CN114435030A - 自适应免充气轮胎 - Google Patents

Abstract

一种自适应免充气轮胎，包含：一轮胎本体，有一胎面、一内轮圈及多个轮辐，每一轮辐皆有对应该胎面的一第一段及对应该内轮圈的一第二段；一可调式阻尼器，结合于所述轮辐的该第一段及该第二段之间、结合于所述轮辐的该第一段及该胎面之间，以及结合于所述轮辐的该第二段及该内轮圈之间之一或其组合；一感知单元，量测该轮胎本体的一受压状态；以及一控制单元，该感知单元将该受压状态传输至该控制单元，该控制单元再根据该受压状态改变该可调式阻尼器的阻尼，借此满足行驶状况。

Description

自适应免充气轮胎

技术领域

本发明是关于一种轮胎，特别是指一种自适应免充气轮胎。

背景技术

目前已广泛应用于土木建筑减震、工具机减振、车辆悬吊等领域的主动可调式阻尼结构，主要是利用感知器量测当下振动数据并回馈给中央计算机，中央计算机再自动控制主动可调式阻尼结构，以做出适当的反应，达到显著的减振效果。尤其是在车辆主动悬吊的应用上，因为主动可调式阻尼结构可调整阻尼大小的特性，在不同行驶状况下，主动可调式阻尼结构皆可以做出强调舒适性或操控性的表现。

美国专利公告号US 10288145 B2提供了一种旋转阻尼器，主要包括阻尼器壳体、电磁阻尼马达、联接杆，以及用于将质量块之间的相对旋转传递和/或转换至阻尼器电动机以减小振动的齿轮机构。

然而，前述专利案主要应用于车辆底盘悬吊，搭配的仍然是传统充气轮胎，而传统充气轮胎通常功能性固定，不易满足所有的行驶状况，有失压、爆胎的风险。例如传统充气轮胎在崎岖路面行驶时振动强烈，而高速行驶时，传统充气轮胎会快速地反复变形生热，降低传统充气轮胎的疲劳寿命，且传统充气轮胎往往会有胎体共振及空腔共振的现象，造成方向盘晃动与噪音。前述专利案无法直接改变轮胎的阻尼，因此无法改善轮胎的振动及噪音。

发明内容

爰此，本发明人提出一种自适应免充气轮胎，包含：一轮胎本体，包含一胎面、一内轮圈及多个轮辐，每一轮辐皆有对应该胎面的一第一段及对应该内轮圈的一第二段；一可调式阻尼器，结合于所述轮辐的该第一段及该第二段之间、结合于所述轮辐的该第一段及该胎面之间，以及结合于所述轮辐的该第二段及该内轮圈之间之一或其组合；一感知单元，对应该轮胎本体，该感知单元量测该轮胎本体的一受压状态；以及一控制单元，根据该受压状态改变该可调式阻尼器的阻尼。

进一步，该可调式阻尼器结合于所述轮辐的该第二段及该内轮圈之间时，通过改变该可调式阻尼器的阻尼，满足行驶状况。

进一步，该可调式阻尼器包含：一电磁线圈以及一阻尼油，该阻尼油流动填充在该可调式阻尼器中，该阻尼油包含一磁性体；该控制单元根据该受压状态改变该电磁线圈产生的电磁场，以控制该阻尼油的该磁性体的排列，进而改变该可调式阻尼器的阻尼。

进一步，所述轮辐的该第一段枢接该胎面，该第二段枢接该内轮圈，该可调式阻尼器借由枢接的方式而为结合于该第一段及该第二段之间、结合于所述轮辐的该第一段及该胎面之间，以及结合于所述轮辐的该第二段及该内轮圈之间之一或其组合，且所述轮辐的该第一段及该第二段相对弯折形成一角度。

进一步，该可调式阻尼器包含：一旋转轴、一定子设置于该旋转轴上、一转子设置于该定子中、一电磁线圈设置于该定子中，以及一阻尼油流动填充在该定子中并分隔该转子及该定子，该阻尼油包含一磁性体；该控制单元根据该受压状态改变该电磁线圈产生的电磁场以控制该阻尼油的该磁性体的排列，进而改变该可调式阻尼器的阻尼。

