一種空間桁架式免充氣輪胎的制作方法
【專利摘要】一種空間桁架式免充氣輪胎，該結(jié)構(gòu)包括桁架結(jié)構(gòu)總成、橡膠結(jié)構(gòu)和鋼絲環(huán)帶；橡膠結(jié)構(gòu)和桁架結(jié)構(gòu)總成沿輪轂的幾何中心周向分布；橡膠結(jié)構(gòu)、鋼絲環(huán)帶和桁架式結(jié)構(gòu)組成復合彈性體。所述的桁架結(jié)構(gòu)總成由多個子模塊構(gòu)成，每個子模塊包括多根桿件，多根桿件組成一個七面體。本發(fā)明簡化了生產(chǎn)流程，并在徹底解決充氣輪胎爆胎的前提下，實現(xiàn)桁架式結(jié)構(gòu)和橡膠結(jié)構(gòu)的分離，方便進行輪胎的翻新和優(yōu)化，有助于降低滾動阻力；與現(xiàn)有的充氣輪胎相比，設(shè)計的結(jié)構(gòu)免維護、安全性好；與現(xiàn)有的缺氣輪胎相比，容易更換、重量輕、成本低；與已有的免充氣輪胎相比，能解決高速行駛時的噪音、安全性和舒適性之間沖突、輪胎側(cè)面結(jié)構(gòu)薄弱導致壽命不足等難題。
【專利說明】[0001] 本發(fā)明涉及一種免充氣輪胎，特別涉及一種適合于高速行駛的采用空間桁架結(jié) 構(gòu)、鋼絲環(huán)帶及橡膠結(jié)構(gòu)等組成的高安全性免維護輪胎。 一種空間桁架式免充氣輪胎

【背景技術(shù)】
[0002] 輪胎是汽車唯一與地面直接接觸的部件，其作用是支承整車的重量，與懸架共同 緩沖來自路面的不平度激勵，以保證車輛具有良好的乘坐舒適性和行駛平順性；保證車輪 和路面具有良好的附著性，以提高車輛驅(qū)動性、制動性和通過性，為車輛提供充分的轉(zhuǎn)向 力。
[0003] 輪胎按照胎內(nèi)空氣壓力的大小，可以分為高壓胎（0. 50?0. 7MPa)、低壓胎（0. 2? 0. 5MPa)、超低壓胎（0. 2MPa以下）。低壓輪胎彈性好、減振性能強、壁薄散熱性好、與地面接 觸面積大、附著性好，因而廣泛用轎車。超低壓胎在松軟路面上具有良好的通過能力，多用 于越野汽車和部分高級轎車。汽車輪胎按照用途還可以分為載貨汽車輪胎和轎車輪胎，而 載貨汽車輪胎又分為重型、中型和輕型載貨汽車輪胎。按照有無內(nèi)胎分為有內(nèi)胎輪胎和無 內(nèi)胎輪胎。無內(nèi)胎輪胎俗稱真空胎，在外觀上與普通輪胎相似，但是沒有內(nèi)胎及墊帶。它 的氣門嘴用橡膠墊圈和螺母直接固定在輪輞上，空氣直接充入外胎中，其密封性由外胎和 輪輞來保證。無內(nèi)胎輪胎的外胎內(nèi)壁上附加了一層厚約2?3mm的專門橡膠密封層用來封 閉空間，用硫化的方法粘附上去的。在密封層正對著輪胎面的下方，貼一層用未硫化橡膠 的特殊混合物制成的自粘層。當輪胎穿孔時，自粘層能自行將被刺穿的孔粘合，故為有自 粘層的無內(nèi)胎輪胎。此外，充氣輪胎按照胎體中簾線排列的方向不同，還可分為普通斜交輪 胎、帶束斜交輪胎和子午線輪胎。
[0004] 充氣輪胎是用橡膠密閉有壓力的空氣，空氣受到壓縮時，空氣分子產(chǎn)生排斥力而 產(chǎn)生彈性，充氣輪胎優(yōu)越的緩沖性能和低滾動阻力的特性迄今為止尚無其他輪胎可以超 越?？諝夥肿臃浅Ｐ。瑫南鹉z分子的縫隙中跑出，所以充氣輪胎經(jīng)常要補氣。充氣輪胎容 易被釘子、玻璃等尖銳物扎破，有時會爆胎，補胎時非常麻煩。而高速運動時的輪胎爆胎，往 往產(chǎn)生重大的交通事故。根據(jù)交通部門的統(tǒng)計，因汽車輪胎漏氣爆胎而引發(fā)的嚴重交通事 故占總體事故的46. 8 % ;而在高速公路上，這一比例更高達60 % -70%，是各種事故中比例 最高的一種。據(jù)測試，汽車在時速160公里以上行駛時發(fā)生爆胎事故，駕乘人員的死亡率為 100%。爆胎已與疲勞駕車、超速行駛并列為中國道路交通的三大殺手。
