CN106457888B - 具有部分适应性轮毂的非充气式轮胎 - Google Patents

Abstract

一种非充气式结构支撑车轮，其包括：轮毂部分，所述轮毂部分包括：具有大体上圆形外围的安装圆盘(205)，及与所述安装圆盘同心地牢固安装并囊封所述安装圆盘的所述外围的轴向伸长环形结构(259)；适应性负载支撑带(109)，其从所述轮毂径向向外安置且与所述轮毂同心地安置；多个基于张力的腹板元件(129)，其在所述轮毂部分与所述适应性负载支撑带之间延伸；其中所述安装圆盘由弹性模数大于用于建构所述外环形结构的材料的弹性模数的材料建构。

Description

具有部分适应性轮毂的非充气式轮胎

技术领域

本发明的标的物是关于如可用于非充气式车轮中的适应性轮毂。

背景技术

非充气式轮胎构造的细节及权益描述于(例如)美国专利第6,769,465号；第6,994,134号；第7,013,939号；及第7,201,194号中。某些非充气式轮胎构造提出并入剪切带，其实施例描述于(例如)美国专利第6,769,465号及第7,201,194号中，所述专利以引用的方式并入本文中。此非充气式轮胎提供无需依赖于气体充气压力以用于支撑施加到轮胎的负载的轮胎性能优势。此非充气式轮胎的典型实例具有中心轮毂、接合到中心轮毂的内接口部件、用以与地表面介接的车轮触轨面、接合到车轮触轨面或与车轮触轨面一体式的外接口部件，及将内接口部件连接到外接口部件或车轮触轨面的多个腹板元件。

此非充气式轮缘或轮毂要求例如凸耳螺栓或螺柱的紧固件可穿过以将轮胎安装到车辆的相对较薄安装表面，及用以允许跨越腹板元件的较均匀变形及应力分布的相对较宽腹板元件安装表面。通常由金属建构的轮毂可建构为两个片件：紧固在一起的垂直中心部分及实质上圆柱形片件或“罐”，或铸造为较大质量金属的单一片件。轮毂可表示非充气式轮胎的大量成本。

类似充气轮胎，非充气式轮胎偶尔经历会带来不当的永久性损害的超出一定力的撞击事件。此类事件可在超速遇到路缘或其它障碍时发生。在此事件(有时被称作“挤压冲击事件”)期间，可能造成轮缘的永久性塑性变形或压裂或对其它车轮或轮胎组件的损害。

因此，可简化并减少构造成本同时增加车轮耐久性的轮毂将是有益的。可并入到多种非充气式轮胎构造中的此轮毂将尤其有用。

发明内容

本发明的各方面及优势将部分在以下描述中阐述，或可从所述描述中显而易见，或可通过本发明的实践得知。

在一个示范性实施例中，本发明提供一种用于紧固非充气式结构支撑车轮的部分适应性轮毂，其具有盘形中心部分及绕所述盘形中心部分的外围沿圆周放置的环形外部部分，其中所述中心盘形中心部分具有比所述环形外部部分高的弹性模数。

在另一示范性实施例中，所述部分适应性轮毂的盘形中心部分由冲压钢建构。

在另一示范性实施例中，所述部分适应性轮毂的盘形中心部分由铸造金属建构。

在另一示范性实施例中，所述部分适应性轮毂的盘形中心部分具有靠近所述圆盘的所述外围及所述环形外部部分沿圆周间隔开的多个孔径。

在另一示范性实施例中，一种非充气式结构支撑车轮包括：轮毂部分，其包括具有大体上圆形外围的安装圆盘，及与所述安装圆盘同心地牢固安装并囊封所述安装圆盘的所述外围的轴向伸长环形结构；从所述轮毂径向向外且与所述轮毂同心地安置的适应性负载支撑带；在所述轮毂部分与所述适应性负载支撑带之间延伸的多个基于张力的腹板元件；其中所述安装圆盘由弹性模数大于用于建构所述外环形结构的材料的弹性模数的材料建构，其中所述多个腹板元件及所述环形结构模制为整体结构。

这些实施例及以下实施例实现较耐受塑性变形、重量较轻且带来比具有硬质轮毂结构的车轮甚至较多适应性的车轮结构的较便宜部分适应性轮毂结构。

参考以下描述及所附权利要求书，本发明的这些及其它特征、方面及优势将得到较好理解。并入在本说明书中且构成本说明书的部分的附图说明了本发明的实施例，且与所述描述一起用以解释本发明的原理。

