CN109789725A - 具有胎圈锁的车轮 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种车轮，该车轮包括轮毂和围绕轮毂的轮辋部分。轮辋部分的外表面限定了车轮的圆周。轮辋部分的外表面具有彼此隔开的多个胎圈锁。

Description

具有胎圈锁的车轮

技术领域

本公开涉及一种防止轮胎和车轮之间滑动的车轮。更具体地讲，本公开涉及一种车轮，该车轮包括与轮胎胎圈相互作用以防止轮胎相对于车轮滑动的特征结构。

背景技术

除了其他部件之外，已知充气轮胎还包括一对胎圈、从胎圈延伸至胎圈的一个或多个胎体帘布层、至少一个束带层、圆周胎面和侧壁。充气轮胎充满空气并保持在所需的空气压力下。

“缺气保用轮胎”可用于轮胎在受到刺穿并且压缩空气的全部或部分损失后可继续延长的时间段以相对高的速度运行的应用中。非充气轮胎不需要充气，并且通常用于优选低速运转的耐用轮胎的应用中，诸如在农业中。非充气轮胎和充气轮胎(包括缺气保用轮胎)容易发生轮辋滑动，这是由轮胎胎圈与轮胎所连接的车轮的轮辋之间的松散界面造成的。轮辋滑动导致轮胎的效率和性能降低。

发明内容

在一个实施方案中，两件式车轮包括具有第一螺纹孔和第二螺纹孔的第一车轮件和第二车轮件、和在螺纹孔之间延伸的螺纹杆。螺纹杆被配置为在该螺纹杆转动时改变第一车轮件和第二车轮件之间的轴向距离。两件式车轮还包括沿着第一车轮件和第二车轮件的轮辋的多个胎圈锁，其中轮辋被配置用于接纳轮胎。

另外，每个胎圈锁可包括锋利边缘。每个胎圈锁还可与该胎圈锁所在的车轮件的轴向外边缘隔开。每个车轮件上的胎圈锁可以彼此隔开至少五度，如从相应车轮件的旋转轴线测量的那样。胎圈锁可以延伸轮辋部分的整个宽度。第一车轮件上的胎圈锁可与第二车轮件上的胎圈锁轴向错位。车轮件上的胎圈锁可被配置为与轮胎中的对应凹口配合。

在另一实施方案中，车轮包括轮毂和围绕轮毂的轮辋部分，并且其中轮辋部分的外表面限定车轮的圆周。多个胎圈锁位于轮辋部分的外表面上，并且胎圈锁彼此隔开。

此外，轮辋部分的外表面可被滚花以接纳轮胎。车轮还可包括轮辋的外表面上用于接纳轮胎的摩擦垫。胎圈锁可被配置为与轮胎中的凹口配合。一半胎圈锁可位于车轮的轴向内侧上，并且一半胎圈锁可位于车轮的轴向外侧上。位于车轮的轴向内侧上的胎圈锁可与位于车轮的轴向外侧上的胎圈锁轴向错位。胎圈锁的横截面可为矩形的，并且可包括锋利边缘。胎圈锁可与车轮的轴向外边缘隔开。

在另一实施方案中，轮胎和车轮组件包括具有胎圈部分、侧壁和胎面的轮胎，其中胎圈部分经由侧壁连接到胎面，并且其中车轮具有轮毂部分和轮辋部分。该组件还包括位于车轮的轮辋部分上的多个胎圈锁和位于轮胎的胎圈部分上的多个凹口，该多个凹口对应于位于车轮的轮辋部分上的多个胎圈锁。

另外，胎圈锁可具有矩形横截面。一半胎圈锁可位于车轮的轴向内侧上，并且一半胎圈锁可位于车轮的轴向外侧上。一半凹口可位于轮胎的轴向内胎圈上，并且一半凹口可位于轮胎的轴向外胎圈上。轮胎和车轮的轴向内侧上的凹口和胎圈锁可以分别与轮胎和车轮的轴向外侧上的凹口和胎圈锁轴向错位。

附图说明

在附图中，示出了结构，该结构与下文提供的详细描述一起描述了受权利要求书保护的本发明的示例性实施方案。类似的元件用相同的附图标号标示。应当理解，被示出为单个部件的元件可以用多个部件替换，并且被示出为多个部件的元件可以用单个部件替换。附图未按比例绘制，并且出于说明性目的，可能放大了某些元件的比例。

