CN105059060B - 优化湿地排水性能的充气轿车子午线轮胎 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种优化湿地排水性能的充气轿车子午线轮胎，通过胎面的轮廓以及周向主槽的设计，达到改善轮胎接地时的变形和行驶中轮胎的排水能力，优化轮胎湿地排水性能，提高雨天行驶的安全性。所述轮胎包括胎面，所述胎面上开设有在轮胎周向上延伸的至少四条周向主槽，其特征在于，所述胎面在轮胎子午线的截面上、从轮胎赤道面与胎面轮廓的交点到胎肩部的胎面端的轮廓，其被两条周向主槽依次划分成第一段冠弧、第一主槽弧、第二段冠弧、第二主槽弧和胎肩弧，所述第一段冠弧的弧长a、所述第一主槽弧的弧长b、所述第二冠弧的弧长c、所述第二主槽弧的弧长d以及胎肩弧的弧长e具有1≤a/b≤1.1、0.44≤b/c≤0.51、1.86≤c/d≤3和0.3≤d/e≤0.28的关系。

Description

优化湿地排水性能的充气轿车子午线轮胎

技术领域

本发明涉及充气轮胎技术领域，具体涉及一种用于优化湿地排水性能的充气轿车子午线轮胎。

背景技术

通常设计的轿车轮胎模腔所带有的轮廓给予成品轮胎一种三半径胎冠区域，从中心线开始，第一半径的值最高以便形成成品轮胎中最扁平的径向胎身面区域，第二半径使得能够在腔肩半径的起始处到达达到所需的胎模轮廓落差，第二半径的值介于第一半径与第三半径之间，第三半径为胎肩半径并且容许具有一渐进式接地印痕边缘和一与轮胎胎侧连接的胎冠区域接合处。

轮胎抓地力主要是通过胎面与地面的接触来实现的，通过轮胎的尺寸、轮胎和地面的接触面大小以及胎面花纹、轮廓、材质决定了轮胎的抓地力性能，其中胎面的轮廓以及花纹主沟的分布对轮胎排水性能影响很大，这就需要工程师计算合理的平衡点。

发明内容

本发明提供一种充气轿车子午线轮胎，通过胎面的轮廓以及周向主槽的设计，达到改善轮胎接地时的变形和行驶中轮胎的排水能力，优化轮胎湿地排水性能，提高雨天行驶的安全性。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种优化湿地排水性能的充气轿车子午线轮胎，包括胎面，所述胎面上开设有在轮胎周向上延伸的至少四条周向主槽，所述胎面在轮胎子午线的截面上、从轮胎赤道面与胎面轮廓的交点到胎肩部的胎面端的轮廓，其被两条周向主槽依次划分成第一段冠弧、第一主槽弧、第二段冠弧、第二主槽弧和胎肩弧，所述第一段冠弧的弧长a、所述第一主槽弧的弧长b、所述第二冠弧的弧长c、所述第二主槽弧的弧长d以及胎肩弧的弧长e具有1≤a/b≤1.1、0.44≤b/c≤0.51、1.86≤c/d≤3和0.26≤d/e≤0.28的关系。

所述1≤a/b≤1.1,1.86≤c/d≤3，若小于上述比例最小值，轮胎接地形状将不利于积水路面行驶过程中排水，轮胎各个条状块的净接地面积减小而不利于轮胎提供抓地力；若大于上述比例最大值时，花纹沟储水能力和排水能力降低，不利于行驶过程中排水，轮胎净接地面积下降，不利于轮胎抓地力。

所述0.44≤b/c≤0.51,0.26≤d/e≤0.28，若小于最小值上述比例花纹沟储水能力和排水能力降低，不利于行驶过程中排水，轮胎净接地面积下降，不利于轮胎抓地力；若大于上述比例最大值时，轮胎接地形状和将不利于积水路面行驶过程中排水，轮胎各个条状块的净接地面积减小不利于轮胎提供抓地力；

