CN115320727B - 一种小客车轮胎磨损颗粒物捕集装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种小客车轮胎磨损颗粒物捕集装置，包括安装在小客车轮胎罩壳上的收集通道，所述收集通道的入口位于所述罩壳的后上方位置，所述收集通道的出口竖直朝下且延伸至所述罩壳的下端面位置；且所述收集通道的各内侧壁上均覆装有可拆卸的颗粒吸附件。本发明提供一种小客车轮胎磨损颗粒物捕集装置，在颗粒物扬散路径上设置合适的捕集通道，能够在车辆行驶过程中，特别是在行驶速度V＞60km/h下，最大程度地使磨损颗粒物进入通道后粘附到颗粒吸附件上，减少有害磨损颗粒物扬散到大气中，减少对大气的污染。同时也可以捕集路面扬尘颗粒物，减少扬尘污染。

Description

一种小客车轮胎磨损颗粒物捕集装置
技术领域
本发明涉及小客车轮胎磨损物收集技术领域，具体地说是一种小客车轮胎磨损颗粒物捕集装置。
背景技术
随着新能源汽车和严格的燃油排放标准的实施，在交通领域非燃烧排放导致的污染颗粒物对环境的污染越来越引起了人们的重视。轮胎磨损颗粒物属于交通领域非燃烧排放的污染物，其不仅包含胎面组分粒子，还包括轮胎与路面高温摩擦后产生的轮胎及路面挥发物及衍生凝聚颗粒物，如橡胶沥青凝聚物、路面扬灰等，这些颗粒物挥散到空气中还将与一些大气颗粒物发生凝并形成气溶胶微粒。轮胎磨损后产生的颗粒物和衍生颗粒物会向大气中释放50多种化学物质并具有毒性，对大气污染的形成、土壤污染及淡水生物生存和人体健康都会造成一定的潜在危害。轮胎的磨损颗粒物及其衍生颗粒物从胎面剥离，从界面脱出并受到多个气流场的作用并挥散到大气中，一直伴随着轮胎服役的整个生命周期；因此，如果能够即时捕集(聚集和捕捉)脱离接地界面的轮胎磨损颗粒物，使轮胎磨损颗粒物尽可能少的挥散到大气中，那么对减少由于轮胎磨损而造成的次生污染将会有重要的意义，并将对提高环境质量、改善生态环境产生重要的积极作用。
目前针对减少橡胶颗粒物的研究，大部分是通过改变橡胶配方等来改变橡胶性能从而提高橡胶的耐磨性减少橡胶磨损颗粒物，市场上还未发现有通过设置专用的收集装置来实现颗粒物收集，尤其是当车辆行驶速度V＞60km/h，即汽车在高速公路上行驶时，由于车速更快，在相应的气流场导向作用下颗粒物主要集中在车轮后侧位置，所以针对这一使用环境，本申请人研制了一种专门用于收集小客车轮胎磨损颗粒物的装置，以填补这一市场空白。
发明内容
本发明解决的问题是，为克服现有技术中的至少一种缺陷，提供了一种小客车轮胎磨损颗粒物捕集装置，在颗粒物扬散路径上设置合适的捕集通道，能够在车辆行驶过程中，特别是高速(V＞60km/h)下，最大程度地使磨损颗粒物进入通道后粘附到颗粒吸附件上，减少有害磨损颗粒物扬散到大气中，减少对大气的污染，同时也可以捕集路面扬尘颗粒物，减少扬尘污染。
为解决上述问题，本发明提供一种小客车轮胎磨损颗粒物捕集装置，包括安装在小客车轮胎罩壳上的收集通道，所述收集通道的入口位于所述罩壳的后上方位置，所述收集通道的出口竖直朝下且延伸至所述罩壳的下端面位置；且所述收集通道的各内侧壁上均覆装有可拆卸的颗粒吸附件。
本发明的颗粒物捕集装置与现有技术相比具有以下优点：
