CN101007489A - 弹性结构体连杆连接式轮胎 - Google Patents

Abstract

弹性结构体连杆连接式轮胎，轮胎设置在轮辋上，由胎面胎肩层、胎基层、胎侧层和轮辋构成，胎基层两侧与胎侧层连接，特征是，在胎基层内表面与轮辋冠面之间设有弹性结构体，弹性结构体是设置在胎基层与轮辋冠面之间的若干弹性支撑物，构成对胎面胎肩层与胎基层的弹性支撑机构；同时，胎面胎肩层、胎基层和胎侧层通过连杆及框架护件与轮辋相连接。本发明与传统轮胎的弹性结构不同；同时轮胎与轮辋的连接方式不同：通过连杆及框架护件等部件连接将轮胎与新型轮辋稳固连接；轮胎的弹性由新型的弹性结构体产生。本发明轮胎的胎面随着弹性结构体的张弛做径向活动，具有足够的弹性；使轮胎修补率与换胎率减少，行驶安全和行驶质量得到提高。

Description

弹性结构体连杆连接式轮胎

技术领域

本发明涉及一种轮胎，特别是一种弹性结构体连杆连接式轮胎：一种通过连杆及框架护件等连接件与轮辋之间的新型固定连接方式或活动连接方式，实现将胎面胎肩层、胎基层、胎侧层、弹性结构体与新型轮辋稳固连接，共同构造成以径向弹性结构体为胎内根本弹性支撑物的轮胎。

背景技术

传统的轮胎主要分为非充气轮胎和充气轮胎。非充气轮胎也称为实心轮胎或半实心轮胎，主要用于非机动车辆、低速汽车或重型挂车等车辆上，其结构主要由下列几部分组成：胎面部，胎肩部，胎侧部，胎圈部，胎体内腔材料(如海绵、橡胶等填充物或其他形式的弹性材料)，轮辋。传统充气轮胎，因胎体结构等方面不同，主要分为下列几种类型：斜帘布层轮胎(简称斜交轮胎)；径向帘布层轮胎(简称子午线轮胎)；同时，充气轮胎又分为有内胆轮胎和无内胆轮胎(有气密层的轮胎)。现有技术制造的轮胎在性能等方面以无内胆的子午线轮胎为优。传统充气轮胎其结构主要由下列几部分组成：胎面部，胎肩部，胎侧部，胎圈部，径向帘布层胎体(或斜交帘布层胎体)，带束层(或缓冲层)，气密层(或内胎)，胎侧部，轮辋，气嘴等。传统轮胎所用材料包括天然或复合橡胶、钢丝帘线或复合材料帘线等。

上述各种传统轮胎都具有抗震性能好，使用寿命较长等优点。但原有技术制造的轮胎，也有以下明显不足之处：

1、传统非充气轮胎因受其设计、结构和材料等诸多因素制约，具有较为笨重、弹性不佳及使用范围有限等不利因素，因此，在速度较快的轿车、客车、运输等机动车辆和航空飞行器等方面基本没采用。

2、轮胎制造需要消耗大量橡胶。传统结构充气轮胎，因种种缘故易于损坏，为了安全，往往一个较小损伤都不得不使整只轮胎报废。由于充气轮胎使用率非常高，更换率较快，因而使橡胶利用率非常低下，废弃物大大增多。橡胶属于稀缺资源和耗费品，随着交通运输事业发展，我国每年都需要进口大量橡胶，世界各国每年也都要产生成千上万吨橡胶废弃物，不仅环境污染严重，而且造成大量资源浪费。

3、在高速行驶过程中，传统充气轮胎内部极易高温聚热(高达100度左右)，从而加速橡胶老化，高速高温也会造成漏气爆胎，易引发严重事故。

4、传统充气轮胎不仅易被尖锐物品等扎破，而且会由于其他种种原因造成轮胎漏气。为此，车辆不得不停车修理或换胎，误时误事(即使目前优良的轮胎漏气后能再行驶200公里左右也不得不去维修)；更有甚者，在快速行驶过程中漏气有可能引发爆胎撞车等突发事件的发生。因而，传统充气轮胎存在着较大的安全隐患。

5、传统充气轮胎的弹性、吸震和对抗地面冲击力的能力主要是通过压缩气体及胎侧壁的伸缩与不断弯曲来实现的。然而，由于种种原因，传统充气轮胎内压缩气体易于泄漏；尤其胎侧壁是整只轮胎中最薄弱最柔软部位，在行驶过程中却要不断经受载荷与挠曲、高温与日照(老化)等严重的负担与考验。如果轮胎出现漏气、胎压不足或胎侧壁被碰擦、划破等现象，都有可能产生瘪胎、爆胎等严重后果。

6、传统充气轮胎，不仅要通过胎体部本身严格密封保持胎压，而且还要通过胎侧部下沿的胎圈与轮辋上的上突缘之间紧箍密封来实现轮胎与轮辋的固定联接和胎压的保持。但是，由于这种传统结构及联接方式对密封要求相当严格，就使得轮胎与轮辋的良好联接和胎压保持都显得比较脆弱，一旦因某种原因导致轮胎漏气、胎压不足或轮辋变形等诸多不利状况出现，尤其快速行驶时往往就会引发瘪胎、碾胎、甚至爆胎、脱胎等险情发生。

7、无内胎轮胎的正常使用与以下两个条件密切相关：轮辋外形要精确可靠，气密性要好。由于这两个条件都较为苛刻，不容易达到，所以限制了无内胎轮胎(如子午线轮胎)在大型客车和载重汽车等机动车辆上的使用。

8、传统充气轮胎，因密封性能要求非常严格，出于车辆行驶安全考虑，一般旧胎因存有暗伤不易采用胎面换新方法，而是将整只轮胎全部废弃，用新轮胎取而代之，因而也造成橡胶等资源的大量浪费和废弃物的增多。

9、传统充气轮胎，尤其子午线轮胎制造工艺较为繁杂。

10、传统充气轮胎因上述种种原因而引发的事故占整个车辆交通事故中的比例很高，如在高速公路上达50％左右，其中爆胎又占70％。

发明内容

本发明目的是提供一种新型结构的轮胎：弹性结构体连杆连接式轮胎，是一种既行使安全又资源节约的轮胎。新型结构轮胎在保持传统轮胎优点的同时，应克服传统轮胎的上述缺陷，不仅使轮胎变得更加安全，而且通过提高橡胶及其他材料的利用率节约资源。与传统轮胎相比较，新型结构安全节约型轮胎是一种全新理念设计和制造的轮胎，在轮胎结构、连接方式、弹性支撑体、材料应用和外观等方面都有新的创新与突破。本发明的轮胎是一种除了胎面胎肩层外，其他部件都可以循环使用的轮胎。

