轮胎外支撑体和车辆的制作方法

1.本技术涉及轨道交通走形轮安全轮胎技术领域，具体而言，涉及一种轮胎外支撑体和车辆。


背景技术：

2.基于目前安全轮胎在轨道交通的应用逐渐普及，由于安全轮胎内支撑体安装相对麻烦，一些规格较小的轮胎，且对安装后外观要求不高的情况下，安全轮胎外支撑体无疑时最好的选择。于内支撑体而言，安全轮胎外支撑体具备结构、制造工艺更简单，成本更低，安装更便捷等优点。
3.但由于目前市面常见的轮胎外支撑体多为金属制造，具有金属腐蚀的可能，存在一定的安全隐患；在金属外支撑体接地使用的过程中，噪声较大，且会对路面造成一定的损伤，以致增加后期不必要的路面维护成本等等。


技术实现要素：

4.本技术提供了一种轮胎外支撑体和车辆，能够解决现有的轮胎外支撑体的安全性低、重量大以及对路面造成损伤的问题。
5.第一方面，本技术提供了一种轮胎外支撑体，所述轮胎外支撑体包括安装部、支撑部和承压部，沿所述轮胎外支撑体的轴向，所述安装部和所述承压部相对设置；所述支撑部连接所述安装部和所述承压部，所述承压部的直径大于所述安装部的直径；
6.所述承压部包括刚性层和柔性层，所述刚性层与所述支撑部连接，所述柔性层沿所述轮胎外支撑体的周向设置于所述刚性层的周面以形成所述承压部的承压面；
7.其中，所述安装部被配置为与车轮同轴设置地连接于车辆的车轴上，且沿所述轮胎外支撑体的径向，所述承压部凸出于所述车轮，以在所述车轮上的轮胎泄气后，所述承压面能与地面接触。
8.上述方案中，当车辆在行驶时遇爆胎或者轮胎失去胎压而无法支撑车辆时，由于设置有轮胎外支撑体，故可在承压部的支撑下继续行驶，降低发生交通事故的风险，保证车辆的安全性；同时，由于承压部的外周面，即承压面有柔性层构成，故其能够如同轮胎地与地面发生软接触，有效降低噪音且降低对地面造成的损伤；同时由于承压部具有质地软密度小的柔性层，故重量小。
9.根据本技术的一些实施例，所述轮胎外支撑体的纵截面呈喇叭状；
10.所述支撑部包括第一部分和第二部分，所述第一部分的远离所述第二部分的端部与所述安装部的面向所述承压部的端面连接；
11.所述第二部分的一端连接于所述第一部分的远离所述安装部的端面且沿所述轮胎外支撑体的径向延伸；
12.所述承压部的横截面呈环状，所述第二部分的远离所述第一部分的端部与所述承压部的内圈连接。
13.上述方案中，通过将轮胎外支撑体的纵截面设置呈喇叭状，使得轮胎外支撑体的中部中空，以有效地降低轮胎外支撑体的重量，降低因安装轮胎外支撑体而对车辆的载重造成的影响；同时，由于第二部分沿径向延伸，故当承压面支撑于地面时，能够有效地抵抗地面对轮胎外支撑体施加的沿轮胎外支撑体的径向的反作用力，使得轮胎外支撑体具有较强的支撑效果，保证车辆正常行驶。
14.根据本技术的一些实施例，所述承压部的横截面呈圆角矩形，沿所述轮胎外支撑体的轴向，所述承压部相对于所述第二部分对称设置，或者所述承压部不相对于所述第二部分对称设置。
15.上述方案中，承压部的横截面呈圆角矩形，在一些实施例中，承压部的横截面的形状可看作哑铃状，具有一定的厚度和宽度，以具备较高的刚性和强度，保证对车辆的支撑效果；当承压部相对于所述第二部分对称设置时，可以指第二部分处于承压部的中部以使得轮胎外支撑体受力均匀，提高支撑效果；当承压部不相对于所述第二部分对称设置时，可以指第二部分不处于承压部的中部。
16.根据本技术的一些实施例，所述承压部在所述轮胎外支撑体的径向上的尺寸为h，所述承压部在所述轮胎外支撑体的轴向上的尺寸为w，满足0.3≤h/w≤0.6。
17.上述方案中，承压部在所述轮胎外支撑体的径向上的尺寸可以为承压部的高度尺寸，承压部在所述轮胎外支撑体的轴向上的尺寸可以为承压部的宽度尺寸，当0.3＞h/w时，会使得承压部较薄，其强度会降低，易破损而无法支撑车辆，当h/w＞0.6时，即高宽比太大，轮胎外支撑体在支撑时稳定性会较差，且因轮胎外支撑体在使用时有一定的侧倾角度，会导致第二部分受到的剪切力更高，有一定的安全隐患。如果整体加大高宽数据，那重量也会增加；为此本技术中，将h/w限定为0.3-0.6，使得承压部具有较高的强度和刚度，以及与地面具有较大的支撑面积，保证轮胎外支撑体对车辆的支撑效果。
18.根据本技术的一些实施例，所述安装部、所述支撑部以及所述刚性层为一体式压铸成型。
19.上述方案中，所述安装部、所述支撑部以及所述刚性层均呈刚性结构，三者通过一体式压铸成型以使得轮胎外支撑体具有较高的刚度，保证对车辆的支撑效果。
