纹块远离主径花纹的一端相连接且在连接处两者的宽度相同；所述肩部花纹节包括与胎面花纹节相同的三种花纹节距，这使得第一主沟与第三主沟能够连通，第一主沟内的冰雪能够及时排除至第三主沟，进而排出轮胎，提高了轮胎排出冰雪能力，提高了轮胎抓地力。

如图1所示，所述轮胎花纹上设置有钢片花纹，所述钢片花纹包括设置第一钢片花纹41、第二钢片花纹42以及第三钢片花纹43，所述第一钢片花纹设置在主径花纹10上，所述第二钢片花纹设置在第一花纹块21靠近主径花纹的部分上，所述第三钢片花纹设置在第一花纹块21远离主径花纹的部分以及第二花纹块22上。

所述钢片花纹呈简谐波形状，所述第一钢片花纹41的中心轴线与轮胎的中心线垂直，所述第二钢片花纹42的中心轴线与轮胎的中心线形成夹角的角度为70°~80°，所述第三钢片花纹43的中心轴线与轮胎的中心线形成的角度为90°~110°，第二钢片花纹和第三钢片花纹的布置方式，使得其能够垂直于与之连通的花纹沟，冰雪排出效果好，能够有效提高轮胎抓地能力；所述第一钢片花纹采用中心打断的设计方式，既保证了中心花纹块的刚性，同时有利于胎面花纹排出冰雪，提升冰雪地湿地的抓地性能。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为了清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。