CN103101400A - 安全高效轮子 - Google Patents

Abstract

一种安全高效轮胎，它属于交通工具领域，其特征是用液体或固体或半流体作为轮胎的充填物，深钢圈是加大钢圈的直径或增加钢圈凹腔的深度或增加钢圈凹腔的容积；浅外胎是减少外胎的侧边的高度或减少外胎凹腔的深度或减少外胎凹腔的容积；外胎呈平板状，或外胎的内腔截面呈方形，或外胎的内腔的底面轴向平直或向里凸起，或外胎的外表面轴向平直或向里凹进。本发明轮胎永不爆胎，高效安全。

Description

安全高效轮子

本案是分案，原申请日20031.1，申请号03101364.3，名称《安全高效轮胎》。针对的分案申请号201110234933.3，名称《安全高效的车用轮子及填充物》。 

一、技术领域：本发明属于交通运输领域，尤其是交通工具的安全高效轮胎。 

二、背景技术：公知的轮胎存在以下不足： 

1、安全性差。轮胎在运行中会发生爆胎，尤其是前轮爆胎，由此引发事故不断，往往造成生命财产的重大损失，这问题一直没得到很好解决。爆胎的原因有异物切割、胎温过高、胎压过高、轮胎自身强度不够，轮胎结构不合理等。胎温升高的原因之一是胎内填充的气体在受到压力和压力不断变化和不断地挤压运动过程中产生高温。而气体是热的不良导体，热量不能很好散发，积聚成高温。高温使胎内气体膨胀，产生高压，导致爆胎。可见，气体导热性差，易生高温是爆胎的主要原因。由于充填物是气体，发生爆胎时，事故轮胎的直径急剧减小，转速急剧降低，同样时间内所行的距离急剧减少，使交通工具，如汽车的各轮运行距离不一致，从而使车子发生以爆胎为圆心的急剧偏转运动，司机来不及处理，导致车辆失控出事。轮胎直径变小是出事的关键原因。 

2、效率不高。效率是指轮胎在使用过程中，单位时间内完成的工作量。也指有用功在总功中所占的百分比。比如汽车轮胎，在其他条件相同的情况下，足气的轮胎比缺气的轮胎效率高。即单位能量所行的距离长。效率不高的原因有许多，原因之一是胎内填充物性能不合适。公知的胎内填充物为空气。空气的分子结构很疏松，容易被压缩、改变体积。而且在被压成液体前，其体积总是处于易变状态。这样，当胎内充填压力空气后，由于空气体积的易变性，使轮胎的直径总是处于非稳定状态。充气压力过大，又易损坏内、外胎。比如汽车，负载时其轮胎着地处的半径会缩短。事实上，大部分的汽车轮胎着地处半径在负载时会缩短。而轮胎除下方以外的半径却没有缩短，反而由于压力的增大而有所变长。这样，运动中的车轮总是要克服阻力前进，甚至是不断提高整体重心来运行。因为位于车轮着地处前面的车轮半径比车轮着地处的半径长。这样就产生了大量的无用功耗，降低了效率。又由于气体的荷载力差(相对于液体、固体而言)，所以轮胎必须造得很大，才能满足承载需求。这就造成料、工的浪费，而且增加了重量，增加能耗。 

3、轮胎材料性能差。内、外胎的材料是橡胶，橡胶的气密性不是很好，充气的压力越大，温度越高，其气密性越差。本来压力很高的轮胎，不久就跑气了，气密性差是主要原因。气密性差的弊端表现在使轮胎经常缺气，气压不足，导致轮胎着地处半径变短，给运动中的轮胎产生很大阻力，浪费能量。轮胎的钢圈， 尤其是汽车、拖拉机的轮胎钢圈，用钢板制成，既增加了车子自重，又易生锈，还不易加工，成本高。公知技术仅自行车采用塑料钢圈，其他车如机动车，人力板车未采用。有一种公知的人力车实心橡胶轮胎，弹性差，承载力差，成本高。 

4、轮胎形状结构不合理。从横截面来看，外胎内腔的圆形结构和外表的圆弧形结构不利于轮胎下方，即着地处，保持半径不变。比如汽车，负载后需要轮胎有一定的着地面积以承载，所有轮子的着地面积的总压强，等于车子自身及负载的总重量。公知外胎横截面的内外形状为圆弧形，外表面在充气后更为明显，使轮胎着地处成为一个球面，一个球点，而不是一条线。负载时，这个球点由于着地面积小，压强大，只有向里缩，这样就成了一个平面，轮胎着地处的半径因之缩短，产生前述的运动阻力。可见，轮胎横截面上内腔和外形的圆弧形结构，不能对轮胎形成有效的支持，不能使轮胎的着地处形成一条线。从理论上讲，只有当车轮的着地处呈轴向一条线时，轮胎的运动最省力。因为此时轮胎着地处的半径没变短或变短最少。只要半径一变短，就成了一个面，与地面形状相同的着地面。着地面越大，半径越短、越浪费能量。 

5、橡胶外胎两侧边太高。外胎有三方，着地的一方及两侧边。外胎两侧边太高，既浪费橡胶材料，又不利于轮胎保持着地处半径不变。当轮胎负载时，两侧边易发生外膨变形，必然导致轮胎着地处半径变短，形成运动阻力。 

