新型无气安全轮的制作方法

1.本发明涉及一种机械式、无气安全的轮式结构，尤其是一种车轮。


背景技术：

2.当前，公知的车轮(车轮总成)是由轮毂、轮辐、轮辋和轮胎组成，车轮的轮胎大多是需要充入高压气体，是车辆行驶平顺性和乘坐舒适性的重要组成部件，其承受全车质量并传递牵引力、制动力；缓和、吸收由于路面不平所产生的冲击和振动。充气轮胎的工作机理是充入高压气体，利用密封高压气体所产生的压强和橡胶的柔韧性相互制约与平衡，来实现支撑与缓冲效能，以达到人们使用的目标要求。利用密封高压气体的轮胎在使用上有很多缺陷，爆胎、漏气、胎压不足等情况在车辆使用过程中随时都可能发生，特别是在车辆高速行驶的过程中，突然爆胎十分危险，轮胎爆胎就像诈弹爆炸，具有突然性，危害巨大。密封高压气体不是件不容易的事，对材料和使用环境的要求特别高，不确定的各因素都会诱发事故，如猛烈撞击、尖锐物扎刺、橡胶老化、温度升高等，这些缺陷都是因为密封高压气体所导致，其本身无法克服。
3.为了彻底根除充气轮胎的易爆、易损等缺陷所带来的安全隐患，随着科技的进步与创新，人们从车轮的设计制造到新材料的应用都进行各种尝试，轮胎的质量也得到很大提高，但这些改进都没有摒弃密封高压气体这一思维禁锢，也就不能从根本上解决充气轮胎固有缺陷，也就不能彻底根除充气轮胎本身所带来的安全隐患。