20.根据本技术的一些实施例，所述刚性层为碳纤维增强热固性树脂。
21.上述方案中，刚性层采用碳纤维增强热固性树脂制得，其具有较高的强度以及较低的密度，其材料比重低于1.5，不足钢材比重的1/5，能够有效地降低轮胎外支撑体的重量。在其他一些实施例中，刚性层的材料可以为钢材。
22.根据本技术的一些实施例，所述柔性层包括周面区域和侧面区域，所述侧面区域的数量为两个，两个所述侧面区域分别设置于所述周面区域的沿所述轮胎外支撑体的轴向的相对两端；
23.所述周面区域设置于所述刚性层的周面，其中一个所述侧面区域延伸至所述刚性层的面向所述安装部的端面，另一个所述侧面区域延伸至所述刚性层的远离于所述安装部的端面。
24.上述方案中，柔性层不仅有效覆盖了刚性层的周面，还对刚性层的两个端面进行了局部覆盖，以有效降低刚性层与地面或者路基上的台阶接触的风险，提高车辆行驶的舒适性，降低对地面的损伤。
25.根据本技术的一些实施例，所述柔性层为热塑性聚氨酯柔性层或聚氨酯柔性层，所述柔性层的材料比重在1.0～2.0之间；
26.所述柔性层在所述轮胎外支撑体的径向上的尺寸为l，满足1mm≤l≤5mm。
27.上述方案中，柔性层可以由热塑性聚氨酯或聚氨酯制得，其具有较好的抗压缩能力，且具备阻燃功能、耐腐蚀等，保证支撑体具有较高的安全性。
28.根据本技术的一些实施例，所述刚性层和所述柔性层之间设置有粘接层，所述刚性层和所述柔性层通过所述粘接层粘接；
29.所述粘接层为高粘结强度ab胶，所述粘接层的黏合强度为p1，所述承压部与所述地面之间的接触压为p2，满足0.6≤p1/p2≤1.2。
30.上述方案中，刚性层和所述柔性层通过粘接层粘接，以保证柔性层能够有效地附着在刚性层上；同时，合理的黏合强度可保证刚性层和所述柔性层的黏合可靠性，适度提高刚性层和所述柔性层的刚性，提高柔性层的耐磨性；但若黏合强度过高，增加不必要的成本，黏合强度过低，无法保证刚性层和所述柔性层的黏合可靠性，承压部的耐磨性无法保证，为此，本技术一些实施例，基于实际中承压部与地面之间的接触压p2考虑，选取满足0.6≤p1/p2≤1.2的粘接层，以保证成本的合理性、黏合的可靠性以及耐磨性。
31.第二方面，本技术还提供一种车辆，包括第一方面任一项所述的轮胎外支撑体；所述轮胎外支撑体与所述车辆的车轴连接，且位于所述车辆的车轮的外侧。
附图说明
32.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
33.图1为本技术一些实施例中轮胎外支撑体的示意图；
34.图2为本技术一些实施例中轮胎外支撑体的剖视图；
35.图3为图2中a处的放大图；
36.图4为本技术一些实施例中轮胎外支撑体、车轮以及轮胎在一种视角下的示意图；
37.图5为本技术一些实施例中轮胎外支撑体、车轮以及轮胎在另一种视角下的示意图。
38.图标：10-轮胎外支撑体；11-安装部；12-支撑部；120-第一部分；121-第二部分；122-减重孔；13-承压部；130-刚性层；131-柔性层；1310-周面区域；1311-侧面区域；x-轮胎外支撑体的轴向；y-轮胎外支撑体的径向；z-轮胎外支撑体的周向；20-车轮；21-轮胎。
具体实施方式
39.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
40.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护
的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
41.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
42.在本技术实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
43.在本技术实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
44.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
45.下面将结合附图，对本技术中的技术方案进行描述。
