CN113199909A - 一种非充气轮胎 - Google Patents

Abstract

本发明涉及轮胎制造技术领域，公开了一种非充气轮胎，包括胎面和轮毂，所述胎面与所述轮毂之间设置有多个形状为X字形的轮辐，所述轮辐包括第一支撑臂、第二支撑臂、第一支撑腿、第二支撑腿和中心件，并以所述中心件为基点，所述第一支撑臂的一端、所述第二支撑臂的一端、所述第一支撑腿的一端和所述第二支撑腿的一端均固定连接在所述中心件上，且所述第一支撑臂、所述第二支撑臂、所述第一支撑腿和所述第二支撑腿绕中心件顺时针分布呈X形，本发明一种非充气轮胎，结合了结构的刚性和材料的弹性，使非充气轮胎带来低下沉量、高载荷、高速稳定性和舒适度等优点。

Description

一种非充气轮胎

技术领域

本发明涉及轮胎制造技术领域，特别是涉及一种非充气轮胎。

背景技术

自充气轮胎诞生以来，其结构及制备工艺不断发展，性能不断提升，已经完全能满足高载荷高速、操控性强、舒适度佳等要求，然而充气轮胎始终潜藏着爆胎的风险，有研究表明高达76％的高速公路事故由轮胎爆胎引起，因此，或许在本世纪，具备更高安全系数的非充气轮胎或将大范围推广、应用。

传统充气轮胎的承载主要依靠胎内气压和胎体本身，整体表现为一种拉伸结构，在承载方面相当有效。非充气轮胎则是结构承载轮胎，除了与地面接触的胎面有刚度要求外，对连接胎面和中心轮毂的轮辐也有结构上、材料上的要求，目的是更好地承担、传递载荷、保证操作性和舒适性等。轮辐合适的径向刚度是高静承载负荷的前提，刚度过大会影响舒适性；合适的轴向刚度是良好操作性的前提，即可以有效传递来自轮毂的扭转力，高速行驶对轮辐的轴向刚度有着更高的要求。

在承载方面，主流设计为顶部承载结构，此种设计将大部分载荷发布在轮毂上方成拉伸状态的轮辐上，而位于轮毂下方的轮辐承担极少载荷，与底部承载结构轮胎相比，顶部承载的益处包括低地面接触压力、低滚动阻力、高承载效率、低材料质量负担等。诸多非充气轮胎专利，如CN104302488B、CN107284141A、CN107020886A，均将轮胎设计为顶部承载结构。

相比承载，非充气轮胎高速行驶下的操作性和舒适性对本领域研究人员提出了更大的挑战，除了胎面剪切带的合理设计，这两种性能要求轮辐结构与轮胎运行过程中各种复杂的受力情况合理有效对应，同时对轮辐在胎面与轮毂间的有限空间的合理布局也提出了挑战。因此在本领域，对非充气轮胎的合理设计、优化改进仍有许多工作需要进行，为此我们提出了一种非充气轮胎。

发明内容

本发明的目的在于提供一种非充气轮胎，以提高非充气轮胎的操作性和舒适性。

为了实现上述目的，本发明提供了一种非充气轮胎，其包括胎面和轮毂，所述胎面与所述轮毂之间设置有多个形状为X字形的轮辐，所述轮辐包括第一支撑臂、第二支撑臂、第一支撑腿、第二支撑腿和中心件，并以所述中心件为基点，所述第一支撑臂的一端、所述第二支撑臂的一端、所述第一支撑腿的一端和所述第二支撑腿的一端均固定连接在所述中心件上，且所述第一支撑臂、所述第二支撑臂、所述第一支撑腿和所述第二支撑腿绕中心件顺时针分布呈X形。

优选的：多个所述轮辐以轮毂的轴心呈等距离环状分布，所述轮辐上的第一支撑臂与第二支撑臂、第一支撑腿与第二支撑腿之间所成角度均为45°，所述第一支撑臂与第一支撑腿、第二支撑臂与第二支撑腿之间所成角度均为135°，所述第一支撑臂、第二支撑臂、第一支撑腿、第二支撑腿长度均为45mm，且所述第一支撑臂的另一端、所述第二支撑臂的另一端均固定连接在轮毂上，所述第一支撑腿的另一端和所述第二支撑腿的另一端均固定连接在胎面上。