[0005] 充氣輪胎的氣壓對燃油經(jīng)濟性、壽命和安全性都有影響。輪胎對燃油經(jīng)濟性的影 響主要表現(xiàn)在它對滾動阻力的影響上，試驗表明滾動阻力每增加1牛頓，耗油量每百公里 增加0.011升；當輪胎氣壓較標準值降低20 %?25 %時，汽車油耗將增加10%，所以輪胎 氣壓越低，汽車油耗就越高。當輪胎氣壓低于標準值時，變形增大受力發(fā)生變化，易使輪胎 壁簾布層呈環(huán)狀斷裂，胎面磨損不均，胎肩的磨損急劇增大；同時，各部件膠于簾布層，簾布 層之間剪切力增大，生熱加劇，使膠層與簾布層的物理性能下降，輪胎使用壽命縮短；若胎 壓長期低于正常氣壓的80 %，在高速行駛時輪胎會急劇升溫而脫層，最后導致爆胎。輪胎氣 壓高于標準值時，因輪胎地面接觸的面積減少，單位壓力增高，使輪胎的中部磨損增加。統(tǒng) 計數(shù)據(jù)表明：胎壓提高25%，輪胎壽命將會降低10%?15%;而降低氣壓25%，壽命將會下 降20%。輪胎氣壓偏高時，簾線過度伸張，胎體彈性降低而使其剛性增大。同時單位壓力增 大，汽車行駛時胎冠受沖擊應(yīng)力就大，因而易產(chǎn)生冠部簾線損傷，一旦受到障礙物沖擊，便 會產(chǎn)生內(nèi)裂或爆破。在同樣使用條件下，氣壓偏高的輪胎緩沖性能差，沖擊振動大，操作性 能差，特別是在壞路面上行駛時，輪胎易產(chǎn)生機械損傷而影響行駛安全；輪胎氣壓偏低時， 在同樣承載條件下胎體變形大，行駛時輪胎溫度升高，橡膠老化，輪胎碰到障礙物時由于沖 擊力大，容易產(chǎn)生簾線層斷裂，致使輪胎爆破。此外，由于滾動阻力增大，使汽車轉(zhuǎn)向性能也 變差。
[0006] 總之，傳統(tǒng)輪胎的優(yōu)點是技術(shù)成熟、成本低、工藝可靠和普及性好，但是安全性、環(huán) 保、耐磨性、生產(chǎn)工藝方面還無法滿足人們的預期。特別是高速時的爆胎還無法從根本上消 除。由于缺氣輪胎和免充氣輪胎能降低爆胎的危害程度，現(xiàn)已成為研究的熱點，并取得一些 進展。
[0007] 缺氣輪胎和普通充氣輪胎相比，主要的區(qū)別是在輪胎的內(nèi)壁增加了加強壁，縱使 輪胎發(fā)生了爆胎，車輛可以繼續(xù)行駛。主要的缺點是修補麻煩、重量大、成本高。雖然缺氣 輪胎可以修補，但由于其在卸下的過程中往往破壞了加強內(nèi)壁的構(gòu)造，使得只能以更換新 輪胎的方式解決。胎壁的加強結(jié)構(gòu)設(shè)計，使用了更多的材料導致重量的增加。通常缺氣輪 胎比普通輪胎貴50%以上，且規(guī)格有限。上述三個缺點加之其不能從根本上消除爆胎產(chǎn)生 的根源，這必將限制缺氣輪胎的應(yīng)用。
[0008] 免充氣輪胎的出現(xiàn)從根本上解決了傳統(tǒng)輪胎的爆胎問題，目前在自行車、老年代 步車、電動車等低速車輛上實現(xiàn)了應(yīng)用。已有的免充氣輪胎高速行駛時會產(chǎn)生巨大的噪音， 難以做到安全性和舒適性的統(tǒng)一。免充氣輪胎技術(shù)還存在缺陷，但能從根本上解決輪胎爆 胎問題，國外的各大輪胎公司紛紛加大了免充氣輪胎的研究，并申請了相當數(shù)量的專利，并 且在一些汽車上得到了應(yīng)用。
