CN102490554A - 柔性轮胎 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种柔性轮胎，所要解决的问题是：橡胶充气轮胎存在爆胎、漏气等安全问题及橡胶充气轮胎存在的高能耗问题。本发明的要点是：在轮毂和柔性轮胎之间设置至少一圈N个相同的弹性元件组，每圈所有的弹性元件组呈放射状均匀分布在轮毂的圆周上；每个弹性元件组由一对弹性元件和连接件组成。本发明从根本上解决了橡胶充气轮胎存在的爆胎、漏气问题及橡胶充气轮胎存在的高能耗问题。本发明适用于所有车辆及登月车辆。

Description

柔性轮胎

技术领域

本发明涉及的是一种柔性轮胎，具体是一种非充气的安全轮胎。

背景技术

橡胶充气轮胎存在两大问题：

一是橡胶充气轮胎存在的爆胎、漏气问题.据美国汽车工程师学会的调查显示，美国每年有20万起交通事故是由橡胶充气轮胎的气压问题造成的；每年有75%的轮胎故障是由橡胶充气轮胎存在的渗漏或充气过足引发的，其中特别值得我们警惕的是橡胶充气轮胎的存在的爆胎问题具有的突发性、不可避免性及灾难性的。调查数据显示,高速行驶的车辆一旦发生爆胎事故,司乘人员的死亡率为100%。由此可见，橡胶充气轮胎存在的爆胎﹑漏气等安全问题影响巨大，后果严重。

二是橡胶充气轮胎存在的高能耗问题.橡胶充气轮胎的设计原理决定了橡胶充气轮胎的胎侧在承受载荷运动时将发生反复、剧烈、交变的结构变形。这种反复、剧烈、交变的结构变形将导致轮胎发热并使轮胎产生巨大的滚动阻力.据测算,轮胎胎侧产生的滚动阻力将使车辆的燃油消耗同比增加15%-20%以上。

橡胶充气轮胎的设计原理决定了橡胶充气轮胎存在的爆胎、漏气及高能耗问题是与生俱来、不能解决、不可避免的问题。因此,目前所采取的补救应急措施是：1、将轮胎的内胎由单腔改为多腔,一旦轮胎被刺破,失效的仅是多腔中的一腔,其他腔体内的气体仍能维持车辆运行的一段时间；2、在轮胎的轮胎内设置一种由橡胶制成的环状橡胶支撑物,一旦轮胎被刺破,轮胎内设置的环状橡胶支撑物仍可继续使车辆运行驶一段距离。上述拥有应急技术的轮胎由于价格昂贵目前仅应用于极少数的特种车辆上如军用车辆、月球车等。

发明内容

为了解决橡胶充气轮胎存在的爆胎、漏气等安全问题，及橡胶充气轮胎存在的高能耗问题，本发明的目的是提供一种以机械结构设计为原理的柔性轮胎。

本发明的目的是这样实现的：它有轮毂，其特征是：在轮毂的圆周上依次连接至少一圈N个相同的弹性元件组和柔性轮，即在轮毂和柔性轮胎之间设置至少一圈N个相同的弹性元件组，每圈所有的弹性元件组呈放射状均匀分布在轮毂的圆周上；每个弹性元件组由一对弹性元件和连接件组成；

（以位于轮胎最下端的弹性元件组为例说明）每个弹性元件包括：

一个弹性环，在弹性环体上开上、下两个条形孔，这两个条形孔相对于本环的圆心对称，条形孔的长度是沿着本环的圆周方向；

一对条形限位板，每个条形限位板上按上、下开轮廓呈“8”字形的卡簧孔（以下称卡簧孔）和条形限位孔；其中卡簧孔的小孔在上，是定位孔，大孔在下，是卡簧工艺孔；条形限位孔的上面是限位工艺孔，该限位工艺孔与条形限位孔连通；

三个形状相同的销轴，分别是上位销轴、中位销轴和下位销轴，每个销轴上有两道凹槽，凹槽的直径是，需在外力的作用下才能使凹槽通过卡簧孔的两孔之间的通道；

一个条形连接板，在连接板的上下两端各设一孔；

所说的连接件是指将每个弹性元件组安装在轮毂和柔性轮胎之间的构件，它有一个n形连接件，在它的两个侧边上各有一个与上位销轴配合的孔；它还有一对U形连接件，U形连接件的两个侧边上各有一个连接件卡簧孔，连接件卡簧孔与限位板上的卡簧孔相同；

