CN114714823A - 一种减小空气阻力的轮胎 - Google Patents

Abstract

本发明涉及轮胎领域，尤其是一种减小空气阻力的轮胎，该轮胎包括胎面、胎侧、胎体和胎趾，在胎侧的外表面上设置有凹槽，凹槽的槽底设置有若干条有序排列并具有一定高度的条状凸起，条状凸起的剖面形状为凸台，凸台的底面位于槽底，凸台整体向上延伸，凸台的平均高度h2为0.2‑1mm；凸台的平均宽度L2为0.05‑0.08mm；凸台的平均间距L1为0.05‑0.3mm；凸台的侧壁与垂直于胎体的平面之间形成的角度θ2为5‑30°。本发明的优点是在胎侧上设置凹槽，凹槽内设置条状凸起，当空气流过凹槽，在凸起之间来回起伏，产生一小块湍流或空气扰动，空气经过分离，分离、再附着的过程中就减小了风阻。

Description

一种减小空气阻力的轮胎

技术领域

本发明涉及轮胎领域，尤其是一种减小空气阻力的轮胎。

背景技术

当汽车行驶时，涉及到空气动力学的相关方面内容。汽车周围的空气流动会对车辆产生各种各样的影响，空气能对汽车产生阻力，消耗汽车的能量，同时也会影响行驶稳定性。因此减小空气阻力是车辆研发的重要工作。具体而言，空气阻力是一个变量，它的大小与汽车的行驶速度成正比，车速越快空气阻力越大，当车速在30km/h以下时，空气阻力只占汽车行驶总阻力的很小一部分，当车速超过80km/h的时候，空气阻力约占总阻力的60%以上，成为车辆需要克服的首要阻力；当车速超过120km/h时，空气阻力大约占总阻力的80%以上；当车速超过160km/h时，空气阻力大约占总阻力的95%以上，其它阻力可以几乎可以忽略不计。

然而工程师们往往只关注车身形状、车头的保险扛、机盖、翼子板、车尾的箱体、尾翼等，很少有人关注车身侧面的车轮。轮胎是汽车的重要部件之一，它承载着车辆的安全、燃油经济性、舒适性、操控性、外观匹配性等各方面性能，然而车轮上的轮胎对减小空气阻力也有着一定的贡献。例如在中国发明专利（公开号：CN104768777B，公开日：20150708）中，公开了用于减小气动阻力的轮胎胎边部标记，通过在胎侧上合理的设置扇形区域，并在合适的扇形区域内设置标记，能减小轮胎滚动时的空气阻力。但这些标记凸出到胎侧的表面，在轮胎高速旋转时，依然能产生空气阻力。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的第一个目的是提供一种减小空气阻力的轮胎，在胎侧上设置凹槽，凹槽内设置条状凸起，当空气流过凹槽，在凸起之间来回起伏，产生一小块湍流或空气扰动，空气经过分离，分离、再附着的过程中就减小了风阻。

为本发明的第一个目的，采用以下技术方案予以实施：

一种减小空气阻力的轮胎，该轮胎包括胎面、胎侧、胎体和胎趾，在胎侧的外表面上设置有凹槽，凹槽的深度h1为0.4-0.6mm；凹槽的槽底设置有若干条有序排列并具有一定高度的条状凸起，条状凸起的剖面形状为凸台，凸台的底面位于槽底，凸台整体向上延伸，凸台的平均高度h2为0.2-1mm；凸台的平均宽度L2为0.05-0.08mm；凸台的平均间距L1为0.05-0.3mm；凸台的侧壁与垂直于胎体的平面之间形成的角度θ2为5-30°。

作为优选，凸台的外形可以是弧楔形、圆锥形或圆台形。

作为优选，凸台为弧楔形时，弧楔形体的弧度R1为10-20°。

作为优选，凹槽的侧壁为斜面，从槽底向槽顶向外张开，该斜面与垂直于槽底的平面的夹角θ1为10-30°；凹槽的侧壁与槽底之间设置有底部圆角R，底部圆角R的半径为0.1-0.2mm。

