TWI339165B - Compliant wheel - Google Patents

Description

1339165 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於非充氣、結構上加以支撐之輪胎與車輪。 更特定言之，本發明係關於-種藉由其結構組件來支樓一 負載並具有類似充氣輪胎效能之性能以充當充氣輪胎之替 代與改良的順服性車輪。 【先前技術】 充氣輪胎為順服性、舒適、質量，及滾轉阻力之最佳已 次解決方案’但疋，充氣輪胎具有複雜、需要維護、及易 損壞之缺點。對充氣輪胎效能加以改良之裝置應可提供（舉 例而言）更多順服性、更好的剛度控制、更低之維護要求， 及耐損壞性。 習知實心輪胎、彈簧輪胎、及實心軟胎雖然無充氣輪胎 之維護要求與易損壞性’但不幸的是缺乏充氣輪胎之效能 優點。詳言之’實心與實心軟胎通常包括一由彈性材料層 環繞之實心輪圈。該等輪胎依靠在負載正下方的彈性層之 觸地部分之壓縮來支撐負載。該等類型之輪胎可能笨重且 僵硬’並缺乏充氣輪胎之吸震性能。 彈黃輪胎通常具有一硬質木質、金屬或塑料環，藉由彈 簧或類似彈晉之元件將其與一輪較連接。雖然輪毅由此而 由该等彈簧所懸吊，但該非可撓性環與路面僅有小的接觸 面積，此基本不提供順服性、並提供不良的牵引與操縱控 制。 因此，除了在有限的情況下 已知的非充充氣輪胎尚未 94818.doc 1339165 廣泛用作充氣輪胎之替代品。 一具有類似於充氣輪胎之效能特性，同時對其缺點加以 改良之非充氣、順服性車輪將克服此項技術中之各種不足 並將是一受歡迎之改良。 【發明内容】 根據本發明之一順服性車輪包含··一支撐車輪輪轂上的 負載的順服帶、及以張力在該帶與輪轂之間傳輸負載力的 複數個張力支撐70件。該等張力支撐元件大體上不以壓縮 支承負載’且向輪轂提供類似充氣輪胎之懸吊。 根據一較佳實施例，該等張力支撐元件為網狀輪輻，即 由彈性體材料形成之片狀元件，以在被壓縮時提供張力支 撐力與可撓性。亦可使用其它張力傳輸元件，例如繩索或 線纜，且對網狀輪輻之說明並非用以限制本發明。 根據-實施例，-順服性車輪包括：一順服帶、橫向延 伸穿過該順服帶並自其大體上徑向向内延伸向一車輪軸線 的複數個網狀輪輻、及用於將該等網狀輪輻與一輪轂互連 之構件。 根據另一實施例，該順服性車輪包括—形成於或安裝至 該順服帶之徑向外部表面上的胎面或磨損部分。 為了以下說明之目的，術語"輪轂"指用於支撐車輪並將 其安裝至一交通工具車軸之任何裝置或結構。 該順服帶由在負載下可變形（包括該帶之弯曲）之材料形 成以包裹障礙物並符合接觸表面，諸如路面或地面。詳 言之’在負載下的該帶之彎曲變形形成—與該接觸表面之 94818.doc 1339165 接觸部分，其提供類似充氣輪胎之牵引與操縱力傳輸。該 車輪材料之順服性之-態樣為：該帶之量與該車輪上 的負載之量值相關。 該順服帶可轉性體材料形成，諸如天然或合成橡膝、 聚胺基甲酸醋、發泡橡穋與發泡聚胺基甲酸醋、彼段共聚 多輕及尼龍之嵌段共聚物。較佳地，該材料具有約9 Mpa 至約60 MPa之彈性模數。該帶可未經強化，或可包含一強 化層以提高該帶之周向不可伸展性。 該等網狀輪輻將輪㈣順服帶互連，並以張力作用以便 在㈣毅與該帶之間傳輸負載力。此（在其它功能當中）提供 子乂通〜質量之支樓。負載支擇力由未連接至該帶之觸 地部分的網狀輪轄中之張力來產生。