CN1313289C - 胎面花纹及其构成方法 - Google Patents

Abstract

一种轮胎胎面，具有一个由多个基本花纹组构成的胎面花纹，在该胎面纵向上该分布区域数量M至少等于2及平均宽度Li、Lj，这些宽度Li、Lj的总和至少等于该胎面宽度L的80%，每个基本花纹组的环形分布区域由一连串多个基本花纹组构成，至少两个该分布区域基本花纹组具有不同的纵向长度，该最短基本花纹组的纵向长度与最长基本花纹组的纵向长度之间的比率Ri小于1，该胎面的特征在于：至少两个环形分布区域分别具有Ni和Nj基本花纹，Ni小于Nj，满足下列关系式：0.20≤T_ij≤0.50，0.60≤R_pg≤0.66。其中T_ij表示至少两个分布区域之间的重叠量，由下述公式计算：见右式(1)，其中R_j表示对于具有Nj个基本花纹的分布区域在纵向上最短长度和最长长度之间的比率，并且R_pg表示所有分布区域M之间的“总体评估的花纹间距比”，由下述公式得到：见右式(2)。

Description

胎面花纹及其构成方法

技术领域

本发明涉及一种安装在轿车上的轮胎胎面，特别涉及其胎面花纹能够很充分地降低行驶噪音的胎面。本发明还涉及一种能够降低行驶噪音的胎面花纹的形成方法。

背景技术

已经知道为了降低带有花纹的胎面的行驶噪音，在该胎面的纵向上，以一个比例，由一个或相同的基本花纹构成一个基本花纹序列，使得声音能量尽可能均匀地分布在一个宽的频率范围上。

例如从EP114594中还了解到为了构成一个胎面花纹，该胎面花纹由至少多排两个环形分布花纹并排组成，每一个环形分布花纹由重复的基本图案形成，在该胎面的一半上的一个环形分布的基本图案的数量是在同一胎面的另一半上的另一个环形分区的基本图案数量的5％至50％之间。

尽管这总体上能够改变使用者在行驶中的感觉，该结构在许多特定的情况下会导致产生车辆内噪音的相对低的质量。由此需要确定辅助手段来优化轮胎胎面花纹，特别是轿车轮胎的胎面花纹。

此外，EP524568和US2808867都给出了胎面花纹，这些胎面花纹具有多个分布结构，但其没有提供能够优化该胎面花纹性能的不同分布的、精确的构成规则。

发明内容

本发明的目的在于提供一种胎面花纹的结构方法，该胎面花纹具有至少两种不同的分布状态，用于减小车辆内部不舒适的声音感觉。

根据本发明，宽度L的轮胎胎面具有一个由多个基本花纹组构成的胎面花纹，这些组在该胎面纵向形成多个分布区域M，该分布区域M至少等于以不同标记(i)和(j)表示且平均宽度为Li、Lj的基本花纹组的两个环向分布区域，这些宽度Li、Lj的总和至少等于该胎面宽度L的80％，每个基本花纹组的环形分布区域由一连串多个基本花纹组构成，每个花纹组由一个相同的基本花纹构成，至少两个分布区域基本花纹组具有不同的纵向长度，最短基本花纹组的纵向长度与最长基本花纹组的纵向长度之间的比率Ri小于1，该胎面的特征在于，至少两个环形分布区域分别具有Ni和Nj个基本花纹，其中，Ni小于Nj，满足下列关系式：

                         0.20≤T_ij≤0.50

                         0.60≤R_pg≤0.66

-其中，T_ij表示两两并排的所述至少两个分布区域之间的“重叠量”，由下述公式得到：

$T_{\mathrm{ij}}=\frac{[\frac{\mathrm{Ni}}{\mathrm{Ri}}-\mathrm{Nj}.\mathrm{Rj}]}{[\frac{\mathrm{Nj}}{\mathrm{Rj}}-\mathrm{Ni}.\mathrm{Ri}]}$

-其中R_j表示对于具有Nj个基本花纹的分布区域在纵向上最短长度和最长长度之间的比率，并且R_pg表示所有分布区域M之间的“总体评估的花纹间距比”，由下述公式得到：

$R_{\mathrm{pg}}=\sqrt{\frac{{\mathrm{Min}}_{i=1}^M\left(N_i{R}_i\right)}{{\mathrm{Max}}_{i=1}^M(N_i/R_i)}}$

在单一分布区域(M＝1)情况下，可以注意到该总体评估的花纹间距比等于该花纹间距率。

根据本发明的胎面可以避免该环形分布区域之间过度相互作用而导致发出声频的突出；该胎面还能够避免该环形分布区域之间不足相互作用而导致的孤立段声音能量的出现。

可以注意到，当该重叠值T_ij大于0.50，在发出声频方面，比其他能量区域大的能量区域存在会导致车辆乘客产生不舒服感，而该不舒服感与振动(whining)、冲击噪音有关。

