专利名称：用于私人客车的轮胎的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种车辆与地面的接触，特别涉及客车与地面的接触。
背景技术：
车辆与地面接触的主要组成部件是轮胎以及悬挂装置。 悬挂装置的主要作用是引导车辆的车轮，从而使轮胎在最佳可能条件下工作从而 从中获得最佳可能优点，无论从车辆动态性能的角度，还是从安全性或者轮胎的高里程能 力的角度。 悬挂装置由此已经被提出以便通过允许对车辆滚动效应进行完全补偿或者通过 允许车轮平面在转弯时向着车辆内侧倾斜从而确保在横向加速度时车轮外倾的改良控 制。在本申请中，当控制具有使车轮向着转弯内侧倾斜的效果时，使用"在横向加速度的 情况下，正向控制车轮相对于地面的外倾"这种表达。这种悬挂装置在文献EP1070609， W02004/058521，EP0979769或者EP1752321中有所描述。这些装置可以是主动的，也就是说 它们可以利用能量供应(电力、液压或者其它来源)从而对外倾施加改变，或者另一方面， 它们可以是被动的，也就是说它们只能利用与车辆运动相关的机械能量(势能或者动能)。
这些装置在实际当中给车辆性能带来显著改进。然而，这种改进没有引起制造商 的足够兴趣，原因是制造商必须弥补由这些装置所带来的机械上的更大体积。由此，一直到 现在都已经排除了这种悬挂装置在客车上的采用。 已经发现，将特定类型的轮胎与能够对外倾进行正向控制的悬挂装置相结合可以 进一步显著地提高车辆的性能，本发明正是基于上述发现。
发明内容
本发明由此涉及一种用于私人客车的车轴的轮胎，该私人客车具有两根车轴，所 述车轴包括用于在横向加速度的情况下正向控制车轮相对于地面外倾的悬挂装置，所述轮 胎在地面上形成接地面积，所述接地面积具有在左胎肩的长度、在右胎肩的长度以及中心 长度，接地面积比由胎肩长度平均值除以中心长度的商值所限定，所述轮胎的特征在于，接 地面积比大于0. 65，并且优选地大于0. 70。 更优选地，轮胎的胎面由橡胶混合物组成，在-l(TC测量的该混合物的tan S数值 大于0. 85并且更优选地大于0. 90。 本发明还提出了一种具有两根车轴的私人客车，其中两根车轴中的至少一根包括 用于在横向加速度的情况下正向控制车轮相对于地面外倾的任何变化的悬挂装置，所述至 少一根车轴装备有这种轮胎。 优选地，两根车轴中的每一根都包括用于在横向加速度的情况下正向控制车轮相 对于地面外倾的任何变化的悬挂装置，所述两根车轴都装备有这种轮胎
所述悬挂装置优选地是被动系统。 悬挂装置优选地设置成在-0. 3g到0. 3g横向加速度之间，车辆随着横向加速度
3变化表现出大于5。
/g以及更优选地大于10° /g的外倾平均变化率。
图1显示了根据现有技术的客车轮胎的接地面积；
图2显示了根据本发明的客车轮胎的接地面积； 图3是曲线图的示例，显示了根据本发明的车辆前轮随着横向加速度变化的外倾 变化；以及 图4是曲线图的示例，显示了根据本发明的车辆后轮随着横向加速度变化的外倾 变化。
具体实施例方式
图1显示了根据现有技术的客车轮胎在地面上的接地面积。这种轮胎是经过制造 商赞助、用于2002年款式的B丽745i(E65)的MichelinPrimacy 245/50 R 18 100 W型号 轮胎。在本申请的其余部分，该轮胎被称为"参考轮胎"或者"轮胎A"。接地面积是指接地 区域中轮胎与地面之间的接触区域的图像。在实际当中，轮胎领域技术人员通常以可互换 的方式采用"接触区域"和"接地面积"的表达方式。 当充气至2. 5bar、在水平表面上保持垂直位置(也就是说外倾为零)并且支承等 同于其额定负载指标80%的负载的轮胎以极低速度(低于3km/h)直线滚动时确定接地面 积。 本申请中提到的接地面积比"Rep"对应于在胎肩的接地面积长度与在中心的其长
