一种结冰且覆雪路面仿生防滑轮胎花纹结构

技术领域

本发明涉及轮胎领域，特别涉及一种结冰且覆雪路面仿生防滑轮胎花纹结构。

背景技术

随着车辆行驶速度的提高，车辆在高速行驶中暴露出许多问题，尤其在冰面上行驶中所遇到的问题更为显著：如制动异常，操纵失控，轮胎打滑严重，油耗过高以及驻波，滑水，自振，噪声等，而当路面上覆盖多种混合介质时，会严重影响车辆的驾驶性能。尤其是当冰面上覆盖一层雪时，轮胎与地面之间的摩擦系数会严重降低。而上述问题都与轮胎结构、材料和表面胎纹密不可分。而轮胎花纹对于轮胎在道路上的防滑性能是最直接的：胎面结构保证车辆与路面有着良好的抓着力，以发挥车辆的牵引性能和制动效果，并且具有防止车辆打滑，雨天排水等功能，实现安全有效的行驶。

传统的轮胎花纹有很多种类，但是在结冰且覆雪路面上的防滑性能欠缺，甚至无法达到安全行驶的效果。目前市场上有针对结冰路面的轮胎，也有雪地轮胎，但都难以适应结冰且覆雪的路面环境。驯鹿是一种生活在寒冷的冰雪环境的生物，在结冰且覆雪路面中的奔跑能力十分惊人，主要体现在稳健、持久和高效。驯鹿足作为直接与结冰且覆雪路面接触的部位。对于结冰且覆雪地面上优越的奔跑能力起到十分关键的作用。当驯鹿在冰路面奔跑或行走时，驯鹿足的前蹄起到切入冰层增大摩擦的作用，而当驯鹿在雪地面奔跑或行走时，驯鹿足的软垫部位又起到了固定积雪，防止足蹄打滑的功能。这样的足底结构使得驯鹿在冰地面与雪地面均具有较为良好的运动性能。因此，本设计中以驯鹿足底结构作为依据，将驯鹿足底的优越性能运用到仿生防滑轮胎花纹结构设计中，对于车辆在结冰且覆雪地面通过性具有明显的改善。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结冰且覆雪路面仿生防滑轮胎花纹结构，本发明在结冰且覆雪路面上防滑性能好，能保证行车安全。

一种结冰且覆雪路面仿生防滑轮胎花纹结构，包括胎面，胎面的左侧设有左凸块结构，胎面的右侧设有右凸块结构，左凸块结构与右凸块结构数量相同，左凸块结构与右凸块结构以轮胎的中心线对称布设；

左凸块结构包括第一凸块结构、第二凸块结构、第三凸块结构和第四凸块结构；

第一凸块结构为椭圆形，仿驯鹿足底软垫结构，其材料的硬度为62邵氏硬度，第一凸块结构主要功能是固定下方积雪，防止出现轮胎滑动中的打滑问题。

第二凸块结构为刀刃型，仿驯鹿足部蹄壳结构，其材料的硬度为82邵氏硬度，该部分可使轮胎在行进过程中刺入冰地面，提高轮胎的摩擦系数。

第三凸块结构为方形，仿照驯鹿足底的微观横隔结构，第三凸块结构可以固水，将路面由于摩擦产生的液滴进行吸附与排除，其材料的邵氏硬度为77。

第四凸块结构最靠近轮胎的中心线，仿驯鹿足底悬蹄结构，第四凸块结构起到吸附在冰面的作用，其材料的邵氏硬度为69。

胎面的左侧设有一个第一凸块结构，其上侧轮廓曲线为：y＝8.6-1.2x+0.43x

第一凸块结构的右侧设有一个第二凸块结构其上端侧轮廓曲线为：y＝10.58-0.72x+0.17x

第一凸块结构与第二凸块结构的下侧设有四个第三凸块结构，其下端轮廓曲线为：y＝-15.53+21.42x-7.03x

第二凸块结构的右侧设有一个第四凸块结构，其上端曲线方程为：y＝7.67+0.71x-0.06x

为了进一步提高第一凸块结构的固雪能力，防止轮胎打滑，第一凸块结构设有第一弯月形凹槽，为了进一步提高第一凸块结构的切冰能力，增大轮胎的摩擦力，第一凸块结构的内部下方设有花生型凹槽，花生型凹槽内设有第一横隔凸块结构。

为了进一步提高第二凸块结构的固雪能力，防止轮胎打滑，第二凸块结构设有椭圆型凹槽。

为了进一步提高第三凸块结构的固雪能力，防止轮胎打滑，第三凸块结构设有折线形凹槽。

为了进一步提高第四凸块结构的固雪能力，防止轮胎打滑，第四凸块结构设有第一脚掌型凹槽、第二脚掌型凹槽、第三脚掌型凹槽，为了进一步提高第四凸块结构的切冰能力，防止轮胎打滑，第一脚掌型凹槽内设有第一人字形凸块，第二脚掌型凹槽内设有第二人字形凸块，第三脚掌型凹槽内设有第三人字形凸块。

本发明的工作原理：

将具有仿生防滑轮胎花纹结构的仿生轮胎置于结冰且覆雪路面时，第一凸块结构、第二凸块结构、第三凸块结构和第四凸块结构均起到支撑轮胎增加与结冰且覆雪路面的摩擦力的作用；第一凸块结构中的第一弯月形凹槽与花生型凹槽主要负责固雪功能，通过轮胎压力分布的改变，实现对冰面上的积雪进行疏散与固定，花生型凹槽中的第一横隔凸块结构起到的作用是固冰，增大摩擦力；第二凸块结构起到的主要作用是破冰，增加与路面的摩擦力，第二凸块结构的椭圆型凹槽的作用同样也是固雪；第三凸块结构的折线形凹槽作用是实现排水，当轮胎在路面行驶时会产生融化的水膜，而导致摩擦系数的减少，折线形凹槽主要对积水进行疏散；第四凸块结构的第一脚掌型凹槽、第二脚掌型凹槽、第三脚掌型凹槽主要起到固雪的功能，而其第一人字形凸块、第二人字形凸块，第三人字形凸块起到增大摩擦力的功能；通过以上各结构的配合，保障了轮胎在结冰且覆雪路面的高通过性与平稳性能。

