專利名稱：用于私人客車的輪胎的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種車輛與地面的接觸，特別涉及客車與地面的接觸。
背景技術(shù)：
車輛與地面接觸的主要組成部件是輪胎以及懸掛裝置。 懸掛裝置的主要作用是引導(dǎo)車輛的車輪，從而使輪胎在最佳可能條件下工作從而 從中獲得最佳可能優(yōu)點，無論從車輛動態(tài)性能的角度，還是從安全性或者輪胎的高里程能 力的角度。 懸掛裝置由此已經(jīng)被提出以便通過允許對車輛滾動效應(yīng)進行完全補償或者通過 允許車輪平面在轉(zhuǎn)彎時向著車輛內(nèi)側(cè)傾斜從而確保在橫向加速度時車輪外傾的改良控 制。在本申請中，當(dāng)控制具有使車輪向著轉(zhuǎn)彎內(nèi)側(cè)傾斜的效果時，使用"在橫向加速度的 情況下，正向控制車輪相對于地面的外傾"這種表達。這種懸掛裝置在文獻EP1070609， W02004/058521，EP0979769或者EP1752321中有所描述。這些裝置可以是主動的，也就是說 它們可以利用能量供應(yīng)(電力、液壓或者其它來源)從而對外傾施加改變，或者另一方面， 它們可以是被動的，也就是說它們只能利用與車輛運動相關(guān)的機械能量(勢能或者動能)。
這些裝置在實際當(dāng)中給車輛性能帶來顯著改進。然而，這種改進沒有引起制造商 的足夠興趣，原因是制造商必須彌補由這些裝置所帶來的機械上的更大體積。由此，一直到 現(xiàn)在都已經(jīng)排除了這種懸掛裝置在客車上的采用。 已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，將特定類型的輪胎與能夠?qū)ν鈨A進行正向控制的懸掛裝置相結(jié)合可以 進一步顯著地提高車輛的性能，本發(fā)明正是基于上述發(fā)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明由此涉及一種用于私人客車的車軸的輪胎，該私人客車具有兩根車軸，所 述車軸包括用于在橫向加速度的情況下正向控制車輪相對于地面外傾的懸掛裝置，所述輪 胎在地面上形成接地面積，所述接地面積具有在左胎肩的長度、在右胎肩的長度以及中心 長度，接地面積比由胎肩長度平均值除以中心長度的商值所限定，所述輪胎的特征在于，接 地面積比大于0. 65，并且優(yōu)選地大于0. 70。 更優(yōu)選地，輪胎的胎面由橡膠混合物組成，在-l(TC測量的該混合物的tan S數(shù)值 大于0. 85并且更優(yōu)選地大于0. 90。 本發(fā)明還提出了一種具有兩根車軸的私人客車，其中兩根車軸中的至少一根包括 用于在橫向加速度的情況下正向控制車輪相對于地面外傾的任何變化的懸掛裝置，所述至 少一根車軸裝備有這種輪胎。 優(yōu)選地，兩根車軸中的每一根都包括用于在橫向加速度的情況下正向控制車輪相 對于地面外傾的任何變化的懸掛裝置，所述兩根車軸都裝備有這種輪胎
所述懸掛裝置優(yōu)選地是被動系統(tǒng)。 懸掛裝置優(yōu)選地設(shè)置成在-0. 3g到0. 3g橫向加速度之間，車輛隨著橫向加速度
3變化表現(xiàn)出大于5。
/g以及更優(yōu)選地大于10° /g的外傾平均變化率。


圖1顯示了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的客車輪胎的接地面積；
圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的客車輪胎的接地面積； 圖3是曲線圖的示例，顯示了根據(jù)本發(fā)明的車輛前輪隨著橫向加速度變化的外傾 變化；以及 圖4是曲線圖的示例，顯示了根據(jù)本發(fā)明的車輛后輪隨著橫向加速度變化的外傾 變化。
具體實施例方式
