胎腔气流特征的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种充气轮胎，所述充气轮胎包括具有圆周的环形内表面，以及气流特征。所述环形内表面适合于与车轮接合，限定在所述圆周的方向上沿着所述环形内表面的内表面圆周方向，限定切向于所述环形内表面并且垂直于所述圆周的方向的内表面子午线方向，并且限定与其它两个方向相互垂直的内表面法线方向。所述气流特征与所述环形内表面接合，适合于将充入空气的气流引导到非圆周方向，并且包括气流特征表面，所述气流特征表面包括一部分，所述部分在所述内表面法线方向和所述内表面子午线方向上延伸，并且在所述内表面法线方向上延伸超过2毫米，或者在所述内表面圆周方向上延伸。
【专利说明】胎腔气流特征
【技术领域】
[0001]本主题总体上涉及轮胎。更具体地，本主题涉及包括一个或多个气流特征的轮胎或轮胎-车轮系统。
【背景技术】
[0002]当轮胎操作时，它沿着表面滚动。当轮胎沿着表面滚动时，轮胎材料受到应变的重复循环。应变的重复循环通过滞后生成热。也就是说，轮胎的操作倾向于生成热。典型地，轮胎以这样的方式操作使得它将在使用期间变热，直到它达到大致稳定状态，这时轮胎的温度使得生成的热等于热输出减去热输入。
[0003]热生成的速率(也就是每个单位时间生成的热)是多个变量的函数，包括、但是大体上不限于速度、负荷和轮胎材料性质。每个单位时间生成的热大体上是速度的正函数；也就是说，在所有其它变量相等的情况下，速度越高，每个单位时间生成的热越多。
[0004]从轮胎的热输出通过传导、对流和辐射的热传递机制发生。从轮胎的热输出的速率大体上是轮胎的温度的正函数；在所有其它变量相等的情况下，轮胎的温度越高，每个单位时间的热输出越大。
[0005]在轮胎的操作期间生成的热将倾向于增加轮胎的温度直到达到大致稳定状态操作温度，在所述稳定状态温度下热输出速率大致等于热生成的速率加上热输入的速率的和。
[0006]温度是影响轮胎寿命、尤其是高速轮胎寿命的变量。如果轮胎较冷则轮胎耐用性增加。能够通过经由传导、对流和辐射中的一种或多种改善热传递增加热输出速率而减小稳定状态操作温度。
[0007]仍然期望开发轮胎气流特征以促进对流热交换。
【发明内容】
[0008]提供一种充气轮胎，其可以包括具有圆周的环形内表面，以及气流特征。所述环形内表面可以适合于与车轮接合，可以限定在所述圆周的方向上沿着所述环形内表面的内表面圆周方向，可以限定切向于所述环形内表面并且垂直于所述圆周的方向的内表面子午线方向，并且可以限定与其它两个方向相互垂直的内表面法线方向。所述气流特征可以与所述环形内表面接合，适合于将充入空气的气流引导到非圆周方向，并且可以包括气流特征表面，所述气流特征表面包括一部分，所述部分在所述内表面法线方向和所述内表面子午线方向上延伸，并且可以在所述内表面法线方向上延伸超过2毫米，或者可以在所述内表面圆周方向上延伸。
[0009]还提供一种轮胎-车轮系统，其包括具有轮辋部分的车轮，适合于用充入空气进行充气的充气轮胎，以及一个或多个气流特征。所述轮辋部分可以包括环形外表面并且可以适合于与充气轮胎接合。所述环形外表面可以具有限定车轮圆周方向的圆周。所述充气轮胎可以包括限定轮胎轴向方向的操作旋转轴线，环形内表面，以及与所述轮胎轴向方向和所述轮胎圆周方向两者相互垂直的轮胎径向方向。所述环形内表面可以适合于与所述车轮的所述轮辋部分接合并且可以具有限定轮胎圆周方向的圆周，所述一个或多个气流特征可以与所述充气轮胎的所述环形内表面或所述车轮的所述环形外表面接合。所述一个或多个气流特征可以包括气流特征表面，所述气流特征表面适合于将充入空气的气流引导到具有沿着所述轮胎径向方向和所述轮胎轴向方向的分量的方向。所述气流特征表面可以包括它的至少一部分，所述部分在所述轮胎径向方向和所述轮胎轴向方向上延伸，并且在所述径向方向上延伸超过2毫米,或者在所述轮胎圆周方向上延伸。
