CN107571689A - 一种具有弹性结构体的免充气轮胎 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有弹性结构体的免充气轮胎，包括内环、外环以及弹性结构体，弹性结构***于内环与外环之间，并分别与内环、外环相接，弹性结构体由至少一个环状球形结构体按内环所对应的轴向方向相接形成，环状球形结构体由至少15个异形管状件围绕内环阵列分布构成，异形管状件由至少两个空心球体连接构成，异形管状件末端的空心球体分别与内外、外环连接，异形管状件中相邻的空心球体贯通使整个异形管状件形成连通的中空结构，空心球体为由对称的弧面拼接而成的中空结构。本发明的免充气轮胎通过环状球形结构体中异形管状件及其连接关系的配合，让其在保持行驶且足够载重的基础上，提高其舒适性和耐用性。

Description

一种具有弹性结构体的免充气轮胎

技术领域

本发明涉及轮胎制造领域，特别涉及一种具有弹性结构体的免充气轮胎。

背景技术

车胎是轮胎的通称，通常用耐磨橡胶材料制成，有充气胎和实心胎之分。打足气体在密封的橡胶胎腔内获取舒适支撑，充气胎的缺点在于胎面的橡胶材料易磨损，由于是充气支撑，还因此存在爆胎的可能，其次不论是橡胶实心轮胎还是聚氨酯实心轮胎都是跑不快，不舒适，且容易内生热不能跑久。后来在研究中发现采用聚氨酯材料来制作一体化相连的弹性环状体的非充气轮胎，既不用充气，保证行驶车辆不爆胎，安全的性能，同时又具有弹性结构体达到缓冲的舒适性功能。在美国专利90102175•X（已过期）、93103843•X（已过期）它们两者都在描述一种梯形不充气轮胎，它由具有特殊性能的弹性材料聚氨酯制成，包括圆筒形的外环和较窄的内环，以及多条沿圆周隔开的扁平加强肋和一块中间平辐板，各构件做成一个整体，所述加强肋与半径平面呈15°~75°的夹角，而且其内端与半径平面相交，所述加强肋在辐板两侧，方向相对。在外环外表面装有一个橡胶轮面。其中93103843•X还描述在不充气轮胎的中间辐板内置入插件来优化增强轮胎的舒适性，但是，即使采用了优化舒适插件的结构，在测试过程中发现当加强肋（支撑板）和轮胎径向面形成较小角度（15°）时的聚氨酯免充气轮胎（邵氏硬度90°）在行驶时非常颠簸；当加强肋（支撑板）和轮胎径向面形成较大角度（46°）时的聚氨酯免充气轮胎在（邵氏硬度90）在行驶时舒适性会好一些，可是在有小石头的路状中还是难于过滤更多震源，仍然不舒适，并且此状况下承载且运动的免充气轮胎很容易就形成椭圆形，长距离行驶时明显耗能比正常橡胶充气轮胎还大，加强肋（支撑板）变形太大而形成“S”型状，在拆曲度过大的加强肋发热量明显较其他地方高，行驶较长时间后在变形量最大的部位开始撕裂。即使不断调整加强肋（支撑板）和径向面的多种不同角度也很难于解决免充气轮胎既能在行驶时有合理的承载量，又有相对比较舒适的体验感，同时免充气轮胎的使用寿命不比橡胶充气轮胎短。要让免充气轮胎能承载更大量重物，又能让其耐用性能比充气轮胎同比更久时间，同时还要让其有较好的舒适通过不同的路况，是目前亟需解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种具有弹性结构体的免充气轮胎，该免充气轮胎在满足承载性的要求下能兼具舒适性好的特点，并且具有使用寿命长，生产简便，产品更环保。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为一种具有弹性结构体的免充气轮胎，包括内环、外环以及弹性结构体，所述弹性结构***于内环与外环之间，并分别与内环、外环相接，所述弹性结构体由至少一个环状球形结构体按内环所对应的轴向方向相接形成，所述环状球形结构体由至少15个异形管状件围绕内环阵列分布构成，所述异形管状件由至少两个空心球体连接构成，异形管状件末端的空心球体分别与内外、外环连接，异形管状件中相邻的空心球体贯通使整个异形管状件形成连通的中空结构，所述空心球体为由对称的弧面拼接而成的中空结构，所述环状球形结构体中中心点与内环具有相同垂直高度且相邻的空心球体相接并相互贯通，所述内环、外环以及弹性结构体由邵氏硬度为55A-60D的高分子聚合物构成；优选的，所述外环的邵氏硬度为55A-90A，内层、外层的邵氏硬度为65A-60D，再进一步优选的，内环、外环以及弹性结构体均由相同的高分子聚合物构成，所述高分子聚合物选自聚氨酯、橡胶中的一种。

