CN113682092B - 自支撑自充气自适应轮胎装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种滑板车用自支撑自充气自适应轮胎装置，采用真空轮胎结构，至少在一边的胎唇处设置充气用的蠕动泵。所述蠕动泵是一种如同竹节一样的或杯形弹性管制成，一段一段的密封长管，在每个竹节气管节处开斜口，形成单向通气的舌阀。泵管环绕轮胎一周布置。蠕动泵的管口用作进气口，通向轮圈外口；管尾装有单向充气阀通向胎腔。轮胎是根据骑手的体重来实现滚动碾压式充气，这样充气压力自动调节，不会产生充气太足的现象，也不会产生欠压的情况，这一“自适应”巧妙地解决了滑板车的颠簸和兼顾降低滚动阻力的性能，提升了电动滑板车10%的续行里程，完美实现了自支撑、自充气、自适应三大功能。

Description

自支撑自充气自适应轮胎装置及方法

技术领域

本发明涉及充气轮胎，更具体是涉及自适应自充气的滑板车用轮胎装置。

背景技术

市场上个人交通工具主要是两轮车，如自行车、滑板车。尤其是滑板车的社会保有量快速增长，其大量是电动滑板车，采用的轮胎主要分为两大类；一种是可充气轮胎，需要经常充气，非常繁琐；第二种是免充气轮胎，是实芯胎，也有用发泡材料或镂空结构的，但是其滚动阻力大，重量重，避震效果差，滑行阻力大，用户体验度不好。

真空轮胎气密性好，但是通常的真空轮胎，为了保证安装自撑开的自密封性能，常常需要胎边加厚的轮胎；而厚的胎边如超过4mm以上，会导致滚动变形的介质损耗变大，阻力大，会缩短电动滑板车10%左右的行驶距离。

如果需要提高效率，降低滚动阻力，就需要很薄的胎边轮胎，如厚度小于2mm，如果做成真空轮胎，就会遇到胎边向外的撑力不够，安装后的初始状态无法保证自密封性，就不能实现初始充气功能。

再者，滑板车、自行车的轮胎体积小，胎容积空气少，需要经常补气，还需要额外配置打气筒，给用户带来不方便的痛点。

而电动滑板车，无论采用什么充气轮胎，因为轮毂是被电机占满了空间，根本就没有传统气嘴安放的位置。加之滑板车轮径较小，一次充气太足就颠簸，欠压又骑不动的矛盾。还有就是不同体重的骑手需要不同的对应气压才能保证匹配的避震性能。

市场迫切需要一种滑板车充气轮，能够始终保持着合适匹配的气压，既不颠簸，又不欠压，还不用特地去补气的真空轮胎。

发明内容

本发明目的是解决上述问题：一种自支撑自充气自适应轮胎装置及方法，尤其是应用于滑板车。本发明其实是在充气轮胎腔内套上实芯胎，再安装在轮圈上。这样轮胎无论有没有气压都能够保证轮子正常工作。其两种结构的结合，具备充气轮胎和免充气轮胎的优点，又避免了上述两种方案的缺点，较好地降低了滑板车的行驶阻力，得到了良好的避震效果。

本发明采用真空胎结构，所述胎边采用超薄设计，厚度控制小于2mm。为了保证安装的初始状态实现气密性，本发明在胎腔内设置支撑圈。支撑圈就是充当实芯胎使用，其采用躺倒布置的工字形结构。

所述实芯胎经胎唇处的空心管与轮圈产生避震支撑受力结构。由真空胎构成第一层受力结构，由胎腔内的支撑圈构成第二层受力结构，由轮胎胎唇上的蠕动泵管构成第三层受力结构，上述三层叠加构成自支撑自充气轮胎装置，充气量能够根据骑手体重自适应调节。

本发明至少在一边的胎唇处设置充气用的蠕动泵，泵管环绕胎唇一周布置。蠕动泵的管口用作进气口，通向轮圈外口；管尾封堵处安装有单向阀，作为单向充气阀通向胎腔，被滚动压缩后的高压气体向胎腔充气。

