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可变摩擦轮胎

阅读:196发布:2020-05-11

专利汇可以提供可变摩擦轮胎专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且提供了一种可变 摩擦 力 轮胎(100)。可变 摩擦力 轮胎包括轮胎壁部(140)、 胎面 部(130)、主可充气管(110)和次可充气管(120)。胎面部用于 接触 地面。主可充气管(110)至少部分地由轮胎壁部(140)封装。次可充气管(120)布置在胎面部(130)的至少一部分和主可充气管(110)的至少一部分之间。次可充气管(120)可选择性地充气或放气,以便改变胎面部(130)与地面的接触量。,下面是可变摩擦轮胎专利的具体信息内容。

1.一种可变摩擦轮胎(100),包括:
轮胎壁部(140);
用于接触地面的胎面部(130);
主可充气管(110),其至少部分地由所述轮胎壁部(140)封装;以及
次可充气管(120),其布置在所述胎面部(130)的至少一部分和所述主可充气管(110)的至少一部分之间;
其中所述次可充气管(120)能够选择性地充气或放气,以便改变所述胎面部(130)与地面的接触量。
2.如权利要求1所述的可变摩擦力轮胎(100),其中改变所述胎面部(130)与地面的接触量能相应地改变所述轮胎(100)相对于地面的总摩擦力。
3.如权利要求1所述的可变摩擦力轮胎(100),其中所述胎面部(130)的中心部分被构造成比所述胎面部(130)的剩余部分更硬且更耐久。
4.如权利要求1所述的可变摩擦力轮胎(100),其中通过以下方式中的任何一种方式保持所述次可充气管(120)的期望位置:将所述主可充气管(110)和所述次可充气管(120)一起模制;分别产生所述主可充气管(110)和所述次可充气管(120),并将所述主可充气管(110)和所述次可充气管(120)粘接在一起;以及在所述胎面部(130)和所述主可充气管(110)中的一个或多个中的沟槽内形成所述次可充气管(120)。
5.如权利要求1所述的可变摩擦力轮胎(100),其中所述主可充气管(110)包括用于允许供气管线(630)穿过的供气过孔,以及其中所述次可充气管(120)包括用于连接到所述供气管线(630)的连接部件。
6.如权利要求1所述的可变摩擦力轮胎(100),其中所述次可充气管(120)包括用于将所述次可充气管放气至大气压(640)。
7.一种方法,包括:
提供可变摩擦力轮胎(100),其具有轮胎壁部(140)、用于接触地面的胎面部(130)、至少部分地由所述轮胎壁部(140)封装的主可充气管(110)、以及布置在所述胎面部(130)的至少一部分和所述主可充气管(110)的至少一部分之间的次可充气管(120);以及选择性地对所述次可充气管(120)充气或放气,以便改变所述胎面部(130)与地面的接触量。
8.如权利要求7所述的方法,其中改变所述胎面部(130)与地面的接触量能相应地改变所述轮胎(100)相对于地面的总摩擦力。
9.如权利要求7所述的方法,其中响应于当前车辆状态信息,选择性地对所述次可充气管(110)充气或放气。
10.如权利要求9所述的方法,其中所述当前车辆状态信息包括速率、转向、制动车轮滑动中的一种或多种。
11.如权利要求7所述的方法,其中在安装有所述可变摩擦力轮胎(100)的对应车辆处于运动中时,选择性地对所述次可充气管(120)充气或放气。
12.如权利要求7所述的方法,其中当安装有所述可变摩擦力轮胎(100)的对应车辆以给定的阈值速率之上的速率移动时,选择性地对所述次可充气管(120)充气以便减小所述胎面部(130)与地面的接触量。
13.如权利要求7所述的方法,其中当安装有所述可变摩擦力轮胎(100)的对应车辆以给定的阈值速率之上的速率且在阈值方向变化范围内移动时,选择性地对所述次可充气管(120)充气以便减小所述胎面部(130)与地面的接触量。
14.如权利要求7所述的方法,其中当安装有所述可变摩擦力轮胎(100)的对应车辆在不期望的方向上移动时,选择性地对所述次可充气管(120)放气以便增大所述胎面部(130)与地面的接触量。
15.一种可变摩擦力轮胎系统(600),包括:
至少一个可变摩擦力轮胎(100),其具有轮胎壁部(140)、用于接触地面的胎面部(130)、至少部分地由所述轮胎壁部(140)封装的主可充气管(110)、以及布置在所述胎面部(130)的至少一部分和所述主可充气管(110)的至少一部分之间的次可充气管(120),所述次可充气管(120)能够选择性地充气或放气,以便改变所述胎面部与地面的接触量;
用于连接到气源的次可充气管压力控制阀(640);
具有第一端和第二端的供气管线(630),所述第一端连接到所述次可充气管(120),且所述第二端连接到所述次可充气管压力控制阀(640);以及
连接到所述次可充气管压力控制阀(640)的控制单元(660),其用于接收当前车辆状态信息、以及基于所述当前车辆状态信息控制通过所述次可充气管压力控制阀(640)供应到所述次可充气管(120)的压力。
16.如权利要求15所述的可变摩擦力轮胎系统(600),其中改变所述胎面部(130)与地面的接触量能相应地改变所述轮胎(100)相对于地面的总摩擦力。
17.如权利要求15所述的可变摩擦力轮胎系统(600),其中所述胎面部(130)的中心部分被构造成比所述胎面部(130)的剩余部分更硬且更耐久。
18.如权利要求15所述的可变摩擦力轮胎系统(600),其中通过以下方式中的一种方式保持所述次可充气管(120)的期望位置:将所述主可充气管(110)和所述次可充气管(120)一起模制;分别产生所述主可充气管(110)和所述次可充气管(120),并将所述主可充气管(110)和所述次可充气管(120)粘接在一起;以及在所述胎面部(130)和所述主可充气管(110)中的一个或多个中的沟槽内形成所述次可充气管(120)。
19.如权利要求15所述的可变摩擦力轮胎系统(600),其中所述主可充气管(110)包括用于允许供气管线(630)穿过的供气过孔,以及其中所述次可充气管(120)包括用于连接到所述供气管线(630)的连接部件。
20.如权利要求15所述的可变摩擦力轮胎系统(600),其中所述次可充气管(120)包括用于将所述次可充气管(120)放气至大气压的阀。
21.如权利要求15所述的可变摩擦力轮胎系统(600),其中所述当前车辆状态信息包括速率、转向、制动和车轮滑动中的一种或多种。
22.如权利要求15所述的可变摩擦力轮胎系统(600),其中在安装有所述可变摩擦力轮胎(100)的对应车辆处于运动中时,选择性地对所述次可充气管(120)充气或放气。
23.如权利要求15所述的可变摩擦力轮胎系统(600),其中所述气源是气罐(650)。
24.如权利要求23所述的可变摩擦力轮胎系统(600),其中所述控制单元(660)被配置成当车辆速率在特定阈值之上,车辆制动系统没有被应用,以及不存在轮胎滑动时,将所述次可充气管压力控制阀(640)保持开启并允许所述次可充气管(120)中的压力达到所述气源的压力。
25.如权利要求15所述的可变摩擦力轮胎系统(600),其中所述控制单元(660)基于车辆速率改变供应到所述次可充气管(120)的压力,以实现低摩擦力和高摩擦力驾驶模式之间的平滑转换。

