CN109318656B - 实心轮胎 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实心轮胎，用于解决现有实心轮胎橡胶用量大的问题。它包括与车轴配合的轮毂，轮毂包括圆盘部和安装部，在第一环形构件的外表面上设有钩状凸起，弹性构件为弧形的弹簧钢钢板，且弹性构件两端的第一插接头和第二插接头分别插接在第一环形构件和轮毂上，且所述弹性构件处于有效的预应力状态，且至少弹性构件在安装部上形成两列设置方向相反的布置；在第一环形体外侧依次为同心设置的发泡橡胶层、第二环形体和耐磨层，该第二环形体为经过热处理的弹簧钢构件。本发明通过对轮毂部分、弹性构件和刚性环形体的组合使用，通过钢制构件提高轮胎整体的弹性，通过轮毂部分弹性的增加，弥补橡胶层的减薄带来的弹性的降低。

Description

实心轮胎

技术领域

该发明涉及实心轮胎技术领域，尤其是一种超薄型的实心轮胎。

背景技术

实心轮胎通常用于工矿场合，其直接安装在金属轮辋上，能支承车身，缓冲外界冲击，实现与路面的接触并保证车辆的行驶性能。矿山等场合下，使用环境复杂和苛刻，轮胎承受各种变形、负荷、力以及高低温作用，因此必须具有较高的承载性能、牵引性能、缓冲性能。同时，还要求具备高耐磨性和耐屈挠性，以及低的滚动阻力与生热性。目前上述功能的实现主要是通过橡胶层或者聚氨酯层的厚度来实现的，也就是说聚氨酯层的厚度越大越好。但是出于成本的考虑，目前的实心轮胎厚度都控制在30厘米至50厘米之间，厚度太小难以满足工矿苛刻的要求，厚度太大，增成本太高，使用方无力承担。即便如此，世界耗用橡胶量的一半用于轮胎生产，可见轮胎耗用橡胶的能力。

因此，如何降低橡胶、聚氨酯等贵重材料的用量(通常这些材料的成本比重占到整个轮胎成本比重的80％以上)，同时保证矿山车辆的动力性、制动性和通过性；以及与汽车悬架共同缓和汽车行驶时所受到的冲击，并衰减由此而产生的振动，这些问题的解决本身就是一种矛盾。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供一种实心轮胎，需要解决的技术问题是，在不降低实心轮胎的综合矿用性能的前提下，降低橡胶、聚氨酯等的用量。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：

实心轮胎，包括与车轴配合的轮毂，轮毂包括圆盘部和安装部，所述圆盘部轴孔和螺栓孔，其特征在于，还具有

设置在安装部上且沿着周向均匀、等间距布置的燕尾槽，

第一环形构件，在第一环形构件的外表面上设有钩状凸起，在内表面设有肩部，该肩部中含有相对设置的两个C形插槽，

弹性构件，该弹性构件为弧形的弹簧钢钢板，且弹性构件两端的第一插接头和第二插接头分别插接在燕尾槽和C形插槽内，且所述弹性构件处于有效的预应力状态，且至少弹性构件在安装部上形成两列设置方向相反的布置；

在第一环形体外侧依次为同心设置的发泡橡胶层、第二环形体和耐磨层，该第二环形体为经过热处理的弹簧钢构件。

在第一环形构件的肩部设置对弹性构件进行限位的挡板。

所述弹性构件的中部为扭曲状态。

所述第二环形体内、外表面拉毛处理。

所述耐磨层为密实的聚氨酯材料或者橡胶材料，且在耐磨层内设置钢帘线或者纤维帘线。

在所述安装部的两侧轴端端面处设置有安装槽，且在安装槽内安装队弹性构件根部固定的紧固法兰。

所述钩状凸起的形成是通过锐利的尖状刀具在第一环形体表面戗刺工艺形成的。

本发明的有益效果是：

本发明通过对轮毂部分、弹性构件和刚性环形体的组合使用，通过钢制构件提高轮胎整体的弹性，通过轮毂部分弹性的增加，弥补橡胶层的减薄带来的弹性的降低，同时，在两个环形体之间填充的为发泡橡胶，发泡橡胶可以进一步地弥补橡胶层的减薄带来的弹性的降低。通过以上综合措施，使得满足本结构设计的实心轮胎中橡胶或者聚氨酯的用量降低为原有产品的三分之一左右。

同时，本发明中的弹性构件两端与两个环形体为通过滑槽进行插接连接，连接强度更高，可以避免焊接连接带来的根切现象。同时，弹性构件更容易进行热处理，形成性能均一的弹性体，具有更好的弹力和性能，满足反复折弯的使用要求。同时也更便于更换和维护。

