CN213892069U - 改善散热效果的轮胎 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种改善散热效果的轮胎，包括胎侧，该胎侧外周面上具有多个突出部，每个所述突出部在平行于轮胎轴向上具有收缩的尖端上部，该突出部的高度为0.5mm～1.5mm。本实用新型通过提升散热效果而实现轮胎外部、内部温度的降低，进而提升其耐久性能；同时该实用新型也考虑到对轮胎滚阻的影响，在提升轮胎耐久性能的同时不会降低轮胎的滚阻性能；同时该实用新型也考虑到车辆空气动力学的影响，在提升轮胎耐久性能的同时不会降低车辆的空气动力学性能。

Description

改善散热效果的轮胎

技术领域

本实用新型涉及轮胎技术领域，具体涉及一种改善散热效果的轮胎，主要应用于超高性能的轮胎产品上，以及一些具有缺气保用功能的特殊轮胎产品中。

背景技术

缺气保用轮胎指设计用于正常充气状态下行驶，且在缺气状态下不需任何其他附属配件，仍能以一定速度行驶一定距离的轮胎。超高性能轮胎尤其是缺气保用胎都存在散热问题，会影响缺气保用胎的缺气耐久性能，现有技术通常会在轮胎胎侧中使用、起到辅助轮胎散热作用的一种散热鳍结构。

专利文献W02010/126144和W02015/160625中公开了一种在轮胎侧部形成有用于风冷的多个突出的缺气保用轮胎，这些突出的意图在于实现伴随轮胎的旋转的轮胎侧部表面的空气流的紊流化。通过紊流化，轮胎侧部表面附近的空气流的速度梯度增大，从而散热性提高。

另外，在专利CN102448739A中，提到使用矩形的突出；在专利CN106170404A 中提到了在轮胎表面设置矩形突出以增加紊流的方法，但是，皆没有提及突出本身对车辆的整体空气动力学的影响。通过图3和图5的矩形突出形状的空气流动示意图可得知，方形等类似形状形成的湍流高于突出，会在突出的顶端表面形成湍流，增大轮胎在滚动中的影响区域体积，从而影响轮胎的滚阻和噪音性能。

轮胎的滚阻与轮胎的重量有关，在轮胎侧部增加突出，会对轮胎本身的重量产生影响，势必会导致轮胎滚阻的增加。在专利CN102448739A和专利CN106170404A 中，皆采用连续的矩形突出来产生紊流，加快轮胎外腔和内腔的散热；但是，这种连续的矩形突出是周向的，对轮胎的重量会有一定的增加，进而引起滚阻的增加。

现有结构较为笨重，仅关注了对于轮胎的降温，未充分考虑对车辆空气动力学的影响和对轮胎重量的影响。

实用新型内容

本实用新型提供一种具有散热效果的轮胎，既考虑了需要增加紊流，又考虑了需要保持轮胎重量的平衡。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种改善散热效果的轮胎，包括胎侧，该胎侧外周面上具有多个突出部，每个所述突出部在平行于轮胎轴向上具有收缩的尖端上部，该突出部的高度为0.5mm～ 1.5mm。

进一步地，所述胎侧外周面上形成有由若干个突出部组成的至少一个散热区，该散热区内的突出部的数量在2个/cm₂至30个/cm₂之间。

优选地，所述胎侧外周面上沿轮胎周向间隔设置三个散热区。

进一步地，所述突出部的底端为锐角型结构，其两端的宽度到中部的宽度逐渐变大。

进一步地，所述突出部在轮胎周向的两个侧面为斜面，优选地，所述突出部在轮胎周向的两个斜面斜率相等。

为了降低轮胎滚阻，进一步地，在轮胎周向上相邻的两个突出部之间开设有相对于胎侧表面向内凹陷的凹槽区。优选地，所述凹槽区与轮胎周向上相邻的突出部之间间隔1-2mm。优选地，所述凹槽区的容积小于等于相邻突出部的体积。

由以上技术方案可知，本实用新型既对于轮胎的降温有明显效果，又不增加轮胎的重量、增加额外的滚阻，同时又不影响车辆的空气动力学

1、本实用新型充分考虑了轮胎轻量化的需求，在增加轮胎散热性，提升耐久性的同时，不对增加了有助于改善风冷的附加设计物的轮胎有额外的重量影响；

2、本实用新型充分考虑了滚阻对轮胎的影响，达到既不增加轮胎的滚阻，又能降低轮胎温度，提升耐久性能；

3、本实用新型采用了具有收缩的尖端上部的突出结构，避免了胎侧突出形状对于车辆空气动力学的影响。

附图说明

图1为本实用新型轮胎的侧视图，示出了突出部在轮胎胎侧分布情况的一种实施例；

图2为本实用新型中突出部的一种实施例的结构示意图；

图3为本实用新型中突出部的另一种实施例的结构示意图；

图4为现有技术中单个矩形突出部的空气流动示意图；

图5为本实用新型中单个突出部的空气流动示意图；

图6为现有技术中两个矩形突出部间隔放置的空气流动示意图；

图7为本实用新型中一个突出部与一个凹槽区间隔分布的空气流动示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的一种优选实施方式作详细的说明。

