自行车轮胎胎面结构论文和设计-陈秀雄

全文摘要

本实用新型公开了一种自行车轮胎胎面结构，其由多个花纹块沿周向间隔设置，胎面中心线两侧的花纹块对称分布，多个花纹块包括靠近胎面中心线分布的中央花纹组和远离胎面中心线在胎面边缘分布的两胎肩花纹组，中央花纹组由第一间隔块、第二间隔块和第三间隔块沿轮胎周向交替间隔而成，第二间隔块和\/或第三间隔块的前端设置为圆弧状；第一胎肩块和第二胎肩块的内端和外端均至少具有一个段差；中央花纹组和两胎肩花纹组内的花纹块周向位置间隔交替设置；本实用新型在现有强化的DH轮胎胎体结构基础上，对DH轮胎胎面结构进行研究创新，在崎岖路面具有良好的抓地力和稳定性，同时花纹块耐磨损、抗断裂性佳，可提升综合竞技能力。

主设计要求

1.一种自行车轮胎胎面结构，其特征在于：由多个花纹块沿周向间隔设置，胎面中心线两侧的花纹块对称分布，多个花纹块包括靠近胎面中心线分布的中央花纹组和远离胎面中心线在胎面边缘分布的两胎肩花纹组，中央花纹组和两胎肩花纹组内的花纹块周向位置间隔交替设置；所述中央花纹组由第一间隔块、第二间隔块和第三间隔块沿轮胎周向交替间隔而成，第一间隔块包含了位于胎面中心线上的中心花纹块和两个对称偏离胎面中心线的过渡花纹块，第二间隔块包括两个对称偏离胎面中心线的多边形花纹块，该第二间隔块的两个多边形花纹块之间形成排泥通道；第三间隔块包括两个对称偏离胎面中心线的多边形花纹块，该第三间隔块的两个多边形花纹块之间设有排泥通道，第二间隔块和\/或第三间隔块的前端设置为圆弧状；各胎肩花纹组由第一胎肩块和第二胎肩块交替而成，第一胎肩块和第二胎肩块为非等边的多边形，二者的内端和外端均至少具有一个段差。

设计方案

2.如权利要求1所述的自行车轮胎胎面结构，其特征在于：所述第一间隔块的中心花纹块为前端小、后端大的梯形，两过渡花纹块为方形，三者轴向位置在同一直线上。

3.如权利要求1所述的自行车轮胎胎面结构，其特征在于：所述中央花纹组的轴向宽度设置为40％～60％的胎面轴向宽度。

4.如权利要求1所述的自行车轮胎胎面结构，其特征在于：所述第二间隔块的排泥通道前端窄、后端宽呈八字形，即前端轴向宽度小于后端轴向宽度；第三间隔块的排泥通道轴向宽度小于第二间隔块排泥通道的前端轴向宽度；第三间隔块排泥通道的前端轴向宽度设置在3.0mm～4.5mm。

5.如权利要求1所述的自行车轮胎胎面结构，其特征在于：所述中央花纹组的第一间隔块、第二间隔块和第三间隔块的花纹块前端接地面与法向夹角均为20°～45°。

6.如权利要求1所述的自行车轮胎胎面结构，其特征在于：第二间隔块前端为内凹的圆弧，圆弧连接第二间隔块的内、外端，第二间隔块内端周向长度小于外端周向长度。

7.如权利要求1所述的自行车轮胎胎面结构，其特征在于：第三间隔块前端为内凹的圆弧，圆弧连接第三间隔块的内、外端，第三间隔块内端周向长度小于外端周向长度。

8.如权利要求1所述的自行车轮胎胎面结构，其特征在于：所述胎肩花纹组的第一胎肩块前端轴向宽度大于后端轴向宽度，第二胎肩块前端轴向宽度大于后端轴向宽度。

9.如权利要求1所述的自行车轮胎胎面结构，其特征在于：中央花纹组的花纹块外表层采用第一胶料，两胎肩花纹组的花纹块外表层采用第二胶料,中央花纹组和两胎肩花纹组的花纹块内层以及整个胎面底部均采用第三胶料，第二胶料的硬度小于第一胶料的硬度，第一胶料的硬度小于第三胶料的硬度。

10.如权利要求9所述的自行车轮胎胎面结构，其特征在于：第一胶料及第二胶料在花纹块外表层区分为上表层和周壁表层，第一胶料及第二胶料的上表层覆盖厚度设置为各对应花纹块高度的30％～60％，第一胶料及第二胶料的周壁表层覆盖厚度设置为0.5mm～2.5mm。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及一种充气轮胎，特别是指一种高性能的自行车轮胎胎面结构。