[0009] 總之，缺氣輪胎和免充氣輪胎較好地解決了車輪高速行駛時的爆胎問題，提高了 安全性，但高速時的噪音、安全性與舒適性統(tǒng)一、結(jié)構(gòu)的復雜性、試驗方法及標準方面都存 在問題。免充氣輪胎在很大程度上改變了傳統(tǒng)輪胎的結(jié)構(gòu)，是未來發(fā)展的必然方向。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的目的是：針對現(xiàn)有傳統(tǒng)充氣輪胎和缺氣輪胎的缺陷，提供一種適合于汽 車在各種路況和速度下行駛的空間桁架式免充氣輪胎，消除現(xiàn)有輪胎在安全性、環(huán)保、耐磨 性、壽命、燃油經(jīng)濟性等方面的不足，實現(xiàn)舒適性與安全性、外形美觀與耐磨性、低阻力、低 成本與長壽命及環(huán)境友好性的統(tǒng)一。
[0011] 本發(fā)明通過如下的技術(shù)方案實現(xiàn)：一種空間桁架式免充氣輪胎，包括橡膠結(jié)構(gòu)、 鋼絲環(huán)帶和桁架結(jié)構(gòu)總成，橡膠結(jié)構(gòu)和桁架結(jié)構(gòu)總成沿輪轂的幾何中心周向分布；橡膠結(jié) 構(gòu)、鋼絲環(huán)帶和桁架結(jié)構(gòu)總成組成復合彈性體；所述的橡膠結(jié)構(gòu)由胎面、胎側(cè)及橡膠結(jié)構(gòu)密 封帶組成密閉的空腔結(jié)構(gòu)，在橡膠密封帶上設(shè)有橡膠通氣孔；所述的鋼絲環(huán)帶安裝在橡膠 結(jié)構(gòu)的鋼絲環(huán)帶槽孔中；所述的桁架結(jié)構(gòu)總成由多個子模塊構(gòu)成，相鄰子模塊之間通過固 接成為一個整體；每個子模塊包括多根桿件，多根桿件組成一個七面體；桁架結(jié)構(gòu)總成放 置在橡膠結(jié)構(gòu)密閉的空腔結(jié)構(gòu)內(nèi)；輪轂與橡膠結(jié)構(gòu)密封帶相連，對桁架結(jié)構(gòu)總成進行支承。
[0012] 上述技術(shù)方案中，所述的七面體包括兩個五邊形和五個四邊形，兩個五邊形相對 垂直于輪轂4幾何中心線的堅直平面對稱布置，五個四邊形布置在兩個五邊形之間，五邊 形每邊的桿件分別作為五個四邊形一邊的桿件；每個五邊形分別設(shè)有兩個交叉桿件，靠近 輪轂幾何中心的三個四邊形也分別設(shè)有兩個交叉的桿件。
[0013] 本發(fā)明提供的第二種技術(shù)方案是：所述的輪胎包括橡膠結(jié)構(gòu)、鋼絲環(huán)帶和桁架結(jié) 構(gòu)總成，橡膠結(jié)構(gòu)和桁架結(jié)構(gòu)總成沿輪轂的幾何中心周向分布；所述的橡膠結(jié)構(gòu)是由橡膠 胎面、橡膠胎側(cè)及橡膠密封帶組成的密閉的空腔結(jié)構(gòu)，在橡膠密封帶上設(shè)有橡膠通氣孔；鋼 絲環(huán)帶安裝在橡膠結(jié)構(gòu)的鋼絲環(huán)帶槽孔中；所述的桁架結(jié)構(gòu)總成由多個子模塊構(gòu)成，相鄰 子模塊之間通過固接成為一個整體；每個子模塊包括多根桿件，多根桿件組成一個六面體； 桁架結(jié)構(gòu)總成放置在橡膠結(jié)構(gòu)密閉的空腔結(jié)構(gòu)內(nèi)；輪轂與橡膠密封帶相連，對桁架結(jié)構(gòu)總 成進行支承。
[0014] 本發(fā)明的第二種技術(shù)方案中，所述的六面體包括兩個相對輪轂幾何中心線堅直平 面對稱的四邊形，且該堅直平面與輪轂幾何中心線的夾角為90°，此外，對稱布置的四邊形 分別設(shè)有兩個交叉的桿件；其余四個四邊形位于所述的兩個對稱布置的四邊形之間，對稱 布置的四邊形的每根桿件分別作為其余四個四邊形的一邊；靠近輪轂幾何中心的三個四邊 形也分別設(shè)有兩個交叉的桿件。
