CN114393956A - 非充气轮胎 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种非充气轮胎，包括轮毂、支撑件、旋转结构、调节环和外壳层；旋转结构包括夹持部和与夹持部连接的旋转件，支撑件的一端与外壳层连接，支撑件的另一端与夹持部连接，调节环包括圆环和设置于圆环上的连接件，连接件与旋转件连接，圆环上形成有多组固定孔，轮毂上设置有多组第一安装孔，调节环与轮毂可拆卸连接，调节环用于驱动连接件带动旋转件旋转，以通过夹持部带动支撑件扭转，且夹持部还可以调节支撑件平移。该非充气轮胎实现了轮胎的刚度可调，针对不同工况调节不同的旋转角度或位置，实现轮胎最佳的刚度效果，还可进一步提升刚度，以弥补永久变形损失的刚度，大大提高轮胎的行驶性能和使用寿命。

Description

非充气轮胎

技术领域

本发明涉及新能源汽车技术领域，尤其涉及一种非充气轮胎。

背景技术

现有的充气轮胎存在很大的安全隐患，爆胎和短期的维护成本将越来越不利于充气轮胎应用于未来的新能源汽车领域，尤其是智能无人驾驶领域。目前的非充气轮胎往往通过设计弹性支撑体来代替充气轮胎的胎体实现承载，不过在设计上仅仅能达到趋近于底部承载，很难做到像充气轮胎一样的顶部承载。此外，无论是顶部承载还是底部承载，弹性支撑体的材料性能会下降，比如时间久了会发生永久变形而损失原有的弹性，这将导致轮胎的刚度逐渐降低，而现有的非充气轮胎刚度不可调节，导致无法做到像传统充气轮胎打气维持胎压的恒定来维持刚度。此外，轮胎注定要在不同的路面行驶，而单一的刚度并不能保证不同路况下的最佳使用性能。

鉴于此，有必要提供一种新的非充气轮胎，以解决或至少改善上述技术缺陷。

发明内容

本发明提供一种非充气轮胎，旨在解决现有技术中非充气轮胎使用过程中刚度不可调节的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种非充气轮胎，包括：

轮毂、支撑件、旋转结构、调节环和外壳层；所述旋转结构包括夹持部和与所述夹持部连接的旋转件，所述支撑件的一端与所述外壳层连接，所述支撑件的另一端与所述夹持部连接，所述调节环包括圆环和设置于所述圆环上的连接件，所述连接件与所述旋转件连接，所述圆环上形成有多组固定孔，所述轮毂上设置有多组第一安装孔，所述调节环与所述轮毂可拆卸连接，所述调节环用于驱动所述连接件带动所述旋转件旋转，以通过所述夹持部带动所述支撑件扭转。

在一实施例中，所述旋转件包括圆柱杆和调节杆，所述调节杆的一端套装于所述圆柱杆，所述调节杆的另一端与所述连接件连接，所述圆柱杆的一端与所述夹持部连接，所述圆柱杆的另一端穿过所述轮毂设置。

在一实施例中，所述旋转件还包括环形套，所述环形套套装于所述圆柱杆外，所述环形套设置于所述调节杆和所述轮毂内侧之间。

在一实施例中，所述旋转结构的数量为多个，所述旋转结构还包括万向连接件；所述万向连接件的两端分别连接相邻的两根所述调节杆；或者，所述万向连接件的两端分别连接周期间隔若干数量设置的两根所述调节杆。

