CN108068536A - 非充气支撑结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种非充气支撑结构。用于移动车辆的根据本发明的车轮和轮胎组件包括：内部中心轮毂，安装在中心轮毂上的外部剪切带和胎面结构，以及在中心轮毂与剪切带和胎面结构之间延伸的轮辐结构。该轮辐结构限定围绕中心轮毂同心设置的多个腔体，由此该腔体允许轮辐结构在载荷下弯曲。

Description

非充气支撑结构
技术领域
本发明涉及车轮/轮胎组件，并且更具体地涉及非充气车轮/轮胎组件。
背景技术
径向充气轮胎依靠帘布层增强部分在轮辋和带束层之间承载和传递载荷。这些帘布层帘线需要被张紧以便承载载荷。这些帘布层帘线的张紧是由轮胎的内腔中的加压空气实现的。如果空气压力损失，则充气轮胎的载荷承载能力显著降低。防止缓慢或突然的空气压力损失对轮胎制造商来说是一个挑战。一个提出的解决方案是使用非充气轮胎。如果其耐久性、速度等级/极限和载荷能力能够被提高到充气轮胎的水平，则顶部加载器非充气轮胎能够类似于充气轮胎实施。
许多顶部加载器非充气轮胎依靠聚合物轮辐承载车辆的载荷。轮辐将载荷从轮辋转移到剪切带。由于这些轮胎的轮辐中使用的聚合材料的特性，这些轮胎的性能受到限制。本发明的目标是克服这个限制并且增加这些轮辐的载荷承载能力和耐久性，从而提高顶部加载器非充气轮胎的性能。
发明内容
用于移动车辆的根据本发明的车轮和轮胎组件包括：内部中心轮毂，安装在中心轮毂上的外部剪切带和胎面结构，以及在中心轮毂与剪切带和胎面结构之间延伸的轮辐结构。轮辐结构限定围绕中心轮毂同心设置多个腔体，由此腔体允许轮辐结构在载荷下弯曲。
根据该组件的另一方面，轮辐结构包括聚合物材料。
根据该组件的又一方面，轮辐结构包括均质聚合物材料。
根据该组件的又一方面，每个腔体具有围绕组件的旋转轴线的共同的横截面构型。
根据该组件的又一方面，每个腔体具有等于轮辐结构的均匀轴向厚度的共同的轴向长度。
根据该组件的又一方面，该组件进一步包括增强膜，该增强膜围绕腔体周向和径向地交错，以用于进一步调节轮辐结构的柔性/刚性。
根据该组件的又一方面，轮辐结构包括均匀的橡胶材料。
根据本发明的方法非充气地支撑移动车辆。该方法包括以下步骤：围绕水平轴线旋转中心内轮毂；将中心轮毂安装到外圈结构上；使轮辐结构在中心轮毂和柔性轮辋之间轴向和径向地延伸；围绕中心轮毂在轮辐结构中同心地限定多个轴向延伸的腔体；以及竖直地加载轮辐结构以使得轮辐结构的一部分竖直地弯曲。
根据该方法的另一方面，轮辐结构包括聚合物材料。
根据该方法的又一方面，轮辐结构包括均质聚合物材料。
根据该方法的又一方面，每个腔体相对于水平轴线具有共同的横截面形状。
根据该方法的又一方面，每个腔体具有与轮辐结构的均匀轴向厚度相等的共同的轴向长度。
根据该方法的又一方面，另一个步骤使增强膜围绕腔体周向和径向地交错，以用于进一步调节轮辐结构的柔性/刚性。
根据该方法的又一方面，另一个步骤调节轮辐结构的柔性/刚性并且使增强膜围绕腔体周向和径向地交错。
根据该方法的又一方面，轮辐结构包括均匀的橡胶材料。
根据该方法的又一方面，另一个步骤以轮辐结构上的预定载荷使轴弯曲。
本发明包括以下方案：
方案1. 一种用于移动车辆的车轮和轮胎组件，其特征在于，所述车轮和轮胎组件包括：
内部中心轮毂;
安装在所述中心轮毂上的外部剪切带和胎面结构；以及
轮辐结构，所述轮辐结构在所述中心轮毂与所述剪切带和胎面结构之间延伸，所述轮辐结构限定围绕所述中心轮毂同心设置的多个腔体，由此所述腔体允许所述轮辐结构在载荷下弯曲。
方案2. 根据方案1所述的车轮和轮胎组件，其特征在于，所述轮辐结构包括聚合物材料。
方案3. 根据方案1所述的车轮和轮胎组件，其特征在于，所述轮辐结构包括均质聚合物材料。
方案4. 根据方案1所述的车轮和轮胎组件，其特征在于，每个腔体具有围绕所述组件的旋转轴线的共同的横截面构型。
方案5. 根据方案1所述的车轮和轮胎组件，其特征在于，每个腔体具有等于所述轮辐结构的均匀轴向厚度的共同的轴向长度。
方案6. 根据方案1所述的车轮和轮胎组件，其特征在于，所述组件进一步包括增强膜，所述增强膜围绕所述腔体周向和径向地交错，以用于进一步调节所述轮辐结构的柔性/刚性。
