CN110126552A - 一种刀片式复合材料弹性支撑体的柔性车轮 - Google Patents
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Abstract
本发明特别涉及一种刀片式复合材料弹性支撑体的柔性车轮，属于轮式车辆轮胎技术研究领域，包括胎面、柔性支撑结构和轮毂，在径向方向上由内向外依次排布有轮毂、柔性支撑结构和胎面，所述轮毂和柔性支撑结构由注射成型工艺整体模制成型。本发明采用弧形支撑结构的整体承载方式以提高车轮的舒适性，同时相对于实心胎体来说减轻了车轮的质量；可将支撑结构在胎面处产生的不均匀应力均匀分散，使胎面产生均匀的接地压力分布，解决了非充气车轮的支撑结构周向不连续导致的胎面接地压力分布不均匀、胎面异常磨损的问题。提高了非充气车轮的接地性能、操控性能、行驶安全性和使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于轮式车辆轮胎技术研究领域，涉及一种刀片式复合材料弹性支撑体的柔性车轮。
背景技术
非充气车轮打破了传统充气车轮的设计制造理念，与传统的充气车轮相比具有免充气、防爆、抗穿刺、耐用、易加工成型等优点。现有的轮胎体为实心体的非充气车轮，对行驶路面的适应能力和避震效果差，同时实心胎体会增加车轮的整体质量，导致行驶阻力增加，并且在行驶中承受颠簸、震动、冲击、尖凸物撞击等作用下容易出现开裂、松脱变形等情况；对于周向上不连续支撑结构类型的非充气车轮，由于支撑结构在周向上不连续，承载时在胎面与支撑结构接触部位产生较大的接地压力，而在两支撑结构之间的胎面部位产生相对小的接地压力，使得在行驶中经常出现胎面异常磨损、稳定性差等问题，车轮的使用寿命、安全性和操控性都会降低。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明提出一种刀片式复合材料弹性支撑体的柔性车轮，该装置利用弧形支撑结构的整体承载方式以提高车轮的舒适性，在支撑结构的外侧是具有高弹性的外加强层，可将支撑结构在胎面处产生的不均匀应力均匀分散，使胎面产生均匀的接地压力，解决了非充气车轮的支撑结构周向不连续导致的胎面接地压力分布不均匀、胎面异常磨损的问题。
为了实现上述目的，本发明采取如下技术方案：
一种刀片式复合材料弹性支撑体的柔性车轮，包括胎面、柔性支撑结构和轮毂。所述轮毂、柔性支撑结构和胎面在车轮径向方向上由内向外依次排布。
所述轮毂包括外圈、辐板和内圈，所述外圈和内圈之间均匀设置有若干辐板。
所述柔性支撑结构包括外加强层、弧形支撑结构和内连接层，所述外加强层、弧形支撑结构和内连接层由外向内依次分布。
进一步的，所述柔性支撑结构的热塑性加强层外表面涂有粘合剂层，可以使用任何合适的粘合剂体系，例如包含至少一种二烯弹性体如“天然橡胶”的“RFL”(间苯二酚-甲醛-胶乳)类型的简单织物粘合剂；在涂覆粘合剂之前，可以将热塑性材料通过环氧树脂或异氢酸盐化合物的浴槽，或者对材料表面进行消光或刮擦来活化热塑性材料的表面，提高其与橡胶的最终粘合度。
进一步的，所述轮毂与柔性支撑结构之间、柔性支撑结构与胎面之间均采用粘接的接合方式设置在一起。
进一步的，所述轮毂采用整体注塑成型工艺制造，所用材料为热塑性弹性体，生产效率高，适合大批量生产，降低生产成本。
进一步的，所述弧形支撑结构也可以采用对称布置的沿周向均匀排列的异形孔方式。
