一种用于城市结冰融水路面的仿生防滑轮胎花纹

1.本发明涉及轮胎技术领域，具体为一种用于城市结冰融水路面的仿生防滑轮胎花纹。


背景技术：

2.目前，国内新能源汽车异军突起，由于其在价格、质量、高性能等方面具有一定的优势，新能源汽车在开拓市场上形成了一定的实力，成为汽车生产和消费市场的重要拉动力量，相较于传统燃油汽车，新能源汽车具有更大的加速度以及车身重量和对轮胎滚动阻力敏感的特性，现有市场中燃油汽车轮胎已无法满足其性能要求。再有，近年来，恶劣天气逐年增多，随之而来的交通事故逐年增加，其中由于城市路面结冰融水造成的交通事故占据多数，现有轮胎花纹比较粗糙，无法在恶劣环境中提供有效的制动摩擦力，对汽车行驶安全带来新的挑战。因此，亟需提供一款具有更高抓地性能，更低滚动阻力的轮胎花纹来满足上述需求。


技术实现要素：

3.(一)解决的技术问题
4.本发明专利提出一种用于城市结冰融水路面的仿生防滑轮胎花纹，具有低滚阻、高抓地性能、良好的舒适性和排水性能的特点。
5.(二)技术方案
6.一种城市路面结冰融水路面仿生防滑轮胎花纹，该仿生防滑轮胎花纹为对称排布结构，包括沿轮胎胎面周向延伸的纵向主沟和周向花纹块，所述纵向主沟包括位于胎面中央的中央主沟，周向花纹块包括内肩花纹块和外肩花纹块，内肩花纹块包括两条用于排水的第一主沟和第二主沟，位于内肩花纹块上宽度大的为第一主沟，另一条宽度小的为第二主沟；
7.位于外肩花纹块的为第三主沟，第一主沟和第二主沟汇集连接到第三主沟，其交汇点为内肩花纹块和外肩花纹块的分界点；
8.第一主沟和第三主沟汇集后的上缘ab曲线方程为：
9.y＝-3.027
×
10-5
x3+0.05136x
2-1
.
31197x+17.69，其中x∈(0，105)；
10.第二主沟和第三主沟汇集后的下缘cd曲线方程为：
11.y＝-2.6638
×
10-4
x
3+
0.04348x
2-1.10595x+10.8789，其中x∈(0，105)。
12.优选的，所述的内肩花纹块包括第一花纹块和第二花纹块，外肩花纹块包括第三花纹块。
13.优选的，还包括设置在第三花纹块上的横向细沟和设置在第二花纹块上的三角凹坑。
14.优选的，所述的横向细沟为长方形，长宽比为1：7，横向细沟包括宽距横纹和窄距横纹，窄距横纹靠近第三主沟位置设置，宽距横纹远离第三主沟位置设置，窄距横纹的数量
在3～4个，宽距横纹的数量在6～7个；三角凹坑数量为7个，分为上下两排，错位排布。
15.优选的，所述的宽距横纹横截面形状为直角梯形，最小角为20～35
°
，上底与下底比例为1：3，三角凹坑的表面形状为等边三角形且有倒角，三角凹坑的尖端始终与主沟的排水方向相同。
16.优选的，所述的第一主沟的宽度为第二主沟的1.8～2倍，第三主沟的宽度为第一主沟的2.3～4.1倍，第一主沟与中央主沟连接处的宽度为第一主沟的1.2～6.1倍，第二主沟与中央主沟连接处的宽度为第二主沟的1.2～3.4倍。
17.(三)有益效果
18.本发明在保证轮胎有效接地面积足够的同时，具有优异的排水性能，能将冰面融化水迅速排出，有效减少水动压对轮胎着地的影响；
19.本发明具有低滚阻、高抓地性能、良好的舒适性和排水性能的特点；
20.本发明以两条不同宽度的第一主沟和第二主沟与第三主沟汇集，并采用三种截距宽度，通过模拟仿真选择出排列方式最优方案，根据有限元仿真结果来看，相较于市场现有城市冬季轮胎花纹，接地压力更加均匀，排水性能提高21％，具有优异的抓地性能和抗磨损性能。
附图说明
21.图1为本发明的结构示意图；
22.图2为第一主沟和第三主沟汇集后的上缘ab段曲线示意图；