所述改善散热效果的轮胎，包括胎侧1，该胎侧外周面上设置有多个突出部2，该突出部可以分布在整个胎侧上，也可以在胎侧外周面上形成有由若干个突出部组成的至少一个散热区3。本实施例中，将整个胎侧区域按圆周进行六等分，选取其中的三个间隔区域放置突出部，该散热区内的突出部的数量在2个/cm₂至30个/cm₂之间，参照图1。

每个所述突出部2在平行于轮胎轴向上具有收缩的尖端上部，本实用新型的突出部只要其上部具有收缩的尖端，就能满足要求，可以是整体呈金字塔形状，具有多个斜边，也可以上半部分是金字塔形状，下半部分是圆柱、圆锥台等其他结构；或者是整体成圆锥体结构，也可以是上半部分是圆锥体结构，下半部分是其他结构；再或者是整体既有圆弧锥面，又有斜面，也可以是上半部分采用此结构，下半部分是其他结构。

但考虑到制造成本及实现可能性，优选采用具有多个斜边的整体呈金字塔形状的方案，参照图2。或者是整体既有圆弧锥面，又有斜面的方案。两种方案的突出部在轮胎周向的两个侧面需要为斜面21，本实施例中，所述突出部在轮胎周向的两个斜面斜率相等。

本实施例中，所述突出部2的底端为锐角型结构，参照图3，底部两个端点M 的宽度到中部的宽度逐渐变大，所述锐角型结构的长边L₁的长度范围为10mm～25mm，锐角型结构的短边L₂的长度范围为5mm～15mm，且所述锐角型结构的长边与短边夹角为30°～60°。

将突出部设计成此结构的目的是满足车辆空气动力学要求。我们可以通过将本实用新型突出部结构与现有技术的矩形突出结构进行空气动力学实验对比，参照图 4和5，具体如下：

单个矩形突出部4，在其轮胎周向的两侧形成两个紊流41，但由于矩形突出部的顶端具有一定宽度的顶面，在其顶面也会形成紊流，从而影响车辆空气动力学要求。

而金字塔形的突出部2，在其轮胎周向的两侧也会形成两个紊流22，但具有收缩的尖端上部，在其顶端没有空间能够形成紊流，满足车辆空气动力学要求。

所述突出部2的大小限定如下：

所述突出部2的高度H＝(0.0015～0.01)*(J.DIA-D.DIA)，其中J.DIA为模具上轮胎外直径，D.DIA为模具上轮胎着合直径，本实施例优选，突出部的高度为 0.5mm～1.5mm。

所述突出部2的宽度w＝(0.3～0.7)*H。

现有技术中的散热突出部，没有考虑到对轮胎重量的增加，本实用新型为了减小滚阻的影响，在轮胎周向上相邻的两个突出部之间开设有相对于胎侧表面向内凹陷的凹槽区5，该凹槽区的容积小于等于相邻突出部的体积，可以用于抵消突出部的重量。所述凹槽区5与轮胎周向上相邻的突出部之间间隔5-15mm。下面通过图6 和图7，将本实用新型一个突出部和一个凹槽区，与现有技术的两个间隔设置的矩形突出结构进行空气动力学实验对比：

两个矩形突出部4间隔放置，在其轮胎周向的两侧形成四个紊流41，但由于矩形突出部的顶端具有一定宽度的顶面，在其顶面也会形成紊流，从而影响车辆空气动力学要求。

而金字塔形的突出部2和凹槽区5间隔放置的情况，可以形成三个紊流22。虽然采用金字塔形的突出部和凹槽区间隔放置会损失部分的紊流，对于轮胎的降温效果有一定的影响，但是，突出部的重量与凹槽区的重量能够抵消，设置了散热突出部的轮胎相对于普通胎重量上没有变化，也不会引起滚阻的增加。

为验证本实用新型轮胎相对于普通轮胎的散热效果，采购了六幅侧板。为保证对比方案是单一变量，其中第一幅侧板没有设置突出部，第二幅侧板采用矩形突出部(高度1.5mm)，第三幅、第四幅、第五幅侧板和第六幅侧板采用本实用新型的类似金字塔形突出部，具有三个散热区。其中，第三幅侧板中突出部的高度为0.5mm，第四幅侧板中突出部的高度为1mm，第五幅侧板中突出部的高度为1.5mm，第六幅侧板中突起部的高度为1mm，且具有凹槽区。

