CN101001762A - 用于机动车辆的高性能轮胎 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于机动车辆的轮胎,特别是一种高性能轮胎,该轮胎提供了具有总宽度的胎面。胎面包括第一和第二周向槽,这些周向槽使中心区域与第一和第二凸肩区域分离。根据本发明,胎面包括:在第一凸肩区域中的周向切口,该周向切口在离所述第一周向槽一定距离处;以及多个周向重复的横向槽模块。各横向槽模块的第一凸肩部分包括至少一个主横向槽,该主横向槽包括:第一基本线性部分,该第一基本线性部分相对于一径向平面以第一角度倾斜;第二基本线性部分,该第二基本线性部分相对于所述径向平面以第二角度倾斜,且布置在周向切口和第一周向槽之间;以及第一弯曲部分,该第一弯曲部分连接第一和第二基本线性部分。
Description
本发明涉及一种用于机动车辆的轮胎,特别是高性能轮胎。
已知机动车辆轮胎的胎面提供有由沿基本纵向方向延伸的周向槽和沿基本轴向方向延伸的横向槽而界定的块。由所述槽交叉而产生的这些块将形成各种合适的设计形状,并布置成相邻的周向排,各排位于两个连续周向槽之间。
周向槽可以影响与横向(滑移)推力相关的、轮胎的方向和行驶的稳定性能,该横向推力的方向平行于轮胎的旋转轴线。
横向槽也可以影响轮胎的牵引性能,即它能够在机动车辆的加速和制动过程中将与行驶方向平行的切向推力高效传递给路面。
周向槽也可以影响在湿路面上行驶的过程中从与路面接触的区域(着地区域)中的排水。
而且,横向槽和周向槽的存在将影响轮胎的滚转噪音。实际上,引起噪音的一个主要原因是块的边缘连续撞击路面。
引起噪音的还一原因是当块进入和离开与路面接触的区域时在路面上拖动该块。该拖动主要是因为当轮胎压平抵靠路面时和当它恢复至它的膨胀状态时(当它离开与路面接触的区域时)胎面的变形。
当与路面接触和离开与路面接触的区域时胎面的变形也产生界定块的槽的周期性容积变化以及因此周期性地使捕获于槽内的空气压缩和膨胀的作用。空气的压缩和膨胀的这些现象增加了轮胎的滚转噪音。
已知各种措施将用于限制轮胎的滚转噪音。这些措施中的一种包括通过采用周向连续分布的两种或更多不同节距值(称为“节距序列”)以使得胎面的周向延伸尽可能不均匀,从而使得块具有不同的纵向尺寸。目的是使得由于块的撞击和拖动而产生的声能分布在较宽的频谱范围内,从而避免它们集中在特定频率和产生刺耳噪音。
当超过以下极限值时,根据New Dir.2001/43/EC(2001年8月4日)测量的轮胎噪音将被认为不可接受:
轮胎宽度145mm 72 dB(A)
轮胎宽度>145mm和165mm 73 dB(A)
轮胎宽度>165mm和185mm 74 dB(A)
轮胎宽度>185mm和215mm 75 dB(A)
轮胎宽度>215mm 76 dB(A)
轮胎的噪音是很难解决的问题,因为降低噪音的一些措施将对方向、牵引和排水性能产生不利影响。
EP1189770B1公开了一种用于机动车辆的高性能轮胎,它提供有胎面,该胎面的总宽度为L,并包括两个较深的周向槽,该周向槽将中心区域与两个侧部凸肩区域分开,所述凸肩区域提供有凸肩块,所述侧部凸肩区域的宽度总和等于或小于总宽度L的60%,各凸肩区域的宽度不小于所述总宽度L的20%,各所述周向槽在远离中心区域的侧部与连续的胎面花纹相邻,界定所述凸肩块的横向槽从该连续的胎面花纹分支,所述连续的胎面花纹终止于连续壁,该连续壁形成所述周向槽的侧壁,其特征在于:至少一个周向槽的所述连续侧壁具有这样的型面,即在径向平面中,它比所述周向槽的相对侧壁的型面相对于所述周向槽的中心轴线更倾斜,且中心排的块由横向槽分离,该横向槽的底壁有可变深度的成形型面。
EP0812709描述了一种轮胎,该轮胎的胎面包括两个区域,至少一个区域提供有多个倾斜的主槽,各主槽包括陡峭倾斜的部分和稍微倾斜的部分。两个区域的侧部冠带具有:陡峭倾斜的辅助槽,该辅助槽与两个相邻的倾斜主槽连通;以及稍微倾斜的辅助槽,该辅助槽位于两个相邻的倾斜主槽之间。在第一实施例中,倾斜主槽从靠近轮胎子午线平面的周向槽伸出,而在第二实施例中,它们有封闭的底部。在第三实施例中,两个相邻倾斜主槽的陡峭倾斜部分通过细的横向槽而连接。
EP0867310描述了一种轮胎,该轮胎包括通过多个周向槽和多个倾斜方向的槽而形成于胎面部分中的块。至少一些倾斜方向的槽从靠近轮胎的子午线平面的周向槽伸出,并朝着与地面接触的胎面区域的一端延伸。各块有倾斜部分,该倾斜部分形成由周向槽和倾斜方向槽确定的、10°-60°的锐角。块的倾斜部分的表面在沿纵向方向离它的锥形端10-30mm的距离处进行切角,以便朝着较大宽度部分逐渐变化。
目前,高性能汽车越来越通过电子系统来控制。该系统处理不同驾驶条件,并改变汽车的动力性能,以便提高例如它的稳定、制动和加速性能。在这种情况下,相对于过去的轮胎,需要高性能轮胎来在不同道路上工作,并需要重新设计,以便适应由于电子系统而引起的、汽车性能的相关变化。
应当指出,高性能汽车在正常驾驶条件下行驶时具有负的前轮外倾,但是当进行较高的侧向加速和/或快速负荷传递时具有零或正的前轮外倾。因为电子系统对汽车性能进行敏感和有效地干预,因此胎面图形的设计必须考虑到所述情况。
