一种轮胎和车辆

技术领域

本发明涉及轮胎技术领域，具体涉及一种轮胎和车辆。

背景技术

汽车的轮胎在车辆进行刹车、启动和转向等操作时，容易出现磨损、花纹掉块或者撕裂等问题，此外，在极端路面如湿路面、雪地等进行行驶时，也较为考验轮胎的抗撕裂性和耐用性。

因此，如何在不损失轮胎的综合性能的前提下，提升轮胎的抗撕裂性，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是在不损失轮胎的综合性能的前提下，提升轮胎的抗撕裂性。

为解决上述技术问题，本发明提供一种轮胎，所述轮胎的胎面设有若干凹槽状的花纹主沟，各所述花纹主沟沿所述胎面的径向设置，相邻所述花纹主沟之间形成有花纹块，各所述花纹块的中部还沿径向设有花纹次沟，各所述花纹次沟靠近所述胎面径向中部的一端与所述花纹主沟相连，各所述花纹块还沿周向设有若干细刀槽；所述轮胎的胶料包括天然橡胶、顺丁橡胶以及丁苯橡胶，其中，所述天然橡胶小于等于5％、所述顺丁橡胶小于等于10％、所述丁苯橡胶大于等于85％。

采用如上结构，通过设置花纹主沟、花纹次沟和细刀槽，能够有效保证轮胎的排水、咬雪、抓地等综合性能，通过调整轮胎的胶料配方，有效提高胶料强度，降低胶料韧性，并提高轮胎的抗撕裂性。

可选地，所述胎面的中心区域与胎肩区域的所述花纹主沟底部橡胶厚度差为1～1.5毫米。

可选地，所述轮胎的钢丝环带层的成品角度为27度。

可选地，所述轮胎的中心区域和胎肩区域的耐隆环带层的束缚力为5～7牛每根。

可选地，所述轮胎的胎肩区域与中心区域的接地压强比值为1.1～1.2。

可选地，各所述花纹主沟的一侧沟壁为斜壁，所述斜壁与竖直方向的夹角β为8～12度；另一侧沟壁包括靠近所述花纹主沟底部的第一沟壁段和靠近所述花纹主沟顶端的第二沟壁段，所述第一沟壁段和所述第二沟壁段均为斜壁，所述第一沟壁段和竖直方向具有夹角γ，所述第二沟壁段和竖直方向具有夹角δ，且γ小于δ。

可选地，δ＝15°～25°，γ＝3°～8°。

可选地，各所述花纹主沟的沟深D1为7.5～8.5毫米，沟底两侧倒圆角的半径R为1.5～2.5毫米。

可选地，当所述细刀槽与所述花纹次沟相交，且二者之间的夹角α小于等于15度时，在二者相交点的5毫米范围内，所述细刀槽的深度D2小于等于1毫米。

本发明还提供一种车辆，包括上文所描述的轮胎。

附图说明

图1是本发明实施例所提供轮胎胎面的结构示意图；

图2是图1中的圆圈A部分的放大结构示意图；

图3是图1中的圆圈B部分的放大结构示意图；

图4是图1中的圆圈C部分的放大结构示意图；

图5是图1中的E-E截面示意图；

图6是图2-4中X-X截面示意图。

图1-6中的附图标记说明如下：

1花纹主沟、2花纹块、3花纹次沟、4细刀槽、D轮胎接地轮廓、F轮胎转轴线、G胎面中心。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明实施例提供一种轮胎，请参考图1-6，轮胎的胎面设有若干凹槽状的花纹主沟1，各花纹主沟1沿胎面的径向设置，相邻花纹主沟1之间形成有花纹块2，各花纹块2的中部还沿径向设有花纹次沟3，各花纹次沟3靠近胎面径向中部的一端与花纹主沟1相连，各花纹块2还沿周向设有若干细刀槽4；轮胎的胶料包括小于5％的天然橡胶、小于10％的顺丁橡胶和大于85％的丁苯橡胶。

