CN110121430B - 弹性复合结构支撑件 - Google Patents

Abstract

一种将外胎面附接到轮毂的用于车轮的轮辐，所述轮辐具有通过接合体接合的第一和第二轮辐元件，所述接合体包括连接所述第一轮辐元件与第二轮辐元件的弹性体。

Description

弹性复合结构支撑件

技术领域

本发明的主题涉及一种用于轮胎的支撑结构。

发明内容

本发明的方面和优势将部分在以下描述中阐述，或可根据描述内容显而易见，或可通过本发明的实践得知。

至少一个实施例公开一种复合弹簧，所述复合弹簧包括弹性体和第二材料，所述第二材料具有比所述弹性体高的弯曲硬度，所述复合弹簧具有由所述第二材料构成的第一铰链侧和第二铰链侧，及接合体，所述接合体包括所述弹性体，其中构成所述第一铰链侧和第二铰链侧的所述第二材料是不连续的，或通过连接所述第一铰链侧和所述第二铰链侧的所述接合体以其它方式彼此分离。

在根据前一段的至少一个实施例中，所述弹性体是弹性橡胶。

在根据前两段中任一段的至少一个实施例中，所述第二材料是硬性复合物，例如玻璃纤维增强树脂。

在根据前三段中任一段的至少一个实施例中，复合弹簧形成用于轮胎的支撑元件。

在根据前一段的至少一个实施例中，支撑结构是非充气轮胎中的轮辐。

至少一个实施例公开一种用于轮胎的轮辐，所述轮胎附接到轮毂，所述轮胎包含外胎面带、第一轮辐元件、第二轮辐元件和连接所述第一轮辐元件和所述第二轮辐元件的接合体，其中所述接合体包括弹性材料，所述弹性材料布置成使得所述第一轮辐元件和所述第二轮辐元件在至少第一弯曲平面中可偏转，其中所述第一轮辐元件和第二轮辐元件安置在所述轮毂和所述外胎面带之间。

参考以下描述和所附权利要求书，本发明的这些和其它特征、方面和优势将变得更好理解。并入本说明书中且构成本说明书的一部分的附图说明了本发明的实施例，且与描述一起用以解释本发明的原理。

附图说明

本发明的完整且可实施的公开内容，包含其对于所属领域的普通技术人员来说的最佳模式，在参考附图的说明书中加以阐述，在所述附图中：

图1提供本发明的示例性实施例的横向侧视图，其中多个弹性复合结构被配置为在标称载荷条件下形成轮胎的一部分的轮辐。

图2提供本发明的示例性实施例的横向侧视图，其中多个弹性复合结构被配置为在大于标称载荷条件下形成轮胎的一部分的轮辐。

图3提供配置为轮辐的本发明的示例性实施例的透视图。

图4提供了轮辐的示例性实施例的正视图。

图5提供沿着图4的线5-5截得的截面视图，其示出示例性实施例的赤道截面视图。

图6提供形成轮胎的一部分的本发明的实施例的截面视图，所述实施例处于无载荷状态(以实线示出)以及在标称载荷条件下呈压缩形式(以虚线示出)。

图7提供形成轮胎的一部分的本发明的实施例的截面视图，所述实施例处于无载荷状态(以实线示出)以及在标称载荷条件下呈拉伸形式(以虚线示出)。

图8提供本发明的轮辐的示例性实施例的透视图，其中去除部分以示出实施例的部件，包含增强位置和定向。

图9提供本发明的替代实施例的赤道截面视图。

图10提供形成轮胎的一部分的本发明的替代实施例的截面视图，所述实施例处于无载荷状态(以实线示出)以及在标称载荷条件下处于压缩中(以虚线示出)。

图11示出形成轮胎的一部分的本发明的替代实施例的截面视图，所述实施例处于无载荷状态(以实线示出)以及在标称载荷条件下处于拉伸中(以虚线示出)。

图12示出本发明的轮辐的替代示例性实施例的透视图，其中去除部分以示出实施例的部件，包含增强位置和定向。

图13示出本发明的另一示例性替代实施例的赤道截面视图。

图14示出本发明的轮辐的替代示例性实施例的透视图，其中去除部分以示出实施例的部件，包含增强位置和定向。

图15提供用于形成本发明的轮辐实施例的模具的示例性实施例的透视图。示出了弹性复合结构的部件，其中一些部件的一部分弹性材料被去除以示出增强位置和定向。

图16提供用于形成本发明的替代轮辐实施例的模具的替代示例性实施例的透视图。示出了弹性复合结构的部件，其中一些部件的一部分弹性材料被去除以示出增强位置和定向。

在不同图式中使用相同或类似参考标号来表示相同或类似特征。

具体实施方式

本发明提供一种用于弹性支撑载荷的机械结构。出于描述本发明的目的，现在将详细参考本发明的实施例和/或方法，实施例和/或方法的一个或多个实例示于图式中或用图式说明。提供每个实例是为了解释本发明而非限制本发明。实际上，所属领域的技术人员将清楚，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和变化。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个实施例或步骤一起使用，以产生又一实施例或方法。因此，希望本发明涵盖这类修改和变化，所述修改和变化处于所附权利要求书以及其等同物的范围内。

