申请/专利权人：南京航空航天大学

申请日：2018-02-01

公开（公告）日：2024-02-13

公开（公告）号：CN108284708B

主分类号：B60B19/10

分类号：B60B19/10

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.02.13#授权;2018.08.10#实质审查的生效;2018.07.17#公开

摘要：本发明公开了一种具有组合式散热结构的非充气安全车轮，主要包括輮轮体和輮轮体侧面布置的非等宽肋形通风道及辅助散热孔。一种新型非充气安全车轮，主要由輮轮、铰链组和轮毂组成。在保持原挂胶厚度不变的情况下，通过对輮轮胎侧实体部分进行非等宽肋形散热风道与辅助散热孔结构的组合式设计，可以增大其对流换热面积，提高輮轮的散热效果，保证輮轮在工作过程中避免出现局部温度过高的情况，改善并提高非充气安全车轮在实际工作中的热状态与散热能力，最终达到提高非充气车轮的工作稳定性、使用寿命及轻量化、经济适用性的目的。

主权项：1.一种具有组合式散热结构的非充气安全车轮，其特征在于：包括輮轮体1、铰链组4和轮毂，所述輮轮体1的外侧面设置有若干辅助散热孔组、非等宽肋形通风道3，所述辅助散热孔组由若干辅助散热孔2排列组成；所述辅助散热孔组、非等宽肋形通风道3沿车轮前进方向均匀周向分布在輮轮体1的外侧面上，数量与铰链组4保持一致；相邻的非等宽肋形通风道3之间设置有一辅助散热孔组；且所述非等宽肋形通风道3的出口端的中心位置、相邻的所述辅助散热孔组的中心位置，两者均位于相邻的铰链组4的径向轴线所在的车轮横截平面上；所述非等宽肋形通风道3呈圆弧曲线状，其曲线形状和弯曲程度由入口角度γ1、出口角度γ2确定，入口角度和出口角度相等即γ1＝γ2，范围在30°～50°之间；通风道的指向型圆心角β范围在15°～35°；所述肋形通风道3的入口端与出口端采用非等宽设计，所述肋形通风道3的截面满足入口端宽度w1：出口端宽度w2＝7：3，且w2＝0.03B，B是胎侧宽度；每组所述辅助散热孔组由L排相同数量的辅助散热孔2组成，L为整数；每排辅助散热孔2沿周向均匀间隔设置。

