CN103707712A - 双向弹性辐板式蜂窝结构安全车轮 - Google Patents

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臧利国
赵又群
李波
陈月乔
李小龙
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Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
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Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
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Abstract

本发明公开了一种双向弹性辐板式蜂窝结构安全车轮，属于安全轮胎设计技术领域。它由内向外依次包括轮毂（6）、内连接环（5）、弹性辐板组、外连接环（4）、蜂窝材料（2）、橡胶层（1）；其中弹性辐板组至少有一个正向弹性辐板组（3）和一个反向弹性辐板组（8）构成，且每一个正向弹性辐板组（3）和每一个反向弹性辐板组（8）均至少由两个以上的弹性辐板构成。本发明可有效解决现有橡胶充气轮胎存在的高速行驶爆胎、刺扎、弹损等安全隐患及安全轮胎存在的重量大、侧向稳定性差、时间迟滞等问题。

Description

双向弹性辐板式蜂窝结构安全车轮
技术领域
本发明涉及一种双向弹性辐板式蜂窝结构安全车轮，属于安全轮胎设计技术领域。
背景技术
装备橡胶充气轮胎的车辆在越野路面行驶时，存在刺扎泄气、爆胎等安全隐患，从而使车辆丧失机动性。当车辆在高速行驶时，爆胎还容易引发重大交通事故。安全轮胎技术在军事车辆、越野车、工程车等特殊作业环境下的车辆中具有良好的应用前景。
现有的安全轮胎技术方案主要有两种：一种是在原有橡胶充气轮胎结构基础上的改进，即在橡胶充气轮胎内部增加填充物或通过增加橡胶充气轮胎胎侧的厚度；另一种是全新结构的非充气安全车轮，一般情况下是采用弹簧或者其他弹性材料的弹性替代橡胶充气弹性。第一种方案的安全轮胎由于内部增加填充物，使轮胎重量显著增加，造成车辆的机动性变差，油耗增加；通过增加橡胶充气轮胎胎侧厚度实现泄气支撑的安全轮胎，由于胎侧厚度增加，轮胎刚度变大，车辆平顺性变差，并且存在与车辆悬架的匹配问题。弹簧式安全车轮依靠弹簧实现车轮的减震功能，但由于弹簧主要承受拉压力，在转向时车轮还要受到一定的侧向力，因此该结构方案的车轮往往侧向稳定较差。此外，弹簧式安全车轮在车辆驱动、制动时还有一定的时间迟滞，影响车辆操纵精度。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种可有效解决现有橡胶充气轮胎存在的高速行驶爆胎、刺扎、弹损等安全隐患及安全轮胎存在的重量大、侧向稳定性差、时间迟滞等问题的双向弹性辐板式蜂窝结构安全车轮。
本发明通过以下技术方案实现：
一种双向弹性辐板式蜂窝结构安全车轮，其特征在于：由内向外依次包括轮毂、内连接环、弹性辐板组、外连接环、蜂窝材料、橡胶层；其中弹性辐板组至少有一个正向弹性辐板组和一个反向弹性辐板组构成，且每一个正向弹性辐板组和每一个反向弹性辐板组均至少由两个以上的弹性辐板构成；设垂直于车轮旋转轴线的中分平面为车轮平面，所述弹性辐板垂直于车轮平面，或与车轮平面呈一定角度。
所述橡胶层可根据需要加工成不同的胎面花纹。带有胎面花纹的橡胶层内侧与蜂窝材料相连，环形的蜂窝材料内侧固定于外连接环，内连接环与外连接环之间安装有弹性辐板组。
所述弹性辐板呈圆弧形。所述蜂窝材料的空格结构为六边形，或五边形，或四边形，或三角形。
所述双向弹性辐板式蜂窝结构安全车轮，其刚度既可以通过蜂窝材料的密度、孔隙率、孔穴尺寸与形状等材料属性来调整，也可以通过弹性辐板的刚度、数目等来调整。
本发明的有益效果如下：
