一种非光滑表面结构的非充气轮胎 |
|||||||
| 申请号 | CN201710383251.6 | 申请日 | 2017-05-26 | 公开(公告)号 | CN107160946A | 公开(公告)日 | 2017-09-15 |
| 申请人 | 江苏大学; | 发明人 | 黄慕枫; 王国林; 周海超; 梁晨; 杨建; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供了一种非光滑表面结构的非 充气轮胎 ，包括外侧环形带、内侧环形带和辐板；所述外侧环形带和内侧环形带通过若干辐板连接；若干所述辐板将所述外侧环形带和内侧环形带之间的区域分割成若干个腔体，所述腔体沿轮胎轴向两端敞开；若干个所述腔体的内表面和端面、外侧环形带端面均布置非光滑结构，用于降低空 气动 力 学噪声。本发明通过在非充气轮胎表面布置凸起或凹陷非光滑局部结构，可以推迟气流通过非充气轮胎表面时分离现象的产生，减小 湍流 中的涡量，进而降低高速旋转时非充气轮胎产生的气动噪声。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种非光滑表面结构的非充气轮胎，其特征在于，包括外侧环形带(1)、内侧环形带(2)和辐板(3)；所述外侧环形带(1)和内侧环形带(2)通过若干辐板(3)连接；若干所述辐板(3)将所述外侧环形带(1)和内侧环形带(2)之间的区域分割成若干个腔体(4)，所述腔体(4)沿轮胎轴向两端敞开；若干个所述腔体(4)的内表面和端面、外侧环形带(1)端面均布置非光滑结构，用于降低空气动力学噪声。 |
||||||
| 说明书全文 | 一种非光滑表面结构的非充气轮胎技术领域背景技术[0002] 当汽车行驶速度超过70km/h时，轮胎噪声成为主要交通噪声源。特别是在当今新能源汽车发展的大趋势下，随着汽车发动机噪声的减少，轮胎噪声对整车噪声的影响变得日益突出。依据噪声产生机理，轮胎噪声可分为振动噪声和气动噪声。最近有企业和学者提出了采用聚氨酯等材料制造的，开放辐板结构的非充气轮胎，例如米其林的Tweel轮胎(专利CNCN1545454)、普利司通非充气轮胎(专利CNCN103874589A)等等。这些非充气轮胎具有防爆胎、免维护、轻量化、舒适性好、滚动阻力小等优点，然而其开放式的辐板结构会导致高速气流经过辐板之间的开放腔体时引起的气动噪声比充气轮胎更加严重。Yoo S,Uddin M S,Heo H等学者的文献”Thermoviscoelastic modeling of a nonpneumatic tire with a lattice spoke”指出，这些柔性辐板在工作过程中的变形会大量生热，严重依赖空气流动散热，因此采用加装隔音罩等附加结构降噪的手段会造成非充气轮胎散热困难，同时增加车轮重量。目前还没有一种十分有效的方法来解决非充气轮胎的气动噪声问题。 [0003] 很多种鸮(猫头鹰)具有静音飞行的能力，它们的翅膀羽毛对此起到了重要作用。研究结果表明，鸮翅膀上的锯齿边缘、条纹状凸起和沟槽结构能够控制其表面湍流边界层的压力波动，抑制分离现象产生，从而减少湍流涡的强度和涡量，进而减少涡声的产生。这种表面结构可以作为降低非充气轮胎的气动噪声的有效途径。 发明内容[0004] 针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种非光滑表面结构的非充气轮胎，可以不增加隔音罩等附属装置的前提下，减小高速旋转时非充气轮胎产生的气动噪声，同时不显著增加车轮重量，不牺牲轮胎其他诸如承载、抓地、散热等性能。 [0005] 本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。 [0006] 一种非光滑表面结构的非充气轮胎，包括外侧环形带、内侧环形带和辐板；所述外侧环形带和内侧环形带通过若干辐板连接；若干所述辐板将所述外侧环形带和内侧环形带之间的区域分割成若干个腔体，所述腔体沿轮胎轴向两端敞开；若干个所述腔体的内表面和端面、外侧环形带端面均布置非光滑结构，用于降低空气动力学噪声。 [0007] 进一步，所述腔体内表面的所述非光滑结构为并排设置的多条凸起于所述内表面的连续条纹或凹陷于所述内表面的连续沟槽。 [0008] 进一步，所述连续条纹或连续沟槽的延伸方向为沿垂直于车轮旋转轴的方向。 [0009] 进一步，所述条纹或沟槽的截面形状为三角形或者矩形或者梯形；所述条纹或沟槽与所述外侧环形带的内侧面、内侧环形带的外侧面和辐板的外表面圆弧过渡。 [0010] 进一步，所述条纹或沟槽的最大宽度为0.5～5mm；所述条纹或沟槽的高度或深度为其宽度的1～2倍；连续的所述条纹或沟槽的排列间距为其宽度的1.5～3倍。 [0011] 进一步，所述腔体内表面的所述非光滑结构为凸出于腔体内表面的若干个离散的凸台或凹陷于腔体内表面的若干个离散的凹坑。 [0012] 进一步，所述凸台或者凹坑截面形状为球冠形或圆柱与球冠相连的形状。 [0013] 进一步，所述球冠形或圆柱与球冠相连的形状的直径为0.5～5mm；所述凸台总高度或凹坑总深度为直径的0.5～3倍；相邻的凸台或凹坑排列间距为凸台或凹坑直径的2～5倍。 [0014] 进一步，若干所述辐板按轮胎中心均布；所述腔体的端面和外侧环形带端面布置的非光滑结构为凸起锯齿结构，所述凸起锯齿结构的排列方向按轮胎的径向分布。 [0015] 进一步，所述凸起锯齿结构的单个齿的截面形状为三角形；所述单个齿宽度为0.5～5mm，所述单个齿高度为其宽度的1～2倍，所述凸起锯齿结构的齿排列间距为其宽度的1.5～15倍。 [0016] 本发明的有益效果在于： [0017] 1.本发明所述的非光滑表面结构的非充气轮胎，通过在非充气轮胎表面布置凸起或凹陷非光滑局部结构，可以推迟气流通过非充气轮胎表面时分离现象的产生，减小湍流中的涡量，进而降低高速旋转时非充气轮胎产生的气动噪声。 [0019] 3.本发明所述的非光滑表面结构的非充气轮胎，同隔音罩等附属装置的方法相比，本发明能够保持原有的散热效果，并且控制车轮重量。 [0020] 4.本发明所述的非光滑表面结构的非充气轮胎，通过布置连续条纹或沟槽的方案，使其表面结构具有不易折断和疲劳损坏的优点； [0022] 图1为本发明所述的非光滑表面结构的非充气轮胎结构示意图。 [0023] 图2为本发明所述的腔体内表面的非光滑结构示意图。 [0024] 图3为图2中的腔体内表面的非光滑结构另一视角的示意图。 [0025] 图4为本发明的第一实施例的凸起表面的连续条纹剖面图。 [0026] 图5为本发明的第二实施例的离散的凸台的示意图。 [0027] 图6为本发明的第二实施例的离散的凹坑的示意图。 [0028] 图7为本发明的第二实施例的离散的凸台的截面剖视图。 [0029] 图8为本发明的第三实施例的腔体端面布置凸起锯齿结构示意图。 [0030] 图9为本发明的第三实施例的外侧环形带端面布置凸起锯齿结构示意图。 [0031] 图10为本发明的第一实施例的声压频谱对比分析图。 [0032] 图中： [0033] 1-外侧环形带；2-内侧环形带；3-辐板；4-腔体；5-凸台；6-凹坑。 