可將加上負載之輪穀 稱為懸吊於順服帶之上部部分’其界定了一支揮負載之拱 形。 為較，地’該等網狀輪輻受張力時具有一高的有效剛度且 ，壓縮時具有一低的有效剛度。受壓縮時的低剛度允許附 者=順服帶之觸地部分的網狀輪輻適應順服帶之觸地部分 之變形’而不傳輸顯著之垂直負載。該等網狀輪賴與其長 度相比而&相對較薄’且通常’受壓縮時會弯曲。在接觸 區缺乏網狀輪輕之屋縮負載支樓允許該帶更容易地形成接 觸部分且更容易f曲以吸收障礙物。此外，因為自地面至 ^ ;直接連接，即，路面衝擊必須環繞順服帶並穿過張 古的網狀輪輻傳播，所以該順服性車輪與充氣輪胎相比且 有改良的舒適性與衝擊吸收。 、 94818.doc 1339165 該等網狀輪輻亦傳輸加速、停止、與轉彎所需之力。可 選擇該等網狀輪輻之配置與取向，以獲得所要之功能。舉 例而言，在需要相對低周向剛度之應用中，該等網狀輪輻 可徑向配置並與該順服性車輪之旋轉軸線平行。為了增加 在周向方向上的剛度，可添加垂直於該旋轉軸線之網狀輪 輻，其與軸線對準之網狀輪輻相交替。另一替***法是將 該等網狀輪輻配置為相對於順服性車輪軸線傾斜，以在周 向與轴向方向兩者中提供剛度。另—替***法是將該等網 狀輪輻定向成呈一交替傾斜配置，意即，當在赤道平面上 觀察時呈鋸齒形圖t。當然’可使用其它類似配置以定製 車輪之周向剛度。 為便利胎面之地面接觸部分之網狀輪輻之彎曲，該等輪 輕可為弧形。或者，可在模製過程巾成形網狀輪輻，以具 有在一特定方向上彎曲之傾向。另一替***法為在輪轂與 網狀輪輻之間或在環與網狀輪輻之間提供一連接，其受張 力時作用，但在受壓縮時允許該等網狀輪輻之相對移動。 根據本發明之一較佳實施例，一順服性車輪包括一輪 轂、一徑向向外且與該輪轂同心地加以安置之順服性負載 支撐▼、及延伸於該輪轂與該順服帶之間的複數個網狀輪 輻，其中，該順服帶包括一嵌入於該帶中之強化膜或層。 較佳地，該強化層包括嵌入於一彈性體層中的對準於周向 方向中之㈣。根據該實施例，«化層起作用以制約受 到負載力的該帶之周向長度，以將張力更好地施加至該等 網狀輪輻，此增加了負載載運能力。 94818.doc 1339165 根據本實施例之另一態樣，該膜或強化層具有大於該帶 之彈性模數之縱向拉伸模數。 根據本實施例之又一態樣，該膜或強化層係定位該順服 帶之近似中性軸線處。更佳地，該強化層係關於該中性軸 線徑向向内定位。 【實施方式】 在本說明書中以下術語定義如下： "赤道平面"意指一垂直於車輪旋轉軸線而通過且將該車 輪結構平分之平面。 "子午平面”意指一通過並包括車輪之旋轉軸線之平面。 彈性材料之，，模數，，意指依照美國材料試驗協會（astm)標 準測忒方法D412所量測之在1〇%伸長率下之拉伸彈性 數。 ”遲滞性"意指在作業應力、溫度、與頻率下所量測到之 損耗正切（tan δ)。一熟習本藝之一般技術者將瞭解作 業條件因特定之應用而不同，例如，冑爾夫車與跑車之不 同負載與速度要求；且將瞭解應針對特別之應用而予指定 該應力、溫度、及頻率。 在本案圖式中所示之參考數字，針對每一種變化型式， 將遵循一致的模式。該等圖式並未按照比例繪製，且為清 楚說明之需要而已予誇大或縮小元件之尺寸。 、以赤道平面觀察之本發明順服性車輪之一例示性實施例 ' 於圖1中。本發明之順服性車輪適用於對充氣輪胎之 牵引操縱、或懸吊品質有利或需要改良之應用中。