技术实现要素：

4.本发明提供一种纯机械式、结构简单、无气、安全可靠的车轮结构，一种安全车轮。
5.为达上述目的，本发明所设计的轮式结构，主要包括车轮的轮毂、轮辐、锥形弹簧、圆形环带面(接地面)等结构，就是将一定大小比例一定数量的锥形弹簧装置，有序排列在车轮轮辐外周，小端朝向轮辐，大端向外排列，小端稳固结合与轮辐上，大端与外面的圆形环带面(接地面)牢固连接并融为一体，共同组合成一轮式结构。
6.本发明采用车轮整体设计理念，对车轮结构进行整体优化布局设计，完全跳出密封高压气体的固化思维模式，不再密封高压气体，通过空间结构的优化组合来实现所需的弹性和刚度等性能，来实现其承载、牵引、缓冲等使用功能，满足行驶时的平顺性和乘坐舒适性，也满足耐疲劳、质量轻、经济性好等要求。因为不需要密封高压气体，所以完全解决充气轮胎因气压问题导致的一切困扰。
7.为达到使用要求，制作时还需要给锥形弹簧加上一定的初应力；车轮整体结构上要符合真圆度、平衡度等标准；有良好耐曲绕性的受力圆形轮状结构体，可转动可安全使用的车轮。
8.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种新型无气安全轮式结构，主要包括车轮的轮毂、轮辐、锥形弹簧、圆形环带面(接地面)等构件组成。根据车轮的使用需要将一定数量的锥形弹簧装置，稳固地连接到车轮轮辐外周，小端朝向轮辐，大端向外有序排
列，小端稳固结合与轮辐上，大端与外面的圆形环带面(接地面)牢固结合并融为一体，组成一个柔性环带状结构支撑面，就是车轮与地面接触的部分的圆形环带状结构，圆形环带面(接地面)由橡胶层、尼龙冠带层、钢丝带束层、帘布层、缓冲层等层组成，相当于充气车轮轮胎胎体的胎冠区，不包含轮胎胎体的胎肩区(胎面斜坡)、屈挠屈(胎侧区)、加强区和胎圈区等部分，也相当于锥形弹簧大端的受力底座圆环带面，其既要承受载荷通过锥形弹簧传导过来的压力，也要承受路面传导过来的反作用力的冲击，要有充分的强度和弹性，以便承受强烈的震动和冲击，承受车辆在行驶中作用于车轮上的径向、侧向、周向力所引起的多次变形。这样锥形弹簧、圆形环带面(接地面)就与轮毂、轮辐组成一有机整体，一完整轮式结构，一个不需要密封高压气体的车轮。
9.需要强调的是，本发明主要是由锥形弹簧提供受力骨架，并且起到支承、减振等功能，利用锥形弹簧的弹性形变来实现类似于传统轮胎的减震效能，以期达到车辆的安全性和舒适性等目标。这是由锥形弹簧本身所具有的独特技术特性来所决定的，锥形弹簧的独特特性主要是：
①
对侧面弯曲具有较大的稳定性，受到外力时不易发生倾斜；
②
竖向大范围变刚度性能，就是随着竖向载荷的增加(或减小)，弹簧的刚度也逐渐增加(或减小)。锥形弹簧的刚度是随竖向荷载的增加而增大，其载荷位移曲线为非线性，弹簧不遵从虎克定律，从而能更好地满足车辆行车的安全性和舒适性要求。当车辆处于空载时弹簧的刚度小、变形大；当车辆处于满载和超载状态时，弹簧的刚度大，构架以及车体的下降量相对反而小，使车体与地面保持适合的安全高度，保证了行车的安全和舒适。变刚度是锥形弹簧有着非常优良的作用。
③
使用寿命长、便于维护；
④
具有良好的耐高温、耐低温性能；
⑤
结简单构、造价低廉。
10.关于对锥形弹簧有关标准要求的说明：
①
对锥形弹簧的线径、锥度、上下端面、内外径、长度和有效圈数、压缩比、结构形式等具体的参数要求都要符合需要；
②
锥形弹簧可以是单排或多排或组合的，要根据实际使用需要而定。
③
在车轮滚动时，锥形弹簧在车轮与地面接触区域的支撑面上都会根据不同的载重量和路面状况，自动调节出一个最佳的弹性形变与之相适应，保障行驶的平顺性和舒适性，平稳而又不缺张力。
11.关于圆形环带面(接地面)组成的说明：
①
橡胶层是与地面接触最为紧密的部分，也是能够直接影响车轮抓地力表现的结构。其材质软硬和花纹形状决定了车轮的耐磨性、排水性和抓地性等；
②
尼龙冠带层介于橡胶层(胎面)和钢丝带束层之间，其本身并不过多承担结构受力，它真正的作用是固定钢丝带束层，减小钢丝带束层在轮胎内部产生的位移；
③
钢丝带束层在帘布层之上，是车轮刚性的基础，也是锥形弹簧大端的受力底座点的圆环带面位置，是承受各个方向上的受力骨架；
④
帘布层是由并列挂胶帘子线组成的布层，用以保证车轮具有必要的强度及柔韧性；
⑤
缓冲层用于缓冲外部冲击力，增进圆形环带面(接地面)与帘布层之间的粘合。要注意的是，带束层可以是双层或多层以加强带束层具有垂直方向上的柔韧度和极高的横向刚性。
12.上述的技术方案加工工序可以从外往内进行：首先把一定数量一定规格的锥形弹簧的小端向内，大端向外，相邻大端最好进行链接以增加整体受挫性，相邻的弹簧大端要有与外面圆形环带面(接地面)牢固连接并融为一体，形成一弹性圆环结构的圆形环带面(接地面)，要求锥形弹簧的弹性性能完全能够支撑起车辆的全部质量和承受住在行驶时所产生不确定的冲击力，就是车轮转动时接触地面的外边支撑面部分。圆形环带面(接地面)利
用现代制作工艺和方法，根据需要增加钢丝带束层、帘布层、冠带层、保护层、带外花纹等；然后，加上适当的初应力后，把锥形弹簧的小端依次稳固安装在轮辐的外边缘上，这样锥形弹簧和圆形环带面(接地面)就与轮毂、轮辐等组成一个轮式结构(车轮)，要符合真圆度要求、耐冲击、具有良好曲绕性。
13.上述的技术方案加工工序也可以从内往外进行：将一定数量的锥形弹簧装置，稳固地连接到车轮轮辐外周，小端朝向轮辐，大端向外有序排列，小端稳固结合与轮辐上，加上适当的初应力后，大端与外面的圆形环带面(接地面)稳固地连接并融为一体，组成一个柔性环带状结构支撑面，就是车轮与地面接触部分的圆形环带状结构，这样锥形弹簧和圆形环带面(接地面)就与轮毂、轮辐等组成一个轮式结构(车轮)。
14.上述的新型无气安全轮，所述的锥形弹簧可以是圆柱形弹簧，也可以是组合弹簧。
15.上述的新型无气安全轮，所述的锥形弹簧排列方式可以是单排排列，可以是多排排列，可以是混合排列。
16.上述的新型无气安全轮，所述的锥形弹簧可以在弹簧内加入限制阀，以阻止承载时被过度压缩。
17.上述的新型无气安全轮，所述的圆形环带面(接地面)，可设计成可活动拆卸结构，便于翻新使用。
18.本发明的有益效果是：本新型无气安全轮，彻底消除充气轮胎的易爆胎、易损伤等缺陷，大大降低车辆因爆胎等原因所导致的安全事故发生，保证了车轮行驶的安全性、操纵稳定性、舒适性和节能经济性等良好性能。
附图说明
19.下面结合附图和实施例对发明进一步说明。
20.图1：本发明示意图；
21.图2：沿着图1中e-e线的剖面示意图；
22.图3：单轮模拟效果图：
23.图4：简易模型图；
24.图5：简易示意图；
25.图6：简易实物模型透视图；
26.图7：简易示意图；
27.图8：简易实物模型图；
28.图9：简易实物模型透视图；
29.图10简易双轮实物模型透视图。
30.图中：1.轮辐，2.锥形弹簧，3.圆形环带面(接地面)，4.轮毂。
具体实施方式
31.下面结合本发明附图，对本发明的技术方案进行清晰完整地描述。这里只是为了说明很多具体细节，便于理解，可以在不违背本发明内涵的情况下进行推广，但不局限于这两例公开实施例的限制。
32.【实施例1】
33.新型无气安全轮式结构主要是的轮毂4、轮辐1、锥形弹簧2、圆形环带面(接地面)3等结构组成。首先把一定数量一定规格的锥形弹簧2的小端向内，大端向外，相邻大端最好进行链接以增加整体受挫性，相邻的锥形弹簧2大端与圆形环带面(接地面)3牢固连接并融为一体，圆形环带面(接地面)3与锥形弹簧2共同形成一圆环状结构的弹性圆形环带支撑面，锥形弹簧的大端要与圆形环带面(接地面)3的钢丝带束层紧密结合融为一体，以增强其结构坚固，要求锥形弹簧2的弹性性能完全能够支撑起车辆的全部质量和承受住在行驶时产生的不确定的冲击力，这里锥形弹簧2与圆形环带面(接地面)3所形成一闭环状结构的车轮环带支撑面，就是车轮滚动时的接地外边缘。圆形环带面(接地面)3要用现代制作工艺和方法，加上钢丝带束层、帘布层、冠带层、保护层、带外花纹等，以增强其强度和韧性。其次，给锥形弹簧2加上适当的初应力后，把锥形弹簧2的小端依次稳固安装在轮辐1的外边缘上，这样锥形弹簧2、圆形环带面(接地面)3就与轮毂4、轮辐1等共同组合为一整体，也需要符合真圆度要求、耐冲击、具有良好曲绕性的受力圆形无气安全车轮。
34.【实施例2】
35.新型无气安全轮式结构总成，包括轮毂4、轮辐1、锥形弹簧2、圆形环带面(接地面)3等结构组成。首先将一定大小一定数量的锥形弹簧2，稳固地依次连接到车轮轮辐1外周，小端朝向轮辐1，大端向外有序排列，小端稳固结合与轮辐1上，给锥形弹簧2加上适当的初应力后，大端与外面的圆形环带面(接地面)3牢固连接并融为一体，组成一个柔性环带状结构支撑面，就是车轮转动与地面接触部分的圆形环带面，这样锥形弹簧2和圆形环带面(接地面)3就与轮毂4、轮辐1等组成一个轮式结构，一个能使用的车轮。

