CN110198846B - 将非充气轮胎安装到轮毂上的方法 - Google Patents

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Abstract

一种将非充气轮胎(102)安装到轮毂(300)上以提供非充气车轮(100)的方法。所述非充气轮胎(102)的辐条(106)的某些部分沿着所述轮毂(300)连接到凹槽(318)。所述轮胎(102)重复旋转且变形以允许所述辐条(106)的剩余部分与所述凹槽(318)连接以便将所述非充气轮胎(102)完全安装到所述轮毂(300)上。

Description

将非充气轮胎安装到轮毂上的方法
技术领域
本公开的主题大体上涉及一种将非充气轮胎安装到轮毂上以提供非充气车轮的方法。
背景技术
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号中描述非充气车轮构造及其益处，所述专利出于所有目的以全文引用的方式并入本文中。一些非充气轮胎构造提议并有环形带，有时被称作例如剪切带、环形剪切带、具有剪切层的带或柔性带。例如，美国专利第6,769,465号及第7,201,194号中描述此类实施例。此类非充气轮胎提供无需依赖于气体充气压力以支撑施加到轮胎的负载的轮胎性能优势。
在非充气车轮的一个实例中，具有地面接触部分的柔性带可与从中心元件或轮毂径向向外延伸的多个张力传递幅状元件(即，辐条)连接。当此类非充气车轮在地表面上滚动时，与车轮的地面接触部分相对的张力传递元件支撑处于张紧状态的轮毂。具体地说，所述轮毂通过辐条悬挂在车轮顶部而非主要通过位于轮毂与地表面之间的此类元件的压缩来支撑，这是例如实心车轮构造的典型状况，其中轮毂由固体橡胶或橡胶层缠绕。
对于某些构造，此类非充气车轮可通过露天浇铸成型形成，其中例如聚氨基甲酸酯的聚合材料倒入形成非充气轮胎的全部或部分的模具中。可在柔性带中的适当位置模制例如帘线的一个或多个不可扩展的加固结构。通常，在此类现有构造中，将辐条和轮毂模制为一体的单件构造。或者，辐条可通过带整体地接合，接着带与轮毂或车轮中心接合。在任一构造中，辐条都不容易从与柔性带附接的径向外端或附接到轮毂或车轮中心的径向内端移除。
辐条的构造和配置会影响非充气车轮的性能。由不同大小、配置和构造材料构成的辐条会影响车轮轮毂与柔性带之间的张力传递方式，从而导致非充气车轮的负载承载能力和所感知操纵特性的差异。辐条的密度还可确定例如每一辐条在操作期间旋转到车轮的顶部时携带多少张力。
由于例如整体构造，因此现有非充气车轮构造不易于用不同辐条在非充气车轮中替换、用不同轮毂在非充气车轮中替换或两者。此替换将需要例如从非充气车轮的环形带切割掉辐条或使辐条脱离的破坏性步骤。另外，因为辐条与轮毂接合或附接，所以替换具有不同材料或配置的不同车轮轮毂由于同一原因而并非轻易可行的。最后，现有的制造方法不利于将加固件、形状、材料层和其它特征并入到辐条的构造中。
因此，具有可以可移除方式附接到轮毂、环形剪切带或两者的辐条的非充气车轮将是有帮助的。另外，制造此非充气车轮的方法，且尤其是将此类辐条安装到非充气车轮中，将是非常有用的。
发明内容
本发明提供一种将非充气轮胎安装到轮毂上以提供非充气车轮的示范性方法。所述非充气轮胎的辐条的某些部分沿着所述轮毂连接到凹槽。所述轮胎重复旋转且变形以允许所述辐条的剩余部分与所述凹槽连接以便将所述轮胎完全安装到所述轮毂上。本发明的额外方面和优势将部分在以下描述中阐述，或可从所述描述显而易见，或可通过本发明的实践习得。
在一个示范性方面中，本发明提供一种用于将非充气轮胎安装到轮毂上的方法。此示范性非充气轮胎限定轴向、径向及周向方向。所述非充气轮胎具有环形剪切带及多个辐条。每一辐条具有沿着所述轴向方向定位在一对对应的外部辐条部分之间的中心辐条部分。每一中心辐条部分具有与所述环形剪切带连接的径向外端。每一外部辐条部分具有与所述环形剪切带连接的径向外端。每一中心辐条部分具有径向内端。每一外部辐条部分具有径向内端。所述轮毂具有沿着所述周向方向间隔开的多个凹槽。每一凹槽具有沿着所述轴向方向延伸的纵向轴线。