對— 94818.doc 1339165 比充氣輪胎需要更少維護之車輪，本發明之順服性車輪可 提供改良的順服性與剛度特性。除了用在機動車輛上外， 〆車輪亦可有利地被使用於例如一輪椅、一輪床、一醫院 用床、一用於敏感設備之推車、或其他對震動之敏感性為 至關重要之車輛或運輸工具上。此外，該車輪可用來替代 椅子或其他家具之輪腳，或充當童車、滑板、直排式溜冰 鞋等之輪子。本發明之順服性車輪可用於其中使用承重或 施重輪之機器或設備。在下文中使用，，交通工具"一詞係用 於說明之目的；事實上，以下說明包括了所有在其上可安 裝·順服性車輪之任何裝置。 如圖1所示之車輪100具有一環形順服帶丨1〇;複數個張力 傳輸7G件，此處顯示為網狀輪輻15〇，其橫向延伸跨過順服 帶並自6亥順服帶向内延伸；及一位於該等網狀輪輻之徑向 内部末端處的安裝帶160。該安裝帶160將車輪100固定至一 輪轂10。一胎面部分1〇5被形成於該順服帶U0之外周邊 處。該胎面部分105可為一如圖4斤示被點合於該順服帶11〇 上之額外層’例如’以便提供不同於該帶材料所提供之牵 引與磨扣性質。或者，如圖3所示，該胎面部分ι〇5可為該 順服帶之外表面。胎面特徵可被形成於該胎面部分1〇5中， 且可包括溝槽107或肋條109。 如上所述，圖！之例示性實施例令之網狀輪輕15〇橫向延 伸穿過車輪，此在本文中用以表示該等網狀輪輻15〇自車輪 之一側延伸至另-側，且可與旋轉軸線對準，或可相對於 車輪轴線而傾斜。此外，”向内延伸’’意為該等網狀輪輻150 948l8.doc 1339165 ，順服帶與輪較之間延伸，且可處於_相對於車輪轴線為 徑向之平面中或可相對於該徑向平面而傾斜。此外，如下 文解釋，第二複數個網狀輪輻可在赤道平面中延伸。 該順服帶110支撑該順服性車輪上之負載，且彈性地變形 以符合路面(或其它支撐表面)以便提供牽引與操縱能力。如 圖1與圖2所#示，當將一負載L置於車輪旋轉轴線X上時， 該順服帶llGf曲及以其它方式變形以在區邮中獲得地面 接觸’以形成一接觸料。冑110之未觸地之部分A以類似 一拱形之方式作用並在該赤道平面内提供足夠高的周向壓 縮剛度與縱向彎曲剛度以充當一負載支撐部件。自交通工 具（未圖式）傳輸至輪轂10之該車輪100上之負載乙實質上由 附著於負載支撐部分A之網狀輪輻所懸吊。在接觸區C中的 網狀輪輻未經受由負載L所致之張力載荷。當然，因為該順 服性車輪旋轉，所以順服帶11〇之作為拱形之特定部分不斷 變化，但是，拱形之概念有助於瞭解該負載支撐機制。 順服帶110之彎曲量，及因此，接觸部分或區域c之尺寸 與負載L成比例。該帶在負載下彈性地彎曲之能力提供一以 類似於充氣輪胎之方式作用並具有類似的有利效果之順服 性地面接觸區域C。舉例而言，該順服帶丨丨〇可包裹障礙物’ 以提供更平穩的乘坐《同樣，該順服帶n 〇能夠將力傳輸至 地面或路面，用於牽引、轉彎、及操縱。 相反，在通常的實心與實心軟胎中，負載由在接觸區域 中之輪胎結構之壓縮所支撐，其包括壓縮硬質輪轂下的軟 塾材料。該軟墊材料之順服性由該材料之壓縮特性與在硬 94818.doc •12- 1339165 質車輪或輪轂上該材料之厚度所限制。 該順服帶110由彈性體材料形成。該帶彈性體材料可包括 天然及合成橡勝、聚胺基甲酸酯、發泡橡膠與發泡聚胺基 甲酸酯、嵌段共聚多醚、及尼龍之嵌段共聚物。較佳地， 該彈性體材料具有約9 MPa至約60 MPa之彈性模數。