弹性元件的装配：

一对限位板安装在连接板的两侧，共同进入弹性环的条形孔内，使限位板上的限位工艺孔对齐连接板上的孔，中位销轴在弹性环内穿过对齐的孔，拉动连接板,使中位销轴的凹槽进入限位板上的条形孔，这时的连接板可以带动中位销轴在限位板上的条形孔内上下滑动；

每个弹性元件组的上端通过n形连接件与轮毂的连接：

n形连接件的两个侧边从轮毂的上面穿过轮毂上的安装孔后，n形连接件的每个侧边连接一个弹性元件的上端，具体是一对限位板分别安装在n型连接件的侧边的两侧，限位板上卡簧孔的工艺孔对齐n形连接件侧边上的孔，上位销轴在弹性环内穿过对齐的孔，且上位销轴的凹槽对准限位板卡簧孔的定位孔，再拉动限位板，使上位销轴的凹槽进入卡簧孔的定位孔，完成轮毂与弹性元件上端的连接；

    每个弹性元件组中的每个弹性元件的下端通过一个U形连接件与柔性轮的连接：

柔性轮呈封闭圆环，一个U形连接件的两个侧边从柔性轮的下面穿过柔性轮的安装孔后，U形连接件的两个侧边连接一个弹性元件的下端，具体是连接板的下端安装在一个U形连接件两个侧边的中间，使连接板上的孔与U形连接件两侧上卡簧孔的工艺孔对齐，下位销轴穿过对齐的孔，且下位销轴的凹槽对准卡簧孔的定位孔，再拉动连接板，使下位销轴的凹槽进入卡簧孔的定位孔，完成柔性轮与弹性元件下端的连接；

所有的弹性元件组均如此安装，构成本发明。

当本发明承受载荷时，轮毂将承受的载荷通过呈放射状分布的弹性元件作用于柔性轮。由于弹性元件与柔性轮共同的弹性作用使柔性轮胎具有了卓越的缓冲性能。由于柔性轮、N个弹性元件组与轮毂之间所建立的是拱形动态力学结构，所以柔性轮可以将承受的载荷沿柔性轮的圆周均匀分布。载荷的变化使柔性轮的直径发生变化,柔性轮的直径发生变化可以柔性轮将承受的载荷转变为由N个弹性元件组所承载的径向拉力，因此柔性轮的拱形动态力学结构设计使柔性轮胎具有了超强的承载能力。

当柔性轮承受的载荷大于弹性元件所能承受的额定拉力时,限位板上条形限位孔将限制中位销轴的滑动距离。由于中位销轴是带动弹性环发生弹性变化的销轴,因此限制了中位销轴的滑动距离，就等于限制了弹性环的弹性变形量。这种限位功能可以有效的防止弹性环的弹性超过弹性极限。

与现有的橡胶充气轮胎相比，本发明的有益效果是：

1、本发明从原理与结构设计上解决了橡胶充气轮胎存在爆胎﹑漏气问题；

2、本发明的结构设计使柔性轮胎省略了轮胎的胎侧.轮胎的胎侧是轮胎产生滚动阻力问题的主要原因.轮胎的胎侧的滚动阻力为零时,车辆的燃油消耗可同比降低15%以上,因此,柔性轮胎是绿色环保的轮胎;

3、本发明所有的连接均使用卡簧弹性定位结构.这种卡簧弹性定位结构的发明解决了轮胎紧固螺栓运行松动的问题.即解决了柔性轮胎的运行安全可靠性问题;

4、弹性元件的限位设计解决了柔性轮胎的过载保护问题;

5、本发明的结构设计使轮胎的橡胶使用量同比降低50%以上,橡胶的使用寿命同比提高50%以上;

6、本发明的柔性轮胎可以全部使用金属材料制造.金属材料制造的柔性轮胎具有超强的承载能力﹑附着能力﹑缓冲能力﹑牵引能力﹑攀爬能力﹑连续行驶能力及超强的越野能力.因此,本发明的使用领域可以延伸至有轨车辆及航天领域所使用的登月车辆;