6、成本高。一是外胎着地面用旧后，往往两侧边并没坏，结果却一起丢弃了。对地球资源形成浪费，还污染环境。旧胎翻新性能差，不安全，不方便，成本高。二是由于前述的背景技术的原因，容易导致轮胎损坏，因而成本高。 

公知技术在胎内注入一种自动补胎液，在小孔漏气时自动补胎。这种补胎液成份中有一部分水。一般只注入胎内容积1/3以下的补胎液。96101135.1专利申请是一种注水轮胎，方法是在胎内注入胎内容积1/3以下的水，目的是利用水在运动中产生惯性节能。上述技术不能解决轮胎存在的不足。公知轮胎需经常充气，以保证气压，因此不方便。又由于结构复杂，安装、拆卸、维修都不方便。 

公知技术的不足，还将在后面结合具体内容进一步说明。 

三、发明内容：本发明的目的是解决公知轮胎的上述问题，使之安全、高效。 

1、改变充填物。本发明在轮胎里充填液体，可压力充填。充填到容积的1/3以上，直至充足。或液体充满轮胎里除固体充填物以外的空间。轮胎里的液体起承载作用。充填物可呈液体状、膏体状、胶体状。或者，充填物是固体、液体，或固体、液体、气体的组合物、化合物。或充填物呈固体、液体、气体之间的临界物质状态。如半流体。或充填物是粉状、粒状固体的集合物或/和胶合物。还可是发泡材料，如泡沫塑料、泡沫橡胶。液体可以是水，或水与其他物质的混合物或水合物。还可是油或油与其他物质的混合物或化合物。这种轮胎由于不容易 泄漏，因此可以呈无气门的全封闭状态、实心状态。如膏状充填物可在装配轮胎时填入，靠夹板挤压形成充填压力以承载，这种轮胎可呈实心状，还有泡沫内胎也可呈实心状，它们均可无气门。固体充填物可以是本发明将述及的内撑。充填即填充。液体和气体都是流体，遵守同样的流体规律，气体的减震和承载作用最终要通过外胎的弹性和强度来实现，从这点意义上讲，液体或气体作为轮胎充填物能获得同样的减震和承载作用。轮胎承载能力的大小决定于外胎强度和受力面积，在这二个条件不变的情况下，在胎内空间设置固体充填物，并不影响轮胎效果，而且能起到爆胎后的支撑作用。支撑作用还将后述。用液体或固体或其组合物作为轮胎充填物，比气体充填物有许多优点。一是橡胶、塑料的水密性比气密性好，水分子链比气分子链结合得更紧密、更结实，不易逃逸。这样就减少了经常充气的麻烦，而且能保持轮胎的着地处半径不变，减少运动阻力。二是不易爆胎，液体的导热性比气体强，而产热性却比气体差，这样胎内温度就不易升高、不易膨胀，不会因此产生高压把胎胀破而出事故。三是即使爆胎，液体、膏体、固体不会象气体那样一下子全冲出去，造成瘪胎，酿成事故。爆胎后仍可行使，直至修复。甚至不会爆胎。四是由于固体、液体或半流体的承载力强，因而可以减小轮胎的体积，减轻轮胎的重量，提高能效，降低成本。本发明的胎内液体与公知的胎内液体的作用不同，公知的胎内液体作用是补胎或起惯性作用。本发明却还有承载、传热、安全、增效作用。所起的作用不同，在胎内的数量不同，其材料成份也不同。由于液体的不可压缩性，所以胎内液体也可是常压状态，但仍能起承载作用。常压指与大气压力相等，即胎内外压力相等。当外胎的弹性作用于液体时，胎内的液体具有了压力，成为压力液体。由于液体、膏体、胶体具有与气体类似或相同的易变形性和封闭状态下的弹性，所以能代替气体作为轮胎充填物。且具有气体所没有的诸多优点。公知的胎内液体只在1/3或1/3以下，本发明可在1/3以上，直至充满胎内所有空间。在自然界，固体、液体、气体并没有截然的分界，因此，本发明的充填物也可以是固体、液体、气体的临界物质状态。把固体粉粒聚集在一起，封闭于胎内作充填物，也能起到流体物质的作用。因较细的固体粉粒也具有流动性，能产生局部变形，比如向里凹进，并传递压力。在封闭的状态下，同样能具有足够的弹性。聚集的方式可以用液体粘合，形成胶状体。带弹性的固体也可单独作为胎内充填物。如泡沫、发泡塑料、发泡橡胶。泡沫充填物相当于内胎，可与外胎结合在一起，在其截面上有结合界面。为防水在冬天结冰，可在水中加入其他物质形成水的混合物或水合物。或改用油或油的混合物或化合物。这种充填物当然也可用在非冬天季节或其他场所。充填物还可是水、油以外的其他物质的混合物或化合物。充填物(如液体)中可有各种添加剂，如防漏剂、保养剂、防冻剂、防腐剂等。不同用途的轮胎，可有不同性能的 充填物。由于不易泄漏，所以轮胎可以没有气门，即不用中途加气，一次充填，终身使用。如果与后将述及的胎内塑料密封层结合起来将更好，选择充填物的范围会更广。这将大大地方便使用，提高效率。 