[0015] 本發(fā)明所述的桁架結(jié)構(gòu)總成中的桿件可采用是外部鍍有橡膠的金屬材料，也可采 用高彈性橡膠復合材料。
[0016] 本發(fā)明所述的空間桁架式免充氣輪胎，其特征在于：所述的橡膠透氣孔的下面設(shè) 有防水透氣的薄膜，避免車輪行駛時液體進入輪胎的內(nèi)部產(chǎn)生偏置質(zhì)量。
[0017] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點和突出的技術(shù)效果：①設(shè)計的輪胎從根本 上消除了爆胎的可能性，無需對輪胎氣壓進行檢測，真正實現(xiàn)輪胎的免維護；②橡膠結(jié)構(gòu)和 桁架結(jié)構(gòu)總成實現(xiàn)路面沖擊的二級減振，使安全性和舒適性始終得到完美的統(tǒng)一；③鋼絲 環(huán)帶和交叉的桁架桿件使橡膠結(jié)構(gòu)的側(cè)面剛度得到極大的增強，能有效預防馬路牙子或凸 起物劃傷胎側(cè)；④橡膠結(jié)構(gòu)和桁架結(jié)構(gòu)分離，胎面翻新容易，桁架結(jié)構(gòu)可以多次重復使用， 不存在傳統(tǒng)廢舊輪胎的污染問題；⑤桁架結(jié)構(gòu)總成位于橡膠結(jié)構(gòu)的密封腔內(nèi)，能消除現(xiàn)有 免充氣輪胎高速行駛時的高分貝噪音，提高駕駛的舒適性；⑥橡膠結(jié)構(gòu)的胎面方便進行優(yōu) 化設(shè)計，使橡膠結(jié)構(gòu)外形美觀，滾動阻力較小，同時其質(zhì)量相對于傳統(tǒng)的充氣輪胎質(zhì)量有明 顯的降低，具有良好的燃油經(jīng)濟性；⑦能保證輪胎與地面的受力均勻，避免橡膠結(jié)構(gòu)在大撓 曲變形狀態(tài)下工作，提高輪胎的壽命，減小輪胎磨損時炭黑和芳香烴的排放。
[0018] 總之，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)在繼承現(xiàn)有傳統(tǒng)充氣輪胎和缺氣輪胎優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，在源頭 上消除了輪胎爆胎的可能性，同時實現(xiàn)了安全性與舒適性的統(tǒng)一，輪胎與地面接觸良好，滾 動阻力小。與現(xiàn)有的免充氣輪胎相比，實現(xiàn)高速行駛時的低噪音，具有的二級減振功能使車 輛在各種路況下都具有滿意的性能；與現(xiàn)有的缺氣輪胎相比，安裝和卸下容易，能顯著降低 使用成本，具有穩(wěn)定的壽命周期；與傳統(tǒng)的充氣輪胎相比，既簡化了輪胎的生產(chǎn)工序，又避 免了需要定期對胎壓進行監(jiān)測，最重要的是從根本上消除了輪胎爆胎的嚴重后果。桁架式 免充氣輪胎是未來輪胎發(fā)展的必然趨勢，是我國從輪胎大國走向輪胎強國的重要突破口。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019] 圖1是本發(fā)明提供的一種空間桁架式免充氣輪胎總體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020] 圖2是桁架結(jié)構(gòu)總成圖。
[0021] 圖3是桁架結(jié)構(gòu)子模塊圖。
[0022] 圖4是橡膠結(jié)構(gòu)簡圖。
[0023] 圖5是鋼絲環(huán)帶結(jié)構(gòu)圖。
[0024] 圖6是輪轂的結(jié)構(gòu)圖。
