CN114407582B - 一种平衡轮胎花纹刚性的充气轮胎 - Google Patents

一种平衡轮胎花纹刚性的充气轮胎 Download PDF

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Abstract

本发明设计轮胎技术领域，公开了一种平衡轮胎花纹刚性的充气轮胎，包括胎面、沿周向开设在胎面上的周向主沟，周向主沟将胎面分割为位于两侧的肩部花纹筋、以及位于中部的中间花纹筋，周向主沟、肩部花纹筋、中间花纹筋统称为胎面花纹；在确保肩部花纹筋刚性大于中间花纹筋刚性的前提下，合理优化花纹刚性分布，从而确保胎面中部花纹块与肩部花纹块对整个制动过程的贡献平衡；具体可以通过对花纹筋的尺寸优化，并附加一定宽度的冠带层，使得各花纹筋的接地印痕长度的一致。

Description

一种平衡轮胎花纹刚性的充气轮胎
技术领域
本发明涉及轮胎技术领域，具体涉及一种平衡轮胎花纹刚性的充气轮胎。
背景技术
随着汽车向电动化趋势发展，汽车整备质量相对燃油车增加，导致轮胎在干、湿路面上的制动距离对安全性的意义更为重要。为缩短制动距离，现有技术强调充分发挥轮胎的胎面花纹的边缘效应，在胎面上设计沿周向的多条纵沟，沿胎面宽度方向设计多种样式的横沟；但这种方式牺牲了整体胎面花纹刚性，造成了整个车辆操纵稳定性的降低，同时还会使轮胎噪音升高。因为如果横沟数量过多，花纹刚性下降，车辆制动时，横沟花纹的前后边缘容易卷曲及翘曲，造成实际接地面积的损失，大大削减边缘效应的效果，进而发挥不了轮胎应有的制动效果。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种平衡轮胎花纹刚性的充气轮胎。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种平衡轮胎花纹刚性的充气轮胎，包括胎面、沿周向开设在胎面上的周向主沟，周向主沟将胎面分割为位于两侧的肩部花纹筋、以及位于中部的中间花纹筋，周向主沟、肩部花纹筋、中间花纹筋统称为胎面花纹，肩部花纹筋的刚度为A、中间花纹筋的刚度为B，则A和B之间具有如下关系：10N/m≤A-B≤20N/m；且整个胎面花纹的刚度相对于胎面花纹中心的不均匀度C≤100N/m，使得肩部花纹筋与中间花纹筋的接地印痕长度之差的绝对值D≤10mm；
其中不均匀度其中Cn为胎面花纹第n个取样点的刚度，N为胎面花纹总的取样点数量，C0为胎面花纹中心取样点的刚度。
进一步地，所述周向主沟包括四条且依次分别为第一周向主沟、第二周向主沟、第三周向主沟、第四周向主沟；所述中间花纹筋包括中心花纹筋以及位于中心花纹筋两侧的次中心花纹筋，充气轮胎包括第一冠带层和第二冠带层；则第二周向主沟和第三周向主沟的宽度G1W、中心花纹筋的宽度R1W、次中心花纹筋的宽度R2W、肩部花纹筋的宽度R3W、胎面花纹节数量P_Num、第二宽带层的宽度W2JF具有如下关系：1.03≤R2W/R1W≤1.05；1.52≤R3W/R1W≤1.86，66≤P_Num≤75；R1W+2(G1W+R2W)≤W2JF≤R1W+2(G1W+R2W+G2W)。
进一步地，0.05≤G1W/TW≤0.07；1≤G1W/G2W≤1.2；其中，TW为胎面宽度。
进一步地，包括沿轮胎轴向设置在胎面上的横沟，横沟与周向主沟将肩部花纹筋、中间花纹筋分割为花纹块；所述花纹块上设置有漏斗状孔；所述漏斗状孔具有靠近胎面表面的喇叭形孔以及远离胎面表面的柱状孔，所述喇叭形孔开口较大的一端朝向胎面表面，所述柱状孔与喇叭形孔连通。
进一步地，d1≥4mm，3mm≤d2≤5mm，3mm≤s1≤5mm，1mm≤s2≤2mm，2mm≤h1≤3mm，1mm≤h2≤1.5mm；其中d1为漏斗状孔与最近横沟的距离，d2相邻两个漏斗状孔的间距，s1为喇叭形孔上端的直径，h1为喇叭形孔的高度，h2为喇叭形孔下端的高度，s2为柱状孔的直径。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果是：
