一种性能均衡的强湿抓轮胎花纹的制作方法

1.本实用新型属于轮胎技术领域，具体涉及一种性能均衡的强湿抓轮胎花纹。


背景技术：

2.轮胎湿地性能是影响车辆安全性能的重要指标，是法律法规及终端用户等重点关注的项目。由于轮胎性能非常复杂，因此如何在有效提升轮胎湿滑性能的同时尽量不影响其他性能，是汽车轮胎行业的重点难点问题。
3.在湿滑工况下，由于路面有水存在，使轮胎与路面之间不能有效接触，从而降低了轮胎的抓地能力，所以要改善湿滑性能，提高花纹排水能力需要重点考虑。通常轮胎花纹是由纵向主沟、横沟组成，当轮胎的类型及性能要求确定以后，根据各公司的设计理论，纵向主沟的形状、宽度、深度和位置便已基本确定，调整变化不大，但横沟的设计约束较少、变化多样，所以要改善排水能力，通常会增加横向沟槽宽度、深度等。
4.如果增加沟槽宽度，会使花纹块面积减少，从而使轮胎接地面积减少，虽然排水能力提升了，但轮胎抓地能力降低了，所以这种方法对湿滑性能的改善效果较小，如果设计不当甚至会产生相反的影响；另外，增加沟槽宽度还会对干地、噪音、磨耗等性能产生负面影响。
5.如果增加沟槽深度，会使花纹块刚性减少，影响轮胎操控响应能力；增加沟深也会使胎面胶体积增大，材料成本上升，还会对干地、滚阻、噪音等性能产生负面影响。
6.申请号为cn201811467323.6的发明申请“加强湿地抓地力的轮胎”，提供了一种提升湿地抓地力的花纹设计方法，在花纹块上有切口，排水管在切口下方沿切口方向成管状，与沟槽相连用于排水；流路管从切口的上方向下呈管状，使水沿着管道排到沟槽或排水管中。但是该专利方法只考虑了增强排水能力，而未考虑抓地能力，另外流路管为纵向管道，车辆运行时，横沟与路面接触时间非常短，能够向上流入管道的水非常有限，所以对湿滑性能的提升有效性不高。
7.从轮胎花纹设计方面改善轮胎湿滑问题时，通常只通过提升排水性能的角度进行改善，改善思路比较单一，考虑不够全面，对湿滑性能提升的有效性较低。另外，需要同时关注的其他轮胎性能还有很多，如干地、滚阻、噪音、磨耗等，很多性能对设计的需求是相互矛盾的，采用常规方法提升湿滑性能时，往往难以同时兼顾其它性能。