在下面的说明中,术语“HP”(高性能)或“UHP”(超高性能)轮胎表示适用于高操作速度(例如高于200km/h)和/或极端驾驶条件的轮胎。特别是,术语高性能或超高性能轮胎将表示属于级别“H”和“V”(最大速度超过210km/h)至级别“W”和“Y”(最大速度超过240km/h)的轮胎。
申请人认识到需要提高高性能轮胎的操作特性,特别是(但不排他)不对称轮胎,同时保证良好的滑水、抓地和噪音性能。
特别是,申请人认识到需要增大高性能轮胎的至少一个凸肩区域(特别是外部的凸肩区域)的侧向刚度,以便承受例如在高速转弯机动过程中或在极端驾驶条件下升高的相关侧向推力,例如当在附着力有限的情况下行驶时。
尽管通过光面轮胎能够获得最大的侧向刚度(其中,最大量的橡胶与轮胎着地区域中的滚转表面接触),但是显然,对于需要在路面上使用(而不是在跑道环路上使用)的轮胎,这样的技术方案不能接受,因为光面轮胎根本没有滑水性能。
相反,尽管能够通过在外部凸肩区域中提供至少一个纵向槽而提高滑水性能,但是这通常将导致侧向刚度降低,因为更少量的橡胶将与滚转表面接触。不过,该降低至少部分通过铰链效果来补偿,该铰链效果根据靠近所述至少一个纵向槽的区域而使得轮胎着地面积增加。
因此,申请人认识到需要提供一种在操作、(特别是)侧向刚度和滑水方面具有高性能,且对抓地和噪音特征没有负面影响的轮胎。
申请人发现这样的性能组合能够通过提供一种轮胎胎面图形而有利地实现,该轮胎胎面图形具有至少两个周向槽,这些周向槽确定了两个不同的凸肩区域,一个所述凸肩区域提供有凸肩周向切口,该凸肩周向切口位于离相邻周向槽特定距离处,该轮胎胎面图形还有多个主横向槽,这些主横向槽位于在所述周向切口和邻近所述凸肩区域的周向槽之间的胎面区域中。根据本发明,所述凸肩区域是外部凸肩区域(即相对于汽车在外侧,如后面的说明书所述),因为如上所述,在高速机动过程中,外部车轮(因此外部凸肩区域)需要支承汽车负荷的主要部分。
根据本发明,所述主横向槽明显朝着所述周向槽倾斜(相对于轮胎的径向平面),以便使得轮胎具有良好的操作性能和良好的滑水性能。
实际上,对于操作性能,倾斜的主横向槽使得凸肩区域沿侧向方向具有合适的柔性,因此,轮胎着地区域能有利的增大。同时,由于上述铰链效果的正影响,所述倾斜主横向槽并不对凸肩区域的侧向刚度产生不利影响。
而且,主横向槽的倾斜补偿了帘线层转向力,该帘线层转向力在各轮胎中通过轮胎最外侧带层的金属线的倾斜而产生,所述帘线层转向力的方向沿线的倾斜方向指向。本发明胎面图形的主横向槽能够平衡所述帘线层转向力,因此能够有利地提高轮胎的平衡。
对于滑水性能,倾斜的主横向槽有助于从轮胎着地区域中排水,从而支持由周向槽执行的排水效果。特别是,当周向槽从轮胎着地区域的中心后侧(相对于滚转方向)排出水时,主横向槽从轮胎着地区域的横向侧(外侧)排出水。该效果明显有助于增强轮胎的滑水性能,特别是当进行高速机动时的滑水性能。
而且,本申请人发现本发明的胎面图形的凸肩周向切口具有良好的铰链效果,它有助于增加轮胎凸肩区域的柔性,因此如上所述有利地提高操作性能。
而且,本发明的胎面图形能够获得良好的汽车内和汽车外噪音性能,且在高速下在湿路面和干路面上有优良的性能。
根据本发明,提供了一种用于机动车辆的轮胎,特别是一种高性能轮胎,所述轮胎提供了具有总宽度L的胎面。胎面包括第一和第二周向槽,这些周向槽使中心区域与第一和第二凸肩区域分离。根据本发明,胎面包括:在第一凸肩区域中的周向切口,该周向切口在离所述第一周向槽一定距离处;以及多个周向重复的横向槽模块。各横向槽模块的第一凸肩部分包括至少一个主横向槽,该主横向槽包括:第一基本线性部分,该第一基本线性部分相对于一径向平面以第一角度倾斜;第二基本线性部分,该第二基本线性部分相对于所述径向平面以第二角度倾斜,且布置在周向切口和第一周向槽之间;以及第一弯曲部分,该第一弯曲部分连接第一和第二基本线性部分。
优选是,主横向槽还包括第二弯曲部分,该第二弯曲部分使第二基本线性部分与第一周向槽连接。
优选是,第二弯曲部分的深度小于所述第二基本线性部分的深度。
优选是,第一凸肩区域的宽度为总宽度的25%和35%之间。
优选是,在周向切口和第一周向槽之间的距离为第一凸肩区域的宽度的25%和35%之间。
根据本发明实施例,第二基本线性部分终止于离所述第一周向槽一定距离处,该距离为在周向切口和第一周向槽之间的距离的大约5%至大约40%。
根据本发明实施例,第二基本线性部分终止于离第一周向槽一定距离处,该距离为第一周向槽的宽度的大约30%和40%之间。
优选是,第一角度为从3°至10°。更优选是,该角度为从7°至9°。
优选是,第二角度为从105°至130°。更优选是,该角度为从110°至120°。
根据本发明,主横向槽还包括尾部,该尾部与第一基本线性部分连接。
优选是,周向切口包括具有第一深度的切口部分和具有第二深度的切口部分,该第一深度小于第二深度。
通常,主横向槽在具有第一深度的切口部分处与周向切口交叉。
根据本发明,对于各横向槽模块,轮胎还包括第二横向槽。所述第二横向槽包括尾部和基本线性部分,该基本线性部分与第一凸肩部分的主横向槽的第一基本线性部分平行。