以下术语针对本公开如下定义：

图中的“轴向方向”或字母“A”是指平行于例如剪切带、轮胎和/或车轮在其沿着道路表面行进时的旋转轴线的方向。

图中的“径向方向”或字母“R”是指与轴向方向正交且在与从轴向方向正交延伸的任何半径相同的方向上延伸的方向。

“赤道平面”意指垂直于旋转轴线且平分剪切外胎面带和/或车轮结构的平面。

图中的“圆周方向”或字母“C”是指正交于轴向方向且正交于径向方向的方向。

图中的“前行方向”或字母“F”是指轮胎为了美观和/或性能而设计的主要行进的方向。可以预期在不同于前行方向的方向上行驶。

图中的“旋转方向”或字母“D”是指轮胎为了美观和/或性能而设计的主要旋转的方向。可以并且预期在与旋转方向相反的方向上旋转。

“径向平面”意指垂直于赤道平面且穿过车轮的旋转轴线的平面。

“横向”或字母“L”意指与赤道平面正交的方向。

如本文所用的“弹性材料”或“弹性体”是指表现出类似于橡胶的弹性的聚合物，如包括橡胶的材料。

如本文所用的“弹性物”是指包括弹性材料或弹性体的材料，例如包括橡胶的材料。

如本文所用的“内角(Interior angle或Internal angle)”意指形成于两个表面之间大于0度但小于180度的角度。在本文使用所述术语时，锐角、直角和钝角都将被视为“内角”。

如本文所用的“外角(Exterior angle或External angle)”或“反射角”意指形成于两个表面之间大于180度但小于360度的角度。

“可偏转”意指能够弹性地弯曲。

“标称载荷”或“所需设计载荷”是结构设计成承载的载荷。更确切地说，当在车轮或轮胎的上下文中使用时，“标称载荷”是指车轮或轮胎设计成承载和操作的载荷。标称载荷或所需设计载荷包含高达并包含制造商规定的最大载荷的载荷，并且在车辆轮胎的情况下，通常通过轮胎侧面的标记来指示。超过标称载荷的载荷条件可以由所述结构维持，但是可能存在结构损坏、加速磨损或性能降低的情况。小于标称载荷但大于无载荷状态的载荷条件可被视为标称载荷，但是偏转可能小于标称载荷下的偏转。

“模量”或“伸长模量”(MPa)是基于ASTM标准D412在10％(MA10)下在23℃的温度下对哑铃测试片测量所得。测量在第二次伸长中进行；即，在调节周期之后进行。基于测试片的初始横截面，这些测量值是以MPa为单位的正割模量。

图1示出本发明的示例性实施例的横向侧视图，其中多个弹性复合结构被配置为轮辐100并附接到外胎面带200上，形成轮胎10的一部分。轮胎10可以并入车轮中。例如，轮胎10可以是具有附接到乘用车的轮毂12的非充气车轮的一部分，从而允许车辆在地面上滚动。其它物体和车辆可以包括本发明，包含但不限于：重型卡车、拖车、轻型卡车、越野、ATV、公共汽车、飞机、农业车、采矿车、自行车、摩托车和乘用车轮胎。这类非充气车轮会具有轮毂12，所述轮毂会具有径向外表面，所述径向外表面具有围绕中心轴线20的旋转轴线。轮胎10可以通过多种方法中的任一种方法附接到轮毂10上，例如，通过如螺栓、螺钉、夹具或狭槽的机械紧固件，和/或通过如氰基丙烯酸酯、聚氨酯粘合剂的粘合剂，和/或通过其它粘结材料或其组合。

这里示出的轮胎10具有旋转轴线20，轮胎10围绕所述旋转轴线旋转。在此示例性实施例中，外胎面带200的径向外表面230与地面30交接，轮胎在所述地面上滚动。在标称载荷下，当轮胎进入和离开接触面时，轮胎的轮辐100挠曲。当轮辐在接触面外部围绕轴线20旋转时，轮辐100中出现较小偏转，但是大部分偏转发生在轮辐100进入、离开和行进通过接触面时。