2、深圈浅胎。即深钢圈、浅外胎。浅外胎包括平板状外胎。公知轮胎的容积，几乎全在橡胶外胎里，有的在钢圈里有很少的容积，只占整个轮胎总容积的1/3以下。钢圈没有包住除子口以外的外胎。轮胎容积是指轮胎的内部空间，即外胎和钢圈结合所形成的胎内空间，用来充填物质，支撑外胎的体积和支持外胎的弹性。公知外胎有三方，两侧边和底面，底面即圆周面。其两侧边很高，目的是形成容纳充填物的空间。侧边高的外胎有许多不足。一是易变形。我们在得到橡胶外胎弹性好的好处的同时，也得到其坏处，这就是外胎的两侧边同样弹性好，弹性好就易变形。当外胎负载时，由于流体的趋圆性，两侧边即向外凸出，使得轮胎的着地处的半径变短，形成运动阻力。二是在爆胎时，外胎失去胎内支撑物，橡胶胎的两侧边不堪重压，立即瘪了下来，形成事故原因。三是成本高，两侧边很高既多消耗橡胶，又增加加工难度。 

本发明加深钢圈代替或包住外胎的两侧边，形成轮胎的内腔室，即胎内容积。外胎上只有少量容积或没有容积。正好是把公知技术颠倒过来。钢圈还可呈夹板状，二块夹板从两侧边将外胎夹住。夹板也可一边大、一边小。二夹板可焊接在一起，也可用螺栓或卡圈固定成型。安装时，可先放上外胎，再用夹板将外胎夹紧，固定在钢圈上。这样，克服了公知技术不易装、拆的不足。钢圈两侧边代替或包住外胎的两侧边有如下作用，一是使外胎无法变形，轮胎着地处半径不变短。不变短是相对的，相对于公知外胎变短很多而言，本发明不变短。从理论上讲，任何物质受力后都会发生形变，只是量的大小不同而已。事实上，本发明的轮胎受力后也会变形，轮胎着地处的半径也会变短，只是相对于公知技术而言，变短的量要小得多，从而达到安全高效的目的。二是发生爆胎时，由于钢圈包住了外胎两侧边，包住(或称夹持)的程度达到了公知外胎侧边高度的一半以上，钢圈离地距离可在5厘米以下，0.5厘米以上，所以轮胎半径不会一下子变短很多，因为钢圈撑住了失去充填物支撑的外胎。即使轮胎半径变短一点，车子发生一点偏转，但不致于无法控制，并且仍可行驶。三是节省橡胶材料、方便加工、节省成本。钢圈离地距离也可在5厘米以上，依需而定。 

3、轮胎防爆装置。即轮胎爆炸后的救护装置。还可在轮胎内设内撑来代替钢圈的爆胎防护作用。内撑指位于轮胎内，起爆胎防护作用的装置。内撑可呈各种形状，如圆环状、带状，位于胎内，起到支撑作用。爆胎时，内撑接替填充物支撑起全部负载。比如在外胎内有二块T形半圆盘，其竖边卡在钢圈上，横边靠近外胎，爆胎时，T形内撑撑住了外胎。还可在轮胎两侧安装夹板，代替钢圈的爆 胎防护作用。夹板在轮胎一侧或两侧固定，夹持或包住外胎侧边高度的一半以上，离地距离可在5厘米以下，0.5厘米以上。起爆胎防护作用。夹板还可呈圆架状、网眼板状。夹板也可安在公知的轮胎上起同样作用。非机动车可不用此结构。 

归纳2、3，其特征是钢圈上有凹腔，凹腔的深度超过内胎的胎体中心线，其深度足以包住内胎体积的一半。或钢圈的凹腔容积超过轮胎总容积的一半；或至少有一边钢圈包住外胎侧边高度的一半以上；或轮胎上有包住外胎侧边高度一半以上的板状物；该结构也适用于公知轮胎防爆。或外胎的内腔容积少于轮胎总容积的一半；或外胎不带凹腔，即没有容积；如平板状外胎、内凹式外胎。或钢圈的周边离外胎的周边在5厘米以下，0.5厘米以上，即钢圈的直径比外胎的直径小1至10厘米。表现在着地处时，即钢圈离地距离可在5厘米以下，0.5厘米以上。离地很近。或轮胎内腔里有内撑；或内撑与外胎或/和钢圈联结。内撑可呈立边状、T状、袋状、球状、柱状、环状，可径向环绕在胎内，或轴向排列在胎内，或不规则布置。可有一个或多个内撑。有的内撑可代替胎内充填物起承载作用，如充气的袋状、球状内撑。也可与胎内填充物共同起承载作用。内撑可与钢圈活动联接，靠近外胎底面，可分为二部分或多部分，可分为多个袋状、球状、柱状或多圈环状。内撑可由金属、塑料、泡沫、橡胶等材料单独或组合制成。夹板可代替钢圈形成凹腔。 

