TWI554414B - Double-powered wheels - Google Patents

Description

雙儲氣式車輪

本發明是有關於一種車輪，特別是指一種雙儲氣式車輪。

現有汽車、機車所使用的車輪大部分沒有內胎，也就是直接將一外胎接合於一輪圈上，再於外胎與輪圈間填充氣體，提供車輪所需強度及緩衝能力。但是一旦外胎受到外物刺穿或是車輪內部氣體壓力過高而發生爆胎時，若是車輛正在行駛中，便會造成外胎變形，甚至胎皮四處飛散而直接以輪圈接觸地面，如此容易造成車輛失控，甚至發生交通事故。

因此，遂有防爆輪胎的問世，如中華民國公告號第M291376號「汽車防爆輪胎之結構」發明專利案即是一例。其主要是在一充氣輪胎內增設一子輪胎，當車輛行駛時若發生爆胎的情形，藉由該子輪胎間隔該充氣輪胎與輪圈，可避免輪圈因接觸地面而變形，可防止汽車因爆胎而失去平衡。然而在組裝時，該充氣輪胎套設於輪圈之前，必須先將該子輪胎裝設於位在該輪圈外圍之限位座上，由於子輪胎為彈性材質，要將該子輪胎塞置固定於限位座並 不容易，造成組裝困難度增加。

另外，由於該充氣輪胎只是一般輪胎規格之厚度，雖然爆胎時可藉由該子輪胎獲得緩衝，但該充氣輪胎在未調整厚度的情況下，容易再受到尖物穿刺而具有爆胎的風險。

因此，本發明之一目的，即在提供一種於輪圈與輪胎間設置雙層儲氣空間，於車輪發生爆胎時，仍可透過雙層儲氣空間的氣壓變化帶動活塞組件頂撐輪胎，防止輪胎過度變形，以避免車輛在行駛過程中發生失控之雙儲氣式車輪。

於是，本發明雙儲氣式車輪包含一輪圈、一輪胎，以及多數單動氣缸。該輪圈包括一內輪框、一圍設於該內輪框外周之外輪框，以及一由該內輪框與該外輪框共同界定而成且充填有氣體之第一儲氣空間。該輪胎接合於該外輪框外周，且該輪胎內壁面與該外輪框間並界定出一充填有氣體之第二儲氣空間。該等單動氣缸間隔設置於該內輪框且位於該第一儲氣空間內，每一單動氣缸包括一與該第一儲氣空間相通之氣室、一能使該氣室與該第一儲氣空間連通之通氣口，以及一能相對該氣室而在一完全伸展位置與一完全收合位置間位移之活塞組件，該輪胎完整時，該活塞組件位於該完全伸展位置時能頂撐於該輪胎內壁面且使該第二儲氣空間與該等氣室不相通，此時該第一儲氣空間、該第二儲氣空間與該等氣室的內部氣壓相等； 當行進於一不平整路面時，會連動該等活塞組件於該完全伸展位置與該完全收合位置間進行伸縮位移，該輪胎壓到該不平整路面上之一隆凸處時，會頂推該等活塞組件離開該完全伸展位置，從而使該第二儲氣空間與該等氣室相通且使該等氣室區分出一上區間與一下區間，同時該第二儲氣空間內的氣體流入該等氣室之該等上區間內，且該等氣室之該等下區間內的氣體則由該等通氣口流入該第一儲氣空間，該輪胎離開該不平整路面上之該隆凸處時，該第一儲氣空間內的氣體經由該等通氣口流入該等氣室之該等下區間內並頂推該等活塞組件朝向該完全伸展位置位移，從而同時使該等氣室之該等上區間內的氣體流入該第二儲氣空間內，該等活塞組件回到該完全伸展位置時，該等氣室之該等上區間消失；另於該輪胎破損時，該第二儲氣空間內的氣體外洩，該等氣室及該第一儲氣空間內的氣壓大於該第二儲氣空間內的氣壓，從而使該等活塞組件仍位於該完全伸展位置並頂撐於該輪胎內壁面而使該輪胎維持圓形運動。

