一种基于三角手性负泊松比结构的非充气轮胎制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于三角手性负泊松比结构的非充气轮胎，包括外胎面，三角手性负泊松比支撑体和轮辋；三角手性负泊松比支撑体设置在轮辋的外侧，外胎面设置在角手性负泊松比支撑体的外侧。本实用新型专利技术的三角手性负泊松比支撑体受垂向载荷后，柔性梁因负泊松比效应而伸张，从而起到承载、减震等效果，有利于车辆驾驶的平顺性。特别的，该三角手性负泊松比支撑体形变均匀，侧向刚度大相比一般的非充气轮胎显著改善了驾驶舒适性。本实用新型专利技术的三角手性负泊松比结构继承了传统负泊松比结构更低的裂纹扩展和适当的声学行为的优秀性能，从而弥补了一般的非充气轮胎不耐久、噪音较大的缺点。缺点。缺点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于三角手性负泊松比结构的非充气轮胎


[0001]本技术涉及一种非充气轮胎结构。

技术介绍

[0002]轮胎是车辆不可或缺的部分，轮胎的性能要求是安全、耐久、经济、舒适等，其中轮胎的安全性能最为关键。目前市场上以子午线轮胎为主的充气轮胎是采用橡胶和轮辋密闭压缩空气从而实现对胎冠的支撑。因此尽管充气轮胎性能卓越，但是却也存在刺破、漏气、爆胎的缺陷。因此依靠自身材料与结构以取代充气压力的非充气轮胎应运而生。
[0003]一般来说，非充气轮胎虽然解决了爆胎等问题，也带了种种便利，但同时非充气轮胎也存在减震、承载、散热效果差等缺点。例如公开号为CN21186980U，公开日为202.11.06的中国技术专利公开了一种基于负泊松比的非充气车辆，以该技术为代表的负泊松比支撑体，结构复杂、安装繁琐，不利于生产制造，因此有待进一步优化改良。
[0004]拉胀结构是在机械载荷作用下具有负泊松比的结构。当拉动（压缩）时，它们会横向展开（收缩）。这种奇异的行为是它们特定的几何形状和内部支撑的布置所引起的。研究表明负泊松比结构可以提高结构的力学性能，包括更强的韧性，更高的能量吸收和耗散，更大剪切模量，更低的裂纹扩展和适当的声学行为。由于这些优点，负泊松比结构已被应用于不同的领域。在大量的拉胀结构中，手性结构也引起了研究者的关注。Lakes在手性六边形微观结构中首次提出了一种偏心对称结构。该结构有一个位于中心的圆形刚体以及6条与之相切的柔性梁组成，类似于人类的左右手，因此也称为手性结构。目前，负泊松比结构在非充气轮领域已有所应用但是基本以周期性的连续辐条状为主，而性能卓越的手性结构却尚未引起足够重视。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：针对上述现有技术，提出一种基于三角手性负泊松比结构的非充气轮胎，，使得轮胎质量轻，结构简单，能承受较大变形，可保证驾驶车辆的平顺性。
[0006]技术方案：一种基于三角手性负泊松比结构的非充气轮胎，包括外胎面，三角手性负泊松比支撑体和轮辋；三角手性负泊松比支撑体设置在轮辋的外侧，外胎面设置在角手性负泊松比支撑体的外侧。
[0007]进一步的，所述三角手性负泊松比支撑体包括三角形中心刚体以及3条相切的柔性梁，三角形中心刚体为边长为l的等边三角形结构，柔性梁的长度为l/2；将三角形中心刚体沿着三角形的左边所在直线向右上方平移l/2距离，得到一个新的三角形中心刚体；再将新的三角形心刚体沿其右边所在直线向左上方平移l/2距离，得到第三个三角形中心刚体；各三角形中心刚体位于同一直线上的各条边之间通过长度为l/2的柔性梁连接，按照该规律继续依次形成新的三角形中心刚体；最后分别以位于同一侧的三角形中心刚体底边柔性梁的中点连线为中心轴，向左侧、右侧分别镜像结构，从而形成完整的三角手性负泊松比支撑体的结构。
[0008]进一步的，所述三角手性负泊松比支撑体通过顶部的三角形中心刚体嵌入到外胎面，并用粘合剂粘合加固；轮辋上设有定位孔或凹槽，所述三角手性负泊松比支撑体通过底部的三角形中心刚体侧边向下连接的柔性梁嵌入所述定位孔或凹槽来与轮辋连接，并用粘合剂粘合加固。
[0009]进一步的，绕轮辋设置的三角手性负泊松比支撑体中，同一层的各三角形中心刚体的底边位于同一直径的圆环形上，共形成三圈圆环结构，同一直径的圆环中的三角形中心刚体数量大于等于24。
