CN107444012B - 一种跨界竞速轮胎 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种跨界竞速轮胎，将赛事轮胎和高性能轮胎的花纹块和轮廓特征进行结合，提升操控性能，达到最佳的湿地与干地平衡性能；本发明通用性强，可以为车手带来更多的驾驶和比赛乐趣，降低车手更换不同性能轮胎的复杂性。

Description

一种跨界竞速轮胎
技术领域
本发明涉及轮胎技术领域，具体涉及一种跨界竞速轮胎，可以同时满足改装车、街道赛、运动型高性能轿车使用的跨界竞速轮胎。
背景技术
目前街道赛、改装车比赛以及运动型高性能轿车非常多，需要符合运动型高性能轿车的法规和舒适性的需求、其操控性能、制动性能又要适用于改装车及街道赛的超高性能竞速轮胎，目前市场上没有此类轮胎产品。
目前在街道赛中，使用的轮胎为FOR COMPETITION USE ONLY,无法满足法规要求，不能在路上行驶，一旦在路上行驶，将会被交警处罚，如果发生交通事故，保险公司不会进行赔付。
目前运动型高性能轿车原配轮胎通常为高性能轮胎，无法达到赛道半热熔轮胎的制动性能和操控性能，高性能轿车在赛道娱乐时，为取得好的成绩，需要更换性能好的半热熔轮胎或光面胎。
街道赛中，使用的轮胎，通常为光面胎或者大花纹块轮胎，湿地性能非常差，遇到下雨天气需要更换雨胎，天气转晴又要更换干胎，限制了车队比赛的安排,通常街道赛胎，海陆比为25％的单导向花纹设计，但是下雨时排水能力不足，容易打滑，限制了车辆的行驶速度。
发明内容
本发明提供一种跨界竞速轮胎，满足高速、耐久、外缘、脱圈、强度法规试验，可以同时满足改装车、街道赛、运动型高性能轿车使用。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种跨界竞速轮胎，包括胎面、胎侧和胎圈，所述胎面上开设有在轮胎周向上延伸的四条周向主槽以及在轮胎宽度方向上布置的多个花纹槽，所述周向主槽和花纹槽限定出多个花纹块，该周向主槽包括分布在胎面两侧的两个内侧周向主槽和两个外侧周向主槽，具体为：
所述胎面的内侧海陆比为32％-34％，胎面的外侧海陆比为23％-24％；所述胎侧通过轮胎断面水平轴最宽位置点分成上胎侧弧USR和下胎侧弧LSR，花纹截止点PDW为上胎侧弧USR的上端点，轮辋保护端点为下胎侧弧LSR的下端点，花纹截止点PDW与轮胎断面水平轴最宽位置点连线的水平夹角c为70°-75°，轮胎断面水平轴最宽位置点与轮辋保护端点连线的水平夹角d为75°-80°；
所述花纹槽包括：
布置在外侧周向主槽与花纹截止点之间、与外侧周向主槽连通的第一花纹槽；
布置在内侧周向主槽与外侧周向主槽之间、与内侧周向主槽和外侧周向主槽连通的第二花纹槽；以及布置在胎面中心线与内侧周向主槽之间、与内侧周向主槽连通的第三花纹槽；所述第一花纹槽与第二花纹槽沿外侧周向主槽两侧错位布置，该第一花纹槽的延伸方向与轮胎行驶方向的夹角为75°-80°，第二花纹槽的延伸方向与轮胎行驶方向的夹角为55°-70°，且与第一花纹槽的延伸方向相反；所述第三花纹槽的布置与第二花纹槽延伸方向共线。
进一步地，所述第一花纹槽内设置有第一加强筋，所述第二花纹槽内设置有第二加强筋，第一加强筋和第二加强筋的高度分别为第一花纹槽和第二花纹槽槽深的一半，其中第一加强筋的边缘与第一花纹槽槽底之间通过70°-80°的斜边过渡；所述第二加强筋采用屋檐式结构，其包括加强筋顶部以及两侧的过渡弧边，其中加强筋顶部长度为第二加强筋整体长度的三分之一。
