轻型电动代步车用免充气轮胎结构的制作方法

本发明涉及一种免充气轮胎结构，特别指使用于轻型电动代步车用的免充气轮胎结构。

背景技术：

近年来，国内车辆市场中代步车异军突起，特别是轻便型电动代步车更得到大力发展。轻便型电动代步车兼具重量轻，车型体积小，驻车方便等特点逐渐成为代步市场中新兴的代步工具。在日常使用中轻便型电动代步车特别注重车辆的紧凑性和行驶的稳定性，因此轻便型电动代步车常配套小轮径大断宽的免充气轮胎。如此可将电机安装于轮辋内部空间内，形成紧凑型的车型结构，在降低了车辆重心的同时也加大了轮胎的接地宽度，以提升车辆行驶的稳定性。但随着节能减排问题的关注，降低能耗成为电动代步车的另一新的发展趋势，然而现有的小轮径大断宽免充气轮胎因为断面宽度较大，其行驶时产生的空气剪切力较大，容易带来较大能量损失，将形成较高的能耗。

常见的轻便型电动车上所配套的小轮径大断宽免充气轮胎的胎边部或胎体内部常设计有轴向孔或周向孔，如图1所示，在轮胎的胎边部设计有轴向孔1’或者在轮胎内部设计有多个周向孔2’。在轮胎行驶时通过轴向孔1’或者周向孔2’实现轮胎重量的减轻，一定程度上减少能源的损耗，但是由于缩减了轮胎的支撑材料，导致轮胎的整体刚性不足，容易发生轮胎行驶的稳定性下降的问题。此外，此类轮胎在行驶时因为轮胎的断面宽度较大，形成较大的空气剪切力，同时，轴向孔1’的壁面垂直于轮胎的周向旋转方向，轮胎因周向旋转所带来的空气剪切力无法有效去除，导致小轮径大断宽的免充气轮胎能量损失也较高，无法满足轮胎的低能耗要求、实现车辆高续航力的目的。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种轻型电动代步车用的免充气轮胎结构，可以确保轮胎行驶的稳定性的同时提升低能耗性能。

为实现上述目的，本发明的解决方案是：

一种轻型电动代步车用免充气轮胎结构，该轮胎包含胎面部、胎肩部、胎边部、胎唇部；其中在轮胎两侧的胎肩部至胎边部周向等间隔分布若干个外弧槽，外弧槽由靠近胎唇部向胎肩部呈径向螺旋发散设置，且外弧槽的宽度由胎唇部向胎肩部呈渐小设置，外弧槽沿轮胎轴向形成由胎肩部、胎边部及胎唇部向胎面中心呈渐缩倾斜的锥形面；在外弧槽内设有至少一个轴向的内圆孔，即外弧槽包绕于内圆孔的外侧。

所述外弧槽沿轮胎轴向形成由胎肩部、胎边部向胎面中心倾斜的上锥形面，沿轮胎轴向形成由胎唇部向胎面中心倾斜的下锥形面，此上锥形面、下锥形面倾斜于轮胎行驶的周向旋转方向。

所述上锥形面与轴向的夹角为5°～15°，下锥形面与轴向的夹角不小于上锥形面与轴向的夹角。

所述外弧槽的径向内端、径向外端均采用圆弧的边缘，径向内端圆弧所在的圆心与径向外端圆弧所在的圆心的连线与轮胎行驶周向的切线之间的周向夹角为10°～30°。

所述外弧槽的外宽度与内宽度的比值为0.5～0.8。

所述外弧槽的径向高度与轮胎断面高度的比值为0.4～0.6。

所述胎肩部位置的外弧槽的轴向切入宽度为轮胎胎面宽度的5%~15%。

所述分布在轮胎两侧外弧槽的内圆孔贯穿于整个轮胎轴向内部。所述外弧槽的内部分布有若干个内圆孔，且各内圆孔的直径由胎唇部向胎肩部呈渐小设置。

所述外弧槽的内部分布的内圆孔设置为三种孔径的内圆孔：大内圆孔、中内圆孔、小内圆孔，当轮胎胎边两侧的外弧槽的螺旋方向互为不同时，中内圆孔和小内圆孔采用同轴的双层阶梯孔，即：胎面一侧的中内圆孔和另一侧的小内圆孔采用同轴双层阶梯孔，胎面一侧小内圆孔和另一侧的中内圆孔采用同轴双层阶梯孔。