完成上述发明任务的方案是：弹性结构体连杆连接式轮胎，轮胎设置在轮辋上，由胎面胎肩层、胎基层、胎侧层和轮辋构成，其特征在于，在胎基层内表面与轮辋冠面之间设有弹性结构体，所述的弹性结构体是设置在胎基层与轮辋冠面之间的、由橡胶、钢丝或复合材料构成的若干弹性结构体，该弹性结构体构成对胎面胎肩层与胎基层的弹性支撑机构；同时，所述的胎面胎肩层和胎基层、胎侧层、是通过连杆、胎侧层、框架护件与轮辋之间以固定连接方式或活动方式连接。

以上方案中，所述的胎面胎肩层与传统轮胎的胎面部胎肩部具有相同之处：都是由天然橡胶或合成橡胶构成，胶合固定或卡固在带束层或胎基层的冠面，表面制有花纹；不同之处：本发明轮胎的胎面胎肩层除了采用胶合固定在胎基层的冠面上以外，还可以采用连杆、螺丝和框架护件等连接件固定或卡固的方式固定在胎基层的冠面上，面胎肩层可以是一个完整的环形，或可以由数个弧形组合构成。以利于更换磨损的胎面。

所述的胎基层位于胎面胎肩层内表面，结构和功能与传统子午线轮胎上的带束层基本相同，既起到在半径方向的压缩功能，又起到保持圆周方向刚性的环箍作用。不同的是，胎基层也可以采用复合材料等制成，并且可以制成无帘线胎基层。同时，胎基层与胎面胎肩层、胎侧层、框架护件之间之间可以采用胶合固定连接，也可以在胎基层两侧等距离制有螺眼，采用卡固、螺杆等方式固定连接；并且，和胎面胎肩层一样，胎基层也可以是一环形，或可以由数个弧形组合构成。

所述的胎侧层位于轮胎的两侧，顶部与胎基层连接，底部或者与轮辋两侧的冠面基本齐平，或者与轮辋径向突缘基本齐平，或者位于轮辋与胎基层之间二分之一左右的位置；与传统轮胎胎侧部相同的是，都可以用帘布层和胶料制成，都起到将轮胎与轮辋相连接的作用；不同的是：本发明轮胎胎侧层也可以用复合材料等制成；胎侧层上可以等距离间隔制有多个侧向孔眼(或螺眼)，孔眼(或螺眼)相互之间距离是轮辋圆周长的1～2/30左右；由于弹性结构体具有独立支撑轮胎的功能，胎侧层在连杆与轮辋的固定与制约下，主要起连接及防水防尘护胎作用，不再起支撑作用甚至不再起密封作用，因而新型轮胎胎侧层可以消除传统轮胎经常出现的怕戳扎、漏气、绕曲以及轮辋变形、底圈与轮辋密封不严等种种现象。并且根据需要，本发明轮胎的某些实施例可以省略胎侧层。

所述的轮辋是新型结构的轮辋。根据不同轮胎的需求，本发明新型轮辋直径与新型轮胎直径的比例一般在70∶100到85∶100左右，属扁平率较底的轮胎。适当的扁平化能适当提高轮辋的直径，并能进一步提高轮胎的操作稳定性、高速耐久性和耐磨耗性等各种性能，并使轮胎滚动阻力降低，制动装置能得到更好地提升。传统轮辋结构较为复杂，分平式轮辋、半深式轮辋和深式轮辋等多种类型；新型轮辋结构较为简明，属平式轮辋。根据轮胎不同需求及连杆、框架护件、胎侧层与轮辋连接方式不同，新型轮辋主要分为下列四种不同的基本结构或式样：

1、在轮辋的两侧设有突缘：(1).设有向上突缘；(2).设有径向突缘；(3).设有上、下突缘。突缘可以是一环形状突缘，也可以是非环形状突缘即等距离间隔突缘，突缘高度与轮胎直径的比为0.5～1.2∶30左右，并且突缘上等距离地制有螺眼或孔眼，连杆(如图4或图18中的7)正是依次穿过框架护件、胎侧层、轮辋突缘上的孔眼或螺眼与轮辋固定连接，从而实现将轮胎与轮辋稳固连接的目的。

2、轮辋的两侧设有突缘或不设突缘，在轮辋圆周面的中心圆周线上制有一排等距离间隔的径向孔眼(如图2中的5)，或在中心圆周线左右两侧等距离的圆周线上各制有一排等距离间隔的径向孔眼(如图1中的5)，或在轮辋圆周面上同时制有三排或多排等距离间隔的孔眼。连杆(如图1、2、3中的7)分别垂直穿过轮辋圆周面上的孔眼(连杆直径小于轮辋圆周面上孔眼的直径，连杆的螺帽大于轮辋圆周面上孔眼的直径)与胎基胎面体上的螺眼固定连接，同时与轮辋活动连接(如图16中的7与5)。活动连接方式中的轮辋圆周面两侧可设也可不设突缘。

3、在轮辋圆周面两侧不设突缘，连杆从侧面穿过框架护件(或用另一组连杆替换框架护件)上的孔眼与胎面胎肩层或胎侧层上的孔眼固定连接，框架护件或连杆的下部与轮辋内面吻合，并可上下活动(如图3中的6、5)。并且，也可以用另一连杆将轮辋左右两侧的框架护件或连杆的下部稳固连接。

4、与上述2相似，在轮辋的两侧制有突缘或不设突缘，在轮辋圆周面上的两侧分别等距离地制有两排孔眼或螺孔，连杆从轮辋底面穿过轮辋，与侧向穿过框架护件及胎侧层上的另一组连杆上的螺眼固定连接(如图2、图5或图19中的7和7)；或连杆穿过胎侧层上的框架护件内突缘固定连接，该连杆与分别穿过框架护件及胎侧层上的连杆固定连接(如图6、图20或中的7和6)。此种方式的轮辋两侧可设也可不设突缘。