1.整个胎面的花纹筋设计上，在确保肩部花纹筋刚性大于中间花纹筋刚性的前提下，合理优化花纹刚性分布，从而确保胎面中部花纹块与肩部花纹块对整个制动过程的贡献平衡；具体可以通过对花纹筋的尺寸优化，并附加一定宽度的冠带层，使得各花纹筋的接地印痕长度的一致。
2.局部设计上，胎面花纹增加漏斗状孔的设计；根据吸盘的原理，漏斗状孔与地面产生吸力，增加胎面与地面的黏附力，从而增加制动效果；漏斗状孔还可以增加胎面花纹的边缘密度，从而增加制动力；漏斗状孔有利于轮胎整体散热，从而延长轮胎使用寿命。
附图说明
图1本发明胎面花纹的示意图；
图2为本发明胎面漏斗状孔的示意图；
图3为图2中A-A处的剖视图；
图4为本发明轮胎断面的示意图；
图5为本发明轮胎与现有技术轮胎的接地印痕形状对比图。
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。
如图1至5所示，一种平衡轮胎花纹刚性的充气轮胎，包括胎面10、沿周向开设在胎面10上的周向主沟，周向主沟将胎面10分割为位于两侧的肩部花纹筋18、以及位于中部的中间花纹筋，周向主沟、肩部花纹筋18、中间花纹筋统称为胎面花纹，中间花纹筋包括中心花纹筋14以及位于中心花纹筋14两侧的次中心花纹筋16；周向主沟包括第一周向主沟101、第二周向主沟102、第三周向主沟103、第四周向主沟104，四条主沟依次排列，将胎面10依次分为肩部花纹筋18、次中心花纹筋16、中心花纹筋14、次中心花纹筋16、肩部花纹筋18；还包括沿轮胎轴向设置在胎面10上的横沟22，横沟22与周向主沟将肩部花纹筋、中间花纹筋分割为花纹块32；一个花纹块32与该花纹块32相邻的横沟22组成一个花纹节。
轮胎除胎面10外，还包括胎体、胎侧、第一带束层12a、第二带束层12b、第一冠带层11a、第二冠带层11b；第一冠带层靠近内侧，第二冠带层靠近外侧。
肩部花纹筋18的刚度为A、中间花纹筋的刚度为B，则A和B之间具有如下关系：10N/m≤A-B≤20N/m；且整个胎面花纹的刚度相对于胎面花纹中心的不均匀度C≤100N/m，使得肩部花纹筋与中间花纹筋的接地印痕长度之差绝对值D≤10mm；
其中不均匀度其中Cn为胎面花纹第n个取样点的刚度，N为胎面花纹总的取样点数量，C0为胎面花纹中心取样点的刚度。
为合理分配肩部花纹筋18以及中间花纹筋的刚性分布，各花纹筋的宽度关系约束如下比例：1.03≤R2W/R1W≤1.05；1.52≤R3W/R1W≤1.86，同时轮胎花纹节的总数P_Num按66≤P_Num≤75范围内设计：
当R2W/R1W＞1.05时，中间花纹筋刚性不足，不利车辆直线操稳性能；
当R3W/R1W＞1.86时，肩部花纹块32刚性过大，同样不利于于车辆直线操稳性能；
当P_Num＞75时，则横沟22槽过多，花纹刚性不足，不利于发挥横沟22的边缘效应；
当P_Num＜66时，则花纹块32刚性过大，轮胎的花纹撞击噪音会过大。
另外，为保证各花纹筋的接地印痕长度的一致，本发明还采用了如下方案：R1W+2(G1W+R2W)≤W2JF≤R1W+2(G1W+R2W+G2W)。
如果W2JF≤R1W+2(G1W+R2W)：则中间花纹筋的接地印痕的长度与肩部花纹筋18的长度不匹配，易造成轮胎制动过程中滑移率变化分布过大，各花纹筋的制动贡献不能发挥出最佳水平；W2JF过大同样会造成此类情形。
为确保湿地排水性能，本发明采用如下技术方案：0.05≤G1W/TW≤0.07、1≤G1W/G2W≤1.2，TW为胎面10宽度。
