CN107745609A - 交错中空型非充气轮 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种交错中空型非充气轮，包括本体，所述本体包括支撑外单元和支撑内单元，所述支撑外单元和所述支撑内单元之间设置缓冲层，所述缓冲层包括至少两个轴向间隔设置的镂空结构，相邻所述镂空结构之间形成空腔，所述镂空结构包括若干个间隔排列的缓冲孔。该发明采用满足拔模要求的间隔设置的镂空结构，提高空腔的容积，减少原材料的使用量，在满足可制造性的同时、使非充气轮达到轻量化的效果。此外根据不同的使用情况制造不同厚度和宽度的镂空结构，以提高减震性能，不需要同时改变非充气轮的整体宽度，制造方便，适应性好。

Description

交错中空型非充气轮

技术领域

本发明涉及非充气轮技术领域，具体地，本发明涉及交错中空型非充气轮。

背景技术

非充气轮胎是指不借助空气压力而实现减震缓冲性能的轮胎。充气轮胎是用橡胶密闭有压力的空气，空气受到压缩时，空气分子对容器壁的碰撞更加激烈导致气压升高，形成宏观上的弹性，充气轮胎优越的缓冲性能和低滚动阻力的特性迄今为止尚无其他轮胎技术可以超越。

非充气轮胎也就是不用充气的轮胎，不借助空气，仅利用轮胎自身材料和结构实现支撑、缓冲性能。传统的橡胶实心轮胎是最原始的非充气轮胎。这种轮胎已经有上百年的生产历史。其主要特征是承载大，但胎体重量大、弹性差、滚动阻力大，易发热，只适用于运动速度比较慢的车辆。采用聚氨酯材料也可以制作成泡沫状的实心轮胎，其优点是价格便宜、重量轻，但缺点是不环保、易老化、易断裂、易脱胎、不耐磨、滚动阻力大。

在本申请人之前申请的发明专利中，专利申请号为201110401962.4，公开了一种负泊松比轮胎结构，它包括一个旋转中心轴；一组绕中心轴旋转的由负泊松比单元晶胞构成的同心环状物，每个负泊松比单元晶胞由一组构成负泊松比结构的构件组成。当轮子旋转时，随着接触路面区域所受外力的增加，负泊松比结构的强度和刚度会增加。

已有非充气轮胎没有没有上述特征，没有经过结构和材料的同时优化设计，原材料使用量大，导致轮胎的重量较大，能效低，特别是实心轮胎上通常采用的贯穿通孔方式减震效果不好，使轮胎的舒适性变得很差。

发明内容

本发明利用革命性的负泊松比微结构材料技术，所要解决的主要技术问题是提供交错中空型非充气轮。该发明采用可拔模的间隔设置的镂空结构，提高空腔的容积，减少原材料的使用量，使非充气轮达到轻量化的效果。此外根据不同的使用情况制造不同厚度和宽度的镂空结构，以进一步提高减震性能，不需要同时改变非充气轮的整体宽度，制造方便，适应性好。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：交错中空型非充气轮，包括本体，所述本体包括支撑外单元和支撑内单元，所述支撑外单元和所述支撑内单元之间设置缓冲层，所述缓冲层包括至少两个轴向间隔设置的镂空结构，轴向相邻所述镂空结构之间形成空腔，所述镂空结构包括若干个间隔排列的的缓冲孔，轴向相邻所述镂空结构中轴向相对的所述缓冲孔相互错开。

通过上述技术方案，镂空结构的设置，起到连接支撑外单元和支撑内单元的作用，同时起到缓冲减震的效果，空腔的设置，节省材料的使用量，使轮胎达到轻量化的效果；根据不同使用情况制造出不同厚度和宽度的镂空结构，不需要同时改变非充气轮的整体宽度，就可以改变非充气轮的减震性能，提高舒适度，制造方便，适应性好；在空腔中还可以充填其它材料，使得非充气轮具备其它更好的性能，空间利用率更高。

进一步地，所述缓冲孔为三角孔、棱形孔、六边形孔、或梯形孔。

进一步地，围成所述缓冲孔的边线为曲线。

通过上述技术方案，围成缓冲孔的边线为曲线，与直线相比，载荷较大时，边线采用曲线可以提高非充气轮的性能。

进一步地，若干个所述缓冲孔排列形成负泊松比结构。

通过上述技术方案，镂空结构中的若干缓冲孔排列形成负泊松比结构，负泊松比结构在不同的外力作用下可以有不同的反应，负泊松比结构有三个独特的性能：a)受力时材料向受力点集中，b)在分布力作用下的表面的凸出效应，c)抗冲击能力(隔减冲击力以及吸收冲击能量)。这个由大量V型微结构构成的材料如果在一个方向受到了挤压，能够同时在各个方向而非一个方向产生收缩，其结果是更多的材料集中到受力的区域，以至结构在受力区域变得更强和更刚，从而能够更好地抵御外力；当缓冲层受压时，它会沿与受力方向垂直的方向收缩，密度增大，能够更好的抵抗外力，易制造，结构强度高，不易被破坏，减震性能强，舒适性好；采用三维负泊松比微结构相对于蜂窝、泡沫或者其它类似材料，具有更加优良的适于轮胎的特性，包括加载强化、更好的重量/性能比和更高的耐久性。