圖1顯示了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的客車輪胎在地面上的接地面積。這種輪胎是經(jīng)過制造 商贊助、用于2002年款式的B麗745i(E65)的MichelinPrimacy 245/50 R 18 100 W型號 輪胎。在本申請的其余部分，該輪胎被稱為"參考輪胎"或者"輪胎A"。接地面積是指接地 區(qū)域中輪胎與地面之間的接觸區(qū)域的圖像。在實際當(dāng)中，輪胎領(lǐng)域技術(shù)人員通常以可互換 的方式采用"接觸區(qū)域"和"接地面積"的表達方式。 當(dāng)充氣至2. 5bar、在水平表面上保持垂直位置(也就是說外傾為零)并且支承等 同于其額定負載指標(biāo)80%的負載的輪胎以極低速度(低于3km/h)直線滾動時確定接地面 積。 本申請中提到的接地面積比"Rep"對應(yīng)于在胎肩的接地面積長度與在中心的其長
度之間的比率。方便起見，在本申請中，接地面積的最大長度被認為是中心長度"L。"。接地 面積具有寬度"L"。在左胎肩的長度"l^g"以及在右胎肩的長度"Ly'是在與接地面積側(cè)邊 末端的距離等于接地面積寬度5%的位置處測量的。接地面積比根據(jù)下面公式計算出來
「，w ; — M±M 為了確定所述長度，需要找到在輪胎不同方位上選取的連續(xù)接地面積的足夠測量 次數(shù)(例如10)的平均值，從而消除由于胎面圖案而帶來的變化的影響。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的 客用輪胎通常具有低于0. 5的接地面積比。 —種確定輪胎接地面積的方法是通過透明鋪裝路面為接觸面積拍照，輪胎在上述 條件下在該透明鋪裝路面上滾動。所得到的圖像通過圖像處理軟件自動地處理從而提取出 接地面積的特征尺寸。 另一種確定輪胎接地面積的方法是使用一種可從Tekscan Inc. ， 307 West First Street, South Boston MA. 02127-1309， USA公司購得并且商品名為TirescanTM， model 8050的傳感器。這種類型傳感器替代下述方法中的透明鋪裝路面并且提供了接觸面積中的 壓力分布。壓力大于零的區(qū)域限定出輪胎的接地面積。 對于參考輪胎，負載指標(biāo)100對應(yīng)于800kg的負載(該負載的80%由此代表 640kg)。這種輪胎(其接地面積在圖1中可見)由此具有152. 5mm的中心長度以及73mm 和72mm的胎肩長度。然而，該參考輪胎的接地面積比為0. 475。 圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的輪胎在地面上的接地面積。這種輪胎的尺寸(245/50 R18 100 W)以及胎面圖案與參考輪胎相同，盡管它的接地面積不同。相對于參考輪胎，中心 長度減小(Lc = 146mm)，以及胎肩長度(Leg = 105mm以及Led = 107mm)增加。在該實施例 中，接地面積比為O. 726。 根據(jù)本發(fā)明的輪胎在重要方面(例如有效耐磨壽命或者賽道(干燥路面和潮濕路 面)上的有效性)的性能進行了測量并且在下面即將描述的條件下客觀地與現(xiàn)有技術(shù)輪胎 進行對比。 使用兩種不同的客車。第一種參考車輛(車輛1)是歐洲有售的2002年款式BMW 745i(E65型號)。 第二種參考車輛(車輛2)是2002年款式的B麗745i (E65型號)，車輛2與車輛 1的不同之處在于車輛2裝備有根據(jù)專利申請W02004/058521以及WO 2006/002795的懸掛 裝置，用于控制外傾。前車軸裝備有文獻WO 2006/002795中圖8和9所示的裝置，以及后 車軸裝備有文獻WO 2006/002795中圖10和11所示的裝置。 本申請的圖3和4是曲線圖，顯示了各個車輪的外傾隨著車輛經(jīng)受的橫向加速度 的平均進展。圖3中的曲線圖涉及到前輪以及圖4中的曲線圖涉及到后輪。用虛線繪制的 曲線涉及到車輛1 (具有傳統(tǒng)懸掛)，以及用實線繪制的曲線涉及到車輛2(具有正外傾控 制)。 如汽車領(lǐng)域之慣例，橫向加速度(曲線圖中x軸上繪制)被表示成"g"的數(shù)目，"g" 是重力加速度(g = 9. 81m/s2)。經(jīng)過協(xié)定，正橫向加速度對應(yīng)于加速度指向車輛外側(cè)的情 況，以及負橫向加速度對應(yīng)于加速度指向車輛內(nèi)側(cè)的情況。車輪相對于地面的外傾在y軸 上繪制并且被表示為度數(shù)(° )。 從這些曲線圖可以看到，車輛2的懸掛裝置允許車輪向著曲線內(nèi)側(cè)傾斜。這種狀 況與傳統(tǒng)車輛(車輛1)的狀況進行比較，在車輛1中，車輪在滾動作用以及懸掛的彈塑性 變形而向著曲線外側(cè)傾斜。還可以看到的是，對于車輛2，當(dāng)橫向加速度為零時、也就是說當(dāng) 車輛直線滾動時，外傾基本上為零。另一方面，對于車輛l，外傾的靜態(tài)設(shè)置在前車軸上為
