新能源車車胎花紋設(shè)計不簡單，誰在輪胎花紋領(lǐng)域有造詣？

知情郎·眼｜侃透天下專利事兒

蘋果之前發(fā)布了新版 CarPlay 車載系統(tǒng)。

有好奇者問，假如蘋果新能源車能出爐，會用哪家輪胎。

這話題引發(fā)了諸多聯(lián)想。

眾所周知，特斯拉Model3使用的輪胎有多種品牌，其中包括馬牌、韓泰、米其林等。

其中，部分車型所匹配的是靜音效果最好的米其林PrimacyMXM4輪胎。

為何大家會關(guān)心蘋果用哪家輪胎。

因為，新能源車的輪胎技術(shù)含量非常高，維護成本也高。

修理輪胎，是個很累的活，誰都不愿意爆胎拋錨躺在路中間等拖車?yán)?/p>

所以，大家也想看看以產(chǎn)品苛刻、挑剔著稱的蘋果，會用哪家輪胎。

今天，知情郎聊聊輪胎花紋的專利故事，輪胎花紋對輪胎的噪音特性、操縱穩(wěn)定性、滾動阻力、磨耗特性、抗?jié)窕阅芏加杏绊憽?/p>

01新能源車輪胎和傳統(tǒng)車的不同

科普下，新能源電動車和燃油車的動力完全不同，新能源電車動力來源于電能而燃油車動力能源是熱能。

目前，汽車電池的蓄電量有限，為提升續(xù)航里程，廠商們會選擇裝容量更高的電池組。電池組在整車質(zhì)量中占比大，使得電動車比同尺寸的燃油車要重30％以上。

普通輪胎在應(yīng)對電動車車身重，營運長里程長時間的行駛中磨損很快，中后期容易胎冠變形，也不具備新能源輪胎的節(jié)能特性。

另外，燃油車的發(fā)動機動力來得比較線性和柔和，啟動不會特別迅猛，是一種漸進的過程。而新能源電動車電機的動力輸出幾乎是零響應(yīng)，百公里加速更快，扭矩大。如果使用普通輪胎容易產(chǎn)生沖擊鼓包、異常磨損。

同時，電動車在行駛中也比燃油車更安靜，普通輪胎在行駛中產(chǎn)生的噪音會在電動車上更為明顯。

因此，新能源營運車輛需要更強大的輪胎，對輪胎在抗磨耐用、節(jié)電省油、舒適靜音方面提出了更高的要求。

02輪胎花紋內(nèi)藏乾坤

輪胎有很多部分組成，其中，輪胎花紋結(jié)構(gòu)是重要的一環(huán)。

胎紋會影響汽車的牽引力和制動力，因此胎紋的設(shè)計要考慮輪胎與地面之間的接地性能。

輪胎受熱后性能會改變很多，為了保證輪胎的使用穩(wěn)定性，要考慮散熱?？紤]輪胎的耐磨性，考慮減小噪聲，不要有應(yīng)力集中現(xiàn)象。

知情郎找了些輪胎行業(yè)經(jīng)典文章，科普下傳統(tǒng)車的輪胎花紋結(jié)構(gòu)。

Shoulder指胎肩，Groove指花紋溝，一般是縱向花紋，Sipe是花紋細(xì)縫，Tire rib是花紋條，Tread block是 花紋塊，Lugs指橫向的花紋溝。