在一实施例中，所述连接件为卡凸，所述卡凸包括相对间隔设置的两个竖板，所述调节杆的另一端与所述卡凸连接。

在一实施例中，所述连接件为连接杆，所述连接杆与所述调节杆的另一端通过螺杆连接。

在一实施例中，所述支撑件包括多个间隔设置的支撑片，相邻两个所述支撑片的旋转方向相同或相反。

在一实施例中，所述支撑件至少包括第一排子支撑片和第二排子支撑片，所述第一排子支撑片和第二排子支撑片的旋转方向相同或相反。

在一实施例中，所述夹持部形成有卡槽，所述支撑件的另一端安装于所述卡槽内，以使得所述支撑件能够沿所述卡槽的长度方向平移。

在一实施例中，所述外壳包括胎面和设置于所述胎面内侧的缓冲层，所述支撑件的一端与所述缓冲层连接，所述缓冲层和所述支撑件均由弹性材料制成。

本发明的上述技术方案中，非充气轮胎包括轮毂、支撑件、旋转结构、调节环和外壳层；旋转结构包括夹持部和与夹持部连接的旋转件，支撑件的一端与外壳层连接，支撑件的另一端与夹持部连接，调节环包括圆环和设置于圆环上的连接件，连接件与旋转件连接，圆环上形成有多组固定孔，轮毂上设置有多组第一安装孔，调节环与轮毂可拆卸连接，调节环用于驱动连接件带动旋转件旋转，以通过夹持部带动支撑件扭转。夹持部还可以调节支撑件平移。轮毂上设置有多组第一安装孔，在调节环的圆环上设置有多组固定孔，第一安装孔和固定孔对应设置，调节环与轮毂可拆卸连接，圆环可以旋转一定的角度而仍通过第一安装孔和固定孔固定在轮毂上。圆环旋转时，会带动设置在圆环上的连接件一同转动，进而驱动与连接件连接的旋转件转动，旋转件转动驱动与旋转件连接的夹持部运动，最终使得安装在夹持部的支撑件在夹持部力的作用下旋转或移动。调节环的转动为旋转件的转动提供了驱动力，支撑件由弹性材料制成，这里的轮毂两端面设置有第一安装孔，是为了调节环在旋转一定角度后，将其紧固在轮毂两侧端面，保证旋转结构的固定。在轮毂的侧围圆周面上设置有第二安装孔，第二安装孔用于供旋转件从轮毂靠近支撑件的一侧穿过轮毂伸入轮毂内侧，保证可以通过旋转结构控制支撑件的旋转。相对于充气轮胎而言，该发明解决了充气轮胎的易爆胎、易泄露、高维护成本等一系列问题。相对于现有技术的非充气轮胎而言，该发明实现了轮胎的刚度可调，针对不同工况调节不同的旋转角度或位置，实现轮胎最佳的刚度效果；其次，随着支撑体的使用，在某一角度下的刚度会随着超弹性材料的永久变形而逐渐下降，这里可以通过增加旋转角度，还可进一步提升刚度，以弥补永久变形损失的刚度；还有，提前对全局的支撑件施加旋转角度，使全部支撑件具备全局扭转的预应力，有利于实现像充气轮胎一样的承载形式，保证所有支撑件受力均匀，大大提高轮胎的行驶性能和使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明实施例非充气轮胎的立体结构示意图；

图2为本发明实施例轮毂的立体结构示意图；

图3为本发明实施例第一排子支撑片和第二排子支撑片的立体结构示意图；

图4为本发明实施例单个支撑片旋转变形的示意图；

图5为本发明实施例第一排子支撑片和第二子支撑片的四种变形状态示意图；

图6为本发明实施例支撑件的两种变形状态示意图；

图7为本发明实施例第一排子支撑片和第二子支撑片的四种剪切变形示意图；

图8为本发明实施例旋转结构和支撑件的立体结构示意图；

图9为本发明实施例支撑件平移变形的示意图；

图10为本发明实施例支撑件和旋转结构的立体结构示意图；

图11为本发明实施例调节环的一立体结构示意图；

图12为本发明实施例调节环的另一立体结构示意图。

附图标号说明：

101、轮毂；102、支撑件；103、旋转结构；104、调节环；105、缓冲层；106、胎面；201、第二安装孔；202、第一安装孔；401、万向连接件；402、圆柱杆；403、调节杆；404、环形套；405、夹持部；501、固定孔；502、卡凸；503、连接杆；504、圆环；601、第一排子支撑片；6011、第一子支撑片；602、第二排子支撑片；6021、第二子支撑片；603、支撑片。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施方式，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施方式中所有方向性指示（诸如上、下……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

并且，本发明各个实施方式之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

参见图1-图12，本发明提供一种非充气轮胎，包括：

轮毂101、支撑件102、旋转结构103、调节环104和外壳层；旋转结构103包括夹持部405和与夹持部405连接的旋转件，支撑件102的一端与外壳层连接，支撑件102的另一端与夹持部405连接，调节环104包括圆环504和设置于圆环504上的连接件，连接件与旋转件连接，圆环504上形成有多组固定孔501，轮毂101上设置有多组第一安装孔202，调节环104与轮毂101可拆卸连接，调节环104用于驱动连接件带动旋转件旋转，以通过夹持部405带动支撑件102扭转。

