CN104870218A - 轮胎换热特征结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种充气轮胎，所述充气轮胎包括：工作旋转的轴线；胎面，所述胎面限定沿着所述轴线并且围绕所述轴线延伸的圆柱形外表面；第一侧壁，所述第一侧壁限定第一侧壁外表面；第一胎肩区，所述第一胎肩区限定第一胎肩外表面；第一胎肩区上的换热特征结构，所述换热特征结构适于改变外表面上方的空气流；第二侧壁，所述第二侧壁限定第二侧壁外表面；第二胎肩区，所述第二胎肩区限定第二胎肩外表面；以及所述第二胎肩区上的换热特征结构，所述换热特征结构适于改变外表面上方的空气流。所述第一胎肩区和所述第二胎肩区上的所述换热特征结构可适于在顺时针工作旋转期间移动空气；或者所述第一胎肩区和所述第二胎肩区上的所述换热特征结构可适于在逆时针工作旋转期间移动空气。

Description

轮胎换热特征结构

技术领域

本发明主题总体上涉及轮胎。更具体地讲，本发明主题涉及包括一个或多个换热特征结构的轮胎。

背景技术

在轮胎工作时，其沿着表面滚动。随着轮胎沿着表面滚动，轮胎材料经历重复的应变循环。重复的应变循环通过滞后作用产生热量。即，轮胎的工作往往会产生热量。通常，以这种方式操作轮胎，使得轮胎在使用期间升温，直到其达到基本上稳定的状态，此时轮胎的温度使得所生成的热量等于热量输出减去热量输入。

热量生成速率，即，每单位时间生成的热量，是多个变量的函数，所述变量包括但总体上不限于速度、负荷和轮胎材料特性。每单位时间生成的热量通常是速度的正函数；即，在所有其他变量都相等的情况下，速度越高，每单位时间生成的热量越多。

来自轮胎的热量输出通过传导、对流和辐射的热传递机制而发生。来自轮胎的热量输出速率通常是轮胎温度的正函数；在所有其他变量都相等的情况下，轮胎温度越高，每单位时间的热量输出越大。

在轮胎工作期间生成的热量往往会增加轮胎的温度，直到轮胎的温度足够高以使得所产生的热量输出速率等于热量生成速率加上热量输入速率的总和。

温度是影响高速轮胎寿命的最重要变量之一。仍需要开发轮胎换热特征结构来影响在给定温度下从轮胎到其环境的热量输出速率。

发明内容

本发明提供一种充气轮胎，所述充气轮胎包括：工作旋转的轴线；胎面，所述胎面限定沿着所述轴线并且围绕所述轴线延伸的圆柱形外表面；第一侧壁，所述第一侧壁限定第一侧壁外表面；第一胎肩区，所述第一胎肩区限定第一胎肩外表面；第一胎肩区上的换热特征结构，所述换热特征结构适于改变外表面上方的空气流；第二侧壁，所述第二侧壁限定第二侧壁外表面；第二胎肩区，所述第二胎肩区限定第二胎肩外表面；以及第二胎肩区上的换热特征结构，所述换热特征结构适于改变外表面上方的空气流。第一胎肩区和第二胎肩区上的换热特征结构可适于在顺时针工作旋转期间移动空气；或者第一胎肩区和第二胎肩区上的换热特征结构可适于在逆时针工作旋转期间移动空气。