本發明之功效在於藉由該第一儲氣空間及該等第二儲氣空間之設置，以及搭配該等單動氣缸之作動，透過雙層儲氣空間的氣壓變化帶動該等單動氣缸之活塞組件伸縮位移，尤其是當該輪胎發生爆胎時，該第二儲氣空間內部之氣壓雖會因氣體外洩而下降，惟因該等氣室及該第一儲氣空間內部之氣壓大於該第二儲氣空間內部之氣壓，藉以帶動該等活塞組件維持凸伸並頂撐於該輪胎內壁面， 如此，能確保該輪胎即使發生爆胎仍在一段時間內維持圓形運動，避免車輛發生失控情形，讓駕駛人員有足夠的反應時間做因應措施，不易因此引發交通事故。

1‧‧‧輪圈

11‧‧‧內輪框

111‧‧‧中央筒

112‧‧‧第一蓋板

113‧‧‧第二蓋板

114‧‧‧開口

12‧‧‧外輪框

121‧‧‧圍繞壁

122‧‧‧側接壁

123‧‧‧螺接孔

124‧‧‧直立部

125‧‧‧水平階面部

126‧‧‧擋止部

13‧‧‧第一儲氣空間

14‧‧‧第一氣門嘴

15‧‧‧第二氣門嘴

16‧‧‧第三氣門嘴

2‧‧‧輪胎

21‧‧‧中央壁

22‧‧‧側壁

23‧‧‧第二儲氣空間

3‧‧‧單動氣缸

31‧‧‧缸本體

311‧‧‧氣室

312‧‧‧通氣口

32‧‧‧活塞組件

33‧‧‧活動桿

331‧‧‧內側端

332‧‧‧頂推端

333‧‧‧活塞體

334‧‧‧外螺紋段

34‧‧‧迫緊螺帽

35‧‧‧活塞蓋

351‧‧‧陽螺紋

352‧‧‧貫孔

353‧‧‧作用孔

36‧‧‧支撐板

361‧‧‧金屬本體

363‧‧‧定位螺孔

364‧‧‧內凹溝槽

362‧‧‧緩衝套

37‧‧‧止氣墊圈

38‧‧‧止漏環

4‧‧‧輪轂

5‧‧‧車軸

6‧‧‧螺鎖元件

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的 實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一側視示意圖，說明本發明雙儲氣式車輪之一實施例；圖2是一剖視示意圖，輔助說明圖1；圖3是圖2之局部放大圖；圖4是一示意圖，說明該實施例之一支撐板；圖5是一局部放大剖視示意圖，說明該實施例在使用上於壓到不平整路面上之隆凸處時的態樣；圖6是一側視示意圖，說明該實施例之多數活塞組件內縮位移的態樣；以及圖7是一剖視示意圖，說明該實施例已完全排氣且該等活塞組件位於一完全收合位置之態樣。

參閱圖1，本發明雙儲氣式車輪之一實施例，包含一輪圈1、一輪胎2，以及多數單動氣缸3。該輪圈1及該等單動氣缸3均是由鋁合金所製成，因而能減輕該雙儲氣式車輪之整體重量，從而產生輕量化之優點。

參閱圖1、2，該輪圈1包括一內輪框11、一圍 設於該內輪框11外周之外輪框12、一由該內輪框11與該外輪框12共同界定而成且充填有氣體之第一儲氣空間13、一設置於該內輪框11上且用以控制該第一儲氣空間13的進氣之第一氣門嘴14、一設置於該內輪框11上且用以控制該第一儲氣空間13的排氣之第二氣門嘴15，以及一設置於該外輪框12上之第三氣門嘴16。該內輪框11具有一中央筒111、一設於該中央筒111一側且與該外輪框12相連接之第一蓋板112，以及一設於該中央筒111另一側且與該第一蓋板112相平行並與該外輪框12相連接之第二蓋板113，該第二蓋板113上形成有一開口114而用以使該中央筒111內部可與外界相通。該第一氣門嘴14與該第二氣門嘴15是位於該第一蓋板112上。該第一儲氣空間13是由該內輪框11之中央筒111外周面、該第一蓋板112、該第二蓋板113及該外輪框共同界定而成。