进一步地，所述周向主槽位于胎冠部处的冠部沟深为h₁，所述周向主槽位于胎肩部处的肩部沟深为h₂，所述h₁和h₂具有1.33≤h₁/h₂≤1.78的关系。

若小于上述比例最小值将影响轮胎的接地形状，不利于湿地行驶过程中排水；若大于上述比例最大值时，轮胎使用过程中冠部和肩部的磨耗差异加大，轮胎里程寿命降低。

优选地，所述h₁：h₂等于6:5，波动在±0.5。

优选地，所述a：b：c：d:e等于21:20:42:18:67，波动在±0.5。

控制上述参数的函数关系，改善轮胎的接地形状从而提升轮胎的排水能力。轮胎在储水路面行驶中，第一主槽和第二主槽用于储水和排水，第二段冠弧接地时将水排入第一主槽和第二主槽，通过缩短第二段冠弧的排水路径同时又维持净接地面积，实现湿地路面的抓地；胎肩弧在接地时将水排入第二主槽和通过胎肩弧的外边缘排出，本发明中第二段冠弧、第二主槽弧和胎肩弧的宽度配比，有利于排水和保持净接地面积，实现轮胎湿地性能的提升。

附图说明

图1为本发明充气轿车子午线轮胎的轮胎子午线方向的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一种优选实施方式作详细的说明。

图1示出了本发明充气轿车子午线轮胎的轮胎子午线方向的剖视图，附图标记CL是轮胎赤道面。

轮胎10包括胎体20以及设置于该胎体的轮胎径向外周的胎面30，该胎面30包括中间最扁平的胎冠部以及设置于该胎冠部两侧的胎肩部31，所述胎冠部到胎肩部具有平滑过渡。

所述胎肩部31具有胎面端P，在具有方形的胎肩部的结构中，胎面端P指的是该胎肩部的边缘部的点，由于胎肩部为方形，因此胎面端与轮胎接地端一致；而在具有圆形的胎肩部的结构中，在轮胎子午线方向的截面上，取胎面部的轮廓与胎体胎侧部的轮廓的交点，从该交点引至胎肩部的垂线的垂足设为胎面端P，本实施例中采用圆形的胎肩部结构。

所述胎面30上开设有在轮胎周向上延伸的至少四条周向主槽，位于胎冠部处的第一主槽41的冠部沟深为h₁，位于胎肩部处的第二主槽42的肩部沟深为h₂，所述h₁和h₂具有1.33≤h₁/h₂≤1.78的关系。优选地，所述h₁：h₂等于6:5，波动在±0.5。

所述胎面30在轮胎子午线的截面上、从轮胎赤道面CL与胎面轮廓的交点到胎肩部的胎面端P的轮廓，其被第一主槽41和第二主槽42依次划分成第一段冠弧30A、第一主槽弧30B、第二段冠弧30C、第二主槽弧30D和胎肩弧30E，所述第一段冠弧30A的弧长a、所述第一主槽弧30B的弧长b、所述第二冠弧30C的弧长c、所述第二主槽弧30D的弧长d以及胎肩弧30E的弧长e具有1≤a/b≤1.1、0.44≤b/c≤0.51、1.86≤c/d≤3和0.26≤d/e≤0.28的关系。优选地，所述a：b：c：d:e等于21:20:42:18:67，波动在±0.5。

通过改变胎面轮廓弧线，限定a，b，c，d，e以及h₁，h₂的函数关系，实现对轮胎胎面轮廓形状的设计，达到改善轮胎接地时的变形和行驶中轮胎的排水能力，优化轮胎湿地排水性能，提高雨天行驶的安全性。