所述胎腔内设置有支撑圈套在蠕动泵上，构成径向支撑受力结构，用于欠压支撑，利用轮载压力由支撑圈传递作用于蠕动泵，使其压扁闭合滚动式向胎腔充气，充气量能够根据轮的载荷自适应调节。

所述蠕动泵的管臂具有一定的支撑弹性，即便轮胎气压比较足的条件下，也能够保证撑起，使管道有空间。这个空管也承担垫起所述支撑圈，提升实芯胎的避震性能。

进一步地，所述蠕动泵的管围绕胎唇多圈设置，这样蠕动泵管每一圈的对地面均被压缩，每一圈蠕动泵气压阶梯式递增压，向胎腔充气，提高了充气效率和压力。

进一步地，所述蠕动泵是一种如同竹节一样的弹性管制成，一段一段的密封长管，在每个竹节气管节处开斜口，形成单向通气的舌阀。这样的竹节蠕动泵管中空气只能由进气口吸进，再由轮压式滚动向胎腔内充气。

进一步地，所述制成的杯形管，在管底处开斜口，形成单向通气的舌阀。所述的杯形管呈锥度形状，所述复数个杯形管，管管套接构成蠕动泵。

所述复数个竹节气管或杯形管串联构成的蠕动泵，使空气只能泵向胎腔内流动的结构还可以省去单向充气阀。

所述轮圈是一个完整的圈，无气嘴孔结构，不需要打气嘴孔，保证轮圈的钢性能，减低了加工成本。所述轮圈无孔。

所述自支撑自充气自适应轮胎装置能够有效解决好三大问题：

第一，“自支撑”：所述在胎腔内设置支撑圈，所述支撑圈轴向撑起轮胎两侧的胎唇，使其抵向轮圈形成密封腔；能够向径向和轴向提供支撑力的方法，使超薄的轮胎不依靠胎边向外的支撑力，而是依靠支撑圈的提供的轴向支撑力，在轮胎的安装初始状态，使胎唇与轮圈贴合密封，能够保证初始充气条件。只是轴向需要提供很小的支撑力；而径向需要很大的支撑力，用于支撑人体重力。

第二，“自充气”：本发明采用支撑圈、蠕动泵、单向阀，所述轮胎内置支撑圈，其压置在蠕动泵外套圈式固定；所述轮胎欠压时支撑圈将地面向上的压力滚动传递到到蠕动泵，使蠕动泵一圈一圈将空气泵入轮胎内腔，实现自充气的方法。

第三，“自适应”：本发明采用所述胎腔内置支撑圈，所述充气压力是根据轮载重力由支撑圈作用于蠕动泵来向胎腔充气，构成自适应。所述支撑圈外径比轮胎内腔的最大外径小；所述支撑圈外径比轮圈的最大外径大；所述支撑圈外径处在轮圈的最大外径与轮胎内腔的最大外径之间。所述支撑圈是采用弹性材料，外径处在轮圈的最大外径与轮胎内腔的最大外径之间的1/3处，支撑圈和蠕动泵管叠加构成避震受力结构，保证轮胎欠压时正常行驶。

所述支撑圈在高压力下有被压缩特性，如PU 聚氨酯。所述支撑圈与蠕动泵弹性管体构成两级弹性受力结构，提升了轮胎欠压时的避震性能 ，构成自支撑。所述蠕动泵的空管体就是个气囊，所以提升了轮胎欠压时的避震性能，也避免轮圈碾坏轮胎 。

所述蠕动泵管尾接单向充气阀通向胎腔，所述充气压力是依据骑手的体重来自动调节，构成自适应。所述充气压力是可以依据骑手的体重来自动自适应调节。所述骑手的体重就是轮胎载荷。

