專利名稱：帶剛襯的輪子的制作方法
本專利涉及輪子，尤其申請?zhí)?7106689．2專利涉及的輪子。
通常免充氣輪子裝配實心輪胎，由于接地部位受力(法向力牽引力)較大，因而輪胎滯后生熱大，能耗大。
本專利目的提供能耗小的產品。
該目的是這樣達到的，在胎面內側有環(huán)形剛襯，通常是固態(tài)鋼質薄壁構件，有較大彎曲剛度。剛襯將受到的外力均勻化后再傳給充當彈性體內胎的螺旋鋼彈簧或橡膠彈簧，因而內胎應力幅度減小，滯后生熱減小。
本專利具體結構由以下附圖及實例給出。

圖1，鋼彈簧內胎輪子A-A剖面(參見圖2)。圖2，周向均布m=4個彈簧的輪子側視示意圖。圖3，推導用圖。圖4，用于充氣輪胎作泄氣保用。圖5，周向螺形均布四彈簧。圖6含橡膠內胎輪子斷面圖。圖7，輪子含硬邊外胎。圖8輪子含軟邊外胎。圖9，內胎含m個橡膠彈簧。圖10，帶墊條的例。
圖2輪子包括輪輞2，剛襯4，二者之間的彈簧內胎3，其A-A剖面如圖1。彈簧上下支承圈被螺栓13螺母14，異形墊圈對11，11’不可轉動地(或可轉動，或一個不可一個可轉動)固定在輪輞及剛襯的支承面上?？墒芾瓑夯蛑荒苁軌骸］嗇y可拆，包括用螺栓13螺母14連接的輪輞2及擋板2’。橡膠胎面5在剛襯4外側，二者的連接可應用現有技術中實心輪胎在輪輞上的裝配方法。這種原理也可用于腳輪抗震及設置在充氣輪胎內使之泄氣保用(圖4)。下面是計算。假設剛襯絕對剛體，輪子受法向力Q，水平力Fx=Qφ，φ牽引系數，Q是額定負荷的k倍，k是安全系數。剛襯有法向位移h，水平位移htgγ，轉角β。攷慮座標系ZOY，Z和法向夾γ角。圖3，在角α處彈簧端有軸向位移h’=(h／cosγ)cosα，徑向位移h”=Rβ+(h／cosγ)sinα，R是彈簧系有效半徑，據彈簧手冊，彈簧軸向剛度F’=Gd4／(8D3n)，G剪切模量，d簧絲直徑。D中徑，n有效圈數；徑向剛度F’r=C-1F’，C是軸徑向剛度比。因而彈簧端受軸向力F’h’，徑向力F’rh”，彎矩0．5F’rh”(H-h’)，其中因子C-1在α∈(-α0，α0)，α0=arccos(Hcosγ／(bh))時為0，表示徑向已失穩(wěn)，徑向剛度為零，在α∈(α0，2π-α0)時為a-1(1-bhcosα／(Hcosγ))，徑向未失穩(wěn)。其中a=0．295(H／D)2+0．384，b={1．3[(1+4．29(D／H)2)0．5-1]}-1，令r=2π／m，αi=α+ir，i=0，1…m-1，用αi替換各式中的α，相應的量附加下標i，如h’i=(h／cosγ)cosαi，h”i=Rβ+(h／cosγ)sinαi，得到各彈簧作用在剛襯上的力，這些力與外力Q，φQ平衡，因部分彈簧失穩(wěn)的求解較繁，為便于計算，假設所有彈簧均不失穩(wěn)，即有判別式α0=0或bh＜Hcosγ，最后計算結果若滿足判別式即為真實解。下面用∑Ai表示A0+A1+…+Am-1，列出對0’點取矩，對Z，Y方向取合力的方程，當m為大于3的整數時有φQR=∑Ci-1F’hi”(R-0．5(H-h’i))=ma-1F’Rβ[R-0．5H-0．