CN107750206B - 设置有电子设备的轮胎 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是增加设置有电子设备的轮胎的耐久性。通过一种轮胎实现所述目的，所述轮胎具有最大宽度LT并且包括：相对于赤道平面的不对称的胎面(1)，所述胎面(1)的一侧旨在设置在相对于车辆的外侧；胎冠内衬，所述胎冠内衬沿径向在胎冠的最内部；和电子设备，所述电子设备具有至少一个用于测量至少一个参数的测量传感器。所述电子设备安装在轮胎中胎冠的下方，沿径向位于胎冠内衬的内部，相对于赤道平面位于胎面的旨在设置在车外侧的胎面侧，使得电子设备的重心与赤道平面的轴向距离至少等于轮胎最大轴向宽度LT的5％并且至多等于25％。

Description

设置有电子设备的轮胎

技术领域

本发明涉及内部安装电子设备的不对称轮胎，其用于任意类型的车辆。本发明更具体地涉及客运车辆轮胎。

轮胎包括胎冠、两个胎圈和两个胎侧，所述胎冠包括旨在通过胎面表面与地面接触的胎面，所述胎圈旨在与轮辋接触，所述胎侧连接胎冠和胎圈。

由于轮胎的几何形状显示出围绕旋转轴线的旋转对称性，通常在包括轮胎旋转轴线的子午平面中描述轮胎的几何形状。对于给定的子午平面，径向、轴向和周向方向分别表示垂直于轮胎旋转轴线、平行于轮胎旋转轴线和垂直于子午平面的方向。

在下文中，表述在径向上位于“内部”和在径向上位于“外部”分别表示“在径向方向上接近轮胎的旋转轴线”和“在径向方向上更远离轮胎的旋转轴线”。表述“在轴向上位于内部”和“在轴向上位于外部”分别表示“在轴向方向上更接近赤道平面”和“在轴向方向上更远离赤道平面”。“径向距离”为相对于轮胎的旋转轴线的距离，“轴向距离”为相对于轮胎的赤道平面的距离。“径向厚度”在径向方向上测量，“轴向厚度”在轴向方向上测量。

不对称轮胎意指在车辆上的安装方向被生产商预定的轮胎。不对称轮胎包括轴向外边缘和轴向内边缘，轴向内边缘是当轮胎以所述预定安装方向安装在车辆上时旨在安装在车辆的车架侧的边缘，外边缘是与内边缘相反的边缘。在文献中，“车外侧”表示轴向外边缘。

通常地，在轮胎的所有部分(胎侧、胎圈和胎冠)中，沿径向位于最内的材料被设计成赋予轮胎气密性从而维持恒定压力并且保护沿径向位于其外部的其它材料不受充气气体(特别是氧气)的影响。无论其性质如何，该径向最内材料被称为内衬。

背景技术

正如文献US20110041309A1、US20110041977A1、US20110113630A1中所述，通常有利的是在轮胎内特别是在内衬上安装电子设备，所述电子设备为电子传感器(例如特别是压力传感器、温度传感器、加速计)或识别系统(RFID)。这些电子设备的目的是根据需要或连续不断地将关于轮胎的信息(其行驶参数或识别码)发送给接收器，所述接收器可以位于车辆内或不位于车辆内。接收的信息可以特别地用于通知驾驶员例如压力的变化、温度的值，从而实时设定车辆参数，或者帮助负责轮胎维修或车辆服务管理的专业人员。电子设备和内衬之间存在的材料允许物体粘合至轮胎，通常是被称为界面配混物的聚合物配混物。

如文献JP2011020557所述，这些设备有时安装在胎圈上，胎圈是轮胎行驶时最静态的区域。然而，轮胎的装配和拆卸使得胎圈经受变形，使得设备的安装困难。

至于胎侧，其为行驶过程中经受最大变形的区域，因此也是最不利于容纳这种设备的区域。

在将电子设备放置在胎冠下方的技术方案中，例如US2011/0041309A1，电子设备设置在轮胎的赤道平面中。这是因为该位置具有对称的优点并且能够绕过轮胎在车辆上的安装位置，但是不能实现忍耐某些所谓的运动型车辆生产商希望的速度的能力方面的性能。问题在于，为了改进这些车辆的抓地性，它们通常具有较大外倾角，造成胎面接触块不对称。这两个特征的影响了在所谓的运动型车辆上使用不对称轮胎。对于该用途中的不对称轮胎，将电子设备设置在赤道平面中也不是最佳选择。

