共享單車實心輪胎的製作方法

2023-06-03 13:23:01

本發明屬自行車防爆實心輪胎技術領域，具體涉及一種共享單車實心輪胎。

背景技術：

目前，共享單車，影響單車騎行阻力的因素在於：車體的重量，車體總重越大，輪胎的沉陷率越大，滾動阻力因此也會顯著增加，可見，在其它技術參數條件不變的情況下，輕量化設計車體的實心輪胎，減輕車體總重，是減小騎行阻力的有效手段。此外，實心輪胎本身的結構和材質也是影響騎行阻力的主要因素。現有技術下，從結構強度和延長實心橡膠輪胎使用壽命角度考慮為主設計的實心輪胎胎體均為均具有較厚胎冠和胎肩厚度的全實心一體式成型結構，由於自重大、與地面接觸的滾動阻力係數高、緩衝抗震效果不佳，安裝後的騎行體驗明顯不如充氣輪胎那麼輕巧自如，雖然最大限度地避免了爆胎和破胎現象，降低了故障維護率，但是在減輕單車實心輪胎自重、減少與地面接觸的滾動阻力係數、提高緩衝減震等綜合性使用性能方面亟待提出全新的技術方案，來彌補實心輪胎技術上的不足。

技術實現要素：

本發明解決的技術問題：提供一種共享單車實心輪胎，解決現有技術下可有效減少維護頻次的共享單車實心輪胎存在的騎行綜合性體驗不佳的技術問題。

本發明採用的技術方案：共享單車實心輪胎，具有包括胎冠、胎肩、胎側和趾口的實心橡膠胎體，所述橡膠胎體為多層複合結構，其中胎冠為耐磨橡膠層；緊鄰胎冠的胎肩同心均布制有若干第一軸向通孔；緊鄰胎肩的胎側為模擬充氣輪胎充氣內胎和外胎相配合的內外組合式實心複合填充結構，所述內外組合式實心填充複合結構包括作為過渡層的高彈中間橡膠，緊鄰過渡層具有空腔結構的加強層，所述加強層的空腔內具有沿胎體徑向同心均布起減震緩衝作用的若干金屬彈簧體，所述彈簧體和加強層之間剩餘空間填充海綿橡膠體，其中過渡層橡膠體內間隔夾接布置多層半徑不等的環狀無紡布層，空腔結構的加強層側壁橡膠體內布置豎直設置的補強尼龍絲布層；緊鄰空腔結構的加強層內環側趾口用韌性橡膠製成，並與第一軸向通孔對應同心均布制有若干第二軸向通孔，且趾口最內側的韌性橡膠折角處夾有環狀的細鋼絲；其中，胎冠1表層的胎面花紋由中間的「人字形」第一細紋、位於「人字形」第一細紋外側對稱布置的「環狀」第二細紋、位於「環狀」第二細紋外側對稱的塊狀凸紋組合製成。

上述技術方案中，在過渡層、加強層、金屬彈簧體仿照充氣輪胎結構設計的複合結構基礎上提高騎行的綜合性能，作為優選技術方案，所述過渡層的高彈中間橡膠為氯丁橡膠cr，所述加強層為加入5-15phr芳烴油製備的丁苯橡膠sbr，所述彈簧體303為鈦及鈦合金彈簧體。

上述技術方案中，為降低空腔填充複合結構的橡膠胎體在加工過程中的工藝難度，作為優選技術方案，所述彈簧體303沿胎體的徑向用細線8相連均勻同心布置呈環狀。

上述技術方案中，作為優選技術方案，所述胎冠1的耐磨橡膠層為天然橡膠nr或丁腈橡膠nbr；所述海綿橡膠體304為三元乙丙海綿橡膠；所述韌性橡膠為聚丁二烯橡膠br。

上述技術方案中，為保證實心輪胎胎體趾口與自乘車輪轂裝配時的韌性和強度，作為優選技術方案，與趾口4最內側的韌性橡膠折角處夾有環狀的細鋼絲7相結合，趾口4最內側的韌性橡膠中部具有一或兩根細鋼絲7。

上述技術方案中，為保證胎體各項技術特徵的綜合使用性能，作為優選技術方案，所述無紡布層5厚度小於等於0.3mm，所述補強尼龍絲布層6厚度大於0.5mm,所述細鋼絲7直徑小於等於1mm，所述第一軸向通孔201、第二軸向通孔401的直徑小於7mm。