图1是根据本公开实施方案的具有环形元件的轮胎的剖视图；

图2A是根据本公开实施方案的处于打开构型的两件式车轮的剖视图；

图2B是根据图2A的处于闭合构型的两件式车轮的剖视图；

图3是根据图2A和图2B的实施方案的第一车轮件的一部分的详细视图，该第一车轮件具有与之附连的锁定胎圈；

图4是根据图2A和图2B的实施方案的整个第一车轮件的剖视图，该整个第一车轮件具有多个锁定胎圈；并且

图5是根据图2A和图2B的实施方案的第一车轮件的一部分的详细剖视图，示出了安装在第一车轮部分上的轮胎。

具体实施方式

下文包括本文所采用的所选择的术语的定义。这些定义包括落入术语范围内且可用于实施的部件的各种示例和/或形式。示例并非旨在进行限制。术语的单数形式和复数形式均可在定义内。

“轴向”和“轴向地”是指平行于轮胎的旋转轴线的方向。

“周向”和“周向地”是指沿胎面的表面的圆周延伸的与轴向方向垂直的方向。

“赤道面”是指垂直于轮胎的旋转轴线并且穿过轮胎的胎面中心的平面。

“胎面”是指在正常充气和负载情况下与道路接触的轮胎的部分。

方向在本文中参考轮胎的旋转轴线来阐明。术语“向上”和“向上地”是指朝向轮胎的胎面的总体方向，而“向下”和“向下地”是指朝向轮胎的旋转轴线的总体方向。因此，当相对的方向性术语诸如“上部”和“下部”或“顶部”和“底部”结合元件使用时，“上部”或“顶部”元件比“下部”或“底部”元件在空间上更靠近胎面。此外，当相对的方向性术语诸如“上方”或“下方”结合元件使用时，如果某一元件位于另一元件的“上方”，则意味着该元件比其他元件更靠近胎面。

术语“向内”和“向内地”是指朝向轮胎的赤道面的总体方向，而“向外”和“向外地”是指远离轮胎的赤道面并且朝向轮胎的侧壁的总体方向。因此，当相对的方向性术语诸如“内部”和“外部”结合元件使用时，“内部”元件比“外部”元件在空间上更靠近轮胎的赤道面。

虽然用于以下说明的类似术语描述常用轮胎部件，但应当理解，由于这些术语带有略微不同的含义，本领域普通技术人员不会认为下列术语中的任何一者可与用于描述常用轮胎部件的另一个术语完全地互换。

图1是非充气轮胎100的一个实施方案的横截面，该非充气轮胎具有结合在其中的环形元件110。具有环形元件的示例性非充气轮胎在美国专利申请公开号2015/0083296和2015/0283857中有所描述，其公开内容全文以引用方式并入本文。

轮胎100包括胎冠区120、包括第一胎圈区130a和第二胎圈区130b的一对胎圈区130、和从胎冠区120延伸至胎圈区130的一对侧壁区140a、140b。胎面150形成于轮胎的胎冠区120中。每个胎圈区130包括胎圈160，并且可任选地包括三角胶(未示出)、耐磨胶带(未示出)和设于其中的其他部件。

轮胎100还包括一对胎体帘布层170，该对胎体帘布层具有第一向上反包部分170a、第二向上反包部分170b和主体部分170c。主体部分170c环绕轮胎从第一胎圈160a周向延伸至第二胎圈160b。第一向上反包部分170a围绕第一胎圈160a延伸并终止于轮胎100的胎冠区120中的第一末端180a。第二向上反包部分170b围绕第二胎圈160b延伸并终止于轮胎100的胎冠区120中的第二末端180b，使得第一向上反包部分170a与第二向上反包部分170b重叠。在另选的实施方案中(未示出)，第一向上反包部分与第二向上反包部分不重叠。相反，附加的帘布层横跨胎冠区，与向上反包末端两者重叠。虽然图1中示出了一对胎体帘布层170，应当理解这是出于示例性的目的。在商用实施方案中，轮胎可包括单个胎体帘布层，或者三个或更多个胎体帘布层。