说明书全文

可变摩擦轮胎

技术领域

[0001] 本发明一般涉及轮胎,并且特别地涉及可变摩擦力轮胎。

背景技术

[0002] 当前,针对耐久性、粘着力和停止距离最小化来设计轮胎。然而,考虑到轮胎的普遍使用和对环境的直接以及附带影响,其他关注因素也应该在轮胎设计中考虑。

发明内容

[0003] 根据本原理的一方面,提供了一种可变摩擦力轮胎。可变摩擦力轮胎包括轮胎壁部、胎面部、主可充气管和次可充气管。胎面部用于接触地面。主可充气管至少部分地由轮胎壁部封装。次可充气管布置在胎面部的至少一部分和主可充气管的至少一部分之间。次可充气管选择性地可充气或可放气,以便改变胎面部与地面的接触量。
[0004] 根据本原理的另一个方面,提供了一种方法。该方法包括:提供可变摩擦力轮胎,其具有轮胎壁部、用于接触地面的胎面部、至少部分地由轮胎壁部封装的主可充气管、和布置在胎面部的至少一部分和主可充气管的至少一部分之间的次可充气管。该方法还包括:选择性地对次可充气管充气或放气,以便改变胎面部与地面的接触量。
[0005] 根据本原理的又一个方面,提供了一种可变摩擦力轮胎系统。该系统包括:至少一个可变摩擦力轮胎,其具有轮胎壁部、用于接触地面的胎面部、至少部分地由轮胎壁部封装的主可充气管、和布置在胎面部的至少一部分和主可充气管的至少一部分之间的次可充气管。次可充气管选择性地可充气或可放气,以便改变胎面部与地面的接触量。系统还包括用于连接到气源的次可充气管压力控制。系统还包括具有第一端和第二端的供气管线。第一端连接到次可充气管,并且第二端连接到次可充气管压力控制阀。系统附加地包括控制单元,其连接到次可充气管压力控制阀,用于接收当前车辆状态信息、并基于当前车辆状态信息控制通过次可充气管压力控制阀供应到次可充气管的压力。
[0006] 根据结合附图阅读的说明性实施例的以下详细说明,这些及其他特征和优点将变得明显。