当该重叠值T_ij小于0.20时，可以看到声音能量以声频形式由孤立段分布，在这种状态下，由该轮胎产生的声音不再混入该车厢的声音环境中，而在车辆上产生一个冲击噪音。

所建议的该总体评估的花纹间距比R_pg的数值范围能够避免出现低频声音能量，该低频声音能量相应于该车辆过滤效率最低的范围，这个范围还能够避免该胎面花纹刚性的差异过大，保证该轮胎正常工作。

最好是，当该胎面花纹只具有两个基本花纹组的环形分布区域时，在重叠值T_ij在0.30和0.42之间，同时保持总体花纹间距率在0.6和0.66之间时，该相互作用是最佳的。

当该胎面花纹具有多于两个环形分布区域时，最好是具有最多的基本花纹组的分布区域和具有最少的基本花纹组的分布区域重叠值在0.20和0.38之间，总体评估的花纹间距比R_pg在0.6和0.63之间。

不论该分布区域的数量，最好是每个分布区域的比率Ri满足下述关系：

                       0.5≤Ri≤0.8

如果该分布区域比率Ri的数值大于0.8，而分布区域的声音能量分布超过该限定的频率，则可导致车厢中由振动产生的不舒适感。

如果该比率Ri的数值小于0.5，很难在该分布区域之间找到适合的平衡。

最好是，该不同的环形分布区域具有一个在0.15和0.45之间的沟槽比率，即该胎面总面积减去实际接触表面与该胎面总面积之间的比率。

最好是同一轮胎中环形分布的沟槽比率之间的差值最大为0.10。这种条件能够限制环形分布区域之间的不对称，该不对称可能会导致调整运行平衡方面的困难。此外，即使不是完全充分，这种条件也能保证每个环形分布区域的对于该胎面花纹总噪声的作用平等，并因此有助于辐射声频的能量的均匀分布，它能够使轮胎的声音更好地混合到车厢的声音环境中。

本发明还提供一种减小行驶轮胎的噪声的方法，该轮胎提供有宽度L的轮胎胎面，该胎面具有一个由多个基本花纹组构成的胎面花纹，该胎面的胎面花纹分布区域的相互作用被优化，根据本发明的方法包括下述构成两个分布区域形成的胎面的胎面花纹：

-A-用至少两个不同平均长度的基本花纹组构成/形成一个第一环形分布区域，该分布区域具有Ni组，在纵向上最短长度和最长长度之间的比率等于Ri；

-B-用至少两个不同平均长度的基本花纹组构成一个第二环形分布区域，该分布区域具有Nj组，在纵向上最短长度和最长长度之间的比率等于Rj；

-C-通过下述关系使用Ni、Ri、Nj、Rj计算重叠量Tij和总体评估的花纹间距比R_pg：

$T_{\mathrm{ij}}=\frac{[\frac{\mathrm{Ni}}{\mathrm{Ri}}-\mathrm{Nj}.\mathrm{Rj}]}{[\frac{\mathrm{Nj}}{\mathrm{Rj}}-\mathrm{Ni}.\mathrm{Ri}]}$

$R_{\mathrm{pg}}=\sqrt{\frac{{\mathrm{Min}}_{i=1}^M\left(N_i{R}_i\right)}{{\mathrm{Max}}_{i=1}^M(N_i/R_i)}}$

-D-比较该T_ij的计算值与在0.20和0.50之间的希望值，并比较该R_pg的计算值与在0.6和0.66之间的希望值；

-E-如果该T_ij的计算值不在0.20和0.50之间，或者该R_pg的计算值不在0.6和0.66之间，修改Ni、Ri、Nj、Rj数值中的至少一个，重复步骤C和D，直至满足：0.20≤T_ij≤0.50和0.60≤R_pg≤0.66。

由于放弃了调节轮胎行驶特性的平衡的自由度，该减小轮胎行驶噪音的方法特别好。

当然，该方法还可以用于多于两个分布区域处置，例如通过两两增加该环形分布区域基本花纹的数量，这些分布区域的重叠值保证在0.20和0.50之间，最好在0.30和0.42之间，并且总体评估的花纹间距比R_pg在0.6和0.66之间。

如果该分布区域以其基本花纹数值N1、N2、N3分别以增加的顺序设置(N3大于N2，N2大于N1)，另一种使用本发明方法的方式包括确定下述参数：该基本花纹组的数量，和相应该基本花纹(N1，N2)和(N2，N3)数量的所有分布区域组的最大数和最小数之间的比率，使得每一对的重叠值在0.20和0.50之间，最好在0.30和0.42之间，在这种情况下也需要总体评估的花纹间距比R_pg在0.6和0.66之间。