度之间的比率。方便起见，在本申请中，接地面积的最大长度被认为是中心长度"L。"。接地 面积具有宽度"L"。在左胎肩的长度"l^g"以及在右胎肩的长度"Ly'是在与接地面积侧边 末端的距离等于接地面积宽度5%的位置处测量的。接地面积比根据下面公式计算出来
「，w ; — M±M 为了确定所述长度，需要找到在轮胎不同方位上选取的连续接地面积的足够测量 次数(例如10)的平均值，从而消除由于胎面图案而带来的变化的影响。根据现有技术的 客用轮胎通常具有低于0. 5的接地面积比。 —种确定轮胎接地面积的方法是通过透明铺装路面为接触面积拍照，轮胎在上述 条件下在该透明铺装路面上滚动。所得到的图像通过图像处理软件自动地处理从而提取出 接地面积的特征尺寸。 另一种确定轮胎接地面积的方法是使用一种可从Tekscan Inc. ， 307 West First Street, South Boston MA. 02127-1309， USA公司购得并且商品名为TirescanTM， model 8050的传感器。这种类型传感器替代下述方法中的透明铺装路面并且提供了接触面积中的 压力分布。压力大于零的区域限定出轮胎的接地面积。 对于参考轮胎，负载指标100对应于800kg的负载(该负载的80%由此代表 640kg)。这种轮胎(其接地面积在图1中可见)由此具有152. 5mm的中心长度以及73mm 和72mm的胎肩长度。然而，该参考轮胎的接地面积比为0. 475。 图2显示了根据本发明的轮胎在地面上的接地面积。这种轮胎的尺寸(245/50 R18 100 W)以及胎面图案与参考轮胎相同，尽管它的接地面积不同。相对于参考轮胎，中心 长度减小(Lc = 146mm)，以及胎肩长度(Leg = 105mm以及Led = 107mm)增加。在该实施例 中，接地面积比为O. 726。 根据本发明的轮胎在重要方面(例如有效耐磨寿命或者赛道(干燥路面和潮湿路 面)上的有效性)的性能进行了测量并且在下面即将描述的条件下客观地与现有技术轮胎 进行对比。 使用两种不同的客车。第一种参考车辆(车辆1)是欧洲有售的2002年款式BMW 745i(E65型号)。 第二种参考车辆(车辆2)是2002年款式的B丽745i (E65型号)，车辆2与车辆 1的不同之处在于车辆2装备有根据专利申请W02004/058521以及WO 2006/002795的悬挂 装置，用于控制外倾。前车轴装备有文献WO 2006/002795中图8和9所示的装置，以及后 车轴装备有文献WO 2006/002795中图10和11所示的装置。 本申请的图3和4是曲线图，显示了各个车轮的外倾随着车辆经受的横向加速度 的平均进展。图3中的曲线图涉及到前轮以及图4中的曲线图涉及到后轮。用虚线绘制的 曲线涉及到车辆1 (具有传统悬挂)，以及用实线绘制的曲线涉及到车辆2(具有正外倾控 制)。 如汽车领域之惯例，横向加速度(曲线图中x轴上绘制)被表示成"g"的数目，"g" 是重力加速度(g = 9. 81m/s2)。经过协定，正横向加速度对应于加速度指向车辆外侧的情 况，以及负横向加速度对应于加速度指向车辆内侧的情况。车轮相对于地面的外倾在y轴 上绘制并且被表示为度数(° )。 从这些曲线图可以看到，车辆2的悬挂装置允许车轮向着曲线内侧倾斜。这种状 况与传统车辆(车辆1)的状况进行比较，在车辆1中，车轮在滚动作用以及悬挂的弹塑性 变形而向着曲线外侧倾斜。还可以看到的是，对于车辆2，当横向加速度为零时、也就是说当 车辆直线滚动时，外倾基本上为零。另一方面，对于车辆l，外倾的静态设置在前车轴上为