23.图3为第二主沟和第三主沟汇集后的下缘cd段曲线示意图；
24.图4为本发明宽距横沟横截面剖视图。
25.附图说明：1、宽距横纹，2、第三主沟，3、窄距横纹，4、第三花纹块，5、第二花纹块，6、第一花纹块，7、中央主沟，8、第一主沟，9、三角凹坑，10、第二主沟。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.参阅图1至图4所示，一种城市路面结冰融水路面仿生防滑轮胎花纹，该仿生防滑轮胎花纹为对称排布结构，包括沿轮胎胎面周向延伸的纵向主沟和周向花纹块，其中，所述纵向主沟包括位于胎面中央的中央主沟7，周向花纹块包括内肩花纹块和外肩花纹块，内肩花纹块包括两条用于排水的第一主沟8和第二主沟10，位于内肩花纹块上宽度较大的为第一主沟8，另一条宽度较小的为第二主沟10；
28.该第一主沟8模仿成年驯鹿蹄外缘曲线，另一条宽度较小的为第二主沟10，此第二主沟10模仿驯鹿蹄凸冠内边缘外形曲线；
29.第一主沟8和第二主沟10具有良好的排水性能，能保证在冰面上运行时，有效地切割水膜，同时保证在结冰路面行驶时，具有优异的切冰性能，从而提高轮胎冰面抓地性能；
30.位于外肩花纹块的为第三主沟2，第一主沟8和第二主沟10汇集连接到第三主沟2，
其交汇点为内肩花纹块和外肩花纹块的分界点；
31.内肩花纹块包括第一花纹块6和第二花纹块5；
32.外肩花纹块包括第三花纹块4；
33.第一主沟8和第三主沟2汇集后的上缘ab曲线方程为：
34.y＝-3.027
×
10-5
x3+0.05136x
2-1.31197x+17.69，其中x∈(0，105)；
35.第二主沟10和第三主沟2汇集后的下缘cd曲线方程为：
36.y＝-2.6638
×
10-4
x3+0.04348x
2-1.10595x+10.8789，其中x∈(0，105)。
37.更进一步而言，还包括设置在第三花纹块4上的横向细沟和设置在第二花纹块5上的三角凹坑9，根据成年驯鹿蹄的电镜图中蹄细小花纹设计横向细沟为长方形，长宽比为1∶7，横向细沟包括宽距横纹1和窄距横纹3，两者均位于第三花纹块4，主要用途为增加轮胎的切冰排水性能，提高轮胎的结冰地面抓地性能，窄距横纹3位于第三主沟2较近位置设置，宽距横纹1远离第三主沟2位置设置，窄距横纹3的数量在3～4个，宽距横纹1的数量在6～7个；三角凹坑9数量为7个，分为上下两排，错位排布。
38.更进一步而言，参阅图4所示，所述的宽距横纹1横截面形状为直角梯形，最小角为20～35
°
，上底与下底比例为1:3，三角凹坑9的表面形状为等边三角形，且有适当大小的倒角，三角凹坑9的尖端始终与主沟的排水方向相同。更进一步而言，所述的第一主沟8的宽度为第二主沟10的1.8～2倍，第三主沟2的宽度为第一主沟8的2.3～4.1倍，第一主沟8与中央主沟7连接处的宽度为第一主沟8的1.2～6.1倍，第二主沟10与中央主沟7连接处的宽度为第二主沟10的1.2～3.4倍。本设计在保证轮胎有效接地面积足够的同时，具有优异的排水性能，能将冰面融化水迅速排出，有效减少水动压对轮胎着地的影响。
39.本发明专利以两条不同宽度的第一主沟8和第二主沟10与第三主沟2汇集，并采用三种截距宽度，通过模拟仿真选择出排列方式最优方案，根据有限元仿真结果来看，相较于市场现有城市冬季轮胎花纹，接地压力更加均匀，排水性能提高21％，具有优异的抓地性能和抗磨损性能。
40.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