除包括 聚合物含量外，該彈性體材料可以此項技術中已知之方式 用填充物、調節劑、固化添加劑、及其類似物來製備，只 要可獲取順服帶之適當的順服性、可挽性與彈性特性。 在負載下的順服帶110在轉動過程中之重複變形導致滞 後損耗，從而引起順服性車輪中之熱量積累。因此，應對 該順服帶材料之遲滯性作出規定以維持一低於所使用材料 之允許作業溫度之作業溫度。對於習知輪胎材料（如橡膠）， 舉例而言，應規定該帶之遲滯性以在連續使用的順服性車 輪中產生低於約l〇〇0c之溫度。 參看圖2與圖3,該等網狀輪輻15〇實質上為薄片狀元件， 其在徑向方向上具有長度N，在軸向方向上具有大體對應於 順服帶11G之軸向寬度之寬度w，且具有—垂直於其它維度 之厚度。如圖1所示，該厚度比長度N抑或寬度玫小得多， 此允許網狀輪輻在受到壓縮時可褶皺或彎曲。當通過接觸 區域C時，較薄的網狀輪輻將彎曲而實質上無抗壓力，意 即不向負載支承提供壓縮力或僅向其供給微小的壓縮 力。隨著網狀輪輻之厚度增大，該等網狀輪輻可在地面接 觸區域中提供某種壓縮負載支承力。但是，整體而言，網 狀輪輻之主要負載傳輸作用為張力。可選擇特定的網狀輪 948I8.doc •13- 1339165 輻厚度以滿***通工具之具體要求。 如圖2所示，較佳地，該等網狀輪輻丨5〇相對於順服帶i i〇 定向為穿過軸向方向。因此，該等網狀輪輻15〇中之張力（在 該圖式對應於圖1中區A之上部部分中）分佈於順服帶11()中 以支撐負載L。 根據一目前較佳實施例，該等網狀輪輻丨5〇由彈性模數為 約10至100 MPa之彈性體材料形成。若需要可強化該等網狀 輪幸S。邊網狀輪輻材料亦應在拉緊至30%後表現出彈性屬 性以返回到原始長度，且應在網狀輪輻材料拉緊至4%時表 現出恒定應力。此外，需要有一種在相關作業條件下具有 不大於0· 1之tan δ之材料。舉例而言，可識別滿足該等要求 的市面有售的橡膠或聚胺基曱酸酯材料。本發明人已發現

Connecticut, Middlebury 的 Crompton公司之 Uniroyal化學分 部的Vibrathane B836品牌之胺基甲酸酯適用於網狀輪輻。 參看圖3 ’在一實施例中，該等網狀輪輻15〇藉由—徑向 内部安裝帶160而互連，該安裝帶16〇環繞輪轂1〇以便將車 輪安裝至輪轂。一介面帶17〇在該等網狀輪輻15〇之徑向外 部末端處將其互連，並將該等網狀輪輻丨5〇連接至順服帶 11 〇。為方便起見，該等網狀輪輻丨5〇 '該安裝帶丨6()、及該 介面帶170可自單個材料模製為一單元。 或者’視帶110及輪轂或車輪1〇之構造材料與製程而定， 可去除安裝帶160或介面帶17〇且可模製或成型該等網狀輪 幸田以直接黏附至帶1丨〇與輪轂1 〇。舉例而言，若順服帶丨i 〇 係以與網狀輪輻相同或相容之材料所形成，則本發明之順 94818.doc 14 丄339165 一體 網狀 服性車輪可以—將網狀輪輻、順服帶及安裝帶形成為 式單元之步驟而製得，似地，安裝帶可藉由將該等 輪輪直接模製至輪轂而去除。 根據另一實施例，該等網狀輪輻 -------。从馎砜万式被連接 ―::軚’例如，藉由在每一網狀輪輻之内部末端上提供 ^該輪較中之一槽裝置的放大部分，或藉由連接相鄰 二網狀輪“便在該輪W之—掛鉤或桿體處形成一回 :广展示了此類型之一實施例，其中將網狀輪轄⑼成 形為具有多個與輪㈣之外部半徑中之諸掛釣154喊合之 回環1 5 2。 