CN111391578B - 一种仿四足动物后腿结构的伪刚性免充气轮胎 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种仿四足动物后腿结构的伪刚性免充气轮胎，属于免充气轮胎技术领域，该伪刚性免充气轮胎包括轮毂和輮轮，轮毂和輮轮之间设置有多个板簧，所述板簧的中部有弧形的折弯，所有板簧沿周向均匀分布在轮毂和輮轮之间，所述板簧的一端连接在轮毂的外圈表面，另一端连接在輮轮的内侧表面；采用仿四足动物后腿结构的板簧与輮轮作为缓冲减振结构，伪刚性免充气轮胎具有高承重、抗冲击的先天优势，利用四足动物奔跑时后腿可承受较大冲击的特点，仿自四足动物后腿的板簧结构也可以承受较大的冲击力，且其径向刚度大，故伪刚性免充气轮胎适合在高承载、高冲击的环境下工作。
Description
技术领域
本发明属于免充气安全轮胎技术、仿生技术领域，具体涉及一种仿四足动物后腿结构的伪刚性免充气轮胎。
背景技术
传统的充气车轮采用橡胶包裹空气的方法利用胎压作为主要承载方式，市场上大多数的非充气轮胎也是利用特殊橡胶材料在特殊造型结构下起到承载重物的作用。传统的充气轮胎在受高冲击时(如特殊情况下空中投掷交通工具时，冲击力的重力加速度可增大6到7倍)可能会有爆胎危险，市面上的非充气轮胎普遍承载不高，受高冲击时甚至会畸变，不利于特殊情况下运输交通工具。
发明内容
针对上述现有技术上不足，本发明目的是在于提供一种仿四足动物后腿结构的伪刚性免充气轮胎，该免充气轮胎既具有普通轮胎的柔顺性又能够承受高冲击力。
为了实现上述目的，本发明提供的技术方案是：一种仿四足动物后腿结构的伪刚性免充气轮胎，包括轮毂和輮轮，轮毂和輮轮之间设置有多个结构相同的板簧，所述板簧的中部有弧形的折弯，所有板簧沿周向均匀分布在轮毂和輮轮之间，所述板簧的一端连接在轮毂的外圈表面，另一端连接在輮轮的内侧表面。
进一步的，在所述板簧远离轮毂的一端设置有弧形的凹槽，輮轮的内圈设置有与所述凹槽相匹配的凸起。
在上述技术方案中，进一步的，所述輮轮包括由弹性材料制成的骨架，所述骨架外表面包裹有橡胶。
在上述技术方案的基础上，所述輮轮的内侧表面连接有与所述板簧数量相等的连接片，所述连接片横向固定在所述輮轮的内侧表面，所述板簧的一端连接在所述连接片上。
在上述技术方案的基础上，作为一种优选的技术方案，所述板簧数量范围在12～18个，所述连接片的数量和板簧数量一致。
进一步的，板簧、轮毂、连接片上均开有用于连接的通孔。
在上述技术方案中，所述连接片以冲压的方式紧紧裹在輮轮的骨架上，在连接片的通孔上按指向轮胎中心的方向装上螺栓或铆钉，并将骨架和连接片及螺栓或铆钉外包裹橡胶，利用安装在连接片上螺栓或铆钉与板簧连接。
作为一种优选的技术方案，所述板簧由金属材料或具有弹性的复合非金属材料制成。
作为另外一种优选的技术方案，所述輮轮的骨架由金属材料或具有弹性的复合非金属材料制成。
作为另外一种优选的技术方案，所述轮毂由金属材料或具有弹性的复合非金属材料制成。
本发明相对于现有技术的有益效果是：该免充气轮胎通过轮毂和輮轮之间设置仿四足动物后腿结构的板簧，从而起到缓冲减震的作用，利用板簧作为主要承载结构，輮轮内圈上有缓冲板簧的橡胶凸起，此种结构吸取了四足动物腿部结构的优点。由于四足动物奔跑时后腿可承受较大冲击的特点，仿自四足动物后腿的板簧和輮轮内圈橡胶结构也可以承受较大的冲击力，使得轮胎的径向刚度大，另外板簧外接有輮轮结构保证轮胎工作的缓冲与平顺性，故伪刚性免充气轮胎适合在高承载、高冲击的环境下工作，也可为空投交通运输装置导致爆胎或毁坏变形提供解决方案，具有应用前景。
附图说明
图1为仿四足动物后腿结构的伪刚性免充气轮胎三维结构示意图(右图是去除輮轮橡胶后的结构图)。
图2为仿四足动物后腿结构的伪刚性免充气轮胎平面图(右图是去除輮轮橡胶后的结构图)。
图3为单个板簧结构示意图。
图4为连接片结构示意图。
图5为輮轮结构示意图。
图6为轮毂结构示意图。
图7为輮轮内圈的橡胶凸起与板簧凹槽的配合方式示意图。
图8为板簧和轮毂铰(铆)接方式示意图。
图9为板簧和连接片铰(铆)接方式及连接片包裹輮轮骨架方式示意图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明。
本发明提供一种仿四足动物后腿结构的伪刚性免充气轮胎，如图1和图2所示，该伪刚性免充气轮胎包括轮毂2和輮轮3，輮轮3设置在轮毂2的外圈，两者采用同心设置，輮轮3的直径大于轮毂2，一般輮轮3的直径为轮毂2的1.5-3倍，如图5所示，輮轮3由骨架31和包裹在骨架表面的橡胶32组成，轮毂2和輮轮3的骨架采用金属材料制成，例如不锈钢、锰钢、硅钢等等，也可以采用有弹性的复合非金属材料制成，例如陶瓷。