附图说明

[0007] 本公开将参考以下附图在优选实施例的以下描述中提供细节,其中:
[0008] 图1示出根据本原理的实施例的示例性的可变摩擦力轮胎100,其具有主管110、次管120、胎面部130和轮胎壁部140,其中次管120处于放气状态;
[0009] 图2示出根据本原理的实施例的图1的可变摩擦力轮胎100,其中次管120处于充气状态;
[0010] 图3示出根据本原理的实施例的图1的可变摩擦力轮胎100,其具有与胎面部130a的大部分不同的材料的中心胎面部333;
[0011] 图4示出根据本原理的实施例的可变摩擦力轮胎100的示例性模型400,其中次管120处于放气状态;
[0012] 图5示出根据本原理的实施例的图4的模型400,其中次管120处于充气状态;
[0013] 图6示出根据本原理的实施例的示例性的可变摩擦力轮胎系统600;
[0014] 图7示出根据本原理的实施例,相对于可变摩擦力轮胎100的前视图750的可变摩擦力轮胎100的侧视图710;并且
[0015] 图8示出根据本原理的实施例的用于使用可变摩擦力轮胎的示例性方法800。

具体实施方式

[0016] 本原理涉及可变摩擦力轮胎。
[0017] 如上所述,当前,针对耐久性、粘着力和停止距离最小化来设计轮胎。有利地,本原理提供了可变摩擦力轮胎,其能够最小化停止距离并减小摩擦力。考虑到本文中进一步详细描述的自动适应性,根据本原理的可变摩擦力轮胎可以被认为是智能轮胎。在一实施例中,在适当时,与道路的摩擦力得到减小,这会导致减小的燃料消耗和减小的CO2排放而不会损害安全性。
[0018] 我们注意到汽车并不总是需要与通常在镇周围驾驶时或用于停止时一样大的与地面的接触面积。想法是产生这样的轮胎,其具有基于汽车的需求改变与地面接触面积的能力。当汽车在高速公路上驾驶时,次管中的压力可以增大、并且接触表面可以变得更小和更硬,以便减小摩擦力并节省燃料消耗。当汽车在除驾驶者的期望方向以外的方向上移动(通过当前车辆方向与方向盘位置的比较来证明)或者驾驶者期望减速时,汽车中的电子稳定性程序可以与轮胎交互,以便通过提供更高摩擦力表面来减小压力并增大与道路的接触。
[0019] 图1示出根据本原理的实施例的示例性的可变摩擦力轮胎100,其具有主可充气管(在本文中也可互换地被简单称为“主管”)110、次可充气管(在本文中也可互换地被简单称为“次管”)120、胎面部130、和轮胎壁部140,其中次管120处于放气状态。图2示出根据本原理的实施例的图1的可变摩擦力轮胎100,其中次管120处于充气状态。
[0020] 主管110中的压力在使用期间被保持相对恒定。根据本原理的教导,次管120中的压力在驾驶时可以变化。例如,减小次管120中的压力(参见图1)会导致接触道路的胎面区域的增大。相反地,增大次管120中的压力(参见图2)会导致接触道路的胎面区域的减小。
[0021] 图3示出根据本原理的实施例的图1的可变摩擦力轮胎100,其具有与胎面部130的大部分不同的材料的中心胎面部333。在图3的实施例中,当次管120处于充气状态时轮胎100接触道路的部分(胎面部130的中心部分333)由比胎面部130的大部分更耐久且具有更低摩擦力的材料制成。
[0022] 图4示出根据本原理的实施例的可变摩擦力轮胎100的示例性模型400,其中次管120处于放气状态。图5示出根据本原理的实施例的图4的模型400,其中次管120处于充气状态。
[0023] 较大的上部(标记为“m”以及由附图标记410指示)表示搁在轮胎100上的质量。可变摩擦力轮胎被示出处于稳定状态,因此,出于简短和简洁的目的,减振器、车辆震动吸收器等等从图4和5中被省略。地面由附图标记477指示。
[0024] 三个实心黑线421、422和423把胎面段表示为通过具有弹簧常数k4的弹簧连接的离散的无质量的刚体(每个这样的弹簧在下文中被简称为“弹簧k4”)。应注意的是,描绘的形状并不表示物理形状,而是捕捉各部件交互的方式的抽象。
[0025] 与胎面部130和轮毂交互的轮胎壁140各自被表示为具有弹簧常数k1的弹簧(每个这样的弹簧在下文中被简称为“弹簧k1”)。在图4和5中,轮胎壁140处于张紧状态。
[0026] 具有弹簧常数k2的三个弹簧(每个这样的弹簧在下文中被简称为“弹簧k2”)表示主管110。三个弹簧k2捕捉在主管110和胎面部130之间分配的接触区域。具有弹簧常数k3的弹簧(这样的弹簧在下文中被简称为“弹簧k3”)表示主管120。
[0027] 可变压力容器的弹簧常数与主管110中的压力成比例。因此,主管110的弹簧常数如下所示:k2∞PP。类似地,次管120的弹簧常数如下所示:k3∞Ps。然而,次管120比与主管110更小并且仅仅对中心胎面段333施加影响。
[0028] 另一个相关的关系式由胡克定律给出:F=-kx,其中F是由弹簧施加的力,k是弹簧常数,并且x是弹簧的相对于平衡点的正的拉长。
[0029] 为了串联地组合两个弹簧,我们计算新的弹簧常数如下:
[0030]
[0031] 当Ps增大时,k3也增大,并且通过胡克定律,由中心胎面部分333支撑的力增大。随后作用在外侧胎面段上的力减小,并且再次通过胡克定律,附接到外侧胎面段的弹簧的拉长量减小,从而减小与道路的接触(参见图5)。
