專利名稱：安全高效輪子的制作方法
安全高效輪子本案是分案，原申請日2003.1.1，申請?zhí)?3101364.3，名稱《安全高效輪胎》。針對的分案申請?zhí)?01110234933.3，名稱《安全高效的車用輪子及填充物》。技術(shù)領(lǐng)域：
:本發(fā)明屬于交通運輸領(lǐng)域，尤其是交通工具的安全高效輪胎。ニ、背景技術(shù):公知的輪胎存在以下不足:1、安全性差。輪胎在運行中會發(fā)生爆胎，尤其是前輪爆胎，由此引發(fā)事故不斷，往往造成生命財產(chǎn)的重大損失，這問題一直沒得到很好解決。爆胎的原因有異物切割、胎溫過高、胎壓過高、輪胎自身強度不夠，輪胎結(jié)構(gòu)不合理等。胎溫升高的原因之ー是胎內(nèi)填充的氣體在受到壓力和壓カ不斷變化和不斷地擠壓運動過程中產(chǎn)生高溫。而氣體是熱的不良導(dǎo)體，熱量不能很好散發(fā)，積聚成高溫。高溫使胎內(nèi)氣體膨脹，產(chǎn)生高壓，導(dǎo)致爆胎?？梢?，氣體導(dǎo)熱性差，易生高溫是爆胎的主要原因。由于充填物是氣體，發(fā)生爆胎時，事故輪胎的直徑急劇減小，轉(zhuǎn)速急劇降低，同樣時間內(nèi)所行的距離急劇減少，使交通工具，如汽車的各輪運行距離不一致，從而使車子發(fā)生以爆胎為圓心的急劇偏轉(zhuǎn)運動，司機來不及處理，導(dǎo)致車輛失控出事。輪胎直徑變小是出事的關(guān)鍵原因。2、效率不高。效率是指輪胎在使用過程中，単位時間內(nèi)完成的工作量。也指有用功在總功中所占的百分比。比如汽車輪胎，在其他條件相同的情況下，足氣的輪胎比缺氣的輪胎效率高。即單位能量所行的距離長。效率不高的原因有許多，原因之ー是胎內(nèi)填充物性能不合適。公知的胎內(nèi)填充物為空氣?？諝獾姆肿咏Y(jié)構(gòu)很疏松，容易被壓縮、改變體積。而且在被壓成液體前，其體積總是處于易變狀態(tài)。這樣，當胎內(nèi)充填壓カ空氣后，由于空氣體積的易變性，使輪胎的直徑總是處于非穩(wěn)定狀態(tài)。充氣壓カ過大，又易損壞內(nèi)、外胎。比如汽車，負載時其輪胎著地處的半徑會縮短。事實上，大部分的汽車輪胎著地處半徑在負載時會縮短。而輪胎除下方以外的半徑卻沒有縮短，反而由于壓カ的增大而有所變長。這樣，運動中的車輪總是要克服阻力前迸，甚至是不斷提高整體重心來運行。因為位于車輪著地處前面的車輪半徑比車輪著地處的半徑長。這樣就產(chǎn)生了大量的無用功耗，降低了效率。又由于氣體的荷載カ差(相對于液體、固體而言)，所以輪胎必須造得很大，才能滿足承載需求。這就造成料、エ的浪費，而且増加了重量，増加能耗。3、輪胎材料性能差。內(nèi)、外胎的材料是橡膠，橡膠的氣密性不是很好，充氣的壓カ越大，溫度越高，其氣密性越差。本來壓カ很高的輪胎，不久就跑氣了，氣密性差是主要原因。氣密性差的弊端表現(xiàn)在使輪胎經(jīng)常缺氣，氣壓不足，導(dǎo)致輪胎著地處半徑變短，給運動中的輪胎產(chǎn)生很大阻力，浪費能量。輪胎的鋼圈，尤其是汽車、拖拉機的輪胎鋼圈，用鋼板制成，既增加了車子自重，又易生銹，還不易加工，成本高。公知技術(shù)僅自行車采用塑料鋼圏，其他車如機動車，人力板車未采用。有ー種公知的人力車實心橡膠輪胎，弾性差，承載カ差，成本高。4、輪胎形狀結(jié)構(gòu)不合理。從橫截面來看，外胎內(nèi)腔的圓形結(jié)構(gòu)和外表的圓弧形結(jié)構(gòu)不利于輪胎下方，即著地處，保持半徑不變。比如汽車，負載后需要輪胎有一定的著地面積以承載，所有輪子的著地面積的總壓強，等于車子自身及負載的總重量。公知外胎橫截面的內(nèi)外形狀為圓弧形，外表面在充氣后更為明顯，使輪胎著地處成為ー個球面，ー個球點，而不是一條線。負載時，這個球點由于著地面積小，壓強大，只有向里縮，這樣就成了ー個平面，輪胎著地處的半徑因之縮短，產(chǎn)生前述的運動阻力?？梢?，輪胎橫截面上內(nèi)腔和外形的圓弧形結(jié)構(gòu)，不能對輪胎形成有效的支持，不能使輪胎的著地處形成一條線。從理論上講，只有當車輪的著地處呈軸向一條線時，輪胎的運動最省力。因為此時輪胎著地處的半徑?jīng)]變短或變短最少。只要半徑ー變短，就成了ー個面，與地面形狀相同的著地面。著地面越大，半徑越短、越浪費能量。5、橡膠外胎兩側(cè)邊太高。外胎有三方，著地的一方及兩側(cè)邊。外胎兩側(cè)邊太高，既浪費橡膠材料，又不利于輪胎保持著地處半徑不變。當輪胎負載時，兩側(cè)邊易發(fā)生外膨變形，必然導(dǎo)致輪胎著地處半徑變短，形成運動阻力。6、成本高。一是外胎著地面用舊后，往往兩側(cè)邊并沒壞，結(jié)果卻一起丟棄了。對地球資源形成浪費，還污染環(huán)境。舊胎翻新性能差，不安全，不方便，成本高。ニ是由于前述的背景技術(shù)的原因，容易導(dǎo)致輪胎損壞，因而成本高。公知技術(shù)在胎內(nèi)注入ー種自動補胎液，在小孔漏氣時自動補胎。這種補胎液成份中有一部分水。