一种非充气安全轮胎的支撑结构及非充气安全轮胎的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种非充气安全轮胎的支撑结构及非充气安全轮胎，可适用于各 种车辆上的轮胎，特别适合于载重轮胎，可提高轮胎的承载能力和安全性。
【背景技术】
[0002] 目前，传统充气轮胎虽然应用广泛，但具有易爆胎、漏气、不耐刺扎、不易维护等缺 点，尤其是在尚速行驶时，爆胎极易造成重大交通事故。
[0003] 201110394707. 1专利文献公开一种非充气轮胎，其包括与地面接触的胎面部；支 承上述胎面部的环状带部；轮部，其从上述环状带部沿径向离开，安装于车辆的轮毂上；多 个轮幅部，其设置于上述轮部和环状带部之间，上述轮幅部由多个拱形轮幅部和直线状轮 幅部构成，该拱形轮幅部按照规定曲率在轮部的外周面上重叠延伸，该直线状轮幅部沿径 向连接于该拱形轮幅部的外周面和环状带部的内周面之间。
[0004] 该现有技术具有如下缺点和问题：
[0005] 1)多个拱形轮幅部在轮部的外周面上重叠延伸，轮辐部结构较薄，一方面承载能 力差，仅适于轻载车辆，无法满足重型车辆的承载；另一方面，加工制造困难，普通模压工艺 对模具的要求苛刻，不易成型加工。
[0006] 2)拱形结构为重叠设置，一旦局部受到损坏，便严重影响整个轮胎的性能，容易导 致轮胎报废。
[0007] 3)在轮部没有防滑结构，易导致轮胎在轮辋上产生周向移动，严重影响轮胎的刹 车距离，安全性较差。 【实用新型内容】
[0008] 为了解决上述技术问题，本实用新型提出了一种承载能力好的非充气轮胎的支撑 结构，其通过辐板加厚和多种减震孔孔径变化可提高轮胎的承载能力，并拓展了轮胎的使 用范围且延长轮胎寿命，避免了轮胎行驶过程中的因刺扎漏气、爆胎等无法使用的缺点。本 实用新型的技术方案为：
[0009] -种非充气安全轮胎的支撑结构，包括内环、外环以及连接内环、外环的支撑体， 支撑体为环状结构，其内圆周上设置至少3个沿内环周向均匀分布的第一减震孔，其外圆 周上设置与第一减震孔相对应的第二减震孔，第一减震孔的面积之和小于第二减震孔的面 积之和。
[0010] 与现有技术相比，本实用新型采用有限元对非充气轮胎的结构进行了优化设计， 其实用新型构思不同于201110394707. 1专利文献中的多个拱形轮幅部在轮部的外周面上 重叠延伸，本实用新型采用多种减震孔孔径变化，减震孔的面积可因轮胎的承载能力进行 适当调节，拓展了这种非充气安全轮胎的应用领域，更重要的是这种组合孔设置的支撑结 构可提高轮胎的强度和使用寿命，并满足重载车辆的需要。
[0011] 优选的是：第一减震孔为半月形，第二减震孔为弧形，第一减震孔弓形方向朝向外 环，第二减震孔弓形方向朝向内环，两减震孔的中心线在同一直线上。第一减震孔与第二减 震孔不仅起到减震作用，还能降低轮胎的重量，并有利于快速散失较厚的辐板在轮胎行驶 过程中因反复变形而产生的热量，提高轮胎的使用寿命。两减震孔中心线在同一条直线上， 并且沿轮胎径向分布，提高了轮胎径向的减震效果和抗冲击性，增强了轮胎的舒适性和安 全性。
[0012] 为了优化轮胎结构，本实用新型采用有限元设计进一步的优化了两减震孔的半径 和弦切角，优选的是：第一减震孔的半径Rl <第二减震孔的半径R2,80° <第一减震孔的 弦切角α1<1〇〇°，40° <第二减震孔的弦切角α2<90°。该结构的优化更加适合轮 胎的结构，且辐板厚度均匀，提高了轮胎的承载能力和使用寿命。
[0013] 针对载重轮胎，轮胎直径大，重量大，且散热效果差的特点，对于重载型轮胎的支 撑结构，本实用新型做了进一步的优化：支撑体还包括设置在第一减震孔和第二减震孔中 间、沿周向分布的第三减震孔，第三减震孔为半月形，第三减震孔均匀设置在第二减震孔的 间隙内，50° <第三减震孔的弦切角α3 <90°，第三减震孔弓形方向朝向内环，第一减震 孔的半径Rl <第三减震孔R3的半径<第二减震孔的半径R2。第三减震孔的设置减轻了轮 胎的重量，提高了散热效果，使辐板厚度均匀，避免了应力集中，有利于缓冲来自地面的冲 击和震动，提高轮胎的使用寿命。