5bH-1(h／cos Y)2]…(1)；Qcosγ+φQsinγ=∑(F’h’icosαi+c1-1F’h”isinαi)=0．5(1+a-1)mF’h／cosγ…(2)；-Qsinγ+φQcosγ=∑(C-1iF’h”icosαi-F’h’isinαi)=-0．5a-1F’mRβb(h／Hcosγ)…(3)；三式右邊無α出現，說明不是回轉體的m個彈簧作內胎3產生的變形γ，h、β與α無關，等同于在輪輞2剛襯4之間均勻連續(xù)分布一層回轉體形的彈性體(如圖6，橡膠)作內胎3產生的變形。
未加載時鋼彈簧軸線可以過中心0’叫星形分布(圖2，m=4個星形分布的螺旋彈簧)，或不過中心0’叫螺形分布(圖5)。彈簧兩端在支承面12上的連接可以是不可轉動的，或可轉動的，只要代入不同的a、b表達式。圖1中的檔板2’也可以不要。前文中H是彈簧有效工作高度。另外當彈簧本身及兩端支承異常，包括彈簧是橡膠的(即將圖2中彈簧都改為橡膠的，其局部如圖9，相應的A-A剖面參見圖6)，這時位移h’，h”在彈簧中產生的力可以表示成h’，h”的泰勒級數，作為近似只取前幾項，是h’，h”的多項式。類似的推導也表明只要彈簧數大于某整數也使輪子變形軸對稱。當內胎是軸對稱回轉體環(huán)狀的橡膠內胎3時(參見專利CN2251501Y中的例)，斷面也如圖6。剛襯4可以不是絕對剛體，而是一環(huán)形彎曲鋼彈簧3’。橡膠內胎3下端被剛襯4直接束緊在輪輞2上，貼合輪輞2，中間可以有縫隙8(圖1在兩側)供法向壓縮后橫向膨脹。上端用以下四種方法與剛襯4連接使輪子有側向剛性。1、嵌在剛襯的深槽21內。2、粘接在剛襯上，或如圖10剛襯對橡膠內胎3有法向預壓力，此預壓力產生摩擦力防止剛襯側移。3、用充氣輪胎外胎將剛襯4和橡膠內胎3包圍起來(圖7、8)，胎體簾線子午向或斜向，胎圈硬邊(圖7，只畫出一半)或軟邊(圖8)。硬邊胎圈的骨架圈17是鋼絲圈，尼龍圈等。軟邊時骨架圈改為膠芯。胎圈和輪輞2有間隙7，胎側還可繼續(xù)向下延伸使骨架圈17位于輪輞左右兩邊的外側的位置17”或內側的位置17’，但不著合輪輞。4、令方法3中胎圈著合輪輞上，因而胎側段簾線16將剛襯和輪輞相連(這時橡膠內胎3可以不要)。與同規(guī)格真正充氣輪胎相比著合面20到上沿的高度18較小，到下槽底的高度19較大，便于裝卸橡膠內胎3(圖7)。著合面20在左右兩邊的內側(圖7)，也可在外側。對于半硬質膠芯17(圖8)，著合面20可以如左側是一分離的擋圈或如右側剛連在輪輞上。因為剛襯周向不可伸張，其內部的橡膠內胎3變形力不會作用到剛襯外的外胎簾布層16和骨架圈17上。簾布層骨架圈的力是保持外胎胎面包圍貼合剛襯并產生側向剛度，遠小于真正用于充氣輪胎時充氣內壓和外載荷產生的力。故外胎與輪輞2可以借用市售充氣輪胎與輪輞。還可用網線16代替圖8中的簾線16連接輪輞剛襯(圖6)，網線16可以類似連接自行車花鼓軸和輪輞的幅條。四方法中，1只適用于剛襯彎曲剛度很大，即槽21較深(圖6)，不適用于槽21較淺(圖7、8，圖7有兩層剛襯4)的例子。圖6深槽21的寬度小，可使輪子彈性好；但橡膠內胎發(fā)泡或如圖9是非回轉體形的m個橡膠彈簧時也可以是大寬度槽。圖7淺槽21寬度大。