优选地，所述轮辋保护端点处形成有轮辋保护上反弧RA和轮辋保护下反弧RB，且RA/RB＝3/1。
进一步地，所述胎面包括胎冠和胎肩部，该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起始处的胎冠部轮廓依次分成第一段冠弧和第二段冠弧，胎肩部的胎面轮廓形成第三段弧，所述第一段冠弧的外径R1、所述第二段冠弧的外径R2以及胎肩部处的胎面轮廓的外径R3，具有R1＝R2+R3和R2/R3＝6/4的关系，其中R1≥800mm；
所述第一段冠弧的弧长L1、所述第二冠弧的弧长L2以及胎肩部的弧长L3，具有关系：L1＝L2+L3和L2/L3＝4/6。
优选地，所述胎圈的钢圈轮廓角度a为7°-8°，钢圈轮廓角度b为21°-22°。
优选地，所述胎圈的子口位置弧度RC为10-11mm，胎踵位置弧度RD取7-8mm。
由以上技术方案可知，本发明将赛事轮胎和高性能轮胎的花纹块特征进行结合，采用鱼骨式花纹块的设计，可以有效的在外部提高轮胎花纹沟的排水流程性能，中间块补强轮胎的刚性，提升操控性能，达到最佳的湿地与干地平衡性能；将赛事轮胎和高性能轮胎的轮廓特点进行结合，增加轮胎的操控性能，同时使得内侧海陆比和外侧海陆比达到最佳的湿地与干地平衡模式；本发明通用性强，可以为车手带来更多的驾驶和比赛乐趣，降低车手更换不同性能轮胎的复杂性。
附图说明
图1为本发明轮胎子午线方向的剖视图；
图2为本发明接地印痕的示意图；
图3为本发明轮胎的花纹样式图；
图4为本发明中第一加强筋的结构示意图；
图5为本发明中第二加强筋的结构示意图。
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围轮胎赤道面，附图标记SH是轮胎断面高度，SDH是断面最宽处距离轮辋接触点距离，TBW为轮辋宽度，TDW为胎面宽度，PDW为轮胎花纹截止点，SHR为胎肩弧度半径，USR为上胎侧弧，LSR为下胎侧弧，SW为轮胎断面水平轴最宽位置点的总宽度，SN为轮胎名义断面宽，BW为钢圈宽度，RA为轮辋保护上反弧，RB为轮辋保护下反弧，RC为子口位置弧度，RD为D点的弧标注，圆弧下截至点定义为D点，是测量时的参考点。
所述轮胎包括胎体以及设置于该胎体上的胎面10、胎侧和胎圈，其中胎面与胎侧的交接处为轮胎花纹截止点PDW，胎侧与胎圈的交接处设置有轮辋保护端点，该轮辋保护端点形成有轮辋保护上反弧RA和轮辋保护下反弧RB。
所述胎面10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。所述胎肩部具有胎面端，在具有方形的胎肩部的结构中，胎面端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。
所述胎面宽度TDW是指胎面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的距离。
所述胎面宽度TDW采用三段弧设计，其中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起始处的胎冠部轮廓依次分成第一段冠弧和第二段冠弧，胎肩部的胎面轮廓形成第三段弧。