[0032] 对于次管120保持在正确位置的机制,我们在这里列出三个可能的实施例如下:(1)模制,其中两个管被一起生成;(2)粘接,其中管被分别生成并被粘接一起;和(3)形成沟槽(channeled),其中轮胎被构造有把次管120保持到位的沟槽。当然,也可以使用其他机制来把次管120维持在正确位置,如考虑到本文中提供的本原理的教导由本领域普通技术人员容易确定的那样。
[0033] 图6示出根据本原理的实施例的示例性的可变摩擦力轮胎系统600。出于举例说明的目的,示出2个轮胎。轮胎601和602附接到各个轮毂611和612。尽管针对轮胎601提供系统600的进一步细节,但是相同的内容也适用于轮胎602且可以出于简短的目的而被省略。
[0034] 供气管线630在一端连接到次管120并且在另一端连接到次管压力控制阀640。供气管线630是柔性的并且穿过主管110中的模制孔而延伸。阀640连接到气罐650,气罐
650继而连接到气体压缩机(未示出)。阀640的操作由控制单元660控制,接收关于当前车辆状态的信息的控制单元660使用该信息来管理次管120中的压力。控制单元660取下述中的一个或多个作为输入:速率;制动;和车轮滑动。制动可以包括制动踏板是否被简单地踩下中的任何一者,或者可以包括踩下的量或实际制动力的某种其他指示。也可以使用其他输入,诸如转向输入(例如,方向盘从中心位置转动的量)等等。当然,前面的输入仅仅是说明性的,因此,其他输入可以供应到控制单元660,如考虑到本文中提供的本原理的教导由本领域普通技术人员容易确定的那样。
[0035] 控制单元660在以下情况下将把阀640保持开启并且允许次管120中的压力达到气罐650的压力:(1)速率在特定阈值以上;(2)制动没有施加;和(3)车轮没有滑动。否则,阀640将保持对大气压开启,并且次管120将放气。气罐650中的压力也可以随速率而变化,以便实现低摩擦力和高摩擦力驾驶模式之间的平滑转换。
[0036] 在涉及图6的实施例中,主管110中的压力在驾驶期间并不动态地调整。因此,例如,关于轮胎601,主管阀670在直径方向上位于与供气管线630的出口相反的一侧以避免削弱轮毂611。当然,在其他实施例中,主管110中的压力也可以在驾驶期间类似于次管120被动态地调整。
[0037] 图7示出根据本原理的实施例的相对于可变摩擦力轮胎100的前视图750的可变摩擦力轮胎100的侧视图710。
[0038] 因此,气体可以从毂711移动到主管110。作为主管110的一部分的气管780伸出穿过主管110中的模制孔790。
[0039] 图8示出根据本原理的实施例的用于使用可变摩擦力轮胎的示例性方法800。
[0040] 在步骤810,提供可变摩擦力轮胎,其具有轮胎壁部、用于接触地面的胎面部、至少部分地由轮胎壁部封装的主管、以及布置在胎面部的至少一部分和主管的至少一部分之间的次管。
[0041] 在步骤820,响应于当前车辆状态信息(例如,速率、转向、制动和车轮滑动)对次管选择性地充气或放气,以便改变胎面部与地面的接触量,并因此改变轮胎相对于地面的总摩擦力。
[0042] 所属领域的技术人员将理解的是,本发明的各个方面可以实施为系统、方法或计算机程序产品。因此,本发明的各个方面可以采取以下形式,即:完全的硬件实施方式、完全的软件实施方式(包括固件、驻留软件、微代码等),或软件和硬件方面结合的实施方式,这里可以统称为“电路”、“模块”或“系统”。此外,本发明的各个方面还可以采取用一个或多个计算机可读介质实施的计算机程序产品的形式,该计算机可读介质上包含有计算机可读程序代码。
[0043] 可以采用一个或多个计算机可读介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线或半导体的系统、装置或器件,或者任意以上的适当组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括:具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机软盘硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件的上下文中,计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质,该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
[0044] 计算机可读信号介质可以包括例如在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号,其中承载了计算机可读程序代码。这种传播的信号可以采用各种形式,包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质,该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
[0045] 计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输,包括但不限于无线、有线、光缆、RF等等,或者上述的任意合适的组合。
