一种防滑链的制作方法

本发明具体涉及一种防滑链，属于车辆防滑技术领域。

背景技术

在冬季雨雪天气显著增多，更加容易造成事故的发生，因此，人们在注重汽车的舒适性、可靠性、经济性的同时，对汽车的安全性更是提出了更高的要求，冬季雪天环境行车防滑问题已经迫在眉睫。在冰雪道路上，驾驶员的驾驶难度会是正常路面的数倍，主要原因是积雪路面附着系数显著降低，交通流状况较正常道路上更加复杂，极易引发交通事故。积雪天行车路滑，路面的积雪表层容易被轮胎温度融化，由于外界温度过低，融化的雪层凝结成薄冰，车辆在冰雪路面上行驶时，轮胎与路面的摩擦系数减小，轮胎附着力降低，在这样的行驶条件下，极易引发事故。

技术实现要素：

因此，针对现有技术的上述不足，本发明目的旨在提供一种的防滑链。优化现有设计，改良既存缺陷以提升安全性”为主要目的，提高防滑链安全性，以减少事故发生率。

具体的，防滑链，包括防滑链本体，防滑链本体上设有v字型花纹，v字型花纹之间设有凹槽，所述凹槽内安装有弹簧，弹簧表面设有橡胶块，弹簧自然状态的高度高于v字型花纹。

进一步的，所述防滑链本体的凹槽与v字型花纹的表面积之比为2:3。

进一步的，所述凹槽内设有横向贯通的v字型沟槽。

本发明的有益效果在于：

本发明的防滑链，与现有技术相比，首先，利用弹簧的形变原理，在防滑链接触地面时，路面上的积雪会附着在弹簧外橡胶块表面。在不与地面接触时，弹簧将橡胶块表面积雪弹离。

其次，弹簧在与挡泥板接触时，由于弹簧的高度可以刮掉挡泥板上的结冰确保不会出现轮胎抱死现象。

再加上v字型花纹具有良好的排水和导雪性能，在冰雪道路上，极大地减少了冰雪混合物附着在防滑链上的概率，也减少了溅到挡泥板上的概率，避免了防滑链上卡雪太多而失去防滑性能，并且有效地防止了挡泥板结冰，出现轮胎抱死现象。

最后弹簧应力集中，与地面接触面积小，压力集中在其上破开冰层，增加了防滑链防滑性能。

附图说明

图1是防滑链的整体结构示意图。

图2是弹簧自然状态和压缩状态对比示意图。

图3是v型沟槽示意图。

附图标记如下：

1、防滑链本体，2、v字型花纹，3、凹槽，4、橡胶块，5、弹簧，6、v字型沟槽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行说明：

如图1所示，防滑链，包括防滑链本体1，防滑链本体1上设有v字型花纹2，v字型花纹2之间设有凹槽3，凹槽3内安装有弹簧5，弹簧5表面设有橡胶块4，弹簧5自然状态的高度高于v字型花纹2。

弹簧5的安装方式为：根据弹簧5的尺寸，在凹槽3中挖2mm螺旋式的洞，将弹簧5紧紧的内嵌与螺旋洞中。安装防滑链的轮子的重量为218g，直径108mm，宽度44mm，周长为339.12mm，橡胶块长度为56mm，宽度40mm，弹簧高度5mm，线径0.3mm，外径6mm，间距2mm，此参数为模型参数，实际参数根据轮子情况等比例扩大。

如图2所示，为了达到导雪特性，给凹槽3上增加弹簧5，弹簧5强度及参数由汽车满载质量确定，在防滑链着地时弹簧5压缩，弹簧高度与花纹一致，离地后，依据弹簧形变原理，将附着于表面附着物弹开，贴地时，通过形变卸力破开冰层。

在本实施例中，防滑链本体1的海陆比为2:3，即凹槽3与v字型花纹2的表面积之比为2:3。

导雪分析

冰雪道路由于是由冰、雪和融化的水混合在一起的硬底层道路，路面的附着力很低，附着性能极差。由于普通轮胎花线较平，无法挤开冰雪直接接触到底层路面，所以在冰雪道路上行驶时摩擦力较小，发挥的驱动力也就很小。

下面分析本设计附着力的大小，轿车满载时质量为2000kg，在干柏油路上行驶，可发挥的最大驱动力如公式1所示：

q1＝f1mg(1)