46.请参见图1-图5，图1为本技术一些实施例中轮胎外支撑体的示意图；图2为本技术一些实施例中轮胎外支撑体的剖视图；图3为图2中a处的放大图；图4为本技术一些实施例中轮胎外支撑体、车轮以及轮胎在一种视角下的示意图；图5为本技术一些实施例中轮胎外支撑体、车轮以及轮胎在另一种视角下的示意图。
47.轮胎外支撑体10包括安装部11、支撑部12和承压部13，沿轮胎外支撑体的轴向x，安装部11和承压部13相对设置；支撑部12连接安装部11和承压部13，承压部13的直径大于安装部11的直径。承压部13包括刚性层130和柔性层131，刚性层130与支撑部12连接，柔性层131沿轮胎外支撑体的周向z设置于刚性层130的周面以形成承压部13的承压面。
48.其中，安装部11被配置为与车轮20同轴设置地连接于车辆的车轴上，且沿轮胎外支撑体的径向y，承压部13凸出于车轮20，以在车轮20上的轮胎21泄气后，承压面能与地面接触。
49.上述方案中，当车辆在行驶时遇爆胎或者轮胎21失去胎压而无法支撑车辆时，由于设置有轮胎外支撑体10，故可在承压部13的支撑下继续行驶，降低发生交通事故的风险，保证车辆的安全性；同时，由于承压部13的外周面，即承压面有柔性层131构成，故其能够如同轮胎21地与地面发生软接触，有效降低噪音且降低对地面造成的损伤；同时由于承压部具有质地软密度小的柔性层131，故重量小。
50.根据本技术的一些实施例，如图2，轮胎外支撑体10的纵截面呈喇叭状。
51.支撑部12包括第一部分120和第二部分121，第一部分120的远离第二部分121的端部与安装部11的面向承压部13的端面连接。第二部分121的一端连接于第一部分120的远离安装部11的端面且沿轮胎外支撑体的径向y延伸。承压部13的横截面呈环状，第二部分121的远离第一部分120的端部与承压部13的内圈连接。
52.上述方案中，通过将轮胎外支撑体10的纵截面设置呈喇叭状，使得轮胎外支撑体10的中部中空，以有效地降低轮胎外支撑体10的重量，降低因安装轮胎外支撑体10而对车辆的载重造成的影响；同时，由于第二部分121沿径向延伸，故当承压面支撑于地面时，能够有效地抵抗地面对轮胎外支撑体10施加的沿轮胎外支撑体的径向y的反作用力，使得轮胎外支撑体10具有较强的支撑效果，保证车辆正常行驶。
53.在一些实施例中，支撑部12上设置有减重孔122。
54.在一些实施例中，如图1、图4以及图5，安装部11可以呈法兰盘状，其尺寸可对应于车轮20的尺寸，安装部11可通过螺栓固定于车轮20上以与车轮20同轴。
55.根据本技术的一些实施例，如图3，承压部13的横截面呈圆角矩形，沿轮胎外支撑体的轴向x，承压部13相对于第二部分121对称设置，或者承压部13不相对于第二部分121对称设置。
56.上述方案中，承压部13的横截面呈圆角矩形，在一些实施例中，承压部13的横截面的形状可看作哑铃状，具有一定的厚度和宽度，以具备较高的刚性和强度，保证对车辆的支撑效果；当承压部13相对于第二部分121对称设置时，可以指第二部分121处于承压部13的中部以使得轮胎外支撑体10受力均匀，提高支撑效果；当承压部13不相对于第二部分121对称设置时，可以指第二部分121不处于承压部13的中部。
57.根据本技术的一些实施例，如图3，承压部13在轮胎外支撑体的径向y上的尺寸为h，承压部13在轮胎外支撑体的轴向x上的尺寸为w，满足0.3≤h/w≤0.6。
58.上述方案中，承压部13在轮胎外支撑体的径向y上的尺寸可以为承压部13的高度尺寸，承压部13在轮胎外支撑体的轴向x上的尺寸可以为承压部13的宽度尺寸，当0.3＞h/w时，会使得承压部13较薄，其强度会降低，易破损而无法支撑车辆，当h/w＞0.6时，即高宽比太大，轮胎外支撑体在支撑时稳定性会较差，且因轮胎外支撑体在使用时有一定的侧倾角度，会导致第二部分受到的剪切力更高，有一定的安全隐患。如果整体加大高宽数据，那重量也会增加；为此本技术中，将h/w限定为0.3-0.6，使得承压部13具有较高的强度和刚度，以及与地面具有较大的支撑面积，保证轮胎外支撑体10对车辆的支撑效果。
59.根据本技术的一些实施例，安装部11、支撑部12以及刚性层130为一体式压铸成型。
60.上述方案中，安装部11、支撑部12以及刚性层130均呈刚性结构，三者通过一体式压铸成型以使得轮胎外支撑体10具有较高的刚度，保证对车辆的支撑效果。
61.根据本技术的一些实施例，刚性层130为碳纤维增强热固性树脂。