上述实施例中，轮毂101上设置有多组第一安装孔202，在调节环104的圆环504上设置有多组固定孔501，第一安装孔202和固定孔501对应设置，调节环104与轮毂101可拆卸连接，圆环504可以旋转一定的角度而仍通过第一安装孔202和固定孔501固定在轮毂101上。圆环504旋转时，会带动设置在圆环504上的连接件一同转动，进而驱动与连接件连接的旋转件转动，旋转件转动驱动与旋转件连接的夹持部405运动，最终使得安装在夹持部405的支撑件102在夹持部405力的作用下扭转。当然，夹持部还可以调节支撑件移动。需要说明的是，本发明中的扭转指支撑件102发生变形，包括旋转变形、拉伸变形和剪切变形等。调节环104的转动为旋转件的转动提供了驱动力，支撑件102由弹性材料制成，这里的轮毂101的两端面设置有第一安装孔202，是为了调节环104在旋转一定角度后，将其紧固在轮毂101两侧端面，保证旋转结构103的固定。在轮毂101的侧围圆周面上还设置有第二安装孔201，第二安装孔201用于供旋转件从轮毂101靠近支撑件102的一侧穿过轮毂101伸入轮毂101内侧，保证可以通过旋转结构103控制支撑件102的旋转。

相对于充气轮胎而言，该实施例解决了充气轮胎的易爆胎、易泄露、高维护成本等一系列问题。相对于现有技术的非充气轮胎而言，该实施例实现了轮胎的刚度可调，针对不同工况调节不同的旋转角度或位置，实现轮胎最佳的刚度效果；其次，随着支撑体的使用，在某一角度下的刚度会随着弹性材料的永久变形而逐渐下降，这里通过增加旋转角度，进一步提升刚度，以弥补永久变形损失的刚度；还有，提前对全局的支撑件102施加旋转角度，使全部支撑件102具备全局扭转的预应力，有利于实现像充气轮胎一样的承载形式，保证所有支撑件102受力均匀，大大提高轮胎的行驶性能和使用寿命。

在一实施例中，旋转件包括圆柱杆402和调节杆403，调节杆403的一端套装于圆柱杆402，调节杆403的另一端与连接件连接，圆柱杆402的一端与夹持部405连接，圆柱杆402的另一端穿过轮毂101设置，且调节杆403设置于轮毂101远离支撑件102的一侧。圆柱杆402与调节杆403固定连接，由连接件驱动调节杆403运动，继而由调节杆403带动圆柱杆402进行旋转，依次带动夹持部405所夹持的支撑件102进行旋转，这里的夹持部405与支撑件102为过盈配合。

在一实施例中，旋转件还包括环形套404，环形套404套装于圆柱杆402外周，且环形套404设置于调节杆403和轮毂101内侧之间。设置环形套404主要是为了避免调节杆403与轮毂101之间的干涉，并起到支撑作用，保证调节杆403可以旋转和旋转结构103的正常运动，此外还可以通过增加环形套404数量来调节支撑件102的预紧力，该预紧力沿着支撑片603指向圆心的方向，一定的预紧力有利于提升全局承载比例。

在一实施例中，旋转结构103的数量为多个，旋转结构103还包括万向连接件401；万向连接件401的两端分别连接相邻的两根调节杆403；或者，万向连接件401的两端分别连接间隔的两根调节杆403。具体地，万向连接件401可以为万向球头连接杆或者万向连接轴以及其他可以起到万向节作用的装置，设置万向连接件401既可以灵活实现对支撑件102的调节方式，还可以起到连接所有调节杆403的作用，共同实现对整个支撑件102的联动调节。万向连接件401可以连接相邻的两根调节杆403，也可以间隔一个、两个或多个调节杆403相连接，实现支撑件102的不同方向的调节。另外，每一旋转结构103可以包括两个万向连接件401，万向连接件401的一端与调节杆403连接，另一端与其它旋转结构103的调节杆403连接。

参照图11和图12，在一实施例中，连接件为卡凸502，卡凸502包括相对间隔设置的两个竖板，调节杆403的另一端与卡凸502连接。在另一实施例中，连接件为连接杆503，连接杆503与调节杆403的另一端通过螺杆连接。可以通过旋转圆环504，带动设置在旋转圆环504上的连接杆503转动，进而通过连接杆503驱动调节杆403运动。由于旋转结构103的万向连接件401可以保证多个旋转结构103和支撑件102的共同旋转，因此可以不需要将所有的旋转件与连接件连接。但若想提高连接的稳定性，可以将所有调节杆403与连接件一一对应设置，这时调节杆403和连接件的数量相同。至于连接件的形式，可以包括相对间隔设置的两个竖板即卡凸502，也可以为一连接杆503，其中，连接杆503与调节杆403可以为固定连接，也可以为铰接。

