CN105818611B - 实心轮胎和轮毂组件 - Google Patents

Abstract

提供一种实心轮胎和轮毂组件。所述组件包括实心轮胎，所述实心轮胎限定一对相对的、间隔开的侧表面以及在所述侧表面之间延伸的一对相对的、间隔开的正表面，使得所述实心轮胎限定大致梯形的横向横截面。所述实心轮胎围绕部分中空的轮毂设置，所述部分中空的轮毂限定与所述实心轮胎的所述横截面大致对准的大致“I”型横向横截面、被配置来接收驱动轴的轴向孔口以及围绕所述孔口限定的多个孔。还提供一种动力驱动单元。所述单元包括外壳、驱动轴、以及连接到所述外壳的至少一个实心轮胎和轮毂组件。

Description

实心轮胎和轮毂组件

发明领域

本文公开的主题总体上涉及轮胎领域，并且更具体地涉及与货物 有关的应用一起实现的实心轮胎和轮毂组件。

发明背景

一种实心(非充气)或免充气轮胎总体上是防刺破的并且在高负 载下不会爆裂，这使得其适用于要求重型起重的缓慢移动的工业货物 应用。因此，这种类型的轮胎通常被实现为并且用作动力驱动单元 (PDU)、传输装置、升降叉车、手推车、医疗移动设备、割草机、汽 车、用于飞机的运输机通用转盘等中的传送机轮或驱动滚筒。

例如两英寸或三英寸的货物PDU轮胎经历垂直向下作用的负载 以及作用在轮胎的横截面上的牵引负载。垂直负载主要形成轮胎的边 缘位置处的高应变(以下仅称为“边缘应力”)，而牵引负载主要形成轮 胎中心上的高应变(以下仅称为“中心应力”)。这些应变一起由轮胎和 对应轮毂两者的组件的设计来决定。对于这种设计，根据组件的变化 的厚度，应变与彼此成反比。更确切地说，当一个应变增大时，另一 个应变减小，并且反之亦然。以此方式，不太可能减小例如边缘应变 而不影响中心应变。

发明内容

根据本发明的非限制性示例性实施方案，提供一种实心轮胎和轮 毂组件。所述组件包括实心轮胎，实心轮胎限定一对相对的、间隔开 的侧表面以及在侧表面之间延伸的一对相对的、间隔开的正表面，使 得实心轮胎限定大致梯形的横向横截面。实心轮胎围绕部分中空的轮 毂设置，部分中空的轮毂限定与实心轮胎的横截面大致对准的大致“I” 型横向横截面、被配置来接收驱动轴的轴向孔口以及围绕孔口限定的 多个孔。

在实施方案的各方面中，实心轮胎的每个侧表面的内部外部分是 弧形的，使得内部外部分相对于轮毂是凹的。实心轮胎的正表面(facial surface)包括外部正表面，外部正表面在侧表面的对应外部边缘之间 延伸并且在横截面上大致是平面的。内部正表面在侧表面的对应内部 边缘之间延伸并且是弧形的且相对于外部正表面大致是凹的，并且与轮毂处于接触关系。

另一方面，实心轮胎穿过横截面的最大厚度是约4.4mm。

另一方面，实心轮胎的每个侧表面的内部外部分的曲率半径是约 4.0mm。

另一方面，从在实心轮胎的对应内部边缘之间延伸的假想弦到每 个侧表面的大致线性内部中心部分的角度是约54.0度。

另一方面，实心轮胎的内部正表面的圆弧半径是约90mm。

在另外的方面，轮毂限定一对相对的、间隔开的、大致线性的外 侧表面以及一对相对的、间隔开的、大致线性的内侧表面。外部正表 面在轮毂的外侧表面的对应外部边缘之间延伸并且是弧形的且相对 于实心轮胎大致是凹的，并且与实心轮胎的内部正表面处于接触关系。 一对相对的、间隔开的内部正表面中的每一个对应地在内侧表面的外 部边缘与轮毂的外侧表面的内部边缘之间延伸。至少一个最内侧表面 由孔口限定。

另一方面，孔口和孔延伸穿过轮毂的芯部。

此外，根据本发明的非限制性示例性实施方案，提供了一种动力 驱动单元。所述单元包括外壳、驱动轴、以及连接到外壳的至少一个 实心轮胎和轮毂组件。

根据本发明的实心轮胎和轮毂组件限定穿过组件的周边的特定 的恒定和变化的型面或横截面以及相应设计特征。这些型面和特征实 现了组件的边缘应变的显著降低，同时保持其中心应变大致不变。此 外，在不对实心轮胎和轮毂组件的大小、形状或制造过程进行任何显 著改变的情况下，组件的性能得以增强并且是高度可靠的。另外，实 心轮胎和轮毂组件是高度耐用的(即，不破裂)，使得其寿命得以延长。 另外，实心轮胎和轮毂组件允许牵引负载作用在组件的更大区域上， 并且进而有助于实现偏离的边缘应变和中心应变的显著降低。

