CN114590076A - 用于支撑结构的车轮 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于支撑结构的车轮。用于轮胎的车轮组件包括用于紧固至车辆的可旋转车轴的环形轮毂构件、用于接合所述轮毂构件的第一轮辋件、用于接合所述第一轮辋件的第二轮辋件、以及多个圆柱形套筒，所述圆柱形套筒用于接合所述第一轮辋件和所述第二轮辋件二者。所述第一轮辋件具有圆柱形的第一轴，每个第一轴接合套筒之一的第一端。所述第二轮辋件具有圆柱形的第二轴，每个第二轴接合套筒之一的第二相对端。每个套筒的外部圆柱形表面接合所述轮胎的单独且不同的部分。

Description

用于支撑结构的车轮
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来承载和传递轮辋和带束层（belt layer）之间的负载。这些帘布层帘线（cords）需要张紧以承载该负载。使这些帘布层帘线张紧是通过轮胎的内部腔室中的加压空气来实现的。如果失去气压，则充气轮胎的负载承载能力显著减小。防止缓慢的或者突然的气压损失对于轮胎制造商而言一直是一项挑战。一种建议的解决方案是使用非充气轮胎。如果顶部装载机非充气轮胎的耐久性、速度评极/限制以及负载能力可以提高至充气轮胎的水平，则其可类似于充气轮胎发挥性能。
许多顶部装载机非充气轮胎依靠聚合物辐条来承载车辆的负载。辐条将负载从轮辋传递至剪切带。由于在这些轮胎的辐条中使用的聚合物材料的特性，所以这些轮胎的性能受到限制。本发明的目的是克服此限制，并且提高这些辐条的负载承载能力和耐久性并且因此提高顶部装载机非充气轮胎的性能。
定义
如本文和权利要求中所使用的：
“环形的”意指形成为像环一样。
“轴向的”和“轴向地”指的是与轮胎的旋转轴线平行的线或方向。
“周向的”和“周向地”意指沿着平行于赤道面（EP）且垂直于轴向方向的环形轮胎的表面的周长延伸的线或方向；它还可以指的是其半径限定胎面的轴向曲率的多组相邻环形曲线的方向，如在横截面中所观察到的。
“切割剪切带帘布层”指的是宽度小于胎面宽度的剪切带，其在轮胎的胎冠区域中平坦地位于胎体帘布层上。
“胎冠”意指轮胎的在轮胎胎面附近的那部分。
“弹性体”意指在变形后能够恢复尺寸和形状的弹性材料。
“赤道面（EP）”意指垂直于轮胎的旋转轴线并且穿过其胎面的中心的平面；或者包含胎面的周向中心线的平面。
“演变的胎面花纹”意指一种胎面花纹，其行驶表面（该行驶表面意图与道路接触）随着由轮胎在路面上行进造成的胎面磨损而演变，该演变在设计轮胎时被预先确定，以便获得附着力和道路操纵性能，在轮胎的整个使用/磨损时段期间，无论胎面的磨损程度如何，所述附着力和道路操纵性能保持基本不变。
“印迹”意指在零速度时以及在正常负载和压力下轮胎胎面与平坦表面的接地面积（contact patch）或接触面积。
“内部”意指朝向轮胎的内部，以及“外部”意指朝向其外部。
“内侧”意指当轮胎被安装在车轮上并且车轮被安装在车辆上时轮胎的最靠近车辆的一侧。
“侧向的”意指轴向方向。
“负载范围”意指对于在特定的服务类型中所使用的给定轮胎的负载和充气限制，如由轮胎和轮辋协会（The Tire and Rim Association, Inc.）中的表格所限定的。
“净接触面积”意指如围绕胎面的整个圆周测量的在限定的边界边缘之间的地面接触元件的总面积。
“正常负载”意指针对轮胎的服务条件由合适的标准组织指定的特定设计充气压力和负载。