进一步地，相邻所述镂空结构中轴向相对的所述缓冲孔采用径向交错方式、周向交错方式、倒置交错方式、镂空尺寸交错方式中至少一种方式分布。

通过上述技术方案，轴向相对的缓冲孔，比如三角孔，采用径向交错方式、周向交错方式、倒置交错方式、镂空尺寸交错方式中至少一种方式分布，在模制过程中模具占据更多空间，从而可以增大空腔的容积，减少材料的使用量，制造简单方便，达到轻量化的效果。

进一步地，所述支撑外单元、所述支撑内单元以及所述缓冲层一体成型，适于注塑或浇铸制造。

通过上述技术方案，支撑外单元、支撑内单元和缓冲层一体成型设置，制造简单，强度和使用寿命高；适于注塑或浇注制造，制造方式简单。

进一步地，所述空腔内充填内容物。

通过上述技术方案，空腔内充填内容物，以进一步增强非充气轮的性能，提高空间的利用率，内容物为与本体材料不同的其他材料。

名词解释：

径向交错方式是指轴向相邻的两层镂空结构中，轴向相对应的缓冲孔(例如三角孔)在径向方向上相对移动一定距离而相互错开。

周向交错方式是指轴向相邻的两层镂空结构中，轴向相对应的缓冲孔绕轴线相对转过一定角度而相互错开。

倒置交错方式是指轴向相邻的两层镂空结构中，轴向相对应的缓冲孔正反倒置而错开。

镂空尺寸交错方式是指轴向相邻的两层镂空结构中，轴向相对应的缓冲孔尺寸大小不同而错开。

错开是指轴向相对应的缓冲孔的边线没有完全重合。

综上所述，本发明的有益效果为：

(1)、空腔的设置，节省了材料的使用量，镂空结构的厚度随不同使用情况制造为不同的厚度，以提高减震性能，在保证舒适性和易制造性的同时节省了材料的使用量；在空腔中可以填充其他材料，以进一步增强非充气轮的性能，提高空间的利用率；缓冲孔排列形成三维负泊松比微结构，减震性能高，舒适性好，不易被破坏。

(2)、缓冲孔采用径向交错方式、周向交错方式、倒置交错方式、镂空尺寸交错方式中至少一种方式分布，即缓冲孔可以采用其中一种方式分布，也可以多种方式相结合的方式分布，在模制过程中模具占据更大空间，可以增大空腔的容积，节省材料的使用量，制造简单。

(3)因目前的非充气轮胎的基本都是实心轮胎打孔的技术，所以产品都比较重，而非充气轮胎的成本主要来源于材料的的成本，产品重的情况下价格也会偏高，而本发明的非充气轮产品比现有市场上面的实心轮胎产品要轻15％-20％，价格要便宜10％以上，正起到了环保性及性价比的效果。

附图说明

图1为实施例一中本体的结构示意图；

图2为实施例一中本体的截面图；

图3为实施例一中本体的侧视图；

图4为实施例一中本体的局部剖切图；

图5为实施例二中本体的截面图；

图6为实施例二中本体的侧视图；

图7为实施例二中本体的局部剖切图；

图8为实施例三中本体的截面图；

图9为实施例三中本体的侧视图；

图10为实施例三中本体的局部剖切图；

图11为本体的轻量化分析测试数据；

图12为实施例中缓冲孔的示意图。

图中，各个附图标记对应的部件名称是：1、本体；2、支撑外单元；3、支撑内单元；4、缓冲层；5、镂空结构；51、三角孔；511、大三角；512、小三角；6、空腔。

具体实施方式

为了更好地理解本发明的内容，下面结合具体实施例和附图作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于对本发明进一步说明，而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明所述的内容后，该领域的技术人员对本发明作出一些非本质的改动或调整，仍属于本发明的保护范围。

