TPR 料代替空气的无气轮胎 【技术领域】
本发明属于一种交通工具车辆的车轮轮胎 ------TPR 料代替空气的无气轮胎。背景技术 目前对于无气轮胎的设计多种多样， 但都不能够被人们所接受， 为什么呢？是因 为这些设计都存在着或多或少的缺陷。例如 ： 米其林公司 (Michelin) 研制的 Tweel 车轮的 特点带有返古色彩。 它的减震橡胶车轮轮面将压力分散到数十根具有弹性的聚亚安酯车辐 上。这些辐条依次由一个铝心轴支撑。因为这种车轮中没有气体， 所以它比充气轮胎更坚 固， 不会出现爆胎的情况。这种车轮已经在 “iBOT3000 独立机动系统” (iBOT) 机器人轮椅 和军车上进行了试验。 米其林公司表示， 这种车轮产生的噪音仍旧太大， 现在尚不适合应用 于汽车上。在国家知识产权局专利检索中共有四项无气轮胎的申请， 其一中国台湾的发明 专利， 申请号 ： 93121291.X ； 其二是发明专利， 申请号 ： 200610010759.3 ； 其三是实用新型专 利， ZL 专利号 ： 98245408.2 ； 其四是实用新型专利， 申请号 ： CN 86 2 03605U。 以上专利的设 计与制造均存在着很多的缺点， 制造复杂成本高， 当然减震效果也不会好的等。 充气轮胎的 优点与缺点共存， 给我们的交通带来了方便， 同时也给我们的人身安全带来了很大的危险、 经济也受到很大的损失。在高速行驶的车辆是我们最为担心的是扎胎与爆胎， 一但出现就 会有不可想象的后果。
发明内容
本发明的目的 ： 设计一种不怕扎刺不会爆胎， 制作工艺简单易行而且经济实用的 利用 TPR 料代替空气的无气轮胎， 是一种热塑性橡胶 (Thermoplastic Rubber-TPR) 亦称热 塑性弹性体 (ThermoplasticElastomer-TPE) 简称 TPR/TPE， 以下简称 TPR 料。是一种兼具 橡胶和热塑性塑料特性之材料， 热塑性弹性体具有多种可能的结构， 最根本的一条是需要 有至少两个互相分散的聚合物相， 在正常使用温度下， 一相为流体 ( 使温度高于它的 Tg- 玻 璃化温度 )， 另一相为固体 ( 使温度低于它的 Tg 或等于 Tg)， 并且两相之间存在相互作用。 即在常温下显示橡胶弹性， 高温下又能塑化成型的高分子材料， 具有类似于橡胶的力学性 能及使用性能、 又能按热塑性塑料进行加工和回收， 材料不含水分， 无须干燥可直接使用。 因此， 热塑性弹性体可象热塑性塑料那样快速、 有效的、 经济的加工橡胶制品。 就加工而言， 它是一种塑料 ； 就性质而言， 它又是一种橡胶。硬度范围宽阔， 自 SHORE-A 0 度至 SHORE-D 100 度可调 ； TPR 料具有减震性和防滑耐磨， 在 -60°至 135°的长期使用温度， 高弹性， 抗动 态疲劳， 压缩变形及永久变形小， 材料环保无卤无毒无味， 不含塑胶软化剂， 磷苯二甲酸盐， 重金属等化合物， 可回收再利用等。对环境、 设备及人员无伤害 ； 材料可以反复使用， 边脚 废料可回收， 可以说生产中无废料 ； 加工助剂和配合剂较少， 可节省产品质量控制和检测的 费用 ； 它在塑料和橡胶之间架起了一座桥梁 ( 相关参数来至互联网 )。本发明采用 TPR 料 的这些优秀的特性， 应用在车辆轮胎上， 扩大了 TPR 料的对人类的所做的最大贡献。在多次 的实验证明 TPR 料可以应用在车辆轮胎上， 目前用摩托车车轮轮胎做的实验来证实了这一点。