四件组合式平底型钢真空钢圈的制作方法

本发明涉及农用车、载重车、工程车等车轮钢圈领域，具体是一种四件组合式平底型钢真空钢圈，可配套用于有内胎轮胎的无内胎化使用。

背景技术：

各类载重汽车、工程车的轮胎配套中，车轮钢圈分为无内胎和有内胎两种，其中无内胎真空钢圈为一体化结构，以等厚钢带卷圆加工而来，其两侧荷叶座圈的耳部高度为保障真空轮胎的套入不能过高，上述结构使得轮胎安装需专用设备或工具，费工耗时时，车轮在路况不佳、重量过载或转弯时，轮辋断面受力不均，薄弱的耳部极易断裂或变形，轮胎易于脱圈，限制了大型载重汽车或重载工程车中真空轮胎的应用；普通型钢钢圈配合1000系列有内胎轮胎应用，需要内胎和垫带消耗，车轮散热不良，轮胎爆胎的安全隐患高，操控性不佳；综上可见，采用现有的不等厚轮辋型钢加工一种新型组合装配式真空钢圈，利于集合无内胎真空钢圈和有内胎型钢钢圈的优点，实现无内胎轮胎的真空化应用，加大轮胎的容许过载系数，拓展其应用范围，是目前亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明旨在解决上述问题，从而提供一种能够实现无内胎轮胎的真空化应用、加大轮胎的容许过载系、拓展其应用范围、安拆便捷、密封可靠、夹持安全的组合式平底型钢真空钢圈。

本发明解决所述问题，采用的技术方案是：

一种四件组合式平底型钢真空钢圈，包括轮辋、轮辐，轮辋与轮辐焊接为一体，轮辋的大耳部位构成固定式胎圈座，轮辋的小耳部位开设有环形沟槽，环形沟槽上套装有锁圈，锁圈内侧贴合有挡圈，挡圈内侧贴合有套装在轮辋上的密封圈，密封圈内侧与胎唇贴合，环形沟槽与锁圈、挡圈配合共同构成装配式胎圈座。

采用上述技术方案的本发明，与现有技术相比，其突出的特点是：

①通过四件组合安装，功能上实现了平底型钢钢圈和1000系列有内胎载重轮胎的真空化应用，与两件式有内胎型钢钢圈相比，节约了相关内胎和衬带材料消耗，操控安全，舒适度高，散热性能好，扎钉漏气慢；与深槽一体化真空钢圈比，安装套入方便，便于维修，胎座在两个耳部荷叶高，夹持范围大，密封性能好，不易脱圈，对路况和过载适应性强；通过轮辋、密封圈、挡圈与锁圈的组合，各部件在钢圈轴向和径向上均有工作压力作用，确保了挡圈的可靠锁定和工作时的气密性，钢圈安拆便捷，截面受力合理，密封可靠，夹持安全。

②轮辋耳部的荷叶高度可按实际要求高度调整，不受轮胎内径的安装限制，解决了一体化真空钢圈夹持高度不足造成的轮胎易于脱圈问题。

③钢圈各部件加工容易，贴合紧密实现了密封圈与挡圈、挡圈与锁圈、锁圈与轮辋间在径向和轴向的双向扣压，能保证轮胎高压工作时的安全锁定和可靠密封。

作为优选，本发明更进一步的技术方案是：

密封圈为直角三角形截面，其截面直角点处设有倒角凹槽或阶梯凹槽，密封圈的自由直径小于其工作直径；挡圈为异型截面，其截面下角点处设有与密封圈的倒角凹槽或阶梯凹槽相适应的三角凸舌或阶梯凸舌，挡圈与锁圈的截面接触线为斜线、圆弧连接而成的过渡曲线；锁圈为异型截面，其截面的主受力部位呈矩形，内侧形成鞍部与挡圈接合，锁圈与环形沟槽的截面接触线为三段圆弧连接而成的过渡曲线；密封圈采用类三角形断面，通过圆弧、斜线过渡与胎唇配合，以倒角凹槽或阶梯凹槽与挡圈配合，其自由直径小于其工作直径（安装直径），安装时套入轮辋并由挡圈在凹槽部位压实，进而贴合胎唇以实现充气时的低压密封，工作时其凹槽与挡圈凸舌在钢圈径向和轴向两个方向上压紧，实现高压密封；挡圈除与密封圈以凸舌配合外，与锁圈以圆弧、斜线过渡接合，在径向上套入、轴向上顶压，确保在耳部可靠锁定，挡圈与轮辋接触环面因凸舌的存在，将轮辋上的环形沟槽完全覆盖，避免了锁圈开口部位与密封圈的旋转刮擦破坏，利于密封圈的长期保压和二次复用；锁圈的截面设计有利于受力和接触配合；轮辋、挡圈和锁圈在各个受载截面得到优化，受力大的部位得到了强化，受力小的部位减少了钢材消耗和自身重量，减少了轮辋断裂和变形的风险。