該外輪框12具有一呈環狀圈圍之圍繞壁121，以及二分別位於該圍繞壁121兩相反側之側接壁122。該圍繞壁121上並形成有多數螺接孔123。各該側接壁122具有一與該圍繞壁121相連接之直立部124、一自該直立部124端緣水平向外延伸之水平階面部125，以及一垂直延伸自該水平階面部125外側緣之擋止部126。該第三氣門嘴16是位於其中一擋止部126上。

該輪胎2具有一用以與地面接觸之中央壁21，以及二分別延伸自該中央壁21兩相對側之側壁22，該輪胎2之該等側壁22是接合於該外輪框12之該等側接壁122 處，且該輪胎2之該等側壁22並伸及該外輪框12之水平階面部125，該外輪框12之該等擋止部126分別位於該輪胎2之該等側壁22外側。該輪胎2內壁面與該外輪框12間並共同界定出一第二儲氣空間23。

每一單動氣缸3包括一連接於該中央筒111與該外輪框12間之缸本體31，以及一穿出於該外輪框12外且能相對該等缸本體31而在一完全伸展位置與一完全收合位置間位移之活塞組件32。該等缸本體31與該外輪框12上的該等螺接孔123相對應，且該等缸本體31均具有一氣室311，以及一可使該等氣室311與該第一儲氣空間13相連通之通氣口312。

參閱圖2、3，而每一活塞組件32包括一活動桿33、一迫緊螺帽34、一活塞蓋35、一支撐板36、一止氣墊圈37，以及一止漏環38。各該活動桿33具有一伸入於相對應之氣室311內的內側端331、一伸出於該外輪框12外之頂推端332，以及一設置於該內側端331之活塞體333。各該頂推端332於近端緣處並具有一外螺紋段334。各該止氣墊圈37分別套置於各該活塞體333外環面且貼觸各該缸本體31內表面。而各該活塞蓋35外環面形成有一陽螺紋351，該等活塞蓋35是藉由該等陽螺紋351與該外輪框12之該等螺接孔123相螺接而組合定位於該圍繞壁121上，藉以封閉該等氣室311。各該活塞蓋35中央處並設有一能供各該活動桿33貫穿之貫孔352，以及二位於各該貫孔352鄰側處之作用孔353，藉由該等作用孔353之設置，能用以 供排氣或供拆裝工具穿伸或供潤滑油注入。另外，該止漏環38是設置於該貫孔352處並能緊貼觸該活動桿33外壁面。此外，各該支撐板36均具有一金屬本體361，以及一由橡膠材所製成且設於該金屬本體361外部之緩衝套362，各該金屬本體361具有一定位螺孔363，各該活動桿33之外螺紋段334並與各該金屬本體361之定位螺孔363相螺接。各該迫緊螺帽354穿設於各該活動桿33之各該頂推端332上並與相對應之外螺紋段334相螺接，進而迫緊於各該支撐板36內側面。值得一提的是，配合參閱圖4，各該金屬本體361外表面形成有多數呈星狀之內凹溝槽364且與該等緩衝套362相接觸，藉此增強結構強度。當然該等內凹溝槽364的形狀不以呈星狀為限。

參閱圖1、2、3，在使用上，是利用一充氣工具(圖未示)透過該第一氣門嘴14將氣體輸入該第一儲氣空間13中，該第一儲氣空間13中的氣體並進一步經由該等通氣口312而流通於該等氣室311內。特別說明的是，本實施例中所使用之氣體為空氣，但不以此為限。藉由進氣量、氣壓大小及氣壓平衡之控制，使得該等活塞組件32受到該等氣室311內的氣壓推力作用而向外凸伸並頂撐於該輪胎2內壁面，待該第一儲氣空間13與該等氣室311內的氣壓值達到預設值後，即可拔離該充氣工具。再將利用該充氣工具(圖未示)透過該第三氣門嘴16將氣體輸入該第二儲氣空間23中，待該第二儲氣空間23內的氣壓值達到預設值後，即可拔離該充氣工具。如此該雙儲氣式車輪即可進一步與 一輪轂4相結合，亦即藉由將輪轂4由該開口114置入該中央筒111中，並利用多數螺鎖元件6與該內輪框11之第一蓋板112相螺接定位，進而再安裝於一車軸5端部處，提供車輛行駛之用。

