本发明专利技术是一种基于仿生非光滑结构的防滑轮胎花纹沟槽。通过模仿自然界生物体表非光滑结构，在不改变轮胎胎面花纹结构的前提下，在轮胎沟槽底部布置凹坑型非光滑结构。这种结构可以减小雨水流过花纹沟槽的阻力，使得雨水更容易流出花纹沟槽，提高花纹沟槽排水量，进而提高轮胎的抗滑水性能。这种新型的轮胎沟槽结构可以有效地提高汽车在雨天行驶的安全性能，同时不牺牲轮胎其他诸如抓地、磨损、噪声等性能，在一定程度上缓和了轮胎不同性能之间的矛盾。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术是一种基于仿生非光滑结构的防滑轮胎花纹沟槽。通过模仿自然界生物体表非光滑结构，在不改变轮胎胎面花纹结构的前提下，在轮胎沟槽底部布置凹坑型非光滑结构。这种结构可以减小雨水流过花纹沟槽的阻力，使得雨水更容易流出花纹沟槽，提高花纹沟槽排水量，进而提高轮胎的抗滑水性能。这种新型的轮胎沟槽结构可以有效地提高汽车在雨天行驶的安全性能，同时不牺牲轮胎其他诸如抓地、磨损、噪声等性能，在一定程度上缓和了轮胎不同性能之间的矛盾。【专利说明】一种基于仿生非光滑结构的防滑轮胎花纹沟槽
本专利技术属于汽车零部件领域，具体地说，是利用生物体表非光滑结构减阻的特性对轮胎花纹沟槽进行优化。
技术介绍
汽车在积水路面行驶时，当达到一定车速时，如果积水来不及从花纹沟槽排出，会发生轮胎在水膜上行驶的滑水现象，此时轮胎与路面之间的附着性能急剧下降，极易导致汽车的滑行失控，严重威胁行车安全。因此，如何有效提高轮胎的抗滑水性能是汽车轮胎科技工作者研究的重点之一。对此，国内外学者、轮胎厂商对于提高轮胎抗滑水性能开展了大量的研究工作。研究表明，通常的方法是采用增大花纹沟槽体积的方法来提高轮胎的抗滑水性能，但提高花纹沟槽体积会降低轮胎噪声、磨损、操控等性能。在不降低轮胎其他性能的前提下，提升轮胎抗滑水性能，目前还没有一种十分有效的方法。大自然中的许多生物历经亿万年优胜劣汰、自然选择和自身的不断进化，使其拥有具备防粘脱附、减阻等功能的特殊体表结构。鲨鱼体表分布着顺流向的沟槽型非光滑结构，这种结构可以减小鲨鱼游动阻力；蜣螂体表分布的凹坑型非光滑结构，能够减小其在土壤中行进阻力；中华鲟表面的凹坑结构能够减小其在水下游动时的阻力。对此，科学家将生物非光滑结构的减阻理念应用于具体的结构设计中。高尔夫球表面分布着约300-500个凹坑，坑深约为0.25mm，这种密布的凹坑结构减少了球在飞行中的阻力，能够使高尔夫球飞的更远。因此，利用仿生非光滑结构减粘降阻的特点，将其运用到轮胎花纹沟槽设计中，降低雨水流过花纹沟槽的阻力，这也不失为是一种提高轮胎抗滑水能力的有效途径。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是提供一种基于仿生非光滑结构的防滑轮胎花纹沟槽，在不牺牲轮胎其他性能的前提下，提高轮胎雨天行驶的抗滑水能力。为实现上述目的，采用如下技术方案:不改变轮胎胎面花纹结构，在轮胎花纹的沟槽底部布置形状为球冠状的凹坑型非光滑结构，凹坑呈矩阵排列，矩阵排列的横向和纵向分别沿着轮胎周向和轴向等距分布；凹坑的球冠状底部圆直径为0.8-1.2mm,凹坑的深度为凹坑的球冠状底部圆直径的一半，凹坑深度为0.4-0.6mm,沿轮胎周向排列的相邻凹坑间距为3— 5倍的凹坑的球冠状底部圆直径，轴向间距为2-4倍的凹坑的球冠状底部圆直径。