+0.5°的量級以及在后車軸上為-r的量級。如果將兩種車輛(車輛1和車輛2)的曲線
的斜度進行對比，那么能夠清楚地確定出哪一個指的是"外傾的正向控制"，這就是確定出 隨著橫向加速度變化(至少對于橫向加速度的中心范圍而言)外傾變化率為正的問題，這 意味著由車輛1狀況所表現(xiàn)的傳統(tǒng)傾向發(fā)生了反轉(zhuǎn)。 在涉及前車軸的圖3的曲線圖中，可以看到的是，對于車輛2，外傾隨著橫向加速 度變化的平均變化率在-0. 3g到0. 3g之間為+6°的量級，而對于車輛1為-5. 5°的量級。
在涉及后車軸的圖4的曲線圖中，可以看到的是，對于車輛2，外傾隨著橫向加速 度變化的平均變化率在-0. 3g到0. 3g之間為+12. 5°的量級，而對于車輛1為-5. 5°的量 級。 車輛2的外傾控制是被動的控制形式，其利用由離心力導(dǎo)致的并且通過地面而施 加到車輪的橫向力，從而引起外傾的變化。然而，假定以車輪向著轉(zhuǎn)彎內(nèi)側(cè)傾斜方式進行控 制的話，主動裝置可產(chǎn)生類似的效果。 —種生成給定車輛曲線圖的方式是測量(在穩(wěn)定狀態(tài)下)橫向加速度并且一方面 根據(jù)車輪相對于車輛的外傾的光學(xué)測量以及另一方面根據(jù)車輛滾動的同時測量而推導(dǎo)出 車輛的外傾。
5輪胎進行評價參考輪胎(輪胎A)以及兩種根據(jù)本發(fā)明的輪胎 (輪胎B和輪胎C)。 如上面所看到的(如圖2所示)，根據(jù)發(fā)明第一實施例的輪胎B與輪胎A尺寸相同 (245/50 R 18 100 W)，并且輪胎B的胎面由相同材料構(gòu)成。輪胎B的接地面積比為0. 726， 也就是說接地面積比大于0. 65。 客車輪胎領(lǐng)域的技術(shù)人員將會知曉如何獲得大于現(xiàn)有技術(shù)的接地面積比?？梢愿?變輪胎斷面以實現(xiàn)該目的，例如通過改變固化模具的斷面或者通過改變張力、皮帶圓周加 強件的密度或者分布，從而增加胎面的曲率半徑。通過修改這些參數(shù)或者其它參數(shù)的操作， 本領(lǐng)域技術(shù)人員可獲得給定的接地面積比，例如本發(fā)明中大于0. 65。 根據(jù)發(fā)明第二實施例的輪胎C與輪胎A和B的尺寸相同(245/50 R 18100 W)，輪 胎C的結(jié)構(gòu)、接地面積以及接地面積比與輪胎B相同。輪胎C與輪胎B的不同之處在于胎 面材料。 輪胎C的胎面與輪胎A和B的胎面都是由二氧化硅加強的橡膠混合物構(gòu)成，但是 配方極不相同-輪胎A和B使用第一種混合物，以溶液SBR彈性體為基體，被認為在耐磨性與抓 地力(特別是在潮濕表面上)之間提供了良好的折衷；-輪胎C使用第二種混合物，其彈性體基體和二氧化硅比例相比第一種混合物發(fā)
生了顯著的改變，實實在在地提高了抓地力以及相應(yīng)地降低了耐磨性。 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)ASTM D 5992-96、借助粘度分析儀(Metrayib VA4000)而對混合物的動
態(tài)特性進行測量，它們在潮濕表面上的抓地潛力的顯著不同已經(jīng)被明顯地確定。當(dāng)經(jīng)受頻
率10Hz、簡單交替剪切形式的正弦應(yīng)力時，并且在恒定壓力0. 7MPa暴露于一定溫度范圍
時，硫化混合物樣本(圓柱型實驗件，厚度4mm以及橫截面400mm2)的響應(yīng)在實驗期間被記
錄下來。在-l(TC測量的tanS數(shù)值被看做是潮濕表面上抓地力性能的指示-l(TC測量的
