一种具有镰刀形花纹块的冬季轮胎的制作方法

本发明涉及轮胎领域，具体涉及一种具有镰刀形花纹块的冬季轮胎。
背景技术：
：冬季轮胎通过胎面与地面之间的切雪切冰作用，产生抓地力，冬季轮胎的胎面主要由块形花纹块和细小钢片花纹组成，在配方相同的情况下，主要通过花纹块和钢片花纹的区别设计来提升冬季轮胎的冰雪地抓地力。现有技术中，冬季轮胎的花纹设计、轮廓设计不合理，导致轮胎的抓地性能不佳。技术实现要素：为解决上述技术问题，本发明提供一种具有镰刀形花纹块的冬季轮胎，通过在胎面上设置镰刀形花纹块并优化轮廓参数，提升了轮胎的抓地性能。为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种具有镰刀形花纹块的冬季轮胎，包括胎面部、胎肩部以及沿轮胎周向设置在胎面部和胎肩部上的轮胎花纹，所述轮胎花纹包括位于胎面中心的导向肋、对称设置在导向肋两侧且与导向肋相邻的纵向主沟，以及多个对称设置在导向肋两侧且从胎面中心向胎面两侧倾斜延伸的镰刀形花纹块，任意两个相邻的镰刀形花纹块之间设置有横沟；所述镰刀形花纹块的中部设置有呈喇叭形的排雪花纹沟，所述排雪花纹沟的两端分别与该镰刀形花纹块相邻的两个横沟连通；所述横沟内靠近纵向主沟的一端设置有加强筋，所述加强筋的上表面低于镰刀形花纹块的上表面且高于纵向主沟的沟底；所述镰刀形花纹块的倾斜延伸方向以及排雪花纹沟开口较大的一端的朝向均与轮胎花纹相对于地面的运动方向相反，所述胎面一侧的端点与胎面最高点的径向高度差h1、胎面的宽度tdw之间具有如下关系：h1/tdw＝0.42～0.45。进一步地，所述导向肋上沿其延伸方向设置有多个弧形沟槽，所述弧形沟槽的两端分别与导向肋两侧的纵向主沟连通，所述弧形沟槽的弯曲方向与轮胎花纹相对于地面的运动方向相反，所述弧形沟槽的一侧开设有侧沟，所述侧沟沿导向肋的延伸方向交替布置，所述侧沟的沟底低于导向肋上表面且高于纵向主沟的沟底。进一步地，在轮胎的任一径向截面上，胎面最高点到胎面一侧的端点之间的胎面轮廓依次分为第一段冠弧、第二段冠弧，所述第一段冠弧的半径r1、第一段冠弧的弧长l1、第二段冠弧的半径r2、轮胎最宽处的宽度s以及胎面宽度tdw之间具有如下关系：tdw/s＝0.80～0.87、l1/tdw＝0.24～0.3，r1/s＝39.5～40.5，r2/r1＝0.2～0.24。进一步地，胎面最高点到胎踵的径向高度sh、轮胎最宽处到胎踵的径向高度sdh、胎面的厚度h、轮胎的最高点到胎面一侧端点的径向高度h1、轮胎最高点到轮胎花纹一侧的端点的径向高度g之间具有如下关系：h/sh＝0.07～0.09，h1/sh＝0.055～0.08，sdh/sh＝0.48～0.51，g＝27mm～29mm。进一步地，所述轮胎花纹上布置有呈波浪形的钢片花纹，所述钢片花纹具有深度较小的浅部位和深度较大的深部位，所述浅部位的深度为深部位的深度的1/2，所述钢片花纹的振幅为2mm～4mm，所述钢片花纹的间隙为0.3mm～1.0mm。进一步地，任意一个镰刀形花纹块和一个与之相邻的横沟组成一个花纹节距，所述轮胎花纹共有3种不同的花纹节距，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，且pa/pb＝1.1～1.4，pa/pc＝1.4～1.6，pa＞pb＞pc。进一步地，所述胎面上花纹节距按照pa、pa、pb、pb、pc、pc、pc、pc、pb、pb、pa、pa方式依次排布且按照上述排布方式循环布置，所述花纹节距的总数量为偶数，且pa为36mm～39mm，pb为32.5mm～35mm，pc为26mm～29mm。与现有技术相比，本发明的有益技术效果是：1.通过在胎面周向设置镰刀形花纹块，增强固雪作用、切雪切冰作用，并优化了轮廓参数，使胎面具有较好的接地性能，提升了轮胎的抓地能力。2.