+0.5°的量级以及在后车轴上为-r的量级。如果将两种车辆(车辆1和车辆2)的曲线
的斜度进行对比，那么能够清楚地确定出哪一个指的是"外倾的正向控制"，这就是确定出 随着横向加速度变化(至少对于横向加速度的中心范围而言)外倾变化率为正的问题，这 意味着由车辆1状况所表现的传统倾向发生了反转。 在涉及前车轴的图3的曲线图中，可以看到的是，对于车辆2，外倾随着横向加速 度变化的平均变化率在-0. 3g到0. 3g之间为+6°的量级，而对于车辆1为-5. 5°的量级。
在涉及后车轴的图4的曲线图中，可以看到的是，对于车辆2，外倾随着横向加速 度变化的平均变化率在-0. 3g到0. 3g之间为+12. 5°的量级，而对于车辆1为-5. 5°的量 级。 车辆2的外倾控制是被动的控制形式，其利用由离心力导致的并且通过地面而施 加到车轮的横向力，从而引起外倾的变化。然而，假定以车轮向着转弯内侧倾斜方式进行控 制的话，主动装置可产生类似的效果。 —种生成给定车辆曲线图的方式是测量(在稳定状态下)横向加速度并且一方面 根据车轮相对于车辆的外倾的光学测量以及另一方面根据车辆滚动的同时测量而推导出 车辆的外倾。
5轮胎进行评价参考轮胎(轮胎A)以及两种根据本发明的轮胎 (轮胎B和轮胎C)。 如上面所看到的(如图2所示)，根据发明第一实施例的轮胎B与轮胎A尺寸相同 (245/50 R 18 100 W)，并且轮胎B的胎面由相同材料构成。轮胎B的接地面积比为0. 726， 也就是说接地面积比大于0. 65。 客车轮胎领域的技术人员将会知晓如何获得大于现有技术的接地面积比。可以改 变轮胎断面以实现该目的，例如通过改变固化模具的断面或者通过改变张力、皮带圆周加 强件的密度或者分布，从而增加胎面的曲率半径。通过修改这些参数或者其它参数的操作， 本领域技术人员可获得给定的接地面积比，例如本发明中大于0. 65。 根据发明第二实施例的轮胎C与轮胎A和B的尺寸相同(245/50 R 18100 W)，轮 胎C的结构、接地面积以及接地面积比与轮胎B相同。轮胎C与轮胎B的不同之处在于胎 面材料。 轮胎C的胎面与轮胎A和B的胎面都是由二氧化硅加强的橡胶混合物构成，但是 配方极不相同-轮胎A和B使用第一种混合物，以溶液SBR弹性体为基体，被认为在耐磨性与抓 地力(特别是在潮湿表面上)之间提供了良好的折衷；-轮胎C使用第二种混合物，其弹性体基体和二氧化硅比例相比第一种混合物发
生了显著的改变，实实在在地提高了抓地力以及相应地降低了耐磨性。 根据标准ASTM D 5992-96、借助粘度分析仪(Metrayib VA4000)而对混合物的动
态特性进行测量，它们在潮湿表面上的抓地潜力的显著不同已经被明显地确定。当经受频
率10Hz、简单交替剪切形式的正弦应力时，并且在恒定压力0. 7MPa暴露于一定温度范围
时，硫化混合物样本(圆柱型实验件，厚度4mm以及横截面400mm2)的响应在实验期间被记
录下来。在-l(TC测量的tanS数值被看做是潮湿表面上抓地力性能的指示-l(TC测量的
tan S数值越高，抓地力越好。第一种混合物的数值O. 75以及第二种混合物的数值1. 00已
