[发明专利]一种基于仿生鲨鱼皮鳞片结构的轮胎防滑花纹沟槽

说明书

本发明公开了一种基于仿生鲨鱼皮鳞片结构的轮胎防滑花纹沟槽，包括轮胎胎面、沟槽和仿生凸起结构；所述沟槽布置于轮胎胎面，其纵向沟槽底部设有仿生凸起结构；所述仿生凸起结构是基于鲨鱼皮鳞片结构设计而成，其排布方式按照菱形三两交错排列，其中后一排的凸起位于前一排两凸起之间的中心线上。本发明仿生凸起结构的设置可在不影响轮胎其他性能的前提下，有效降低沟槽内水流阻力，提高沟槽排水能力，降低轮胎发生滑水的可能性；同时能够减少空气泵浦噪声，降低中高频频带内的气柱共鸣噪声；且凸起结构的存在能将沟槽中的石子挤压弹出，起到延长轮胎寿命的作用。

技术领域

本发明属于汽车轮胎技术领域，具体涉及一种基于仿生鲨鱼皮鳞片结构的轮胎防滑花纹沟槽。

背景技术

随着国家经济实力的增强和重工业的快速发展，车辆成为人们日常生活和工作的必需品。当汽车在恶劣天气或积水路面行驶时，道路本身的粗糙度降低，车辆的附着性能下降，车辆的事故率上升，人员及财产安全受到极大威胁。为了改善轮胎的滑水性能，保障人生安全以及减小财产损失，加深对轮胎抗滑水特性的研究显得尤为重要。

轮胎滑水现象的产生主要是由于作用胎面动水压力过大导致轮胎与路面之间脱离，使轮胎丧失转向操控能力。依据动量定理，如果可以增加轮胎接地区内水流流速，则会降低动水压力的产生。轮胎的排水主要依靠胎面沟槽，通常采用增大花纹沟槽横截面积的方法来提高轮胎滑水速度。但随着花纹沟横截面积的增大，轮胎的噪声、滚动阻力等其他方面的性能也随之增加。

生物受到长时间自然选择的影响，进化出很多适应其生活环境的特殊结构，其体表在行动过程中所受阻力很小。例如，鲨鱼在水中高速游动时，因其体表由顺着流向的微细沟槽鳞片所组成，所以大大减小了游动阻力。国外学者将鲨鱼皮结构应用于航天器使阻力减少了5.6％。沟槽结构对其沟谷处流体介质的紊动起到了限制作用，同时减小了表皮在沟谷处的切向应力。可见，通过对鲨鱼鳞片进行仿生，将仿生的微结构应用于轮胎沟槽底部，可在不改变花纹沟横截面积的前提下，提高轮胎的抗滑水性能。

发明内容

本发明的目的是为了在不改变花纹沟横截面积的基础上，提高轮胎的排水性能，减少空气泵浦噪声。因此，提出一种基于仿生鲨鱼皮鳞片结构的轮胎防滑花纹沟槽。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于仿生鲨鱼皮鳞片结构的轮胎防滑花纹沟槽，包括轮胎胎面、沟槽和仿生凸起结构；所述沟槽布置于轮胎胎面，其纵向沟槽底部设有仿生凸起结构；所述仿生凸起结构是基于鲨鱼皮鳞片结构设计而成，其排布方式按照菱形三两交错排列，其中后一排的凸起位于前一排两凸起之间的中心线上。

进一步地，所述仿生凸起结构的横向排列间隙L均相等，为1.2-1.5mm。

进一步地，所述仿生凸起结构的纵向排列间隙H均相等且不大于横向排列间隙L，为1.0-1.5mm。

进一步地，所述仿生凸起结构与沟槽侧壁间存在间隙D，D不小于0.8mm。

进一步地，所述仿生凸起结构由两个副凸起肋条和一个主凸起肋条连接组成，主、副两凸起肋条之间形成凹槽。

进一步地，所述凹槽为圆弧形，占圆周长的1/3-1/2，其半径r为0.1-0.15mm。

进一步地，所述仿生凸起结构的高度低于沟槽深度的1/3，其形状沿沟槽纵向呈弧形，其中在仿生凸起结构总长l₁的1/3处为此结构的最高点。

进一步地，所述仿生凸起结构的两个副凸起肋条关于主凸起肋条对称，且副凸起肋条均低于主凸起肋条，高度为主凸起肋条的2/3。

进一步地，所述仿生凸起结构总长l₁为3.5-5mm，副凸起肋条比主凸起肋条略短，长度l₂为2-3.5mm。