附图说明

本发明的针对所属领域的一般技术人员的完整且启发性公开内容(包含其最佳模式)在说明书中得到阐述，所述公开内容参考附图，在所述附图中：

图1提供如可并入本发明的部分适应性轮毂的非充气式轮胎的示范性实施例的透视图。

图2提供如从其安装到车辆的侧面检视的适应性轮毂的实施例的侧视图。

图3提供如沿着图2中的线3-3截取的图2的轮胎的径向截面视图。

图4为具有紧固到内接口元件的环形部分的适应性轮毂的示范性实施例的一部分的径向截面视图。

图5为并未囊封环形部分的轮毂的圆盘部分的内部表面的侧视图。

图6为具有径向延伸的切口部分及腹板部分的适应性轮毂的示范性实施例的一部分的局部透视图。

图7为通过在轮毂的内接口元件或环形部分处桥接两个邻近腹板元件有效地缩短腹板元件的示范性实施例的侧视图。

不同诸图中的相同或类似参考标号的使用表示相同或类似特征。

具体实施方式

本发明提供可用于(例如)非充气式轮胎中的部分适应性轮毂。出于描述本发明的目的，现在将详细参考本发明的实施例及/或方法，其一或多个实例说明于图式中或用图式说明。每一实例是为了解释本发明而提供，而非限制本发明。实际上，所属领域的技术人员将显而易见，在不脱离本发明的范围或精神的情况下可在本发明中进行各种修改及变化。举例来说，说明或描述为一个实施例的部分的特征或步骤可与另一实施例一起使用或促进产生又一实施例或方法。因此，希望本发明涵盖处于所附权利要求书及其等效物的范围内的此类修改及变化。

以下术语针对本发明如下定义：

诸图中的“轴向方向”或字母“A”是指平行于(例如)剪切带、轮胎及/或车轮在其沿着道路表面行进时的旋转轴的方向。

诸图中的“径向方向”或字母“R”是指与轴向方向正交的方向且在相同于从轴向方向垂直延伸的任何半径的方向上延伸。

“赤道平面”意指垂直于旋转轴传递且平分剪切带及/或车轮结构的平面。

“径向平面”意指垂直于赤道平面传递且穿过车轮的旋转轴的平面。

图1提供如可并入本发明的部分适应性轮毂201的非充气式轮胎101的示范性实施例。本发明的实施例的适应性轮毂201通过允许撞击事件期间的弹性变形防止所述事件中的永久性变形并在之后返回到其原始形状。

在使用(例如)摆锤撞击装置执行的测试中，将常规金属“罐”式轮毂相比于根据所公开本发明建构且具有金属内轮毂盘形部分的轮毂，所述金属内轮毂盘形部分具有由聚胺基甲酸酯环形外轮毂部分环绕的外围。常规金属“罐”式轮毂在具有1390焦耳及6257千克的力的撞击之后发生塑性变形，而根据本发明建构的轮毂在不发生塑性变形的情况下耐受3426焦耳及9471千克的力。

图2提供非充气式轮胎101的实施例的侧视图。所展示实施例具有车轮触轨面109、外接口带119、张力承载腹板元件129、内接口带139及内轮毂201。多个轮毂紧固件孔径209展示为放置于圆形图案中。每一轮毂紧固件孔径209允许轮毂紧固件的一部分穿过以将车轮紧固到车辆。通常，轮毂紧固件为用螺帽紧固到轮毂201的外部上的带螺纹车轮螺柱。替代地，轮毂紧固件可为从车轮的外部穿过到车辆上的带螺纹孔径中的车轮螺栓。应理解，虽然这两个紧固件表示两个替代例，但任何型式紧固件可与本发明一起使用。还应理解，紧固件孔径209的数目及放置可变化。

当前实施例的轮毂201由中心圆盘部分205及相对较柔性外环形部分259组成。内接口带139可为接合到外环形部分259的外表面的单独组件，或内接口带139可与外环形部分259一体式，例如在腹板元件129及外圆柱形部分259从连续模具空腔模制的情况下。在内接口元件与外环形部分一体式的状况下，术语“内接口元件”可用于指代“外环形部分”，且反之亦然。

