CN1278880C - 板片式轮胎 - Google Patents

Abstract

该发明公开了一种非充气轮胎。用于解决充气轮胎容易漏气和爆裂的缺点。其特征是，沿轮子圆周方向安装一组或若干组互相连接的板片状弹性支撑件(本发明简称其为轮片)来承载轮子的负荷。体现本发明的装置包括四部分构件，其一是作为安装和承载基体的轮辋，其二是一组或若干组用弹性材料制成的轮片，其三是包裹轮片，使其免遭泥沙等物侵蚀的包裹件或外胎和衬带，以及组装和预紧该装置的螺栓和螺母。该发明装置结构简单，工作可靠，运行平稳，使用寿命长。广泛用于对轮胎的安全性、平稳性和可靠性要求较高的车辆和机械上。

Description

板片式轮胎

(一)技术领域

本发明涉及一种非充气轮胎。尤其是一种由一组或若干组互相连接的板片状弹性支撑件来承载轮子负荷的轮胎。

(二)背景技术

目前广泛使用的充气轮胎，结构简单，而且弹性很好。但是，它有一个缺点，就是充进内胎的空气会缓慢泄漏而需要定期补充，一旦遇到高温、高压或者被尖锐硬物刺破，它就会迅速丧失对轮子负荷的弹性支撑功能。所以，有许多人着手对其改进。

根据本发明人所作的检索显示，涉及对充气轮胎进行非充气改进的专利申请中，作为本发明背景技术的有，申请号为89107309.4的中国专利申请案，其特征是，在车轮的轮辋上，安装一圈弹性空心管部件，以抓紧地面并缓冲振动，但是，各空心管部件是相互独立的，所以这种车轮行驶起来不够平稳。申请号为01204348.6的中国专利申请案，其特征是，用两条链轨中间夹上弹簧、马蹄形钢板等，(车轮)压力由马蹄形钢板和弹簧来支撑，由于采用了链轨，各马蹄形钢板和弹簧之间径向弹力的周向传递有了改善，但其结构太复杂，当轮子左右摇摆时，其工作状况不够理想。

申请号为93106529.1的中国专利申请案，其特征是，沿轮辋表面安装若干组弹性钢板，各组钢板的两端分别向外支撑金属复带，该方案工作可靠，但构造复杂，并且各组钢板和各节复带之间均因缺乏支撑力的平滑传递而使车轮行驶起来尚不够平稳。

(三)发明内容

本发明的目的，就是提供一种非充气轮胎装置，该装置通过在轮辋上安装一组或若干组互相连接的板片状弹性支撑件，来实现对轮子负荷的弹性支撑，并且使轮子的负荷在轮子的运转过程中能够在各支撑件之间平稳地传递，进而保证轮子平稳的运转，而且以其简单、合理的结构，保证轮子在尖石路面、高温、严寒、海底、太空等多种复杂、恶劣的环境中也能够长时间安全、可靠地运行。

为实现本发明的目的，本发明提出的技术方案是，在轮子的轮辋上，沿圆周方向制作出若干个径向通孔，将一组或若干组板片状弹性支撑件(本发明简称其为轮片)的尾部互相连接好，用螺栓依次穿过这些轮片安装段上的孔和轮辋上的孔，用螺母将其固定住，然后在轮片的外表面上垫上衬带，缠绕包裹件或者套上外胎，并固定好，最后调整好各轮片及各轮片组的工作弹力，该板片式轮胎即可投入运行。

对照作为本发明背景技术的现有方案，可以看出，本发明提出的技术方案明显具有以下的有益效果：

一、由于承载轮子负荷的轮片采用板片状弹性材料如弹簧钢板、碳纤维复合材料等来制作，结构简单、工作可靠，加上包裹件或外胎的保护，由此带来的运行安全性就获得了很大的保障。

二、由于许多轮片同时参与承载轮子的负荷，并且这些轮片相互之间紧密地、弹性地、呈活动性连接在一起，加上衬带等对轮片之间弹力的分散传递的辅助作用，这样当某一轮片处于受压承载状态时，它就能够通过前后与它相连接的许多轮片把负荷压力分散开来。轮子的负荷压力在轮胎圆周方向的分散分布和轮子在运转时负荷压力在前后轮片之间的平稳传递，就充分保证了整个轮子的运行更加平稳。同时，对单一轮片的弹力、强度的要求就很低，这就便于采用更小、更薄、更轻的弹性材料来制造轮片。

