专利名称：车辆轮胎、估计轮胎抓地性的方法和车辆驾驶辅助方法
专利说明车辆轮胎、估计轮胎抓地性的方法和车辆驾驶辅助方法 本发明涉及要安装在车辆上的轮胎，更确切地说，是涉及要安装于两轮车辆，例如摩托车上的轮胎。本发明还涉及估计轮胎抓地性的方法以及此类车辆的驾驶辅助方法。虽然本发明并不局限于这样的应用，但是这里参考一摩托车轮胎来描述本发明。现在，轮胎，尤其是摩托车轮胎的增强件通常是通过堆叠一层或多层帘布层，通常被称为“胎体帘布层”、“胎冠帘布层”等形成的。这种指定增强件的方式来源于轮胎的生产过程，该生产过程包括制造一系列帘布层形式的半成品，准备通常沿经度方向分布的加强钢丝帘线，然后组装或堆叠帘布层来制造轮胎原坯。刚生产出来的帘布层是平的，而且尺寸很大，随后要根据指定产品的尺寸裁剪。在第一阶段，帘布层要充分平坦地装配起来。然后，这样制成的原坯通过成型获得轮胎普遍具有的环状外形。然后把被称为“成品”的半成品组装在原坯上，得到的产品就可以送去硫化了。这样的“传统”型生产过程，尤其是在制造轮胎原胚的阶段，要用锚固件(通常是胎圈钢丝)把胎体增强件锚固或固定在轮胎胎圈的区域上。因此，在此类过程中，构成胎体增强件的所有(或只有其一部分)帘布层的一部分围绕设置在轮胎胎圈中的胎圈钢丝被卷起。这样，胎体增强件就被固定在胎圈上了。虽然制造帘布层和其装配体的方法很多，但在工业中普遍采用的这种传统过程使本领域的技术人员要使用反映这一过程的词汇；因此被广泛接受的术语尤其包括术语“帘布层”、“胎体”、“胎圈钢丝”、“成型”来指明从平面轮廓变为环状轮廓，等等。根据前面的定义，确切地说，现在有些轮胎不含有“帘布层”或“胎圈钢丝”。例如，文件EP 0 582 196描述了不使用帘布层形式的半成品制造的轮胎。例如，不同增强结构的增强元件被直接用于橡胶混合物的相邻层，然后再被整体应用于后续层的环形胎芯，这样的结构可以直接获得与所制造轮胎的最终轮廓相近的外形。因此，在这种情况下，就不存在任何“半成品”、“帘布层”和“胎圈钢丝”。基底产品，例如橡胶混合物和钢丝或纤维形式的增强元件，可以直接应用于胎芯。当此胎芯是环状时，原胚就不再需要定型以从平面变成环形了。而且，此文件中描述的轮胎也没有绕在胎圈钢丝上的“传统的”胎体帘布层。这种固定方式被在该胎侧增强结构相邻的位置安放圆周帘线所代替，然后再整体嵌于锚固或粘合的橡胶混合物中。还有一些将半成品装配于环形胎芯的过程尤其适用于快速、有效和简便地在胎心上安装。最后，也能够利用同时包含某些半成品的混合体来制造某些部分(例如帘布层、胎圈钢丝等)，而直接应用混合体和/或增强元件来制造其他部分。在本文中，为了考虑到最近制造和产品设计领域的技术发展，传统术语例如“帘布层”、“胎圈钢丝”等被独立于所用制造过程的中性术语或术语有利地代替。因此，“胎体类增强线”或“胎侧增强线”的说法是传统过程中的胎体帘布层增强件和按照不使用半成品过程制造出的轮胎的相应增强件(通常用在胎侧水平)的有效表述。对于它的部分，“锚固区域”可等效地代表在传统过程中围绕胎圈钢丝的胎体帘布层的“传统”翻转以及由圆周增强件、橡胶混合物和相邻的通过使用环形胎芯制造的底部区域的胎侧增强部分构成的装配体。轮胎的经度方向，或圆周方向，是对应轮胎的周长方向并被轮胎的运动方向定义。圆周平面或圆周剖面是垂直于轮胎旋转轴的面。赤道面是通过胎面中心或胎冠的圆周面。轮胎的横断方向或轴向方向平行于轮胎的转动轴。半径面包含轮胎的转动轴。就像所有其他轮胎一样，摩托车轮胎都是辐射状的，这样的轮胎的结构包括由一或两层与圆周方向夹角在65度至90度之间的增强元件构成的胎体增强件，该胎体增强件被胎冠增强件沿半径方向覆盖，胎冠增强件至少是由一般的织物增强元件构成。