所述用于安装此非充气轮胎的示范性方法包含：将所述轮毂放置到由所述非充气轮胎限定的中心开口中；将所述中心辐条部分的所述径向内端插入到所述轮毂的所述凹槽中，其中每个凹槽具有一个中心辐条部分；使所述环形剪切带径向向内朝向所述轮毂变形以便减小所述环形剪切带与所述轮毂之间的沿着所述径向方向的距离；将至少一个中心辐条部分的对应的外部辐条部分的所述径向内端滑动到所述凹槽中的周向性邻近于含有所述至少一个中心辐条部分的所述径向内端的所述凹槽的一个凹槽中；使所述环形剪切带不变形以便增加所述环形剪切带与所述轮毂之间的沿着所述径向方向的距离；将所述轮胎及轮毂旋转预定量；及重复所述变形、滑动、未变形及旋转直到所有所述外部辐条部分连接到所述轮毂。
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、方面及优点将变得更好理解。并入在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，并且与描述一起用以解释本发明的原理。
附图说明
本发明的完整且启发性公开内容，包含其对于所属领域的技术人员来说的最佳模式，在参考附图的说明书中被阐述，在所述附图中：
图1说明本发明的非充气车轮的示范性实施例的透视图。
图2说明图1的示范性实施例的侧视图。
图3是可用于图1的示范性车轮中的本发明的示范性轮胎的透视图。
图4是本发明的示范性环形接纳器的透视图。
图5是图4的示范性环形接纳器的一部分连同组装图1的非充气车轮的中间步骤期间的中心和外部辐条部分的径向内端的近距侧视图。
图6和7是本发明的示范性辐条(或张力传递元件)的透视图。
图8是如沿着由图2中的线8-8描绘的径向向内方向观察的本发明的示范性凹槽的视图。
图9是如可用于执行本发明的示范性方法的一个或多个步骤的示范性设备的透视图。
图10是作为本发明的示范性方法的部分的图1和2的非充气车轮定位于图9的设备上的透视图。
图11是如沿着由图1中的线11-11描绘的径向向内方向观察的本发明的示范性周向性邻近凹槽的视图。
图12是图10中所描绘的非充气车轮的一部分的近距视图。
图中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
出于描述本发明的目的，现将详细参考本发明的实施例和方面，图式中说明本发明的一个或多个实例。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，根据本文中所公开的教示，对于所属领域的技术人员将显而易见，可在不脱离本发明的范围或精神的情况下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可与另一实施例一起使用以产生又一实施例。因此，希望本发明涵盖此类修改以及变化，所述修改以及变化处于所附权利要求书以及其等效物的范围内。
如本文中所使用，以下定义适用。
轴向方向A是指平行于参考示范性车轮或轮胎在使用期间围绕其旋转的轴线的方向。
径向方向R是指垂直于轴向方向A的方向，其中径向外部或径向向外是指远离轴向方向A的大致方向，且径向内部或径向向内是指朝向轴向方向A的大致方向。
周向方向C是指由车轮或轮胎的圆周限定的限定的方向，或车轮或轮胎围绕轴线的旋转方向。
图1和2说明本发明的非充气车轮100的示范性实施例。车轮100包含支撑在轮毂300上的非充气轮胎102，所述轮毂包含可与中心部分302连接的环形接纳器304。图3描绘不具有轮毂300的非充气轮胎102。图4描绘轮毂300的环形接纳器304，其中中心部分302处于适当位置。
