一种斜交轿车备胎的制作方法

本发明涉及轮胎的技术领域，特别是指一种斜交轿车备胎。

背景技术：

众所周知，轿车在出厂时都会配置备胎，以供轿车在出现行驶意外等紧急情况下使用。由于低油耗的要求，轿车整体往轻量化趋势发展；与之配套的备胎也要求轻量化；同时，由于备胎总体上使用频率较低，因此，轿车在出厂时配置的备胎大部分为供临时使用的t型备胎。这种t型备胎属于斜交轿车备胎，相比落地胎而言，斜交轿车备胎的胎面宽度小、胎体强度足，满足供轿车临时使用的性能要求同时也能实现备胎轻量化的需求。

然而，斜交轿车备胎的胎体采用交叉帘线的结构形式，使得胎体的联动效应较强，轮胎胎侧部位的柔韧性不足，备胎在转向时的胎侧扭转性能不佳。同时，为节省斜交轿车备胎在车辆上的存放空间，轮胎的胎面宽度较小，如此备胎在行驶中与路面的接地宽度较窄，轮胎的接地印痕面积较小，轮胎与路面的贴地感不强。再者，斜交轿车备胎在法规上的负荷指数较大，当轿车在紧急情况下将落地胎替换为斜交轿车备胎时，由于对轿车负载的分摊，此时斜交轿车备胎则由高负载转变为轻负载，因此备胎与地面的接地宽度变窄，轮胎的接地印痕面积变小，轮胎与路面的贴地感不强。

由于斜交轿车备胎的胎侧扭转性能不佳以及轮胎与路面的接地印痕面积较小，轮胎在行驶中尤其是转向过程中胎肩与胎边的性能互相干涉，容易出现剪切着力不明确的模糊区域而导致轮胎转向稳定性不足的现象。

有鉴于此，本发明拟通过打破斜交轿车备胎在使用时存在的模糊区域而提供一种结构优化的斜交轿车备胎，增加轮胎胎面的接地印痕面积，使轮胎兼具良好胎侧扭转性能的同时提升轮胎的转向稳定性。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种可增加轮胎胎面的接地印痕面积，使轮胎兼具良好胎侧扭转性能的同时提升轮胎的转向稳定性的斜交轿车备胎。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种斜交轿车备胎，包括胎面、胎肩、胎边、胎圈及胎体；胎面设置有胎面花纹；胎肩和胎边形成轮胎的胎侧部位，胎肩的表面为弧面，弧面的曲率中心背离轮胎旋转中心，胎肩设置有由若干花纹块组成的花纹块组，若干花纹块组沿着胎肩周向等距间隔分布。

两侧胎肩的弧面和胎面相互衔接处的两切线之间形成一夹角，两切线的夹角为44°～90°。

所述胎肩上的若干花纹块组由两个或两个以上相同的花纹块或者由两个或两个以上不同的花纹块构成。

所述花纹块组由两个相同或不同的花纹块互为180°旋转设置；花纹块朝向胎面的一端和朝向胎边的一端具有不等的厚度；构成花纹块组的一花纹块朝向胎面一端的厚度高于朝向胎边一端的厚度；则另一花纹块朝向胎面一端的厚度低于朝向胎边一端的厚度，两花纹块形成由高渐低不同刚性梯度的渐进式花纹。