5、轮辋圆周面较为平整，属平式轮辋。但为了节省材料、减轻重量和增加摩擦力，圆周面上可以均匀布满小型孔眼或孔洞，也可以有起伏状或凹凸状的纹路。

本发明的轮辋与轮胎舍弃了传统轮胎与传统轮辋那种靠紧箍与高气压密封的连接方式，取而代之的是新型轮辋和连杆及框架护件、胎侧层之间的新式固定连接方式或活动连接方式。轮辋由合金或复合材料制成。

所述的弹性结构体是多个弹性体经排列组合后构成的新型轮胎内的弹性支撑体，是多个弹性体的总成。弹性体是用橡胶或复合弹性材料等制成，其内部可以衬有钢丝、高分子复合材料，或用钢丝或高分子复合材料所织成的帘线等增强材料；同时为了节约材料、减轻重量和增加弹性与强度，弹性结构体分别是以下述各种立体几何形状的单个弹性体分别有规律地排列组合构成，这些有规律地排列组合的弹性结构体的总成就构成本发明轮胎中的完整的弹性支撑结构体系。具体结构可以有以下几种：

1、由多个柱体(如圆柱体、棱柱体等)或多个中空型柱体(如中空圆柱体、中空棱柱体等)的弹性体排列组合构成(如图10、图11、图12)；

2、由多个截锥体(如圆截锥体、棱截锥体等)或多个中空的截锥体(如中空圆截锥体、中空棱截锥体等)的弹性体排列组合构成；

3、由多个立体多面体(如六面体、五面体、四面体、三面体等)或多个中空型多面体(如中空六面体、中空五面体、中空四面体、中空三面体等)的弹性体排列组合构成(如图13、图14、图15)；

4、由多个蜂巢状体或多个截锥体式的蜂巢状体的弹性体排列组合构成；

5、由多个片状体或多个条状体的弹性体各个首尾相连或不相连的排列组合构成；也可以是多个片状体或多个条状体的弹性体各个互相交叉的方式排列组合构成；

6、由多个圆柱形复合弹簧或多个圆截锥形复合弹簧等的弹性体排列组合构成。

弹性结构体位于胎基层内表面和轮辋冠面之间，其连接方式是：1、弹性结构体的下端面固定或卡固在胎基层内表面上；2、弹性结构体两侧分别固定或卡固在胎侧层内表面上；3、弹性结构体另一端与轮辋冠面贴紧并可以相对移动或者卡固在轮辋冠面上。以上三种方法可以分别采用或同时兼用。

本发明推荐以下尺寸比例：

弹性结构体高度＝轮胎半径—(轮辋半径+胎面层厚度+胎基层厚度)。

一般而言，弹性结构体高度与轮胎直径的比是1比10到1比30左右。

上述各种不同几何形体的单个弹性体分别是以下述三种不同类型的排列方式组合成一个完整的弹性结构体体系：

1、各个相邻弹性体之间相互都不连不靠，是一种间隔排列方式(如图7或图10中的4)，上述弹性柱体或弹性截锥体或弹性多面体等排列组合构成的弹性结构体都属此种间隔排列方式；间隔排列方式的弹性结构体其单个弹性体底面积一般是轮胎冠面面积(或胎基层内表面积)的1/300到1/600。组成一个间隔排列方式的弹性结构体所需弹性体数量是80到240个左右。

2、各个相邻弹性体的上端面的侧边沿口之间相互依靠并连接，而弹性体下底面都不连不靠，是一种上连下分排列方式(如图8中的4)，上述中空型弹性柱体或中空型多面体或圆柱型复合弹簧体等排列组合构成的弹性结构体都属此种排列方式(如图8中的4)；上连下分排列方式的弹性结构体其单个弹性体底面积大小及所需数量与单个弹性体底面积所占轮辋冠面的面积多少有关，如中空型弹性柱其直径与轮辋冠面的宽度比为1∶1时所需弹性柱数量约是6到9个(按圆周向一排排列法)，为2∶1时约需24到36个(按圆周向两排排列法)，以此类推。

3、各个相邻弹性体之间的侧面(或侧边)分别自上到下互相依靠并连接，是一种侧面(或侧边)相互依靠并连接排列方式(如图9中的4和图11～图15)，上述中空截锥体或截锥形蜂巢体或截锥形复合弹簧等排列组合构成的弹性结构体属这种排列方式；侧面或侧边互相依靠连接的排列方式的弹性结构体其单个弹性体下底面积与上底面积之比约为10∶7～10∶9左右，单个弹性体底面积大小及所需数量与上连下分排列方式的方法基本相同。

4、各个弹性体之间是一种首尾相交(可连也可不连)或相互交叉的排列方式，上述由多个片状体或多个条状体排列组合构成的弹性结构体属于这种排列方式。单个片状体或单个条状体的高度与轮辋直径比是1∶8～12左右，宽度与轮辋宽度一致。

上述各种单个中空型弹性体其边的厚度一般是弹性结构体高度的1/10～3/10左右(可以根据轮胎的需要作适量调整)。

以上各种形状的弹性体在一个弹性结构体中可以单一使用，也可以混合使用。

上述各种数据是基本数据，可以根据各种轮胎不同功能与需求进行适度增减与调整。弹性结构体具有独立支撑荷载和充分吸收震荡及冲击力的能力。

所述的连杆用合金或复合材料构成，根据轮胎不同连接方式的需要，连杆结构基本特征概括如下：

连杆一端上制有螺纹，另一端制有螺帽；

连杆一端上制有与连杆方向垂直的内螺孔或内孔眼，另一端制有螺帽；

连杆两端都分别制有与连杆方向相垂直的内螺眼或内孔眼，其中的一端制有螺帽；

连杆为90°弯曲或弯折型连杆，两端都分别制有与连杆方向垂直的内螺眼或内孔眼，或同时制有螺帽。

根据不同需要，一根连杆可以具备上述某些或全部特征。一根连杆可以穿过另一根连杆上的内螺眼，形成连杆与连杆之间的固定连接(如图2和图5中的7与7)。连杆的主要功能是：1、连杆穿过框架护件、胎侧层上的孔眼或螺孔与轮辋的固定连接(如图4的7、6、3、5)，2、(呈径向的)连杆一端与胎基胎面层垂直固定连接；另一端与轮辋垂直活动连接(如图1、2、3中的7、5)，3、连杆与连杆之间固定连接(如图2、5中的7、7)；4、连杆与轮辋上的框架护件固定连接，等。从而实现轮胎与轮辋的良好而稳固的连接关系。