每部分的解釋如下：

Lugs：是花紋的主要部分，指的是橫向條狀結(jié)構(gòu)，一般上面有橫向細(xì)縫等結(jié)構(gòu)，用來提高牽引力。

Sipes：指的是窄的細(xì)縫，一般在Lugs上，通常只有0．3～1．5mm。用于提高輪胎在濕地表明的牽引力／抓地力，避免滑水現(xiàn)象發(fā)生。

Ribs：指的是圓周方向的肋狀／條狀結(jié)構(gòu)。

Groove：即所說的花紋溝，一般是指圓周方向的深溝。

Blocks：花紋塊，塊狀結(jié)構(gòu)。

輪胎的花紋形式很多，歸納起來以下三種基本類型：

普通花紋——適合水泥、柏油、泥土路等硬路面形式（你家的小轎車一般就是這樣的?。?/p>

越野花紋——用于無路面或崎嶇不平的山路、礦路、松土路等路面形式（看下你家鄰居二狗家的拖拉機）

混合花紋——以上兩個的折中方案。

03普通花紋的專用設(shè)計

也稱為公路花紋。

廣泛用于各類家用轎車，特點是：

1 附著性好，縱向和橫向抓地力強；

2高速性能好，滾動阻力小；

3 耐磨性好，花紋面積占胎面行駛總面積65％～80％；

4行駛噪音小；

普通花紋根據(jù)縱向、橫向花紋，可以分為：以下三種花紋

鋸齒縱向花紋

花紋由鋸齒形的、曲折的縱向主溝和帶有斜度的橫向花紋溝組成，如下圖所示：

這種輪胎其實現(xiàn)在乘用車上已經(jīng)很少見了，一般適用于扁平率在70～80的轎車上，速度等級較低，一般是H級以下。

直溝縱向花紋

花紋由直線形縱向主溝和帶有斜度的橫向花紋溝組成。如下圖所示：

這種花紋是目前最常見的夏季胎，或者四季胎。

速度級別較高，能達到V級和ZR級以上。輪胎扁平率能到40甚至35系列。在干濕路上有著高的操縱穩(wěn)定性和牽引性能，舒適性好，噪音低。

縱橫溝組合花紋

北方的小伙伴冬天用的雪地胎其實大多是這種花紋?；y由縱橫向主溝組成，幾乎接近于塊狀花紋。如下圖所示：

這種輪胎在冰雪路面上的牽引機制動性能優(yōu)異，抗?jié)窕阅芨摺?/p>

05新能源車的輪胎花紋？

與傳統(tǒng)燃油車的輪胎花紋或結(jié)構(gòu)相比，新能源車輪胎花紋更側(cè)重以下幾方面：

（1）優(yōu)先選擇非對稱花紋，提升抓地力的同時也能夠適應(yīng)新能源車起步快的特點。

（2）注重靜音：新能源車型由于沒有發(fā)動機噪音，車內(nèi)更加安靜，此時輪胎的胎噪更為明顯，數(shù)據(jù)研究表明輪 胎對新能源車輛噪音貢獻約 40％左右，尤其在粗糙瀝青路面表現(xiàn)更加明顯。因此花紋靜音性能尤其重要。輪胎制造需要通過 CAE 仿真、理論研究、3D 打印，實車 ／試驗室測試等技術(shù)和手段研發(fā)出更加靜音的花紋。這也是目前技術(shù)的難點。

（3） 淺溝深設(shè)計：較淺的溝深可以大幅度降低輪胎滾阻阻力系數(shù)，確保輕量化，進而提升新能源車型的續(xù)航里程。

德國馬牌輪胎公司使用聚氨酯泡沫隔層降噪技術(shù)，在輪胎內(nèi)部裝有一層“隔音墊”，將其黏貼在輪胎內(nèi)表面的胎面區(qū)域，達到“減震器”的作用。

米其林競馳EV輪胎采用了壓力均勻分布技術(shù)、高效低滾阻配方、Acoustic靜音技術(shù)等科技，提升了耐用性，實現(xiàn)更長續(xù)航里程，并有效降低20％車廂內(nèi)噪音。在胎面支撐、形變減少、橡膠熱量產(chǎn)生減少等方面，競馳EV都進行了針對性的優(yōu)化和改進。

韓泰以創(chuàng)造盡可能安靜的輪胎作為開發(fā)目標(biāo)，將其著名的“吸聲器”技術(shù)結(jié)合創(chuàng)新的花紋設(shè)計應(yīng)用到其iON輪胎，顯著降低電動汽車行駛時的輪胎噪音。

馬牌、韓泰、米其林這三家企業(yè)也是高端輪胎市場的領(lǐng)頭羊。

06誰在輪胎花紋領(lǐng)域有造詣？

在德高行全球?qū)＠麛?shù)據(jù)庫中，以輪胎花紋為關(guān)鍵詞，檢索專利申請人排名，如下：

日系企業(yè)獨占鰲頭，普利司通株式會社，輪胎行業(yè)大佬，世界500強企業(yè)。米其林排第三。

從專利量來看，國外廠商確實牛，國內(nèi)輪胎品牌寒磣，不是一個量級的。

查了查國內(nèi)上榜的廈門正新橡膠工業(yè)有限公司，這公司輪胎結(jié)構(gòu)專利很多，從自行車車胎胎紋、摩托車胎紋、4輪車車胎胎紋都有研究。

分享下這家公司的輪胎胎紋專利。

07輪胎花紋結(jié)構(gòu)

背景技術(shù)與解決的現(xiàn)實問題

一般輪胎多行駛于道路上，但是在部分國家與地區(qū)，道路建設(shè)未必能及于所要到達的目的地，再加上氣候因素，下雨以及潮濕環(huán)境也會造成原有的道路路面破損或被土石流所淹沒，因輪胎是直接與地面接觸，在惡劣地形例如淺泥地、濕沙地、深泥地，干沙地、高斷差泥巖地，甚至需涉水等狀態(tài)行駛時，輪胎必須要有排水、排泥、攀爬（攀泥攀巖）性能極佳的胎紋來克服惡劣地形，并且能有效提高行駛時的操控性。

