一种降低轮胎泵吸噪声的胎面花纹沟槽制造技术

本实用新型专利技术提供了一种降低轮胎花纹泵吸噪声的胎面花纹沟槽，其特征在于，所述胎面花纹沟槽的侧壁上设置至少一个向沟槽方向突出的弧形凸起，所述弧形凸起的弧形轮廓线的弦垂直于胎面花纹沟槽底面或者相对于胎面花纹沟槽底面的垂线向沟槽外侧倾斜。本实用新型专利技术能够控制花纹的变形量和变形方向，同时提高轮胎的噪声性能、轮胎的滚阻性能、滑水性能等多项性能。

【技术实现步骤摘要】
一种降低轮胎泵吸噪声的胎面花纹沟槽
本技术涉及轮胎领域，尤其是一种降低轮胎泵吸噪声的胎面花纹沟槽。
技术介绍
当车辆行驶速度在70km/h以上时，轮胎噪音成为主要的噪声源。特别是轮胎的气动噪音，是影响轮胎噪音的最主要的因素之一。如何优化轮胎花纹结构，改善轮胎花纹噪音越来越成为国内外学者和企业关注焦点。且花纹设计关系到轮胎的滚动阻力、湿滑性能。传统设计通过改变胎面配方无法实现三者之间的协同提升。轮胎滚动过程中，纵向花纹沟槽在受到胎面变形的同时内部气流会产生噪声，横向花纹沟槽会产生明显的泵吸噪声。其原理主要就是在空气流经花纹沟槽的过程中会产生很多空气漩涡和脉动形式的空气蠕动；脉动的空气会对花纹沟壁作用产生不规侧的脉动压力，这是偶极子噪声源的主要形式，偶极子噪声在轮胎气动噪声中占有主要的部分；空气的漩涡的形成和破裂会产生四极子声源噪声，四极子声源噪声主要集中在花纹沟的出口后端，也就是沟槽中流动的空气与外部静止空气相互作用的区域，而四极子声源噪声在轮胎气动噪声中所占的比例相对较少。因此，如果能够有效控制轮胎纵向沟槽的噪声和横向花纹沟槽的泵吸噪声，就可以改善轮胎噪声性能。为此，近年来有各种各样的技术措施来降低轮胎纵向花纹沟槽的噪声。如国内专利CN103101405A在沟槽中设置V型沟槽减小花纹的噪声，此专利虽然在一定程度上可以降低噪声，单这种设计会造成轮胎应力的集中，容易出现撕裂现象。韩国人在国内申请的专利CN103158438A通过在轮胎空腔内部加装吸音结构，来降低轮胎噪声，这种专利技术对于制造是很大的挑战，制造过程相当繁琐，会增加制造成本。国内专利CN103112320A通过设计花纹块，来降低花纹噪声，这种专利技术仅对花纹块的拐角处进行圆弧过渡，对整体轮胎噪声性能的提升显得微不足道。本专利技术这种新颖的花纹设计对噪声的性能有着显著的提高，而对于传统的改变胶料来提高轮胎性能显的力不从心。随着欧盟法规标签的实施绿色轮胎的推广和轮胎综合性能的重视，这就需要一款拥有创新设计理念的轮胎来突破传统设计的瓶颈。
技术实现思路
本技术旨在提出一种花纹沟侧壁曲线设计的花纹沟槽，能够使空气更稳定的流经花纹沟槽，减少空气漩涡的产生，进而可以减小花纹沟槽侧壁受到的压力脉动，对于声音的反射可以起到很好的散射作用，可以降低声音的集聚，减小气动噪声。为了实现上述目的，本技术采用如下技术方案：一种降低轮胎花纹泵吸噪声的胎面花纹沟槽，其特征在于，所述胎面花纹沟槽的侧壁上设置至少一个向沟槽方向突出的弧形凸起，所述弧形凸起的弧形轮廓线的弦垂直于胎面花纹沟槽底面或者相对于胎面花纹沟槽底面的垂线向沟槽外侧倾斜。进一步地，所述弧形凸起的数量为N个，弧形凸起数量N＝花纹沟槽的深度H/弧形凸起的圆弧半径R，N取整数。