但是，非辐射状轮胎也和本发明相关。本发明还与部分辐射状轮胎相关，即胎体增强件的增强元件在该胎体增强件上至少有部分是辐射状的，例如在轮胎胎冠对应的部分。根据轮胎将被用于摩托车的前轮还是后轮，已经提出多种胎冠增强结构。对于该胎冠增强件，第一种结构包括使用单独的圆周钢缆，这种结构更适用于后轮。第二种结构的灵感直接来自于普遍使用的客车轮胎的结构，使用该结构是为了改善抗磨损能力，这种结构包括使用至少两层工作胎冠增强元件，这些增强元件在每层内互相平行，但是层与层之间互相交叉并与圆周方向成锐角，这样的轮胎更适用于摩托车的前轮。所述的这两个工作胎冠层可以至少与一层圆周元件相连，圆周元件通常是通过至少一条外包橡胶的增强元件的螺旋式旋转获得的。轮胎胎冠结构的选择直接影响到轮胎的某些性能，例如耐磨性能、耐久性、抓地性或驾驶的舒适度，特别对于摩托车来说，还包括稳定性。但是，轮胎的其他参数例如构成胎面的橡胶混合物的性质也影响该轮胎的性能。例如，构成胎面的橡胶混合物的选择和性质是和耐磨性能相关的重要参数。构成胎面的橡胶混合物的选择和性质也影响轮胎的抓地性。而且，对于本领域的技术人员来说众所周知的是，橡胶混合物的物理化学性能随温度变化，因此，温度对轮胎胎面的性能也有影响。本发明的目的是提出一种轮胎，从而使车辆的操作最优化，更确切地说，是根据该轮胎的胎面抓地性使车辆的使用最优化。按照本发明通过一种轮胎实现这一目标，该轮胎包括至少一个由增强元件构成的胎体类增强结构，增强元件被锚定在轮胎任意一侧的胎圈上，胎圈的基座将要安装在轮辋座上，每一胎圈都通过胎侧辐射状向外延伸，胎侧辐射状向外与胎面结合，胎圈、胎侧和胎面部分由橡胶混合物构成，该轮胎包括至少一个测量胎面橡胶混合物内部温度的设备，该设备紧固于胎面橡胶混合物中。根据本发明提出的轮胎含有测量胎面橡胶混合物温度的设备，这样就可以获得关于轮胎性能的信息，例如特别是对轮胎抓地性有直接影响的变形能力。此信息可以被驾驶员获得，这样驾驶员就可以改变自己的驾驶行为和对车辆——更准确地说——对轮胎的使用。置于轮胎胎面橡胶混合物中能够使测量设备非常准确地测量橡胶混合物的温度值，而材料的性能正受该温度影响。根据本发明的第一个可变实施例，该系统能发出传递该系统紧固点温度的信号。这样的实施体尤其便利，因为它无需有线连接就可以传输温度信息。根据本发明的第一个可变实施例，温度测量系统，例如无线温度传感器，可以被例如无线电波查询。这样的系统方便地与橡胶混合物中的无线电天线以及车辆上的无线电天线相连，以在询问器和传感器之间建立无线电连接。此系统的另一个优点是无需在橡胶混合物中安装能源，例如电池，就可以工作，该能源可能与安放在车辆上的询问器相连。根据本发明的第二个可变实施例，系统与转毂相连以传输载有该系统紧固点温度的信号。这样的连接使传感器可以被供能，并且由转毂传输的信号可以被传送到置于车辆上用于处理所述信号的设备中。如前所述，本发明提出的轮胎尤其适于安装在摩托车上，因为平衡性、稳定性和对摩托车的驾驶直接受轮胎抓地性的影响。同样，摩托车轮胎抓地性的减小对于驾驶员来说是基本的信息。生产出来的摩托车轮胎有一定的曲率，该曲率通常大于0.2，这样摩托车就可以倾斜一定角度使用。因此，根据摩托车的使用情况，是直线还是曲线驾驶，与地面接触的胎面部分是不同的。本发明的一个优选实施例提出的轮胎包含至少三个检测胎面橡胶混合物内部温度的设备。根据本优选实施例，当温度测量设备在轮胎中沿轴向分布时，就能够知道与地面接触的胎面橡胶混合物的温度。为了使温度测量设备的安放更方便，本发明所提出的轮胎更适宜使用前面提到的“硬芯”或“刚性模”制造技术来生产。如前所述，这类轮胎最好使用硬芯或环芯方法制造，因为这样的过程不需要成型工序，因此特别能够把温度测量设备置于实际的最终位置，而且能够准确地识别该最终位置。