1. 双向弹性辐板式蜂窝结构安全车轮无充气结构，没有爆胎安全隐患，可以有效防刺扎和防弹损，行驶安全性好；2. 双向弹性辐板式蜂窝结构安全车轮，承载变形主要有弹性辐板及蜂窝材料承担，具有良好的复合减震性能；3. 蜂窝材料保证车轮具有强度高、质量轻的特点，经济性好；4.双向弹性辐板式结构保证车轮具有良好的力矩传递和侧向稳定性。
附图说明
图1是本发明双向弹性辐板式六边形蜂窝结构安全车轮左视图；
图2是本发明双向弹性辐板式六边形蜂窝结构安全车轮右视图；
图3是本发明双向弹性辐板式三角形蜂窝结构安全车轮右视图；
图4是本发明双向弹性辐板式四边形蜂窝结构安全车轮右视图。
其中： 1、橡胶层；2、蜂窝材料；3、正向弹性辐板组；4、外连接环；5、内连接环；6、轮毂；7、轮毂螺栓孔；8、反向弹性辐板组；9、三角形蜂窝材料；10、四边形蜂窝材料。
具体实施方式
  为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对具体实施方式进行阐述，对本发明创造做进一步详细说明。
图1是本发明双向弹性辐板式六边形蜂窝结构安全车轮左视图，如图所示，由内向外依次为轮毂6、内连接环5、弹性辐板组、外连接环4、蜂窝材料2、橡胶层1；其中弹性辐板组至少有一个正向弹性辐板组3和一个反向弹性辐板组8构成，且弹性辐板组至少有两个以上的弹性辐板构成；橡胶层1可根据需要加工成不同的胎面花纹；带有胎面花纹的橡胶层内侧与蜂窝材料相连，环形的蜂窝材料内侧固定于外连接环。
弹性辐板呈圆弧形安装在内连接环与外连接环之间，可垂直于车轮平面，也可呈一定角度安装，可通过调整弹性辐板的刚度、数目等实现车轮刚度的调整，以适应不同行驶路面。
蜂窝材料的空格结构为六边形，或五边形，或四边形，或三角形，可通过蜂窝材料的密度、孔隙率、孔穴尺寸与形状等材料属性来实现车轮刚度的调整，以适应不同行驶路面。
通过弹性辐板和蜂窝材料可以实现本发明的复合减震性能，同时具有强度高、质量轻、力矩传递和侧向稳定性好等特点。
图2是本发明双向弹性辐板式六边形蜂窝结构安全车轮右视图，反向弹性辐板组沿连接环圆周方向均匀布置。
图3是本发明双向弹性辐板式三角形蜂窝结构安全车轮右视图，环形蜂窝结构空穴形状为三角形。
图4是本发明双向弹性辐板式三角形蜂窝结构安全车轮右视图，环形蜂窝结构空穴形状为四边形。
其工作原理为：
本发明双向弹性辐板式蜂窝结构安全车轮通过轮毂与车辆半轴相连，由弹性辐板和蜂窝结构的变形实现车轮的承载功能；当车辆处于驱动或制动状态时，半轴力矩通过轮毂和轮毂螺栓传递到弹性辐板和蜂窝结构，橡胶层胎面设计有胎面花纹，可实现车轮的缓冲、行驶和附着性能；当车轮处于转向状态时，由于轴向布置的双向弹性辐板可分担车轮的侧向力，保证车轮良好的侧向稳定性；整个车轮没有充气结构，没有爆胎安全隐患、防刺扎、防弹损，加之弹性辐板和蜂窝结构的复合减震效果，可使车辆的平顺性提高；双向弹性辐板式蜂窝结构安全车轮，其刚度既可以通过蜂窝材料的密度、孔隙率、孔穴尺寸与形状等材料属性来调整，也可以通过弹性辐板的刚度、数目等来调整。
与橡胶充气轮胎和现有安全轮胎相比，本发明双向弹性辐板式蜂窝结构安全车轮具有不爆胎、防刺扎、防弹损、侧向稳定好、强度高、质量轻等优点。

Claims (3)

1.一种双向弹性辐板式蜂窝结构安全车轮，其特征在于：由内向外依次包括轮毂（6）、内连接环（5）、弹性辐板组、外连接环（4）、蜂窝材料（2）、橡胶层（1）；其中弹性辐板组至少有一个正向弹性辐板组（3）和一个反向弹性辐板组（8）构成，且每一个正向弹性辐板组（3）和每一个反向弹性辐板组（8）均至少由两个以上的弹性辐板构成；
设垂直于车轮旋转轴线的中分平面为车轮平面，所述弹性辐板垂直于车轮平面，或与车轮平面呈一定角度。
2.如权利1所述的双向弹性辐板式蜂窝结构安全车轮，其特征在于：所述弹性辐板呈圆弧形。
3.如权利1所述的双向弹性辐板式蜂窝结构安全车轮，其特征在于：所述蜂窝材料（2）的空格结构为六边形，或五边形，或四边形，或三角形。
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