本专利技术有益效果:区别于传统增大花纹沟槽体积来提高抗滑水性能的方法，通过在轮胎花纹沟槽底部添加仿生凹坑型非光滑结构，提高了轮胎的抗滑水能力，在没有牺牲轮胎其他性能的情况下，缩短水流通过轮胎沟槽的时间，提高轮胎雨天行驶的安全性。【专利附图】【附图说明】现结合附图对本专利技术做进一步说明。图1为该防滑轮胎的一个二维断面图以及沟槽部分的三维展开图。图2为利用CFD方法进行光滑结构和非光滑结构的轮胎滑水分析，得到的沟槽底部对称线上的壁面剪应力对比图。图3为水流通过非光滑结构时凹坑内部的速度矢量图。【具体实施方式】本专利技术【具体实施方式】如下:在不改变轮胎胎面花纹结构的前提下，在轮胎花纹沟槽底部布置形状为球冠的凹坑型非光滑结构，凹坑沿着轮胎的周向和轴向等距分布，所述凹坑结构为深度等于凹坑直径一半的规则球冠。根据花纹沟槽尺寸的大小，凹坑深度在0.4-0.6mm之间，凹坑沿轮胎周向间距为3_5倍的凹坑直径之间，轴向间距为2_4倍的凹坑直径之间。由图2可知，布置有凹坑型非光滑结构的壁面剪应力明显小于光滑结构的壁面剪应力，凹坑单元不仅降低了布置有凹坑区域的壁面剪应力，同时也引起凹坑下游区域壁面剪应力的减小，使得整体的壁面剪应力明显降低，因而减小了雨水流过花纹沟槽的阻力。由图3可知凹坑内部存在着低速旋转流体，当流体流过壁面时，流体不是沿着凹坑内部壁面，而是沿着凹坑上面流过。凹坑内部的低速旋转流体与凹坑外部速度较高的流体构成液-液接触，形成涡垫效应。凹坑内的低速旋转流体起到了一种类似“滚动轴承”的效应，使流体不与凹坑内部壁面直接接触，因而减小了摩擦阻力，使雨水更容易流过花纹沟槽，提高了轮胎的抗滑水性能。【权利要求】1.一种基于仿生非光滑结构的防滑轮胎花纹沟槽，其特征在于，不改变轮胎胎面花纹结构，在轮胎花纹的沟槽底部布置形状为球冠状的凹坑型非光滑结构，凹坑呈矩阵排列，矩阵排列的横向和纵向分别沿着轮胎周向和轴向等距分布；凹坑的球冠状底部圆直径为0.8—1.2mm,凹坑的深度为凹坑的球冠状底部圆直径的一半，凹坑深度为0.4-0.6mm。2.根据权利要求1所述的一种基于仿生非光滑结构的防滑轮胎花纹沟槽，其特征在于，沿轮胎周向排列的相邻凹坑间距为3— 5倍的凹坑的球冠状底部圆直径。3.根据权利要求1所述的一种基于仿生非光滑结构的防滑轮胎花纹沟槽，其特征在于，沿轮胎轴向排列的相邻凹坑间距为2— 4倍的凹坑的球冠状底部圆直径。【文档编号】B60C11/03GK103818191SQ201310560419【公开日】2014年5月28日 申请日期:2013年11月12日 优先权日:2013年11月12日 【专利技术者】王国林, 薛开鑫, 杨建 , 周海超, 梁晨 申请人:江苏大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于仿生非光滑结构的防滑轮胎花纹沟槽，其特征在于，不改变轮胎胎面花纹结构，在轮胎花纹的沟槽底部布置形状为球冠状的凹坑型非光滑结构，凹坑呈矩阵排列，矩阵排列的横向和纵向分别沿着轮胎周向和轴向等距分布；凹坑的球冠状底部圆直径为0.8—1.2mm，凹坑的深度为凹坑的球冠状底部圆直径的一半，凹坑深度为0.4?0.6mm。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王国林，薛开鑫，杨建，周海超，梁晨，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：
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