CN103338918A - 具有增强件的结构支承的非充气轮以及制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明描述一种具有为轮提供结构支承的增强带的非充气轮以及制造这种轮的方法。增强带形成环形增强结构的一部分，所述环形增强结构包括定位在环形增强带之间的泡沫间隔件。泡沫能够是基体材料（例如聚氨酯）被引入其中的网状泡沫。基体材料还能够用于形成非充气轮的一个或多个特征，例如轮辐、安装带、和毂。

Description

具有增强件的结构支承的非充气轮以及制造方法

技术领域

本发明涉及具有为轮提供结构支承的增强带的非充气轮并且涉及这种轮的制造方法。

背景技术

充气轮胎是已知的对顺应性、舒适性、质量、和滚动阻力的解决方案；然而，充气轮胎在复杂性、需要维护、和易于受损性方面具有缺点。改进充气轮胎性能的装置例如能够提供更多的顺应性、更好地控制刚度、较低的维护需要、以及对损坏的抵抗。

传统的实心轮胎、弹簧轮胎、和软心轮胎尽管不具有充气轮胎的对维护的需要和易于受损性，但遗憾的是缺乏其性能优点。具体而言，实心轮胎和软心轮胎通常包括被弹性材料层包绕的实心轮辋。这些轮胎依赖弹性层的地面接触部分直接在负载作用下的压缩以用于负载支承。这些类型的轮胎能够是重和刚性的并且缺少充气轮胎的减震能力。

弹簧轮胎通常具有通过弹簧或弹簧状元件将其连接至毂的硬木质、金属、或塑料环。尽管毂由此通过弹簧被悬挂，但是固定环仅与路面具有小接触面积，从而基本不提供顺应性并且提供较差的牵引和转向控制。

因此，具有与充气轮类似的性能特性的非充气轮和用于制造非充气轮的方法将是有用的。更具体地，不需要充气压力来提供充气轮胎的性能特性的轮和用于制造非充气轮的方法将是有益的。这种具有毂或者能够连接至毂以用于安装在车辆或其它运输装置上的轮以及制造这种轮的方法也将是有用的。

发明内容

本发明的方面和优点将在下文的描述中部分地阐述，或者可以是通过描述显而易见的，或者可以通过实施本发明而习得。

在本发明的一个示例性方面中，提供一种用于制造非充气轮的方法。该方法包括以下步骤：提供第一模具；以基本同心关系将内部增强带和外部增强带定位在第一模具内侧；将形成聚合物泡沫间隔件的材料插入到模具中并且插入到位于内部增强带与外部增强带之间的基本环形空间中以便提供包括间隔件以及内部增强件和外部增强件的浇铸件；提供第二模具，第二模具具有用于模制非充气轮的一个或多个特征的至少一个型腔；将来自所述插入步骤的浇铸件插入到第二模具中；以及将基体材料引入第二模具中以便形成非充气轮的一个或多个特征。

在另一个示例性实施例中，提供一种非充气轮。该轮限定了径向方向和周向方向。该轮包括用于支承地面接触胎面部分的环形带，所述环形带围绕周向方向延伸。环形增强结构定位在环形带内。所述增强结构包括：沿周向方向延伸的内部增强带；沿周向方向延伸并且定位在内部增强带的径向外侧的外部周向带；以及泡沫间隔件，该泡沫间隔件至少部分地定位在内部增强带与外部增强带之间。安装带相对于环形带径向向内地定位。多个轮辐腹板连接在环形带与安装带之间。

参照下文的描述以及所附权利要求，本发明的这些和其它的特征、方面以及优点将变得更好理解。结合到本说明书中并且构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例并且与描述一起用于对本发明的原理进行解释。