[0025] 圖中：1-橡膠結(jié)構(gòu)；2-鋼絲環(huán)帶；3-桁架結(jié)構(gòu)總成；4-輪轂；5-橡膠通氣孔； 6_桁架結(jié)構(gòu)子模塊；7-第一桿件；8-第二桿件；9-第三桿件；10-第四桿件；11-第五桿件； 12-第六桿件；13-第七桿件；14-第八桿件；15-第九桿件；16-第十桿件；17-第^ 桿 件；18-第十二桿件；19-第十三桿件；20-第十四桿件；21-第十五桿件；22-第十六桿件； 23-第十七桿件；24-第十八桿件；25-第十九桿件；26-第二十桿件；27-第二十一桿件； 28-第二十二桿件；29-第二十三桿件；30-第二十四桿件；31-第二十五桿件；32-第二十六 桿件；33-第二十七桿件；34-二十八桿件；35-第二十九桿件；36-鋼絲環(huán)帶槽孔；37-橡膠 胎面；38-橡膠側(cè)面；39-橡膠密封帶；40-輪轂通氣孔。

【具體實施方式】
[0026] 下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理及【具體實施方式】做進一步說明。
[0027] 圖1是本發(fā)明提供的一種空間桁架式免充氣輪胎總體結(jié)構(gòu)示意圖，該免充氣輪胎 包括橡膠結(jié)構(gòu)1、鋼絲環(huán)帶2和桁架結(jié)構(gòu)總成3,橡膠結(jié)構(gòu)1和桁架結(jié)構(gòu)總成3沿輪轂4的 幾何中心周向分布；橡膠結(jié)構(gòu)、鋼絲環(huán)帶和桁架結(jié)構(gòu)總成組成復合彈性體。所述的橡膠結(jié)構(gòu) 1是由橡膠胎面37、橡膠胎側(cè)38及橡膠密封帶39組成的密閉的空腔結(jié)構(gòu)，在橡膠密封帶39 上設(shè)有橡膠通氣孔5 ;在橡膠結(jié)構(gòu)1內(nèi)設(shè)有鋼絲環(huán)帶槽孔36,所述的鋼絲環(huán)帶2安裝在橡膠 結(jié)構(gòu)1的鋼絲環(huán)帶槽孔36中；所述的桁架結(jié)構(gòu)總成3由多個子模塊6構(gòu)成，相鄰子模塊之 間通過固接成為一個整體；每個子模塊6包括多根桿件，組成一個七面體；桁架結(jié)構(gòu)總成3 放置在橡膠結(jié)構(gòu)1密閉的空腔結(jié)構(gòu)內(nèi)；輪轂4與橡膠密封帶39相連，對桁架結(jié)構(gòu)總成3進 行支承。
[0028] 圖2是桁架結(jié)構(gòu)總成3的結(jié)構(gòu)圖，其與橡膠結(jié)構(gòu)1的幾何中心線重合。桁架結(jié)構(gòu)總 成3由多個子模塊6組成，相鄰子模塊之間以固接的方式組成一個整體。子模塊6有多根 桿件，該多根桿件組成一個七面體，子模塊6為超靜定結(jié)構(gòu)，當施加的載荷傳遞到桿件時， 結(jié)構(gòu)的過約束特性使受力桿件自動復原，呈現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性。桁架結(jié)構(gòu)總成3是免充氣 輪胎的骨架，為橡膠結(jié)構(gòu)1提供支承空間，防止橡膠胎側(cè)38在大撓曲變形下工作；尤其是桁 架結(jié)構(gòu)總成3的側(cè)面有交叉的桿件，足以提高輪胎側(cè)面的剛度和強度，避免輪胎被馬路牙 子或者其他突出物劃傷，確保輪胎具有穩(wěn)定可靠的使用壽命。為提高輪胎的舒適性，桁架結(jié) 構(gòu)總成3的桿件可以是外部鍍有橡膠的金屬材料，也可以是高彈性橡膠復合材料。
