TWI788033B - 輪胎花紋構造 - Google Patents

Abstract

一種輪胎花紋構造，包含：複數花紋塊、複數周向溝、複數橫向溝以及複數花紋細溝，所述花紋細溝自一頂部往一底部漸縮；每一花紋細溝的該底部皆連通有一底部通道及一底部腔體，該底部腔體的一端經由該底部通道連通所述周向溝，該底部通道及該底部腔體的最大寬度皆大於該底部的寬度，且該底部腔體的截面積大於該底部通道的截面積。本發明藉由所述花紋細溝漸縮的型態，以及增加該底部通道、該底部腔體，來減少胎面變形而降低輪胎滾動阻力；同時該底部通道與所述周向溝連通，該底部腔體則有一側封閉，還可以抵消而改善特定頻率的噪音。

Description

輪胎花紋構造

本發明係關於輪胎，尤指一種輪胎花紋構造。

為解決車輛燃油效應與碳排放，除車輛性能的提升之外，也需要具有低滾阻且輕量化的輪胎。而由於能量損失也受到輪胎滾動時接觸路面所產生形變的影響，為了實現低滾阻，必須考量如何在胎面上減少變形。

例如有美國專利公告號第US5918654A號提供一種「Tire including tread with incisions」，主要是在輪胎上設置切口，藉由周向缺口比的選擇，減少輪胎滾動時變形所耗散的能量。

然而，低滾阻且輕量化的輪胎雖然確實降低滾動阻力，卻也常伴隨著噪音性能的惡化。

爰此，本發明人為在降低滾動阻力的同時改善車輛噪音，而提出一種輪胎花紋構造，位於一輪胎上，該輪胎有一周向、一軸向及一徑向，該輪胎花紋構造包含：複數花紋塊，沿該軸向排列於該輪胎上；複數周向溝，位於相鄰的所述花紋塊之間，且所述周向溝沿該周向延伸；複數橫向溝，位於所述花紋塊上，所述橫向溝一端連通所述周向溝，且所述橫向溝沿該軸向傾斜延伸；以及複數花紋細溝，位於所述花紋塊上，所述花紋細溝一端連通所述周向溝，所述花紋細溝沿該軸向傾斜延伸，所述花紋細溝有在該徑向上相對的一頂 部及一底部，且所述花紋細溝自該頂部往該底部漸縮；每一花紋細溝的該底部皆連通有一底部通道及一底部腔體，該底部通道的一端連通所述周向溝，該底部腔體的一端連通該底部通道，另一端封閉，該底部通道及該底部腔體的最大寬度皆大於所述花紋細溝之該底部的寬度，且該底部腔體的截面積大於該底部通道的截面積。

進一步，所述花紋細溝有一頸部連接該頂部及該底部；該輪胎花紋構造接觸一地面時，該頸部兩側的所述花紋塊相互接近，使該頸部閉合，此時，該底部通道保持一特定通道截面積，該底部腔體保持一特定腔體截面積，該特定腔體截面積維持大於該特定通道截面積。

其中，所述花紋細溝之該頂部的寬度介於0.5至3毫米之間。

其中，所述花紋細溝連接該底部通道的寬度，與所述花紋細溝連接該底部腔體的寬度，皆不大於所述花紋細溝之該頂部的寬度。

其中，所述周向溝的深度介於5至11毫米之間，且所述花紋細溝的深度不大於所述周向溝的深度。

其中，該底部通道及該底部腔體的最大高度皆小於所述花紋細溝的深度。

其中，該底部通道的最大高度介於所述花紋細溝深度的10%至70%之間，該底部腔體的最大高度介於所述花紋細溝深度的30%至80%之間。

其中，所述周向溝的深度介於6至8毫米之間，該底部通道的最大高度介於所述花紋細溝深度的20%至50%之間，該底部腔體的最大高度介於所述花紋細溝深度的40%至70%之間。

其中，該底部通道與該底部腔體的長度之和，不大於所述花紋細溝之該底部的長度。

其中，所述花紋細溝之該底部沿該軸向的延伸長度不大於所述花紋塊的寬度，且該底部通道之長度與該底部腔體之長度的和，不大於所述花紋塊之寬度的80%。

其中，該底部通道與該底部腔體皆呈圓弧狀。

其中，該底部通道的長度，大於該底部腔體的長度。

根據上述技術特徵較佳地可達成以下功效：

1.藉由花紋細溝自頂部往底部漸縮的型態，以及增加底部通道及底部腔體，來減少胎面變形而降低輪胎滾動阻力；同時底部通道與周向溝連通，底部腔體則有一側封閉，還可以抵消而改善特定頻率的噪音。