本发明的有益效果：

1、在胎面设置左凸块结构和右凸块结构，保证了胎面在结冰且覆雪路面上行驶过程中有足够的抓地力，同时不同部位采用不同的材料硬度加工而成，使得凸起部分能很好地与地面发生摩擦，防滑效果明显，不会使得轮胎打滑。

2、本发明提高了结冰且覆雪路面上行驶车轮的牵引通过性，适用于结冰且覆雪路面；与普通米其林雪地轮胎相比较，在同样的结冰且覆雪路面上，本发明轮胎的摩擦力提高了约24.5％～28.4％，

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2采用本发明的仿生防滑轮胎花纹结构的轮胎俯视图。

具体实施方式

参见图1所示，一种结冰且覆雪路面仿生防滑轮胎花纹结构，包括胎面1，胎面1的左侧设有左凸块结构，胎面1的右侧设有右凸块结构，左凸块结构与右凸块结构数量相同，左凸块结构与右凸块结构以轮胎的中心线对称布设；

左凸块结构包括第一凸块结构2、第二凸块结构3、第三凸块结构4和第四凸块结构5；

第一凸块结构2为椭圆形，仿驯鹿足底软垫结构，其材料的硬度为62邵氏硬度，第一凸块结构2的功能是固定下方积雪，防止出现轮胎滑动中的打滑问题。

第二凸块结构3为刀刃型，仿驯鹿足部蹄壳结构，其材料的硬度为82邵氏硬度，第二凸块结构3可使轮胎在行进过程中刺入冰地面，提高轮胎的摩擦系数。

第三凸块结构4为方形，仿照驯鹿足底的微观横隔结构，第三凸块结构4可以固水，将路面由于摩擦产生的液滴进行吸附与排除，其材料的邵氏硬度为77。

第四凸块结构5最靠近轮胎的中心线，仿驯鹿足底悬蹄结构，第四凸块结构5起到吸附在冰面的作用，其材料的邵氏硬度为69。

胎面1的左侧设有一个第一凸块结构2，其上侧轮廓曲线为：y＝8.6-1.2x+0.43x

第一凸块结构2的右侧设有一个第二凸块结构3其上端侧轮廓曲线为：y＝10.58-0.72x+0.17x

第一凸块结构(2)与第二凸块结构(3)的下侧设有四个第三凸块结构4，其下端轮廓曲线为：y＝-15.53+21.42x-7.03x

第二凸块结构(3)的右侧设有一个第四凸块结构(5)，其上端曲线方程为：y＝7.67+0.71x-0.06x

所有的曲线方程均是提取驯鹿足底曲线参数，并在solidworks软件中利用参数方程进行建模所获得的。

为了进一步提高第一凸块结构2的固雪能力，防止轮胎打滑，第一凸块结构2设有第一弯月形凹槽21，为了进一步提高第一凸块结构2的切冰能力，增大轮胎的摩擦力，第一凸块结构2的内部下方设有花生型凹槽22，花生型凹槽22内设有第一横隔凸块结构221。

为了进一步提高第二凸块结构3的固雪能力，防止轮胎打滑，第二凸块结构3设有椭圆型凹槽31。

为了进一步提高第三凸块结构4的固雪能力，防止轮胎打滑，第三凸块结构4设有折线形凹槽41。

为了进一步提高第四凸块结构5的固雪能力，防止轮胎打滑，第四凸块结构5设有第一脚掌型凹槽51、第二脚掌型凹槽52、第三脚掌型凹槽53，为了进一步提高第四凸块结构5的切冰能力，防止轮胎打滑，第一脚掌型凹槽51内设有第一人字形凸块511，第二脚掌型凹槽52内设有第二人字形凸块521，第三脚掌型凹槽53内设有第三人字形凸块531。

采用本发明的仿生防滑轮胎花纹结构的轮胎如图2所示，为了简便直观凸显出胎块的分布，图2中采用15个胎块分布于轮胎一周，实际可采用图1中中胎块的2到2.5倍。

本实施例的工作原理：

将具有仿生防滑轮胎花纹结构的仿生轮胎置于结冰且覆雪路面时，第一凸块结构2、第二凸块结构3、第三凸块结构4和第四凸块结构5均起到支撑轮胎增加与结冰且覆雪路面的摩擦力的作用；第一凸块结构2中的第一弯月形凹槽21与花生型凹槽22主要负责固雪功能，通过轮胎压力分布的改变，实现对冰面上的积雪进行疏散与固定，花生型凹槽22中的第一横隔凸块结构221起到的作用是固冰，增大摩擦力；第二凸块结构3起到的主要作用是破冰，增加与路面的摩擦力，第二凸块结构3的椭圆型凹槽3的作用同样也是固雪；第三凸块结构4的折线形凹槽41作用是实现排水，当轮胎在路面行驶时会产生融化的水膜，而导致摩擦系数的减少，折线形凹槽41主要对积水进行疏散；第四凸块结构5的第一脚掌型凹槽51、第二脚掌型凹槽52、第三脚掌型凹槽53主要起到固雪的功能，而其第一人字形凸块511、第二人字形凸块521，第三人字形凸块531起到增大摩擦力的功能。通过以上各结构的配合，保障了轮胎在结冰且覆雪路面的高通过性与平稳性能。