无气轮胎及汽车的制作方法

本发明涉及一种轮胎，特别是一种无气轮胎；本发明还涉及一种使用前述无气轮胎的汽车。

背景技术：

轮胎是安装在汽车上而与地面接触滚动的构件。轮胎不仅要能够承受作为移送对象的汽车负载，还要缓冲地面不平引起的行驶冲击。

轮胎及车轮在车桥(轴)与地面之间传力，并使汽车运动。因此，轮胎及车轮部件应满足下述基本要求：足够的负荷能力和速度能力，具有较小的滚动阻力和行驶噪声，良好的附着特性和质量平衡，耐磨损、耐刺扎、耐老化和良好的气密性，质量小、价格低、拆装方便、互换性好。

轮胎有多种分类方法，其中，按胎体结构不同分为子午线轮胎、斜交轮胎等；按帘线材料不同分钢丝轮胎、半钢丝轮胎、人造纤维轮胎和棉帘线轮胎；按用途不同分乘用车(指轿车、轻型客车)轮胎、商用车(指货车、大型客车)轮胎、非公路用车轮胎、特种车轮胎；按胎面花纹不同分公路花纹轮胎、越野花纹轮胎、混合花纹轮胎和特种花纹轮胎；按断面形状不同分普通断面轮胎和低断面轮胎两种；按气密方式不同分有内胎轮胎和无内胎轮胎两种。

乘用车轮胎尺寸小，高速性和舒适性好；商用车轮胎尺寸大，承载能力强；非公路用车轮胎附着性好，胎面耐刺扎，适用于在恶劣条件下工作。公路花纹轮胎滚动阻力小、噪声小，适用于铺装路面上使用，其中纵向花纹轮胎适用于良好路面，横向花纹轮胎适用于土石路面；越野花纹轮胎适用于坏路面或无路地带使用；混合花纹轮胎适用于使用路面条件变化不定的场合。

现在汽车广泛采用充气橡胶轮胎，充气轮胎是将压缩空气注入密闭空间内以保持轮胎形状的同时通过气压来获得缓冲性能的轮胎，其中又分为有内胎轮胎和无内胎轮胎，无内胎轮胎又叫真空胎。然而，充气轮胎存在被扎破或撕裂时难以保持其形状的缺陷。高速行驶时如果充气轮胎爆裂，则车辆的可操作性变得极差，是引起翻车等重大事故的原因之一。

在轮胎的基本性能中，轮胎的弹性非常重要。在对轮胎进行结构力学分析时，如图1所示，常把轮胎这个弹性模型分为胎面橡胶层100、带束层200和胎侧300三个弹性环，而把车轮400看成刚性，结合图1和图2，这三个弹性环形成了轮胎的横向刚度K_s、径向刚度K_r和转动刚度K_t，横向刚度K_s决定轮胎的侧偏力，而侧偏力直接影响车辆的操纵稳定性，侧偏力变化大易造成前轮摆振；径向刚度K_r直接影响车辆的承载能力和平顺性；转动刚度K_t对车辆的制动性能和启动性能影响很大。

现在无气轮胎逐步被开发出来，未来也将逐步使用无气轮胎。无气轮胎是一种不依靠空气实现支撑力的轮胎，通过物质与结构来实现轮胎的支撑与缓冲。无气轮胎由于其结构的特殊性，在有坚硬物体刺穿轮胎时，并不会像充气轮胎那样爆胎，而可以继续前进，大大提升力行驶安全性。

现在无气轮胎逐步被开发出来，未来也将逐步使用无气轮胎。无气轮胎是一种不依靠空气实现支撑力的轮胎，通过物质与结构来实现轮胎的支撑与缓冲。无气轮胎要用轮辐外圈替代带束层，用轮辐的辐条和轮辐中圈替代胎侧，轮辐内圈与车轮结合，无气轮胎的胎面橡胶层与充气轮胎基本相同，因此，无气轮胎的轮辐和胎面橡胶层的组合体形成的弹性功能要替代充气轮胎的胎面橡胶层、带束层和胎侧三个弹性环的弹性功能，连接车轮和胎面橡胶层的轮辐，不仅要轮胎保持圆筒形，而且还能够承受和缓冲横向、径向和转动时的力和力矩的作用。

无气轮胎由于其结构的特殊性，在有坚硬物体刺穿轮胎时，并不会像充气轮胎那样爆胎，而可以继续前进，大大提升力行驶安全性。但现有技术的充气轮胎的胎肩比较硬，容易产生异常磨损的现象，转弯时胎肩产生的阻力也比较大。此外，水、泥沙、石子等异物容易进入无气轮胎辐条之间的缝隙中，现有的无气轮胎对异物的排出能力较差。