优选的：所述轮辐还包括第一连接件、第二连接件、第一支撑件和第二支撑件，所述第一支撑臂与第二支撑臂、第一支撑腿与第二支撑腿之间所成角度均为34°，所述第一支撑臂与第一支撑腿、第二支撑臂与第二支撑腿所成角度为146°，所述第一支撑臂和第二支撑臂的长度均为40mm，所述第一支撑腿、第二支撑腿长度均为35mm，且所述第一支撑臂固定连接在第一连接件的一端，所述第一连接件的另一端固定连接在轮毂上，所述第二支撑臂固定连接在第二连接件的一端，所述第二连接件的另一端固定连接在轮毂上，所述第一支撑腿连接在第一支撑件的一端，所述第一支撑件的另一端固定连接在胎面上，所述第二支撑腿连接在第二支撑件的一端，所述第二支撑件的另一端连接在胎面上。

优选的：所述轮辐的第一支撑件与顺时针方向相邻的所述轮辐的第二支撑件相互抵接，且所述轮辐的第一连接件与顺时针方向相邻的所述轮辐的第二连接件相互抵接。

优选的：多个所述轮辐绕轮毂的轴心呈等距离环状分布，所述轮辐的第一支撑臂与第二支撑臂所成角度为60°、所述第一支撑腿与第二支撑腿所成角度为44°，所述第一支撑臂与第一支撑腿、所述第二支撑臂与第二支撑腿所成角度均为128°，所述第一支撑臂和第二支撑臂长度均为40mm，所述第一支撑腿、第二支撑腿长度均为35mm。

优选的：多个所述轮辐以轮毂的轴心呈等距离环状分布，所述第一支撑臂与第二支撑臂、所述第一支撑腿与第二支撑腿所成角度均为44°，所述第一支撑臂与第一支撑腿、所述第二支撑臂与第二支撑腿之间所成角度均为136°，所述第一支撑臂和第二支撑臂长度均为40mm，所述第一支撑腿、第二支撑腿长度均为35mm。

优选的：多个所述轮辐设置有两组，每组有若干个呈环状排列的轮福，且两组所述轮辐在轮毂径向上呈两层环状排列。

优选的：所述第一支撑臂、第二支撑臂、第一支撑腿，第二支撑腿的材质为树脂基纤维复合材料与弹性体的复合物；所述树脂基纤维复合材料为片状材料，厚度范围0.05mm～3mm，所述树脂基纤维复合材料中所含树脂为热固性或热塑性树脂。

优选的：所述轮辐的宽度尺寸大小与所述胎面的宽度尺寸大小相适配。

优选的：所述轮辐的宽度尺寸大小与所述轮毂的宽度尺寸大小相适配。

上述技术方案所提供的一种非充气轮胎，与现有技术相比，其有益效果在于：上述方案的非充气轮胎，结合了结构的刚性和材料的弹性，使非充气轮胎带来低下沉量、高载荷、高速稳定性和舒适度等优点，通过设置环装分布的轮辐，并利用轮辐通过支撑臂与支撑腿和中心件形成的X形状，可以有效的提高轮胎的抗压能力，从而提高轮胎的复合，同时具有一定刚度的材料制作的轮胎使得该轮胎解决了传统充气轮胎高下沉量的问题，X形状的轮辐，通过支撑臂与支撑腿抗弯刚度较高的性能，起到了轮胎的高稳定，高可控的优点，同时X形状设计使轮辐的质量轻质化，提高了轮胎的使用的舒适度。

附图说明

图1是本发明实施例的轮辐的截面图；

图2是本发明实施例6的复合材料的结构示意图；

图3a是本发明实施例1的非充气轮胎的截面图；

图3b是本发明实施例2的非充气轮胎的立体图；

图4a是本发明实施例2的非充气轮胎的截面图；

图4b是本发明实施例2的非充气轮胎的立体图；

图5a是本发明实施例3的非充气轮胎的截面图；

图5b是本发明实施例3的非充气轮胎的立体图；

图6a是本发明实施例4的非充气轮胎的截面图；

图6b是本发明实施例4的非充气轮胎的立体图；

图6c是本发明实施例4的非充气轮胎的立体图；

图7a是本发明实施例5的非充气轮胎的截面图；

图7b是本发明实施例5的非充气轮胎的立体图；

图8a是本发明实施例6的非充气轮胎的截面图；

图8b是本发明实施例6的非充气轮胎的立体图。

其中，1、第一支撑臂；2、第二支撑臂；3、第一支撑腿；4、第二支撑腿；5、中心件；6、第一连接件；7、第二连接件；8、第一支撑件；9、第二支撑件。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，应当理解的是，本发明中采用术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1，本发明实施例的一种非充气轮胎，包括胎面和轮毂，胎面与轮毂之间设置有多个形状为X字形的轮辐，轮辐包括第一支撑臂1、第二支撑臂2、第一支撑腿3、第二支撑腿4和中心件5，并以所述中心件5为基点，第一支撑臂1的一端、所述第二支撑臂2的一端、所述第一支撑腿3的一端和所述第二支撑腿4的一端均固定连接在所述中心件5上，且所述第一支撑臂1、所述第二支撑臂2、所述第一支撑腿3和所述第二支撑腿4绕中心件5顺时针分布呈X形。