对花纹的节距进行优化，将轮胎与地面之间的噪音能量分散在各个频率中，降低了轮胎的噪音。附图说明图1为本发明轮胎花纹的结构示意图；图2为本发明胎面部和胎肩部的结构示意图；图3为本发明第一段冠弧和第二段冠弧的结构示意图；图4为本发明胎面最高点f到胎踵a的径向高度sh的结构示意图；图5为本发明轮胎最宽处的宽度的结构示意图；图6为本发明花纹节距的结构示意图；图7为本发明钢片花纹的结构示意图；图8为图1中j-j处的剖视图；图9为本发明接地形状的结构示意图。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1-5所示，一种具有镰刀形花纹块的冬季轮胎，包括胎面部1、胎肩部2以及沿轮胎周向设置在胎面部和胎肩部上的轮胎花纹，所述轮胎花纹包括位于胎面中心的导向肋10、对称设置在导向肋两侧且与导向肋相邻的纵向主沟20，以及多个对称设置在导向肋两侧且从胎面中心向胎面两侧倾斜延伸的镰刀形花纹块30，任意两个相邻的镰刀形花纹块之间设置有横沟40；所述镰刀形花纹块的中部设置有呈喇叭形的排雪花纹沟32，所述排雪花纹沟的两端分别与该镰刀形花纹块相邻的两个横沟连通；所述横沟内靠近纵向主沟的一端设置有加强筋41，所述加强筋的上表面低于镰刀形花纹块的上表面且高于纵向主沟的沟底；所述镰刀形花纹块的倾斜延伸方向以及排雪花纹沟开口较大的一端的朝向均与轮胎花纹相对于地面的运动方向相反，所述胎面一侧的端点e与胎面最高点f的径向高度差h1、胎面的宽度tdw之间具有如下关系：h1/tdw＝0.42～0.45。所述横沟40是两个倾斜的镰刀形花纹块之间自然形成的，所述横沟从胎面中心倾斜延伸至胎面两侧，且与镰刀形花纹块的倾斜方向相同。轮胎在行驶过程中，其前部如果有积水或积雪，轮胎与地面高速撞击使轮胎与地面接触区域的前部形成高压区域，使轮胎不能很好地与路面进行接触，导致抓地力不足，轮胎花纹可以及时将积水、积雪收纳至轮胎花纹的沟壑之内，降低轮胎与地面的接触压力，使轮胎能够与地面形成良好接触，提升轮胎抓地力；如果积雪或冰停留在轮胎花纹的沟壑内，将减少轮胎的排雪、排水作用，轮胎的抓地性能将会随之下降。本专利采用对称式的镰刀形花纹块设计，可以将导向肋看做镰刀的手柄，镰刀形花纹块看做镰刀的刀体，所述镰刀形花纹块的从胎面中心到胎面两侧的倾斜延伸方向与轮胎花纹相对于地面的运动方向相反，汽车在行驶过程中，轮胎镰刀形花纹块的边缘切割地面的雪和冰，地面给予镰刀形花纹块一个反向作用力，该反向作用力可以分解为一个平行于轮胎周向方向的力和一个平行于横沟且由胎面中心指向胎面两侧的力，该平行于轮胎周向方向的力为轮胎和车辆提供抓地力，该平行于横沟的力可以将横沟内的冰雪挤出横沟之外，使横沟腾出空间，能够容纳更多的路面上的积雪，降低轮胎形式过程中与地面的接触压力，进而提高轮胎的抓地性能。所述镰刀形花纹块的中部设置有呈喇叭形的排雪花纹沟32，所述排雪花纹沟的两端分别与该镰刀形花纹块相邻的两个横沟连通，所述排雪花纹沟的开口较大的一端朝向均与轮胎花纹相对于地面的运动方向相反；排雪花纹沟设置在镰刀形花纹块的中部，能够提高轮胎花纹的排雪、排水性能，其开口较大的一端朝向与轮胎花纹相对于地面的运动方向相反，镰刀形花纹块切割路面上的冰雪，路面给予轮胎花纹一个反向的作用力，能将一个横沟的积雪通过排雪花纹沟挤到下一个横沟的位置处，且方向沿着排雪花纹沟开口较小的一端到开口较大的一端，下一个横沟内的积雪受到来自排雪花纹沟内积雪的挤压，加速了该横沟内积雪的排出，提高了轮胎的排雪能力，提升了轮胎的抓地性能。所述镰刀形花纹块靠近纵向主沟一端，其锐角一侧的拐角处设置有倒角31，倒角可以防止镰刀形花纹块的应力集中。