每个轮辐100具有充当弹性铰链的“鼻部”部分130。“鼻部”部分130是连接形成轮辐的径向内部部分的支撑元件和形成轮辐的径向外部部分的支撑元件的弹性接合体。轮辐100的支撑元件初始地以相对于彼此成一角度的方式定位。轮辐支撑元件之间的测量小于180度的角度是内角，且轮辐支撑元件之间的测量大于180度的角度是外角。弹性接合部包括附接到每个轮辐支撑元件上的弹性体，并且定位于内角侧上的轮辐元件的一侧上。

轮辐的径向内部部分具有连接到另一表面的径向内支脚112，在本实施例中，所述另一表面是轮毂12的径向外表面。在本实施例中，径向内支脚112包括连接径向外支撑件与轮毂12的弹性接合体。轮辐100的径向外部部分具有径向外支脚114，所述径向外支脚114包括连接外支撑元件与又一表面的另一弹性主体，在本实施例中，所述又一表面是外胎面带200的径向内表面。

在示出的示例性实施例中，胎面带200包括弹性体材料并允许变形以在接触面中形成平面覆盖区。在示出的示例性实施例中，轮辐100的径向外支脚114附接到胎面带200的径向内表面202和支撑元件中与鼻部部分130相对的侧面上。在示出的示例性实施例中，轮辐通过氰基丙烯酸酯粘合剂粘附在适当位置。在其它实施例中，轮辐可以通过其它方法附接，包含通过将弹性材料粘附在一起，例如通过使用生橡胶并将橡胶部件固化在一起，或者在固化或部分固化的橡胶部件之间使用生橡胶条。在一些实施例中，外胎面带200还可具有增强件以帮助围绕轮胎周向地承载载荷。

对于此特定实施例，轮胎100的大小为205/55R16，其中胎面的横向宽度为约165mm。

图2示出配置为车轮10中的轮辐的本发明的示例性实施例，其中实施例的载荷超过它的标称载荷。在此特定情况下，轮胎载有1000kg的质量载荷(约9800N力)。在这种情况下，偏转超过20mm并导致轮辐鼻部部分130和轮辐支脚部分110之间的接触。在这种情况下，鼻部和支脚部分充当对轮辐的支腿部分进行卸荷的“缓冲块”。在这种情形下，个别轮辐100在进入、离开和/或行进通过接触面时可以彼此接触。接触在轮辐正在进入接触面的情况下被说明为出现在鼻部部分130和径向外支脚114之间，接触在轮辐正在离开接触面的情况下被说明为出现在鼻部部分130和径向内支脚部分112之间。虽然可能发生单个轮辐与其相邻的轮辐的接触，但是在这种情况下，载荷的一部分可以通过径向内支脚112、通过轮辐130的鼻部部分、通过径向外支脚114和通过外胎面带200传递到地面30。在某种意义上，示出的本实施例的轮辐的形状可充当防止对连接支脚112、114与轮辐的鼻部130的轮辐的支撑元件或支腿造成结构损坏的“缓冲块”。超过标称载荷的这种载荷条件可能在车辆过载过多质量时发生，或者可能在轮胎在高速行驶时遇到障碍物(例如路缘石)的情况下发生。虽然此特定实施例以这种特定方式表现，但是本发明的其它实施例可以表现不同，并且可以或可以不表现出“缓冲”品质。

在示出的实施例中，外带200具有增强件210以加强外带。胎面230设置在外带200的径向外表面上。

图3提供了轮辐100实施例的透视图。在此特定实施例中，轮辐在轮辐的横向方向上保持类似的横截面轮廓。可以看出，支脚110，即径向内支脚112和径向外支脚114均提供到车轮10的轮毂12和外带200的附接点。在径向内支脚112的径向内端处沿圆周方向的加宽提供了周向宽的表面122用于附接到轮毂12，如粘附、粘接和/或机械地附接到轮毂12。同样地，在径向外支脚114的径向外端处沿圆周方向的加宽提供了周向宽的表面124用于附接到外胎面带200，如粘附、粘接和/或机械地附接到外胎面带200。在示出的实施例中，径向内表面122和径向外表面124示出为在轮辐的圆周方向上略微弯曲，以在轮辐以相应方位附接的位置处匹配轮毂的曲率半径和外带200的径向内表面202。或者，径向内表面122和径向外表面124的表面还可在轮辐的圆周方向上是平坦的。