4、塑料轮胎。其特征是内胎用塑料膜制成，塑料膜可以是厚度在1毫米以下的塑料薄膜。可用软性塑料、弹性好的塑料。其加工方法可用塑料薄膜连接而成。可用一块或一块以上片状塑料膜连接而成。也可用塑料薄膜带螺旋连接而成。可先制成很长的塑料膜管带，在管带上打出长度标记，然后截断连接成内胎。连接方法可用胶粘、热合等。塑料膜可结合在橡胶外胎内壁。外胎用塑料制成，或用塑料、橡胶组合制成；或用复合材料制成。或塑料外胎带有橡胶表层。橡胶表层与塑料外胎粘接或紧配合，满足轮胎功能的需要。为增加外胎表面的抓地力，可选用合适的合成塑料或复合材料。塑料外胎与表层之间可带有联接凹凸，联接凹凸可呈齿轮状、锯齿状、波纹状。轮胎的钢圈也可用高强度塑料制成。或塑料与金属结合制成。塑料比橡胶具有更好的密封性能，而且具有一定的弹性。用塑料代替橡胶制作轮胎，具有密封性能好、重量轻、防锈蚀、外表美观、成本低等特点。内胎的常压体积可大于轮胎的容积；即内胎的常压表面面积大于轮胎内腔的表面面积。常压指与大气压力相等。即胎内外压力相等。充气或充其他填充物时，内胎并没有受到张力，充气所形成的张力首先被外胎接受并限制在外胎的容积之内。内胎由于没承受张力，或承受张力很小，一是不会被胀破，二是不会因为受张力作用而降低密封性能。塑料内胎、橡胶内胎均可如此结构。由于不会泄漏，所以轮胎可以不要气门，一次充填，或预先充填，终生使用。塑料外胎可带有橡 胶表层，就象给外胎穿了鞋，可方便更换。外胎与表层可用粘合剂粘接在一起。也可活动联接，靠充填后的张力固紧。可将塑料膜依附在橡胶外胎内壁，取代内胎。外胎与表层之间可带有各种形状的啮合结构，有利于两者之间的紧固。本发明用透明材料作内外胎，以增加美感，方便检测。如塑料透明内外胎。 

5、平底外胎。其特征是外胎内腔截面呈方形或内腔的底面轴向平直或向内凸起；或外胎外表面轴向平直或向里凹进；内胎有与外胎内腔相应的外部形状。内胎的常压体积可大于轮胎的容积；或压力状态下的外胎圆周面呈轴向平直状。上述结构的轮胎有利于保持运动中的轮胎的圆周不改变直径，即轮胎着地处的半径不变短，提高能效。方形内腔或内腔的底面轴向平直的结构，能使外胎着地处得到很好的有力的胎内压力支持，使之保持半径不变。公知的圆形外胎和内胎，使受压的外胎圆周面呈轴向圆弧状，不利于保持轮胎的直径不变。平底外胎还可呈平板状，即外胎的圆周圈呈内外平行的平板状，没有二侧边。 

6、内外胎之间设抗拉带。公知轮胎的张力几乎全由外胎承担，因此外胎必须有较高的抗拉能力。这样一是成本高，二是影响轮胎的各种性能。如抗拉能力难以提高，致使轮胎体积增大。本发明在内外胎之间设有抗拉带，部分或全部承担荷载或胎内填充物所产生的张力。使外胎所受的张力大大减小。这一是有利于提高外胎的使用寿命。二是增强轮胎的载荷能力。三是降低更换外胎的成本。抗拉带可用塑料、橡胶、金属或合成材料单独或结合制成。可制成胶合带状、金属网带状、织线带状。可用多种材料结合制成。可呈圆环状、平带状。抗拉带可带有软性表层。橡胶外胎可粘在抗拉带上，用坏后揭下换新。 

7、注液装置.一种轮胎注液装置，它以打气筒或/和气泵或/和水泵或/和水枪或/和注射器或/和泥浆泵为主体装置，其特征是带有贮液箱和注液口或/和输液管或/和单向阀门。由于气体、液体具有同样的流体性能，故可直接用公知的充气装置带上贮液箱和出液口作为本发明的注液装置。公知的充水装置、泥浆泵均可如此改装制成。 

8、本发明的优点：一是充液轮胎或充其他物质的轮胎承压性能好。还有利于减小轮胎体积，减轻重量。二是安全、防爆性能增强。三是高效，提高了轮胎保持整圆运动的能力，有利于节能。四是使用方便，如免充气功能、夹板钢圈便于安装、拆卸等。五是降低成本。安全、高效本身就降低了成本，再加上结构上的简化，使成本降低。本发明的优点在各章节中结合相关内容也有说明。 