上述方案的非充气轮胎结合了结构的刚性和材料的弹性，使非充气轮胎带来低下沉量、高载荷、高速稳定性和舒适度等优点，通过设置环装分布的轮辐，并利用轮辐通过支撑臂与支撑腿和中心件形成的X形状，可以有效的提高轮胎的抗压能力，从而提高轮胎的复合，同时具有一定刚度的材料制作的轮胎使得该轮胎解决了传统充气轮胎高下沉量的问题，X形状的轮辐，通过支撑臂与支撑腿抗弯刚度较高的性能，起到了轮胎的高稳定，高可控的优点，同时X形状设计使轮辐的质量轻质化，提高了轮胎的使用的舒适度。

下面提供多种具体的实现方式详细介绍。

实施例1

如图3a－图3b所示：所述轮胎包括16个以轮毂轴线为中心等距离环状分布的轮辐，且一个所述轮辐上的第一支撑臂1与第二支撑臂2、第一支撑腿3与第二支撑腿4之间所成角度均为45°，所述第一支撑臂1与第一支撑腿3、第二支撑臂2与第二支撑腿4之间所成角度均为135°，所述第一支撑臂1、第二支撑臂2、第一支撑腿3、第二支撑腿4长度均为45mm，且所述第一支撑臂1的另一端、所述第二支撑臂2的另一端均固定连接在轮毂上，所述第一支撑腿3的另一端和所述第二支撑腿4的另一端均固定连接在胎面上；

此简化结构的手臂与胎面、支腿与轮毂直接接触，由于较为有限的接触面积，二者的连接成为难点，但仍然有可能实现，因此在此提出此实施例。所述连接的仍可能通过以下方法实现：a手臂与胎面的连接通过橡胶硫化；b支腿与轮毂的连接依靠某些胶粘剂实现，如氰基丙烯酸酯类胶粘剂；c手臂与支腿可以通过硫化的方式连接至辅助环形带1、辅助环形带2上，最后将辅助环形带1、辅助环形带2分别粘接胎面内表面和轮毂外表面，所述辅助环形带所用材料可以是橡胶、聚氨酯等弹性体，优选橡胶。

实施例2

如图4a－图4b所示：所述轮胎包括18个以轮毂轴线为中心等距离环状分布的轮辐，所述轮辐还包括第一连接件6、第二连接件7、第一支撑件8和第二支撑件9，所述第一支撑臂1与第二支撑臂2、第一支撑腿3与第二支撑腿4之间所成角度均为34°，所述第一支撑臂1与第一支撑腿3、第二支撑臂2与第二支撑腿4所成角度为146°，所述第一支撑臂1和第二支撑臂2的长度均为40mm，所述第一支撑腿3、第二支撑腿4长度均为35mm，且所述第一支撑臂1固定连接在第一连接件6的一端，所述第一连接件6的另一端固定连接在轮毂上，所述第二支撑臂2固定连接在第二连接件7的一端，所述第二连接件7的另一端固定连接在轮毂上，所述第一支撑腿3连接在第一支撑件8的一端，所述第一支撑件8的另一端固定连接在胎面上，所述第二支撑腿4连接在第二支撑件9的一端，所述第二支撑件9的另一端连接在胎面上；

本实施例中第一连接件6、第二连接件7与胎面内表面的连接、第一支撑件8、第二支撑件9与轮毂外表面的连接，可以选择某些胶粘剂实现连接，如氰基丙烯酸酯类胶粘剂，也可以通过细粒复合结构实现。

实施例3

如图5a－图5b所示：相较于实施例2做出如下改进，所述轮辐数量为25个，所述轮辐的第一支撑件8与顺时针方向相邻的所述轮辐的第二支撑件9相互抵接，且所述轮辐的第一连接件6与顺时针方向相邻的所述轮辐的第二连接件7相互抵接；