示出的实施例的轮辐100的鼻部部分或另外被称为“接合体”130由弹性材料构成，并且用以连接第一和第二支撑元件，第一和第二支撑元件在本文中分别包括径向内支腿142和径向外支腿144。鼻部部分在径向内支腿142和径向外支腿144之间在圆周方向上变厚。在此实施例中，轮辐的圆周方向应理解为与车轮10的圆周方向相同。参考此实施例中示出的单个轮辐，圆周方向大体上正交于径向方向和横向方向两者。

可以观察到，在示出的实施例中，径向内支腿142略短于径向外支腿142。当轮辐行进通过接触面时，这种长度差异适应半径的变化，从而最大化可用于相邻轮辐“嵌套”的空间。

图4示出轮辐沿圆周方向的前视图。径向内表面具有第一突出部166和第二突出部168，它们形成在横向方向上弯曲的径向内表面122。这使得轮辐100的横截面在横向方向上略微变化。在替代实施例中，轮辐100可以在横向方向上保持相同的横截面。

图5示出实施例的截面视图，其示出轮辐100的主要部件。示出的实施例的轮辐100由在构造常规橡胶充气子午线轮胎中使用的一般类型的橡胶、聚酯帘线材料和玻璃纤维增强树脂构成。

在示出的实施例中使用的橡胶由相对较软的橡胶构成，所述橡胶在径向内部弹性接合体112和径向外部弹性接合体114的区域中具有4.8MPa的模量。每个弹性接合体112、114分别附接到径向内支腿142和径向外支腿144上。径向内支腿142和径向外支腿144构造成具有挠曲刚度，也就是说，当轮辐100处于压缩或拉伸下时它们能够弹性变形。径向外支腿144的径向外端148附接到弹性接合体114上，但是当轮辐被拉伸或压缩时是“自由的”，并且可移动以压缩或拉伸弹性接合体114。同样地，径向内支腿142的径向地内端146附接到弹性接合体112上，但是当轮辐100处于压缩或拉伸中时是“自由的”，并且可移动以压缩或拉伸弹性接合体112。径向内部弹性接合体112在圆周方向上在更接近它附接到的轮毂12处变厚。在示出的实施例中，弹性接合体112向外扩展，从而在最接近轮毂10处形成突出部116。同样地，径向外部弹性接合体114在圆周方向上在更接近它附接到的外部带200处变厚。在示出的实施例中，弹性接合体114向外扩展，从而在最接近外部带200处形成突出部118。

在示出的实施例中，膜132用于增强轮辐100的鼻部区段130。示出的实施例的膜结构132由聚酯纤维构成，所述聚酯纤维由1100×2帘线制成，其步距为约1mm，拉伸模量为约3,750MPa。这类增强纤维类似于充气轮胎的径向帘线中通常使用的增强纤维。膜的增强件周围的橡胶具有约5MPa的模量。对于示出的实施例，这种橡胶是构造常规充气子午线轮胎中使用的类型。或者，可以使用其它膜增强材料，包含使用其它材料的弦，如芳香族聚酰胺、棉、尼龙或人造丝或其组合。或者，增强步距、细丝数、帘线数和直径可以变化。在示出的实施例中，增强膜132延伸大约轮辐高度的五分之一，大体上与大致三角形的鼻部弹性接合体136共同延伸。在示出的实施例中，弹性接合体136在圆周方向上在靠近轮辐的径向内支腿142和径向外支腿144之间的中间区段处变厚并向外扩展，从而在弹性接合体136的大致中点处形成突出部138。

示例性实施例的增强膜132的增强帘线沿着膜的长度大体上定向在径向方向上。

轮辐100的支腿142、144包括被橡胶围绕以形成膜的纤维增强塑料增强件。支腿膜142、144具有约140,000N-mm²的挠曲刚度。在此特定实施例中，细丝具有约1mm的直径，间隔的步距约2mm。所示特定实施例的细丝是通过拉挤成型形成的玻璃增强树脂。实施例的细丝具有约10MPa的模量。或者，可以使用其它增强件，包含碳纤维，如石墨环氧树脂、玻璃环氧树脂或芳香族聚酰胺增强树脂或环氧树脂或其组合。还可使用非增强型塑料增强件或金属增强件，只要它们具有足够的挠曲刚度用于打算支撑的标称载荷即可。或者，可以使用膜和增强件的其它步距和其它直径直径。与包括轮辐100的其它部件相比，轮辐100的支腿142、144具有相对大的刚度。支腿142、144抵抗弹性作用并且具有较大的弯曲刚度，从而允许轮辐的鼻部部分130充当连接径向内支腿142与径向外支腿144的接合体。支脚112、114充当第二和第三接合体，从而将径向内支腿142连接到轮毂并且连接径向外支腿144与外带200。

