CN102848859B - 一种具有防滑和降噪性能的汽车轮胎 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种具有防滑和降噪性能的汽车轮胎，其包括轮胎胎面主体及在胎面主体上的花纹沟槽，花纹沟槽的侧壁上设置有非光滑结构的矩形沟槽，通过非光滑结构矩形沟槽的存在从而使得轮胎胎面具有降低流体阻力的功效，从而减小雨水从花纹沟槽排出时受到的阻力以及空气流动阻力，在增大轮胎花纹沟槽的排水量、提高轮胎滑水速度的同时降低轮胎噪音，达到有效地解决轮胎防滑与噪声之间的矛盾。

Description

一种具有防滑和降噪性能的汽车轮胎

技术领域

本发明涉及一种轮胎，特别是涉及一种汽车用具有防滑和降噪性能的轮胎。

背景技术

轮胎是汽车的重要部件之一，它直接与路面接触，不仅支承负荷，向地面传递动力、驱动力和转向力，并承担缓冲减振等作用，同时对汽车的乘坐舒适性、操纵性、安全、经济、效率等方面产生重要影响，其作用越来越受到人们的重视。

随着人们生活质量的提高，很多城市对汽车噪声排放标准有了明确的规定，从而使汽车噪声的大小成了衡量汽车质量水平的重要指标之一。汽车工业经过近百年的发展，汽车结构振动产生的噪声已经得到极大的控制。因此车辆行驶时轮胎噪声已成为一个主要噪声源。轮胎噪声主要包括泵气噪声、撞击噪声和振动噪声。正常行驶状况下，轮胎花纹沟槽的压力变形而引起的泵气噪声是主要的噪声来源。为了降低胎面花纹引起的泵气噪声，多采用以下技术：通过改变花纹沟槽的尺寸来减小沟槽的体积，从而降低轮胎噪声；通过改变花纹沟槽的角度来减小花纹沟槽的压力变形，从而降低轮胎噪声；通过优化花纹节距可以分散轮胎花纹噪声的频谱分布与声能量分布来降低人的烦躁度，同时使花纹块发声的频率不同，不同频率的噪声部分相抵，从而降低轮胎噪声。但轮胎的很多性能是相悖的，通过改变花纹沟槽的尺寸与角度来降低轮胎噪声的同时也很大程度上改变了轮胎的其他性能，如抓着性和排水性。同时在2009年欧盟最新颁布的EC661/2009《欧盟汽车一般安全的型式认证要求》和EC1222/2009《有关燃油效率及其他参数的轮胎标签》中规定的，其对轮胎滚动阻力、湿路面抓着性及道路通过噪声都提出了具体的要求，明确提出对于有关轮胎湿路面抓着性能等级及噪声等级的轮胎标签要求。

因此对于如何在降低噪声的同时能够确保轮胎的防滑性能（抓着性），一直成为汽车研发工作者需要克服的技术难题，下面将提供一种同时具有防滑和降噪性能的轮胎胎面花纹以解决现有技术之缺陷。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种具有防滑和降噪性能的汽车轮胎，其能够有效的提高轮胎胎面沟槽的排水量，且同时能够有效的降低轮胎的噪声。

本发明采用如下技术方案：一种具有防滑和降噪性能的汽车轮胎，其包括轮胎胎面主体及在胎面主体上的花纹沟槽，所述花纹沟槽的侧壁上设置有非光滑结构的矩形沟槽。

作为本发明的进一步改进，所述花纹沟槽的侧壁设置有非光滑结构的矩形沟槽。

作为本发明的进一步改进，所述矩形沟槽之间呈连续等间距方式排列。

作为本发明的进一步改进，其特征在于：所述矩形沟槽深度在0.8-1.2mm之间，宽度在0.8-1.2mm之间，间距在1.6-2.4mm。

作为本发明的进一步改进，所述矩形沟槽的排列以垂直于花纹沟槽走向为主，也可以与花纹沟槽的走向方向呈锐角。

本发明具有以下有益效果：在轮胎胎面上保持胎面花纹沟槽形状和排列不变的基础上，胎面沟槽的侧壁设置有非光滑结构的矩形沟槽，通过该非光滑结构矩形沟槽的存在从而有效的降低汽车轮胎的噪声以及增强汽车轮胎的防滑性能。