具体实施方式[0034] 下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。 [0035] 如图1所示，一种非光滑表面结构的非充气轮胎，包括外侧环形带1、内侧环形带2和辐板3；所述外侧环形带1和内侧环形带2通过若干辐板3连接；若干所述辐板3将所述外侧环形带1和内侧环形带2之间的区域分割成若干个腔体4，所述腔体4沿轮胎轴向两端敞开；若干个所述腔体4的内表面和端面、外侧环形带1端面均布置非光滑结构，用于降低空气动力学噪声。外侧环形带1也可以使由辐板3组成的腔体4构成。所述腔体4可以为规则的或者不规则的截面。由于非光滑结构存在，可以推迟气流通过非充气轮胎表面时分离现象的产生，减小湍流中的涡量，进而降低高速旋转时非充气轮胎产生的气动噪声。现有技术中为了降低噪声，非充气轮胎两端增加隔音罩等附属装置的，与现有技术比，本发明能够保持原有的散热效果，并且控制车轮重量。 [0036] 图2、图3和图4为本发明的第一实施例，所述腔体4内表面的所述非光滑结构为并排设置的多条凸起于所述内表面的连续条纹或凹陷于所述内表面的连续沟槽。根据空气动力学分析，当所述连续条纹或连续沟槽的延伸方向为沿垂直于车轮旋转轴的方向，受力情况最佳。所述条纹或沟槽的截面形状为三角形或者矩形或者梯形；所述条纹或沟槽与所述外侧环形带1的内侧面、内侧环形带2的外侧面和辐板3的外表面圆弧过渡。所述条纹或沟槽的截面形状根据空气动力设计避免出现尖角。所述条纹或沟槽的最大宽度为0.5～5mm；所述条纹或沟槽的高度或深度为其宽度的1～2倍；连续的所述条纹或沟槽的排列间距为其宽度的1.5～3倍。通过布置连续条纹或沟槽的方案，使其表面结构具有不易折断和疲劳损坏的优点。 [0037] 实施例一中采用凸起表面的连续条纹为宽度为3mm，间距为6mm的正三角形截面径向条纹方案，原始模型的声压频谱对比。如图10所示，根据计算机仿真计算，当声压测点位于轮胎侧面，距离轮胎502.5mm处时，采用在外直径为593mm的非充气轮胎辐板上以6mm间距布置宽度为3mm，截面为正三角形的径向条纹结构方案，可以轮胎在将80km/h风速下滚动时的气动噪声由78.27dB降低至72.68dB，降噪辐度为7.27％；根据1/3倍频程的频域分析，该方案在630Hz～1600Hz频段降噪效果明显，其中1600Hz声压级降低4.26dB。 [0038] 图5、图6和图7为本发明的第二实施例，所述腔体4内表面的所述非光滑结构为凸出于腔体4内表面的若干个离散的凸台5或凹陷于腔体4内表面的若干个离散的凹坑6。通过布置离散凸台或凹坑的方案，使表面结构具有易于逐个独立加工的优点。所述凸台5或者凹坑6截面形状为球冠形或圆柱与球冠相连的形状。所述球冠形或圆柱与球冠相连的形状的直径为0.5～5mm；所述凸台5总高度或凹坑6总深度为直径的0.5～3倍；相邻的凸台5或凹坑6排列间距为凸台5或凹坑6直径的2～5倍。 [0039] 图8和图9为本发明的第三实施例，若干所述辐板3按轮胎中心均布；所述腔体4的端面和外侧环形带1端面布置的非光滑结构为凸起锯齿结构，所述凸起锯齿结构的排列方向按轮胎的径向分布，即凸起的锯齿与胎表面的交线构成一组从车轮轴向外扩散的同心圆。所述凸起锯齿结构的单个齿的截面形状为三角形；所述单个齿宽度为0.5～5mm，所述单个齿高度为其宽度的1～2倍，所述凸起锯齿结构的齿排列间距为其宽度的1.5～15倍。 [0040] 所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。 |
||||||