在高速度行驶 60-70 公里每小时行驶时间大约 1 小时， 其 TPR 料代替空气的无气轮胎 温度一直保持在同等温度 ； 现在已行驶 1500 多公里。一直都在使用。实验证明不同的 TPR 料硬度就有不同的减震效果， 其耐热性也不同， TPR 料的硬度低， 耐热性就低， 相反硬度高耐 热性就高 ； 根据车辆的大小、 行驶的速度及负载的大小等情况来选择 TPR 料的硬度。TPR 料 代替空气的无气轮胎的辅助构件有充料装置， 内螺纹气料嘴联接套， 圆环底座可调钩支架， 轮胎胎压定位断电装置等构成。
有益效果 ： 采用 TPR 料的优异性能， 以 TPR 料代替空气注入到车轮轮胎的内胎内， 有着与空气一样的弹性和减震效果。TPR 料代替空气的无气轮胎充料机就象给车轮轮胎充 气一样方便地对车轮的轮胎进行高压充入 TPR 料， 充料压力的大小根据车辆的具体负载情 况而调节， 由于热胀冷缩的物理特性， 充入 TPR 料的压力要略大于充气压力。充料完毕后保 压一些时间使充入的 TPR 料能够充分的保压固化后方可运行。保压固化后的轮胎在使用中 不怕扎刺更不会爆胎。由于车轮轮胎始终保持同等压力使得车轮外胎的使用寿命得以延 长； 车辆在高速行驶时与空气轮胎一样没有噪音。TPR 料的冷却时间主要取决于熔体温度、 轮胎的壁厚和冷却效率。此外， 物料的硬度也是一个因素。与很软的品种比较， 较硬的品种 在轮胎内将较快地凝固。如果从两侧进行冷却， 那么每 0.100 壁厚所需的冷却时间通常将 是大约 10 到 15 秒 ( 相关参数来至互联网 )。在外轮胎磨损严重而不能使用时， 所充的 TPR 料可以全部回收再利用， 环保且节约能源， 同时制作工艺简单。 TPR 料代替空气的无气轮胎辅助构件充料装置具有对车辆的轮胎进行高温高压充 入 TPR 料作用 ； 内螺纹气料嘴联接套具有连接轮胎气嘴的作用 ； 圆环底座可调钩支架具有 支撑充料高温高压管及其他阀类等 ； 轮胎胎压定位断电装置具有根据轮胎原有的气压为标 准， 测压断电的作用以防对轮胎过充。TPR 料代替空气的无气轮胎辅助构件有充料装置， 内 螺纹气料嘴联接套， 圆环底座可调钩支架， 轮胎胎压定位断电装置， 可采取自动控制系统， 把截止阀改为高温高压双向电磁阀或双向高温高压气动阀。 轮胎胎压定位断电装置可以同 时自动控制气料嘴的高温高压双向电磁阀或双向高温高压气动阀、 以及加压 TPR 料电动机 和加热 TPR 料电动机的工作 ； 并对抽气也可用普通电磁阀来控制， 整个程序均由控制台来 操作， 这样就可以实现自动化操作， 减小劳动强度节省时间。
附图说明 图 1 有着局部剖面的普通车轮轮胎构成图。
图 2 有着局部剖面的真空车轮轮胎 ( 无内胎 ) 构成图。
图 3 为剖面图 TPR 料代替空气的无气轮胎辅助构件充料装置府视构成图。
图 4 为 TPR 料代替空气的无气轮胎辅助构件剖面移出放大的 (21) 内螺纹气料嘴 联接套构成图。
图 5 为 TPR 料代替空气的无气轮胎辅助构件圆环底座可调钩支架正视图构成图。
图 6 为 TPR 料代替空气的无气轮胎辅助构件圆环底座可调钩支架俯视图构成图。
图 7 有局部剖面 TPR 料代替空气的无气轮胎辅助构件轮胎胎压定位断电装置正视 图构成图。
图 8 有局部剖面 TPR 料代替空气的无气轮胎辅助构件轮胎胎压定位断电装置侧视 图构成图。