附图说明

图1为本发明具有防滑和降噪性能的轮胎胎面上的花纹沟槽的立体图。

图2为图1所示平行花纹沟槽底部的截面示意图。

图3为图1所示轮胎胎面上的花纹沟槽的降噪量仿真分析结果图。

图4为无非光滑结构的轮胎胎面上的花纹沟槽和现有技术中的轮胎胎面上的花纹沟槽沿花纹沟槽方向壁面剪切应力对比图。

具体实施方式

请参照图1至图2所示，本发明具有防滑和降噪性能的轮胎胎面花纹包括有胎面主体及在胎面的花纹沟槽1，因为本发明的主要改进点在花纹沟槽1上，下面将对于花纹沟槽1进行具体的展开描述。

请参照图1并结合图2所示，在保持轮胎胎面花纹沟槽1形状和排列不变的情况下，本发明花纹沟槽1的侧壁上设置有非光滑结构的矩形沟槽2，作为实施方式的进一步改进，花纹沟槽1的底部亦设置有非光滑结构的矩形沟槽2，矩形沟槽2之间呈连续等间距方式排列，且所述矩形沟槽2的深度在0.8-1.2mm之间，宽度在0.8-1.2mm之间，间距在1.6-2.4mm，所述矩形沟槽2的排列以垂直于花纹沟槽1的走向为主，也可以与花纹沟槽的走向方向呈锐角。

请参照图3所示，针对改进后的轮胎胎面的降噪效果，通过实验测出的降噪量仿真分析结果如下所述：

仿真分析首先通过在Abaqus系统中建立的具有横向花纹沟槽（花纹沟长50mm，宽8mm，深4mm）的型号为205/50R16的半钢子午线轮胎有限元模型，在额定气压为0.24MPa和额定载荷为4000N以及滚动速度为70km/h条件下进行滚动分析，提取花纹沟槽壁面在接地过程中的位移变化；然后在ANSYS CFX中建立接地区单个花纹沟槽与空气的耦合模型，将接地过程中的位移变化施加在相应的花纹沟槽壁面来模拟轮胎的滚动过程，湍流采用大涡模拟模型进行模拟，利用Lighthill方程（见式1）计算不同花纹沟槽结构型式所产生的噪声。

$\frac{{\∂}^2\mathrm{\ρ}}{{\∂t}^2}-c_0^2\frac{{\∂}^2\mathrm{\ρ}}{{\∂x}_i^2}=\frac{{\∂}^2{T}_{\mathrm{ij}}}{{\∂x}_i{\∂x}_j}---\left(1\right)$

式(1)就是Lighthill方程，它的右端为声源项，它是描述由声源项产生的声传播的控制方程。上式中，称为Lighthill应力张量；ρ是流体的密度，v_i，v_j是流动速度矢量；p是流体的压力；τ_ij是流体中的粘性应力张量；c₀为未受扰动流体的声速；δ_ij是克朗内克符号，当i＝j时，其值为1，当i≠j时，值为0。

请参照图3所示，可以发现，设置有非光滑矩形沟槽2的花纹沟槽1可以有效地降低泵吸噪声。这主要是由于非光滑矩形沟槽2能够有效地改善花纹沟槽1端部的流动，避免该部位大涡的形成，从而降低噪声。

请参照图4所示，矩形沟槽2为非光滑结构，下面就针对光滑花纹沟槽和添加矩形沟槽2的非光滑花纹沟槽沿沟槽方向的壁面剪切应力进行对比分析。

从图4中可以发现，非光滑矩形沟槽2的存在减小了非光滑表面近壁区内壁面剪切应力，边界层厚度较大，从而减小了边界层内由于涡运动而带来的能量损失以及，进而提高花纹沟排水量，提高轮胎滑水速度。可见具有非光滑矩形沟槽2的花纹沟槽可以在一定程度上解决轮胎噪声和滑水之间的矛盾问题。

以上，详细说明了本发明的优选实施例，但本发明要求保护的权利范围并不限于此，利用了本发明的基本概念，所属技术领域的技术人员进行的各种变形以及改善，仍属于本发明请求的权利范围。

Claims (3)

1.一种具有防滑和降噪性能的汽车轮胎，其包括轮胎胎面主体及在胎面主体上的横向花纹沟槽，其特征在于：所述横向花纹沟槽的侧壁上和底部设置有非光滑结构的矩形沟槽，所述矩形沟槽设置于所述横向花纹沟槽两端的开口部位，突出于所述横向花纹沟槽的壁面，深度在0.8-1.2mm之间，宽度在0.8-1.2mm之间，间距在1.6-2.4mm。

2.如权利要求1所述的具有防滑和降噪性能的汽车轮胎，其特征在于：所述矩形沟槽之间呈连续等间距方式排列。

3. 如权利要求1所述的具有防滑和降噪性能的汽车轮胎，其特征在于：所述矩形沟槽的排列垂直于所述横向花纹沟槽走向或与所述横向花纹沟槽的走向方向呈锐角。