CN1056840A - 机械弹力车轮 - Google Patents

Abstract

本发明机械弹力车轮，属汽车类车辆行驶装置之 技术领域。主要由内轮、弹性外轮、弓曲形弹簧、销轴 等构成。与现有轮胎比：重量及成本相当，不用充气， 抗刺扎，寿命长；承载及抗冲振性能好，有利于提高车 辆整体寿命；可与各种汽车配套，可满足军事和特种 车辆的特殊使用要求；节省橡胶和帘子布70％左右； 机械零部件易加工，上胶设施简单，极易高效大规模 工业生产。

Description

本发明机械弹力车轮系靠弹性外轮、内轮及装设在内外轮之间的多组弓曲形弹簧等构成，形成了十分完整的园内弹力封闭暨整体弹性受力新原理。能够非常可靠的承担载荷，并在低、中、高速滚动运动中良好的缓解和消除冲击振动。是轮胎的换代产品，属汽车类车辆行驶装置之技术领域。

当今世界，汽车类车辆是主要的交通运输工具，然而，其行驶装置所采用的以充气式为主的橡胶轮胎，在经历了百年漫长的使用中，改进性潜力已挖掘殆尽，尚存在着漏气、惧扎、易破损、气压高抗振性能差，而气压低又严重耗能，且胎体局部形变剧烈，寿命锐减等等多方面的固有缺陷。显然，这些原理性的先天不足，很难甚至无法得以解决。这种充气轮胎还存在橡胶耗量大而利用率低及运输成本高的问题。

汽车类车辆在其整个发展过程中竞争激烈，各制造厂家争先采用新技术、新材料，使整车性能得到了日新月异的发展。因此，对行驶装置在机械效率、车速、越野性、防振性、可靠性、寿命、抗老化等等诸多方面，提出了更高的适应性匹配要求，充气轮胎已难于胜任。而一些特殊用途车辆，对上述性能要求更严。鉴于此，国际上对于汽车类车辆行驶装置的新探索，一直非常活跃，先后出现了诸如多气隔轮胎、橡皮球轮胎、充粘液自补轮胎、海绵体轮胎、钢丝子午线新技术、尼龙帘子布新材料等等。可惜，由于未能在原理上有所进步，长期在“胎”上徘徊的结果是产品性能上的顾此失彼而均未取得什么重大突破，却使“胎”的构造和工艺更为复杂，橡胶耗量更大，利用率更低，成本更高。

本发明机械弹力车轮，目的就是在于从根本上克服轮胎的种种固有缺陷，使原来在轮胎上矛盾的无法同时实现的多项性能要求，在新原理的机械弹力车轮上高度有效的统一起来，使汽车类车辆得到有突破性发展的、性能优异的崭新行驶装置。

本发明的机械弹力车轮，如附图1所示：由行驶胶圈1、弹性环2、弹性环组合卡3、销轴4、弓曲形弹簧5、罗栓轴6、内轮7所构成。

如图1：三个以上的弹性环组合卡3，将一根以上的弹性环2沿园周等角钩卡组合排列在一起（钩卡头先是以直片状间插进环缝后再铆弯成钩状，钩卡住弹性环），构成组合弹性骨架圈，将其埋设预置硫化在行驶胶圈1的胶层内（胶圈外园面硫化模压上如同轮胎面的花纹，胶层内铺设帘子布等），这样就制成了弹性外轮。

用销轴4将三根（或三组）以上的弓曲形弹簧5一端的销孔与弹性外轮上弹性环组合卡3上的朝向园内的销座孔相连接（弓曲形弹簧的销孔在轴上能自由摆动）将内轮7置于弹性外轮内，用罗栓轴6将弓曲形弹簧5的另一端销孔与内轮7外园上的罗栓轴坐孔连接（弓曲形弹簧的销孔能在罗栓轴上自由摆动）。这样，就制成了机械弹性车轮。用机械弹性车轮的内轮上的罗栓轴6的罗栓丝扣部分固定在汽车类车辆底盘的轴上。

装配了机械弹性车轮的车辆行驶时，其车轮中的弓曲形弹簧交替受拉力和压力，处在上部受拉时弓曲度变小，转到下部受压时弓曲度变大。由于弹性外轮在滚动过程中的任何瞬时，上部总是受到弓曲形弹簧的拉力，下部又总是通过弓曲形弹簧被地面支承着，因此，弹性外轮会产生与地面垂直为短轴的整体弹性椭园变形。这种整体椭园变形，既得到了非常理想的增大着地面积，又使弹力封闭在弹性外轮内，使车轮整体和各组弓曲形弹簧的受力得到极为有力的协调和适度平衡。很明显，机械弹力车轮能够将十分高强的弹性，优异的防冲振能力，满意的承载能力，足够的着地面积等性能高度理想的统一起来。构成本发明核心的关键另部件弹性环2和弓曲形弹簧5的大小，长度、弹性、弹力刚度、强度、材质、截面形状及数量，可根据车轮的承载大小需要，车轮直径（几何参数）和工作环境的适应要求加以选择计算设计确定。弹性环2的几何形状和构成及弓曲形弹簧5的曲弓度、弓曲数与几何形状均可根据实际需要和空间范畴加以设计确定。

