一種仿生輪胎結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及輪胎結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，具體涉及一種仿生輪胎結(jié)構(gòu)，屬于汽車零部件領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]輪胎作為汽車與路面接觸的唯一部件，輪胎的各項(xiàng)性能與汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性以及行駛安全息息相關(guān)。子午線輪胎是由多種橡膠材料和骨架材料(胎圈鋼絲，鋼絲簾線)組成的復(fù)雜的柔性結(jié)構(gòu)。子午線輪胎的帶束層作為承載輪胎受力的主要結(jié)構(gòu)，對于輪胎性能有著重要的影響。
[0003]中國專利CN201010001477.3通過在帶束層膠料中混入芳綸漿柏提高輪胎的性能，但這種方式由于需要調(diào)整輪胎膠料，成本較高且實(shí)施繁瑣；中國專利CN201410476733.2通過在帶束層與胎面膠之間設(shè)置子午窗線，增加帶束層與胎面膠之間的牢固度，然而此種方式需要增加輪胎部件，設(shè)計(jì)制造復(fù)雜；中國專利CN201010213154.0通過將簾線束外側(cè)包裹一層膠料，以實(shí)現(xiàn)提升輪胎剛度的效果，然而此專利設(shè)計(jì)復(fù)雜，增加了企業(yè)成本；中國專利CN200510123280.6通過在帶束層端部增加邊緣襯條和加強(qiáng)材料來減少一號帶束層處邊緣部分的分離，然而此專利結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以在工程實(shí)踐中得到應(yīng)用。因此，目前尚沒有一種在小幅度修改現(xiàn)有輪胎制造設(shè)備條件下，降低輪胎滾動阻力同時提升輪胎剛度，完成輪胎輕量化的有效途徑。
[0004]生物學(xué)家經(jīng)過長期的觀察發(fā)現(xiàn)，自然界中許多生物經(jīng)過數(shù)百萬年的進(jìn)化發(fā)展，形成了特殊的身體結(jié)構(gòu)。以百合科吊蘭屬植物為例，吊蘭屬植物葉片常為劍型，葉片較窄而長，為了提升葉片剛度，使之不至于在降雨時發(fā)生折斷，吊蘭屬植物演生出特殊的V型溝槽結(jié)構(gòu)葉片形狀，葉筋布置于V型溝槽底部，葉片呈一定角度傾斜立于葉筋兩側(cè)，此種形狀能夠使吊蘭在不增加葉片材料的前提下，大幅提升葉片剛度，葉片能夠窄而長并不至于折斷。汽車輪胎帶束層與吊蘭葉片相似，都屬于負(fù)荷結(jié)構(gòu)，汽車輪胎帶束層承載著輪胎大部分的受力，因此，利用吊蘭負(fù)荷結(jié)構(gòu)進(jìn)行輪胎帶束層仿生有著一定依據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題:在較小影響輪胎生產(chǎn)工藝的前提下，提升輪胎剛度，降低輪胎滾動阻力;采用的技術(shù)方案如下:
[0006]—種仿生輪胎結(jié)構(gòu)，包括帶束層、胎體層、加強(qiáng)層;所述帶束層包括第一號帶束層、第二號帶束層、第三號帶束層和第零號帶束層;所述第一號帶束層、所述第二號帶束層、所述第三號帶束層和所述第零號帶束層按輪胎徑向方向由內(nèi)而外依次布置;所述第三號帶束層和所述第零號帶束層均采用仿生V型溝槽結(jié)構(gòu)。
[0007]作為優(yōu)選，所述第三號帶束層的V型溝槽結(jié)構(gòu)與輪胎前進(jìn)方向之間的夾角為-10°?10°，最優(yōu)值為-8.5°和8.5°。
[0008]作為優(yōu)選，所述第零號帶束層與輪胎前進(jìn)方向之間的夾角為-5°?5°，最優(yōu)值為-3.5° 和 3.5°。
[0009]作為優(yōu)選，所述第三號帶束層V型溝槽的溝底角度為140°?180°，最優(yōu)值為150°。
[0010]作為優(yōu)選，所述第零號帶束層V型溝槽的溝底角度為125°?150°，最優(yōu)值為130°。
[0011]作為優(yōu)選，所述第三號帶束層V型溝槽的頂點(diǎn)與溝槽底端之間的垂直距離為0.2mm?0.5mm，最優(yōu)值為0.3mm。
[0012]作為優(yōu)選，所述第零號帶束層V型溝槽的頂點(diǎn)與溝槽底端之間的垂直距離為0.3mm?0.8mm，最優(yōu)值為0.5mm。
[0013]作為優(yōu)選，所述第三號帶束層V型溝槽的頂點(diǎn)與輪胎胎面之間的最短距離大于17mm，最優(yōu)值為17mm;所述第零號帶束層V型溝槽的頂點(diǎn)與輪胎胎面之間的最短距離大于16mm，最優(yōu)值為16mm;所述第三號帶束層V型溝槽的頂點(diǎn)與縱溝溝底之間的垂直距離大于7_，最優(yōu)值為7_;所述第零號帶束層V型溝槽的頂點(diǎn)與縱溝溝底之間的垂直距離大于5_，最優(yōu)值為5mm。