所述的框架护件为一环形状板件或数块扇形状组合板件，设置在胎侧层外侧，框架护件由连杆将其与胎侧层、轮辋串联在一起，起到和连杆一起将轮胎与轮辋稳固连接及增强外观等作用(如图2～6中的6)。

所述环形板件的外圆直径或扇形板件的上弧直径与轮辋直径的比都是1∶1到1.2∶1左右，环形板件的内圆直径或扇形板件的下弧直径与轮辋直径的比都是0.85∶1到1∶1左右，厚度与轮辋厚度基本相同。框架护件由数块等形的扇形板件组合构成时，各个扇形板件之间的边可以相互联接(如一环形板件)，也可以是其之间分别有等距离间隔。框架护件又分为带上突缘(如图6中的6)、带下突缘(如图3中的6)和不带突缘(如图2、4、5中的6)等三种不同结构和样式：1、带上突缘的框架护件，其突缘为等距离间隔内突缘，相邻突缘之间间隔距离是轮辋圆周长的1/15～1/35左右。突缘分别位于环形板件或扇形板传的内上方，与轮辋的冠面水平吻合。突缘厚度与轮辋厚度基本相同，长度是轮辋宽度的1/5左右，宽度是轮辋宽度的1/6左右，突缘上分别制有螺眼。框架护件上的间隔内突缘分别侧向穿过胎侧层上等距离间隔设置的孔眼后贴紧摆放在轮辋两侧冠面上(如图6或图20中的6)，连杆分别垂直穿过轮辋圆周面上两侧等距离间隔设置的径向孔眼与摆放在轮辋冠面两侧上的框架护件内突缘一一固定连接(如图6或图20中的7、5与6)。2、带下突缘的框架护件是数块扇形板件组合而成，扇形板件的上部制有孔眼，下部制有与轮辋圆周面内表面形状吻合的内突缘(如图3或图17中的6)，内突缘的长是轮辋圆周面宽度的1/6～1/4左右；连杆分别穿过扇形板件上孔眼与胎侧层或胎基层上螺眼固定连接，扇形板件内突缘与轮辋内表面水平吻合，扇形板件可以随着弹性结构体及胎面胎基体的张弛相对于轮辋作径向上下活动(如图3或图17中的7、3和6、5)。同时，扇形板件内突缘上也可以制有螺眼，通过连杆将轮辋左右两侧的扇形板件连接成一个稳固的整体，并上下活动。此框架护件也可省略而用一连杆代替。3、不带突缘的框架护件上制有孔眼，其孔眼分别等距离间隔设置在环形或扇形的板件上。

不带突缘的框架护件与连杆的关系有两种：

(1)、连杆分别侧向穿过框架护件及胎侧层上等距离间隔设置的孔眼后与轮辋突缘上等距离间隔设置的螺眼一一固定连接(如图4或图18中的7、6、3和5)；

(2)、连杆分别侧向穿过框架护件及胎侧层上等距离间隔设置的孔眼与另一根分别垂直穿过轮辋圆周面上等距离间隔垂直设置的孔眼的连杆一一固定连接(如图5或图19中的7、6、3和5)。

框架护件在连杆等部件的串连与固定作用下，既发挥将轮胎与轮辋稳固连接的功能，同时起到美观的效果。根据需要，有的轮胎可以将框架护件省略(如图1的方案中无框架护件6)。

所述的“通过连杆及框架护件、胎侧层与新型轮辋相连接”，其中连杆根据轮胎的需求采用和轮辋固定连接或活动连接两种不同的基本连接方式；所述的活动连接方式，其连杆可随着胎面胎肩层、胎基层和弹性结构体的上下张弛动作相对于轮辋作径向上下活动；所述的固定连接方式，其连杆将框架护件、胎侧层与轮辋串联固定在一起。

根据各种轮胎的不同需要，连杆与轮辋形成的固定连接方式和活动连接方式具有分别为下述几种不同的连接模式：

1、连杆与轮辋活动连接设置方式，即连杆有螺纹一端垂直穿过轮辋圆周面上的孔眼与胎基胎面层上的螺眼固定连接，连杆有螺帽一端(其螺帽的内表面)则贴紧或摆放在轮辋圆周面的内表面上(螺帽直径大于轮辋圆周面上设制的孔眼)，连杆可以随着弹性结构体及胎面胎基层一起相对于轮辋作上下径向活动(如图1、2、3或图16中的7和5)。由于连杆穿过轮辋圆周面上孔眼的排列方式不同，活动连接设置方式本身又分为三种排列法：中间单排式连杆排列法，即连杆分别穿过轮辋圆周面中心线上等距离间隔排列的孔眼与胎基胎面层圆周面中心线上等距离间隔排列的螺眼固定连接(如图2、3中的7和5)；两侧双排式连杆排列法，即连杆分别穿过轮辋圆周面中心线左右两侧(或两侧边缘)的圆周线上等距离间隔排列的孔眼与胎基胎面层上左右两侧等距离间隔排列的螺眼固定连接(如图1中的7和5)；三排式连杆排列法，即上述中间单排式连杆与两侧双排式连杆相结合的排列法。还可以采用多排式连杆排列法。

2、连杆与轮辋突缘固定连接设置方式，即连杆分别侧向穿过框架护件及胎侧层上等距离间隔排列的孔眼与轮辋突缘(上突缘、下突缘或上下突缘)上等距离间隔排列的螺眼固定连接(如图4的7、6、3和5)。此连接方式中的框架护件根据不同需要也可省略。

3、连杆与连杆之间相互固定连接设置方式，即一连杆分别侧向穿过框架护件及胎侧层上等距离间隔排列的孔眼与垂直穿过轮辋圆周面上等距离间隔排列的孔眼的另一连杆固定相连(如图5、图2、图19中的7、6、3和5、7)。此连接方式中的框架护件根据不同需要也可省略。

4、连杆垂直穿过轮辋圆周面上孔眼与框架护件内突缘上螺眼固定连接设置方式，即连杆分别垂直穿过轮辋圆周面上左右两侧等距离间隔排列的孔眼与贴紧在轮辋冠面上等距离间隔排列的框架护件内突缘(此内突缘先侧向穿过胎侧层上等距离间隔排列的孔眼)固定连接(如图6、图20中的7、5和3、6)。