附图说明

图1本发明的拆装示意图。

图2为弹性构件在轮毂上的安装示意图。

图3为本发明的立体图。

图4为本发明的主视图。

图5为本发明的半剖视图。

图6为轮毂部分的立体图。

图7为轮毂部分的主视图。

图8为弹性构件的立体图。

图9为弹性构件的正视图。

图10为弹性构件的背视图。

图11为第一换环形体的立体图。

图12为第一环形体的主视图。

图13为发泡橡胶的构造。

图14为第二环形体的立体图。

图15为耐磨层的构造。

图16为挡板的立体图。

图17为弹性构件的立体图。

图中：100轮毂，110圆盘部，120安装部，130轴孔，140螺栓孔，150燕尾槽，160安装槽，

200弹性构件，210第一插接头，220第二插接头，

300第一环形构件，310钩状凸起，320肩部，321C形插槽，

400第二环形体，

500发泡橡胶层，

600耐磨层，

700紧固法兰，

800挡板。

具体实施方式

通过结合附图1至图16中所展示的结构，由以下文字对本实心轮胎的结构进行详细的说明。

图1和图3是本实心轮胎的整体结构图，从图中可以清楚的看到，本实心轮胎可以被分割为多个构件，具体的，各个构件的组成和作用机理将通过以下的进行分开描述。

以下文字的描述逻辑是，自中心向***逐渐过渡描述，也就是说，通过与矿车车轴连接的部位向外逐渐描述，最终抵达与路面接触的聚氨酯层，这种描述的方式优点在于，逻辑清晰，且可以使得读者后者受众更加顺利的、直观的感受到重载力是如何通过车轴向地面传递的，力的传递路径中会体现本发明的优势，也就是相对于传统的重载实心轮胎的优势所在。

首先，与车轴配合的构件为轮毂100，轮毂部分的结构图，参考图6，通常为钢制构件，包括圆盘部110和圆环形的安装部120，通常，上述的轮毂的安装部和圆盘构件之间是通过焊接形成一体的。轮毂整体通常需要进行防腐处理，以适应恶劣的矿山环境，同时起到美观的作用。防腐处理的手段通常可以选择镀锌、热浸油、喷涂防腐油漆等，在该轮毂部分中具有车轴穿过的轴孔130以及分布在轴孔周围的螺栓孔140，通过高强度螺栓将该部分固定在车轴上，完成刚性连接，也就是说该轮毂部分是通过高强度螺栓固定在车轴上的，在轮毂的***为具有更大宽度的安装部120，在安装部设置有十个沿着周向均匀、等间距布置的燕尾槽150，且在安装部的两侧轴端端面处设置有紧固法兰安装槽160，用于紧固法兰700的安装。通常的理解，燕尾槽150是贯通两侧的，所以，安装槽在左右两个端面上分别设置，其作用是，自两侧端面处对安装槽内的构件进行固定和限位。通常，紧固法兰700的安装是通过高强螺栓进行固定的。

安装在轮毂上的弹性构件200，该弹性构件采用弹簧钢，具有一定的弹性。弹性构件整体为C字状的弧形体，在弹性构件的两端分别为燕尾状的第一插接头210和圆滑的第二插接头220，其中，第一插接头210以滑动的方式***燕尾槽内，并使用紧固法兰进行定位和固定。其中每一燕尾槽内***两个方向相反的弹性构件，也就是说，弹性构件在轮毂的轴向上形成两排并列的布置样式，参考图2，其中一列弹性构件的朝向一致，例如顺时针方向布置，另一例弹性构件的朝向一致，朝向另一个相反方向，例如逆时针方向布置。通过两列弹性构件的存在，形成了最终图2所示的布列样式。弹性构件200的第二插接头抵靠并***在第一环形构件上。

第一环形构件300，为钢制构件，在第一环形构件的外表面上通过机加工的形成若干倒刺状的钩状凸起310，该钩状凸起310的形成可以使用锐利的尖状刀具，例如合金刀具，在表面直接戗刺形成，在内表面焊接有若干肩部320，该肩部320中含有相对设置的两个C形插槽321，该C形插槽用于和上述的第二插接头220进行配合，也就是说，第二插接头是插接在C形插槽内的。当所有的弹性构件均匀的安装在轮毂和第一环形构件之间时，所有弹性构件具有一定的弹性预应力，并依靠这种内应力，使得弹性构件200在轮毂和第一环形构件之间形成弹性支撑，该弹性支撑的弹力根据重载车辆的载荷设计，设计载荷30吨的车辆为例，当重载情况下，弹性构件的弹性变形还处于合理范围之内。具体地，处于下部的弹性构件产生更加严重的弯曲，形成局部的弹性变形，通过弹性构件的变形，吸收部分冲击和震动能量。上部的弹性构件则恢复部分弹性变形，但是依然在合理的范围之内，保证弹性构件的两端不离开第一环形构件。在弹性构件的两侧的第一环形构件的端部使用挡板800进行辅助封堵，防止弹性构件在轮毂轴向的滑动。