三、本发明所制出的轮胎装置的支撑弹力，通过安装轮片的螺母即可调节其大小，以适应轮子负载的不同大小、路况的优劣、以及对车轮行驶颠簸(舒适)程度的不同要求，以此实现类似于充气轮胎通过调节气压高低来达到不同性能的效果，简单而方便。

四、对于本发明中所用的类似于充气轮胎的外胎，由于其只起包裹轮片，使其免遭沙石等异物侵蚀的作用，和辅助衬带分散各轮片之间的支撑弹力的作用，这就大幅度降低了对其强度和弹性的要求，进而可以简化其结构。

(四)附图说明

图1是本发明第一实施例——采用一组插尾式轮片和外胎的轮子的整体视图(其局部为剖视图)

图2是本发明所用轮辋的视图。(采用两组轮片时使用)

图3是采用插尾式连接的轮片及其连接示意图。

图4是采用卡槽式连接的轮片及其连接示意图。

图5是采用穿绳式连接的轮片、绳带及其连接示意图。

图6是采用卡环式连接的轮片、环形钢带及其连接示意图。

图7是衬带与包裹件的安装示意图。(一组轮片)

图8是衬带与外胎的安装示意图。(一组轮片)

图9是本发明第二实施例——采用两组卡环式轮片和包裹件的轮子的整体视图(其局部为剖视图)。

(五)具体实施方式

下边结合附图和具体实施例，对本发明技术方案的具体细节作进一步的描述说明。

作为该板片式轮胎安装和承载基体的，是轮子的轮辋[4][见图2]，或者是加装在轮辋上的轮圈。在轮辋(和轮圈)的圆周工作面上制作有一组或若干组径向通孔[41、42、43、44等]。

作为该板片式轮胎承载主体的轮片[1、1′、1″、1等]，是一组或若干组用弹性材料制成的板片状弹性支撑件[见图1等]。在同一组轮片中，各轮片的形状、尺寸、材料性能和安装型式都一样，都通过其安装段[101]安装在轮辋[4]的同一圆周上。

轮片的纵剖面，略呈三角函数中正切函数(或反正切函数)的图象曲线形状，整体平滑流畅，并且结构上尽量避免出现明显的应力集中部位。

轮片大体上分为头部[100]、安装段[101]、颈部[102]、支撑段[107]、肩部[103]、工作段[104]、连接部分和尾部[106]等几个部分[见图3、4]。

轮片的安装段[101]具有固定孔[108]和拉紧孔[109]两孔，用于安插螺栓[2、2′等]以将轮片等固定在轮辋[4]上；轮片安装段的纵剖面略呈圆弧形状，以便与轮辋呈外切形式接触，或者以其它形式，来保持轮片的拉紧孔[109]部位与轮辋[4]的外表面之间留有一定的间隙，以便于调整轮片(组)拉力和拉紧轮片。

轮片的支撑段[107]应具有一定的长度，以满足轮片在拉紧状态下工作时，其工作段[104]具有足够的径向弹让空间。

轮片径部[102]呈一较小半径的圆弧，轮片肩部[103]呈一较大半径的圆弧(在完全卸载状态下)，并且在轮片工作时，应保持轮片支撑段[107]与轮片所承载压力的方向处于一定的倾斜状态，从而使轮片不易折断。

轮片工作段[104]的纵剖面采用近似圆弧形的曲面，来满足整组轮片在拉紧状态下，各轮片工作段能够包容出一个轮子外围的圆环面；轮片工作段的横剖面采用梯形、椭圆弧形或“W”形以及其它类似的结构形式，以保持轮片组即使运行在凹凸不平的路面等承载面上，仍然具有一定的附着效果；轮片工作段的宽度(对于由多组轮片组成的板片式轮胎来说，则是各组轮片的工作段宽度之和)，应略小于轮辋两边卷槽[4′]之间的距离(如果轮辋的两边均有卷槽的话)，以避免轮片在工作时与轮辋的卷槽发生磨擦。