在一实施例中，参照图6，支撑件102包括多个间隔设置的支撑片603，相邻两个支撑片603的旋转方向相同或相反，此时支撑件仅包括一排支撑片。在另一实施例中，支撑件102至少包括第一排子支撑片601和第二排子支撑片602，第一排子支撑片601包括多个间隔排布的第一子支撑片6011，第二排子支撑片602包括多个间隔排布的第二子支撑片6021；第一排子支撑片601和第二排子支撑片602的旋转方向相同或相反。支撑件102的结构可以如图3所示，当然图3只是支撑件102结构的一种形式，支撑件102还可以是任意的条状形式，如具有一定弧度、多边形结构以及各种线条组合而成的支撑件102。此外，图示仅仅列举了两排支撑件102的情况，每一排支撑件102都对应有一圈旋转结构103，这里也可以为单排或者包括但不仅仅限于两排。此外，支撑件102的外端与缓冲层105固定连接，支撑件102的内端与旋转结构103的夹持部405固定连接，通过旋转结构103带动全局的支撑件102共同旋转一定角度。

支撑件102的变形组合可以由多种形式，如图4所示，这里表示单个支撑片603的旋转变形的示意图，图4（1）为俯视图，图4（2）为轴测图，旋转角度α可保持在0-90度的范围内，旋转方向可以为顺时针，也可以为逆时针。支撑件102还可以在第一排子支撑片601和第二排子支撑片602之间实现不同组合，如图5所示，图5（1）为第一子支撑片6011和第二子支撑片6021未变形的示意图；图5（2）和图5（3）为第一子支撑片6011和第二子支撑片6021扭转方向相反的变形状态示意图（一个为顺时针，一个为逆时针）；图5（4）和图5（5）为第一子支撑片6011和第二子支撑片6021扭转方向相同的变形状态示意图（同为逆时针或同为逆时针）。这里取两排中的相邻第一子支撑片6011和第二子支撑片6021举例，通过调节每一排独立的旋转结构103的旋转方向，来实现两排的旋转方向相同或不同。每排支撑片603都有两种旋转方向：逆时针和顺时针，两排相邻支撑片603进行组合，则共有四种组合方案（逆-逆，逆-顺，顺-顺，顺-逆），若排数n增加，那么组合方案将有2ⁿ种。此外，在每一排相邻或周期性间隔的支撑片603也存在多种多样的组合，如图6所示，图6（1）为支撑件未扭转的结构示意图，图6（2）为相邻两个支撑片603扭转方向不同，相隔一个的支撑片603扭转方向相同的示意图，图6（3）为全部支撑片603扭转方向相同的示意图，其中图6（3）很容易调节旋转结构103实现，而图6（2）需将旋转结构103的连接杆503由最初的相邻连接改为每间隔一个连接，以此为例，可以相隔两个、三个等多个进行间隔设置，可以实现一定周期性间隔的支撑件102组合。总而言之，这里的支撑件102可以根据排数，方向，周期性间隔数量排布实现很多组合。

具体地，旋转结构103与支撑件102之间的连接如图10所示，具体的调节传力路径为：调节环104—调节杆403—圆柱杆402—夹持部405—支撑件102，最后再将调节环104固定在轮毂101上；每一排的支撑件102由各自排的旋转结构103控制。

在一实施例中，夹持部405形成有卡槽，支撑件102的另一端安装于卡槽内，以使得所述支撑件102能够沿所述卡槽的长度方向平移。具体地，发生剪切变形。需要说明的是，本发明中的扭转包括旋转变形、拉伸变形和剪切变形。支撑件102还可以通过剪切变形实现多种多样的组合，如图7所示，图7（1）为第一子支撑片6011和第二子支撑片6021未变形的示意图；图7（2）和图7（3）为第一子支撑片6011和第二子支撑片6021偏移方向相反的示意图；图7（4）和图7（5）为第一子支撑片6011和第二子支撑片6021偏移方向相同的示意图。主要通过调节支撑件102顶端的位移方向和位移大小来实现刚度可调。具体可以有两种形式，其中方式一为旋转结构103与支撑件102的连接位置可以让支撑件102的上端沿着平行于轴向方向移动，实现支撑件102沿轴向的剪切变形，以实现刚度可调。如图9所示，图9为本发明实施例支撑件平移变形的示意图，这里的夹持结构的宽度可以比支撑件102的宽度要大一些，这样支撑件102可以沿着夹持结构的宽度方向进行调节，施加夹持结构一定的位移后过盈配合即可实现，调节位移大小的范围由夹持结构的宽度与支撑件102的宽度的差值来定，调节方向有正反两个方向；还可以通过调节圆柱杆402与轮毂101所连接的孔位置来实现，如图2的轮毂101结构图，将第二安装孔201沿着轴向阵列多个孔可实现圆柱杆402沿着轴向方向平移和固定。以上两种调节方式可以实现支撑件102发生剪切变形，这样支撑件102可以存在一定剪切力，支撑结构受力更加均匀，不仅仅实现刚度可调，还有利于提供支撑件102的使用寿命。