所述胎面一侧的端点e与胎面最高点f的径向高度差h1、胎面的宽度tdw之间具有如下关系：h1/tdw＝0.42～0.45；限定h1和tdw之间的比例关系，能够保证轮胎与地面的接触面积达到要求，如图9所示，h1/tdw的比值越小，轮胎接地形状的横轴长度hl越大且纵轴长度ll越小；h1/tdw的比值越大，胎接地形状的横轴长度hl越小且纵轴长度ll越大，即h1/tdw影响了轮胎接地的形状和接地面积；在一定范围内，h1/tdw的值越小，则接地面积越大，但超出一定范围后，h1/tdw减小会导致轮胎接地形状的纵轴长度减小的速度大于其横轴长度增加的速度，使轮胎的接地面积减小。将h1/tdw限定在0.42～0.45的范围内，可以使轮胎的接地形状和接地面积处于较好的状态，保证轮胎的抓地性能。如图1所示，所述导向肋上沿其延伸方向设置有多个弧形沟槽11，所述弧形沟槽的两端分别与导向肋两侧的纵向主沟20连通，所述弧形沟槽的弯曲方向与轮胎花纹相对于地面的运动方向相反，所述弧形沟槽11的一侧开设有侧沟12，所述侧沟沿导向肋的延伸方向交替布置，所述侧沟的沟底低于导向肋上表面且高于纵向主沟的沟底。轮胎花纹切割路面上的冰雪时，路面将会给弧形沟槽一个反作用力，且冰雪会沿着弧形沟槽的弯曲方向进入到纵向主沟内，排雪效果好。侧沟的沟底高度介于导向肋上表面和纵向主沟的沟底之间，其可以作为结构缓冲，提高导向肋向纵向主沟过渡时的均匀性，使导向肋的刚性增加。如图3所示，在轮胎的任一径向截面上，胎面最高点f到胎面一侧的端点e之间的胎面轮廓依次分为第一段冠弧51、第二段冠弧52，所述第一段冠弧的半径r1、第一段冠弧的弧长l1、第二段冠弧的半径r2、轮胎最宽处的宽度s以及胎面宽度tdw之间具有如下关系：tdw/s＝0.80～0.87、l1/tdw＝0.24～0.3，r1/s＝39.5～40.5，r2/r1＝0.2～0.24；胎面最高点f到胎踵a的径向高度sh、轮胎最宽处c到胎踵a的径向高度sdh、胎面的厚度h、轮胎的最高点到胎面一侧端点的径向高度h1、轮胎最高点f到轮胎花纹一侧的端点d的径向高度g之间具有如下关系：h/sh＝0.07～0.09，h1/sh＝0.055～0.08，sdh/sh＝0.48～0.51，g＝27mm～29mm。tbw为轮胎两侧与轮辋接触点的轴向距离，其采用标准轮辋加1英寸设计。对比例1：tdw/s＝0.78、l1/tdw＝0.20，r1/s＝39，r2/r1＝0.18；h/sh＝0.05，h1/sh＝0.05，sdh/sh＝0.45，g＝25mm。实施例1：tdw/s＝0.80、l1/tdw＝0.24，r1/s＝39.5，r2/r1＝0.2；h/sh＝0.07，h1/sh＝0.055，sdh/sh＝0.48，g＝27mm。实施例2：tdw/s＝0.84、l1/tdw＝0.27，r1/s＝40，r2/r1＝0.22；h/sh＝0.08，h1/sh＝0.06，sdh/sh＝0.5，g＝28mm。实施例3：tdw/s＝0.87、l1/tdw＝0.3，r1/s＝40.5，r2/r1＝0.24；h/sh＝0.09，h1/sh＝0.08，sdh/sh＝0.51，g＝29mm。对比例2：tdw/s＝0.90、l1/tdw＝0.35，r1/s＝41，r2/r1＝0.27；h/sh＝0.10，h1/sh＝0.09，sdh/sh＝0.53，g＝30mm。上述实施例和对比例中，r1为第一段冠弧的半径，l1为第一段冠弧的弧长、r2为第二段冠弧的半径，s为轮胎最宽处的宽度，tdw为胎面的宽度，sh为胎面最高点f到胎踵a的径向高度、sdh为轮胎最宽处c到胎踵a的径向高度、h为胎面的厚度、h1为轮胎的最高点到胎面一侧端点的径向高度、g为轮胎最高点f到轮胎花纹一侧的端点d的径向高度。针对上述对比例和实施例进行了以下试验。试验条件：冰雪地加速、制动测试需要长500mm左右、宽50m左右的路面；试验路面的坡度应不大于2％，且均匀一致；试验测试道雪地cti硬度要求在70-80之间；冰地路面需平整光滑，且无雪，无水自然冰面；试验前后必须对测试路面进行维护，路面条件应保持一致；每组测试轮胎，在试验前后需测量冰雪道温度并记录，测量位置在路面上方25cm～35cm遮阴处测量环境温度；在雪地路面非遮阴处将温度测量仪插入路面下1.2cm～3.8cm测量路面温度。