四、附图说明及实施方式：下面结合附图及实施方式进一步说明本发明。 

图1、2是本发明注液轮胎结构综合示意图 

图3是夹板轮胎示意图 

图4、5是T形内撑结构图 

图6是安装T形内撑后的轮胎截面剖示图 

图7是无子口结构的液体轮胎截面剖示图 

图8是塑料外胎与橡胶表层齿状结合的局部剖示图 

图9、10分别是有袋状、球状内撑的轮胎截面剖示图 

图11是泡沫内撑轮胎截面剖示图 

图12是反子口结构的、外胎带凹面的轮胎截面剖示图 

图13是无气门全封闭轮胎截面剖示图 

图14是塑料膜内胎或泡沫内撑用螺旋法加工的半成品示意图。 

图15、16是塑料膜内胎用螺旋法加工的半成品示意图。 

图17、18是塑料膜内胎用对折法加工的半成品示意图。 

图19-24是三种夹板结构及应用的示意图。 

图25、26是圆环形轮胎抗拉带结构示意图。 

图27、28是塑料膜内胎成品结构示意图。 

图29是直条状内胎示意图。 

图1的剖示图，是沿径向切去了轮胎的1/4，即90度角的剖示。相当于图2完整时的A-A部分。橡胶外胎1与钢圈2通过公知的子口扣合在一起，外胎内壁上有塑料膜3结合其上，二者有结合界面。没有公知的内胎。轮胎圆周面上的着地处4，呈轴向平直状态。着地处指轮胎与地面接触的部分。轮胎的圆周面都可能成为着地处，运动中的轮胎连续不断地改变着地处。5是胎纹。轮胎钢盆6与钢圈2联结。钢盆即联接钢圈与中心轴的部件。钢圈即联接钢盆与外胎的部件。钢盆、钢圈也可合为一体，成为一件。外胎1的两侧边很矮，其内腔容积很小，占轮胎总容积的1/5以下。外胎1也可呈平板状，完全无容积。钢圈2容积很大，占轮胎总容积的一半以上，钢圈2的周边离地面很近，在5厘米以下。图2是轮胎的轴向中心剖示图，相当于图1完整时的B-B线剖示。液体7充满胎内空间。液体7也可是半流体，或泥浆、油浆，或类似果冻、牙膏的胶结物体、膏状物体。液体7中可掺有体积大、重量轻，即比重小的固体。还可有内撑。轮胎着地处4如果凹进，势必缩短轮胎着地处的半径，即h的高度，而轮胎着地处前面的轮胎半径却没有缩短，反而有所增长。这样，轮胎运动的阻力就大了。而如果轮胎保持着地处半径不变，则轮胎着地处的前面悬空，十分有利于轮胎做前倾的滚动动作，产生节能增效的效果。充气轮胎由于自身的弊端，常是着地处凹进，半径变短，因而运动受阻，浪费能量。本发明用液体、浆体或膏体做胎内充填物，用密封性比橡胶强的塑料做胎内密封材料，用平底内外胎保持轮胎着地处轴向平直，使轮胎着地处半径不变短，使轮胎保持良好的滚动条件，节能增效。也可在公知的轮胎中充满液体或半流体，直接应用本发明。外胎内腔呈方形，其内腔底面呈 轴向平直状，与地面平行。这有利于轮胎轴向增加着地面积，减小着地处的压强。这样增加的着地面积呈轴向一条线，既能增加承载能力，又不会增加滚动阻力。人们往往用增加轮胎数量的办法来分散压力，与此是同样道理。塑料膜3可换成塑料膜内胎，其形状可与外胎的方形腔室相吻合。塑料膜的厚度在1毫米以下。内胎的常压体积可比轮胎的容积大，这样，充填物的张力就不会撑坏内胎，没有受到张力拉伸的内胎材料，密封性能会更好。钢圈2离地面可选定在5厘米以下，越少越好。爆胎时，轮胎直径变动少，产生的偏转力小，司机能控制轮胎方向。本发明适用于所有轮胎。钢圈2离地高度也可大于5厘米，依需而定。 

图3，夹板8用螺栓固定，可一边安装一块夹板，从两边把外胎夹住。夹板的作用是代替钢圈，形成保护外胎的腔室，一是使轮胎负载时径向变形小，即着地处半径不变短。二是爆胎时接地，起安全作用。可一边是夹板，另一边是钢圈，如图11，这样有利于内、外胎在钢圈上的安装、拆卸。三是对内外胎起保护作用，免受外来损伤。夹板上、钢圈上都可带有加强筋和装饰层、覆盖层。夹板可用螺栓或卡子固定在轮胎上，便于装、卸。夹板8比外胎1的直径小1-10厘米。也可在公知轮胎上专门安夹板，起爆胎后的防护作用。 

图4、5、6，T形内撑9的主要作用是防爆胎。它分成二块。由竖、横二片板制成，竖板903卡在钢圈201上，横板902平行于外胎101的内圆周面，还有外圈901，外圈901起固定作用，将二块内撑箍在一起。还起防护作用，防止爆胎后的行驶中割伤外胎。外圈呈圆环状，与内撑外圆相合。外圈901可用橡胶、塑料、织物制成。爆胎时，竖边把来自地面的力传给钢圈201。横板面积大，上覆胶或塑，不易损伤外胎。正常时，内撑9不受力，也不起支撑作用。卡在钢圈上随轮胎运动。外圈901将内撑9包住，固定在钢圈201上。竖板903上还可有联接孔10，用以将二块内撑用卡子联接在钢圈上。公知轮胎中放入内撑9，可防爆胎时车辆失控。图6中，外胎101是平底外胎，其外圆周面和内腔圆周面平行，使外胎在受力时能保持外圆周面轴向平直。其方形内腔能为外胎保持轴向平直提供内力支持。液体7充满胎内空间。图4是两个T形内撑合在一起的示意图。 

图7，钢圈202的一个立边由夹板8构成，钢圈202包住塑料膜内胎301。塑料膜内胎的截面形状呈方形。也可呈圆形、多边形，依需而定。橡胶外胎11与钢圈202之间无子口，去掉了公知的子口结构，便于加工，降低成本。由于液体的不可压缩性能和流体向容器各处均匀传递压力的特性，使得无子口外胎11能固定在钢圈202上，完成轮胎功能。塑料膜内胎呈方形，内有液体7。塑料膜内胎301的常压体积可大于轮胎内腔的容积，当胎内充填物产生压力时，内胎的体积还未用尽，就已充满了轮胎内腔，压力被轮胎内腔接受了，内胎并未受到胀力或所受胀力很小。塑料膜内胎周围可有垫子，以保护内胎免受磨损。垫子可用金 属、塑料、橡胶、织物制成。垫子的结构与内胎的外形相应。钢圈202可带多种加强筋，还可滚边、卷口，使其口部边缘处不致因受力而变形或张开。内胎301可分为二个或多个，便于安装和修理，还可在爆胎时起到内撑作用。因不可能多个内胎同时爆炸，一个爆炸后，其他的会迅速填充过去，使轮胎直径不产生大的变短，防止事故。内胎里的充填物也可以是膏状物、胶状物，预先加工成型，使用时放进钢圈即可。胎内充填物可呈常压状态。外胎11靠自身的弹性及强度，包在轮胎外周，与抗拉层302紧密接触，并有部分进入钢圈202。本发明所述的子口即轮胎的外胎与钢圈结合部位的相互扣合结构。抗拉层302位于内外胎之间，与外胎一起包住内胎，抵抗内胎中填充物的压力。抗拉层可用粘合剂与外胎粘合在一起，更换外胎时撕下抗拉层，抗拉层可重复使用。抗拉层可由金属、塑料、橡胶、织物等材料单独或混合制成，可用制造动力皮带的公知技术制造抗拉层。外胎11呈两面平行的平板状，完全没有内腔，外周带有胎纹5。抗拉层即抗拉带。 

