[发明专利]一种仿丝瓜络内壁微结构的免充气轮胎及加工工艺

说明书

一种仿丝瓜络内壁微结构的免充气轮胎及加工工艺，所述免充气轮胎包括胎冠、仿丝瓜络内壁支撑层和轮毂，所述免充气轮胎从外到内依次包括：胎冠、仿丝瓜络内壁支撑层和轮毂，所述胎冠与地面接触；所述仿丝瓜络内壁支撑层由外至内包括胎外圈、仿丝瓜络内壁的空间支撑体和胎内圈，所述轮毂包括轮辋、轮辐和轮盘，所述轮辋上开有凹槽和所述仿丝瓜络内壁支撑层的胎内圈过盈配合并用粘合剂进一步粘合。本发明可应用于中小型的车辆的轮胎设计中。

技术领域

本发明属于免充气轮胎设计技术领域，特别是涉及一种仿丝瓜络内壁微结构的免充气轮胎及加工工艺。

背景技术

根据交通部门的统计，高速公路上超过42％的事故都是由爆胎引起的。虽然经过百年的发展充气轮胎已拥有寿命长、滚动阻力小、承载能力大、附着性能好、胎温低等显著优点。但是由于其固有的充气结构，充气轮胎在遇到尖锐物体存在漏气、爆胎的风险，这已成为了充气轮胎最大的安全隐患。因此近年来，摆脱传统充气轮胎的结构设计，研发新型免充气结构的轮胎已经成为了国内外高校、企业的重点。

免充气轮胎利用其弹性支撑结构提供承载和缓冲的作用，由于没有传统轮胎的充气需求，免充气轮胎彻底解决了传统充气轮胎易漏气、爆胎的难题。再者免充气轮胎不怕扎、耐磨、滚动阻力小，使用寿命是充气胎的3倍以上。而且免充气轮胎其优异的材料和特殊的结构再加上先进的技术从而具有良好的性能，反弹速率高，反弹性能好。但是免充气轮胎由于缺少了传统轮胎的充气部分，行驶在路况不好的路面上的噪音非常大，而且减震性能差、散热效果不佳。

丝瓜络（又称丝瓜海绵）具有网状纤维管系统，现有的研究结果表明，天然丝瓜络材料自身具有出色的比刚度、比强度和比能吸收能力，在其密度范围内，其比刚度和比能吸收性能与密度相近的金属泡沫材料相当。在丝瓜络的各层结构中，其内壁纤维随机排列中呈现一定的规律性且起到主要的抗压、缓冲作用。

发明内容

针对现有免充气轮胎的支撑结构减震性能差、承载能力较低且在汽车行驶时免充气轮胎的支撑结构振动较大而产生较大噪音等问题，本发明提供一种仿丝瓜络内壁微结构的免充气轮胎及加工工艺，可应用于中小型的车辆的轮胎设计中。

本发明提供一种仿丝瓜络内壁微结构的免充气轮胎，包括胎冠、仿丝瓜络内壁支撑层和轮毂，所述免充气轮胎从外到内依次包括：胎冠、仿丝瓜络内壁支撑层和轮毂，所述胎冠与地面接触；

所述仿丝瓜络内壁支撑层由外至内包括胎外圈、仿丝瓜络内壁的空间支撑体和胎内圈，所述仿丝瓜络内壁支撑层支撑所述胎冠并通过胎外圈与所述胎冠连接，通过胎内圈与所述轮毂连接，所述仿丝瓜络内壁的空间支撑体按环形整列绕下圆环结构排布，所述仿丝瓜络内壁的空间支撑体轴向长度应与所述轮毂长度相等，每个所述仿丝瓜络内壁的空间支撑体所占角度为45°，所述仿丝瓜络内壁的空间支撑体的主结构采用树状结构，主干纤维不断分裂出分支且多个纤维之间不断交叉，所述仿丝瓜络内壁的空间支撑体由丝瓜络内壁层的微结构演化得来。通过显微观察丝瓜络内壁层的纹理排布，可以发现其特征类似于树状结构，主干纤维不断分裂出分支且多个纤维之间不断交叉，因此根据其树状结构的主要特征并结合分形理论确定出所述仿丝瓜络内壁支撑层的结构；

所述轮毂包括轮辋、轮辐和轮盘，所述轮辋上开有凹槽和所述仿丝瓜络内壁支撑层的胎内圈过盈配合并用粘合剂进一步粘合

作为本发明免充气轮胎进一步改进，所述仿丝瓜络内壁的空间支撑体由对称的三级枝干结构组成，第一级结构为“V”字形分支，在第一级机构分支的末端再分裂出第二级的“V”字结构同理再分裂出第三级结构，在三级结构的外侧再加一组倒立的三级枝干使得环形阵列后可形成闭环。由此构成仿丝瓜络内壁微结构的空间支撑体。所述仿丝瓜络内壁支撑层拥有优秀的减震吸能性能和回弹特性。当车轮受垂向压力时各个支撑体向固定方向曲变形，减轻了个枝干间的磨损，提高了轮胎的使用寿命。所述结构还具有良好的刚度，使得支撑体在弯曲变形时形变不至过大，提高了舒适性。同时由于独特的三级“V”字型的枝干结构所组成的空间结构，车轮的承载能力得到大大加强，并且所述仿丝瓜络内壁支撑层有大量镂空因此结构轻便，符合轻量化设计原则有利于提高燃油经济性。