CN110091661A - 一种u型金属弹性支撑体的柔性车轮 - Google Patents
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Abstract
本发明设计了一种U型金属弹性支撑体的柔性车轮，属于非充气轮胎技术领域，包括由内至外依次设置的中心轮辋模块、支撑模块和外轮模块。支撑模块包括内固定块、外固定片和U型弹簧钢轮辐板。外轮模块包括芯金骨架和外橡胶层，芯金骨架包括沿车轮横向排布的多个钢丝弹性环和沿钢丝弹性环周向布置起固定作用的芯金卡扣，芯金骨架通过一体化成型工艺埋入在外橡胶层内。本发明具有良好的防刺穿、防割破和防爆胎性能，车轮采用整体承载方式可以有效改善外橡胶层在重载使用下出现的脱层现象。根据车轮刚度的不同需求可对其结构形状、尺寸和材料等参数进行优化，适用范围广阔；加工和连接方式简单，便于安装和维修，适合批量生产。
Description
技术领域
本发明属于非充气轮胎技术领域，涉及一种U型金属弹性支撑体的柔性车轮。
背景技术
自1888年充气轮胎被发明以来已占据世界轮胎市场百余年之久。随着不同工程领域对轮胎性能要求的不断提到，非充气轮胎的开发得到了迅速的推广和应用。所谓非充气轮胎指不依赖气体支撑的轮胎结构，通过特殊的结构和材料设计来实现轮胎承载、减震等性能要求。相较于充气轮胎,非充气轮胎从根源上避免了爆胎危险，提高了轮胎的安全性，同时保证车辆具有良好的操纵稳定性和乘坐舒适性。
目前，港口机械等工程领域通常采用橡胶实心胎来代替充气轮胎，虽然实心胎能够满足大型机械对轮胎高强度、大载荷的工作要求，但因橡胶层生热和散热的问题无法很好解决，仍存在由此而产生的橡胶脱层的情况，严重影响了实心胎的使用寿命，增加了维修和更换成本。
发明内容
为了更好解决上述充气轮胎和实心胎面临的爆胎及散热的问题，本发明提出了一种U型金属弹性支撑体的柔性车轮。本发明最大限度地发挥车轮结构和材料的设计能力，利用支撑体材料和结构本身的弹性变形，实现了车轮结构的整体承载，达到改善橡胶层局部应力集中、提高散热效率和防止橡胶脱层的目的。
为了实现上述目的，本发明采取如下技术方案：
一种U型金属弹性支撑体的柔性车轮，包括外轮模块1、中心轮辋模块2和支撑体模块3。
所述中心轮辋模块2上设置有轮毂6，所述轮毂6与车辆半轴连接。
所述支撑体模块3由若干U型轮辐板8、外固定片9和内固定块10组成。
内固定块10的内侧面与中心轮辋模块2的外表面固定连接在一起，从而将若干内固定块10均匀设于中心轮辋模块2的外侧。
所述U型轮辐板8设于内固定块10上。所述外固定片9与内固定块10相对应的设于U型轮辐板8的外侧。
每两个U型轮辐板8的顶部搭接处均设置有外固定块11，所述外固定块11上设置有若干芯金卡扣5。
所述U型轮辐板8纵向截面包含多段圆弧，其底部圆弧曲率与内固定块10上表面曲率相同，其顶部圆弧曲率与外固定块11的下表面曲率相同，左侧圆弧略高于右侧圆弧。
所述外轮模块1由车轮横向排列的若干弹性钢丝环4作为骨架，通过周向布置的若干芯金卡扣5进行固定，通过一体化橡胶硫化工艺埋入到胎面橡胶内。
进一步的，所述U型轮辐板8通过螺栓或铆接等方式固定设置在内固定块10和外固定片9之间。
进一步的，所述中心轮辋模块2上设置有若干减重矩形孔7。
进一步的，相临两个U型轮辐板8之间利用螺栓或铆接等方式固定在芯金卡扣5上。
优选地，所述U型轮辐板8和外固定片9可以使用金属弹簧钢板通过冲压成型，内固定块10使用钢或铝合金等材料铸造。
优选地，可根据实际承载需求对U型轮辐板8的截面形状、厚度以及数量等参数进行设计和调整。
优选地，可根据实际性能需求在外层橡胶上设计出所需要的花纹形式。
优选地，所述芯金卡扣5设计成一体或上下分体式结构(利用铆接相连)，并布置多个连接孔，可与U型轮辐板8相连。
优选地，所述内固定块10的内侧面与中心轮辋模块2的外表面利用点焊连接。
优选地，所述中心轮辋模块2可根据性能要求使用钢或铝合金等金属材料铸造而成。
优选地，所述芯金卡扣采用钢和铝合金等材料铸造。
本发明的有益效果为：本发明的车轮结构采用整体承载方式，各部分结构均衡受力，接地印记压力分布均匀，缓冲性能好，能够有效改善橡胶胎面脱层的问题。相较于金属机械安全轮的U型弹簧钢轮辐板，根据实际需求可针对辐板截面形状、厚度和数量进行适当调整，具有很大的优化设计空间。外轮采用弹性钢丝环作为骨架的柔性结构，一方面保证了车轮周向和横向刚度，另一方面保证了车轮与地面具有合适的接地印记。采用模块化设计理念，按照功能的不同划分为中心轮辋模块、支撑模块和外轮模块，当需要进行维修时，可根据实际情况快速拆卸和安装相应模块，操作方便快捷，更换效率高成本低。