构成花纹块组的两花纹块为相邻设置或者相对设置，相邻设置是指两花纹块的轮廓几何中心沿轮胎胎肩周向排列；相对设置是指两花纹块的轮廓几何中心沿胎面到胎边呈轴向排列。

具有由高渐低不同刚性梯度的渐进式花纹的两花纹块呈相邻排布或者相对排布形成花纹块组时，花纹块组从胎面到胎边方向形成“高-低-高”的渐进式落差设置。

构成花纹块组的花纹块的朝向胎面的侧面和朝向胎边的侧面设置为曲面，同时与胎肩的弧面顺滑连接。

所述构成花纹块组的花纹块几何轮廓中部设置为曲线槽。

所述构成花纹块组的花纹块具有较高厚度的一端与具有较低厚度的一端的厚度比值为2～3。

花纹块组具有较高厚度的一端为花纹块组在胎肩上对应区域轮胎厚度的比值为0.2～0.3。

胎肩上花纹块组的下边缘基准线到轮胎赤道平面与轮胎内里表面相互交接处的距离，与轮胎断面水平轴到轮胎赤道平面与轮胎内里表面相互交接处的距离比值为0.15～0.35。

采用上述结构后，本发明的一种斜交轿车备胎将胎肩表面设置为弧面，弧面的曲率中心背离轮胎旋转中心；同时对两侧胎肩弧面和胎面相互衔接处的切线之间形成的夹角作限定。胎肩设置有由若干花纹块组成的花纹块组；胎肩弧面和花纹块组下边缘基准线以及胎面边缘线形成类三角形区域；花纹块组沿着胎肩周向等距间隔分布；胎肩上的花纹块组从胎面到胎边方向形成“高-低-高”的落差设置。胎肩上的若干花纹块组由两个或两个以上相同的花纹块或者由两个或两个以上不同的花纹块构成；花纹块组的花纹块朝向胎面的一端和朝向胎边的一端具有不等的厚度；当构成花纹块组的其中一个花纹块的朝向胎面一端的厚度高于花纹块的朝向胎边一端的厚度时，其相邻或者相对的花纹块的朝向胎面一端的厚度则低于花纹块的朝向胎边一端的厚度。构成胎肩花纹块组的花纹块可以由字形(字母)、数字或者几何图形构成。如此，打破斜交轿车备胎在使用时存在的模糊区域，增加轮胎胎面的接地印痕面积，使轮胎兼具良好胎侧扭转性能的同时提升轮胎的转向稳定性。

附图说明

图1为本发明斜交轿车备胎断面轮廓结构示意图；

图2为本发明斜交轿车备胎断面轮廓局部结构示意图；

图3为图1中胎肩花纹块组样式局部放大结构示意图；

图4为本发明斜交轿车备胎胎肩花纹块组样式结构示意图；

图5为本发明斜交轿车备胎胎面的接地印痕面积和现有技术轮胎接地印痕面积的对比示意图，其中：

图5a为现有技术中轮胎的接地印痕面积示意图；

图5b为本发明斜交轿车备胎胎面的接地印痕面积示意图。

具体实施方式

为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。首先对轮胎的方位做定义：图1～图3中水平方向表示轮胎轴向，竖直方向表示轮胎径向；c.l表示轮胎赤道平面；靠近轮胎赤道平面c.l表示内侧，远离轮胎赤道平面c.l表示外侧；轮胎断面水平轴a是轮胎最大断面宽度处的水平线段；图5中的水平方向为轮胎轴向，表示轮胎的接地宽度方向；竖直方向为轮胎圆周方向，表示轮胎的接地长度方向；轮胎接地宽度是指轮胎与地面接触时胎面的接地轮廓在轴向方向上的距离；轮胎接地长度是指轮胎与地面接触时胎面的接地轮廓在圆周方向上的距离；轮胎接地印痕面积是指轮胎与地面接触时胎面在轴向方向和圆周方向上所形成的接地轮廓的面积。

图1揭示了一种斜交轿车备胎断面轮廓结构示意图，包括胎面1、胎肩2、胎边3、胎圈4和胎体5，左右两侧的断面轮廓关于轮胎赤道平面c.l对称设置。胎面1设置有胎面花纹(本实施例的图示中未展示出胎面花纹，胎面具有花纹沟槽、刀槽等形成花纹样式的胎面花纹)；胎肩2和胎边3形成通常所说的轮胎的胎侧部位。胎肩2的表面22采用弧面，弧面22的曲率中心背离轮胎旋转中心。胎肩2设置有由若干花纹块组成的花纹块组21，若干花纹块组21沿着胎肩2周向等距间隔分布，能有效弱化交叉帘线的胎体5在胎面1和胎侧处的联动效应，提升轮胎的胎侧扭转性能；同时，轮胎内里因空气压缩而产生张力的情况下，轮胎在转向时剪切着力区域在胎肩2处作明确分割，从而增加斜交轿车备胎的接地印痕面积，提升轮胎的转向稳定性能。