較小的間隙7(圖6、7)及剛襯和輪輞有重疊段6(圖1)可增加側向剛度。當使用同參數現有市售標準充氣力車軟或硬邊輪胎(如W／o37-590)的外胎和(一體式)輪輞時，橡膠內胎3的下端還可以通過胎圈23或胎圈23墊條22束緊在輪輞2上(圖10)，墊條22環(huán)形，材料為橡膠，工程塑料，鋼等，設置在左胎圈23外側和輪輞左著合面的內側，墊條22沿左上方向卸去后束緊力消失，等同于充氣輪胎把氣放掉，可方便地裝拆外胎等；反之塞緊墊條22，使墊條22，胎圈23，橡膠內胎3被剛襯束緊，等同于輪胎充氣輪子進入使用狀態(tài)。墊條22方便了輪胎的裝卸。橡膠內胎3直接貼合輪輞(圖6，7，8)時也可以設置墊條22實現易裝卸，束緊。
權利要求
1.一種輪子結構，包括彈性體內胎，輪輞，其特征是還包括有較大彎曲剛度的剛襯，內胎在剛襯和輪輞之間，外力經剛襯均勻化后作用在內胎上。
2.根據權利要求1所述的輪子結構，其特征是，剛襯(4)和輪輞(2)之間可以有間隙(7)或重疊(6)。
3.根據權利要求1所述輪子結構，其特征是內胎(3)外側或內部有縱向縫隙(8)。
4.根據權利要求1所述的輪子結構，其特征是胎面(5)設置在剛襯(4)朝外的凹槽里，或包在剛襯4上。
5.根據權利要求1、2、3或4所述的輪子結構，其特征是內胎是整數m＞3個星形或螺形分布的鋼螺旋彈簧，彈簧的兩支承圈都不可轉動，或一個可轉動一個不可轉動，或兩個都不可轉動地與輪輞剛襯相連；或整數個橡膠彈簧。
6.根據權利要求5所述的輪子結構，其特征是該結構用于充氣輪胎的泄氣保用。
7.根據權利要求1、2、3或4所述的輪子結構，其特征是內胎(3)是環(huán)形橡膠內胎(3)和／或環(huán)形鋼彈簧(3’)，發(fā)泡或不發(fā)泡的橡膠內胎(3)下端被剛襯4用下列四種方法之一或二束緊在輪輞上，1、直接，2、通過墊條(22)，3、通過充氣輪胎軟或硬邊胎圈，4、通過充氣輪胎軟或硬邊胎圈和其外側的墊條(22)；上端用下述四法之一或二連接剛襯，1、嵌在剛襯的槽(21)內；2、粘接在剛襯上，或剛襯對橡膠內胎(3)有預壓力；3、用充氣輪胎外胎將剛襯和橡膠內胎(3)包圍起來，該充氣輪胎胎體簾線子午向或斜向，胎圈硬或軟邊，和輪輞(2)有間隙(7)或延伸到輪輞左右兩邊的外側或內側，不著合在輪輞上；4、用網線或充氣輪胎胎體簾線(16)連接剛襯和輪輞，所述充氣輪胎胎圈著合在輪輞上，有橡膠內胎(3)時與充氣輪輞相比，硬邊著合面(20)到上沿高度(18)較小和／或到下槽底的高度(19)較大，軟邊輪輞兩著合面(20)是分離的擋圈和／或剛連在輪輞上的部分。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種輪子,包括輪輞2,有較大彎曲剛度的環(huán)狀剛襯4,在輪輞2和剛襯4間作內胎的鋼或橡膠彈簧。由于剛襯將外力分散使得內胎應力幅度很小,輪子的緩沖性特別好。
文檔編號B60C7/00GK1282681SQ00115350
公開日2001年2月7日 申請日期2000年4月6日 優(yōu)先權日1999年7月28日
發(fā)明者崔世泰 申請人:崔世泰