本發明：

1:花紋塊

2:周向溝

3:橫向溝

4:花紋細溝

41:頂部

42:底部

43:頸部

44:底部通道

45:底部腔體

D1:周向溝深度

D2:細溝深度

L1:細溝長度

L2:延伸長度

L3:通道長度

L4:腔體長度

R1:通道直徑

R2:腔體直徑

W1a,W1a,W1a,W1a:花紋塊寬度

W2:頂部寬度

W3:第一寬度

W4:第二寬度

習知技術：

4’:花紋細溝

[第一圖]係本發明第一實施例之實施示意圖。

[第二圖]係本發明第一實施例花紋細溝部分之立體外觀圖。

[第三圖]係本發明第一實施例之剖視圖。

[第四圖]係本發明第一實施例之側視圖一。

[第五圖]係本發明第一實施例之側視圖二。

[第六圖]係本發明第一實施例之模擬圖一，示意底部通道變形前的狀態。

[第七圖]係本發明第一實施例之模擬圖二，示意底部通道變形後的狀態。

[第八圖]係本發明第一實施例之模擬圖三，示意底部腔體變形後的狀態。

[第九圖]係本發明第二實施例之平面示意圖。

[第十圖]係本發明第二實施例花紋細溝部分之立體外觀圖。

[第十一圖]係習知技術花紋細溝部分之立體外觀圖。

[第十二圖]係本發明第一實施例與習知技術之降噪效果的曲線示意圖。

綜合上述技術特徵，本發明輪胎花紋構造的主要功效將可於下述實施例清楚呈現。

請參閱第一圖及第二圖，係揭示本發明輪胎花紋構造的第一實施例，位於一輪胎上，該輪胎有一周向、一軸向及一徑向。惟該輪胎的完整結構並非本發明之重點，因此未於圖式中繪出該輪胎。

該輪胎花紋構造包含：複數花紋塊1、複數周向溝2、複數橫向溝3以及複數花紋細溝4。

所述花紋塊1沿該軸向排列於該輪胎上，每一花紋塊1有各自的一花紋塊寬度W1a,W1b,W1c,W1d。於圖式中僅繪出四塊所述花紋塊1做為示意，於實際實施時，所述花紋塊1沿著該軸向的數量不限於此。

請參閱第一圖及第三圖，所述周向溝2位於相鄰的所述花紋塊1之間，且所述周向溝2沿該周向延伸。於圖式中僅繪出三條所述周向溝2做為示意，於實際實施時，所述周向溝2沿著該軸向的數量不限於此。所述周向溝2有 一周向溝深度D1，該周向溝深度D1介於5至11毫米之間，較佳地，介於6至8毫米之間。

所述橫向溝3位於所述花紋塊1上，所述橫向溝3一端連通所述周向溝2，且所述橫向溝3沿該軸向傾斜延伸。

請參閱第一圖、第二圖及第四圖，所述花紋細溝4位於所述花紋塊1上，所述花紋細溝4一端連通所述周向溝2。在本實施例中，所述花紋細溝4另一端封閉，且在兩側之所述花紋塊1上，所述花紋細溝4與所述橫向溝3係為交錯排列，而在中央之所述花紋塊1上，則僅設置有所述花紋細溝4，於實際實施時，所述花紋細溝4的型態、所述花紋細溝4與所述橫向溝3的設置皆不限於此。要補充說明的是，第四圖及第五圖皆是自所述周向溝2往所述花紋細溝4觀察。

所述花紋細溝4沿該軸向傾斜延伸，所述花紋細溝4有在該徑向上相對的一頂部41及一底部42，有一頸部43連接該頂部41及該底部42，且所述花紋細溝4之該頸部43自該頂部41往該底部42漸縮。

每一花紋細溝4的該底部42皆連通有一底部通道44及一底部腔體45，該底部通道44的一端連通所述周向溝2，該底部腔體45的一端連通該底部通道44，另一端封閉。該底部通道44及該底部腔體45的截面為同心的二圓弧。

所述花紋細溝4有一細溝長度L1，所述花紋細溝4之該底部42沿該軸向有一延伸長度L2，該底部通道44與該底部腔體45則各自有一通道長度L3及一腔體長度L4，該通道長度L3及該腔體長度L4的和不大於該細溝長度L1，且該通道長度L3大於該腔體長度L4。在本實施例中，該細溝長度L1正好等於該通道長度L3及該腔體長度L4的和。

當所述花紋細溝4位於例如最左側的其中一花紋塊1上時，該延伸長度L2不大於該其中一花紋塊1的該花紋塊寬度W1a，且該通道長度L3及該腔體長度L4的和，不大於該其中一花紋塊1之該花紋塊寬度W1a的80%。