附图说明

参照附图，说明书中阐述了面向本领域普通技术人员的本发明的完整公开，这种公开使得本领域普通技术人员能够实现本发明，包括本发明的最佳模式，在附图中：

图1是环形增强结构的示例性实施的顶透视图，该环形增强结构可以设置成将被放置在第二模具中的来自第一模具的浇铸件。

图2是图1中所示的示例性环形增强结构的切开的透视图。

图3是位于示例性模具中的图1的环形增强结构的俯视图。

图4是位于图3的示例性模具中的图1的环形增强结构的切开的透视图。

图5是位于示例性模具中的环形增强结构的另一个示例性实施例的俯视图，其中间隔元件或间隔件处于增强带与模具的侧壁之间。

图6是位于图5的模具中的图5的环形增强结构的切开的透视图，其中间隔元件或间隔件处于增强带与模具的侧壁之间。

图7是被从模具移除的图5和6的示例性环形增强结构的切开的透视图。这种示例性环形增强结构可以设置成用于放置在第二模具中的来自第一模具的浇铸件。

图8是嵌入在基体材料中的示例性环形增强结构（由虚线示出）的顶透视图。

图9是嵌入在基体材料中的图7的示例性环形增强结构的切开的透视图。

图10是本发明的非充气轮的示例性实施例的透视图。

图11是沿线11-11截取并且结合了例如图1中所示的示例性环形增强结构的图10的示例性实施例的局部横截面图。

图12是沿线11-11截取并且结合了例如图7中所示的示例性环形增强结构的图10的示例性实施例的局部横截面图。

图13是沿线11-11截取并且结合了例如图7中所示的示例性环形增强结构的图10的示例性实施例的局部横截面图。与图12不同，在图13中，基体材料已渗透间隔件。

在不同视图中使用相同或类似的附图标记来表示相同或类似的特征。

具体实施方式

本发明提供具有为轮提供结构支承的增强带的非充气轮以及制造这种轮的方法。为了对本发明进行描述的目的，现在将详细地参照本发明的实施例和/或方法，其中的一个或多个例子示于附图中或者通过附图示出。每个例子都以对本发明进行解释的方式提供，不对本发明构成限制。实际上，对于本领域技术人员而言显而易见的是，在不偏离本发明的范围和精神的情况下能够对本发明进行各种改型和变型。例如，示为或描述成一个实施例的一部分的特征或步骤能够与另一个实施例或步骤一起使用，以产生更进一步的实施例或方法。因此，当落入所附权利要求及其等价物的范围中时，期望本发明覆盖这种改型和变型。

图1和2示出了如可以用于本发明的非充气轮中的环形增强结构1的示例性实施例。环形增强结构1具有内部增强带2、外部增强带3、和现浇的聚合物泡沫间隔件4。增强结构可以被构造成多种尺寸。通过举例的方式，环形增强结构1的宽度5可以处于从0.5英寸到5.5英尺的范围内，并且外径6可以处于从3英寸到13英尺的范围内。通过进一步举例的方式，内部增强带2与外部增强带3之间的距离（即，间隔件4的厚度7）可以处于从2mm到25mm的范围内。

增强带2和3中的每一个都是圆形条，其特征在于沿径向方向R是柔性的并且沿周向方向C相对不可延伸。在本发明的一个实施例中，增强带2和3是充分柔性的，以在这种带以圆形形状定向时具有给定带半径的十分之一或更小的弯曲半径，而不经历带中的永久变形。内部增强带2和外部增强带3可以在构建材料和设计方面都相同或不同。

通过举例的方式，增强带2或3可以是编织或非编织纺织结构、单丝和/或复丝帘线的布置、双组分纱线、细纱、编织帘线、单片或多层片聚合物或金属、或者上述材料的组合。通过另外举例的方式，增强带2或3可以由玻璃纤维、粘胶、尼龙、芳纶、聚酯纤维、碳或金属（例如钢）构建。可以对所述材料进行处理以改进性能，从而允许更容易的制造、并且/或者改进材料之间的粘结强度。例子包括镀黄铜钢、弹性体包覆帘线、以及使用粘合增进剂（例如间苯二酚甲醛胶乳）。可以用于本发明的合适的增强带的进一步的例子可以在用于动力传输的带、软管、轮胎、辊、皮带和垫片中找到。通过进一步举例的方式，具有5,000,000或更大、或者甚至10,000,000或更大的杨氏模量（lb/in²）的材料在构建增强带2或3方面是有用的。备选地，增强带2和3以及填充定位在带之间的聚合物泡沫间隔件中的空隙的基体材料的刚度的特征可以分别在于1,000:1或者甚至10,000:1的杨氏模量。

在一个例子中，增强带2或3可以是卷绕成螺旋形并且进行至少三圈的单丝或复丝帘线。帘线的多个线匝可以通过缠绕在相邻帘线之间的纱线（例如，通过织造或编织）被保持在一起，其中纱线被布置成与帘线垂直。缠绕纱线可以包括能够熔融以将结构融合在一起的纤维，由此向带2和3提供稳定性，特别是沿轴向方向的稳定性。多层增强带的使用也属于本发明的范围内。例如，增强材料层可以彼此叠加，有可能通过合适的粘结剂、粘合剂或针脚式接合连接。各层可以定向成彼此平行或者成一定角度，例如，通过螺旋地围绕一个层卷绕另一个层。多层结构在本文中被认为单个增强带。如可以用于本发明的增强带的另一个例子在2010年3月12提交的美国专利申请序列号12/661,196中被描述成连续环形增强组件，该专利通过引用并入本文中。