背景技术

DH(Down hill)速降、下坡赛自行车由于危险系数高，直接与车手的生命安全相关，对车辆的结构和零件配备性能要求极其严苛，整车以强度为第一原则，因此现行DH轮胎通常对胎体结构进行强化，特别是提高胎边和胎唇的强度。但是，除了强度方面的要求，同时需要DH轮胎在赛道上有良好抓地性和操控稳定性，以及胎面上花纹块优越的耐磨损、抗断裂性，而这些性能仅通过强化胎体结构无法全面满足的。

首先，DH轮胎在颠簸弯道需要维持抓地力和稳定性，在腾空落地和刹车瞬间能牢牢抓住地面，确保车辆不易偏离赛道，而提高胎边和胎唇强度对骑乘稳定性稍有提升，但对胎面抓地性能影响不大；其次，由于胎面部位与地面直接接触、摩擦，在如此高强度的负载、频繁的横向冲击以及在复杂恶劣山路的使用条件下，胎面上凸起的花纹块非常容易被磨损，甚至出现断裂、掉块现象，不仅影响DH轮胎竞技能力，严重时会危及车手生命安全。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足而提供一种在崎岖路面具有良好的抓地力和稳定性，同时花纹块耐磨损、抗断裂性佳的高性能的自行车轮胎胎面结构，提升综合竞技能力。

为了达成上述目的，本实用新型的解决方案是：

一种自行车轮胎胎面结构，其由多个花纹块沿周向间隔设置，胎面中心线两侧的花纹块对称分布，多个花纹块包括靠近胎面中心线分布的中央花纹组和远离胎面中心线在胎面边缘分布的两胎肩花纹组，中央花纹组和两胎肩花纹组内的花纹块周向位置间隔交替设置；所述中央花纹组由第一间隔块、第二间隔块和第三间隔块沿轮胎周向交替间隔而成，第一间隔块包含了位于胎面中心线上的中心花纹块和两个对称偏离胎面中心线的过渡花纹块，第二间隔块包括两个对称偏离胎面中心线的多边形花纹块，该第二间隔块的两个多边形花纹块之间形成排泥通道；第三间隔块包括两个对称偏离胎面中心线的多边形花纹块，该第三间隔块的两个多边形花纹块之间设有排泥通道，第二间隔块和\/或第三间隔块的前端设置为圆弧状；各胎肩花纹组由第一胎肩块和第二胎肩块交替而成，第一胎肩块和第二胎肩块为非等边的多边形，二者的内端和外端均至少具有一个段差。

进一步，所述第一间隔块的中心花纹块为前端小、后端大的梯形，两过渡花纹块为方形，三者轴向位置在同一直线上。

进一步，所述中央花纹组的轴向宽度设置为40％～60％的胎面轴向宽度。

进一步，所述第二间隔块的排泥通道前端窄、后端宽呈八字形，即前端轴向宽度小于后端轴向宽度；第三间隔块的排泥通道轴向宽度小于第二间隔块排泥通道的前端轴向宽度；第三间隔块排泥通道的前端轴向宽度设置在3.0mm～4.5mm。

进一步，所述中央花纹组的第一间隔块、第二间隔块和第三间隔块的花纹块前端接地面与法向夹角均为20°～45°。

进一步，所述第二间隔块前端为内凹的圆弧，圆弧连接第二间隔块的内、外端，第二间隔块内端周向长度小于外端周向长度。

进一步，所述第三间隔块前端为内凹的圆弧，圆弧连接第三间隔块的内、外端，第三间隔块内端周向长度小于外端周向长度。

进一步，所述胎肩花纹组的第一胎肩块前端轴向宽度大于后端轴向宽度，第二胎肩块前端轴向宽度大于后端轴向宽度。

进一步，中央花纹组的花纹块外表层采用第一胶料，两胎肩花纹组的花纹块外表层采用第二胶料,中央花纹组和两胎肩花纹组的花纹块内层以及整个胎面底部均采用第三胶料，第二胶料的硬度小于第一胶料的硬度，第一胶料的硬度小于第三胶料的硬度。

进一步，第一胶料及第二胶料在花纹块外表层区分为上表层和周壁表层，第一胶料及第二胶料的上表层覆盖厚度设置为各对应花纹块高度的30％～60％，第一胶料及第二胶料的周壁表层覆盖厚度设置为 0.5mm～2.5mm。