优选的，所述异形管状件中相邻的空心球体通过面相交或空心管柱相接，相交位置处贯通。

优选的，环状球形结构体中中心点与内环具有相同垂直高度且相邻的空心球体通过面相交或空心管柱相接并相互贯通；进一步优选的，所述空心管柱为直线型空心管柱或弧形空心管柱。

优选的，异形管状件的管内中心线与内环相交的点所对应的径向线与所述异形管状件的管内中心线重叠或相交成锐角。

优选的，所述外环宽度大于内环宽度，所述异形管状件空心球体体积由外环向内环依次递减。

优选的，所述弹性结构体由至少两个环状球形结构体按内环所对应的轴向方向依次排列构成，不同环状结构上中心点与内环具有相同垂直高度的空心球体通过面相交或空心管柱相接，相交位置处贯通。

优选的，同一个所述的异形管状件中的空心管柱的长度小于连接轴向方向上相邻异形管状件间的空心管柱的长度，同一个所述的异形管状件中的空心管柱的直径大于连接轴向方向上相邻异形管状件间的空心管柱的直径。

优选的，轴向方向上相邻的异形管状件中对应位置的空心球体通过面相交贯通，异形管状件中相邻的空心球体通过空心管柱连接贯通。

优选的，所述弹性结构体由至少三个环状球形结构体按内环所对应的轴向方向依次排列构成，所述异形管状件由至少三个空心球体依次连接构成，在轴向方向上相邻的空心球体相接贯通并通过中心点可形成平行于轴向线的直线，在轴向截面上至少一个空心球体与周边相邻的四个空心球体相接。

优选的，所述弹性结构体由至少三个环状球形结构体按内环所对应的轴向方向依次排列构成，后一环状球形结构体中的空心球体刚好位于前一环状球形结构体的两个空心球体之间并与两个空心球体相接，所述异形管状件由至少三个空心球体依次连接构成，在轴向面上至少有一个空心球体与周边相邻的六个空心球体相接；进一步优选的，在轴向方向上相邻的空心球体通过面相交、平滑型空心管柱或波浪型空心管柱贯通。

优选的，每个异形管状件上的至少有一个空心球体设有通孔；进一步优选的，在同一环状球形结构体中，当相邻的异形管状件中对应位置的空心球体相互贯通时，至少存在一个空心球体设有通孔，再进一步优选的，至少存在一个异形管状件在与内环相接的位置处形成通孔，而内环上通孔对应的位置设置有散热孔；而当在同一环状球形结构体中，相邻的异形管状件不相互贯通时，同一环状结构中的每个异形管状件在与内环相接的位置处形成通孔，而内环上各通孔对应的位置均设置有散热孔。

优选的，所述外环为聚氨酯胎面，所述胎面与环状球形结构体相接的空心球体呈面相交。进一步优选的，胎面与所述空心球体的连接位置处所对应的胎面内侧镂空，再进一步优选的，在镂空位置处对应的胎面外侧设置胎面花纹。

优选的，所述轴向截面上的胎面线与轴向直线平行或呈向外凸出的弧线状，进一步优选的，同一轴向截面所在的内环表面线与胎面线呈相同的弧线状。

优选的，弹性结构体由偶数个环状球形结构体组成，胎面线中间位置设置有向内的凹槽，凹槽最低点所对应的轴向截面将弹性结构体分割成对称的两部分。

优选的，所述空心球体为由内层、外层以及中间层所形成的一体结构, 内层、外层以及中间层所形成的空心球体壁厚为1-80mm，进一步优选的，所述内层、外层的邵氏硬度均大于外环。

优选的，所述直线型空心管柱选自平滑直线型空心管柱或波浪型直线空心管柱中的一种。

优选的，所述外环由聚氨酯材料构成，外环表面设置有至少一层胎面，所述胎面的邵氏硬度小于外环的邵氏硬度；进一步优选的，所述的外环表面设置有一层橡胶胎面。

采用上述技术方案，通过环状球形结构体中异形管状件的配合，异形管状件设置成贯通的中空结构，在尽量保持行驶且载重的免充气轮胎是正圆的状况下，此免充气轮胎仍然具备良好的舒适通过性，同时使免充气轮胎有更大的承载性能，而通过异形管状件连接关系的配合，让载重的轮胎能行驶长久且不容易被破坏，提高轮胎的耐用性。