[0010]还提供一种适合于用充入空气进行充气的充气轮胎。所述充气轮胎可以包括环形内表面以及多个气流特征。所述环形内表面可以具有圆周，可以适合于与车轮接合，可以限定在所述圆周的方向上沿着所述环形内表面的内表面圆周方向，可以限定切向于所述环形内表面并且垂直于所述圆周的方向的内表面子午线方向，并且可以限定与所述内表面圆周方向和所述内表面子午线方向两者相互垂直的内表面法线方向。所述多个气流特征的每一个可以是所述环形内表面的成一体形成的部件。所述多个气流特征可以包括围绕所述环形内表面圆周地间隔的至少三个气流特征。所述多个气流特征的每一个可以适合于将充入空气的气流引导到非圆周方向。所述多个气流特征中的至少一个可以包括气流特征表面，所述气流特征表面包括它的至少一部分，所述部分在所述内表面法线方向、所述内表面子午线方向和所述内表面圆周方向上延伸。所述多个气流特征中的至少一个可以包括在所述内表面法线方向上延伸超过2毫米的气流特征表面，其中所述多个气流特征中的至少一个可以包括具有相对于所述内表面子午线方向成10度或以上的角的切平面的气流特征表面。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是轮胎模型的一个实施例的侧视图，显示计算流体动力学结果。
[0012]图2是轮胎的一个实施例的冠部区域的前视图，显示计算流体动力学结果。
[0013]图3是轮胎的一个实施例的轮迹区域的前视图，显示计算流体动力学结果。
[0014]图4是轮胎-车轮系统的一个实施例的前视截面图。
[0015]图5是曲线图，显示竖直轴线上的轮胎的底部处的速度和水平轴线上的径向距离。
[0016]图6是曲线图，显示竖直轴线上的相对于轮胎的直平移的轮胎的底部处的速度和水平轴线上的径向距离。
[0017]图7是曲线图，显示竖直轴线上的相对于车轮的刚性旋转的轮胎的底部处的速度和水平轴线上的径向距离。
[0018]图8是曲线图，显示竖直轴线上的轮胎的顶部处的速度和水平轴线上的径向距离。
[0019]图9是曲线图，显示竖直轴线上的相对于轮胎的刚性旋转的轮胎的顶部处的速度和水平轴线上的径向距离。
[0020]图10是曲线图，显示竖直轴线上的相对于车轮的刚性旋转的轮胎的顶部处的速度和水平轴线上的径向距离。
[0021]图11是轮胎的一个实施例的示意性侧视图，显示冠部区域处和轮迹区域处的气腔气流速度分布。
[0022]图12是轮胎的一个实施例的轮迹区域的前视截面图。
[0023]图13是当其穿过轮迹时轮胎的一个实施例的内部区域的垂直于路面的视图。
[0024]图14是当其穿过轮迹时轮胎的另一实施例的内部区域的垂直于路面的视图。
[0025]图15是当其穿过轮迹时轮胎的另一实施例的内部区域的垂直于路面的视图。
【具体实施方式】
[0026]现在将参考附图，图1-15，其中图示仅仅是为了例示胎腔气流特征、包括胎腔气流特征的轮胎以及包括胎腔气流特征的轮胎-车轮系统的某些实施例。
[0027]图1显示轮胎模型100的一个实施例的侧视图，显示曲线计算流体动力学结果110。图2和3分别从邻近冠部132和邻近轮迹区域130的前视角显示这些相同的计算流体动力学结果HO。计算流体动力学结果110显示遍布轮胎模型100的充入空气431的气流1320的速度。当在本文中使用时除非另外说明，空气在一般意义上使用以表示用于充气轮胎的充气的气体并且不限于大气空气或压缩空气(shop air)或干燥空气，而是可以包括其它气体；空气可以包括大气空气、压缩空气、干燥空气、氮气、氩气、其它气体或它们的混合物。类似地，气流可以表示空气可以包括的气体中的任何一种的气流。再次参考图1-3，计算流体动力学结果110基于沿着路面滚动的P215/55R17轿车尺寸轮胎的假设，在该情况下具有10英尺的鼓直径，在11461bf负荷下具有65mph并且用压缩空气作为充入空气431充气到30.5psi (冷)和33.4psi (热)。尽管图1_3中所示的特定结果可以取决于以上输入，但是本文中的一般趋势和发现不特定于任何特定轮胎、轮胎尺寸、速度、负荷、充入气体、路面或充气压力。在图1-3中，基于以上输入在任何指定点的计算气流速度主要取决于两个变量:1)离轮胎模型100的旋转轴线120的径向距离；2)与轮迹区域130的接近度。首先作为离轮胎模型100的旋转轴线120的径向距离的函数来求解气流速度，一般而言，更靠近轮胎模型100的旋转轴线120的流动比更远离旋转轴线120的流动慢。在远离轮迹区域130的区域中，沿着内半径135的流动略小于715英寸每秒的车轮外表面的速度。在远离轮迹区域130的区域中，沿着外半径137的流动略小于1142英寸每秒的轮胎内表面的速度。一般而言，在远离轮迹区域130的区域中，气流速度可以大致描述为径向位置的正函数。作为与轮迹区域130的接近度的函数来求解气流速度，在邻近轮迹区域130的区域中在任何指定径向位置处的流动比远离轮迹区域130的区域中的相同径向位置处的流动明显更快。在下文中将更全面地解释该情况的原因。一般而言，在邻近轮迹区域130的区域中，气流速度可以大致完全地描述为径向位置和与轮迹的中心的接近度的正函数。