作为优选，在胎侧的外表面上设置有标志区，标志区内设置有标志物，标志物的外形轮廓由凹槽限定；在凹槽的槽底上设置有用于提高视觉冲击力的图案填充，图案填充为多个图案单元排列形成；图案单元中的图案由条状凸起限定；在图案单元中每个条状凸起都是连续的并且具有弯曲部。

作为优选，案填充由多个相同的图案单元排列形成，相邻的图案单元之间留有间隙，该间隙与条状凸起之间的间距相等。

作为优选，图案单元中的图案由若干条图案线构成，图案线相互平行，图案线为多段彼此连接的直线段组成的折线。

作为优选，图案单元中的图案由若干条图案线构成，图案线相互平行，图案线为多段彼此连接的劣弧组成的弧线；相邻的两个劣弧关于连接点呈中心对称。

作为优选，图案单元中的图案由若干条图案线构成，图案线包括各自相互平行的第一符号线和第二符号线，第一符号线排列形成第一区域，第二符号线排列形成第二区域；在水平方向和竖直方向上，第一区域和第二区域均交替排列，从而形成图案。

本发明的第二个目的是提供一种轮胎，该轮胎具有一对胎侧，至少其中的一个胎侧采用上述的轮胎胎侧。

综上所述，本发明的优点是：

1、标志物为凹槽结构，其凹槽内部设置有由条状凸起构成的图案单元，这样改变了空气从轮胎胎侧表面的流动。当空气流过凹槽，在图案单元表面产生一小块湍流或空气扰动。经过多个图案单元空气进入又分离，分离、再附着的过程中就减小了风阻。

2、由图案单元覆盖的标志物视觉对比明显，标志物外观显示更黑，视觉识别及冲击力更强，提高了标志物的总体对比度，使其更突出。

3、图案单元内的条状凸起为连续性的、曲折的，能够提高凸起的刚度，并且避免应力集中，发生断裂，而曲折结构还能够缓冲并分散应力。

4、每个图案单元是不连续的，方便洗模清理，能够提高模具的使用寿命。

附图说明

图1为位于轮胎胎侧的标志区的结构示意图。

图2为凹槽的剖视图。

图3为凹槽内的凸台外形为弧楔形的结构示意图。

图4为凹槽内的凸台外形为圆锥形的结构示意图。

图5为凹槽内的凸台外形为圆台形的结构示意图。

图6为第一种图案单元形成的图案填充的结构示意图。

图7为第一种图案单元。

图8为第二种图案单元形成的图案填充的结构示意图。

图9为第二种图案单元。

图10为第三种图案单元形成的图案填充的结构示意图。

图11为第三种图案单元。

图12为第四种图案单元形成的图案填充的结构示意图。

图13为第四种图案单元。

图14为第五种图案单元形成的图案填充的结构示意图。

图15为第五种图案单元。

图16为第六种图案单元形成的图案填充的结构示意图。

图17为第六种图案单元。

图18为第七种图案单元形成的图案填充的结构示意图。

图19为第七种图案单元。

图20为第八种图案单元形成的图案填充的结构示意图。

图21为第八种图案单元。

图22为凹槽内无填充的标志物示意图。

图23为凹槽内采用一般镭射线填充的标志物示意图。

图24为凹槽内采用本发明中的图案填充的标志物示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种具有视觉冲击力并减小空气阻力的轮胎，该轮胎包括胎面、胎侧、胎体和胎趾，至少其中一个胎侧的外表面上设置有标志区1，在标志区1内设置有标志物，标志物可以是数字、字母、文字、符号和其它能表达信息的图案中的一种或多种组合。标志物沿着轮胎的周向分布。示例性的，在图1中，标志物为：位于上部呈“WEST LAKE”字样的品牌LOGO11，位于下部呈“ARISUN”字样的轮胎花纹名称12以及位于左右两侧由多个外形为三角形排列形成的纹案样式13。其中在图1中可以明显看出，纹案样式13中的三角形为具有规律的凹凸错位间隔排列，所谓的“凹”是通过下文中的凹槽2实现的，“凸”即为胎侧的外表面。从图1中还可以看出这些三角形由内向外逐渐缩小。