图8，塑料外胎12和橡胶表层111有相应的锯齿状结构，轮胎充压后，能使橡胶表层牢固地联接在塑料外胎上。如不用胶粘，卸压后很容易将橡胶表层在塑料外胎上装上或卸下，便于更换。塑料外胎12也可换成抗拉层。塑料外胎12也可没有橡胶表层111，直接用塑料或合成材料制成外胎。 

图9、10，袋状内撑13、球状内撑14实际上相当于内胎作用。由于分成了若干个，不会同时爆炸，所以在爆胎时，又能起到内撑作用。袋状内撑呈口袋状。球状内撑呈球状，如乒乓球就可以是一种球状内撑。在胎腔里可任意放置。靠外胎的弹性挤压在胎里，同时起到承载和防爆胎作用。还可是带状、节状内撑，在胎腔里沿径向缠绕、布设，同样能有内胎、内撑双重功能。内撑里的充填物可以是液体或/和固体或/和气体或它们的组合物、化合物。也可是真空。轮胎中的袋状内撑可有一条或多条，可径向或轴向排列。图6、7、8、9、10、11、12、13均只画出了轮胎的部分结构截断面剖示图，表示截取轮胎某一部分的一个截面。其他部分未表示。内撑可单独起承载作用，也可与其他填充物共同起承载作用。如在液体填充物里加多个球状内撑14，这能减轻轮胎的重量。球状内撑内充气体，球壳具有一定强度，不易破，能承压。图9、10的轮胎中，均可加入液体，与袋状内撑13、球状内撑14共同起承载作用。图9中，塑料外胎12外周包有橡胶表层111。橡胶表层在胎内充压后，可仅靠自身的弹力与塑料外胎或/和钢圈固定联接，泄压后，又可方便取下，方便更换。图10中，塑料外胎12不带橡胶表层，为获得良好的抓地力，需选用合适的塑料。 

图11，泡沫内撑15装在钢圈203内，并带有橡胶表层111。这种轮胎尤其适用于轻载车，如自行车、摩托车。重载车或道路条件差时，一般不用平板式外胎，而用带有矮侧边的外胎，如图1的外胎1的构造。钢圈203的一侧立边由夹板8 构成。夹板8可用螺栓联接在钢圈上，可从轮胎上卸下或装上，便于整圈成型后的泡沫内撑和外胎安装到钢圈上。泡沫内撑同时具有内胎和内撑双重作用，所以也叫泡沫内胎。泡沫内胎与橡胶表层，可粘接一起或靠橡胶表层的弹力挤压在一起。截面上有外胎与内胎的结合界面。泡沫内撑可分成多块。泡沫内撑可与液体共同做胎内充填物。泡沫内胎还可呈长条状、截取一段合适长度，绕在钢圈圆周的凹槽里。接头处可粘接。公知自行车、人力车、摩托车轮胎的外胎，其截面形状呈圆弧形，不利于保持着地处半径不变。本发明外胎截面形状呈方形，有利于保持着地处半径不变短。 

图12，橡胶外胎102和钢圈204具有与公知技术相反的反向子口。由于胎内流体的挤压力和子口的啮合结构，流体不会漏出来。外胎102也不会松动或脱落。钢圈204内也可有内胎或内撑。外胎102外表面向胎内凹进，这样的目的是为了保持轴向直线接触地面，使负载后的外胎外表面着力处半径不变短，以省力增效。向内凹进类似于预应力作用，外胎中间部位受力后，比两侧边向外凸出的程度大一些，预先向内凹进，补偿多凸出的部分，形成预应力，以保持负载受力后的着地处半径不变短。也可通过加厚外胎中间部位来达到预应力效果。反子口外胎可以适应恶劣的道路条件，还可最大限度地在轴向直线上增加相同条件下的着地面积。 

图13，钢圈205包住部分外胎111，外胎111由橡胶表层单独构成。胎内充填物16是由粉状、粒状固体物组合成的液状物或膏状物或浆状物。充填物可由公知的气门进入胎内，用水泵或泥浆泵加压。外胎111内层带有塑料膜303。也可用塑料膜内胎301。 