本发明实施例的轮毂201的圆盘部分205由弯曲成大体上平坦盘状形状的金属冲压片形成。应理解，中心圆盘部分205也可经铸造或锻造，且可由刚度大于环形部分259的刚度的材料建构，在本实施例中所述环形部分由具有比圆盘部分205的刚度低的刚度的材料建构。本发明的实施例的环形部分259具有在轴向方向上伸长从而形成大体上圆柱形形状的环形形状。中心圆盘部分205的外圆周接合到外环形部分259。

图3展示沿着图2中的线3-3截取的轮胎201的横截面图。此视图垂直于轮胎的赤道平面。本发明的实施例的中心圆盘部分205的外围207由轮毂201的环形部分259囊封。

本发明的实施例101的圆盘部分205与轮胎的赤道平面平行地定位。圆盘部分205在外围207中具有弯曲部219，使得外部部分沿圆周弯曲大约90度，从而形成围绕圆盘205的外圆周的唇缘。弯曲部219将较大表面区域暴露到由轮胎载运的重量产生的径向力，且允许圆盘部分205到环形部分259的较大接合表面区域。

本发明的实施例的环形部分259具有如下横截面：其具有在圆盘205与车轮的内部部分115之间的内部凹面弯曲部分265，及在圆盘205与车轮的外部部分117之间的转变到倾斜但平坦部分271的内凹面部分269。倾斜且凹面部分271、269及265产生远离圆盘205的渐狭环面。

在本发明的实施例中，腹板元件129及环形部分259由相同材料形成。在此实施例中，轮毂201的圆盘部分205及车轮触轨面109定位在一模具内。接着将弹性材料倒入模具中，从而将外接口带119、腹板元件129及环形轮毂部分259形成为整体结构。在本发明的实施例中的弹性材料可为任何合适的弹性材料，例如天然或合成橡胶、聚胺基甲酸酯、发泡橡胶及发泡聚氨基甲酸酯、尼龙的嵌段共聚酯及嵌段共聚物。环形部分及腹板元件的模制简化车轮构造并减少成本，同时实现尤其适于基于张力的非充气式车轮的适应性复合轮毂。通过避免需要建构在车轮的轴向方向上延伸以支撑腹板元件的负载的圆柱形部分来简化轮毂构造显而易见成本节省及构造简化。

替代地，通过将中心圆盘205放置于模具内、模制环形部分259、从模具移除轮毂201而在先前步骤中形成轮毂部分201，接着将所形成轮毂201及车轮触轨面109放置于不同模具中并倒入弹性材料，从而形成外接口带119、腹板元件129及内接口带139。如图4中所展示，此替代性实施例103允许设计者选择具有不同于外接口带119、腹板元件129及内接口带139的刚度的材料用于轮毂201的环面部分259。在此特定实施例中，轮毂的环形部分可由包含弹性体、塑料或复合物的聚合物建构，例如玻璃填充尼龙。因此，轮毂201的环形部分259可具有不同于用于形成腹板元件129的材料的模数。

应理解，在本文中的实施例中的任一者中，外接口带119可具有强化元件，例如金属帘线或天然或合成帘线或纺织物，或车轮触轨面109可具有强化元件，或接口元件119及车轮触轨面109两者的某种组合具有强化元件，例如金属帘线或天然或合成帘线或纺织物。

在又一实施例中，可省略车轮触轨面且外接口带可在功能上用作车轮触轨面，从而具有强化元件并与车轮操作的表面介接。

图5展示并未囊封环形部分259的轮毂201的圆盘205部分的内部表面223的视图。圆盘205的外围207具有绕圆盘沿圆周间隔开的多个孔径213。在本发明的实施例中，当围绕圆盘205的外围207模制外环形部分时，将孔径213嵌入弹性材料内。在模制过程期间，孔径213在固化之前促进弹性材料的流动。孔径213也允许弹性材料包围圆盘的局部部分，从而进一步将圆盘205紧固到轮毂201的环形部分259。在替代性实施例中，孔径213可以不同数量存在或完全不存在。中心车轴孔径221可定位于圆盘205上以允许车轮在车辆上的初始对准，例如车辆轮毂。沿圆周间隔开的车轮紧固件孔径209允许将所组装车轮牢固地紧固到车辆。虽然展示四个紧固件孔径209，但应理解可取决于应用变化孔径209的数目及/或间隔。

