CN114654941A - 免充气车轮及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种免充气车轮及车辆。该免充气车轮包括轮面、剪切带组件、支撑体组件。剪切带组件的外周面与轮面相连接，剪切带组件包括至少两层环形的支撑层，相邻的支撑层之间间隔地设置，相邻的支撑层之间设置有剪切层，当传动轴通过半轴和支撑体组件悬挂在剪切带组件内时，相邻的两个环形支撑层会发生不同程度的形变，并对剪切层产生剪切作用，通过剪切层受力传递，实现剪切带组件刚性的增加和更大程度的承受车辆载荷的目的。支撑体组件内侧连接传动轴，外侧连接剪切带组件，使得传动轴悬挂于免充气车轮的内心，支撑体组件可利用其结构设计及材料柔性选择为车辆提供类似充气轮胎弹性的抗压缩及拉伸的变形能力，保证车轮的舒适性和稳定转动性。

Description

免充气车轮及车辆

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，具体而言，涉及一种免充气车轮及车辆。

背景技术

随着车辆生产技术发展和应用，现在用户对车辆性能的需求越来越高。其中，车辆车轮是车辆的重要部件。

在现有技术中，车辆的车轮是采用充气式轮胎，包括有内胎的普通轮胎和无内胎的真空轮胎，现在的车辆多采用真空轮胎。

但是，充气式轮胎均在漏气后会出现无法使用的情况，尤其是普通轮胎会存在爆胎的缝隙，即便是真空轮胎也在受到尖锐物体破坏后缓慢漏气，出现胎压不正常，具有较大的安全隐患。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种免充气车轮，以解决现有技术中的充气式轮胎漏气或爆胎后存在安全隐患的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种免充气车轮，包括：轮面；剪切带组件，剪切带组件为环形，剪切带组件的外周面与轮面相连接，剪切带组件包括至少两层环形的支撑层，相邻的支撑层之间间隔地设置，相邻的支撑层之间设置有剪切层；支撑体组件，支撑体组件为柔性体，支撑体组件的外周面与剪切带组件的内周面相连接，支撑体组件的内周面与车辆的传动轴相连接；其中，车辆载荷作用于所述传动轴并分别在支撑体组件接地底部和顶部的外侧产生较大的挤压和拉拽，使相邻的两个环形支撑层会发生不同程度的形变，进而对相邻支撑层之间的剪切层产生周向剪切作用，通过剪切层受力传递，实现剪切带组件刚性的增加和更大程度的承受车辆载荷的目的。所述剪切层的100％定伸应力为k，k ≥5MPa，或者，所述剪切层的弹性模量为E，E≥5MPa。

进一步地，剪切带组件包括：第一支撑层，第一支撑层靠近轮面的一侧设置；第二支撑层，第二支撑层靠近支撑体组件的一侧设置；第三支撑层，第三支撑层位于第一支撑层和第二支撑层之间；其中，第一支撑层和第三支撑层之间设置有剪切层，第二支撑层和第三支撑层之间设置有剪切层。

进一步地，轮面为橡胶或者聚氨酯，或其混炼胶，或者绳体等，轮面内设置有环形芳纶布。

进一步地，支撑层为金属和/或非金属材料构成的环形结构，所述环形结构由一维线性或者二维结构或者三维结构或上述结构混合排布而成。

进一步地，支撑层为刚体或柔性体，钢丝帘布支撑层包括：钢丝或钢丝绳，其中，钢丝为环形钢丝或者螺旋钢丝；载体，载体附着于钢丝或者钢丝绳表面，载体为橡胶或者聚氨酯或其混炼胶。