方案7. 根据方案1所述的车轮和轮胎组件，其特征在于，所述轮辐结构包括均匀的橡胶材料。
方案8. 一种用于非充气地支撑移动车辆的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
围绕水平轴线旋转中心内轮毂;
将中心轮毂安装到外圈结构上;
使轮辐结构在所述中心轮毂和柔性轮辋之间轴向和径向地延伸;
围绕所述中心轮毂在所述轮辐结构中同心地限定多个轴向延伸的腔体；以及
竖直地加载所述轮辐结构以使得所述轮辐结构的一部分竖直地弯曲。
方案9. 根据方案8所述的方法，其特征在于，所述轮辐结构包括聚合物材料。
方案10. 根据方案8所述的方法，其特征在于，所述轮辐结构包括均质聚合物材料。
方案11. 根据方案8所述的方法，其特征在于，每个腔体相对于所述水平轴线具有共同的横截面形状。
方案12. 根据方案8所述的方法，其特征在于，每个腔体具有与所述轮辐结构的均匀轴向厚度相等的共同的轴向长度。
方案13. 根据方案8所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括使增强膜围绕所述腔体周向和径向地交错以用于进一步调节所述轮辐结构的柔性/刚性的步骤。
方案14. 根据方案8所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括以下步骤：调节所述轮辐结构的柔性/刚性；并且使增强膜围绕所述腔体周向和径向地交错。
方案15. 根据方案8所述的方法，其特征在于，所述轮辐结构包括均匀的橡胶材料。
方案16. 根据方案8所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括以所述轮辐结构上的预定载荷使轴弯曲的步骤。
附图说明
通过以下对本发明的一些示例的描述将更清楚地理解本发明，其中：
图1是根据本发明的示例性组件的示意性侧视图;
图2是图1的示例性组件的一部分的示意性透视图；以及
图3是根据本发明的又一个示例性组件的示意性侧视图。
具体实施方式
诸如在US 2004/0069385（其全文通过引用并入本文）中描述的常规车轮可以具有外轮辋，该外轮辋借助于轻质复合弹簧而柔性地连接到中心轮毂。该弹簧可以是固定到轮辋和轮毂的板。轮毂可以包含减速齿轮单元和/或电动马达，并且可以具有用于将车辆底盘连接到每个车轮的悬架机构。轮辋可以由诸如碳纤维增强尼龙材料的柔性复合材料构成，并且具有双橡胶轮胎和周向间隔分开的多个径向防滑件（cleat），该防滑件与地面接合并且提供改进的牵引力。轮毂也可以由碳纤维增强复合材料形成。
另一种常规车轮可以具有橡胶带条，该橡胶带条具有结合至复合轮辋的模制胎面以用于提高抓地力。另外，使轮辋和轮毂相互连接的弹簧可以是S形的轻质复合弹簧。
又一种常规车轮可以具有借助于多个S形弹簧连接到轮毂的轮辋。每个弹簧可以具有附接到轮毂的内端和连接到轮辋的外端。具有模制胎面的橡胶带条的不同构造可以围绕轮辋的外部延伸。
又一常规车轮/轮胎组件可以由轻质复合材料（诸如，碳纤维增强聚酰胺）形成。该组件可以具有柱形中心轮毂和圆形外部柔性轮辋，该圆形外部柔性轮辋通过在中心轮毂和圆形轮辋之间延伸的无端环形弹簧带安装在中心轮毂上。六个径向环可以由弹簧带限定。弹簧带可以通过任何合适的方式附接到中心轮毂和圆形轮辋，诸如，粘附、内聚、焊接和/或借助于螺栓、铆钉和/或夹具的机械固定。该组件可以进一步具有限位止动盘，该限位止动盘安装在中心轮毂上，与中心轮毂同轴，并且从中心轮毂径向向外设置。止动盘的外周边缘可以从圆形轮辋的内表面间隔分开并且径向向内地设置以用于在圆形轮辋径向向内弯曲预定距离时与圆形轮辋接合。
如图1所示，根据本发明的示例性车轮/轮胎组件140可以由轻质聚合物材料（诸如例如，标准轮胎橡胶复合物120或其它聚合物）形成。组件140可以具有挤压的柱形内构型141和柱形外构型142或轮辐结构，其可以包括剪切带和胎面结构。