附图说明

图1为本发明实施例1的径向面结构图。

图2为本发明实施例1的轴向剖面示意图。

图3为本发明实施例2的径向面结构图。

图4为本发明实施例2的轴向剖面示意图。

图5为本发明实施例3的轴向剖面示意图。

图6为本发明实施例4的轴向剖面示意图。

图中，1-外环、11-凹槽、12-胎面花纹、2-内环、21-通孔，3-环状球形结构体、31-空心球体、311-散热孔、32-弧形空心管柱、33-平滑直线型空心管柱、34-波浪型直线空心管柱。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明的内环、外环以及弹性结构体在材料选择方面，只要其为邵氏硬度为55A-60D高分子材料，此处60D可以按邵氏硬度对照表进行换算。另外，弹性结构体中空心球体的壁厚为1-80mm，其厚度可根据需要进行适配。

实施例1

如图1所示，本实施例中的具有弹性结构体的免充气轮胎，包括内环2、外环1以及弹性结构体，所述弹性结构***于内环与外环之间，并分别与内环、外环相接，内环与外环的截面宽度相同。

弹性结构体由一个环状球形结构体3按内环所对应的轴向方向设置，所述环状球形结构体由15个异形管状件围绕内环阵列分布构成，同时异形管状件的管内中心线与内环相交的点所对应的径向线与所述异形管状件的管内中心线重叠，异形管状件的管内中心线位于径向面内的径向线上。

如图2所示，异形管状件由两个空心球体依次连接构成，每个异形管状件末端的空心球体分别与内环、外环连接，其中空心球体通过面相交的形式与内环相接，而与外环的连接方式也一样，通过面相交的方式与外环内侧相接，空心球体与内环相交位置、空心球体与外环相交位置均形成一个面。而单个异形管状件中相邻的空心球体通过面相交贯通，即两个空心球体之间的相交位置为一个平面，并且在相交的平面处贯通，即该相交的平面去除使整个异形管状件形成一个贯通的中空结构，本实施例的空心球体呈正空心球体状。

在单个环状球形结构体中，中心点与内环具有相同垂直高度且相邻的空心球体通过弧形空心管柱32相接并相互贯通，并且位于相同高度的弧形空心管柱32管内中心线与其对应的空心球体的中心点刚好形成内环的内心圆。中心点位于不同的同心圆上的空心球体可以通过不同长度的弧形空心管柱32连接，以使同心圆上的空心球体所对应的弧形空心管柱32的管内中心线也能与圆心圆的外沿完全重叠。

由于免充气轮胎在长期与地面接触或长期运转的过程中会产生热量，而为了加强轮胎的散热性，可以在至少一个异形管状件的至少一个空心球体上设置散热孔311，由于整个环状球形结构体全部贯通形成一个完整的中空结构，因此可以只在一个空心球体上设置一个散热孔。而为了进一步增强其散热性，可以将散热孔设置在空心球体与内环相接的位置处，同时在内环上设置有与散热孔对位的通孔，在整个弹性结构体受到挤压时，热量通过散热孔完全排出，而不会受到阻碍。另外，本实施例的内环2、外环1以及弹性结构体均由聚氨酯构成，其中，外环的邵氏硬度为90A，而内层、外层的邵氏硬度均为80A。由于聚氨酯材料的优良性能，可以使外环与胎面一体化，形成一个一体化的胎面，即外环为胎面。

轴向截面上的胎面线呈向外凸出的弧线状，本实施的免充气轮胎适用于力车胎。

实施例2

如图3、图4所示，本实施例中的具有弹性结构体的免充气轮胎，包括内环2、外环1以及弹性结构体，所述弹性结构***于内环与外环之间，并分别与内环、外环相接，内环的截面宽度小于外环的截面宽度。

弹性结构体由两个环状球形结构体3按内环所对应的轴向方向设置，所述环状球形结构体由25个异形管状件围绕内环阵列分布构成，同时异形管状件的管内中心线与内环相交的点所对应的径向线与所述异形管状件的管内中心线重叠。

异形管状件由三个空心球体31依次连接构成，该空心球体呈椭圆状，并且异形管状件空心球体体积由外环向内环依次递减，每个异形管状件末端的空心球体分别与内环、外环连接，异形管状件中相邻的空心球体通过平滑直线型空心管柱33相交并贯通。

在单个环状球形结构体中，中心点与内环具有相同垂直高度且相邻的空心球体通过平滑直线型空心管柱33相接并相互贯通。中心点位于不同的同心圆上的空心球体可以通过不同长度的平滑直线型空心管柱33连接。中心点位于同一同心圆外轮廓上的空心球体之间的平滑直线型空心管柱33长度相同，即一个异形管状件由几个空心球体组成，其环状球形结构体对应就有几层，同一层上的平滑直线型空心管柱33长度相同，而不同层之间的平滑直线型空心管柱33长度不相同。而在轴向方向上，不同的环状球形结构体上前后对应、相邻的空心球体通过面相交贯通并通过中心点可形成平行于轴向线的直线。同一异形管状件上的平滑直线型空心管柱33的长度要小于相邻的异形管状件之间的平滑直线型空心管柱33的长度。