进一步的，所述辐板的数量大于三个。
进一步的，所述胎面、柔性支撑结构和轮毂各部分接合之后也可进行整体硫化，提高橡胶胎面的耐磨性。
进一步的，所述柔性支撑结构采用分体注塑成型工艺制造，所述外加强层所用材料为由玻璃纤维或者碳纤维增强的热塑性复合材料；所述弧形支撑结构和内连接层部分采用由聚氨酯、共聚酯、聚醚嵌段酞胺和聚烯烃组成的群组热塑性聚合材料。
进一步的，所述柔性支撑结构也可由注射成型工艺整体模制成型，生产效率高，适合大批量生产，降低生产成本。
进一步的，所述弧形支撑结构是模仿人体小腿刀锋假肢形状的多曲率弧形结构，同类柔性支撑结构需沿车轮周向同向均匀排列至少三个或三个以上，所述柔性支撑结构的长度可根据轮毂的尺寸大小变化做相应的调整和设计。这种复合材料弹性支撑体提供了车轮柔性承载方式，有效地提高了车辆在颠簸、震动、冲击、尖凸物撞击等路况下的驾驶平稳性和舒适性，同时相对于实心胎体来说减轻了车轮的质量。
进一步的，所述弧形支撑结构各部位的曲率、宽度和厚度可以针对不同的使用工况进行设计，使其更好的承载、耐疲劳，更好的保证车轮的舒适性能。
进一步的，所述轮毂可以由金属、高分子材料、复合材料制作，例如热塑性高分子材料中的聚氨酯树脂、烯烃树脂、氯乙烯树脂或聚酞胺树脂等。
进一步的，所述柔性支撑结构可以是金属及其合金材料，也可为热塑性或热固性高分子材料及其复合材料，例如热塑性聚合材料中的聚氨酯、共聚酯、聚醚嵌段酞胺和聚烯烃类材料，高分子复合材料包括也不限定在如下添加剂加入，如染料、填料、增塑剂、抗氧化剂或其它稳定剂；外加强层可以由一维、二维和三维增强材料，如纳米球、纳米纤维、玻璃纤维或者碳纤维及其织物增强的热塑性或热固性复合材料制成。
本发明的有益效果为：采用弧形支撑结构的整体承载方式以提高车轮的舒适性，同时相对于实心胎体来说减轻了车轮的质量；在支撑结构的外侧是具有高弹性的外加强层，可将支撑结构在胎面处产生的不均匀应力均匀分散，使胎面产生均匀的接地压力分布，解决了非充气车轮的支撑结构周向不连续导致的胎面接地压力分布不均匀、胎面异常磨损的问题，提高了非充气车轮的接地性能、操控性能、行驶安全性和使用寿命。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为轮毂立体结构示意图；
图3为轮毂平面结构示意图；
图4为柔性支撑结构的立体结构示意图；
图5为柔性支撑结构的平面结构示意图；
图6为异形孔柔性支撑结构的立体结构示意图；
图7为异形孔柔性支撑结构的平面结构示意图。
附图标记：1-胎面，2-柔性支撑结构，3-轮毂,4-外圈,5-辐板,6-内圈,7-外加强层，8-弧形支撑结构,9-内连接层。
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：
如图1-7所示，一种刀片式复合材料弹性支撑体的柔性车轮，包括胎面1、柔性支撑结构2和轮毂3。轮毂3、柔性支撑结构2和胎面1在车轮径向方向上由内向外依次排布。
轮毂3和柔性支撑结构2由注射成型工艺整体模制成型，生产效率高，适合大批量生产，降低生产成本。
轮毂3与柔性支撑结构2之间、柔性支撑结构2与胎面1之间均采用粘接的接合方式设置在一起。
轮毂3包括外圈4、辐板5和内圈6，轮毂3采用整体注塑成型工艺制造，所用材料为热塑性弹性体。外圈4和内圈6之间均匀设置有若干辐板5；辐板5的数量大于三个。