图 9 为 TPR 料代替空气的无气轮胎辅助构件轮胎胎压定位断电装置俯视图构成图。 TPR 料代替空气的无气轮胎辅助构件充料装置府视构成图中 单箭头为 TPR 料流 动的方向 ； 附图中 双箭头为连杆、 多○密封圈式压力柱活塞的往复运动的方向。
图 1 有着局部剖面的普通车轮轮胎构成图 ： (1) 车轮外胎， (2) 车轮内胎， (3) 热塑 性橡胶 (Thermoplastic Rubber-TPR) 亦称热塑性弹性体 (Thermoplastic Elastomer-TPE) 简称 TPR/TPE 或以下简称 TPR 料， (4) 气料嘴 ( 即为气嘴 )， (5) 车轮轮辋等构成。
图 2 有着局部剖面的真空车轮轮胎 ( 无内胎 ) 构成图 ： (A1) 真空车轮胎， (3)TPR 料， (4) 气料嘴 ( 即气嘴 )， (5) 车轮轮辋等构成。
图 3TPR 料代替空气的无气轮胎辅助构件充料装置包括有 ： (6) 万向轮便车座， (7) 加压 TPR 料电动机， (8) 装有配重物体的偏心导轮， (9) 连杆， (10) 多○密封圈式压力柱活 塞， (11)TPR 料充料压力缸体， (12) 自动加热保温装置， (13) 防逆流球体， (14) 锥形顶簧， (15)TPR 料高温高压管， (16) 控制防回气及充料的高温高压截止阀， (17) 三通组件， (18) 排 气抽气竹节式管头， (19) 控制排气、 抽气的高温高压截止阀， (20) 控制气料嘴的高温高压 截止阀， (21) 内螺纹气料嘴联接套， (22) 加热出料孔， (23) 旋转挤压螺旋杆， (24) 加压进 料孔， (25) 入料口， (26) 加热 TPR 料电动机， (27)TPR 料加热缸体， (28) 温控数显调节仪， (29) 交流接触器， (30) 仪表箱及 (A) 快接头等构成。
图 4TPR 料代替空气的无气轮胎辅助构件 (23) 内螺纹气料嘴联接套包括有 ： (31) M8 细牙内螺纹， (32) 内螺纹气料嘴联接套杆体及 (33) 快接头等构成。
图 5TPR 料代替空气的无气轮胎辅助构件圆环底座可调钩支架包括有 ： (34) 圆环 底座， (35) 可调节螺栓， (36) 半圆钩， (37) 带有滑槽立板及 (38) 横梁等构成。
图 7TPR 料代替空气的无气轮胎辅助构件轮胎胎压定位断电装置包括有 ： (39) 固 定夹持器螺栓、 螺母及垫圈， (40) 夹持器滑行杆槽， (41) 矩形拉套， (42) 上移动矩形双梁， (43) 下固定矩形单梁， (44) 弧形垫木， (45) 螺纹拉杆可调螺母及垫圈， (46) 顶簧， (47) 定 位螺栓组件， (48) 方头螺纹顶杆， (49) 小螺栓， (50) 夹持器上下滑动块， (51) 轴承套， (52) 轴承， (53) 燕尾槽块， (54) 橡胶块， (55) 导向滑块， (56) 垫圈， (57) 可调压力螺母， (58) 滑 槽板上下定位螺母， (59) 螺纹拉杆， (60) 顺螺纹拉杆滑槽板， (61) 滑槽板可调定位螺栓、 螺 母及垫圈， (62) 强压顶簧上下定位螺母， (63) 导向滑块， (64) 可调顶杆， (65) 微动断电器， (66) 强压顶簧， (67) 导向顶簧套及 (68) 微动断电器定位滑槽板等构成。
具体实施方式