附图说明

图1是轮胎的侧视图。

图2是示出包括换热特征结构的轮胎的一个实施例的胎肩和胎面的一部分的示意图。

图3是轮胎的一个实施例的部分剖面图。

图4是示出包括换热特征结构的轮胎的一个实施例的胎肩和胎面的一部分的示意图。

图5是示出包括换热特征结构的轮胎的一个实施例的胎肩和胎面的一部分的示意图。

图6是示出包括换热特征结构的轮胎的一个实施例的胎肩和胎面的一部分的示意图。

图7是示出轮胎胎面的一部分和温度图例的温度记录图像。

图8是示出轮胎胎面的一部分和温度图例的温度记录图像。

图9是示出轮胎胎面的一部分和温度图例的温度记录图像。

图10是示出轮胎胎面的一部分和温度图例的温度记录图像。

图11是示出轮胎胎面的一部分和温度图例的温度记录图像。

图12是示出轮胎胎面的一部分和温度图例的温度记录图像。

图13是示出轮胎胎面的一部分和温度图例的温度记录图像。

图14是示出轮胎胎面的一部分和温度图例的温度记录图像。

图15是示出轮胎胎面的一部分和温度图例的温度记录图像。

图16是示出轮胎胎面的一部分和温度图例的温度记录图像。

图17是示出轮胎胎面的一部分和温度图例的温度记录图像。

图18是示出轮胎胎面的一部分和温度图例的温度记录图像。

图19是示出轮胎胎面的一部分和温度图例的温度记录图像。

图20是示出轮胎胎面的一部分和温度图例的温度记录图像。

图21是示出轮胎胎面的一部分和温度图例的温度记录图像。

图22是示出轮胎胎面的一部分和温度图例的温度记录图像。

图23是示出轮胎胎面的一部分和温度图例的温度记录图像。

图24是示出轮胎胎面的一部分和温度图例的温度记录图像。

图25是示出轮胎胎面的一部分和温度图例的温度记录图像。

图26是示出轮胎胎面的一部分和温度图例的温度记录图像。

具体实施方式

将参见附图，即图1至图26，其中图示内容仅用于示出包括换热特征结构的轮胎和冷却包括换热特征结构的充气轮胎的方法的某些实施例。

图1示出轮胎100的一个实施例。在不限制的情况下，轮胎100可包括充气轮胎。轮胎100包括垂直于图1的视图平面的轴向方向。轴向方向限定工作旋转的轴线120。轮胎100的工作旋转是围绕轴线120的旋转，即在轮胎的工作使用期间发生的沿着道路表面(未示出)滚动或在道路表面上滑移。当本文中使用术语“道路表面”时，除非另有说明，否则道路表面可为轮胎在其上工作的任何表面，包括但不限于道路、轨道或测试表面。轮胎围绕轴线120的工作旋转可在任何方向上；即，工作旋转可为轮胎围绕轴线120的顺时针旋转或轮胎围绕轴线120的逆时针旋转。轮胎100还限定垂直于轴线120的平面130。轮胎100包括大致圆形的周边，其将在本文中称为圆周140。圆周140包括胎面150。胎面150在轴线120的方向上并且围绕轴线120延伸，使得胎面150限定大致圆柱形的表面，该大致圆柱形的表面可被称为胎面外表面。轮胎100还包括第一面160和第二面(未示出)。第一面160包括限定第一侧壁外表面的第一侧壁170。第二面(未示出)包括限定第二侧壁外表面的第二侧壁(未示出)。胎面150和侧壁170限定在两者之间的胎肩区180。在胎面150与第二侧壁(未示出)之间存在对应的胎肩区，但未示出。胎肩区180是位于相邻侧壁170与胎面150之间并且由两者间的区域限定的过渡区。胎肩区180限定胎肩外表面。

现在参见图1至图6所示的实施例，胎面150、1150、1250、1350、1450、1550围绕圆周140、1240延伸并且还在轴向方向上延伸。胎面150、1150、1250、1350、1450、1550的宽度(即，胎面宽度)由胎面在轴向方向上的延伸程度限定。胎面长度是胎面的圆周距离。由胎面150限定的轮胎100的圆周外表面将被称为胎面外表面。在某些实施例中，胎面包括胎面图案1110、1210、1310、1410、1510，所述胎面图案包括一个或多个胎面特征结构和位于两者间的一个或多个间隙。在不限制的情况下，胎面图案1110、1210、1310、1410、1510可包括胎面部件，诸如棱纹1112、1312、1512、凹槽1114、1314、1514、狭槽1116、1316、1416、1516、胎块1118、1318、1418、1518或胎纹沟(未示出)。棱纹1112、1312、1512是在胎面150、1150、1250、1350、1450、1550中基本上周向延伸的细长胎面特征结构。凹槽1114、1314、1514是细长间隙。狭槽1116、1316、1416、1516是细长间隙。胎块1118、1318、1418、1518是通过一个或多个凹槽1114、1314、1514和/或一个或多个狭槽1116、1316、1416、1516而与其他胎面特征结构间隔开的胎面特征结构。胎纹沟(未示出)是非常薄的狭槽。在一些实施例中，轮胎可能具有非常复杂的花纹，其中棱纹或凹槽不会被明确地限定为不同的实体。

侧壁170、1170、1270、1370、1470、1570周向且径向地延伸。侧壁170、1170、1270、1370、1470、1570限定外表面。由各个侧壁170、1170、1270、1370、1470、1570限定的轮胎100的外表面将被称为侧壁外表面。在某些实施例中，侧壁将包括侧壁图案1130、1330、1430、1530，所述侧壁图案包括一个或多个侧壁特征结构和位于两者之间的一个或多个间隙。在不限制的情况下，侧壁图案1130、1330、1430、1530可包括侧壁部件，诸如狭槽1132、1332、1432、1532或胎块1134、1334、1434、1534。狭槽1132、1332、1432、1532为细长间隙。胎块1134、1334、1434、1534为通过一个或多个狭槽1132、1332、1432、1532而与其他侧壁特征结构间隔开的侧壁特征结构。

胎肩区180、1180、1280、1380、1480、1580是由相邻胎面150、1150、1250、1350、1450、1550和侧壁170、1170、1270、1370、1470、1570限定的区。如可在图5所示的实施例中看到，侧壁1470的侧壁特征结构可逐渐过渡成胎面特征结构1450。这些特征结构的过渡可在胎肩区1480中发生。在某些实施例中，诸如但不限于在图2、图4至图6所示的实施例中，侧壁170、1170、1270、1370、1470、1570的特征结构可一体地连接至或过渡成胎面150、1150、1250、1350、1450、1550的类似特征结构。如可在图5所示的实施例中看到，胎肩1480的胎肩特征结构可逐渐过渡成胎面特征结构1450。这些特征结构的过渡可在胎肩区1480与胎面特征结构1450之间发生。在某些实施例中，诸如但不限于在图2、图4至图6所示的实施例中，胎肩180、1180、1280、1380、1480、1580的特征结构可一体地连接至或过渡成胎面150、1150、1250、1350、1450、1550的类似特征结构。如下文将更全面地描述，逐渐过渡成其他特征结构1450的一些上述特征结构1470、1480可为换热特征结构。