各轮片的安装方向均采用顺向安装[见图1]，即应使各轮片肩部[103]指向尾部[106]的方向，符合轮子通常所受到承载面磨擦力“F”的方向。以保证轮片通常的工作状态良好而不易折断。

各轮片的安装段[101]，沿轮辋[4]的圆周方向，以外切形式，依次用螺栓[2、2′、2″、2等]和螺母[3、3′、3″、3等]安装到轮辋上。后一轮片的固定孔[108]与前一轮片的拉紧孔[109]由同一螺栓依次穿过，该螺栓再穿过轮辋(和轮圈)上的径向通孔[41或42、43、44等]，拧上螺母来完成安装。

在安装轮片时，应先连接好同一组轮片中前后相邻的两轮片，不作或稍作预紧，在该组轮片全部安装到轮辋(和轮圈)上之后，再通过综合调节该组的各个螺母来平衡该组各轮片的工作弹力，以预紧该整组轮片。

各轮片的支撑弹力的大小，可以通过调节螺母的拧紧力来预先确定，而要将各螺母上的拧紧力调整一致，则需要靠手工的经验或扭矩仪之类仪器仪表的协助。当各螺母上的拧紧力已被调定一致时，各轮片所发出弹力的均衡性，则要靠各轮片结构尺寸的统一、材料的均匀性和轮辋上径向通孔结构尺寸的统一、以及外围衬带、包裹件或外胎对各轮片束缚力量的均匀性等来保证。

当该非充气轮胎装置采用若干组轮片时(比如重载、采用宽轮等)，各轮片组均沿着轮子的轴线方向，并排安装在轮辋的工作表面上。各组轮片所在平面均垂直于轮子轴线，从而互相平行。各轮片组相互之间还要保持一定的间隙，以利于轮片、衬带、包裹件的安装与调节，并且防止各轮片组之间发生磨擦[见图9]。

轮片依靠自身结构，或者通过绳、带等，实现同一组内各轮片尾部相互之间的周向活动式连接，从而构成一个整体，使得相当数量的轮片能够同时参与对轮子负荷的承载，并且各轮片所载负荷能够平稳地传递给其前后与其相连的若干轮片。

本发明提供了轮片尾部的插尾式连接、卡槽式连接、穿绳式连接和卡环式连接四种连接方式。

轮片的尾部和连接部分的形状，与轮片尾部的连接方式相适应。

本发明提供的插尾式连接[见图3]，是将轮片的尾部[106]折弯形成尾钩[111]，将后一轮片的尾钩插入前一轮片的插尾孔[113]，钩在前一轮片的尾钩窝[112]内，扳动后一轮片的安装段[101]，直至其固定孔[108]对准前一轮片的拉紧孔[109]，然后插上螺栓，用螺母固定在轮辋上，则前后两个轮片的尾部就此实现连接。(同时，后一轮片的尾部[106]与工作段[104]之间的过渡部分就藏在了前一轮片的藏尾槽[105]内。)

本发明提供的卡槽式连接[见图4]，是将轮片的尾部[106]翘起形成尾尖[121]，将后一轮片的卡接槽[122]先卡入前一轮片的卡接口[123]的较窄部位，然后向轮片头部[100]方向拉动后一轮片，直至其固定孔[108]对准前一轮片的拉紧孔[109]，则后一轮片的卡接槽[122]就卡接在前一轮片的卡接口的较宽部位，(其尾尖[121]则贴藏于前一轮片的藏尾槽[105]内，)随后用螺栓和螺母将轮片安装到轮辋上，从而实现前后两个轮片尾部的连接。

显然，轮片之间联接的前两种方式还可以根据需要演变出许多种新的方式，比如，对于插尾式连接，若把插尾孔横向加宽变成插尾口，将轮片尾部(经过加长)直接插入该口，取消尾钩和尾钩窝，则可变成插口式连接。对于卡槽式连接，若在卡接槽的两个对应槽壁上各钻一个孔，用铆钉穿过这两个孔并铆紧，将前一轮片的卡接口部位横向压住，则可变成前后两个轮片的绞接。等等。

