CN105564157A - 一种仿生轮胎结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种仿生轮胎结构，包括由外到内的胎面、冠带层、二号带束层、一号带束层和内衬层；所述内衬层包括内衬层凸起结构；所述内衬层形状为仿贝壳结构；所述内衬层凸起结构沿轮胎胎面中线两侧分布且与胎面中线夹角范围为-20°到20°；所述内衬层凸起结构宽度为2.5～3mm，相邻内衬层凸起结构之间宽度为5～8mm；所述内衬层凸起结构深1.5～1.8mm；所述内衬层凸起结构厚度为胎面中线处的胎面厚度的九分之一。该结构能够显著降低轮胎的滚动阻力，达到降低轮胎在滚动过程中节油的目的。与普通轮胎的滚动阻力计算值相比，仿生学轮胎滚动阻力相比减少了4.87％。

Description

一种仿生轮胎结构

技术领域

本发明属于汽车部件领域，涉及轮胎结构设计，具体涉及一种仿生轮胎结构。

背景技术

汽车轮胎作为汽车与路面接触的唯一物体，其滚动阻力性能与汽车的燃油经济性息息相关。降低滚动阻力已成为国内外一项重要研究内容。研究表明，减少轮胎结构变形损失，改善轮胎材料以及使轮胎轻量化，对于降低滚动阻力具有重要作用。

贝壳的表面放射肋具有保护贝壳，增加强度的作用。仿生贝壳结构已经在各类领域中得到了应用，比如建筑领域中，悉尼歌剧院按照仿生贝壳结构建造，中国天津博物馆采用网壳体建筑，这些建筑都在不影响其他性能的前提下，减少了建筑材料的使用；在机械领域中，中国专利CN2408942公开了一种齿形条槽式不锈钢薄壳压滤板框，优点是耐酸、耐碱、耐压，抗腐蚀性强，使用寿命长；中国专利CN104533538A公开一种带肋结构的换热流道壁，在换热流道壁本体的表面间隔设有倾斜凸起的斜锥形肋阵列，斜锥形肋阵列的各个锥体是顺流道流体流向倾斜，倾斜的方向与流体流向成锐角。流体沿斜面爬坡，而非正面撞击，因此阻力较小。综上所述，仿壳体结构在建筑以及零部件等领域运用已经十分广泛，且效果明显。

国内外学者针对降低轮胎滚动阻力的研究，得出各种研究成果，中国专利CN102196925A中的汽车轮胎胎面被多个圆周槽以及多个横向槽分成多个胎面部分，如多个胎面块区或者多个圆周肋，该结构对于轮胎抓地有重要作用。然而该方法虽然利于实现，但是增加了轮胎滚动阻力。中国专利CN2620639中提出一种局部增加和减少轮胎帘线的用量的方法，来减少轮胎在负荷滚动中热量的产生，使轮胎轻量化和降低轮胎的滚动阻力。达到轮胎在生产中节省原材料和能源，提高了轮胎的散热性能和使用寿命，然而，帘线作为承载的主要部件，通过该方法实现轻量化，势必会影响轮胎力学性能。有学者试图通过改变内衬层的材料来，然后减薄内衬层从而达到降低滚动阻力的目的。但是该种方法对于新材料的要求较高，增加了轮胎成本。因此，在汽车领域目前尚没有一种在较少修改现有轮胎制造设备条件下，通过修改轮胎内部结构内衬层结构达到轮胎轻量化设计，降低滚动阻力，且不影响其力学性能的设计方法。

为实现轮胎轻量化及降低滚动阻力，通过对轮胎内部内衬层结构的改进和设计，得到一种新型的仿生轮胎结构。

发明内容

针对上述问题，为实现轮胎轻量化及降低滚动阻力，通过对轮胎内部内衬层结构的改进和设计，本发明提出一种仿生轮胎结构。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种仿生轮胎结构，包括由外到内的胎面、冠带层、二号带束层、一号带束层和内衬层；所述内衬层包括内衬层凸起结构。