根据本发明的示例性方面，聚合物泡沫间隔件4是现浇的。更具体地，内部带2和外部带3被保持在间隔开的同心取向，并且聚合物泡沫间隔件4现场形成。例如，参照图3和4，示出了如可以用于制造环形增强结构1的环模具8。环模具8具有模具壁9和10，模具壁9和10分别与内部增强带2和外部增强带3的圆周相对应。模具8可以由任何合适的材料形成并且设置有抛光（finishes）和涂层，以促进从模具释放环形增强结构1。

继续参照图3和4，可以通过将能够聚合的液体反应物混合物引入内部增强带3与外部增强带4之间的空间中来现场形成聚合物泡沫间隔件4。通过举例的方式，反应物可以是发生反应以形成聚氨酯泡沫的多元醇和聚异氰酸酯，或者反应物混合物可以包含被固化就位的预聚物或低聚物。备选地，聚合物可以在液体状态下被引入内部增强带3与外部增强带4之间的空间中。例如，聚合物可以溶解或分散在合适的溶剂中，或者聚合物可以是熔融热塑性树脂。除了聚氨酯泡沫（其中包括聚酯聚氨酯和聚醚聚氨酯），聚合物泡沫的例子还包括聚苯乙烯、聚烯烃（特别是聚乙烯和聚丙烯）、聚氯乙烯、乳胶橡胶、粘弹性和三聚氰胺树脂泡沫。

能够通过合适的发泡剂、化学地和/或物理地控制聚合物泡沫间隔件4的单元结构。能够添加其它的添加剂（例如引发剂、催化剂、交联剂、和增塑剂）以促进反应并且改变泡沫的化学和机械特性。泡沫可以是开放单元泡沫或闭合单元泡沫。总体而言，开放单元泡沫被认为提供更大范围的应用，特别是当环形增强结构1被嵌入到基体材料并且基体材料填充聚合物泡沫间隔件中的孔洞时，如本文中更详细地讨论的。通过举例的方式，聚合物泡沫可以具有75%或更大、85%或更大或者甚至95%或更大的孔洞与泡沫净体积的百分率。可以通过使聚合物泡沫间隔件成网状（例如通过燃烧或化学降解）而使孔洞百分率增大。在使泡沫成网状之前，去除形成在聚合物泡沫间隔件的外表面上的任何“皮肤”可能是有利的。具有90%或更大的孔洞与净体积的百分率的网状聚氨酯泡沫被发现是特别有用的。

根据环形增强结构1将结合在其中的非充气轮的期望应用，能够采用具有广泛范围的物理特性（例如弹性、单元结构、和孔隙度）的聚合物泡沫间隔件。对于大部分应用而言，期望聚合物泡沫间隔件具有足够弹性，以在不造成损坏的情况下进行操作，但是仍然能够在随后的制造步骤期间保持内部增强带与外部增强带的相对间隔和对准。在本发明的一个实施例中，聚合物泡沫间隔件是弹性体，即，间隔件能够从30%或更大的压缩弹性恢复。能够从50%的压缩、或者甚至从80%或更大的压缩弹性恢复的聚合物泡沫间隔件在某些应用中可能是有利的。在本发明的各个实施例中，内部增强带2和外部增强带3在环形增强结构1内的相对运动是期望的并且可以通过挠曲或剪力产生。在这种情况下，可以提供具有例如5mm的最小厚度7的间隔件4。

在本发明的一个实施例中，增强带2和3中的一个或两个都是多孔的，即，流体可渗透，尤其是，能够聚合的液体反应物混合物、聚合物的溶液或分散、或熔融热塑性聚合物可渗透。因此，当间隔件4的聚合物泡沫现场形成时，形成间隔件4的聚合物泡沫可以渗透增强带2和3的孔或开口。例如，如下文将进一步描述的，在本文中被称为基体材料的材料（例如作为液体被引入模具8中并且接着被硬化以形成如可以用于非充气轮的复合材料环形增强结构1的聚氨酯）可渗透增强带2和3以及间隔件4。