G1W/TW＜0.05时，中间沟太窄，不利于湿地排水，G1W/TW＞0.07时，中间沟太宽，牺牲海陆比，胎面花纹整体刚性无法保证，不利于操控性能；G1W/G2W＜1或G1W/G2W大于1.2，肩部花纹块32与中间花纹块32的刚性过渡不均匀，容易造成异常磨损。
所述花纹块32上设置有漏斗状孔40；所述漏斗状孔具有靠近胎面10表面的喇叭形孔以及远离胎面10表面的柱状孔，所述喇叭形孔开口较大的一端朝向胎面10表面，所述柱状孔与喇叭形孔连通。
本发明中按如下方案设计漏斗状孔40：d1≥4mm；3mm≤d2≤5mm；3mm≤s1≤5mm；1mm≤s2≤2mm；2mm≤h1≤3mm；1mm≤h2≤1.5mm；其中d1为漏斗状孔与最近横沟的距离，d2相邻两个漏斗状孔40的间距，s1为喇叭形孔上端的直径，h1为喇叭形孔的高度，h2为喇叭形孔下端的高度，s2为柱状孔的直径：
d1≤4mm时，则影响横沟22的边缘效应，局部刚性不足易造成卷曲，不利于制动效果；
d2≥5mm时，漏斗状孔40的密度不够大，吸盘效应不明显，且轮胎与地面接触面积增加不明显，黏附效应无明显增强；
s1≥5mm时，则与路面接触时，局部不易形成吸盘效应，不利于抓着力增加；
h1≥3mm时，则花纹刚性损失较大，对制动及操稳均不利。
整体上在不过多更改周向及横向沟槽设计的前提下，优化均衡肩部及中间花纹块32对制动性能的贡献，局部上在不牺牲花纹纵、横向刚度同时局部利用加漏斗状微小孔设计增加胎面花纹的边缘密度并利用吸盘原理增加胎面抓着力；以上方案同时能够避免：花纹刚性降低过多造成的轮胎操稳性能下降、噪音上升。
以花纹节宽度为35mm的轮胎为例，本发明针对不同实施例、对比例胎面刚度分布、接地印痕与制动性能之间的关系进行试验。
实施例1
肩部花纹筋的刚度为A、中间花纹筋的刚度为B，则A和B之间具有如下关系：A-B＝10N/m；且整个胎面花纹的刚度相对于胎面花纹中心的不均匀度C＝100N/m；肩部花纹筋与中间花纹筋的接地印痕长度之差绝对值D＝10mm。
实施例2
肩部花纹筋的刚度为A、中间花纹筋的刚度为B，则A和B之间具有如下关系：A-B＝10N/m；且整个胎面花纹的刚度相对于胎面花纹中心的不均匀度C＝80N/m；肩部花纹筋与中间花纹筋的接地印痕长度之差绝对值D＝8mm。
实施例3
肩部花纹筋的刚度为A、中间花纹筋的刚度为B，则A和B之间具有如下关系：A-B＝10N/m；且整个胎面花纹的刚度相对于胎面花纹中心的不均匀度C＝60N/m；肩部花纹筋与中间花纹筋的接地印痕长度之差绝对值D＝5mm。
实施例4
肩部花纹筋的刚度为A、中间花纹筋的刚度为B，则A和B之间具有如下关系：A-B＝10N/m；且整个胎面花纹的刚度相对于胎面花纹中心的不均匀度C＝40N/m；肩部花纹筋与中间花纹筋的接地印痕长度之差绝对值D＝3mm。
实施例5
肩部花纹筋的刚度为A、中间花纹筋的刚度为B，则A和B之间具有如下关系：A-B＝20N/m；且整个胎面花纹的刚度相对于胎面花纹中心的不均匀度C＝100N/m；肩部花纹筋与中间花纹筋的接地印痕长度之差绝对值D＝7mm。
实施例6
肩部花纹筋的刚度为A、中间花纹筋的刚度为B，则A和B之间具有如下关系：A-B＝20N/m；且整个胎面花纹的刚度相对于胎面花纹中心的不均匀度C＝80N/m；肩部花纹筋与中间花纹筋的接地印痕长度之差绝对值D＝6mm。
实施例7
肩部花纹筋的刚度为A、中间花纹筋的刚度为B，则A和B之间具有如下关系：A-B＝15N/m；且整个胎面花纹的刚度相对于胎面花纹中心的不均匀度C＝100N/m；肩部花纹筋与中间花纹筋的接地印痕长度之差绝对值D＝7mm。
实施例8
肩部花纹筋的刚度为A、中间花纹筋的刚度为B，则A和B之间具有如下关系：A-B＝15N/m；且整个胎面花纹的刚度相对于胎面花纹中心的不均匀度C＝80N/m；肩部花纹筋与中间花纹筋的接地印痕长度之差绝对值D＝5mm。
对比例1