5、连杆穿过框架护件(或另一根连杆)上的孔眼与胎基层(或胎侧层)上螺眼固定连接，框架护件内突缘与轮辋活动连接方式，即连杆分别侧向穿过框架护件上部等距离间隔设置的孔眼与胎基层(或胎侧层)上等距离间隔设置的螺眼固定连接，而框架护件的下突缘与轮辋圆周面内表面贴紧并可随弹性结构体及胎面胎基体做径向上下活动(如图3中的7、6、3和5)。此框架护件也可改换成一根90°弯曲的连杆(如图17)；并且轮辋左右两侧的框架护件(或90°弯曲的连杆)内突缘也可用连杆一一分别连接起来，以增强稳定性。

此种连接设置方式中也可以在轮辋中心线上等距离设置与轮辋活动连接的连杆(如图3中的5和7)。

上述连杆与轮辋之间的固定连接方式或活动方式是基本连接方式，可以单独使用其中一种，或两种、多种方式的结合，调整成新的连接方式。

活动连接方式轮胎上的连杆长度一般是轮胎直径的1/9～1.5/9左右，连杆直径一般是连杆长度的2/10或3/10左右；所需连杆数量依轮胎直径及排列方式不同有所区别，一般而言，单排式连杆约需15到30根左右，双排式连杆约需20到50根左右(一侧10到25根左右)，三排式连杆中间约需10到20根左右，两侧约需20到40根左右(一侧约10到20根左右)。固定连接方式轮胎上的连杆长度一般是轮胎直径的5％～9％左右，连杆直径一般是连杆长度的1/5～2/5左右；依轮胎直径不同，一般而言，固定连接方式轮胎两侧等距离排列的连杆所需数量一般在30到70根左右(一侧各需15到35根左右)。上述轮胎所需连杆的长度、直径及数量是一个基本数，根据各种轮胎不同功能需求，可以适当增减与调整。

换言之，本发明与传统轮胎有几点根本的不同：

一、轮胎与轮辋的连接方式不同：

本发明轮胎与轮辋的连接方式不是采用传统轮胎利用胎圈及胎内气压将轮胎胎侧部底部胎圈卡固及顶压在轮辋上突缘的连接方式，而是通过连杆及框架护件、胎侧层等部件运用固定连接方式或活动连接方式将轮胎与新型轮辋稳固连接。

二、轮胎的弹性结构不同：

轮胎的弹性支撑主要不是依靠密封的压缩气体及胎侧部等材料产生，而是由新型的弹性结构体产生。

与传统轮胎相比，本发明轮胎内的弹性支撑不是依靠密封的压缩空气及胎侧壁等材料产生，而是由各种弹性体——立体几何形状(包括中空型)的弹性体、蜂巢状弹性体、片状或条状弹性体或复合弹簧等经过有规律地地排列构成的弹性支撑系统所产生的。该弹性体成为轮胎的主要的或唯一的支撑系统，使轮胎成为非充气的、安全的轮胎。在此基础上增加充气结构，也可以构成充气与非充气结合型的轮胎。

三、新型结构轮胎其各部分结构可以自成一体，以利于拼装成一完整轮胎或利于更换轮胎某部分结构，以及节约资源。如胎面胎肩层、胎基层、弹性结构体、框架护件、连杆等都可以自成一体，都可以通过连杆等部件进行拼装、卡固或更换；各个部分结构本身也可以分解和拼装，如胎面胎肩层、胎基层、弹性结构体、框架护件等既可以是一完整环形状结构，也可以是由数个弧形状结构组装拼合而成。

四、新型轮辋结构与传统轮辋结构不同。为适合新型的固定连接方式和活动连接方式，新型轮辋结构有如下显著特征：1、轮辋分别制有上、中、下突缘；2、轮辋不设突缘，在轮辋圆周面中心线上或中心线两侧分别等距离制有孔眼；3、轮辋将上述1和2特征相结合，既制有突缘也制有孔眼；4、为了节省材料、减轻重量及增加摩擦，轮辋圆周面上可以均匀布有小孔或凹突点或其他的纹路等。

五、有些结构的轮胎可以将某些部位或部件节省不用，如胎侧层(及框架护件)等。

以上方案的进一步改进，可以有以下优化方案：

1、在胎基层与胎侧层的内表面，可设有气密层和气门嘴，并可注入压缩气体。

2、可以将中空型弹性结构体、蜂巢状弹性结构体及复合弹簧的上下底密封，并注入压缩气体。

也就是说，本发明的轮胎可以分为两种类型：一是非充气式轮胎，二是非充气与充气结合型轮胎。当轮胎以弹性结构体作为轮胎内的唯一弹性支撑物时，为非充气式轮胎；当轮胎以弹性结构体和压缩气体同时作为轮胎内的弹性支撑物时，为非充气与充气结合型轮胎。非充气与充气结合型轮胎是运用弹性结构体和压缩气体共担荷载及共同吸震的一种加强型轮胎，也是一种可以根据气温变化和地形状况不同实现充气或不充气或充多少压力气的轮胎；由于充气与非充气结合型轮胎内的弹性结构体与非充气轮胎内的弹性结构体一样具有独立支撑的功能，因而即使轮胎内充入的压缩气体因某种原因而丢失，轮胎也不会出现瘪胎或爆胎的现象，并能够长期完好地行驶。

所述的气密层位于胎基层、胎侧层或各种弹性体的内层；当新型结构轮胎为非充气式轮胎时，则无需气密层或密封层；

所述的气门嘴设制于轮辋上；当新型结构轮胎仅以弹性结构体作为轮胎内的单一支撑物时，则轮辋上不设气门嘴。

由于新型结构轮胎的胎面胎基体与轮辋之间设有强力径向弹性结构体，连杆及胎侧层、框架护件等部件将轮胎与轮辋稳固连接，所以，轮胎的胎面胎肩层和胎基层可随着弹性结构体的张弛做径向上下活动，并且能够保持轮胎足够的弹性；由于新型结构轮胎的连杆及胎侧层、框架护件等将胎面胎基体和弹性结构体与轮辋稳固相连，在连杆、框架护件、胎侧层、弹性结构体和新型轮辋的共同制约及相互作用下，胎面胎基体只能随着弹性结构体的张弛做径向上下活动，轮胎在保持弹性的同时，也保持了轮胎的基本形状。