在如上文所描述的，在使用模具8模制环形增强结构期间出现的一个挑战是根据期望将增强带2和3定位在模具8中。因此，现在参照图5和6，在本发明的一个示例性方面中，模具11在模具11的内侧壁13与外侧壁14之间设置有多个间隔元件12a和12b。更具体地，间隔元件12a定位在内侧壁13与增强带2之间，而间隔元件12b定位在外部增强带3与模具11的外侧壁14之间。这样一来，聚合物泡沫4能够被现场浇铸在内部增强带2与外部增强带3之间，以及内部增强带2与模具11的侧壁13之间和外部增强带3与模具11的侧壁14之间。所获得的环形增强结构15在图7中示出被从模具11移除。增强带2和3嵌入在聚合物泡沫间隔件4中。

因此，间隔元件12a和12b的间隔件保持增强带2和3相对于模具11的取向。此外，对于本发明的该示例性方面而言，由于沿间隔元件12a和12b的径向方向R的宽度而在模具11与增强带2和3之间产生狭窄空间。通过举例的方式，通过间隔元件12a和12b在增强带2和3与模具11的侧壁13和14之间产生的空间可以处于从0.5mm到10cm的范围内。然而，在本发明的其它示例性实施例中，间隔元件12a和12b可以具有不产生这种空间的构造。

多种构造可以用于间隔元件12a和12b，例如竖直肋、台阶、或夹具。元件12a和12b也可以由从模具11的壁13和14突出的多个销来构建以保持带2和3。备选地，销能够从元件12a和12b突出到壁13和14中的孔中，以便与模具11相接合。元件12a和12b可以被构造成永久插入件或可移除插入件，所述永久插入件或可移除插入件通过摩擦被保持就位并且在聚合物泡沫被浇铸之后移除或者被留在环形增强结构1或15中以用于结合到非充气轮中。通过进一步举例的方式，当含铁组分被用于带2和3时，增强带2和3可以通过磁体或电磁体被保持对准。

现在参照图8和9，环形增强结构15示为嵌入到基体材料16中，以产生增强环17。根据对基体材料16的选择，无论聚合物泡沫间隔件4是开放单元泡沫还是闭合单元泡沫、以及处理条件如何，基体材料16都可以渗透或者可以不渗透聚合物泡沫间隔件4。在图9中所示的本发明的实施例中，基体材料已渗透聚合物泡沫间隔件4并且泡沫中的孔洞被基体材料16填充。

可以从范围广泛的有机和无机材料中选择基体材料16，特别是那些可以在其中嵌入有环形增强结构15情况下浇铸的有机和无机材料。通过举例的方式，基体材料16可以是天然聚合物或合成聚合物，其中包括热塑性和热固性材料。特别感兴趣的是弹性体基体材料，例如天然橡胶或合成橡胶、聚氨酯、分段共聚酯、聚酰胺共聚物和热塑性弹性体。在本发明的一个实施例中，聚合物泡沫间隔件4是网状的聚氨酯泡沫并且基体材料16是固体聚氨酯材料，该固体聚氨酯材料渗透聚氨酯泡沫中的孔洞。在另一个例子中，基体材料16是陶瓷、混凝土、或者有机金属化合物。

这样的过程也属于本发明的范围内，在所述过程中：聚合物间隔件泡沫4是相对较低的熔融温度热塑性的并且在将环形增强结构15嵌入到基体材料16中的过程期间部分或完全地熔融。例如，由于基体材料16被加热或者由于包括放热反应，热塑性聚合物泡沫间隔件4能够通过引入基体材料16而被熔融。备选地，在间隔件4已起到其保持内部增强带2和外部增强带3的相对取向的作用之后，在引入基体材料16之前，聚合物泡沫间隔件4能够熔融或溶解。

仅通过举例的方式，使用环形增强结构15示出增强环17。也可以使用其它的构造，如，环形增强结构1。此外，对于某些应用而言，特别是直径较大的环形增强结构，如，例如，非充气轮或轮胎，将这种结构制造成具有三个或多个同心增强带，其中现浇的聚合物泡沫间隔件处于每对相邻的增强带之间可能是有利的。例如，三个增强带能够通过处于内部增强带与中间增强带之间以及中间增强带与外部增强带之间的现浇的聚合物泡沫间隔件来保持间隔开的同心关系。这种环形增强结构能够嵌入在基体材料中，如本文中参照具有两个增强带和一个现浇的泡沫间隔件的环形增强结构所描述的。

