一种缺气保用车辆轮毂装置

1.本发明涉及轮胎缺气保用技术，具体是涉及一种缺气保用车辆轮毂装置。


背景技术：

2.目前的缺气保用轮胎，主要原理有两种：一是轮胎壁加厚，当轮胎缺气时支撑轮胎；二是轮毂外有一层加强环，当轮胎缺气时，加强环与轮胎接触，支撑轮胎运动。上述两类缺气保用轮胎可以在轮胎缺气时理论上运行60-70公里。两者的缺点是：缺气时运动距离有限；不缺气时轮胎较硬，减振性差，驾乘舒适性不佳；过凹凸路面容易碰伤轮胎或轮毂，对轮胎轮毂破坏较大；不具备防爆保用功能。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种同时具有缺气保用能力和爆胎保用能力的车辆保用轮毂装置，能够在缺气状态或爆胎时，自动触发以支撑轮胎继续前行。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
5.本发明提供了一种缺气保用车辆轮毂装置，用以在缺气状态下支撑装配于所述轮毂上的轮胎的胎体，包括：
6.若干个在所述轮辋外环面上均匀地沿着轮辋的圆周方向固定的弹出组件，所述弹出组件包括沿着轮毂的径向工作的气压缸，所述气压缸包括顶部开口的气压缸体、气压缸活塞以及伸向轮毂外侧的活塞连杆；所述气压缸活塞与气压缸体之间形成密封腔室，所述活塞连杆穿过气压缸体的顶部开口并形成连通胎腔的活塞连杆腔，所述气压缸体还设有用以向所述密封腔室充气或放气的气压缸接管口；
7.所述弹出组件还包括从内至外依次套设在气压缸体外的伸出缸和固定缸，所述固定缸固定于轮辋外侧面上；所述活塞连杆穿过伸出缸的顶部并与伸出缸的顶部可调式连接；所述伸出缸包括设置于伸出缸底部边缘向外的凸边，所述固定缸包括设置于固定缸顶部向内的限位边，且所述固定缸通过限位边围成供所述伸出缸向上伸出的开口，并在伸出缸向上滑出时，所述限位边能够抵触凸边以限制所述伸出缸的最大伸出距离；
8.所述弹出组件还包括控制机构，所述控制机构包括控制杆和控制缸，其中：
9.控制杆，具有呈固定钝角连接的第一杆体和第二杆体，以及固定穿过所述第一杆体和第二杆体连接处的控制杆转轴，所述固定缸的侧壁开设豁口以形成足以容纳所述控制杆的缸壁空间，所述控制杆转轴铰接于形成所述缸壁空间的缸壁上；所述第一杆体和第二杆体的宽度均不大于缸壁的厚度，并且在第一杆体处于缸壁空间内时，第二杆体的端部伸出缸壁空间进入固定缸内；在第二杆体处于缸壁空间内时，第一杆体的端部伸出缸壁空间进入固定缸内；所述第一杆体和第二杆体的端部均能够对伸出缸的凸边卡滞定位；
10.控制缸，包括控制缸体、控制缸活塞及控制缸活塞杆；所述控制缸体通过控制缸固定座铰接于固定缸侧方，所述控制缸活塞杆端部铰接于第一杆体或第二杆体上，所述控制缸体的活塞腔以及控制缸活塞杆穿过的控制缸体腔室中，其中之一连通胎腔，其中另一为
封闭腔室，且所述封闭腔室设置有用以对封闭腔室内充气或放气的控制缸接管口；
11.膨胀环组件，包括伸出板及随动板，且所述伸出板与随动板均呈弧状，所述随动板两端均设有用以与伸出板滑动连接的随动板连接轴；所述伸出板与活塞连杆一一对应，且所述伸出板的内侧中心处具有用以连接活塞连杆的活塞连杆连接端，所述随动板通过所述随动板连接轴连接于相邻的伸出板之间，所述伸出板相对所述活塞连杆连接端的两侧开设有用以供所述随动板连接轴滑动的弧形滑道，且所述弧形滑道具有靠近和远离所述活塞连杆连接端的随动板连接轴限位端；当所述活塞连杆工作至最大行程时，伸出板与随动板构成能够支撑胎体的圆环状，随动板连接轴滑动到远离活塞连杆连接端的随动板连接轴限位端，当活塞连杆工作至最小行程时，随动板连接轴滑动到靠近活塞连杆连接端的随动板连接轴限位端；
12.气控组件，包括同步连通各个所述气压缸接管口的气压缸连通管以及同步连通各个所述控制缸接管口的控制缸连通管。