将上述六幅侧板分别进行0气压耐久试验，待皆运行了160min以后，在轮胎运转过程中，使用红外线热成像仪测量轮胎表面的温度并进行记录。

两个方案皆有一个红色环状高温区域，为了对比两个方案红色环状高温区域的温度，在两个方案的红色高温区域皆取a、b、c、d、e、f、g、h八个点，并进行八个点的温度数据对比，并按照同样的方法，将第二幅侧板、第三幅侧板、第五幅侧板和第六幅侧板的数据加入，得到温度数据如下表：

℃	a	b	c	d	e	f	g	h	ave.
										第一幅侧板	84.2	82.9	81.9	82.2	83.8	80.9	83.7	82.8	82.8
第二幅侧板	80.2	78.5	78.0	78.5	78.8	76.3	79.5	78.6	78.6
										第三幅侧板	82.0	80.0	79.6	79.9	80.9	78.4	81.2	80.5	80.3
第四幅侧板	81.5	79.1	79.0	79.4	80.0	77.8	80.8	80.1	79.7
										第五幅侧板	80.1	78.2	78.0	78.3	79.2	76.7	79.7	79.1	78.7
第六幅侧板	81.6	79.4	79.2	79.6	80.2	78.0	81.0	80.2	79.9

表一 侧板温度对比

从表一可以明显看出，本实用新型四个方案所分别选取的八个点的温度皆低于普通胎侧方案和矩形突出侧板方案，八个点的平均温度比普通胎侧方案分别低约 2.5℃，3.1℃，4.1℃和2.9℃，在凸起高度相同的情况下(本实用新型的第五幅侧板)和矩形突出侧板方案的八个点的平均温度接近。并且，第六幅侧板的八个点的平均温度比相同突出部高度的第四幅侧板的方案高约0.2℃，能够证明在相邻突出部之间加入用于抵消突出部重量的凹槽区，对散热性能影响不大。

对于普通侧板方案、矩形突出侧板方案和本实用新型散热鳍侧板方案，沿轮胎中轴取对称线，对于对称线的温度变化进行分析，具体如下：

沿轮胎对称中轴线，第一幅侧板最高温度为97.1℃，最低温度为52.1℃，平均温度为65.6℃；第二幅侧板最高温度为94.0℃，最低温度为46.3℃，平均温度为62.1℃；第三幅侧板的最高温度为95.6℃，最低温度为49.3℃，平均温度为63.5℃；第四幅侧板的最高温度为94.7℃，最低温度为47.5℃，平均温度为62.8℃；第五幅侧板的最高温度为93.8℃，最低温度为46.3℃，平均温度为62.1℃；第六幅侧板的最高温度为95.0℃，最低温度为47.7℃，平均温度为63.0℃。

本实用新型的侧板与普通侧板和矩形突出侧板对比，最高温度、最低温度、平均温度三个数值皆有下降，降温效果明显。

以上所述实施方式仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种改善散热效果的轮胎，包括胎侧，该胎侧外周面上具有多个突出部，其特征在于，每个所述突出部在平行于轮胎轴向上具有收缩的尖端上部，该突出部的高度为0.5mm～1.5mm；所述胎侧外周面上形成有由若干个突出部组成的至少一个散热区，该散热区内的突出部的数量在2个/cm₂至30个/cm₂之间。

2.根据权利要求1所述的轮胎，其特征在于，所述胎侧外周面上沿轮胎周向间隔设置三个散热区。

3.根据权利要求1所述的轮胎，其特征在于，所述突出部的底端为锐角型结构，其两端的宽度到中部的宽度逐渐变大。

4.根据权利要求3所述的轮胎，其特征在于，所述锐角型结构的长边L₁的长度范围为10mm～25mm，锐角型结构的短边L₂的长度范围为5mm～15mm。

5.根据权利要求3所述的轮胎，其特征在于，所述锐角型结构的长边与短边夹角为30°～60°。

6.根据权利要求1所述的轮胎，其特征在于，所述突出部在轮胎周向的两个侧面为斜面。

7.根据权利要求6所述的轮胎，其特征在于，所述突出部在轮胎周向的两个斜面斜率相等。

8.根据权利要求1所述的轮胎，其特征在于，在轮胎周向上相邻的两个突出部之间开设有相对于胎侧表面向内凹陷的凹槽区。

9.根据权利要求8所述的轮胎，其特征在于，所述凹槽区与轮胎周向上相邻的突出部之间间隔5-15mm，所述凹槽区的容积小于等于相邻突出部的体积。

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