为增加轮胎与地面的接触面积以及轮胎的接地印痕的矩形率，采用赛事放大设计理念，具有关系TDW＝SN*(0.93-0.94)，其中SN为轮胎名义断面宽(图中未示出)，名义断面宽为轮胎的常用术语，规格信息会在轮胎胎侧上表明信息，如225/45R17，235/45R17，其中225和235就是名义断面宽SN。如图2接地印痕的矩形率高达90％以上，而传统的高性能轮胎的矩形率仅在80％左右，矩形率的增加可有效的提升轮胎的接地面积，进而提升操控性能，降低轮胎的制动距离。
所述第一段冠弧的外径为R1、所述第二段冠弧的外径为R2以及胎肩部处的胎面轮廓的外径为R3，所述第一段冠弧的弧长为L1、所述第二冠弧的弧长为L2以及胎肩部的弧长为L3。
从FEA接地印痕分析可以看出，因轮胎在冠部中心区域和肩部受到的接地压力最大，因此在此区域需要补强轮胎刚性，从轮廓上进行优化，传统高性能轮胎的第一段冠弧的外径R1≥600，本发明采用R1≥800设计，大半径弧会使得轮胎冠部和地面接触更吻合，使得此区域接触面积增加，分解轮胎的接地压力。同时，需要满足R1＝R2+R3和L1＝L2+L3的关系，使得胎冠部和胎肩部受力均匀。
由胎面轮廓花纹刚性分析，当R2/R3＝6/4和L2/L3＝4/6时，使得肩部L3受力大的区域多分担压力，L2同时增大R2>R3弧的设计，可以补强L2区域分担接触压力的能力。通过对胎面弧长和弧度的限定，形成自撑式设计理念，L1、L2、L3三段弧均可有效的分担接地压力和补强各自的胎冠刚性，进而提升轮胎的操控性能。
所述胎侧通过轮胎断面水平轴最宽位置点分成上胎侧弧USR和下胎侧弧LSR，花纹截止点PDW为上胎侧弧USR的上端点，轮辋保护端点为下胎侧弧LSR的下端点，花纹截止点PDW与轮胎断面水平轴最宽位置点连线的水平夹角c为70°-75°，轮胎断面水平轴最宽位置点与轮辋保护端点连线的水平夹角d为75°-80°。
上胎侧弧USR和下胎侧弧LSR创新的采用赛事轮廓和高性能轮廓的优化整合设计，通过上胎侧弧USR控制角度c，通过下胎侧弧控制角度d。下胎侧轮廓较直的设计可有使得力从轮辋传到钢丝圈，再从钢丝圈有效的传递到胎侧，最终通过角度稍小的上胎侧线性传递到胎面，进而提升轮胎的线性感和操控性能。
轮辋保护端点采用轮辋保护上反弧RA和轮辋保护下反弧RB组成的类似三角形设计，通过三角形的稳定性补强轮胎胎侧的刚性，同时可以有效的保护轮辋擦伤，其中RA/RB＝3/1，较大的上反弧可以使得力从轮辋上有效的传递到胎面，较小的下反弧可以使得轮胎紧扣到轮辋上。
本发明还对钢圈进行了新设计，所述胎圈的钢圈轮廓角度a为7°-8°，钢圈轮廓角度b为21°-22°，增大了角度a和角度b的设计，可使得轮胎紧扣在轮辋上。胎圈的子口位置弧度RC为10-11mm，胎踵位置弧度RD取7-8mm，均相较于高性能轮胎增大设计，可以增大轮胎与轮辋的接触面积，减小刹车时轮胎与轮辋之间的滑移，缩短制动距离。
如图3所示，所述胎面10上开设有在轮胎周向上延伸的四条周向主槽以及在轮胎宽度方向上布置的多个花纹槽，所述周向主槽和花纹槽限定出多个花纹块，该周向主槽包括分布在胎面两侧的两个内侧周向主槽21和两个外侧周向主槽22。
周向主槽是分布在胎面两侧的，一侧具有一个内侧周向主槽和一个外侧周向主槽，其中内侧周向主槽与外侧周向主槽之间限定的花纹块小于，外侧周向主槽与花纹截止点之间的花纹块，胎面中心线与内侧周向主槽之间限定的花纹块面积最小。
所述花纹槽包括第一花纹槽31、第二花纹槽32和第三花纹槽33，其中第一花纹槽布置在外侧周向主槽与花纹截止点之间，且与外侧周向主槽连通；第二花纹槽布置在内侧周向主槽与外侧周向主槽之间，并与内侧周向主槽和外侧周向主槽分别连通；第三花纹槽布置在胎面中心线与内侧周向主槽之间，其与内侧周向主槽连通。