“外侧”意指当轮胎被安装在车轮上并且车轮被安装在车辆上时轮胎的最远离车辆的一侧。
“径向的”和“径向地”意指径向地朝向或远离轮胎的旋转轴线的方向。
“自支撑安全轮胎（Self-supporting run-flat）”意指具有一种结构的轮胎类型，其中，当轮胎以未充气条件在有限的时间段和有限的速度下操作时，该轮胎结构本身足够强以支撑车辆负载。轮胎的侧壁和内表面由于轮胎结构本身（例如，无内部结构）所致而可能不会塌陷或卷曲到其自身上。
“侧壁”意指轮胎的径向地在胎面和胎圈之间的那部分。
“弹簧系数”意指轮胎的刚度，其表示为在给定压力下负载变形曲线的斜率。
“刚度比”意指控制剪切带结构刚度的值除以另一剪切带结构刚度的值（当由固定三点弯曲测试确定这些值时，所述固定三点弯曲测试使帘线的两端由在固定端之间居中的负载支撑和挠曲）。
“拉应力”是以力/横截面积所表示的力。以psi为单位的强度=12800乘以比重乘以以克每旦尼尔（denier）为单位的韧性。
帘线的“张力”意指帘线上的力，表示为mN/tex。
“胎面”意指当结合到轮胎外胎时包括轮胎的当轮胎正常充气并处于正常负载下时与道路接触的那部分的模制橡胶部件。
“胎面宽度”意指在包括轮胎的旋转轴线的平面中胎面表面的弧长。
“竖向变形”意指轮胎在负载下变形的量。
发明内容
根据本发明，用于轮胎的车轮组件包括用于固定至车辆的可旋转车轴的环形轮毂构件、用于接合所述轮毂构件的第一轮辋件、用于接合所述第一轮辋件的第二轮辋件、以及多个圆柱形套筒，所述圆柱形套筒用于接合所述第一轮辋件和所述第二轮辋件二者。所述第一轮辋件具有圆柱形的第一轴，每个第一轴接合所述套筒之一的第一端。所述第二轮辋件具有圆柱形的第二轴，每个第二轴接合所述套筒之一的第二相对端。每个套筒的外部圆柱形表面接合轮胎的单独且不同的部分。
根据所述车轮组件的另一个方面，所述第一轮辋件具有围绕所述第一轮辋件周向排列的第一紧固开口。
根据所述车轮组件的再另一个方面，所述第二轮辋件具有围绕所述第二轮辋件周向排列的第二紧固开口。
根据所述车轮组件的又另一个方面，所述第一轮辋件的第一紧固开口中的每个与所述第二轮辋件的相应的第二紧固开口轴向对齐。
根据车轮组件的再另一个方面，所述套筒中的每个具有用于接合轮胎的相应环状物的径向外表面。
根据所述车轮组件的又另一个方面，通过多个螺栓构件中的螺栓构件和多个紧固件构件中的相应紧固件构件，每对相应的第一和第二紧固开口径向地且周向地被紧固并且被固定在轴向对齐的相对位置中。
根据所述车轮组件的再另一个方面，所述第一轴和所述第二轴具有带锯齿的圆柱形表面，用于将套筒紧固地固定至第一轴和第二轴。
根据所述车轮组件的又另一个方面，每个第一和第二轴接合套筒之一的圆柱形内表面。
根据所述车轮组件的再另一个方面，所述第一轮辋件和第二轮辋件是由金属构成的。
根据所述车轮组件的又另一个方面，所述第一轮辋件和第二轮辋件是由聚合物构成的。
根据本发明的用于支撑车辆负载的方法包括以下步骤：通过第一轮辋件的带锯齿的第一轴构件轴向地接合圆柱形套筒的第一端；通过第二轮辋件的带锯齿的第二轴构件轴向地接合圆柱形套筒的第二端；通过圆柱形套筒的外部圆柱形表面轴向地且径向地接合轮胎组件的环状物构件；以及将多个螺栓构件中的每个插入穿过所述第一轮辋件中的一个第一钻孔和所述第二轮辋件中的一个轴向对齐的相应第二钻孔。
根据所述方法的另一个方面，另外的步骤包括将多个紧固件构件轴向地紧固至多个螺栓构件中的每个。
