[發明專利]一種仿生竹節蟲脛骨空心結構輪輻式非充氣車輪

有效

• 申請號: 202210699714.0
• 申請日: 2022-06-20
• 公開（公告）號: CN114953849B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 趙又群;馮兆龍;李田;張桂玉
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B60C7/00
• 分類號: B60C7/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 周寧

本發明公開了一種仿生竹節蟲脛骨空心結構輪輻式非充氣車輪，屬于非充氣安全輪胎技術領域，本發明車輪由橡膠層，承接層和輪轂構成，其中承接層由圓周分布的支撐元件組成，支撐元件外型選用對稱牢固的六邊形結構，每一組對稱邊都安裝了空心的細長桿結構起支撐作用，這些空心的細長桿仿生了竹節蟲脛骨的空心結構，利用的是它特殊的不易彎曲失效的特點，既可以起到可靠的承受載荷的作用，又可以減輕非充氣車輪的重量，節省能源。本發明具有輕量化，結構簡單穩定的特點。

技術領域

本發明屬于非充氣安全輪胎技術領域，尤其涉及一種仿生竹節蟲脛骨空心結構輪輻式非充氣車輪。

背景技術

傳統充氣輪胎在正常行駛過程中容易出現漏氣、胎壓不穩及爆胎等安全問題，在特殊工況下更會威脅車內人員的生命安全。現有的非充氣車輪是采用實心橡膠或者特殊的復合材料等方式來避免充氣車輪帶來的風險，但是存在重量太大或強度不夠等缺點。

發明內容

本發明提供了一種仿生竹節蟲脛骨空心結構輪輻式非充氣車輪，既考慮了強度又考慮了重量，具有高承載，提高了行駛安全性。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種仿生竹節蟲脛骨空心結構輪輻式非充氣車輪，包括由外向內依次為橡膠層、承接層、輪轂；橡膠層增加地面摩擦力并緩和沖擊，承接層由圓周均勻分布的支撐元件組成，傳遞路面和車身之間的輪胎力，輪轂用來安裝車輪，承接層內側焊接在輪轂上，外側內嵌在橡膠層里面。

所述承接層由多個圓周分布的支撐元件構成，所述支撐元件通過具有彈性的圓環固定，所述圓環穿過每個支撐元件的中心位置，起到了加固和穩定的作用；

所述支撐元件外框為六邊形結構，內側以中心輻射形式安裝空心細長桿；每根空心細長桿一端固定安裝在支撐元件外框內側，另一端固定安裝在所述圓環上，組合起來既可以承受垂向的載荷，又可以承受側向的載荷；

所述空心細長桿結構為仿生竹節蟲脛骨空心結構設計的，竹節蟲的脛骨橫截面一般為不規則的多邊形，在其跳躍或跌落的過程中，竹節蟲的脛骨可以有很好的抗屈曲和彎曲的功能，因此空心的細長桿的橫截面為五邊形或六邊形，六邊形更加對稱，受力更均勻；

所述空心細長桿壁厚可根據需求進行適當的調整，在結構強度和輕量化之間進行多目標優化；

所述支撐元件的材料為具有彈性的金屬材料或復合非金屬材料制成，拉壓上限為車輛行駛過程中最大動載荷的2-3倍。

所述輪轂的材料為具有彈性的金屬材料或復合非金屬材料制成，拉壓上限為車輛行駛過程中最大動載荷的2-3倍。

有益效果：本發明提供了一種仿生竹節蟲脛骨空心結構輪輻式非充氣車輪，與現有技術相比，具有以下優勢：本發明的仿生竹節蟲脛骨空心結構輪輻式非充氣車輪結構屬于不充氣輪胎范疇，拋棄了傳統輪胎的充氣結構，本發明采用橡膠層-承接層-輪轂的分層設計，承接層采用圓周分布的支撐元件，形成輪輻式的結構，相鄰元件之間具有大面積的減重空隙，可以大幅減輕整個車輪的重量，支撐元件外型選用對稱牢固的六邊形結構，每一組對稱邊都安裝了空心的細長桿結構起支撐作用，這些空心的細長桿仿生了竹節蟲脛骨的空心結構，利用的是它特殊的不易彎曲失效的特點，既可以起到可靠的承受載荷的作用，又可以減輕非充氣車輪的重量，節省能源；本發明車輪具有輕量化，結構簡單穩定的特點，還具有防爆、防失穩、耐高速等優點。

附圖說明

圖1為本發明實施例中仿生竹節蟲脛骨空心結構輪輻式非充氣車輪結構示意圖；

圖2為本發明實施例中仿生竹節蟲脛骨空心結構輪輻式非充氣車輪結構側面示意圖；

圖3為本發明實施例中橡膠層示意圖；

圖4為本發明實施例中承接層示意圖；

圖5為本發明實施例中支撐元件示意圖；