弹性构件200的存在，使得轮毂和第一环形构件之间形成弹性的连接，易吸收重载车辆行驶过程中的震动能量，传统的实现轮胎是通过实心轮胎内部的自身弹力和变形来吸收能量的，但是无论是橡胶轮胎还是聚氨酯轮胎，车辆自身重力加上载物自重，轮胎部位反复遭碾压造成的内部发热现象，轮胎内部这种产生大量热量的现象，会导致轮胎温升很快，橡胶材料或者聚氨酯材料的性能会随着温度的升高而逐渐下降，并且温度越高，材料的损耗速度就越快，降低了轮胎的使用寿命。且为了得到较好的舒适性和寿命，通常实心轮胎的聚氨酯层做的较厚，例如，通常不小于20厘米厚，需要消耗大量的聚氨酯材料。通常聚氨酯原料单价不低于一万元每吨，成本相对较高，本发明通过弹性构件替代聚氨酯的弹性，起到降低聚氨酯用量的目的。

进一步地，弹性构件200的安装方式为插接，也就是说弹性构件单独的成为一个构件，便于成型和热处理，而且当弹性构件在局部变形损坏后可以及时的得到更换，更换也比较方便。同时插接的连接方式，例如燕尾槽和燕尾状的第一插接头之间的配合关系，使得弹性构件的弹力变形发生在弹性构件本身，避免弹性构件与轮毂之间的连接点出现根切现象。

进一步地，弹性构件的中部可以适当扭曲，例如图17中所示例的那样，进一步的降低对插点的扭矩，避免连接点发生疲劳破坏。

在第一环形体300外侧设置有一个同心设置的第二环形体400，该第二环形体采用弹性钢构件，也就是说第二环形体具有较好的弹性，由于第二环形体400的厚度比第一环形体的厚度小一倍左右，通常第二环形体的厚度不大于5毫米，且为高弹性钢，当受压或者收拉后，会产生变形，同时该变形的是基于弹性钢的，变形有又小于传统的发泡橡胶材料。为了增强第二环形体与内外两侧的发泡橡胶和聚氨酯材料，将第二环形体400内外表面拉毛处理，形成凹凸毛糙的表面。通常该第二环形体是通过拉毛、卷曲和焊接的工序形成的环形体，并经过退火、正火、淬火与回火工艺后形成高弹性环形体。

在第一环形体和第二环形体之间为填充、粘接成型的发泡橡胶材料，应养护后形成发泡橡胶层500，在第二环形体外表面为密实的聚氨酯材料或者橡胶材料，养护后形成耐磨层600，同体积下，发泡橡胶材料是聚氨酯材料的十分之一左右，成本降低明显，且发泡橡胶具有更优秀的弹力和回弹力，在第二环形体的结合下，具有更加优秀的弹性恢复力，满足使用要求。

通过以上综合措施，可以有效的降低外层聚氨酯材料或者橡胶材料的用量，通常降低为原有设计厚度的三分之一左右，也就是说，耐磨层是超薄层。

通常的，可以在最外侧的聚氨酯层或者橡胶层上设置具有凹凸的胎面，满足使用现场的苛刻要求。

根据轮胎常识，可以在最外侧的聚氨酯层或者橡胶层内设置加强的帘线层(图中未示出)，在帘线层的组织下，提高该层的抗撕裂能力，例如，广泛应用与轮胎内的钢帘线或者纤维帘线，满足负载情况。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域相关技术人员对本发明的各种变形和改进，均应扩如本发明权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (5)

1.实心轮胎，包括与车轴配合的轮毂，轮毂包括圆盘部和安装部，所述圆盘部轴孔和螺栓孔，其特征在于，还具有

设置在安装部上且沿着周向均匀、等间距布置的燕尾槽，在所述安装部的两侧轴端端面处设置有安装槽，且在安装槽内安装对弹性构件根部固定的紧固法兰；

第一环形构件，在第一环形构件的外表面上设有钩状凸起，在内表面设有肩部，该肩部中含有相对设置的两个C形插槽，

弹性构件，该弹性构件为弧形的弹簧钢钢板，且弹性构件两端的第一插接头和第二插接头分别插接在燕尾槽和C形插槽内，且所述弹性构件处于有效的预应力状态，所述弹性构件的中部为扭曲状态，且至少弹性构件在安装部上形成两列设置方向相反的布置；

在第一环形体外侧依次为同心设置的发泡橡胶层、第二环形体和耐磨层，该第二环形体为经过热处理的弹簧钢构件。

2.根据权利要求1所述的实心轮胎，其特征在于，在第一环形构件的肩部设置对弹性构件进行限位的挡板。

3.根据权利要求1所述的实心轮胎，其特征在于，所述第二环形体内、外表面拉毛处理。

4.根据权利要求1所述的实心轮胎，其特征在于，所述耐磨层为密实的聚氨酯材料或者橡胶材料，且在耐磨层内设置钢帘线或者纤维帘线。

5.根据权利要求1所述的实心轮胎，其特征在于，所述钩状凸起的形成是通过锐利的尖状刀具在第一环形体表面戗刺形成的。

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