试验结果：对比例1实施例1实施例2实施例3对比例2tdw/s0.780.800.840.870.90l1/tdw0.200.240.270.30.35r1/s3939.54040.541r2/r10.180.20.220.240.27h/sh0.050.070.080.090.10h1/sh0.050.0550.060.080.09sdh/sh0.450.480.50.510.53g2527282930抓地性能100115120116101抓地性能以对比例1的试验结果为基准，设为100，其他实施例或者对比例的抓地性能以基准值按比例缩放，由试验结果可知，与对比例1和对比例2相比，当第一段冠弧的半径r1、第一段冠弧的弧长l1、第二段冠弧的半径r2、轮胎最宽处的宽度s以及胎面宽度tdw之间具有如下关系时：tdw/s＝0.80～0.87、l1/tdw＝0.24～0.3，r1/s＝39.5～40.5，r2/r1＝0.2～0.24；且胎面最高点f到胎踵a的径向高度sh、轮胎最宽处c到胎踵a的径向高度sdh、胎面的厚度h、轮胎的最高点到胎面一侧端点的径向高度h1、轮胎最高点f到轮胎花纹一侧的端点d的径向高度g之间具有如下关系时：h/sh＝0.07～0.09，h1/sh＝0.055～0.08，sdh/sh＝0.48～0.51，g＝27mm～29mm，轮胎具有较好的抓地性能。如图6所示，任意一个镰刀形花纹块和一个与之相邻的横沟组成一个花纹节距，所述轮胎花纹共有3种不同的花纹节距，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，且pa/pb＝1.1～1.4，pa/pc＝1.4～1.6，pa＞pb＞pc；所述胎面上花纹节距按照pa、pa、pb、pb、pc、pc、pc、pc、pb、pb、pa、pa方式依次排布且按照上述排布方式循环布置，所述花纹节距的总数量为偶数，且pa为36mm～39mm，pb为32.5mm～35mm，pc为26mm～29mm。本发明共有三种不同的花纹节距，花纹节距总数为偶数节数且采用双节距交叉排列方式，即pa、pa、pb、pb、pc、pc、pc、pc、pb、pb、pa、pa的排布方式，并以该方式在轮胎周向进行循环布置，能够有效降低花纹噪音。pa为36mm～39mm，pb为32.5mm～35mm，pc为26mm～29mm，上述数值范围为pa、pb、pc的基础规格，实际生产过程中，可以存在1mm的公差调整，花纹节数的总数量根据花纹节距的大小进行适量增减，以保证整个轮胎花纹的胎面一致性。如图6和7所示，所述轮胎花纹上布置有呈波浪形的钢片花纹50，所述钢片花纹具有深度较小的浅部位51和深度较大的深部位52，所述浅部位的深度为深部位的深度的1/2，所述钢片花纹的振幅为2mm～4mm，所述钢片花纹的间隙为0.3mm～1.0mm。钢片花纹均匀布置在轮胎花纹上，保证轮胎花纹被钢片花纹分割均匀，使轮胎花纹的周向刚性比较均匀，均匀的花纹刚性带来花纹冲击噪音小，从而降低花纹噪音。位于胎肩部的轮胎花纹是应力集中的区域，花纹刚性弱，行驶过程中易曲挠，长时间行驶曲挠会使得被钢片分割的镰刀形花纹块被撕裂，以致轮胎花纹剥离掉落。通过使钢片花纹具有深度不同的深部位和浅部位，可以提高花纹的刚性，使轮胎花纹的切雪切冰作用增强，提升轮胎耐久性的同时提高轮胎的抓地性能；这种深浅不一的钢片花纹可以单独布置到胎肩部，也可以在整个轮胎花纹上进行布置，具体以轮胎花纹应力集中的不同进行区别设计。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。当前第1页1 2 3