通过上述结构可以使整个弹性结构体形成一个完整的贯通的结构，即加强各个异形管状件的交联密度，从而提高其承重能力，另外空心球体为中空结构，可以使其具有一定的弹性，在提高陌生的基础上可以提高其舒适性。而将空心球体为由内层、外层以及中间层所形成的一体结构，内层、中间层以及外层依次相接形成一定厚度的“壁壳”，该厚度为5mm，通过提高每个空心球体的壁厚，也有利于提高其承重能力。另外，还可以进一步将内层、外层的邵氏硬度设置为均大于中间层，内层和外层硬度的增加，在厚度降低的情况下也可以满足承重的要求，从而起到节省材料的作用，另外厚度降低也有利于降低轮毂的负重，实现轮胎的轻量化，提高轮胎的舒适性。

由于免充气轮胎在长期与地面接触或长期运转的过程中会产生热量，而为了加强轮胎的散热性，可以在至少一个异形管状件的至少一个空心球体上设置散热孔，由于整个环状球形结构体全部贯通形成一个完成的中空结构，因此可以只在一个空心球体上设置一个散热孔。而为了进一步增强其散热性311，可以将散热孔设置在空心球体与内环相接的位置处，同时在内环上设置有与散热孔对位的通孔21，在整个弹性结构体受到挤压时，热量通过散热孔完全排出，而不会受到阻碍。另外，由于聚氨酯材料的优良性能，可以使外环与胎面一体化，形成一个一体化的胎面，即外环为胎面，从而提高其胎面的耐磨性和耐用性。

为了进一步提高整个弹性结构体的承重能力，将胎面，即外环与空心球体的连接方式设置为面相交，即通过面相交，可以在胎面受力时形成多点支撑，提高承重能力，另外为了改善免充气轮胎的舒适性，在胎面线中间位置设置有向内的凹槽11，凹槽最低点所对应的轴向截面将两个环状球形结构体分割成对称的两部分，该凹槽11有利于轮胎在受力时首先形成弹性支撑，从而提高其舒适性。另外，在胎面（外环）与所述空心球体的连接位置处所对应的胎面内侧镂空成弧形状，此时胎面的受力屈服是因为镂空的弧形状整体收缩变小体积而产生的变化，因此这样的设计能让胎面变得舒适的同时却不容易被破坏。

另外，轴向截面上的胎面线呈向外凸出的弧线状，可以让轮胎获得更好的舒适性和良好的操控转向性能，同时还可以将同一轴向截面所在的内环表面线与胎面线设置成相同的弧线状，进一步提高舒适性和操控转向性能。

本实施例的内环2、外环1以及弹性结构体均由聚氨酯构成，其中，外环的邵氏硬度为70A，而内层、外层的邵氏硬度均为90A。

实施例3

如图5所示，本实施例中的具有弹性结构体的免充气轮胎，包括内环2、外环1以及弹性结构体，所述弹性结构***于内环与外环之间，并分别与内环、外环相接，内环的截面宽度与外环的截面宽度相同。

弹性结构体由三个环状球形结构体3按内环所对应的轴向方向设置，所述环状球形结构体由40个异形管状件围绕内环阵列分布构成，同时异形管状件的管内中心线与内环相交的点所对应的径向线与所述异形管状件的管内中心线重叠。

异形管状件由六个空心球体依次连接构成，该空心球体呈正球形结构,每个异形管状件末端的空心球体分别与内环、外环连接，异形管状件中相邻的空心球体通过波浪型直线空心管柱相交并贯通。

在单个环状球形结构体中，中心点与内环具有相同垂直高度且相邻的空心球体通过面相交并相互贯通。中心点位于不同的同心圆上的空心球体可以通过不同长度的平滑直线型空心管柱33连接。位于同一同心圆上的空心球体之间的平滑直线型空心管柱33长度相同，即同一层上的平滑直线型空心管柱33长度相同，而不同层之间的平滑直线型空心管柱33长度不相同。而在轴向方向上，距内环同一垂直高度上，后一环状球形结构体中的空心球体刚好位于前一环状球形结构体的两个空心球体之间并与两个空心球体通过面相交贯通，在平行于水平面的轴向截面上至少有一个空心球体与周边相邻的六个空心球体连接并贯通，同时不在同一直线上的相邻的三个空心球体中心可两两相接，形成三角形。一个空心球体和邻近的六个空心球体相接，从而可使空心球体间形成更加稳定的交联结构，提高其承载能力，而该轮胎适合应用承载量大的承载车胎上。