进一步地，弧形凸起的圆弧半径R为沟槽深度的20％～60％，取2-15mm。进一步地，所述弧形凸起的数量为1-15个。进一步地，定义所述弧形凸起的最顶端为凸峰，所述弧形凸起的凸峰与弧形凸起的弧形轮廓线的弦之间的距离为0.5-3mm之间。进一步地，所述弧形凸起的凸峰位于每一个弧形凸起的所述弦的中间位置。进一步地，所述弧形凸起的凸峰位于每一个弧形凸起的所述弦的中间偏上或偏下的位置。进一步地，所述弧形凸起的凸峰偏离每一个弧形凸起的所述弦的中间位置的距离为：弧形凸起的数量N为1时，所述凸峰偏离所述弦的中间位置的距离在0-5mm之间；弧形凸起的数量N为＞1时，所述凸峰偏离所述弦的中间位置的距离在1-5mm之间。进一步地，弧形凸起的数量N为＞1时，每个凸峰对应的曲线弧半径之间是成等比数列，即R1：R2＝R2：R3＝R3：R4＝……＝RN：RN-1＝X，X的取值在0.5-2之间；其中R1、R2、R3、R4、……、RN、RN-1分别是第1、2、3、4、……、N-1、N个弧形凸起的圆弧的半径；排列方式为从靠近胎面到沟槽底部逐渐减小或逐渐增大。进一步地，弧形凸起的数量N为＞1时，每个弧形凸起的凸峰两侧分别为第一圆弧段、第二圆弧段，其中RN’为第一圆弧段的曲率半径，rN’为第二圆弧段的曲率半径，其中R1’：R2’＝R2’：R3’＝R3’：R4’＝……＝RN’：RN-1’＝Y，Y的取值在0.5-2之间，其中R1’在2-20mm之间；r1’:r2’＝r2’:r3’＝r3’:r4’＝……＝rN’:rN-1’＝y，y的取值在0.5-2之间。本技术是基于现在通用的花纹沟槽基础上，对花纹沟侧壁的曲线设计，其中原始花纹沟分为两种，一种是花纹沟侧壁垂直的矩形花纹沟槽，主要应用于轿车胎；一种是花纹沟侧壁倾斜的倒梯形花纹沟槽，主要应用于载重胎。侧壁垂直的矩形花纹沟槽、侧壁倾斜的倒梯形花纹沟槽的共同点是花纹沟槽的侧壁均是平面设计的，空气在花纹沟中流过时由于空气本身具有的低粘性的特点，很容易受到周围空气流动的影响，而产生涡流，在由于涡流的进一步影响，使花纹沟槽中的空气流动变得杂乱无章。所以对花纹沟槽壁面会产生明显的脉动压力，形成偶极子声源噪声。为了使空气更稳定的流经花纹沟槽，曲线设计的花纹沟槽可以起到导流的作用，减小空气之间的相互作用，空气就会有条不紊的从花纹沟槽中流过。本技术所述的曲线设计的花纹沟槽，是把原来平面的花纹沟槽侧壁设计成特定形式的弧形结构，该弧状结构由花纹沟剖面图对应的曲线弧决定，并且该弧状结构是连续不间断的。曲线弧根据花纹沟槽的深度、宽度和倾斜角度不同可以设计成多种样式。可以设计成有单个弧形凸起的花纹沟槽，也可以设计成多个弧形凸起的花纹沟槽，花纹沟槽的深度在5-20mm之间，凸峰的数目在1-15之间。凸峰的位置也可以根据不同的轮胎和载荷设计，可以向胎面靠近，也可以向沟底靠近。通过把原来平面的花纹沟槽侧壁设计成特定形式的弧形结构，能够增大单个花纹沟的刚度，进而可以减小花纹的局部变形量，提高轮胎的滚阻性能；避免力的集聚现象，提高抗疲劳性能。