[发明专利]基于内凹六边形负泊松比支撑结构的非充气轮胎

说明书

本发明公开了一种基于内凹六边形负泊松比支撑结构的非充气轮胎，沿径向由外向内依次包括胎面、胎体、负泊松比支撑结构，胎面内侧与胎体外侧胶合为一体，胎体为具有负泊松比特性的聚氨酯发泡材料；负泊松比支撑结构包括外增强环、内增强环以及连接内外增强环的负泊松比多胞支撑体；所述多胞支撑体是由多个呈同心环状分布的内凹六边形单胞结构通过连接胞臂相互连接而成，其中每个内凹六边形单胞结构是由一对内凹六边形单元结构正交嵌套连接而成。本发明的非充气轮胎通过结合负泊松比多孔材料和多胞结构，使非充气轮胎在径向和轴向都具备了负泊松比、刚度和强度受载增强特性，有效地提高了非充气轮胎的行驶承载性和侧向稳定性。

技术领域

本发明涉及汽车轮胎技术领域，特别涉及一种基于内凹六边形负泊松比支撑结构的非充气轮胎。

背景技术

目前广泛使用的带内胎的充气轮胎是车辆在运行驶过程中保证行驶性、平顺性以及舒适性的综合解决方案，但充气轮胎存在易爆胎的安全隐患，需要定期维护。此外，充气轮胎在制动时无法达到理想的附着状态，为弥补由此产生的车辆制动缺陷需要另加装ABS、ESP等电子控制系统，增加了车辆系统复杂性和整车成本。非充气轮胎凭借其在安全性、稳定性、承载性和附着性等方面的优势，已逐渐成为轮胎行业的重要技术趋势，受到生产厂商和研究人员的广泛关注。

CN206306739U公开了一种免充气轮胎，包括橡胶胎面，与橡胶胎面胶合为一体的基部胶，以及外侧与橡胶胎面连接、内侧与轮辋连接起支撑作用的弹性支撑体，支撑体从外到内依次是外承压环、中部支撑体和内承压环，所述支撑体由周向均匀分布的第一支撑体和第二支撑体构成，其中第一支撑体由多个V形组件连接而成，第二支撑体由正V组件和倒V组件连接而成的负泊松比单元沿周向均匀分布构成。但是，起到核心支撑作用的中部支撑体多采用橡胶等弹性材料制造而成，无法提供足够的支撑刚度与强度，且贯通式的结构会使得车轮在高速旋转时因气流流经支撑体内表面而产生较大的气动噪声。

CN102529583B公开了基于负泊松比结构的超轻重量非充气轮胎结构，包括一个旋转中心轴，一组绕中心轴旋转的由负泊松比单元晶胞构成的同心环状物，每个负泊松比单元晶胞由一组构成负泊松比结构的构件嵌套组成。所述负泊松比结构由受压的第一V形子结构(支撑)和受拉的第二V形子结构(筋腱)连接而成。每两层同心环状物中间可以放置夹层材料或填充材料。在最外圈单元晶胞外面会覆盖一层适合与地面相接触的材料，以构成完整的轮胎。但该专利所述负泊松比结构仅在轮胎径向提供负泊松比效应，无法保证轮胎侧向刚度和强度，使得该非充气轮胎侧向稳定性不足。此外，负泊松比环状结构与地面之间只设有一层耐接触材料，在行驶过程中轮胎所受路面冲击将直接传递至环状结构，使结构产生较大震动，影响车辆的行驶平顺性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于内凹六边形负泊松比支撑结构的非充气轮胎，凭借其在径向和侧向的负泊松比效应显著改善轮胎的承载性和稳定性，同时轮胎结构稳定、抗震性能好，负泊松比多胞结构的几何—性能关系也使新型非充气轮胎具备了优异的功能导向设计特性。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于内凹六边形负泊松比支撑结构的非充气轮胎，沿径向由外向内依次包括胎面、胎体和负泊松比支撑结构；所述胎面内侧与胎体外侧胶合为一体，所述胎体由具有负泊松比特性的聚氨酯发泡材料制成；

所述负泊松比支撑结构包括与胎体内侧卡装相连的外增强环，与车轮轮辋相连的内增强环，以及连接内外增强环的负泊松比多胞支撑体；所述负泊松比多胞支撑体是由多个呈同心环状分布的内凹六边形单胞结构通过连接胞臂相互连接而成，每个内凹六边形单胞结构由一对内凹六边形单元结构正交嵌套连接而成。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：