在初始狀態時，該雙儲氣式車輪之該等活塞組件32受到該等氣室311內的氣壓推力作用而位於該完全伸展位置(即圖2、3所示之位置)，此時該等支撐板36頂撐於該輪胎2內壁面，該等活塞體333頂面貼緊於該等活塞蓋35而封閉該等作用孔353，且使該第二儲氣空間23與該等氣室311不相通。

參閱圖3、5，當該雙儲氣式車輪於一不平整路面(圖未示)上行進時，會連動該等活塞組件32於該完全伸展位置(如圖2所示之位置)與該完全收合位置(如圖7所示之位置)間進行伸縮位移，當該輪胎2壓到不平整路面上之一隆凸處時，會頂推該等活塞組件32之支撐板36朝該外輪框12方向位移，此時該等活塞體333脫離該等活塞蓋35，從而使該第二儲氣空間23與該等氣室311相通，且藉由該等活塞體333之位移而使該等氣室311均區分出一上區間與一下區間，第二儲氣空間23內的氣體會經由該等作用孔353流入該氣室311的上區間，位於該氣室311的下區間內的氣體則在該等活塞體333的推擠作用下經由該等通氣口312流入該第一儲氣空間13內，此時該第二儲氣空間23內的氣體壓力小於該等氣室311內的氣體壓力，該等氣室311內的氣體壓力小於該第一儲氣空間13內的氣體壓 力，因此，當該輪胎2一離開路面上的隆凸處時，作用於該等活塞組件32之支撐板36的頂推力即消失，該第一儲氣空間13內的氣體隨即由該等通氣口312流入該等氣室311的下區間，從而對該等活塞體333產生頂推作用力，以帶動該等活動桿33朝該完全伸展位置(即圖2所示之位置)產生伸展位移，該等氣室311的上區間內的氣體也會在該等活塞體333之推擠下由該等作用孔353流入該第二儲氣空間23，該等活塞組件32回到該完全伸展位置時，該等氣室311之該等上區間消失。

一旦該輪胎2遭到刺破或發生爆胎情形時，由於該第二儲氣空間23內的氣體會外洩，造成內部氣壓下降，此時該等氣室311及該第一儲氣空間116內的氣壓大於該第二儲氣空間23內的氣壓，該等活塞組件32受到該等氣室311內的氣壓推力作用，該等活塞體333頂面更加緊貼於該外輪框12之圍繞壁121，以加強封閉該等作用孔353，使得該等活塞組件32之支撐板36可持續頂撐於該輪胎2內壁面，因而能確保該輪胎2即使發生爆胎，仍可在一段時間內維持圓形運動，避免車輛因爆胎而發生失控情形，讓駕駛人員有足夠的反應時間做因應措施，如此不易引發交通事故，也能保障駕駛人與周遭旁人的生命安全。

參閱圖3、6、7，當需要更換輪胎2時，只需利用抽氣工具透過該第二氣門嘴15進行抽氣，即可使該第一儲氣空間13內的氣體排出，該等氣室311內的氣體也經由通氣口312及該第一儲氣空間13而向外排放，隨著該等氣 室311與該第一儲氣空間13內的氣壓減小，受到該第二儲氣空間23內的氣壓作用影響，該等活塞組件32會逐漸地內縮位移直至該等迫緊螺帽34抵觸該活塞蓋35，該等活塞組件32位於該完全收合位置，此時該等支撐板36並彼此相鄰接。再藉由該第三氣門嘴16以使第二儲氣空間23進行排氣。如此，利用扳撬工具之輕易操作，即可使該輪胎2脫離該外輪框12。