[0029] 圖3是桁架結(jié)構(gòu)子模塊6的實施例簡圖，該桁架結(jié)構(gòu)子模塊6是一個七面體，由兩 個五邊形和五個四邊形組成，兩個五邊形關(guān)于輪轂4的幾何中心堅直平面對稱，且該堅直 平面與幾何中心線的夾角為90° ;第一桿件7、第四桿件10、第六桿件12、第七桿件13和 第二十九桿件35固接組成第一個五邊形，第十三桿件19、第十六桿件22、第二十桿件26、 第二十一桿件27及第二十二桿件28組成第二個五邊形，且第一個五邊形和第二個五邊形 關(guān)于輪轂4的幾何中心堅直平面對稱布置；第七桿件13、第十桿件16、第十四桿件20及第 十六桿件22組成第一個四邊形，第二十二桿件28、第二十五桿件31、第二十七桿件33及第 二十九桿件35組成第二個四邊形，且第一個四邊形和第二個四邊形關(guān)于輪轂4的幾何中心 軸線對稱；第三桿件9、第四桿件10、第十桿件16和第十三桿件19組成第三個四邊形，第一 桿件7、第三桿件9、第二十一桿件27及二十七桿件33組成第四個四邊形，且第三個四邊形 和第四個四邊形關(guān)于輪轂4的幾何中心軸線對稱；第六桿件12、第十四桿件20、第二十桿件 26及第二十五桿件31組成第五個四邊形，第五個四邊形與橡膠結(jié)構(gòu)1的密封帶39相接； 在七面體表面的第一個五邊形、第二個五邊形、第一個四邊形、第二個四邊形及第五個四邊 形，分別使用兩根桿件將對角頂點相連，即分別設(shè)有兩個交叉桿件；在七面體的內(nèi)部，用第 八桿件14、第十二桿件18、第十七桿件23和第二十六桿件32將七面體的對角頂點相連，組 成一個穩(wěn)定可靠的子模塊。
[0030] 圖4是橡膠結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖，與普通的橡膠輪胎相比結(jié)構(gòu)比較相似，但其生產(chǎn) 工藝得到了簡化。橡膠胎面37、橡膠胎側(cè)38和橡膠密封帶39使整個外胎近似為一個密 閉體，橡膠密封帶上設(shè)有許多橡膠通氣孔5,可將行駛時產(chǎn)生的熱量自動傳遞到外界，并在 橡膠透氣孔的下面設(shè)有防水透氣的薄膜，避免車輪行駛時液體進入輪胎的內(nèi)部產(chǎn)生偏置質(zhì) 量。橡膠結(jié)構(gòu)1內(nèi)設(shè)有鋼絲環(huán)帶槽孔36,安裝鋼絲環(huán)帶2后進一步提高橡膠結(jié)構(gòu)1防損傷 破壞能力。
[0031] 圖5是鋼絲環(huán)帶2的結(jié)構(gòu)圖，其安裝于橡膠結(jié)構(gòu)1的鋼絲環(huán)帶槽孔36中，防止尖 銳凸起物刺穿外胎表面和橡膠胎側(cè)，導致桁架桿件受力破壞。為防止應(yīng)力集中，在形狀急劇 變化的地方進行了圓弧過渡，鋼絲環(huán)帶2的厚度和材料可根據(jù)具體的使用工況進行選擇。
[0032] 圖6是輪轂4的結(jié)構(gòu)圖，和現(xiàn)有的輪轂產(chǎn)品相比，未進行大的結(jié)構(gòu)改變，僅僅在輪 轂上開了一些輪轂通氣孔40。輪轂4可為桁架結(jié)構(gòu)總成3提供支承，避免桁架結(jié)構(gòu)總成3 在急劇變化的外力下產(chǎn)生過大的變形。