将轮胎中的电子设备安装在胎侧、胎圈或胎冠下的赤道上的难点之一在于，特别是在高速下，由于轮胎所经受的负荷和变形，电子设备的存在不利于轮胎的耐久性。

发明内容

因此本发明的主要目的是增加包括电子设备的不对称轮胎的高速耐久性。

此目的通过一种轮胎实现，所述轮胎具有最大轴向宽度LT并且旨在安装在安装轮辋上，所述轮胎包括：

·旨在与安装轮辋接触的两个胎圈，包括旨在与地面接触的胎面的胎冠，连接胎冠和胎圈的两个胎侧，

·所述胎面相对于赤道平面不对称并且界定胎面的两个轴向边缘，两个轴向边缘中的一个旨在设置在固定安装轮辋的车外侧，

·胎冠的内衬，所述内衬沿径向最远地位于胎冠的内部，

·电子设备；所述电子设备安装在轮胎中胎冠的下方，沿径向位于胎冠的内衬的内部，相对于赤道平面位于胎面的旨在设置在车外侧的轴向边缘侧。

当轮胎安装在其轮辋上并且轻度充气(即充气至等于例如由轮胎和轮辋协会或TRA推荐的标称压力的10％的压力)时，在胎侧处测量轮胎的最大轴向宽度。

无论是在将轮胎安装在轮辋上的过程中还是在使用的过程中，施加至电子设备的负荷或变形都较大。特别地，行驶过程中轮胎中施加的离心力使得最适合安装所述设备的部分是胎冠。在该情况下，离心力造成界面配混物的压缩而非剪切，压缩变形导致聚合物材料具有高强度，剪切变形导致聚合物材料具有低强度。对于在胎圈和胎侧上的设置，离心力的效果是界面配混物上的剪切负荷较高，并且不利于其耐久性，可能造成电子设备脱离。

相反，只有当应力负荷对称时，将电子设备安装在赤道平面中才是有利的。在转弯时，相对于车辆重心位于车辆瞬时旋转中心一侧的轮胎由于离心力的作用而卸载，并且这些轮胎上的应力负荷不是轮胎及由此的电子设备和轮胎之间的界面所必须承受的最大应力负荷。相反，相对于车辆重心位于车辆瞬时旋转中心相反侧的轮胎(称之为位于弯曲的外部)经受负荷传递，这意味着该情况是轮胎使用的最不利条件。在该负荷的影响下，胎面接触块经受与外倾角相似的变形并且胎面的位于赤道上的部分经受非零周向负荷，所述非零周向负荷抵消了位于车外侧的胎面的轴向外边缘部分上的相反方向的周向负荷。在这两个区域(赤道和车外侧的轴向边缘)之间，胎面区域是周向负荷最小的区域。因此这是安装电子设备的最合适的区域。当轮胎由于车辆构造而经受大的外倾角时，该同样区域也是安装电子设备的最合适的区域。

一个优选的实施方案是电子设备包括至少一个能够测量至少一个轮胎参数的测量传感器。特别地，用于这种轮胎和用途的特别感兴趣的电子设备是温度传感器或压力传感器，所述温度传感器或压力传感器将轮胎中测量的这些参数传递至车辆的驾驶员从而警告不恰当操作使得驾驶员可以改变其驾驶方式，例如改变其速度。

有利地，电子设备的重心和赤道平面之间的轴向距离至少等于轮胎最大轴向宽度LT的5％从而避免胎面部分的受到动力轴向负荷的最重负荷区域位于车外侧。

特别有利地，电子设备的重心和赤道平面之间的轴向距离至多等于轮胎最大轴向宽度LT的25％从而避免胎面部分的受到制动轴向负荷的最重负荷区域位于车外侧。

在优选的实施方案中，电子设备的重心沿径向与胎面中的周向凹槽对齐。该实施方案能够降低电子设备和轮胎之间的界面处的温度并且因此改进界面配混物的完整性。这是因为，由于与周向凹槽对齐的轮胎聚合物材料厚度减小，由这些材料的变形而产生的热局部地减少，因此温度局部地降低。