现参看图1、2及3，非充气轮胎102包含环形剪切带104，所述环形剪切带围绕车轮100周向性延伸且具有轴向宽度SBW。轮胎102包含多个辐条106，所述辐条与环形剪切带104连接、与轮毂300的环形接纳器304连接且沿着周向方向C间隔开，如将进一步描述。本文中还描述连接辐条106与环形接纳器304的示范性方法。
轮毂300的中心部分302配置成支撑车辆上的车轮100。在此示范性实施例中，轮毂300包含从质心308(图1)或从轮毂300的旋转轴线径向向外延伸到环形接纳器304的多个辐条或臂306。多个开口310允许插入紧固件以将轮毂300(且因而将非充气车轮100)固定到车辆。轮毂300可例如焊接到环形接纳器304，或在替代方案中与所述环形接纳器一体地形成。在又一实施例中，中心部分302可使用紧固件固定，所述紧固件延伸通过突片314中的开口312，所述突片沿着环形接纳器304的径向内表面间隔开，如图4中所描绘。仅作为实例提供轮毂300，尤其是中心部分302，的外观和特征，且也可使用其它配置。
环形剪切带104可包含一个或多个加固带、加固层、剪切层及其它组件(未展示)。举例来说，环形剪切带104可运用径向内部加固带、径向外部加固带及定位在其间的剪切层来构造。剪切层可由例如弹性体材料构造，例如，天然及合成橡胶、聚氨基甲酸酯、泡沫橡胶和聚氨基甲酸酯、分段共聚酯，以及尼龙的嵌段共聚物。加固带可包含由例如嵌入弹性涂层中的基本上不可扩展帘线加固件构造的加固件。此类加固件可包含例如适合用作常规轮胎中的轮胎带加固件的若干种材料中的任何一种，例如钢丝帘线、玻璃和树脂的复合材料(例如玻璃纤维增强塑料)、以及具有高拉伸和压缩模量的其它材料。在又一实例中，环形剪切带104包含加固层，其中每一层包含缆线，所述缆线大体上沿着周向方向C延伸且还可围绕轴向方向A缠绕。
环形剪切带104提供允许辐条106在使用车辆上的车轮100期间支撑处于张紧状态的轮毂300的硬度。当车轮100在地面的表面上滚动时，轮毂300通过多个辐条106的一部分从环形剪切带104“悬挂”，所述辐条在与环形剪切带104的地面接触部分相对的车轮100的顶部附近处于张紧状态。当车轮100滚动且不同辐条移动到与环形剪切带104的地面接触部分相对的位置中时，处于张紧状态的辐条106的部分会改变。同时，环形剪切带104在地表面上提供弹性或顺应性，从而提供较平稳、较舒适的乘坐。
图1、2和3中将环形剪切带104描绘为具有平滑径向外表面108。然而，外表面108可具备具有例如用于增强牵引性能的凹槽、肋片、块或其它特征的胎面。所述胎面可直接模制到外表面108中，或可被提供作为缠绕在车轮100周围且附接到车轮100的胎面部分。也可使用其它配置。
现参看图4和5，环形接纳器304包含多个凹槽318，其沿着周向方向C彼此间隔开。每一凹槽318限定平行于轴向方向A延伸的纵向轴线L。对于此实施例，每一凹槽318通过一对指形件320、322及基底324形成，如图5中所展示，当沿着轴向方向A观察时，所述指形件及基底使凹槽318具有三角形形状。对于此示范性实施例，每一指形件320及322与基底324形成在30度≤α≤60度的范围内的锐角α。因而，凹槽318具有三角形横截面形状，其配置成用于互补地接纳辐条106的径向内端(例如114E)。也可使用其它横截面形状。对于此示范性实施例，凹槽318及指形件320、322各自维持沿着环形接纳器304的轴向宽度WAR(图4)的恒定轮廓。
如图1、2、6及7中所展示，每一辐条106包含与环形剪切带104连接的径向外端118。径向外端118可直接附接到环形剪切带104，或者通过环或连接到环形剪切带104的特征而间接连接到环形剪切带104。辐条106可为如图7中所展示沿着径向外端118的一个连续片件或可如图6中所展示分成三个部分。
