[发明专利]一种仿生轮胎花纹结构

说明书

本发明公开了一种仿生轮胎花纹结构，包括花纹块单元、中心纵向沟槽、中心侧壁沟槽、胎肩花纹块和胎肩花纹沟槽；所述花纹块单元呈中心对称等距排列分布，花纹块单元是基于猫爪掌垫结构设计而成；所述花纹块单元包括主花纹块、折线形花纹槽和副花纹块，副花纹块相对主花纹块对称分布；所述中心侧壁沟槽在圆周方向等距排列分布；所述胎肩花纹块和胎肩花纹沟槽呈中心对称分布；本发明可增加轮胎在行驶时的接地面积，使轮胎接地压力分布均匀性得到改善，提高轮胎抓地性能和耐磨性能。

技术领域

本发明涉及汽车轮胎技术领域，特别涉及一种仿生轮胎花纹结构。

背景技术

轮胎作为车辆与路面的唯一接触部件，传递着车辆与路面的所有作用力，轮胎设计的合理与否，直接影响到汽车的行驶安全性、使用经济性、制动性、乘坐舒适性等。轮胎的抓地性能主要表现为胎面与路面之间的附着与受力分布情况，提高抓地性能是开发轮胎的关键问题，对车辆的行驶安全性能有很大的提升，尤其是在雨天或者有积雪的路面上行驶时。此外，轮胎的异常磨损是导致轮胎提前更换的一个主要原因，均衡胎面压力分布对减小异常磨损有着重要作用。提高轮胎行驶抓地力和轮胎接地压力分布均匀性，减少橡胶资源的消耗。这有助于实现工业领域方面的节能减排目标，顺应全球低碳经济时代发展的需要。因此，设计一种有效提高轮胎抓地力和耐磨性能的轮胎花纹有着重要的意义。

在亿万年的生物进化史中，适应环境的进化使得相应物种得以生存下来。对生物优化运动机能的进一步研究，可为人类进一步通过仿生设计制造出效率更高、性能更优异的机械或结构产品提供借鉴。生物学家在长期的研究中发现，猫对于外界地形的适应能力尤为突出，可在奔跑、转向或攀爬等运动情况下保持良好的运动机能，其原因在于猫爪的独特几何结构。猫爪的独特几何结构中，其掌垫扮演着重要的角色。猫在站立与运动时，掌垫起到了重要的支撑作用，由于掌垫独特的几何外形，使猫爪着地时接地面积会快速增加，形成稳定接触，且压力分布性较高。轮胎花纹是轮胎与路面之间受力的主要部位，因此，依据猫爪掌垫的几何外形结构对轮胎胎面花纹进行仿生设计，能够提高轮胎的行驶抓地力，改善接地压力分布均匀性，减少轮胎橡胶的磨损。

发明内容

本发明的目的在于提出一种仿生轮胎花纹结构，提高车辆在行驶时轮胎的抓地力，改善接地压力分布均匀性，减少轮胎磨损，提高轮胎接地性能。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种仿生轮胎花纹结构，包括花纹块单元、中心纵向沟槽、中心侧壁沟槽、胎肩花纹块和胎肩花纹沟槽；所述花纹块单元呈中心对称等距排列分布，花纹块单元是基于猫爪掌垫结构设计而成；所述花纹块单元包括主花纹块、折线形花纹槽和副花纹块，副花纹块相对主花纹块对称分布；所述中心侧壁沟槽在圆周方向等距排列分布；所述胎肩花纹块和胎肩花纹沟槽呈中心对称分布。

进一步的，所述花纹块单元是仿猫爪掌垫几何结构的花纹块单元。

进一步的，所述花纹块单元高度为8～12mm，以轮胎轴心为圆心环形阵列52个。

进一步的，所述花纹块单元呈中心对称等距排列分布，周向相邻花纹块单元距离为4.5mm。

进一步的，所述折线形花纹槽，宽度为2～3mm，深度为8～12mm。

进一步的，折线形花纹槽包括ab、bc和cd三条线段，bc段方向与中心纵向沟槽方向一致，ab段和bc段平行且与bc段的夹角为19°。

进一步的，所述中心纵向沟槽宽度为7～9mm，深度为8～9mm。

进一步的，所述中心侧壁沟槽宽度为2～3mm，深度为7～8mm。

进一步的，所述胎肩花纹沟槽呈中心对称等距排列分布，宽度为3～4mm，深度为6～8mm。

与现有技术相比，本发明的有益效果：