弹性环2和弓曲形弹簧5有极为成熟简易的制造工艺和非常可靠的超长使用寿命，它们的制作是弹性另件中最简单的。

行驶胶圈1是机械弹力车轮与地面的接触部分。由于组合弹性环埋设预置在其胶层和帘子布层内，而且环与环之间特设的槽缝内也充满了橡胶及夹持有帘子布等增强加固物，等角度的还锁卡有可使胶体溶汇贯连而与环体固定的弹性环组合卡。因此，行驶胶圈与弹性环的结合既十分简单又非常牢靠，没有任何因行驶或受冲击而造成脱落的潜在可能性。弹性环的弹力与橡胶及帘子布的柔韧性结合互补后，使弹性外轮具有足够的强度，弹性和优异的坚韧性。由于弓曲形弹簧5与内轮和弹性外轮采用了销轴式连接，因此当内轮受旋转力驱动，而弹性外轮受到来自路（地）面的摩擦反力距时，内、外轮就能顺利的错开一定的角度，确保了弓曲形弹簧只承受与其弹力方向相一致的正常拉力和压力，且弹性弓曲受拉压工作时，不象螺旋弹簧那样受剪切应力，设计制造时又给了足够有余的强度和弹力，故其十分可靠和安全。

本发明机械弹力车轮和现有的充气轮胎相比，有以下诸方面优越性：

1、不充气体，根本不存在漏气或意外破损等而发生的行车安全问题。可满足各种汽车、特种车辆及军用车辆的使用要求。使用寿命长。

2、弹性幅度大，抗振性能好。行驶过程中车辆振动小，行驶平稳，能提高整车寿命。可在恶劣路面上行驶。能吸收刹车时的瞬时前冲惯性力，车辆滑行冲距小，大大提高了车辆遇险时的安全性。

3、机械效率高，行驶中的自身耗功少，节能10%左右。

4、节省橡胶70%左右，基本构造无易损件等薄弱环节，弹性环、弹性环组合卡、弓曲形弹簧、内轮等均为超长使用寿命另件，与汽车类车辆支承托起车体的板簧组使用寿命等同。不需备用轮，使用成本大幅度下降。

5、生产外轮上胶时，只需平板硫化，设备简易，能耗大幅度下降，且无污染。机械另件在制造上也极为方便，综合经济效益大幅度提高，有利于形成高效率的大规模工业化生产。

附图1系本发明机械弹力车轮的结构示意图。图中：1为行驶胶圈;2为弹性环;3为弹性环组合卡;4为销轴;5为弓曲形弹簧;6为罗栓轴;7为内轮。

附图2系弹性环组合卡的另一种形式。图中，8为外插式（由环外向环内插）弹性环组合卡。

附图3系弹性环和弓形弹簧的另一种形式，图中：9为单片式弹性环;10为多曲弧弓曲弹簧。单片式弹性环9上制有适当数量的孔槽，当其埋设预置硫化在行驶胶圈层内时，确保两者能够十分坚固可靠的结合在一起。

Claims (6)

1、本发明机械弹力车轮，其特征主要由行驶胶圈、弹性环、弹性环组合卡、弓曲形弹簧、内轮、销轴、罗栓轴构成。用三个以上的弹性环组合卡等角度分布，将一根以上的弹性环排列组合锁卡在一起，埋设预置硫化在行驶胶圈的橡胶层和帘子布层内制成弹性外轮。将内轮置于弹性外轮中间，用销轴将三根(组)以上的弓曲形弹簧的一端径向安装在朝向弹性外轮内侧的弹性环组合卡的销座上，再用罗栓轴将三根(组)以上弓曲形弹簧的另一端安装在内轮外园的罗栓轴上，这样就基本构成了机械弹力车轮。由弹性外轮和弹力封闭在内、外轮环形腔内的三根(组)以上弓曲形弹簧共同承受载荷及缓解、消除瞬时冲击与振动。

2、权利要求1所述的弹性环，其特征在于该弹性环的直径大小、截面形状、强度、刚度、弹性弹力、几何形状和材质及其数量均可根据车轮的截荷大小、缓冲消振能力和匹配车辆的具体要求设计计算选择而确定。

3、权利要求1所述的弹性环，其特征在于该弹性环在行驶胶圈内埋设的径向排数和每排根数及排列的方式方法均可根据具体要求设计计算确定。

4、权利要求1所述的弓曲形弹簧，其特征在于该弓曲形弹簧的截面形状、强度、刚度、弹性弹力、弓曲的几何形状、材质和数量，均可根据车轮大小、承载大小、防冲振能力要求而设计计算选择确定。

5、权利要求1所述的弓曲形弹簧，其特征在于该弓曲形弹簧在车轮上径向安装的根（组）数和轴向安装的排数，及排列的方式方法均可根据车轮直径的大小及其轴向宽度而设计计算确定。

6、权利要求1所述的弓由形弹簧，其特征在于它与内轮及弹性外轮的安装连接可采用销轴、铆链、螺栓三种方式方法。

Images