如上文所述，环形增强部的实施例（例如，环形增强部1和15）可以用于产生非充气轮或轮胎。图10提供了根据本发明的结构支承轮401的示例性实施例的透视图。如本文中所使用的，结构支承的意思是轮胎通过其结构部件来支撑负载而不由充气压力支承。图11提供了沿如图10中所示的线11-11截取的轮401的局部横截面图。箭头C表示周向方向。箭头R表示径向方向。箭头A表示轴向方向，有时也被称为横向或侧向方向。

现在特别参照图11，环形增强结构1定位在围绕周向方向C延伸的带405内。对于该示例性实施例而言，环形增强结构1如上文所描述地构造。此外，可以如上文所描述地使用其它的构造（例如，具有多个间隔件的环形增强结构15或构造）。对于轮401而言，带2和3为轮401提供例如竖直刚度，而聚合物泡沫间隔件4有助于为轮401提供剪切层，如将进一步描述的。

根据本发明，轮401可用于在充气轮胎的牵引、转向、或悬挂质量是有利的或者需要改进的应用中。在所需的维护比充气轮胎小的轮中，如在下文更全面地描述的根据本发明构建的结构支承轮401能够提供改进的顺应性和刚度特性。除了用于机动车，这种轮还能够例如有利地用于轮椅、轮床、医院用床、敏感设备的手推车、或者对震动的敏感度很重要的其它车辆或运输中。此外，该轮可以代替椅子或其它家具的脚轮使用，或者用作用于婴儿车、滑板、滚轴溜冰鞋等的轮。本发明的轮401能够用于使用负载支承或负载施加轮的机器或装置中。下文所使用的术语“车辆”是为了描述的目的；然而，柔性轮能够安装在其上的任何装置都被包括在下文的描述中并且“车辆”应当被理解成包括同样的内容。

如图10和11中所示的轮401具有环形带405以及多个张力传递元件（示为腹板轮辐420），所述多个张力传递元件横向跨过带405并且从带405向内延伸至位于腹板轮辐420的径向内端处的安装带425。安装带425通过用于安装的孔435将轮401锚固至毂430。胎面部分410形成在带405的外周处。胎面部分410例如可以是如图10中所示的粘结在带405上的另外的层，以便提供与用于构建带405的材料不同的牵引和磨损性能。备选地，胎面部分410可以形成为柔性带405的外表面的一部分。胎面特征可以形成在胎面部分410中并且可以包括花纹块415和凹槽440。

如上文所提到的，图10和11的示例性实施例中的腹板轮辐420横向地延伸跨过轮401，如在本文中所使用的，这意味着腹板轮辐420从轮401的一侧延伸到另一侧并且可以与旋转轴线对准，或者可以相对于轮轴线倾斜。此外，“向内延伸”的意思是腹板轮辐420在带405与安装带425之间延伸，并且可以位于相对轮轴线的径向的平面中或者可以相对于径向平面倾斜。此外，如图10中所示，腹板轮辐420可以实际上包括相对于径向平面处于不同角度的轮辐。可以使用如例如美国专利No.7,013,939中所示的各种形状和图案。

带405支承轮401上的负载并且弹性变形以与道路（或者其它的支承表面）相符合从而提供牵引和操纵能力。更具体地，如美国专利No.7,013,939中所描述的，当负载通过毂430被置于轮401上时，带405柔性地起作用，在于其弯曲并且以其它方式变形从而用于地面接触和形成接触贴片(patch)，该接触贴片是轮401的在这种负载作用下与地面相接触的部分。带405的不与地面相接触的部分以与弓类似的方式起作用并且在赤道平面中提供足够高的周向压缩刚度和纵向弯曲刚度以用作负载支承构件。如本文中所使用的，“赤道平面”的意思是垂直地通过轮旋转轴线并且平分轮结构的平面。

从车辆（未示出）被传送至毂430的轮401上的负载基本通过附连至带405的负载支承部分的腹板轮辐420来悬挂。地面接触区域中的腹板轮辐420不经历由于负载而造成的拉伸载荷。当然，当轮401旋转时，像弓一样起作用的柔性带405的特定部分连续发生变化，然而，弓的概念用于理解负载支承机构。带405的弯曲量，并且相应地接触贴片的尺寸与负载成比例。带405在负载作用下弹性弯曲的能力提供了柔性地面接触区域，该柔性地面接触区域与充气轮胎的类似地起作用，产生类似的有益结果。