进一步，该胎面连接一第一支撑部，该内轮圈连接一第二支撑部，所述轮辐的该第一段枢接于该第一支撑部，所述轮辐的该第二段枢接于该第二支撑部。

进一步，该第一支撑部及该第二支撑部上皆有一凹槽，各有一固定件设置于该凹槽，使该第一支撑部及该第二支撑部分别结合在该胎面及该内轮圈上。

进一步，该胎面上有一第一固定层，该内轮圈上有一第二固定层，该第一支撑部及该第二支撑部分别结合在该第一固定层及该第二固定层上。

其中，该第一固定层及/或该第二固定层具有粗糙表面。

其中，该角度的大小介于30度至150度之间。

其中，每一轮辐的弯曲方向皆朝向逆时针方向或顺时针方向的其一。

其中，该轮胎本体的内侧(inside)及外侧(outside)皆设置有所述轮辐及该可调式阻尼器，且内侧(inside)及外侧(outside)的所述轮辐的弯曲方向朝向相反方向。

进一步，有一弹性体结合于所述轮辐，该弹性体的一端连接所述轮辐的该第一段，该弹性体的另一端连接所述轮辐的该第二段。

根据上述技术特征可达成以下功效：

1.借由可调式阻尼器，可以适时地调整自适应免充气轮胎的阻尼，满足行驶状况。

2.当轮胎本体选择使用免充气轮胎时，可以避免传统充气轮胎失压、爆胎、胎体共振及空腔共振的问题。

3.在崎岖路面行驶时，自适应免充气轮胎可以在受到冲击后，适时地增加阻尼，快速衰减震荡，提高舒适性与宁静度。

4.在高速行驶时，自适应免充气轮胎可以借由降低电磁场，降低阻尼器的阻尼，减少滚动产生的能耗，并减少轮胎温度上升，延迟材料疲劳老化，提高耐久性；适当地调整阻尼，阻尼低时可拉高轮胎本体的共振频率，阻尼高时可降低轮胎本体的共振频率，以避免行驶造成胎体共振，进而提升舒适性与宁静度。

5.当自适应免充气轮胎的阻尼降低时，滚动阻力也会直接降低，达到节能效果。

6.轮胎本体的内侧(inside)及外侧(outside)的轮辐相互朝向相反方向，在驱动与制动时，可避免胎面与内轮圈产生错位，增加轮胎本体的整体结构稳定度。

附图说明

图1为本发明第一实施例的立体外观图。

图2为本发明第一实施例的系统方块图。

图3为本发明第一实施例的部分放大图。

图4为本发明第一实施例的可调式阻尼器的外观图。

图5为本发明第一实施例的可调式阻尼器的剖视图。

图6为本发明第一实施例于动作状态下的剖视图。

图7为本发明第二实施例的立体外观图。

图8为本发明第三实施例的立体外观图。

图9为本发明第四实施例的外观图。

图10为本发明第四实施例的动作示意图一，示意磁场尚未动作时，阻尼油的状态。

图11为本发明第四实施例的动作示意图二，示意磁场动作后，阻尼油的状态。

图12为本发明第五实施例的实施示意图一，示意弹性体结合于轮辐。

图13为本发明第五实施例的实施示意图二，示意弹性体的外观。

附图标号说明：100,100a,100b,100c:自适应免充气轮胎

1:轮胎本体

11,11a,11c:胎面

12,12b,12c:内轮圈

13,13a,13b,13c,13d:轮辐

131,131a,131b,131c,131d:第一段

132,132a,132b,132c,132d:第二段

14:第一固定层

141:第一容纳槽

15:第一支撑部

151:第一凹槽

16:第二固定层

161:第二容纳槽

17:第二支撑部

171:第二凹槽

18:第一固定件

19:第二固定件

2,2a,2b,2c,2d:可调式阻尼器

21:旋转轴

22:定子

23:转子

24,24c:电磁线圈

25,25c:阻尼油

251,251c:磁性体

3:感知单元

4:控制单元

5d:弹性体

51d:通孔。

具体实施方式

综合上述技术特征，本发明自适应免充气轮胎的主要功效将可于下述实施例清楚呈现。

请参阅图1至图3，揭示本发明自适应免充气轮胎100的第一实施例，包含：一轮胎本体1、一可调式阻尼器2、一感知单元3及一控制单元4。该轮胎本体1为免充气轮胎，以避免充气轮胎失压、爆胎、胎体共振及空腔共振的问题。