所述中内圆孔的直径与小内圆孔的直径之间的比值为1.0～1.5。

所述相邻外弧槽周向间隔之间设置有独立的外圆孔，胎面一侧外圆孔与另一侧的中内圆孔轴向互通且两者的直径相同。

采用上述方案后，本发明主要通过在轮胎两侧的胎肩部至胎边部周向等间隔分布若干个外弧槽，外弧槽包绕于若干个内圆孔的外侧，外弧槽由靠近胎唇部向胎肩部呈径向螺旋发散设置，且外弧槽的宽度由胎唇部向胎肩部呈渐小设置，同时结合外弧槽沿轮胎轴向的锥形面整体形成由周向的弧形、轴向的锥形及径向的螺旋组成的三维立体弧形面可以确保轮胎行驶的稳定性的同时提升低能耗性能。

附图说明

图1为现有技术轮胎断面示意图；

图2为本发明轮胎实施方式的断面示意图；

图3为本发明轮胎胎边结构一种实施方式的一侧示意图；

图4为本发明轮胎主视图；

图5为本发明轮胎立体图；

图6为本发明轮胎胎边结构一种实施方式的另一侧示意图；

图7为本发明轮胎胎边结构另一种实施方式的一侧示意图；

图8为本发明轮胎胎边结构再一种实施方式的一侧示意图。

具体实施方式

以下结合附图解释本发明的实施方式：

如图2～5所示，本发明揭示了一种轻型电动代步车用免充气轮胎结构，该轮胎包含胎面部1、胎肩部2、胎边部3、胎唇部4，在轮胎两侧的胎肩部2至胎边部3周向等间隔分布若干个外弧槽32，外弧槽32由靠近胎唇部4向胎肩部2呈径向螺旋发散设置，且外弧槽32的宽度d1由胎唇部4向胎肩部2呈渐小设置，外弧槽32沿轮胎轴向形成由胎肩部2、胎边部3及胎唇部4向胎面中心呈渐缩倾斜的锥形面；在外弧槽32内设有至少一个轴向的内圆孔31，即外弧槽32包绕于内圆孔31的外侧。此内圆孔31可设置为若干个一系列的内圆孔31，则外弧槽32包绕于一系列轴向的内圆孔31外侧。

如图2、3所示，外弧槽32由靠近胎唇部4向胎肩部2呈径向螺旋发散设置，此螺旋的方向与轮胎的行驶方向一致，如图3中r所示轮胎的行驶方向，同时外弧槽32沿轮胎轴向形成由胎肩部2、胎边部3向胎面中心倾斜的上锥形面32a，沿轮胎轴向形成由胎唇部4向胎面中心倾斜的下锥形面32b，此上锥形面32a、下锥形面32b倾斜于轮胎行驶的周向旋转方向，可形成锥形的空气剪切面。当轮胎行驶时，配合径向螺旋发散的排列设置整体可形成由周向的弧形、轴向的锥形及径向的螺旋形组成的三维立体弧形面。当轮胎行驶时，此三维立体弧形面可形成沿周向、轴向、径向的空气剪切接触面，利于将空气剪切力由胎肩部2沿周向、径向逐渐向胎唇部4延伸分散，减少空气剪切时的正向力带来的能量损失，特别是最大断宽位置a所带来了空气剪切能量损失，有利于轮胎降低能耗。上锥形面32a与轴向的夹角α1为5°～15°，当上锥形面32a与轴向的夹角α1设置过小时空气剪切力由胎肩部2沿周向、径向逐渐向胎唇部4延伸分散的效果不明显，无法发挥对能耗降低的帮助；当上锥形面32a与轴向的夹角α1设置过大时，将会造成胎肩部2接触刚性过低，无法确保轮胎发挥行驶稳定性。此外，下锥形面32b与轴向的夹角α2不小于上锥形面32a与轴向的夹角α1，如此在靠近胎唇部4形成较大的下锥形面32b与轴向的夹角α2可利于从胎肩部2、胎边部3积聚过来的大量空气的剪切力分散需求，形成较小底部的剪切正向力，减小轮胎的能耗损失。