通过上述结构可以使整个弹性结构体形成一个完整的贯通的结构，即加强各个异形管状件的交联密度，外环和内环以及许多个异形管状件牢固的组织形成了轮胎中强大而不易破坏的立体支撑弹簧网，从而提高其承重能力。另外空心球体为中空结构，可以使其具有一定的弹性，在提高陌生的基础上可以提高其舒适性。而将空心球体为由弹性聚氨酯材料的内层、外层以及中间层所形成的一体结构，内层、中间层以及外层依次相接形成一定厚度的“壁壳”，该厚度为10mm，通过提高每个空心球体的壁厚，也有利于提高其承重能力。

由于免充气轮胎在长期与地面接触或长期运转的过程中会产生热量，而为了加强轮胎的散热性，可以在至少一个异形管状件的至少一个空心球体上设置散热孔311，由于整个环状球形结构体全部贯通形成一个完成的中空结构，因此可以只在一个空心球体上设置一个散热孔，而由于多个环状结构间的空心球体相连接且贯通，可以只在一个空心球体上设置一个散热孔。而为了进一步增强其散热性，可以将散热孔设置在空心球体与内环相接的位置处，同时在内环上设置有与散热孔对位的通孔21，在整个弹性结构体受到挤压时，热量通过散热孔完全排出，而不会受到阻碍。另外，由于聚氨酯材料的优良性能，可以使外环与胎面一体化，形成一个一体化的胎面，即外环为胎面，从而提高其胎面的耐磨性。

为了进一步提高整个弹性结构体的承重能力，将胎面，即外环与空心球体的连接方式设置为面相交，即通过面相交，可以在胎面受力时形成多点支撑，提高承重能力。另外，在胎面与所述空心球体的连接位置处所对应的胎面内侧镂空成弧形状，此时胎面的受力屈服是因为镂空的弧形状整体收缩变小体积而产生的变化，因此这样的设计能让胎面变得舒适的同时却不容易被破坏。而为了进一步提升其舒适性，可以在胎面上制造胎面花纹，即在镂空成弧形状位置处所对应的胎面外侧设置圆形状内凹胎面花纹12，在保证胎面具有足够厚度时，此花纹可以刻制更深更大一些，当轮胎行驶经过对应的胎面“花纹”有凸起硬物时，此处的胎面局部就会更容易收缩并且屈服，这时这部分胎面主动减小承担压力，同时就会让其它附近的胎面受更大的力，轮胎这时就能产生更好的舒适性。

另外，轴向截面上的胎面线呈向外凸出的弧线状，可以让轮胎获得更好的舒适性和良好的操控转向性能，同时还可以将同一轴向截面所在的内环表面线与胎面线设置成相同的弧线状，进一步提高舒适性和操控转向性能。

本实施例的内环2、外环1以及弹性结构体均由橡胶构成，其中，外环的邵氏硬度为85A，而内层、外层的邵氏硬度均为60D。

实施例4

本实施例中的具有弹性结构体的免充气轮胎，包括内环2、外环1以及弹性结构体，所述弹性结构***于内环与外环之间，并分别与内环、外环相接，所述弹性结构体由六个环状球形结构体3按内环所对应的轴向方向设置，所述环状球形结构体由60个异形管状件围绕内环阵列分布构成，同时异形管状件的管内中心线与外环相交的点所对应的径向线与所述异形管状件的管内中心线相交成锐角，每个异形管状件的管内中心线不与其对应的径向线重叠。每个异形管状件上由六个空心球体31依次通过平滑直线型空心管柱33连接构成，不同环状球形结构体中在轴向方向上相邻的空心球体通过波浪型直线空心管柱34贯通。同一个所述的异形管状件中的空心管柱的长度小于连接轴向方向上相邻异形管状件间的空心管柱的长度，采用该方法有利于提高垂直方向上的承重，而轴向方向上具有更强的弹力，而将同一个所述的异形管状件中的空心管柱的直径大于连接轴向方向上相邻异形管状件间的空心管柱的直径，可进一步增强该效果。

以弹性结构体中空心球体中心所在的轴向面来看，六个环状球形中的空心球体的中心刚好形成六条横向直线和六线纵向直线，六条横向直线均平行于轴向线，这样保证了在轴向截面上至少存在一个空心球体与四个相邻空心球体相接。另外，同一个环状球形结构体中相邻的异形管状件中对应位置的空心球体通过波浪型直线空心管柱34相接并相互贯通，从而使整个环状球形结构体成为一个完整的中空结构。而由于本实施例由六个环状球形结构体3依次相接组成，同一个环状球形结构体3中相邻的异形管状件两两左右相连接后形成异形管状件之间的空体部位形状，该空体部位形状会根据异形管状件中的球形形状、相邻球形连接管柱形状和长短及大小而发生改变，同时在本实施例中，在轴向方向不同环状球形结构体上相同位置的空体部位形状重叠，从而在轴向方向上形成贯穿轮胎两侧的通孔。