作實'上純粹的張力負載支標可藉由具有一網狀輪輻而獲 仔，而该網狀輪輪在受拉伸時具高效剛度，但在受屋縮時 ㈣度。_於以—敎方㈣曲’該等網狀輪輕可 為弧形。或者，可以__曲率來模製該等網狀輪輻並藉由在 冷部期間之熱收縮以使其變直’以提供以一特定方向變曲 之傾向。 舉例而言，當施加扭矩至車輪時，該等網狀輪輻15〇應抵 b亥順服帶U0與該輪㈣間之扭轉 轉向或轉彎時，該等網狀輪㈣應抵抗側向撓曲。：將； 瞭解的，位於徑向軸向平面中（意即，與徑向與轴向方向兩 T對準)=網狀輪輻150將、對軸向定向力具有高抗力，但 是，尤其是若在徑向方向上伸長，則網狀輪輻丨5()可對周圍 方向中之扭矩具有相當低之抗力。對於某些交通工具盥應 用，例如產生相當低扭矩之彼等交通工具與應用，一具有 94818.doc -15- 1339165 與徑向方向對準之相當短輪輻的網狀輪輻套件將是較適合 的。 對於預期會有高扭矩之應用’如圖5_7所示之諸配置中之 一可能是更適合的。在圖5中’該等網狀輪輻15〇以如在轴 向方向中所看到之一重複X圖案而被予定向’使成對的輪輻 形成接合於其中心處之該X。在圓6中，該等網狀輪輻以相 對於徑向方向呈一鋸齒形圖案而被予定向。在圊7中之網狀 輪輻係被定向成使相鄰之網狀輪輻以一鋸齒形圖案並相對 於軸向方向被相反地定向。在這些變化型式中，該等定向 在徑向與周圍方向上皆提供了一抗力分量，從而添力二對 扭矩之抗性，㈣也保持了徑向與側向之抗力分量。定向 角度之選擇將可視所使用之網狀輪輻之數目與 輻間之間隔而定。 其他之替代配置亦可被予使用。如圖8所示，該網狀輪輕 :破配置為如在徑向方向中觀察所呈現之山形或V形圖 案。另-替代型式為如圖9所示的，使相鄰網狀輪輻之方位 =二對準與周圍對準之間交替。但是，因為難以在接 不^。办納该等輪轄之變曲’所以造些替代型式可能較為 之尺寸惧服丨生車輪之-優點為：對順服帶及網狀輪轄 之尺寸與配置之撰摇 度獨立於接㈣力及彼=輪之垂直、側向、及扭轉剛 赤道平面(圖1視圖之:以調整。部分地藉由選擇在 剛戶之材料决Γ )令具有周向麼縮剛度與縱向弯曲 剛度之材#來決定順 之作業參數、負載載運與順服 9481S.doc -16- 1339165 性，以滿足設計負載要求。考慮到順服性車輪之直徑、在 軸向方向上該順服帶之寬度、在徑向方向上該帶之厚户、 - 及6亥卓網狀輪輪之長度與間隔來檢查該等參數。 ·.·< 選擇網狀輪輻之數目以保持該帶之環狀，且該數目亦取 決於相鄰網狀輪輻間的間隔。 將順服性車輪區別於軟墊及彈簧車輪之特徵結構為：負 ， 載支撐順服帶110與網狀輪輻150兩者皆為彈性可彎曲或可 ' 撓的。該結構引起兩個考慮因素：在負載支承期間，保持 負載順服帶11G之足夠的均句性輯取平穩的滾轉；及防止 ^ 網狀輪輻之疲勞破壞而彎曲入或彎曲出接觸區域。 為達成平穩滾轉之目的，本發明人已發現可將順服帶丨i 〇 分解為一系列在末端處由相鄰網狀輪輻15〇所支撐之桁條 區段，如圖10中示意性說明。由施加在軸線處之負載引起 的該等網狀輪輻150中之張力T會導致在相鄰網狀輪輻之間 的桁條區段112中的壓縮力K。如虛線所指示（以誇示的比 例），當該壓縮超過桁條區段112之縮短能力時、會發生翹 曲。該勉曲或徑向位移"在順服帶丨丨。之旋轉半徑中導致不響 均勻性，此不均勻性引起不平穩的滾轉。 藉由選擇順服帶1 1 〇與網狀輪輻i 50之特徵，可將徑向位 μ保持於獲取大體上均勻、平穩滾轉之限度内。使用以下 關係式，，徑，位移μ相關於順服性車輪元件之物理特徵·· ，