本发明的一种小客车轮胎磨损颗粒物捕集装置，在充分考虑捕集效率的同时兼顾小客车结构，可以对现有小客车进行低成本改装，具有很好的实用性；捕集装置结构简单，仅需在小客车轮胎罩壳上靠近后侧的位置安装一个相应的弧形收集通道，并且收集通道的入口朝向所述小客车轮胎中心，出口竖直朝下设置，在小客车行进过程中轮胎磨损颗粒在轮胎外侧与罩壳之间空间内的气流场作用下，沿着入口进入到收集通道内部，结合压降原理和通道走向使通道内的气流速度逐步减弱并同时撞击壁面，大部分磨损颗粒物吸附到通道内的颗粒吸附件上，以达到更好的捕集效果；减少有害磨损颗粒物扬散到大气中，从而减少磨损颗粒物扬散对大气的污染。
作为改进的，所述收集通道包括外壳体和内侧板，所述外壳体的内腔朝着所述小客车轮胎方向的一侧以及下端均开口，且所述内侧板可拆卸的安装于所述外壳体朝着小客车轮胎的开口侧，所述内侧板的上端与所述外壳体的上边沿之间留有间距以形成所述入口，所述内侧板的下端与所述外壳体的下边沿相平齐，以形成所述出口；所述外壳体及内侧板围成沿轮胎径向的内侧壁、外侧壁均为曲面的腔体，且所述腔体的内侧壁上均覆装有可拆卸的颗粒吸附件。上述改进结构中，收集通道设置成两部件式结构既方便加工，又能实现可拆卸，方便颗粒吸附件的拆装更换。
再改进的，所述外壳体朝着小客车轮胎的开口部均设有往外翻折的安装裙板，所述安装裙板上开设有多个延其周向分布的第一连接孔；所述内侧板沿轮胎径向的后端嵌装在所述外壳体朝向小客车轮胎的开口端，且所述内侧板沿轮胎径向前端的两侧均设有限位裙板，所述限位裙板与所述安装裙板相抵靠，且所述限位裙板上开设有与相应的第一连接孔对应的第二连接孔。上述改进结构中，内侧板与第一外壳体不需要预先连接在一起，在将第一外壳体与罩壳连接固定的同时，即可实现内侧板与第一外壳体的同步连接固定，简单、高效。
再改进的，所述外壳体朝着小客车轮胎的开口端的内侧壁上设有定位台阶，当所述内侧板嵌装在所述外壳体内腔中时，所述限位裙板与所述安装裙板相抵靠，且所述内侧板沿轮胎径向外端与所述定位台阶相抵靠。上述改进结构中，定位台阶用于对内侧板安装位置进行限位，保证安装后的结构强度。
再改进的，所述入口的下边沿相对于小客车轮胎圆心的水平角度β1＝40°～70°，所述入口的上边沿相对于小客车轮胎圆心的水平角度β2＝65°～95°。上述改进结构中，对入口的角度位置进行精确的限定，保证最优的捕集效率。
再改进的，所述内侧板的下部还设有朝着所述收集通道中心凹进的下凹部，所述下凹部与所述外壳体的两侧壁之间形成前端和下端均开口的凹槽，所述凹槽的前端开口部连接有辅助挡板，所述辅助挡板与所述凹槽之间形成辅助收集通道，且所述辅助挡板的上边沿与所述凹槽的上边沿之间留有间隔以形成辅助入口，所述辅助挡板的下边沿延伸至与所述内侧板的下端面相平齐，使得辅助收集通道的下端形成与所述辅助入口连通的辅助出口；所述辅助通道的各内壁上均可拆卸的覆装有颗粒吸附件。上述改进结构中，小客车轮胎后侧位置区域，除了在收集通道上端开设一个第一入口，在该收集通道1的下端且靠近小客车轮胎的一侧还增加了一个第二辅助入口，有效提升颗粒物收集效率。
再改进的，当所述收集通道应用于小客车前轮时，所述辅助入口的上边沿相对于小客车轮胎圆心的水平角度β3＝5°～25°，所述辅助入口的下边沿相对于小客车轮胎圆心的水平角度β4＝-15°～5°；当所述收集通道应用于小客车后轮时，所述辅助入口的上边沿相对于小客车轮胎圆心的水平角度β3＝20°～40°，所述辅助入口的下边沿相对于小客车轮胎圆心的水平角度β4＝0°～20°；所述凹槽的上端面为曲面。上述改进结构中，通过对第一入口的角度位置进行准确的设置，使得在轮胎外与罩壳之间的气流场作用下，颗粒物可以更多的进入相应的辅助收集通道，最大程度的减少颗粒物直接排放至大气中；另外的凹槽上端面为曲面减小了气流场的阻力，方便颗粒物收集。
