CN110198847B - 非充气车轮和安装非充气轮胎的方法 - Google Patents

Abstract

一种包含轮毂(300)及非充气轮胎(102)的非充气车轮(100)，以及一种用于将所述非充气轮胎(102)安装到所述轮毂(300)上的方法。所述轮毂(300)形成有凹槽(318)，所述凹槽接纳所述非充气轮胎(102)的辐条(106)的径向内端(110)。为了在组装期间将所述轮胎(102)固定到所述轮毂(300)上，其中接纳有所述辐条(106)的所述径向内端(110)的所述凹槽(318)被径向向内拉动以减小所述轮毂(300)的直径且增加所述辐条(106)中的张力。

Description

非充气车轮和安装非充气轮胎的方法

技术领域

本公开的主题大体上涉及一种非充气车轮及一种将非充气轮胎安装到轮毂上的方法。

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和其益处，所述专利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、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、配置和构造材料构造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兼而有之。此替换将需要例如从非充气车轮的环形剪切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的轮毂中，将是非常有用的。

发明内容

本发明提供一种包含轮毂及非充气轮胎的非充气车轮，以及一种用于将所述非充气轮胎安装到所述轮毂上的方法。所述轮毂形成有凹槽，所述凹槽接纳所述非充气轮胎的辐条的径向内端。为了在组装期间将所述轮胎固定到所述轮毂上，其中接纳有所述辐条的径向内端的所述凹槽被径向向内拉动以减小所述轮毂的直径且增加所述辐条的张力。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。

在一个示范性实施例中，提供一种非充气车轮。所述非充气车轮限定轴向、径向及周向方向。所述非充气车轮包含支撑地面接触表面的环形剪切带。多个辐条沿着所述径向方向延伸。所述辐条具有与所述环形剪切带连接的径向外端。所述辐条具有径向内端。轮毂包含配置成用于将所述车轮支撑在车辆上的中心部分。所述轮毂还包含环形接纳器，其支撑在所述中心部分上且围绕所述中心部分周向性延伸。

此示范性环形接纳器包含沿着所述周向方向彼此间隔开的多个凹槽。每一凹槽具有沿着所述轴向方向延伸的纵向轴线。每一凹槽配置成接纳所述辐条的径向内端。多个桥形件沿着所述周向方向彼此间隔开。每一桥形件在所述多个凹槽中的一对之间延伸。每一桥形件包括一对延伸体。所述延伸体形成<180度的角度α，所述角度α朝向所述非充气车轮的旋转轴线径向向内。

在本发明的另一示范性方面中，提供一种用于将非充气轮胎安装到轮毂的环形接纳器上的方法。所述非充气轮胎限定轴向、径向及周向方向。所述非充气轮胎包含环形剪切带及多个辐条。所述辐条具有与所述环形剪切带连接的径向外端。所述辐条具有径向内端。所述环形接纳器限定中心且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；将所述辐条的径向内端***到所述轮毂的所述凹槽中；及朝向所述环形接纳器的所述中心拉动具有所述辐条的径向内端的所述凹槽。

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提供本发明的非充气车轮的示范性实施例的透视图，所述非充气车轮包含安装在其上的轮毂和非充气轮胎。

图2是图1中所展示的非充气车轮的示范性实施例的正视图。

图3是图1和2中的车轮的示范性轮毂和辐条的透视图，其中出于说明的目的移除环形剪切带。

图4是形成图1、2和3中所描绘的示范性轮毂的一部分的环形接纳器的一部分的特写侧视图。

图5是图1到4的示范性轮毂在将非充气轮胎安装在其上期间的透视图，其中出于说明的目的移除环形剪切带。

图6是形成图1、2和3中所描绘的示范性轮毂的一部分的环形接纳器的一部分的另一特写侧视图。

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。非充气轮胎102包含环形剪切带104，其围绕车轮100周向性延伸且具有轴向宽度SB_W。轮胎102的多个辐条106与剪切带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。

轮毂300的中心部分302配置成将车轮100支撑在车辆上。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***紧固件以将轮毂300(且因而将非充气车轮100)固定到车辆。中心部分302可例如***到由环形接纳器304形成的开口316中。中心部分302可焊接到环形接纳器304、与其一体地形成，及/或通过在其间延伸的紧固件固定。轮毂300的外观和特征仅作为实例提供且还可使用其它配置。