为了提高上述标志物的视觉冲击力，标志物的外形轮廓是通过在胎侧的外表面上设置相应形状的凹槽2实现的，即在胎侧的外表面向内挖槽。如图2所示，凹槽2的深度h1为0.4-0.6mm，最好为0.5mm。凹槽2的侧壁为斜面，从槽底向槽顶向外张开，该斜面与垂直于槽底的平面的夹角θ1为10-30°，最好为20°。凹槽2的侧壁与槽底之间设置有底部圆角R，底部圆角R的半径为0.1-0.2mm。

如图6所示，在凹槽2的槽底上设置有用于提高视觉冲击力的图案填充3，图案填充3为多个图案单元4矩形排列形成，一般来说，图案填充3中的这些图案单元4是相同的，但不排除由多种不同的图案单元4进行排列。需要注意的是，各个图案单元4之间是不连续的，确切的说，这里的不连续是指相邻的两个图案单元之间设置有间隙，这样能方便洗模清理，能够提高模具的使用寿命。每个图案单元4内设置有若干条有序排列并具有一定高度的条状凸起5，这些条状凸起5组合后构成了图案单元中的图案。每个条状凸起5都是连续的并且具有至少一个弯曲部6，弯曲部6可以是包括直角、锐角、钝角在内的各种角度，也可以是等曲率或变曲率的弧形。条状凸起5的长度远大于宽度，每个条状凸起5都构成图案单元4中的一条图案线。

如图3到5所示，条状凸起5的剖面结构如下：形状为凸台51，凸台51的底面位于槽底，凸台51整体向上延伸，凸台51的平均高度h2为0.2-1mm，优选为0.3-0.4mm；凸台51的平均宽度L2为0.05-0.08mm；凸台51的平均间距L1为0.05-0.3mm，最好为0.22mm，间距取决于下文中不同的图案单元4，可以是固定的，也可以是变化的。需要注意的是，凸台51中提到的外形尺寸都是平均值，也就是说，并不要求每一处的凸台51具有相同的外形，例如在凸台51的高度方向上，可以是位于同一高度的直线，也可以是具有一定倾斜角的斜线，当然也可以将直线和斜线相互结合。同样的在宽度方向上以及间距也是如此，可以根据实际的需求例如下文中不同的图案单元4进行调整。

采用上述结构后能达到如下效果：通过在凹槽2内设置条状凸起5，使得轮胎滚动时，位于轮胎侧面的空气会改变流动方向，进入各个条状凸起5之间的间隙中，并且在条状凸起5之间不断的起伏，从而产生一小块湍流或空气扰动，空气在多个条状凸起5上经过多次分离、附着、再分离的过程，减小了空气阻力。同时设置了条状凸起5之后，使得标志物的视觉效果更加明显，这是因为光线入射到标志物内部后，会与凸台51的侧面接触，之后发生反射，反射后的光线又会打到相邻凸台51的侧壁面上，在各侧壁面之间经过这样多次的反射之后，光被衰减了，避免光被反射出标志物的外部，使得标志物看起来更黑，而相比之下，其它区域轮胎胎侧体的其余部分看起来为亮色。标志物外观显示更黑，视觉识别及冲击力更强，提高了标志物与其它区域的外观视觉的对比度，使其更突出。具体实际的效果可以参照图22到24，可以从图中，明显观察到本申请的胎侧上的标志物参见图24具有较强的视觉冲击力。

更具体的，如图3、4和5所示，凸台51的外形可以是弧楔形、圆锥形或圆台形，凸台51的侧壁与垂直于胎体的平面之间形成的角度θ2为 5°至30°，优选在15°至25°。其中当凸台51为弧楔形时，弧楔形体的弧度R1优选为10°至20°。这样的凸台51形状有利于进一步减小空气阻力。

在本申请中，提供八种不同的图案单元4，经过大量实验验证，这八种图案单元4具有较好的视觉冲击力。

第一种图案单元41：

如图6和7所示，图案大致呈“回”字形，具体为：多条相互平行的折线这里的折线即为上文中的条状凸起5构成的图案线，相邻两条折线之间的距离X1为0.2mm。每条折线由多段彼此连接且夹角α1为90°的直线段构成，并且相邻的两个夹角位于公用的那条夹角边的同一侧。如图7所示，位于最内侧的那条折线具有五条直线段，其余的折线具有四条直线段。将该图案单元41进行矩形阵列，即可得到第一种图案单元41的图案填充3，通常的相邻的图案单元之间的间隔等于相邻两条折线之间的距离，即0.2mm。