{ EI ) UJ 其中’ μρ/ρ為峰·峰徑向位移（mm); 94^ I8.doc -17. 為順服性環之蒲松氏比（poisson ratio); E為環之彈性模數（N/mm2); 1為環之慣性力矩（mm4); T為輪輻張力（N); Γ〇為環之標稱半經（mm);及 n為輪輻數目。 為獲取平穩滾轉’徑向位移μ當然應較小。可方便地將徑 向位移μ相關於順服帶之半徑。順服帶丨丨〇之標稱半徑對 峰-峰技向位移μ之一較佳比值等於或大於約15〇〇，或 ~>15〇〇 Μ 如方程式所提示’可藉由修改順服帶110及網狀輪輻1 50 之不同參數而獲得該半徑對徑向位移之比，舉例而言，藉 由增加輪輻數目或增加順服帶之剛度。 在設計順服性車輪中要考慮的另一因子為網狀輪輻之疲 勞壽命。視承受負載時順服帶經受的撓曲量而定，網狀輪 輻可經受相當大的彎曲應力，從而導致疲勞。應針對一給 定應用所預期的轉數使最大輪輻應變能量在輪輻材料之疲 勞極限以下。徑向網狀輪輻之最大應變能量可使用下式估 算： 最大應變能量Ξ 27.75( — 其中，v為輪輻之蒲松氏比； E為輪輻之彈性模數（N/mm2); L為輪轉長度（mm); 94818.doc -18- 1339165 △L為輪輻之最大徑向位移（mm);及， t為輪輕在周向方向上的厚声、 面 刃厚度（mm)，假定為一矩形橫截 垂直剛度與承受負載時車輪抵抗撓曲之能力相關。車輪 之垂直剛度受到不接觸地面之車輪部分對負載之反作用力 的強烈影響，即順服性車輪之"反挽曲"。圖n以誇示的比 例說明該現象。當車輪承受__負郎時，其撓曲—量f且觸 地之部分符合地表面以形成—地面接觸區c。應注意，為達 到此說明之目的，在圖U中之參考㈣持順服性車輪轴線χ 於-恒定位置，並將地面向上移向該軸線。該順服性車輪 為一彈性體，且因此，垂直撓曲f與負載L成比例’自其可 推導出順服性車輪之垂直剛度κν。 順服帶110(示意性展示）之周向剛度在負載下將抵抗拉 :、壓縮、與蠻曲而尋求保持其未加負載時的圓周。因此， 當承受負載時，順服性車輪之未觸地之部分移位（或反挽曲） 遠離該接觸區域C，如在®中以虛線所指5。該反撓曲量λ 亦與負載L成比例，且因此可獲得一反撓曲剛度Κλ。反撓曲 剛度主要與該帶之周向壓縮剛度及未觸地之網狀輪輻支 承負載之方式相關。在較小範圍上而言’涉及該帶之橫向 與縱向彎曲。 可藉由將順服性車輪置於一負載F下，同時固定其軸線， 並星測順服性車輪在接觸區域中之撓曲^•及與該接觸區域 相反的輪胎表面之撓曲兩者來直接量測反撓曲。接著藉由 用反撓曲量λ除負载F來判定反撓曲剛度。 94818.doc 1339165 實際上，反撓曲剛度κλ實質上控制著順服性車輪之垂直 剛度，且因此，控制著順服性車輪之軸線的負載下换曲。 低反撓曲剛度允許順服帶110在負載下垂直移動，且因此減 少在該撓曲處的負載能力。如可在圖10中看到，反挽曲剛 度κλ決定接觸區域之長度。因此，一具有高反撓曲剛度之 順服性車輪具有相對較小的反撓曲及更長之接觸區域。 可調整垂直剛度以優化一給定順服性車輪之負載載運能 力。或者，可調整垂直剛度以提供一厚度減少之順服帶， 以獲取減少的接觸壓力或順服性車輪質量，同時保持所要 水準之垂直剛度。 反撓曲剛度κλ可以若干方式加以修改。