[0014]作為優(yōu)選，所述第一號帶束層內(nèi)的簾線與輪胎軸線呈66°布置、所述第二號帶束層內(nèi)的簾線與輪胎軸線呈105°布置、所述第三號帶束層內(nèi)的簾線與輪胎軸線呈75°至90°布置、所述第零號帶束層內(nèi)的簾線與輪胎軸線呈90°布置、所述胎體層內(nèi)的簾線與輪胎軸線呈0°布置、所述加強(qiáng)層內(nèi)的簾線與輪胎軸線呈60°布置。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果:
[0016](I)本發(fā)明通過修改帶束層結(jié)構(gòu)，使帶束層呈現(xiàn)V型溝槽狀結(jié)構(gòu)，能夠減少一部分的帶束層膠料使用量，以達(dá)到輪胎輕量化的目的。
[0017](2)擁有仿生V型溝槽的輪胎結(jié)構(gòu)能夠提升帶束層的承載能力，進(jìn)而提升輪胎的徑向剛度，其徑向剛度較普通輪胎結(jié)構(gòu)提升了 2%;較高的徑向剛度使得輪胎接地半徑變大，膠料的變形量減小，從而降低輪胎的滾動阻力，并且能夠提升輪胎的抓地性能和滑水性能，試驗(yàn)結(jié)果表明本發(fā)明輪胎的滾動阻力降低了 4.2%。
[0018](3)第三號帶束層與第零號帶束層采用仿生負(fù)荷結(jié)構(gòu)時，輪胎第二號帶束層端部處的SENSER應(yīng)力降低了5%，顯著改善了胎肩處的應(yīng)力集中現(xiàn)象。
【附圖說明】
[0019]圖1為一種采用仿生負(fù)荷結(jié)構(gòu)的輪胎示意圖；
[0020]圖2為V型溝槽的溝底角度、溝槽頂點(diǎn)與溝槽底端距離的示意圖；
[0021]圖3為V型溝槽的頂點(diǎn)與輪胎胎面的距離、溝槽頂點(diǎn)與縱溝溝底的距離的示意圖。
[0022]圖中標(biāo)記，1-第三號帶束層，2-第零號帶束層，3-第二號帶束層，4-第一號帶束層，5-胎體層，6-加強(qiáng)層。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此。
[0024]本發(fā)明提出了一種仿生輪胎結(jié)構(gòu)，采用了百合科吊蘭屬的負(fù)荷機(jī)理。如圖1所示，為本發(fā)明的仿生輪胎結(jié)構(gòu)，包括第一號帶束層4、第二號帶束層3、第三號帶束層1、第零號帶束層2、胎體層5和加強(qiáng)層6。
[0025]所述第三號帶束層I與第零號帶束層2擁有基于吊蘭葉片結(jié)構(gòu)的仿生V型溝槽結(jié)構(gòu)，如圖2所示，其中，第三號帶束層I所擁有的V型溝槽結(jié)構(gòu)與輪胎前進(jìn)方向之間的夾角在-10°至10°范圍內(nèi)，最優(yōu)值為-8.5°和8.5°。所述第零號帶束層2與輪胎前進(jìn)方向之間的夾角在-5°至5°范圍內(nèi)，最優(yōu)值為-3.5°和3.5°。
[0026]進(jìn)一步的，依據(jù)仿生學(xué)原理，V型溝槽的兩壁面之間的夾角需要在一定范圍內(nèi):所述第三號帶束層I的V型溝槽的溝底角度在140°至180°之間，最優(yōu)值為150°。所述第零號帶束層2的V型溝槽的溝底角度在125°至150°之間，最優(yōu)值為130°。
[0027]進(jìn)一步的，依據(jù)仿生學(xué)原理，所述第三號帶束層I的V型溝槽的頂點(diǎn)與溝槽底端之間的垂直距離在0.2mm至0.5mm范圍內(nèi)，最優(yōu)值為0.3mm。所述第零號帶束層2的V型溝槽的頂點(diǎn)與溝槽底端之間的垂直距離在0.3mm至0.8mm范圍內(nèi)，最優(yōu)值為0.5mm。
[0028]進(jìn)一步的，為了保證輪胎不至于發(fā)生局部斷裂，所述第三號帶束層I的V型溝槽結(jié)構(gòu)的頂點(diǎn)與輪胎胎面之間的最短距離需大于17mm(最優(yōu)值為17mm)，所述第零號帶束層2的V型溝槽結(jié)構(gòu)的頂點(diǎn)與輪胎胎面之間的最短距離需大于16mm(最優(yōu)值為16mm)。同時，所述第三號帶束層I的V型溝槽結(jié)構(gòu)的頂點(diǎn)與縱溝溝底之間的垂直距離需大于7mm(最優(yōu)值為7mm)，所述第零號帶束層2的V型溝槽結(jié)構(gòu)的頂點(diǎn)與縱溝溝底之間的垂直距離需大于5mm(最優(yōu)值為5mm)ο
[0029]進(jìn)一步的，所述仿生輪胎為子午線輪胎，第一號帶束層4內(nèi)的簾線與輪胎軸線呈66°布置、第二號帶束層3內(nèi)的簾線與輪胎軸線呈105°布置、第三號帶束層I內(nèi)的簾線與輪胎軸線呈75°至90°布置、第零號帶束層2內(nèi)的簾線與輪胎軸線呈90°布置、胎體層5內(nèi)的簾線與輪胎軸線呈0°布置、加強(qiáng)層6內(nèi)的簾線與輪胎軸線呈60°布置。