所述第一花纹槽31与第二花纹槽32沿外侧周向主槽21两侧错位布置，该第一花纹槽的延伸方向与轮胎行驶方向的夹角为75°-80°，可以有效的排水，提升轮胎内侧的湿地性能。由于第二花纹槽所在的花纹块面积较第一花纹槽所在花纹块面积较小，其延伸方向与轮胎行驶方向的夹角为55°-70°，小于第一花纹槽的延伸方向，在确保排水性能的同时可以补强块的刚性。并且第二花纹槽与第一花纹槽的延伸方向相反，这样可以紊乱内侧块的气流，进而降低噪音。
所述第三花纹槽33的布置与第二花纹槽32延伸方向共线，形成并联设计，使得第一花纹槽、第二花纹槽和第三花纹槽分布在内侧周向主槽两侧，呈鱼骨样式，利用鱼骨的功能作用，鱼腹部空间大，支撑鱼的空间排水能力，鱼的脊梁支撑鱼的身体刚性的理念，鱼骨样式的花纹设计的理念，可以有效的在外部提高轮胎花纹沟的排水流程性能，中间块补强轮胎的刚性，提升操控性能，达到最佳的湿地与干地平衡性能，还能提升轮胎花纹的美观性。
如图3所示，所述第一花纹槽31内设置有第一加强筋41，所述第二花纹槽32内设置有第二加强筋42，第一加强筋和第二加强筋的高度分别为第一花纹槽和第二花纹槽槽深FD的一半，其中第一加强筋的边缘与第一花纹槽槽底之间通过α＝70°-80°的斜边411过渡，参照图4，采用大角度设计，有助于提升轮胎的排水性能，同时可以补强此处横沟的刚性，减少轮胎转弯的变形，进而提升操控性能。
如图5所示，所述第二加强筋42采用屋檐式结构，其包括加强筋顶部421以及两侧的过渡弧边422，其中加强筋顶部长度L1为第二加强筋整体长度L2的三分之一。所述过渡弧边采用直线相切过渡的两段弧，其中靠近加强筋顶部的段弧弧度半径RA为2-3mm，靠近第二花纹槽槽底的段弧弧度半径RB为8-10mm。屋檐式设计理念可以有效的排水，另外屋檐式设计具有很好的稳定性，因此处块较小，可以补强块的刚性，提升操控性能。
一个所述花纹块与相邻一个花纹槽组成一个花纹节距，根据低噪音轮胎的设计原理，相邻花纹节距相等时容易产生高胎噪，本发明中沿轮胎周向设有五种不同的花纹节距，分别为第一花纹节距PA、第二花纹节距PB、第三花纹节距PC、第四花纹节距PD以及第五花纹节距PE，该五种单元节距具有2PC＝PA+PE、2PC＝PB+PD和PA>PB>PC>PD>PE的关系。
上述花纹的平衡节距设计，可有效的平衡轮胎整周的花纹刚性，并首次将波速公式V＝f*λ应用到轮胎的花纹节距设计上，在介质一定的情况下传播速度V不变，增大波长λ，使得频率f降低，该花纹平衡节距设计，可以扩宽轮胎的频谱，进而降低了轮胎的行驶噪音。实测轮胎噪音为欧洲标签二级水平，与高性能轮胎处于同一水平，可以满足舒适性的需求。
所述第一花纹节距、第二花纹节距、第三花纹节距、第四花纹节距和第五花纹节距的节数比为1:1:2:1:1。
位于第一花纹节距、第二花纹节距、第三花纹节距、第四花纹节距和第五花纹节距中第一花纹槽的槽宽比，与PA：PB：PC：PD：PE的比例关系保持一致，达到平衡花纹槽横沟沟宽设计，能够降低轮胎的噪音和平衡轮胎的花纹刚性。
本发明鱼骨式花纹块可以对称分布在胎面两侧，也可以是胎面其中一侧采用鱼骨式花纹块，另一侧采用普通花纹块样式。
通过花纹刚性分析及赛事胎与高性能轮胎海陆比整合优化设计，所述胎面的内侧海陆比设计为32％-34％，可以有效的增加轮胎的排水性能以及提升轮胎的舒适性，胎面外侧海陆比设计为23％-24％，增加轮胎的操控性能，使得内侧海陆比和外侧海陆比达到最佳的湿地与干地平衡模式，既可以满足湿地的性能需求，又可以满足干地的性能需求。