[0028]图1-3中所示的轮胎模型100可以表示轮胎-车轮系统中的空气的性能。现在参考图4，显示与关联的轮胎-车轮系统400结合的胎腔气流特征450、450’的实施例。轮胎车轮系统400包括车轮410和轮胎420。车轮410可以包括设计成使轮胎420围绕其安装的各种类型的车轮中的任何一种。在图4所示的实施例中，车轮410包括适合于与轮胎420 (例如但不限于充气轮胎422)接合的轮辋部分412，以及适合于与关联车辆(未显示)接合的板部分416。轮辋部分412包括环形外表面，所述环形外表面是围绕轴线402以封闭环延伸的车轮轮辋表面413，并且因此具有限定车轮圆周方向的车轮圆周。尽管轮辋部分412显示为在离轴线402的半径上变化使得车轮圆周随着轴向位置而变化，但是在任何指定轴向位置处获得的圆周方向与在任何其它轴向位置处相同。在图4所示的实施例中，轮胎420是充气车辆轮胎422。在其它实施例中，轮胎420可以包括防爆轮胎或另一种类型的轮胎。充气轮胎422是适合于用充入空气431进行充气的轮胎420。在图4所示的实施例中，轮胎420和车轮410 —起限定内腔430。内腔430通过轮胎420和车轮410与周围环境440基本隔离并且可以包含空气或用充入空气4310充气到高于周围环境440的某个压力。在图4所示的实施例中，充气车辆轮胎422包括限定轮胎轴向方向472并且与其重合的操作旋转轴线402。充气车辆轮胎422包括环形内表面424，所述环形内表面围绕轴线472以封闭环延伸并且因此具有限定轮胎圆周方向的圆周。充气车辆轮胎422还包括与轮胎轴向方向472和轮胎圆周方向两者相互垂直的轮胎径向方向474。内腔430可以由包括轮胎420所包含的表面和车轮410所包含的表面的一组表面限定。内腔430由轮胎420所包含的一组表面(包括与胎面表面426相对的环形内表面424和与第一侧壁表面427相对的第一侧壁内表面425)并且由车轮410所包含的一组表面、车轮轮辋表面413限定。环形内表面424完全环绕轮胎并且因此具有圆周，限定在圆周的方向上沿着环形内表面的内表面圆周方向1302,限定切向于环形内表面424并且垂直于内表面圆周方向1302的内表面子午线方向464，并且限定与内表面圆周方向1302和内表面子午线方向464两者相互垂直的内表面法线方向466。环形内表面424可以适合于接合到车轮410。环形内表面424可以间接地通过第一侧壁表面427和通过第二轮胎侧壁428与车轮轮辋表面413接合。
[0029]轮胎圆周方向1304与内表面圆周方向1302重合。为了避免重复，除非在本文中另外说明，对内表面圆周方向1302的引用也适用于轮胎圆周方向1304。类似地，轮胎径向方向474与内表面法线方向466重合。为了避免重复，除非在本文中另外说明，对内表面法线方向466的引用也适用于轮胎径向方向474。一般而言，内表面子午线方向464不必与轮胎轴向方向472重合，原因是前者部分地由可以弯曲的环形内表面424的切线限定，并且后者由直的操作旋转轴线402限定。应当注意在环形内表面424是平面的并且平行于操作旋转轴线402的区域中(例如可以在环形内表面424通过轮胎轮迹时发生)，内表面子午线方向464可以与轮胎轴向方向472重合。
[0030]上述方向可以用于限定均适合于描述其它方向的两个不同坐标系。第一坐标系可以被限定为包括内表面圆周方向1302、内表面法线方向466和内表面子午线方向464的相互独立方向。第二坐标系可以被限定为包括轮胎圆周方向1304、轮胎径向方向474和轮胎轴向方向472的相互独立方向。使用第一坐标系或第二坐标系，可以根据沿着坐标轴限定的向量的向量和在其中限定任意方向。由于任意方向的幅值是无关的，因此沿着坐标轴限定的向量的幅值也是无关的并且全部可以假设是统一的而不损失一般性。现在参考图15，例如并且非限制地，气流特征表面1254从环形内表面424延伸并且也在内表面圆周方向1302上和在内表面子午线方向464上延伸。由于表面1250相对于内表面子午线方向464成角Θ并且通过相似三角形,垂直于气流特征表面1254的单位向量1580将相对于内表面圆周方向1302成角Θ，使得垂直于气流特征表面1254的单位向量将具有在内表面子午线方向464上的分量sin Θ ,在内表面圆周方向1302上的分量cos Θ ,并且没有在内表面法线方向466上的分量。