[0030]所述實(shí)施例為本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于上述實(shí)施方式，在不背離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠做出的任何顯而易見的改進(jìn)、替換或變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種仿生輪胎結(jié)構(gòu)，包括帶束層、胎體層、加強(qiáng)層;其特征在于，所述帶束層包括第一號帶束層(4)、第二號帶束層(3)、第三號帶束層(I)和第零號帶束層(2);所述第一號帶束層(4)、所述第二號帶束層(3)、所述第三號帶束層(I)按輪胎徑向方向由內(nèi)而外依次布置，所述第零號帶束層(2)位于所述第三號帶束層(I)的兩端的位置;所述第三號帶束層(I)和所述第零號帶束層(2)均采用V型溝槽結(jié)構(gòu)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種仿生輪胎結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第三號帶束層(I)的V型溝槽結(jié)構(gòu)與輪胎前進(jìn)方向之間的夾角為-10°?10°。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種仿生輪胎結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第零號帶束層(2)與輪胎前進(jìn)方向之間的夾角為_5°?5°。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種仿生輪胎結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第三號帶束層(I)的V型溝槽的溝底角度為140°?180°。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種仿生輪胎結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第零號帶束層(2)的V型溝槽的溝底角度為125°?150°。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種仿生輪胎結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第三號帶束層(I)的V型溝槽的頂點(diǎn)與溝槽底端之間的垂直距離為0.2mm?0.5mm。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種仿生輪胎結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第零號帶束層(2)的V型溝槽的頂點(diǎn)與溝槽底端之間的垂直距離為0.3mm?0.8_。8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任意一項(xiàng)所述的一種仿生輪胎結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第三號帶束層(I)的V型溝槽的頂點(diǎn)與輪胎胎面之間的最短距離大于17mm，所述第零號帶束層(2)的V型溝槽的頂點(diǎn)與輪胎胎面之間的最短距離大于16mm;所述第三號帶束層(I)的V型溝槽的頂點(diǎn)與縱溝溝底之間的垂直距離大于7mm，所述第零號帶束層(2)的V型溝槽的頂點(diǎn)與縱溝溝底之間的垂直距離大于5mm。9.根據(jù)權(quán)利要求1至7任意一項(xiàng)所述的一種仿生輪胎結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一號帶束層(4)內(nèi)的簾線與輪胎軸線呈66°布置、所述第二號帶束層(3)內(nèi)的簾線與輪胎軸線呈105°布置、所述第三號帶束層(I)內(nèi)的簾線與輪胎軸線呈75°至90°布置、所述第零號帶束層(2)內(nèi)的簾線與輪胎軸線呈90°布置、所述胎體層(5)內(nèi)的簾線與輪胎軸線呈0°布置、所述加強(qiáng)層(6)內(nèi)的簾線與輪胎軸線呈60°布置。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種仿生輪胎結(jié)構(gòu)，屬于輪胎技術(shù)領(lǐng)域；包括帶束層、胎體層、加強(qiáng)層，所述帶束層包括第一號帶束層、第二號帶束層、第三號帶束層和第零號帶束層；所述第一號帶束層、所述第二號帶束層、所述第三號帶束層按輪胎徑向方向由內(nèi)而外依次布置，所述第零號帶束層位于所述第三號帶束層的兩端的位置；所述第三號帶束層和所述第零號帶束層均采用V型溝槽結(jié)構(gòu)，所述V型溝槽結(jié)構(gòu)是基于百合科吊蘭的葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而成。本實(shí)用新型的輪胎結(jié)構(gòu)能夠提升帶束層的承載能力，提升輪胎的徑向剛度，其徑向剛度較普通輪胎結(jié)構(gòu)提升了2％；降低4.2％的輪胎滾動阻力，并且能夠提升輪胎的抓地性能和滑水性能。
【IPC分類】B60C9/18
【公開號】CN205255906
【申請?zhí)枴緾N201520844741
【發(fā)明人】楊建 , 王國林, 孫硯田, 周海超, 裴曉朋
【申請人】江蘇大學(xué)
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2015年10月28日