新型结构轮胎使轮胎修补率与换胎率大大减少，使行驶安全和行驶质量大大提高；并且换胎只需将磨损胎面换去即可，胎基层、胎侧层、弹性结构体、连杆、框架护件及轮辋等可以长期安全有效使用，从而使轮胎上的大部分材料成为可循环利用的物件，资源利用率显著增长。

弹性结构体连杆连接式新型结构轮胎用途十分广泛，适用于各种形式快速或慢速的机动与非机动车辆，以及航空飞行器等。

附图说明

图1～图6分别为本发明实施例1～6的结构示意图；

图7～图9分别为本发明中不同纵剖面的弹性结构体结构示意图；

图10～图15为本发明中不同横截面的的弹性结构体结构示意图；

图16为图1～图3中连杆与轮辋活动连接部位的局部放大图；

图17为图3中框架护件与轮辋活动连接部位的局部放大图；

图18为图4中连杆与轮辋(及框架护件、胎侧层)固定连接部位的局部放大图；

图19为图5中连杆与轮辋(及框架护件、胎侧层)固定连接部位的局部放大图；

图20为图6中连杆与轮辋及穿过胎侧层上孔眼的框架护件固定连接部位的局部放大图。

具体实施方式

实施例1，弹性结构体连杆连接式轮胎(规格205/33/19。式中205表示轮胎断面宽；33表示扁平率，即断面高H与断面宽B之比；19表示轮辋直径，单位是英寸)。

参照图1：轮胎设置在轮辋5上，由胎面胎肩层1、胎基层2、胎侧层3和轮辋5构成。轮胎直径约615mm；胎断面宽约205mm。其中胎面胎肩层1位于轮胎冠部，由天然橡胶或合成橡胶构成，厚度约9～10mm，胎面刻制花纹。胎基层2厚度约7mm，宽度约205mm，固定在胎面层的内表面上。胎基层2两侧与胎侧层3的上部连接，胎侧层的下部与轮辋两侧冠面齐平；胎侧层3的厚度约2～4mm，高度约53～45mm。轮辋5直径约480mm，冠面宽度约205mm；轮辋圆周面圆周中心线左右两侧60～80mm处的圆周线上等距离地各制有20个孔眼(两侧合计40个)，单个孔眼的直径约12～20mm。

轮辋是新型结构的轮辋，属扁平率较底的轮胎。其扁平率(即胎面胎基体+弹性结构体与断面宽之比)为33％；直径约480mm(轮辋直径以英寸为单位表示时是19)。

本实施例在轮辋的两侧制有向上突缘或径向突缘，突缘是一环形状突缘(也可以是非环形状突缘即等距离间隔突缘)，突缘高度与轮胎直径的比为1∶30左右，并且突缘上等距离地制有螺眼或孔眼(或在中心圆周线左右两侧等距离的圆周线上各制有一排等距离间隔孔眼，如图1中的5)，连杆7依次穿过框架护件、胎侧层3、轮辋5突缘上的孔眼或螺眼与轮辋5固定连接，从而实现将轮胎与轮辋稳固连接之目的。

连杆7长度约68mm，直径约10～16mm；连杆7一头为螺纹状，一头为螺帽状(螺帽直径约20～30mm，厚度约6～10mm)；24根连杆7分别垂直穿过轮辋5圆周面上左右两侧底面上的24个径向孔眼，与镶嵌在胎基层2及胎面层1里的螺母垂直固定连接；连杆7在轮辋5的孔眼中可以随弹性结构体及胎面胎基体一起做径向上下弹性活动。

在胎基层2内表面与轮辋5冠面之间设有用橡胶或复合弹性材料等制成弹性结构体4，其内部衬有钢丝或帘线等增强材料，所有弹性结构体4共同构成对胎面胎肩层与胎基层的弹性支撑机构。本实施例的弹性结构体4是由多个柱形弹性体(或截锥形弹性体)排列组合构成(参照图7和图10)，单个柱形弹性体的直径约30～40mm，高度约30～45mm；共计150个左右的柱形弹性体均匀并相互间隔、相互独立地分布在胎基层底面上。该柱形弹性体的一端固定在胎基层的内表面上，另一端挤压(或称为“紧贴”)在轮辋的冠面上并且可以相对移动。

实施例2，参照图2：(规格205/28/19)

胎面胎肩层1、胎基层2、胎侧层3、轮辋5、连杆7与实施例1基本相同，但有以下不同：胎侧层3下部等距离地制有孔眼；轮辋5圆周面的中心线上及其两侧等距离圆周线上制有三排等距离孔眼，每排16个，孔眼直径约8mm～18mm；另一种连杆7的直径7～11mm，长30～45mm。

弹性结构体4为多个中空圆柱体排列组合构成(参照图8和图11)，该弹性结构体4的一端挤压(或称为“紧贴”)在胎基层2的底面上，另一端挤压(或称为“紧贴”)在轮辋的冠面上，并且可以相对移动。排列在最外侧的弹性结构体4的两侧面分别与胎侧层2的内表面固定连接。

胎侧层3上部与胎基层2连接，下部与轮辋5冠面边缘紧贴；连杆7分别穿过胎侧层3和框架护件6上的孔眼与垂直穿过轮辋5底面的连杆7固定连接；同时，位于轮辋5圆周面中心线的连杆7径向(垂直)穿过轮辋5底面后与胎基层2胎面层1上的螺眼固定连接，与轮辋5活动连接。

实施例3(参照图3)：规格205/28/19

胎面胎肩层1、胎基层2、胎侧层3、轮辋5、连杆7与实施例1基本相同，但有以下不同：

胎侧层较短，约25mm；轮辋圆周面中心线上个距离制有20个左右、直径约17mm的螺眼(如图3、图16)。

弹性结构体4为多个中空截锥体排列组合构成(参照图9和图12)，该弹性结构体4的一端与胎基层2的底面固定，另一端挤压(或称为“紧贴”)在轮辋5的冠面上，并且可以相对移动。