用以調整該剛度 的某些設計參數包括：網狀輪輻模數、網狀輪輻長度、網 狀輪輻曲率' 網狀輪輕厚度、順服性車輪直徑、順服帶層 之厚度、及順服帶之寬度。 根據-較佳實施例，順服帶110包括一強化層130，以在 該帶在負載下變形時約束其周邊。較佳地，該強化層或層 安置於該帶之中性軸線處或中性軸線之稍微向内處，意 即，該徑向外部與内部表面之間的近似令間處、或該12 轴線之稍微徑向向内處。該強化層13G將在受張力時作用於 順服帶之周向方向上。 可將㈣適合之材料用於強化。該強化層結構可為若干 替代物中的任意一者’諸如均質材料(例如薄金屬片)、纖維 或具有離散強化元件之層。藉由任何合適之化 5 ° s或機械固定方法將強化層130黏附至順服帶 948 丨 8.doc -20- 1339165 u〇上或黏附於順服帶uo中皆屬於本發明之範疇内。 在一較佳實施例中該強化層包括嵌入於一彈性體覆層中 的大體上不可延伸的複數個繩索強化体。對於以彈性體材 料建構之順服性車輪而言，強化層！ 3G可位於彈性體材料 120的兩個。p为層之間，並由固化的彈性體材料所黏附。或 者，可在模製順服帶本身之加工期間嵌入強化層13〇。該層 13 〇令之強化元件可為適於充當f知輪胎中的順服性車輪 帶強化体的若干材料中任一纟’諸如鋼、芳族聚醯胺、或 其它高模數紡織品之單絲或繩索。對於本文描述之說明性 順服性車輪，該等強化体為鋼繩索，其各自由4根直徑為 〇·26 mm之導線構成（4χ〇·26)。 該層130包括相對於圓周以任意角度定向之複數個大體 上平行的繩索。一有利配置為將繩索相對於順服性車輪赤 道平面以約〇。定向，以獲取增加的張力剛度。 或者，若提供了兩個或兩個以上之層，則各別層之繩索 可安置成與周向方向形成角度並處在彼此相反之方向上。 該等繩索係嵌入於一通常具有約9至6〇 MPa之彈性模數 的彈性體塗覆層中。 申請者瞭解，自閱讀以上說明書，許多其它變化對一般 熟悉此項技術者將變得顯而易見。此等變化及其它變化屬 於如以下附加之申請專利範圍所界定的本發明之精神與範 疇内。 【圖式簡單說明】 圖1為在負載下的本發明之順服性車輪之赤道平面中展 94818.doc •21 · 丄 示忒車輪與支撐表面之順服性之示音 圖2為在根據本發明之順服性車輪 之示意圖； 負載載運機制之示意圖； 圖3為在本發明之順服性車輪之 之子午平面中說明一 之剖視圖； 之—實施例的子午平面中 之一替代實施例的赤 圖4為在根據本發明之順服性車輪 道平面中之示意圖； 案之網狀輪輻配置之剖視圖 圖5為展示了在赤道平面觀察到的順服性車輪之呈χ形圖 圖6為在赤道平面觀察到的呈"V"形圖案之網狀輪輻替代 配置之視圖； 圖7為朝向旋轉軸線徑向觀察到的呈傾斜轴向圖案之網 狀輪輻配置之視圖； 圖8展示朝向旋轉軸線徑向觀察到的網狀輪輻之替代山 形配置； 圖9展示朝向旋轉軸線徑向觀察到的交替性周向與抽向 對準之網狀輪輻之替代配置； 圖10以剖視圖說明一順服帶區段與支撐之網狀輪輻，以 說明在負載下的該帶之壓縮變形；及， 圖11示意性地說明如在順服性車輪赤道平面觀察到的反 挽曲剛度（counterdeflection stiffness)。 【主要元件符號說明】 10 輪轂 100 車輪 948I8.doc -22-

Claims (1)

