柔順性輪胎的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開涉及輪胎（或滾輪），并且更具體地涉及構(gòu)造成在載荷下發(fā)生受控?fù)锨?輪胎。
【背景技術(shù)】
[0002] 通常，大型航空器采用動力式貨物裝載系統(tǒng)，其包括多個動力驅(qū)動單元（PDU)50， 以協(xié)助將貨物和設(shè)備裝載到航空器中（見圖1)。一列和/或一系列rou 5〇可以用于協(xié)助 所需尺寸的容器和托板向下從航空器的前部向尾部以及從尾部向前部（例如，從航空器的 本體向下）行進(jìn)，通常到航空器的主貨艙和下層貨艙。常規(guī)上，rou 5〇包括用以向集裝器 (ULD)提供動力的輪胎10以及用以在rou 50與其支承結(jié)構(gòu)30之間提供升降的單獨的機(jī)械 升降系統(tǒng)20。輪胎10可以是包覆模制到大直徑剛性輪轂上的一薄層摩擦材料。希望的是 減少這些以及其它類似系統(tǒng)內(nèi)的零部件數(shù)量和潛在失效點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 在多個實施例中，本文公開了一種輪胎，其包括：包括外徑接觸表面的彈性體材料 層；和聯(lián)接至彈性體材料層的輪轂。聯(lián)接至輪轂的輪軸相對于容納輪胎的靜態(tài)支承結(jié)構(gòu)是 固定的。彈性體材料層可以被設(shè)計成實現(xiàn)所選/所需的彈簧常數(shù)。
[0004] 根據(jù)多個實施例，本文公開了航空器的動力驅(qū)動單元系統(tǒng)。所述系統(tǒng)可以包括支 承結(jié)構(gòu)、構(gòu)造成在物體上提供水平動力的多個受電機(jī)驅(qū)動的輪胎。輪胎的輪軸可以由支承 結(jié)構(gòu)保持。物體可以相對于靜態(tài)的支承結(jié)構(gòu)移動。輪胎的輪軸的位置可以相對于容納輪軸 的支承結(jié)構(gòu)剛性地固定就位。輪胎的輪軸可以由支承結(jié)構(gòu)保持。輪軸的旋轉(zhuǎn)軸線可以相對 于支承結(jié)構(gòu)處于大致靜態(tài)的三維平面中。
【附圖說明】
[0005] 本公開的主題在說明書的總結(jié)部分中特別地指出和明確地要求權(quán)利。然而，通過 參考【具體實施方式】和權(quán)利要求書，在結(jié)合附圖考慮時，可以最佳地獲得對本公開的更全面 的理解，附圖中相似附圖標(biāo)記表示相似元件。
[0006] 圖1示出了常規(guī)動力驅(qū)動單元的等距視圖。
[0007] 圖2示出了根據(jù)多個實施例的動力驅(qū)動單元的柔順性輪胎的等距視圖。
[0008] 圖3示出了根據(jù)多個實施例的圖2所示柔順性輪胎的側(cè)視圖。
[0009] 圖4示出了根據(jù)多個實施例的圖2和3所示柔順性輪胎的俯視圖。
[0010] 圖5示出了根據(jù)多個實施例的圖2-4所示柔順性輪胎的側(cè)視圖。
[0011] 圖6示出了根據(jù)多個實施例的包括第一彈性體材料層和第二彈性體材料層的柔 順性輪胎的側(cè)視圖。
【具體實施方式】
[0012] 本文中對示例性實施例的詳細(xì)描述參考了附圖，其通過示意方式示出了示例性實 施例。雖然這些示例性實施例以足夠的詳情得到描述以允許本領(lǐng)域技術(shù)人員實施本發(fā)明， 但應(yīng)該明白的是，其它實施例也是可實現(xiàn)的，并且可以依據(jù)本文中的發(fā)明和教導(dǎo)在設(shè)計和 構(gòu)造上做出邏輯改變和適配。因此，本文中的詳細(xì)描述被提供來僅用于說明而不是限制的 目的。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求書限定。例如，在任一方法或工藝描述中記載的步驟 可以以任何順序執(zhí)行，并不一定局限于所提供的順序。此外，對單數(shù)的任何提及包括復(fù)數(shù)的 實施例，并且對多于一個的部件或步驟的任何提及可以包括單個實施例或步驟。此外，對附 接、固定、連接或類似詞用語的任何提及可以包括永久的、可移除的、暫時的、部分的、完全 的和/或任何其它可能的附接選擇。此外，對無接觸（或類似用語）的任何提及也可以包 括減少的接觸或最小的接觸。
