本發(fā)明涉及汽車領域或者輪胎領域，特別涉及一種非光滑表面結構的非充氣輪胎。

背景技術：

當汽車行駛速度超過70km/h時，輪胎噪聲成為主要交通噪聲源。特別是在當今新能源汽車發(fā)展的大趨勢下，隨著汽車發(fā)動機噪聲的減少，輪胎噪聲對整車噪聲的影響變得日益突出。依據(jù)噪聲產(chǎn)生機理，輪胎噪聲可分為振動噪聲和氣動噪聲。最近有企業(yè)和學者提出了采用聚氨酯等材料制造的，開放輻板結構的非充氣輪胎，例如米其林的tweel輪胎(專利cncn1545454)、普利司通非充氣輪胎(專利cncn103874589a)等等。這些非充氣輪胎具有防爆胎、免維護、輕量化、舒適性好、滾動阻力小等優(yōu)點，然而其開放式的輻板結構會導致高速氣流經(jīng)過輻板之間的開放腔體時引起的氣動噪聲比充氣輪胎更加嚴重。yoos,uddinms,heoh等學者的文獻”thermoviscoelasticmodelingofanonpneumatictirewithalatticespoke”指出，這些柔性輻板在工作過程中的變形會大量生熱，嚴重依賴空氣流動散熱，因此采用加裝隔音罩等附加結構降噪的手段會造成非充氣輪胎散熱困難，同時增加車輪重量。目前還沒有一種十分有效的方法來解決非充氣輪胎的氣動噪聲問題。

很多種鸮(貓頭鷹)具有靜音飛行的能力，它們的翅膀羽毛對此起到了重要作用。研究結果表明，鸮翅膀上的鋸齒邊緣、條紋狀凸起和溝槽結構能夠控制其表面湍流邊界層的壓力波動，抑制分離現(xiàn)象產(chǎn)生，從而減少湍流渦的強度和渦量，進而減少渦聲的產(chǎn)生。這種表面結構可以作為降低非充氣輪胎的氣動噪聲的有效途徑。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術中存在不足，本發(fā)明提供了一種非光滑表面結構的非充氣輪胎，可以不增加隔音罩等附屬裝置的前提下，減小高速旋轉(zhuǎn)時非充氣輪胎產(chǎn)生的氣動噪聲，同時不顯著增加車輪重量，不犧牲輪胎其他諸如承載、抓地、散熱等性能。

本發(fā)明是通過以下技術手段實現(xiàn)上述技術目的的。

一種非光滑表面結構的非充氣輪胎，包括外側(cè)環(huán)形帶、內(nèi)側(cè)環(huán)形帶和輻板；所述外側(cè)環(huán)形帶和內(nèi)側(cè)環(huán)形帶通過若干輻板連接；若干所述輻板將所述外側(cè)環(huán)形帶和內(nèi)側(cè)環(huán)形帶之間的區(qū)域分割成若干個腔體，所述腔體沿輪胎軸向兩端敞開；若干個所述腔體的內(nèi)表面和端面、外側(cè)環(huán)形帶端面均布置非光滑結構，用于降低空氣動力學噪聲。

進一步，所述腔體內(nèi)表面的所述非光滑結構為并排設置的多條凸起于所述內(nèi)表面的連續(xù)條紋或凹陷于所述內(nèi)表面的連續(xù)溝槽。

進一步，所述連續(xù)條紋或連續(xù)溝槽的延伸方向為沿垂直于車輪旋轉(zhuǎn)軸的方向。

進一步，所述條紋或溝槽的截面形狀為三角形或者矩形或者梯形；所述條紋或溝槽與所述外側(cè)環(huán)形帶的內(nèi)側(cè)面、內(nèi)側(cè)環(huán)形帶的外側(cè)面和輻板的外表面圓弧過渡。