优选是,第二横向槽的宽度小于主横向槽的宽度。
优选是,对于各横向槽模块,本发明的轮胎包括主横向槽和第二横向槽,该第二横向槽至少局部平行于所述主横向槽。
优选是,主横向槽和第二横向槽相对于一径向平面以第三角度倾斜,该第三角度为从3°至10°。
根据优选实施例,第三角度与所述第一角度相同。
优选是,对于各横向槽模块,中心区域包括主横向槽和第二横向槽。
优选是,第二横向槽平行于主横向槽。
优选是,主横向槽和第二横向槽相对于一径向平面以第四角度倾斜,该第四角度为从10°至30°。
根据本发明的一个实施例,对于各横向槽模块,第二凸肩区域包括主横向槽,该主横向槽为所述第一凸肩区域的主横向槽相对于轮胎子午线平面的镜像图像。这时,第二凸肩区域的主横向槽优选是相对于第一凸肩区域的主横向槽周向交错一定距离。
通常,横向槽模块的数目在28和40之间。
优选是,横向槽模块在周向上连续。
下面将参考附图中所示的实施例(通过非限定实例)介绍本发明的其它特征和优点,附图中:
图1是本发明第一实施例的轮胎的透视图;
图2是图1中所示的轮胎的胎面的局部平面图;
图3是图1的轮胎沿图2中的线3-3的局部剖视图;
图4是图1的轮胎沿图2中的线4-4的局部剖视图;
图5是横向槽模块的放大图,该横向槽模块形成图1所示的轮胎的胎面;
图6是本发明第二实施例的轮胎胎面的局部平面图;
图7是图6的轮胎沿图6中的线7-7的局部剖视图;
图8是图6的轮胎沿图6中的线8-8的局部剖视图;
图9是本发明第三实施例的轮胎胎面的局部平面图;
图9a是横向槽模块的放大图,该横向槽模块形成图9所示的轮胎胎面;
图10a、10b、11a、11b表示了关于测试汽车的外部和内部的噪音水平的曲线图;
图12表示了作为汽车速度的函数的标准化声音压力水平曲线图;以及
图13表示了在大约80km/h时的噪音谱。
在各图中,相同参考标号将用于表示相同部件或功能上等效的部件。
图2是根据本发明第一实施例的、图1中所示轮胎的胎面3的局部平面图。轮胎1为不对称类型;换句话说,它的图形在子午线平面2的各侧不同(即不对称)。
轮胎的结构为普通类型,并包括:胎体;胎冠,该胎冠位于所述胎体的冠上;一对轴向交叠的侧壁,该对侧壁终止于胎缘,该胎缘由胎缘钢丝和相应的胎缘填料来增强,用于将所述轮胎固定在相应的安装轮缘上。轮胎通常还包括置于胎体和胎冠之间的带结构。更优选是,轮胎为具有明显扁平部分的类型,例如在0.65至0.30的范围内,其中,它们表示了在轮胎的横截面高度和所述截面的最大弦长之间的比例的百分数值。在本领域中,该比例通常称为H/C。
胎体通过与所述胎缘钢丝相连的一个或更多胎体帘线层来增强,而带结构通常包括两个带层,该带层通常包括金属线,这些金属线在各层中相互平行,并与相邻层的金属线交叉,优选是相对于子午线平面对称倾斜,并彼此径向交叠。优选是,带结构还包括第三带层,该第三带层在径向最外侧位置提供有橡胶化线,优选是帘线,且周向定向,即布置成与所述子午线平面基本为零度角。
轮胎1有弹性体材料的胎面3,该胎面3提供有三个周向槽4、5、6。槽4和6将胎面中心区域7与分别位于子午线平面2左侧和右侧的两个凸肩区域8和9分开。凸肩区域8也将称为“外部凸肩区域”。类似的,凸肩区域9也将称为“内部凸肩区域”。术语“内部”和“外部”将参照安装该轮胎的汽车:“内部”表示“相对于汽车在内侧”,而“外部”表示“相对于汽车在外侧”。轮胎1的胎面中心区域7包括中心周向槽5。
优选是,凸肩周向槽6的宽度小于周向槽4和5。除非另外说明,槽、切口、凹槽或类似元件的宽度将在它的顶部测量,对应于胎面表面。凸肩周向槽6的宽度优选是在10.0mm和14.0mm之间。侧部周向槽6的最大深度优选是在5.5mm和8.5mm之间。周向槽4的宽度优选是在13.0mm和22.0mm之间。周向槽4的最大深度优选是在5.5mm和9.0mm之间。优选是,周向槽4的底部有中心周向升高部分4a,该中心周向升高部分4a起到加强周向槽4的功能。因此,在周向升高部分4a处,周向槽4的深度为大约4.5-8.0mm。根据优选实施例,周向槽4和5有基本相同的形状和尺寸。在该优选实施例中,槽5也提供有升高部分5a,与槽4的升高部分4a类似。
图2的胎面3由多个p(通常从28至40)横向槽模块10而形成。所述数目p表示在本发明的胎面图形中存在的节距数目。图2的胎面的单个模块10将在图5中表示,并包括胎面中心部分7′、第一凸肩部分8′和第二凸肩部分9′。