一般只注入胎內(nèi)容積1/3以下的補胎液。96101135.1專利申請是ー種注水輪胎，方法是在胎內(nèi)注入胎內(nèi)容積1/3以下的水，目的是利用水在運動中產(chǎn)生慣性節(jié)能。上述技術(shù)不能解決輪胎存在的不足。公知輪胎需經(jīng)常充氣，以保證氣壓，因此不方便。又由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝、拆卸、維修都不方便。公知技術(shù)的不足，還將在后面結(jié)合具體內(nèi)容進ー步說明。三、發(fā)明內(nèi)容:本發(fā)明的目的是解決公知輪胎的上述問題，使之安全、高效。1、改變充填物。本發(fā)明在輪胎里充填液體，可壓カ充填。充填到容積的1/3以上，直至充足?；蛞后w充滿輪胎里除固體充填物以外的空間。輪胎里的液體起承載作用。充填物可呈液體狀、膏體狀、膠體狀?；蛘?，充填物是固體、液體，或固體、液體、氣體的組合物、化合物。或充填物呈固體、液體、氣體之間的臨界物質(zhì)狀態(tài)。如半流體?；虺涮钗锸欠蹱?、粒狀固體的集合物或/和膠合物。還可是發(fā)泡材料，如泡沫塑料、泡沫橡膠。液體可以是水，或水與其他物質(zhì)的混合物或水合物。還可是油或油與其他物質(zhì)的混合物或化合物。這種輪胎由于不容易泄漏，因此可以呈無氣門的全封閉狀態(tài)、實心狀態(tài)。如膏狀充填物可在裝配輪胎時填入，靠夾板擠壓形成充填壓カ以承載，這種輪胎可呈實心狀，還有泡沫內(nèi)胎也可呈實心狀，它們均可無氣門。固體充填物可以是本發(fā)明將述及的內(nèi)撐。充填即填充。液體和氣體都是流體，遵守同樣的流體規(guī)律，氣體的減震和承載作用最終要通過外胎的弾性和強度來實現(xiàn)，從這點意義上講，液體或氣體作為輪胎充填物能獲得同樣的減震和承載作用。輪胎承載能力的大小決定于外胎強度和受カ面積，在這ニ個條件不變的情況下，在胎內(nèi)空間設(shè)置固體充填物，并不影響輪胎效果，而且能起到爆胎后的支撐作用。支撐作用還將后述。用液體或固體或其組合物作為輪胎充填物，比氣體充填物有許多優(yōu)點。一是橡膠、塑料的水密性比氣密性好，水分子鏈比氣分子鏈結(jié)合得更緊密、更結(jié)實，不易逃逸。這樣就減少了經(jīng)常充氣的麻煩，而且能保持輪胎的著地處半徑不變，減少運動阻力。ニ是不易爆胎，液體的導(dǎo)熱性比氣體強，而產(chǎn)熱性卻比氣體差，這樣胎內(nèi)溫度就不易升高、不易膨脹，不會因此產(chǎn)生高壓把胎脹破而出事故。三是即使爆胎，液體、膏體、固體不會象氣體那樣ー下子全沖出去，造成癟胎，釀成事故。爆胎后仍可行使，直至修復(fù)。甚至不會爆胎。四是由于固體、液體或半流體的承載力強，因而可以減小輪胎的體積，減輕輪胎的重量，提高能效，降低成本。本發(fā)明的胎內(nèi)液體與公知的胎內(nèi)液體的作用不同，公知的胎內(nèi)液體作用是補胎或起慣性作用。本發(fā)明卻還有承載、傳熱、安全、增效作用。所起的作用不同，在胎內(nèi)的數(shù)量不同，其材料成份也不同。由于液體的不可壓縮性，所以胎內(nèi)液體也可是常壓狀態(tài)，但仍能起承載作用。常壓指與大氣壓力相等，即胎內(nèi)外壓カ相等。當外胎的彈性作用于液體時，胎內(nèi)的液體具有了壓力，成為壓カ液體。由于液體、膏體、膠體具有與氣體類似或相同的易變形性和封閉狀態(tài)下的弾性，所以能代替氣體作為輪胎充填物。且具有氣體所沒有的諸多優(yōu)點。公知的胎內(nèi)液體只在1/3或1/3以下，本發(fā)明可在1/3以上，直至充滿胎內(nèi)所有空間。在自然界，固體、液體、氣體并沒有截然的分界，因此，本發(fā)明的充填物也可以是固體、液體、氣體的臨界物質(zhì)狀態(tài)。把固體粉粒聚集在一起，封閉于胎內(nèi)作充填物，也能起到流體物質(zhì)的作用。因較細的固體粉粒也具有流動性，能產(chǎn)生局部變形，比如向里凹進，并傳遞壓力。在封閉的狀態(tài)下，同樣能具有足夠的彈性。聚集的方式可以用液體粘合，形成膠狀體。帶彈性的固體也可単獨作為胎內(nèi)充填物。如泡沫、發(fā)泡塑料、發(fā)泡橡膠。泡沫充填物相當于內(nèi)胎，可與外胎結(jié)合在一起，在其截面上有結(jié)合界面。為防水在冬天結(jié)冰，可在水中加入其他物質(zhì)形成水的混合物或水合物?；蚋挠糜突蛴偷幕旌衔锘蚧衔铩＿@種充填物當然也可用在非冬天季節(jié)或其他場所。充填物還可是水、油以外的其他物質(zhì)的混合物或化合物。充填物(如液體)中可有各種添加剤，如防漏劑、保養(yǎng)劑、防凍劑、防腐劑等。不同用途的輪胎，可有不同性能的充填物。由于不易泄漏，所以輪胎可以沒有氣門，即不用中途加氣，一次充填，終身使用。如果與后將述及的胎內(nèi)塑料密封層結(jié)合起來將更好，選擇充填物的范圍會更廣。這將大大地方便使用，提高效率。2、深圈淺胎。即深鋼圈、淺外胎。淺外胎包括平板狀外胎。