13.进一步地，所述伸出板在经过其外侧面中线的切面上的投影呈“工”形，而随动板及其两端的随动板连接轴在经过随动板外侧面中线的切面上的投影为“h”形，所述伸出板包括其中部用以设置所述活塞连杆连接端的拱起部以及两侧的用以供随动板插入的夹板部，且所述弧形滑槽开设于夹板部的相对面。
14.进一步地，所述活塞连杆连接端与活塞连杆通过连接螺纹杆连接，所述活塞连杆端部具有对应所述连接螺纹杆的内螺纹孔，所述活塞连杆连接端具有对应所述连接螺纹杆的固定螺孔接头；所述连接螺纹杆上对应所述固定螺纹孔接头与内螺纹孔为上下反螺纹结构；所述固定螺孔接头及内螺纹孔处分别设有用以锁紧连接螺纹杆的锁紧螺母。
15.进一步地，所述固定缸包括固定缸座及固定缸体，所述固定缸座还设有固定缸底座螺纹，所述固定缸体底部设有用于装配在固定缸座的固定缸螺纹。
16.进一步地，所述控制缸体的活塞腔连通胎腔，所述控制缸活塞杆穿过的控制缸体腔室为封闭腔室；所述第二杆体的端部相比于第一杆体的端部更靠近轮辋外侧面，且控制缸活塞杆铰接于第二杆体上。
17.进一步地，所述控制缸体的活塞腔为封闭腔室，所述控制缸活塞杆穿过的控制缸体腔室连通胎腔；所述第二杆体的端部相比于第一杆体的端部更靠近轮辋外侧面，且控制缸活塞杆铰接于第一杆体上。
18.进一步地，所述控制缸连通管与气压缸连通管分别在轮毂内侧设有用以向控制缸连通管充放气的控制缸接管嘴与用以向气压缸连通管充放气的气压缸接管嘴。
19.进一步地，所述气压缸活塞具有与气压缸体接触的凹型密封面，且气压缸活塞通过凹型密封面装配有凹型密封圈，所述气压缸活塞还设有用以连通气压腔和凹型面的气压通道。
20.本发明的有益效果是：本发明的缺气保用车辆轮毂装置具有自动支撑功能，在未触发情况下，使用效果与普通轮毂相同，比现有缺气保用轮胎减振性好；当轮胎缺气时，轮毂上的弹射装置会自动弹出，支撑轮胎继续前行，该结构具有良好抗振性，提升驾乘舒适性，对轮胎和轮毂防护性好，行驶距离更远；更主要的，该结构还具有在爆胎情况下保证车辆直线行驶的能力，本发明能够配合普通轮胎使用，防缺气和防爆胎的性价比高。
21.其次，本发明可反复使用，节约环保，使用成本极低，设计巧妙，结构科学，使用可
靠，制造方便，生产成本低，在现有轮毂结构改进即可实现本发明功能，适用于现有全部车型及轮胎型号。
附图说明
22.图1为本发明装配于车辆轮毂后的结构示意图。
23.图2为本发明弹出组件和膨胀环组件的装配结构示意图。
24.图3为本发明中伸出板的结构示意图。
25.图4为本发明中随动板的结构示意图。
26.图5是本发明中气压缸体的结构示意图。
27.图6是本发明中活塞连杆与伸出缸的装配结构示意图。
28.图7是本发明中活塞连杆的密封结构示意图。
29.图8是本发明中控制缸与固定缸的装配结构示意图。
30.图9是图8中j-j向视图。
31.图10是图8中k-k向局部视图。
32.图11是本发明中控制缸与伸出缸的配合运动状态示意图之一。
33.图12是本发明中控制缸与伸出缸的配合运动状态示意图之二。
34.图13是本发明中控制缸与伸出缸的配合运动状态示意图之三。
35.图14是本发明中控制缸与伸出缸的配合运动状态示意图之四。
具体实施方式
36.下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
37.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“水平”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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发明的限制。
38.如图1至图14所示出的一种缺气保用车辆轮毂装置，其安装于轮毂2的轮辋上，并用以在缺气状态下支撑装配于所述轮毂2上的轮胎1的胎体，其包括：