采用如上结构，通过设置花纹主沟1、花纹次沟3和细刀槽4，能够有效保证轮胎的排水、咬雪、抓地等综合性能，通过调整轮胎的胶料配方，有效提高胶料强度，降低胶料韧性，并提高轮胎的抗撕裂性。

其中，上文所描述的胎面的径向是指轮胎的旋转轴方向，即图1中轮胎转轴线F所在的方向(左右方向)，周向是指轮胎旋转的方向，即图1中胎面中心G所在的方向(上下方向)。

如图1所示，轮胎的胎面沿径向分布有若干凹槽状的花纹主沟1，各花纹主沟1从胎面的径向外侧向径向内侧延伸，且两侧的花纹主沟1在胎面的径向中心位置交错相接，各花纹主沟1整体均为弧形结构，相邻花纹主沟1之间的胎面形成弧形的花纹块2，各花纹块2的上表面即为轮胎与地面的接触面；各花纹块2的中部还设有沿径向设置的花纹次沟3，各花纹次沟3的沟宽较小，小于花纹主沟1的沟宽，且至少部分波浪状设置；各花纹块2还沿轴向设置有若干细刀槽4，在细刀槽4的延伸方向上整体为弧形，至少部分贯穿对应的花纹块2且与花纹主沟1相连通。

如上所述，各花纹主沟1、各花纹次沟3和各细刀槽4能够有效提高轮胎胎面的抓地性能和排水、咬雪性能，使轮胎更为防滑，在雨雪极端天气下仍能够满足轮胎的使用需求。

而通过调整轮胎的胶料成分配比，并进行多组对比实验，得出如下实验结果：

表1轮胎胶料配方实验

上述表1中，各橡胶成分的单位PHR是指配方用量单位，即每份轮胎胶料中各橡胶成分的用量，可视为轮胎胶料中各成分所占的百分比；钢钉冲击是指使用相同钢钉和力量对轮胎进行穿刺，以测试轮胎胎面的强度，穿刺距离(数值)越小即表示轮胎胎面强度越高；抗裂口增长率是指通过模拟轮胎在行驶过程中的受力，并实时记录裂口数量以计算出抗裂口增长率，以测量轮胎胎面的抗撕裂性能，抗裂口增长率越低即表示轮胎胎面抗撕裂性能越好。

如表1所示，现有技术中的轮胎胶料配比为天然橡胶49％、顺丁橡胶35％、丁苯橡胶16％，其钢钉冲击距离为23厘米，抗裂口增长率111％；在实验组1中，将天然橡胶和顺丁橡胶的配比分别降低22％和15％，将丁苯橡胶的配比提高到63％，最终测试结果为钢钉冲击距离22.3厘米，抗裂口增长率110％，抗撕裂和抗冲击性能均增加；在实验组2中，进一步降低天然橡胶和顺丁橡胶的配比至6％、9％，将丁苯橡胶的配比提高至85％，最终测试结果为钢钉冲击距离20.2厘米，抗裂口增长率107％，可知，抗撕裂和抗冲击性继续增加较为明显；在实验组3中，进一步降低天然橡胶配比至5％，顺丁橡胶配比为15％，丁苯橡胶配比为80％，最终测试结果为钢钉冲击距离21.8厘米，抗裂口增长率109％，可知，抗撕裂和抗冲击性能反而降低。在实验组4中，继续降低顺丁橡胶配比至9％，丁苯橡胶保持为80％，天然橡胶配比为11％，抗冲击和抗裂口性能变化较小；实验组5中，丁苯橡胶提升Wie85％，天然橡胶为4％，顺丁橡胶为11％，抗冲击性能略有提升，但抗撕裂性能有所下降。