图6示出附接到外胎面带200和轮毂12上并形成轮胎10的一部分的轮辐100的示例性实施例的部分横向截面视图。在示出的特定实施例中，64个轮辐附接在外胎面带200的内圆周周围。在标称载荷条件下，对于这里示出的示例性实施例215/45R17尺寸轮胎的轮胎，轮胎相对于无载荷状态偏转20mm。在示例性实施例中，使用500kg的质量载荷(约4,900N力)来接近轮胎的标称载荷条件。

当轮辐100径向向内变形时，径向外支脚114和径向内支脚112之间经受压缩，鼻部130的弹性接合体136在轮辐的径向内支腿142和径向外支腿144之间经受压缩。径向外支脚114的径向外部弹性接合体114沿着最接近鼻部130的部分经受压缩，并且在弹性接合体114的远侧部分上经受拉伸。

在径向内支脚112处情况类似，当轮辐100径向向内变形时，径向内支脚112的弹性接合体112沿着最接近鼻部130的部分经受压缩，并且在弹性接合体112的远侧部分上经受拉伸。

图5中的虚线示出轮辐100'在径向外支脚114'和径向内支脚112'之间经受压缩。压缩的轮辐100'示出为定位有固定在适当位置的轮毂配合表面122、122'，同时径向外支脚114、114'径向向内移位。因而，可以观察到，当轮辐压缩时，径向内支腿142、142'的径向内部部分146、146'径向向外移位，使得径向内支腿142'的径向内部部分146'相对于径向内支脚112'的径向内表面122'径向向外移动。同样地，类似移位在径向外支脚114、114'处进行，其中当轮辐压缩时，径向外支腿144、144'的径向外部部分148、148'径向向内移位，使得径向外支腿144'的径向外部部分148'相对于径向外支脚114'的径向外表面124'径向向内移动。轮辐构造成准许径向外支腿144、144'的径向外部部分148、148'和径向内支腿142、142'的径向内部部分146、146'移位在本文中是指具有“自由的”轮辐端。

本实施例的鼻部部分130具有增强膜132，所述增强膜132约束径向外轮辐144的径向内部部分和径向内轮辐142的径向外部部分，从而当轮辐处于压缩中时限制它们不可远离彼此移位。当轮辐100压缩时，弹性接合体136经受压缩。可以观察到，弹性接合体136中离增强膜132最远的部分在轮辐100压缩时径向收缩。轮辐构造成不允许径向外支腿144的径向内部部分和径向内支腿142的径向外部部分移位在本文中可以指是“受限的”或“不自由的”。

图7示出处于拉伸中时的同一实施例，使得径向外支脚114、114"远离径向内支脚112、112"移位。用实线示出大体上无载荷的轮辐100，并且用虚线示出处于拉伸中的轮辐100'。注意，当轮辐如本图中示出得那样经受拉伸时，支脚112、112"、114、114"中当轮辐处于压缩时经受压缩的部分如何经受拉伸。同样地，当轮辐如本图中示出得那样经受拉伸时，支脚112、112"、114、114"中当轮辐处于压缩时经受拉伸的部分经受压缩。鼻部部分130、130"的弹性接合体136、136"在最接近于轮辐100、100"的支脚112、112"、114、114"的部分中经受拉伸。

图8示出轮辐实施例的透视剖视图。示出了鼻部增强膜132的增强件134的部分，并且还示出了支腿140的细长支腿增强件146的一部分以及支脚增强膜的支脚增强件的一部分。鼻部膜的增强件示出为大体上在径向方向上定向，并且缠绕在轮辐100的鼻部130周围。支撑元件140的增强件146示出为沿着支撑元件140的长度大体上在径向方向上定向的细长增强件。

本发明的替代实施例也是可能的和预期的。例如，图9示出替代实施例的截面视图，其中鼻部增强膜不存在。实际上，当轮辐处于压缩中时，允许鼻部130的弹性接合体136中离支脚112、114最远的部分在径向方向上拉伸开，就像弹性接合体112、114中离轮辐100的鼻部部分130最远的部分那样。因此，在此实施例中，径向外支撑元件144的径向内端和径向内支撑元件142的径向外端是“自由的”。在此特定实施例中，额外增强件172被放置在鼻部部分130的弹性接合体136中。这一额外增强件阻止弹性接合体在圆周方向上移动，这原本会因为弹性接合体136的压缩和拉伸的泊松效应而发生。在此特定实施例中，细长增强件172在圆周方向上定向，大体上将弹性接合体136等分成两个部分：径向外部部分和径向内部部分。