39.若干个在所述轮辋外环面上均匀地沿着轮辋的圆周方向固定的弹出组件5，所述弹出组件5包括沿着轮毂2的径向工作的气压缸，所述气压缸包括顶部开口的气压缸体5-5、气压缸活塞5-7以及伸向轮毂2外侧的活塞连杆5-1；所述气压缸活塞5-7与气压缸体5-5之间形成密封腔室c，所述活塞连杆5-1穿过气压缸体5-5的顶部开口并形成连通胎腔的活塞连杆腔5-33，结合图5所示，所述气压缸体还设有用以向所述密封腔室c充气或放气的气压缸接管口5-11；
40.所述弹出组件5还包括从内至外依次套设在气压缸体5-5外的伸出缸5-6和固定缸5-29，所述固定缸5-29固定于轮辋外侧面上；所述活塞连杆5-1穿过伸出缸5-6的顶部并与伸出缸5-6的顶部可调式连接。如图2所示，活塞连杆5-1对应伸出缸5-6的顶部设有外螺纹5-3，伸出缸5-6的顶部对应设有伸出缸螺纹5-30，并通过外螺纹5-3与伸出缸5-6可调式装配，同时通过设置于伸出缸5-6顶部上下端面的锁紧螺母二5-4实现活塞连杆5-1与伸出缸5-6的锁紧固定，此处通过调节锁紧螺母二5-4即调节5-3外螺纹的旋出长度能够调节密封
20相连通，并与控制缸接管嘴7相连，控制缸接管口7与目前通用的车辆充气嘴结构相同，通过控制缸接管嘴7可对八个控制缸5-20进行充气或吸气；轮胎充气嘴4与目前通用的车辆充气嘴结构相同，用于给轮胎充、放气。
48.结合图1、图2、图3及图4所示，膨胀环组件3由活塞连杆连接端3-5、伸出板3-2、随动板连接轴3-3、随动板3-4构成。当八个伸出板3-2在气压缸的活塞连杆5-1作用下伸出时，会带动八个随动板3-4同时伸出，八个伸出板和八个随动板构成圆形膨胀环，膨胀环具有一定的宽度和厚度，具有足够的面积和强度支撑轮胎1运行。伸出板3-2和随动板3-4通过随动板连接轴3-3滑道式柔性连接，该设计不仅保证随动板3-4伸出顺畅，也可以保证在八个伸出板不同步伸出时，先伸出的伸出板可以顺利伸出，不会受到卡滞。
49.如图3及图4所示，所述伸出板3-2在经过其外侧面中线的切面上的投影呈“工”形，而随动板3-4及其两端的随动板连接轴3-3在经过随动板3-4外侧面中线的切面上的投影为“h”形，所述伸出板3-2包括其中部用以设置所述活塞连杆连接端3-5的拱起部以及两侧的用以供随动板3-4插入的夹板部5-35，且所述弧形滑槽3-7开设于夹板部5-35的相对面。
50.如图6所示，为了将伸出板3-2与活塞连杆5-1紧固连接，所述活塞连杆连接端3-5与活塞连杆5-1通过连接螺纹杆5-31连接，所述活塞连杆5-1端部具有对应所述连接螺纹杆5-31的内螺纹孔5-2，所述活塞连杆连接端3-5具有对应所述连接螺纹杆5-31的固定螺孔接头3-1；所述连接螺纹杆5-31上对应所述固定螺纹孔接头3-1与内螺纹孔5-2为上下反螺纹设计；所述固定螺孔接头3-1及内螺纹孔5-2处分别设有用以锁紧连接螺纹杆5-31的锁紧螺母一5-32。本发明还能够仅通过活塞连杆连接端3-5上方贯通固定螺孔接头3-1开设的安装调节孔3-6实现对伸出板3-2与活塞连杆5-1的连接和调节。
51.作为固定缸5-29固定于轮毂2上的优选方式，所述固定缸5-29包括固定缸座5-12及固定缸体，所述固定缸座5-12还设有固定缸底座螺纹5-13，所述固定缸体底部设有用于装配在固定缸座的固定缸螺纹5-16。
52.在本发明的优选实施例中，所述第二杆体5-37的端部相比于第一杆体5-31的端部更靠近轮辋外侧面，且控制缸活塞杆5-25铰接于第二杆体5-37上；所述控制缸体5-20的活塞腔连通胎腔，所述控制缸活塞杆5-25穿过的控制缸体5-20腔室为封闭腔室d。
53.在另一个实施例中，所述第二杆体的端部相比于第一杆体的端部更靠近轮辋外侧面，且控制缸活塞杆铰接于第一杆体上；所述控制缸体的活塞腔为封闭腔室，所述控制缸活塞杆穿过的控制缸体腔室连通胎腔(未图示)。
54.进一步地，所述气压缸连通管8以及控制缸连通管9均紧贴轮辋外侧呈环状设置。