作为一种优选结构，所述颗粒吸附件为涂胶吸附膜。该结构简单，成本低，更换方便。
作为另一种优选结构，所述颗粒吸附件为静电吸附膜，所述静电吸附膜与小客车驾驶舱内安装的静电发生器电连接。该结构通过驾驶舱的静电发生器，即可使静电吸附膜带上静电，对通道内的小客车轮胎磨损颗粒物进行捕集；并且小客车启动时，静电发生器开始工作；小客车停止时，静电发生器停止工作，静电吸附膜上的颗粒物脱离吸附膜，沉淀至地面；在下一次小客车启动前自动清理，达到绿色循环使用效果。
附图说明
图1为本发明中的小客车轮胎磨损颗粒物捕集装置实施例二结构应用在小客车前轮时的示意图；
图2为本发明的小客车轮胎磨损颗粒物捕集装置的实施例一结构图；
图3为本发明的小客车轮胎磨损颗粒物捕集装置的实施例一剖视图；
图4为图2中的小客车轮胎磨损颗粒物捕集装置***图；
图5为本发明中的小客车轮胎磨损颗粒物捕集装置的实施例二结构图；
图6为图5中的小客车轮胎磨损颗粒物捕集装置未装辅助挡板时的结构图；
图7为图6中的X处放大结构图；
图8为图5中小客车轮胎磨损颗粒物捕集装置的剖视图；
图9为图8的另一角度示意图；
图10为图5中小客车轮胎磨损颗粒物捕集装置的后视图。
附图标记说明：
1、收集通道；2、入口；3、出口；4、外壳体；4.1、安装裙板；4.2、第一连接孔；4.3、定位台阶；4.4、定位插槽；5、内侧板；5.1、限位裙板；5.2、第二连接孔；6、凹槽；6.1、曲面；7、辅助挡板；8、辅助收集通道；9、辅助入口；10、辅助出口；11、颗粒吸附件；12、静电发生器。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚、完整地描述，下面结合附图对本发明小客车轮胎磨损颗粒物捕集装置做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明。基于本发明中的实施例，本领域目前技术人员在没有做出创造性成果前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在此，需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
应该强调，术语“包括/包含/具有”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“圆心”、“宽度”、“高度”、“厚度”、“前侧”、“后侧”、“内壁”、“上端”、“下端”、“内、外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，各个部件的实际方向和相对位置可以根据观察者所处的位置而相应变化。
实施例一：
如图1-4和图10所示，本发明提供了一种小客车轮胎磨损颗粒物捕集装置，它包括收集通道1，且该收集通道1整体呈弧形状，该收集通道1的上下两端分别设有相互连通的入口2和出口3；并且收集通道1沿轮胎径向的内侧壁、外侧壁均为曲面，优选的，该曲面为与罩壳弯曲度相匹配，并且该曲面的上端通过四分之一圆弧段与入口2的下端部相切连接；收集通道1沿轮胎径向的外侧壁包括一段与罩壳弯曲度相匹配的第一弧形面以及延伸至入口2上端部的第二弧形面，并且此结构中第二弧形面的外侧壁切线方向与入口2上端至轮胎中心之间的半径线之间的夹角α＝90°～180°之间，优选的α为120°。上述结构中收集通道1的入口2位于罩壳的后上方位置，收集通道的1出口3竖直朝下且延伸至所述罩壳的下端面位置；另外的，在收集通道1的各内侧壁上均覆装有可拆卸的颗粒吸附件11，安装时在小客车轮胎罩壳靠近小客车轮胎前进方向的后侧位置开设一个安装槽，收集通道1沿轮胎径向的后侧可拆卸的嵌装在安装槽内，方便后期的更换拆装。