进一步的，所述内衬层形状为仿贝壳结构。

进一步的，所述内衬层凸起结构沿轮胎胎面中线两侧分布且与胎面中线夹角范围为-20°到20°。

进一步的，所述内衬层凸起结构宽度为2.5～3mm，相邻内衬层凸起结构之间宽度为5～8mm。

进一步的，所述内衬层凸起结构深1.5～1.8mm。

进一步的，所述内衬层凸起结构厚度为胎面中线处的胎面厚度的九分之一。

有益效果：

1.能够显著降低轮胎的滚动阻力，达到降低轮胎在滚动过程中节油的目的。与普通轮胎的滚动阻力计算值相比，仿生学轮胎滚动阻力相比减少了4.87％。

2.仿生轮胎内衬层结构采用凸起结构，减少轮胎胶料使用，达到轻量化的目的。

3.该工艺实现方便，在成型过程中，将内衬层表面上增加排气线，使其厚度在1.5-1.8mm范围内，最大限度的降低滚动阻力，同时，更利于轮胎排气，防止窝气。

4.不影响轮胎的径向刚度以及轮胎整体的应变能密度梯度等性能。

5.内衬层凸起结构厚度为胎面中线处的胎面厚度的九分之一，保证了仿生轮胎厚度，从而可实现仿生轮胎轻量化。

6.经过计算仿生轮胎结构的滚动阻力，该凸起结构深度为1.5～1.8时，滚动阻力最小。

7.轮胎内衬层凸起结构厚度为胎面1中线处的胎面1厚度的九分之一左右。

8.设计的内衬层凸起结构宽度为2.5～3mm，相邻内衬层凸起结构之间宽为5～8mm，在贝壳表面尺寸范围内，且方面工艺制作，避免过宽带来的滚动阻力值降低不明显和过窄带来的制造困难的问题。

附图说明

图1一种仿生轮胎结构二维断面结构图；

图2一种仿生轮胎结构二维断面局部放大示意图a；

图3一种仿生轮胎结构二维断面局部放大示意图b；

图4一种仿生轮胎结构内衬层仿贝壳结构示意图；

图5一种仿生轮胎结构X-Y平面中心处二维断面正视图；

图6一种仿生轮胎结构内衬层结凹槽结构X-Z平面俯视图。

附图标记：

1-胎面；2-冠带层；3-二号带束层；4-一号带束层；5-内衬层；6-内衬层凸起结构；

具体实施方式

一种仿生轮胎结构，包括由外到内的胎面1、冠带层2、二号带束层3、一号带束层4和内衬层5；所述内衬层5包括内衬层凸起结构6。

其中，所述内衬层5形状为仿贝壳结构。

所述内衬层凸起结构6沿轮胎胎面1中线两侧分布且与胎面1中线夹角范围为-20°到20°。

所述内衬层凸起结构6宽度为2.5～3mm，相邻内衬层凸起结构6之间宽度为5～8mm。

所述内衬层凸起结构6深1.5～1.8mm。

所述内衬层凸起结构6厚度为胎面1中线处的胎面1厚度的九分之一。

具体实施例

结合附图具体阐述下本发明：

一种仿生轮胎结构，该结构在内衬层5上设计了内侧层凸起结构6，该结构结构设计用于减轻轮胎的整体重量，从而实现轻量化减轻轮动阻力；另外，该内衬层凸起结构6是沿着车轮前进方向轮胎胎面1中线两侧分布且与胎面1中线夹角范围为-20°到20°该结构的设置能够满足轮胎在成型过程中排气的功能，避免窝气。同时该设计范围在贝壳的实际尺寸范围之内；设计的内衬层凸起结构6宽度为2.5～3mm，相邻内衬层凸起结构6之间宽为5～8mm，在贝壳表面尺寸范围内，且方面工艺制作，避免过宽带来的滚动阻力值降低不明显和过窄带来的制造困难的问题。该设计范围能够满足该轮胎自由滚动时所需的力学性能，径向刚度等同原始结构类似；经过计算仿生轮胎结构的滚动阻力，该凸起结构深度为1.5～1.8时，滚动阻力最小，此时轮胎内衬层凸起结构6厚度为胎面1中线处的胎面1厚度的九分之一左右。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种仿生轮胎结构，其特征在于，包括由外到内的胎面(1)、冠带层(2)、二号带束层(3)、一号带束层(4)和内衬层(5)；所述内衬层(5)包括内衬层凸起结构(6)。

2.根据权利要求1所述的一种仿生轮胎结构，其特征在于，所述内衬层(5)形状为仿贝壳结构。

3.根据权利要求1所述的一种仿生轮胎结构，其特征在于，所述内衬层凸起结构(6)沿轮胎胎面(1)中线两侧分布且与胎面(1)中线夹角范围为-20°到20°。

4.根据权利要求1所述的一种仿生轮胎结构，其特征在于，所述内衬层凸起结构(6)宽度为2.5～3mm，相邻内衬层凸起结构(6)之间宽度为5～8mm。

5.根据权利要求1所述的一种仿生轮胎结构，其特征在于，所述内衬层凸起结构(6)厚度为1.5～1.8mm。

6.根据权利要求5所述的一种仿生轮胎结构，其特征在于，所述内衬层凸起结构(6)厚度为胎面(1)中线处的胎面(1)厚度的九分之一。