公知輪胎的容積，幾乎全在橡膠外胎里，有的在鋼圈里有很少的容積，只占整個輪胎總?cè)莘e的1/3以下。鋼圈沒有包住除子ロ以外的外胎。輪胎容積是指輪胎的內(nèi)部空間，即外胎和鋼圈結(jié)合所形成的胎內(nèi)空間，用來充填物質(zhì)，支撐外胎的體積和支持外胎的彈性。公知外胎有三方，兩側(cè)邊和底面，底面即圓周面。其兩側(cè)邊很高，目的是形成容納充填物的空間。側(cè)邊高的外胎有許多不足。一是易變形。我們在得到橡膠外胎彈性好的好處的同時，也得到其壞處，這就是外胎的兩側(cè)邊同樣弾性好，弾性好就易變形。當外胎負載吋，由于流體的趨圓性，兩側(cè)邊即向外凸出，使得輪胎的著地處的半徑變短，形成運動阻力。ニ是在爆胎時，外胎失去胎內(nèi)支撐物，橡膠胎的兩側(cè)邊不堪重壓，立即癟了下來，形成事故原因。三是成本高，兩側(cè)邊很高既多消耗橡膠，又增加加工難度。本發(fā)明加深鋼圈代替或包住外胎的兩側(cè)邊，形成輪胎的內(nèi)腔室，即胎內(nèi)容積。外胎上只有少量容積或沒有容積。正好是把公知技術(shù)顛倒過來。鋼圈還可呈夾板狀，ニ塊夾板從兩側(cè)邊將外胎夾住。夾板也可ー邊大、ー邊小。ニ夾板可焊接在一起，也可用螺栓或卡圈固定成型。安裝時，可先放上外胎，再用夾板將外胎夾緊，固定在鋼圈上。這樣，克服了公知技術(shù)不易裝、拆的不足。鋼圈兩側(cè)邊代替或包住外胎的兩側(cè)邊有如下作用，一是使外胎無法變形，輪胎著地處半徑不變短。不變短是相對的，相對于公知外胎變短很多而言，本發(fā)明不變短。從理論上講，任何物質(zhì)受カ后都會發(fā)生形變，只是量的大小不同而已。事實上，本發(fā)明的輪胎受力后也會變形，輪胎著地處的半徑也會變短，只是相對于公知技術(shù)而言，變短的量要小得多，從而達到安全高效的目的。ニ是發(fā)生爆胎時，由于鋼圈包住了外胎兩側(cè)邊，包住(或稱夾持)的程度達到了公知外胎側(cè)邊高度的一半以上，鋼圈離地距離可在5厘米以下，0.5厘米以上，所以輪胎半徑不會ー下子變短很多，因為鋼圈撐住了失去充填物支撐的外胎。即使輪胎半徑變短一點，車子發(fā)生一點偏轉(zhuǎn)，但不致于無法控制，并且仍可行駛。三是節(jié)省橡膠材料、方便加工、節(jié)省成本。鋼圈離地距離也可在5厘米以上，依需而定。3、輪胎防爆裝置。即輪胎爆炸后的救護裝置。還可在輪胎內(nèi)設(shè)內(nèi)撐來代替鋼圈的爆胎防護作用。內(nèi)撐指位于輪胎內(nèi)，起爆胎防護作用的裝置。內(nèi)撐可呈各種形狀，如圓環(huán)狀、帯狀，位于胎內(nèi)，起到支撐作用。爆胎時，內(nèi)撐接替填充物支撐起全部負載。比如在外胎內(nèi)有ニ塊T形半圓盤，其豎邊卡在鋼圈上，橫邊靠近外胎，爆胎時，T形內(nèi)撐撐住了外胎。還可在輪胎兩側(cè)安裝夾板，代替鋼圈的爆胎防護作用。夾板在輪胎ー側(cè)或兩側(cè)固定，夾持或包住外胎側(cè)邊高度的一半以上，離地距離可在5厘米以下，0.5厘米以上。起爆胎防護作用。夾板還可呈圓架狀、網(wǎng)眼板狀。夾板也可安在公知的輪胎上起同樣作用。非機動車可不用此結(jié)構(gòu)。歸納2、3，其特征是鋼圈上有凹腔，凹腔的深度超過內(nèi)胎的胎體中心線，其深度足以包住內(nèi)胎體積的一半?；蜾撊Φ陌记蝗莘e超過輪胎總?cè)莘e的一半；或至少有一邊鋼圈包住外胎側(cè)邊高度的一半以上；或輪胎上有包住外胎側(cè)邊高度一半以上的板狀物；該結(jié)構(gòu)也適用于公知輪胎防爆?；蛲馓サ膬?nèi)腔容積少于輪胎總?cè)莘e的一半；或外胎不帶凹腔，即沒有容積；如平板狀外胎、內(nèi)凹式外胎?；蜾撊Φ闹苓呺x外胎的周邊在5厘米以下，0.5厘米以上，即鋼圈的直徑比外胎的直徑小I至10厘米。表現(xiàn)在著地處時，即鋼圈離地距離可在5厘米以下，0.5厘米以上。離地很近。或輪胎內(nèi)腔里有內(nèi)撐；或內(nèi)撐與外胎或/和鋼圈聯(lián)結(jié)。內(nèi)撐可呈立邊狀、T狀、袋狀、球狀、柱狀、環(huán)狀，可徑向環(huán)繞在胎內(nèi)，或軸向排列在胎內(nèi)，或不規(guī)則布置?？捎些`個或多個內(nèi)撐。有的內(nèi)撐可代替胎內(nèi)充填物起承載作用，如充氣的袋狀、球狀內(nèi)撐。也可與胎內(nèi)填充物共同起承載作用。內(nèi)撐可與鋼圈活動聯(lián)接，靠近外胎底面，可分為ニ部分或多部分，可分為多個袋狀、球狀、柱狀或多圈環(huán)狀。內(nèi)撐可由金屬、塑料、泡沫、橡膠等材料単獨或組合制成。夾板可代替鋼圈形成凹腔。4、塑料輪胎。其特征是內(nèi)胎用塑料膜制成，塑料膜可以是厚度在I毫米以下的塑料薄膜。可用軟性塑料、弾性好的塑料。其加工方法可用塑料薄膜連接而成。可用一塊或ー塊以上片狀塑料膜連接而成。也可用塑料薄膜帶螺旋連接而成?？上戎瞥珊荛L的塑料膜管帶，在管帶上打出長度標記，然后截斷連接成內(nèi)胎。連接方法可用膠粘、熱合等。塑料膜可結(jié)合在橡膠外胎內(nèi)壁。