請參閱第一圖、第二圖及第五圖，所述花紋細溝4之該頂部41有一頂部寬度W2，所述花紋細溝4連接該底部通道44處有一第一寬度W3，所述花紋細溝4連接該底部腔體45處則有一第二寬度W4。該頂部寬度W2介於0.5至3毫米之間，較佳地，介於0.5至1.5毫米之間。由於所述花紋細溝4自該頂部41至該底部42呈漸縮形式，因此該第一寬度W3及該第二寬度W4皆不大於該頂部寬度W2。

本實施例中，該底部通道44與該底部腔體45皆呈圓弧狀，因此該底部通道44與該底部腔體45的最大寬度及最大高度，分別是該底部通道44與該底部腔體45各自的一通道直徑R1及一腔體直徑R2。

該通道直徑R1及該腔體直徑R2皆大於該第一寬度W3，且該通道直徑R1小於該腔體直徑R2，使得該底部腔體45的截面積大於該底部通道44的截面積。其中，該底部腔體45與該底部通道44的截面積分別是以該通道直徑R1及該腔體直徑R2計算。

所述花紋細溝4還有一細溝深度D2，係指從該頂部41至該底部腔體45的最大深度。該細溝深度D2不大於該周向溝深度D1，該通道直徑R1及該腔體直徑R2皆小於該細溝深度D2。該通道直徑R1介於該細溝深度D2的10%至70%之間，該腔體直徑R2介於該細溝深度D2的30%至80%之間，較佳地，該通道直徑R1介於該細溝深度D2的20%至50%之間，該腔體直徑R2介於該細溝深度D2的40%至70%之間。

請參閱第六圖至第八圖，並請搭配第四圖及第五圖，當該輪胎花紋構造接觸一地面時，該頸部43兩側的所述花紋塊1相互接近，使該頸部43閉合，此時，該底部通道44保持一特定通道截面積，該底部腔體45保持一特定腔體截面積，該特定腔體截面積維持大於該特定通道截面積，進而減少所述花紋塊1的變形。藉由保持該特定通道截面積與該特定腔體截面積，形成可以達成亥姆霍茲共振(Helmholtz resonance)的一共振腔，而該共振腔的共鳴頻率，則與該底部通道44、該底部腔體45的尺寸有關，經由特別選擇該底部通道44、該底部腔體45的尺寸，該共振腔會吸收特定聲音頻率的能量，以達成降低噪音的效果。

再更詳細的說明亥姆霍茲共振的原理如下：由於該通道直徑R1及該腔體直徑R2皆保持大於該第一寬度W3，才能夠形成該共振腔的腔體型態。而該共振腔可以看作是一彈簧元素，該共振腔頸口的空氣則能看作是一質量塊，即可將以上二者類比為一單自由度系統。由於噪音的聲波對該單自由度系統而言是外力，僅有能與該單自由度系統共鳴的聲波，才能被消耗能量，這也是亥姆霍茲共振的該共振腔能降噪的原理。

請參閱第九圖及第十圖，係揭示本發明輪胎花紋構造的第二實施例，本實施例與第一實施例的不同之處在於：在第一實施例中[第一實施例請搭配第二圖]，該細溝長度L1正好等於該通道長度L3及該腔體長度L4的和；而在本實施例中，該細溝長度L1大於該通道長度L3及該腔體長度L4的和。惟其餘結構與第一實施例相同，於此不再贅述，也未特別區分元件符號。

請參閱第二圖、第十圖及第十一圖，並請搭配下表一及下表二，實際對第一實施例及第二實施例之該輪胎花紋構造，以及一習知技術進行滾動阻力(RRC)的實驗。

其中，該習知技術與該輪胎花紋構造的差異在於：該習知技術未設置有該輪胎花紋構造的該底部通道44及該底部腔體45，且該習知技術的所述花紋細溝4’未漸縮。於圖式中，僅以所述花紋細溝4’表示該習知技術，而未繪出完整的該輪胎。

以該習知技術的滾動阻力做為100%來說，第一實施例之該輪胎花紋構造可以降低2.98%的滾動阻力，第二實施例之該輪胎花紋構造則可以降低7.94%的滾動阻力。

除了第一實施例與第二實施例，下表二中提供該習知技術與本發明第三實施例至第六實施例的比較。惟，第三實施例至第六實施例未於圖式中繪出，第三實施例至第六實施例與第一實施例、第二實施例的差異，僅在於上表一及下表二中的參數不同。

從以上實驗可以得知，藉由該輪胎花紋構造的所述花紋細溝4，可以減少胎面變形，改善大約3%至8%的滾動阻力，同時，可以改善頻率介於900至1800赫茲之間的噪音。

請參閱第二圖、第十一圖及第十二圖，第十二圖是本發明第一實施例與該習知技術在降噪方面的預期改善效果圖，係以聲壓(Sound Pressure)為例。

以該習知技術來說，由於未設置該底部通道44及該底部腔體45，僅有所述花紋細溝4’，相當於單一直管的型態。而單一直管的管柱共鳴音有特定放大頻段，例如900至1800赫茲的範圍，如同第十二圖中所示出的明顯峰值特徵。

