[发明专利]一种具有仿生减振功能的辐板式非充气轮胎

说明书

本发明公开了一种具有仿生减振功能的辐板式非充气轮胎，包括胎冠、辐板和轮辋结合圈，所述胎冠、辐板和轮辋结合圈沿轮胎径向方向由外向内依次排布；所述辐板沿轮胎圆周方向等间距矩阵排列，所述辐板两侧设有对称的内凹部，所述内凹部为沿辐板厚度方向切出的弧形缺口，所述弧形缺口向辐板的中心方向内凹；相邻的辐板上的内凹部的弧形缺口的起始点分别从胎冠和轮辋结合圈处交错开始。有益效果：本发明通过辐板的摆动变形降低径向激励力，减少激励力的波动，实现减小非充气轮胎径向振动；辐板式的非充气轮胎均可使用该减振方法，适用范围广；加工简易方便，节约成本的同时实现了轮胎的减重；非对称弧结构简单，避免增加过多的设计制造难度和成本。

技术领域

本发明涉及一种非充气轮胎，特别涉及一种具有仿生减振功能的辐板式非充气轮胎，属于车辆轮胎技术领域。

背景技术

轮胎是车辆与路面接触的唯一部件，在行驶过程中扮演着至关重要的角色。传统充气轮胎虽然具有附着性能好，接地压力分布均匀，燃油经济性好等优点，但由于其胎侧较薄，耐抗击性差，易造成割伤、爆胎和刺穿等成为威胁车辆行驶安全的重要因素，因此非充气轮胎以其安全、经济、环保、耐磨等优点体现出了良好的发展优势。非充气轮胎的支撑体代替充气压力支撑整车质量，在车辆行驶过程中承受拉压载荷。然而相对于传统充气轮胎较好的质量分布均匀性，非充气轮胎不连续的辐板支撑结构导致了其非均匀的刚度，造成接地压力和接地面积的波动变化，从而引起非充气轮胎的整体和局部的振动效应。非充气轮胎所存在突出的振动问题，限制了安装非充气轮胎车辆速度的提升，阻碍了非充气轮胎的发展，因此如何减振成为发展非充气轮胎的关键问题之一。非充气轮胎在滚动过程中的振动源是轮辐在进入和离开接触区时在张力作用下的屈曲和回弹现象，不连续轮辐作为路面激励力与车轮轮辋振动的传递桥梁，轮辐对非充气轮胎的振动具有很大的影响，因此轮辐的减振设计是实现非充气轮胎减振的关键之一。然而目前为止， 现有的对非充气轮胎轮辐的减振研究主要集中于改变轮辐结构参数、材料特性等方面，这对非充气轮胎的未来实车应用难以起到实质性的指导作用。

动物在自然界长期进化中形成多种多样的生物体结构和功能特性来适应自然生活，例如猫科动物在捕捉猎物时具有有极强的减振能力，以削弱来自地面的冲击和实现静音特征，而猫科动物爪垫作为与地面接触的唯一的身体部件，对减振能力的实现起着极为重要的作用。发明人通过研究家猫在正常行步态下的爪垫与地面的接触应变发现，爪垫的趾垫区域在整个接地过程中应变方向基本没有变化致使主应变值不断增大，而掌垫区域应变方向的时刻变化使得应变值在掌垫内侧和外侧区域交替出现先增大后减小现象，进而实现将来自地面的冲击能转变成应变能并在家猫前进方向和垂直于前进方向的方向上即前-后、左-右的摆动变形中耗散，达到良好的减振效果。因此将猫爪掌垫区域的减振机理运用到非充气轮胎辐板设计，在辐板侧边缘挖非对称弧来实现类似于家猫爪垫摆动变形的减振功能，此非对称弧结构及其设计方法可以成为实现非充气轮胎减振的有效途径。

轮胎是车辆与路面接触的唯一部件，在行驶过程中扮演着至关重要的角色。传统充气轮胎在不断发展中具备附着性能好，平均接地应力小、分布均匀，燃油经济性好等优点，然而由于其胎侧较薄，耐抗击性差，易造成割伤、爆胎和刺穿等成为威胁车辆行驶安全的重要因素，因此非充气轮胎以其安全、经济、环保、耐磨等优点体现出了其发展优势。非充气轮胎的支撑体代替充气压力支撑整车质量，在车辆行驶过程中承受拉压载荷。然而相对于充气轮胎较好的质量分布均匀性，非充气轮胎不连续的支撑结构导致了非均匀的刚度，造成接地压力和接地面积的波动变化，从而引起整体和局部的振动效应。非充气轮胎所存在突出的振动问题，限制了安装非充气轮胎车辆速度的提升，阻碍了非充气轮胎的发展，因此减振成为发展非充气轮胎的关键之一。非充气轮胎在滚动过程中的振动源是轮辐在进入和离开接触区时在张力作用下的屈曲和回弹现象，离散轮辐与环的相互作用、环与地面接触时的相互作用，以及地面作用力、环和轮辐之间的振动传递到轮毂的振动，由此看出轮辐对非充气轮胎的振动具有很大的影响，因此轮辐的减振设计是实现非充气轮胎减振的关键之一。然而目前为止， 现有的对非充气轮胎轮辐的减振研究均局限于通过改变轮辐的结构参数、材料使用来探究对振动的影响，从而找到相对优化的减振方案，这对非充气轮胎的未来实车应用难以起到实质性的指导作用。