外胎用塑料制成，或用塑料、橡膠組合制成；或用復(fù)合材料制成?；蛩芰贤馓в邢鹉z表層。橡膠表層與塑料外胎粘接或緊配合，滿足輪胎功能的需要。為增加外胎表面的抓地力，可選用合適的合成塑料或復(fù)合材料。塑料外胎與表層之間可帶有聯(lián)接凹凸，聯(lián)接凹凸可呈齒輪狀、鋸齒狀、波紋狀。輪胎的鋼圈也可用高強度塑料制成?；蛩芰吓c金屬結(jié)合制成。塑料比橡膠具有更好的密封性能，而且具有一定的弾性。用塑料代替橡膠制作輪胎，具有密封性能好、重量輕、防銹蝕、外表美觀、成本低等特點。內(nèi)胎的常壓體積可大于輪胎的容積；即內(nèi)胎的常壓表面面積大于輪胎內(nèi)腔的表面面積。常壓指與大氣壓力相等。即胎內(nèi)外壓カ相等。充氣或充其他填充物時，內(nèi)胎并沒有受到張力，充氣所形成的張カ首先被外胎接受并限制在外胎的容積之內(nèi)。內(nèi)胎由于沒承受張力，或承受張カ很小，一是不會被脹破，ニ是不會因為受張力作用而降低密封性能。塑料內(nèi)胎、橡膠內(nèi)胎均可如此結(jié)構(gòu)。由于不會泄漏，所以輪胎可以不要氣門，一次充填，或預(yù)先充填，終生使用。塑料外胎可帶有橡膠表層，就象給外胎穿了鞋，可方便更換。外胎與表層可用粘合劑粘接在一起。也可活動聯(lián)接，靠充填后的張カ固紫。可將塑料膜依附在橡膠外胎內(nèi)壁，取代內(nèi)胎。外胎與表層之間可帶有各種形狀的嚙合結(jié)構(gòu)，有利于兩者之間的緊固。本發(fā)明用透明材料作內(nèi)外胎，以増加美感，方便檢測。如塑料透明內(nèi)外胎。5、平底外胎。其特征是外胎內(nèi)腔截面呈方形或內(nèi)腔的底面軸向平直或向內(nèi)凸起；或外胎外表面軸向平直或向里凹迸；內(nèi)胎有與外胎內(nèi)腔相應(yīng)的外部形狀。內(nèi)胎的常壓體積可大于輪胎的容積；或壓カ狀態(tài)下的外胎圓周面呈軸向平直狀。上述結(jié)構(gòu)的輪胎有利于保持運動中的輪胎的圓周不改變直徑，即輪胎著地處的半徑不變短，提高能效。方形內(nèi)腔或內(nèi)腔的底面軸向平直的結(jié)構(gòu)，能使外胎著地處得到很好的有力的胎內(nèi)壓カ支持，使之保持半徑不變。公知的圓形外胎和內(nèi)胎，使受壓的外胎圓周面呈軸向圓弧狀，不利于保持輪胎的直徑不變。平底外胎還可呈平板狀，即外胎的圓周圈呈內(nèi)外平行的平板狀，沒有ニ側(cè)邊。6、內(nèi)外胎之間設(shè)抗拉帯。公知輪胎的張カ幾乎全由外胎承擔，因此外胎必須有較高的抗拉能力。這樣ー是成本高，ニ是影響輪胎的各種性能。如抗拉能力難以提高，致使輪胎體積増大。本發(fā)明在內(nèi)外胎之間設(shè)有抗拉帶，部分或全部承擔荷載或胎內(nèi)填充物所產(chǎn)生的張力。使外胎所受的張カ大大減小。這ー是有利于提高外胎的使用壽命。ニ是增強輪胎的載荷能力。三是降低更換外胎的成本?？估瓗Э捎盟芰?、橡膠、金屬或合成材料単獨或結(jié)合制成?？芍瞥赡z合帶狀、金屬網(wǎng)帶狀、織線帶狀?？捎枚喾N材料結(jié)合制成。可呈圓環(huán)狀、平帯狀?？估瓗Э蓭в熊浶员韺印Ｏ鹉z外胎可粘在抗拉帶上，用壞后揭下?lián)Q新。7、注液裝置.一種輪胎注液裝置，它以打氣筒或/和氣泵或/和水泵或/和水槍或/和注射器或/和泥漿泵為主體裝置，其特征是帶有貯液箱和注液ロ或/和輸液管或/和單向閥門。由于氣體、液體具有同樣的流體性能，故可直接用公知的充氣裝置帶上貯液箱和出液ロ作為本發(fā)明的注液裝置。公知的充水裝置、泥漿泵均可如此改裝制成。8、本發(fā)明的優(yōu)點:ー是充液輪胎或充其他物質(zhì)的輪胎承壓性能好。還有利于減小輪胎體積，減輕重量。ニ是安全、防爆性能增強。三是高效，提高了輪胎保持整圓運動的能力，有利于節(jié)能。四是使用方便，如免充氣功能、夾板鋼圈便于安裝、拆卸等。五是降低成本。安全、高效本身就降低了成本，再加上結(jié)構(gòu)上的簡化，使成本降低。本發(fā)明的優(yōu)點在各章節(jié)中結(jié)合相關(guān)內(nèi)容也有說明。四

及實施方式:下面結(jié)合附圖及實施方式進ー步說明本發(fā)明。圖1、2是本發(fā)明注液輪胎結(jié)構(gòu)綜合示意3是夾板輪胎示意4、5是T形內(nèi)撐結(jié)構(gòu)6是安裝T形內(nèi)撐后的輪胎截面剖示7是無子ロ結(jié)構(gòu)的液體輪胎截面剖示8是塑料外胎與橡膠表層齒狀結(jié)合的局部剖示9、10分別是有袋狀、球狀內(nèi)撐的輪胎截面剖示11是泡沫內(nèi)撐輪胎截面剖示12是反子ロ結(jié)構(gòu)的、外胎帶凹面的輪胎截面剖示13是無氣門全封閉輪胎截面剖示14是塑料膜內(nèi)胎或泡沫內(nèi)撐用螺旋法加工的半成品示意圖。圖15、16是塑料膜內(nèi)胎用螺旋法加工的半成品示意圖。