技术实现要素：

8.本实用新型的目的在于解决现有技术中存在的上述问题，提出了一种性能均衡的强湿抓轮胎花纹，能够在不降低轮胎的操控性、灵敏性、刚性等其他性能的前提下，有效提升轮胎的湿地抓地性能。
9.本实用新型的技术方案是：
10.一种性能均衡的强湿抓轮胎花纹，包括纵向主沟和内中花纹块，所述内中花纹块上设有若干个刀槽，采用刀槽而不用宽横沟的目的在于，刀槽宽度较窄，可以提升花纹块刚
性，保证轮胎操控稳定性；并且窄刀槽泵浦效应较弱，可降低轮胎噪音；窄刀槽对接地面积影响较小，对抓地和磨耗的影响较小。
11.所述刀槽为横向设置并倾斜一定角度，角度范围为45～75度；如果刀槽角度太小，花纹块非常长，不利于接地压力均匀分布，容易产生畸磨问题；如果角度太大，花纹块对路面的冲击不易分散，容易产生噪音问题。所述刀槽至少一端与纵向主沟相连接。
12.所述刀槽底部设有管状通道，所述管状通道至少一端与纵向主沟相连通，目的在于，在刀槽底部产生较大的空间，当刀槽接触路面水膜时，促进毛细效应发生。如果不设计底部的管状通道，刀槽底部为半封闭状态，水不容易向上流动，影响吸水效果。并且，在轮胎使用后期，当刀槽磨损完成后可以露出底部的管状通道，增加横沟宽度，有效提升湿地性能。
13.上述提及的毛细效应，即毛细管插入浸润液体中，管内液面上升，高于管外液面；毛细管插入不浸润液体中，管内液体下降，低于管外液面，这种现象就是毛细效应。
14.所述刀槽内还设置有径向管道，所述径向管道设置在刀槽中部位置，所述径向管道的直径为2～3mm；所述径向管道连接管状通道与内中花纹块表面，目的是增加向刀槽内的吸水量，有利于花纹块尽快接触地面；与管状通道形成连通，能够增加气流流通通道，防止产生噪音问题。
15.进一步的，所述刀槽为多段折线形，包括两段式刀槽和三段式z形刀槽。
16.进一步的，所述管状通道的直径为2～3mm，所述刀槽与管状通道相接合，接合处平滑过渡。刀槽与底部的管状通道结合处平滑过渡，目的是便于轮胎硫化时开合模及胶料流动。
17.进一步的，所述刀槽一侧沟壁上方设置有切角，所述切角的宽度与深度均为1～2mm。切角位于沿行驶方向的后端，切角的设计能够在刀槽接地区域增加储水能力，防止因刀槽较窄无法容纳较多积水。即使刀槽有足够的排水能力，但当车速较快时，地面的水来不及吸入刀槽内部，积水可快速储存在切角位置，提升局部排水速度，使花纹块能够有效接地；当刀槽位置接地时，带切角一侧对地面的压力较小，压力可以集中到不带切角的棱边处，尖锐的棱边能够有效的打破水膜，提升花纹块的接地效率。
18.进一步的，包括四条纵向主沟，将轮胎花纹由内向外分为内侧胎肩花纹块、内中花纹块、中间花纹块、外中花纹块和外侧胎肩花纹块；所述内侧胎肩花纹块与内中花纹块之间为第一纵向主沟，所述内侧胎肩花纹块上设有带支撑体的第一横向沟槽，所述第一横向沟槽与第一纵向主沟之间通过沟槽连接；所述内侧胎肩花纹块中部设置有横向钢片；所述外侧胎肩花纹块与外中花纹块之间为第四纵向主沟，所述外侧胎肩花纹块上设有带支撑体的第二横向沟槽，所述第二横向沟槽与第四纵向主沟之间通过钢片连接；所述中间花纹块的两侧分别为第二纵向主沟和第三纵向主沟，所述中间花纹块上设有沿周向分布的排水沟槽和横向倾斜的错位钢片，所述错位钢片将排水沟槽连通到第二纵向主沟和第三纵向主沟；所述外中花纹块上设有“工”字形花纹。
19.进一步的，所述排水沟槽设置在所述中间花纹块的正中间位置，所述错位钢片设置在排水沟槽的两侧。
20.进一步的，所述中间花纹块与内中花纹块之间为第二纵向主沟，所述中间花纹块与外中花纹块之间为第三纵向主沟。
75度之间的任一角度值；如果刀槽21纵向角度小于45度，不利于接地压力的均匀分布，容易产生畸磨问题，如果角度大于75度，内中花纹块2对路面的冲击不易分散，容易产生噪音。
36.刀槽21底部设有管状通道22，管状通道22的直径为2～3mm，管状通道22至少一端与纵向主沟相连通；刀槽21内还设置有径向管道23，径向管道23的直径为2～3mm；径向管道23连接管状通道22与内中花纹块2表面，即径向管道23将刀槽21与管状通道22相连通，并且刀槽21与管状通道22接合处平滑过渡。径向管道23和横向的管状通道的设计增强了毛细效应，更利于路面积水的吸入，提高湿地性能，也利于气流贯通，降低噪音。
37.可以理解的是，本具体实施例中提到的管状通道22是一种通俗称谓，实际生产中，可以根据需求设计，刀槽21底部这一管道的形状、尺寸均可根据需求进行变化；同样的，径向管道23的形状和尺寸也可以根据需求变化。