全文数据：一种具有组合式散热结构的非充气安全车轮技术领域[0001]本发明属于汽车制造技术领域，具体涉及一种非充气车轮的散热结构，尤其涉及一种具有组合式散热结构的非充气安全车轮。背景技术[0002]轮胎是车辆接触地面的唯一媒介，其主要功能是支撑整车重量，与车轮一起传递力矩，提供吸振与缓冲作用。对于普通充气轮胎，行驶中会出现爆胎等事故，造成人员伤亡和财产损失。为了改变这种状况，一种新型非充气安全车轮应运而生。[0003]一种特殊的非充气安全轮胎，它打破了传统车轮和轮胎的界线，将车轮与轮胎集成于一体。车轮主要由轮毂、铰链组和鞣轮组成，由于采用非充气结构，这种车轮理论上不存在充气轮胎爆胎的问题。[0004]热破坏是影响轮胎使用寿命的重要因素。对于此非充气安全车轮而言，它在实际复杂工况中的生热、散热状况与普通充气轮胎有着本质的区别，所以必须针对其结构特点与热状态，合理进行车轮散热结构的优化设计。目前，减少实心轮胎内部积累热量的方法主要包括降低轮胎生热与加速内部热量散失两种。减小实心轮胎的挂胶厚度可以达到加快内部积累热量散失的目的，但是轮胎挂胶厚度减小会影响车体的减震效果与承载能力，因此，在保持原挂胶厚度不变的情况下，采用对车轮胎侧实体部分进行肋形散热风道与辅助散热孔结构的组合式设计，在保证车轮综合性能不改变的前提下，最终达到提高非充气车轮的工作稳定性、使用寿命及轻量化、经济适用性的目的。发明内容[0005]发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种具有组合式散热结构的非充气安全车轮，是一种具有肋形散热结构及辅助散热孔的非充气车轮，以提高鞣轮部分的散热效果，避免出现鞣轮局部温度过高的情况。[0006]技术方案:为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：[0007]一种具有组合式散热结构的非充气车轮，包括輮轮体、铰链组和轮毂，所述鞣轮体的外侧面设置有若干辅助散热孔组、非等宽肋形通风道，所述辅助散热孔组由若千辅助散热孔排列组成；[0008]所述辅助散热孔组、非等宽肋形通风道沿车轮前进方向均匀周向分布在鞣轮的外侧面上，数量与铰链组保持一致;相邻的非等宽肋形通风道之间设置有一辅助散热孔组;且所述非等宽肋形通风道的出口端的中心位置、相邻的所述辅助散热孔组的中心位置，两者均位于相邻的铰链组的径向轴线所在的车轮横截平面上。[0009]进一步的，所述非等宽肋形通风道呈圆弧曲线状，其曲线形状和弯曲程度由入口角度yi、出口角度y2确定，入口角度和出口角度相等即Y1=y2,范围在30。〜50。之间;通风道的指向型圆心角0范围在15°〜35°。[0010]进一步的，所述肋形通风道的入口端与出口端采用非等宽设计，所述肋形通风道的截面满足入口端宽度W1:出口端宽度W2=7:3,且W2=0.03B，B是胎侧宽度。[0011]进一步的，每组所述辅助散热孔组由L排相同数量的辅助散热孔组成，L为整数;每排辅助散热孔沿周向均匀间隔设置。[0012]进一步的，相邻辅助散热孔组的中心呈a分布，a=360°铰链组数；[0013]每组所述辅助散热孔组中，每组同排分布相邻的辅助散热孔间呈等e角分布，且=02=0•25a〇[0014]进一步的，单个辅助散热孔的孔径0相同，即¢=0.2B，且做圆整处理;满足：[0015]当50彡B彡99mm时，[0016][0017]当15XB=30mm;[0018]以此类推，且列阵均匀分布在相邻肋形通风道的中心区域；[0019]L排辅助散热孔均依次分布在半径为ri、r2、……rL的圆上，其中，口=0.96心，^=1.075R2，且:TL-rL-1=50mm，其中，Ri、R2分别为鞣轮体的外径与内径。[0020]进一步的，所述辅助散热孔组的排数L由鞣轮体的胎侧宽度B限定，满足：L=0.02B排，且[0021]当50彡B彡99mm时，L二1;[0022]当100B149mm时，L=2;[0023]当150彡B彡200mm时，L=3;[0024]以此类推；[0025]所述辅助散热孔组中，每排均由M个辅助散热孔组成，满足:M=0•02B个，M彡3且为整数，其中，B是胎侧宽度;且[0026]当50彡B彡149mm时，M=3;[0027]当150彡B彡200mm时，M=4;[0028]以此类推。[0029]进一步的，所述每组辅助散热孔组由N个辅助散热孔组成，满足:N=0•06B个，N彡3且为整数，其中，B是胎侧宽度;且[0030]当50彡B彡99mm时，N=3;[0031]当l〇〇B149mm时，N二6;[0032]当150彡B彡200mm时，N=12;[0033]进一步的，所述肋形通风道的深度1^与散热孔的深度h2保持一致，均为l〇ram〜50mm〇[0034]进一步的，所述輮轮体的胎侧宽度B，其中，B=RrR2，B为50mm〜分别是鞣轮体的外径与内径。[0035]有益效果:本发明提供的一种具有组合式散热结构的非充气安全车轮，与现有技术相比，具有以下优势:通过在鞣轮侧面设计肋形通风道和辅助散热孔组合结构，可以增大其对流换热面积，提高鞣轮的散热效果，保证鞣轮在工作过程中避免出现局部温度过高的情况，改善并提高非充气安全车轮在实际工作中的热状态与散热能力，最终达到提高非充气车轮的工作稳定性及使用寿命的目的。