在一个示范性实施例中，每一辐条106可包含多个加固元件(未展示)，其被提供作为沿着径向方向R邻近且平行于彼此延伸或与径向方向R成其它角度延伸的不可扩展帘线。对于一个示范性实施例，如本文中所使用，“不可扩展”是指材料具有根据ASTM 885在23℃下测量的12％或更小的断裂伸长率。作为实例，此类不可扩展帘线也可由尼龙、钢、其组合以及其它材料构造。此类帘线可横越辐条106的整个轴向宽度SPW(图6)定位，或替代地，可横越宽度SPW的仅一部分定位。此类帘线可包覆或嵌入于例如聚合材料的一个或层内，所述聚合材料例如形成辐条106的橡胶。例如，PCT国际申请第PCT/IB2015/058420号中描述如可与本发明一起使用的辐条的额外实例，所述国际申请由本发明的受让人共同拥有且出于所有目的以全文引用的方式并入此处。
参看图6及7，对于此示范性实施例，每一辐条106具有中心辐条部分114，其沿着轴向方向A定位在其对应的一对外部辐条部分112与116之间，所述对应的外部辐条部分沿着轴向方向A彼此相对。每一辐条部分112、114及116具有配置成用于互补接纳到环形接纳器304的凹槽318中的相应径向内端112E、114E及116E。此外，径向内端112E、114E及116E为离散或分离的且可彼此独立地移动。因此，如在图7中作为实例所展示，中心部分114被展示为沿着径向方向R延伸，而其相关联或对应的外部部分112及116可折叠或弯曲成远离径向方向R。
返回参看描绘与轮毂300组装的轮胎102的图1和2，每一辐条106的中心部分114不连接到与其对应的外部部分112及116相同的凹槽318中。实际上，对于每一辐条106，径向内端114E定位在第一凹槽318内，而相同辐条106的径向内端112E及116E定位在第二凹槽318内，所述第二凹槽沿着环形接纳器304周向性邻近于第一凹槽318。举例来说，如图8中所展示，沿着特定凹槽318的轴向方向从环形接纳器304的前方F移动到后方B，此类凹槽318会接纳第一辐条106的径向内端112E及116E以及第二辐条106的径向内端114E，所述第二辐条沿着轮胎102周向性邻近于第一辐条106。因而，如图2中所展示，当车轮100已组装时，中心辐条部分114与外部辐条部分112及116形成角度β对于此示范性实施例，角度β在5度≤β≤15度的范围内，或在又一实施例中，角度β为10度。
现将描述将轮胎102安装到轮毂300上的示范性方法。使用本文中所公开的教示，所属领域的技术人员将理解，示范性方法也可与本发明的其它示范性车轮、轮胎及/或设备一起使用以提供额外示范性方法。如本文中所使用，术语“方法”或“过程”是指可在不脱离当前公开的发明的范围的情况下以与所展示的排序不同的排序执行的一个或多个步骤。如本文中所使用，术语“方法”或“过程”可包含至少通过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。步骤的任何序列都是示范性的，且不希望将本文中所描述的方法限于任何特定序列，也不希望排除添加步骤、省略步骤、重复步骤、或同时执行步骤。
根据此示范性方法，轮毂300(或至少环形接纳器304)放置到由轮胎102(图3)提供的中心开口110中。如所展示，中心开口110由环形剪切带104和辐条106环绕。当轮毂300放置到开口110中时，所有中心辐条部分114的径向内端114E插入到凹槽318中且沿着轴向方向A滑动，直到中心辐条部分114沿着轴向方向A大体上定位在轮毂300的中心C/L(图8)附近。如图5中所描绘，这会导致每一凹槽318具有插入的中心辐条部分114的径向内端114E，其中中心辐条部分114沿着周向方向C彼此均匀地间隔开。然而，外部辐条部分112和116的径向内端112E及116E此时保持在凹槽318外部。