綜上所述，本發明雙儲氣式車輪藉由上述構造設計，於行進過程中，遇到凹凸不平的路面時，能連動該等單動氣缸3之活塞組件32伸縮位移，當該輪胎2發生爆胎時，該第二儲氣空間23內部氣壓雖會因氣體外洩而下降，惟因該等氣室311與該第二儲氣空間23的內部氣壓大於該第二儲氣空間23內部氣壓，因而仍可使該等活塞組件32維持頂撐於該輪胎2內壁面，如此，能確保該輪胎2即使發生爆胎仍在一段時間內維持圓形運動，避免車輛發生失控情形，讓駕駛人員有足夠的反應時間做因應措施，不易因此引發交通事故，從而可保障駕駛人與周遭旁人的生命安全。另外，當需要更換輪胎2時，則僅需利用抽氣工具透過該第二氣門嘴15、該第三氣門嘴16，即可使該第一儲氣空間13、該氣室311及該第二儲氣空間23內的氣體排出，利用扳撬工具之輕易操作，即可輕鬆地使該輪胎2脫離該外輪框12或安裝於該外輪框12上，因此，更具有使用便利性佳之優點。故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當 不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1‧‧‧輪圈

11‧‧‧內輪框

111‧‧‧中央筒

112‧‧‧第一蓋板

113‧‧‧第二蓋板

114‧‧‧開口

12‧‧‧外輪框

121‧‧‧圍繞壁

13‧‧‧第一儲氣空間

14‧‧‧第一氣門嘴

15‧‧‧第二氣門嘴

16‧‧‧第三氣門嘴

2‧‧‧輪胎

21‧‧‧中央壁

22‧‧‧側壁

23‧‧‧第二儲氣空間

3‧‧‧單動氣缸

31‧‧‧缸本體

311‧‧‧氣室

312‧‧‧通氣口

32‧‧‧活塞組件

33‧‧‧活動桿

333‧‧‧活塞體

34‧‧‧迫緊螺帽

35‧‧‧活塞蓋

36‧‧‧支撐板

4‧‧‧輪轂

5‧‧‧車軸

6‧‧‧螺鎖元件

Claims (10)