附图说明

在本说明书结论处的权利要求书中具体指出并明确要求保护被 视为本发明的主题。通过以下结合附图进行的详细描述可清楚地了解 本发明的上述及其他特征和优点，在附图中：

图1是根据本发明的动力驱动单元(PDU)的非限制性示例性实施 方案的图解顶视图；

图2是图1中所示的PDU的实施方案的图解端视图；

图3是根据本发明的图1和图2中所示的PDU的实心轮胎和轮 毂组件的非限制性示例性实施方案的局部横向截面视图；并且

图4是图3中所示的实心轮胎和轮毂组件的实施方案的局部透 视图。

具体实施方式

附图示出总体上以10指示的根据本发明的实心轮胎和轮毂组件 的非限制性示例性实施方案，实心轮胎和轮毂组件被配置成总体上与 要求重型起重的缓慢移动的工业货物应用一起实现。在此方面，尽管 组件10在本文中被公开为被实现并且用作飞机动力驱动单元(PDU) 中的两英寸或三英寸的涂胶传送机轮或驱动滚筒10，但应易于理解， 组件10可以是任何合适的大小并且可以在任何合适类型的PDU(飞 机或其他东西)中实现。还应易于理解，组件10可与任何其他此类应 用一起实现-包括传输装置、升降叉车、手推车、医疗移动设备、割 草机和用于飞机的运输机通用转盘。还应易于理解，组件10可与任 何其他合适的应用(例如，与汽车有关的应用)和货物搬运系统一起实 现。

货机包括货物装载系统，货物装载系统进而具有主货舱门，货箱 和货盘[统称为“单元装载装置”(ULD)]通过主货舱门进入和离开主货 舱内的主载货甲板。飞机的主载货甲板内的货物通常由安设在地板上 的自由旋转的传送滚筒的系统支撑。多个PDU安装在主载货甲板上。 成组或成排的PDU可同时从主载货甲板下方被升高到正好在传送滚 筒上方的水平。每个PDU可以是包括至少一个组件10的单独的机电 致动器。升高的PDU的组件10接触运输滚轮上方的货物，并且一旦 给PDU供电，就在命令的方向上移动货物。货物的移动取决于组件 10与货物的底表面之间的摩擦系数以及由PDU的相应举升机构所产 生的举升力。当切断PDU的供电时，组件10的旋转结束，并且货物 停止移动。若干组PDU可沿着公共传送路径布置，并且每组可单独 地操作，从而允许转移多件货物。装载人员通常可结合其他开关、按 钮和/或类似的控件来通过控制杆引导货物。

在飞机中，大多数PDU成列地布置在主载货甲板的纵向中心线 的两侧上。装载到飞机中的ULD通常布置成两列，中心线的两侧上 各一列。应易于理解，在给定侧上的此类ULD由位于所述侧上的PDU 在纵向方向上推进。另外的PDU可存在于邻近主货舱门的全向区域 中。应易于理解，典型货机的主载货甲板还配备有各种非驱动滚筒、 引导件、约束件等。

在大型货机中，可能存在数十个PDU。为了控制PDU，货物装 载系统配备有许多特征。这些特征之中有控制器(有时叫做“主控制器 单元”)、主控制板、以及多个局部控制板-包括在中心线的左侧和中 心线的右侧上的控制板(因为飞机的前面是空腹的)。在装载和卸载操 作期间，两人或三人团队是常见的。

现参照图1和2，根据本发明的PDU的非限制性示例性实施方 案总体上以12指示。PDU 12包括总体上以14指示的外壳，外壳结 合至少一个组件10。在附图中所示的实施方案的方面，PDU 12包括 连接到外壳14的一对组件10。组件10被配置来联接到驱动轴16。 PDU12还包括总体上以18指示的必要的电机和齿轮组件，电机和齿 轮组件用于使实心轮胎和轮毂组件10转动和/或升起，使得实心轮胎 和轮毂组件10被定位在飞机的货物装载系统的主载货甲板上方并且 能够接触ULD的底部。

