一种孔状梯度负泊松比结构的自行车轮胎的制作方法

本发明涉及自行车轮胎领域，具体涉及一种孔状梯度负泊松比结构的自行车轮胎。

背景技术：

低碳生活、低碳经济已经成为当前社会生活的主题，因此，自行车又重新回到了大众的视野之中，大量的商用单车如共享单车的出现和使用就体现了当前社会人们对低碳生活、低碳经济的重视和追求。

当前各色各样的共享单车本质上也是自行车的一种，而对于自行车来说，自行车的车架是很难被损坏的，相对容易出现损坏的地方是轮胎，尤其是传统的充气式轮胎，传统的充气式的轮胎无法避免爆胎或扎胎对自行车使用的影响，而无充气轮胎刚好能很好的避免爆胎或扎胎的问题，因此就当前高使用频率的商用自行车如共享单车来说，可以很大程度上降低自行车的维修成本以及对自行车的保养频率；对于一般家庭使用的自行车来说，不仅可以减少维修的费用，而且还能降低自行车维修时对生活和工作的影响。

然而完全实心无充气轮胎也存在着很多缺点，比如说对行驶路面的适应能力差，避震的效果非常不好等；又比如说实心轮胎的使用，大大的增加了自行车的整体质量，从而会导致行驶的阻力的增加，这是由于车体的整体质量越大，轮胎的沉陷率就越大，相对应的就会增加滚动摩擦阻力，又由于自行车只是仅仅为了满足人们日常生活中的最基本的需要，基本上都只是短途的使用，所以自行车轮胎需要从避免爆胎扎胎，又做到轻量化的效果，而且要有一定的减震效果等方面出发来提出新的技术方案。

泊松比的物理意义是反映物体伸缩变形时的体积变化，泊松比越小，材料拉伸过程中体积变化越大。大多材料的泊松比为正值，但一些特殊物质或结构具有负泊松比值。负泊松比效应，是指受拉伸时，材料在弹性范围内横向发生膨胀；而受压缩时，材料的横向反而发生收缩。当一个负泊松比材料受压时，它会沿与受力方向垂直的方向收缩当其受拉时会沿与受力方向垂直的方向膨胀。这种特性使负泊松比材料在受压后密度增大，以便能够更好地抵抗外力。因此负泊松比材料在外力的作用下，刚度和强度会越来越大，而且越来越不易被破坏。近年来，负泊松比结构在汽车轮胎上的应用较多，但是在自行车轮胎上的应用较少。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种孔状梯度负泊松比结构的自行车轮胎，它可有效解决现有自行车使用实心轮胎时具有的质量大、避震效果差等方面的问题。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种孔状梯度负泊松比结构的自行车轮胎，包括实体轮胎本体，所述实体轮胎本体包括胎冠、胎侧和趾口，所述胎侧上均设有减震吸能能力呈梯度变化并呈环形排列的孔状梯度负泊松比结构，所述孔为胎侧上的通孔结构。

作为上述技术方案的进一步改进：所述孔状梯度负泊松比结构的减震吸能能力由胎冠向趾口方向依次增强或依次减弱。

进一步的，所述孔状梯度负泊松比结构由同种类型的负泊松比结构组合而成，或由两种及多种负泊松比结构组合而成，或由负泊松比结构与其他非负泊松比结构的吸能减震结构组合而成；所述孔状梯度负泊松比结构为手型、星型、剑型或蜂窝型。

进一步的，当所述孔状梯度负泊松比结构为星型时，所述孔状梯度负泊松比结构组成线条的弧度由胎冠向趾口方向依次减小。

进一步的，所述孔状梯度负泊松比结构中所有的通孔相互平行，孔状梯度负泊松比结构在轮胎侧面上均匀分布。

进一步的，所述胎冠表面设有防滑凸起，防滑凸起沿着行驶轨迹中心线对称分布。

进一步的，所述实体轮胎本体由橡胶材料制成。

进一步的，所述趾口上均匀设有若干个与自行车车圈配合使用的销孔，实体轮胎本体与自行车车圈采用过盈方式连接并通过销孔内的销进行固定。

进一步的，所述孔状梯度负泊松比结构所含梯度个数不少于两个。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明可以采用现有实心轮胎的工艺手段，通过特殊的模具得到孔状梯度负泊松比结构，并通过设置减震吸能能力呈梯度变化并呈环形排列的孔状梯度负泊松比结构，不仅可使得本发明的实体轮胎本体尽可能得以轻量化，还具有较好的缓震、吸能的效果；负泊松比结构本身就具有很好的减震吸能效果，呈梯度变化效果更好是因为本发明是有孔轮胎，而且用的负泊松比结构，以星型结构为例，星型结构的四个角的不同，减震吸能的能力也不同，在本发明上的应用中，在轮胎上的星型负泊松比结构吸能能力较低的孔相对于能力较强的孔，其孔的尺寸会更大，其所在位置的那一层结构相对更软一点，也就是说，以梯度的形式，不仅仅可以减震吸能，还可以使得传统的实心轮胎有类似于传统式充气轮胎的柔软度；