柔性支撑结构2包括外加强层7、弧形支撑结构8和内连接层9，外加强层7、弧形支撑结构8和内连接层9由外向内依次分布，柔性支撑结构2采用分体注塑成型工艺制造；外加强层7所用材料为由玻璃纤维或者碳纤维增强的热塑性复合材料；弧形支撑结构8和内连接层9部分采用由聚氨酯、共聚酯、聚醚嵌段酞胺和聚烯烃组成的群组热塑性聚合材料。
柔性支撑结构2的热塑性加强层外表面涂有粘合剂层，可以使用任何合适的粘合剂体系，例如包含至少一种二烯弹性体如“天然橡胶”的“RFL”(间苯二酚-甲醛-胶乳)类型的简单织物粘合剂；在涂覆粘合剂之前，可以将热塑性材料通过环氧树脂或异氢酸盐化合物的浴槽，或者对材料表面进行消光或刮擦来活化热塑性材料的表面，提高其与橡胶的最终粘合度。
轮毂3可以由金属、高分子材料、复合材料制作，例如热塑性高分子材料中的聚氨酯树脂、烯烃树脂、氯乙烯树脂或聚酞胺树脂等。
柔性支撑结构2可以是金属及其合金材料，也可为热塑性或热固性高分子材料及其复合材料，例如热塑性聚合材料中的聚氨酯、共聚酯、聚醚嵌段酞胺和聚烯烃类材料，高分子复合材料包括也不限定在如下添加剂加入，如染料、填料、增塑剂、抗氧化剂或其它稳定剂；外加强层可以由一维、二维和三维增强材料，如纳米球、纳米纤维、玻璃纤维或者碳纤维及其织物增强的热塑性或热固性复合材料制成。
弧形支撑结构8可以采用对称布置的沿周向均匀排列的异形孔方式。
柔性支撑结构2是模仿人体小腿刀锋假肢形状的多曲率弧形结构，同类柔性支撑结构2需沿车轮周向同向均匀排列至少三个或多于三个以上，柔性支撑结构2的长度可根据轮毂3的尺寸大小变化做相应的调整和设计。这种复合材料弹性支撑体提供了车轮柔性承载方式，有效地提高了车辆在颠簸、震动、冲击、尖凸物撞击等路况下的驾驶平稳性和舒适性，同时相对于实心胎体来说减轻了车轮的质量。
多曲率弧形支撑结构各部位的曲率、宽度和厚度可以针对不同的使用工况进行设计，使其更好的承载、耐疲劳，更好的保证车轮的舒适性能。
胎面1、柔性支撑结构2和轮毂3各部分接合之后也可进行整体硫化，提高橡胶胎面的耐磨性。
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 (5)
1.一种刀片式复合材料弹性支撑体的柔性车轮，包括胎面、柔性支撑结构和轮毂，所述轮毂、柔性支撑结构和胎面在车轮径向方向上由内向外依次排布，所述轮毂包括外圈、辐板和内圈，所述外圈和内圈之间均匀设置有若干辐板，所述柔性支撑结构包括外加强层、弧形支撑结构和内连接层，所述外加强层、弧形支撑结构和内连接层由外向内依次分布。
2.根据权利要求1所述的刀片式复合材料弹性支撑体的柔性车轮，其特征在于：所述柔性支撑结构的热塑性加强层外表面涂有粘合剂层。
3.根据权利要求1所述的刀片式复合材料弹性支撑体的柔性车轮，其特征在于：所述轮毂与柔性支撑结构之间、所述柔性支撑结构与胎面之间粘接接合。
4.根据权利要求1所述的刀片式复合材料弹性支撑体的柔性车轮，其特征在于：所述弧形支撑结构也可以采用对称布置的沿周向均匀排列的异形孔方式。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的刀片式复合材料弹性支撑体的柔性车轮，其特征在于：所述弧形支撑结构各部位的曲率、宽度和厚度可以针对不同的使用工况进行设计。
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