CN103264619B - 一种宽基子午线胎面弧轮胎 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种宽基子午线胎面弧轮胎，涉及子午线轮胎胎面圆弧的新结构形式。本发明胎面宽L的胎面依次分为第一段胎面、第二段胎面、第三段胎面和第四段胎面共四个圆弧段，以胎面中点对称布置，相邻圆弧之间相切；所述第一段胎面、第二段胎面、第三段胎面和第四段胎面的弧长分别为L₁、L₂、L₃、L₄，其中L₁=L₄，L₂？=L₃；L₁、L₄长度分别为轮胎胎面宽度L的10%-15%，将传统的胎面由三段弧改变为四段弧，将胎面弧的最高点改变为两个，并且对称分布在轮胎纵向中心面的两侧。这种结构有效控制了轮胎胎冠的变形，改善了轮胎接地压力分布，提高了宽基子午线轮胎的接地性能。

Description

一种宽基子午线胎面弧轮胎

技术领域

本发明涉及一种宽基子午线胎面弧轮胎，确切的说，通过子午线轮胎胎面圆弧的新结构形式控制胎冠的变形，从而改善汽车轮胎的接地性能，属于汽车部件领域。

背景技术

汽车与地面的作用是通过轮胎来实现的。轮胎的性能对车辆的乘坐舒适性、操纵性和安全性有着重要影响，并决定着汽车与地面之间载荷传递的特性。接地印痕是轮胎被施加载荷后与地面接触而形成的印痕，它能反映出轮胎接地压力的分布情况。接地压力分布对汽车操纵稳定性有着重要的影响，而且它决定了轮胎胎面的磨损，对轮胎的使用寿命有着重要的影响。对于宽基子午线轮胎，由于其胎面较宽，胎面的刚度分布难以控制，导致这种轮胎的接地印痕呈沙漏型和花瓶型，接地压力分布不均匀，对轮胎的接地性能造成严重的影响。为了改善这一状况，国内外学者进行了大量卓有成效的研究。主要是通过优化胎面圆弧以及探索新型的带束层结构来改善轮胎的接地压力分布。例如：某轮胎公司针对445/50 R22.5宽基子午线轮胎，提出一种新型的五层带束层结构，其中一层主要承载层采用单丝缠绕的方法成型装配，这种结构有效的控制了轮胎胎冠的变形。然而，这些方法往往带来其他负面的影响：轮胎胎肩变厚影响散热、轮胎质量的增加、成型装配工艺复杂成本增加等。

针对宽基子午线轮胎，可以将轮胎断面简化为一简支梁，胎侧是梁两端的支撑点。图1所示为一简支梁在两种不同加载方式下的挠度曲线，根据简支梁的受力变形特性，在相同合力作用下，第二种加载方式下的简支梁受力变形小于第一种加载方式，即第二种加载方式可以较好的控制梁的变形。本发明依据这一特点，将传统宽基子午线轮胎胎面弧由三段改变为四段，将胎面弧的最高点改变为两个，并且对称分布在轮胎纵向中心面的两侧。这种结构改善了轮胎的变形，优化了轮胎接地压力分布，提高了宽基子午线轮胎的接地性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种宽基子午线胎面弧轮胎结构，该结构能够有效改善宽基子午线轮胎的接地压力分布，并且实现起来简单易行，成本低。

本发明的技术方案是，胎面最高点为两个，对称的分布在胎面中心的两侧胎面宽L以及胎肩高度H与原有胎面结构参数保持一致，胎面宽L的胎面依次分为第一段胎面、第二段胎面、第三段胎面和第四段胎面共四个圆弧段，以胎面中心对称布置，即第一段胎面和第四段胎面相同，第二段胎面和第三段胎面相同，相邻圆弧之间相切。两个胎面最高点分别为第一段胎面与第二段胎面之间的相切点、第三段胎面与第四段胎面之间的相切点。第一段胎面、第二段胎面、第三段胎面和第四段胎面的弧长分别为L₁、L₂、L₃、L₄，其中L₁ =L₄，L₂ =L₃。且L₁、L₄长度为轮胎胎面宽度L的10%-15%，约为胎肩处至3#带束层端部的距离；第一段胎面和第四段胎面的圆弧曲率半径R₁为800mm-+∞，第二段胎面和第三段胎面的圆弧曲率半径R₂为900mm-1200mm。R₁、R₂的具体数值根据具体的轮胎型号确定。

本发明的有益效果是，有效的改善轮胎胎冠的刚度分布，从而使轮胎的接地压力分布更加均匀。轮胎在接地的过程中其胎冠的变形得到有效的控制，增大了接地面积，使轮胎在运动过程中拥有更大的抓地附着力，接地面上的压力分布更加均匀使轮胎在运动过程中磨损更加均匀，寿命提高。较均匀的接地压力分布也避免了轮胎接地区域局部气压过大造成的较大的泵吸噪声。