附图说明[0036]图1为一种具有肋形散热风道及辅助散热孔组合结构的非充气车轮结构示意图；[0037]图2为非等宽肋形散热风道结构示意图；[0038]图3为辅助散热孔结构分布示意图。具体实施方式[0039]本发明公开了一种具有组合式散热结构的非充气安全车轮，主要包括輮轮体和輮轮体侧面布置的非等宽肋形通风道及辅助散热孔。一种新型非充气安全车轮，主要由輮轮、铰链组和轮毂组成。在保持原挂胶厚度不变的情况下，通过对鞣轮胎侧实体部分进行非等宽肋形散热风道与辅助散热孔结构的组合式设计，可以增大其对流换热面积，提高鞣轮的散热效果，保证鞣轮在工作过程中避免出现局部温度过高的情况，改善并提高非充气安全车轮在实际工作中的热状态与散热能力，最终达到提高非充气车轮的工作稳定性、使用寿命及轻量化、经济适用性的目的。[0040]为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式作出说明。[0041]如图1所示，一种具有组合式散热结构的非充气车轮，包括輮轮体（1，所述鞣轮体侧面设置有辅助散热孔2，非等宽肋形通风道3及铰链组⑷。[0042]如图1所示，非等宽肋形通风道3均匀周向分布在鞣轮1的外侧面上，数量与铰链组⑷保持一致。[0043]如图1所示，辅助散热孔2的组数与肋形通风道⑶的数量保持一致，散热孔组均匀分布在鞣轮侧面。[0044]如图2所示，非等宽肋形通风道3的曲线形状和弯曲程度由入口角度yi、出口角度Y2确定，入口角度丫：是过肋形通风道入口端截面中点位置做车轮中心点0的连线，此连线与风道中心线之间的夹角；出口角度y2同理;肋形通风道入口角度和出口角度相等，即Y1=Y2,范围在3〇°〜5〇°之间。此取值范围是依据车轮胎侧的外观尺寸、加工制造与轻量化的角度考虑的，只能确定角度的最大与最小范围，即可限定通风道的大小。[0045]通风道的指向型圆心角P是分别过通风道入、出口端截面中点位置与车轮中心连线，两连线相交于车轮中心点〇所成的夹角，0范围在15°〜35°。[0046]如图2所示，肋形通风道3的入口端与出口端采用非等宽设计，将散热肋截面特征纳入考察因素，设计入口端宽度wi:出口端宽度W2=7:3,出口端宽度W2由B限定，其中，W2=0.03B。其中，针对出、入口端宽度之比的最佳取值效果，本发明做了三种方案，分别是6:4,7:3和S:2,通过对正交方案的CFD计算流体动力学分析的仿真结果，得出7:3这一方案的风道表面对流换热分布最为稳定，散热功率相对较高，散热能力最好。[0047]如图2所示，肋形通风道⑶的深度hi范围为l〇mm〜50mm。[0048]如图3所示，輮轮体⑴胎侧宽度B，其中，B=Ri-R2，B范围在50mm〜200_。[0049]如图3所示，相邻散热孔组中的两中心散热孔呈a分布，a=3607铰链组数。[0050]如图3所示，散热孔⑵的排数L依照鞣轮胎侧宽度B限定，其中，散热孔排数L=0.〇2B排L为整数），特殊地，当5〇彡B彡99mm时，L=l;当100彡B1彡49mm时，L=2;当150彡B200mm时，L=3,以此类推。[0051]如图3所示，散热孔每组内散热孔数依照鞣轮胎侧宽度B限定，每组内散热孔个数N=0.06B个N彡3且为整数），特殊地，当50彡B彡99mm时，N=3;当100彡B彡149mm时，N=6;当150B200mm时，N=12;单个散热孔孔径相同，即①=〇.2B，且做圆整处理;特殊地，当50彡B彡99mm时，①=10mm;当100彡B彡149mm时，®=20mm;当150彡B彡200mm时，①=30mm，以此类推，且列阵均匀分布在相邻肋形通风道中心区域。[0052]如图3所示，散热孔⑵按L排分布，每排散热孔个数M依照輮轮胎侧宽度B所计，即M=0.02B个M彡3且为整数），特殊地，当50彡B彡149mm时，M=3;当150彡B彡200mm时，M=4;以此类推;L排散热孔均依次分布在半径为ri、r2、......ix的圆上，其中，ri、r2、......ix分别由輮轮⑴的外径Ri与内径尺2所定，其中，ri=0•96Ri，n=1.075R2，且保证rL-n-i=50ram。[0053]如图3所示，每组同排分布相邻的散热孔间呈等0角分布，且0依照a所计，其中，=02=〇.25ao[0054]如图3所示，散热孔⑵的深度h2与肋形通风道3的深度匕保持一致，范围在10mm~50mm〇[0055]以上所采用的相关数值如n、0、①、a等，主要依据均是考虑实际加工情况以及车轮的整体结构参数与工程结构所需的合理化布局。[0056]本发明的非充气安全车轮的工作原理如下：[0057]当车轮按如图1所示速度V的方向行驶时，大量较冷空气通过肋形风道3时，产生气流的分离，冷空气经入口端进入风道;随后，在通风道背风面形成涡流区；随着车轮继续向前滚动，涡流区逐渐向出口端移动，可将车轮在运转工作中胎侧面所产生的大部分热量带走，并沿出口端流出，增强了輮轮体1的胎侧表面与外部的空气交换及流动性，进行不间断的对流换热过程，起到一定的降温作用；另一方面，排状均匀分布的辅助散热孔2，也在一定程度上增大了胎侧表面的对流换热面积;通风道与辅助散热孔结构共同作用，从而较大程度上的提高与改善了非充气安全车轮胎侧区域的散热能力。[0058]以上所述仅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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