在某些实施例中，侧壁的某些特征结构或胎肩的某些特征结构或胎面的某些特征结构可在轮胎100的工作期间用作换热特征结构。换热特征结构110、1118、1132、1134、1318、1332、1334、1418、1432、1434、1518、1532、1534可经由对流促进换热。如上所述，轮胎工作包括在轮胎沿着道路表面旋转和滚动(具有或没有一些滑移)时旋转轮胎。在轮胎工作期间，随着轮胎或轮胎的至少一部分移动穿过周围空气，周围环境中的空气在轮胎的一个或多个部分上方流动。换热特征结构110、1118、1132、1134、1318、1332、1334、1418、1432、1434、1518、1532、1534可适于通过对流促进轮胎与周围环境空气之间的换热。适于通过对流促进轮胎与周围环境空气之间的换热的换热特征结构可用于通过将空气从轮胎的第一区域(例如并且不限于胎肩180、1180、1280、1380、1480、1580)汲取、推进、引导或以其他方式移动到轮胎的第二区域(例如并且不限于胎面150、1150、1250、1350、1450、1550)来改变在轮胎的一个或多个外表面上方的空气流。

换热特征结构110、1118、1132、1134、1318、1332、1334、1418、1432、1434、1518、1532、1534可包括内部特征结构或外部特征结构。内部特征结构可为轮胎100的表面中的凹槽、间隙、狭槽或其他腔体，诸如但不限于凹槽1114、1314或狭槽1116、1316。外部特征结构可为翼片、叶片、螺柱、胎块或来自轮胎100、400表面的另一个突出，诸如但不限于胎块1118、1318。应当理解，适于通过对流促进换热的换热特征结构的功能性质由其移动空气的能力提供。该移动空气的能力部分地由限定换热特征结构的表面提供。在某些实施例中，限定换热特征结构的表面可由相邻换热特征结构限定。以举例的方式并且在不限制的情况下，换热特征结构1116部分地由换热特征结构1118的边界表面限定。同样以举例的方式并且在不限制的情况下，换热特征结构1334部分地由换热特征结构1332的边界表面限定。

换热特征结构可为细长的、非细长的、基本上线性的或弯曲的。在诸如图2、图4至图6所示的那些实施例的实施例中，换热特征结构1134、1118、1334、1318、1434、1418、1518可为仅稍微细长的或不规则形状的。如图6所示，换热特征结构1518可为弯曲的。

在某些实施例中，换热特征结构可操作以改变轮胎上方的空气流，使得将空气流从轮胎的第一区域移动到轮胎的第二区域。在图2和图4至图6所示的实施例中，轮胎包括适于将空气从胎肩区朝向胎面移动的换热特征结构1132、1134、1332、1334、1432、1434、1532、1534。图2和图4至图5所示的实施例均包括一组由狭槽1132、1332、1432间隔开的胎块1134、1334、1434。这些胎块1134、1334、1434和狭槽1132、1332、1432的布置方式形成用于将空气从胎肩区1180、1380、1480朝向胎面1150、1350、1450推动或以其他方式移动并从而当在一个方向上旋转时形成空气流1190、1390且当在相反方向上旋转时形成空气流1191、1391的几何形状。即，这些胎块1134、1334、1434和狭槽1132、1332、1432的布置方式用作一种叶轮来引起空气从胎肩区1180、1380、1480朝向胎面1150、1350、1450流动。在某些实施例中，形成空气流1190、1390、1191、1391沿着其流动的通道的狭槽1132、1332、1432是胎面中的狭槽1116、1316的一体组成部分，或与其对齐，或与其流体连接。在不限制的情况下，在图2和图4至图6所示的实施例中，轮胎包括适于将空气从胎肩区移动到胎面区中的换热特征结构1132、1134、1332、1334、1432、1434、1532、1534。如图4所描绘的实施例中所示，在一些实施例中，空气流1390可从胎肩区1380流动到胎面中的一个或多个狭槽1316中。

在一些实施例中，换热特征结构可在轮胎的某些区域上方形成或增强空气流，在没有换热特征结构的情况下，这些区域将具有很少或没有空气流。在某些实施例中，轮胎100的胎面1150、1350、1450将在没有换热特征结构1132、1134、1332、1334、1432、1434、1532、1534的情况下在工作期间在其上方具有很少或没有空气流。在此类实施例中，在没有换热特征结构1132、1134、1332、1334、1432、1434、1532、1534的情况下，轮胎100的胎面1150、1350、1450的稳态工作温度基本上高于在具有换热特征结构1132、1134、1332、1334、1432、1434、1532、1534的情况下其将具有的稳态工作温度。

如上所述，图2和图4至图5所示的实施例均包括胎块1134、1334、1434和狭槽1132、1332、1432的布置方式，该布置方式形成可用于将空气从胎肩区1180、1380、1480朝向胎面区1150、1250、1350、1450、1550推动或以其他方式移动并从而形成空气流1190、1390、1191、1391的几何形状。图2和图4至图5所示的换热特征结构1118、1132、1134、1318、1332、1334、1418、1432、1434关于穿过轮胎100的轴线120的任何给定平面基本上对称。由于这种对称性，换热特征结构1118、1132、1134、1318、1332、1334、1418、1432、1434在轮胎顺时针旋转时与在轮胎逆时针旋转时同样好地起作用。即，在图2和图4至图5所示的实施例中，换热特征结构适于起作用以形成空气流1190、1390、1191、1391，该空气流不依赖于轮胎在一个特定方向上围绕轴线120旋转。当轮胎经历顺时针工作旋转时，换热特征结构起作用以形成将空气从轮胎的第一区移动到轮胎的第二区的空气流1190、1390，并且当轮胎经历逆时针工作旋转时，换热特征结构起作用以形成将空气从轮胎的第一区移动到轮胎的第二区的空气流1191、1391。换热特征结构1118、1132、1134、1318、1332、1334、1418、1432、1434可与被设计为在两个方向上旋转的具有点对称胎面图案的轮胎一起使用。在某些实施例中，轮胎的胎面图案和/或换热特征结构可为基本上点对称的。当本文中使用术语“点对称”时，除非另有说明，否则其是指局部对称性，其中物体在点反射下基本上不变。图19至图22和图23至图26示出点对称胎面图案的非限制性实例。