技术特征：
1.一种车轮结构，其特征在于，包括车轮的轮毂、轮辐、锥形弹簧、圆形环带面(接地面)等结构。2.根据权利要求1所述的车轮结构，其特征在于，所述锥形弹簧可以是圆柱形弹簧，也可以是其他形状的弹簧。3.根据权利要求1或2所述的车轮结构，其特征在于，所述锥形弹簧排列方式可以是单排排列，可以是多排排列。4.根据权利要求1或2所述的车轮结构，其特征在于，所述锥形弹簧可以是组合型弹簧。5.根据权利要求1或2所述的车轮结构，其特征在于，所述锥形弹簧可以是其他的弹性物质。6.根据权利要求1或2所述的车轮结构，其特征在于，所述锥形弹簧可以在弹簧内加入限制阀，以阻止承载时被过度压缩。7.根据权利要求1或2所述的车轮结构，其特征在于，所述的圆形环带面(接地面)外部结构，可设计成可活动拆卸结构，便于翻新使用。

技术总结
本发明是一种新型无气安全轮式结构，采用全新车轮整体设计理念，对车轮结构进行整体布局优化设计，完全跳出密封高压气体的固化思维模式，不再密封高压气体，通过新型结构的优化组合来实现所需要的弹性和刚度等性能，根据需要，通过将一定大小比例一定数量的锥形弹簧装置，加上初应力后，均匀排列在车轮轮辐外周，小端与轮辐固定安装，锥形弹簧装置的大端与外面圆形环带面(接地面)牢固连接并融为一体，组成一个柔性环带状结构支撑面，圆形环带面(接地面)是由橡胶、钢丝、帘布线等材质加工而成。这样圆形环带面(接地面)就与轮毂、轮辐、锥形弹簧等组成一个圆形轮状结构体，可转动可安全使用的车轮，也需符合真圆度要求、耐冲击、具有良好耐曲绕性等特性。好耐曲绕性等特性。好耐曲绕性等特性。


技术研发人员：尹立峰
受保护的技术使用者：尹立峰
技术研发日：2023.06.10
技术公布日：2023/8/16