所述外弧槽32的径向内端32a、径向外端32b均采用圆弧的边缘，如此可以平滑地过渡轮胎周向行驶所带来的空气剪切力，有利于降低能量的损失。此外，径向内端32a的圆弧所在的圆心c1与的径向外端32b的圆弧所在的圆心c2的连线与轮胎行驶周向的切线之间的周向夹角β为10°～30°。当周向夹角β设置过小时将会使轮胎周向行驶时外弧槽32的三维立体弧形面空间不足，无法使得胎肩部2的空气剪切力很好的分散至最小轴向宽度的胎唇部4，导致降低轮胎能耗的效果不佳；当周向夹角β设置过大时容易导致胎肩部2周向空气剪切力分散出来的正向力下降不明显，反而无法有效降低能量的损失以提升轮胎的低能耗效果。

如图2、3所示，外弧槽32在靠近胎唇部4形成较大的宽度d1可利于径向内部刚性较强的胎唇部4附近形成较大的空气剪切力接触面，由于靠近胎唇部4的轴向宽度较小，外弧槽32的深度空间有限，此处加大的外弧槽32宽度d1可形成了较大空间的三维立体弧形面，满足从胎肩部2、胎边部3积聚过来的大量空气的剪切力分散需求，提升轮胎的低能耗效果，而在靠近胎面部1形成较小的宽度d2可确保轮胎行驶时刚性较弱的胎肩部2能发挥降低能耗效果，同时也能维持足够的胎肩部2刚性，确保行驶稳定性。此外，外弧槽32的外宽度d12与内宽度d11的比值为0.5～0.8。当外弧槽32的外宽度d12设置过小时将外弧槽32的三维立体弧形面的有效空间不足，无法降低轮胎的能量损失以形成低能耗效果；当外弧槽21的外宽度d12设置过大时将会导致轮胎胎肩部2不能维持足够的刚性，无法确保轮胎行驶稳定性。为将外弧槽32的剪切力分散效果发挥到最佳，轮胎的外弧槽32的径向高度h1与轮胎断面高度h的比值为0.4～0.6，当外弧槽32的径向高度h1设置过小时将无法发挥其对轮胎剪切力分散效果，影响轮胎发挥低能耗的效果；当外弧槽32的径向高度h1设置过大时将会影响胎肩部2的刚性，反而降低轮胎的行驶稳定性能。在胎肩部2位置的外弧槽32的轴向切入宽度h2为轮胎胎面宽度h3的5%~15%，当外弧槽32的轴向切入宽度h2过小时，将无法使得胎肩部2的空气剪切力很好的分散至最小轴向宽度的胎唇部4，导致降低轮胎能耗的效果不佳；当外弧槽32的轴向切入宽度h2过大时，胎肩部2的刚性将过分减弱，造成行驶稳定性下降的趋势。

此外，分布在轮胎两侧外弧槽32、32’的内圆孔31、31’贯穿于整个轮胎轴向内部，如此可利于胎面两侧形成对称的接触刚性，由于车辆行驶时轮胎中心两侧的接触面较宽，胎面两侧的刚性差异对车辆的反应较为突出，如此设置可提供在行驶时胎面两侧均衡的刚性，确保轮胎行驶的稳定性。同时将轴向两侧胎边部3的外弧槽32、32’相互贯通，利于外弧槽32与内圆孔31的扩展延伸，确保轮胎行驶的稳定性。