现在参考图14，例如并且非限制地，气流特征表面1454从环形内表面424延伸，并且在点1464处，在内表面圆周方向1302上和在内表面子午线方向464上延伸。由于切平面1463相对于内表面子午线方向464成角Θ "并且通过相似三角形,在点1464处垂直于气流特征表面1454的单位向量1480将相对于内表面圆周方向1302成角Θ"，使得在点1464处垂直于气流特征表面1454的单位向量将具有在内表面子午线方向464上的分量sin Θ ",在内表面圆周方向1302上的分量cos Θ ",并且没有在内表面法线方向466上的分量。
[0031]在操作中，轮胎-车轮系统400将旋转并且由此沿着路面(未显示)滚动或滑动。而且，在操作期间轮胎-车轮系统400在某种类型的负荷下操作是常见的。负荷可以是车辆负荷，例如车辆的重量的某个分数，或者它可以是某个其它负荷，包括但不限于货物负荷、动力负荷或轮胎-车轮系统400的重量。负荷将导致进入轮胎轮迹1110中的接触路面的轮胎区域的变形，如图1和3中所示。在操作期间，包括轮胎车轮系统400的单独元件将以共同速率受到旋转使得任何指定元件将具有与每隔一个的元件大致相同的角速度。
[0032]旋转充气轮胎-车轮系统400的充入空气431将倾向于与相邻质量431、425、424、413—起旋转。相邻质量431、425、424、413可以包括环形内表面424、车轮轮辋表面413、侧壁内表面425或充入空气431的另一量或分数。在充气轮胎-车轮系统400中，内腔430由限定外部径向限度的环形内表面424和限定较小的内部径向限度的车轮轮辋表面413包围。如上所述，在操作期间环形内表面424和车轮轮辋表面413将以大致相同的角速度旋转。由于环形内表面424和车轮轮辋表面413将以大致相同的角速度旋转但是在它们离旋转轴线402的距离上不同，因此它们移动的速度彼此不同，环形内表面424更快。如上所述，最靠近环形内表面424的充入空气431的部分将倾向于与环形内表面424 —起以一定速率移动，而最靠近车轮轮辋表面413的充入空气431的部分将倾向于与车轮轮辋表面413 —起以一定速率移动，使得最靠近环形内表面424的充入空气431的部分将倾向于比最靠近车轮轮辋表面413的充入空气431的部分更快地移动。该趋势通常由图1-3中所示的计算流体动力学结果110产生。在图8中图形地显示该趋势。
[0033]在操作期间，对于每次旋转，轮胎420的任何指定部段将通过轮胎轮迹1110。当轮胎420的任何指定部段通过轮胎轮迹1110时，包含在轮胎的该部段中的充入空气431也将通过轮胎轮迹1110。在轮胎轮迹1110处或附近的轮胎的横截面具有小于远离轮胎轮迹的轮胎的横截面的面积。当轮胎420的指定部段通过轮胎轮迹1110时该部段的横截面面积减小，而包含在轮胎的该部段中的充入空气431通过其中。由于轮胎轮迹1110中的减小面积，因此包含在轮胎的该部段中的充入空气431必定相对于内腔430中的别处的气流1320更快地流动以便满足相关守恒要求。该趋势通常由图1-3中所示的计算流体动力学结果110产生。在图5中图形地显示该趋势。
[0034]现在参考图4和12-15，轮胎420或车轮410可以包括气流特征450、1250、1350、1450。气流特征450、1250、1350、1450适合于引导在某个方向上撞击在其上的充入空气431的气流1320。气流特征450、1250、1350、1450可以包括气流特征表面454、1254、1354、1454。气流特征450、1250、1350、1450可以适合于与轮胎420或车轮410的表面接合，如果组装成轮胎-车轮系统400，所述表面将至少部分地限定内腔430。如果组装成轮胎-车轮系统400将至少部分地限定内腔430的轮胎420或车轮410的表面可以包括环形内表面424、车轮轮辋表面413、侧壁内表面425或与第二轮胎侧壁428相对的侧壁内表面429。