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，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。在又另一实例中，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。

剪切带104提供允许辐条106在车辆上使用车轮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的一部分从剪切带104“悬挂”，所述辐条在与剪切带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。处于张紧状态的辐条106的部分会随车轮100滚动且不同辐条移动到与剪切带104的地面接触部分相对的位置而改变。同时，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和2中将剪切带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沟槽、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周围且附接到其的胎面部分。还可使用其它配置。

现参看图3、4和5，环形接纳器304包含沿着周向方向C彼此间隔开的多个凹槽318。每一凹槽318限定平行于轴向方向A延伸的纵向轴线L_G(图3)。每一凹槽由一对相对侧320及322形成且通过基底324连接，如图4中所展示，当沿着轴向方向A观察时，所述相对侧及基底在一起使得凹槽318具有特定形状。每一侧320及322与基底324形成锐角β，对于此示范性实施例，所述锐角朝向凹槽318面朝内且在30度≤β≤60度的范围内。因而，凹槽318具有配置成用于互补地接纳辐条106的径向内端的横截面形状。还可使用其它横截面形状。

沿着周向方向C，每一凹槽318定位于一对桥形件326之间。桥形件326沿着周向方向C彼此间隔开且通过凹槽318分离。更确切地说，每一桥形件326在多个凹槽328中的一对之间延伸。每一桥形件326由一对延伸体312、314形成，所述延伸体由环形接纳器304形成。如图4的侧视图中所展示，延伸体312及314各自具有如沿着轴向方向A观察的线性轮廓。对于此示范性实施例，如图4中所展示，凹槽318及延伸体312、314在环形接纳器304的整个轴向宽度上维持沿着轴向方向A的连续且不间断的轮廓。

在一个示范性实施例中，环形接纳器304由具有轴向宽度W_AR的单个连续金属片材构造，所述轴向宽度可与环形剪切带104的轴向宽度SB_W具有相同量值。此类片材可弯曲及/或折叠以沿着周向方向形成桥形件326和凹槽318。片材的端部接着焊接在一起以形成环形接纳器304的圆形形状。中心部分302接着可***到环形接纳器304的内部中并焊接到其上。也可使用其它构造方法。

每一辐条106包含径向内端110。每一径向内端110被接纳到环形接纳器304的凹槽318中的一个中以将轮胎102固定到所述环形接纳器。每一辐条106包含一对支腿112、114，所述支腿经连接以形成径向内端110。从端部110径向向外移动，支腿112及114会彼此分开且形成角度θ。对于此示范性实施例，角度θ在10度≤θ≤45度的范围内。每一支腿112及114分别具有径向外端112_E及114_E，其在此示范性实施例中与环形剪切带104直接连接。在其它实施例中，辐条106可与环形剪切带104间接连接。

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SP_W(图3)定位，或替代地，可横越宽度SP_W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。

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”可包含至少由一个电子设备或基于计算机的设备完全或部分地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)放置到中心开口116(图5)中，所述中心开口由轮胎102并且更确切地说由辐条106的径向内端110形成，如图5中所展示。当***轮毂300时，每一辐条106的径向内端110***到凹槽318中的一个中。更确切地说，每一径向内端110沿着轴向方向A滑动到凹槽318中，从而使得每一凹槽318具有端部110，如图5所描绘。

接下来，将张力施加到每一辐条106，从而将轮胎102固定到轮毂300上且稍微改变环形接纳器304的形状。更确切地说，如图6中所展示，具有夹持器400的机器与由环形接纳器304的径向内表面330形成的每一突出部328连接。此类机器施加力F，所述力同时将每一突出部328朝向轮毂300的旋转轴线或质心308径向向内拉动。

如图4中所展示，每对延伸体312、314形成角度α，所述角度α朝向车轮100的旋转轴线或质心308径向向内。在施加力F之前，角度α在135<α<180的范围内，如图4中所展示。在施加力F期间，角度α减小，这继而减小环形接纳器304的直径D_AR(图3)。每对延伸体312及314之间的角度α的减小连同直径D_AR的减小会增加每一辐条106的每一支腿112、114的张力—进而将轮胎102紧固到轮毂300上。此类张力的量部分由角度α及直径D_AR的此类直径减小的量确定。因而，通过受控制地施加力F，可选择性地确定每一辐条106的张力量。