本發明與現有技術相比的優點：

1、本方案仿照充氣輪胎結構設計的外加強層、內海綿橡膠體與金屬複合填充而成的實心輪胎結構，緩震、回彈性能具有顯著提升，騎行體驗更加；

2、本方案胎肩部位第一軸向通孔、和趾口部位第二軸向通孔的設置，有效減輕了輪胎自重，在其他條件不變的情況下，有效降低了輪胎受自重形變的沉陷率，因此相應減小了騎行的滾動阻力；

3、本方案胎冠花紋由中間的細紋和兩側的塊紋組合而成的結構，綜合了細紋滾動阻力小，騎行輕便的優勢，結合了塊紋在雨天抓地力、剎車力和防側滑能力的綜合性優勢，較單純細紋或塊紋輪胎綜合性使用性能更為優異；

4、本方案無紡布層、補強尼龍絲布層的設置提高橡膠綜合使用性能的前提下對於減小橡膠耗材具有輔助降低經濟成本的目的；

5、本方案較現有技術下其它類型的實心輪胎具有騎行體驗、騎行阻力、減震、防滑綜合使用性能更為優異的特點。

附圖說明

圖1為本發明局部剖視結構示意圖；

圖2為本發明整體剖視結構示意圖；

圖3為本發明胎面花紋結構示意圖；

圖4為本發明彈簧體與細線連接結構示意圖；

圖5為本發明胎體的外形結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖1-5描述本發明的一種實施例。

共享單車實心輪胎，具有包括胎冠1、胎肩2、胎側3和趾口4的實心橡膠胎體，現有技術下，為了解決一體式實心結構的實心輪胎在其他技術條件不變的情況下存在的自重大，輪胎的沉陷率越大，滾動阻力因此也會顯著增加的問題，本發明的橡膠胎體採用多層複合結構，(如圖1所示)其中胎冠1為耐磨橡膠層；緊鄰胎冠1的胎肩2同心均布制有若干第一軸向通孔201，通過第一軸向通孔201的設置起到緩衝作用的同時、在其他條件不變的情況下，實現減輕輪胎胎體自重，並節約橡膠耗材的目的。

此外，與胎冠1的耐磨橡膠相結合，為解決現有技術下一體式實心橡膠輪胎胎冠和胎肩的厚度過大，回彈差，緩衝抗震效果不佳的技術問題，從充氣輪胎所具有的最佳回彈性能和最輕便騎行體驗的結構組成分析得出，仿照充氣輪胎的結構而設計：緊鄰胎肩2的胎側3為模擬充氣輪胎充氣內胎和外胎相配合的內外組合式實心複合填充結構，所述內外組合式實心填充複合結構包括作為過渡層301的高彈中間橡膠，通過過渡層301連接耐磨橡膠製成的胎冠1，作為仿照充氣輪胎的主體結構組成，緊鄰過渡層301具有空腔結構的加強層302，通過加強層302作為充氣輪胎的外胎，所述加強層302的空腔內具有沿胎體徑向同心均布起減震緩衝作用的若干金屬彈簧體303，通過金屬彈簧體302作為充氣輪胎內胎所具有的最佳回彈緩衝結構，所述彈簧體303和加強層302之間剩餘空間填充海綿橡膠體304，通過海綿橡膠體304作為充氣輪胎的充氣填充。

其中，本方案由於用複合結構的橡膠替代了單一材料的實心橡膠，因此為了提高多層複合結構橡膠材料的綜合機械性能，所述過渡層301橡膠體內間隔夾接布置多層半徑不等的環狀無紡布層5，所述空腔結構的加強層302側壁橡膠體內布置豎直設置的補強尼龍絲布層6。

接著，在上述技術方案的基礎上，為根據橡膠輪胎胎體不同部位的受力性能最大限度地發揮不同材質橡膠的綜合性使用性能，緊鄰空腔結構的加強層302內環側趾口4用韌性橡膠製成，並與第一軸向通孔201對應同心均布制有若干第二軸向通孔401，第一軸向通孔201和第二軸向通孔401雙環孔的設置(如圖5所示)，較單環孔結構能夠進一步形成彈簧緩衝結構，仿照充氣輪胎結構而具有最佳的回彈體驗。此外，為不影響輪胎胎體整體的柔韌性和抗拉伸強度，所述趾口4最內側的韌性橡膠折角處夾有環狀的細鋼絲7。