圖17、18是塑料膜內(nèi)胎用對折法加工的半成品示意圖。圖19-24是三種夾板結(jié)構(gòu)及應(yīng)用的示意圖。圖25、26是圓環(huán)形輪胎抗拉帶結(jié)構(gòu)示意圖。圖27、28是塑料膜內(nèi)胎成品結(jié)構(gòu)示意圖。圖29是直條狀內(nèi)胎示意圖。圖1的剖示圖，是沿徑向切去了輪胎的1/4，即90度角的剖示。相當于圖2完整時的A-A部分。橡膠外胎I與鋼圈2通過公知的子ロ扣合在一起，外胎內(nèi)壁上有塑料膜3結(jié)合其上，二者有結(jié)合界面。沒有公知的內(nèi)胎。輪胎圓周面上的著地處4，呈軸向平直狀態(tài)。著地處指輪胎與地面接觸的部分。輪胎的圓周面都可能成為著地處，運動中的輪胎連續(xù)不斷地改變著地處。5是胎紋。輪胎鋼盆6與鋼圈2聯(lián)結(jié)。鋼盆即聯(lián)接鋼圈與中心軸的部件。鋼圈即聯(lián)接鋼盆與外胎的部件。鋼盆、鋼圈也可合為一體，成為一件。外胎I的兩側(cè)邊很矮，其內(nèi)腔容積很小，占輪胎總?cè)莘e的1/5以下。外胎I也可呈平板狀，完全無容積。鋼圈2容積很大，占輪胎總?cè)莘e的一半以上，鋼圈2的周邊離地面很近，在5厘米以下。圖2是輪胎的軸向中心剖示圖，相當于圖1完整時的B-B線剖示。液體7充滿胎內(nèi)空間。液體7也可是半流體，或泥漿、油漿，或類似果凍、牙膏的膠結(jié)物體、膏狀物體。液體7中可摻有體積大、重量輕，S卩比重小的固體。還可有內(nèi)撐。輪胎著地處4如果凹進，勢必縮短輪胎著地處的半徑，即h的高度，而輪胎著地處前面的輪胎半徑卻沒有縮短，反而有所增長。這樣，輪胎運動的阻カ就大了。而如果輪胎保持著地處半徑不變，則輪胎著地處的前面懸空，十分有利于輪胎做前傾的滾動動作，產(chǎn)生節(jié)能增效的效果。充氣輪胎由于自身的弊端，常是著地處凹進，半徑變短，因而運動受阻，浪費能量。本發(fā)明用液體、漿體或膏體做胎內(nèi)充填物，用密封性比橡膠強的塑料做胎內(nèi)密封材料，用平底內(nèi)外胎保持輪胎著地處軸向平直，使輪胎著地處半徑不變短，使輪胎保持良好的滾動條件，節(jié)能增效。也可在公知的輪胎中充滿液體或半流體，直接應(yīng)用本發(fā)明。外胎內(nèi)腔呈方形，其內(nèi)腔底面呈軸向平直狀，與地面平行。這有利于輪胎軸向增加著地面積，減小著地處的壓強。這樣增加的著地面積呈軸向一條線，既能增加承載能力，又不會增加滾動阻力。人們往往用増加輪胎數(shù)量的辦法來分散壓力，與此是同樣道理。塑料膜3可換成塑料膜內(nèi)胎，其形狀可與外胎的方形腔室相吻合。塑料膜的厚度在I毫米以下。內(nèi)胎的常壓體積可比輪胎的容積大，這樣，充填物的張カ就不會撐壞內(nèi)胎，沒有受到張カ拉伸的內(nèi)胎材料，密封性能會更好。鋼圈2離地面可選定在5厘米以下，越少越好。爆胎時，輪胎直徑變動少，產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)カ小，司機能控制輪胎方向。本發(fā)明適用于所有輪胎。鋼圈2離地高度也可大于5厘米，依需而定。圖3，夾板8用螺栓固定，可一邊安裝ー塊夾板，從兩邊把外胎夾住。夾板的作用是代替鋼圈，形成保護外胎的腔室，ー是使輪胎負載時徑向變形小，即著地處半徑不變短。ニ是爆胎時接地，起安全作用?？梢贿吺菉A板，另ー邊是鋼圈，如圖11，這樣有利于內(nèi)、外胎在鋼圈上的安裝、拆卸。三是對內(nèi)外胎起保護作用，免受外來損傷。夾板上、鋼圈上都可帶有加強筋和裝飾層、覆蓋層。夾板可用螺栓或卡子固定在輪胎上，便于裝、卸。夾板8比外胎I的直徑小1-10厘米。也可在公知輪胎上專門安夾板，起爆胎后的防護作用。圖4、5、6，T形內(nèi)撐9的主要作用是防爆胎。它分成ニ塊。由豎、橫ニ片板制成，豎板903卡在鋼圈201上，橫板902平行于外胎101的內(nèi)圓周面，還有外圈901，外圈901起固定作用，將ニ塊內(nèi)撐箍在一起。還起防護作用，防止爆胎后的行駛中割傷外胎。外圈呈圓環(huán)狀，與內(nèi)撐外圓相合。外圈901可用橡膠、塑料、織物制成。爆胎時，豎邊把來自地面的カ傳給鋼圈201。橫板面積大，上覆膠或塑，不易損傷外胎。正常時，內(nèi)撐9不受力，也不起支撐作用?？ㄔ阡撊ι想S輪胎運動。外圈901將內(nèi)撐9包住，固定在鋼圈201上。豎板903上還可有聯(lián)接孔10，用以將ニ塊內(nèi)撐用卡子聯(lián)接在鋼圈上。公知輪胎中放入內(nèi)撐9，可防爆胎時車輛失控。圖6中，外胎101是平底外胎，其外圓周面和內(nèi)腔圓周面平行，使外胎在受力時能保持外圓周面軸向平直。其方形內(nèi)腔能為外胎保持軸向平直提供內(nèi)力支持。液體7充滿胎內(nèi)空間。圖4是兩個T形內(nèi)撐合在一起的示意圖。圖7，鋼圈202的一個立邊由夾板8構(gòu)成，鋼圈202包住塑料膜內(nèi)胎301。塑料膜內(nèi)胎的截面形狀呈方形。也可呈圓形、多邊形，依需而定。橡膠外胎11與鋼圈202之間無子ロ，去掉了公知的子ロ結(jié)構(gòu)，便于加工，降低成本。