本发明提供的穿绳式连接[见图5]，是事先在轮片尾部[106]的两边制做两个凸耳[131、132]，在凸耳上各钻出一个小孔[131′、132′]，用钢丝绳索或扁带[181、182]，依次穿过各轮片尾部的孔，再将呈钩状或环状的绳、带的两端[183、184]连接成闭合环状，则各轮片的尾部即实现活动式连接。

对于本发明提供的卡环式连接[见图6]，须在轮片的尾部[106]做出一对由一个大孔和一个扁长孔相连通形成的连接孔[141、142]。在一条环形钢带[140]上，根据轮片数铆上相应对数的长杆铆钉(或冲压出铆钉形凸耳)[141′、142′]。安装轮片时，先将轮片尾部的一对大孔套过钢带上一对铆钉的钉帽，按图6中所标示的“Z”方向旋转并沿轮辋的圆周方向推拉该轮片，直至其安装孔[108]对准前一轮片的拉紧孔[109]，则这对铆钉的钉杆就处于该轮片尾部那对扁长孔的中间位置，再拧上螺栓[2、2′等]和螺母[3、3′等]。依次安装各轮片，则各轮片的尾部即实现活动式连接。(采用这种连接方式在安装包裹件[8]或外胎[5]时，可以不用衬带[6]。)

本发明所述的轮片之间保持润滑，是指在同一轮片组内前后相邻的两轮片的各磨擦面上，涂抹石墨等类的润滑脂，同时或者另行贴附或加装润滑树脂之类的薄片，依次来确保轮片之间的润滑。

本发明所述的螺栓[2、2′、2″、2等]，在它的螺纹段的末端应当有一段四方或六方、或内四方、或内六方、或者槽口之类的结构，以利于螺母[3、3′、3″、3等]的安装与调节[见图1或6、7、8、9]。

本发明所述的在各轮片组外面垫衬带并缠绕包裹件[见图7、9]，是指为了保护轮片以及辅助分散其承载压力，在每一组已经连接好而尚未预紧的各轮片的工作段[104](以及环形钢带[140])的外面，先垫上衬带[6]，再用钢丝网、布之类包裹物[80]把衬带[6]和轮片工作段[104]包裹若干层，之后，将若干条钢丝绳索或扁带[81、82等]缠绕在钢丝网布上；也可以将钢丝绳、带与网、布事先编织成一个软带状的整体包裹件[8]，用一条或若干条这样的软带缠绕在各轮片的工作段等部位以及衬带的外面。

各绳、带的两端均以挂钩或圆环(参见图5中的[183]、[184])安装在螺栓[2、2′等]上，再通过拧紧螺母[3、3′等]或另行安装螺母，将该组轮片或/和其包裹件安装牢固。

上述用钢丝所制成的网、布、绳、带之类包裹物，完全可以用其它具有高强度、高耐磨性的材料如：合成纤维、碳纤维之类材料制成，或者用这类材料混合制成。

本发明所述的在全体轮片组的外面安装外胎[见图8]，具体方法是，先将各组轮片分别安装好，不作或稍作预紧，然后在全部轮片组的外面套上某一型号的类似于充气轮胎的外胎[5](外胎里事先垫好衬带[6])，将外胎两侧的胎圈[5′]塞进轮辋的两卷边[4′]与对应各轮片侧面之间的空间内，逐步拧紧各螺母[3、3′等]，利用各轮片的安装段和/或其逐渐展宽的颈部两侧的楔形或弧形面[110][见图3、4]，将外胎两侧的胎圈[5′]分别压紧在轮辋的两卷边[4′]的卷槽内。

本发明所用轮片，通常采用弹簧钢板、碳纤维复合材料等具有良好弹性的材料，分别用锻压、融合等常规加工方法制成。

Claims (9)

1，一种板片式轮胎，它包括轮辋[4]，一组或一组以上板片状弹性支撑件[1、1′、1″、1]，支撑件的包裹件[8]或外胎[5]与衬带[6]，和组装并预紧该装置所用的螺栓[2、2′、2″、2]与螺母[3、3′、3″、3]；支撑件及其包裹件或外胎均安装在轮辋上；其特征在于，