为了安装外部辐条部分112和116的径向内端112E及116E，有必要使环形剪切带104变形以便减小环形剪切带104与轮毂300之间的沿着径向方向R的距离。图9提供用于使环形剪切带104变形的示范性设备。如所展示，设备400包含支撑可旋转主轴404的轴承402(箭头S描绘旋转)。多个紧固件406可插入通过中心部分302的开口310以将轮毂300(具有轮胎102)固定到主轴404。
设备400包含例如气动或液压缸408，台或支撑表面410固定到所述气动或液压缸上。缸408可沿着竖直方向V以所要增量选择性地上下延伸。图10展示安装到主轴404上的车轮100。环形剪切带104的底部部分120通过使缸408延伸而变形，以便抵着环形剪切带104压靠支撑表面410且减小环形剪切带104与轮毂300之间的沿着径向方向R的距离。环形剪切带104的变形量由缸408的选择性延伸的量来确定。
接下来，对于辐条106的至少一个中心辐条部分114，其外部辐条部分112及116的对应的径向内端112E及116E插入或滑动到凹槽318中的一个中，所述凹槽中的一个周向性邻近于含有至少一个中心辐条部分的径向内端114的凹槽318。对于每一中心辐条部分重复此过程。图11中在描绘为318X及318Y的两个凹槽之间说明所得序列，所述两个凹槽沿着环形接纳器304彼此周向性邻近。如所展示，对于指定为106N的给定辐条，其中心辐条部分114N的径向内端114E-N插入或滑动到凹槽318X中。对于相同辐条106N，其外部辐条部分112N及114N的径向内端112E-N及116E-N插入或滑动到凹槽318Y中。又一辐条106M的外部辐条部分112M及116M与凹槽318X连接，而又一辐条106O的中心部分114O与凹槽318Y连接。
虽然环形剪切带104保持变形，但多个辐条106的外部部分112和116的径向内端112E及116E可插入到凹槽318中。举例来说，取决于例如车轮100与轮毂300的相对直径以及缸408的延伸量，两个、三个或更多辐条106的外部部分112及116的径向内端112E及116E可插入到凹槽318中以用于环形剪切带104的给定压缩。图12说明变形的环形剪切带104的底部部分120，其中多个辐条106连接到轮毂300。
在所要数目的辐条106的径向内端已与凹槽318连接之后，通过增加环形剪切带104与轮毂300之间的沿着径向方向R的距离来使环形剪切带104不变形。这是通过抽出缸408以使台410从主轴404移开来实现。环形剪切带104的所得未变形允许如图12中所展示变形的辐条106拉直且恢复到其如图1中所展示的正常形状。
接下来，非充气车轮100(包含主轴404上的轮胎102和轮毂300)可沿着周向方向C旋转以便恰当地定位具有外部部分112及116但未连接到轮毂300的辐条106。此旋转将优选地呈将未完全连接的辐条106放置在台410与主轴404上的车轮100的旋转轴线之间的量。举例来说，在一个示范性方面中，此旋转将在约20度到30度的范围内(如由例如旋转此角度量的车轮100上的任意半径所确定)。
现在，环形剪切带104可再次使用如先前所描述的设备100变形。并且，同样如先前所描述，一个或多个额外辐条106的外部部分112及116可通过将径向内端112E和116E插入到凹槽318中而与轮毂300连接。可重复使环形剪切带104变形、将额外径向内端112E及116E插入或滑动到凹槽318中、使环形剪切带104不变形及旋转轮胎102的过程，直到具有部分112、114及116的所有辐条106完全连接到轮毂300。
本发明不限于设备400且具有例如不同电动机或螺线管的其它装置可用于使环形剪切带104变形。作为额外实例，缸408可安装成沿着水平方向朝向主轴404延伸。另外，设备400可配置成使多于一个位置处的环形剪切带104同时变形以增加可在环形剪切带104的变形期间插入到凹槽318中的径向内端112E及116E的数目。举例来说，一个或多个额外缸及支撑表面可围绕主轴404定位于不同位置处，以使环形剪切带104从多个侧同时变形。在又一替代方案中，主轴404可沿着多个侧被围封且配置成使得缸408的延伸及表面410的延伸抵着表面410及一个或多个额外表面压靠车轮100。还可使用其它配置。