申请号为201210458366.4的中国发明专利说明书中公开了一种无气轮胎，其结构如图3所示，包括橡胶胎面500、辐条600、外侧带700和内侧带800。由于来自车辆等的负载、来自路面的摩擦力、路面形状所带来的冲击、来自轮毂的扭矩等形成复杂的内应力，这些力作用在轮胎上，所以这种无气轮胎存在以下问题：在受到路面冲击时，缓冲能力较差，造成车辆行驶的平顺性较差；当车辆制动或加速时，抵抗轮毂的扭矩的能力较小，使制动和加速滞后。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种无气轮胎，以解决现有技术中的不足，它能防止车辆在高速行驶时爆胎，提高车辆行驶的安全性和可靠性，能同时保证制动和加速不滞后。

本发明还提供了一种使用前述无气轮胎的汽车。

本发明提供了一种无气轮胎，包括橡胶胎面和轮辐，所述橡胶胎面套装在所述轮辐上，所述轮辐沿所述无气轮胎的中心面分为左侧轮辐和右侧轮辐，所述左侧轮辐和所述右侧轮辐均包括轮辐外圈、轮辐内圈和辐条，所述辐条由长分支段、短分支段和主干段组成，所述主干段的一端与所述轮辐内圈固定连接，另一端与所述长分支段和所述短分支段的一端连接，所述长分支段和所述短分支段的另一端均与所述轮辐外圈固定连接；所述左侧轮辐和所述右侧轮辐中的辐条的布置方向相反。

前述的无气轮胎中，优选地，在所述左侧轮辐和所述右侧轮辐中，所述辐条上的所述长分支段与所述轮辐外圈的连接点为a，所述短分支段与所述轮辐外圈的连接点为b，所述主干段与所述轮辐内圈的连接点为c，所述无气轮胎的胎心为o；∠aco和∠bco均为钝角，且∠aco＜∠bco＜180°。

前述的无气轮胎中，优选地，所述左侧轮辐中轮辐外圈上各个a点的位置与所述右侧轮辐中轮辐外圈上各个b点的位置一一对应；所述左侧轮辐中轮辐外圈上各个b点的位置与所述右侧轮辐中轮辐外圈上各个a点的位置一一对应；所述左侧轮辐中轮辐内圈上各个c点的位置与所述右侧轮辐中轮辐内圈上各个c点的位置一一对应。

前述的无气轮胎中，优选地，所述左侧轮辐和所述右侧轮辐上的所述辐条上均具有凹陷部。

前述的无气轮胎中，优选地，所述凹陷部由2个内凹斜面、2个圆弧过渡面和1个弧形面组成，2个所述内凹斜面分别通过所述圆弧过渡面连接在所述弧形面的两侧。

前述的无气轮胎中，优选地，所述左侧轮辐中的轮辐外圈与所述右侧轮辐中的轮辐外圈合并后的径向截面由内侧圆弧段、两侧两个对称的直线段和外侧圆弧段组成，所述外侧圆弧段绕所述无气轮胎的轴线旋转后形成所述轮辐外圈的外表面，所述内侧圆弧段绕所述无气轮胎的轴线旋转后形成所述轮辐外圈的内表面，所述两侧直线段绕所述无气轮胎的轴线旋转后形成所述轮辐外圈的两个侧面。

前述的无气轮胎中，优选地，所述轮辐内圈的内外表面均为圆柱面。

一种汽车，包括轮胎，所述轮胎上述的无气轮胎。

与现有技术相比，本发明包括橡胶胎面和轮辐，所述橡胶胎面套装在所述轮辐上，所述轮辐沿所述无气轮胎的中心面分为左侧轮辐和右侧轮辐，所述左侧轮辐和所述右侧轮辐均包括轮辐外圈、轮辐内圈和辐条，所述辐条由长分支段、短分支段和主干段组成，所述主干段的一端与所述轮辐内圈固定连接，另一端与所述长分支段和所述短分支段的一端连接，所述长分支段和所述短分支段的另一端均与所述轮辐外圈固定连接；所述左侧轮辐和所述右侧轮辐中的辐条的布置方向相反。本发明的轮辐沿轮胎中心面分为左侧轮辐和右侧轮辐，当车辆制动时，一侧的辐条能很好地抵抗制动时轮毂的扭矩；同样当车辆启动，另一侧辐条也能很好地抵抗启动时轮毂的扭矩，这样能同时保证制动和加速不滞后。

轮辐外圈的外侧圆弧面能够防止橡胶胎面脱出，轮辐外圈的内侧圆弧面能够提高水和异物的排出能力，轮辐外圈外侧圆弧面和内侧圆弧面之间形成的中部厚度大的几何形状，在提高无气轮胎中部强度的同时，提高且侧面的柔性。