这是因为硬芯类型的生产中可以根据预先确定的标定插入温度测量设备。胎体类增强结构有利地包括与圆周方向夹角为65度至90度的增强元件。在胎体类增强结构和胎面之间，还有胎冠增强结构。根据轮胎将被用于摩托车的前轮还是后轮，传统的摩托车轮胎的胎冠增强结构有所不同。对于该胎冠增强结构，第一种结构包括使用单独的圆周钢缆，这种结构更适用于后轮位置。第二种结构的灵感直接来自于普遍使用的客车轮胎的结构，使用该结构是为了改善抗磨损能力，这种结构包括使用至少两层胎冠增强元件，这些增强元件在每层内互相平行，但是层与层之间互相交叉并与圆周方向成锐角，这样的轮胎更适用于摩托车的前轮。所述的这两个胎冠层可由至少与一层圆周元件辐射状覆盖。根据本发明的优选实施例，轮胎的胎冠增强结构包括至少两层增强元件，两层元件之间的夹角在20度至160度之间，并最好在40度至100度之间。根据本发明的优选实施例，工作层的增强元件由织物材料制成。优选地，一层圆周增强元件的增强元件由金属和/或织物和/或玻璃制成。本发明特别提供了不同性质的增强元件在同一层圆周增强元件中的使用。更优选地，该层圆周增强元件所采用的增强元件的弹性模量大于6000N/mm2。本发明还提出了估计轮胎抓地性的方法，该方法包括通过至少一个紧固在该轮胎胎面橡胶混合物内的温度测量设备来测量胎面的内部温度。根据对胎面内部温度的测量，只能有效地估计抓地性，其他性质，例如特别是胎面的表面温度也是更准确地确定轮胎抓地性所必需的。根据本发明的第一个可变实施例，在车辆开始行驶之前估计抓地性。根据本发明的第二个可变实施例，在车辆行驶中估计抓地性。本发明还提出利用至少一个紧固在轮胎胎面橡胶混合物中的温度测量设备来估计该轮胎的抓地性。根据本发明的第一个可变实施例，在车辆行驶前使用温度测量设备。根据本发明的第二个可变实施例，在车辆行驶中使用温度测量设备。本发明还提出了一种车辆驾驶，尤其是摩托车驾驶，的辅助方法，根据该方法，轮胎含有至少一个紧固在胎面橡胶混合物中的设备，该设备测量胎面橡胶混合物的内部温度，该系统紧固点的温度信号被传输到执行设备，执行设备通知驾驶员并/或调节电源、扭矩和/或车辆的速度。本发明所述的过程可以在任意时刻把信息传输给驾驶员，允许一种驾驶方式或反之纠正车辆的驾驶方式以使驾驶方式适应胎面的抓地性，或至少是胎面与地面接触部分的抓地性。根据本发明的第一个可变实施例，传递该系统紧固点温度的信号通过无线温度传感器传输，无线温度传感器可以被例如无线电波查询，并有利地与橡胶混合物中的无线电天线以及车辆上的无线电天线相连。根据本发明的第二个实施例，传递该系统紧固点温度的信号是通过转毂连接实现的。本发明的另一特别优选实施例提供了温度测量、信号和信息传输以及/或车辆开始行驶前实施的调整。根据该实施例，车辆驾驶员可以在车辆行驶前就获得该信息并知道该如何驾驶车辆。本发明的另一优选实施例提供了温度测量、信号和信息传输以及/或车辆行驶过程中实施的调整。根据该实施例，车辆驾驶员可以在车辆行驶过程中获得该信息并知道该如何驾驶车辆。如本发明所述的驾驶辅助方法的不同实施例提供了与传输到执行设备的温度相关的信息，执行设备通过限制例如电源、扭矩和/或速度的方式来调整车辆的驾驶。本发明的一个变体特别为在行驶中调节车辆提供了执行设备，以便接收额外测得的轮胎外表面温度，更优的是轮胎与地面接触面的温度。此第二温度测量为提供了关于胎面特性和该胎面抓地性的额外信息。本发明还提出在构成固定到车辆上的轮胎胎面的橡胶材料中使用至少一套温度测量系统，例如前面所述的那些，来辅助车辆的驾驶，该测量系统安装在胎面橡胶混合物内。根据本发明的第一个可变实施例，在车辆行驶前使用温度测量系统。根据本发明的第二个可变实施例，在车辆行驶中使用温度测量系统。根据下面参照