采用上述结构后，本实用新型是通过优化DH自行车轮胎的胎面结构来实现：中央花纹组和两胎肩花纹组的花纹块间隔交替呈复数个类“Ω”字形，中央花纹组包含第一间隔块、第二间隔块和第三间隔块，其中第一间隔块中梯形中心花纹块提供良好导向性，相对较短的方形过渡花纹块可提供出色的横向抓地力。第二和第三间隔块各保留排泥通道，将第二和\/或第三间隔块的前端设置为圆弧状，使轮胎在腾空落地和刹车瞬间能牢牢抓住地面，中央花纹组内花纹块前端均为 20°～45°大倾角设计，可吸收和缓解冲击力，强化花纹块，提升耐磨损、抗断裂性。两胎肩花纹组由第一、第二胎肩块周向交替而成，二者的内端和外端均至少一个段差，可产生更多边缘效果，提升轮胎在颠簸弯道稳定性和抓地力。胎面搭配三种胶料设置，优化各部位胶料的厚度和硬度，一方面提供柔软、坚韧的花纹块，提供充足抓地力和良好稳定性，另一方面花纹块耐磨损、抗断裂性佳，提升综合竞技性能。

附图说明

图1为本实用新型轮胎的胎面花纹块结构示意图；

图2为本实用新型中央花纹组A的示意图；

图3为本实用新型第二间隔块20的放大示意图；

图4为本实用新型第三间隔块30的放大示意图；

图5为图2中的A-A’剖视图；

图6为本实用新型两胎肩花纹组B的示意图；

图7为本实用新型轮胎的断面示意图；

图8为图7中的胎面胶料分布示意图。

具体实施方式

为了进一步解释本实用新型的技术方案，下面通过具体实施例来对本实用新型进行详细阐述。

如图1至图8所示，本实用新型揭示了一种自行车轮胎胎面结构。图1中竖直方向设定为轮胎周向，横向方向设定为轮胎轴向，单点划线表示胎面中心线CL，箭头指向表示轮胎行驶方向，图7中竖直方向设定为轮胎径向，单点划线表示赤道平面。在所有附图中，花纹块指向行驶方向的一端设定为前端，花纹块逆向行驶方向的一端设定为后端，花纹块靠近胎面中心线CL的一端设定为内端，花纹块远离胎面中心线CL的一端设定为外端。此外，术语“第一”，“第二”等仅用于描述特征，不能理解为指示或暗示该特征的数量。

如图1、图2及图6所示，本实用新型的轮胎胎面1上由复数个花纹块沿周向间隔设置，胎面中心线CL两侧的花纹块对称分布。图 1所示为本实用新型轮胎的胎面花纹块结构，包含了靠近胎面中心线 CL分布的中央花纹组A和远离胎面中心线CL在胎面边缘分布的两胎肩花纹组B。中央花纹组A和两胎肩花纹组B内的花纹块周向位置间隔交替设置，使得整个胎面呈复数个类“Ω”字形花纹组间隔交替排列(为便于理解，图1中用虚线示意“Ω”字形)。为确保在崎岖山路上的强度和抓地性，中央花纹组A的轴向宽度W设置为40％～60％的胎面1轴向宽度OW，胎面1上的花纹块方正、粗壮且分布均匀，具体特征如下：

如图2所示，中央花纹组A内的花纹块靠近胎面中心线CL分布，由第一间隔块10、第二间隔块20和第三间隔块30沿轮胎周向交替间隔而成，其中第一间隔块10包含了位于胎面中心线CL上的中心花纹块11和两个对称偏离胎面中心线CL的过渡花纹块12，中心花纹块11为前端小、后端大的梯形，两个过渡花纹块12为方形设计，三者轴向位置在同一直线上。梯形中心花纹块11提供良好导向性和稳定性，使车辆不易偏离狭小的赛道，而周向长度相对较短的方形过渡花纹块12可提供出色的横向抓地力，保障弯道顺利通过。第二间隔块20是两个对称偏离胎面中心线CL的多边形花纹块，两个第二间隔块20之间保留有排泥通道P1,该排泥通道P1前端窄、后端宽呈八字形，即前端轴向宽度S1小于后端轴向宽度S2，可在轮胎转动离心力的作用下实现自洁，能自行快速、有效地清除淤泥，避免因淤泥堵塞影响抓地性和加速性。第三间隔块30也是两个对称偏离胎面中心线CL的多边形花纹块，两个第三间隔块30之间也保留有排泥通道 P2,该排泥通道P2轴向宽度S3小于第二间隔块20排泥通道的前端轴向宽度S1,其中第三间隔块30排泥通道P2的前端轴向宽度S3不可过大，S3需设置在3.0mm～4.5mm，是为了确保足够的胎面强度，维持花纹块在强烈冲击力情况下的耐磨损能力。为了进一步提升胎面 1的抓地和缓冲性能，将第二间隔块20和\/或第三间隔块30的前端设置为圆弧状(本实施例是以第二间隔块20和第三间隔块30的前端均为圆弧状为例)，配合图3、4所示，第二间隔块20前端为内凹的圆弧R1，圆弧R1连接第二间隔块20内、外端，两端周向长度具有差异，即第二间隔块20内端周向长度L1小于外端周向长度L2。同样地第三间隔块30前端为内凹的圆弧R2，圆弧R2连接第三间隔块 30内、外端，第三间隔块30内端周向长度L3小于外端周向长度L4。圆弧状的前端有利于产生锐利的边缘效果，同时先接地的圆弧状前端更容易吸收和缓解冲击力，帮助轮胎在腾空落地和刹车瞬间牢牢抓住地面。为了进一步提升胎面花纹块的耐磨损、抗断裂性，结合图5所示，中央花纹组A内的所有花纹块前端均为大倾角设计，优选地花纹块前端接地面与法向夹角α设计为20°～45°之间，若夹角α太小，无法充分强化花纹块基部刚性，难以提升耐磨损、抗断裂性；若夹角α太大，先接地的花纹块前端则过于平缓，无法有效地切入和抓紧地面，反而会降低抓地性。