第二种图案单元42：

如图8和9所示，图案大致呈倾斜的“M”字形，具体为：多条相互平行的折线，相邻两条折线之间的距离X2为0.2mm。每条折线由多段彼此连接且夹角α2为90°的直线段构成，并且相邻的两个夹角位于公用的那条夹角边的相反侧。如图9所示，每条折线都由四条直线段构成，并且首尾两条直线段分别沿横向和纵向设置。将该图案单元42进行矩形阵列，即可得到第二种图案单元42的图案填充3，通常的相邻的图案单元之间的间隔等于相邻两条折线之间的距离，即0.2mm。

第三种图案单元43：

如图10和11所示，图案大致呈“阶梯型”，具体为：多条相互平行的折线，相邻两条折线之间的距离X3为0.2mm。每条折线由多段彼此连接且夹角α3为90°的直线段构成，并且相邻的两个夹角位于公用的那条夹角边的相反侧。如图11所示，每条折线都由三条直线段构成，并且首尾两条直线段沿纵向设置，中间的直线段为横向设置，从而形成阶梯型。将该图案单元43进行矩形阵列，即可得到第三种图案单元43的图案填充3，通常的相邻的图案单元之间的间隔等于相邻两条折线之间的距离，即0.2mm。

第四种图案单元44：

如图12和13所示，图案大致呈“错位型”，具体为：多条相互平行的折线，相邻两条折线之间的距离X4为0.2mm。每条折线包括四条彼此连接的直线段，折线从左上角向右下角延伸，并依次将这些直线段定义为：线段一441、线段二442、线段三443和线段四444；线段一441和线段二442之间的夹角α41为110°，线段二442和线段三443之间的夹角α42为115°，线段三443和线段四444之间的夹角α43为120°，线段一441、线段二442、线段三443和线段四444的长度各不相同，更具体的，线段一441的长度大于线段二442，线段三443的长度大于线段四444，使得线段一441与线段二442、线段三443和线段四444形成两个不等大的V型。将该图案单元44进行矩形阵列，即可得到第四种图案单元44的图案填充3，通常的相邻的图案单元之间的间隔等于相邻两条折线之间的距离，即0.2mm。

第五种图案单元45：

如图14和15所示，图案大致呈“瓦楞型”， 具体为：多条相互平行的折线，相邻两条折线之间的距离X5为0.2mm。每条折线由上下分布且正反设置的两个V型线连接构成，V型线的张角朝向水平方向，且张角α5为135°。将该图案单元45进行矩形阵列，即可得到第五种图案单元45的图案填充3，通常的相邻的图案单元之间的间隔等于相邻两条折线之间的距离，即0.2mm。

第六种图案单元46：

如图16和17所示，图案大致呈“Z折线型”， 具体为：多条相互平行的折线，相邻两条折线之间的距离X6为0.2mm。每条折线大致为由三条直线段组成的一个Z字形，且相邻的直线段之间的夹角α6为30°。将该图案单元46进行矩形阵列，即可得到第六种图案单元46的图案填充3，通常的相邻的图案单元之间的间隔等于相邻两条折线之间的距离，即0.2mm。

第七种图案单元47：

如图18和19所示，图案大致呈“波浪型”， 具体为：多条相互平行的弧线段，相邻两条弧线段之间的距离X7为0.2mm。弧线段沿横向延伸，每个弧线段由多条半径r1为1mm的劣弧组成，相邻的两个劣弧关于连接点呈中心对称。将该图案单元47进行矩形阵列，即可得到第七种图案单元47的图案填充3，通常的相邻的图案单元之间的间隔等于相邻两条折线之间的距离，即0.2mm。