上文所说明的实施例展示具有平滑表面的环形部分。替代地，如图6中所展示，本发明的环形部分259可具有沿着环形部分的中心对向表面的凹陷部231及腹板233，中心对向表面沿着内部表面265及/或例如图6中所展示的外部表面269、271。应理解，如本文中所使用，“环形”形状包含可具有带肋片或切口特征，或其表面经纹理化或以其它方式标记的环形形状。

图7中展示另一实施例，其中通过部分填充邻近于轮毂及邻近腹板元件129之间的空隙空间而有效地缩短邻对腹板元件129中的每一腹板元件129。此填充区域131或“肋状物”增加轮毂的刚度并增加车轮的扭转刚度。

应理解，可在本发明的范围内使用其它腹板元件配置及几何布置，包含互连的腹板元件，例如其可形成蜂巢或其它图案的情况。

虽然已关于本发明的具体示范性实施例及其方法详细地描述本发明的标的物，但应了解，在获得对前述内容的理解之后所属领域的技术人员可容易地产生对此类实施例的更改、变化及等效物。因此，本发明的范围是作为实例而非限制，且本发明并不排除将此类修改、变化及/或添加包含到本发明中，如所属领域的技术人员将容易地显而易见。

Claims (13)

1.一种非充气式结构支撑车轮，其包括：

轮毂部分，所述轮毂部分包括：具有大体上圆形外围的安装圆盘，及与所述安装圆盘同心地牢固安装并囊封所述安装圆盘的所述外围的轴向伸长环形结构；

适应性负载支撑带，其从所述轮毂径向向外安置且与所述轮毂同心地安置；

多个基于张力的腹板元件，其在所述轮毂部分与所述适应性负载支撑带之间延伸；

其中所述安装圆盘具有放置于圆形图案中的多个轮毂紧固件孔径；

其中所述安装圆盘由弹性模数大于用于建构所述环形结构的材料的弹性模数的材料建构。

2.根据权利要求1所述的非充气式结构支撑车轮，其中所述多个基于张力的腹板元件及所述环形结构模制为整体结构。

3.根据权利要求1所述的非充气式结构支撑车轮，其进一步包括粘附到所述环形结构的外表面的内接口带，所述多个基于张力的腹板元件与所述内接口带及所述适应性负载支撑带连续，且从所述内接口带向外延伸到所述适应性负载支撑带。

4.根据权利要求1所述的非充气式结构支撑车轮，其中所述多个基于张力的腹板元件、所述适应性负载支撑带及所述环形结构模制为整体结构。

5.根据权利要求2所述的非充气式结构支撑车轮，其进一步包括粘附到适应性负载支撑带的内表面的外接口带，所述多个基于张力的腹板元件与所述外接口带连续且延伸到所述适应性负载支撑带。

6.根据权利要求1所述的非充气式结构支撑车轮，其进一步包括：

内接口带，其粘附到所述环形结构的外表面，所述多个基于张力的腹板元件与所述内接口带连续；及

外接口带，其粘附到适应性负载支撑带的内表面，所述多个基于张力的腹板元件与所述外接口带连续且延伸到所述适应性负载支撑带。

7.根据权利要求1、3或6所述的非充气式结构支撑车轮，其中所述环形结构的材料具有不同于所述基于张力的腹板元件的材料的弹性模数。

8.根据权利要求1、2、3、4或6所述的非充气式结构支撑车轮，其中所述安装圆盘具有沿圆周间隔开且靠近所述安装圆盘的所述外围定位的多个孔径，且所述环形结构包封所述多个孔径，所述环形结构包围所述圆盘的局部部分。

9.根据权利要求1至6中的任一项所述的非充气式结构支撑车轮，其中所述安装圆盘基本上平坦。

10.根据权利要求9所述的非充气式结构支撑车轮，其中所述轮毂的所述外围的至少一部分在轴向方向上弯曲。

11.根据权利要求10所述的非充气式结构支撑车轮，其中所述轮毂是从冲压金属片建构。

12.根据权利要求1至6中的任一项所述的非充气式结构支撑车轮，其中所述环形结构在所述环形结构的中心对向表面上具有多个腹板。

13.根据权利要求1至6中的任一项所述的非充气式结构支撑车轮，其中所述环形结构在所述环形结构的中心对向表面上具有多个凹陷部。