凹槽意指胎面的任何凹入区域，所述凹入区域整体上为周向的并且整体上围绕轮胎形成一整圈，由彼此面对的材料壁界定并且彼此以非零距离隔开，当轮胎崭新时深度为至少2mm。在正常行驶条件下，这些壁彼此不接触。周向凹槽具有整体周向方向的两个壁，一个沿轴向位于内部并且另一个沿轴向位于外部。

与周向凹槽对齐设置意指电子设备的重心沿轴向位于凹槽的轴向内壁的外侧并且沿轴向位于凹槽的轴向外壁的内侧，轴向定位具有5mm公差。

还有利地，电子设备的重心沿径向与胎面的肋状物对齐。这是因为在重负荷下，胎冠的初始挠曲不位于肋状物下方而是位于凹槽下方。这些挠曲产生明显变形，这可能损坏形成内衬和电子设备之间的界面的界面配混物。在该情况下，将电子设备与肋状物对齐设置改进了界面配混物的耐久性，因此改进了轮胎的耐久性。

肋状物意指胎面上的凸起元件，该元件在周向方向上延伸并且整体上围绕轮胎形成一整圈，当轮胎崭新时具有至少2mm的高度。肋状物包括两个轴向壁和接触表面，在行驶过程中接触表面旨在与地面接触。周向肋状物具有整体周向方向的两个壁，一个沿轴向位于内部并且另一个沿轴向位于外部。肋状物有可能沿周向不连续而是具有凹槽，特别是在旨在用于冬季用途的轮胎的情况下。

与肋状物对齐设置意指电子设备的重心沿轴向位于肋状物的轴向内壁的外侧并且沿轴向位于肋状物的轴向外壁的内侧，轴向定位具有5mm公差。

有利地，电子设备的周向位置与轮胎的静态不平衡相对，使得可以尽可能经济地进行静态平衡和动态平衡。实际上，某些现有电子设备的质量与用于校正轮胎呈现的旋转体积上导致不平衡的不完美质量分布(被称为不平衡)的平衡配重的质量相似。因此电子设备可以用作平衡配重从而减少需要加入的平衡配重的剩余质量。

电子设备的安装需要装配操作，因此有利的是在相同操作的过程中将至少一个平衡配重沿径向设置在轮胎内衬的内部从而满足静态平衡和动态平衡的要求，目的是减少此操作相关的成本。当为了定位电子设备已经确定轮胎的静态不平衡的周向位置并且因此不需要重新确定时，这种加入平衡配重的操作更加有利。

附图说明

通过图1至图4更好地理解本发明的特征和其它优点，所述图未按比例绘制而是以简化方式绘制从而更容易理解本发明。

·图1显示了根据现有技术的轮胎，

·图2显示了胎面的术语“内边缘”和“外边缘”，

·图3至图4显示了本发明的两个实施方案。

具体实施方式

图1显示了以子午线横截面观察的根据现有技术的轮胎，所述轮胎设置有电子设备3。轮胎包括胎圈1、内衬2和电子设备3，所述内衬2沿径向位于胎面的内部，所述电子设备3沿径向位于内衬的内部并且其重心位于赤道平面中而且落入位置精度。

图2示意性地显示了轮胎，所述轮胎旨在安装在车辆200的车轮的安装轮辋上并且在车辆上具有预定的安装方向。所述轮胎包括轴向外边缘45和轴向内边缘46，轴向内边缘46是当轮胎以所述预定安装方向安装在车辆上时旨在安装在车辆的车架侧的边缘，轴向外边缘45是与轴向内边缘46相反的边缘。

图3显示了以子午线横截面观察的根据本发明的设置有电子设备3的轮胎，其中电子设备3的重心相对于赤道平面位于车辆的轴向外侧边缘45的一侧并且与赤道平面的距离至少等于轮胎最大轴向宽度LT的5％并且至多等于该宽度的25％。在该图中，电子设备3的重心沿径向与胎面中的周向凹槽4对齐。