图11是本体的轻量化分析测试数据，等效体积密度是指总重量(质量)除以材料所包络的轮胎体积，本体也称为交错型N-轮，从数据中可以看出，交错型N-轮的重量更轻。

实施例一

交错中空型非充气轮，参见图1、图2、图3和图4，包括本体1，本体1包括支撑外单元2和支撑内单元3，支撑外单元2和支撑内单元3之间设置缓冲层4，支撑外单元2、支撑内单元3和缓冲层4一体成型，适于注塑或浇注制造。图1为本体1的结构示意图，图2为本体1的截面图。

具体地，支撑外单元2和支撑内单元3均为同轴设置的环形结构，缓冲层4包括至少两个轴向间隔设置的镂空结构5，轴向相邻所述镂空结构5之间形成空腔6，镂空结构5包括若干个间隔排列的缓冲孔，如图12所示，缓冲孔可以为棱形孔、梯形孔、六边形孔、三角孔51等，围成缓冲孔的边线为曲线，以提高其性能，比如围成三角孔的边线为曲线，优选的围成三角孔的边线为二次曲线。

本发明的缓冲孔为三角孔51，相邻三角孔51正反倒置，优选地，每个镂空结构5中的若干个三角孔51排列成负泊松比结构，提高本体1的减震性能，舒适性更好，同时提高了本体1的强度；轴向相邻的镂空结构5中轴向相对的三角孔51采用径向交错方式和倒置交错方式分布。

优选地，缓冲层4包括两个轴向间隔设置的镂空结构5，沿本体1的轴向方向观察，两个镂空结构5中轴向相对的三角孔51正反倒置，且上下相差一定距离，例如半个三角孔51的高度，从而在模制过程中在两侧同时***模具，可以占据更大的空间，拔模时采用两侧拔模的方式，从而增大空腔6的体积，节省原材料，制造方法简单，根据不同情况调整镂空结构5的厚度，从而在提高减震性能和舒适性的同时节省原材料的使用量。

实施例二

交错中空型非充气轮，参见图5、图6和图7，包括本体1，与实施例一的不同之处在于，相邻镂空结构5中轴向相对的三角孔51采用周向交错方式分布。

优选地，缓冲层4包括两个轴向间隔设置的镂空结构5，沿本体1的轴向方向观察，两个镂空结构5上轴向相对的三角孔51左右错开一定角度，从而在模制过程中模具占据更大空间，以增大空腔6的体积，节省原材料的使用量。

实施例三

交错中空型非充气轮，参见图8、图9和图10，包括本体1，与实施例一和实施例二的不同之处在于，相邻镂空结构5中轴向相对的三角孔51采用镂空尺寸交错方式分布，镂空结构5包括尺寸不同的三角孔51间隔排列，每一个镂空结构中相邻三角孔51的尺寸大小不同且正反倒置。

优选地，缓冲层4包括两个轴向间隔设置的镂空结构5，沿本体1的轴向方向观察，两个镂空结构5上轴向相对的三角孔51的尺寸不同，分别为大三角511和小三角512，从而在模制过程中模具占据更大空间，以增大空腔6的体积，减少原材料的使用量通过两侧拔模制得，制造方法简单。

如上所述的实施例，都可以满足制造过程中的拔模要求，并且通过了实际试制的检验，因此本发明有很好的实现性。

Claims (7)

1.交错中空型非充气轮，包括本体(1)，其特征在于，所述本体(1)包括支撑外单元(2)和支撑内单元(3)，所述支撑外单元(2)和所述支撑内单元(3)之间设置缓冲层(4)，所述缓冲层(4)包括至少两层轴向设置的镂空结构(5)，轴向相邻两层所述镂空结构(5)之间形成空腔(6)，所述镂空结构(5)包括若干个环状排列的缓冲孔，轴向相邻的所述镂空结构(5)中轴向相对的所述缓冲孔相互错开。

2.根据权利要求1所述的交错中空型非充气轮，其特征在于，所述缓冲孔为三角孔(51)、棱形孔、六边形孔、或梯形孔。

3.根据权利要求1所述的交错中空型非充气轮，其特征在于，围成所述缓冲孔的边线为曲线。

4.根据权利要求1所述的交错中空型非充气轮，其特征在于，若干个所述缓冲孔排列形成负泊松比结构。

5.根据权利要求1所述的交错中空型非充气轮，其特征在于，相邻所述镂空结构(5)中轴向相对的所述缓冲孔采用径向交错方式、周向交错方式、倒置交错方式、镂空尺寸交错方式中至少一种方式分布。

6.根据权利要求1所述的交错中空型非充气轮，其特征在于，所述支撑外单元(2)、所述支撑内单元(3)以及所述缓冲层(4)一体成型，适于注塑或浇铸制造。

7.根据权利要求1所述的交错中空型非充气轮，其特征在于，所述空腔(6)内充填内容物。