胎体帘布层的构造是本领域已知的。胎体帘布层可包括橡胶和增强帘线，该增强帘线由织物(诸如棉、人造丝、尼龙、聚酯、芳纶纤维或金属)构造而成。胎体帘布层可描述为不可延展的。

在图示实施方案中，环形元件110包括胎体帘线170和内部橡胶部件190。橡胶部件190夹在胎体帘布层的主体部分170c和向上反包部分170a、170b之间。因此，环形元件110从胎圈拉伸至胎圈，并包括胎圈160a、160b。所得结构如传统充气轮胎那样成型，但其足够坚硬，能承载类似大小的充气轮胎的典型负载而不需要预加载内部气压。该设计不排除使用或需要使用内部气压。

虽然图示实施方案总体示出了设置在胎体帘布层的主体部分170c和胎体帘布层的向上反包部分170a、170b之间的橡胶部件190，应当理解，可以使用橡胶层和胎体帘布层的任意组合。胎体帘布层可由单个胎体帘布层构成，该单个胎体帘布层形成一个主体部分和多个向上反包部分，或者形成一个主体部分和一个向下反包部分。胎体帘布层还可由多个胎体帘布构成，这些胎体帘布层形成多个主体部分和多个向上反包部分，或者形成多个主体部分和多个向下反包部分。胎体帘布层还可由单独的胎体帘布层构成。

在一个另选的实施方案(未示出)中，环形元件是部分环形元件，该环形元件延伸进入轮胎的一个侧壁，而不是两个侧壁。

环形元件110被配置为增加轮胎100的整个轴向长度上以及轮胎的侧壁区140的层间剪切强度。如本领域的普通技术人员所理解的，轮胎100还可包括胎冠区120中的带束层(未示出)。在一个实施方案中，环形元件110整体具有一致的厚度。在一个另选的实施方案中，环形元件具有在胎冠区中的第一厚度，以及在带束层外的区中的比第一厚度大的第二厚度。在另一个另选的实施方案中，环形元件具有在胎冠区中的第一厚度，以及在带束层外的区中的比第一厚度小的第二厚度。

轮胎100的初始形状可以是基本上抛物面的，使得胎圈160位于胎面150的轴向外侧和径向下方。在另选的实施方案中，初始形状可以是任意弯曲形状，其中胎圈位于胎面的轴向外侧和径向下方。然后将未加应力的轮胎100的一对胎圈160轴向向内移动，使得该对胎圈160中的每个胎圈设置在胎面150的一部分的正下方，如图1所示。在另选的实施方案中，胎圈保持处于胎面150的轴向外侧。

图2A是两件式车轮200的一个实施方案的横截面，该两件式车轮被配置为接纳轮胎。两件式车轮200包括第一车轮件210和第二车轮件220。第一车轮件和第二车轮件210、220通过一个或多个紧固件230接合。图2A示出了处于打开构型的两件式车轮200，其中第一车轮件和第二车轮件210、220在轴向方向上彼此隔开。在打开构型中，两件式车轮可接纳位于轮辋部分240上的轮胎的胎圈而不会增加轮胎内的张力。例如当两件式车轮200处于打开构型时，如果轮胎的胎圈位于胎面的轴向外侧和径向下方，则两件式车轮可接纳该轮胎100。另外，两件式车轮200可以与其他充气或非充气轮胎一起使用，代替上文所述的轮胎100。

图2B示出了处于闭合构型的两件式车轮200，其中第一车轮件和第二车轮件210、220彼此相邻，并且在轮胎的赤道面处相遇。当两件式车轮200移动到闭合位置时，轮辋部分240在轮胎的胎圈上施加向内的力，从而使胎圈向内移动，使得胎圈位于轮胎的胎面下方。在闭合构型中，两件式车轮200预张紧轮胎，从而改善轮胎的性能。

在一个已知实施方案中，轴向向内移动一对胎圈区包括施加至少1000磅的力，以使该对胎圈区轴向向内移动。在该实施方案中，当轮胎安装到轮辋上时，预加应力的轮胎100向车轮轮辋部分施加至少1000磅的向外力。在另一已知实施方案中，使该对胎圈区轴向向内移动包括施加至少5000磅的力，以使该对胎圈区轴向向内移动。在该实施方案中，当轮胎安装到轮辋上时，预加应力的轮胎向车轮轮辋部分施加至少5000磅的向外力。

