CN114953849A - 一种仿生竹节虫胫骨空心结构轮辐式非充气车轮 - Google Patents

一种仿生竹节虫胫骨空心结构轮辐式非充气车轮 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种仿生竹节虫胫骨空心结构轮辐式非充气车轮，属于非充气安全轮胎技术领域，本发明车轮由橡胶层，承接层和轮毂构成，其中承接层由圆周分布的支撑元件组成，支撑元件外型选用对称牢固的六边形结构，每一组对称边都安装了空心的细长杆结构起支撑作用，这些空心的细长杆仿生了竹节虫胫骨的空心结构，利用的是它特殊的不易弯曲失效的特点，既可以起到可靠的承受载荷的作用，又可以减轻非充气车轮的重量，节省能源。本发明具有轻量化，结构简单稳定的特点。

Description

一种仿生竹节虫胫骨空心结构轮辐式非充气车轮
技术领域
本发明属于非充气安全轮胎技术领域，尤其涉及一种仿生竹节虫胫骨空心结构轮辐式非充气车轮。
背景技术
传统充气轮胎在正常行驶过程中容易出现漏气、胎压不稳及爆胎等安全问题，在特殊工况下更会威胁车内人员的生命安全。现有的非充气车轮是采用实心橡胶或者特殊的复合材料等方式来避免充气车轮带来的风险，但是存在重量太大或强度不够等缺点。
发明内容
本发明提供了一种仿生竹节虫胫骨空心结构轮辐式非充气车轮，既考虑了强度又考虑了重量，具有高承载，提高了行驶安全性。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种仿生竹节虫胫骨空心结构轮辐式非充气车轮，包括由外向内依次为橡胶层、承接层、轮毂；橡胶层增加地面摩擦力并缓和冲击，承接层由圆周均匀分布的支撑元件组成，传递路面和车身之间的轮胎力，轮毂用来安装车轮，承接层内侧焊接在轮毂上，外侧内嵌在橡胶层里面。
所述承接层由多个圆周分布的支撑元件构成，所述支撑元件通过具有弹性的圆环固定，所述圆环穿过每个支撑元件的中心位置，起到了加固和稳定的作用；
所述支撑元件外框为六边形结构，内侧以中心辐射形式安装空心细长杆；每根空心细长杆一端固定安装在支撑元件外框内侧，另一端固定安装在所述圆环上，组合起来既可以承受垂向的载荷，又可以承受侧向的载荷；
所述空心细长杆结构为仿生竹节虫胫骨空心结构设计的，竹节虫的胫骨横截面一般为不规则的多边形，在其跳跃或跌落的过程中，竹节虫的胫骨可以有很好的抗屈曲和弯曲的功能，因此空心的细长杆的横截面为五边形或六边形，六边形更加对称，受力更均匀；
所述空心细长杆壁厚可根据需求进行适当的调整，在结构强度和轻量化之间进行多目标优化；
所述支撑元件的材料为具有弹性的金属材料或复合非金属材料制成，拉压上限为车辆行驶过程中最大动载荷的2-3倍。
所述轮毂的材料为具有弹性的金属材料或复合非金属材料制成，拉压上限为车辆行驶过程中最大动载荷的2-3倍。
有益效果：本发明提供了一种仿生竹节虫胫骨空心结构轮辐式非充气车轮，与现有技术相比，具有以下优势：本发明的仿生竹节虫胫骨空心结构轮辐式非充气车轮结构属于不充气轮胎范畴，抛弃了传统轮胎的充气结构，本发明采用橡胶层-承接层-轮毂的分层设计，承接层采用圆周分布的支撑元件，形成轮辐式的结构，相邻元件之间具有大面积的减重空隙，可以大幅减轻整个车轮的重量，支撑元件外型选用对称牢固的六边形结构，每一组对称边都安装了空心的细长杆结构起支撑作用，这些空心的细长杆仿生了竹节虫胫骨的空心结构，利用的是它特殊的不易弯曲失效的特点，既可以起到可靠的承受载荷的作用，又可以减轻非充气车轮的重量，节省能源；本发明车轮具有轻量化，结构简单稳定的特点，还具有防爆、防失稳、耐高速等优点。
附图说明
图1为本发明实施例中仿生竹节虫胫骨空心结构轮辐式非充气车轮结构示意图；
图2为本发明实施例中仿生竹节虫胫骨空心结构轮辐式非充气车轮结构侧面示意图；