板片状弹性支撑件即轮片[1、1′]的纵剖面略呈正切函数曲线形，其安装段[101]具有固定孔[108]和拉紧孔[109]两孔，其支撑段[107]具有一定的长度，其工作段[104]的纵剖面近似圆弧形；

各轮片均沿着轮辋[4]的圆周方向顺向安装；各轮片组均沿着轮辋的轴线方向并排安装；

同一组内各轮片尾部[106]相互之间依靠自身结构或者通过绳、带呈周向活动式连接；

各轮片组的外面可以垫衬带[6]，并缠绕包裹件[8]，或者在全体轮片组的外面设置充气轮胎的外胎[5]。

2，如权利要求1所述的一种板片式轮胎，其特征在于，所述轮片的安装段[101]的纵剖面略呈圆弧形状，与轮辋[4]的外表面呈外切形式接触，轮片的拉紧孔[109]部位与轮辋[4]的外表面之间有一定的间隙；

轮片的颈部[102]呈一较小半径的圆弧，轮片的肩部[103]呈一较大半径的圆弧；在拉紧状态下，各轮片工作段[104]包络出一个轮子外围的圆环面；轮片工作段[104]的横剖面采用梯形、椭圆弧形或“W”形结构；轮片工作段[104]的宽度应略窄于轮辋两边的卷槽[4′]之间的宽度；

轮片安装段[101]和颈部[102]的侧面[110]呈楔形或圆弧形。

3，如权利要求1所述的板片式轮胎，其特征在于，所述各轮片肩部[103]指向尾部[106]的方向，符合轮子通常所受到承载面摩擦力“F”的方向；各轮片的安装段[101]依次用螺栓[2、2′]和螺母[3、3′]安装到轮辋[4]的外表面上；后一轮片的固定孔[108]与前一轮片的拉紧孔[109]对应；全部轮片通过综合调节各螺母来平衡各轮片的工作弹力；

当板片式轮胎采用一组以上轮片时，各组轮片分别通过轮辋[4]上的各组径向通孔[41、42]，用螺栓[2、2′]和螺母[3、3′]安装在轮辋的外表面上；各组轮片所在平面均垂直于轮辋轴线，沿轴线方向并排设置；各轮片组之间保持一定的间隙。

4，如权利要求1或2或3所述的一种板片式轮胎，其特征在于，轮片尾部采用插尾式连接，轮片的尾部[106]呈尾钩[111]，后一轮片的尾钩[111]插设在前一轮片的插尾孔[113]，钩设在前一轮片的尾钩窝[112]内。

5，如权利要求1或2或3所述的一种板片式轮胎，其特征在于，轮片尾部采用卡槽式连接，后一轮片的卡接槽[122]卡设在前一轮片的卡接口[123]上，后一轮片的固定孔[108]对准前一轮片的拉紧孔[109]，则后一轮片的卡接槽[122]就卡设在前一轮片的卡接口[123]的较宽部位。

6，如权利要求1或2或3所述的一种板片式轮胎，其特征在于，轮片尾部采用穿绳式连接，轮片的尾部设置一对凸耳[131、132]，在各凸耳上分别设置有小孔[131′、132′]，小孔内穿设有连接绳带[181、182]。

7，如权利要求1或2或3所述的一种板片式轮胎，其特征在于，轮片尾部采用卡环式连接，轮片的尾部设置有一对由一个大孔和一个扁长孔相连通形成的连接孔[141、142]，各连接孔内分别插设有长杆铆钉[141′、142′]，铆钉铆设在轮片外围的一条环形钢带[140]上。

8，如权利要求1所述的板片式轮胎，其特征在于，各轮片组外面分别垫设衬带[6]并分别缠设包裹件[80]或[8]。

9，如权利要求1所述的板片式轮胎，其特征在于，在同一轮辋[4]上安装的全部轮片组的外面设置外胎[5]，外胎里面垫设衬带[6]，外胎两侧的胎圈[5′]被各轮片的安装段和/或颈部侧面的楔形或弧形面[110]，压设在该侧面与轮辋的对应卷边[4′]之间的空间内。

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