1. 一種雙儲氣式車輪，包含：一輪圈，包括一內輪框、一圍設於該內輪框外周之外輪框，以及一由該內輪框與該外輪框共同界定而成且充填有氣體之第一儲氣空間；一輪胎，接合於該外輪框外周，且該輪胎內壁面與該外輪框間並界定出一充填有氣體之第二儲氣空間；以及多數單動氣缸，該等單動氣缸間隔設置於該內輪框且位於該第一儲氣空間內，每一單動氣缸包括一與該第一儲氣空間相通之氣室、一能使該氣室與該第一儲氣空間連通之通氣口，以及一能相對該氣室而在一完全伸展位置與一完全收合位置間位移之活塞組件，該輪胎完整時，該活塞組件位於該完全伸展位置時能頂撐於該輪胎內壁面且使該第二儲氣空間與該等氣室不相通，此時該第一儲氣空間、該第二儲氣空間與該等氣室的內部氣壓相等；當行進於一不平整路面時，會連動該等活塞組件於該完全伸展位置與該完全收合位置間進行伸縮位移，該輪胎壓到該不平整路面上之一隆凸處時，會頂推該等活塞組件離開該完全伸展位置，從而使該第二儲氣空間與該等氣室相通且使該等氣室區分出一上區間與一下區間，同時該第二儲氣空間內的氣體流入該等氣室之該等上區間內，且該等氣室之該等下區間內的氣體則由該等通氣口流入該第一儲氣空間，該輪胎離開該不平 整路面上之該隆凸處時，該第一儲氣空間內的氣體經由該等通氣口流入該等氣室之該等下區間內並頂推該等活塞組件朝向該完全伸展位置位移，從而同時使該等氣室之該等上區間內的氣體流入該第二儲氣空間內，該等活塞組件回到該完全伸展位置時，該等氣室之該等上區間消失；另於該輪胎破損時，該第二儲氣空間內的氣體外洩，該等氣室及該第一儲氣空間內的氣壓大於該第二儲氣空間內的氣壓，從而使該等活塞組件仍位於該完全伸展位置並頂撐於該輪胎內壁面而使該輪胎維持圓形運動。
2. 如請求項1所述的雙儲氣式車輪，其中，每一單動氣缸還包括一連接於該內輪框與該外輪框間之缸本體，該等通氣口是設置於該等缸本體上，該等氣室分別位於該等缸本體內。
3. 如請求項2所述的雙儲氣式車輪，其中，該外輪框上形成有多數螺接孔，該等螺接孔與該等單動氣缸相對應，而每一活塞組件包括一能相對於所屬之該缸本體伸縮位移的活動桿、一活塞蓋，以及一用以頂撐於該輪胎內壁面之支撐板，該等活塞蓋螺設於該等螺接孔，該等活動桿一端伸入該等缸本體內且具有一用以貼觸於該等缸本體內表面之活塞體，該等活塞體能隨該等活動桿同步位移，該等活動桿另一端貫穿該等活塞蓋並伸入該第二儲氣空間且與該等支撐板相連接。
4. 如請求項3所述的雙儲氣式車輪，其中，各該活塞蓋中 央處均設有一用以供各該活動桿貫穿之貫孔，以及至少一位於該貫孔鄰側處之作用孔，該活塞組件位於該完全伸展位置時，該等活塞體頂面貼緊於該等活塞蓋而封閉各該作用孔以使該第二儲氣空間與該等氣室不相通；該等活塞組件離開該完全伸展位置時，該第二儲氣空間內的氣體是經由該等作用孔流入該等氣室之該等上區間內；該等活塞組件朝向該完全伸展位置位移時，則藉由該等活塞體之位移推擠而使該等氣室之該等上區間內的氣體經由該等作用孔流入該第二儲氣空間內。
5. 如請求項1或4所述的雙儲氣式車輪，其中，該輪圈還包括一設置於該內輪框上且用以控制該第一儲氣空間的進氣之第一氣門嘴、一設置於該內輪框上且用以控制該第一儲氣空間的排氣之第二氣門嘴，以及一設置於該外輪框上且用以控制該第二儲氣空間內的氣體進出之第三氣門嘴。
6. 如請求項5所述的雙儲氣式車輪，其中，該內輪框具有一中央筒、一位於該中央筒一側且與該外輪框相連接之第一蓋板，以及一位於該中央筒另一側且與該第一蓋板相平行並與該外輪框相連接之第二蓋板，該第二蓋板上形成有一開口而用以使該中央筒內部可與外界相通，該第一氣門嘴與該第二氣門嘴是位於該第一蓋板上。
7. 如請求項4所述的雙儲氣式車輪，其中，該活塞蓋等外環面形成有一陽螺紋，該等活塞蓋是藉由該等陽螺紋與該外輪框之該等螺接孔相螺鎖。
8. 如請求項4所述的雙儲氣式車輪，其中，每一支撐板具有一金屬本體，以及一由橡膠材所製成並設於該金屬本體外部之緩衝套，該等金屬本體外表面形成有多數呈星狀之內凹溝槽且與該等緩衝套相接觸，該等金屬本體並與該等活動桿相螺接。
9. 如請求項8所述的雙儲氣式車輪，其中，該等金屬本體具有一定位螺孔，該等活動桿具有一用與該等定位螺孔相螺接之外螺紋段，另外，各該活塞組件還包括一螺設於各該外螺紋段且迫緊於各該支撐板內側面之迫緊螺帽。
10. 如請求項9所述的雙儲氣式車輪，其中，每一活塞組件還包括一止氣墊圈，以及一止漏環，該等止氣墊圈分別套置於該等活塞體外環面且貼觸該等缸本體內表面，該等止漏環是設置於該等貫孔處並緊貼觸該等活動桿外壁面。