图1和图2对本发明实施例的描述，本发明其他先进的细节和特征将显而易见，其中图1是按照本发明第一个可变实施例的轮胎切平面视图，图2是按照本发明第二个可变实施例的轮胎切平面视图。图1和图2不是按比例绘制以使读者更容易理解。图1所示的轮胎1包括由单层2构成的胎体增强件，层2包括织物制成的增强元件。层2由辐射状排列的增强元件构成。增强元件沿半径方向的位置由该增强元件所在角度确定；辐射状排列对应该元件相对于经度方向的角度，该角度在65度至90度之间。该胎体层2锚定在轮胎1任意一侧的胎圈3上，胎圈3的基座将被安装在轮辋座上。每一胎圈3通过胎侧4沿半径方向向外延伸，胎侧4沿半径方向向外与胎面5连结。这样构成的轮胎1的曲率大于0.15，并最好大于0.3。曲率定义为Ht/Wt，即胎面高度与胎面最大宽度的比值。如果轮胎是用于摩托车的前轮，曲率范围最好在0.25至0.5之间，如果是用于后轮，则曲率范围最好在0.2至0.5之间。轮胎1还包括胎冠增强件6，其细节没有在图中显示。如前所述，胎冠增强件可以包括至少一层增强元件——各层增强元件互相平行并与圆周方向成锐角——和/或一层圆周增强元件。如果胎冠增强件包括至少两层与圆周方向成锐角的增强元件，则一层增强元件与下一层增强元件交叉并且彼此之间的角度在40度至100度之间。根据本发明，轮胎包括测量胎面5的橡胶混合物内部温度的设备7。测量设备7可以是例如无线温度传感器，可以被例如无线电波查询，并方便地与橡胶混合物中的无线电天线和车辆上的无线电天线相连。实施例的细节没有在图中显示。这类传感器的优点是不需要能量供应，它通过改变其接收和转发出去的波来提供其周围橡胶混合物温度的信息。因此，根据本实施例，传感器和接收此传感器发出信号的执行设备之间不必使用导体连接。接收由传感器发出的信号的执行设备对信号进行分析并与驾驶员通信，或者直接作用于车辆。这样，驾驶员就可以从驾驶辅助中受益，辅助驾驶提示或强制驾驶员限制对车辆的使用。特别在驾驶摩托车时，此信息当然成为一种安全工具，例如轮胎在弯处以倾斜姿势行驶时，对轮胎抓地性趋势的了解可以防止跌倒。因此，驾驶员可以方便地调整速度、功率和/或扭矩，它们都是胎面橡胶混合物温度的函数。本发明所述轮胎的另一优点是可以通过在一给定时刻使轮胎处于更适合当时条件的状态来限制轮胎的磨损。图1只显示出胎面5里的一个温度测量设备7。根据本发明的其他可变实施例，在胎面圆周内可以分布几个温度测量设备。图2显示了本发明的第二个实施例，它更适用于摩托车。根据此实施例，轮胎包括至少三个测量胎面5的橡胶混合物的内部温度的设备7、7’、7”，温度测量设备沿胎面5的轴宽方向分布。第一个温度测量设备7置于轮胎1的赤道面上，当摩托车沿直线行驶时，它可以测量胎面5与地面接触部分的内部温度。其他两个温度测量设备7’和7”置于轮胎1的胎面5的轴向外侧部分，当摩托车沿曲线行驶时，则以倾斜姿势使用轮胎1，此时，7’和7”每一个给出胎面5与地面接触的轴向外侧部分的内部温度。在图1所示的情况中，本发明的可变实施例提出在胎面圆周内分布几个温度测量设备。无论是本发明的哪种类型的实施例，每个测量设备测得的与胎面内部温度相关的数据都被传输给执行设备。该执行设备有利地包括软件型数据处理系统，该系统能够考虑来自于每个轮胎的数据以及在摩托车的情况下来自前后轮的数据来定义指令。这样，执行设备就可以按照给定的时间间隔一直给出驾驶辅助指令了。然后，指令被传输给车辆驾驶员，驾驶员就能够调整驾驶方式，或者直接传输给处理器以限制车辆的性能，例如功率、扭矩和/或速度。这样的指令在驾驶期间特别灵敏，但是还要在驾驶之前确定其有效性以保证行驶是在最佳状态下开始的。如前所述，安装了这样的轮胎的车辆可能还包括测量轮胎表面温度的温度传感器。例如它们可能是红外传感器。与轮胎胎面表面温度相关的数据是一种信息补充，它能够进一步改善车辆驾驶状况。