权利要求：1.一种具有组合式散热结构的非充气车轮，其特征在于:包括鞣轮体（1、铰链组4和轮毂，所述輮轮体1的外侧面设置有若干辅助散热孔组、非等宽肋形通风道3，所述辅助散热孔组由若干辅助散热孔2排列组成；所述辅助散热孔组、非等宽肋形通风道3沿车轮前进方向均匀周向分布在輮轮（1的外侧面上，数量与铰链组4保持一致;相邻的非等宽肋形通风道3之间设置有一辅助散热孔组;且所述非等宽肋形通风道⑶的出口端的中心位置、相邻的所述辅助散热孔组的中心位置，两者均位于相邻的铰链组4的径向轴线所在的车轮横截平面上。2.根据权利要求1所述的一种具有组合式散热结构的非充气车轮，其特征在于:所述非等宽肋形通风道3呈圆弧曲线状，其曲线形状和弯曲程度由入口角度71、出口角度^2确定，入口角度和出口角度相等即y1=72,范围在30°〜50°之间；通风道的指向型圆心角P范围在15°〜35°。3.根据权利要求1所述的一种具有组合式散热结构的非充气车轮，其特征在于:所述肋形通风道⑶的入口端与出口端采用非等宽设计，所述肋形通风道⑶的截面满足入口端宽度出口端宽度w2=7:3,且W2=0.〇3B，B是胎侧宽度。4.根据权利要求1所述的一种具有组合式散热结构的非充气车轮，其特征在于:每组所述辅助散热孔组由L排相同数量的辅助散热孔2组成，L为整数;每排辅助散热孔2沿周向均匀间隔设置。5.根据权利要求4所述的一种具有组合式散热结构的非充气车轮，其特征在于:相邻辅助散热孔组的中心呈a分布，a=3607铰链组数；每组所述辅助散热孔组中，每组同排分布相邻的辅助散热孔2间呈等0角分布，且01=02=0.25a〇6.根据权利要求4所述的一种具有组合式散热结构的非充气车轮，其特征在于:单个辅助散热孔2的孔径〇相同，即0=0.2B，且做圆整处理;满足：当5XB99mm时，〇=10mm;当10XBCL49mm时，〇=20mm;当150$200mra时，〇=30mm;以此类推，且列阵均匀分布在相邻肋形通风道3的中心区域；L排辅助散热孔2均依次分布在半径为ri、r2、……rL的圆上，其中，n=0.96Ri，rL=1.〇75R2，且rL-rw=50mm，其中，Ri、R2分别为鞣轮体（1的外径与内径。7.根据权利要求4所述的一种具有组合式散热结构的非充气车轮，其特征在于:所述辅助散热孔组的排数L由鞣轮体1的胎侧宽度B限定，满足:L=0.02B排，且当50彡B彡99mm时，L=l;当100B149mm时，L=2;当150彡B彡200mm时，L=3;以此类推；所述辅助散热孔组中，每排均由M个辅助散热孔2组成，满足:M=0.02B个，M彡3且为整数，其中，B是胎侧宽度;且当50彡B彡149mm时，M=3;当150彡B彡200mm时，M=4;以此类推。8.根据权利要求4所述的一种具有组合式散热结构的非充气车轮，其特征在于:所述每组辅助散热孔组由N个辅助散热孔⑵组成，满足:N=0.06B个，N彡3且为整数，其中，B是胎侧宽度;且当50彡B彡99mm时，N=3;当100彡B彡149mm时，N=6;当150B200mm时，N=12。9.根据权利要求1所述的一种具有组合式散热结构的非充气车轮，其特征在于:所述肋形通风道⑶的深度h与散热孔⑵的深度112保持一致，均为l〇mm〜50mm。10.根据权利要求1至9任一所述的一种具有组合式散热结构的非充气车轮，其特征在于:所述輮轮体（1的胎侧宽度B，其中，B=Ri-R2，B为50mm〜500mm，Ri、R2分别是鞣轮体（1的外径与内径。

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