[0013] 此外，對單數(shù)的任何提及包括復(fù)數(shù)的實施例，并且對多于一個的部件或步驟的任 何提及可以包括單個實施例或步驟。
[0014] 根據(jù)多個實施例并且參考圖2,公開了一種改善的輪胎110。輪胎110可以包括彈 性體材料層，其具有面向外部的接觸表面125。接觸表面125可以沿著輪胎110的外徑。彈 性體材料層可以被構(gòu)造成具有所需的彈簧常數(shù)（或彈性系數(shù)）。簡要參考圖5,輪轂135可 以聯(lián)接至彈性體材料層。聯(lián)接至輪轂135的輪軸160可以相對于容納輪軸160和輪胎110 的靜態(tài)（相對固定）的支承結(jié)構(gòu)130是固定的。換句話說，輪軸160的旋轉(zhuǎn)軸線相對于支 承結(jié)構(gòu)在三維平面中保持大致靜態(tài)。這樣，第一輪胎110可以旋轉(zhuǎn)并在貨物和/或物體上 提供動力，并大體水平地移動物體，以便被第二輪胎接收，同時第一輪胎110及其旋轉(zhuǎn)軸線 通過支承結(jié)構(gòu)保持在固定位置。這相反于這樣的交通工具的輪子/輪胎，其中當(dāng)輪胎/輪 子在地面上提供作用力時，交通工具的輪胎移動輪軸的支承結(jié)構(gòu)和輪軸。
[0015] 例如，輪胎110可以被構(gòu)造成在載荷下以受控方式沿徑向撓曲和/或變形。輪胎 110包括有策略地限定的幾何結(jié)構(gòu)和材料，其被設(shè)計成允許給定載荷下的所需撓曲。輪胎 110可以為任何所需的尺寸。在UDL應(yīng)用中，輪胎110可以在直徑上為大約1.5-3. 5英寸， 并且為1-4英寸寬。例如，輪胎110可以在直徑上例如為大約2. 25英寸，并且為大約2. 5 英寸寬，使得它可以被采用于傳統(tǒng)PDU改裝應(yīng)用。
[0016] 彈性體材料的市售配方可用于實現(xiàn)個體輪胎110的所需性能。例如，基材類型可 以包括丁腈橡膠、羧基丁腈橡膠、氫化丁腈橡膠和聚醚型聚氨酯。下表即表1描述了適用于 本公開各個實施例的基本材料性能和范圍值。（注意，化合物的整體韌性和耐擠壓模量是用 以產(chǎn)生延伸率（應(yīng)變）所需的單位為鎊每平方英寸（psi)的作用力（應(yīng)力））。
[0017] 表 1
[0018] 輪胎110可以由任何所需的工藝形成。例如，可以使用澆鑄、注射成型、添加劑制 造和/或類似方法形成輪胎110。輪胎110可以為任何所需的形狀，然而，（簡要參考圖4) 根據(jù)多個實施例，輪胎110大體為圓盤形，其一個周向面向外部的邊緣125位于兩個大體平 行的圓形面120之間。
[0019] 輪胎110包括牽引元件，其構(gòu)造成與ULD系統(tǒng)交互，并向ULD系統(tǒng)提供動力。輪胎 110包括結(jié)構(gòu)元件，其將在載荷下變形，并允許牽引元件順從ULD系統(tǒng)。例如，輪胎110設(shè)計 有適當(dāng)?shù)膹椈沙?shù)，以生成操作性法向（例如，升降）作用力，同時維持可接受的動力水平。 胡克定律規(guī)定，需要作用力"F"來延伸或壓縮彈簧一定距離，"X"正比于該距離。即：F=kX， 其中k是常數(shù)因子，表征彈簧的特性，即其剛度。該公式可以被采取來應(yīng)用于輪胎110的彈 性體材料（即，輪胎110的彈性體材料是胡克型的）。這樣，輪胎110用于緩沖由貨物施加 的作用力，而不用具有單獨的機(jī)械緩沖結(jié)構(gòu)。