在实验组6中，天然橡胶配比为5％，顺丁橡胶为10％，丁苯橡胶为85％，此时，抗冲击和抗撕裂相对于实验组1-5又开始进一步降低。再看实验组7，天然橡胶和顺丁橡胶的配比均降低至3％，将丁苯橡胶的配比提高至94％，最终测试结果为钢钉冲击距离19.4厘米，抗裂口增长率103％，改善较为明显；在实验组8中，将天然橡胶的配比调整为3％，将顺丁橡胶的配比调整为7％，将丁苯橡胶的配比调整至90％，得出钢钉冲击距离进一步缩小，且抗裂口增长率进一步降低，显然实验组8相较于实验组7为更优胶料配比。

综上所述，当轮胎胶料配比中天然橡胶小于等于5％、顺丁橡胶小于等于10％、丁苯橡胶大于等于85％时，轮胎的钢钉冲击距离和抗裂口增长率显著降低，即轮胎强度、抗撕裂性较高，且明显高于现有技术，本实施例中的轮胎优选实验组6-8的胶料配比，以在保证轮胎性能的同时提高轮胎的抗撕裂性。

本实施例中还对胎面的中心区域与胎肩区域的花纹主沟1底部橡胶厚度差、轮胎的钢丝环带层的成品角度、轮胎的中心区域和胎肩区域的耐隆环带层的束缚力以及轮胎的胎肩区域与中心区域的接地压强比值进行限定，进一步提高轮胎的抗撕裂性能，并进行多组实验，得出如下实验结果：

表2中心区域和胎肩区域多种参数实验

上述表2中，请参考图1中的轮胎接地轮廓D，中心区域即为轮胎接地轮廓D中的P2和P3部分，胎肩区域即为轮胎接地轮廓D中的P1和P4部分；接地压强的压强比是指对应区域与中心区域的比值，本实验中以P3作为中心区域的基准值，即各区域Pn的压强比即为Pn/P3，该轮胎的胎肩区域与中心区域的接地压强比值是影响轮胎操控性能和抗撕裂性的关键参数；操控性能和抗撕裂性均是以现有技术为基准值进行对比，即各实验组的操控性能或抗撕裂性是相对现有技术的比值。

如表2所示，现有技术中轮胎中心区域与胎肩区域的花纹主沟1底部橡胶厚度差在0～0.5毫米范围内，轮胎的钢丝环带层的成品角度为25度，轮胎的中心区域和胎肩区域的耐隆环带层的束缚力为5～7N每根，测试得出轮胎的胎肩区域P1、P4的接地压强比值分别为130％、133％，处于130％～135％范围内，操控性能和抗撕裂性能都为100％；

实验组1将轮胎中心区域与胎肩区域的花纹主沟1底部橡胶厚度差提高至1.0～1.5毫米范围内，其他参数相对现有技术不变，测试得出轮胎的胎肩区域P1、P4的接地压强比值为124％、126％，处于120％～130％范围内，使得操控性能降低至现有技术的99％，抗撕裂性提高至现有技术的101％，显然提高轮胎中心区域与胎肩区域的花纹主沟1底部橡胶厚度差能够在操控性能略微降低的情况下，略微提高轮胎的抗撕裂性；

实验组2将轮胎的钢丝环带层的成品角度提高至27度，其他参数相对实验组1不变，测试得出轮胎的胎肩区域P1、P4的接地压强比值为115％、118％，处于110％～120％范围内，使得操控性能降低至现有技术的98％，抗撕裂性提高至现有技术的108％，显然在提高轮胎中心区域与胎肩区域的花纹主沟1底部橡胶厚度差的同时，提高轮胎的钢丝环带层的成品角度能够在操控性能略微降低的情况下，大幅提高轮胎的抗撕裂性；

实验组3将轮胎的中心区域和胎肩区域的耐隆环带层的束缚力提高至8～10N每根，测试得出轮胎的胎肩区域P1、P4的接地压强比值在101％、103％，处于100％～105％范围内，使得操控性能降低至现有技术的95％，抗撕裂性提高至现有技术的115％，显然在实验组2的基础上提高轮胎的中心区域和胎肩区域的耐隆环带层的束缚力后，虽然能够继续大幅提高轮胎的抗撕裂性，但轮胎的操控性能也大幅降低；