图2所示为在斜交轿车备胎断面轮廓局部结构示意图，胎肩2上的表面22设置为弧面，弧面22的曲率中心背离轮胎旋转中心；弧面22与胎面1相互衔接处形成的线在图2的断面轮廓局部结构示意图中显示为一个点e，两侧胎肩2的弧面22在点e处的两切线l1之间形成一定的夹角α，优选地，两切线l1之间的夹角α设置44°～90°为宜。夹角α设置太大，弧面22的曲率太小，则胎肩2太平坦，交叉帘线的胎体5在胎侧处的联动效应太强，轮胎的胎侧扭转性能不佳；夹角α设置太小，弧面22的曲率太大，胎面1和胎肩2衔接区域容易产生应力集中，反而影响斜交轿车备胎的使用性能。

胎肩2设置有由若干花纹块组成的花纹块组21，若干花纹块组21沿着胎肩2周向等距间隔分布。如图4揭示了本发明斜交轿车备胎胎肩2上花纹块组21样式的结构示意图。胎肩2上的若干花纹块组21由两个或两个以上相同的花纹块或者由两个或两个以上不同的花纹块构成。图4揭示了花纹块组21由两个相同的呈类似t字形的花纹块211和花纹块212的结构示意图，花纹块211和花纹块212互为180°旋转设置，花纹块211和花纹块212可以是相邻设置或者相对设置(本实施例中的相邻设置是指花纹块211和花纹块212的轮廓几何中心沿轮胎胎肩周向排列；相对设置是指花纹块211和花纹块212的轮廓几何中心沿胎面到胎边呈轴向排列)；当然，胎肩2上花纹块组21的花纹块除了由类似的字形(字母)构成外，还可以采用数字或者几何图案中的一种或者多种任意组合等构成。

如图1所示，结合图3、图4，胎肩2上设置若干花纹块组21，花纹块组21沿着轮胎周向等距间隔分布。胎肩2上周向等距间隔分布的花纹块组21的花纹块朝向胎面1的一端和朝向胎边3的一端具有不等的厚度；当构成花纹块组21的其中一个花纹块的朝向胎面1一端的厚度高于花纹块的朝向胎边3一端的厚度时，其相邻或者相对的花纹块的朝向胎面1一端的厚度则低于花纹块朝向胎边3一端的厚度。本实施例优选的花纹块组21由两个相同的呈类似t字形花纹块211和花纹块212组成，花纹块211和花纹块212互为180°旋转设置(如图3所示)。图4为胎肩2花纹块组21样式结构示意图，构成花纹块组21的花纹块211朝向胎面1一端211a的厚度h1高于朝向胎边3一端211b的厚度h3；则花纹块212朝向胎面1一端212b的厚度h3低于朝向胎边3一端212a的厚度h1，花纹块211和212形成由高渐低不同刚性梯度的渐进式花纹。具有由高渐低不同刚性梯度的渐进式花纹的花纹块211和花纹块212呈相邻排布或者相对排布形成花纹块组21时，如图3所示，花纹块组21从胎面到胎边方向形成“高-低-高”的渐进式落差设置，如此，能有效弱化胎体5在胎面1和胎侧处的联动效应，将轮胎在转向时的剪切着力区域在胎肩2处作明确分割，从而增加斜交轿车备胎的接地印痕面积，提升轮胎的转向稳定性能。为避免胎肩2上花纹块组21使用时产生应力集中而影响轮胎使用性能，构成花纹块组21的花纹块211的朝向胎面1的侧面211d和朝向胎边3的侧面211e设置为曲面，同时与胎肩2的弧面22顺滑连接；同样地，构成花纹块组21的花纹块212的朝向胎面1的侧面212e和朝向胎边3的侧面212d设置为曲面并且与胎肩2的弧面22顺滑连接。花纹块组21从胎面到胎边方向形成“高-低-高”的渐进式落差设置，为进一步弱化花纹块组21“低”处而强化“高”处刚性，花纹块211(212)的几何轮廓中部可以设置为曲线槽211c(212c)。

