[發明專利]一種基于仿生鯊魚皮鱗片結構的輪胎防滑花紋溝槽

在審

• 申請號: 202010553112.5
• 申請日: 2020-06-17
• 公開（公告）號: CN111572286A
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 劉從臻;孫運芬;李永強;徐成偉;謝孟雨
• 申請（專利權）人: 山東理工大學
• 主分類號: B60C11/12
• 分類號: B60C11/12;B60C11/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于仿生鯊魚皮鱗片結構的輪胎防滑花紋溝槽，包括輪胎胎面、溝槽和仿生凸起結構；所述溝槽布置于輪胎胎面，其縱向溝槽底部設有仿生凸起結構；所述仿生凸起結構是基于鯊魚皮鱗片結構設計而成，其排布方式按照菱形三兩交錯排列，其中后一排的凸起位于前一排兩凸起之間的中心線上。本發明仿生凸起結構的設置可在不影響輪胎其他性能的前提下，有效降低溝槽內水流阻力，提高溝槽排水能力，降低輪胎發生滑水的可能性；同時能夠減少空氣泵浦噪聲，降低中高頻頻帶內的氣柱共鳴噪聲；且凸起結構的存在能將溝槽中的石子擠壓彈出，起到延長輪胎壽命的作用。

技術領域

本發明屬于汽車輪胎技術領域，具體涉及一種基于仿生鯊魚皮鱗片結構的輪胎防滑花紋溝槽。

背景技術

隨著國家經濟實力的增強和重工業的快速發展，車輛成為人們日常生活和工作的必需品。當汽車在惡劣天氣或積水路面行駛時，道路本身的粗糙度降低，車輛的附著性能下降，車輛的事故率上升，人員及財產安全受到極大威脅。為了改善輪胎的滑水性能，保障人生安全以及減小財產損失，加深對輪胎抗滑水特性的研究顯得尤為重要。

輪胎滑水現象的產生主要是由于作用胎面動水壓力過大導致輪胎與路面之間脫離，使輪胎喪失轉向操控能力。依據動量定理，如果可以增加輪胎接地區內水流流速，則會降低動水壓力的產生。輪胎的排水主要依靠胎面溝槽，通常采用增大花紋溝槽橫截面積的方法來提高輪胎滑水速度。但隨著花紋溝橫截面積的增大，輪胎的噪聲、滾動阻力等其他方面的性能也隨之增加。

生物受到長時間自然選擇的影響，進化出很多適應其生活環境的特殊結構，其體表在行動過程中所受阻力很小。例如，鯊魚在水中高速游動時，因其體表由順著流向的微細溝槽鱗片所組成，所以大大減小了游動阻力。國外學者將鯊魚皮結構應用于航天器使阻力減少了5.6％。溝槽結構對其溝谷處流體介質的紊動起到了限制作用，同時減小了表皮在溝谷處的切向應力?？梢姡ㄟ^對鯊魚鱗片進行仿生，將仿生的微結構應用于輪胎溝槽底部，可在不改變花紋溝橫截面積的前提下，提高輪胎的抗滑水性能。

發明內容

本發明的目的是為了在不改變花紋溝橫截面積的基礎上，提高輪胎的排水性能，減少空氣泵浦噪聲。因此，提出一種基于仿生鯊魚皮鱗片結構的輪胎防滑花紋溝槽。

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種基于仿生鯊魚皮鱗片結構的輪胎防滑花紋溝槽，包括輪胎胎面、溝槽和仿生凸起結構；所述溝槽布置于輪胎胎面，其縱向溝槽底部設有仿生凸起結構；所述仿生凸起結構是基于鯊魚皮鱗片結構設計而成，其排布方式按照菱形三兩交錯排列，其中后一排的凸起位于前一排兩凸起之間的中心線上。

進一步地，所述仿生凸起結構的橫向排列間隙L均相等，為1.2-1.5mm。

進一步地，所述仿生凸起結構的縱向排列間隙H均相等且不大于橫向排列間隙L，為1.0-1.5mm。

進一步地，所述仿生凸起結構與溝槽側壁間存在間隙D，D不小于0.8mm。

進一步地，所述仿生凸起結構由兩個副凸起肋條和一個主凸起肋條連接組成，主、副兩凸起肋條之間形成凹槽。

進一步地，所述凹槽為圓弧形，占圓周長的1/3-1/2，其半徑r為0.1-0.15mm。

進一步地，所述仿生凸起結構的高度低于溝槽深度的1/3，其形狀沿溝槽縱向呈弧形，其中在仿生凸起結構總長l₁的1/3處為此結構的最高點。

進一步地，所述仿生凸起結構的兩個副凸起肋條關于主凸起肋條對稱，且副凸起肋條均低于主凸起肋條，高度為主凸起肋條的2/3。

進一步地，所述仿生凸起結構總長l₁為3.5-5mm，副凸起肋條比主凸起肋條略短，長度l₂為2-3.5mm。