该轮胎本体1包含一胎面11、一内轮圈12、多个轮辐13，所述轮辐13在该轮胎本体1的内侧(inside)及外侧(outside)皆有设置，每一轮辐13皆具有枢接该胎面11的一第一段131，以及枢接该内轮圈12的一第二段132，更明确的说，该胎面11上有一第一固定层14，该第一固定层14有一第一容纳槽141容纳一第一支撑部15，该内轮圈12上有一第二固定层16，该第二固定层16有一第二容纳槽161容纳一第二支撑部17，所述轮辐13的该第一段131枢接于该第一支撑部15，所述轮辐13的该第二段132枢接于该第二支撑部17。该第一支撑部15上有一第一凹槽151，该第二支撑部17上有一第二凹槽171，并有一第一固定件18设置于该第一凹槽151，一第二固定件19设置于该第二凹槽171，使该第一支撑部15及该第二支撑部17被分别固定在该胎面11的该第一固定层14及该内轮圈12的该第二固定层16上。该第一固定件18及该第二固定件19可以是C型环或束带等等，该第一固定层14及/或该第二固定层16具有粗糙表面，该第一固定层14可以在加硫时即与该胎面11一体成型，也可以像该第二固定层16与该内轮圈12，以套设的方式结合在该胎面11上。该内轮圈12也可以是传统的轮圈，或是直接与该轮胎本体1一体成型。实际实施时，该轮胎本体1还可以包含一外盖(未绘出)相邻所述轮辐13，借由该外盖，可以像盾牌一般保护所述轮辐13不受外物侵入而损坏，进而维持该轮胎本体1的走行安全。

该可调式阻尼器2枢接所述轮辐13的该第一段131及该第二段132，使该第一段131及该第二段132可以相对弯折而形成一角度，该角度可以在30度至150度之间改变。在该轮胎本体1其中一侧的所述轮辐13的弯曲方向皆朝向逆时针方向或顺时针方向的其一，而在该轮胎本体1另一侧的所述轮辐13的弯曲方向皆朝向逆时针方向或顺时针方向的另一，该轮胎本体1内侧(inside)及外侧(outside)的所述轮辐13相互朝向相反的方向，在驱动与制动时，可避免该胎面11与该内轮圈12产生错位，增加该轮胎本体1的整体结构稳定度。

该感知单元3对应该轮胎本体1，例如加速规可以设置在所述轮辐13的关节处、该胎面11的内面或是一车辆(未绘出)的一轮轴(未绘出)上，如六分力计，可精确量测三方向力与力矩。该感知单元3先借由加速规量测该轮胎本体1在各种路况的一受压状态，如遇崎岖、粗糙、积水等路面，加速规皆可敏锐侦测差异；或借由车辆影像感知器等该感知单元3预先侦测路面状况，再利用如无线讯号传输的方式，将该受压状态或路面状况传送至该控制单元4进行判断，并可借由加速规确保所有关节运作正常。实际实施时，该可调式阻尼器2及该感知单元3的电力可来自安装有该自适应免充气轮胎100的该车辆，并以有线或无线的方式供电。

请参阅图3至图5，该可调式阻尼器2包含一旋转轴21、一定子22、一转子23、一电磁线圈24及一阻尼油25。该可调式阻尼器2借由与所述轮辐13的该第一段131及该第二段132枢接，使该第一段131及该第二段132可以相对弯折而形成一角度。于实际实施时，该角度可以在30度至150度之间变换。该定子22设置于该旋转轴21上。该转子23设置于该定子22中，且套设于该旋转轴21上。该电磁线圈24设置于该定子22中。该阻尼油25流动填充在该定子22中并分隔该转子23及该定子22，该阻尼油25包含一磁性体251，图式中的该磁性体251仅为简单示意。该旋转轴21、该定子22、该转子23及该电磁线圈24彼此之间可以视实际情况加上轴承或其他辅助结构，减少磨损，延长该可调式阻尼器2的使用寿命。

请参阅图5及图6，并请搭配图2，该控制单元4根据该感知单元3取得的加速度变化，判断该受压状态，或车辆影像感知，预先侦测路况，该控制单元4并根据该受压状态或路况侦测结果，例如借由无线控制的方式改变该可调式阻尼器2中的电磁场以控制该阻尼油25的该磁性体251的排列，实际实施时，该感知单元3本身也可以具有可以判断该受压状态的微处理器等等，直接在该感知单元3上进行判断，再将该受压状态传送至该控制单元4以控制该可调式阻尼器2。更明确的说，该可调式阻尼器2中的电磁场是指该电磁线圈24产生的磁场。当该电磁线圈24的磁场未动作时，该磁性体251会随机分散在该阻尼油25中；当该控制单元使该电磁线圈24的磁场动作时，该磁性体251会顺着磁力线方向排列，进而改变该阻尼油25的阻尼。