当轮胎安装于轻便型电动车辆行驶时，如图7所示，若轻便型电动车辆为前后轴的轮胎结构时，轮胎胎边两侧的外弧槽32的螺旋方向与轮胎的行驶方向r一致，如此在轮胎行驶时两侧胎边部的外弧槽32均能发挥对剪切力分散的效果，实现低能耗的目的。如图3、6所示，若轻便型电动车辆为左右同轴的轮胎结构时，轮胎两侧胎边部3的外弧槽32、32’的螺旋方向互为不同，且位于轮胎安装外侧的外弧槽32的螺旋方向与轮胎的行驶方向r一致，而位于轮胎安装内侧的外弧槽32’的螺旋方向可与轮胎的行驶方向r相反。在轮胎行驶时，安装外侧的空气剪切力大于安装内侧的空气剪切力，如此在外侧采用与轮胎的行驶方向一致的外弧槽32螺旋方向可利于减低能耗，同时当轮胎两侧胎边部3的外弧槽32、32’螺旋方向相反时，在轮胎行驶前进或后退时均能实现良好的空气剪切分散效果，利于轮胎降低能耗。

如图3、6所示，当然，外弧槽32的内部分布有若干个内圆孔31，在外弧槽32的内部分布的内圆孔31数目可根据外弧槽32的周向长度来设定，内圆孔31的直径d2也由胎唇部4向胎肩部2呈渐小设置，本实施例公开为三种孔径的内圆孔31（31’）：大内圆孔31a（31a’）、中内圆孔31b（31b’）、小内圆孔31c（31c’）。当轮胎两侧胎边部3的外弧槽32的螺旋方向互为不同时，中内圆孔31b和小内圆孔31c采用同轴的双层阶梯孔，即：胎面一侧的中内圆孔31b和另一侧的小内圆孔31c’采用同轴双层阶梯孔，胎面一侧小内圆孔31c和另一侧的中内圆孔31b’采用同轴双层阶梯孔，如此利用轮胎中内圆孔和小内圆孔之间的同轴变换形成轮胎两侧相同的螺旋方向，在轮胎行驶过程中形成相反的外弧槽32螺旋方向，利于轮胎在前进或者后退时均能发挥低能耗的作用。中内圆孔31b的直径d22与小内圆孔31c的直径d23之间的比值为1.0～1.5，中内圆孔31b的直径d22与小内圆孔31c的直径d23设置差异性较大时，将会导致轮胎行驶时胎面两侧的刚性差异过大，导致轮胎行驶稳定性的降低。

如图8所示，此外也在周向相邻的两个外弧槽32周向间隔之间也可设置有独立的外圆孔33。胎面一侧外圆孔33与另一侧的中内圆孔31b轴向互通且两者的直径相同。在胎面一侧的外弧槽32包绕于大内圆孔31a、中内圆孔31b、小内圆孔31c的外侧，外圆孔33为独立的孔；而轮胎另一侧的外弧槽32则包绕于大内圆孔31a、外圆孔33、小内圆孔31c的外侧，中内圆孔31b为独立的孔。如此在两侧的胎边部3均能形成相同螺旋方向的外弧槽32，在轮胎行驶过程中形成相反的外弧槽32螺旋方向，轮胎在前进或者后退时均能发挥低能耗的作用。

采用如图2、3轮胎胎边结构样式试制了多种轮胎规格为8x2.00的轻便型电动代步车轮胎并对它们进行性能测试和评价。将各测试轮胎前后轮配套轮辋145x35后安装于轻便型电动代步车辆并在铺装路线上行驶，并通过驾驶员的感官分别评价行驶的稳定性，测试后通过车辆电池的能耗下降率评估轮胎的能耗特性。

通过测试结果可以确认采用此低能耗的免充气轮胎结构后，能够确保轮胎行驶的稳定能的同时提升轮胎的低能耗性能。

以上所述，仅为本发明较佳实施例，不以此限定本发明实施的范围，依本发明的技术方案及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应属于本发明涵盖的范围。