本实施例中增加轮辐数量可以提高轮胎的载荷量和运动稳定性。

实施例4

如图6a－图6b所示：所述轮胎包括36个以轮毂轴线为中心等距离环状分布的轮辐，相邻所述轮辐的支撑臂共用一个连接件，相邻所述轮辐的支撑腿共用一个支撑件，所述轮辐的第一支撑臂1与第二支撑臂2所成角度为60°、所述第一支撑腿3与第二支撑腿4所成角度为44°，所述第一支撑臂1与第一支撑腿3、所述第二支撑臂2与第二支撑腿4所成角度均为128°，所述第一支撑臂1和第二支撑臂2长度均为40mm，所述第一支撑腿3、第二支撑腿4长度均为35mm；

本实施例中第一连接件6、第二连接件7与胎面内表面的连接、第一支撑件8、第二支撑件9与轮毂外表面的连接，可以选择某些胶粘剂实现连接，如氰基丙烯酸酯类胶粘剂，也可以通过细粒复合结构实现。

实施例5

如图7a－图7b所示：所述轮胎包括24个以轮毂轴线为中心等距离环状分布的轮辐，多个所述轮辐绕轮毂的轴心呈等距离环状分布，所述轮辐的第一支撑臂1与第二支撑臂2所成角度为60°、所述第一支撑腿3与第二支撑腿4所成角度为44°，所述第一支撑臂1与第一支撑腿3、所述第二支撑臂2与第二支撑腿4所成角度均为128°，所述第一支撑臂1和第二支撑臂2长度均为40mm，所述第一支撑腿3、第二支撑腿4长度均为35mm；

本实施例主要改进为中心件形状发生改变，此变动可以为轮胎减轻重量，降低接触面压力和滚动阻力。本实施例的目的更在于说明手掌、支脚、中心件的形状不受限制，可以根据性能要求和其它条件，任意改变其形状。

实施例6

如图8a－图8b所示：相较于实施例5做出如下改进，所述轮辐的数量为48个，48个所述轮辐设置有两组，每组有若干个环状排列的轮福，且两组所述轮辐在轮毂径向上呈两层环状排列；

一方面轮辐数量的增加提高了轮胎载荷能力，另一方面可以有效缓解径向波动和前文所述周向波动。本实施例中所增加的中间过渡带是橡胶或聚氨酯与纤维和/或钢丝等的复合材料，所述纤维和/或钢丝在橡胶或聚氨酯内部呈一定角度排列，包括平行、交叉、垂直等，可以根据实际情况需要，调整角度。

其中：所述轮福沿轮毂轴线方向的宽度尺寸大小与所述胎面沿轮毂轴线方向宽度大小相同，所述轮福沿轮毂轴线方向的宽度尺寸大小与所述轮毂沿轴线方向宽度大小相同；

如图2所示，所述第一支撑臂1、第二支撑臂2、第一支撑腿3，第二支撑腿4的材质为树脂基纤维复合材料与弹性体的复合物；所述树脂基纤维复合材料为片状材料，厚度范围0.05mm～3mm，所述树脂基纤维复合材料中所含纤维可为单向连续纤维、双向连续纤维、三维交织连续纤维、短切纤维、细粒纤维等增强体，所述树脂基纤维复合材料中所含树脂为热固性或热塑性树脂；

本实施例选用热固性树脂，更具体的为环氧乙烯基树脂，固化方式可以是热固化或者光固化。所述树脂基纤维复合材料通过“二浴法”表面处理后，可以与橡胶实现强粘合，所述“二浴法”为行业内公知方法。根据所需力学性能，所述片状材料结构不限制于本实施例所示结构。

综上，本发明实施例提供一种非充气轮胎，通过设置环装分布的轮辐，并利用轮辐通过支撑臂与支撑腿和中心件形成的X形状，可以有效的提高轮胎的抗压能力，从而提高轮胎的复合，同时具有一定刚度的材料制作的轮胎使得该轮胎解决了传统充气轮胎高下沉量的问题，X形状的轮辐，通过支撑臂与支撑腿抗弯刚度较高的性能，起到了轮胎的高稳定，高可控的优点，同时X形状设计使轮辐的质量轻质化，提高了轮胎的使用的舒适度。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种非充气轮胎，其特征在于，包括胎面和轮毂，所述胎面与所述轮毂之间设置有多个形状为X字形的轮辐，所述轮辐包括第一支撑臂(1)、第二支撑臂(2)、第一支撑腿(3)、第二支撑腿(4)和中心件(5)，并以所述中心件(5)为基点，所述第一支撑臂(1)的一端、所述第二支撑臂(2)的一端、所述第一支撑腿(3)的一端和所述第二支撑腿(4)的一端均固定连接在所述中心件(5)上，且所述第一支撑臂(1)、所述第二支撑臂(2)、所述第一支撑腿(3)和所述第二支撑腿(4)绕中心件(5)顺时针分布呈X形。