复请搭配图1及图6，借由该可调式阻尼器2，可以适时地调整该自适应免充气轮胎100的阻尼，满足行驶状况。举例来说，由于路面常有崎岖不平的情形，在崎岖路面行驶时，该自适应免充气轮胎100可以在受到冲击后，适时地增加阻尼，快速衰减震荡，提高舒适性与宁静度；而在高速行驶时，例如时速在每小时80公里以上，该自适应免充气轮胎100则可以借由降低电磁场，降低阻尼器的阻尼，减少该轮胎本体1因滚动产生的能耗，并减少该轮胎本体1温度的上升，延迟该轮胎本体1的材料的疲劳及老化，提高耐久性；适当地调整阻尼，阻尼低时可拉高该轮胎本体1的共振频率，阻尼高时可降低该轮胎本体1的共振频率，避免行驶共振，提升舒适性与宁静度。当该自适应免充气轮胎100的阻尼降低时，滚动阻力也会直接降低，达到节能效果。

请参阅图7，揭示本发明自适应免充气轮胎的第二实施例，本实施例与第一实施例的不同之处在于：在第一实施例中[第一实施例请搭配图3]，该可调式阻尼器2枢接于所述轮辐13的该第一段131及该第二段132之间；而在本实施例中，该可调式阻尼器2a枢接于所述轮辐13a的该第一段131a及该胎面11a之间。

所述轮辐13a的该第一段131a及该第二段132a彼此枢接，与第一实施例相似，所述轮辐13a的该第一段131a及该第二段132a还是可以相对弯折形成该角度。借由该可调式阻尼器2a，同样可以适时地调整该自适应免充气轮胎100a的阻尼，满足行驶状况。惟其余结构与第一实施例相同，于此不再赘述。

请参阅图8，揭示本发明自适应免充气轮胎的第三实施例，本实施例与第一实施例的不同之处在于：在第一实施例中[第一实施例请搭配图3]，该可调式阻尼器2枢接于所述轮辐13的该第一段131及该第二段132之间；而在本实施例中，该可调式阻尼器2b枢接于所述轮辐13b的该第二段132b及该内轮圈12b之间。

所述轮辐13b的该第一段131b及该第二段132b彼此枢接，与第一实施例相似，所述轮辐13b的该第一段131b及该第二段132b还是可以相对弯折形成该角度。借由该可调式阻尼器2b，同样可以适时地调整该自适应免充气轮胎100b的阻尼，满足行驶状况。惟其余结构与第一实施例相同，于此不再赘述。

请参阅图9及图10，揭示本发明自适应免充气轮胎的第四实施例，本实施例与第一实施例的不同之处在于：在第一实施例中[第一实施例请搭配图3及图5]，该可调式阻尼器2枢接于所述轮辐13的该第一段131及该第二段132之间，且该可调式阻尼器2包含一旋转轴21、一定子22、一转子23、一电磁线圈24及一阻尼油25；而在本实施例中，该可调式阻尼器2c结合于所述轮辐13c的该第二段132c及该内轮圈12c之间，且该可调式阻尼器2c包含该电磁线圈24c以及该阻尼油25c。

该阻尼油25c流动填充在该可调式阻尼器2c中，且该阻尼油25c中也包含该磁性体251c。所述轮辐13c的该第一段131c则连接该胎面11c。通过改变该电磁线圈24c产生的电磁场以控制该阻尼油25c的该磁性体251c的排列，可以改变该可调式阻尼器2c的阻尼，满足行驶状况。

当该电磁线圈24c未产生电磁场时，该磁性体251c会随机分布在该阻尼油25c之中。此时，该可调式阻尼器2c的阻尼会恢复一般状态。

请参阅图9及图11，而当该电磁线圈24c产生电磁场之后，该磁性体251c受到电磁场的影响，该磁性体251c会顺着磁力线排列。此时，该可调式阻尼器2c的阻尼会较大。

与第一实施例相似，借由该可调式阻尼器2c，同样可以适时地调整该自适应免充气轮胎100c的阻尼，满足行驶状况。

请参阅图12及图13，揭示本发明自适应免充气轮胎的第五实施例，本实施例与第一实施例的不同之处在于：本实施例与第一实施例相比，多了一弹性体5d结合于所述轮辐13d。

该弹性体5d可以是弹簧，该弹性体5d的一端连接所述轮辐13d的该第一段131d，该弹性体5d的另一端连接所述轮辐13d的该第二段132d，且该弹性体5d对应该角度。于本实施例中，该弹性体5d上有多个通孔51d，可以借由例如螺件等一结合件(未绘出)穿过所述通孔51d，以让该弹性体5d结合于所述轮辐13d，本发明不以此为限。本实施例除了该可调式阻尼器2d，还可以借由该弹性体5d提供所述轮辐13d固定刚性，解决第一实施例中[第一实施例请搭配图5]，该可调式阻尼器2中仅包含阻尼油25，又受限于该可调式阻尼器2尺寸，而无法设置提供刚性的机构的问题，更好的满足行驶状况。