1339165 2. 3. 4. 5. 6 · 8. 第093丨2〇903號專利申諳牵 中文申請專利範畴換本(96年十、申晴專利範圍： ]· 一種順服性車輪，包括·· 一輪轂； 員服帀，其相對該輪轂被徑向向外地安置；及 複數個張力傳輸元件， 間並被連接至其上…:與4順服帶之 環之間傳輸張力，而在受壓縮時不傳輸任何實質 二=帶之標稱半徑對順服帶之‘峰徑向位移之比值 等於或大於約1500。 如請求項1之順服性車輪， 之強化層。 #，、進步包括-被嵌入該帶中 如請求項2之順服性車輪，其中該強化層包括至少—層大 體上不可延伸之繩索強化体，該等㈣強化体係被嵌入 -彈性體塗覆層，該彈性體塗覆層具有一剪力彈性模 數’其至少等於該順服帶之剪力彈性模數。 如請求項2之順服性車輪，其中該強化層係大約位於該帶 之中性軸線處。 如請求項2之順服性車輪 性軸線之控向向内處。 如請求項1之順服性車輪 一徑向外表面上的胎面C 如請求項1之順服性車輪，其中該順服帶由—具有一約9 MPa至約6G MPa之彈性模數之彈性體材料所構成。 如請求項1之順服性車輪’其中該等張力傳輸元件包括橫

參 其中該強化層係位於該帶之中 其進一步包括一形成於該帶之 94818-960509.doc >向延伸跨過該順服帶之網狀輪輻。 士 °月求項8之順服帶，其中該等網狀輪輻係被定向為平行 於該轴向方向。 士。月求項8之順服性車輪，其中每一網狀輪輻係被定向為 相對於軸向方向呈傾斜。 ‘” I月求項10之順服性車輪’其中彼此相鄰的網狀輪轄係 被疋向為相對於軸向方向成相反之傾斜角度。 月长項8之順服性車輪，其中彼此相鄰的網狀輪輕係被 定向為相對純向方向成相反云傾㈣度並在該赤道平 面上形成一鑛齒形。 、 車輪’其中該等複數個網狀輪輻係交 叉成對地被予定向，# 並在忒赤道平面上形成一重複之X形 圖案。 h月求項8之順服性車輪’其中該等網狀輪輕在該赤道平 面上具有一曲率’以利在徑向方向上受到壓縮時便於彎 曲。 、号 明〆0 W服性車輪， /、中一第一複數個網狀輪幸 被定向為平行於該軸南古A r两罕田 ΜΜ ^ ^ Ά ^ ^ ° ’而一第二複數個網狀輪牵 係被疋向為垂直於該軸向方向。 1 6·如請求項8之順服性車鈐 ""'、中母一網狀輪輻具有一 過該順服性車輪半徑約5%之厚度。 、有不4 1339165 網狀輪輕係—由屋一 材料所構成之一體模製成形單元 19.—種順服性車輪，包括： 兀。 一輪轂； 向安置於該輪轂之外的彈性體材料之順服帶’· 一嵌入於該帶中之強化層；及， —延伸於該順服帶與該輪轂之間的複數個可撓性網狀於 輻，該順服帶與該等複數個網狀輪輻係一由單—材料开I 成之—體式模製成的單元，且—順服帶之標稱半經㈣ 服帶之峰·峰徑向位移之比值等於或大於約1500。 94818-960509.doc 1339165 第093120903號專利申請案 中文圖式替換i (99年8月）二广3 十一、圖式： 100

94818-fig.doc 1339165 110 R 150 160 10 Ψ h v ///////^ •V 圖2 94818-fig.doc 1339165

圖3 94818-fig.doc 1339165 110

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94818-fig.doc 1339165 Λί

圖10 94818-fig.doc 1339165

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