图14、塑料膜内胎的半成品17呈管形带状，螺旋状卷在一起。用塑料膜加工的内胎，可先加工成很长的管形带，并如图将管形带螺旋盘绕在一起，其上作出标记18，标出一个内胎的长度，然后按标记18截取下来，两头一接、安上气门，即成塑料膜内胎。也可不接头，只将两端封口，即成塑料膜内胎。使用时接头处自然会挤压在一起。外胎也可类似此法加工，先加工出长带，后截取一段，接头即成。同样，泡沫内撑也可类似此法加工，只是接头的方法可能不一样，也可不接头，直接放进胎腔里使用，靠压力自然接头。塑料膜内胎的半成品17也可制成直条管状。 

图15、16，塑料膜先呈平带状，很长，将其按螺旋形粘合或热合，形成管带19，还可在其上做出长度标记，按标记截取后，两头一接，安上气门，即成塑料膜内胎。图16是图15的左视图。还可用透明材料作内、外胎，还可是彩色内、外胎，如透明塑料、彩色塑料等。 

图17、18，平带状塑料膜20两边对接成管带21，再将两头一接，安上气门，即成塑料膜内胎。22是对折接缝。也可不接缝，不接头，不安气门，不封 闭，直接将塑料膜铺布在胎腔里，接缝、接头处重合，层叠，由于胎内压力，将重合部位压密实，不会泄漏。塑料膜内胎上可只有一进气孔，对准安在钢圈上的气门，以备充填物由此进入。 

图19、20、21，夹板23呈盘状，中间凹进部分用于联接，周边用于形成胎腔。图20是图19的左视图。图21，两个夹板23相对组合在一起，用螺栓连接，构成轮胎骨架24，代替钢圈和钢盆。内外胎装在两夹板形成的槽中，中间圆心可接轴。上紧夹板，可挤压内、外胎，可使胎内液体压力升高，便于安装，运行。 

图22，深盆夹板25具有较深的盘身26，这种深盆夹板与平板状夹板8结合，形成轮胎骨架，代替钢圈和钢盆。夹板8的直径可大于或小于夹板25的直径，直径大的夹板起防爆胎作用，离地距离在5厘米左右。 

图23、24，圆架状夹板27由辐条28联接外圈和轴圈。这种夹板适合安装在公知的轮胎上，起爆胎防护作用。所有夹板、钢盆、钢圈均可由塑料制成。图24是23的左视图。夹板可同时具有装饰板作用。 

图25、26，抗拉层29呈圆环状，图26是图25的左视图。可用公知的动力皮带材料和工艺加工抗拉带。抗拉层内壁可有塑料膜或涂层，代替内胎。抗拉带可与内外胎结合在一起。抗拉带可以无弹性或有较小弹性。抗拉带可具有柔软性，抗拉带截面呈平板状，或与内、外胎形状相吻合。 

图27、28，塑料膜内胎30与公知内胎外观一样，带有气门31。图28是图27的左视图。也可无气门，仅有一孔，供充填物进入用。自行车可将气门安在钢圈上，气门的进气口插入塑料膜内胎中，即可。塑料膜内胎在进气口靠压力形成封闭状态，将气门的进气口挤紧，不会泄漏充填物。塑料膜内胎也可用模压法一次加工成成品。 

图29，直条管状内胎32可用塑料膜或橡胶制成，两端封闭，上有进气孔33，图上方的圆表示截面形状呈圆形。直条管状内胎32绕在轮胎腔室里，加入充填物后自然形成接头。 

Claims (10)

1.一种机动车轮胎，轮胎包括外胎或/内胎，外胎安装在钢圈上，钢圈上有钢圈凹腔，外胎上有外胎凹腔，钢圈凹腔和外胎凹腔共同构成轮胎内腔，其特征是浅外胎，所述的浅外胎是减少外胎的侧边的高度或减少外胎凹腔的深度或减少外胎凹腔的容积；

或，外胎内腔截面呈方形或内腔的底面轴向平直或向内凸起；或，外胎外表面轴向平直或向里凹进；或，压力状态下的外胎圆周面呈轴向平直状；

或，所述的外胎是平底外胎，平底外胎的圆周圈呈内外平行的平板状，没有两侧边；

或，外胎凹腔的容积减小到所述轮子内腔容积的一半或一半以下或1/3或1/3以下；

或，减少外胎的侧边的高度，使外胎的周边离钢圈周边的距离在5厘米或以下。

所述的浅外胎具有安全或/和节能作用，所述的安全或/和节能作用包括防止轮子爆胎或减少轮子的滚动阻力。

2.一种机动车钢圈，钢圈上安装轮胎，轮胎包括外胎或/内胎，所述的钢圈上有钢圈凹腔，所述的外胎上有外胎凹腔，钢圈凹腔和外胎凹腔共同构成轮胎内腔，其特征是深钢圈，所述的深钢圈是加大钢圈的直径或增加钢圈凹腔的深度或增加钢圈凹腔的容积；

或，所述钢圈凹腔的容积达到所述轮子内腔容积的1/3或1/3以上或一半或一半以上，

或，至少一侧钢圈的周边离轮胎周边的距离在5厘米或以下。

3.一种机动车轮子的制造方法，所述的轮子包括钢圈、外胎，钢圈上有钢圈凹腔，外胎上有外胎凹腔，外胎安装在钢圈上，钢圈凹腔和外胎凹腔共同构成轮子内腔，即轮子的内腔，其特征是深钢圈，浅外胎，所述的深钢圈，浅外胎起到安全或/和节能作用，所述的深钢圈是加大钢圈的直径或增加钢圈凹腔的深度或增加钢圈凹腔的容积；所述钢圈凹腔容积可以达到所述轮子内腔容积的1/3或1/3以上或一半或一半以上，或至少一侧钢圈的周边离轮胎周边的距离在5厘米或以下；或，所述的浅外胎是减少外胎的侧边的高度或减少外胎凹腔的深度或减少外胎凹腔的容积；或，所述的外胎凹腔容积达到所述轮子内腔容积的一半或一半以下或1/3或1/3以下，或，外胎的周边离钢圈周边的距离在5厘米或以下；