而該輪胎花紋構造則因設置有該底部通道44及該底部腔體45，相當於單直管加上該共振腔。該共振腔能使原本單直管的共鳴頻率與聲音能量分散，即達成降低管柱共鳴音的效果。

由第十二圖中可以看出，該輪胎花紋構造確實可以有效改善特定頻率的噪音。

復請參閱第一圖及第六圖，此外，由於該輪胎花紋構造已設置有所述周向溝2與所述橫向溝3，再增加連通所述周向溝2的所述花紋細溝4，不會降低該輪胎花紋構造的排水性能。

綜合上述實施例之說明，當可充分瞭解本發明之操作、使用及本發明產生之功效，惟以上所述實施例僅係為本發明之較佳實施例，當不能以此限定本發明實施之範圍，即依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作簡單的等效變化與修飾，皆屬本發明涵蓋之範圍內。

4:花紋細溝

41:頂部

42:底部

43:頸部

44:底部通道

45:底部腔體

L1:細溝長度

L3:通道長度

L4:腔體長度

Claims (12)

1. 一種輪胎花紋構造，位於一輪胎上，該輪胎有一周向、一軸向及一徑向，該輪胎花紋構造包含：複數花紋塊，沿該軸向排列於該輪胎上；複數周向溝，位於相鄰的所述花紋塊之間，且所述周向溝沿該周向延伸；複數橫向溝，位於所述花紋塊上，所述橫向溝一端連通所述周向溝，且所述橫向溝沿該軸向傾斜延伸；以及複數花紋細溝，位於所述花紋塊上，所述花紋細溝一端連通所述周向溝，所述花紋細溝沿該軸向傾斜延伸，所述花紋細溝有在該徑向上相對的一頂部及一底部，且所述花紋細溝自該頂部往該底部漸縮；每一花紋細溝的該底部皆連通有一底部通道及一底部腔體，該底部通道的一端連通所述周向溝，該底部腔體的一端連通該底部通道，另一端封閉，該底部通道及該底部腔體的最大寬度皆大於所述花紋細溝之該底部的寬度，且該底部腔體的截面積大於該底部通道的截面積，該底部通道及該底部腔體截面為同心的二圓弧。
2. 如請求項1所述之輪胎花紋構造，進一步，所述花紋細溝有一頸部連接該頂部及該底部；該輪胎花紋構造接觸一地面時，該頸部兩側的所述花紋塊相互接近，使該頸部閉合，此時，該底部通道保持一特定通道截面積，該底部腔體保持一特定腔體截面積，該特定腔體截面積維持大於該特定通道截面積。
3. 如請求項1所述之輪胎花紋構造，其中，所述花紋細溝之該頂部的寬度介於0.5至3毫米之間。
4. 如請求項1所述之輪胎花紋構造，其中，所述花紋細溝連接該底部通道的寬度，與所述花紋細溝連接該底部腔體的寬度，皆不大於所述花紋細溝之該頂部的寬度。
5. 如請求項1所述之輪胎花紋構造，其中，所述周向溝的深度介於5至11毫米之間，且所述花紋細溝的深度不大於所述周向溝的深度。
6. 如請求項5所述之輪胎花紋構造，其中，該底部通道及該底部腔體的最大高度皆小於所述花紋細溝的深度。
7. 如請求項6所述之輪胎花紋構造，其中，該底部通道的最大高度介於所述花紋細溝深度的10%至70%之間，該底部腔體的最大高度介於所述花紋細溝深度的30%至80%之間。
8. 如請求項7所述之輪胎花紋構造，其中，所述周向溝的深度介於6至8毫米之間，該底部通道的最大高度介於所述花紋細溝深度的20%至50%之間，該底部腔體的最大高度介於所述花紋細溝深度的40%至70%之間。
9. 如請求項1所述之輪胎花紋構造，其中，該底部通道與該底部腔體的長度之和，不大於所述花紋細溝之該底部的長度。
10. 如請求項1所述之輪胎花紋構造，其中，所述花紋細溝之該底部沿該軸向的延伸長度不大於所述花紋塊的寬度，且該底部通道之長度與該底部腔體之長度的和，不大於所述花紋塊之寬度的80%。
11. 如請求項1所述之輪胎花紋構造，其中，該底部通道與該底部腔體皆呈圓弧狀。
12. 如請求項1所述之輪胎花紋構造，其中，該底部通道的長度，大於該底部腔體的長度。

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