7、金属柔性轮胎的发明可以提高军事车辆的抗打击能力，具有国防军事意义;

8、柔性轮胎的发明将开创安全轮胎发展的新纪元。

附图说明

下面结合附图进一步说明本发明。

图1是本发明的示意图。

图2是图1的A-A剖视图。

图3是图1的B部即一个弹性元件组的放大图。

图4是图2的C部放大图，也是图3的左视图。它显示了两圈弹性元件组。

图5是弹性圆环的示意图。

图6是条形限位板的示意图。

图7是条形连接板的示意图。

图8是上、中、下销轴示意图。

图9是n形连接件的示意图。

图10是U形连接件的示意图。

图11是力10的左视图。

具体实施方式

参见图1-4，在轮毂1的圆周上依次连接两圈（圈数越多，轮胎就越宽，压强就越大，根据车型或实际需要确定圈数）N个相同的弹性元件组2和柔性轮3，即在轮毂和柔性轮胎之间设置两圈N个相同的弹性元件组，每圈所有的弹性元件组呈放射状均匀分布在轮毂的圆周上；每个弹性元件组由一对弹性元件4和连接件组成；

（以位于轮胎最下端的弹性元件组为例说明）每个弹性元件4包括：

参见图5，一个弹性环9，在弹性环体上开上、下两个条形孔91，这两个条形孔相对于本环的圆心对称，条形孔的长度是沿着本环的圆周方向；

参见图6，一对条形限位板6，每个条形限位板上按上、下开轮廓呈“8”字形的卡簧孔61（以下称卡簧孔）和条形限位孔62；其中卡簧孔的小孔在上，是定位孔611，大孔在下，是卡簧工艺孔612；条形限位孔的上面是限位工艺孔621，该限位工艺孔与条形限位孔连通；

参见图8，三个形状相同的销轴，分别是上位销轴7、中位销轴8和下位销轴12，每个销轴上有两道凹槽14，凹槽的直径是，需在外力的作用下才能使凹槽通过卡簧孔的两孔之间的通道；

参见图7，一个条形连接板10，在连接板的上下两端各设一孔101；

所说的连接件是指将每个弹性元件组安装在轮毂和柔性轮胎之间的构件，参见图9，它有一个n形连接件5，在它的两个侧边上各有一个与上位销轴配合的孔51；参见图10和11，它还有一对U形连接件11，U形连接件的两个侧边上各有一个连接件卡簧孔111，连接件卡簧孔111与限位板上的卡簧孔61相同；

弹性元件的装配：

一对限位板安装在连接板的两侧，共同进入弹性环的条形孔内，使限位板上的限位工艺孔对齐连接板上的孔，中位销轴在弹性环内穿过对齐的孔，拉动连接板，使中位销轴的凹槽进入限位板上的条形孔，这时的连接板可以带动中位销轴在限位板上的条形孔内上下滑动；

每个弹性元件组的上端通过n形连接件与轮毂的连接：

n形连接件的两个侧边从轮毂的上面穿过轮毂上的安装孔后，n形连接件的每个侧边连接一个弹性元件的上端，具体是一对限位板分别安装在n型连接件的侧边的两侧，限位板上卡簧孔的工艺孔对齐n形连接件侧边上的孔，上位销轴在弹性环内穿过对齐的孔，且上位销轴的凹槽对准限位板卡簧孔的定位孔，再拉动限位板，使上位销轴的凹槽进入卡簧孔的定位孔，完成轮毂与弹性元件上端的连接；

    每个弹性元件组中的每个弹性元件的下端通过一个U形连接件与柔性轮的连接：

柔性轮呈封闭圆环，一个U形连接件的两个侧边从柔性轮的下面穿过柔性轮的安装孔后，U形连接件的两个侧边连接一个弹性元件的下端，具体是连接板的下端安装在一个U形连接件两个侧边的中间，使连接板上的孔与U形连接件两侧上卡簧孔的工艺孔对齐，下位销轴穿过对齐的孔，且下位销轴的凹槽对准卡簧孔的定位孔，再拉动连接板，使下位销轴的凹槽进入卡簧孔的定位孔，完成柔性轮与弹性元件下端的连接；所有的弹性元件组均如此安装，构成本发明。