应易于理解，一个或多个实心轮胎和轮毂组件10、外壳14、驱 动轴16以及电机和齿轮组件18可与彼此具有任何合适的结构关系。 还应易于理解，PDU 12可结合任何合适数量的实心轮胎和轮毂组件 10。还应易于理解，一个或多个实心轮胎和轮毂组件10可以任何合 适的方式连接到外壳14。还应易于理解，外壳14、驱动轴以及电机 和齿轮组件18中的每一个可具有任何合适的形状、大小和结构、以 及与PDU 12的剩余部分的结构关系。还应易于理解，PDU 12可包 括任何合适数量的电机和齿轮组件18。还应易于理解，电机和齿轮组件18可以任何合适的方式使实心轮胎和轮毂组件10转动和/或升起， 使得实心轮胎和轮毂组件10被定位在飞机的货物装载系统的主载货 甲板上方并且能够接触ULD的底部。还应易于理解，PDU 12也可包 括任何其他合适的结构元件，其中每个可与PDU 12的剩余部分具有任何合适的结构关系。

现参照图3和4，每个实心轮胎和轮毂组件10总体上包括总体 上以20指示的实心轮胎、以及总体上以22指示的部分中空的轮毂。 轮胎20围绕轮毂22设置，并且轮毂22被配置来接收驱动轴16。轮 胎20限定一对相对的、间隔开的侧表面24以及在侧表面24之间延伸的一对相对的、间隔开的正表面26，使得轮胎20限定大致梯形的 横向横截面。轮毂22限定与轮胎20的横截面大致对准的大致“I”型 横向横截面。轮毂22还限定被配置来接收驱动轴16的轴向孔口28 以及围绕孔口28限定的多个孔30(仅图4)。

更确切地说，在实施方案的各方面中并且参照图4，组件10的 左半边与组件10的右半边对称并且是右半边的镜像，并且组件10的 上半边与组件10的下半边对称并且是下半边的镜像(当观察附图中所 示的组件10的特定横截面时)。以此方式，例如，轮胎20的“梯形” 横截面在附图的顶部是直立的并且在附图的底部是倒置的，使得“梯 形”是彼此的镜像。此外，轮胎20是圆柱形且完全实心的，并且轮毂 22限定实心(除了轴向孔口28和孔30)的总体上以31指示的圆盘形 芯部以及设置在芯部31的相应侧上的一对圆盘形空隙32。在所示实 例中，空隙32相对于彼此限定相同的宽度，并且芯部31比每个空隙 32宽。然而，应易于理解，芯部31和空隙32中的每一个可具有任 何合适的宽度，使得组件10限定任何合适的宽度。应易于理解，轮 胎20可以任何合适的方式(诸如整体地)围绕轮毂22设置。

回顾图3和4，轮胎20的每个侧表面24的内部外部分33是弧 形的，使得内部外部分33相对于轮毂22是凸的。每个侧表面24的 剩余部分可以是线性的或弧形的。在所示实例中，每个侧表面24的 剩余部分大致是线性的。

在另外的方面中并且仅如图3中所示，轮胎20穿过横截面的最 大厚度“T”是约4.4mm。此外，每个侧表面24的内部外部分33的曲 率半径“R”是约4.0mm。另外，从在轮胎20的内部边缘36之间延伸 的假想弦“C”到每个侧表面24的对应大致线性内部中心部分38的角 度“θ”是约54.0度。另外，内部正表面26b的圆弧半径“r”是约90mm。 实心轮胎和轮毂组件10的每个型面的这些参数(“T”、“R”、“θ”和“r”) 可被优化来实现最优应变测量结果(根据其容许极限)。

应易于理解，轮胎20穿过横截面的最大厚度“T”、每个侧表面24 的内部外部分33的曲率半径“R”、从假想弦“C”到每个侧表面24的 对应内部中心部分38的角度“θ”、以及内部正表面26b的圆弧半径“r” 中的每一个可以是任何合适的数量或大小。

在另外的方面，轮毂22限定与轮胎20的侧表面24平齐设置的 一对相对的、间隔开的、大致线性的外侧表面40。轮毂还限定一对相 对的、间隔开的、大致线性的内侧表面42。轮毂22的外侧表面40和 内侧表面42与轮胎20的外部正表面26a垂直设置。内侧表面42比外侧表面40长。然而，应易于理解，外侧表面40和内侧表面42可 以是任何合适的长度。

外部正表面44在轮毂22的外侧表面40的对应外部边缘46之 间延伸。轮毂22的外部正表面44同样是弧形且相对于轮胎20大致 是凹的，并且与轮胎20的内部正表面26b处于接触关系。在这个方 面的版本中，轮毂22的整个外部正表面44与轮胎20的整个内部正 表面26b处于接触关系。轮毂22的外部正表面44[并且进而，轮胎 20的约90mm的圆弧半径“r”的内部正表面26b]的曲率半径没有轮胎 20的每个侧表面24的内部外部分33的曲率半径“R”严格。然而，应 易于理解，轮毂22的外部正表面44的曲率半径可以是任何合适的半 径。