在本说明书中,用于表示给定胎面图形元件的倾斜角的各角度将计算为确定于轮胎的径向平面和所述给定胎面图形元件所属的平面之间的角度,所述角度通过使给定胎面图形元件的平面朝着轮胎的径向平面逆时针方向旋转而获得。下面将介绍内部凸肩区域9。它包括多个主横向槽12和多个第二横向槽13。主横向槽12包括相对于径向平面成大约3°-10°(优选是7°-9°,更优选是大约8°)的角度β倾斜的线性部分12a和相对于径向平面基本成大约45°的尾部12b。线性部分12a的顶端通过深度减小的线性部分12c而与槽6连通。因此,主横向槽12的深度范围为从大约2.0-4.0mm(在12c处)至大约4.0-8.0mm(在线性部分12a的第一部分处)至零(在尾部12b的端部)。主横向槽12的线性部分12a和12c的宽度为大约4.0-8.0mm。类似的,第二横向槽13包括线性部分13a和尾部13b,该线性部分13a优选是倾斜与上述相同的角度β。第二横向槽13的深度范围为从大约4.0-8.0mm(在线性部分13a的第一部分中)至零(在尾部13b的端部)。主横向槽13的线性部分13a的宽度为大约2.5-8.0mm。第二横向槽13还包括凹槽13c,该凹槽13c的宽度与线性部分13a相同(大约2.5-8.0mm)且深度为大约2.0-8.0mm。凹槽13c可以与线性部分13a的顶端分离,如图2和图3中所示。
在凸肩区域9中,多个凸肩块形成于两个主横向槽之间。在区域9中凸肩块的数目为从28至40。
下面将详细介绍轮胎1的胎面中心区域7。如上所述,它包括中心周向槽5,该中心周向槽5将中心区域7分成两部分。
在中心区域7的第一部分(靠近周向槽6的部分)中提供有主横向槽22和第二横向槽23。主横向槽22从周向槽5延伸至周向槽6,并以角度γ倾斜,该角度γ优选是大于β。优选是,相对于径向平面,γ=10°-30°(更优选是γ=大约15°-20°,最优选是γ=16°-18°)。主横向槽22的宽度优选是与主横向槽12相同。主横向槽22在它的中部(22a)处的深度为大约3.0-8.0mm;主横向槽22在它的端部(22b、22c)处的深度为大约4.0-8.0mm。第二横向槽23优选是以与主横向槽22相同的角度γ倾斜。优选是,第二横向槽23具有与第二横向槽13相同的宽度,且它的深度为大约2.0-8.0mm。在第一实施例中(图2和3的实施例),第二横向槽23包括两个分开的第二横向槽部分23a、23b。槽部分23a与中心周向槽5连通,而槽部分23b与周向槽6连通。在第二可选实施例(未示出)中,两个分开的第二横向槽部分23a、23b优选是通过刀槽花纹连接在一起。
多个第一中心块布置在两个主横向槽22之间。第一中心块的数目在28和40之间。优选是,中心块的数目与在凸肩区域9中的块的数目相同。
在中心区域7的第二部分(在周向槽4和5之间的部分)中提供有主横向槽32和第二横向槽33。优选是,主横向槽和第二横向槽32和33分别以与横向槽22和23相同的角度γ倾斜。优选是,主横向槽32有与横向槽22相同的宽度,且它的深度为大约2.0-8.0mm。根据优选实施例(图2中所示),主横向槽32包括通过横向吸管32c而连接的两个分开部分32a、32b。吸管32c横过轮胎的子午线平面,且深度为大约2.0-6.0mm。优选是,吸管32c的宽度为大约1.0-2.0mm。优选是,第二横向槽33在中心周向槽5附近延伸。优选是,第二横向槽33的深度为大约2.0-8.0mm。优选是,第二横向槽33的宽度为大约2.5-8.0mm。优选是,周向槽5提供有周向升高部分5a,该周向升高部分5a用于加强周向槽5。根据本发明的优选实施例,周向槽5的周向升高部分5a具有与主横向槽22和32相对应的凹入部分5b。
多个第二中心块布置在两个主横向槽32之间。第二中心块的数目在28和40之间。优选是,第二中心块的数目与第一中心块以及凸肩部分9中的块相同。
下面将详细介绍外部凸肩区域8。外部凸肩区域8包括:周向切口15、多个主横向槽42和多个第二横向槽43。
在本说明书中,“周向切口”的意思是周向延伸的凹槽,且它的宽度不超过轮胎中的任意周向槽的宽度的35%。优选是,周向切口宽度小于任意周向槽的宽度的30%(更优选是小于大约25%)。优选是,周向切口的宽度为任意周向槽的宽度的10%至30%。
第二横向槽43包括基本线性部分43a和外部的尾部43b,该尾部43b基本与径向平面成45°。优选是,基本线性部分43a以角度α倾斜。优选是α大约3°-10°,更优选是在大约7°和9°之间。根据优选实施例,α有与β相同的值:换句话说,第二横向槽13和43相对于径向平面同样倾斜。实际上,基本线性部分43a终止于稍微弯曲的端部部分。第二横向槽43的深度为大约4.0-8.0mm(在线性部分43a的第一部分中)至零(在尾部43b的端部)。第二横向槽43的基本线性部分43a的宽度为大约2.5-8.0mm。
外部凸肩8的主横向槽42包括(在图2和5中从左至右):尾部42a、第一基本线性部分42b、弯曲部分42c和第二基本线性部分42d。尾部42a与尾部12b类似,但优选是指向相反方向。优选是,尾部42a比第一线性部分42b更倾斜。第一基本线性部分42b优选是以与上述相同的角度α倾斜。根据优选实施例,第一基本线性部分42b与部分12a一样倾斜。第一基本线性部分42b的宽度在4.0mm和8.0mm之间,且它的最大深度(在周向切口15附近)为大约4.0mm至8.5mm。弯曲部分42c连接第一和第二基本线性部分42b和42d。优选是,弯曲部分42c具有与线性部分42b相同的宽度和深度。弯曲部分42c的曲率半径在15.0和30.0mm之间。优选是,弯曲部分42c横过周向切口15。第二线性部分42d相对于轮胎的径向平面以角度δ倾斜。优选是,角度δ为大约105°-130°,更优选是在110°和120°之间,最优选是大约115°。优选是,包含在第一和第二基本线性部分之间的角度大于90°。优选是,第二线性部分42d具有与第一线性部分42b相同的宽度和深度(宽度为4.0-8.0mm;深度为4.5-8.5mm)。优选是,第一线性部分42b和第二线性部分42d根据周向切口15而收敛。