例如，带405能够包围障碍物以提供更平滑的乘骑。此外，带405能够向地面或道路传输力，以用于牵引、侧偏(cornering)、和转向。相比之下，在典型的实心轮胎和软心轮胎中，通过接触区域中的轮胎结构的压缩来支承负载，其包括在硬质毂下的软心材料的压缩。软心材料的顺应性受到材料的压缩特性和材料在硬质轮或毂上的厚度的限制。使用柔性带的非充气轮的例子还能够在美国专利No.6,769,465B2和No.7,650,919B2中找到。

仍然参照图10和11，腹板轮辐420是基本片状元件，其具有沿径向方向的长度L、与柔性带405的轴向宽度大体相对应的沿轴向方向的宽度W，但是也可以使用其它的宽度W，其中包括如图11中所示的沿径向方向变化的宽度W。腹板轮辐420还具有大体远远小于长度L或宽度W的厚度（即，与长度L和宽度W垂直的尺寸），从而允许腹板轮辐在受到压缩时变形或弯曲。较薄的腹板轮辐将在通过接触区域时弯曲，基本上没有压缩阻力，即，不向负载支承提供压缩力或者仅向负载支承提供不显著的压缩力。随着腹板轮辐420的厚度增大，腹板轮辐可以在地面接触区域中提供一些压缩负载支承力。然而，作为整体，腹板轮辐420的主要的负载传输动作是在张力下。可以将特定的腹板轮辐厚度选择成符合车辆或应用的特定需要。

如在图11中可见的，优选地，腹板轮辐420跨过轴向方向A相对于柔性带4505定向。因此，腹板轮辐420中的张力跨过带405分布以支承负载。通过举例的方式，腹板轮辐420可以由具有大约10至100MPa的拉伸模量的弹性体材料形成。如果需要的话，腹板轮辐420可以被增强。用于构建腹板轮辐材料420的材料还应当展现出弹性特性，以在应变达到例如30%之后回到原始长度，并且在腹板轮辐材料应变达到例如4%时展现出恒定的应力。此外，期望所述材料在相关操作条件下具有不超过0.1的tanδ。例如，市场上有售的橡胶或聚氨酯材料可被确认为满足这些需要。通过进一步举例的方式，来自Middlebury,Conn.的Chemtura Corporation的Vibrathane B836牌氨基甲酸乙酯已适于构建腹板轮辐420。

对于图10和11的示例性实施例而言，腹板轮辐420通过径向内部安装带425互相连接，径向内部安装带425围绕毂430以将轮401安装至毂430。根据构建材料和制造过程，毂430、安装带425、环形带405、和腹板轮辐420可以被模制成一个单元。备选的，这种部件中的一个或多个可以单独形成并且接着通过例如粘合剂或模制而彼此附连。此外，其它的部件也可以被包括在内。例如，接口带能够用于在其径向外端处连接腹板轮辐420，并且接着接口带将连接至带405。

根据进一步的实施例，腹板轮辐420能够例如通过在每个腹板轮辐420的内端上提供与毂430中的槽装置相接合的放大部分或者通过将相邻的腹板轮辐420附连以在形成于毂430中的钩或杆处形成环来机械附连至毂430。

通过使得腹板轮辐420在张力下具有高效刚度但是在压缩下具有非常低的刚度，可以获得基本纯粹的拉伸负载支承。为了有利于沿特定方向弯曲，腹板轮辐420可以是弯曲的。备选地，腹板420能够模制成具有曲率并且在冷却期间通过热收缩而变直，以提供对沿特定方向的弯曲的易感性。

腹板轮辐420应当例如在转矩施加于轮401时抵抗环形带405与毂430之间的扭转。此外，腹板轮辐420应当例如在转向或侧偏时抵抗侧向偏转。应当理解，位于径向-轴向平面中（即，同时与径向和轴向方向对准）的腹板轮辐420将对轴向力具有高抵抗，但是，特别是如果沿径向方向R伸长，则可以对沿周向方向C的转矩具有相对较低的抵抗。对于某些车辆和应用而言，例如产生相对较低的转矩的那些，具有与径向方向R对准的相对较短的轮辐420的腹板轮辐包（package）将是合适的。对于期望高转矩的应用而言，例如美国专利7,013,939的图5至8中所示的布置中的一个可能更加合适。在其中所示的变型中，提供包括沿径向方向和周向方向的抗力分量的腹板轮辐的定向，从而增加对转矩的抵抗，进而保持径向和侧向抗力分量。可以根据所使用的腹板轮辐的数量以及相邻的腹板轮辐之间的间距来选择定向的角度。也可以使用其它备选的布置。