TPR 料代替空气的无气轮胎辅助构件轮胎胎压定位断电装置操作过程 ： 把 (43) 下 固定矩形单梁插进车轮的 (5) 车轮轮辋镂空处， 然后再 (43) 下固定矩形单梁两头插上与 (41) 矩形拉套焊接一体的 (59) 螺纹拉杆， 再装上 (50) 夹持器滑行杆槽及一体的 (48) 方 头螺纹顶杆、 (49) 小螺栓和 (50) 夹持器上下滑动块、 (51) 轴承套、 (52) 轴承、 (53) 燕尾槽 块、 (54) 橡胶块、 螺紧 (39) 固定夹持器螺栓、 螺母及垫圈 ； 螺紧两头 (48) 方头螺纹顶杆使 (53) 燕尾槽块内卡紧 (54) 橡胶块， 紧紧夹住 (5) 车轮轮辋边缘。 起到稳固轮胎胎压断电装 置的作用。在 (42) 上移动矩形双梁的两头插上 (55) 导向滑块， 把 (55) 导向滑块与 (42) 上移动矩形双梁一体的 (62) 强压顶簧上下定位螺母、 (55) 导向滑块、 (64) 可调顶杆、 (66)强压顶簧、 (67) 导向顶簧套形成新的一体， 把 (59) 螺纹拉杆穿过 (55) 导向滑块的孔内， 加 上 (56) 垫圈 ； 并把 (44) 弧形垫木一面紧贴 (5) 车轮轮辋上， 一面紧贴 (43) 下固定矩形单 梁以防对 (5) 车轮轮辋由于拉力的作用有所损伤 ； 同时螺紧两头的 (57) 可调压力螺母， 使 (64) 可调顶杆， 在 (66) 强压顶簧作用下对车轮外胎产生压力， 下压一定的深度后停止 ； 再 调节 (58) 滑槽板上下定位螺母， (60) 顺螺纹拉杆滑槽板， (61) 滑槽板可调定位螺栓、 螺母 及垫圈、 (65) 微动断电器、 (68) 微动断电器定位滑槽板， 使 (65) 微动断电器的触点紧贴在 (64) 可调顶杆的上端头位置上， 调节 (47) 定位螺栓组件与 (43) 下固定矩形单梁成平行固 定， 调节 (45) 螺纹拉杆可调螺母及垫圈， 使 (46) 顶簧托住 (42) 上移动矩形双梁， 以防抽掉 (2) 车轮内胎或 (A1) 真空车轮胎内的气体时移位。当充入的 (3)TPR 料压力达到轮胎胎压 定位断电装置所定的压力时， 给予声光信号并自动停止 (7) 加压 TPR 料电动机以及 (7) 加 压 TPR 料电动机和 (26) 加热 TPR 料电动机的工作， 手动停止 (20) 控制气料嘴的高温高压 截止阀， 停止对轮胎充料防止过充。
TPR 料代替空气的无气轮胎辅助构件充料装置的操作过程 ： 在不改变车辆 (5) 车 轮轮辋、 (1) 车轮轮胎外形及 (2) 车轮内胎或 (A1) 真空车轮胎。手推 TPR 料代替空气的无 气轮胎附件充料机 (6) 万向轮便车座手推把， 调整到平整合适位置 ； 清理 (27)TPR 料加热缸 体和 (11)TPR 料充料压力缸体内残留物， 清理 (20) 控制气料嘴的高温高压截止阀及 (15) TPR 料高温高压管 ； 清理 (16) 控制防回气及充料的高温高压截止阀 ； 先打开 (12) 自动加热 保温装置电源对 (11)TPR 料充料压力缸体和 (27)TPR 料加热缸体进行加热。由 (30) 仪表 箱中的 (28) 温控数显调节仪， 调节好所需温度 170 度至 190 度， 通过温度传感器把温度信 息经温度传感器导线传给 (28) 温控数显调节仪。当温度到达所定温度时就会由 (29) 交流 接触器切断 (12) 自动加热保温装置电源。