附图说明

本发明的其他特征和优点将通过结合附图的说明而变得显而易见，该附图以非限定实施例的方式给出了一个根据本发明的轮胎胎面花纹，其中：

图1显示了一个根据本发明构成的新型胎面花纹表面的视图；

图2显示了图1所述胎面花纹的每个环形分布区域的声音能量理论分布；

图3显示了三个不同胎面花纹测量的声频范围，该胎面花纹之一是图1所示的根据本发明的胎面花纹。

具体实施方式

图1显示了一个根据本发明胎面1的胎面花纹表面的局部视图(在纵向上)，在图1中，虚线的轮廓线对应在胎面的接触面为新的时，该胎面的接触面上的突起2、3、4、5、6、7的基本花纹的边界。

该胎面花纹有两个环形分布区域构成，每个环形分布区域由多个突起11、12、21、22的基本花纹组构成。

一个第一环形分布区域10具有大致等于该胎面宽度L一半的轴向宽度L1。该第一环形分布区域10由突起11、12上的N1(在本实施例中等于55)组的基本花纹组成。该基本花纹由横向或轴向沟槽9及纵向沟槽8限定。该第一分布区域10具有最大长度R1M等于43.545毫米的组12和最小长度R1m等于30.917毫米的组11(其给出的花纹间距率R1＝R1m/R1M等于0.71)。还提供了中间长度等于36.16毫米的该基本花纹组。在此对于每个基本花纹组，该第一分布区域10的沟槽比率(相应于不与地面接触的胎面表面与总面积的比率)等于29％。

一个第二环形分布区域20具有大致等于该胎面宽度L一半的轴向宽度L2。该第二环形分布区域20由突起21、22上的N2(在本实施例中等于75)组的基本花纹组成。该基本花纹由横向或轴向沟槽9及纵向沟槽8限定。该第二分布区域20具有最大长度R2M等于30.797毫米的组22和最小长度R2m等于23.098毫米的组21(其给出的花纹间距率R2＝R2m/R2M等于0.75)。还提供了中间长度等于26.398毫米的基本花纹组。在此对于每个基本花纹组，该第二分布区域20的沟槽比率(相应于不与地面接触的胎面表面与总面积的比率)等于39％。

考虑该两个环形分布区域10和20所选定的数值，该胎面花纹具有等于0.35的重叠量T_ij，和等于0.625的总体评估的花纹间距比R_pg。

用这种结构，在声频状态下该发生能量的理论分布相对均匀，如图2所示。在图2中描绘了一个曲线，横坐标是声频范围，纵坐标是发射能量的振幅，对于图1所示胎面花纹的每个环形分布区域能量绘出了能量理论分布(以连续线绘出了对应分布区域10的分布D10，以虚线绘出了对应分布区域20的分布D20)。

进一步注意到，具有最低沟槽比率的分布区域对总能量分布的作用最小，最好是该环形分布区域之间的沟槽比率差值小于10％，来保证在声频状态下能量均匀分布，能够使该轮胎的噪音更好地混合到该车厢的声音环境中。为了安装了本发明胎面的轮胎的车辆在干燥地面上获得良好性能，最好是该第一分布区域设置在相对该车辆外侧处。

图3显示了三个尺寸为225/40R18轮胎P1、P2、P3运动部分(sports sector)的声音能量的测量结果：

一轮胎P1提供有根据本发明的胎面，该胎面花纹设计显示在图1中(其声频用粗黑线绘出，由1标示)；

一轮胎P2提供了具有两个环形分布区域的胎面花纹，一个具有花纹间距率等于0.8的45组基本花纹，另一个具有花纹间距比等于0.81的68组基本花纹，该重叠量T_ij等于0.02，总体评估的花纹间距比R_pg等于0.655(其声频用灰色线绘出，由2标示)；

一轮胎3对应一个具有单一分布区域胎面花纹的常规轮胎，具有72组基本花纹，花纹间距比等于0.71，该在突起部分的基本花纹分布用被介绍的本领域技术人员已知的方法优化，使声音能量被大大减小。取N1＝N2和R1＝R2，该胎面花纹的重叠值等于1，并且该总体评估的花纹间距比等于该花纹间距比，即0.71(其声频用虚线绘出，由3标示)。

这三个轮胎在如下状态下在半消声室中测量：载荷412daN，压力2.5巴，速度80公里/小时。

可以注意到根据本发明P1的胎面花纹的声频在另两个轮胎P2和P3声频水平下面很多的位置。

此外，该轮胎(P1)的声频即没有浮动，也没有声音能量的独立段，与该轮胎P2不同该轮胎P2的能量分布在4个清楚的独立段上：第一个低于50赫兹，第二个在声频75赫兹附近，第三个在声频100赫兹附近，最后一个在声频130赫兹附近。

本发明不限于所描述的实施例，本领域技术人员利用其知识可以得到许多变换。

Claims (8)