根据所述方法的再另一个方面，另外的步骤包括将环形轮毂构件紧固至所述第一轮辋件，从而允许旋转附接至车辆。
根据所述方法的又另一个方面，另外的步骤包括围绕所述第一轮辋件周向地排列所述第一钻孔。
根据所述方法的再另一个方面，另外的步骤包括围绕所述第二轮辋件周向地排列第二钻孔。
根据所述方法的又另一个方面，另外的步骤包括围绕所述第一轮辋件周向地排列第一钻孔。
根据所述方法的再另一个方面，另外的步骤包括通过螺栓构件和相应的紧固件构件在轴向对齐的相对位置中将所述第一轮辋件径向地且周向地固定至所述第二轮辋件。
根据所述方法的又另一个方面，另外的步骤包括通过第一轴构件中的一个接合套筒中的每个的圆柱形内表面。
根据所述方法的再另一个方面，另外的步骤包括通过第二轴构件中的一个接合套筒中的每个的圆柱形内表面。
根据所述方法的又另一个方面，另外的步骤包括通过所述第一轴构件中的一个和所述第二轴构件中的相应一个接合套筒中的每个的圆柱形内表面。
方案1.一种用于轮胎的车轮组件，其包括：
用于固定至车辆的可旋转车轴的环形轮毂构件；
用于接合所述轮毂构件的第一轮辋件；
用于接合所述第一轮辋件的第二轮辋件；以及
多个圆柱形套筒，其用于接合所述第一轮辋件和所述第二轮辋件二者，所述第一轮辋件具有圆柱形的第一轴，每个所述第一轴接合所述套筒之一的第一端，所述第二轮辋件具有圆柱形的第二轴，每个所述第二轴接合所述套筒之一的第二相对端，每个套筒的外部圆柱形表面接合所述轮胎的单独且不同的部分。
方案2.如方案1所述的车轮组件，其中，所述第一轮辋件具有围绕所述第一轮辋件周向排列的第一紧固开口。
方案3.如方案2所述的车轮组件，其中，所述第二轮辋件具有围绕所述第二轮辋件周向排列的第二紧固开口。
方案4.如方案3所述的车轮组件，其中，所述第一轮辋件的所述第一紧固开口中的每个与所述第二轮辋件的相应的第二紧固开口轴向对齐。
方案5.如方案1所述的车轮组件，其中，所述套筒中的每个具有用于接合所述轮胎的相应环状物的径向外表面。
方案6.如方案4所述的车轮组件，其中，通过多个螺栓构件中的螺栓构件和多个紧固件构件中的相应紧固件构件，每对相应的第一和第二紧固开口径向地且周向地被紧固并且被固定在轴向对齐的相对位置中。
方案7.如方案1所述的车轮组件，其中，所述第一轴和所述第二轴具有带锯齿的圆柱形表面，用于将所述套筒紧固地固定至所述第一轴和第二轴。
方案8.如方案1所述的车轮组件，其中，每个第一轴和第二轴接合所述套筒之一的圆柱形内表面。
方案9.如方案1所述的车轮组件，其中，第一轮辋件和第二轮辋件是由金属构成的。
方案10.如方案1所述的车轮组件，其中，第一轮辋件和第二轮辋件是由聚合物构成的。
方案11.一种用于支撑车辆负载的方法，该方法包括以下步骤：
通过第一轮辋件的带锯齿的第一轴构件轴向地接合圆柱形套筒的第一端；
通过第二轮辋件的带锯齿的第二轴构件轴向地接合所述圆柱形套筒的第二端；
通过所述圆柱形套筒的外部圆柱形表面轴向地且径向地接合轮胎组件的环状物构件；以及
将多个螺栓构件中的每个插入穿过所述第一轮辋件中的一个第一钻孔和所述第二轮辋件中的一个轴向对齐的相应第二钻孔。
方案12.如方案11所述的方法，还包括将多个紧固件构件轴向地紧固至多个螺栓构件中的每个的步骤。
方案13.如方案11所述的方法，还包括将环形轮毂构件紧固至所述第一轮辋件从而允许旋转附接至车辆的步骤。
方案14.如方案11所述的方法，还包括围绕所述第一轮辋件周向地排列所述第一钻孔的步骤。