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 (18)

1.一种非充气车轮，其限定旋转轴线且限定轴向、径向及周向方向，所述非充气车轮包括：

环形剪切带，其支撑地面接触表面；

多个辐条，其沿着所述径向方向延伸，所述辐条具有与所述环形剪切带连接的径向外端，所述辐条具有径向内端；

轮毂，其包括：中心部分，所述中心部分配置成用于将所述车轮支撑在车辆上；及环形接纳器，其支撑在所述中心部分上且围绕所述中心部分周向性延伸，所述环形接纳器包括：

多个凹槽，其沿着所述周向方向彼此间隔开，每一凹槽具有沿着所述轴向方向延伸的纵向轴线，每一凹槽配置成用于接纳所述辐条的所述径向内端；及

多个桥形件，其沿着所述周向方向彼此间隔开，每一桥形件在所述多个凹槽中的一对之间延伸，每一桥形件包括形成<180度的角度α的一对延伸体，所述角度α朝向所述旋转轴线径向向内。

2.根据权利要求1所述的非充气车轮，其中所述环形接纳器包括金属片材，其经过塑形以形成所述多个凹槽及所述多个桥形件。

3.根据权利要求1所述的非充气车轮，其中所述角度α朝向所述中心部分径向向内。

4.根据权利要求3所述的非充气车轮，其中所述角度α在135度≤α≤180度的范围内。

5.根据权利要求1所述的非充气车轮，其中每一凹槽由在一对相对侧之间延伸的基底限定。

6.根据权利要求5所述的非充气车轮，其中所述相对侧中的每一个形成朝向所述凹槽径向向内的锐角β。

7.根据权利要求6所述的非充气车轮，其中角度β在30度≤β<60度的范围内。

8.根据权利要求1所述的非充气车轮，其中所述一对延伸体具有如沿着所述轴向方向观察的线性形状。

9.根据权利要求1所述的非充气车轮，其中每一凹槽维持沿着所述轴向方向的连续轮廓。

10.根据权利要求9所述的非充气车轮，其中每一凹槽的所述纵向轴线平行于所述轴向方向。

11.根据权利要求1所述的非充气车轮，其中所述多个辐条各自包括一对支腿，其在所述径向内端处连接且径向向外分开到与所述环形剪切带连接的一对径向外端。

12.一种用于将非充气轮胎安装到轮毂的环形接纳器上的方法；

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；所述辐条具有与所述环形剪切带连接的径向外端，所述辐条具有径向内端；

所述环形接纳器限定中心且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；

将所述辐条的所述径向内端***到所述轮毂的所述凹槽中；及

朝向所述环形接纳器的所述中心拉动具有所述辐条的所述径向内端的所述凹槽。

13.根据权利要求12所述的用于将非充气轮胎安装到轮毂的环形接纳器上的方法，其中所述环形接纳器包括沿着所述周向方向成对地定位于所述凹槽之间的多个延伸体，每一延伸体形成朝向所述环形接纳器的所述中心径向向内的角度α，所述方法进一步包括在所述拉动期间减小所述角度α。

14.根据权利要求13所述的用于将非充气轮胎安装到轮毂的环形接纳器上的方法，其中在所述拉动及减小之前，所述角度α在180度<α≤175度的范围内。

15.根据权利要求12所述的用于将非充气轮胎安装到轮毂的环形接纳器上的方法，其中在所述拉动及减小之后，角度α小于175度。

16.根据权利要求12所述的用于将非充气轮胎安装到轮毂的环形接纳器上的方法，其中所述环形接纳器限定直径，且其中所述拉动减小所述环形接纳器的所述直径。

17.根据权利要求16所述的用于将非充气轮胎安装到轮毂的环形接纳器上的方法，其中所述环形接纳器包括连续金属片材，所述方法进一步包括在所述拉动期间使所述金属片材弯曲。

18.根据权利要求12所述的用于将非充气轮胎安装到轮毂的环形接纳器上的方法，其进一步包括将中心部分附接到所述轮毂。

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