图6所示的实施例包括胎块1518、1534和狭槽1532、1516的布置方式，该布置方式形成用于将空气从胎肩区1580朝向胎面区1550移动并从而形成空气流1590的几何形状。图6所示的换热特征结构1534和1532关于穿过轮胎100的轴线120的任何给定平面不对称。由于这种不对称性，换热特征结构具有定向偏置，使得当轮胎在第一方向上旋转时其很好地起作用，并且当轮胎在与第一方向相反的方向上旋转时其不能很好地或根本不起作用。下文将使用术语“顺时针”和“逆时针”来指示轮胎旋转方向。术语“顺时针”和“逆时针”是非限制性的，并且仅仅用于参考和论述目的；为了这种论述的目的并且在不限制的情况下，顺时针被定义为从观察位置指向第一侧壁，如图1以及示出了轮胎侧视图的一部分或全部的其他图中所示；逆时针是相反方向。即，图6所示的实施例示出具有顺时针定向偏置的换热特征结构1518、1532、1534，使得其适于在顺时针工作旋转期间将空气从胎肩区1580朝向胎面1550的一个或多个狭槽1516引导或移动，从而形成空气流1590。相反，由于顺时针定向偏置，换热特征结构1518、1532、1534不适于在逆时针工作旋转期间通过将空气从胎肩区1580引导到胎面1550的一个或多个狭槽1516中来改变空气流。扩展开来说，图6所示的实施例的镜像(未示出)将具有逆时针定向偏置，使得其将适于在逆时针工作旋转期间通过将空气从胎肩区1580引导到胎面1550的一个或多个狭槽1516中来改变空气流，但将不适于在顺时针工作旋转期间通过将空气从胎肩区1580引导到胎面1550的一个或多个狭槽1516中来改变空气流。定向偏置换热特征结构的一种使用是与被设计为在仅一个方向上旋转的具有定向胎面图案的轮胎一起。

实例1：在80mph和28.5psi下对第一规格代码01-100的P215/70R15轮胎执行测试。第一轮胎的胎面图案包括当在第一方向上旋转时能够将空气移动到胎面中的第一组狭槽和当在与第一方向相反的第二方向上旋转时能够将空气移动到胎面中的第二组狭槽。第一组狭槽由作为胎面图案的邻近于第一胎肩区的一部分的沿着轮胎的周边的狭槽形成。第二组狭槽由作为胎面图案的邻近于第二胎肩区(即，在轮胎的与第一胎肩区相对的侧面上的胎肩区)的一部分的沿着轮胎的周边的狭槽形成。第一组狭槽和第二组狭槽的每一组中的狭槽各自具有如图7至图10的温度记录图像所示的偏置，使得轮胎在空气流中的旋转导致一侧的空气流被引导到狭槽中，引导到同一侧上的胎肩区中，并且引导到同一侧上的轮胎胎面中。通过使用在平行于轮胎的第一方向上的相对空气流在1000lb负荷下以80mph在测试鼓上顺时针旋转测试15分钟来对规格代码01-100的第一轮胎进行第一测试运行。图7示出在第一测试运行结束时第一轮胎的轮胎胎面的温度记录图像。所有温度记录图像均在轮胎仍被装载并旋转时记录。对于第一测试运行，空气流的第一方向垂直于轮胎的旋转轴线并且在图像的朝上方向上。通过使用在与第一方向相反的第二方向(在图8中朝下但仍垂直于轮胎的旋转轴线)上的空气流在1000lb负荷下以80mph逆时针旋转测试15分钟来对第一规格代码01-100的轮胎进行第二测试运行。图8示出在第二测试运行结束时轮胎的轮胎胎面的温度记录图像。通过使用在第一方向上的空气流在1000lb负荷下以80mph逆时针旋转15分钟并且接着使用在第一方向上的空气流在20lb的最小负荷下顺时针旋转测试5分钟来对第一规格代码01-100的轮胎进行第三测试运行。换句话讲，当在高负荷下逆时针旋转时运行轮胎，从而将其加热，并且在低负荷下但具有空气流的情况下顺时针运行轮胎以将其冷却。图9示出在第三测试运行结束时轮胎的轮胎胎面的温度记录图像。图9的热侧在右侧。这证明了图7和图8中所观测到的侧与侧温度差是由胎面图案内的空气流而非轮胎或测试的一些其他不对称性(诸如帘布层转向效应、锥削度或机器几何形状)引起的。通过使用在与第一方向相反的第二方向上的空气流在1000lb负荷下以80mph逆时针旋转测试15分钟并且接着使用在第二方向上的空气流逆时针旋转测试5分钟来对第一规格代码01-100的轮胎进行第四测试运行。换句话讲，当在高负荷下逆时针旋转时运行轮胎，从而将其加热，并且在低负荷下但具有空气流的情况下逆时针运行轮胎以将其冷却。图10示出在第四测试运行结束时第一轮胎的轮胎胎面的温度记录图像。如在图9中，图10的热侧在图像的左侧。这证明了图7和图8中所观测到的侧与侧温度差是由胎面图案内的空气流而非轮胎或测试的一些其他不对称性(诸如帘布层转向效应、锥削度或机器几何形状)引起的。