[0033] 現(xiàn)有免充氣輪胎無法做到安全性與舒適性統(tǒng)一的根源在與其剛度曲線不是理想 的對數(shù)曲線。桁架式免充氣輪胎的剛度符合對數(shù)曲線的特征，在普通路面的激勵下輪胎的 變形量很小，具有良好的操穩(wěn)性；當碰到尖銳的凸起物時輪胎的變形量很大，具有良好的平 順性。和傳統(tǒng)的充氣式輪胎相比，桁架式結(jié)構(gòu)具有良好的支承能力，使輪胎在普通路面不平 度激勵下變形量很?。划斳囕営龅酵怀鑫飼r通過橡膠結(jié)構(gòu)和桁架結(jié)構(gòu)的二級減振，使傳遞 到車身的振動幅度較小。此外，桁架式免充氣輪胎還避免了充氣式輪胎側(cè)面工作時嚴重撓 曲變形，由于橡膠結(jié)構(gòu)在拉伸狀態(tài)下結(jié)構(gòu)易受破壞，這也是現(xiàn)有充氣輪胎易被馬路牙子或 者其他凸起物劃傷的原因，而桁架式側(cè)面交叉的桿件使得其側(cè)面剛度增大，可以承受更大 的側(cè)面沖擊?？傊?，桁架式免充氣輪胎既給駕駛員提供了真實的路感，同時實現(xiàn)了高速時安 全性與舒適性的統(tǒng)一，從源頭上消除了爆胎，使桁架式免充氣輪胎具有明顯超越現(xiàn)有輪胎 的良好性能。
[0034] 空間桁架式免充氣輪胎著眼于解決現(xiàn)有免充氣輪胎高速行駛時較大噪音和安全 性與舒適性的統(tǒng)一兩大難題。以美國固鉬公司的仿生學蜂巢免充氣輪胎為例，胎側(cè)未密封 雖然能較好的散熱，但高速行駛時氣流會穿過輪胎時發(fā)出刺耳的噪音。桁架式免充氣輪胎 通過將胎側(cè)密封，在密封帶上設(shè)有許多透氣孔，這就消除高速行駛時氣流發(fā)出的呼嘯聲；透 氣孔在保證內(nèi)外氣壓相等外，還可以阻止小石子進入輪胎內(nèi)部，避免其對桁架結(jié)構(gòu)造成破 壞。
[0035] 空間桁架式免充氣輪胎的橡膠結(jié)構(gòu)和桁架結(jié)構(gòu)相分離，保證了橡膠結(jié)構(gòu)的胎面容 易翻新，桁架式結(jié)構(gòu)經(jīng)久耐用，較好的克服現(xiàn)有廢舊充氣式輪胎的污染問題。分離式結(jié)構(gòu)也 方便進行橡膠胎面的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，不僅具有美觀的外形，更有良好的輪胎接地特性，使應(yīng)力分 布均勻減小輪胎的滾動阻力。桁架式結(jié)構(gòu)有助于輪胎在普通不平路面激勵下具有較小的形 變量，這就避免輪胎在拉伸狀態(tài)下耐磨性差、排放較多的炭黑和芳香烴，使桁架式免充氣輪 胎成為真正的環(huán)保輪胎。
[0036] 在本發(fā)明中，沒有對空間桁架式免充氣輪胎涉及到的其他部件如花紋結(jié)構(gòu)、橡膠 配方、等問題展開詳細的論述，原因是這些都不是本申請區(qū)別其他發(fā)明的本質(zhì)特征。產(chǎn)品制 造部門可以依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)特征，針對免充氣輪胎使用的路況、工況、車輛類型等相關(guān)參 數(shù)來進一步優(yōu)化發(fā)明的參數(shù)，使桁架式免充氣輪胎具有最佳的力學性能和壽命。
【權(quán)利要求】
1. 一種空間桁架式免充氣輪胎，其特征在于：所述免充氣輪胎包括橡膠結(jié)構(gòu)（1)、鋼絲 環(huán)帶（2)和桁架結(jié)構(gòu)總成（3)，橡膠結(jié)構(gòu)、鋼絲環(huán)帶和桁架結(jié)構(gòu)總成組成復合彈性體；所述 橡膠結(jié)構(gòu)（1)和桁架結(jié)構(gòu)總成（3)沿輪轂（4)的幾何中心周向分布；所述的橡膠結(jié)構(gòu)（1) 是由橡膠胎面（37)、橡膠胎側(cè)（38)及橡膠密封帶（39)組成的密閉的空腔結(jié)構(gòu)，在橡膠密 封帶（39)上設(shè)有橡膠通氣孔（5);所述的鋼絲環(huán)帶（2)安裝在橡膠結(jié)構(gòu)（1)的鋼絲環(huán)帶槽 孔（36)中；所述的桁架結(jié)構(gòu)總成（3)由多個子模塊（6)構(gòu)成，相鄰子模塊之間通過固接成 為一個整體；每個子模塊（6)包括多根桿件，多根桿件組成一個七面體；桁架結(jié)構(gòu)總成（3) 放置在橡膠結(jié)構(gòu)（1)密閉的空腔結(jié)構(gòu)內(nèi)；輪轂（4)與橡膠密封帶（39)相連，對桁架結(jié)構(gòu)總 成⑶進行支承。