式中：q1——柏油路面驱动力，n；

f1——柏油路面附着系数，取值0.7；

m——汽车满载时质量，2000kg；

g——重力加速度，9.8kg/m²。

同等条件下，冰雪路面上最大的驱动力如公式2所示：

q2＝f2mg(2)

式中：q2——冰雪路面驱动力，n；

f2——冰雪路面附着系数，值域为(0.07-0.2)。

因为由公式(1)和公式(2)可知，q1＝13720n,q2＝3920n,普通轿车在冰雪道路上发挥的最大驱动力仅为同等条件下，在柏油路上行驶时可发挥的最大驱动力的28.57％。

当汽车安装上防滑链时，在冰雪道路上行驶时产生的驱动力q由两个方面组成。一是防滑链的沟槽宽，深的花纹凸起部分在接地时，花纹对地面有较高的单位压力，将冰雪节挤开，使凸起部分与地面的路底直接接触，这就提高了摩擦力，而产生的驱动力q2如公式(2)所示；二是防滑链的花纹压入冰雪中由冰雪的水平抗剪力产生，由水平抗剪公式如(3)所示：

q3＝s1c+mg×tgcotφ(3)

式中：q3——剪切驱动力，n；

s1——剪切面积，即防滑链接地面积，m²；

c——单位面积内聚力，雪地c＝650-1030/m²；

φ——内摩擦角，雪地φ＝19.7°-23.2°；

tg——内摩擦系数，雪地为0.16。

防滑链接地面积根据公式(4)可得：

s1＝ns(4)

式中：s1——防滑链接地面积，m²；

n——凹凸面最佳海陆比，取2:3；

s——防滑链覆盖面积，实地测量值0.125m²。

取c＝1030n,φ＝23.2°，则剪切驱动力q3＝7499.5n。

根据牛顿第三运动定律：相互作用的两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。汽车在冰雪路面行驶时，防滑链压入冰雪中冰雪会对防滑链产生抗剪力，则防滑链会对冰雪产生大小相同，方向相反的剪切力q3。设计采用45°的v字型沟槽设计，则q3在横向及纵向上对雪的剪切驱动力如式(5)和式(6)所示：

q4＝q5(6)

式中：q4——横向剪切驱动力，n；

q5——纵向剪切驱动力，n。

经计算可得横向剪切力q4＝q5＝5303n,与雪接触面驱动压强为0.88mpa，经分析计算，驱动强度>抗折强度>抗拉强度>抗压强度>抗剪强度，该防滑链可实现导雪功能。

防滑效能分析

以四轮轮胎式汽车为在水平冰雪道路上为分析对象，设汽车总重为m，则单一轮胎的承受重力为mg/4,冰雪因承受外力而下陷吃住防滑纹深度hi与外力fi的关系为ki，则ki、hi、fi关系式如式(7)所示。

式中：hi——防滑纹下陷深度，m；

fi——单一轮胎承受重力，n；

设橡胶防滑链表面纹理压入冰雪路面层后为标准棱台形：

其接地面积为s：

s＝dl(8)

式中：d——防滑纹压入雪地后横向宽度，m；

l——防滑纹压入雪地后纵向长度，m。

设冰雪压力f随着排开冰雪的体积v的关系为k,则：

由公式(7)、(8)、(9)、(10)可知，当该防滑链纹理压入冰雪后，冰雪产生的剪切力可在防滑系统的作用下可转化为轮胎的驱动力，进而改善轮胎在积雪路面行驶的打滑问题，相对于其他传统防滑链而言进一步增大了摩擦力。

同时，对冰雪表面压强的分析：

在汽车满载重量不变的条件下，该防滑链凸起纹理的尖端部设计，其接触面积在综合考虑各类因素,发现该防滑链的接触面积必然小于其他防滑链的接触面积，由此可知，本设计防滑系统对冰面的压强必然大于现有的防滑链，由于防滑纹理的锯齿状设计，所以更能增大与冰面的摩擦力。

滑水性能

基于仿生非光滑结构对流体减黏降阻功能特性设计，在不改变花纹宏观结构的前提下，在凹槽3处增加v字型沟槽6，达到疏水要求。

本实施例提供的防滑链功能结构，可实现防滑、破冰、导雪功能，在对各个功能进行力学分析计算后，已论证其实际应用能力。整个设计结合实际情况，对结构设计进行缜密的分析，使得设计在实际中有很高的实用性、安全性和高效性。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。