进一步地，为了使花纹块211或者花纹块212形成合理的不同梯度的渐进式花纹刚性，从而有效弱化胎体5对胎面1和胎侧处的联动效应，提升胎侧扭转性能，花纹块211和花纹块212具有较高厚度的一端211a和212a的厚度h1与花纹块211和花纹块212具有较低厚度的一端211b和212b的厚度h3的比值优选为2～3倍，即h1/h3＝(2～3)。若h1/h3的比值太大，则花纹块211和花纹块212的具有较高厚度的一端211a和212a和具有较低厚度的一端211b和212b的差距太大，轮胎在转向时剪切着力容易集中在花纹块具有较高厚度的一端的靠近胎肩2弧面22的根部，影响斜交轿车备胎的胎侧寿命；若h1/h3的比值太小，则花纹块211和花纹块212的具有较高厚度的一端和具有较低厚度的一端差距不明显，无法有效弱化胎体5对胎面1和胎侧处的联动效应，对提升胎侧扭转性能的效果不显著。

值得注意的是，胎肩2上的花纹块组21的厚度需合理设置，如图1所示，结合图3、图4，花纹块组21的具有较高厚度的一端211a和212a的厚度h1优选为花纹块组21在胎肩2上对应区域轮胎厚度h2的比值以0.2～0.3为宜，即h1/h2＝(0.2～0.3)。若花纹块组21的具有较高厚度的一端211a和212a的厚度h1太高，则花纹块组21的整体刚性太强，影响斜交轿车备胎的胎侧扭转性能；而且在一定程度上影响轿车备胎轻量化的需求；若花纹块组21的具有较高厚度的一端211a和212a的厚度h1太低，则斜交轿车备胎的胎侧扭转性能不明显，无法有效增加胎面2的接地印痕面积，从而影响斜交轿车备胎转向稳定性的提升。

如图1所示，进一步地，为有效打破具有交叉帘线的胎体5在胎面1和胎侧的联动效应，使斜交轿车备胎在轻载下剪切着力区域在胎肩2处作明确分割，花纹块组21在胎肩2处的位置需合理设置。轮胎赤道平面c.l与轮胎内里表面相互交接处在图1的轮胎断面局部结构示意图中显示为一个点d，胎肩2上花纹块组21的沿径向靠近轮胎旋转中心的下边缘基准线b到点d的距离设定为h，轮胎断面水平轴a到点d的距离设定为h，优选地，h/h为0.15～0.35为宜。如此，花纹块组21的下边缘基准线b、胎面1边缘线c和胎肩2的弧线22(弧面22在图1的轮胎断面局部结构示意图中显示为一弧线)构成的类三角形区域，轮胎在轻载下剪切着力区域在胎肩2处形成的类三角形区域作有效分割，提升轮胎胎侧扭转性能的同时增加轮胎在行驶中的接地印痕面积，提升轮胎的转向稳定性。

再进一步地，从斜交轿车备胎在高速行驶中花纹块单元的安全振动频率看，胎肩2上的花纹块组21优选为等距间隔分布。花纹块组21在胎肩2上的分布组数依照轮胎的外直径而设定，也可以采用轮胎胎面的花纹单元的数目而定，优选地，以轮胎赤道平面c.l为对称中心的两侧胎肩2上等距间隔分布的花纹块组21为60组～106组。花纹块组21在胎肩2上等距间隔分布，不仅有助于弱化胎体5对胎面1和胎侧处的联动效应，提升轮胎的转向稳定性能；同时有助于分散轮胎在高速振动时的胎侧应力，提高斜交轿车备胎的胎侧寿命。

为了保证本发明的效果，本发明的实施例选取的斜交轿车备胎规格是通过试验制备的；针对本发明实施例，胎肩2花纹块组21的花纹块采用如图4两个相同的呈类似t字形呈相邻设置，选取斜交轿车备胎规格t125/70d16进行对比测试，依照法规其测试轮辋为4t，测试风压为420kpa。图5展示了本发明斜交轿车备胎胎面与现有技术轮胎接地印痕面积的对比示意图。图5b为本发明斜交轿车备胎通过测试得到的轮胎接地印痕面积示意图，与图5a的现有技术轮胎的接地印痕面积相比，本发明轮胎的胎面接地宽度更宽，接地印痕面积更大；同时接地印痕的受力分布更加合理。通过进一步测试，其轮胎的胎侧扭转性能和转向稳定性能更佳。

通过上述测试结果可确认采用本发明斜交轿车备胎的胎肩2的表面采用弧面，胎肩2上等距间隔设置胎肩花纹块组21，能增加轮胎接地印痕面积，可实现良好的胎侧扭转性能的同时提升轮胎的转向稳定性。

上述实施例和图式并非限定本发明的形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。