进一步地，剪切层是由高分子材料、非刚性无机材料或有机固体材料中的至少一种材料组成

进一步地，支撑体组件具有多个辐条组，辐条组为橡胶、聚氨酯、橡胶/聚氨酯混炼胶、绳体中的至少一种。

进一步地，辐条组包括：第一辐条和第二辐条，第一辐条和第二辐条交叉连接，第一辐条和第二辐条均具有弧度。

所述免充气车轮还包括轮毂，所述传动轴穿过所述轮毂的安装孔，所述轮毂的外表面与所述支撑体组件的内侧表面相连接。

根据本发明的另一个方面，提供了一种车辆，车辆包括如上述的免充气车轮。

应用本发明的技术方案，通过在轮面的内侧设置剪切带组件，在剪切带组件上设置至少两层环形支撑层，相邻的支撑层之间间隔地设置，相邻的支撑层之间设置有剪切层；支撑体组件为柔性体，所述支撑体组件的外周面与剪切带组件的内周面相连接，支撑体组件的内周面与连接车辆传动轴的轮毂相连接；其中，车辆载荷作用于所述传动轴并分别在支撑体组件接地底部和顶部的外侧产生较大的挤压和拉拽，使相邻的两个环形支撑层发生不同程度的形变，进而对相邻支撑层之间的剪切层产生周向剪切作用，通过剪切层受力传递，实现剪切带组件刚性的增加和更大程度的承受车辆载荷的目的。为了防止剪切层过大的形变，剪切层材料的所述剪切层的100％定伸应力为k，k≥5MPa，或者，所述剪切层的弹性模量为E，E≥5MPa。具有良好力学性能的支撑体组件的结构设计可保证传动轴悬挂于免充气车轮中的安全性，合适刚度的剪切带组件的材料选择也可保证车轮的舒适性和稳定转动性。车轮不需要充气，即可避免爆胎或胎压不稳给行驶带来的隐患，提高车轮部件和车辆驾驶的安全性。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的免充气车轮的实施例的结构示意图；以及

图2示出了图1中A-A处的剖面结构示意图；

图3示出了图2中B处的放大结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、轮面；20、剪切带组件；21、第一支撑层；22、第二支撑层；23、第三支撑层；24、剪切层；30、支撑体组件；31、辐条组；311、第一辐条；312、第二辐条。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参见图1至图3，本发明提供了一种免充气车轮。该免充气车轮，包括：轮面10、剪切带组件20、支撑体组件30，剪切带组件20为环形，剪切带组件20的外周面与轮面10相连接，剪切带组件20包括至少两层环形的支撑层，相邻的支撑层之间间隔地设置，相邻的支撑层之间设置有剪切层24，支撑体组件30为柔性体，支撑体组件30的外周面与剪切带组件20 的内周面相连接，车辆的传动轴通过轮毂与支撑体组件30的内周面相连接并悬挂于车轮的内部；车辆载荷作用于所述传动轴，并对支撑体组件30接地底部的外侧的所述剪切带组件20进行挤压，以及对所述支撑体组件30的远离接地部的顶部的所述剪切带组件20进行拉拽，以使相邻的两个环形支撑层会在不同位置发生不同程度的形变，进而对相邻所述支撑层之间的所述剪切层24产生周向剪切作用，通过所述剪切层24的受力传递，实现剪切带组件20刚性的增加以承受车辆载荷，所述剪切层24的100％定伸应力为k，k≥5MPa，或者，所述剪切层24的弹性模量为E，E≥5MPa。

通过在轮面的内侧设置剪切带组件，在剪切带组件上设置至少两层环形支撑层，相邻的支撑层之间间隔地设置，相邻的支撑层之间设置有剪切层；支撑体组件为柔性体，所述支撑体组件的外周面与剪切带组件的内周面相连接，支撑体组件的内周面与连接车辆传动轴的轮毂相连接；其中，车辆载荷作用于所述传动轴并分别在支撑体组件接地底部和顶部的外侧产生较大的挤压和拉拽，使相邻的两个环形支撑层发生不同程度的形变，进而对相邻支撑层之间的剪切层产生周向剪切作用，通过剪切层受力传递，实现剪切带组件刚性的增加和更大程度的承受车辆载荷的目的。为了防止剪切层过大的形变，剪切层材料的所述剪切层的100％定伸应力为k，k≥5MPa，或者，所述剪切层的弹性模量为E，E≥5MPa。具有良好力学性能的支撑体组件的结构设计可保证传动轴悬挂于免充气车轮中的安全性，合适刚度的剪切带组件的材料选择也可保证车轮的舒适性和稳定转动性。车轮不需要充气，即可避免爆胎或胎压不稳给行驶带来的隐患，提高车轮部件和车辆驾驶的安全性。