[0035]气流特征450、1250、1350、1450可以通过粘合剂、机械紧固件、模制操作或成一体地形成而与轮胎420的表面或车轮410的表面接合。粘合剂可以包括聚醋酸乙烯酯、聚氨酯、聚乙烯、环氧树脂、氰基丙烯酸酯或用良好的工程判断进行选择的其它粘合剂。机械紧固件可以包括螺钉、螺栓、螺母、夹子、夹具、销、卡钉、铆钉或用良好的工程判断进行选择的其它机械紧固件。模制操作可以包括轮胎模制操作、注射模制操作或用良好的工程判断进行选择的其它模制操作。成一体形成的部件不形成为独立件，而是形成为已经联结作为单一整体件。成一体形成的部件的非限制性例子将是这样的实施例，其中通过挤出过厚胎体部件(未显示)并且磨掉周围材料直到留下气流特征450、1250、1350、1450作为与胎体部件(未显示)成一体形成的部件，气流特征450、1250、1350、1450与胎体部件(未显示)形成。在一些实施例中，气流特征450、1250、1350、1450可以是轮胎420或车轮410的表面的成一体形成的部件，如果组装成轮胎-车轮系统400，所述表面将至少部分地限定内腔430。
[0036]如图13和14中所示，在一些非限制性实施例中，轮胎420可以包括一个或多个气流特征450、1250、1350、1450。在一些实施例中轮胎420可以包括与环形内表面424、车轮轮辋表面413、侧壁内表面425或与第二轮胎侧壁428相对的侧壁内表面429接合的多个气流特征450、1250、1350、1450。在图13和14所示的非限制性实施例中，轮胎420包括与环形内表面424接合的多个气流特征1350、1450，其中多个气流特征1350、1450包括围绕环形内表面424圆周地间隔的至少两个气流特征1350、1450。在图14所示的实施例中，轮胎420包括与环形内表面424接合的多个气流特征1450，其中多个气流特征1450包括沿着内表面子午线方向464间隔的至少两个气流特征1450。图14中所示的实施例显示轮胎420的环形内表面424的一个部段，其中第一气流特征1451邻近或靠近侧壁内表面429定位，并且第二气流特征1452邻近或靠近侧壁内表面425定位，使得第一气流特征1451和第二气流特征1452 —起包括一组交替气流特征1455。图14中所示的实施例还可以包括围绕环形内表面424圆周地间隔的附加组的交替气流特征1455。在一些实施例中，轮胎420包括与环形内表面424接合的多个气流特征450、1250、1350、1450，其中多个气流特征450、1250、1350,1450包括围绕环形内表面424圆周地、均匀地或以另外方式间隔的至少三个气流特征450、1250、1350、1450。在一些实施例中，车轮410包括与环形外表面、例如车轮轮辋表面413接合的多个气流特征450、1250、1350、1450，其中多个气流特征450、1250、1350、1450包括围绕环形外表面圆周地、均匀地或以另外方式间隔的至少三个气流特征450、1250、1350、1450。
[0037]现在参考图4和12-15，气流特征450、1250、1350、1450可以包括气流特征表面454、1254、1354、1454，所述气流特征表面可以包括在内表面法线方向466和内表面子午线方向464两者上延伸的它的至少一部分。图4和12-15中所示的气流特征表面454、1254、1354,1454也可以被说成包括在轮胎径向方向474和轮胎轴向方向472两者上延伸的它的至少一部分。图4和12显不包括在内表面法线方向466和内表面子午线方向464两者上延伸的气流特征表面454、1254的气流特征450、1250。在图4和12中，由于截平面处的视图平面垂直于内表面圆周方向1302，因此内表面圆周方向1302在页面外并且不可见。结果是从图4和12中的视图不清楚气流特征表面454和1254可以在内表面圆周方向1302上延伸的程度。在下文中将弄清楚，气流特征表面1254在内表面圆周方向1302上延伸。气流特征表面1254也可以被说成在轮胎圆周方向1304上延伸。图13-15显示包括在内表面圆周方向1302和内表面子午线方向464两者上延伸的气流特征表面1254、1354、1454的气流特征1250、1350、1450。在图13-15中，由于视图平面垂直于内表面法线方向466，因此内表面圆周方向1302可见,但是内表面法线方向466在页面外并且不可见。图15显不图12中所示的实施例的另一视图使得图12和15中所示的实施例包括在内表面法线方向466、内表面子午线方向464和内表面圆周方向1302上延伸的气流特征表面1254。图12和15中所示的实施例也可以被说成包括在轮胎径向方向474、轮胎轴向方向472和轮胎圆周方向1304上延伸的气流特征表面1254。在一些实施例中，在指定方向上的延伸可以小于一毫米、在I毫米到10毫米之间(包括端点)或大于10毫米。在一些实施例中，气流特征表面454、1254、1354、1454可以在内表面法线方向466上延伸超过2毫米。