更加具体的，为了方便收集通道1内的颗粒吸附件11的拆装更换，本实施例中的收集通道1设置成拆分的结构，即收集通道1包括外壳体4和内侧板5，其中外壳体4的内腔朝着小客车轮胎方向的一侧以及下端均开口，该外壳体4的外侧壁是一个曲面；且内侧板5可拆卸的安装于外壳体4朝着小客车轮胎的开口侧，并且内侧板5的上端与外壳体4的上边沿之间留有间距以形成收集通道1的入口2，内侧板5的下端与外壳体4的下边沿相平齐，以形成收集通道1的出口3；外壳体4及内侧板5围成的腔体内侧壁上均覆装有可拆卸的颗粒吸附件11；此结构中收集通道1设置成两部件式结构既方便加工，又能实现可拆卸，方便颗粒吸附件11的拆装更换。
上述结构中，为了方便整体的收集通道1与小客车轮胎周向外侧的罩壳的安装，外壳体4朝着小客车轮胎的开口部均设有往外翻折的安装裙板4.1，安装裙板4.1上开设有多个延其周向分布的第一连接孔4.2；内侧板5沿轮胎径向的后端嵌装在外壳体4朝向小客车轮胎的开口端，且内侧板5沿轮胎径向前端的两侧均设有限位裙板5.1，限位裙板5.1与安装裙板4.1相抵靠，且限位裙板5.1上开设有与相应的第一连接孔4.2对应的第二连接孔5.2；此结构中内侧板5与外壳体4不需要预先连接在一起，在将外壳体4与罩壳连接固定的同时，即可实现内侧板5与外壳体4的同步连接固定，简化整体收集通道1的结构，节省安装工序；本实施例中，如图4所示，安装裙板4.1的宽度10≤S≤50mm为宜，方便第一连接孔4.2的设置，并且能够保证与外壳体4连接后的结构强度。
再一方面的，为了进一步保证内侧板5与外壳体4连接结构的稳定性，当内侧板5在小客车运行过程中受到小石子撞击时，作用力容易集中在限位裙板5.1与内侧板5的转角衔接位置，为了避免转角位置出现断裂风险，本实施例中，如图4所示，在外壳体4朝着小客车轮胎的开口端的内侧壁上设有定位台阶4.3，当内侧板5嵌装在外壳体4内腔中时，内侧板5沿轮胎径向外端与定位台阶4.3相抵靠；这样设置后，当内侧板5受到径向作用时，力不会全部集中在限位裙板5.1与内侧板5的衔接转角位置，定位台阶4.3可以承担大部分的作用力，从而有效提升内侧板5在使用过程中的稳定性以及使用寿命；另外的，上述结构中为了保证收集通道1的密封效果，安装时还可以在定位台阶4.3处放置橡胶密封垫片。
另外的，为了进一步的提升颗粒捕集效果，经过不断的实验比较，入口2的下边沿相对于小客车轮胎圆心的水平角度β1＝40°～70°，入口2的上边沿相对于小客车轮胎圆心的水平角度β2＝65°～95°时，收集通道1对于轮胎磨损颗粒的捕集较好，其中当β1＝55°，β2＝80°时效果最佳。
再者，考虑到小客车的结构以及罩壳的厚度以及安装空间的情况，如图3、4所示，施例中收集通道1内腔在其沿轮胎径向上的尺寸H1，以30≤H1≤90mm为宜，宽度以100≤W≤250mm为宜，整个收集通道在厚度尺寸H,保持H≤170mm为宜。
实施例二：
在实施例一的基础上，为了进一步的提升捕集性能，如图5-10所示，本实施例中在在内侧板5的下部还设有朝着收集通道1中心凹进的下凹部，以使得该下凹部与外壳体4的两侧壁之间形成前端和下端均开口的凹槽6，并且凹槽6的前端开口部还连接有辅助挡板7，辅助挡板7与凹槽6之间形成辅助收集通道8且辅助挡板7的上边沿与凹槽6的上边沿之间留有间隔以形成辅助入口9，辅助挡板7的下边沿延伸至与内侧板5的下端面相平齐，使得辅助收集通道8的下端形成与辅助入口9连通的辅助出口10；另外的，为了使得辅助收集通道8内也能实现颗粒的吸附，在辅助收集通道8的各内壁上均可拆卸的覆装有颗粒吸附件11。