图10示出附接到外胎面带200和轮毂12上并形成轮胎10的一部分的轮辐100的替代示例性实施例的部分横向截面视图(但是此处没有说明外胎面带200和轮毂10，它们在图1和图2中说明)。在示出的特定实施例中，64个轮辐附接在外胎面带200的内圆周周围。在标称载荷条件下，对于这里示出的示例性实施例215/45R17尺寸轮胎的轮胎，轮胎相对于无载荷状态偏转20mm。在示例性实施例中，使用500kg的质量载荷(约4,900N力)来接近轮胎的标称载荷条件和轮辐的标称载荷，此处示出为处于压缩中。

当轮辐100径向向内变形时，径向外支脚114和径向内支脚112之间经受压缩，鼻部130的弹性接合体136沿着最接近轮辐100的支脚112、114的部分在轮辐的径向内支腿142和径向外支腿144之间在径向方向上经受压缩，并且在弹性接合体中离支脚112、114最远的部分上在径向方向上经受拉伸。径向外支脚114的径向外部弹性接合体114沿着最接近鼻部130的部分经受压缩，并且在弹性接合体114中离鼻部部分130最远的部分上经受拉伸。

在径向内支脚112处情况类似，当轮辐100径向向内变形时，径向内支脚112的弹性接合体112沿着最接近鼻部130的部分经受压缩，并且在弹性接合体112的远侧部分上经受拉伸。

图5中的虚线示出轮辐100'在径向外支脚114'和径向内支脚112'之间经受压缩。压缩的轮辐100'示出为定位有固定在适当位置的轮毂配合表面122、122'，同时径向外支脚114、114'径向向内移位。因而，可以观察到，当轮辐压缩时，径向内支腿142、142'的径向内部部分146、146'径向向外移位，使得径向内支腿142'的径向内部部分146'相对于径向内支脚112'的径向内表面122'径向向外移动。同样地，类似移位在径向外支脚114、114'处进行，其中当轮辐压缩时，径向外支腿144、144'的径向外部部分148、148'径向向内移位，使得径向外支腿144'的径向外部部分148'相对于径向外支脚114'的径向外表面124'径向向内移动。轮辐构造成准许径向外支腿144、144'的径向外部部分148、148'和径向内支腿142、142'的径向内部部分146、146'移位在本文中是指具有“自由的”轮辐端。如此替代实施例中所示，径向外支撑结构144的径向内部部分和径向内支撑结构142的径向外部部分在本文中可以指具有“自由的”轮辐端。

本实施例的鼻部部分130具有在圆周方向上约束弹性主体136的增强件172。当轮辐100压缩时，弹性接合体136沿着最接近支脚112、114的部分经受压缩。当弹性材料处于压缩中时，泊松效应使弹性材料凸出，此处，这受增强件172限制。

图11示出处于拉伸中时的同一实施例，使得径向外支脚114、114"远离径向内支脚112、112"移位。用实线示出大体上无载荷的轮辐100，并且用虚线示出处于拉伸中的轮辐100'。注意，当轮辐如本图中示出得那样经受拉伸时，支脚112、112"、114、114"中当轮辐处于压缩时经受压缩的部分如何经受拉伸。同样地，当轮辐如本图中示出得那样经受拉伸时，支脚112、112"、114、114"中当轮辐处于压缩时经受拉伸的部分经受压缩。鼻部部分130、130"的弹性接合体136、136"在最接近轮辐100、100"的支脚112、112"、114、114"的部分中经受拉伸，且鼻部部分130、130"的弹性接合体136、136"的部分在离轮辐100、100"的支脚112、112"、114、114"最远的部分中经受压缩。

图12示出轮辐实施例的透视剖视图。示出了支腿140的细长支腿增强件146的部分。弹性接合体136的增强件172示出为在圆周方向上定向的多个增强件174。支撑元件140的增强件146示出为沿着支撑元件140的长度大体上在径向方向上定向的细长增强件。本实施例的增强件146、174是拉挤玻璃树脂复合物。

图13示出替代实施例的截面视图，其中鼻部增强膜和弹性接合体增强件都不存在。此处，类似于先前实施例，当轮辐处于压缩中时，允许鼻部130的弹性接合体136中离支脚112、114最远的部分在径向方向上拉伸开，就像弹性接合体112、114中离轮辐100的鼻部部分130最远的部分那样。因此，在此实施例中，径向外支撑元件144的径向内端和径向内支撑元件142的径向外端是“自由的”。在此特定实施例中，鼻部部分130的弹性接合体136不含任何细长增强件。

图14示出轮辐实施例的透视剖视图。示出了支腿140的细长支腿增强件146的部分。支撑元件140的增强件146示出为沿着支撑元件140的长度大体上在径向方向上定向的细长增强件。本实施例的增强件146是拉挤玻璃树脂复合物。