方案15.如方案14所述的方法，还包括围绕所述第二轮辋件周向地排列所述第二钻孔的步骤。
方案16.如方案11所述的方法，还包括围绕所述第一轮辋件周向地排列所述第一钻孔的步骤。
方案17.如方案11所述的方法，还包括通过所述螺栓构件和相应的紧固件构件在轴向对齐的相对位置中将所述第一轮辋件径向地且周向地固定至所述第二轮辋件的步骤。
方案18.如方案11所述的方法，还包括通过所述第一轴构件中的一个接合所述套筒中的每个的圆柱形内表面的步骤。
方案19.如方案18所述的方法，还包括通过所述第二轴构件中的一个接合所述套筒中的每个的圆柱形内表面的步骤。
方案20.如方案11所述的方法，还包括通过所述第一轴构件中的一个和所述第二轴构件中的相应一个接合所述套筒中的每个的圆柱形内表面的步骤。
附图说明
参照附图，通过本发明的一些示例的以下描述将使本发明被更清楚地理解，其中：
图1是根据本发明的示例车轮组件的示例第一部分的示意性透视图；
图2是图1的车轮组件的第一部分和示例第二部分的另一个示意性透视图；
图3是图2的车轮组件的组装好的第一和第二部分的再另一个示意性透视图；
图4是图3的组装的车轮组件以及与本发明一起使用的示例轮胎的又另一个示意性透视图；
图5是图4的组装的车轮/轮胎组件以及图4的车轮组件的示例第三部分的再另一个示意性透视图；
图6是图5的车轮/轮胎组件的组装的第一部分、第二部分和第三部分以及示例轮胎的又另一个示意性透视图；
图7是图6的车轮/轮胎组件以及图6的车轮/轮胎组件的示例第四部分的再另一个示意性透视图；
图8是图7的车轮/轮胎组件以及图7的车轮/轮胎组件的示例第五部分的又另一个示意性透视图；
图9是图8的车轮/轮胎组件以及图8的车轮/轮胎组件的示例第六部分的再另一个示意性透视图；
图10是图9的组装的车轮/轮胎组件的又另一个示意性透视图；
图11是图10的车轮/轮胎组件的再另一个示意性透视图；
图12是图10-11的车轮/轮胎组件的示意性分解透视图；以及
图13是根据本发明的示例方法的示意性流程图。
具体实施方式
常规的车轮/轮胎组件可具有外部环，诸如剪切带，其借助于轻质复合弹簧柔性地连接至中心轮毂。该弹簧可以是被固定至该环和轮毂的板。该轮毂可包含减速齿轮单元和/或电动马达，并可具有用于将车辆底盘连接到每个车轮的悬架机构。该环可由柔性复合材料构成（诸如碳纤维增强尼龙材料）并且具有双橡胶轮胎（twin rubber tires）和多个周向间隔的径向防滑条（cleat），这些防滑条与地面接合并提供改良的牵引力。该轮毂也可由碳纤维增强复合材料形成。另一种常规的车轮可具有橡胶条，其具有结合到复合环的模制胎面以提高抓地力。此外，使环和轮毂互相连接的弹簧可以是S形轻质复合弹簧。
另一种常规的车轮/轮胎组件可由轻质复合材料形成，诸如碳纤维增强聚酰胺。该组件可具有圆柱形中心轮毂和环形外部柔性轮辋，环形外部柔性轮辋通过在中心轮毂和环形轮辋之间延伸的无端成环弹簧带被安装在该中心轮毂上。六个径向环状物可由弹簧带限定。弹簧带可以通过任何合适的方法（诸如粘合、粘聚、钎焊和/或借助于螺栓、铆钉和/或夹具进行的机械固定）被附接至中心轮毂和环形轮辋。
