一种仿丝瓜络内壁微结构的免充气轮胎及加工工艺制造技术

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。本发明专利技术可应用于中小型的车辆的轮胎设计中。应用于中小型的车辆的轮胎设计中。应用于中小型的车辆的轮胎设计中。

【技术实现步骤摘要】
一种仿丝瓜络内壁微结构的免充气轮胎及加工工艺


[0001]本专利技术属于免充气轮胎设计
，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。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。

技术实现思路

[0005]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，本专利技术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。
[0006]本专利技术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；
[0007]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；
[0008]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
[0009]作为本专利技术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。
[0010]作为本专利技术免充气轮胎进一步改进，所述仿丝瓜络内壁的空间支撑体的三级枝干结构的基础上，每一分枝为壁厚1mm的薄壁结构。薄壁结构内力均匀、强度高、刚度大、材料省。可以起到足够的轴向支撑作用，即可以满足作为支撑体的功能又符合轻量化的设计原则。
[0011]作为本专利技术免充气轮胎进一步改进，所述仿丝瓜络内壁支撑层的大小在整个轮胎中的占比应该大于1/3小于1/2。
[0012]作为本专利技术免充气轮胎进一步改进，所述仿丝瓜络内壁支撑层根据轮胎的用途以及所需的性能采用聚氨酯、高性能树脂材料、TPE/TPR热塑性弹性体材料或者是合金。由于所述仿丝瓜络内壁支撑层形状复杂，难以使用一般的轮胎制造工艺制造，因此采用选择性激光烧结(SLS)的3D打印技术制造所述仿丝瓜络内壁支撑层。
[0013]作为本专利技术免充气轮胎进一步改进，所述胎冠的胎面上开有花纹以及凹槽，所开凹槽根据不同车辆的需求深8
‑
10mm。用于排水以及增大摩擦。
[0014]作为本专利技术免充气轮胎进一步改进，所述胎冠用橡胶材料或者聚氨酯材料，通过浇注成型工作制成。浇注成型的轮胎具有较高的致密性和均匀性，且高分子材料的浇注成型技术也较为成熟。
[0015]作为本专利技术免充气轮胎进一步改进，所述轮毂采用铝合金材料，由低压精密铸造法制成。低压精密铸造的轮毂，出品率高、轮廓清晰、致密性好且用于优良的力学性能。
[0016]本专利技术提供一种仿丝瓜络内壁微结构的免充气轮胎的加工工艺，具体步骤如下；
[0017]将原材料溶液输入到注射成型机的机头内腔，混合后注入到模具中开始注射成，此时，翻转架将整个模具翻转成竖直位置，由排气孔将注射时内部产生的气体和多余液体物料排出，之后对模腔内的物料施加压力，使材料相互渗透结合。注射完毕，动力油缸恢复到水平位置，进行硫化，即可完成加工；
[0018]所述仿丝瓜络内壁微结构的空间支撑体根据车轮用途和性能要求选择聚氨酯、高性能树脂材料、TPE/TPR热塑性弹性体材料或者合金的其中一种。由于其结构复杂，精度要求高、可用材料种类多且体积较大，使用3D打印技术中的选择性激光烧结技术SLS制造；
[0019]所述仿丝瓜络内壁支撑层制作过程如下：
[0020]首先在计算机中建立所要制备的仿丝瓜络内壁支撑层的CAD模形，然后用分层软
件处理从而得到加工层面的数据信息，接着设定好预热温度、激光功率、扫描速度、扫描路径、单层厚度相关条件；
[0021]开始成型时，先在工作台上铺一层所用粉末的材料，用计算机控制CO2激光器发出激光束，根据所述仿丝瓜络内壁支撑层的CAD数据，对粉末层进行扫描，在激光照射的位置上，粉末材料被烧结在一起；一层烧结完成后，工作台下降一截面层的高度，再进行下一层铺粉、烧结，新的一层和前一层自然地烧结在一起，如此反复操作直至所述仿丝瓜络内壁支撑层成型；
[0022]制成精度为正负0.1mm公差的所述仿丝瓜络内壁支撑层，但是由于打印所使用的材料时粉末状的，所以制成的支撑层的表面严格说来时粉粒状的，因此其表面质量不高，故再对所述仿丝瓜络内壁支撑层2表面进行喷涂处理本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种仿丝瓜络内壁微结构的免充气轮胎，包括胎冠(1)、仿丝瓜络内壁支撑层(2)和轮毂(3)，其特征在于；所述免充气轮胎从外到内依次包括：胎冠(1)、仿丝瓜络内壁支撑层(2)和轮毂(3)，所述胎冠(1)与地面接触；所述仿丝瓜络内壁支撑层(2)由外至内包括胎外圈(2
‑
1)、仿丝瓜络内壁的空间支撑体(2
‑
2)和胎内圈(2
‑
3)，所述仿丝瓜络内壁支撑层(2)支撑所述胎冠(1)并通过胎外圈(2
‑
1)与所述胎冠(1)连接，通过胎内圈(2
‑
3)与所述轮毂(3)连接，所述仿丝瓜络内壁的空间支撑体(2
‑
2)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(2
‑
2)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(2
‑
2)所占角度为45
°
，所述仿丝瓜络内壁的空间支撑体(2
‑
2)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，所述轮毂(3)包括轮辋(3
‑
1)、轮辐(3
‑
2)和轮盘(3
‑
3)，所述轮辋(3
‑
1)上开有凹槽和所述仿丝瓜络内壁支撑层(2)的胎内圈(2
‑
3)过盈配合并用粘合剂进一步粘合。2.根据权利要求1所述的一种仿丝瓜络内壁微结构的免充气轮胎，其特征在于：所述仿丝瓜络内壁的空间支撑体(2
‑
2)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。3.根据权利要求2所述的一种仿丝瓜络内壁微结构的免充气轮胎，其特征在于：所述仿丝瓜络内壁的空间支撑体(2
‑
2)的三级枝干结构的基础上，每一分枝为壁厚1mm的薄壁结构。4.根据权利要求1所述的一种仿丝瓜络内壁微结构的免充气轮胎，其特征在于：所述仿丝瓜络内壁支撑层(2)的大小在整个轮胎中的占比应该大于1/3小于1/2。5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓耀骥，王志越，沈辉，龚俊杰，郑再象，韩清振，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：