密封圈与胎唇的截面接触线为圆弧、斜线连接而成的过渡曲线，与胎唇密贴接触并利于充气密封。

挡圈为异型钢加工而成的非等厚圆筒封闭结构。

锁圈为异型钢加工而成的切缝开口圆环结构。

附图说明

图1是本发明实施例结构示意图；

图2是图1的侧视结构示意图；

图3是图1中a的局部放大结构示意图；

图4是本发明实施例轮辋与轮辐焊接的结构示意图；

图5是图4的侧视结构示意图；

图6是本发明实施例带有倒角凹槽的密封圈的侧视结构示意图；

图7是本发明实施例带有倒角凹槽的密封圈的截面结构示意图；

图8是本发明实施例带有阶梯凹槽的密封圈的侧视结构示意图；

图9是本发明实施例带有阶梯凹槽的密封圈的截面结构示意图；

图10是本发明实施例带有倒角吐舌的挡圈的侧视结构示意图；

图11是本发明实施例带有倒角吐舌的挡圈的截面结构示意图；

图12是本发明实施例带有阶梯吐舌的挡圈的侧视结构示意图；

图13是本发明实施例带有阶梯吐舌的挡圈的截面结构示意图；

图14是本发明实施例锁圈的侧视结构示意图；

图15是本发明实施例锁圈的截面结构示意图；

图中：轮辋1；密封圈2；挡圈3；锁圈4；轮辐5；气门嘴安装圆孔6；环形沟槽7；焊缝8；风孔9；螺栓孔10；中心孔11；圆角段12；斜线段13；圆弧段14；圆角段15；倒角凹槽16；阶梯凹槽17；倒角凸舌18；挡胎线19；竖线段20；圆弧段21；斜线段22；直线段23；阶梯凸舌24；圆角段25；圆弧段26；圆角段27；过渡曲线28；矩形29；扣压线30。

具体实施方式：

下面结合实施例对本发明作进一步说明，目的仅在于更好地理解本发明内容，因此，所举之例并不限制本发明的保护范围。

参见图1、图2、图3、图4、图5，包括轮辋1、轮辐5；轮辋1由窄挡圈槽口的平底轮辋型钢经卷圆、切口、对焊、扩张整形、收缩整形、冲孔加工而成，在轮辋1平底中部开有阶梯型的气门嘴安装圆孔6，与加长型真空钢圈气嘴配合；轮辐5采用中厚钢板经冲压或旋压成型，轮辐5与轮辋1在环面边缘焊接为一体成为一个组件，轮辋1与轮辐5之间的焊缝8、风孔9、螺栓孔10、中心孔11与普通钢圈无异，尺寸参数配套车轮刹车鼓和法兰，轮辋1的大耳部位构成固定式胎圈座，轮辋1的小耳部位开设有环形沟槽7，环形沟槽7上套装有锁圈4，锁圈4内侧贴合有挡圈3，挡圈3内侧贴合有套装在轮辋1上的密封圈2，密封圈2内侧与胎唇贴合，环形沟槽7与锁圈4、挡圈3配合共同构成装配式胎圈座。

参见图6、图7、图8、图9，密封圈2为橡胶材质，密封圈2在自由态直径比工作态直径小25mm～35mm，以实现充气初期在密封圈2和轮辋1间的低压密封，密封圈2为直角三角形截面，其沿钢圈轴向的直角边长15～20mm，径向的直角边长13～16mm，锐角圆角半径2～3mm，以便于加工为宜，斜边为密封圈2与胎唇的截面接触线，由圆角线12、斜线13、圆弧线14、圆角线15连接而成共同形成过渡曲线，圆弧半径13～15mm，使密封圈2与胎唇外轮廓紧密贴合，以实现充气初期在密封圈2和胎唇间的低压密封，截面直角处开有倒角凹槽16或阶梯凹槽17，凹槽宽度和深度均为3～5mm，以保障其与挡圈3压实密封。