[0038]现在参考图4和12-15，气流特征450、1250、1350、1450可以包括具有切平面1361、1461、1561、1363、1463、1563 的气流特征表面 454、1254、1354、1454。气流特征表面454、1254、1354、1454 的切平面 1361、1461、1561、1363、1463、1563 可以相对于内表面子午线方向464形成角Θ ,或相对于内表面法线方向466形成角Φ ,或相对于内表面圆周方向1302形成角Ψ，或它们的某个组合。如果气流特征表面1254是大致平面的，则气流特征表面1254的切平面1561、1563可以形成相对于相关方向大致恒定的角θ，φ，ψ,无论选择气流特征表面1254上的哪个点相切。在另一方面，如果气流特征表面1354、1454是大致弯曲的，则气流特征表面1354、1454的切平面1361、1461可以形成相对于相关方向变化的角θ，Φ，Ψ，这取决于选择气流特征表面1354、1454上的哪个点相切。如图15中所示，气流特征1250可以包括大致平面的气流特征表面1254使得在气流特征表面1254上的第一点1562处与气流特征表面1254相切的第一切平面1561将与在气流特征表面1254上的第二点1564处与气流特征表面1254相切的第二切平面1563大致重合，使得第一切平面1561和第二切平面1563将相对于内表面子午线方向464形成大致相同的角Θ。如图13和14中所示，气流特征1350、1450可以包括是大致非平面弯曲表面的气流特征表面1354、1454使得在气流特征表面1354、1454上的第一点1362、1462处与气流特征表面1354、1454相切的第一切平面1361、1461可以与在气流特征表面1354、1454上的第二点1364、1464处与气流特征表面1354、1454相切的第二切平面1363、1463基本不同或可以基本不重合，使得第一切平面1361、1461将相对于内表面子午线方向464形成第一角Θ ’并且第二切平面1363、1463将相对于内表面子午线方向464形成第二角Θ "，其中第一角Θ’和第二角Θ "是基本不同的。角Θ可以在-90到90度的范围内。角Φ可以在-90到90度的范围内。角Ψ可以在-90到90度的范围内。在一些实施例中，气流特征表面454、1254、1354、1454可以具有相对于内表面子午线方向464成角Θ的切平面1361、1461、1561、1363、1463、1563使得角Θ为10度或以上。在一些实施例中，气流特征表面454、1254、1354、1454可以具有相对于轴向方向472成10度或以上的角的切平面1361、1461、1561、1363、1463、1563。
[0039]如上所述，气流特征450、1250、1350、1450适合于引导在某个方向上撞击在其上的充入空气431的气流1320。气流特征适合于用作推进器，使得撞击在它的气流特征表面454、1254、1354、1454上的充入空气431的气流1320可以沿着取决于气流特征表面454、1254、1354、1454的几何形状的方向被再定向。例如并且非限制地，如图13中所示，气流特征表面1354弯曲使得除了在内表面法线方向466上延伸到页面外之外，它也在内表面子午线方向464和内表面圆周方向1302上延伸。气流1320显示为从主要沿着内表面圆周方向1302的方向流动，但是气流1320通过撞击在气流特征表面1354上被再定向以在主要沿着内表面子午线方向464的方向上流动。从轮胎圆周方向1304、轮胎径向方向474和轮胎轴向方向472方面描述，气流特征表面1354弯曲使得除了在轮胎径向方向474上延伸到页面外之外，它也在轮胎轴向方向472和轮胎圆周方向1304上延伸。气流1320显示为从主要沿着轮胎圆周方向1304的方向流动，但是气流1320通过撞击在气流特征表面1354上被再定向以在主要沿着轮胎轴向方向472的方向上流动。气流特征表面454、1254、1354、1454可以适合于使得撞击在气流特征表面454、1254、1354、1454上的沿着内表面圆周方向1302流动的充入空气431的气流1320可以沿着内表面法线方向466或主要沿着内表面子午线方向464或沿着具有沿着内表面法线方向466、沿着内表面子午线方向464、沿着内表面圆周方向1302的分量的方向或它们的某个组合被再定向。从轮胎圆周方向1304、轮胎径向方向474和轮胎轴向方向472方面描述，气流特征表面454、1254、1354、1454可以适合于使得撞击在气流特征表面454、1254、1354、1454上的沿着轮胎圆周方向1304流动的充入空气431的气流1320可以沿着轮胎径向方向474或主要沿着轮胎轴向方向472或沿着具有沿着轮胎径向方向474、沿着轮胎轴向方向472、沿着轮胎圆周方向1304的分量的方向或它们的某个组合被再定向。