这样，所述轮胎充气压力自动调节，不会产生充气太足的现象，也不会产生欠压的情况。这一“自适应”自充气非常完美解决了充气轮滑板车的减轻颠簸和兼顾降低滚动阻力的性能。

以一个下压箭头代表一个骑手的一半体重为例：两个箭头压在一个轮胎上，即充气状态；四个箭头代表遇到强冲击力的颠簸，需要吸收震动。

本发明在滑板车上应用时，骑手的双脚站立在踏板前后，配合车把保持站立骑行的稳定性。滑行时，骑手能够方便地将重心分别分布在前轮或后轮上；当人的体重基本全部落在后轮上，就给后轮提供了近全部骑手的体重压力，此时后轮工作在自充气状态，反之亦然。本发明正好利用了骑手能自由分配体重到前或后轮这一点，实现“自适应”充气的方法。

本发明采用超薄的轮胎，使滚动阻力小，降低行驶阻力，对电动车来说，能够提升10%左右的续行里程。

附图说明

图1为本发明自适应自充气真空轮胎截面结构图；

图2为本发明自适应自充气真空轮胎剖面局部放大及多圈蠕动泵示意图；

图3为本发明自适应自充气真空轮胎载荷滚动蠕动泵下方被压扁的原理示意图；

图4为本发明自适应自充气真空轮胎蠕动泵剖面结构示意图；

图5为本发明自适应自充气真空轮胎气压充足、欠压、吸震对比示意图；

图6为本发明自适应自充气真空轮胎蠕动泵竹节气管剖面结构示意图；

图7为本发明自适应自充气真空轮胎蠕动泵杯形管剖面结构示意图。

其中：1、轮胎；2、胎边；3、胎唇；4、蠕动泵；5、单向充气阀；6、进气口；7、支撑圈； 8、横向支撑；9、轮圈；10、竹节气管；11、斜口；12、杯形管。

具体实施方式

实施例一：如图1、中所示，本发明采用真空胎结构，胎边2采用超薄设计，厚度控制在小于2mm左右。

本发明在胎腔内设置支撑圈7，能够向径向和轴向提供支撑力的方法，使超薄的轮胎不依靠胎边2向外的支撑力，而是依靠支撑圈7的横向支撑8提供轴向支撑力，此方向可压缩来保证装胎。在轮胎的安装初始状态，超薄的轮胎在支撑圈7的横向支撑8作用下，将轮胎1两边的胎唇3向轮圈9内壁台阶抵近，抵紧，使胎唇3与轮圈9贴合密封，能够完成初始充气。

实施例二：如图2、中所示，图中画出蠕动泵的多圈结构，螺旋状环绕两圈布置。

所述在胎唇3处设置充气用的蠕动泵4，泵管环绕轮胎的胎唇3设置，泵管口用作进气口6；所述蠕动泵4管尾接单向充气阀通向胎腔。所述轮胎欠压时支撑圈将地面向上的压力滚动传递到到蠕动泵，使蠕动泵一圈一圈将空气泵入胎腔，所述充气压力是依据骑手的体重来自动调节，构成自适应。

随着轮胎向前滚动旋转，被压扁的蠕动泵4管部段顺序地向单向充气阀5压气，轮胎每被压滚动一圈，蠕动泵4就完成一个周期的充气动作。

所述蠕动泵4由弹性柔性材料制造，是在轮胎成型时预制孪生自带的，成本极低，适合大批量生产。

所述轮胎内置支撑圈7，其压置在蠕动泵4外套圈式固定；所述轮胎欠压时支撑圈7将地面向上的压力滚动传递到到蠕动泵4，使蠕动泵4一圈一圈将空气泵入胎腔，实现自充气的方法。

本发明采用所述轮胎内置支撑圈7，所述支撑圈7外径比轮胎内腔的最大外径小；所述支撑圈7外径比轮圈的最大外径大；所述支撑圈7外径处在轮圈的最大外径与轮胎内腔的最大外径之间的1/3处。