胎侧层3上部与胎基层2连接，框架护件6有内向突缘。连杆7从侧面穿过框架护件6上的孔眼与胎侧层3上的螺眼固定连接(也可将胎侧层3省略，与胎基层2两侧上设置的螺眼固定连接)。框架护件6下部的内突缘与轮辋5内表面相吻合并可径向活动(如图17)。与此同时，连杆7穿过轮辋5圆周面这些线上的空眼与胎基层2上的孔眼固定连接，与轮辋5活动连接。

实施例4，

胎面胎肩层1、胎基层2、胎侧层3、轮辋5、连杆7与实施例1基本相同，但有以下不同：

轮辋5圆周面上可以不设置孔眼，但两侧个制有径向突缘12～20mm(此突缘也可以改变为上突缘或上下都有的居中突缘)，突缘上等距离制有15～20个直径7～10mm的螺眼或孔眼；胎侧层3、下端与轮辋5的径向突缘齐平，并等距离制有15～20个直径7～10mm的孔眼。

弹性结构体由多个中空型多面体(如六面体、五面体、四面体、三面体等)排列组合构成(如图13、14、15和图9)。弹性结构体4的一端与胎基层2的底面紧贴，另一端轮辋5的冠面紧贴。

胎侧层3的上部与胎基层2连接。框架护件6为三块高20～50mm、厚4～6mm的扇形板件组成。连杆7直径6～9mm，长30mm，从侧面依次穿过框架护件6的孔眼、胎侧层3和轮辋5固定连接(如图4、图18)。4～6mm。

实施例5，

胎面胎肩层1、胎基层2、胎侧层3、轮辋5、连杆7与实施例1基本相同，但有以下不同：

胎侧层3下端与轮辋5冠面齐平；轮辋5圆周面中心线两侧等距离各制有15～20个直径10～16mm的孔眼；框架护件6由6块扇形板件组成。连杆7是由两种类型的连杆构成：一种是与实施例4的连杆7相同；另一种连杆7直径11～15mm，长30mm，并且一端制有6～9mm的螺眼，该连杆7垂直穿过轮辋5圆周面两侧的孔眼。

弹性结构体4为多个蜂巢状体排列组合构成(参照图13和图8)；该弹性结构体4的一端底面与胎基层2紧贴，另一端底面与轮辋5的冠面紧贴。

胎侧层3上部与胎基层2连接。下部紧贴轮辋5两侧冠面；在胎侧层3下部各等距离地制有15～20个直径6～9mm的孔眼。连杆7从侧面依次穿过框架护件6的孔眼、胎侧层3的孔眼和穿过轮辋5圆周面的另一组连杆7固定连接(如图5、图19)。

实施例6，

胎面胎肩层1、胎基层2、胎侧层3、轮辋5、连杆7与实施例1基本相同，但有以下不同：

胎侧层3下端长于轮辋5下底面10mm左右；连杆7只有一种直径6～9mm，长30mm的类型。

弹性结构体4由多根片状体或条状体首尾连接排列组合构成，该弹性结构体4一端底面与胎基层2内表面独个连接，另一端底面与轮辋5冠面紧贴。

框架护件6由五块扇形板件组合构成。各扇形板件高15～25mm、并带有内突缘，内突缘长30～40mm并制有3～4个直径7～10mm的螺眼。连杆7穿过轮辋5圆周面两侧的孔眼与框架护件6的内突缘固定连接(如图6、图20)。

实施例7，参照图6，结构与实施例6基本相同，但有如下改变：将框架护件6改为另一组连杆7，与原一组连杆7固定连接。

实施例8，参照图4，结构与实施例4基本相同，但有如下改变：将轮辋5的下突缘改为上突缘；胎侧层3下端与轮辋5下底面齐平，连杆7从侧面穿过框架护件6与轮辋5上突缘固定连接。

实施例9。参照图3，结构与实施例3基本相同，但有如下改变：将胎侧层3省略不用，在胎基层2两侧等距离制有螺眼；并将框架护件6也省略不用，改为另一组连杆7；该连杆7侧向穿过垂直设置的另一组连杆7上的孔眼与胎基层2上的螺眼固定连接。垂直设置的另一组连杆7另一端与轮辋5活动连接(也可以用另一组连杆7将轮辋5两侧设置的连杆7底部稳固连接)。

实施例10，参照图4，结构与实施例4基本相同，但有如下改变：轮辋5底部设有气门嘴，同时，胎基层2与胎侧层3的内壁设有气密层，可以根据需要想轮胎内充气或不充气，制成充气与不充气结合型轮胎。

另外，各种弹性结构体，如多个柱体、截锥体、立体多面体、或多个中空型柱体、中空型截锥体、中空型立体多面体，或多个蜂巢状体、截锥型蜂巢状体，或多个片状体、条状体或多个复合弹簧、截锥型复合弹簧等的排列组合构成的弹性结构体，在本发明的新型轮胎里都可以使用。

本发明不限于这些公开的实施方案，本发明将覆盖在专利权利要求书中所描述的范围，以及权利要求范围的各种变形和等效变化。

Claims (10)

1、一种弹性结构体连杆连接式轮胎，轮胎设置在轮辋上，由胎面胎肩层、胎基层、胎侧层和轮辋构成，其特征在于，在胎基层内表面与轮辋冠面之间设有弹性结构体，所述的弹性结构体是设置在胎基层与轮辋冠面之间的、由橡胶、钢丝或复合材料构成的若干弹性结构体，该弹性结构体构成对胎面胎肩层与胎基层的弹性支撑机构；同时，所述的胎面胎肩层和胎基层、胎侧层、是通过连杆、胎侧层、框架护件与轮辋之间以固定连接方式或活动方式连接。

2、按照权利要求1所述的弹性结构体连杆连接式轮胎，其特征在于，

所述的轮辋为下列五种结构之一：

(1)、在轮辋的两侧制有向上突缘或径向突缘，突缘是一环形状突缘，或是等距离间隔突缘，并且突缘上等距离地制有螺眼或孔眼；

(2)、在轮辋的两侧制有突缘或不设突缘，在轮辋圆周面的中心圆周线上制有一排等距离间隔孔眼，或在中心圆周线两侧等距离的圆周线上各制有一排等距离间隔孔眼，或在轮辋圆周面上同时制有三排或多排等距离间隔孔眼；