图15示出用于制造单个轮辐100的模具400、410、420、430、440、450、460的分解透视图。轮辐部件在放入模具时分开示出。一些轮辐部件示出增强纤维和帘线的定向。例如，鼻部增强膜132的增强件134以该部件的部分剖视图示出。在此实施例中，增强件示出为彼此平行并且沿着增强膜132的宽度延行。示出了支腿140、142、144，且径向内支腿142用部分剖示图示出，示出了复合玻璃树脂增强件146彼此平行且沿着径向内支腿140的宽度定位。虽然支腿140的增强件146是弹性柔性的，但是鼻部增强膜132的纤维增强件134足够柔韧，以在模制周围的橡胶基质材料后永久变形。

图16示出用于制造单个轮辐100的替代实施例的替代模具400、410、420、430、440、450、460的分解透视图。轮辐部件在放入模具时分开示出。一些轮辐部件示出增强纤维和帘线的定向。例如，弹性接合体136的增强件174以该部件的部分剖视图示出。在此实施例中，增强件174示出为彼此平行并且沿着增强膜172的宽度延行。示出了支腿140、142、144，且径向内支腿142用部分剖示图示出，示出了复合玻璃树脂增强件146彼此平行且沿着径向内支腿140的宽度定位。支腿140的增强件146和弹性接合体136的增强件174是弹性柔性的。应注意，在此特定实施例中，省略了鼻部膜增强件132。或者，可以同时包含鼻部膜增强件132和弹性接合体增强件172。

一旦将各种未固化的部件放置在模具底部410上的适当位置，就关闭并固定模具400。这里，模具通过孔470用螺钉紧固件封闭，并固定到模具部件的孔470的螺纹部分。紧固件的紧固施加压力，或/和可以在固化期间向模具顶部施加额外的压力。模具400的加热加热橡胶内部的橡胶部件并固化橡胶，将橡胶部件粘附在一起并形成具有足够耐久性的优异弹性品质的复合轮辐，以用作汽车非充气轮胎中的结构元件。弹性复合结构的其它用途可包含隔振架，例如发动机架、传动架或座椅支架，或用作允许一个物体相对于另一物体移动的弹性铰链，这两个物体在其它情况下通过弹性复合结构连接。

本文示出和描述的轮辐的实施例的“V形”允许相邻轮辐“嵌套”并在径向偏转大约等于轮胎竖直偏转的距离时具有线性弹簧率。在正常载荷条件下，轮辐的嵌套避免了相邻轮辐发生碰撞。

所属领域的普通技术人员应该理解，可以通过调整“V形轮辐”的“v”长度、轮辐的构成材料模量和内部架构来调整轮辐的刚度。

应理解，可在本发明的范围内使用其它辐板元件配置和几何布置，包含互连的辐板元件，如其中它们可形成蜂巢或其它图案的情况。尽管当弹性复合结构被配置为轮辐时，它们配置成在横向方向上横跨轮胎的宽度延伸，但是应理解，它们可以以其它角度配置，例如以相对于轮胎的横向方向成一角度的方式配置。例如，轮辐可在轮胎的圆周方向和横向方向之间成对角线延伸。

所公开技术的方面的所选组合对应于本发明的多个不同实施例。应注意，本文中所呈现和论述的示例性实施例中的每一个不应暗指对本发明主题的限制。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的方面组合使用以产生其它实施例。此外，某些特征可与执行相同或类似功能的类似装置或特征(未明确提及)互换。

本文所公开的尺寸和值不应理解为严格地限制于所叙述的准确数值。实际上，除非另外指定，否则每一这类尺寸旨在意指所叙述的值和围绕所述值的在功能上等同的范围两者。例如，公开为“40mm”的尺寸旨在意指“约40mm”。此外，本文公开的尺寸和值不限于指定的测量单位。例如，以英制单位表达的尺寸应理解为包含公制和其它单位的等同尺寸(例如，公开为“1英寸”的尺寸旨在意指“2.5cm”的等同尺寸)。

如本文所用，术语“方法”或“过程”指代可以在不脱离当前公开的本发明的范围的情况下以与所示出的排序不同的排序执行的一个或多个步骤。如本文所用，术语“方法”或“过程”可包含至少由一个电子设备或基于计算机的设备执行的一个或多个步骤。步骤的任何顺序都是示例性的，且并不意图将本文中所描述的方法限于任何特定顺序，也不意图排除添加步骤、省略步骤、重复步骤或同时执行步骤。如本文所用，术语“方法”或“过程”可包含至少由一个电子设备或基于计算机的设备执行的一个或多个步骤，所述设备具有用于执行实施所述步骤的指令的处理器。