分析上述设计的预加应力的轮胎表明，该轮胎将具有类似充气轮胎的接地面，即使当没有对该轮胎施加充气压力时。这是因为如同在标准充气轮胎中由空气压力产生的力，帘线在接地区产生类似的力。与仅依靠刚度来承载负荷的其他非充气设计或缺气保用设计相比，预加应力的轮胎的接触使得在较大接触区域上产生了更均匀、更小的接触压力。设计还表现出在接触区域更不容易弯曲。这种方式的弯曲在接触区域中形成失去接触的区域或具有高接触压力的区域。

两件式车轮200可经由紧固件230被选择性地配置为处于打开构型和闭合构型。在本实施方案中，紧固件230是螺纹杆，延伸穿过第一车轮件和第二车轮件210、220中的两个对应的螺纹通孔。当紧固件230沿一个方向旋转时，该紧固件将第一车轮件和第二车轮件210、220拉近在一起，如图2B所示。当紧固件230沿不同方向旋转时，第一车轮件和第二车轮件210、220被进一步分开，如图2A所示。可在螺纹杆230中设置锁或闩锁，以防止螺纹杆230在车轮200运行时旋转。

在另选的实施方案(未示出)中，可以使用其他类型的紧固件代替螺纹杆诸如螺栓、连杆、夹具或粘合剂。在其他另选的实施方案(未示出)中，可通过将第一车轮件和第二车轮件210、220焊接在一起来替换紧固件。

图3是第一车轮部分210的一个部分的详细视图，示出了轮辋240和设置在其上的锁定胎圈250。锁定胎圈250可与第一车轮部分210制成一体，或者可作为单独的件焊接在或以其他方式附连到轮辋240上。在该实施方案中，锁定胎圈250与轮辋240的边缘隔开。在另选的实施方案(未示出)中，锁定胎圈250可位于轮辋240的边缘，或者锁定胎圈可延伸轮辋240的整个宽度。

在例示的实施方案中，锁定胎圈250具有矩形形状，并且具有至少一个锋利边缘，该锋利边缘被配置为邻接轮胎中的对应凹口，防止轮胎在轮胎旋转期间在轮辋240上滑动。在另选的实施方案(未示出)中，锁定胎圈可采用任何几何形状，包括圆形、三角形、正方形、梯形或不规则形状。

如图4所示，沿着第一车轮件210的轮辋240设置多个锁定胎圈250。锁定胎圈250也可设置在第二车轮件220的轮辋240上。在一个实施方案中，当锁定胎圈250包括在第一车轮件和第二车轮件210、220上时，第一车轮件210的锁定胎圈与第二车轮件220的锁定胎圈250轴向错位。锁定胎圈250的轴向错位通过确保在轮胎旋转期间锁定胎圈250始终位于轮胎印痕内而改善了轮胎性能。在另选的实施方案(未示出)中，锁定胎圈250可在第一车轮件和第二车轮件210、220上彼此轴向对齐。

在图4的实施方案中，八个胎圈锁250设置在每个车轮件210、220上。在该实施方案中，每个车轮件上的胎圈锁250等距隔开。换句话讲，在例示的实施方案中，每个车轮件210、220上的胎圈锁250隔开45度的角距离。车轮件210、220可以对齐，使得相对的车轮件210、220上的胎圈锁250隔开22.5度的角距离。然而，应当理解，在该实施方案中，车轮件210、220可以以任何对齐方式放置，使得相对的车轮件210、220上的胎圈锁可以隔开0度到22.5度的任何角距离。

虽然在图4中在车轮件210上示出了八个胎圈锁250，但是应当理解，可以采用任何数量的胎圈锁。例如，在一个已知实施方案中，每个车轮件具有单个胎圈锁。相对车轮件上的胎圈锁可以对齐，使得它们不以任何角距离隔开。另选地，胎圈锁可隔开多达180度。