41.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种城市路面结冰融水路面仿生防滑轮胎花纹，其特征在于：该仿生防滑轮胎花纹为对称排布结构，包括沿轮胎胎面周向延伸的纵向主沟和周向花纹块，所述纵向主沟包括位于胎面中央的中央主沟(7)，周向花纹块包括内肩花纹块和外肩花纹块，内肩花纹块包括两条用于排水的第一主沟(8)和第二主沟(10)，位于内肩花纹块上宽度大的为第一主沟(8)，另一条宽度小的为第二主沟(10)；位于外肩花纹块的为第三主沟(2)，第一主沟(8)和第二主沟(10)汇集连接到第三主沟(2)，其交汇点为内肩花纹块和外肩花纹块的分界点；第一主沟(8)和第三主沟(2)汇集后的上缘ab曲线方程为：y＝-3.027
×
10-5
x3+0.05136x
2-1.31197x+17.69，其中x∈(0，105)；第二主沟(10)和第三主沟(2)汇集后的下缘cd曲线方程为：y＝-2.6638
×
10-4
x3+0.04348x
2-1.10595x+10.8789，其中x∈(0,105)。2.根据权利要求1所述的一种城市路面结冰融水路面仿生防滑轮胎花纹，其特征在于：所述的内肩花纹块包括第一花纹块(6)和第二花纹块(5)，外肩花纹块包括第三花纹块(4)。3.根据权利要求2所述的一种城市路面结冰融水路面仿生防滑轮胎花纹，其特征在于：还包括设置在第三花纹块(4)上的横向细沟和设置在第二花纹块(5)上的三角凹坑(9)。4.根据权利要求3所述的一种城市路面结冰融水路面仿生防滑轮胎花纹，其特征在于：所述的横向细沟为长方形，长宽比为1∶7，横向细沟包括宽距横纹(1)和窄距横纹(3)，窄距横纹(3)靠近第三主沟(2)位置设置，宽距横纹(1)远离第三主沟(2)位置设置，窄距横纹(3)的数量在3～4个，宽距横纹(1)的数量在6～7个；三角凹坑(9)数量为7个，分为上下两排，错位排布。5.根据权利要求4所述的一种城市路面结冰融水路面仿生防滑轮胎花纹，其特征在于：所述的宽距横纹(1)横截面形状为直角梯形，最小角为20～35
°
，上底与下底比例为1:3，三角凹坑(9)的表面形状为等边三角形且有倒角，三角凹坑(9)的尖端始终与主沟的排水方向相同。6.根据权利要求1所述的一种城市路面结冰融水路面仿生防滑轮胎花纹，其特征在于：所述的第一主沟(8)的宽度为第二主沟(10)的1.8～2倍，第三主沟(2)的宽度为第一主沟(8)的2.3～4.1倍，第一主沟(8)与中央主沟(7)连接处的宽度为第一主沟(8)的1.2～6.1倍，第二主沟(10)与中央主沟(7)连接处的宽度为第二主沟(10)的1.2～3.4倍。

技术总结
本发明公开一种城市路面结冰融水路面仿生防滑轮胎花纹，涉及轮胎技术领域，包括沿轮胎胎面周向延伸的纵向主沟和周向花纹块，纵向主沟包括位于胎面中央的中央主沟，周向花纹块包括内肩花纹块和外肩花纹块，内肩花纹块包括两条用于排水的第一主沟和第二主沟，位于内肩花纹块上宽度大的为第一主沟，宽度小的为第二主沟，位于外肩花纹块的为第三主沟，第一主沟和第二主沟汇集连接到第三主沟，其交汇点为内肩花纹块和外肩花纹块的分界点；本发明通过模仿成年驯鹿蹄外缘曲线和凸冠内边缘外形曲线；以两条不同宽度的第一主沟和第二主沟与第三主沟汇集，并采用三种截距宽度，相较于市场现有轮胎花纹，接地压力更加均匀，具有优异的抓地性能和抗磨损性能。地性能和抗磨损性能。地性能和抗磨损性能。


技术研发人员：张锐 赵斌 韩宇 李因武
受保护的技术使用者：吉林大学
技术研发日：2023.05.16
技术公布日：2023/8/14