图3为本发明实施例中橡胶层示意图；
图4为本发明实施例中承接层示意图；
图5为本发明实施例中支撑元件示意图；
图6为本发明实施例中仿生竹节虫胫骨空心结构的细长杆示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明：
如图1和图2所示，一种仿生竹节虫胫骨空心结构轮辐式非充气车轮，包括有外向内依次为橡胶层、承接层和轮毂，承接层由30片支撑元件组成，呈圆周均匀分布，中心穿过一根圆环，起到固定和承载的作用，承接层可以通过焊接的方式与轮毂连接，也可以在轮毂上设计卡槽，将承接层上支撑元件的一端直接插入，实现固定，承接层的另一端包裹在橡胶层中。
如图3所示，所述橡胶层的胎面上有花纹，增加了与地面的接触面积。橡胶层的厚度要大于承接层上被包裹的部分3-5cm。
如图4所示，所述承接层的外侧一端设有圆形的薄板，材料为具有弹性的合金钢或者复合材料，薄板被包裹在橡胶层里面，所述薄板的内测设有起到固定和支撑作用的实心圆环，同样具有弹性。
如图5所示，所述支撑元件固定在实心圆环上，所述支撑元件的外框为六边形结构，内侧以中心辐射形式安装6根空心细长杆，6根空心细长杆一端支撑在圆环上，在圆环上设计有安装槽，将细长杆插入安装槽内实现定位，另一端固定安装在支撑元件外框内侧。所述支撑元件为六边形的对称结构，受力均匀，承载能力较好。
如图6所示，所述空心细长杆的横断面为6边形，壁厚为4mm，为仿生竹节虫胫骨的空心结构设计，在具体应用中，横截面可以选用5边形，壁厚可根据需要适当调整。
以上所述的具体实施方式对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的包括对承接层内支撑元件的数量、选用空心杆的截面形状、安装布置形式在内的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种仿生竹节虫胫骨空心结构轮辐式非充气车轮，其特征在于，包括从外向内依次为橡胶层、承接层和轮毂；所述承接层内侧与轮毂固定连接，外侧包裹在橡胶层里；所述承接层包括多组呈圆周均匀分布的支撑元件和穿过支撑元件中心的圆环；所述支撑元件外框为六边形结构，内侧呈中心辐射形式固定安装多根空心细长杆；所述细长杆横截面为多边形结构。
2.根据权利要求1所述的仿生竹节虫胫骨空心结构轮辐式非充气车轮，其特征在于，所述圆环上设置安装槽或安装孔，每根空心细长杆一端固定安装在支撑元件外框内侧，另一端固定安装在所述圆环的安装槽或安装孔中。
3.根据权利要求1或2所述的仿生竹节虫胫骨空心结构轮辐式非充气车轮，其特征在于，所述细长杆横截面为空心六边形或五边形结构。
4.根据权利要求3所述的仿生竹节虫胫骨空心结构轮辐式非充气车轮，其特征在于，所述细长杆横截面为空心对称六边形。
5.根据权利要求1所述的仿生竹节虫胫骨空心结构轮辐式非充气车轮，其特征在于，所述承接层包括圆环形薄板，所述圆环形薄板安装于支撑元件外围。
6.根据权利要求1或5所述的仿生竹节虫胫骨空心结构轮辐式非充气车轮，其特征在于，所述承接层为弹性材料制成。
7.根据权利要求6所述的仿生竹节虫胫骨空心结构轮辐式非充气车轮，其特征在于，所述支撑元件的拉压上限为车辆行驶过程中最大动载荷的2-3倍。
8.根据权利要求1所述的仿生竹节虫胫骨空心结构轮辐式非充气车轮，其特征在于，所述橡胶层的厚度大于承接层被包裹的部分3-5cm。
9.根据权利要求1所述的仿生竹节虫胫骨空心结构轮辐式非充气车轮，其特征在于，所述轮毂的拉压上限为车辆行驶过程中最大动载荷的2-3倍。
10.根据权利要求3所述的仿生竹节虫胫骨空心结构轮辐式非充气车轮，其特征在于，所述细长杆的壁厚根据结构强度和轻量化要求进行调整。
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