所述支撑圈7采用柔性材料制造，在高压力下有被压缩特性，如PU 聚氨酯，即使轮胎没有气的情况下也可以行驶。

所述支撑圈7硬度能够径向承载骑手体重，当超过体重时又能塌陷来吸收地面强冲击力。

这样，以一个下压箭头代表一个骑手的一半体重为例：两个箭头压在一个轮胎上，即充气状态；四个箭头代表遇到强冲击力的颠簸，需要吸收震动。

滑板车的骑行状态是双脚站立在踏板前后，配合车把保持骑行的稳定性。滑行时，人能够方便地将重心分别分布在前轮或后轮上；当人的体重基本全部落在后轮上时，就给后轮提供了近全部骑手的体重压力，本发明正好利用了这一点，实现“自适应”充气的方法。

所述支撑圈7内径与轮胎内置蠕动泵4配合，是在轮胎滚动接触地面的胎面圈内同圈设置安装有螺旋状多圈气泵管，气泵管进气位于轮胎外侧，当轮胎欠压有载荷滚动时，每一圈螺旋管被压扁。螺旋状多圈气泵管内设置空气单向阀。

如图5示意，对比图的左图轮胎气压充足，假定两轮车骑手体重60公斤，其中一个轮胎承载压力30公斤，地面压力作用于充气胎，图中以一个箭头标识，图中显示气压充足，地面与轮圈9标高H，轮圈9被轮胎充分顶起为正常行驶状态。

中图，当轮胎欠压时，骑手60公斤，全部压在这一个轮子上，轮胎承载压力60公斤，地面压力作用于支撑圈7，图中以两个箭头标识，图中中气压不足，地面与轮圈9标高h，轮胎为滚动充气状态。

右图，当遭遇到强颠簸路况时，轮胎承载压力远大于60公斤，地面压力作用于支撑圈7，导致塌陷，图中以四个箭头标识，地面与轮圈9标高h′，所述滑板车允许最大吸收震动颠簸，此时轮胎和支撑圈7被动行程吸收最大化，提升了避震性能。

实施例三：如图6，所述蠕动泵4管是预制成一种弹性管，如同竹节一样，一段一段的密封长管，在每个竹节气管10节处开斜口11，是微口，用刀片由管外偏斜置插入，在竹节偏心的边缘处切割出气孔，形成单向通气用的舌阀。所述复数个竹节蠕动泵4串联，使空气只能泵向胎腔内流动的结构还可以省去单向充气阀5。这样的竹节蠕动泵4管中空气只能由进气口6吸进，再由轮载压力滚动压向胎腔内，实现自充气功能。

实施例四：如图7，所述胎唇处设置杯形管12，所述胎腔内套上支撑圈，杯形管12进气口6，通向轮圈外口；管尾通向胎腔，杯形管12管底处开斜口11形成单向舌阀，由轮载压力滚动向胎腔内充气。所述复数个杯形管12，管管套接串联构成蠕动泵。

进一步地，所述预制好的竹节气管10或杯形管12，构成的蠕动泵4管，被包裹在轮胎的胎唇3内封装，通向管壁外开口被封堵，只保留单向舌阀。复数个单向舌阀串联，使空气只能被泵向胎腔内方向流动的结构。 所述竹节气管10或杯形管12可多圈绕在胎唇3内设置。

Claims (2)

1.一种自支撑自充气自适应滑板车用轮胎装置方法，其特征在于：由真空胎构成第一层受力结构，由胎腔内的支撑圈构成第二层受力结构，由轮胎胎唇上的蠕动泵管构成第三层受力结构；

所述支撑圈套在蠕动泵上，支撑圈外径比轮胎内腔的最大外径小，比轮圈的最大外径大，用于欠压支撑；

所述轮胎欠压时支撑圈将地面向上的压力滚动传递到蠕动泵，利用轮载压力由支撑圈传递作用于蠕动泵，使其压扁闭合滚动式向胎腔充气，充气量能够根据轮的载荷自适应调节。

2.根据权利要求1所述一种自支撑自充气自适应滑板车用轮胎装置方法，其特征在于：所述支撑圈轴向撑起轮胎两侧的胎唇，使其抵向轮圈形成密封腔，所述支撑圈与蠕动泵弹性管体构成两级弹性受力结构，提升了轮胎欠压时的避震性能，构成自支撑。

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