上述结构中内侧板5可以为整体的厚板；也可以是中空结构，实现轻量化要求。
上述结构中，如图6、7所示，外壳体4的两侧壁上靠近外壳体4下端的位置设有用于供内侧板5的下端插接配合的定位插槽4.4，保证内侧板5是下端与外壳体4连接后的结构强度。
如图9所示，当上述收集通道1应用于小客车前轮时辅助入口9的上边沿相对于小客车轮胎圆心的水平角度β3＝5°～25°，辅助入口9的下边沿相对于小客车轮胎圆心的水平角度β4＝-15°～5°；其中β3＝15°，β4＝-5°时颗粒捕集效果最佳；当上述收集通道1应用于小客车后轮时，辅助入口9的上边沿相对于小客车轮胎圆心的水平角度β3＝20°～40°，辅助入口9的下边沿相对于小客车轮胎圆心的水平角度β4＝0°～20°，其中β3＝30°，β4＝10°时颗粒捕集效果最佳。更加具体的，本实施例中，凹槽6的上端面设置为曲面6.1，曲面结构风阻更小，更加利于颗粒物进入第一收集通道1内腔进行吸附。
此结构中，辅助收集通道8的宽度与收集通道1宽度一致，以100≤W≤250mm为宜；另外的，辅助收集通道8内腔在沿轮胎径向上的尺寸H2，以30≤H2≤80mm为宜。
作为一种结构形式，颗粒吸附件11为涂胶吸附膜，即当颗粒物进入收集通道1后在在吸附膜表面的粘性作用下吸附粘接，当使用一段时间后，拆卸收集通道1进行更换新的涂胶吸附膜即可。
作为另一种结构形式，将颗粒吸附件11设置为静电吸附膜，并且静电吸附膜与小客车驾驶舱内安装的静电发生器12电连接，这种结构中与涂胶吸附膜不同的是，可以通过在驾驶舱控制静电发生器12即可控制吸附膜的吸附性，即在小客车行驶过程中为了防止扬尘，开启静电发生器12促使静电吸附膜带静电，此时进入收集通道1中的颗粒则会吸附在静电吸附膜表面上，待小客车处于驻车静止状态时，关闭静电发生器12促使静电吸附膜带不带静电，此时颗粒物即可自动下落至地面，从而可以很好的避免在小客车行进过程中对于空气的污染。
目前市场还未有类似的磨损颗粒物捕集装置，本发明的优点是：
1、捕集装置在充分考虑捕集效率的同时兼顾小客车结构，可以对现有小客车进行低成本改装，具有很好的实用性；
2、装置的捕集效率较高，模拟和测试表明：当小客车行驶速度范围在60-100km/h时，对粒径为2.5μm-10μm的轮胎磨损颗粒物在气流场作用下主要集中在罩壳后侧位置，本申请中在仅仅具有收集通道1时的轮胎磨损颗粒物捕集效率为30％-45％，而应用组合捕集装置(收集通道1+辅助收集通道8)时的轮胎磨损颗粒物捕集效率可以达到35％-51％，甚至更高；
3、本发明结构简明且性价比高，制造成本低。
虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员，在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种小客车轮胎磨损颗粒物捕集装置，其特征在于：包括安装在小客车轮胎罩壳上的收集通道(1)，所述收集通道(1)的入口(2)位于所述罩壳的后上方位置，所述收集通道的(1)的出口(3)竖直朝下且延伸至所述罩壳的下端面位置；且所述收集通道(1)的各内侧壁上均覆装有可拆卸的颗粒吸附件(11)；所述收集通道(1)包括外壳体(4)和内侧板(5)，所述外壳体(4)的内腔朝着所述小客车轮胎方向的一侧以及下端均开口，且所述内侧板(5)可拆卸的安装于所述外壳体(4)朝着小客车轮胎的开口侧，所述内侧板(5)的上端与所述外壳体(4)的上边沿之间留有间距以形成所述入口(2)，所述内侧板(5)的下端与所述外壳体(4)的下边沿相平齐，以形成所述出口(3)；所述外壳体(4)及内侧板(5)围成沿轮胎径向的内侧壁、外侧壁均为曲面的腔体，且所述腔体的内侧壁上均覆装有可拆卸的颗粒吸附件(11)；