進一步，所述條紋或溝槽的最大寬度為0.5～5mm；所述條紋或溝槽的高度或深度為其寬度的1～2倍；連續(xù)的所述條紋或溝槽的排列間距為其寬度的1.5～3倍。

進一步，所述腔體內(nèi)表面的所述非光滑結構為凸出于腔體內(nèi)表面的若干個離散的凸臺或凹陷于腔體內(nèi)表面的若干個離散的凹坑。

進一步，所述凸臺或者凹坑截面形狀為球冠形或圓柱與球冠相連的形狀。

進一步，所述球冠形或圓柱與球冠相連的形狀的直徑為0.5～5mm；所述凸臺總高度或凹坑總深度為直徑的0.5～3倍；相鄰的凸臺或凹坑排列間距為凸臺或凹坑直徑的2～5倍。

進一步，若干所述輻板按輪胎中心均布；所述腔體的端面和外側(cè)環(huán)形帶端面布置的非光滑結構為凸起鋸齒結構，所述凸起鋸齒結構的排列方向按輪胎的徑向分布。

進一步，所述凸起鋸齒結構的單個齒的截面形狀為三角形；所述單個齒寬度為0.5～5mm，所述單個齒高度為其寬度的1～2倍，所述凸起鋸齒結構的齒排列間距為其寬度的1.5～15倍。

本發(fā)明的有益效果在于：

1.本發(fā)明所述的非光滑表面結構的非充氣輪胎，通過在非充氣輪胎表面布置凸起或凹陷非光滑局部結構，可以推遲氣流通過非充氣輪胎表面時分離現(xiàn)象的產(chǎn)生，減小湍流中的渦量，進而降低高速旋轉(zhuǎn)時非充氣輪胎產(chǎn)生的氣動噪聲。

2.本發(fā)明所述的非光滑表面結構的非充氣輪胎，不改變非充氣輪胎的胎體和胎面整體結構，能夠不犧牲輪胎其他諸如承載、抓地和散熱等性能，同時避免增加過多的設計制造難度和成本。

3.本發(fā)明所述的非光滑表面結構的非充氣輪胎，同隔音罩等附屬裝置的方法相比，本發(fā)明能夠保持原有的散熱效果，并且控制車輪重量。

4.本發(fā)明所述的非光滑表面結構的非充氣輪胎，通過布置連續(xù)條紋或溝槽的方案，使其表面結構具有不易折斷和疲勞損壞的優(yōu)點；

5.本發(fā)明所述的非光滑表面結構的非充氣輪胎，通過布置離散凸臺或凹坑的方案，使表面結構具有易于逐個獨立加工的優(yōu)點。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述的非光滑表面結構的非充氣輪胎結構示意圖。

圖2為本發(fā)明所述的腔體內(nèi)表面的非光滑結構示意圖。

圖3為圖2中的腔體內(nèi)表面的非光滑結構另一視角的示意圖。

圖4為本發(fā)明的第一實施例的凸起表面的連續(xù)條紋剖面圖。

圖5為本發(fā)明的第二實施例的離散的凸臺的示意圖。

圖6為本發(fā)明的第二實施例的離散的凹坑的示意圖。

圖7為本發(fā)明的第二實施例的離散的凸臺的截面剖視圖。

圖8為本發(fā)明的第三實施例的腔體端面布置凸起鋸齒結構示意圖。

圖9為本發(fā)明的第三實施例的外側(cè)環(huán)形帶端面布置凸起鋸齒結構示意圖。

圖10為本發(fā)明的第一實施例的聲壓頻譜對比分析圖。

圖中：

1-外側(cè)環(huán)形帶；2-內(nèi)側(cè)環(huán)形帶；3-輻板；4-腔體；5-凸臺；6-凹坑。

具體實施方式

下面結合附圖以及具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明，但本發(fā)明的保護范圍并不限于此。

如圖1所示，一種非光滑表面結構的非充氣輪胎，包括外側(cè)環(huán)形帶1、內(nèi)側(cè)環(huán)形帶2和輻板3；所述外側(cè)環(huán)形帶1和內(nèi)側(cè)環(huán)形帶2通過若干輻板3連接；若干所述輻板3將所述外側(cè)環(huán)形帶1和內(nèi)側(cè)環(huán)形帶2之間的區(qū)域分割成若干個腔體4，所述腔體4沿輪胎軸向兩端敞開；若干個所述腔體4的內(nèi)表面和端面、外側(cè)環(huán)形帶1端面均布置非光滑結構，用于降低空氣動力學噪聲。外側(cè)環(huán)形帶1也可以使由輻板3組成的腔體4構成。所述腔體4可以為規(guī)則的或者不規(guī)則的截面。由于非光滑結構存在，可以推遲氣流通過非充氣輪胎表面時分離現(xiàn)象的產(chǎn)生，減小湍流中的渦量，進而降低高速旋轉(zhuǎn)時非充氣輪胎產(chǎn)生的氣動噪聲?，F(xiàn)有技術中為了降低噪聲，非充氣輪胎兩端增加隔音罩等附屬裝置的，與現(xiàn)有技術比，本發(fā)明能夠保持原有的散熱效果，并且控制車輪重量。

