新能源车车胎花纹设计不简单,谁在轮胎花纹领域有造诣?

时间:2022-10-07 14:23:19 采编:wangshuaigang 阅读:

  

知情郎·眼|侃透天下专利事儿

  

苹果之前发布了新版 CarPlay 车载系统。

  

有好奇者问,假如苹果新能源车能出炉,会用哪家轮胎。

  

这话题引发了诸多联想。

  

众所周知,特斯拉Model3使用的轮胎有多种品牌,其中包括马牌、韩泰、米其林等。

  

其中,部分车型所匹配的是静音效果最好的米其林PrimacyMXM4轮胎。

  

为何大家会关心苹果用哪家轮胎。

  

因为,新能源车的轮胎技术含量非常高,维护成本也高。

  

修理轮胎,是个很累的活,谁都不愿意爆胎抛锚躺在路中间等拖车拉。

  

所以,大家也想看看以产品苛刻、挑剔著称的苹果,会用哪家轮胎。

  

今天,知情郎聊聊轮胎花纹的专利故事,轮胎花纹对轮胎的噪音特性、操纵稳定性、滚动阻力、磨耗特性、抗湿滑性能都有影响。

  

01新能源车轮胎和传统车的不同

  

科普下,新能源电动车和燃油车的动力完全不同,新能源电车动力来源于电能而燃油车动力能源是热能。

  

目前,汽车电池的蓄电量有限,为提升续航里程,厂商们会选择装容量更高的电池组。电池组在整车质量中占比大,使得电动车比同尺寸的燃油车要重30%以上。

  

普通轮胎在应对电动车车身重,营运长里程长时间的行驶中磨损很快,中后期容易胎冠变形,也不具备新能源轮胎的节能特性。

  

另外,燃油车的发动机动力来得比较线性和柔和,启动不会特别迅猛,是一种渐进的过程。而新能源电动车电机的动力输出几乎是零响应,百公里加速更快,扭矩大。如果使用普通轮胎容易产生冲击鼓包、异常磨损。

  

同时,电动车在行驶中也比燃油车更安静,普通轮胎在行驶中产生的噪音会在电动车上更为明显。

  

因此,新能源营运车辆需要更强大的轮胎,对轮胎在抗磨耐用、节电省油、舒适静音方面提出了更高的要求。

  

02轮胎花纹内藏乾坤

  

轮胎有很多部分组成,其中,轮胎花纹结构是重要的一环。

  

胎纹会影响汽车的牵引力和制动力,因此胎纹的设计要考虑轮胎与地面之间的接地性能。

  

轮胎受热后性能会改变很多,为了保证轮胎的使用稳定性,要考虑散热。考虑轮胎的耐磨性,考虑减小噪声,不要有应力集中现象。

  

知情郎找了些轮胎行业经典文章,科普下传统车的轮胎花纹结构。

  

  

  

Shoulder指胎肩,Groove指花纹沟,一般是纵向花纹,Sipe是花纹细缝,Tire rib是花纹条,Tread block是 花纹块,Lugs指横向的花纹沟。

  

每部分的解释如下:

  

Lugs:是花纹的主要部分,指的是横向条状结构,一般上面有横向细缝等结构,用来提高牵引力。

  

Sipes:指的是窄的细缝,一般在Lugs上,通常只有0.3~1.5mm。用于提高轮胎在湿地表明的牵引力/抓地力,避免滑水现象发生。

  

Ribs:指的是圆周方向的肋状/条状结构。

  

Groove:即所说的花纹沟,一般是指圆周方向的深沟。

  

Blocks:花纹块,块状结构。

  

轮胎的花纹形式很多,归纳起来以下三种基本类型:

  

普通花纹——适合水泥、柏油、泥土路等硬路面形式(你家的小轿车一般就是这样的!)