实例2：对手工切割为具有下文所述的轮胎胎面图案的第二规格代码02-200的第一P245/50R18轮胎并且对手工切割为具有第一02-200轮胎胎面图案的镜像的第二规格代码02-200的第二02-200轮胎执行测试。在测试鼓上在80mph和36psi下测试第一02-200轮胎和第二02-200轮胎两者。第一02-200轮胎胎面图案被手工切割为使得第一轮胎胎肩棱纹包括用于限定第一组偏置换热特征结构的第一组手工切口并且第二轮胎胎肩棱纹包括用于限定第二组偏置换热特征结构的第二组手工切口。沿着靠近邻近于第一胎肩区的胎面图案的轮胎的周边切割第一组换热特征结构。沿着靠近邻近于第二胎肩区(即，在轮胎的与第一胎肩区相对的侧面上的胎肩区)的胎面图案的轮胎的周边切割第二组换热特征结构。第一组换热特征结构具有顺时针偏置。第二组换热特征结构具有与第一组换热特征结构相反的偏置，使得不管轮胎在哪个方向上旋转，两组换热特征结构中仅一组引导空气。通过使用在平行于轮胎的第一方向上的相对空气流在1000lb负荷下以80mph逆时针旋转测试20分钟来对第一02-200轮胎进行第一测试运行。应该指出的是，出于换热目的，在轮胎上方流动的空气和移动穿过空气的轮胎两者均形成相对空气流。图11示出在第一测试运行结束时轮胎胎面的温度记录图像。对于第一测试运行，第一方向空气流垂直于轮胎的轴线并且在朝下方向上，如图11所示。通过使用在与第一方向相反的第二方向上的相对空气流在1000lb负荷下以80mph顺时针旋转测试17分钟来对第一02-200轮胎进行第二测试运行。图12示出在第二测试运行结束时轮胎胎面的温度记录图像。通过使用在第一方向上的空气流在1000lb负荷下以80mph逆时针旋转测试20分钟来对第二02-200轮胎进行第一测试运行。图13示出在第二02-200轮胎的第一测试运行结束时第二02-200轮胎的轮胎胎面的温度记录图像。通过使用在第二方向上的空气流在1000lb负荷下以80mph顺时针旋转测试17分钟来对第二02-200轮胎进行第二测试运行。图14示出在第二02-200轮胎的第二测试运行结束时轮胎胎面的温度记录图像。现在参见图11至图14，在来自对第一02-200轮胎和第二02-200轮胎的测试的每个温度记录图像中，在对应于正引入空气的侧面的胎面的侧面上，轮胎胎面比相对侧更冷。较冷侧低大约2至8华氏度。基于这个实例的数据，成角度进入空气流中的胎肩狭槽较冷，并且向邻近狭槽输出空气的凹槽比从邻近狭槽接收空气的类似凹槽更冷。

图15和图16示出显示对另一种轮胎规格的类似测试的结果的温度记录图像。

实例3：在充气到44psi的情况下在74华氏度的环境温度下在直径为10英尺的钢鼓上在1005lbf负荷下在155mph下对规格代码Q-100的P215/50R17轮胎执行测试30分钟。规格代码Q-100的轮胎具有定向的胎面图案；即，胎面图案具有定向偏置并且预期在某个方向上旋转。用CedipSilver 420M IR相机获取关于轮胎的温度记录数据。还使用Beru轮胎压力和温度监控传感器获取含空气温度数据(CAT)。在第一测试运行中，如图17所示安装规格代码Q-100的轮胎，并且用从左向右的相对空气流对轮胎进行测试。换句话讲，轮胎表面正从右向左移动，如图17所示。如图17所示，在如上所述如预期的那样旋转时，轮胎的胎面的定向偏置使得在所示取向上从左向右的空气流将趋向于不会使空气从胎肩移动到胎面中。如图17所示，沿着胎面的周边的圆周狭槽的温度基本上高于胎面的中间区的温度。图17中的轮胎的CAT是133华氏度。在第二测试运行中，如图18所示安装规格代码Q-100的轮胎，并且在与如上所述预期方向相反的方向上旋转时使用从左向右的相对空气流对轮胎进行测试。如图18所示，轮胎的胎面的定向偏置使得在所示取向上从左向右的空气流将趋向于将空气汲取到胎面中。如图18所示，沿着胎面的周边的圆周狭槽的温度基本上低于胎面的中间区中的温度。图18中的轮胎的CAT是135华氏度。对如图17所示安装的规格代码Q-100的三个轮胎并且对如图18所示安装的规格代码Q-100的三个轮胎进行SAE高速耐久性测试。当在较冷方向上旋转规格代码Q-100的耐久性测试轮胎时，其往往会多持续5.8分钟的时间。