其次，花纹沟侧壁的曲线设计，还可以使花纹沟中的空气更顺畅的流过，使流场更稳，产生更少的涡流，从涡声理论角度来讲，稳定的流场产生的噪声更小，减小泵吸噪声的产生，再者，花纹沟的侧壁曲线设计，对于声音的反射还可以起到散射的作用，在一定程度上也可以减小噪声，提高轮胎的花纹噪声性能。总的来讲，花纹的曲线设计可以控制花纹的变形量和变形方向，同时提高轮胎的多项性能。如：(1)轮胎的噪声性能：花纹的变形量减小可以减小泵吸噪声的产生，侧壁的曲线设计对声音的反射可以起到散射的作用，也可以减小声音的集聚，进而减小声音的峰值。(2)轮胎的滚阻性能：由于花纹块的刚度增加，花纹的变形量减小，在单位体积内产生的迟滞损失减小，整体上也就是减小了轮胎在滚动中能量损失，从而可以减小轮胎的滚动阻力。(3)轮胎的滑水性能：由于花纹沟侧壁的曲线设计，对于在花纹沟中流动的流体可以起到一定的引导作用，可以减少流体在流动过程产生的涡流，是流体跟顺畅的流过花纹沟，对花纹沟底部产生的升力也有所下降，所以从理论上讲，对于滑水性能的提升也有积极的作用。(4)轮胎花纹“自清洁”性能：花纹沟槽侧壁设计成特定形式的弧形结构，可以防止路面上碎石等杂物夹陷到花纹沟内部，同时，在轮胎滚动过程中，由于花纹沟侧壁弧形结构不同程度的局部变形也可以将已夹陷在花纹沟的碎石等杂物有效排除，从而提高花本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种降低轮胎泵吸噪声的胎面花纹沟槽，其特征在于，所述胎面花纹沟槽的侧壁上设置至少一个向沟槽方向突出的弧形凸起，所述弧形凸起的弧形轮廓线的弦垂直于胎面花纹沟槽底面或者相对于胎面花纹沟槽底面的垂线向沟槽外侧倾斜。

【技术特征摘要】
1.一种降低轮胎泵吸噪声的胎面花纹沟槽，其特征在于，所述胎面花纹沟槽的侧壁上设置至少一个向沟槽方向突出的弧形凸起，所述弧形凸起的弧形轮廓线的弦垂直于胎面花纹沟槽底面或者相对于胎面花纹沟槽底面的垂线向沟槽外侧倾斜。2.根据权利要求1所述的降低轮胎泵吸噪声的胎面花纹沟槽，其特征在于，所述弧形凸起的数量为N个，弧形凸起数量N＝花纹沟槽的深度H/弧形凸起的圆弧半径R，N取整数。3.根据权利要求2所述的降低轮胎泵吸噪声的胎面花纹沟槽，其特征在于，弧形凸起的圆弧半径R为沟槽深度的20％～60％，取2-15mm。4.根据权利要求2所述的降低轮胎泵吸噪声的胎面花纹沟槽，其特征在于，所述弧形凸起的数量为1-15个。5.根据权利要求1所述的降低轮胎泵吸噪声的胎面花纹沟槽，其特征在于，定义所述弧形凸起的最顶端为凸峰，所述弧形凸起的凸峰与弧形凸起的弧形轮廓线的弦之间的距离为0.5-3mm之间。6.根据权利要求5所述的降低轮胎泵吸噪声的胎面花纹沟槽，其特征在于，所述弧形凸起的凸峰位于每一个弧形凸起的所述弦的中间位置。7.根据权利要求5所述的降低轮胎泵吸噪声的胎面花纹沟槽，其特征在于，所述弧形凸起的凸峰位于每一个弧形凸起的所述弦的中间偏上或偏下的位置。8.根据权利要求7所述的降低轮胎泵吸...

【专利技术属性】
技术研发人员：周海超，姜震，杨建，梁晨，王国林，钱浩，乔磊，沈飞，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：新型
国别省市：江苏,32