62.上述方案中，刚性层130采用碳纤维增强热固性树脂制得，其具有较高的强度以及较低的密度，其材料比重低于1.5，不足钢材比重的1/5，能够有效地降低轮胎外支撑体10的重量。在其他一些实施例中，刚性层130的材料可以为钢材。
63.根据本技术的一些实施例，如图3，柔性层131包括周面区域1310和侧面区域1311，侧面区域1311的数量为两个，两个侧面区域1311分别设置于周面区域1310的沿轮胎外支撑体的轴向x的相对两端；
64.周面区域1310设置于刚性层130的周面，其中一个侧面区域1311延伸至刚性层130的面向安装部11的端面，另一个侧面区域1311延伸至刚性层130的远离于安装部11的端面。
65.在一些实施例中，可以取消设置侧面区域1311。
66.上述方案中，柔性层131不仅有效覆盖了刚性层130的周面，还对刚性层130的两个端面进行了局部覆盖，以有效降低刚性层130与地面或者路基上的台阶接触的风险，提高车辆行驶的舒适性，降低对地面的损伤。
67.根据本技术的一些实施例，柔性层131为热塑性聚氨酯柔性层131或聚氨酯柔性层131，柔性层131的材料比重在1.0～2.0之间；如图3，柔性层131在轮胎外支撑体的径向y上的尺寸为l，满足1mm≤l≤5mm。
68.上述方案中，柔性层131可以由热塑性聚氨酯或聚氨酯制得，其具有较好的抗压缩能力，且具备阻燃功能、耐腐蚀等。
69.根据本技术的一些实施例，刚性层130和柔性层131之间设置有粘接层(图中未示出)，刚性层130和柔性层131通过粘接层粘接。
70.粘接层为高粘结强度ab胶，粘接层的黏合强度为p1，承压部13与地面之间的接触压为p2，满足0.6≤p1/p2≤1.2。
71.上述方案中，刚性层130和柔性层131通过粘接层粘接，以保证柔性层131能够有效地附着在刚性层130上；同时，合理的黏合强度可保证刚性层130和柔性层131的黏合可靠性，适度提高刚性层130和柔性层131的刚性，提高柔性层131的耐磨性；但若黏合强度过高，增加不必要的成本，黏合强度过低，无法保证刚性层130和柔性层131的黏合可靠性，承压部13的耐磨性无法保证，为此，本技术一些实施例，基于实际中承压部13与地面之间的接触压p2考虑，选取满足0.6≤p1/p2≤1.2的粘接层，以保证成本的合理性、黏合的可靠性以及耐磨性。
72.根据本技术的一些实施例，本技术还提供一种车辆，包括第一方面任一项的轮胎外支撑体10。轮胎外支撑体10与车辆的车轴连接，且位于车辆的车轮20的外侧。
73.根据本技术的一些实施例，请参见图1-图5，本技术的一些实施例提供一种轮胎外支撑体10，该轮胎外支撑体10是一个喇叭状的刚性轮式支撑环结构。在轮胎外支撑体的轴向x上，轮胎外支撑体10具有相对设置的安装部11和承压部13，安装部11通过螺栓固定在车辆的车轮20的外侧，在正常情况下，承压部13在径向上的尺寸小于车轮20上轮胎21的尺寸，即在正常情况下，车辆的行驶靠轮胎21支撑，当轮胎21泄气后，承压部13则代替轮胎21支撑地面，保证车辆的正常行驶。
74.为减少噪音以及降低对地面的损伤，承压部13具有刚性部分和柔性部分，柔性部分设置于刚性部分的外周以与地面接触，可起到缓震，减少支撑体对路面损伤的有益效果。
75.刚性部分为刚性层130，刚性层130通过支撑部12与安装部11连接，且刚性层130、支撑部12以及安装部11一体式压铸成型，无接头设计。刚性层130可以采用纤维增强的聚合物复合材料制得，其材料比重低于1.5，不足钢材比重的1/5。
76.柔性部分为柔性层131，在一些实施例中，柔性层131可采用特制涂料，应用喷涂工艺在刚性层130的外周面上加工，柔性层131的材料以及喷涂厚度可根据不同的路况及车辆载荷要求进行强度设计。在一些实施例中，柔性层131可以是高性能弹性树脂，柔性层131的具体的高性能弹性树脂以及厚度可根据不同的路况及车辆载荷要求进行强度设计，在该一些实施例中，柔性层131与刚性层130之间有较高的黏合强度，轮胎外支撑体10使用时，承压部13与路面接触部分会产生一个接触压，黏合强度与接触压的比值在0.6～1.2之间。
77.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技
术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。