1、一种轮胎胎面(1)，其宽度为L，具有一个由多个基本花纹组(11、12、21、22)构成的胎面花纹，在该胎面纵向上，不同分布区域(10、20)的数量M至少等于2，这些分布区域的平均宽度为Li、Lj，这些宽度Li、Lj的总和至少等于该胎面宽度L的80％，每个基本花纹组的环形分布区域由一连串多个基本花纹组构成，每个花纹组由一个相同的基本花纹构成，该分布区域基本花纹组中的至少两个具有不同的纵向长度，最短基本花纹组的纵向长度与最长基本花纹组的纵向长度之间的比率Ri小于1，该胎面(1)的特征在于：至少两个环形分布区域(10、20)分别具有Ni和Nj个基本花纹，Ni小于Nj，满足下列关系式：

                0.20≤T_ij≤0.50

                0.60≤R_pg≤0.66

其中T_ij表示至少两个分布区域之间的重叠量，其由下述公式计算：

$T_{\mathrm{ij}}=\frac{[\frac{\mathrm{Ni}}{\mathrm{Ri}}-\mathrm{Nj}.\mathrm{Rj}]}{[\frac{\mathrm{Nj}}{\mathrm{Rj}}-\mathrm{Ni}.\mathrm{Ri}]}$

其中R_j表示对于具有Nj个基本花纹的分布区域在纵向上最短长度和最长长度之间的比率，并且R_pg表示所有分布区域M之间的“总体评估的花纹间距比”，由下述公式得到：

$R_{\mathrm{pg}}=\sqrt{\frac{{\mathrm{Min}}_{i=1}^M\left(N_i{R}_i\right)}{{\mathrm{Max}}_{i=1}^M(N_i/R_i)}}$

2、根据权利要求1的胎面，其特征在于：具有最大数量的基本花纹组的分布区域与具有最小数量的基本花纹组的分布区域具有至少等于0.20且最大等于0.50的重叠量，以及至少等于0.6且最大等于0.66的总体评估的花纹间距比R_pg。

3、根据权利要求1的胎面，其特征在于：该数量M等于2，并且满足下述关系：

                0.30≤T₁₂≤0.42。

4、根据权利要求1的胎面，其特征在于：该数量M大于2，具有最大数量的基本花纹组的分布区域与具有最小数量的基本花纹组的分布区域具有至少等于0.20且最大等于0.38的重叠量，以及至少等于0.6且最大等于0.63的总体评估的花纹间距比。

5、根据权利要求1的胎面，其特征在于：两两并排并以该环形分布区域中基本花纹数量增加的顺序布置的所有分布区域满足：0.30≤T₁₂≤0.42和0.60≤R_pg≤0.66。

6、根据权利要求1至5中任一所述的胎面，其特征在于：每个基本花纹组具有的沟槽比率，其被定义为该沟槽表面和该胎面总面积的比率，它不等于0，并且每个分布区域的沟槽比率之间的差值最大等于0.10。

7、根据权利要求1至5中任一的胎面，其特征在于：每个分布区域的比率Ri为：

                    0.5≤Ri≤0.8。

8、一种优化并减小轮胎行驶噪声的方法，该轮胎设置有一个轮胎胎面，该胎面具有一个由多个基本花纹组构成的胎面花纹，该方法包括下述步骤：

A-用至少两个不同长度的基本花纹组构成第一环形分布区域，该分布区域具有Ni个组，在纵向上最短长度和最长长度之间的比率等于Ri；

B-用至少两个不同长度的基本花纹组产生第二环形分布区域，该分布区域具有Nj组，在纵向上最短长度和最长长度之间的比率等于Rj；

C-通过下述关系使用Ni、Ri、Nj、Rj计算重叠量T_ij和总体评估的花纹间距比R_pg：

$T_{\mathrm{ij}}=\frac{[\frac{\mathrm{Ni}}{\mathrm{Ri}}-\mathrm{Nj}.\mathrm{Rj}]}{[\frac{\mathrm{Nj}}{\mathrm{Rj}}-\mathrm{Ni}.\mathrm{Ri}]}$

$R_{\mathrm{pg}}=\sqrt{\frac{{\mathrm{Min}}_{i=1}^M\left(N_i{R}_i\right)}{{\mathrm{Max}}_{i=1}^M(N_i/R_i)}}$

D-比较该T_ij的计算值与在0.20和0.50之间的希望值，并比较该R_pg的计算值与在0.6和0.66之间的希望值；

E-如果该T_ij的计算值不在0.20和0.50之间，或者如果该R_pg的计算值不在0.6和0.66之间，修改Ni、Ri、Nj、Rj数值中的至少一个，并重复步骤C和D，直至满足：0.20≤T_ij≤0.50和0.60≤R_pg≤0.66。

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