[0040]现在参考图5-10，显示使用与计算图1-3中所示的计算流体动力学结果110中使用的相同的假设来描述作为包括径向位置的变量函数的轮胎-车轮系统的内部的计算流体动力学计算气流速度的一系列曲线图形。图形5显示作为径向位置的函数的靠近的轮迹的气流速度。图形6显示在具有邻近轮胎冠部安装到环形轮胎内表面424的气流特征450、1250、1350、1450的轮胎-车轮系统中作为径向位置的函数的相对于轮胎胎面的直平移的靠近轮迹的气流速度。图形7显示在具有安装到环形外表面、例如车轮轮辋表面413的气流特征450、1250、1350、1450的轮胎-车轮系统中作为径向位置的函数的相对于车轮的刚性旋转的靠近轮迹的气流速度。图形8显示在轮胎-车轮系统中作为径向位置的函数的靠近轮胎的顶部的气流速度。如上所述，计算流体动力学结果110表明沿着内半径13的流动为大约715英寸每秒，而沿着外半径137的流动为大约1142英寸每秒。因此，图8中的计算流体动力学结果表明在远离轮迹的区域中，空气速度略小于相邻质量。图形9显示在具有邻近轮胎冠部安装到环形内表面424的气流特征450、1250、1350、1450的轮胎-车轮系统中作为径向位置的函数的相对于轮胎的刚性旋转的靠近轮胎的顶部的气流速度。图形10显示在具有安装到环形外表面、例如车轮轮辋表面413的气流特征450、1250、1350、1450的轮胎-车轮系统中作为径向位置的函数的相对于车轮的刚性旋转的靠近轮胎的顶部的气流速度。
[0041]一般而言改变内腔430内的充入空气431的流动可以有助于促进内腔430内的紊流气流，这又可以促进轮胎420的轮迹和周围环境440之间的热交换。促进内腔430内的充入空气431沿着轮胎径向方向474或沿着内表面法线方向466流动可以有助于促进轮胎420的轮迹和周围环境440之间的热交换。
[0042]尽管上面已结合某些实施例描述了胎腔气流特征，但是应当理解可以使用其它实施例或者可以对所述实施例进行修改或增加以便执行胎腔气流特征的相同功能而不脱离本发明。此外，胎腔气流特征可以包括被公开、但是未相当详细地描述的实施例。此外，公开的所有实施例不必是替代选择，原因是各实施例可以组合以提供期望特性。本领域的普通技术人员可以进行变化而不脱离胎腔气流特征的精神和范围。所以，胎腔气流特征不应当被限制到任何单实施例，而是在广度和范围上根据附带的权利要求的叙述进行解释。
【权利要求】
1.一种适合于用充入空气进行充气的充气轮胎，所述充气轮胎包括: 环形内表面，所述环形内表面具有圆周，所述环形内表面， 适合于与车轮接合， 限定在所述圆周的方向上沿着所述环形内表面的内表面圆周方向， 限定切向于所述环形内表面并且垂直于所述圆周的方向的内表面子午线方向，并且限定与所述内表面圆周方向和所述内表面子午线方向两者相互垂直的内表面法线方向；以及 一个或多个气流特征，所述一个或多个气流特征 与所述环形内表面接合， 适合于将充入空气的气流引导到非圆周方向，并且 包括气流特征表面，所述气流特征表面， 包括它的至少一部分，所述至少一部分在所述内表面法线方向和所述内表面子午线方向上延伸，并且 在所述内表面法线方向上延伸超过2毫米,或者 在所述内表面圆周方向上延伸。
2.根据权利要求1所述的充气轮胎，其中所述一个或多个气流特征包括多个气流特征。
3.根据权利要求2所述的充气轮胎，其中所述多个气流特征的每一个通过粘合剂、机械紧固件、模制操作或通过成一体地形成而与所述环形内表面接合。
4.根据权利要求3所述的充气轮胎，其中所述多个气流特征包括围绕所述环形内表面圆周地间隔的至少三个气流特征。