在本发明的优选实施例中(图2和4),第二基本线性部分42d的顶端通过稍微弯曲的部分42e而与周向槽4连接,该稍微弯曲部分42e相对于线性部分42d有减小的宽度。弯曲部分42e的深度为大约1.0-4.0mm,优选是大约2.0mm。优选是,弯曲部分42e的宽度为从4.0mm至8.0mm。如图2和图4中所示,凹入部分4b布置在升高部分4a中,用于在中心区域使弯曲部分42e与基本线性部分32a连接。
也可选择,根据本发明的还一实施例(如图6、7和8所示),主横向槽42并没有提供弯曲部分42e,且第二基本线性部分42d在离槽4大约4.0-10.0mm处平滑终止。优选是,第二基本线性部分42d在距离(L5)处终止,该距离L5为L2的大约5%至大约40%,更优选是L2的大约15%至大约30%。优选是,第二基本线性部分42d终止于距离为槽4宽度的大约30%至大约40%的位置处。
优选是,在两个周向连续(相邻)主槽42之间的距离基本恒定。优选是,在两个周向连续(相邻)主槽42之间的距离为轮胎直径的大约25%和35%。所述方面确实有利于本发明轮胎的作用和纵向刚度性能。
周向切口15布置在本发明的轮胎中,以便有利于凸肩区域的铰链效果。优选是,周向切口15的宽度为大约1.0-3.0mm。周向切口15的深度从大约1.0至4.0mm的减小深度变化至大约4.0-7.5mm的完全深度。具有减小深度的周向切口15部分(15a)是与主横向槽42相对应的部分;具有完全深度的周向切口部分(15b)是靠近第二横向槽43的部分。优选是,第二横向槽43并不与切口部分15b交叉。
在外部凸肩中的块的数目(当各块确定于两个主横向槽42之间)为28至40。因此,根据本发明的优选实施例,胎面图形的节距在两个凸肩区域中和在中心区域中相同。外部凸肩区域8的轴向最外侧部分(即在周向切口15外侧的部分-在图2的左侧部分)的图形与内部凸肩区域9类似,它们有第二横向槽43、13,该第二横向槽43、13分别布置在主横向槽42、12之间,并优选是基本平行于主横向槽42、12。
横向槽(在内部凸肩区域9中的12、13以及在外部凸肩区域中的42、43-它们都属于相同的横向槽模块10)的这种结构的优点是减小了本发明的轮胎胎面图形的噪音,因为属于一个凸肩的槽相对属于相对凸肩的槽周向交错,因此它们在不同时间进入轮胎着地区域,从而使胎面噪音分散在较宽的频率范围,并有利地提高了轮胎的噪音性能。
外部凸肩区域8的其它(轴向内侧)部分(在周向切口15和周向槽4之间的部分)提供有非常倾斜的主横向槽42。当考虑胎面图形2的主横向槽时,应当知道,当与其余中心部分7的横向槽22和内部凸肩部分9的横向槽12组合时,它们形成基本连续的波纹图形,该波纹图形开始于一个轮胎凸肩,并到达相对的凸肩。
在平面图(如图2中所示)中,确定于周向切口15、相邻周向槽4和两个周向连续主横向槽42之间的块具有基本偏菱形形状,而确定于周向切口15、外部轮胎凸肩和两个周向相邻主横向槽42之间的块具有基本矩形形状。
本发明的轮胎图形的宽度表示为L(L通常≥大约200mm)。外部凸肩8的宽度L1为L的大约25%至35%。特别是,在周向切口15和周向槽4之间的区域的宽度L2为L1的20%至35%。内部凸肩9的宽度L3小于L1,优选是为L的大约20%和30%之间。最后,中心区域7的宽度在L的大约25和40%之间。
本发明的轮胎的外部凸肩基本为刚性,但是周向切口15在平行于子午线平面和经过所述周向切口的平面中使得轮胎凸肩具有确实和可控制的柔性。周向切口15并不能认为是周向槽,且并不会有利于滑水性能。滑水性能通过存在主横向槽42和与周向槽4、5、6的组合而大大增强。如上所述,周向切口15提供了“铰链效果”,该铰链效果导致更大的接触面积,这样,更大的橡胶面积与滚转表面接触,因此将有利地增加抓地和操作性能。
图9是本发明第三实施例的轮胎的胎面的局部平面图。与图2至8类似的参考标号用于图9中,以便表示功能等效的部件。应当知道,图9的胎面图形基本对称,且它能够分类为“定向”图形,它的滚转方向由箭头F表示。
具体地说,图9的胎面包括两个周向槽4和6。周向槽4和6将胎面中心区域7与两个凸肩区域8和9分开。凸肩区域8将不再重复详细说明,因为它基本与图2至6的外部凸肩区域8相对应。
如图9a清楚所示,图9中所示实施例的横向槽模块10′包括:第一凸肩部分8″,它基本对应于模块10的第一凸肩部分8′;以及第二凸肩部分9″,它包括主横向槽42′和第二横向槽43′。
优选是,第二凸肩部分9″的主横向槽42′和第二横向槽43′为第一凸肩部分8″的主横向槽42和第二横向槽43的、相对于轮胎子午线平面2的镜像元件(即第二凸肩部分9″的主横向槽42′和第二横向槽43′是第一凸肩部分8″的主横向槽42和第二横向槽43相对于轮胎子午线平面2的镜像图像)。