内构型141和外构型142可以一起限定围绕内构型141同心设置的柱形腔体111，从而允许该构造成在载荷下偏斜，由此限定下述1）和2）之间适当的平衡：1）用于乘坐舒适性和组件140的印迹内的牵引力的柔性；以及2）用于车辆操纵、低滚动阻力和组件140的低热积聚性的刚性。柱形腔体111可以进一步减小组件重量，同时腔体的柱形形状可以在内构型141和外构型142内维持基本上均匀且均衡的压力分布。柱形腔体111的尺寸和数量可以变化或者被设成统一的，以用于进一步调节组件140的柔性/刚性。
图1的组件140可以进一步包括增强膜115，增强膜115围绕柱形腔体111周向和径向地交错，以用于进一步将内构型141固定至外构型142，并且进一步调节组件140的柔性/刚性。膜115可以由金属、聚合物、复合材料和/或其它合适的材料构成，以用于进一步改善组件140的操作参数。膜115的尺寸和层数可以变化或被设成统一的，以用于进一步调节组件140的柔性/刚性。
如图2和图3所示，根据本发明的另一个示例性车轮/轮胎组件240可以由轻质聚合物材料（诸如例如，标准轮胎橡胶复合物220或其它聚合物）形成。组件240可以具有柱形中心轮毂241和圆形外部柔性轮辋242或轮辐结构，其通过中心轮毂的轴向延伸突出部243安装在中心轮毂241上。一旦突出部通过轮辋242的三角形腔体244插入，则另一圈结构（未示出）可以固定突出部243的外端，从而将中心轮毂241固定到轮辋。轮辋242可以进一步包括在轮辋的径向外表面处的剪切带和胎面结构。
如图3所示，轮辋242可以包括三角形腔体244和二级腔体246，以用于进一步减轻重量并且在整个轮辋上分布应力。轮辋242可以通过标准轮胎复合物220的挤压、树脂传递模制、注射成型和/或压缩模制而形成。织物增强件也可以被添加到轮辋242以用于增加强度。胎面可以通过粘合剂或其它合适的方法固定到组件240。
根据本文中提供的描述，本发明的变型例是可能的。虽然为了图示说明本发明的目的已经示出了某些代表性的示例和细节，但是对于本领域的技术人员来说明显的是，能够在不脱离本发明的范围的情况下进行各种改变和改进。因此，应该理解的是，能够在所描述的具体示例中进行改变，这些改变将落在由所附权利要求限定的本发明的完整范围内。此外，本发明不限于本文上面描述的示例，这些示例可以在所附权利要求的完整范围内在结构和细节二者上发生变化。

Claims (10)

1.一种用于移动车辆的车轮和轮胎组件，其特征在于，所述车轮和轮胎组件包括：
内部中心轮毂;
安装在所述中心轮毂上的外部剪切带和胎面结构；以及
轮辐结构，所述轮辐结构在所述中心轮毂与所述剪切带和胎面结构之间延伸，所述轮辐结构限定围绕所述中心轮毂同心设置的多个腔体，由此所述腔体允许所述轮辐结构在载荷下弯曲。
2.根据权利要求1所述的车轮和轮胎组件，其特征在于，所述轮辐结构包括聚合物材料。
3.根据权利要求1所述的车轮和轮胎组件，其特征在于，所述轮辐结构包括均质聚合物材料。
4.根据权利要求1所述的车轮和轮胎组件，其特征在于，每个腔体具有围绕所述组件的旋转轴线的共同的横截面构型。
5.根据权利要求1所述的车轮和轮胎组件，其特征在于，每个腔体具有等于所述轮辐结构的均匀轴向厚度的共同的轴向长度。
6.根据权利要求1所述的车轮和轮胎组件，其特征在于，所述组件进一步包括增强膜，所述增强膜围绕所述腔体周向和径向地交错，以用于进一步调节所述轮辐结构的柔性/刚性。
7.根据权利要求1所述的车轮和轮胎组件，其特征在于，所述轮辐结构包括均匀的橡胶材料。
8.一种用于非充气地支撑移动车辆的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
围绕水平轴线旋转中心内轮毂;
将中心轮毂安装到外圈结构上;
使轮辐结构在所述中心轮毂和柔性轮辋之间轴向和径向地延伸;
围绕所述中心轮毂在所述轮辐结构中同心地限定多个轴向延伸的腔体；以及
竖直地加载所述轮辐结构以使得所述轮辐结构的一部分竖直地弯曲。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述轮辐结构包括聚合物材料。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述轮辐结构包括均质聚合物材料。
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