或，将外胎加工成平底外胎，所述的平底外胎包括外胎内腔截面呈方形或内腔的底面轴向平直或向内凸起；或，外胎外表面轴向平直或向里凹进；或，压力状态下的外胎圆周面呈轴向平直状；或平底外胎的圆周圈呈内外平行的平板状，没有两侧边；

所述的安全或/和节能作用包括防止轮子爆胎或减少轮子的滚动阻力。

4.如权利要求1所述的轮子，其特征是所述轮子内腔里有填充物，所述的填充物是液体或膏体或胶体或半流体；或，轮子内腔里有泡沫填充物；或，所述的填充物由二部分或多部分组成；或，所述的填充物一次性填入；或，所述填充物超过轮子内腔容积的1/3或充满胎内空间；所述的填充物具有承载作用。

5.如权利要求4所述的轮子，其特征是所述的液体是水或水合物；或，所述的液体是油或油合物；或，其特征是至少具备如下特征之一：

a.所述轮子的轮胎是无气门的轮胎；

b.外胎带有外包层；或所述的外包层与外胎之间有相应的齿状或凹凸状联接结构；

c.外胎与钢圈上有反子口结构；

d.有夹板(8、23)代替钢圈形成钢圈凹腔；

e.外胎或内胎由塑料或塑料与橡胶组合制成；或塑料外胎带有橡胶表层；或塑料外胎与橡胶表层之间有相应的齿状或凹凸状连接结构；

f.有防爆装置安装在轮胎外，或安装在外胎内；防爆装置呈圆板状或圆架状或圆环状；或有夹板安装在轮胎外侧，起到防爆装置的作用；或所述的防爆装置由二部分或多部分组成；或所述的防爆装置的半径比外胎的半径小5厘米以下，1厘米以上；

g.外胎内有抗拉带；或所述的抗拉带呈圆环状；或，抗拉带截面呈平板状；或，抗拉带用橡胶、塑料、金属、合成材料单独或组成制成；或，抗拉带结合在外胎里层；或，抗拉带上有塑料膜或涂层；或，抗拉带有软质表层。

6.如权利要求1所述的轮子，其特征是至少具备如下特征之一：

a.带有内胎；

b.内胎无气门；

c.内胎的常压体积大于轮胎的内腔的容积；

d.内胎呈圆柱形环状或呈有接头的圆柱形环状或呈直棒状；

e.内胎的截面面积大于外胎内腔的截面面积或内胎具有与外胎内腔形状相应的外形；

f.内胎与外胎结合在一起，在截面上有外胎与内胎的结合界面；

g.内胎是依附或结合在外胎内壁或抗拉层内壁的塑料膜或涂层；

h.内胎呈管带状，管带具有二个或以上内胎的长度，截取一段加工成内胎；或，用透明材料制作内胎，透明材料制作的内胎包括塑料透明内胎。

7.如权利要求1所述的轮子，其特征是轮胎内有内撑。

8.如权利要求7所述的轮子，其特征是所述的内撑与外胎或/和钢圈联接成一体；或所述的内撑呈T状、袋状、球状、柱状、环状，环状内撑可环绕在轮胎内；或所述的内撑分为二部分或多部分，或所述的内撑由金属或塑料或泡沫或橡胶材料单独或组合制成；或所述的内撑充满轮子内腔空间；或所述的内撑与钢圈活动联接。

9.如权利要求1所述的轮子，其特征是所述的钢圈由两个夹板构成，两个夹板相对组合在一起，构成轮子的骨架，外胎安装在两个夹板之间的槽中；或，所述夹板的圆心与车轴连接；或，所述的夹板中间凹进，呈盘状；或，所述的两个夹板一边大，一边小；或，所述的轮子靠两个夹板挤压外胎里的填充物形成压力以承载；或，二块夹板从两侧边将外胎夹住；或，深盆状夹板与平板状夹板结合，构成轮子的骨架；或，所述的两个夹板用螺栓连接；或，用螺栓连接的两个夹板之间形成一个槽，所述的轮胎安装在两个夹板之间的槽中；或，用螺栓上紧夹板，使轮胎内的压力增高，使轮子具备荷载性能；或，所述的外胎内腔和夹板之间的槽共同形成轮子内腔；或，两个夹板(23)相对组合在一起，用螺栓连接，构成轮胎骨架(24)，内外胎装在两夹板形成的槽中，上紧夹板，挤压外胎，使胎内压力升高，具备荷载性能；或，所述的钢圈由塑料或塑料与金属结合制成。

10.如权利要求1所述的轮子，其特征是所述的轮子由大轮、小轮组成，大轮是着地轮，小轮位于大轮内部下方，发动机的动力传给大轮，大轮带动小轮，小轮带动车体，驱动车子前进；所述的小轮还可用小车或滑块代替；或，所述的轮子带有车轮电机，车轮电机以大轮为转子，以小轮为定子；

或，所述的轮子在轮缘处有磁动区(A69)，磁动区安装有磁力驱动装置。

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