总之，本发明的刚度可调可以从多个维度，支撑件102可以扭转、拉伸、剪切等多方面实现刚度可调。

此外，若支撑件102的排数不仅仅两排，那么两端最外层的两排可以采用这种调节环104进行调节和固定，而其余中间的支撑件102可以通过旋转结构103调节旋转方向或者位移后，直接将调节杆403与轮毂101内侧凸块孔通过螺钉或螺栓连接，实现内部多排支撑件102的调节与固定。利用拉-剪-扭多状态力实现承载，且扭力更容易实现辐条的受力均匀。

在一实施例中，参照图1，外壳包括胎面106和设置于胎面106内侧的缓冲层105，支撑件102的一端与缓冲层105连接，缓冲层105和支撑件102均由弹性材料制成。所述缓冲层105为高弹性高分子聚合物材料，配合弹性支撑结构，起到缓冲减震的作用。此类缓冲层105与支撑件102都可以由弹性材料构成，例如天然和合成橡胶、聚氨酯、泡沫橡胶、泡沫聚氨酯、嵌段共聚酯和聚酰胺的嵌段共聚物(诸如共聚酰胺或聚醚嵌段酰胺)。所述缓冲层105还可以内嵌若干加强层，加强层采用纤维帘线作为增强材料，主要为尼龙、棉线、人造丝、聚酯纤维、钢丝中的一种或几种。这里的缓冲层105可以与支撑件102共同浇注一体化成型，也可以通过胶粘连接，还可以通过机械式榫卯连接或装配式连接等。所述胎面106外侧有花纹块，主要为传统的橡胶材料，采用低滚阻，防湿滑材料。

以上仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的技术构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种非充气轮胎，其特征在于，包括：

轮毂、支撑件、旋转结构、调节环和外壳层；所述旋转结构包括夹持部和与所述夹持部连接的旋转件，所述支撑件的一端与所述外壳层连接，所述支撑件的另一端与所述夹持部连接，所述调节环包括圆环和设置于所述圆环上的连接件，所述连接件与所述旋转件连接，所述圆环上形成有多组固定孔，所述轮毂上设置有多组第一安装孔，所述调节环与所述轮毂可拆卸连接，所述调节环用于驱动所述连接件带动所述旋转件旋转，以通过所述夹持部带动所述支撑件扭转。

2.根据权利要求1所述的非充气轮胎，其特征在于，所述旋转件包括圆柱杆和调节杆，所述调节杆的一端套装于所述圆柱杆，所述调节杆的另一端与所述连接件连接，所述圆柱杆的一端与所述夹持部连接，所述圆柱杆的另一端穿过所述轮毂设置。

3.根据权利要求2所述的非充气轮胎，其特征在于，所述旋转件还包括环形套，所述环形套套装于所述圆柱杆外，且所述环形套设置于所述调节杆和所述轮毂内侧之间。

4.根据权利要求2所述的非充气轮胎，其特征在于，所述旋转结构的数量为多个，所述旋转结构还包括万向连接件；

所述万向连接件的两端分别连接相邻的两根所述调节杆；或者，所述万向连接件的两端分别连接周期间隔设置的两根所述调节杆。

5.根据权利要求2所述的非充气轮胎，其特征在于，所述连接件为卡凸，所述卡凸包括相对间隔设置的两个竖板，所述卡凸与所述调节杆的另一端连接。

6.根据权利要求2所述的非充气轮胎，其特征在于，所述连接件为连接杆，所述连接杆与所述调节杆的另一端通过螺杆连接。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的非充气轮胎，其特征在于，所述支撑件包括多个间隔设置的支撑片，相邻两个所述支撑片的旋转方向相同或相反。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的非充气轮胎，其特征在于，所述支撑件至少包括第一排子支撑片和第二排子支撑片，所述第一排子支撑片和第二排子支撑片的旋转方向相同或相反。

9.根据权利要求1-6中任一项所述的非充气轮胎，其特征在于，所述夹持部形成有卡槽，所述支撑件的另一端安装于所述卡槽内，以使得所述支撑件能够沿所述卡槽的长度方向平移。

10.根据权利要求1-6中任一项所述的非充气轮胎，其特征在于，所述外壳包括胎面和设置于所述胎面内侧的缓冲层，所述支撑件的一端与所述缓冲层连接，所述缓冲层和所述支撑件均由弹性材料制成。

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