综上所述，轮胎的胎肩区域的接地压强比值在110％～120％范围内为较优参数，因此本实施例采用上述实验组2的方案作为优选方案，即胎面的中心区域与胎肩区域的花纹主沟1底部橡胶厚度差为1～1.5毫米、轮胎的钢丝环带层的成品角度为27度、轮胎的中心区域和胎肩区域的耐隆环带层的束缚力为8～10牛每根，该种参数设置能够优化接地压强的分布，在对轮胎的操控性能影响较小的同时，大幅提高轮胎的抗撕裂性能，

本实施例中各花纹主沟1的两侧侧壁非对称设置，一侧沟壁(图5中的左侧侧壁)为斜壁，该侧沟壁与竖直方向的夹角β为8～12度，如此设置有利于花纹抓雪；另一侧的沟壁(图5中的右侧侧壁)的剖面轮廓为折线，包括靠近花纹主沟1底部的第一沟壁段和靠近花纹主沟1顶端的第二沟壁段，第一沟壁段和第二沟壁段均为斜壁，其中，第一沟壁段与竖直方向具有夹角γ，第二沟壁段与竖向具有夹角δ，且γ小于δ，折线设置可以确保刹车时花纹抗撕裂性能。其中，δ和γ的取值范围可以是δ＝15°～25°，γ＝3°～8°。需要说明的是，此处的竖直方向均是直垂直于花纹主沟1的底部的方向。

请参考图5，花纹主沟1的沟壁相对竖直方向倾斜设置，如此设置，在花纹块2的表面接地时，其受到的接地压强会顺花纹主沟1的沟壁传导至底部，即传导至轮胎的中心，在该过程中，倾斜设置的花纹主沟1沟壁能够更好的支撑花纹块2。经过实验测试，在各花纹主沟1的一侧沟壁顶端与竖直方向的夹角β为8～12度时其支撑作用和传导作用较好，利于抓雪；而另一侧沟壁分为两段倾斜角度不同的沟壁段，能够进一步支撑花纹块2，更好的传导接地压强，有效提高花纹块2的刚性，防止花纹块2在接地压强传导过程中被撕裂。

在本实施例中，各花纹主沟1的沟深D1为7.0～8.0毫米，沟底两侧倒圆角的半径R为1.5～2.5毫米。请继续参考图5，花纹主沟1的沟深D1即为花纹块2上表面至花纹主沟1底端在竖直方向上的距离，经实验测试，沟深D1在7.5～8.5毫米范围内时，轮胎的操控性能和抗撕裂性均较好，且沟底两侧倒圆角后，接地压强的传导更为顺畅，花纹主沟1的沟底更不易受压撕裂。

本实施例中部分细刀槽4贯穿花纹块2时会与花纹次沟3相交，当细刀槽4与花纹次沟3相交且二者之间的夹角α小于等于15度时，在二者相交点的5毫米范围内，细刀槽4的深度D2小于等于1毫米。

请参考图2-4和图6，图2-4即为细刀槽4与花纹次沟3相交且二者夹角α小于15度的示意图，在该情况下，若细刀槽4的深度较大，则可能导致该交点附近花纹块2的刚性不足，在路面行驶后易出现撕裂现象；而本实施例中在细刀槽4和花纹次沟3相交点5毫米范围内，细刀槽4的深度D2降低至小于等于1毫米，能够有效提高轮胎在该位置的刚性，进而提高轮胎整体的抗撕裂性。

以上数据对性能的影响可参照下表理解：

表3

本发明实施例还提供一种车辆，包括上文所描述的轮胎，由于轮胎已经具有如上的技术效果，那么包括该轮胎的车辆也应具有相同的技术效果，故在此不再赘述。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。