2.根据权利要求1所述的非充气轮胎，其特征在于，多个所述轮辐以轮毂的轴心呈等距离环状分布，所述轮辐上的第一支撑臂(1)与第二支撑臂(2)、第一支撑腿(3)与第二支撑腿(4)之间所成角度均为45°，所述第一支撑臂(1)与第一支撑腿(3)、第二支撑臂(2)与第二支撑腿(4)之间所成角度均为135°，所述第一支撑臂(1)、第二支撑臂(2)、第一支撑腿(3)、第二支撑腿(4)长度均为45mm，且所述第一支撑臂(1)的另一端、所述第二支撑臂(2)的另一端均固定连接在轮毂上，所述第一支撑腿(3)的另一端和所述第二支撑腿(4)的另一端均固定连接在胎面上。

3.根据权利要求1所述非充气轮胎，其特征在于，所述轮辐还包括第一连接件(6)、第二连接件(7)、第一支撑件(8)和第二支撑件(9)，所述第一支撑臂(1)与第二支撑臂(2)、第一支撑腿(3)与第二支撑腿(4)之间所成角度均为34°，所述第一支撑臂(1)与第一支撑腿(3)、第二支撑臂(2)与第二支撑腿(4)所成角度为146°，所述第一支撑臂(1)和第二支撑臂(2)的长度均为40mm，所述第一支撑腿(3)、第二支撑腿(4)长度均为35mm，且所述第一支撑臂(1)固定连接在第一连接件(6)的一端，所述第一连接件(6)的另一端固定连接在轮毂上，所述第二支撑臂(2)固定连接在第二连接件(7)的一端，所述第二连接件(7)的另一端固定连接在轮毂上，所述第一支撑腿(3)连接在第一支撑件(8)的一端，所述第一支撑件(8)的另一端固定连接在胎面上，所述第二支撑腿(4)连接在第二支撑件(9)的一端，所述第二支撑件(9)的另一端连接在胎面上。

4.根据权利要求3所述的非充气轮胎，其特征在于，所述轮辐的第一支撑件(8)与顺时针方向相邻的所述轮辐的第二支撑件(9)相互抵接，且所述轮辐的第一连接件(6)与顺时针方向相邻的所述轮辐的第二连接件(7)相互抵接。

5.根据权利要求3所述的非充气轮胎，其特征在于，多个所述轮辐绕轮毂的轴心呈等距离环状分布，所述轮辐的第一支撑臂(1)与第二支撑臂(2)所成角度为60°、所述第一支撑腿(3)与第二支撑腿(4)所成角度为44°，所述第一支撑臂(1)与第一支撑腿(3)、所述第二支撑臂(2)与第二支撑腿(4)所成角度均为128°，所述第一支撑臂(1)和第二支撑臂(2)长度均为40mm，所述第一支撑腿(3)、第二支撑腿(4)长度均为35mm。

6.根据权利要求1所述的非充气轮胎，其特征在于，多个所述轮辐以轮毂的轴心呈等距离环状分布，所述第一支撑臂(1)与第二支撑臂(2)、所述第一支撑腿(3)与第二支撑腿(4)所成角度均为44°，所述第一支撑臂(1)与第一支撑腿(3)、所述第二支撑臂(2)与第二支撑腿(4)之间所成角度均为136°，所述第一支撑臂(1)和第二支撑臂(2)长度均为40mm，所述第一支撑腿(3)、第二支撑腿(4)长度均为35mm。

7.根据权利要求6所述的非充气轮胎，其特征在于，多个所述轮辐设置有两组，每组有若干个呈环状排列的轮福，且两组所述轮辐在轮毂径向上呈两层环状排列。

8.根据权利要求1－7任意一项所述的非充气轮胎，其特征在于，所述第一支撑臂(1)、第二支撑臂(2)、第一支撑腿(3)，第二支撑腿(4)的材质为树脂基纤维复合材料与弹性体的复合物；所述树脂基纤维复合材料为片状材料，厚度范围0.05mm～3mm，所述树脂基纤维复合材料中所含树脂为热固性或热塑性树脂。

9.根据权利要求1所述的非充气轮胎，其特征在于，所述轮福沿轮毂轴线方向的宽度尺寸大小与所述胎面沿轮毂轴线方向宽度大小相适配。

10.根据权利要求9所述的非充气轮胎，其特征在于，所述轮福沿轮毂轴线方向的宽度尺寸大小与所述轮毂沿轴线方向宽度大小相适配。

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