虽然已关于具体示范性实施例和方法详细地描述本发明主题，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改变、变化和等效物。因此，本公开的范围是作为实例而非作为限制，且本公开并不排除将此类修改、变化和/或添加包含到本发明主题中，如对所属领域的普通技术人员将显而易见。

Claims (15)

1.一种用于将非充气轮胎安装到轮毂上的方法；
所述非充气轮胎限定轴向、径向及周向方向；
所述非充气轮胎具有环形剪切带及多个辐条，每一辐条具有沿着所述轴向方向定位在一对对应的外部辐条部分之间的中心辐条部分，每一辐条部分具有与所述环形剪切带连接的径向外端，每一辐条部分具有径向内端；
所述轮毂具有沿着所述周向方向间隔开的多个凹槽，其中每一凹槽具有沿着所述轴向方向延伸的纵向轴线；所述用于安装的方法包括：
将所述轮毂放置到由所述非充气轮胎限定的中心开口中；
将所述中心辐条部分的所述径向内端插入到所述轮毂的所述凹槽中，其中每个凹槽具有一个中心辐条部分；
使所述环形剪切带径向向内朝向所述轮毂变形以便减小所述环形剪切带与所述轮毂之间的沿着所述径向方向的距离；及
将至少一个中心辐条部分的所述对应的外部辐条部分的所述径向内端滑动到所述凹槽中的周向性邻近于含有所述至少一个中心辐条部分的所述径向内端的凹槽的一个凹槽中；
使所述环形剪切带不变形以便增加所述环形剪切带与所述轮毂之间的沿着所述径向方向的距离；
将所述轮胎和轮毂旋转预定量；及
重复所述变形、滑动、不变形及旋转直到所有所述外部辐条部分连接到所述轮毂。
2.根据权利要求1所述的用于将非充气轮胎安装到轮毂上的方法，其中所述凹槽具有配置成用于互补地接纳所述径向内端的横截面形状。
3.根据权利要求1所述的用于将非充气轮胎安装到轮毂上的方法，其进一步包括在所述变形之前将所述轮毂安装到支撑件上。
4.根据权利要求3所述的用于将非充气轮胎安装到轮毂上的方法，其中所述变形包括将所述轮胎放置到表面上及朝向所述轮毂移动所述表面。
5.根据权利要求4所述的用于将非充气轮胎安装到轮毂上的方法，其中所述不变形包括将所述表面从所述轮毂移开。
6.根据权利要求5所述的用于将非充气轮胎安装到轮毂上的方法，其中移动所述表面包括使缸延伸或收缩。
7.根据权利要求1所述的用于将非充气轮胎安装到轮毂上的方法，其中所述旋转包括将所述轮胎及轮毂旋转在20度到30度范围内的量。
8.根据权利要求1所述的用于将非充气轮胎安装到轮毂上的方法，其中所述至少一个中心部分在其外部辐条部分的径向内端的所述滑动之后与其外部辐条部分形成在8度到12度范围内的角度。
9.根据权利要求1所述的用于将非充气轮胎安装到轮毂上的方法，其中所述至少一个中心部分在其外部辐条部分的径向内端的所述滑动之后与其外部辐条部分形成在10度范围内的角度。
10.根据权利要求1所述的用于将非充气轮胎安装到轮毂上的方法，其中每一中心辐条部分的所述径向外端与其外部辐条部分的所述径向外端连接。
11.根据权利要求1所述的用于将非充气轮胎安装到轮毂上的方法，其中所述环形剪切带包括多个加固带。
12.根据权利要求11所述的用于将非充气轮胎安装到轮毂上的方法，其中所述环形剪切带包括剪切层。
13.根据权利要求11所述的用于将非充气轮胎安装到轮毂上的方法，其进一步包括将环形接纳器焊接到所述轮毂。
14.根据权利要求11所述的用于将非充气轮胎安装到轮毂上的方法，其中所述辐条包括不可扩展加固件。
15.根据权利要求11所述的用于将非充气轮胎安装到轮毂上的方法，其中每一辐条的所述中心辐条部分与外部辐条部分沿着每一辐条的所述径向外端接合在一起。
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