打开 (26) 加热 TPR 料电动机电源使其运行， 把 适当的 (3)TPR 料放进 (25) 入料口， 边加热边添 (3)TPR 料 ； (3)TPR 料进入到 (23) 旋转挤 压螺旋杆， 在高速旋转下推进 TPR 料， 边磨擦边加热边加压， 把 TPR 料由 (27)TPR 料加热缸 体通过 (22) 加热出料孔进入 (24) 加压进料孔， 在 (11)TPR 料充料压力缸体内， 由 (7) 加压 TPR 料电动机的主轴带动 (8) 装有配重物体的偏心导轮， 把动力传动给 (9) 连杆， 再由 (9) 连杆把动力传动给 (10) 多○密封圈式压力柱活塞 ； 由 (10) 多○密封圈式压力柱活塞把进 入 (11)TPR 料充料压力缸体内的 (3)TPR 料进行加压 ； 受到压力的 (3)TPR 料， 在 (14) 锥形 顶簧作用下的 (13) 防逆流球体， 使 TPR 料的压力增大。经 (A) 快接头， (15)TPR 料高温高压 管、 (A) 快接头、 16) 控制防回气及充料的高温高压截止阀， (17) 三通组件， (20) 控制气料 嘴的高温高压截止阀， (21) 内螺纹气料嘴联接套与 (4) 气料嘴 ( 即为气嘴 ) 连接， 并螺紧 (2) 车轮内胎或 (A1) 真空车轮胎的 (4) 气料嘴 ( 即气嘴 ) 联接好 ； 在不改变车辆车轮轮胎 外形及车轮内胎， 高压注入 (3)TPR 料前， 为使充入 (3)TPR 料时畅通无阻故卸掉 (2) 车轮内 胎或 (A1) 真空车轮胎 (4) 气料嘴 ( 即气嘴 ) 的气嘴芯， 首先抽净内胎的空气， 然后再注入 (3)TPR 料 ； 用 (34) 圆环底座， (35) 可调节螺栓， (36) 半圆钩， (37) 带有滑槽立板及 (38) 横 梁的圆环底座可调单钩支架支稳 ； 使 (19) 排气抽气竹节式管头口尽可能向着地面， 以能排 出的 (3)TPR 料喷进小盆为准 ； 把抽气气管套在 (19) 排气抽气竹节式管头并与空气压缩机 的进气口连接 ； 打开 (19) 控制排气抽气的高温高压截止阀用空气压缩机对车轮轮轮胎进 行抽气， 抽净后关闭 (20) 控制气料嘴的高温高压截止阀， 卸下空气压缩机抽气气管， 打开 (16) 控制防回气及充料的高温高压截止阀 ； 充入 (3)TPR 料时要对车轮的外胎进行水冷降温， 并对 (4) 气料嘴 ( 即气嘴 ) 及 (21) 内螺纹气料嘴联接套进行保温防水处理， 以确保充 实充好。当 (3)TPR 料从 (19) 控制排气抽气的高温高压截止阀排出时， 让其多排出一点以 便对充料管道进行预热， 然后关闭 (19) 控制排气抽气的高温高压截止阀， 打开 (20) 控制气 料嘴的高温高压截止阀通过 (21) 内螺纹气料嘴联接套进入 4) 气料嘴 ( 即气嘴 ) 对轮胎进 行充入 (3)TPR 料 ； 当充入的压力达到预定的压力时， TPR 料代替空气的无气轮胎辅助构件 轮胎胎压定位断电装置给予声光信号并自动停止 (7) 加压 TPR 料电动机电源， 使其停止工 作； 手动停止 (20) 控制气料嘴的高温高压截止阀， 停止对轮胎充料防止过充 ； 并停止 (26) 加热 TPR 料电动机电源， 使其停止工作。根据车辆的负载情况， 适当调节充料压力， 由于热 胀冷缩的物理特性一般在充 (3)TPR 料的压力要略大于空气压力。充料完毕后要冷却固化 保压一些时间， 保压冷却后使 (3)TPR 料完全冷却固化后方可正常运行。