[0046] 可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明各方面的操作的计算机程序代码,所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言(诸如Java、Smalltalk、C++等),还包括常规的过程式程序设计语言(诸如“C”程序设计语言或类似的程序设计语言)。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中,远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机,或者,可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
[0047] 下面将参照根据本发明实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述本发明的各方面。应当理解的是,流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合,都可以由计算机程序指令实现。这些计算机程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器,从而生产出一种机器,使得这些计算机程序指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行时,产生实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。
[0048] 也可以把这些计算机程序指令存储在计算机可读介质中,这些指令可以使得计算机、其它可编程数据处理装置、或其他设备以特定方式工作,使得存储在计算机可读介质中的指令产生包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的指令的制造品。
[0049] 计算机程序指令还可以加载到计算机、其它可编程数据处理装置或其他设备上,以使一系列操作步骤在计算机、其它可编程装置或其他设备上被执行以产生计算机实现的过程,使得在计算机或其它可编程装置上执行的指令提供用于实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的处理。
[0050] 附图中的流程图和框图示出根据本发明的各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的架构、功能和操作。在这点上,流程图或框图中的每个方框可以代表模块、程序段或代码的一部分,所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意的是,在有些替代性实现中,方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如,两个连续的方框实际上可以基本并行地执行,它们有时也可以按相反的顺序执行,这依所涉及的功能而定。也要注意的是,框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合,可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现,或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
[0051] 在本原理的说明书中对“一个实施例”或“实施例”及其变体的提及意味着结合实施例描述的特定特征、结构、特性等等被包括在本原理的至少一个实施例中。因此,贯穿说明书的各种地方出现的措辞“在一个实施例中”或“在实施例中”以及任何其他变体的出现并不一定全部指代相同的实施例。
[0052] 应理解的是,例如在“A/B”、“A和/或B”和“A和B中的至少一个”的情况中对以下“/”、“和/或”和“至少一个”中的任何一者的使用旨在包含以下选择:仅第一个列出的选项(A),或仅第二个列出的选项(B),或两个选项(A和B)。作为另外的实例,在“A、B和/或C”和“A、B和C中的至少一个”的情况下,这样的措辞旨在包含以下选择:仅第一个列出的选项(A),或仅第二个列出的选项(B),或仅第三个列出的选项(C),或仅第一个和第二个列出的选项(A和B),或仅第一个和第三个列出的选项(A和C),或仅第二个和第三个列出的选项(B和C),或所有三个选项(A和B和C)。这可以对于许多列出的术语进行扩展,如本领域和相关领域的普通技术人员容易理解的那样。
[0053] 已经描述了系统和方法的优选实施例(期望是说明性的并且不是限制性的),应注意的是,改型和变型可以由本领域技术人员根据以上教导作出。因此应理解的是,可以在所公开的特定实施例中作出变更,这些变更仍处于由所附权利要求概述的本发明的范围内。已经用专利法要求的细节和特殊性这样描述了本发明的各方面,由文字专利保护的所要求的期望保护的那些在所附权利要求中阐述。
[0054] 工业适用性
[0055] 本发明在包括可变摩擦力轮胎的轮胎的使用和制造、以及采用轮胎的系统的使用和制造中有工业适用性,上述全部继而可以在商业、工业和个人车辆(包括汽车、摩托车和飞机)的广泛范围中有适用性。
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