示例车轮/轮胎组件，诸如在申请人的US 10207544和US 10603956（两者均通过参引的方式以它们的整体并入本文）中所描述的，可由轻质聚合物材料形成，诸如，例如，标准轮胎橡胶化合物、热塑性聚合物、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚醚醚酮（PEEK）、如天然橡胶的交联聚合物、类合成橡胶聚合物、环氧树脂和/或酚醛树脂。该组件可以具有内部中心轮辋，诸如汽车车轮（未示出），以及环形外部柔性环，其可以包括剪切带和胎面结构，该环形外部柔性环通过在内部中心轮辋和外部环之间延伸的连续帘线/织物增强辐条结构被安装在内部中心轮辋上。
辐条结构可限定同心地围绕内部中心轮辋布置的多个腔，以允许辐条结构在负载下变形，从而限定柔性与刚度之间适合的平衡，该柔性用于行驶舒适性和组件的印迹内的牵引力，该刚度用于车辆操纵、低滚动阻力和辐条结构内的低热量积聚。辐条结构的腔可另外限定用于内部中心轮辋的臂延伸穿过其中并将辐条结构紧固至内部中心轮辋的开口。这些臂可接合机械互锁布置中的部分。内部中心轮辋可另外包括板，其与臂一起可夹置辐条结构的部分并在内部中心轮辋和辐条结构之间形成另外的摩擦和/或粘合紧固。辐条结构可以包括同质或异质聚合物和/或填充聚合物。
辐条结构的辐条可以向内或向外弯曲，以减轻或增强辐条的屈曲。辐条可包括一个或更多增强层。该层（多个）可由单端浸渍帘线、常规充气轮胎帘布层/帘线布置、短纤维和/或聚合物膜构成。此外，这些构造可以是PET、尼龙6、尼龙6,6、人造丝、钢、玻璃纤维、碳纤维、芳族聚酰胺和/或这些材料的混合构造。帘线可为从400旦尼尔至9000旦尼尔。聚合物膜可为从0.1 mm至2.0 mm厚。辐条可以在0度到90度之间的角度定向。辐条的增强可以在其整个轴向长度上连续增强。连续增强层（多个）可径向地向外延伸至与外部柔性环处的剪切带邻近的多个位置。
每个腔可具有围绕组件的旋转轴线的相同横截面轮廓。此外，每个腔可具有等于辐条结构的统一轴向厚度的相同轴向长度。每个腔可以弯曲成形以防止增强层（多个）上的“夹点”（pinch points）并减轻增强层（多个）上的压缩应力集中。对于大尺寸的轮胎组件，腔的数量可以在2到60个之间。该内部中心轮辋可包括钢、铸铁、铝、铝合金、镁合金和/或铁合金。
图1-12示出了根据本发明的与充气和/或非充气轮胎组件（诸如上述示例轮胎组件）一起使用的车轮组件200。该车轮组件200可包括第一环形轮辋件210和第二轴向相对的第二环形轮辋件220。轮辋件210或220中的一个可紧固至环形轮毂构件230，并且因此紧固至车辆（未示出）的可旋转车轴或类似结构。第一和第二轮辋件210、220可由任何合适的材料构成，诸如金属、聚合物、陶瓷和/或它们的组合。
第一轮辋件210可具有轴向延伸的圆柱形第一柱或第一轴212，每个用于接合多个套筒241中的相应圆柱形套筒的第一轴向端242。第一轮辋件210可另外具有围绕第一轮辋件周向排列的第一紧固开口或第一钻孔214。第二轮辋件220可具有轴向延伸的圆柱形第二柱或第二轴222，每个用于接合多个套筒241中的相应圆柱形套筒的第二轴向端244。第二轮辋件220可另外具有围绕第二轮辋件周向排列的第二紧固开口或第二钻孔224。套筒241中的每个的径向外表面245可以接合示例轮胎组件140的辐条结构110的相应环状物111。第一和/或第二轴212、222可以具有带锯齿的环形外表面213、214，用于将第一和/或第二轴更紧固地固定至套筒241的内部圆柱形表面。
一旦这些元件140、210、220、230已被组装，则第一轮辋件210的每个第一钻孔214可以与第二轮辋件220的相应第二钻孔224轴向对齐（图12）。每个轮辋件210、220的每对相应钻孔214、224可以通过多个螺栓构件251中的相应螺栓构件和多个紧固件构件的相应紧固件构件或螺母构件261径向地且周向地被紧固并且固定在这些对齐的相对位置中。