肩部花纹筋的刚度为A、中间花纹筋的刚度为B，则A和B之间具有如下关系：A-B＝5N/m；且整个胎面花纹的刚度相对于胎面花纹中心的不均匀度C＝120N/m；肩部花纹筋与中间花纹筋的接地印痕长度之差绝对值D＝13mm。
对比例2
肩部花纹筋的刚度为A、中间花纹筋的刚度为B，则A和B之间具有如下关系：A-B＝25N/m；且整个胎面花纹的刚度相对于胎面花纹中心的不均匀度C＝120N/m；肩部花纹筋与中间花纹筋的接地印痕长度之差绝对值D＝12mm。
将上述实施例、对比例的成品轮胎安装在相同车辆上，并在条件相同的情况下进行制动距离试验，以实施例1的试验结果为基准，设为100，其他实施例、对比例的试验数值按照比例缩放，得到以下结果。
A-B(N/m) 不均匀度C(N/m) D(mm) 制动试验结果
实施例1 10 100 10 100
实施例2 10 80 8 102
实施例3 10 60 5 104
实施例4 10 40 3 105
实施例5 20 100 7 101
实施例6 20 80 6 103
实施例7 15 100 7 103
实施例8 15 80 5 104
对比例1 5 120 13 96
对比例2 25 120 12 95
可以看出，采用本发明中的方案，制动试验结果更好。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为了清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (3)

1.一种平衡轮胎花纹刚性的充气轮胎，包括胎面、沿周向开设在胎面上的周向主沟，周向主沟将胎面分割为位于两侧的肩部花纹筋、以及位于中部的中间花纹筋，周向主沟、肩部花纹筋、中间花纹筋统称为胎面花纹，其特征在于：肩部花纹筋的刚度为A、中间花纹筋的刚度为B，则A和B之间具有如下关系：10N/m≤A-B≤20N/m；且整个胎面花纹的刚度相对于胎面花纹中心的不均匀度C≤100N/m；另外充气轮胎包括沿轮胎轴向设置在胎面上的横沟，横沟与周向主沟将肩部花纹筋、中间花纹筋分割为花纹块；所述花纹块上设置有漏斗状孔；所述漏斗状孔具有靠近胎面表面的喇叭形孔以及远离胎面表面的柱状孔，所述喇叭形孔开口较大的一端朝向胎面表面，所述柱状孔与喇叭形孔连通；所述周向主沟包括四条且依次分别为第一周向主沟、第二周向主沟、第三周向主沟、第四周向主沟；所述中间花纹筋包括中心花纹筋以及位于中心花纹筋两侧的次中心花纹筋，充气轮胎包括第一冠带层和第二冠带层；则第一周向主沟和第四周向主沟的宽度G2W、第二周向主沟和第三周向主沟的宽度G1W、中心花纹筋的宽度R1W、次中心花纹筋的宽度R2W、肩部花纹筋的宽度R3W、胎面花纹节总数量P_Num、第二冠带层的宽度W2JF具有如下关系：1.03≤R2W/R1W≤1.05；1.52≤R3W/R1W≤1.86，66≤P_Num≤75；R1W+2(G1W+R2W)≤W2JF≤R1W+2(G1W+R2W+G2W)；使得肩部花纹筋与中间花纹筋的接地印痕长度之差的绝对值D≤10mm；其中，一个花纹块与该花纹块相邻的横沟组成一个花纹节；
不均匀度，其中/>为胎面花纹第n个取样点的刚度，/>为胎面花纹总的取样点数量，/>为胎面花纹中心取样点的刚度。
2.根据权利要求1所述的平衡轮胎花纹刚性的充气轮胎，其特征在于：0.05≤G1W/TW≤0.07；1≤G1W/G2W≤1.2；其中，TW为胎面宽度。
3.根据权利要求1所述的平衡轮胎花纹刚性的充气轮胎，其特征在于：d1≥4mm，3mm≤d2≤5mm，3mm≤s1≤5mm，1mm≤s2≤2mm，2mm≤h1≤3mm，1mm≤h2≤1.5mm；其中d1为漏斗状孔与最近横沟的距离，d2为相邻两个漏斗状孔的间距，s1为喇叭形孔上端的直径，h1为喇叭形孔的高度，h2为喇叭形孔下端的高度，s2为柱状孔的直径。
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