更优选是,模块10′的第二凸肩部分9″的主横向槽42′相对于第一凸肩部分8″的主横向槽42周向交错距离X。
优选是,所述距离X为周向测量的节距长度Y的大约5%至大约25%。节距长度Y在图9a中表示。
优选是,周向槽4和6基本对应于图2至6的槽4和6,且不再详细介绍。
中心区域7包括主横向槽32、32′和第二横向槽33、33′。主横向槽32、32′分别从周向槽4、6伸出,并优选是以与上述相同的角度γ倾斜。在图9的实施例中,主横向槽32、32′的宽度和深度与图2-8中所示实施例的主横向槽32相同。应当知道,主横向槽32、32′分别为主横向槽42、42′的基本较短凸出部分。优选是,第二横向槽33、33′以与主横向槽32、32′相同的角度γ倾斜。优选是,第二横向槽33、33′分别具有与主横向槽32、32′相同的宽度和深度。第二横向槽33、33′分别与周向槽4、6连通,并分别布置在主横向槽32、32′之间。
可以指出,图2或6的胎面图形(该胎面图形只有三个纵向(周向)槽)提供的轮胎的侧向刚度高于有四个纵向槽的类似轮胎,而滑水性能甚至高于具有四个纵向槽的类似轮胎,且保证具有非常好的抓地、制动、噪音和磨损性能。
具有第一实施例的胎面图形(图1-5)的轮胎与本申请人制造的、称为“PZero Rosso”的轮胎进行了对比测试。选择所述对比轮胎是因为它们是具有优良特征的高性能轮胎,并已经用于快速和非常高性能的跑车中。本发明的后轮轮胎的规格为265/35 R18;本发明的前轮轮胎的规格为225/40 R18。充气压力为前轮2.5巴和后轮3.0巴。对比轮胎具有与本发明轮胎相同的结构、规格和充气压力。
型号为“Porsche 996”的汽车首先装备有本发明的四个轮胎,然后装备有四个对比轮胎。
滑水测试沿直路部分和环绕弯道进行,同时在干路面和湿路面上进行制动测试,且在汽车内部和外部进行噪音测试,并进行舒适性测试。
沿直路部分的滑水测试沿预定长度(100m)的光滑沥青直线部分来进行,且有预定的恒定高度(7mm)水层,在每次测试汽车经过后自动恢复该水层高度。汽车在理想抓地和加速条件下以恒定速度(大约100km/h)进入,直到发生完全失去抓地的状态。
环绕弯道的滑水测试沿具有光滑和干沥青的道路部分环绕恒定半径(100m)的弯道来进行,该弯道有预定长度,且包括在最后部分的、由预定厚度(6mm)的一层水淹没的预定长度(20m)区域。对于不同速度值,测试在恒定速度下进行。
制动测试在干路面和湿路面上进行,在湿路面中模拟每小时60mm的降水。干制动测试包括使测试汽车的速度从100km/h降低至5km/h;湿制动测试包括使测试汽车的速度从80km/h降低至5km/h。测试沿直路部分进行,并测量制动距离。
表1中表示了滑水和制动测试的结果,其中,给出的值表示为相对于对比轮胎值(该对比轮胎值固定为100)的百分数。因此,高于100的值表示优于对比轮胎。
具有对比轮胎的汽车 | 具有本发明轮胎的汽车 | |
沿直线部分的滑水(“直线滑水”) | 100 | 102.4 |
环绕弯道的滑水(“横向滑水”) | 100 | 113.0 |
干制动测试 | 100 | 104.0 |
湿制动测试 | 100 | 101.0 |
由表1可知,装备有本发明轮胎的汽车在所有条件下都有非常好的性能。特别是,在横向滑水中获得优良性能。
舒适性是评估由测试驾驶员比较轮胎吸收路面起伏的能力而获得的总体感觉。
舒适性测试的结果如表II中所示,其中,给出的值表示为相对于对比轮胎值(该对比轮胎值固定为100)的百分数。如图所示,测试驾驶员在驾驶具有对比轮胎和具有本发明轮胎的汽车时获得相同的感觉。
表II
具有对比轮胎的汽车 | 具有本发明轮胎的汽车 | |
舒适性 | 100 | 100 |
噪音测试在室内和室外进行。
室内测试通过使用首先装备有本发明轮胎的上述汽车和随后装备有对比轮胎的上述汽车而在外部隔音腔室(半消音腔室)中进行,使得轮胎保持与以不同速度旋转的旋转鼓接触。麦克风布置在汽车内和汽车外,以便分别测量内部噪音和外部噪音。
室外测试沿装备有麦克风的直线部分来进行。汽车以预定进入速度进入该部分,然后发动机关闭,并在空档时测量汽车外部的噪音。
图10a、10b、11a和11b表示了速度(km/h)从20至150km/h时在测试汽车外部(图10a、10b)和内部的噪音水平(dB(A))的曲线图。曲线A1和A2涉及对比轮胎PZero Rosso265/35ZR18;曲线A3和A4涉及对比轮胎PZero Rosso225/40ZR18;曲线B1和B2涉及具有本发明第一实施例的胎面的轮胎,而曲线B3和B4涉及具有本发明第二实施例的胎面的轮胎。PZero Rosso265/35ZR18和第一实施例胎面图形的轮胎安装在所述汽车的左后部;PZero Rosso225/40ZR18和第二实施例胎面图形的轮胎安装在所述汽车的左前部。
参考图10a,应当知道,本发明的轮胎在速度低于大约95km/h时外部噪音水平低于对比轮胎,而在速度高于95km/h时与对比轮胎基本相等。参考图10b,应当知道,本发明的轮胎在速度高于大约85km/h时外部噪音水平低于对比轮胎,而在速度低于85km/h时与对比轮胎基本相等。参考图11a,应当知道,本发明的轮胎的内部噪音水平大致低于或等于对比轮胎。最后参考图11b,应当知道,本发明的轮胎在速度高于大约85km/h时内部噪音水平低于对比轮胎,而在速度低于85km/h时高于对比轮胎。