38.如图2至图4所示，在一具体实施例中，刀槽21花纹为多段折线形，包括两段式刀槽和三段式z形刀槽；两段式刀槽与三段式z形刀槽间隔或连续设置，两段式刀槽的其中一端与纵向主沟相连接，相邻的两个两段式刀槽左右间隔分布，分别与第一纵向主沟6和第二纵向主沟7连接；两段式刀槽与纵向主沟相接的一段刀槽21中部位置设有径向管道23。三段式z 形刀槽的两端均与纵向主沟相连接，其与第一纵向主沟6相接的一段刀槽21的中部位置设有径向管道23，与第二纵向主沟7相接的一段刀槽21的中部位置同样设有径向管道23，即二段式刀槽上设有一个径向管道23，三段式z形刀槽上设有两个径向管道23，均设置在某一段的中部位置。
39.在另一具体实施例中，刀槽21花纹为直线形，刀槽21的两端均与纵向主沟相连通，且在刀槽21中部位置设有径向管道23。
40.上述两个实施例中多段折线形刀槽21和直线形刀槽21可以分开在轮胎花纹中使用，也可以出现在同一轮胎花纹中，根据实际需求进行设计即可。在各个实施例中，径向管道23均连通刀槽21底部的管状通道22和花纹块表面，增加了向刀槽21内的吸水量，有利于花纹块尽快接触地面，且形成连通后增加了气流流通通道，降低噪音。
41.如图5所示，刀槽21上方的一侧沟壁设有切角211，切角211位于沿行驶方向的后端，切角211的宽度与深度均为1～2mm，切角211的形状和尺寸可以根据实际需求进行设计和变化。轮胎使用过程中，如图6所示，当刀槽21位置接地时，带切角211一侧对地面的压力较小，压力可以集中到不带切角211的棱边212处，尖锐的棱边212能够有效打破水膜，提升花纹块的接地效率。
42.需要说明的是，切角211只有位于旋转方向的后端，才能起到增加接地棱边212压力的作用。针对除单导向花纹外，没有固定旋转方向的其它花纹，在同一花纹中采用两种切角211 位置同时存在的设计，如图3所示，无论轮胎如何旋转，都有沟槽能够起作用。
43.在本具体实施例中，该性能均衡的强湿抓轮胎花纹从内到外依次包括内侧胎肩花纹块1、内中花纹块2、中间花纹块3、外中花纹块4和外侧胎肩花纹块5；内侧胎肩花纹块1与内中花纹块2之间为第一纵向主沟6，内中花纹块2与中间花纹块3之间为第二纵向主沟7，中间花纹块3与外中花纹块4之间为第三纵向主沟8，外中花纹块4与外侧胎肩花纹块5之间为第四纵向主沟9。
44.内侧胎肩花纹块1和外侧胎肩花纹块5上都有带支撑体的横向沟槽设计，支撑体的设置能够增强花纹块刚性，减少变形，提升轮胎操控性。横向沟槽角度均呈“\”方向微斜，目
的是配合结构设计防止轮胎跑偏，同时当轮胎接地时，可使花纹块与地面平滑过渡接触，降低路面横向冲击噪声。两个横向沟槽与纵向主沟之间的连接方式不同，内侧胎肩花纹块1的第一横向沟槽11与第一纵向主沟6之间通过沟槽连接，增加排水能力；外侧胎肩花纹块5的第二横向沟槽51与第四纵向主沟9之间通过钢片连接，增加花纹块刚性，提升操控性。第一横向沟槽11和第二横向沟槽51的沟壁均采用倒角设计，当轮胎在制动、加速过程中，花纹块发生纵向变形时，可提高接地面积，从而提升轮胎抓地性能，同时也可使花纹块与地面接触时平滑过渡，降低路面纵向冲击噪声。
45.进一步的，内外侧胎肩花纹块5的中部设计不同，内侧胎肩花纹块1采用横向钢片12设计，提高舒适性，同时增加内侧破水膜能力，提升湿地性能；外侧胎肩花纹块5不加钢片，保持花纹块刚性，提升操控性、转弯灵敏性。
46.在本具体实施例中，中间花纹块3的正中间设计有排水沟槽31，排水沟槽31周向分布，并通过错位布设的错位钢片32连通到两侧的纵向主沟，可使中部积水快速排到主沟中，实现中间花纹块3的有效接地。中间花纹块3边缘倒角采用间隔式设计，花纹块呈轻微锯齿状，在干湿地路面上均可提升抓地能力。
47.外中花纹块4上设有“工”字形花纹41，“工”字形花纹41中的钢片均采用了立体自锁装置，减少花纹块变形，提升操控性能。“工”字形花纹41之间设有横向弯折钢片42，均采用不贯通设计，保证外侧花纹块刚性，钢片采用左右间隔分布，使花纹块受力分布更加均匀。
48.上述说明仅为本实用新型的优选实施例，并非是对本实用新型的限制，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改型等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。