  

越野花纹——用于无路面或崎岖不平的山路、矿路、松土路等路面形式(看下你家邻居二狗家的拖拉机)

  

混合花纹——以上两个的折中方案。

  

03普通花纹的专用设计

  

也称为公路花纹。

  

广泛用于各类家用轿车,特点是:

  

1 附着性好,纵向和横向抓地力强;

  

2高速性能好,滚动阻力小;

  

3 耐磨性好,花纹面积占胎面行驶总面积65%~80%;

  

4行驶噪音小;

  

普通花纹根据纵向、横向花纹,可以分为:以下三种花纹

  

锯齿纵向花纹

  

花纹由锯齿形的、曲折的纵向主沟和带有斜度的横向花纹沟组成,如下图所示:

  

  

  

这种轮胎其实现在乘用车上已经很少见了,一般适用于扁平率在70~80的轿车上,速度等级较低,一般是H级以下。

  

直沟纵向花纹

  

花纹由直线形纵向主沟和带有斜度的横向花纹沟组成。如下图所示:

  

  

  

这种花纹是目前最常见的夏季胎,或者四季胎。

  

速度级别较高,能达到V级和ZR级以上。轮胎扁平率能到40甚至35系列。在干湿路上有着高的操纵稳定性和牵引性能,舒适性好,噪音低。

  

纵横沟组合花纹

  

北方的小伙伴冬天用的雪地胎其实大多是这种花纹。花纹由纵横向主沟组成,几乎接近于块状花纹。如下图所示:

  

  

  

这种轮胎在冰雪路面上的牵引机制动性能优异,抗湿滑性能高。

  

05新能源车的轮胎花纹?

  

与传统燃油车的轮胎花纹或结构相比,新能源车轮胎花纹更侧重以下几方面:

  

(1)优先选择非对称花纹,提升抓地力的同时也能够适应新能源车起步快的特点。

  

(2)注重静音:新能源车型由于没有发动机噪音,车内更加安静,此时轮胎的胎噪更为明显,数据研究表明轮 胎对新能源车辆噪音贡献约 40%左右,尤其在粗糙沥青路面表现更加明显。因此花纹静音性能尤其重要。轮胎制造需要通过 CAE 仿线D 打印,实车 /试验室测试等技术和手段研发出更加静音的花纹。这也是目前技术的难点。

  

(3) 浅沟深设计:较浅的沟深可以大幅度降低轮胎滚阻阻力系数,确保轻量化,进而提升新能源车型的续航里程。

  

德国马牌轮胎公司使用聚氨酯泡沫隔层降噪技术,在轮胎内部装有一层“隔音垫”,将其黏贴在轮胎内表面的胎面区域,达到“减震器”的作用。

  

米其林竞驰EV轮胎采用了压力均匀分布技术、高效低滚阻配方、Acoustic静音技术等科技,提升了耐用性,实现更长续航里程,并有效降低20%车厢内噪音。在胎面支撑、形变减少、橡胶热量产生减少等方面,竞驰EV都进行了针对性的优化和改进。

  

韩泰以创造尽可能安静的轮胎作为开发目标,将其著名的“吸声器”技术结合创新的花纹设计应用到其iON轮胎,显著降低电动汽车行驶时的轮胎噪音。

  

马牌、韩泰、米其林这三家企业也是高端轮胎市场的领头羊。

  

06谁在轮胎花纹领域有造诣?

  

在德高行全球专利数据库中,以轮胎花纹为关键词,检索专利申请人排名,如下:

  

  

日系企业独占鳌头,普利司通株式会社,轮胎行业大佬,世界500强企业。米其林排第三。

  

从专利量来看,国外厂商确实牛,国内轮胎品牌寒碜,不是一个量级的。

  

查了查国内上榜的厦门正新橡胶工业有限公司,这公司轮胎结构专利很多,从自行车车胎胎纹、摩托车胎纹、4轮车车胎胎纹都有研究。

  

分享下这家公司的轮胎胎纹专利。

  

07轮胎花纹结构

  

  

背景技术与解决的现实问题

  

一般轮胎多行驶于道路上,但是在部分国家与地区,道路建设未必能及于所要到达的目的地,再加上气候因素,下雨以及潮湿环境也会造成原有的道路路面破损或被土石流所淹没,因轮胎是直接与地面接触,在恶劣地形例如浅泥地、湿沙地、深泥地,干沙地、高断差泥岩地,甚至需涉水等状态行驶时,轮胎必须要有排水、排泥、攀爬(攀泥攀岩)性能极佳的胎纹来克服恶劣地形,并且能有效提高行驶时的操控性。

  