[0020] 例如，彈簧常數(shù)允許輪胎110變形，使得其最高點不低于支承結(jié)構(gòu)130,如圖3所 示。優(yōu)選地，彈簧常數(shù)被確定并且輪胎被設(shè)計成使得，貨物的最低高度沿著輸送平面140行 進(jìn)。例如，托板的底表面可以被設(shè)計成大體沿著輸送平面140行進(jìn)。換句話說，輸送平面140 可以限定用于容器的運(yùn)輸?shù)拇篌w垂直高度。容器在輸送平面140的高度上方的牽引（或附 著摩擦力）和/或接觸是所需的，以便在輪胎110上提供下壓力。輸送平面140可以限定 出公稱高度。基于貨物的裝載情況，公差可以允許輪胎110被壓縮超過輸送平面140。
[0021] 根據(jù)多個實施例，在航空器安裝實施例中，大約50-大約160個單獨的PDU可以一 起串聯(lián)地和并聯(lián)地工作，以向物體和/或貨物提供動力。例如，2-4條串聯(lián)的PDU線可以形 成供貨物行進(jìn)的路徑。PDU可以間隔開，以便在任何給定時間有1-6個PDU接觸托板、物體 和/或容器。無動力被動輪胎可以設(shè)置在PDU驅(qū)動的輪胎110之間，以形成用于貨物的平 穩(wěn)行進(jìn)路徑。
[0022] 不同于傳統(tǒng)系統(tǒng)，本公開的輪胎110包括相對于支承結(jié)構(gòu)固定的旋轉(zhuǎn)軸線。歷史 上，輪胎10的旋轉(zhuǎn)軸線可能相對于支承結(jié)構(gòu)漂浮和/或撓曲。在該方面，輪胎110的所選 彈簧常數(shù)提供改善的緩沖（或減振）性能，而無需懸架組件和/或其它結(jié)構(gòu)，其支持輪軸相 對于支承結(jié)構(gòu)的撓曲/漂浮。
[0023] 輪胎lio包括用于將輪胎lio聯(lián)接至rou的附接元件。附接元件可以呈任何形狀 因子；然而，它可以為輪轂135。輪轂135可以被構(gòu)造成將rou的輸出界面比如rou的齒輪 和/或驅(qū)動輪軸160連接至輪胎110的結(jié)構(gòu)元件和/或?qū)嵭模ɑ蚬腆w）彈性體。輪胎110 的輪軸可以剛性地安裝至固定的支承結(jié)構(gòu)130。固定的支承結(jié)構(gòu)可以是相對于地面固定就 位的軌道。
[0024] 雖然輪胎110可以與一個或多個傳統(tǒng)升降系統(tǒng)（比如圖1中示出的傳統(tǒng)升降系統(tǒng) 20)協(xié)同使用，但是常規(guī)升降系統(tǒng)20的功能被構(gòu)建到輪胎110的結(jié)構(gòu)和設(shè)計中。換句話說， 輪胎no的實心彈性體結(jié)構(gòu)可以消除對聯(lián)接至rou的單獨的傳統(tǒng)升降系統(tǒng)2〇的需求。
[0025] 移除傳統(tǒng)升降系統(tǒng)20(其可以為機(jī)械式升降系統(tǒng)，比如液壓、氣動、彈簧、凸輪驅(qū) 動系統(tǒng)和/或類似系統(tǒng)），能簡化整體設(shè)計、減少部件更換需求、減少失效點的機(jī)會并將升 降作用力定位成更靠近活動元件（例如，輪胎110)。此外，PDU向支承結(jié)構(gòu)130的附接得 到簡化，因為PDU殼體不再必須相對于支承結(jié)構(gòu)移動，其整體上降低PDU本體上的應(yīng)力。此 外，還通過零部件數(shù)量的減少實現(xiàn)了重量減輕。另外，代替?zhèn)鹘y(tǒng)系統(tǒng)的剛性輪子使用的聚合 物也可以導(dǎo)致重量減輕，其在航空航天應(yīng)用中可以實現(xiàn)燃料節(jié)省和/或附加的效率。
[0026] 可以使幾何結(jié)構(gòu)和材料性能最佳化，以實現(xiàn)所需的彈簧常數(shù)，其將形成最小的法 向（升降）作用力，同時仍然滿足牽引力要求。幾何結(jié)構(gòu)采用彈性體材料，以生成柔順性和 摩擦表面，其可以結(jié)合至小直徑輪轂135,比如鋁輪轂，其將與PDU的輸出齒輪交互。彈性體