此外，現有技術下，自行車胎面花紋的設計大多具有極強的針對性，即要麼單純採用線型、細條型、簾線狀支數細的胎面花紋而設計，目的在於在其它條件不變的而且情況下實現其最小的滾動阻力，多用於運動車，但是抓地力、剎車力、防側滑能力明顯不足。同理地，為了對抓地力、雨天的剎車力、防側滑能力和耐久性提出較高要求，山地車單純採用塊型花紋和簾線支數粗的輪胎，相應地，滾動阻力卻會相應增加，可見，平衡胎面花紋在雨天的防側滑能力和減小其滾動阻力之間的關係，是最優的組合方案。為此，本發明採用中間細紋和兩側塊紋相組合的結構，(如圖3所示)即胎冠1表層的胎面花紋由中間的「人字形」第一細紋101、位於「人字形」第一細紋101外側對稱布置的「環狀」第二細紋102、位於「環狀」第二細紋102外側對稱的塊狀凸紋103組合製成。在自行車直行騎行過程中，胎冠1頂峰接觸地面，即胎冠1外表面的中間「人字形」第一細紋101和「環狀」第二細紋102接觸地面，充分發揮其效仿運動賽車的小滾動阻力結構而設計；如遇拐彎、彎道、或崎嶇路面騎行，胎體兩側主要接觸路面，受力以胎體兩側為主，此時，兩側的塊狀凸紋103發揮其效仿山地車抓地力、剎車力、防側滑能力和耐久性強度的結構而設計，以此組合胎面紋設計將共享單車輪胎的綜合性使用性能發揮到極限。

上述技術方案中，在過渡層301、加強層302、金屬彈簧體302仿照充氣輪胎結構設計的複合結構基礎上提高騎行的綜合性能，作為優選技術方案，所述過渡層301的高彈中間橡膠為氯丁橡膠cr，以提高過渡層301回彈性能，所述加強層302為加入5-15phr芳烴油製備的丁苯橡膠sbr，以提高加強層302的拉伸強度，所述彈簧體303為鈦及鈦合金彈簧體，減輕自重的同時保證最優的機械性能。

上述技術方案中，為降低空腔填充複合結構的橡膠胎體在加工過程中的工藝難度，作為優選技術方案，(如圖4所示)所述彈簧體303沿胎體的徑向用細線8相連均勻同心布置呈環狀，具體地，可先將多個彈簧體303沿胎體的徑向用細線8相連後整體裝入加強層302空腔後填充固化。

上述技術方案中，作為優選技術方案，所述胎冠1的耐磨橡膠層為天然橡膠nr或丁腈橡膠nbr。所述海綿橡膠體304從壽命、工藝、成本、形態綜合角度考慮為三元乙丙海綿橡膠。所述韌性橡膠從良好的耐磨、彈性和低溫性能考慮為聚丁二烯橡膠br。

上述技術方案中，為保證實心輪胎胎體趾口與自乘車輪轂裝配時的韌性和使用過程中的機械強度，作為優選技術方案，與趾口4最內側的韌性橡膠折角處夾有環狀的細鋼絲7相結合，趾口4最內側的韌性橡膠中部具有一或兩根細鋼絲7。

上述技術方案中，為保證胎體各項技術特徵的綜合使用性能，作為優選技術方案，所述無紡布層5至少具有兩層，每層厚度均小於等於0.3mm，以實現提高過渡層301的疊層強度並適當節約橡膠用量；同理地，所述補強尼龍絲布層6厚度大於0.5mm,且單層設置即可，通過其設置提高空腔結構的加強層302側壁的結構強度；所述細鋼絲7直徑小於等於1mm，通過其設置在不過量增加胎體自重的前提下，提高胎體結構強度和韌性；為不過量影響胎體的彈性形變，所述第一軸向通孔201、第二軸向通孔401的直徑小於7mm。

綜上所述，本發明仿照充氣輪胎結構設計的外加強層、內海綿橡膠體與金屬複合填充而成的實心輪胎結構，緩震、回彈性能具有顯著提升，騎行體驗更加；胎肩2部位第一軸向通孔201和趾口4部位第二軸向通孔401的設置，有效減輕了輪胎自重，在其他條件不變的情況下，有效降低了輪胎受自重形變的沉陷率，因此相應減小了騎行的滾動阻力；胎冠花紋由中間的細紋和兩側的塊紋組合而成的結構，綜合了細紋滾動阻力小，騎行輕便的優勢，結合了塊紋在雨天抓地力、剎車力和防側滑能力的綜合性優勢，較單純細紋或塊紋輪胎綜合性使用性能更為優異；無紡布層5、補強尼龍絲布層6的設置提高橡膠綜合使用性能的前提下對於減小橡膠耗材具有輔助降低經濟成本的目的；較現有技術下其它類型的實心輪胎具有騎行體驗、騎行阻力、減震、防滑綜合使用性能更為優異的特點。

上述實施例，只是本發明的較佳實施例，並非用來限制本發明實施範圍，故凡以本發明權利要求所述內容所做的等效變化，均應包括在本發明權利要求範圍之內。