图4显示了根据本发明的装配有电子设备3的轮胎，其中电子设备3的重心与胎面的肋状物5对齐。

本发明人在尺寸为305/30ZR20 103Y并且最大轴向宽度为313mm的不对称轮胎上实施本发明，以2.5°的外倾角进行测试从而考虑旨在安装所述轮胎的车辆的技术要求。测试包括在周长为8.5m的金属滚筒道路模拟机上以3.2bar的设定压力和587daN的设定负荷行驶。轮胎以增速水平行驶，每次持续20分钟，速度增量为10km/h。根据实现的最大速度和最后一个速度水平下实现的行驶长度对轮胎进行分级。

不具有电子设备的轮胎实现370km/h的水平并且在该速度下行驶11分钟。至于根据现有技术的轮胎，即装配有根据现有技术设置的电子设备(重量为7g的压力传感器)的轮胎，所述电子设备因此安装在轮胎中使得其重心处于赤道平面中并且落入最大轴向宽度的1％的定位公差，该轮胎实现340km/h的速度水平并且在这些条件下行驶1分钟之后就发生故障。当相比于未装配电子设备的轮胎时，该结果证实了由电子设备的存在造成的极高速度下耐久性能的下降。该故障与胎冠温度15℃的增量相关，这通过未装配电子设备的轮胎和根据现有技术的装配有电子设备的轮胎在相同速度下与传感器一致的数据模拟而得。

本发明人测试了本发明的两个实施方案。第一个实施方案包括离赤道平面以最大轴向宽度的16％的距离并且与胎面的肋状物对齐地安装电子设备。在该情况下，根据本发明的轮胎实现360km/h的速度水平并且在该水平下行驶15分钟。因此，当相比于装配有设置在赤道平面中的电子设备的轮胎的结果(即340km/h的最大实现水平)时，这证明了本发明描述的装配有电子设备的轮胎的高速耐久性的改进。

第二个实施方案包括离赤道平面以最大轴向宽度的7％的距离并且与胎面的凹槽对齐地安装电子设备。在该情况下，根据本发明的轮胎实现370km/h的速度水平并且在该水平下行驶15分钟。最大胎冠温度下降接近15℃。因此，当相比于装配有设置在赤道平面中的电子设备的轮胎的结果(即340km/h的最大实现水平)时，此结果表明根据该第二个实施方案的本发明描述的装配有电子设备的轮胎的高速耐久性的改进。

Claims (8)

1.一种轮胎，所述轮胎具有最大轴向宽度LT并且旨在安装在安装轮辋上，所述轮胎包括：

·旨在与安装轮辋接触的两个胎圈，包括旨在与地面接触的胎面(1)的胎冠，连接胎冠和胎圈的两个胎侧，

·所述胎面(1)相对于赤道平面不对称并且界定胎面的两个轴向边缘(45、46)，两个轴向边缘中的一个边缘(45)旨在设置在固定安装轮辋的车外侧，

·胎冠(2)的内衬，所述内衬沿径向最远地位于胎冠的内部，

·电子设备(3)，

其特征在于，电子设备安装在轮胎中胎冠的下方，沿径向位于胎冠的内衬的内部，相对于赤道平面位于胎面(1)的旨在设置在车外侧的轴向边缘(45)侧。

2.根据权利要求1所述的轮胎，其中电子设备(3)包括能够测量至少一个轮胎参数的至少一个测量传感器。

3.根据权利要求1和2中任一项所述的轮胎，其中电子设备(3)的重心和赤道平面之间的轴向距离至少等于轮胎最大轴向宽度LT的5％。

4.根据权利要求2所述的轮胎，其中电子设备(3)的重心和赤道平面之间的轴向距离至多等于轮胎最大轴向宽度LT的25％。

5.根据权利要求2所述的轮胎，其中电子设备(3)的重心沿径向与胎面中的周向凹槽(4)对齐。

6.根据权利要求2所述的轮胎，其中电子设备(3)的重心沿径向与胎面中的肋状物对齐。

7.根据权利要求2所述的轮胎，其中电子设备的周向位置与轮胎的静态不平衡相对。

8.根据权利要求2所述的轮胎，其中至少一个平衡配重沿径向设置在轮胎的内衬的内部。