由于轮胎在运行的过程中会产生热量，为了更好的散热，在每个环状球形结构体中至少一个空心球体上设有散热孔311，由于每个环状球形结构体都已形成一个完整的中空结构，只要保证每个环状结构至少有一个散热孔311即可达到散热的作用。而如果中心点位于相同的轴向截面并且形成横向直线的空心球体均连通，则整个弹性结构体也形成了一个完整的中空结构，此时只要保证靠最外侧至少一个空心球体设有通孔，即可满足整个弹性结构体的散热需求。

本实施例的空心球体为由内层、外层以及中间层所形成的一体结构，内层、中间层以及外层依次相接形成一定厚度的“壁壳”，该厚度为5mm。由于所有的异形管状件的两端均分别和外环、内环相连接，每个异形管状件的管内中心线也均与外环、内环相交，并且每个异形管状件的管内中心线均位于径向面内。当免充气轮胎负重运行时外环接地区域就会把重力迅速传向外环受力位置处的周边多个异形管状件，异形管状件的顶部成一个圆环状和外环相交相连，其连接外环的“壁壳”和外环有一定的倾斜角度，靠近外环的“壁壳”受到重力会收缩并微屈，靠近外环后迅速向下传递，异形管状件中空心球体的连接位置处受到重力挤压后会向外扩张，而与其相接的波浪型直线空心管柱34会受到挤压而收缩变形、变短，但由于波浪型直线空心管柱34相对于异形管状件本身来说是横置的，其收缩到一定程度后不再变短，从而限制将力传递给波浪型直线空心管柱34的空心球体的扩张，附近受到挤压的波浪型直线空心管柱34也会同时产生类似的受力变化情况。而当受力的空心球体不再扩张时，重力继续向波浪型直线空心管柱34连接位置下方的“壁壳”传递，当重力传递到最下方时，此处的“壁壳”会极力收缩、收紧，受到重力挤压时此处的管内空间变小。众所周知，空心球体在承受、接受来自垂直或接近垂直方向的重力或外力时是不容易破坏的，异形管状件中的“壁壳”是有一定厚度的，具有较强抗耐撕裂、耐挠曲的弹性材料体，它们在承受重力的作用时相互给力支撑着整个胎面。由于整个异形管状件的“壁壳”外部为上下相互紧密相连形成波浪曲线状，而内部为相互贯通的中空结构，因此在支撑重物时“壁壳”会发生一定程度的弯曲和变形从而让轮胎产生缓冲和舒适。而相邻的异形管状件与该受力的异形管状件的连接和贯通是保障异形管状件不容易被重力破坏的根本，当轮胎承载重物时，外环受力区域会把重力传递给对应受力的多个相连接的异形管状件，位于同一层的波浪型直线空心管柱34、空心球体会相互形成一层更紧致、牢固的“面层”，并且由于异形管状件由六个空心球体构成，即可以形成六个紧致，牢固的“面层”，这些“面层”和受力区域的胎面成平行或接***行关系。

在本实施例中，沿着异形管状件的管内中心线方向对比，“壁壳”的波浪曲线程度越大，轮胎的舒适性越好，承载重物的能力相对也会越小；“壁壳”的波浪曲线程度越小，轮胎的承载重物能力相对就会越大，轮胎的舒适性就会差一些。

而针对异形管状件的数量来说，轮胎内的异形管状件设置越多，“壁壳”厚度越大，轮胎的承载能力越强大，反之轮胎承载能力较弱。相对而言，一个异形管状件和邻近的六个异形管状件在对应的空心球体相连相接的结构比一个异性管状件只和邻近的四个异形管状件在对应的空心球体相连相接的结构的承载能力要大许多，一个异形管状件和邻近的六个异形管状件在对应的空心球体相连相接的结构更适合应用承载量大的承载车胎上。