5.根据权利要求4所述的充气轮胎，其中 a)所述多个气流特征中的至少一个包括气流特征表面，所述气流特征表面包括它的至少一部分，所述至少一部分在所述内表面法线方向、所述内表面子午线方向和所述内表面圆周方向上延伸；或者 b)所述多个气流特征中的至少一个包括气流特征表面，所述气流特征表面在所述内表面法线方向上延伸超过2毫米；或者 c)所述多个气流特征中的至少一个包括气流特征表面，所述气流特征表面具有相对于所述内表面子午线方向成10度或以上的角的切平面。
6.根据权利要求5所述的充气轮胎，其中 所述多个气流特征中的至少一个包括气流特征表面，所述气流特征表面在所述内表面法线方向上延伸超过2毫米；并且 所述多个气流特征中的至少一个包括气流特征表面，所述气流特征表面具有相对于所述内表面子午线方向成10度或以上的角的切平面。
7.一种轮胎-车轮系统，其包括: 包括轮辋部分的车轮， 所述轮辋部分包括环形外表面，所述环形外表面具有限定车轮圆周方向的圆周， 所述轮辋部分适合于与充气轮胎接合； 适合于用充入空气进行充气的充气轮胎，所述充气轮胎包括， 限定轮胎轴向方向的操作旋转轴线， 环形内表面，所述环形内表面 适合于与所述车轮的所述轮辋部分接合，并且 具有限定轮胎圆周方向的圆周，以及 与所述轮胎轴向方向和所述轮胎圆周方向两者相互垂直的轮胎径向方向；以及， 一个或多个气流特征，所述一个或多个气流特征 与所述充气轮胎的所述环形内表面或所述车轮的所述环形外表面接合，并且包括气流特征表面，所述气流特征表面适合于将充入空气的气流引导到具有沿着所述轮胎径向方向和所述轮胎轴向方向的分量的方向，所述气流特征表面， 包括它的至少一部分，所述至少一部分在所述轮胎径向方向和所述轮胎轴向方向上延伸，并且 在所述径向方向上延伸超过2毫米,或者 在所述轮胎圆周方向上延伸。
8.根据权利要求7所述的轮胎-车轮系统，其中所述一个或多个气流特征包括多个气流特征。
9.根据权利要求8所述的轮胎-车轮系统，其中所述多个气流特征的每一个与所述充气轮胎的所述环形内表面接合。
10.根据权利要求9所述的轮胎-车轮系统，其中所述多个气流特征包括围绕所述环形内表面大致均匀地间隔的至少三个气流特征。
11.根据权利要求10所述的轮胎-车轮系统，其中所述多个气流特征是所述充气轮胎的所述环形内表面的成一体形成的部件。
12.根据权利要求11所述的轮胎-车轮系统，其中 a)所述多个气流特征中的至少一个包括气流特征表面，所述气流特征表面包括它的至少一部分，所述至少一部分在所述轮胎径向方向、所述轮胎轴向方向和所述轮胎圆周方向上延伸；或者 b)所述多个气流特征中的至少一个包括气流特征表面，所述气流特征表面在所述径向方向上延伸超过2毫米；或者 c)所述多个气流特征中的至少一个包括气流特征表面，所述气流特征表面具有相对于所述轴向方向成10度或以上的角的切平面。
13.根据权利要求8所述的轮胎-车轮系统，其中所述多个气流特征的每一个与所述车轮的所述环形外表面接合。
14.根据权利要求13所述的轮胎-车轮系统，其中所述多个气流特征包括围绕所述环形外表面大致均匀地间隔的至少三个气流特征。
15.—种适合于用充入空气进行充气的充气轮胎。所述充气轮胎包括: 环形内表面，所述环形内表面具有圆周，所述环形内表面 适合于与车轮接合， 限定在所述圆周的方向上沿着所述环形内表面的内表面圆周方向， 限定切向于所述环形内表面并且垂直于所述圆周的方向的内表面子午线方向，并且 限定与所述内表面圆周方向和所述内表面子午线方向两者相互垂直的内表面法线方向；以及 多个气流特征， 其中所述多个气流特征的每一个是所述环形内表面的成一体形成的部件， 其中所述多个气流特征包括围绕所述环形内表面圆周地间隔的至少三个气流特征， 其中所述多个气流特征的每一个适合于将充入空气的气流引导到非圆周方向， 其中所述多个气流特征中的至少一个包括气流特征表面，所述气流特征表面包括它的至少一部分，所述至少一部分在所述内表面法线方向、所述内表面子午线方向和所述内表面圆周方向上延伸， 其中所述多个气流特征中的至少一个包括气流特征表面，所述气流特征表面在所述内表面法线方向上延伸超过2毫米，并且 其中所述多个气流特征中的至少一个包括气流特征表面，所述气流特征表面具有相对于所述内表面子午线方向成10度或以上的角的切平面。
【文档编号】B60B21/02GK104169106SQ201380014325
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2013年3月12日 优先权日:2012年3月15日
【发明者】B·D·斯廷维克, S·M·福斯伯格 申请人:普利司通美国轮胎运营有限责任公司