实例4：在充气到41psi的情况下在74华氏度的环境温度下在直径为10英尺的钢鼓上在2028lbf负荷下在112mph下对规格代码R-100的P265/70R17轮胎执行测试，直到轮胎达到稳态温度。规格代码R-100的轮胎具有点对称的胎面图案。用Cedip Silver 420M IR相机获取关于轮胎的温度记录数据。还使用Beru传感器获取含空气温度数据(CAT)。如图19至图22所示，R-100轮胎的点对称胎面图案使得无论其在哪个方向上运行，在轮胎的一侧上，轮胎往往会将空气从胎肩移动到胎面中，但在轮胎的另一侧上不会。在第一测试运行中，如图19所示安装规格代码R-100的轮胎，其中串联侧向外，并且使用从左向右的相对空气流且使用从右向左的轮胎圆周运动对轮胎进行测试。图19示出在第一测试运行中所测试的轮胎的所得温度记录扫描。如图19所示，沿着靠近图底部示出的轮胎的侧面所测量的温度基本上高于沿着靠近图顶部示出的轮胎的侧面所测量的温度。图19中的轮胎的CAT为149华氏度。在第二测试运行中，规格代码Q-100的轮胎保持安装为串联侧向外，并且使用从右向左的相对空气流且使用从左向右的轮胎圆周运动对轮胎进行测试。图20示出在第二测试运行中所测试的轮胎的所得温度记录扫描。如图20所示，沿着靠近图底部示出的轮胎的侧面所测量的温度基本上低于沿着靠近图顶部示出的轮胎的侧面所测量的温度。图20中的轮胎的CAT为151华氏度。在第三测试运行中，如图21所示安装规格代码Q-100的轮胎，其中串联侧向内，并且使用从右向左的相对空气流且使用从左向右的轮胎圆周运动对轮胎进行测试。图21示出在第三测试运行中所测试的轮胎的所得温度记录扫描。如图21所示，沿着靠近图底部示出的轮胎的侧面所测量的温度基本上低于沿着靠近图顶部示出的轮胎的侧面所测量的温度。图21中的轮胎的CAT为151华氏度。在第四测试运行中，如图22所示安装规格代码Q-100的轮胎，其中串联侧向内，并且使用从左向右的相对空气流且使用从右向左的轮胎圆周运动对轮胎进行测试。图22示出在第四测试运行中所测试的轮胎的所得温度记录扫描。如图22所示，沿着靠近图底部示出的轮胎的侧面所测量的温度基本上高于沿着靠近图顶部示出的轮胎的侧面所测量的温度。图22中的轮胎的CAT为154华氏度。在所有四个测试运行中均运行规格Q-100的相同轮胎。应该指出的是，实例4中的数据支持以下结论，即胎面图案的热侧在切换旋转方向时切换侧。

实例5：在充气到44psi的情况下在74华氏度的环境温度下在直径为10英尺的钢鼓上在987lbf负荷下在118mph下对规格代码S-100的P195/65R15轮胎执行测试，直到测试达到稳态温度。规格代码S-100的轮胎具有点对称的胎面图案。用Cedip Silver 420M IR相机获取关于轮胎的温度记录数据。还使用Beru传感器获取含空气温度数据(CAT)。图23至图26示出轮胎规格代码S-100的点对称胎面图案。轮胎规格代码S-100的点对称胎面图案使得在轮胎的一侧上，轮胎往往会将空气从胎肩移动到胎面中，但在轮胎的另一侧上不会。在第一测试运行中，如图23所示安装规格代码S-100的轮胎，其中串联侧向外，并且使用从左向右的相对空气流且使用从右向左的轮胎圆周运动对轮胎进行测试。如图23所示，沿着靠近图底部示出的轮胎的侧面所测量的温度基本上高于沿着靠近图顶部示出的轮胎的侧面所测量的温度。图23中的轮胎的CAT为149华氏度。在第二测试运行中，如图24所示安装规格代码S-100的轮胎，其中串联侧向外，并且使用从右向左的相对空气流且使用从左向右的轮胎圆周运动对其进行测试。如图24所示，沿着靠近图底部示出的轮胎的侧面所测量的温度基本上低于沿着靠近图顶部示出的轮胎的侧面所测量的温度。图24中的轮胎的CAT为151华氏度。在第三测试运行中，如图25所示安装规格代码S-100的轮胎，其中串联侧向内，并且使用从右向左的相对空气流且使用从左向右的轮胎圆周运动对轮胎进行测试。如图25所示，沿着靠近图底部示出的轮胎的侧面所测量的温度基本上低于沿着靠近图顶部示出的轮胎的侧面所测量的温度。图25中的轮胎的CAT为151华氏度。在第四测试运行中，如图26所示安装规格代码S-100的轮胎，其中串联侧向内，并且使用从左向右的相对空气流且使用从右向左的轮胎圆周运动对轮胎进行测试。如图26所示，沿着靠近图底部示出的轮胎的侧面所测量的温度基本上高于沿着靠近图顶部示出的轮胎的侧面所测量的温度。图26中的轮胎的CAT为154华氏度。在所有四个测试运行中均运行规格S-100的相同轮胎。应该指出的是，实例5中的数据支持以下结论，即胎面图案的热侧在切换旋转方向时切换侧。

一般来讲，实例1至实例5中描述的测试的结果支持以下结论，即胎面图案几何形状和胎肩区几何形状可形成或增强轮胎某些区域上方的空气流，这些区域否则将具有较少空气流，并且此类空气流可增加轮胎胎面区的冷却。

可能的是，上述换热特征结构及其使用可更全面地用于某些应用中。在可能应用的一个非限制性实例中，针对水漂阻力优化的某些轮胎胎面图案并不总是同时针对将冷却空气流引导到轮胎胎面中来进行优化。在一些实施例中，针对水漂阻力优化但未针对将冷却空气流引导到其中来进行优化的轮胎胎面图案可通过向轮胎的一个或两个胎肩区增设换热特征结构来增大将冷却空气流引导到轮胎胎面中。另外，可增设此类换热特征结构以向此类轮胎提供冷却空气流而基本上不会影响胎面压痕或以其他方式折衷水漂阻力。在可能应用的另一个非限制性实例中，换热特征结构可同时提供点对称轮胎胎面的两侧的空气冷却。