所述内侧板(5)的下部还设有朝着所述收集通道(1)中心凹进的下凹部，所述下凹部与所述外壳体(4)的两侧壁之间形成前端和下端均开口的凹槽(6)，所述凹槽(6)的前端开口部连接有辅助挡板(7)，所述辅助挡板(7)与所述凹槽(6)之间形成辅助收集通道(8)，且所述辅助挡板(7)的上边沿与所述凹槽(6)的上边沿之间留有间隔以形成辅助入口(9)，所述辅助挡板(7)的下边沿延伸至与所述内侧板(5)的下端面相平齐，使得辅助收集通道(8)的下端形成与所述辅助入口(9)连通的辅助出口(10)；所述辅助收集通道(8)的各内壁上均可拆卸的覆装有颗粒吸附件(11)。
2.根据权利要求1所述的小客车轮胎磨损颗粒物捕集装置，其特征在于：所述外壳体(4)朝着小客车轮胎的开口部均设有往外翻折的安装裙板(4.1)，所述安装裙板(4.1)上开设有多个延其周向分布的第一连接孔(4.2)；所述内侧板(5)沿轮胎径向的后端嵌装在所述外壳体(4)朝向小客车轮胎的开口端，且所述内侧板(5)沿轮胎径向前端的两侧均设有限位裙板(5.1)，所述限位裙板(5.1)与所述安装裙板(4.1)相抵靠，且所述限位裙板(5.1)上开设有与相应的第一连接孔(4.2)对应的第二连接孔(5.2)。
3.根据权利要求2所述的小客车轮胎磨损颗粒物捕集装置，其特征在于：所述外壳体(4)朝着小客车轮胎的开口端的内侧壁上设有定位台阶(4.3)，当所述内侧板(5)嵌装在所述外壳体(4)内腔中时，所述限位裙板(5.1)与所述安装裙板(4.1)相抵靠，且所述内侧板(5)沿轮胎径向外端与所述定位台阶(4.3)相抵靠。
4.根据权利要求1所述的小客车轮胎磨损颗粒物捕集装置，其特征在于：所述入口(2)的下边沿相对于小客车轮胎圆心的水平角度β1＝40°～70°，所述入口(2)的上边沿相对于小客车轮胎圆心的水平角度β2＝65°～95°。
5.根据权利要求1所述的小客车轮胎磨损颗粒物捕集装置，其特征在于：所述外壳体(4)的两侧壁上靠近所述外壳体(4)下端的位置设有用于供所述内侧板(5)的下端插接配合的定位插槽(4.4)。
6.根据权利要求1所述的小客车轮胎磨损颗粒物捕集装置，其特征在于：当所述收集通道应用于小客车前轮时，所述辅助入口(9)的上边沿相对于小客车轮胎圆心的水平角度β3＝5°～25°，所述辅助入口(9)的下边沿相对于小客车轮胎圆心的水平角度β4＝-15°～5°；
当所述收集通道应用于小客车后轮时，所述辅助入口(9)的上边沿相对于小客车轮胎圆心的水平角度β3＝20°～40°，所述辅助入口(9)的下边沿相对于小客车轮胎圆心的水平角度β4＝0°～20°；所述凹槽(6)的上端面为曲面(6.1)。
7.根据权利要求1所述的小客车轮胎磨损颗粒物捕集装置，其特征在于：所述颗粒吸附件(11)为涂胶吸附膜。
8.根据权利要求1所述的小客车轮胎磨损颗粒物捕集装置，其特征在于：所述颗粒吸附件(11)为静电吸附膜，所述静电吸附膜与小客车驾驶舱内安装的静电发生器(12)连接。
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