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間桁架式免充氣輪胎，其特征在于：所述的七面體包括兩 個五邊形和五個四邊形，兩個五邊形相對于輪轂（4)幾何中心線的堅直平面對稱布置，且 堅直平面與幾何中心線的夾角為90° ;五個四邊形布置在兩個五邊形之間，兩個五邊形每 邊的桿件分別作為五個四邊形一邊的桿件；每個五邊形分別設(shè)有兩個交叉桿件，靠近輪轂 (4)幾何中心的三個四邊形也分別設(shè)有兩個交叉的桿件。
3. -種空間桁架式免充氣輪胎，其特征在于：所述的免充氣輪胎包括橡膠結(jié)構(gòu)（1)、鋼 絲環(huán)帶（2)和桁架結(jié)構(gòu)總成（3)，橡膠結(jié)構(gòu)（1)和桁架結(jié)構(gòu)總成（3)沿輪轂（4)的幾何中心 周向分布；所述的橡膠結(jié)構(gòu)⑴是由橡膠胎面（37)、橡膠胎側(cè)（38)及橡膠密封帶（39)組 成的密閉的空腔結(jié)構(gòu)，在橡膠密封帶（39)上設(shè)有橡膠通氣孔（5);鋼絲環(huán)帶（2)安裝在橡 膠結(jié)構(gòu)⑴的鋼絲環(huán)帶槽孔（36)中；所述的桁架結(jié)構(gòu)總成⑶由多個子模塊（6)構(gòu)成，相 鄰子模塊之間通過固接成為一個整體；每個子模塊（6)包括多根桿件，多根桿件組成一個 六面體；桁架結(jié)構(gòu)總成（3)放置在橡膠結(jié)構(gòu)（1)密閉的空腔結(jié)構(gòu)內(nèi)；輪轂（4)與橡膠密封帶 (39)相連，對桁架結(jié)構(gòu)總成⑶進行支承。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的空間桁架式免充氣輪胎，其特征在于：所述的六面體包括兩 個相對于輪轂（4)幾何中心線堅直平面對稱布置的四邊形，且該堅直平面與輪轂（4)幾何 中心線的夾角為90° ;此外，對稱布置的四邊形分別設(shè)有兩個交叉的桿件；其余四個四邊形 位于所述的兩個對稱布置的四邊形之間，對稱布置的四邊形的每根桿件分別作為其余四個 四邊形的一邊；靠近輪轂（4)幾何中心的三個四邊形也分別設(shè)有兩個交叉的桿件。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的空間桁架式免充氣輪胎，其特征在于：所述桁架結(jié)構(gòu)總 成（3)的桿件采用外部鍍有橡膠的金屬材料，或采用高彈性橡膠復合材料。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的空間桁架式免充氣輪胎，其特征在于：所述的橡膠透氣 孔（5)的下面設(shè)有防水透氣的薄膜。
【文檔編號】B60C7/00GK104118276SQ201410323903
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年7月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月8日
【發(fā)明者】趙景山, 梁新成, 劉向 申請人:清華大學