專利名稱：一種仿生學的防滑輪胎花紋溝槽的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及防滑輪胎花紋溝槽，確切的說，利用仿生的理念對輪胎花紋溝槽結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，屬于汽車部件領域。
背景技術(shù)：
滑水現(xiàn)象是子午線輪胎誕生以來一直就存在的問題，當汽車在覆蓋有雨水的路面上行駛時，因輪胎與地面之間的雨水無法及時排除，從而出現(xiàn)汽車在水膜上行駛的滑水現(xiàn)象，此時輪胎的抓地性能大大降低，嚴重影響了行車安全。目前，抗滑水性能已經(jīng)成為輪胎發(fā)展的重要方向，如何加快雨水的排出速度，達到提高抗滑水性能的目的，也是輪胎的研究重點之一。輪胎花紋的合理設計是提高輪胎臨界滑水速度的有效途徑，為此國內(nèi)外學者進行了大量卓有成效的研究。許多輪胎公司已經(jīng)開始設計和制造具有防滑特性的輪胎。提高輪胎滑水速度通常的方法是增大花紋溝槽的橫截面積以增加花紋溝排水量來實現(xiàn)的。然而，增加胎面溝槽橫截面積，隨之而來的是輪胎噪音的增加，如何解決輪胎滑水和噪聲性能之間的矛盾，至今為止還沒有找到有效途徑。生物學家經(jīng)過長期的觀察發(fā)現(xiàn)，自然界中許多生物體經(jīng)過數(shù)百萬年的進化發(fā)展，形成了具有減黏降阻功效的特殊體表結(jié)構(gòu)。例如:水生動物鯊魚表面均勻排布的V型溝槽非光滑結(jié)構(gòu)可大大減小其在水下高速游動的阻力；信鴿等鳥類羽翼表面上羽枝和羽軸構(gòu)成凹陷溝槽有利于減小其振翅飛行中產(chǎn)生的空氣漩渦阻力。利用上述發(fā)現(xiàn)，研究人員通過改變表面形體結(jié)構(gòu)特征技術(shù)，對流體減阻做了大量的研究工作。1985年美國的David Taylor海軍船舶研究所把3M公司的條文貼面貼在拖船外殼上進行水上實驗，得到2%的減阻量；德國飛機制造商曾在飛機機身表面貼敷非光滑的三角形溝槽表面使得飛行過程中飛機節(jié)油8%。可見，將仿生非光滑結(jié)構(gòu)用于輪胎花紋溝以降低水在花紋溝的流動阻力，增加花紋溝槽中水流速度來提高輪胎滑水速度是一種有效途徑。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種仿生學的防滑輪胎花紋溝槽，使其既能夠提高胎面溝槽的排水量，又不會增大輪胎噪音的胎面溝槽結(jié)構(gòu)。本發(fā)明為解決上述目的而采用的技術(shù)方案為，保持輪胎胎面花紋形狀與排列不變的基礎上，在胎面溝槽底部和側(cè)壁上布置仿生非光滑表面結(jié)構(gòu)，即V型溝槽結(jié)構(gòu)。仿生結(jié)構(gòu)的位置有三處，花紋溝底部及兩側(cè)壁；三處的仿生結(jié)構(gòu)互不相連；但每處的V型溝槽連接在一起，以各V型溝槽的腳點為連接點，呈連續(xù)山峰狀。V型溝槽的尺寸取決于輪胎胎面溝槽的大小，一般高度控制在0.8-1.2mm之內(nèi)，高度在1.2-1.4mm之內(nèi)，V型溝槽的排列以順流方向為主，也可以與順流方向呈一定角度，通常為0°-60°。
現(xiàn)結(jié)合附圖對本發(fā)明一做進一步說明。
圖1為防滑輪胎的一個斷面圖以及胎面溝槽的局部放大圖。圖2為光滑結(jié)構(gòu)和非光滑結(jié)構(gòu)下輪胎滑水仿真分析結(jié)果中的花紋溝槽底部的壁面剪切力對比。圖3為輪胎滑水仿真分析結(jié)果中雨水流經(jīng)V型溝槽表面時的速度場。
具體實施例方式由圖2可知，布置V型溝槽非光滑表面的輪胎胎面溝槽底部的壁面剪切力要小于未布置的，且在V型溝槽底部表現(xiàn)尤為突出，這種結(jié)構(gòu)可以減小雨水從胎面溝槽內(nèi)排出時受到的阻力。由圖3可知，V型溝槽非光滑表面近壁區(qū)內(nèi)的速度梯度較小，邊界層厚度較大，從而減小了邊界層內(nèi)由于渦運動而帶來的能量損失，達到減阻的效果，進而提高花紋溝排水量，提高輪胎滑水速度。
權(quán)利要求
1.一種基于仿生學的防滑輪胎花紋溝槽，其特征在于，保持輪胎胎面花紋形狀與排列不變，胎面溝槽壁根據(jù)仿生非光滑理論在內(nèi)壁上布置V型溝槽的非光滑結(jié)構(gòu)；所述非光滑結(jié)構(gòu)的位置在于胎面溝槽底部與側(cè)壁，V型溝槽之間連續(xù)排列，不得有間隙。
2.根據(jù)權(quán)利I或2所述的一種基于仿生學的防滑輪胎花紋溝槽，其特征在于，所述V型溝槽高度應在0.8-1.2mm之間，寬度在1.2-1.4mm之間，V型角度在50°_70°。
3.根據(jù)權(quán)利I或2所述的一種基于仿生學的防滑輪胎花紋溝槽，其特征在于，所述V型溝槽的排列為順流方向主。
4.根據(jù)權(quán)利I或2所述的一種基于仿生學的防滑輪胎花紋溝槽，其特征在于，所述V型溝槽的排列與順流方向0°-60°。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于仿生學的防滑輪胎花紋溝槽。鑒于仿生非光滑表面結(jié)構(gòu)具有減黏降阻的功效，保持輪胎胎面花紋形狀與排列不變，在胎面花紋溝槽內(nèi)壁上布置仿生非光滑表面結(jié)構(gòu)以減小雨水從花紋溝槽排出時受到的阻力，在增大輪胎花紋溝槽的排水量、提高輪胎滑水速度的同時又不會增大輪胎噪音。這種花紋溝可以提高雨天行車的安全性，并在一定程度上緩和了輪胎滑水與噪音之間的矛盾。
文檔編號B60C11/13GK103101405SQ20121008573
公開日2013年5月15日 申請日期2012年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月28日
發(fā)明者王國林, 金梁, 安登峰, 應世洲, 馮耀嶺 申請人:江蘇大學