其中，100％定伸应力k≥5MPa时，或者达不到100％定伸应力的材料，弹性模量E≥5MPa 时，其剪切层才有足够的性能，使得剪切层有足够的支撑力，可以承载车辆的重量。剪切层为柔性体，具体地，剪切层为高分子材料及其复合材料、非刚性无机或有机固体材料及其复合材料组成。优选地，柔性体为弹性体，弹性体可以为100％定伸应力大于等于5MPa或弹性模量大于5MPa的橡胶、聚氨酯、或者聚氨酯混炼胶等，剪切层所用的橡胶和塑料材料包括但不限定为天然橡胶、丁腈橡胶、顺丁橡胶、乙丙橡胶、丁基橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶、环烯烃橡胶、硅橡胶、氟橡胶、聚异戊二烯橡胶、聚硫橡胶、聚磷腈橡胶及其共混物、聚氨酯、聚酰胺、聚烯烃、聚丙烯酸酯、氯化聚乙烯、氯磺化聚乙烯、聚碳酸酯、聚甲醛、聚苯醚、氟塑料、聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚砜类塑料、聚酮类塑料、聚芳类塑料、烯烃类塑料、聚氯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚甲基丙烯酸脂环氧塑料、不饱和聚酯塑料及其增强复合材料。进一步地，E≥10MPa时，剪切层的耐剪切力足够强，且轮胎的承载力最佳，能使轮胎保持一定的弹性舒适性，又能保持最佳的承载力。

如图3所示，剪切带组件20包括：第一支撑层21、第二支撑层22和第三支撑层23，第一支撑层21靠近轮面10的一侧设置，第二支撑层22靠近支撑体组件30的一侧设置，第三支撑层23位于第一支撑层21和第二支撑层22之间；其中，第一支撑层21和第三支撑层23 之间设置有剪切层24，第二支撑层22和第三支撑层23之间设置有剪切层24。通过设置多层支撑层，各个支撑层之间设置剪切层，能够使得剪切层受的应力分散到各个剪切层中，延长了剪切层的使用寿命也就是延长了免充气车轮的使用寿命。

其中，轮面10为橡胶或者聚氨酯，轮面10内设置有环形芳纶布。优选地，轮面为橡胶，设置有花纹，轮面和剪切带组件20一体硫化成型，轮面和剪切带组件20之间有涂粘合剂。

另外，支撑层为金属和/或非金属材料构成的环形结构，所述环形结构由一维线性或者二维结构或者三维结构或上述结构混合排布而成，刚体或弹性支撑层(骨架层)是由一维线性、二维或三维结构的金属和非金属材料构成的环形结构，支撑层材料包括但不限定为钢丝、钢绳、金属合金、碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维、涤纶、PBO纤维、尼龙、皮革等。支撑层为钢丝帘布或者芳纶帘布。钢丝帘布包括：钢丝或钢丝绳，其中，钢丝为环形钢丝或者螺旋钢丝；钢丝为在拉拔装置中拉拔成不同直径的非编织钢丝，拉拔盘的孔径逐渐减小，并通过冷却、退火、涂层等工艺加工出各种规格的，该钢丝选择需要强度1225兆帕。而钢丝绳为用几根钢丝绞成一股，再由几股绞成的绳，钢丝绳中钢丝直径更小，因此钢丝绳的柔韧性更好。载体，载体附着于钢丝或者钢丝绳表面，载体为橡胶或者聚氨酯或者粘合剂。载体的作用是更好的将帘布层成为一体并与支撑体组件和剪切带组件一体硫化成型。刚体支撑层或柔性支撑层的制备形式包括单根或多根一维材料缠绕、搭接、编制、打印，二维材料的整体、分段、打孔板材的焊接、铆接、螺栓、螺钉、编织、嵌入等，以及3D打印、3D编制、激光和机械加工等各种形式的三维材料的制备形式。

在本实施例中，支撑体组件30具有多个辐条组31，辐条组31为橡胶、聚氨酯、及其混炼胶、绳体中的至少一种。支撑体组件的顶部外周面连接剪切带组件，并对传动轴提供抗拉力，保证传动轴悬挂于免充气车轮的内部；车辆的载荷导致剪切层发生形变提供车轮刚性，同时支撑体组件的接地底部也会利用自己的柔性体发生形变，保证车轮的舒适性和稳定转动性。即免充气车轮在受到车辆传动轴传递的车辆负荷的压力和运行阻力等外力时，支撑体组件中辐条组31将拉力传递给剪切带组件，而支撑体组件的底部辐条组件则会发生挤压形变。车轮在转动时，辐条组31将依次发生循环的形变，由在顶部的拉伸状态变为在底部的挤压状态，免充气车轮只要转动，这个过程就无限循环。，绳体可以为钢丝绳、芳纶绳等柔性绳子。