被记录，对于本领域技术人员而言这表示出非常显著的不同。 实验包括五种不同情况的比较-装备有四个轮胎A的车辆1，-装备有四个轮胎B的车辆1，-装备有四个轮胎A的车辆2，-装备有四个轮胎B的车辆2，-装备有四个轮胎C的车辆2。 针对有效耐磨寿命进行的实验对应于在道路上行驶时的极大磨损。这种极大磨 损对应于将10%最大磨损与90%最小磨损区分开的磨损。这个参考磨损(命名为DIO) 在由Society of Automobile Engineers, Inc. (SAE)出版，参考号为980256以及名称为 "Evaluation of Tire WearPerformance"的文章中描述。有效耐磨寿命的实验结果在这里 以性能指标的方式所给出。在这些条件(耐磨D10)下，指标100对应于第一参考车辆(车 辆1)上的参考轮胎(轮胎A)的有效耐磨寿命。大于100的指标对应于更高的有效寿命， 以及指标200表示有效耐磨寿命加倍。由于轮胎B与车辆1的组合没有技术关联，因此没 有对车辆1上的轮胎B的耐磨性进行评价。
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赛道上的实验在尤其弯曲的跑道上进行，用于评价车辆的极限性能，这是抓地力 水平和性能质量的体现。车辆由专业车手在极限下驾驶用于该目的，并且测量完成一圈赛 道所需的平均时间。每种车辆和不同轮胎所获得的圈速进行对比。 对于干燥表面上的性能，使用的赛道长2770m并且宽度为8m。它包括公路类型路 面以及各种曲线，其具有缓和斜坡以及范围从30m到240m的半径。 对于潮湿表面上的性能，所用的赛道长度2300m并且宽度为9m。它包括具有不同 半径以及多变斜坡的各种曲线。沿着赛道的洒水情况有所变化，从而尽可能真实地模拟在 雨天公路网上遇到的整体环境范围。 为了便于对比，获得的时间被表示为装备轮胎A的车辆1为绝对值以及其它组合 为相对于该参考值的相对值。负的相对值对应于更短时间(由此更快)，以及正的相对值对 应更长时间(由此更慢)。 这些不同实验的结果被记录在下表中
车辆1 轮胎A车辆1 轮胎B车辆2 轮胎A车辆2 轮胎B车辆2 轮胎c
前胎的有 效耐磨寿 命(D10)100没有评价110135100
后胎的有 效耐磨寿 命(D10)100没有评价140200120
干燥路面 圈速80. 7秒-0. 29秒-0. 75秒-1. 0秒-1. 78秒
潮湿路面 圈速112. 7秒+0. 5秒+0. 35秒-2. 4秒-7. 4秒 通过理解实验结果，可以认识到，根据本明的车辆2上轮胎B的耐磨特性比轮胎A 的耐磨特性高的多，包括轮胎A被装备到车辆2上时。还可以认识到，尽管用于车辆2外倾 的正向控制的悬挂装置本身在耐磨方面贡献了显著的优点，但是由本发明所带来的贡献在 这方面是更具有优势的，原因是它使得后胎的有效寿命延长到两倍。还可以认识到，赛道上 的性能在干燥表面上有相当的提高(-l秒)以及在潮湿表面上有极大的提高(-2.4秒)。 轮胎领域技术人员将会意识到，这个量级的获益是非常显著的获益。 轮胎C在赛道上的性能是惊人的，特别是涉及到潮湿路面时(-7. 4秒)，并且它们 的耐磨性与参考值相类似。这体现出本发明的优势，归功于能够利用具有高抓地力的胎面 材料并且在纯粹性能上得到相当大的获益，并且耐磨性能与参考轮胎相比没有下降。对于 那些由于不可接受的耐磨水平而拒绝将这种类型轮胎胎面应用于客车上的本领域技术人