参见图10、图11、图12、图13，挡圈3为异型截面，采用非等厚异型钢卷圆对焊而成，构成非等厚圆筒封闭结构，在受力较大的锁圈贴合面部位厚度大，为14～18mm，受力得到强化，其余部位与轮辋1的大耳部位厚度一致，为5～10mm，其挡胎线19与轮辋1的大耳部位一致，设计高度不受轮胎内径的安装限制，荷叶可高于一体化真空钢圈，确保轮胎夹持安全和传力稳定；挡圈3的截面下角点处设有与密封圈2的倒角凹槽16或阶梯凹槽17相适应的倒角凸舌18或阶梯凸舌24，与密封圈2的凹槽形成公母配合，实现安装和工作时的公母压紧密封，平放充气时依靠挡圈3自重压实密封圈2，高压工作时密封圈2可经受钢圈轴向和径向两个方向的压力作用，确保轮胎与挡圈3、轮胎与轮辋1间的可靠密封；挡圈3与轮辋1在直线段23处扣压，覆盖了锁圈4与环形沟槽7在圆角段27处的接合缝，使得密封间隙仅为直线段23一条；挡圈3与锁圈4骑压扣合，以高压工作时锁圈4可靠锁定挡圈3，挡圈3与锁圈4的截面接触线由竖线段20、圆弧段21、斜线段22相切而成。

参见图14、图15，锁圈4为异型截面，采用异型钢加工而成，为切缝开口圆环结构，其截面的主受力部位呈矩形29，矩形29边长14～17mm，内侧以过渡线28形成鞍部被挡圈3扣压，扣压线30与环形沟槽7锁压，其截面卡入环形沟槽7部位采用圆角段25、圆弧段26、圆角段27三段圆弧曲线相切过渡，大弧半径78～82mm，小弧半径2～3mm。

轮胎安装步骤：将加长气门嘴插入气门嘴安装圆孔6并拧紧密封，之后将1000系列外胎套入轮辋1和轮辐5的焊接体，将密封圈2拉伸套入轮辋1并推送至胎唇部位，顶入胎唇与轮辋1平底的间隙，套入挡圈3并将倒角凸舌18或阶梯凸舌24压入倒角凹槽16或阶梯凹槽17，实现低压密封，锁圈4扣压入环形沟槽7，爆充后密封圈2沿轴向顶压挡圈3骑入锁圈4，完成锁定和高压密封，增压至适宜胎压安装完毕，上述安装便捷省力，可确保轮胎的有效夹持与可靠密封。

密封圈2采用类三角形断面，通过圆弧、斜线过渡与胎唇配合，以倒角凹槽16或阶梯凹槽17与挡圈3配合，其自由直径小于工作直径（安装直径），安装时套入轮辋1并由挡圈3在凹槽部位压实，进而贴合胎唇以实现充气时的低压密封，工作时其凹槽与挡圈3的凸舌在钢圈径向和轴向两个方向上压紧，实现高压密封。

挡圈3除与密封圈2以凸舌配合外，与锁圈4以圆弧、斜线过渡接合，在径向上套入、轴向上顶压，确保在轮辋1的耳部可靠锁定，挡圈3与轮辋1接触环面因凸舌的存在，将轮辋1上的环形沟槽7完全覆盖，避免了锁圈4开口部位与密封圈2的旋转刮擦破坏，利于密封圈2的长期保压和二次复用。

锁圈4为异型钢加工而成，采用切缝开口圆环结构，自由直径略小于卡槽，截面设计为利于受力和接触配合的异形断面，主受力部位是矩形截面，其余部位分别与挡圈3、环形沟槽7一致，与挡圈3接触线为斜线、圆弧连接而成的过渡曲线，其位于环形沟槽7的部位采用三段圆弧曲线。

本发明利用四件组合结构，功能上实现了平底型钢钢圈和1000系列有内胎载重轮胎的真空化应用，与两件式有内胎型钢钢圈相比，节约了相关内胎和衬带材料消耗，操控安全，舒适度高，散热性能好，扎钉漏气慢；与深槽一体化真空钢圈比，安装套入方便，便于维修，胎座在两个耳部荷叶高，夹持范围大，密封性能好，不易脱圈，对路况和过载适应性强，轮辋1、挡圈3和锁圈4在各个受载截面得到优化，受力大的部位得到了强化，受力小的部位减少了钢材消耗和自身重量，减少了轮辋断裂和变形的风险；通过轮辋1、密封圈2、挡圈3与锁圈4的组合，部件间扣合面均为多环斜面或圆弧面，工作时在钢圈径向和轴向上均有压力作用，钢圈安拆便捷，截面受力合理、密封可靠，夹持和锁定安全，确保了挡圈3的可靠锁定和工作时的气密性；轮辋1耳部的荷叶高度可按实际要求高度调整，不受轮胎内径的安装限制，解决了一体化真空钢圈夹持高度不足造成的轮胎易于脱圈问题；钢圈各部件加工容易，贴合紧密实现了密封圈2与挡圈3、挡圈3与锁圈4、锁圈4与轮辋1间在径向和轴向的双向扣压，能保证轮胎高压工作时的安全锁定和可靠密封。

以上所述仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及其附图内容所作的等效变化，均包含于本发明的权利范围之内。