(3)、在轮辋圆周面两侧不设突缘，连杆从侧面穿过框架护件上的孔眼与胎面胎肩层或胎侧层上的孔眼固定连接，框架护件或连杆的下部与轮辋内面吻合，并可上下活动，并且，也可以用另一连杆将轮辋左右两侧的框架护件或连杆的下部稳固连接；

(4)、在轮辋的两侧制有突缘或不设突缘，在轮辋圆周面上的两侧分别等距离地制有两排孔眼或螺孔，连杆从轮辋底面穿过轮辋，与侧向穿过框架护件及胎侧层上的另一连杆上的螺眼固定连接；或连杆穿过胎侧层上的框架护件内突缘固定连接，该连杆与分别穿过框架护件及胎侧层上的连杆固定连接；

(5)、轮辋为平式轮辋，圆周面上均匀布满小型孔眼或孔洞，或有起伏状或凹凸状的纹路。

3、按照权利要求1所述的弹性结构体连杆连接式轮胎，其特征在于，

所述的弹性结构体是若干个用橡胶或复合弹性材料等制成的支撑体，分别由下述各种立体几何形状的单个弹性体排列组合构成：

(1)、由多个柱体或多个中空型柱体排列组合构成；

(2)、由多个截锥体或多个中空的截锥体排列组合构成；

(3)、由多个立体多面体或多个中空型多面体排列组合构成；

(4)、由多个圆柱形复合弹簧或多个圆截锥形复合弹簧等排列组合构成；

(5)、由多个片状体或条状体首尾相连或不相连或相互交叉排列组合构成；

(6)、由多个圆柱形复合弹簧、或多个截锥形复合弹簧的排列组合构成；

所述的弹性结构体的下端面固定或卡固在胎基层内表面上，或者弹性结构体两侧分别固定在胎侧层内表面上；上端面与轮辋冠面贴紧并可以相对移动或者卡固在轮辋冠面上。

4、按照权利要求1所述的弹性结构体连杆连接式轮胎，其特征在于，

所述的弹性结构体作为轮胎内的唯一弹性支撑物构成非充气式轮胎；或者以弹性结构体和压缩气体同时作为轮胎内的弹性支撑物构成非充气与充气结合型轮胎；

作为非充气与充气结合型轮胎时，在胎基层与胎侧层的内表面，设有气密层和气门嘴，并注入压缩气体；或者，中空型弹性结构体及复合弹簧的上下底密封，并注入压缩气体。

5、按照权利要求1所述的弹性结构体连杆连接式轮胎，其特征在于，

所述的连杆结构为以下几种结构之一：

连杆一端上制有螺纹，另一端制有螺帽；

连杆一端上制有与连杆方向垂直的内螺孔或内孔眼，另一端制有螺帽；

连杆两端都分别制有与连杆方向相垂直的内螺眼或内孔眼，其中的一端制有螺帽；

连杆为90°弯曲或弯折型连杆，两端都分别制有与连杆方向垂直的内螺眼或内孔眼，或同时制有螺帽。

6、按照权利要求1所述的弹性结构体连杆连接式轮胎，其特征在于，所述的框架护件为一环形状板件或数块扇形状组合板件，设置在胎侧层外侧，框架护件由连杆将其与胎侧层、轮辋串联在一起。

7、按照权利要求6所述的弹性结构体连杆连接式轮胎，其特征在于，

所述的框架护件为以下三种结构之一：

(1)、带上突缘的框架护件：其上突缘为等距离间隔内突缘，上突缘分别位于环形板件或扇形板件的内上方；上突缘厚度与轮辋厚度基本相同，上突缘上分别制有螺眼；

(2)、带下突缘的框架护件：护件是数块扇形板件的组合，扇形板件的上部制有孔眼，下部制有与轮辋圆周面内表面形状吻合的内突缘；

(3)、不带突缘的框架护件其孔眼分别等距离间隔设制在环形或扇形的板件上。

8、按照权利要求1～7之一所述的弹性结构体连杆连接式轮胎，其特征在于，

所述轮胎的各部分均结构自成一体，胎面胎肩层、胎基层，胎侧层、弹性结构体、框架护件与连杆都是通过连接件拼装，卡固或更换；

胎面胎肩层、胎基层、弹性结构体、框架护件构成完整的环形结构；或由若干弧形结果组装拼合成的完整的环形结构。

9、按照权利要求8所述的弹性结构体连杆连接式轮胎，其特征在于，

胎面胎肩层是通过连杆、框架护件等连接件固定或卡固在胎基层或胎侧层上。

10、按照权利要求9所述的弹性结构体连杆连接式轮胎，其特征在于，

所述的连杆与轮辋及框架护件的设置方式为以下方式之一：

(1)、连杆与轮辋活动连接设置方式：连杆有螺纹一端垂直穿过轮辋圆周面上的孔眼与胎基胎面层上的螺眼固定连接，连杆有螺帽一端则贴紧或摆放在轮辋圆周面的内表面上，螺帽直径大于轮辋圆周面上设制的孔眼，连杆可以随着弹性结构体和胎面胎肩层、胎基层一起做相对于轮辋的径向上下活动。连杆与轮辋活动连接设置方式包括：单排式连杆排列法；双排式连杆排列法；或三排式连杆排列法；或多排式连杆排列法；

(2)、连杆与轮辋突缘固定连接设置方式：连杆分别侧向穿过框架护件及胎侧层上等距离间隔排列的孔眼与轮辋突缘上等距离间隔排列的螺眼固定连接；

(3)、连杆与连杆之间相互固定连接设置方式：一连杆分别侧向穿过框架护件及胎侧层上等距离间隔排列的孔眼与垂直穿过轮辋圆周面上等距离间隔排列的孔眼的另一连杆固定相连；

(4)、连杆垂直穿过轮辋圆周面上孔眼与框架护件内突缘上螺眼固定连接设置方式：连杆垂直穿过轮辋圆周面上等距离间隔排列的孔眼与贴紧在轮辋冠面上等距离间隔排列的框架护件内突缘固定连接；

(5)、连杆穿过框架护雌另一根连柿上孔眼与胎基层或胎侧层上螺眼固定连接设置方式：连杆分别侧向穿过框架护件或另一根连连杆上部等距离间隔设置的孔眼与胎基层或胎侧层上等距离间隔设置的螺眼固定连接，而框架护件或另一根连杆下突缘与轮辋圆周面内表面贴紧并可随弹性结构体及胎面胎肩层、胎基层一起做径向上下活动。

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