在另一个已知实施方案中，每个车轮件具有围绕车轮件等距离的36个胎圈锁。车轮件可以对齐，使得相对车轮件上的胎圈锁隔开五度，如从车轮件的旋转轴线测量的那样。

在上述实施方案中，车轮具有两个和72个之间的胎圈锁。因此，如果胎圈锁是等距隔开的，则每个胎圈锁与相邻的胎圈锁隔开至少五度，如从相应车轮件的旋转轴线测量的那样。虽然上述示例整体上讨论了等距胎圈锁，但是应当理解，胎圈锁可以不规则的距离隔开。也应当理解，车轮可采用单个胎圈锁或超过72个胎圈锁。可以根据车轮件的尺寸或其他设计约束来选择每个车轮件上胎圈锁的数量。例如，较大的车轮件可能需要更多数量的胎圈锁，而较小的车轮件可能需要较少的胎圈锁。

图5示出了安装在轮辋240上的轮胎260的横截面详细视图。轮胎260包括在胎圈部分中的凹口270。凹口270的轮廓被设定成包围锁定胎圈250，并提供轮胎260和轮辋240之间的牢固接合，以防止轮胎260滑动。在图5所示的实施方案中，胎圈锁250与轮胎260的跟部隔开。当胎圈锁250与轮胎260的跟部隔开时，在设计胎圈锁250时不需要考虑跟部的半径。

在制造轮胎时，凹口270可被模制到轮胎中，或者另选地可通过切割工艺在轮胎模制之后形成该凹口。

在另选的实施方案(未示出)中，可省略胎圈锁250和凹口270，而轮辋240的表面可被滚花或被设置有摩擦垫以防止轮胎滑动。在其他另选的实施方案(未示出)中，除了胎圈锁250和凹口270之外，还可以设置滚花或摩擦垫。

在其他另选的实施方案(未示出)中，胎圈锁从轮胎胎圈的表面突出，并且凹口形成在第一车轮件和第二车轮件中。在该另选的实施方案中，胎圈锁可以由橡胶形成，并且在轮胎模制时形成在轮胎胎圈上。另选地，胎圈锁可以在轮胎模制之后，通过局部硫化过程或通过使用粘合剂附连到轮胎胎圈。在该另选的实施方案中的车轮中的凹口可通过从完整的车轮上移除材料来形成，或者凹口可与车轮件的形成同时形成。

尽管上文参考非充气轮胎和两件式车轮描述了胎圈锁和凹口，但是胎圈锁和凹口设计可用在任何轮胎和车轮系统上。例如，上文所述的胎圈锁和凹口可应用于其上安装有充气轮胎的单件式车轮。同样，上文所述的胎圈锁和凹口可应用于其上安装有非充气轮胎的单件式车轮。另外，上文所述的胎圈锁和凹口可应用于其上安装有充气轮胎的两件式车轮。

就在说明书或权利要求书中使用术语“包括”或“具有”而言，其旨在以类似于术语“包含”在权利要求中用作过渡词时所理解的方式来具有包容性。此外，就采用术语“或”(例如，A或B)而言，该术语旨在表示“A或B或两者”。当申请人旨在指示“仅A或B但不是两者”时，则将采用术语“仅A或B但不是两者”。因此，本文中术语“或”的使用具有包容性，不具有排他性用途。参见Bryan A.Garner，《现代法律用语词典》第624页(第二版，1995年)(BryanA.Garner,A Dictionary of Modern Legal Usage 624(2d.Ed.1995))。此外，就在说明书和权利要求书中使用术语“在……中”或“到……中”而言，该术语旨在另外表示“在……上”或“到……上”。此外，就在说明书或权利要求书中使用术语“连接”而言，该术语旨在不仅表示“直接连接到”，而且也表示“间接连接到”，诸如通过另外的一个或多个部件进行连接。

虽然本发明已通过对其实施方案的描述进行说明，并且虽然已相当详细地对实施方案进行描述，但是申请人并非意图将所附权利要求书的范围约束为此类细节或以任何方式来限制为此类细节。附加的优点和修改对于本领域的技术人员而言将是显而易见的。因此，在其更广泛的方面，本公开并不限于所示和所述的特定细节、代表性设备和方法，以及例示性的示例。因此，可以在不脱离申请人的总体发明构思的实质或范围的情况下偏离此类细节。

Claims (20)