非一般道路使用的轮胎,主要是到道路以外的区域行驶,大致可以称之为“offthe road”,包括建筑工地、工厂、矿区等等,或者到野外丛林、森林、沙漠、河床、海滩等等,为了能在这些泥泞、湿滑、松软的地形上行驶,轮胎的花纹就必须能够提供良好的操控性,轮胎的排水、排泥、攀爬性能就必须依靠胎块的排列与胎块尺寸、形状来提供,还有整体花纹中有胎块的面积与接地面积的比率,称为“陆比”,都会影响轮胎的性能。

  

美国发明第7134467号“低陆比非道路用轮胎”,公开了非道路用轮胎具有多个于胎面中央和胎肩部突出胎块,中央突出胎块沿圆周连续排列并延伸穿过轮胎赤道平面(equatorial plane),每个中央突出胎块在形状和方向上与每个四周相邻的中央突出胎块相似,该轮胎具有较低陆比的胎块组,该轮胎胎块组陆比小于40%。

  

另一美国发明第9783007号“不平整地面行驶用充气轮胎”,则提供一种能够实现提高牵引性能的不平整地面行驶用充气轮胎,该轮胎的胎面具备主体和从该主体沿径向大致朝外突出的多个花纹块,赤道上的中央花纹块组包括以下部分:第一中央花纹块和第四中央花纹块,它们包括一个大花纹块的单花纹块;以及第二中央花纹块和第三中央花纹块,它们包括沿轴向并列的两个小花纹块的双花纹块,从第一中央花纹块到第二中央花纹块为止的间隔,比从第二中央花纹块到第三中央花纹块为止的间隔大,该间隔比从第三中央花纹块到第四中央花纹块为止的间隔小。

  

发明内容

  

上述结构均为提供特殊设计的轮胎花纹,都是运用于非一般行驶的道路,在轮胎花纹样式上设计了较大的排泥通道以防止泥土阻塞,但是也因为较低的陆比造成舒适性下降,同时单一花纹块刚性不足,在车辆驱动与制动过程中易产生花纹块过度变形的现象,影响花纹的耐久性,从而导致轮胎性能的下降,因此为了解决轮胎在非一般行驶的道路状态下行驶耐久性与舒适性不佳的问题,则需将轮胎花纹设计成可以兼顾各项性能而且能进一步提升的花纹结构。

  

本发明所公开的轮胎花纹结构,其中该轮胎花纹包括胎面部花纹与胎边部花纹,整体轮胎花纹是包括沿轮胎四周呈均匀分布于胎面与胎边的若干组轮胎花纹,胎面部花纹包括沿轮胎胎面中心及轮胎轴向对称的两个长条勺状花纹块,勺状花纹块组跨越轮胎胎面中心,各勺状花纹块组沿轮胎胎面中心左右交错对应,每一勺状花纹块包括上下两块长条勺状花纹块,上勺状花纹块与下勺状花纹块在位于胎面中央的头部形状尺寸大小形状相同,差异在于下勺状花纹块的柄部胎块长度比上勺状花纹块的柄部胎块长度短,两勺状花纹块在轮胎胎肩处转折至两侧胎边,各自衔接阶梯状包括上下胎边花纹块的胎边部花纹,上下两胎边花纹块包括两块凸起的四边形胎块,第一凸起四边形胎块一端以第一及第二凹陷胎块与胎面花纹部衔接,另一端则以中央凹陷胎块衔接第二凸起四边形胎块的一端,第二凸起四边形胎块的另一端则以渐斜弧面凹陷胎块连接至胎边。

  

本发明的主要目的在于提供一种轮胎花纹结构,其胎面部花纹的勺状胎块是由柄部胎块往胎面中央朝行进方向翘起,使排泥方向均一向后,以提升在泥泞地中的前进能力;勺状花纹块以人字型错开,利于将多余泥土或水分从两侧排出,借以增加轮胎回转时携带泥土量,在泥沙地里更容易前进,并同时具有提升轮胎排水性的功能,在车辆涉水时,能减少前进的阻力。

  

【转载请注明德高行·知情郎】

  原文标题!新能源车车胎花纹设计不简单,日系企业底蕴深专利多,国内寒碜

来源于:未知
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