[0014] 特别地，第三减震孔数量增多或面积增大，可增加舒适性，适合轻载型轮胎；第三 减震孔数量减少或面积减小，可提高辐板强度，适合重载型轮胎；通过调节第三减震孔的数 量和面积大小，可调节轮胎的承载能力和轮胎刚度，拓展了非充气轮胎的使用范围。
[0015] 对于大型载重轮胎，优选的是：支撑体还包括设置在第二减震孔和第三减震孔中 间、径向分布的第四减震孔，第四减震孔沿着第二减震孔中心与第一减震孔中心连线左右 对称设置，且任意两个对称的第四减震孔与第二减震孔共同形成第一 "Υ"形结构。
[0016] 更为优选的是：任意一第四减震孔与其相邻但不对称的第四减震孔之间沿外环设 置第五减震孔，60° <第五减震孔的弦切角α5<90°，第三减震孔的弦切角α3<第五减 震孔的弦切角α 5,第五减震孔半径R5 <第二减震孔的半径R2,第五减震孔与相邻的第四 减震孔共同形成第二"Υ"形结构。
[0017] 第一 "Υ"形结构和第二"Υ"形结构靠近地面，"Υ"形结构的张力可将受力传递到 轮胎内层的减震孔，给轮胎提供了优良的减震效果。"Υ"形结构的交错排布，不但可提高轮 胎的强度，还能兼顾轮胎的刚性，满足舒适性的要求。特别地，第四减震孔的设置给两个"Υ" 形结构提供了变形的空间，有利于发挥"Υ"形结构减震性能，并且保证了辐板的厚度均匀。
[0018] 散热效果是非充气轮胎的重要指标，对于胎面较厚的轮胎，为了更进一步地提高 轮胎的散热效果，优选的是：多个支撑体支撑于内环和外环之间，多个支撑体中间设置散热 中孔。散热中孔的设置提高与外部的对流换热，降低轮胎行驶过程中材料的生热，提高轮胎 使用寿命；减轻了轮胎的重量，散热中孔可为一个，也可以为多个，轻载型轮胎可设置1个 散热中孔，重载型轮胎可设置2个以上的散热中孔，特别地，宽基轮胎可设置3个或以上的 散热中孔。
[0019] 重载型轮胎胎面很厚，影响了热量的散出，为了进一步提高其散热效果，优选的 是：散热中孔延伸到外环的中部。更为优选的是，散热中孔延伸到内环的中部。散热中孔延 伸到内外环的中部，更进一步减轻了轮胎的重量，而且在轮胎内部形成对流的环形空腔，增 大了对流换热面积，保证了热量的散出路径。
[0020] 本实用新型还提供一种非充气安全轮胎，包括上述一种非充气安全轮胎的支撑结 构，内环与轮辋接触，外环承载胎面。
[0021] 优选的是：内环轴向和/或周向设置防滑凸起。防滑凸起的设置防止轮胎在轮辋 上产生滑动，提高了轮胎的行驶安全性和可靠性。最后，本实用新型提出的结构由于减震孔 之间的宽度较大，增强了胶料的流动性，适于模压或注射成型，成型工艺简单。
[0022] 本实用新型通过多个、多层减震孔沿径向和周向排布组成的支撑体，可以缓冲轮 胎行驶时来自地面的震动和冲击，并且承担车辆的载荷，防止轮胎因过度压缩引起的屈曲 变形，提高了轮胎的承载能力和使用寿命，从而适于各种车辆上的轮胎。通过调整减震孔的 大小或者减震孔的层数可以实现该轮胎承载能力满足从轻载到重载多种车辆的要求。
[0023] 本实用新型所提及的非充气安全轮胎则具有无需充气、耐刺扎、易维护、长寿命等 优点，尤其适合于装配到作业环境恶劣的车辆上使用。
[0024] 本实用新型的非充气安全轮胎结构是通过有限元技术进行计算和优化得到的合 理结构。它具有充气轮胎的承载能力和静刚度特点，接地压力分布合理，提高了轮胎的耐磨 性和行驶里程。
【附图说明】
[0025] 图1-2为本实用新型的结构示意图；
[0026] 图3-4为图2的A-A剖视图。
[0027] 图5为轮胎的静刚度曲线。
[0028] 其中10为内环，20为外环，30为支撑体，40为散热中孔，50为防滑凸起，60为胎 面，31为第一减震孔，32为第二减震孔，33为第三减震孔，34为第四减震孔，35为第五减震 孔。
【具体实施方式】
[0029] 实施例1 :
[0030] 如图1和2所示，一种非充气安全轮胎，其支撑结构包括内环10、外环20以及连接 内环10、外环20的支撑体30,支撑体30为环状结构，其内圆周上设置至少3个沿内环周向 均匀分布的第一减震孔31，其外圆周上设置与第一减震孔31相对应的第二减震孔32,第一 减震孔31的面积之和小于第二减震孔32