如图1所示，辐条组31包括：第一辐条311和第二辐条312，第一辐条311和第二辐条312交叉连接，第一辐条311和第二辐条312均具有弧度。这样设置能够使得辐条组31具有稳定的结构，同时具有三角形和四边形，在转动过程中，辐条组31在顶部时辐条组31的三角形主要为剪切层和车辆传动轴提供拉力的稳定性，辐条组31在底部时则辐条组31的四边形结构提供易变性的特效易于车轮的滚动。

所述免充气车轮还包括轮毂，所述传动轴穿过所述轮毂的安装孔，所述轮毂的外表面与所述支撑体组件30的内周面相连接，轮毂可以为金属材料，如铝合金、钢材；轮毂也可以为非金属材料，如碳纤维、工程塑料等。

本发明的实施例还提供了一种车辆，车辆包括如上述的免充气车轮。本实施例中的车轮不需要充气，也就避免了因气压变化而造成的胎压不稳，提高车轮部件的安全性。本发明的实施例可以实现车轮部件稳定性好，安全性高的有益效果。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种免充气车轮，其特征在于，包括：

轮面(10)；

剪切带组件(20)，所述剪切带组件(20)为环形，所述剪切带组件(20)的外周面与所述轮面(10)相连接，所述剪切带组件(20)包括至少两层环形的支撑层，相邻的所述支撑层之间间隔地设置，相邻的所述支撑层之间设置有剪切层(24)；

支撑体组件(30)，所述支撑体组件(30)为柔性体，所述支撑体组件(30)的外侧表面与所述剪切带组件(20)的内侧表面相连接，所述支撑体组件(30)的内侧与车辆的传动轴相连接；

其中，车辆载荷作用于所述传动轴，并对支撑体组件(30)接地底部的外侧的所述剪切带组件(20)进行挤压，以及对所述支撑体组件(30)的远离接地部的顶部的所述剪切带组件(20)进行拉拽，以使相邻的两个环形支撑层会在不同位置发生不同程度的形变，进而对相邻所述支撑层之间的所述剪切层(24)产生周向剪切作用，通过所述剪切层(24)的受力传递，实现剪切带组件(20)刚性的增加以承受车辆载荷，所述剪切层(24)的100％定伸应力为k，k≥5MPa，或者，所述剪切层(24)的弹性模量为E，E≥5MPa。

2.根据权利要求1所述的免充气车轮，其特征在于，所述剪切带组件(20)包括：

第一支撑层(21)，所述第一支撑层(21)靠近所述轮面(10)的一侧设置；

第二支撑层(22)，所述第二支撑层(22)靠近所述支撑体组件(30)的一侧设置；

第三支撑层(23)，所述第三支撑层(23)位于所述第一支撑层(21)和所述第二支撑层(22)之间；

其中，所述第一支撑层(21)和所述第三支撑层(23)之间设置有所述剪切层(24)，所述第二支撑层(22)和所述第三支撑层(23)之间设置有所述剪切层(24)。

3.根据权利要求1所述的免充气车轮，其特征在于，所述轮面(10)为橡胶或者聚氨酯，所述轮面(10)内设置有环形芳纶布。

4.根据权利要求1所述的免充气车轮，其特征在于，所述支撑层为金属和/或非金属材料构成的环形结构，所述环形结构由一维线性、二维结构、三维结构中的至少一种排布而成。

5.根据权利要求2所述的免充气车轮，其特征在于，所述第一支撑层(21)为刚体或者柔性体，所述第二支撑层(22)为刚体或者柔性体，所述第三支撑层(23)为刚体或者柔性体。

6.根据权利要求1所述的免充气车轮，其特征在于，所述支撑体组件(30)具有多个辐条组(31)，所述辐条组(31)为橡胶、聚氨酯、聚氨酯混炼胶中的至少一种。

7.根据权利要求6所述的免充气车轮，其特征在于，所述辐条组(31)包括：

第一辐条(311)和第二辐条(312)，所述第一辐条(311)和所述第二辐条(312)交叉连接，所述第一辐条(311)和所述第二辐条(312)均具有弧度。

8.根据权利要求5所述的免充气车轮，其特征在于，所述剪切层(24)是由高分子材料、非刚性无机材料中的至少一种材料组成。

9.根据权利要求1所述的免充气车轮，其特征在于，所述免充气车轮还包括轮毂，所述传动轴穿过所述轮毂的安装孔，所述轮毂的外表面与所述支撑体组件(30)的内侧相连接。

10.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括如权利要求1至9中任一项所述的免充气车轮。

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