tan S數(shù)值越高，抓地力越好。第一種混合物的數(shù)值O. 75以及第二種混合物的數(shù)值1. 00已
被記錄，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言這表示出非常顯著的不同。 實驗包括五種不同情況的比較-裝備有四個輪胎A的車輛1，-裝備有四個輪胎B的車輛1，-裝備有四個輪胎A的車輛2，-裝備有四個輪胎B的車輛2，-裝備有四個輪胎C的車輛2。 針對有效耐磨壽命進行的實驗對應(yīng)于在道路上行駛時的極大磨損。這種極大磨 損對應(yīng)于將10%最大磨損與90%最小磨損區(qū)分開的磨損。這個參考磨損(命名為DIO) 在由Society of Automobile Engineers, Inc. (SAE)出版，參考號為980256以及名稱為 "Evaluation of Tire WearPerformance"的文章中描述。有效耐磨壽命的實驗結(jié)果在這里 以性能指標(biāo)的方式所給出。在這些條件(耐磨D10)下，指標(biāo)100對應(yīng)于第一參考車輛(車 輛1)上的參考輪胎(輪胎A)的有效耐磨壽命。大于100的指標(biāo)對應(yīng)于更高的有效壽命， 以及指標(biāo)200表示有效耐磨壽命加倍。由于輪胎B與車輛1的組合沒有技術(shù)關(guān)聯(lián)，因此沒 有對車輛1上的輪胎B的耐磨性進行評價。
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賽道上的實驗在尤其彎曲的跑道上進行，用于評價車輛的極限性能，這是抓地力 水平和性能質(zhì)量的體現(xiàn)。車輛由專業(yè)車手在極限下駕駛用于該目的，并且測量完成一圈賽 道所需的平均時間。每種車輛和不同輪胎所獲得的圈速進行對比。 對于干燥表面上的性能，使用的賽道長2770m并且寬度為8m。它包括公路類型路 面以及各種曲線，其具有緩和斜坡以及范圍從30m到240m的半徑。 對于潮濕表面上的性能，所用的賽道長度2300m并且寬度為9m。它包括具有不同 半徑以及多變斜坡的各種曲線。沿著賽道的灑水情況有所變化，從而盡可能真實地模擬在 雨天公路網(wǎng)上遇到的整體環(huán)境范圍。 為了便于對比，獲得的時間被表示為裝備輪胎A的車輛1為絕對值以及其它組合 為相對于該參考值的相對值。負的相對值對應(yīng)于更短時間(由此更快)，以及正的相對值對 應(yīng)更長時間(由此更慢)。 這些不同實驗的結(jié)果被記錄在下表中
車輛1 輪胎A車輛1 輪胎B車輛2 輪胎A車輛2 輪胎B車輛2 輪胎c
前胎的有 效耐磨壽 命(D10)100沒有評價110135100
后胎的有 效耐磨壽 命(D10)100沒有評價140200120
干燥路面 圈速80. 7秒-0. 29秒-0. 75秒-1. 0秒-1. 78秒
潮濕路面 圈速112. 7秒+0. 5秒+0. 35秒-2. 4秒-7. 4秒 通過理解實驗結(jié)果，可以認識到，根據(jù)本明的車輛2上輪胎B的耐磨特性比輪胎A 的耐磨特性高的多，包括輪胎A被裝備到車輛2上時。還可以認識到，盡管用于車輛2外傾 的正向控制的懸掛裝置本身在耐磨方面貢獻了顯著的優(yōu)點，但是由本發(fā)明所帶來的貢獻在 這方面是更具有優(yōu)勢的，原因是它使得后胎的有效壽命延長到兩倍。還可以認識到，賽道上 的性能在干燥表面上有相當(dāng)?shù)奶岣?-l秒)以及在潮濕表面上有極大的提高(-2.4秒)。 輪胎領(lǐng)域技術(shù)人員將會意識到，這個量級的獲益是非常顯著的獲益。 輪胎C在賽道上的性能是驚人的，特別是涉及到潮濕路面時(-7. 4秒)，并且它們 的耐磨性與參考值相類似。這體現(xiàn)出本發(fā)明的優(yōu)勢，歸功于能夠利用具有高抓地力的胎面 材料并且在純粹性能上得到相當(dāng)大的獲益，并且耐磨性能與參考輪胎相比沒有下降。對于 那些由于不可接受的耐磨水平而拒絕將這種類型輪胎胎面應(yīng)用于客車上的本領(lǐng)域技術(shù)人