权利要求
1.一种轮胎，包括至少一个由增强元件构成的胎体类增强结构，增强元件被锚定在轮胎任意一侧的胎圈上，胎圈的基座将要安装在轮辋座上，每一胎圈都通过胎侧辐射状向外延伸，胎侧辐射状向外与胎面结合，胎圈、胎侧和胎面部分由橡胶混合物构成，该轮胎的特征在于包括至少一个测量胎面橡胶混合物内部温度的设备，还在于该设备紧固于胎面橡胶混合物中。
2.如权利要求1所述的轮胎，其特征在于该设备发出传递该系统的紧固点温度的信号。
3.如权利要求1或2所述的轮胎，其特征在于该设备是无线温度传感器，可以被例如无线电波查询。
4.如权利要求1所述的轮胎，其特征在于该设备与转毂相连，以传递该设备的紧固点温度的信号。
5.如权利要求1至4之一所述的轮胎，其特征在于该轮胎包括至少三个测量胎面橡胶混合物内部温度的设备。
6.如权利要求1至5之一所述的轮胎的使用，用于两轮马达驱动车辆，例如摩托车中。
7.一种估计轮胎抓地性的方法，包括用至少一个固定在该轮胎胎面橡胶混合物内的温度测量设备来测量胎面的内部温度。
8.使用至少一个固定在轮胎胎面橡胶混合物内的温度测量设备来估计该轮胎的抓地性。
9.一种车辆驾驶辅助方法，该车辆包括轮胎或车轮安装组件，其特征在于轮胎包括至少一个固定在胎面橡胶混合物内的设备以测量该胎面橡胶混合物的内部温度，其特征在于传递该设备的紧固点温度的信号被传输给执行设备，其特征在于该执行设备通知驾驶者并/或调整车辆的功率和/或扭矩和/或速度。
10.如权利要求9所述的车辆驾驶辅助方法，其特征在于传递该系统的紧固点温度的信号通过无线温度传感器传输，该无线温度传感器可以被例如无线电波查询，并与橡胶混合物中的无线电天线以及车辆上的无线电天线相连。
11.如权利要求9所述的车辆驾驶辅助方法，其特征在于传递该系统的紧固点温度的信号通过转毂连接传输。
12.如权利要求9至11之一所述的车辆驾驶辅助方法，其特征在于温度检测、信号和信息的传输和/或调整在车辆开始行驶前进行。
13.如权利要求9至11之一所述的车辆驾驶辅助方法，其特征在于温度检测、信号和信息的传输和/或调整在车辆行驶中进行。
14.如权利要求9至13之一所述的车辆驾驶辅助方法，其特征在于执行设备接收轮胎外表面的温度测量值，更优的是轮胎与地面接触面的温度测量值。
15.至少一个温度测量系统在构成安装在车辆上的轮胎胎面的橡胶材料中的使用，用于辅助该车辆的驾驶，该测量系统固定于胎面橡胶混合物中。
16.至少一个如权利要求15所述的温度测量系统在车辆开始行驶前的使用。
17.至少一个如权利要求15所述的温度测量系统在车辆行驶中的使用。
18.至少一个如权利要求15至17之一所述的温度测量系统的使用，用在两轮马达驱动车辆，例如摩托车中。
全文摘要
本发明涉及一种轮胎，该轮胎包括至少一个由增强元件构成的胎体类增强结构，增强元件被锚定在轮胎任意一侧的胎圈上，胎圈的基座将要安装在轮辋座上，每一胎圈都通过胎侧辐射状向外延伸，胎侧辐射状向外与胎面结合，胎圈、胎侧和胎面部分由橡胶混合物构成。根据本发明，该轮胎包括测量胎面橡胶混合物内部温度的设备。本发明还提出了一种估计轮胎抓地性的方法、一种车辆驾驶辅助方法以及至少一套温度测量系统在构成轮胎胎面的橡胶材料中的使用。
文档编号B62J99/00GK101031441SQ200580033094
公开日2007年9月5日 申请日期2005年9月27日 优先权日2004年9月29日
发明者P·普罗斯特 申请人:米其林技术公司, 米其林研究和技术股份有限公司