图12表示了作为汽车速度的函数的标准化声压水平(SPL)曲线图,而图13表示在80km/h时的噪音谱。曲线A、A1涉及对比轮胎,而曲线B、B1涉及本发明的轮胎。在这两种情况下,规格为265/35ZR18的轮胎安装在8Jx18轮缘上。
曲线图显示了根据标准ISO 10844对上述汽车进行的所谓“惯性运行噪音”测试(ISO 362-1981,修改版1,1985年出版)的结果。在这些测试中,参考速度为80km/h。
图12显示了本发明的轮胎证明比对比轮胎更小。特别是,由图13可知,在频率高于大约500Hz时噪音减小。还有,在115-145Hz和183-230Hz的频率范围中也检测到噪音有较大减小。
而且,本发明第一实施例的轮胎的侧向和纵向刚度通过计算机模拟来计算。胎面作为厚度等于胎冠厚度的橡胶板而进行有限元建模。当轮胎的胎体结构已知时,对于多个负荷根据试验获得接触区域。在有限元建模的板中,考虑形状与接触区域相对应的区域。应当知道,与地面接触的区域受约束,因此它们将固定。所有其它节点(这些节点并不与地面接触)沿第一方向X运动(导致沿该第一方向移动SX)。因此,能够计算使节点沿第一和第二方向所需的力(分别是FX和FY)。最后,沿第一方向X的刚度(纵向刚度)由KX=FX/SX给出,而沿第二方向Y的刚度(侧向刚度)由KY=FY/SY给出。
刚度计算机模拟结果如表III中所示,其中,给出的值表示为相对于对比轮胎值(该对比轮胎值固定为100)的百分数。因此,高于100的值表示优于对比轮胎。
表III
对比轮胎 | 本发明的轮胎 | |
纵向刚度(KX) | 100 | 112.6 |
侧向刚度(KY) | 100 | 112.3 |
因此,本发明的轮胎表示为具有较高刚度。
最后,沿预定部分进行干路面条件下的操作测试。对于操作测试,使用法拉利575型汽车。对于该测试,本发明的后轮轮胎的规格为305/35 R19。充气压力为前轮2.5巴,后轮3.0巴。对比轮胎PZeroRosso具有与本发明轮胎相同的结构、规格和充气压力。
为了评估轮胎性能,测试驾驶员在恒定速度、加速和减速时模拟一些特征机动(例如改变车道、进入弯道、离开弯道)。然后,测试驾驶员根据在所述机动过程中的轮胎性能来判断轮胎性能和给出分数。
操作通常根据测试驾驶员进行的机动类型而分成两种情况(软操作和硬操作)。软操作涉及在正常驾驶条件下使用轮胎,即在正常速度和良好横向抓地的情况下。相反,硬操作测试是轮胎在有限附着力下的性能,即在极端驾驶条件下。在后一种情况中,测试驾驶员执行普通驾驶员可能在无法预见和危险情况下将被迫进行的机动:在高速时急剧转向、突然改变车道以避免障碍物、突然制动等。
进行两种不同类型的测试:在正常速度下(软操作)的性能以及在有限附着力下(硬操作)的性能。
对于软操作测试,测试驾驶员评估:在中心的空虚性(emptiness),也就是汽车小角度转弯时响应的延迟和程度;转向进入弯道时的响应敏捷性;在弯道中转向行驶时的响应渐进性;在弯道中的定心性,也就是轮胎能够将汽车保持在恒定半径的弯道上,而不需要连续的转向矫正;重新对齐性,也就是轮胎能够在离开弯道时在抑制和阻尼的横摆情况下使汽车返回至直线轨迹。
对于硬操作测试,测试驾驶员评估:当猛烈转弯时作用在方向盘上的力;插入的敏捷性,也就是轮胎在有限速度下进入弯道时性能的变化;平衡性,也就是汽车的过度转向或转向不足的程度;屈服性,也就是轮胎能够在没有过大变形的情况下吸收由于突然改变车道而引起的较强快速传递的负荷,因此不会损害汽车的稳定性和可控制性;在弯道中的释放,也就是轮胎能够减弱由于在限定速度的弯道中突然释放加速器而引起的不稳定效果;可控制性,也就是轮胎能够在失去附着力之后保持和/或使汽车返回轨道中。
表IV总结了测试驾驶员对于轮胎的可控制性而给出的分数。所述测试的结果通过评估分数来表示,该评估分数表示测试驾驶员通过分数系统而表达的观点。在下表中复制的值表示在几个测试部分(例如5-6个测试)中获得和由多个测试驾驶员给出的平均值。
表IV
操作 | 由测试驾驶员进行的测试 | 具有本发明轮胎的汽车 | 具有对比轮胎的汽车 |
转向性能(软操作) | 在中心的空虚性 | 7 | 6.5 |
敏捷性 | 7 | 6 | |
渐进性 | 7 | 6 | |
弯道中的定心性 | 7.5 | 6 | |
重新对齐性 | 7 | 6 | |
在极限条件下的性能(硬操作) | 插入性能 | 7 | 6 |
平衡性 | 7 | 6 | |
弯道中的释放 | 7 | 6 | |
转向不足 | 7 | 6.5 | |
过度转向 | 7.5 | 6.5 | |
可控制性 | 7.5 | 6.5 |
Claims (27)
1.一种用于机动车辆的轮胎,包括胎面(3),该胎面具有总宽度(L),并包括第一和第二周向槽(4、6),这些周向槽使中心区域(7)与第一和第二凸肩区域(8、9)分离,其中,该胎面包括:
在所述第一凸肩区域(8)中的周向切口(15),该周向切口在离所述第一周向槽(4)一定距离处;以及
多个周向重复的横向槽模块(10;10′),其中,各横向槽模块(10;10′)的第一凸肩部分(8′;8″)包括至少一个主横向槽(42),该主横向槽包括:
第一基本线性部分(42b),该第一基本线性部分相对于一径向平面以第一角度(α)倾斜;
第二基本线性部分(42d),该第二基本线性部分相对于所述径向平面以第二角度(δ)倾斜,且布置在所述周向切口(15)和所述第一周向槽(4)之间;以及
第一弯曲部分(42c),该第一弯曲部分连接所述第一和第二基本线性部分。
2.根据权利要求1所述的轮胎,其中:所述主横向槽(42)还包括第二弯曲部分(42e),该第二弯曲部分使所述第二基本线性部分(42d)与所述第一周向槽(4)连接。
3.根据权利要求2所述的轮胎,其中:所述第二弯曲部分(42e)的深度小于所述第二基本线性部分(42d)的深度。
4.根据前述任意一个权利要求所述的轮胎,其中:所述第一凸肩区域(8)的宽度(L1)为所述总宽度(L)的25%和35%之间。
5.根据前述任意一个权利要求所述的轮胎,其中:在所述周向切口(15)和所述第一周向槽(4)之间的所述距离(L2)为所述第一凸肩区域(8)的宽度(L1)的25%和35%之间。
6.根据前述任意一个权利要求所述的轮胎,其中:所述第二基本线性部分(42d)终止于离所述第一周向槽(4)一定距离(L5)处,该距离为在所述周向切口(15)和所述第一周向槽(4)之间的距离(L2)的大约5%至大约40%。
7.根据权利要求1和4-6中任意一个所述的轮胎,其中:所述第二基本线性部分(42d)终止于离所述第一周向槽(4)一定距离(L5)处,该距离为所述第一周向槽(4)的宽度的大约30%和40%之间。
8.根据前述任意一个权利要求所述的轮胎,其中:所述第一角度(α)为从3°至10°。
9.根据前述任意一个权利要求所述的轮胎,其中:所述第一角度(α)为从7°至9°。
10.根据前述任意一个权利要求所述的轮胎,其中:所述第二角度(δ)为从105°至130°。
11.根据前述任意一个权利要求所述的轮胎,其中:所述第二角度(δ)为从110°至120°。
12.根据前述任意一个权利要求所述的轮胎,其中:所述主横向槽(42)还包括尾部(42a),该尾部与所述第一基本线性部分(42b)连接。
13.根据前述任意一个权利要求所述的轮胎,其中:所述周向切口(15)包括具有第一深度的切口部分(15a)和具有第二深度的切口部分(15b),所述第一深度小于所述第二深度。
14.根据权利要求13所述的轮胎,其中:所述主横向槽(42)在一具有所述第一深度的切口部分(15a)处与所述周向切口(15)交叉。
15.根据前述任意一个权利要求所述的轮胎,其中:对于各横向槽模块(10;10′),轮胎还包括第二横向槽(43)。
16.根据权利要求15所述的轮胎,其中:所述第二横向槽(43)包括尾部(43b)和基本线性部分(43a),该基本线性部分与所述第一凸肩部分(8′;8″)的所述主横向槽(42)的所述第一基本线性部分(42b)平行。
17.根据权利要求15或16所述的轮胎,其中:所述第二横向槽(43)的宽度小于所述主横向槽(42)的宽度。
18.根据前述任意一个权利要求所述的轮胎,其中:对于各横向槽模块(10),所述第二凸肩区域(9)包括主横向槽(12)和第二横向槽(13),该第二横向槽至少局部平行于所述主横向槽(12)。
19.根据权利要求18所述的轮胎,其中:所述主横向槽(12)和所述第二横向槽(13)相对于所述径向平面以第三角度(β)倾斜,所述第三角度(β)为从3°至10°。
20.根据权利要求19所述的轮胎,其中:所述第三角度(β)与所述第一角度(α)相同。
21.根据前述任意一个权利要求所述的轮胎,其中:对于各横向槽模块(10;10′),所述中心区域(7)包括主横向槽(22、32;22′、32′)和第二横向槽(23、33;23′、33′)。
22.根据权利要求21所述的轮胎,其中:所述第二横向槽(23、33;23′、33′)平行于所述主横向槽(22、32;22′、32′)。
23.根据权利要求21所述的轮胎,其中:所述主横向槽(22、32;22′、32′)和第二横向槽(23、33;23′、33′)相对于一径向平面以第四角度(γ)倾斜,所述第四角度(γ)为从10°至30°。
24.根据权利要求1-17中任意一个所述的轮胎,其中:对于各横向槽模块(10′),所述第二凸肩区域(9)包括主横向槽(42′),该主横向槽为所述第一凸肩区域(8)的主横向槽(42)相对于轮胎子午线平面(2)的镜像图像。
25.根据权利要求24所述的轮胎,其中:第二凸肩区域(9)的主横向槽(42′)相对于所述第一凸肩区域(8)的主横向槽(42)周向交错一定距离(X)。
26.根据前述任意一个权利要求所述的轮胎,其中:横向槽模块(10、10′)的数目(p)在28和40之间。
27.根据前述任意一个权利要求所述的轮胎,其中:横向槽模块(10、10′)在周向上连续。
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