7员而言，这表示极大的进步。 事实上，本发明带来的贡献可以以不同方式表达出来。我们知道轮胎被设计成在 其使用期间在不同性能之间提供折衷。本发明许可的以及通过实验所证明的耐磨能力由此 可以以其它对比性能的形式进行"转换"或者"消耗"。实验允许所述抓地能力可以进行显 示。可以理解的是，在耐磨性上获得的获益可以被选择性地利用，从而以同等显著的程度在 折衷的其它组成能力上获得改进，例如滚动耐磨性、舒适度、轮胎的外部噪音或质量。还能 够以基本均等的方式将获益分配到多个性能领域，例如通过选择从而将潮湿表面上抓地力
的显著提高、滚动耐磨性以及质量(耐磨水平没有显著进展)结合起来。所有这些结合在 实际当中都是可行的。 为了从根据本发明的轮胎中得出最佳可能的优点，根据本发明用于控制车辆外倾 的悬挂装置被设置成使得车辆随着横向加速度变化的外倾平均变化率在-O. 3g到0. 3g横 向加速度之间优选地大于5。
/g，并且更优选地大于10° /g。 此外，根据本发明的轮胎相对于根据现有技术轮胎的附加优点是所需的外倾运动 的幅度更低，这允许车轮以及外倾的正向控制所需的悬挂装置所占用体积的减小。
权利要求
一种用于私人客车车轴的轮胎，所述客车具有两根车轴，所述车轴包括用于在横向加速度的情况下正向控制车轮相对于地面外倾的悬挂装置，所述轮胎在地面上形成接地面积，所述接地面积具有在左胎肩的长度(Leg)、在右胎肩的长度(Led)以及中心长度(Lc)，接地面积比(Rep)由胎肩长度平均值除以中心长度的商值限定，所述轮胎的特征在于，接地面积比大于0.65。
2. 如权利要求l所述的轮胎，其特征在于，接地面积比(Rep)大于0.70。
3. 如前述权利要求任一所述的轮胎，其特征在于，胎面由橡胶混合物构成，所述混合物 在-l(TC测量的tan S数值大于0. 85。
4. 如权利要求3所述的轮胎，其特征在于，在-l(TC测量的tanS数值大于0.90。
5. —种具有两根车轴的私人客车，其中，两根车轴中的至少一根包括用于在横向加速 度的情况下正向控制车轮相对于地面外倾的任何变化的悬挂装置，所述至少一根车轴装备 有根据前述任一权利要求所述的轮胎。
6. 如权利要求5所述的客车，其特征在于，两根车轴中的每一根都包括用于在横向加 速度的情况下正向控制车轮相对于地面外倾的任何变化的悬挂装置，所述两根车轴都装备 有根据权利要求1-3任一所述的轮胎。
7. 如权利要求6所述的客车，其特征在于，所述悬挂装置是被动系统。
8. 如权利要求5-7任一所述的客车，其特征在于，悬挂装置被设置成车辆随着横向加 速度变化表现出在-0. 3g到0. 3g横向加速度之间大于5° /g的外倾平均变化率。
9. 如权利要求8所述的客车，其特征在于，随着横向加速度变化的外倾平均变化率 在-0. 3g到0. 3g横向加速度之间大于10° /g。
全文摘要
本发明特别涉及一种用于私人客车车轴的轮胎，所述客车具有两根车轴，所述车轴包括用于在横向加速度的情况下正向控制车轮相对于地面外倾的悬挂装置，所述轮胎在地面上形成接地面积，所述接地面积具有在左胎肩的长度(Leg)、在右胎肩的长度(Led)以及中心长度(Lc)，接地面积比(Eep)由胎肩长度平均值除以中心长度的商值所限定，所述轮胎的特征在于，接地面积比大于0.65。
文档编号B60C11/00GK101754868SQ200880025436
公开日2010年6月23日 申请日期2008年7月9日 优先权日2007年7月23日
发明者E·库斯托代罗, J-M·米斯 申请人:米其林技术公司;米其林研究和技术股份公司