附图说明

现结合附图对本发明一种宽基子午线胎面弧轮胎做进一步说明。

图1为简支梁在两种不同的加载方式下的挠度曲线。

图2为三段弧的宽基子午线轮胎断面。

图3为本发明四段弧宽基子午线胎面弧轮胎断面。

图4为三段弧宽基子午线轮胎接地压力试验结果。

图5为另一型号三段弧宽基子午线轮胎接地压力试验结果。

图6为原三段弧宽基子午线轮胎接地过程的受力方式对比。

图7为本发明的四段弧宽基子午线轮胎接地过程的受力方式对比。

图8为三段弧的宽基子午线轮胎的接地压力分布。

图9为四段弧胎面的宽基子午线轮胎的接地压力分布。

具体实施方式

传统宽基子午线轮胎断面如图2所示，胎面弧由l₁、l₂和l₃三段圆弧组成。对于普通子午线轮胎，这种方法简单易行，且轮胎的综合性能好，然而对于宽基子午线轮胎，由于胎面较宽，轮胎接地过程中胎冠的变形难以控制，三段圆弧宽基子午线轮胎在接地中经常表现出花瓶型与沙漏型的接地印痕，如图4、5所示。这种形状是接地压力分布不均匀的宏观表现，这样的轮胎在使用过程中往往因为局部过度磨损而导致轮胎提前报废，极大地降低了轮胎的使用寿命。同样，由于接地压力分布不均匀也会影响轮胎的抓地性能。

因此，如何控制轮胎胎冠在接地过程中的变形对于改善轮胎接地性能至关重要。图1为简支梁的加载挠度曲线，采用传统的胎面弧设计，轮胎在接地过程中轮胎受力方式为图1所示的第一种方式，胎面中心最高点最先与路面接触；本发明提出的新型胎面弧在轮胎的接地过程中轮胎受力方式为图1所示的第二种方式，轮胎中心面左右的两个最高点同时与路面接触，该方法依据简支梁受力点不同变形挠度曲线不同的原理，改善了轮胎接地过程中胎冠的受力变形，改善了轮胎接地压力分布。

本发明提出的胎面四段圆弧成型法参数主要有：弧长L₁、弧长L₂、弧长L₃、弧长L₄、曲率半径R₁、曲率半径R₂、胎肩高H、胎面宽L（如图3所示）。胎面宽L以及胎肩高度H与原有胎面结构参数保持一致。L₁、L₂、L₃、L₄、R₁、R₂的具体数值根据具体的轮胎型号确定。其中L₁ =L₄，L₂ =L₃，且L₁、L₄长度分别为轮胎胎面宽度L的10%-15%（约为胎肩处至3#带束层端部的距离）。R₁的范围为800mm-+∞，R₂的范围为900mm-1200mm。圆弧与圆弧之间相切。

由图4、5的试验结果可知，传统三段圆弧的宽基子午线轮胎胎冠变形较难控制，接地印痕出现花瓶型和沙漏型等不好的接地形状。

由图1、图6、图7可知，本发明的四段圆弧结构对宽基子午线轮胎接地过程中胎冠的变形进行了有效的控制，使胎冠部位的受力更均匀。

由图9可知，本发明的四段圆弧结构的轮胎接地印痕呈腰鼓型，这是一种比较理想的接地印痕形状。相对于原结构其接地压力分布变的均匀，最大接地压力减小一半以上。

由下表可知，新型的胎面弧结构的子午线轮胎，最大接地压力明显降低，接地压力偏度值变的更小，说明本发明有效的控制了胎冠的变形，改善了宽基子午线轮胎的接地性能。

本发明以型号445/50 R22.5宽基子午线轮胎为例，通过有限元模拟得到子午线轮胎的接地印痕与接地压力偏度值。其中接地印痕是轮胎接地压力分布的宏观表现，较理想的接地印痕形状应为矩形或腰鼓形。接地压力偏度值通过数值反映了接地压力分布的均匀性，接地压力偏度值越小表明接地压力分布越均匀。本发明与原三段弧宽基胎接地印痕对比如图6所示。最大接地压力对比，接地压力偏度值对比如下表所示。

Claims (1)

1.一种宽基子午线胎面弧轮胎，其特征在于，胎面最高点为两个，对称的分布在胎面中心的两侧，胎面宽L的胎面依次分为第一段胎面、第二段胎面、第三段胎面和第四段胎面共四个圆弧段，以胎面中心对称布置，相邻圆弧之间相切，所述两个胎面最高点分别为第一段胎面与第二段胎面之间、第三段胎面与第四段胎面之间的相切点；所述第一段胎面、第二段胎面、第三段胎面和第四段胎面的弧长分别为L₁、L₂、L₃、L₄，其中L₁ =L₄，L₂ =L₃； L₁、L₄长度分别为轮胎胎面宽度L的10%-15%；所述第一段胎面和第四段胎面的圆弧曲率半径R₁为800mm-+∞，第二段胎面和第三段胎面的圆弧曲率半径R₂为900mm-1200mm。