尽管上文已经结合某些实施例描述了换热特征结构，但应当理解，可使用其他实施例或者可对所描述的实施例做出修改和增添以用于执行轮胎换热特征结构的相同功能而不偏离所描述的实施例。另外，轮胎换热特征结构可包括所公开但未特别详细描述的实施例。此外，本发明公开的所有实施例不必是替代形式的，原因是各种实施例可以组合以提供所期望的特征。本领域的一般技术人员可在不脱离这些轮胎换热特征结构的精神和范围的情况下做出变化。因此，这些轮胎换热特征结构不应限于任何单个实施例，而是应在广度和范围上根据所附权利要求书的叙述来进行解释。

Claims (15)

1.一种充气轮胎，包括：

工作旋转的轴线，所述工作旋转为顺时针或逆时针的；

胎面，所述胎面限定沿着所述轴线并且围绕所述轴线延伸的大致圆柱形的外表面，所述胎面包括由胎面特征结构限定的胎面图案；

第一侧壁，所述第一侧壁限定第一侧壁外表面；

第一胎肩区，所述第一胎肩区限定第一胎肩外表面，所述第一胎肩区由所述胎面与所述第一侧壁之间的区域限定；

第二侧壁，所述第二侧壁限定第二侧壁外表面；

第二胎肩区，所述第二胎肩区限定第二胎肩外表面，所述第二胎肩区由所述胎面与所述第二侧壁之间的区域限定；

其中所述充气轮胎的特征在于：

所述第一胎肩区上的换热特征结构，所述换热特征结构适于改变所述轮胎的外表面上方的空气流；

所述第二胎肩区上的换热特征结构，所述换热特征结构适于改变所述轮胎的外表面上方的空气流；并且

其中下列中的至少一者成立：(A)所述第一胎肩区上的所述换热特征结构适于在顺时针工作旋转期间移动空气，并且所述第二胎肩区上的所述换热特征结构适于在顺时针工作旋转期间移动空气；以及(B)所述第一胎肩区上的所述换热特征结构适于在逆时针工作旋转期间移动空气，并且所述第二胎肩区上的所述换热特征结构适于在逆时针工作旋转期间移动空气。

2.根据权利要求1所述的充气轮胎，其中：

所述胎面特征结构由下列中的至少一者限定：棱纹；凹槽；狭槽；胎块；以及胎纹沟；

所述第一胎肩区上的所述换热特征结构由下列中的至少一者限定：棱纹；凹槽；狭槽；胎块；以及胎纹沟；并且

所述第二胎肩区上的所述换热特征结构由下列中的至少一者限定：棱纹；凹槽；狭槽；胎块；以及胎纹沟。

3.根据权利要求1所述的充气轮胎，其中：

所述胎面图案由多个胎面特征结构限定；

所述第一胎肩区包括所述第一胎肩区上的多个换热特征结构；并且

所述第二胎肩区包括所述第二胎肩区上的多个换热特征结构。

4.根据权利要求3所述的充气轮胎，其中：

所述第一胎肩区上的所述多个换热特征结构适于：(1)在顺时针工作旋转期间将空气从所述第一胎肩区移动到所述胎面；以及(2)在逆时针工作旋转期间将空气从所述第一胎肩区移动到所述胎面；并且

所述第二胎肩区上的所述多个换热特征结构适于：(1)在顺时针工作旋转期间将空气从所述第二胎肩区移动到所述胎面；以及(2)在逆时针工作旋转期间将空气从所述第二胎肩区移动到所述胎面。

5.根据权利要求3所述的充气轮胎，其中下列中的至少一者：(1)所述第一胎肩区上的所述换热特征结构逐渐过渡成所述胎面特征结构；以及(2)所述第二胎肩区上的所述换热特征结构逐渐过渡成所述胎面特征结构。

6.根据权利要求3所述的充气轮胎，其中：

在顺时针方向和逆时针方向中的一个方向上工作旋转期间：(1)所述第一胎肩区上的所述多个换热特征结构将空气从所述第一胎肩区移动到所述胎面图案的一个或多个狭槽或凹槽中；以及(2)所述第二胎肩区上的所述多个换热特征结构将空气从所述第二胎肩区移动到所述胎面图案的一个或多个狭槽或凹槽中；并且

在顺时针方向和逆时针方向中的另一个方向上工作旋转期间：(1)所述第一胎肩区上的所述多个换热特征结构不将空气从所述第一胎肩区移动到所述胎面图案的一个或多个狭槽或凹槽中；以及(2)

所述第二胎肩区上的所述多个换热特征结构不将空气从所述第二胎肩区移动到所述胎面图案的一个或多个狭槽或凹槽中。

7.根据权利要求6所述的充气轮胎，其中下列中的至少一者：(1)所述第一胎肩区上的所述换热特征结构一体地连接至并且过渡成类似的胎面特征结构；以及(2)所述第二胎肩区上的所述换热特征结构一体地连接至并且过渡成类似的胎面特征结构。

8.根据权利要求6所述的充气轮胎，其中下列中的至少一者：(1)所述第一胎肩区和所述第二胎肩区上的所述换热特征结构具有定向偏置；以及(2)所述第一胎肩区和所述第二胎肩区上的所述换热特征结构为弯曲的。

9.一种冷却充气轮胎的胎面的方法，包括以下步骤：

(A)提供充气轮胎，所述充气轮胎包括：(1)工作旋转的轴线，所述工作旋转为顺时针或逆时针的；(2)胎面，所述胎面限定沿着所述轴线并且围绕所述轴线延伸的大致圆柱形的外表面，所述胎面包括由胎面特征结构限定的胎面图案；(3)第一侧壁，所述第一侧壁限定第一侧壁外表面；(4)第一胎肩区，所述第一胎肩区限定第一胎肩外表面，所述第一胎肩区由所述胎面与所述第一侧壁之间的区域限定；(5)第二侧壁，所述第二侧壁限定第二侧壁外表面；以及(6)第二胎肩区，所述第二胎肩区限定第二胎肩外表面，所述第二胎肩区由所述胎面与所述第二侧壁之间的区域限定；并且