轮毂22的一对相对的、间隔开的内部正表面48限定在轮毂22 的芯部31的相应侧上。更确切地说，轮毂22的一对内部正表面48 中的每一个对应地在内侧表面42的外部边缘50与轮毂22的外侧表 面40的内部边缘52之间延伸。每个内部正表面48可限定至少一个 胎纹(tread)、凹槽或凹窝(图4中以53示出沿着整个内部正表面48并 且邻近芯部31延伸的胎纹)。在此方面，应易于理解，每个胎纹53可 具有任何合适的形状、大小和结构以及与内部正表面48的剩余部分 的关系，并且内部正表面48可限定任何合适数量的胎纹53。轮毂22的内部正表面48比外部正表面44短。在图4中所示的轮毂22的特 定横截面中，外侧表面40、外部正表面44和内部正表面48、以及部 芯31的对应表面限定轮毂22的大致矩形横截面。此外，轮毂22(减 去芯部31)的厚度比轮胎20穿过横截面的最大厚度“T”小。然而，应 易于理解，轮毂22(减去芯部31)的厚度可以是任何合适的厚度。

孔口28延伸穿过轮毂22的芯部31(仅图4)。至少一个最内侧表 面54由孔口28限定。在所公开的实例中，孔口28大致是立方形的， 使得限定四个最内侧矩形表面54(尽管仅示出了三个最内侧表面54)。 在这种情况下，孔口28被配置来接收限定矩形横向横截面的驱动轴 16。然而，应易于理解，孔口28可以是任何合适的形状。例如，孔 口28可以是圆盘形的，使得可仅限定一个最内侧环形表面54。在这 种情况下，孔口28将被配置来接收限定圆形横向横截面的驱动轴16。

孔30同样延伸穿过轮毂22的芯部31，并且相对于彼此是完全 相同的且相对于彼此大致均匀地并且围绕孔口28成圆形地间隔开。 在所示实例中，每个孔30限定圆形横向横截面并且比孔口28小。同 样在此实例中，每个孔30的一部分限定轮毂22的对应内部正表面48的一部分，并且孔30与孔口28间隔开。然而，应易于理解，每个 孔30可具有任何合适的形状、大小以及与轮毂22的剩余部分的关 系。还应易于理解，轮毂22可限定任何合适数量的孔30。

在另外的方面，实心轮胎和轮毂组件10限定两英寸或三英寸的 直径。然而，应易于理解，组件10可限定任何合适的直径。还应易 于理解，组件10的各个横截面之中在面积上无显著变化，横截面由 组件10的设计范围决定。一方面，允许这种设计范围上的显著变化。 以此方式，组件10的底表面(即，外部正表面26a)可被下移以扩大底 表面26a的表面积，从而允许牵引负载作用在更大区域上，并且进而 有助于实现偏离的边缘应变和中心应变的显著降低。事实上，组件10 的几何尺寸和比例可根据施用在轮胎20上的负载的性质和大小以及 特定应用而改变。此外，轮胎20由任何合适的橡胶或弹性体制成。 然而，应易于理解，轮胎20和轮毂22中的每一个可由任何合适的材 料制成。

组件10限定穿过组件10的周边的特定的恒定和变化的型面或 横截面以及相应设计特征。这些型面和特征实现组件10的边缘应变 的显著降低，同时保持组件10的中心应变大致不变。此外，在不对 组件10的大小、形状或制造过程进行任何显著改变的情况下，组件10的性能得以增强并且是高度可靠的。另外，组件10是高度耐用的 (即，不破裂)，使得组件10的寿命得以延长。另外，组件10允许牵 引负载作用在组件10的更大区域上，并且进而有助于实现偏移的边 缘应变和中心应变的显著降低。

虽然仅结合有限数量的实施方案对本发明进行了详细描述，但应 易于理解，本发明不限于这类公开的实施方案。相反，可修改本发明 以结合之前并未描述、但与本发明的精神和范围相符的任何数量的变 化、更改、替换或等效布置。另外，虽然已经描述了本发明的各种非 限制性实施方案，但应易于理解，本发明的各方面可以仅包括所描述 的实施方案中的一些。因此，本发明并不被视为受以上描述限制，而 是仅受所附权利要求书的范围限制。

Claims (11)

