無氣輪胎及汽車的製作方法

2023-06-02 17:51:46 2

本實用新型涉及一種輪胎，特別是一種無氣輪胎；本實用新型還涉及一種使用前述無氣輪胎的汽車。

背景技術：

輪胎是安裝在汽車上而與地面接觸滾動的構件。輪胎不僅要能夠承受作為移送對象的汽車負載，還要緩衝地面不平引起的行駛衝擊。

輪胎及車輪在車橋(軸)與地面之間傳力，並使汽車運動。因此，輪胎及車輪部件應滿足下述基本要求：足夠的負荷能力和速度能力，具有較小的滾動阻力和行駛噪聲，良好的附著特性和質量平衡，耐磨損、耐刺扎、耐老化和良好的氣密性，質量小、價格低、拆裝方便、互換性好。

輪胎有多種分類方法，其中，按胎體結構不同分為子午線輪胎、斜交輪胎等；按簾線材料不同分鋼絲輪胎、半鋼絲輪胎、人造纖維輪胎和棉簾線輪胎；按用途不同分乘用車(指轎車、輕型客車)輪胎、商用車(指貨車、大型客車)輪胎、非公路用車輪胎、特種車輪胎；按胎面花紋不同分公路花紋輪胎、越野花紋輪胎、混合花紋輪胎和特種花紋輪胎；按斷面形狀不同分普通斷面輪胎和低斷面輪胎兩種；按氣密方式不同分有內胎輪胎和無內胎輪胎兩種。

乘用車輪胎尺寸小，高速性和舒適性好；商用車輪胎尺寸大，承載能力強；非公路用車輪胎附著性好，胎面耐刺扎，適用於在惡劣條件下工作。公路花紋輪胎滾動阻力小、噪聲小，適用於鋪裝路面上使用，其中縱向花紋輪胎適用於良好路面，橫向花紋輪胎適用於土石路面；越野花紋輪胎適用於壞路面或無路地帶使用；混合花紋輪胎適用於使用路面條件變化不定的場合。

現在汽車廣泛採用充氣橡膠輪胎，充氣輪胎是將壓縮空氣注入密閉空間內以保持輪胎形狀的同時通過氣壓來獲得緩衝性能的輪胎，其中又分為有內胎輪胎和無內胎輪胎，無內胎輪胎又叫真空胎。然而，充氣輪胎存在被扎破或撕裂時難以保持其形狀的缺陷。高速行駛時如果充氣輪胎爆裂，則車輛的可操作性變得極差，是引起翻車等重大事故的原因之一。

在輪胎的基本性能中，輪胎的彈性非常重要。在對輪胎進行結構力學分析時，如圖1所示，常把輪胎這個彈性模型分為胎面橡膠層100、帶束層200和胎側300三個彈性環，而把車輪400看成剛性，結合圖1和圖2，這三個彈性環形成了輪胎的橫向剛度Ks、徑向剛度Kr和轉動剛度Kt，橫向剛度Ks決定輪胎的側偏力，而側偏力直接影響車輛的操縱穩定性，側偏力變化大易造成前輪擺振；徑向剛度Kr直接影響車輛的承載能力和平順性；轉動剛度Kt對車輛的制動性能和啟動性能影響很大。

現在無氣輪胎逐步被開發出來，未來也將逐步使用無氣輪胎。無氣輪胎是一種不依靠空氣實現支撐力的輪胎，通過物質與結構來實現輪胎的支撐與緩衝。無氣輪胎要用輪輻外圈替代帶束層，用輪輻的輻條和輪輻中圈替代胎側，輪輻內圈與車輪結合，無氣輪胎的胎面橡膠層與充氣輪胎基本相同，因此，無氣輪胎的輪輻和胎面橡膠層的組合體形成的彈性功能要替代充氣輪胎的胎面橡膠層、帶束層和胎側三個彈性環的彈性功能，連接車輪和胎面橡膠層的輪輻，不僅要輪胎保持圓筒形，而且還能夠承受和緩衝橫向、徑向和轉動時的力和力矩的作用。

無氣輪胎由於其結構的特殊性，在有堅硬物體刺穿輪胎時，並不會像充氣輪胎那樣爆胎，而可以繼續前進，大大提升力行駛安全性。但水、泥沙、石子等異物容易進入無氣輪胎輻條之間的縫隙中，現有的無氣輪胎對異物的排出能力較差。

申請號為201210458366.4的中國發明專利說明書中公開了一種無氣輪胎，其結構如圖3所示，包括橡膠胎面500、輻條600、外側帶700和內側帶800。由於來自車輛等的負載、來自路面的摩擦力、路面形狀所帶來的衝擊、來自輪轂的扭矩等形成複雜的內應力，這些力作用在輪胎上，所以這種無氣輪胎存在以下問題：在受到路面衝擊時，緩衝能力較差，造成車輛行駛的平順性較差。

技術實現要素：

本實用新型的目的是提供一種無氣輪胎，以解決現有技術中的不足，它能防止車輛在高速行駛時爆胎，提高車輛行駛的安全性、可靠性、啟動性能和制動性能。

本實用新型還提供了一種使用上述無氣輪胎的汽車。

本實用新型提供了一種無氣輪胎，包括橡膠胎面和輪輻，所述橡膠胎面套裝在所述輪輻上，所述輪輻包括輪輻外圈、輪輻中圈和輪輻內圈，所述輪輻外圈通過外輻條與所述輪輻中圈固定連接，所述輪輻中圈通過內輻條與所述輪輻內圈固定連接；同一徑向位置上的所述外輻條和所述內輻條的中心面在同一平面上，並相交於所述輪輻中圈。