轮毂2和輮轮3之间设置有仿四足动物后腿结构的多个结构相同的板簧1，如同3所示，所述板簧1的中部有弧形的折弯，整体的形状如同四足动物(如猫、狗、老虎、狮子等猫科、犬科动物或其他)的后腿，四足动物奔跑时后腿可承受较大冲击的特点，仿自四足动物后腿的板簧结构也可以承受较大的冲击力，使得轮胎的径向刚度大，板簧的数量范围在12～18个，在本实施例中，采用12个，所有板簧沿顺时针方向或逆时针方向均匀的分布在轮毂2和輮轮3之间，板簧的一端连接在轮毂2的外缘表面，另一端连接在輮轮3的内侧表面。
具体的如图1所示，在輮轮3的骨架上固定有与板簧1数量相等的连接片4，连接片4横向固定在輮轮31的骨架32内侧表面，如图3、图4、图6所示，在板簧1、轮毂2、连接片4上均开有用于连接的通孔，在具体安装时，如图8和图9所示，连接片4先以冲压或其他手法紧紧裹在輮轮3的骨架32上，在连接片4的孔洞上按指向轮胎中心的方向装上螺栓或铆钉，此后将骨架32和连接片4及螺栓或铆钉外包裹橡胶，利用安装在连接片4上螺栓或铆钉与板簧1的板簧连接。这样安装能够保证板簧1非常牢固的连接在輮轮3和轮毂2之间，轮胎在行驶的过程中也会非常安全，即使遇到颠簸的路段也不会发生脱落。
值得注意的是，参照图1、图2、图7、图9，安装在连接片4上的螺栓或铆钉的长度要在輮轮3的骨架包裹橡胶后有足够的多余伸出量和板簧1的板簧连接。
另外，如图3和图7所示，在板簧1远离轮毂的一端设置有弧形的凹槽11，輮轮的内圈设置有与所述凹槽11相匹配的凸起321。
本具体实施方式的工作过程：仿四足动物后腿结构的伪刚性免充气轮胎工作时，仿四足动物后腿结构的板簧1和輮轮3起到主要承重作用，輮轮3橡胶内圈上的凸起321可与板簧1上的凹槽11配合，起到能够支撑、缓冲板簧1的作用。经计算和实验得到，伪刚性免充气轮胎的径向刚度比一般普通充气/非充气轮胎大，当轮胎輮轮骨架外径为990mm、骨架厚20mm、板簧厚为10mm时，伪刚性免充气轮胎在60kN的径向重力的作用下仅下沉4.8mm。这样可使伪刚性免充气轮胎具有较高径向刚度，但又不失柔性，适合高承载、高冲击的工作条件下使用。
本具体实施方式采用仿四足动物后腿结构的板簧1与輮轮(金属骨架包裹橡胶结构)作为缓冲减振结构，代替了传统充气/非充气轮胎的结构设计方法。此种轮胎利用形如四足动物腿部的板簧作为主要承载结构，輮轮内圈上有缓冲板簧的橡胶凸起，此种结构吸取了四足动物腿部结构的优点。四足动物奔跑时后腿可承受较大冲击的特点，仿自四足动物后腿的板簧结构也可以承受较大的冲击力，使得轮胎的径向刚度大，另外板簧外接有輮轮结构保证轮胎工作的缓冲与平顺性。故伪刚性免充气轮胎适合在高承载、高冲击的环境下工作，也可为空投交通运输装置导致爆胎或毁坏变形提供解决方案，具有应用前景。目前国内外均无此应用技术，据有重大原创性。
以上显示和描述了本发明的基本原理、基本结构、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理结构，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.一种仿四足动物后腿结构的伪刚性免充气轮胎，其特征在于：包括轮毂和輮轮，轮毂和輮轮之间设置有多个结构相同的板簧，所述板簧的中部有弧形的折弯，所有板簧沿周向均匀分布在轮毂和輮轮之间，所述板簧的一端连接在轮毂的外圈表面，另一端连接在輮轮的内侧表面；所述板簧远离轮毂的一端设置有弧形的凹槽，輮轮的内圈设置有与所述凹槽相匹配的凸起；
所述輮轮的内侧表面连接有与所述板簧数量相等的连接片，所述连接片横向固定在所述輮轮的内侧表面，所述板簧的一端连接在所述连接片上；
所述板簧、轮毂以及连接片上均开有用于连接的通孔；
所述连接片以冲压的方式紧紧裹在輮轮的骨架上，在连接片的通孔上按指向轮胎中心的方向装上螺栓或铆钉，并将骨架和连接片及螺栓或铆钉外包裹橡胶，利用安装在连接片上螺栓或铆钉与板簧连接；
所述凸起由橡胶制成；所述板簧和輮轮起到承重作用，所述凸起与板簧上的凹槽配合，起到能够支撑、缓冲板簧的作用。
2.根据权利要求1所述的伪刚性免充气轮胎，其特征在于：所述輮轮包括由弹性材料制成的骨架，所述骨架外表面包裹有橡胶。
3.根据权利要求1所述的伪刚性免充气轮胎，其特征在于：所述板簧数量范围在12～18个，所述连接片的数量和板簧数量一致。
4.根据权利要求1所述的伪刚性免充气轮胎，其特征在于：所述板簧由金属材料或具有弹性的复合非金属材料制成。
5.根据权利要求1所述的伪刚性免充气轮胎，其特征在于：所述輮轮的骨架由金属材料或具有弹性的复合非金属材料制成。
6.根据权利要求1所述的伪刚性免充气轮胎，其特征在于：所述轮毂由金属材料或具有弹性的复合非金属材料制成。
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