附图说明
图1和图2为本发明的结构示意图；
图3为U型轮辐板结构示意图；
图4为弹性钢丝环和外固定块连接的结构示意图。
附图标记：1-外轮模块，2-中心轮辋模块，3-支撑体模块，4-弹性钢丝环，5-芯金卡扣，6-轮毂，7-减重矩形孔，8-U型轮辐板，9-外固定片，10-内固定块，11-外固定块。
具体实施方式
为了便于理解，下面结合附图，通过实施例，对本发明技术方案作进一步具体描述：
一种U型金属弹性支撑体的柔性车轮，包括外轮模块1、中心轮辋模块2和支撑体模块3。
中心轮辋模块2可根据性能要求使用钢或铝合金等金属材料铸造而成。
中心轮辋模块2上设置有轮毂6，轮毂6与车辆半轴连接。
中心轮辋模块2上设置有若干减重矩形孔7。
支撑体模块3由若干U型轮辐板8、外固定片9和内固定块10组成。
利用点焊将每个内固定块10的内侧面与中心轮辋模块2的外表面连接在一起。将若干内固定块10均匀设于中心轮辋模块2的外侧。
U型轮辐板8设于内固定块10上。外固定片9设于U型轮辐板8的外侧。外固定片9与内固定块10对应设置。
U型轮辐板8通过螺栓或铆接等方式固定设置在内固定块10和外固定片9之间。
U型轮辐板8和外固定片9可以使用金属弹簧钢板通过冲压成型，内固定块10使用钢或铝合金等材料铸造。
每两个U型轮辐板8的顶部搭接处均设置有外固定块11，外固定块11上设置有若干芯金卡扣5。每两个U型轮辐板8之间利用螺栓或铆接等方式固定在芯金卡扣5上。
U型轮辐板8纵向截面包含多段圆弧，其底部圆弧曲率与内固定块10上表面曲率相同，其顶部圆弧曲率与外固定块11的下表面曲率相同，左侧圆弧略高于右侧圆弧。
可根据实际承载需求对U型轮辐板8的截面形状、厚度以及数量等参数进行设计和调整。
外轮模块1由车轮横向排列的若干弹性钢丝环4作为骨架，通过周向布置的若干芯金卡扣5进行固定，通过一体化橡胶硫化工艺埋入到胎面橡胶内。可根据实际性能需求在外层橡胶上设计出所需要的花纹形式。
芯金卡扣5可以设计成一体或上下分体式结构(利用铆接相连)，并布置多个连接孔，可与U型轮辐板8相连，采用钢和铝合金等材料铸造。
上述实施例只是对本发明技术方案的举例说明或解释，而不应理解为对本发明技术方案的限制，显然，本领域的技术人员可对本发明进行各种修改和变型而不脱离本发明的精神和范围。倘若这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也包含这些修改和变型在内。
Claims (6)
1.一种U型金属弹性支撑体的柔性车轮，其特征在于：包括外轮模块、中心轮辋模块和支撑体模块；
所述中心轮辋模块上设置有轮毂，所述轮毂与车辆半轴连接；
所述支撑体模块由若干U型轮辐板、外固定片和内固定块组成；
所述内固定块的内侧面与中心轮辋模块的外表面固定连接在一起，从而将若干内固定块均匀设于中心轮辋模块的外侧；
所述U型轮辐板设于内固定块上，所述外固定片与内固定块相对应的设于U型轮辐板的外侧；
相临两个U型轮辐板的顶部搭接处均设置有外固定块，所述外固定块上设置有若干芯金卡扣；
所述外轮模块由车轮横向排列的若干弹性钢丝环作为骨架，通过周向布置的若干芯金卡扣进行固定，通过一体化橡胶硫化工艺埋入到胎面橡胶内；
所述U型轮辐板纵向截面包含多段圆弧，其底部圆弧曲率与内固定块上表面曲率相同，其顶部圆弧曲率与外固定块的下表面曲率相同。
2.根据权利要求1所述的U型金属弹性支撑体的柔性车轮，其特征在于：所述U型轮辐板通过螺栓或铆接等方式固定设置在内固定块和外固定片之间。
3.根据权利要求2所述的U型金属弹性支撑体的柔性车轮，其特征在于：所述中心轮辋模块上设置有若干减重矩形孔。
4.根据权利要求3所述的U型金属弹性支撑体的柔性车轮，其特征在于：相临两个U型轮辐板之间利用螺栓或铆接等方式固定在芯金卡扣上。
5.根据权利要求4所述的U型金属弹性支撑体的柔性车轮，其特征在于：所述芯金卡扣设计成一体结构。
6.根据权利要求4所述的U型金属弹性支撑体的柔性车轮，其特征在于：所述芯金卡扣设计成上下分体式结构。
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