本发明通过轮胎有限元模拟分析，确定新设计轮胎接地形状和行驶中轮胎的排水能力，对比采用原设计和改善后设计的轮胎湿地排水能力。

下表，采用实施例的轮胎湿地抓地力实验更详细的说明本发明技术效果：

轮胎滚阻实验：

1.1测试车辆要求

可测量制动状态下单个轮胎垂直方向和行驶方向受力情况的专用车辆。

1.2试验方法分类

试验车法，将一组轮胎直接装在试验车上试验；

拖车法，将轮胎装在拖车上或专用轮胎试验车上试验。

1.3测试场地要求

1.3.1.路面

(a)试验部面的坡度应不大于2％且均匀一致，用3m长的直尺测量时试验路面长度或宽度方向的坡度应不大于6mm；

(b)路面所用的材料、铺设年限、磨蚀要一致，路面上不得有松动材料和外来物；

(c)路面应采用密集配沥青混合材料，最大石料粒径为8mm～13mm；

(d)用铺砂法测试路面的不平度时，路面砂层深度为0.7±0.3mm；

(e)路面的湿摩擦特性必须采用英国摆式测试仪或标胎的来测试。

1.3.2.气候条件

(a)应避免风速过大对湿滑路面的干扰，必要时可采用屏障装置；

(b)雪地胎试验路面实测和修正温度范围为2℃～20℃，普通轮胎为5℃～35℃，试验过程中路面；

实测和修正温度变化不应超过10℃。

1.3.3路面水膜要求

试验路面上水膜的深度应控制在0.5mm～1.5mm范围内。

1.4实车法测试

气压：标准型和增强型轮胎充气压力均匀220kPa；

在每轴上的静态载荷为轮胎最大负荷的60％～90％，同一轴上的二条轮胎的负荷相差不超过10％；

原理：

本方法采用在装由ABS系统的试验车上，用仪器测试轮胎在制动过程中的减速性能，试验时，试验车以规定的初始速度行驶，然后紧急制动，使四个轮子的ABS都启动，计算从初始速度80km/h到终止速度20km/h的平均减速度，如果试验车无自动制动功能，则要对制动踏板施加不小于600N的蹬踏力。

1.5拖车法测试

气压：标准型为180kPa，增强型为220kPa；

负荷：负荷能力的75±5％；

原理：

本方法是将待测试轮胎装在被牵引车拖动的拖车上，或将待测试轮胎装在转用轮胎试验车上，当拖车或轮胎专用试验车以65km/h均匀通过试验轮面时，测量从开始紧急制动到车轮锁死之时轮胎的最大制动力。

1.6测试结果：

原有设计的湿地抓地力性能的测试结果是G＝1.43，该测试结果具体是指轮胎湿地抓地力指数，对轮胎湿地抓地力性能的影响是指数越高表示抓地力越好，轮胎行驶更安全，参见下表：

C1(轿车轮胎)的欧法标准规定修正后的结果G达到1.55即是等级A，指数越高越好，而本发明新的设计方式的三个实施例测试结果G分别为1.59、1.55和1.60，完全符合等级A的标准。

以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (2)

1.一种优化湿地排水性能的充气轿车子午线轮胎，包括胎面，所述胎面上开设有在轮胎周向上延伸的至少四条周向主槽，其特征在于，所述胎面包括中间最扁平的胎冠部以及设置于该胎冠部两侧的胎肩部，所述胎冠部到胎肩部具有平滑过渡，所述胎面在轮胎子午线的截面上、从轮胎赤道面与胎面轮廓的交点到胎肩部的胎面端的轮廓，其被两条周向主槽依次划分成第一段冠弧、第一主槽弧、第二段冠弧、第二主槽弧和胎肩弧，所述第一段冠弧的弧长a、所述第一主槽弧的弧长b、所述第二段冠弧的弧长c、所述第二主槽弧的弧长d以及胎肩弧的弧长e具有1≤a/b≤1.1、0.44≤b/c≤0.51、1.86≤c/d≤3和0.26≤d/e≤0.28的关系；

所述周向主槽位于胎冠部处的冠部沟深为h₁，所述周向主槽位于胎肩部处的肩部沟深为h₂，所述h₁和h₂具有1.33≤h₁/h₂≤1.78的关系。

2.根据权利要求1所述的充气轿车子午线轮胎，其特征在于，所述a：b：c：d:e等于21:20:42:18:67。