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 (5)

1.一种跨界竞速轮胎，包括胎面、胎侧和胎圈，所述胎面上开设有在轮胎周向上延伸的四条周向主槽以及在轮胎宽度方向上布置的多个花纹槽，所述周向主槽和花纹槽限定出多个花纹块，该周向主槽包括分布在胎面两侧的两个内侧周向主槽和两个外侧周向主槽，其特征在于：
所述胎面的内侧海陆比为32％-34％，胎面的外侧海陆比为23％-24％；所述胎侧通过轮胎断面水平轴最宽位置点分成上胎侧弧USR和下胎侧弧LSR，花纹截止点PDW为上胎侧弧USR的上端点，轮辋保护端点为下胎侧弧LSR的下端点，花纹截止点PDW与轮胎断面水平轴最宽位置点连线的水平夹角c为70°-75°，轮胎断面水平轴最宽位置点与轮辋保护端点连线的水平夹角d为75°-80°；
所述花纹槽包括：
布置在外侧周向主槽与花纹截止点之间、与外侧周向主槽连通的第一花纹槽；
布置在内侧周向主槽与外侧周向主槽之间、与内侧周向主槽和外侧周向主槽连通的第二花纹槽；以及布置在胎面中心线与内侧周向主槽之间、与内侧周向主槽连通的第三花纹槽；所述第一花纹槽与第二花纹槽沿外侧周向主槽两侧错位布置，该第一花纹槽的延伸方向与轮胎行驶方向的夹角为75°-80°，第二花纹槽的延伸方向与轮胎行驶方向的夹角为55°-70°，且与第一花纹槽的延伸方向相反；所述第三花纹槽的布置与第二花纹槽延伸方向共线；
所述胎面包括胎冠和胎肩部，该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起始处的胎冠部轮廓依次分成第一段冠弧和第二段冠弧，胎肩部的胎面轮廓形成第三段弧，所述第一段冠弧的外径R1、所述第二段冠弧的外径R2以及胎肩部处的胎面轮廓的外径R3，具有R1＝R2+R3和R2/R3＝6/4的关系，其中R1≥800mm；
所述第一段冠弧的弧长L1、所述第二段冠弧的弧长L2以及胎肩部的弧长L3，具有关系：L1＝L2+L3和L2/L3＝4/6；
所述的胎面的胎面宽度TDW与轮胎名义断面宽SN的关系为：TDW＝SN*(0.93-0.94)。
2.根据权利要求1所述的跨界竞速轮胎，其特征在于，所述第一花纹槽内设置有第一加强筋，所述第二花纹槽内设置有第二加强筋，第一加强筋和第二加强筋的高度分别为第一花纹槽和第二花纹槽槽深的一半，其中第一加强筋的边缘与第一花纹槽槽底之间通过斜边过渡，该斜边与垂直加强筋长度方向的夹角为70°-80°；所述第二加强筋采用屋檐式结构，其包括加强筋顶部以及两侧的过渡弧边，其中加强筋顶部长度为第二加强筋整体长度的三分之一。
3.根据权利要求2所述的跨界竞速轮胎，其特征在于，所述过渡弧边采用直线相切过渡的两段弧，其中靠近加强筋顶部的段弧弧度半径为2-3mm，靠近第二花纹槽槽底的段弧弧度半径为8-10mm。
4.根据权利要求1所述的跨界竞速轮胎，其特征在于，所述轮辋保护端点处形成有轮辋保护上反弧和轮辋保护下反弧，该轮辋保护上反弧的半径RA和轮辋保护下反弧的半径RB具有RA/RB＝3/1的关系。
5.根据权利要求1-4任一项所述的跨界竞速轮胎，其特征在于，所述胎圈的子口位置弧度半径RC为10-11mm，胎踵位置弧度半径RD取7-8mm。
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