由于液體的不可壓縮性能和流體向容器各處均勻傳遞壓力的特性，使得無子口外胎11能固定在鋼圈202上，完成輪胎功能。塑料膜內(nèi)胎呈方形，內(nèi)有液體7。塑料膜內(nèi)胎301的常壓體積可大于輪胎內(nèi)腔的容積，當胎內(nèi)充填物產(chǎn)生壓カ時，內(nèi)胎的體積還未用盡，就已充滿了輪胎內(nèi)腔，壓カ被輪胎內(nèi)腔接受了，內(nèi)胎并未受到力或所受 カ很小。塑料膜內(nèi)胎周圍可有墊子，以保護內(nèi)胎免受磨損。墊子可用金屬、塑料、橡膠、織物制成。墊子的結(jié)構(gòu)與內(nèi)胎的外形相應(yīng)。鋼圈202可帶多種加強筋，還可滾邊、卷ロ，使其ロ部邊緣處不致因受カ而變形或張開。內(nèi)胎301可分為ニ個或多個，便于安裝和修理，還可在爆胎時起到內(nèi)撐作用。因不可能多個內(nèi)胎同時爆炸，ー個爆炸后，其他的會迅速填充過去，使輪胎直徑不產(chǎn)生大的變短，防止事故。內(nèi)胎里的充填物也可以是膏狀物、膠狀物，預(yù)先加工成型，使用時放進鋼圈即可。胎內(nèi)充填物可呈常壓狀態(tài)。外胎11靠自身的弾性及強度，包在輪胎外周，與抗拉層302緊密接觸，并有部分進入鋼圈202。本發(fā)明所述的子ロ即輪胎的外胎與鋼圈結(jié)合部位的相互扣合結(jié)構(gòu)。抗拉層302位于內(nèi)外胎之間，與外胎一起包住內(nèi)胎，抵抗內(nèi)胎中填充物的壓力?？估瓕涌捎谜澈蟿┡c外胎粘合在一起，更換外胎時撕下抗拉層，抗拉層可重復(fù)使用?？估瓕涌捎山饘?、塑料、橡膠、織物等材料単獨或混合制成，可用制造動カ皮帶的公知技術(shù)制造抗拉層。外胎11呈兩面平行的平板狀，完全沒有內(nèi)腔，外周帶有胎紋5?？估瓕蛹纯估瓗?。圖8，塑料外胎12和橡膠表層111有相應(yīng)的鋸齒狀結(jié)構(gòu)，輪胎充壓后，能使橡膠表層牢固地聯(lián)接在塑料外胎上。如不用膠粘，`卸壓后很容易將橡膠表層在塑料外胎上裝上或卸下，便于更換。塑料外胎12也可換成抗拉層。塑料外胎12也可沒有橡膠表層111，直接用塑料或合成材料制成外胎。圖9、10，袋狀內(nèi)撐13、球狀內(nèi)撐14實際上相當于內(nèi)胎作用。由于分成了若干個，不會同時爆炸，所以在爆胎時，又能起到內(nèi)撐作用。袋狀內(nèi)撐呈ロ袋狀。球狀內(nèi)撐呈球狀，如乒乓球就可以是ー種球狀內(nèi)撐。在胎腔里可任意放置?？客馓サ膹椥詳D壓在胎里，同時起到承載和防爆胎作用。還可是帯狀、節(jié)狀內(nèi)撐，在胎腔里沿徑向纏繞、布設(shè)，同樣能有內(nèi)胎、內(nèi)撐雙重功能。內(nèi)撐里的充填物可以是液體或/和固體或/和氣體或它們的組合物、化合物。也可是真空。輪胎中的袋狀內(nèi)撐可有一條或多條，可徑向或軸向排列。圖6、7、8、9、10、11、12、13均只畫出了輪胎的部分結(jié)構(gòu)截斷面剖示圖，表示截取輪胎某一部分的ー個截面。其他部分未表示。內(nèi)撐可單獨起承載作用，也可與其他填充物共同起承載作用。如在液體填充物里加多個球狀內(nèi)撐14，這能減輕輪胎的重量。球狀內(nèi)撐內(nèi)充氣體，球殼具有一定強度，不易破，能承壓。圖9、10的輪胎中，均可加入液體，與袋狀內(nèi)撐13、球狀內(nèi)撐14共同起承載作用。圖9中，塑料外胎12外周包有橡膠表層111。橡膠表層在胎內(nèi)充壓后，可僅靠自身的弾力與塑料外胎或/和鋼圈固定聯(lián)接，泄壓后，又可方便取下，方便更換。圖10中，塑料外胎12不帶橡膠表層，為獲得良好的抓地力，需選用合適的塑料。圖11，泡沫內(nèi)撐15裝在鋼圈203內(nèi)，并帶有橡膠表層111。這種輪胎尤其適用于輕載車，如自行車、摩托車。重載車或道路條件差吋，一般不用平板式外胎，而用帶有矮側(cè)邊的外胎，如圖1的外胎I的構(gòu)造。鋼圈203的一側(cè)立邊由夾板8構(gòu)成。夾板8可用螺栓聯(lián)接在鋼圈上，可從輪胎上卸下或裝上，便于整圈成型后的泡沫內(nèi)撐和外胎安裝到鋼圈上。泡沫內(nèi)撐同時具有內(nèi)胎和內(nèi)撐雙重作用，所以也叫泡沫內(nèi)胎。泡沫內(nèi)胎與橡膠表層，可粘接一起或靠橡膠表層的彈力擠壓在一起。截面上有外胎與內(nèi)胎的結(jié)合界面。泡沫內(nèi)撐可分成多塊。泡沫內(nèi)撐可與液體共同做胎內(nèi)充填物。泡沫內(nèi)胎還可呈長條狀、截取一段合適長度，繞在鋼圈圓周的凹槽里。接頭處可粘接。公知自行車、人力車、摩托車輪胎的外胎，其截面形狀呈圓弧形，不利于保持著地處半徑不變。本發(fā)明外胎截面形狀呈方形，有利于保持著地處半徑不變短。圖12，橡膠外胎102和鋼圈204具有與公知技術(shù)相反的反向子ロ。由于胎內(nèi)流體的擠壓カ和子ロ的嚙合結(jié)構(gòu)，流體不會漏出來。外胎102也不會松動或脫落。鋼圈204內(nèi)也可有內(nèi)胎或內(nèi)撐。外胎102外表面向胎內(nèi)凹進，這樣的目的是為了保持軸向直線接觸地面，使負載后的外胎外表面著カ處半徑不變短，以省力增效。