关于抑制湿地打滑 胎面沟排列的研究 附图.docx

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关于抑制湿地打滑胎面沟排列的研究附图

抑制滑水现象的胎面沟的配置的研究

1、开始

近年由于轮胎滚动阻力的降低而使燃油效率提高和低噪音化等，轮胎对于环境的性能也被重视起来，同时，确保在湿润路面上的安全性能也是十分必要的。

特别是轮胎的低噪声化和滑水性能的兼顾被认为是很难的。

寻求同时提高两性能的技术。

刻在轮胎上的胎面沟被认为是给这些的性能带来影响的要素之一，通过沟的配置的最优化，认为是有可能使性能提高的。

本研究中，将轮胎接地部周边的水流通过示踪剂（tracer）法将其可视化，以水流的矢量分布为基础，有效的抑制滑水的胎面沟的配置，关于这些，做了研究。

2、接地部周边的水流的可视化

2、1测试装置以及测试条件

测试装置的概要如图1所示。

路面：

全长约200m，深度约5cm的浸水路，可以任意的设定水深。

还有，路面的有一部分埋入玻璃板，能够观测通过玻璃板走形中的轮胎的接地状态。

本研究中，作为水流的可视化的颗粒，将栗子颗粒撒在玻璃板上，通过高速摄像机可以拍到轮胎通过时的粒子的运动，将接地部周边的水流给可视化。

测定条件如表1所示：

走行速度设定为可以明确的看到由于部分滑水而引起的接地面的减少时的速度。

将水深设定为有足够的水充满胎面沟的。

用于沟配置研究的基础轮胎如图2所示。

胎冠花纹，横沟设计成与圆周方向成60

角度等间隔的单纯方向性的花纹。

将这个轮胎安装在后轮驱动的乘用车的前轮上测试。

2、2算出从可视化图像得出的矢量的分布

图3，是将接地周边的水流通过示踪剂得出的可视化的画面的例子。

水流的速度和方向，作为在高速摄像机闪光时间内移动的示踪剂粒子的轨迹而被记录。

从图像通过测定轨迹的长度和方向，得出流速的矢量。

流速，按下面的公式求的。

在这里，v是流速，L是从画面测定的轨迹的长度，

水流的方向，通过测定示踪剂的轨迹和轮胎的前进方向成的角度

求的。

测定所有被拍摄下来的示踪剂的轨迹，求的在接地周边水流的矢量分布。

在解析中，无视了水流铅直方向的成分，假定了二维的水流。

在矢量的算出中为了得到充足的数据量，对连续3帧的摄影图像进行了解析

2、3可视化结果

通过示踪剂法求的的基础胎在接地部周边的水流的矢量分布如图4所示。

图中的箭头表示流速和水流的方向。

流速在接地前端附近最快，随着离开接地部前端越远表现出较慢的分布。

水流的方向，在胎面中心附近与轮胎的前进方向成平行的朝向前方，在胎肩附近时朝向边上的。

水流的方向和胎面中央的距离的关系如图5所示。

在图上表示了与带有与前进方向成一定角度的基础胎的横沟的方向。

因此，可以认为水流的方向，主要是从胎面的中心依存在朝向横方向的位置。

但是，对于前后方向的位置，看不出有明确的关系。

接下来，比较基础胎的横沟和水流的方向，相对于沟和水流的方向在胎肩附近是一致的，而在胎面中央附近却有很大的差别。

在图3中例示的摄影图像是详细观察的结果。

显示了胎面中央附近的水流，与横沟的壁面起冲突，导致水流的方向急速产生变化，水流与横沟的方向不一致，阻碍了水的顺利排出。

因此，我们认为轮胎的胎面沟设置成与水流成平行时皆可以顺利的将路面的水排除到接地面之外。

3、考虑到水流的沟的设置的研究

3、1算出与水流平行的沟的形状

以图5为基准，关于接地部周边的水流和平行的胎面沟的配置进行了研究。

根据水流矢量测定的结果，只表示在任意点的水流的方向

从胎面中心到胎肩方向的距离x的函数。

轮胎的横方向为x轴，前后方向定为y轴，胎面沟的倾斜可以表示为下式。

（3）

将（3）式从胎面中心到胎肩给定积分，决定胎面沟的形状。

（4）

图6，表示的由图4，求出的胎面沟。

在图上，表示的是假定水流的对称性，从胎面中心到胎肩部的形状。

沟的方向，在胎面中央附近，基本上是与轮胎的前进方向是平行的，随着靠近肩部就变成了角度变大的形状。

3、2胎面沟的重新排列

用根据前述的方法得出沟的形状，做成试作轮胎。

在试作中，为了正确评价由沟的重新排列而得出的效果。

将沟的体积设计成与基础胎相等。

竖沟的排列应该也是与基础胎相等的，如图7所示，

将算出的沟的形状的曲线在轮胎的圆周方向按等间距排列的话，为了使胎面中心形成了粗的竖沟，不得不改变竖沟的位置。

但是，沟深和沟的面积等，一些其他的条件，设计成与基础胎是相等的，做成胎面花纹。

4、效果确认

为了确认水流中排列在基部的胎面沟的效果，用试作轮胎将接地部周边的水流可视化。

图8表示了在试作轮胎接地部周边水流矢量的分布。

矢量分布，与在基部胎的分布表现出同样的分布。

图9表示了水流的方向与离胎面中心距离的关系。

在图中，表示了在试作轮胎上排列的沟的方向。

水流与沟的方向是一致的。

即使观察摄影图像，在基础胎中看到的水流与胎面沟的壁面冲突的现象也没有看到。

接下来，利用鼓的内面做滑水实验，将转向力作为指标，关于沟的配置的效果进行评价。

在滑水实验中，载重3.79Kn、速度10km/h的条件下，设定产生1000N的转向力的侧滑角。

在转鼓的里面为了保持一定的水深，进行洒水，轮胎从地面到完全浮起来的完全滑水发生为止，逐渐的加速转鼓，测定转向力。

图10表示了转向力在轮胎间的比较。

完全滑水现象，不论是哪一个轮胎都是在90km/h附近发生，在轮胎间没有看到明显的差距。

但是在60km/h以上的速度区域，试作轮胎比基础胎产生了更大的转向力。

从这些结果，可以认为，将水流只表示为轮胎面积方向的函数。

将沟设计成与水流平行排列的试作轮胎比基础胎更容易将水流出。

在室内实验的结果，确认了部分滑水发生时，性能低下被抑制这样的结果。

5、总结

在本文中，以接地部周边的水流矢量分布为基础，有关抑制滑水的沟的配置进行了研究。

只表示接地部前方的水流方向与轮胎面积方向的位置的函数，得到胎面沟与水流平行排列的方法。

因此，路面的水顺利的排出沟外，确认了由滑水引起的性能低下。