本发明的柔性轮的一个优点是对带405和腹板轮辐420的尺寸和布置的选择允许轮的竖直、侧向、和扭转刚度独立于接触压力并且彼此独立地调节。带405的操作参数、负载支撑和顺应性部分地通过材料的选择来确定，该材料在赤道平面中具有周向压缩刚度和纵向弯曲刚度，以符合期望的负载需要。鉴于轮401的直径、沿径向方向A的环形带405的宽度、沿径向方向R的带405的厚度、和腹板轮辐420的长度和间距来检测这些参数。将腹板轮辐的数量选择成保持带405的圆度，并且同样将取决于相邻的腹板轮辐420之间的间距。

继续参照图11，如上文所述，带405包括环形增强结构1。如将进行描述的，带405可以例如一体模制成非充气轮401的部件或者单独地构建并且接着与轮401的其它元件附连。例如，在制造轮401的一个示例性方法中，使用第一模具，如模具8或模具11来构建如上文所描述的环形增强结构，如结构1或结构15。在任何一种情况下，例如在模具8或模具11中所使用的型腔的尺寸与柔性环形带405的期望尺寸相匹配。更具体地，通过胎面部分410的内表面411（图10）来确定外部模具壁10或14的相对位置，而通过腹板轮辐420的尺寸来确定内壁9或13的相对位置。备选地，这些尺寸可以被略微减小，以便有利于将所获得的模制增强结构装载到用于轮401的模具中，如将进一步描述的。

在如上文所描述地浇铸泡沫间隔件4之后，环形增强结构被脱模。应当注意到，在使用环形增强结构15的实施例中，间隔元件12a和12b被保持在泡沫内。在脱模之后，泡沫材料通过燃烧或其它已知的过程成网状，以产生上文所描述的多孔结构。

接下来，如例如图1或图7中所示的所获得的环形增强结构的浇铸件被放置在第二模具——即提供用于轮401（或者如上文中针对用于结构支承的非充气轮的各个实施例所描述的期望形状和特征的其它轮）的浇铸的一个或多个型腔的轮模具中。例如，环形增强件15能够被放置在提供限定了轮辐420、安装带425、和毂430的一个或多个型腔的轮模具中。备选地，毂430可以单独地形成并且被构造成用于接收模制安装带425。无论通过哪种方式，如例如在图1或图7中所示的环形增强带的浇铸件的外表面都提供定位表面，以有助于将浇铸件正确地定位在轮模具中。基体材料被接着提供到模具中以形成非充气轮（例如，轮410）的特征（例如，轮辐、带等）。如上文所讨论的，基体材料还可以浸渍间隔件4以及潜在的环形增强带2和3。图11示出了在形成带405的基体材料尚未渗透到间隔件4中时环形增强带1的使用，而图12示出了当基体材料已渗透间隔件4时的环形增强带1。图13示出了在基体材料已渗透间隔件4时环形增强带15的使用。通过举例的方式，适于用于这种构造的基体材料包括例如来自Middlebury,Conn.的Chemtura Corporation的Vibrathane B836牌氨基甲酸乙酯。

从第二模具或轮模具所获得的轮401的浇铸件接着被设置有胎面带或胎面部分410，以完成制造结构支承的非充气轮的过程。在本发明的示例性备选方法中，环形增强结构的浇铸件能够使用过盈配合定位在胎面部分410中、在二者放置在具有期望构造的轮模具中之前。这种方法能够有助于在轮模具的装载和关闭期间消除轮辐420和/或带425之间的干扰问题。

尽管已参照其特定的示例性实施例及其方法对本主题进行了详细描述，但是将理解到，在获得对上文的理解之后，本领域技术人员可以易于对这种实施例产生改型、变型、和等同形式。因此，如对于本领域普通技术人员易于显而易见的，本公开的范围是通过举例的方式而不是限制的方式，并且主题公开不排除包括这种对本主题的改型、变型和/或增加。

Claims (20)

1.一种用于制造非充气轮的方法，包括：

提供第一模具；

以基本同心关系将内部增强带和外部增强带定位在所述第一模具内侧；

将形成聚合物泡沫间隔件的材料插入到所述模具中并且插入到位于所述内部增强带与所述外部增强带之间的基本环形空间中，以便提供包括所述间隔件以及所述内部增强带和所述外部增强带的浇铸件；