向內(nèi)凹進類似于預(yù)應(yīng)力作用，外胎中間部位受カ后，比兩側(cè)邊向外凸出的程度大ー些，預(yù)先向內(nèi)凹進，補償多凸出的部分，形成預(yù)應(yīng)力，以保持負載受力后的著地處半徑不變短。也可通過加厚外胎中間部位來達到預(yù)應(yīng)カ效果。反子口外胎可以適應(yīng)惡劣的道路條件，還可最大限度地在軸向直線上增加相同條件下的著地面積。圖13，鋼圈205包住部分外胎111，外胎111由橡膠表層單獨構(gòu)成。胎內(nèi)充填物16是由粉狀、粒狀固體物組合成的液狀物或膏狀物或漿狀物。充填物可由公知的氣門進入胎內(nèi)，用水泵或泥漿泵加壓。外胎111內(nèi)層帶有塑料膜303。也可用塑料膜內(nèi)胎301。圖14、塑料膜內(nèi)胎的半成品17呈管形帯狀，螺旋狀卷在一起。用塑料膜加工的內(nèi)胎，可先加工成很長的管形帶，并如圖將管形帶螺旋盤繞在一起，其上作出標記18，標出ー個內(nèi)胎的長度，然后按標記18截取下來，兩頭ー接、安上氣門，即成塑料膜內(nèi)胎。也可不接頭，只將兩端封ロ，即成塑料膜內(nèi)胎。使用時接頭處自然會擠壓在一起。外胎也可類似此法加工，先加工出長帶，后截取一段，接頭即成。同樣，泡沫內(nèi)撐也可類似此法加工，只是接頭的方法可能不一樣，也可不接頭，直接放進胎腔里使用，靠壓カ自然接頭。塑料膜內(nèi)胎的半成品17也可制成直條管狀。圖15、16，塑料膜先呈平帶狀，很長，將其按螺旋形粘合或熱合，形成管帶19，還可在其上做出長度標記，按標記截取后，兩頭ー接，安上氣門，即成塑料膜內(nèi)胎。圖16是圖15的左視圖。還可用透明材料作內(nèi)、外胎，還可是彩色內(nèi)、外胎，如透明塑料、彩色塑料等。圖17、18，平帶狀塑料膜20兩邊對接成管帶21，再將兩頭一接，安上氣門，即成塑料膜內(nèi)胎。22是對折接縫。也可不接縫，不接頭，不安氣門，不封閉，直接將塑料膜鋪布在胎腔里，接縫、接頭處重合，層疊，由于胎內(nèi)壓カ，將重合部位壓密實，不會泄漏。塑料膜內(nèi)胎上可只有一進氣孔，對準安在鋼圈上的氣門，以備充填物由此進入。圖19、20、21，夾板23呈盤狀，中間凹進部分用于聯(lián)接，周邊用于形成胎腔。圖20是圖19的左視圖。圖21，兩個夾板23相對組合在一起，用螺栓連接，構(gòu)成輪胎骨架24，代替鋼圈和鋼盆。內(nèi)外胎裝在兩夾板形成的槽中，中間圓心可接軸。上緊夾板，可擠壓內(nèi)、夕卜胎，可使胎內(nèi)液體壓カ升高，便于安裝，運行。圖22，深盆夾板25具有較深的盤身26，這種深盆夾板與平板狀夾板8結(jié)合，形成輪胎骨架，代替鋼圈和鋼盆。夾板8的直徑可大于或小于夾板25的直徑，直徑大的夾板起防爆胎作用，離地距離在5厘米左右。圖23、24，圓架狀夾板27由輻條28聯(lián)接外圈和軸圏。這種夾板適合安裝在公知的輪胎上，起爆胎防護作用。所有夾板、鋼盆、鋼圈均可由塑料制成。圖24是23的左視圖。夾板可同時具有裝飾板作用。圖25、26，抗拉層29呈圓環(huán)狀，圖26是圖25的左視圖。可用公知的動カ皮帶材料和エ藝加工抗拉帯?？估瓕觾?nèi)壁可有塑料膜或涂層，代替內(nèi)胎。抗拉帶可與內(nèi)外胎結(jié)合在一起?？估瓗Э梢詿o彈性或有較小彈性?？估瓗Э删哂腥彳浶?，抗拉帶截面呈平板狀，或與內(nèi)、外胎形狀相吻合。。圖27、28，塑料膜內(nèi)胎30與公知內(nèi)胎外觀一祥，帶有氣門31。圖28是圖27的左視圖。也可無氣門，僅有一孔，供充填物進入用。自行車可將氣門安在鋼圈上，氣門的進氣ロ插入塑料膜內(nèi)胎中，即可。塑料膜內(nèi)胎在進氣ロ靠壓カ形成封閉狀態(tài)，將氣門的進氣ロ擠紫，不會泄漏充填物。塑料膜內(nèi)胎也可用模壓法一次加工成成品。圖29，直條管狀內(nèi)胎32可用塑料膜或橡膠制成，兩端封閉，上有進氣孔33，圖上方的圓表示截面形狀呈圓形。直條管狀內(nèi)胎32繞在輪胎腔室里，加入充填物后自然形成接頭。
權(quán)利要求
1.ー種車用輪子，所述的輪子包括機動車輪子，所述的輪子包括鋼圈、輪胎，輪胎包括外胎或/和內(nèi)胎，鋼圈上有鋼圈凹腔，外胎上有外胎凹腔，外胎安裝在鋼圈上，鋼圈凹腔和外胎凹腔共同構(gòu)成輪子的內(nèi)腔，其特征是淺外胎，所述的淺外胎是外胎呈平板狀，或外胎的內(nèi)腔截面呈方形，或外胎的內(nèi)腔的底面軸向平直或向里凸起，或外胎的外表面軸向平直或向里凹進。
2.一種車用輪子的制造方法，所述的輪子包括機動車輪子，所述的輪子包括鋼圈、輪胎，輪胎包括外胎或/和內(nèi)胎，鋼圈上有鋼圈凹腔，外胎上有外胎凹腔，外胎安裝在鋼圈上，鋼圈凹腔和外胎凹腔共同構(gòu)成輪子的內(nèi)腔，其特征是淺外胎，所述的淺外胎是加工外胎，使外胎呈平板狀，或加工外胎，使外胎的內(nèi)腔截面呈方形，或加工外胎，使外胎的內(nèi)腔的底面軸向平直或向里凸起，或加工外胎，使外胎的外表面軸向平直或向里凹進。