术语“一”和词语的单数形式应理解为包含相同词语的复数形式，使得术语意指提供一个或多个某物。术语“至少一个”和“一个或多个”可互换地使用。描述为“在a与b之间”的范围包含“a”和“b”的值。

除非明确排除或以其它方式限制，否则本文中所引用的每个文件(包含任何交叉参考或相关专利或申请)均以全文引用的方式并入本文中。任何文件的引用均不承认其为本文中所公开或所主张的任何发明的现有技术，或其单独或与任何其它参考文件组合教示、表明或公开任何这类发明。此外，在此文件中的术语的任何意义或定义与以引用方式并入的文件中的相同术语的任何意义或定义相冲突的情况下，应以在此文件中赋予所述术语的意义或定义为准。

Claims (16)

1.一种用于轮胎的用于连接第一表面和第二表面的弹性复合结构，其包括：

第一支撑元件，其具有第一端、第二端、第一侧和第二侧；

第二支撑元件，其具有第一端、第二端、第一侧和第二侧，所述第二支撑元件与所述第一支撑元件形成内角，所述内角定位于所述第一支撑元件的第一侧和所述第二支撑元件的第一侧上；

第一弹性接合体，其连接所述第一支撑元件的第一端和所述第二支撑元件的第二端，所述第一弹性接合体定位于所述第一支撑元件的所述第一侧和所述第二支撑元件的所述第一侧上；

第二弹性接合体，其连接所述第一支撑元件的第二端与所述第一表面，且定位于所述第一支撑元件的所述第二侧上；以及

第三弹性接合体，其连接所述第二支撑元件的第一端与所述第二表面，且定位于所述第二支撑元件的所述第二侧上；

其中所述第一支撑元件的第二端和所述第二支撑元件的第一端是自由端，当弹性复合结构径向向内变形时，第三弹性接合体沿着最接近第一弹性接合体的部分经受压缩，并且在第三弹性接合体的远侧部分上经受拉伸，第二弹性接合体沿着最接近第一弹性接合体的部分经受压缩，并且在第二弹性接合体的远侧部分上经受拉伸。

2.根据权利要求1所述的弹性复合结构，其中所述第一表面是轮毂的外表面，所述第二表面是外胎面带的内表面，所述轮毂、所述弹性复合结构和所述外胎面带形成车轮。

3.根据权利要求2所述的弹性复合结构，其中所述弹性复合结构形成从所述车轮的第一横向侧面延伸到所述车轮的第二横向侧面的轮辐。

4.根据权利要求1所述的弹性复合结构，其另外包括连接所述第一支撑元件和第二支撑元件的增强膜。

5.根据权利要求4所述的弹性复合结构，其中所述增强膜由帘线构成。

6.根据权利要求4或权利要求5所述的弹性复合结构,其中所述增强膜定位于所述第一支撑元件的所述第二侧和所述第二支撑元件的所述第二侧上。

7.根据权利要求4所述的弹性复合结构，其中所述增强膜由帘线构成，所述帘线由选自由以下组成的组的材料构成：聚酯、人造丝、芳香族聚酰胺、尼龙和棉。

8.根据权利要求1所述的弹性复合结构，其中所述第一支撑元件和第二支撑元件各自包括一个或多个增强件，所述增强件具有大于包括所述第一弹性接合体的弹性体的挠曲刚度。

9.根据权利要求1所述的弹性复合结构，其中所述第一支撑元件和第二支撑元件各自包括多个细长增强件。

10.根据权利要求1所述的弹性复合结构，其中所述第一支撑元件和所述第二支撑元件各自包括纤维增强塑料增强件。

11.根据权利要求10所述的弹性复合结构，其中所述第一支撑元件和第二支撑元件包括围绕所述纤维增强塑料增强件的弹性体。

12.根据权利要求11所述的弹性复合结构，其中所述纤维增强塑料增强件包括在从所述支撑元件中的每一个的所述第一端延伸到所述第二端的方向上定向的多个纤维。

13.根据权利要求1所述的弹性复合结构，其中所述接合体包括橡胶弹性体。

14.根据权利要求1所述的弹性复合结构，其另外包括膜，所述膜等分所述第一弹性接合体且定位在所述第一支撑元件和所述第二支撑元件之间。

15.根据权利要求14所述的弹性复合结构，其中所述等分膜包括细长增强件。

16.根据权利要求15所述的弹性复合结构，其中所述等分膜的所述细长增强件由纤维增强塑料增强件构成。

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