如图13中所示，根据本发明，用于非充气地支撑车辆负载的方法1300可以包括：第一步骤1301，使得圆柱形套筒241中的每个的第一端242轴向地接合第一轮辋件210的第一轴构件212中的每个；第二步骤1302，使得示例轮胎组件140的环状物构件111可以每个轴向地且径向地接合圆柱形套筒141中的每个的相应径向外表面245；第三步骤1303，使得圆柱形套筒241中的每个的第二端244轴向地接合第二轮辋件220的第二轴构件222中的每个；第四步骤1304，使得多个螺栓构件151每个插入穿过第一轮辋件210中的相应第一钻孔214和第二轮辋件220中的轴向对齐的相应第二钻孔224；第五步骤1305，使得多个紧固件构件261每个轴向地紧固至螺栓构件151中的每个；以及第六步骤1306，使得环形轮毂构件230被紧固（例如焊接、螺栓连接、过盈配合等）至轮辋件210、220中的一个，从而允许旋转附接至车辆。
根据本文提供的对本发明的描述，本发明的变型是可能的。虽然为了说明本发明的目的已经示出了某些代表性示例和细节，但是对于本领域技术人员而言显而易见的是，在不脱离本发明的范围的情况下可以在其中进行各种改变和/或修改。因此，应当理解，可以在本文描述的具体示例中进行改变，这将在由以下所附权利要求限定的本发明的完整范围内。此外，本发明不限于上文描述的示例，其可以在所附权利要求的完整范围内在构造和/或细节上变化。

Claims (10)

1.一种用于轮胎的车轮组件，其特征在于，包括：
用于固定至车辆的可旋转车轴的环形轮毂构件；
用于接合所述轮毂构件的第一轮辋件；
用于接合所述第一轮辋件的第二轮辋件；以及
多个圆柱形套筒，其用于接合所述第一轮辋件和所述第二轮辋件二者，所述第一轮辋件具有圆柱形的第一轴，每个所述第一轴接合所述套筒之一的第一端，所述第二轮辋件具有圆柱形的第二轴，每个所述第二轴接合所述套筒之一的第二相对端，每个套筒的外部圆柱形表面接合所述轮胎的单独且不同的部分。
2.如权利要求1所述的车轮组件，其特征在于，所述第一轮辋件具有围绕所述第一轮辋件周向排列的第一紧固开口。
3.如权利要求2所述的车轮组件，其特征在于，所述第二轮辋件具有围绕所述第二轮辋件周向排列的第二紧固开口。
4.如权利要求3所述的车轮组件，其特征在于，所述第一轮辋件的所述第一紧固开口中的每个与所述第二轮辋件的相应的第二紧固开口轴向对齐。
5.如权利要求1所述的车轮组件，其特征在于，所述套筒中的每个具有用于接合所述轮胎的相应环状物的径向外表面。
6.如权利要求4所述的车轮组件，其特征在于，通过多个螺栓构件中的螺栓构件和多个紧固件构件中的相应紧固件构件，每对相应的第一和第二紧固开口径向地且周向地被紧固并且被固定在轴向对齐的相对位置中。
7.如权利要求1所述的车轮组件，其特征在于，所述第一轴和所述第二轴具有带锯齿的圆柱形表面，用于将所述套筒紧固地固定至所述第一轴和第二轴。
8.如权利要求1所述的车轮组件，其特征在于，每个第一轴和第二轴接合所述套筒之一的圆柱形内表面。
9.如权利要求1所述的车轮组件，其特征在于，第一轮辋件和第二轮辋件是由金属构成的。
10.如权利要求1所述的车轮组件，其特征在于，第一轮辋件和第二轮辋件是由聚合物构成的。
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