本发明不需要充气，能够有效防止车辆在高速行驶时爆胎，提高车辆行驶的安全性和可靠性。

本发明提供的汽车包括无气轮胎，由于该无气轮胎具有上述的技术效果，包含该无气轮胎的汽车也应具有相同的技术效果。

附图说明

图1是现有技术中轮胎结构力学分析示意图；

图2是现有技术中轮胎另一角度下结构力学分析示意图；

图3是现有技术中无气轮胎的结构示意图；

图4是本发明的轴测图；

图5是本发明的主视图；

图6是图5的俯视图；

图7是图5的A-A剖视图；

图8是图6的B-B剖视图；

图9是图7中Ⅰ部的放大图；

图10是图8中Ⅱ部的放大图。

附图标记说明：

图1-图3中：100-胎面橡胶层，200-带束层，300-胎侧，400-车轮，500-橡胶胎面，600-辐条，700-外侧带，800-内侧带；

图4-图10中：1-橡胶胎面，2-轮辐，21-轮辐外圈，211-内侧圆弧段，212-直线段，213-外侧圆弧段，22-轮辐内圈，23-辐条，231-长分支段，232-短分支段，233-主干段，24-凹陷部，25-内凹斜面，26-圆弧过渡面，27-弧形面，28-中心面。

具体实施方式

下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本发明的实施例：如图4-图10所示，一种无气轮胎，包括橡胶胎面1和轮辐2，橡胶胎面1套装在轮辐2上，轮辐2沿无气轮胎的中心面28分为左侧轮辐和右侧轮辐，左侧轮辐和右侧轮辐均包括轮辐外圈21、轮辐内圈22和辐条23，辐条23均由长分支段231、短分支段232和主干段233组成，主干段233的一端与轮辐内圈22固定连接，另一端与长分支段231和短分支段232的一端连接，长分支段231和短分支段232的另一端均与轮辐外圈21固定连接；左侧轮辐和右侧轮辐中的辐条23的布置方向相反。

一种优选地实施方式，如图4、图5、图8和图10所示，在左侧轮辐和右侧轮辐中，在中心面一侧的任意轴线一点处向外侧对轮胎进行剖面，从剖面看，长分支段231由直线段和圆弧段组成，外端与轮辐外圈21相交于a点；短分支段232由直线段和圆弧段组成，外端与轮辐外圈21相交于b点；主干段233主要由圆弧段和很短的直线段组成，内端与轮辐内圈22相交于c点，无气轮胎的胎心为o；∠aco和∠bco均为钝角，且∠aco＜∠bco＜180°。该结构在减小轮胎的径向刚度Kr的同时，能够有效提高轮胎的转动刚度Kt和柔性。

进一步，如图5所示，优选地，所述左侧轮辐中轮辐外圈21上各个a点的位置与所述右侧轮辐中轮辐外圈21上各个b点的位置一一对应；所述左侧轮辐中轮辐外圈21上各个b点的位置与所述右侧轮辐中轮辐外圈21上各个a点的位置一一对应；所述左侧轮辐中轮辐内圈22上各个c点的位置与所述右侧轮辐中轮辐内圈22上各个c点的位置一一对应。该结构可以使辐条23的两端形成较大空间，便于轮胎中水、泥沙和碎石等脱出。另外，ao连线垂直于轮辐外圈21；bo连线垂直于轮辐外圈21，co连线垂直于轮辐内圈22，这样，当轮胎承载时，辐条23与轮辐外圈21和轮辐内圈22结合处不受侧向力或减少侧向力。

进一步，如图7和图9所示，优选地，左侧轮辐和右侧轮辐上的辐条23上均具有凹陷部24。凹陷部24由2个内凹斜面25、2个圆弧过渡面26和1个弧形面27组成，2个内凹斜面25分别通过圆弧过渡面26连接在弧形面27的两侧。该结构能够在保证轮胎横向刚度的同时，减小轮辐根部的应力，增加胎肩的柔性，不仅可减轻胎肩的磨损，而且减小车辆转弯时胎肩的阻力，提高车辆的操纵性，同时减轻轮胎重量。

更进一步，如图7所示，优选地，左侧轮辐和右侧轮辐的轮辐外圈21合并后的径向截面由内侧圆弧段211、两侧两个对称的直线段212和外侧圆弧段213组成，外侧圆弧段213绕车轮旋转后形成轮辐外圈21的外表面，内侧圆弧段211绕车轮旋转后形成轮辐外圈21的内表面，两侧直线段212绕车轮旋转后形成轮辐外圈21的两个侧面。轮辐内圈22的内外表面均为圆柱面。当轮胎接触地面并受力时，接地处的内侧圆弧段211就变成凸起的曲线，便于水和异物的排出。

本发明的实施例还提供了一种汽车，包括轮胎，所述轮胎为上述的无气轮胎。由于该无气轮胎具有上述的技术效果，包含该无气轮胎的汽车也应具有相同的技术效果。

以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。