55.为了使得轮胎在正常充气状态下具有较好的使用体验，所述弹出组件5如图1中所示，可以嵌设于轮毂的轮辋面所开设的装配孔中，从而使得未触发状态下膨胀环组件3恰好与轮辋环面平齐，并且轮辋设置用以装配膨胀环组件3的凹槽。
56.值得注意的是，如图7所示，为防止气压腔c和d的空气渗漏，保证设定气压，在气压缸活塞5-7、控制缸活塞5-21和控制缸体5-20上分别设计有气压缸活塞密封结构5-8、控制缸活塞密封结构5-22和活塞杆密封结构5-24，所述活塞杆密封结构5-24为常规的滑动杆密封结构。
57.所述气压缸活塞密封结构和控制缸活塞密封结构均具有凹型截面用于安装凹型密封圈，同时有气压通道连通气压腔(封闭腔室)与凹型面，气压腔(封闭腔室)内的气压通
过气压通道进入凹型面，将密封胶圈5-9紧压在密封面上，起到良好密封的作用。
58.本发明中，气压缸接管口5-11与气压缸连通管8相连，用于对气压缸的密封腔室c进行充压；控制缸接管口5-23与控制缸连通管9相连，用于对控制缸体5-20的封闭腔室d进行加压。
59.结合图2及图6所示，本发明中气压缸活塞5-7底部的活塞弹簧定位环5-10和气压缸体5-5底部的气压缸弹簧定位环5-14用于固定弹簧5-15，弹簧5-15用于辅助气压缸活塞5-7弹出，并在装置工作时起到辅助气压缸减震的作用。
60.在本发明的优选实施例中，控制杆5-27通过控制杆转轴5-28与固定缸5-29相连接并可自由转动，控制杆5-27分为第一杆体5-36(第一杆体5-36的末端即为即图2所示b端)和第二杆体5-37(第二杆体5-37的末端即为即图2所示a端)，第一杆体5-36和第二杆体5-37抬起可对伸出缸凸边5-6(1)进行卡滞定位(如图2所示为第二杆体5-37对凸边5-6(1)定位)；当控制缸活塞杆5-25伸出时，第一杆体5-36处于定位边5-17(b)，第二杆体5-37处于抬起位；当控制缸活塞杆5-25收缩时，第二杆体5-37处于定位边5-17(a)，第一杆体5-36处于抬起位。
61.本发明适用于任何充气压力的轮胎使用，下面以轮胎充气压力2.5mpa为例说明装置的工作原理。
62.(1)初始状态。
63.如图2所示通过装配使伸出缸5-6的凸边5-6(1)被控制杆5-27的a端卡紧，八个弹出组件5的气压缸活塞连杆5-1均处于收缩状态，使膨胀环组件3也处于收缩状态，此时轮毂状态如图1所示。
64.按现有方法装配轮胎2后，(a)通过轮胎充气嘴4给轮胎充气至正常气压2.5mpa，由于控制缸体5-20和气压缸体5-5为半通腔，故该气压作用在控制缸活塞5-21和气压缸活塞5-7上；由于控制杆5-27的b端与定位边5-17(b)贴紧，伸出缸5-6与气压缸体5-5上边缘贴紧，因此作用在两个活塞上的气压不会使控制缸活塞5-21和气压缸活塞5-7过多压缩，在控制缸体5-20内会形成封闭腔室d，在气压缸体5-5内会形成密封腔室c。
65.(b)通过控制缸接管嘴7给控制缸体5-20的密封腔室d充气至2.2mpa。
66.(c)通过气压缸接管嘴6给气压缸体5-5的密封腔室c充气至2.7mpa，由于此压力大于轮胎充气压力，使气压缸活塞5-7向上移动再次贴紧控制杆5-27的a端不再上移。气压缸5-5的密封腔室c的具体充气压力值可由轮胎充气压力、密封腔室c容积和需气压缸活塞5-7上行的距离决定，当气压缸活塞5-7上行后，密封腔室c容积增大，增大后的密封腔室c内气压应与约等于轮胎初始充气压力。此处，当密封腔室c容积增大后，气压由2.7mpa降低至约2.5mpa。
67.(2)触发过程。如图11所示，当轮胎由于漏气等因素导致气压由2.5mpa降低至小于2.2mpa以后，控制缸体5-20的密封腔室d内气压开始大于轮胎压力，控制缸活塞5-21在此压力差作用下逐渐向下移动，通过控制缸活塞杆5-25拉动控制杆5-27的a端向固定缸5-29的缸壁移动。此时，伸出缸5-6的凸边5-6(1)与a端还是贴紧固定状态；