(B)使所述轮胎经受工作旋转，所述工作旋转为顺时针或逆时针中的一者；

其中所述方法的特征在于以下额外步骤：

(C)向所述充气轮胎提供(1)所述第一胎肩区上的换热特征结构，所述换热特征结构适于改变所述轮胎的外表面上方的空气流；以及(2)所述第二胎肩区上的换热特征结构，所述换热特征结构适于改变所述轮胎的外表面上方的空气流；

(D)提供下列中的至少一者：(1)所述第一胎肩区上的所述换热特征结构适于在顺时针工作旋转期间移动空气，并且所述第二胎肩区上的所述换热特征结构适于在顺时针工作旋转期间移动空气；以及(2)所述第一胎肩区上的所述换热特征结构适于在逆时针工作旋转期间移动空气，并且所述第二胎肩区上的所述换热特征结构适于在逆时针工作旋转期间移动空气；

在步骤(B)期间，所述方法包括以下步骤：(1)使用所述第一胎肩区上的所述换热特征结构将第一量的空气移动到所述轮胎的所述胎面以用所述第一量的空气冷却所述胎面；以及(2)使用所述第二胎肩区上的所述换热特征结构将第二量的空气移动到所述轮胎的所述胎面以用所述第二量的空气冷却所述胎面。

10.根据权利要求9所述的方法，其中：

步骤(A)包括以下步骤：向所述胎面图案提供多个胎面特征结构；

步骤(C)包括以下步骤：向所述第一胎肩区提供位于所述第一胎肩区上的多个换热特征结构；并且向所述第二胎肩区提供位于所述第二胎肩区上的多个换热特征结构；并且

在步骤(B)期间，所述方法包括以下步骤：(1)使用所述第一胎肩区上的所述多个换热特征结构来：(a)在顺时针工作旋转期间将空气从所述第一胎肩区移动到所述胎面；以及(b)在逆时针工作旋转期间将空气从所述第一胎肩区移动到所述胎面；以及(2)使用所述第二胎肩区上的所述多个换热特征结构来：(a)在顺时针工作旋转期间将空气从所述第二胎肩区移动到所述胎面；以及(b)在逆时针工作旋转期间将空气从所述第二胎肩区移动到所述胎面。

11.根据权利要求9所述的方法，其中：

步骤(A)包括以下步骤：向所述胎面图案提供多个胎面特征结构；

步骤(C)包括以下步骤：向所述第一胎肩区提供位于所述第一胎肩区上的多个换热特征结构；并且向所述第二胎肩区提供位于所述第二胎肩区上的多个换热特征结构；

在步骤(B)期间，所述方法包括以下步骤：(1)在顺时针方向和逆时针方向中的一个方向上工作旋转期间：(a)使用所述第一胎肩区上的所述多个换热特征结构来将空气从所述第一胎肩区移动到所述胎面图案中形成的一个或多个狭槽或凹槽中；以及(b)使用所述第二胎肩区上的所述多个换热特征结构来将空气从所述第二胎肩区移动到所述胎面图案中形成的一个或多个狭槽或凹槽中；以及(2)在顺时针方向和逆时针方向中的另一个方向上工作旋转期间：(a)所述第一胎肩区上的所述多个换热特征结构不将空气从所述第一胎肩区移动到所述胎面图案的所述一个或多个狭槽或凹槽中；以及(b)所述第二胎肩区上的所述多个换热特征结构不将空气从所述第二胎肩区移动到所述胎面图案的所述一个或多个狭槽或凹槽中。

12.根据权利要求9所述的方法，其中：

步骤(A)包括以下步骤：提供所述胎面特征结构，所述胎面特征结构将由下列中的至少一者限定：棱纹；凹槽；狭槽；胎块；以及胎纹沟；并且

步骤(C)包括以下步骤：提供所述第一胎肩区和所述第二胎肩区上的所述换热特征结构中的每一个，所述换热特征结构将由下列中的至少一者限定：棱纹；凹槽；狭槽；胎块；以及胎纹沟。

13.根据权利要求9所述的方法，其中：

步骤(A)包括以下步骤：向所述胎面图案提供多个胎面特征结构；并且

步骤(C)包括以下步骤：(1)向所述第一胎肩区提供位于所述第一胎肩区上的多个换热特征结构，所述换热特征结构逐渐过渡成所述胎面特征结构；以及(2)向所述第二胎肩区提供位于所述第二胎肩区上的多个换热特征结构，所述换热特征结构逐渐过渡成所述胎面特征结构。

14.根据权利要求9所述的方法，其中步骤(C)包括以下步骤：

向所述第一胎肩区提供位于所述第一胎肩区上的多个换热特征结构，所述换热特征结构具有定向偏置；并且

向所述第二胎肩区提供位于所述第二胎肩区上的多个换热特征结构，所述换热特征结构具有定向偏置。

15.根据权利要求9所述的方法，其中步骤(C)包括以下步骤：

向所述第一胎肩区提供位于所述第一胎肩区上的多个换热特征结构，所述换热特征结构为弯曲的；并且

向所述第二胎肩区提供位于所述第二胎肩区上的多个换热特征结构，所述换热特征结构为弯曲的。