非一般道路使用的輪胎，主要是到道路以外的區(qū)域行駛，大致可以稱之為“offthe road”，包括建筑工地、工廠、礦區(qū)等等，或者到野外叢林、森林、沙漠、河床、海灘等等，為了能在這些泥濘、濕滑、松軟的地形上行駛，輪胎的花紋就必須能夠提供良好的操控性，輪胎的排水、排泥、攀爬性能就必須依靠胎塊的排列與胎塊尺寸、形狀來提供，還有整體花紋中有胎塊的面積與接地面積的比率，稱為“陸比”，都會影響輪胎的性能。

美國發(fā)明第7134467號“低陸比非道路用輪胎”，公開了非道路用輪胎具有多個于胎面中央和胎肩部突出胎塊，中央突出胎塊沿圓周連續(xù)排列并延伸穿過輪胎赤道平面（equatorial plane），每個中央突出胎塊在形狀和方向上與每個四周相鄰的中央突出胎塊相似，該輪胎具有較低陸比的胎塊組，該輪胎胎塊組陸比小于40％。

另一美國發(fā)明第9783007號“不平整地面行駛用充氣輪胎”，則提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)提高牽引性能的不平整地面行駛用充氣輪胎，該輪胎的胎面具備主體和從該主體沿徑向大致朝外突出的多個花紋塊，赤道上的中央花紋塊組包括以下部分：第一中央花紋塊和第四中央花紋塊，它們包括一個大花紋塊的單花紋塊；以及第二中央花紋塊和第三中央花紋塊，它們包括沿軸向并列的兩個小花紋塊的雙花紋塊，從第一中央花紋塊到第二中央花紋塊為止的間隔，比從第二中央花紋塊到第三中央花紋塊為止的間隔大，該間隔比從第三中央花紋塊到第四中央花紋塊為止的間隔小。

發(fā)明內(nèi)容

上述結(jié)構(gòu)均為提供特殊設(shè)計的輪胎花紋，都是運用于非一般行駛的道路，在輪胎花紋樣式上設(shè)計了較大的排泥通道以防止泥土阻塞，但是也因為較低的陸比造成舒適性下降，同時單一花紋塊剛性不足，在車輛驅(qū)動與制動過程中易產(chǎn)生花紋塊過度變形的現(xiàn)象，影響花紋的耐久性，從而導(dǎo)致輪胎性能的下降，因此為了解決輪胎在非一般行駛的道路狀態(tài)下行駛耐久性與舒適性不佳的問題，則需將輪胎花紋設(shè)計成可以兼顧各項性能而且能進一步提升的花紋結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明所公開的輪胎花紋結(jié)構(gòu)，其中該輪胎花紋包括胎面部花紋與胎邊部花紋，整體輪胎花紋是包括沿輪胎四周呈均勻分布于胎面與胎邊的若干組輪胎花紋，胎面部花紋包括沿輪胎胎面中心及輪胎軸向?qū)ΨQ的兩個長條勺狀花紋塊，勺狀花紋塊組跨越輪胎胎面中心，各勺狀花紋塊組沿輪胎胎面中心左右交錯對應(yīng)，每一勺狀花紋塊包括上下兩塊長條勺狀花紋塊，上勺狀花紋塊與下勺狀花紋塊在位于胎面中央的頭部形狀尺寸大小形狀相同，差異在于下勺狀花紋塊的柄部胎塊長度比上勺狀花紋塊的柄部胎塊長度短，兩勺狀花紋塊在輪胎胎肩處轉(zhuǎn)折至兩側(cè)胎邊，各自銜接階梯狀包括上下胎邊花紋塊的胎邊部花紋，上下兩胎邊花紋塊包括兩塊凸起的四邊形胎塊，第一凸起四邊形胎塊一端以第一及第二凹陷胎塊與胎面花紋部銜接，另一端則以中央凹陷胎塊銜接第二凸起四邊形胎塊的一端，第二凸起四邊形胎塊的另一端則以漸斜弧面凹陷胎塊連接至胎邊。

本發(fā)明的主要目的在于提供一種輪胎花紋結(jié)構(gòu)，其胎面部花紋的勺狀胎塊是由柄部胎塊往胎面中央朝行進方向翹起，使排泥方向均一向后，以提升在泥濘地中的前進能力；勺狀花紋塊以人字型錯開，利于將多余泥土或水分從兩側(cè)排出，借以增加輪胎回轉(zhuǎn)時攜帶泥土量，在泥沙地里更容易前進，并同時具有提升輪胎排水性的功能，在車輛涉水時，能減少前進的阻力。

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       原文標(biāo)題 : 新能源車車胎花紋設(shè)計不簡單，日系企業(yè)底蘊深專利多，國內(nèi)寒磣