1.一种用于安装轮胎的两件式车轮，包括：

第一车轮件，所述第一车轮件具有第一螺纹孔；

第二车轮件，所述第二车轮件具有第二螺纹孔；

螺纹杆，所述螺纹杆延伸穿过所述第一螺纹孔和所述第二螺纹孔，

其中所述螺纹杆被配置为在所述螺纹杆转动时改变所述第一车轮件和所述第二车轮件之间的所述轴向距离；

多个胎圈锁，所述多个胎圈锁沿着所述第一车轮件的第一轮辋以及沿着所述第二车轮件的第二轮辋定位，并且

其中所述第一轮辋和所述第二轮辋被配置为接纳所述轮胎。

2.根据权利要求1所述的两件式车轮，其中至少一个胎圈锁包括锋利边缘。

3.根据权利要求1所述的两件式车轮，其中至少一个胎圈锁与所述至少一个胎圈锁所在的所述车轮件的轴向外边缘隔开。

4.根据权利要求1所述的两件式车轮，其中至少一个胎圈锁沿着所述车轮件的圆周定位，与相邻的胎圈锁隔开至少五度，如从所述相应车轮件的旋转轴线测量的那样。

5.根据权利要求1所述的两件式车轮，其中所述胎圈锁位于所述第一车轮件和所述第二车轮件的所述轮辋部分上，并且延伸横跨所述轮辋部分的整个宽度。

6.根据权利要求1所述的两件式车轮，其中所述第一车轮件上的所述胎圈锁与所述第二车轮件上的所述胎圈锁轴向错位。

7.根据权利要求1所述的两件式车轮，其中所述胎圈锁被配置为与所述轮胎中的对应凹口配合。

8.一种车轮，包括：

轮毂；

轮辋部分，所述轮辋部分围绕所述轮毂，所述轮辋部分具有外表面，

其中所述轮辋部分的所述外表面限定所述车轮的圆周；和

多个胎圈锁，所述多个胎圈锁位于所述轮辋部分的所述外表面上，所述胎圈锁彼此隔开。

9.根据权利要求8所述的车轮，其中所述轮辋部分的所述外表面被滚花以接纳轮胎。

10.根据权利要求8所述的车轮，还包括所述轮辋部分的所述外表面上用于接纳轮胎的摩擦垫。

11.根据权利要求8所述的车轮，其中所述胎圈锁被配置为与轮胎中的凹口配合。

12.根据权利要求8所述的车轮，其中一半的所述胎圈锁位于所述车轮的轴向内侧上，并且一半的所述胎圈锁位于所述车轮的轴向外侧上。

13.根据权利要求12所述的车轮，其中位于所述车轮的所述轴向内侧上的所述胎圈锁与位于所述车轮的所述轴向外侧上的所述胎圈锁轴向错位。

14.根据权利要求8所述的车轮，其中所述胎圈锁的横截面为矩形的。

15.根据权利要求8所述的车轮，其中每个胎圈锁包括锋利边缘。

16.根据权利要求8所述的车轮，其中每个胎圈锁与所述车轮的轴向外边缘隔开。

17.一种轮胎和车轮组件，包括：

轮胎，

其中所述轮胎具有胎圈部分、侧壁和胎面，

其中所述胎圈部分通过所述侧壁连接到所述胎面；

车轮，

其中所述车轮具有轮毂部分和轮辋部分；

多个胎圈锁，所述多个胎圈锁位于所述车轮的所述轮辋部分上；和

多个凹口，所述多个凹口位于所述轮胎的所述胎圈部分上，所述多个凹口对应于位于所述车轮的所述轮辋部分上的所述多个胎圈锁。

18.根据权利要求17所述的组件，其中所述胎圈锁中的每个胎圈锁具有矩形横截面。

19.根据权利要求17所述的组件，其中一半的所述胎圈锁位于所述车轮的轴向内侧上，并且一半的所述多个胎圈锁位于所述车轮的轴向外侧上。

20.根据权利要求19所述的组件，其中一半的所述多个凹口位于所述轮胎的轴向内胎圈上，并且一半的所述多个凹口位于所述轮胎的轴向外胎圈上；并且

其中分别位于所述轮胎和所述车轮的轴向内侧上的所述凹口和所述胎圈锁分别与所述轮胎和所述车轮的轴向外侧上的所述凹口和所述胎圈锁轴向错位。