为了进一步让本实施例的免充气轮胎在负重行驶时有更好的舒适性，除了要设计外环和内环之间的弹性结构体具有良好的弹性支撑外，还应该要让外环在受力的状况下实现局部可以屈服。在本实施例中，直接将外环定义为胎面，所述胎面与环状球形结构体相接的空心球体呈面相交，即在异形管状件和外环相连接处设置异形管状件一端有圆环“壁壳”的敞开口，圆环“壁壳”和外环相连相接，在保证外环有相对厚度的情况下把圆环“壁壳”口内对应的外环上镂空一部分，镂空的方式是：以圆环“壁壳”口内部为起点循环渐进的控空形成切出的一个圆的一小部分，内空如倒置 “锅”状，“锅底”在异形管状件的管内中心线的延伸部分中。同样在没有圆环“壁壳”口对应外环的其他外环内侧边，减掉或镂空一部分材料。在外环外部制造胎面花纹12时，在异形管状件的多个“壁壳”口连接外环的正对应方位刻制一个接近“壁壳”口圆形状“花纹”在保证胎面合适厚度时，此“花纹”可以刻制更深更大一些。当轮胎行驶经过“壁壳”口对应的胎面局部有凸起硬物时，“壁壳”口对应的胎面局部就会更容易收缩并且屈服，这时这部分胎面主动减小承担压力，同时就会让其它附近的胎面受更大的力，轮胎这时就能产生更好的舒适性了。而由于胎面体内部是镂空的弧形状，此时胎面的受力屈服是因为镂空的弧形状整体收缩变小体积而产生的变化，因此这样的设计能让胎面变得舒适的同时却不容易被破坏。

本实施例的内环2、外环1以及弹性结构体均由聚氨酯构成，其中，外环的邵氏硬度为55A，而内层、外层的邵氏硬度均为65A，而为了进一步提高轮胎行驶的舒适性，可以在原有胎面（外环）的表面再覆盖有一层或多层胎面，本实施例选择的是邵氏硬度小于外环的橡胶胎面，并且只设置一层，采用该结构设置有利于再进一步提高其舒适性，但此处一层只是作为具体实施的例子，也可根据需要设置多层，通过设置多层。

本发明中弹性结构体具体包含多少个环状球形结构体以及每个异形管状件由多少个空心球体组成可根据不同的应用情况来确定，如外环的截面宽度较小、承重较小时，可以由单个环状球形结构体组成，而在承重量大的情况下可以由两个或以上的环状球形结构体结合构成；而单个异形管状件上空心球体数量越多，并且与其相邻的空心球体连接越紧密，则相对的承重量也会越大，因此可以根据具体的需要来限定环状球形结构体以及每个异形管状件上空心球体的数量，环状球形结构体数量×单个异形管状件空心球体数量可以为2×2、3×3、4×4、2×3、4×2…, 单个环状球形结构体中异形管状件的数量只要大于10个即可，在选择时可根据承重对其数量进行任意组合。

在本发明中，并没有严格限制空心球体31是正球形结构或规则的类球形结构，可以单独均为正球形结构，也可以是单独为规则的类球形结构，如椭圆形结构或由不同于椭圆的两个对称的弧形面组成的结构，而在异形管状件中所包含的空心球体可以是正球形结构和规则的类球形结构的混合，只要满足本实施例中所述的其他结构特征的要求即可。另外，在本发明中，同一异形管状件上的空心球体、不同异形管状件上的空心球体均可以通过面相交或空心管柱连接的方式贯通，贯通的方式可任意搭配。

以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (27)

1.一种具有弹性结构体的免充气轮胎，包括内环、外环以及弹性结构体，所述弹性结构***于内环与外环之间，并分别与内环、外环相接，其特征在于，所述弹性结构体由至少一个环状球形结构体按内环所对应的轴向方向相接形成，所述环状球形结构体由至少15个异形管状件围绕内环阵列分布构成，所述异形管状件由至少两个空心球体连接构成，异形管状件末端的空心球体分别与内外、外环连接，异形管状件中相邻的空心球体贯通使整个异形管状件形成连通的中空结构，所述空心球体为由对称的弧面拼接而成的中空结构，所述环状球形结构体中中心点与内环具有相同垂直高度且相邻的空心球体通过面相交或空心管柱相接并相互贯通,所述内环、外环以及弹性结构体由邵氏硬度为55A-60D的高分子聚合物构成。

2.根据权利要求1所述具有弹性结构体的免充气轮胎，其特征在于，所述异形管状件中相邻的空心球体通过面相交或空心管柱相接，相交位置处贯通。

3.根据权利要求2所述具有弹性结构体的免充气轮胎，其特征在于，所述空心管柱为直线型空心管柱或弧形空心管柱。

4.根据权利要求1或2所述具有弹性结构体的免充气轮胎，其特征在于，所述异形管状件的管内中心线与内环相交的点所对应的径向线与所述异形管状件的管内中心线重叠或相交成锐角。

5.根据权利要求1或2所述具有弹性结构体的免充气轮胎，其特征在于，所述外环宽度大于内环宽度，所述异形管状件空心球体体积由外环向内环依次递减。

6.根据权利要求1或2所述具有弹性结构体的免充气轮胎，其特征在于，所述弹性结构体由至少两个环状球形结构体按内环所对应的轴向方向依次排列构成，不同环状结构上中心点与内环具有相同垂直高度的空心球体通过面相交或空心管柱相接，相交位置处贯通。