前述的無氣輪胎中，優選地，所述輪輻外圈的徑向截面由內側直線段、兩側兩個對稱的直線段和外側圓弧段組成，所述外側圓弧段繞所述無氣輪胎的軸線旋轉後形成所述輪輻外圈的外表面，所述內側直線段繞所述無氣輪胎的軸線旋轉後形成所述輪輻外圈的內表面，所述兩側直線段繞所述無氣輪胎的軸線旋轉後形成所述輪輻外圈的兩個側面。

前述的無氣輪胎中，優選地，所述輪輻中圈和所述輪輻內圈的內外表面均為圓柱面。

一種汽車，包括輪胎，所述輪胎為上述的無氣輪胎。

與現有技術相比，本實用新型包括橡膠胎面和輪輻，所述橡膠胎面套裝在所述輪輻上，所述輪輻包括輪輻外圈、輪輻中圈和輪輻內圈，所述輪輻外圈通過外輻條與所述輪輻中圈固定連接，所述輪輻中圈通過內輻條與所述輪輻內圈固定連接；同一徑向位置上的所述外輻條和所述內輻條的中心面在同一平面上，並相交於所述輪輻中圈。採用該結構，當輪胎受到徑向作用力時，直接從外輻條24傳遞到內輻條25，再傳遞到輪輻內圈23；當車輛制動或啟動時，車輪受到切向力的作用，外輻條24的切向力通過輪輻中圈22傳遞到內輻條25，並及時傳遞到周圍的外輻條和內輻條，使切向力產生的應力分散，減小每個輻條的受力，提高輪輻的可靠性和壽命，同時，輪輻中圈22可大幅提高轉動剛度Kt，從而提高車輛的制動性能和啟動性能。

輪輻外圈的外側圓弧面能夠防止橡膠胎面脫出，輪輻外圈的內側圓弧面能夠提高水和異物的排出能力，輪輻外圈外側圓弧面和內側圓弧面之間形成的中部厚度大的幾何形狀，在提高無氣輪胎中部強度的同時，提高且側面的柔性。

本實用新型不需要充氣，能夠有效防止車輛在高速行駛時爆胎，進一步提高車輛行駛的安全性和可靠性。

本實用新型提供的汽車包括無氣輪胎，由於該無氣輪胎具有上述的技術效果，包含該無氣輪胎的汽車也應具有相同的技術效果。

附圖說明

圖1是現有技術中輪胎結構力學分析示意圖；

圖2是現有技術中輪胎另一角度下結構力學分析示意圖；

圖3是現有技術中無氣輪胎的結構示意圖；

圖4是本實用新型的軸測圖；

圖5是本實用新型的主視圖；

圖6是圖5的俯視圖；

圖7是圖5的A-A剖視圖；

圖8是圖6的B-B剖視圖。

附圖標記說明：

圖1-圖3中：100-胎面橡膠層，200-帶束層，300-胎側，400-車輪，500-橡膠胎面，600-輻條，700-外側帶，800-內側帶；

圖4-圖8中：1-橡膠胎面，2-輪輻，21-輪輻外圈，211-內側直線段，212-兩側直線段，213-外側圓弧段，22-輪輻中圈，23-輪輻內圈，24-外輻條，25-內輻條。

具體實施方式

下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用於解釋本實用新型，而不能解釋為對本實用新型的限制。

本實用新型的實施例：如圖4、圖5、圖6和圖8所示，一種無氣輪胎，包括橡膠胎面1和輪輻2，橡膠胎面1套裝在輪輻2上，輪輻2包括輪輻外圈21、輪輻中圈22和輪輻內圈23，輪輻外圈21通過外輻條24與輪輻中圈22固定連接，輪輻中圈22通過內輻條25與輪輻內圈23固定連接。同一徑向位置上的外輻條24和內輻條25的中心面在同一平面上，並相交於輪輻中圈22。

具體地，當輪胎受到徑向作用力時，力直接從外輻條24傳遞到內輻條25，再傳遞到輪輻內圈23；當車輛制動或啟動時，車輪受到切向力的作用，外輻條24的切向力通過輪輻中圈22傳遞到內輻條25，並及時傳遞到周圍的外輻條和內輻條，使切向力產生的應力分散，減小每個輻條的受力，提高輪輻的可靠性和壽命，同時，輪輻中圈22可大幅提高轉動剛度Kt，提高車輛的啟動性和制動性。

進一步，如圖7所示，輪輻外圈21的徑向截面由內側直線段211、兩側兩個對稱的直線段212和外側圓弧段213組成，外側圓弧段213繞無氣輪胎的軸線旋轉後形成輪輻外圈21的外表面，內側直線段211繞無氣輪胎的軸線旋轉後形成輪輻外圈21的內表面，兩側直線段212繞無氣輪胎的軸線旋轉後形成輪輻外圈21的兩個側面。輪輻中圈22和輪輻內圈23的內外表面均為圓柱面。當輪胎接觸地面並受力時，輪輻外圈21的接地處的內側直線段就變成凸起的曲線，便於將水及其它異物排出。

本實用新型的實施例還提供了一種汽車，包括輪胎，所述輪胎為上述的無氣輪胎。由於該無氣輪胎具有上述的技術效果，包含該無氣輪胎的汽車也應具有相同的技術效果。

以上依據圖式所示的實施例詳細說明了本實用新型的構造、特徵及作用效果，以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，但本實用新型不以圖面所示限定實施範圍，凡是依照本實用新型的構想所作的改變，或修改為等同變化的等效實施例，仍未超出說明書與圖示所涵蓋的精神時，均應在本實用新型的保護範圍內。