7員而言，這表示極大的進步。 事實上，本發(fā)明帶來的貢獻可以以不同方式表達出來。我們知道輪胎被設(shè)計成在 其使用期間在不同性能之間提供折衷。本發(fā)明許可的以及通過實驗所證明的耐磨能力由此 可以以其它對比性能的形式進行"轉(zhuǎn)換"或者"消耗"。實驗允許所述抓地能力可以進行顯 示?？梢岳斫獾氖?，在耐磨性上獲得的獲益可以被選擇性地利用，從而以同等顯著的程度在 折衷的其它組成能力上獲得改進，例如滾動耐磨性、舒適度、輪胎的外部噪音或質(zhì)量。還能 夠以基本均等的方式將獲益分配到多個性能領(lǐng)域，例如通過選擇從而將潮濕表面上抓地力
的顯著提高、滾動耐磨性以及質(zhì)量(耐磨水平?jīng)]有顯著進展)結(jié)合起來。所有這些結(jié)合在 實際當(dāng)中都是可行的。 為了從根據(jù)本發(fā)明的輪胎中得出最佳可能的優(yōu)點，根據(jù)本發(fā)明用于控制車輛外傾 的懸掛裝置被設(shè)置成使得車輛隨著橫向加速度變化的外傾平均變化率在-O. 3g到0. 3g橫 向加速度之間優(yōu)選地大于5。
/g，并且更優(yōu)選地大于10° /g。 此外，根據(jù)本發(fā)明的輪胎相對于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)輪胎的附加優(yōu)點是所需的外傾運動 的幅度更低，這允許車輪以及外傾的正向控制所需的懸掛裝置所占用體積的減小。
權(quán)利要求
一種用于私人客車車軸的輪胎，所述客車具有兩根車軸，所述車軸包括用于在橫向加速度的情況下正向控制車輪相對于地面外傾的懸掛裝置，所述輪胎在地面上形成接地面積，所述接地面積具有在左胎肩的長度(Leg)、在右胎肩的長度(Led)以及中心長度(Lc)，接地面積比(Rep)由胎肩長度平均值除以中心長度的商值限定，所述輪胎的特征在于，接地面積比大于0.65。
2. 如權(quán)利要求l所述的輪胎，其特征在于，接地面積比(Rep)大于0.70。
3. 如前述權(quán)利要求任一所述的輪胎，其特征在于，胎面由橡膠混合物構(gòu)成，所述混合物 在-l(TC測量的tan S數(shù)值大于0. 85。
4. 如權(quán)利要求3所述的輪胎，其特征在于，在-l(TC測量的tanS數(shù)值大于0.90。
5. —種具有兩根車軸的私人客車，其中，兩根車軸中的至少一根包括用于在橫向加速 度的情況下正向控制車輪相對于地面外傾的任何變化的懸掛裝置，所述至少一根車軸裝備 有根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的輪胎。
6. 如權(quán)利要求5所述的客車，其特征在于，兩根車軸中的每一根都包括用于在橫向加 速度的情況下正向控制車輪相對于地面外傾的任何變化的懸掛裝置，所述兩根車軸都裝備 有根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的輪胎。
7. 如權(quán)利要求6所述的客車，其特征在于，所述懸掛裝置是被動系統(tǒng)。
8. 如權(quán)利要求5-7任一所述的客車，其特征在于，懸掛裝置被設(shè)置成車輛隨著橫向加 速度變化表現(xiàn)出在-0. 3g到0. 3g橫向加速度之間大于5° /g的外傾平均變化率。
9. 如權(quán)利要求8所述的客車，其特征在于，隨著橫向加速度變化的外傾平均變化率 在-0. 3g到0. 3g橫向加速度之間大于10° /g。
全文摘要
本發(fā)明特別涉及一種用于私人客車車軸的輪胎，所述客車具有兩根車軸，所述車軸包括用于在橫向加速度的情況下正向控制車輪相對于地面外傾的懸掛裝置，所述輪胎在地面上形成接地面積，所述接地面積具有在左胎肩的長度(Leg)、在右胎肩的長度(Led)以及中心長度(Lc)，接地面積比(Eep)由胎肩長度平均值除以中心長度的商值所限定，所述輪胎的特征在于，接地面積比大于0.65。
文檔編號B60C11/00GK101754868SQ200880025436
公開日2010年6月23日 申請日期2008年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月23日
發(fā)明者E·庫斯托代羅, J-M·米斯 申請人:米其林技術(shù)公司;米其林研究和技術(shù)股份公司