而第四实施例于实际实施时[第四实施例请搭配图9]，也可以搭配弹簧等该弹性体5d，以提供所述轮辐13c固定刚性，惟未于图式中绘出此情景。

综合上述实施例的说明，当可充分了解本发明的操作、使用及本发明产生的功效，惟以上所述实施例仅为本发明的较佳实施例，当不能以此限定本发明实施的范围，即依本发明申请专利范围及发明说明内容所作简单的等效变化与修饰，皆属本发明涵盖的范围内。

Claims (13)

1.一种自适应免充气轮胎，其特征在于，包含： 一轮胎本体，包含一胎面、一内轮圈及多个轮辐，每一轮辐皆有对应该胎面的一第一段及对应该内轮圈的一第二段； 一可调式阻尼器，结合于所述轮辐的该第一段及该第二段之间、结合于所述轮辐的该第一段及该胎面之间，以及结合于所述轮辐的该第二段及该内轮圈之间之一或其组合； 一感知单元，对应该轮胎本体，该感知单元量测该轮胎本体的一受压状态；以及 一控制单元，讯号传输该感知单元及该可调式阻尼器，该控制单元根据该受压状态改变该可调式阻尼器的阻尼。

2.如权利要求1所述的自适应免充气轮胎，其特征在于，该可调式阻尼器结合于所述轮辐的该第二段及该内轮圈之间时，通过改变该可调式阻尼器的阻尼，满足行驶状况。

3.如权利要求2所述的自适应免充气轮胎，其特征在于，该可调式阻尼器包含：一电磁线圈以及一阻尼油，该阻尼油流动填充在该可调式阻尼器中，该阻尼油包含一磁性体；该控制单元根据该受压状态改变该电磁线圈产生的电磁场，以控制该阻尼油的该磁性体的排列，进而改变该可调式阻尼器的阻尼。

4.如权利要求1所述的自适应免充气轮胎，其特征在于，所述轮辐的该第一段枢接该胎面，该第二段枢接该内轮圈，该可调式阻尼器借由枢接的方式而为结合于该第一段及该第二段之间、结合于所述轮辐的该第一段及该胎面之间，以及结合于所述轮辐的该第二段及该内轮圈之间之一或其组合，且所述轮辐的该第一段及该第二段相对弯折形成一角度。

5.如权利要求4所述的自适应免充气轮胎，其特征在于，该可调式阻尼器包含：一旋转轴、一定子设置于该旋转轴上、一转子设置于该定子中、一电磁线圈设置于该定子中，以及一阻尼油流动填充在该定子中并分隔该转子及该定子，该阻尼油包含一磁性体；该控制单元根据该受压状态改变该电磁线圈产生的电磁场以控制该阻尼油的该磁性体的排列，进而改变该可调式阻尼器的阻尼。

6.如权利要求4所述的自适应免充气轮胎，其特征在于，该胎面连接一第一支撑部，该内轮圈连接一第二支撑部，所述轮辐的该第一段枢接于该第一支撑部，所述轮辐的该第二段枢接于该第二支撑部。

7.如权利要求6所述的自适应免充气轮胎，其特征在于，该第一支撑部及该第二支撑部上皆有一凹槽，各有一固定件设置于该凹槽，使该第一支撑部及该第二支撑部分别结合在该胎面及该内轮圈上。

8.如权利要求7所述的自适应免充气轮胎，其特征在于，该胎面上有一第一固定层，该内轮圈上有一第二固定层，该第一支撑部及该第二支撑部分别结合在该第一固定层及该第二固定层上。

9.如权利要求8所述的自适应免充气轮胎，其特征在于，该第一固定层及/或该第二固定层具有粗糙表面。

10.如权利要求4所述的自适应免充气轮胎，其特征在于，该角度的大小介于30度至150度之间。

11.如权利要求4所述的自适应免充气轮胎，其特征在于，每一轮辐的弯曲方向皆朝向逆时针方向或顺时针方向的其一。

12.如权利要求4所述的自适应免充气轮胎，其特征在于，该轮胎本体的内侧(inside)及外侧(outside)皆设置有所述轮辐及该可调式阻尼器，且内侧(inside)及外侧(outside)的所述轮辐的弯曲方向朝向相反方向。

13.如权利要求1所述的自适应免充气轮胎，其特征在于，有一弹性体结合于所述轮辐，该弹性体的一端连接所述轮辐的该第一段，该弹性体的另一端连接所述轮辐的该第二段。

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