如图6所示，两胎肩花纹组B的花纹块沿着胎肩配置，是由第一胎肩块40和第二胎肩块50交替而成，第一胎肩块40和第二胎肩块 50为非等边的多边形，二者的内端和外端均至少一个段差，且第一胎肩块40前端轴向宽度W1大于后端轴向宽度W2，第二胎肩块50前端轴向宽度W3大于后端轴向宽度W4，可产生更多边缘效果，提升轮胎在颠簸弯道的稳定性和抓地力，确保安全、顺利地大角度过弯。

为进一步增加轮胎的抓地力并适当增加花纹块变形和柔韧性，胎面1上所有或部分花纹块的表面设置浅沟槽(本实施例是以所有花纹块表面设置浅沟槽为例)，每个花纹块上的浅沟槽的宽度和深度依花纹块大小具体而定，而浅沟槽的形状也可顺应不同花纹块形状设计，可以为小的多边形、横向、纵向或是倾斜状等适当形状，一方面增加边缘效应，加强抓地效果，另一方面可适当降低花纹块刚性，增加变形和柔韧性，更好地缓解冲击力。

如图7所展示的为本实用新型轮胎优选的断面结构T示意图，鉴于DH速降、下坡赛自行车的实际使用情况，优选地：本实用新型轮胎的胎面1设置为三种胶料搭配：中央花纹组A的花纹块外表层采用耐磨性好的第一胶料A1，两胎肩花纹组B的花纹块外表层采用抓地性好的第二胶料B1,而中央花纹组A和两胎肩花纹组B的花纹块内层以及整个胎面1底部均采用抗断裂性佳的第三胶料C，为便于理解，图7中的阴影填充部分代表第一胶料A1，网格线填充部分代表第二胶料B1，实体填充部分代表第三胶料C。其中,第二胶料B1硬度小于第一胶料A1硬度，第一胶料A1硬度小于第三胶料C硬度。配合图8 所示，第一、第二胶料A1、B1在花纹块外表层区分为上表层和周壁表层，第一、第二胶料A1、B1的上表层覆盖厚度h1设置为各对应花纹块高度H的30％～60％，而第一、第二胶料A1、B1的周壁表层覆盖厚度h2设置为0.5mm～2.5mm，为确保三种胶料充分发挥各自的性能优势，第一胶料A1、第二胶料B1和第三胶料C的合理厚度搭配，一方面提供柔软、坚韧的花纹块，提供充足抓地力和良好的稳定性，另一方面使花纹块耐磨损、抗断裂性优越。如此设计，实现高性能轮胎的胎面结构，提升DH速降、下坡赛自行车的综合竞技性能。

综上，本实用新型通过优化自行车轮胎的胎面结构设计：中央花纹组A和两胎肩花纹组B内的花纹块间隔交替呈复数个类“Ω”字形，中央花纹组A包含第一间隔块10、第二间隔块20和第三间隔块30，其中第一间隔块10中梯形中心花纹块11提供良好导向性，周向长度相对较短的方形过渡花纹块12可提供出色的横向抓地力。第二间隔块20和第三间隔块30各保留排泥通道，将第二间隔块20和\/或第三间隔块30的前端设置为圆弧状，使轮胎在腾空落地和刹车瞬间能牢牢抓住地面，中央花纹组A花纹块前端接地面均为20°～45°大倾角设计，吸收和缓解冲击力，提升耐磨损、抗断裂性。两胎肩花纹组B由第一胎肩块40和第二胎肩块50交替而成，二者的内端和外端均至少一个段差，可产生更多边缘效果，提升轮胎在颠簸弯道稳定性和抓地力。搭配胎面1三种胶料设置，优化各部位胶料的厚度和硬度，一方面提供柔软、坚韧的花纹块，提供充足抓地力和良好稳定性，另一方面花纹块耐磨损、抗断裂性优越，提升综合竞技性能。

上述实施例和图式并非限定本实用新型的产品形态和式样，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，皆应视为不脱离本实用新型的专利范畴。

设计图

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