在柔性轮3的外侧附着一层橡胶13，起到减震和保护柔性轮胎的作用。

当本发明承受载荷时，轮毂将承受的载荷通过呈放射状分布的弹性元件作用于柔性轮。由于弹性元件与柔性轮共同的弹性作用使柔性轮胎具有了卓越的缓冲性能。由于柔性轮、N个弹性元件组与轮毂之间所建立的是拱形动态力学结构，所以柔性轮可以将承受的载荷沿柔性轮的圆周均匀分布。载荷的变化使柔性轮的直径发生变化,柔性轮的直径发生变化可以柔性轮将承受的载荷转变为由N个弹性元件组所承载的径向拉力，因此柔性轮的拱形动态力学结构设计使柔性轮胎具有了超强的承载能力。

当柔性轮承受的载荷大于弹性元件所能承受的额定拉力时,限位板上条形限位孔将限制中位销轴的滑动距离。由于中位销轴是带动弹性环发生弹性变化的销轴,因此限制了中位销轴的滑动距离，就等于限制了弹性环的弹性变形量。这种限位功能可以有效的防止弹性环的弹性超过弹性极限。

Claims (2)

1.一种柔性轮胎，它有轮毂，其特征是：在轮毂的圆周上依次连接至少一圈N个相同的弹性元件组和柔性轮，即在轮毂和柔性轮胎之间设置至少一圈N个相同的弹性元件组，每圈所有的弹性元件组呈放射状均匀分布在轮毂的圆周上；每个弹性元件组由一对弹性元件和连接件组成；

每个弹性元件包括：

一个弹性环，在弹性环体上开上、下两个条形孔，这两个条形孔相对于本环的圆心对称，条形孔的长度是沿着本环的圆周方向；

一对条形限位板，每个条形限位板上按上、下开轮廓呈“8”字形的卡簧孔和条形限位孔；其中卡簧孔的小孔在上，是定位孔，大孔在下，是卡簧工艺孔；条形限位孔的上面是限位工艺孔，该限位工艺孔与条形限位孔连通；

三个形状相同的销轴，分别是上位销轴、中位销轴和下位销轴，每个销轴上有两道凹槽，凹槽的直径是，需在外力的作用下才能使凹槽通过卡簧孔的两孔之间的通道；

一个条形连接板，在连接板的上下两端各设一孔；

所说的连接件是指将每个弹性元件组安装在轮毂和柔性轮胎之间的构件，它有一个n形连接件，在它的两个侧边上各有一个与上位销轴配合的孔；它还有一对U形连接件，U形连接件的两个侧边上各有一个连接件卡簧孔，连接件卡簧孔与限位板上的卡簧孔相同；

弹性元件的装配：

一对限位板安装在连接板的两侧，共同进入弹性环的条形孔内，使限位板上的限位工艺孔对齐连接板上的孔，中位销轴在弹性环内穿过对齐的孔，拉动连接板,使中位销轴的凹槽进入限位板上的条形孔；

每个弹性元件组的上端通过n形连接件与轮毂的连接：

n形连接件的两个侧边从轮毂的上面穿过轮毂上的安装孔后，n形连接件的每个侧边连接一个弹性元件的上端，具体是一对限位板分别安装在n型连接件的侧边的两侧，限位板上卡簧孔的工艺孔对齐n形连接件侧边上的孔，上位销轴在弹性环内穿过对齐的孔，且上位销轴的凹槽对准限位板卡簧孔的定位孔，再拉动限位板，使上位销轴的凹槽进入卡簧孔的定位孔，完成轮毂与弹性元件上端的连接；

    每个弹性元件组中的每个弹性元件的下端通过一个U形连接件与柔性轮的连接：

柔性轮呈封闭圆环，一个U形连接件的两个侧边从柔性轮的下面穿过柔性轮的安装孔后，U形连接件的两个侧边连接一个弹性元件的下端，具体是连接板的下端安装在一个U形连接件两个侧边的中间，使连接板上的孔与U形连接件两侧上卡簧孔的工艺孔对齐，下位销轴穿过对齐的孔，且下位销轴的凹槽对准卡簧孔的定位孔，再拉动连接板，使下位销轴的凹槽进入卡簧孔的定位孔，完成柔性轮与弹性元件下端的连接。

2.按照权利要求1所述的柔性轮胎，其特征是：所说的至少一圈是两圈。

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