7.根据权利要求6所述具有弹性结构体的免充气轮胎，其特征在于，同一个所述的异形管状件中的空心管柱的长度小于连接轴向方向上相邻异形管状件间的空心管柱的长度，同一个所述的异形管状件中的空心管柱的直径大于连接轴向方向上相邻异形管状件间的空心管柱的直径。

8.根据权利要求6所述具有弹性结构体的免充气轮胎，其特征在于，轴向方向上相邻的所述异形管状件中对应位置的空心球体通过面相交贯通，所述异形管状件中相邻的空心球体通过空心管柱连接贯通。

9.根据权利要求1所述具有弹性结构体的免充气轮胎，其特征在于，所述弹性结构体由至少三个环状球形结构体按内环所对应的轴向方向依次排列构成，所述异形管状件由至少三个空心球体依次连接构成，在轴向方向上相邻的空心球体相接贯通并通过中心点可形成平行于轴向线的直线，在轴向截面上至少一个空心球体与周边相邻的四个空心球体相接。

10.根据权利要求1所述具有弹性结构体的免充气轮胎，其特征在于，所述弹性结构体由至少三个环状球形结构体按内环所对应的轴向方向依次排列构成，后一环状球形结构体中的空心球体刚好位于前一环状球形结构体的两个空心球体之间并与两个空心球体相接，所述异形管状件由至少三个空心球体依次连接构成，在轴向面上至少有一个空心球体与周边相邻的六个空心球体相接。

11.根据权利要求9或10所述具有弹性结构体的免充气轮胎，其特征在于，在轴向方向上相邻的所述空心球体通过面相交、空心管柱贯通。

12.根据权利要求1所述具有弹性结构体的免充气轮胎，其特征在于，每个所述异形管状件上的至少有一个空心球体设有通孔。

13.根据权利要求6所述具有弹性结构体的免充气轮胎，其特征在于，一个环状球形结构体中至少一个空心球体设有通孔。

14.根据权利要求13所述具有弹性结构体的免充气轮胎，其特征在于，所述通孔位于异形管状件与内环的连接位置，所述内环上通孔对应的位置设置有散热孔。

15.根据权利要求1所述具有弹性结构体的免充气轮胎，其特征在于，所述环状结构中的每个异形管状件在与内环相接的位置处形成通孔，所述内环上各通孔对应的位置均设置有对应的散热孔。

16.根据权利要求1或2所述具有弹性结构体的免充气轮胎，其特征在于，所述外环为聚氨酯胎面，所述胎面与环状球形结构体相接的空心球体呈面相交。

17.根据权利要求16所述具有弹性结构体的免充气轮胎，其特征在于，所述轴向截面所在的胎面线与轴向直线平行或呈向外凸出的弧线状。

18.根据权利要求16所述具有弹性结构体的免充气轮胎，其特征在于，弹性结构体由偶数个环状球形结构体组成，胎面线中间位置设置有向内的凹槽，凹槽最低点所对应的轴向截面将所有的状球形结构分割成数量相同的两部分。

19.根据权利要求1或2所述具有弹性结构体的免充气轮胎，其特征在于，所述空心球体为由内层、外层以及中间层所形成的一体结构, 内层、外层以及中间层所形成的空心球体壁厚为1-80mm。

20.根据权利要求1所述具有弹性结构体的免充气轮胎，其特征在于，所述外环的邵氏硬度为55A-90A，内层、外层的邵氏硬度为65A-60D。

21.根据权利要求3所述具有弹性结构体的免充气轮胎，其特征在于，所述直线型空心管柱选自平滑直线型空心管柱或波浪型直线空心管柱中的一种。

22.根据权利要求16所述具有弹性结构体的免充气轮胎，其特征在于，所述胎面与所述空心球体的连接位置处所对应的胎面内侧镂空。

23.根据权利要求21所述具有弹性结构体的免充气轮胎，其特征在于，在镂空位置处对应的所述胎面外侧设置内凹的胎面花纹。

24.根据权利要求1或20所述具有弹性结构体的免充气轮胎，其特征在于，所述内层、外层的邵氏硬度均大于外环。

25.根据权利要求1所述具有弹性结构体的免充气轮胎，其特征在于，所述内环、外环以及弹性结构体均由相同的高分子聚合物构成，所述高分子聚合物选自聚氨酯、橡胶中的一种。

26.根据权利要求1所述具有弹性结构体的免充气轮胎，其特征在于，所述外环由聚氨酯材料构成，所述的外面表面设置有橡胶面。

27.根据权利要求1所述具有弹性结构体的免充气轮胎，其特征在于，所述外环由聚氨酯材料构成，所述外环设置有至少一层胎面，所述胎面的邵氏硬度小于外环的邵氏硬度。