提供第二模具，所述第二模具具有用于模制所述非充气轮的一个或多个特征的至少一个型腔；

将来自所述插入步骤的所述浇铸件放置在所述第二模具中；以及

将基体材料引入所述第二模具中，以便形成所述非充气轮的一个或多个特征。

2.根据权利要求1所述的用于制造非充气轮的方法，其中所述第一模具包括内侧壁和外侧壁，并且还包括在将形成聚合物泡沫间隔件的材料插入的所述步骤期间保持所述内部增强带和所述外部增强带在所述第一模具中的相对位置的步骤。

3.根据权利要求2所述的用于制造非充气轮的方法，其中所述保持步骤包括将间隔件与所述内部增强带和所述外部增强带连接。

4.根据权利要求1所述的用于制造非充气轮的方法，还包括使所述聚合物泡沫间隔件成网状的步骤。

5.根据权利要求4所述的用于制造非充气轮的方法，其中使所述聚合物泡沫间隔件成网状的所述步骤产生大约75%或更大的孔洞与净体积的百分率。

6.根据权利要求1所述的用于制造非充气轮的方法，还包括围绕来自将基体材料引入的所述步骤的中间产品放置胎面带的步骤。

7.根据权利要求1所述的用于制造非充气轮的方法，还包括在放置所述浇铸件的所述步骤之前围绕来自所述插入步骤的所述浇铸件放置胎面带的步骤。

8.根据权利要求1所述的用于制造非充气轮的方法，其中所述引入步骤中的所述基体材料通过所述聚合物泡沫间隔件的孔洞中的就地反应来产生。

9.根据权利要求1所述的用于制造非充气轮的方法，其中所述基体材料包括聚氨酯弹性体，所述聚氨酯弹性体在所述引入步骤之后硬化。

10.根据权利要求1所述的用于制造非充气轮的方法，还包括用所述聚合物泡沫间隔件来渗透所述内部增强带和所述外部增强带的步骤。

11.根据权利要求1所述的用于制造非充气轮的方法，其中将基体材料引入的所述步骤还包括用所述基体材料渗透所述聚合物泡沫间隔件中的孔洞的步骤。

12.根据权利要求1所述的制造非充气轮的步骤，其中所述第一模具具有定位在所述外部增强带外侧的外侧壁且所述第一模具具有定位在所述内部增强带内侧的内侧壁，并且还包括分别保持所述内部增强带和所述外部增强带与所述内侧壁和所述外侧壁间隔开的关系的步骤。

13.一种非充气轮，所述轮限定了径向方向和周向方向，所述轮包括：

环形带，所述环形带用于支承地面接触胎面部分，所述环形带围绕所述周向方向延伸；

环形增强结构，所述环形增强结构定位在所述环形带内，所述增强结构包括：

内部增强带，所述内部增强带沿所述周向方向延伸；

外部增强带，所述外部增强带沿所述周向方向延伸并且定位在所述内部增强带的径向外侧；

泡沫间隔件，所述泡沫间隔件至少部分地定位在所述内部增强带与所述外部增强带之间；

安装带，所述安装带相对于所述环形带径向向内地定位；以及

多个腹板轮辐，所述多个腹板轮辐连接在所述环形带与所述安装带之间。

14.根据权利要求13所述的非充气轮，其中所述泡沫间隔件包括网状泡沫。

15.根据权利要求14所述的非充气轮，其中所述网状泡沫具有大约75%或更大的孔洞与净体积的百分率。

16.根据权利要求13所述的非充气轮，其中所述环形带、所述增强结构、所述安装带、和所述腹板轮辐由聚氨酯构成。

17.根据权利要求13所述的非充气轮，还包括由所述环形带支承的胎面带。

18.根据权利要求13所述的非充气轮，其中所述泡沫间隔件包括与内部增强件和外部增强件一起现浇的泡沫。

19.根据权利要求13所述的非充气轮，其中所述泡沫间隔件渗透位于所述内部增强带、所述外部增强带、或者所述内部增强带和所述外部增强带二者中的孔。

20.根据权利要求13所述的非充气轮，其中所述环形增强结构还包括多个间隔元件，所述多个间隔元件与所述内部增强带和所述外部增强带中的至少一个相连接，并且被构造成用于保持所述内部增强带、所述外部增强带、或者所述内部增强带和所述外部增强带二者在所述环形增强结构内的相对位置。

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