3.如權(quán)利要求1所述的輪子，其特征是鋼圈凹腔的深度足以包住內(nèi)胎體積的一半；或，鋼圈凹腔的深度包住外胎的側(cè)邊一半的高度；或鋼圈凹腔的容積超過輪胎總?cè)莘e的一半；或外胎凹腔的容積少 于輪胎總?cè)莘e的一半；或至少有一邊鋼圈包住外胎的側(cè)邊的高度的一半；或，輪胎上有包住外胎的側(cè)邊高度一半以上的板狀物；或，鋼圈由兩個夾板代替； 或，其特征是加大鋼圈的直徑或增加鋼圈凹腔的深度或增加鋼圈凹腔的容積； 或，其特征是減少外胎的側(cè)邊的高度或減少外胎凹腔的深度或減少外胎凹腔的容積； 或，所述的機動車輪子至少ー側(cè)鋼圈的周邊離輪胎的周邊的距離不超過5厘米； 或，所述的機動車輪子的外胎的周邊離鋼圈的周邊的距離不超過5厘米； 或，所述的機動車輪子的鋼圈的直徑比外胎的直徑小I至10厘米。
4.如權(quán)利要求1所述的輪子，其特征是所述輪胎里的填充物是液體或是液體、固體、氣體的組合物或化合物；或填充物是粉狀、粒狀固體的聚集；或填充物呈液體與固體或氣體的臨界物質(zhì)狀態(tài)；或填充物呈漿狀或膏體狀或膠體狀或半流體狀或泡沫狀； 或，所述的填充物超過輪胎容積的1/3或以上或充滿輪胎里的空間； 或，所述的填充物是水或水與其他物質(zhì)的組合物或化合物； 或，所述的填充物是油或油與其他物質(zhì)的組合物或化合物； 或，所述的的輪胎呈無氣門的全封閉狀態(tài)或?qū)嵭臓顟B(tài)或呈無氣門的環(huán)狀； 或，所述的填充物中有添加剤，添加劑包括防漏液和補胎液； 或，所述的填充物在裝配輪子時一次性填入； 或，其特征是外胎與鋼圈呈無子ロ或反子ロ結(jié)構(gòu)； 或，所述的填充物用注液裝置填充到輪胎里，所述的注液裝置以打氣筒或/和氣泵或/和水泵或/和注射器或/和泥漿泵為主體裝置，帶有貯液箱和注液ロ或/和輸液管或/和單向閥門； 或，所述的的輪胎里有內(nèi)撐，內(nèi)撐可呈T狀或袋狀或球狀或柱狀或環(huán)狀，內(nèi)撐可以環(huán)繞在輪胎內(nèi)，可與鋼圈活動聯(lián)接，內(nèi)撐可分為ニ部分或多部分，內(nèi)撐可由金屬、塑料、泡沫、橡膠材料単獨或組合制成，內(nèi)撐可與外胎或/和鋼圈聯(lián)接一體； 或，其特征是內(nèi)外胎由塑料或塑料與橡膠組合制成；或塑料外胎帶有橡膠表層；或橡膠表層與外胎粘接或緊配合；或外胎與橡膠表層之間帶有相應(yīng)的齒狀聯(lián)接凹凸； 或，其特征是外胎內(nèi)腔截面呈方形或外胎內(nèi)腔的底面軸向平直或向里凸起；或外胎外表面軸向平直或向里凹迸；或壓カ狀態(tài)下的外胎外表面呈軸向平直狀態(tài)。
5.如權(quán)利要求1所述的輪子，其特征是所述的鋼圈由兩個夾板相對組合在一起，構(gòu)成輪子的骨架，外胎安裝在兩個夾板之間的槽中； 或，其特征是所述的夾板的圓心與車軸連接； 或，其特征是所述的夾板中間凹進，呈盤狀； 或，其特征是所述的兩個夾板ー邊大，ー邊??； 或，其特征是靠兩個夾板擠壓外胎里的填充物形成壓カ以承載； 或，其特征是ニ塊夾板代替鋼圈，ニ塊夾板從兩側(cè)邊將外胎夾??； 或，其特征是深盆狀夾板，深盆狀夾板與平板狀夾板結(jié)合，構(gòu)成輪子的骨架； 或，所述的兩個夾板用螺栓連接；或，用螺栓連接的兩個夾板之間形成ー個槽，所述的輪胎安裝在兩個夾板之間的槽中；或，用螺栓上緊夾板，使輪胎內(nèi)的壓カ增高，使輪子具備荷載性能；或，所述的外胎內(nèi)腔和夾板之間的槽共同形成輪子內(nèi)腔； 或，兩個夾板23相對組合在一起，用螺栓連接，構(gòu)成輪胎骨架24，代替鋼圈和鋼盆，內(nèi)外胎裝在兩夾板形成的槽中，中間圓心連接車軸，上緊夾板，擠壓內(nèi)、外胎，使胎內(nèi)液體壓カ升高，便于安裝、運行。
6.如權(quán)利要求1所述的輪子，其特征是包括內(nèi)胎，內(nèi)胎由薄膜材料制成，所述的薄膜材料包括塑料膜、橡膠膜、合成膜，其厚度在I毫米以下； 或，內(nèi)胎的常壓體積大于或等于輪子的內(nèi)腔容積； 或，內(nèi)胎的周長長于或等于輪子內(nèi)腔的周長； 或，內(nèi)胎呈管帯狀，兩頭封閉，氣門位于兩頭之間。
全文摘要
一種安全高效輪胎，它屬于交通工具領(lǐng)域，其特征是用液體或固體或半流體作為輪胎的充填物，深鋼圈是加大鋼圈的直徑或增加鋼圈凹腔的深度或增加鋼圈凹腔的容積；淺外胎是減少外胎的側(cè)邊的高度或減少外胎凹腔的深度或減少外胎凹腔的容積；外胎呈平板狀，或外胎的內(nèi)腔截面呈方形，或外胎的內(nèi)腔的底面軸向平直或向里凸起，或外胎的外表面軸向平直或向里凹進。本發(fā)明輪胎永不爆胎，高效安全。
文檔編號B60B21/00GK103112316SQ20131005604
公開日2013年5月22日 申請日期2003年1月1日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月1日
發(fā)明者任文林 申請人:任文林