第八种图案单元48：

如图20和21所示，图案大致呈“无极型”， 具体为：由多条相互平行形状为“＞”的第一符号线481组成的第一区域，由多条相互平行形状为倒“V”型的第二符号线482组成的第二区域，在水平方向和竖直方向上，第一区域和第二区域均交替排列；其中第一符号线481的夹角α81为120°，第二符号线482的夹角α82为60°。第一符号线481之间的间距、第二符号线482之间的间距都为X8=0.2mm。将该图案单元48进行矩形阵列，即可得到第八种图案单元48的图案填充3，通常的相邻的图案单元之间的间隔等于相邻两条折线之间的距离，即0.2mm。

通过上述实施案例的设计，达到本发明目的：即发明一种具有视觉冲击力创新的胎侧纹案与特殊精细字体内部结构的胎侧设计，并应用在降低风阻轮胎设计上，达到高视觉冲击力、减小空气阻力效果，并用大量的实车轮胎试验得到验证。通过必不可少的轮胎实验测试，同一台场地实验车装上有此设计的轮胎和没有此设计的轮胎，在相同速度高速行驶下的轮胎风阻到底有多大进行对比，得到结论是此款发明设计可以有效减小1-2%的风阻，从而能将空气动力学原理合理地应用到轮胎的胎侧设计上。

Claims (9)

1.一种减小空气阻力的轮胎，该轮胎包括胎面、胎侧、胎体和胎趾，其特征在于，在胎侧的外表面上设置有凹槽（2），凹槽（2）的深度h1为0.4-0.6mm；凹槽（2）的槽底设置有若干条有序排列并具有一定高度的条状凸起（5），条状凸起（5）的剖面形状为凸台（51），凸台（51）的底面位于槽底，凸台（51）整体向上延伸，凸台（51）的平均高度h2为0.2-1mm；凸台（51）的平均宽度L2为0.05-0.08mm；凸台（51）的平均间距L1为0.05-0.3mm；凸台（51）的侧壁与垂直于胎体的平面之间形成的角度θ2为5-30°。

2.根据权利要求1所述的一种减小空气阻力的轮胎，其特征在于，凸台（51）的外形可以是弧楔形、圆锥形或圆台形。

3.根据权利要求2所述的一种减小空气阻力的轮胎，其特征在于，凸台（51）为弧楔形时，弧楔形体的弧度R1为10-20°。

4.根据权利要求1所述的一种减小空气阻力的轮胎，其特征在于，凹槽（2）的侧壁为斜面，从槽底向槽顶向外张开，该斜面与垂直于槽底的平面的夹角θ1为10-30°；凹槽（2）的侧壁与槽底之间设置有底部圆角R，底部圆角R的半径为0.1-0.2mm。

5.根据权利要求1所述的一种减小空气阻力的轮胎，其特征在于，在胎侧的外表面上设置有标志区（1），标志区（1）内设置有标志物（11，12，13），标志物（11，12，13）的外形轮廓由凹槽（2）限定；在凹槽（2）的槽底上设置有用于提高视觉冲击力的图案填充（3），图案填充（3）为多个图案单元（4）排列形成；图案单元（4）中的图案由条状凸起（5）限定；在图案单元（4）中每个条状凸起（5）都是连续的并且具有弯曲部（6）。

6.根据权利要求5所述的一种减小空气阻力的轮胎，其特征在于，图案填充（3）由多个相同的图案单元（4）排列形成，相邻的图案单元（4）之间留有间隙，该间隙与条状凸起（5）之间的间距相等。

7.根据权利要求5所述的一种减小空气阻力的轮胎，其特征在于，图案单元（4）中的图案由若干条图案线构成，图案线相互平行，图案线为多段彼此连接的直线段组成的折线。

8.根据权利要求5所述的一种减小空气阻力的轮胎，其特征在于，图案单元（4）中的图案由若干条图案线构成，图案线相互平行，图案线为多段彼此连接的劣弧组成的弧线；相邻的两个劣弧关于连接点呈中心对称。

9.根据权利要求5所述的一种减小空气阻力的轮胎，其特征在于，图案单元（4）中的图案由若干条图案线构成，图案线包括各自相互平行的第一符号线（481）和第二符号线（482），第一符号线（481）排列形成第一区域，第二符号线（482）排列形成第二区域；在水平方向和竖直方向上，第一区域和第二区域均交替排列，从而形成图案。

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