[0010]有益效果：本技术通过轮辋与外胎面之间的三角手性负泊松比支撑体替代了传统充气轮胎的充气压力，避免了爆胎的风险，极大提高了轮胎的安全性能。一般的负泊松比轮辐结构复杂，制造加工困难，而本技术的手性结构简单，采用注射成型法或3D打印技术，生产工艺简单、效率高。在一般工况情况下，该三角手性负泊松比支撑体受垂向载荷后，柔性梁因负泊松比效应而伸张，从而起到承载、减震等效果，有利于车辆驾驶的平顺性。特别的，该三角手性负泊松比支撑体形变均匀，侧向刚度大相比一般的非充气轮胎显著改善了驾驶舒适性。本技术的三角手性负泊松比结构继承了传统负泊松比结构更低的裂纹扩展和适当的声学行为的优秀性能，从而弥补了一般的非充气轮胎不耐久、噪音较大的缺点。
附图说明
[0011]图1是本技术非充气轮胎的立体结构图；
[0012]图2是本技术非充气轮胎的支撑结构示意图；
[0013]图3是本技术非充气轮胎的横截面示意图及局部放大图。
具体实施方式
[0014]下面结合附图对本技术做更进一步的解释。
[0015]如图1所示，本技术的一种基于三角手性负泊松比结构的非充气轮胎，包括外胎面1，三角手性负泊松比支撑体2和轮辋3。三角手性负泊松比支撑体2设置在轮辋3 的外侧，外胎面1设置在角手性负泊松比支撑体2的外侧。本技术通过三角手性负泊松比支撑体替代了传统充气轮胎的充气压力，既能起到承载、减震的效果，保证了车辆驾驶的平顺性，又能通过稳定、均匀的变形，以及优秀的侧向刚度提供良好的驾驶舒适性，而且该结构具有更低的裂纹扩展和适当的声学行为的优秀性能，从而弥补了一般的非充气轮胎不耐久、噪音较大的缺点。相比于其他负泊松比结构的非充气轮胎，本技术在保证了卓越的性能的同时，结构更加简单，便于生产制造。
[0016]如图2、图3所示，三角手性负泊松比支撑体2根据三切向梁手性结构优化而来。手性结构（Chiral structure），是1991年LAKES提出的一种偏心对称结构，通常由一个位于中心的圆形刚体以及多条与之相切的柔性梁组成。通过改变柔性梁的数量、中心刚体的形状以及对整体的整列和镜像可以得到多种手性结构。本技术的三角手性负泊松比支撑结是由三角形中心刚体和3条与之相切的柔性梁组成基础单元的一种优化的三切向梁手性结构。有限元分析结构表明，该结构的能量吸收能力是传统中心为圆形的三切向梁手性结构的3倍，变形也更加稳定。
[0017]三角手性负泊松比支撑体2可以根据轮胎需求选用聚氨酯或耐热工程树脂，并可采用注射成型方法一次成型或者采用工艺熔融沉积制造技术（FDM）制成。如图2所示，三角手性负泊松比支撑体的结构由三角形中心刚体以及3条与之相切的柔性梁组成的基础单元体经平移、镜像得到。具体的，三角形中心刚体为等边三角形结构，具体实施时可以根据非充气轮胎的规格微调边长l，其3条与之相切的柔性梁的长度为三角形边长的一半，两者组成如图2左侧所示的基础单元体；然后将三角形中心刚体沿着三角形的左边所在直线向右上方平移l/2距离，得到一个新的三角形中心刚体；再将新的三角形心刚体沿该其右边所在直线向左上方平移l/2距离，得到第三个三角形中心刚体；各三角形中心刚体位于同一直线上的各条边之间即通过长度为l/2的柔性梁连接，按照该规律继续依次生长形成新的三角形中心刚体；最后分别以位于同一侧的三角形中心刚体底边柔性梁的中点连线为中心轴，向左侧、右侧分别镜像结构，从而形成如图2右侧的完整的三角手性负泊松比支撑体的结构。
[0018]如图1、如图3所示，三角手性负泊松比支撑体2与外胎面1以及轮辋3连本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于三角手性负泊松比结构的非充气轮胎，其特征在于，包括外胎面（1），三角手性负泊松比支撑体（2）和轮辋（3）；三角手性负泊松比支撑体（2）设置在轮辋（3）的外侧，外胎面（1）设置在角手性负泊松比支撑体（2）的外侧；所述三角手性负泊松比支撑体（2）包括三角形中心刚体以及3条相切的柔性梁，三角形中心刚体为边长为l的等边三角形结构，柔性梁的长度为l/2；将三角形中心刚体沿着三角形的左边所在直线向右上方平移l/2距离，得到一个新的三角形中心刚体；再将新的三角形心刚体沿其右边所在直线向左上方平移l/2距离，得到第三个三角形中心刚体；各三角形中心刚体位于同一直线上的各条边之间通过长度为l/2的柔性梁连接，按照该规律继续依次形成新的三角形中心刚体；最后分别以位于同一侧的三角形中心刚体底边柔...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓耀骥，王志越，顾天乐，彭以超，仇李扬，陈宇，梁文荣，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：新型
国别省市：