2、本发明由于主体结构是实心结构，可避免的扎胎、爆胎的现象出现，可降低自行车的维修费用和次数；

3、本发明相对现有的负无充气式轮胎，梯度负泊松比结构轮胎具有结构简单的特点，一体式结构，制造成本也不高，适合大批量的推广使用。

附图说明

图1是本发明具体实施例1与自行车车圈连接的结构示意图的结构示意图；

图2是图1中的a处放大图；

图3是本发明具体实施例1中的胎冠的部分结构示意图；

图4是本发明具体实施例1中星型负泊松比结构的差异图；

图5是本发明具体实施例1中星型负泊松比结构的形状变化的示意图；

图6是本发明具体实施例2中内凹六边形负泊松比结构的形状变化的示意图；

图7是本发明具体实施例3中箭头形负泊松比结构的形状变化的示意图。

图例说明：

1、实体轮胎本体；11、胎冠；111、防滑凸起；12、胎侧；121、孔状梯度负泊松比结构；13、趾口；131、销孔；2、自行车车圈。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。

实施例1：

如图1至图3所示，一种孔状梯度负泊松比结构的自行车轮胎，包括实体轮胎本体1，实体轮胎本体1包括胎冠11、胎侧12和趾口13，胎侧12上均设有减震吸能能力呈梯度变化并呈环形排列的孔状梯度负泊松比结构121，孔为胎侧12上的通孔结构，孔状梯度负泊松比结构121可在一定程度上降低实体轮胎本体1的自重，使得实体轮胎本体1的滚动阻力有一定的减小，也使得实体轮胎本体1的沉陷率也有一定的降低。

本实施例中，孔状梯度负泊松比结构121的减震吸能能力由胎冠11向趾口13方向依次增强，如图2、图4和图5所示，孔状梯度负泊松比结构121由胎冠11向趾口13方向呈梯度负泊松比结构排列(即组成星型结构的四个角的线条弧度发生变化)，从左往右，a结构的吸能减震能力最好，往b走吸能减震能力下降，c结构在轮胎上的孔最大，因此c结构所在的那一层相较其他两层要软很多，因此，以本发明示意图排列，柔软度也是呈梯度的，这样不仅仅可以起到吸能减震，轻量化的效果，而且还能在一定程度上做到如充气式轮胎的效果。

本实施例中，孔状梯度负泊松比结构121由同种负泊松比结构组合而成，孔状梯度负泊松比结构121为星型，星型负泊松比结构大致上有由弧线或直线组合成的星形状结构，梯度孔状梯度负泊松比结构121其实是通过对少许差别的星型负泊松比结构进行排列组合得到的，由于负泊松比结构在形状上的一点点差别导致其吸能、减震的能力有所不同，根据能力的大小进行排列，形成梯度，进一步加强吸能、减震的能力。

本实施例中，孔状梯度负泊松比结构121组成线条的弧度由胎冠11向趾口13方向依次减小。

本实施例中，孔状梯度负泊松比结构121中所有的通孔相互平行。

本实施例中，胎冠11表面设有防滑凸起111，防滑凸起111沿着行驶轨迹中心线对称分布，防滑凸起111保证了自行车在有水的路面上行驶的安全性，并且胎冠11上的防滑凸起111在一定的程度上也有避震吸能的作用，同时，胎冠11上的防滑凸起111也有在积水路面上行驶时，有一定的排水的能力。另外，沿轮胎滚动轨迹的中心线对称分布胎冠11上的防滑凸起111有着保证实体轮胎本体1与地面接触转动时左右两边摩擦平衡的作用，提高自行车行驶的安全性。

本实施例中，实体轮胎本体1由橡胶材料制成，具有一定的耐磨性以及高弹性。

本实施例中，趾口13上均匀设有五个与自行车车圈2配合使用的销孔131，实体轮胎本体1与自行车车圈2采用过盈方式连接并通过销孔131内的销进行固定。实心轮胎一般是通过强力胶水黏附在自行车车圈2上，因为轮胎橡胶有一定的收缩伸张率，当超过一定范围时就会罩不住自行车车圈2，所以车轮在高速转向时，轮胎容易出现脱圈的现象。因此，本发明使用五个分布均匀的键(销孔131)将实体轮胎本体1与自行车车圈2固定，以保证自行车行驶时不会出现脱圈的现象，以保证使用者行驶时的安全。

本实施例中，孔状梯度负泊松比结构121所含梯度个数为两个，具有较好的缓震、吸能效果，具有较好的使用舒适性。当自行车行驶时，实体轮胎本体1的表面设置的防滑凸起111先与地面接触，地面反馈回来的力首先传递给防滑凸起111，而防滑凸起111先起到一定的吸能、减震的作用，然后力传递到孔与孔配合形成的梯度孔状梯度负泊松比结构121处，梯度孔状梯度负泊松比结构121具有良好的吸能缓震的效果，有效的减弱震动的影响；最后还剩的传递到驾驶人这的力对驾驶人的行驶体验影响不大，对整体的舒适性相比现有的实心轮胎来说有很大的加强。

实施例2：

如图6所示，本实施例与实施例1的区别在于：本实施例中的孔状梯度负泊松比结构121由若干个内凹六边形结构形成的梯度负泊松比组成。

实施例3：

如图7所示，本实施例与实施例1的区别在于：本实施例中的孔状梯度负泊松比结构121由若干个箭头形结构形成的梯度负泊松比组成。