1.一种实心轮胎和轮毂组件，其包括：

实心轮胎，所述实心轮胎限定一对相对的、间隔开的侧表面以及在所述侧表面之间延伸的一对相对的、间隔开的正表面，使得所述实心轮胎限定大致梯形的横向横截面；以及

部分中空的轮毂，所述实心轮胎围绕所述轮毂设置，并且所述轮毂限定与所述实心轮胎的所述横截面大致对准的大致“I”型横向横截面、被配置来接收驱动轴的轴向孔口以及围绕所述孔口限定的多个孔；

其中，所述实心轮胎的每个所述侧表面的内部外部分是弧形的；

其中，所述实心轮胎的所述正表面包括外部正表面和内部正表面，所述外部正表面在所述侧表面的对应外部边缘之间延伸，所述内部正表面在所述侧表面的对应内部边缘之间延伸，并且是弧形的且相对于所述外部正表面大致是凸的，并且与所述轮毂处于接触关系；

其中所述实心轮胎的所述内部正表面的圆弧半径是90 mm。

2.如权利要求1所述的实心轮胎和轮毂组件，其中所述实心轮胎穿过所述横截面的最大厚度是4.4 mm。

3.如权利要求1所述的实心轮胎和轮毂组件，其中所述实心轮胎的每个所述侧表面的所述内部外部分的曲率半径是4.0 mm。

4.如权利要求1所述的实心轮胎和轮毂组件，其中从在所述实心轮胎的所述对应内部边缘之间延伸的假想弦到每个侧表面的大致线性内部中心部分的角度是54.0度。

5.如权利要求1所述的实心轮胎和轮毂组件，其中所述轮毂限定：

一对相对的、间隔开的、大致线性的外侧表面；

一对相对的、间隔开的、大致线性的内侧表面；

外部正表面，所述外部正表面在所述轮毂的所述外侧表面的对应外部边缘之间延伸并且是弧形的且相对于所述实心轮胎大致是凹的，并且与所述实心轮胎的所述内部正表面处于接触关系；

一对相对的、间隔开的内部正表面，其中每一个对应地在所述内侧表面的外部边缘与所述轮毂的所述外侧表面的内部边缘之间延伸；以及

至少一个最内侧表面，所述至少一个最内侧表面由所述孔口限定。

6.如权利要求5所述的实心轮胎和轮毂组件，其中所述孔口和所述孔延伸穿过所述轮毂的芯部。

7.一种动力驱动单元，其包括：

外壳；

驱动轴；以及

至少一个实心轮胎和轮毂组件，所述至少一个实心轮胎和轮毂组件连接到所述外壳并且包括：

实心轮胎，所述实心轮胎限定一对相对的、间隔开的侧表面以及在所述侧表面之间延伸的一对相对的、间隔开的正表面，使得所述实心轮胎限定大致梯形的横向横截面；以及

部分中空的轮毂，所述实心轮胎围绕所述轮毂设置，并且所述轮毂限定与所述实心轮胎的所述横截面大致对准的大致“I”型横向横截面、被配置来接收驱动轴的轴向孔口以及围绕所述孔口限定的多个孔；

其中，所述实心轮胎的每个所述侧表面的内部外部分是弧形的；

其中，所述实心轮胎的所述正表面包括外部正表面和内部正表面，所述外部正表面在所述侧表面的对应外部边缘之间延伸，所述内部正表面在所述侧表面的对应内部边缘之间延伸，并且是弧形的且相对于所述外部正表面大致是凸的，并且与所述轮毂处于接触关系；

其中所述实心轮胎的所述内部正表面的圆弧半径是90 mm。

8.如权利要求7所述的动力驱动单元，其中所述实心轮胎穿过所述横截面的最大厚度是4.4 mm。

9.如权利要求7所述的动力驱动单元，其中所述实心轮胎的每个所述侧表面的所述内部外部分的曲率半径是4.0 mm。

10.如权利要求7所述的动力驱动单元，其中从在所述实心轮胎的所述对应内部边缘之间延伸的假想弦到每个侧表面的大致线性内部中心部分的角度是54.0度。

11.如权利要求7所述的动力驱动单元，其中所述轮毂限定：

一对相对的、间隔开的、大致线性的外侧表面；

一对相对的、间隔开的、大致线性的内侧表面；

外部正表面，所述外部正表面在所述轮毂的所述外侧表面的对应外部边缘之间延伸并且是弧形的且相对于所述实心轮胎大致是凹的，并且与所述实心轮胎的所述内部正表面处于接触关系；

一对相对的、间隔开的内部正表面，其中每一个对应地在所述内侧表面的外部边缘与所述轮毂的所述外侧表面的内部边缘之间延伸；以及

至少一个最内侧表面，所述至少一个最内侧表面由所述孔口限定。

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