圖2、圖3和圖4為本發(fā)明的第一實施例，所述腔體4內(nèi)表面的所述非光滑結構為并排設置的多條凸起于所述內(nèi)表面的連續(xù)條紋或凹陷于所述內(nèi)表面的連續(xù)溝槽。根據(jù)空氣動力學分析，當所述連續(xù)條紋或連續(xù)溝槽的延伸方向為沿垂直于車輪旋轉(zhuǎn)軸的方向，受力情況最佳。所述條紋或溝槽的截面形狀為三角形或者矩形或者梯形；所述條紋或溝槽與所述外側(cè)環(huán)形帶1的內(nèi)側(cè)面、內(nèi)側(cè)環(huán)形帶2的外側(cè)面和輻板3的外表面圓弧過渡。所述條紋或溝槽的截面形狀根據(jù)空氣動力設計避免出現(xiàn)尖角。所述條紋或溝槽的最大寬度為0.5～5mm；所述條紋或溝槽的高度或深度為其寬度的1～2倍；連續(xù)的所述條紋或溝槽的排列間距為其寬度的1.5～3倍。通過布置連續(xù)條紋或溝槽的方案，使其表面結構具有不易折斷和疲勞損壞的優(yōu)點。

實施例一中采用凸起表面的連續(xù)條紋為寬度為3mm，間距為6mm的正三角形截面徑向條紋方案，原始模型的聲壓頻譜對比。如圖10所示，根據(jù)計算機仿真計算，當聲壓測點位于輪胎側(cè)面，距離輪胎502.5mm處時，采用在外直徑為593mm的非充氣輪胎輻板上以6mm間距布置寬度為3mm，截面為正三角形的徑向條紋結構方案，可以輪胎在將80km/h風速下滾動時的氣動噪聲由78.27db降低至72.68db，降噪輻度為7.27％；根據(jù)1/3倍頻程的頻域分析，該方案在630hz～1600hz頻段降噪效果明顯，其中1600hz聲壓級降低4.26db。

圖5、圖6和圖7為本發(fā)明的第二實施例，所述腔體4內(nèi)表面的所述非光滑結構為凸出于腔體4內(nèi)表面的若干個離散的凸臺5或凹陷于腔體4內(nèi)表面的若干個離散的凹坑6。通過布置離散凸臺或凹坑的方案，使表面結構具有易于逐個獨立加工的優(yōu)點。所述凸臺5或者凹坑6截面形狀為球冠形或圓柱與球冠相連的形狀。所述球冠形或圓柱與球冠相連的形狀的直徑為0.5～5mm；所述凸臺5總高度或凹坑6總深度為直徑的0.5～3倍；相鄰的凸臺5或凹坑6排列間距為凸臺5或凹坑6直徑的2～5倍。

圖8和圖9為本發(fā)明的第三實施例，若干所述輻板3按輪胎中心均布；所述腔體4的端面和外側(cè)環(huán)形帶1端面布置的非光滑結構為凸起鋸齒結構，所述凸起鋸齒結構的排列方向按輪胎的徑向分布，即凸起的鋸齒與胎表面的交線構成一組從車輪軸向外擴散的同心圓。所述凸起鋸齒結構的單個齒的截面形狀為三角形；所述單個齒寬度為0.5～5mm，所述單個齒高度為其寬度的1～2倍，所述凸起鋸齒結構的齒排列間距為其寬度的1.5～15倍。

所述實施例為本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式，但本發(fā)明并不限于上述實施方式，在不背離本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容的情況下，本領域技術人員能夠做出的任何顯而易見的改進、替換或變型均屬于本發(fā)明的保護范圍。