68.如图12所示，当轮胎气压进一步减小，控制缸活塞杆5-25将a端完全拉回至固定缸5-29的缸壁空间内并与固定边5-17(a)贴合。此时，密封腔室c内压力远大于轮胎气压，压力差推动气压缸活塞5-7迅速上移，气压缸活塞5-7通过气压缸活塞连杆5-1带动伸出缸5-6和
伸出板3-2伸出；
69.如图13所示，当伸出缸5-6的凸边5-6(1)越过控制杆转轴5-28后，凸边5-6(1)开始挤压控制杆5-27的b端，迫使b端靠向固定缸5-29的缸壁。由于密封腔室c腔的气压和气压缸活塞5-7的面积远大于封闭腔室d腔气压和控制缸活塞5-21的面积，在伸出缸5-6的凸边5-6(1)挤压控制杆5-27的b端的过程中，控制缸活塞杆5-25将被拉出，封闭腔室d腔处于升压状态；当伸出缸5-6的凸边5-6(1)越过控制杆5-27的b端后，继续伸出直到5-6(1)与固定缸5-29的限位边5-29(1)贴紧而止动。
70.此时，密封腔室c腔内气压大于轮胎气压，控制缸活塞5-21重新拉动a端至定位边5-17(a)，而b端重新抬起；
71.此时，气压缸活塞连杆5-1上升至最大距离，伸出板3-2上升至最大距离，伸出板3-2带动随动板3-4拉伸至最大距离，膨胀环组件3完全打开，处于可支撑和运转的圆形状态。
72.触发过程结束。
73.(3)支撑状态。当轮胎1受力压缩膨胀环时，密封腔室c腔内压力和弹簧5-15共同起到了支撑作用，保证轮胎轮毂的正常行驶；同时，密封腔室c腔内气压和弹簧5-15具有很好的阻尼减振作用，不仅提升驾乘的舒适性，也对轮胎轮毂具有较好的保护作用。
74.当遇到较大振动和重载时，伸出缸5-6的凸边5-6(1)会离开固定缸5-29的限位边5-29(1)向轮毂2中心方向运动。但如图14所示，此时控制杆5-27的b端处于抬起状态，当伸出缸5-6的凸边5-6(1)运动到b端时，会被贴紧止动，使伸出缸5-6、气压缸活塞连杆5-1及伸出板3-2不再收缩，保持了良好的支撑特性；同时，伸出缸5-6的凸边5-6(1)从固定缸5-29的限位边5-29(1)运动到控制杆5-27的b端的过程中是非常有效的缓冲减振过程，对轮胎轮毂具有很好的保护作用。
75.(4)恢复过程。该装置未工作时，可以和目前通用的轮毂一样进行轮胎更换(如前文所述，弹出组件5可以嵌设于轮毂的轮辋面所开设的装配孔中，从而便于轮胎进行更换)。
76.装置触发工作后更换轮胎时；或要将装置重新回位到未触发状态时，按如下过程进行操作：
77.(a)通过气压缸接管嘴6从气压缸5-5的密封腔室c抽气，使其气压小于轮胎内气压。因此，气压缸活塞5-7在压力差的作用下带动气压缸活塞连杆5-1和伸出板3-2向轮毂中心方向运动。但此时伸出缸5-6的凸边会被控制杆5-27的b端贴紧止动，因此在进行(a)操作时需要同时进行(b)操作。
78.(b)通过控制缸接管嘴7从控制缸5-20的封闭腔室d抽气，使其气压小于轮胎内气压。此时伸出缸5-6、控制杆5-27、控制缸活塞5-21及控制缸活塞杆5-25的运动配合关系按图14-图13-图12-图11的过程进行，即上述部件伸出过程配合关系的逆过程。
79.经过上述操作，可使装置完全恢复到触发前的状态，装置可反复使用，具有节约环保的特点。
80.(三)轮胎爆胎时的工作过程
81.轮胎爆胎一是轮胎内气压迅速下降，该情况下装置工作过程与轮胎缺气时的工作过程相同，只要气压下降至d腔气压设定值，装置即可触发工作。
82.爆胎的另一种情况是轮胎破损，在轮胎破损情况下不影响本装置的伸出和运行；即使胎面破裂，膨胀环与地面直接接触也可以保证车辆的直线行驶以及一定的行驶距离，
预防因爆胎导致的车辆失速、失控、侧翻等危险情况的发生。
83.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。