[发明专利]非充气的轮胎组件

说明书

技术领域

本发明包括一种非充气轮胎组件，可将其设计为目前使用的常规充气轮胎或实心轮胎的可选择的替代品。

背景技术

充气轮胎的主要问题在于，橡胶是不良的热导体，充气轮胎的柔韧性导致相当大的热聚积在橡胶胎壁、胎肩、胎面内。在运载重负荷并在额定的负荷、过高的路面温度、不足的充气压力的条件下超速行驶时，这些热量就聚积在了轮胎中。如果热产生速率大于其散热速率，那么热量累积到改变橡胶化学性质的点时，就会破坏其结构强度，导致轮胎爆裂。轮胎的过早失效大大增加了运行成本、停工时间，并且有时会增加了相当大的危险。使用当前的轮胎技术成功地设计巨大的轮胎以克服上述要求的情况的复杂性和困难，使得目前只有少数几个企业制造这些轮胎，并且限制了更有效开采用的大型车辆的研制。

该热量产生问题反映在轮胎的主要额定性能上，即规定速度下它们的承载能力。对于大型轮胎，这可表示为吨-千米/时(tonne-kph)，例如“在时速50千米/时载重60吨”或“在时速仅10千米/时载重100吨”。所附的确保载重和速度条件体现出轮胎厂在针对轮胎性能进行保证性退款时的主要问题。为了解决过剩热量的聚积问题，需要构思一种新的车轮或轮胎，并使得为新一代的车辆制造出更大的车轮。

实心轮胎的应用有限，其中充气轮胎经常被刺破。充入泡沫的充气轮胎(代替空气)减轻了其中发生小刺破孔的这一问题，虽然轮胎结构被穿透但仍能保持完整。然而泡沫填充非常沉重，并且对轮胎结构极易破损的情形也无助于事；在这种情况下，实心轮胎是当前唯一的选择。然而实心轮胎并不受欢迎，因为它们只有非常小的震动吸收能力，由于车辆行进产生的震动大大降低了乘坐的舒适度，并且极大地增加了车辆的磨损与破损。

将履带(track)用作其牵引机构的大部分车辆同样具有非常有限的悬浮作用，这不仅降低了乘坐的舒适性而且因为磨损率增加而使得履带的寿命随之减少。

显然，充气轮胎在车辆悬浮作用中具有相当重要的作用，并且如果这个优点能被任何非充气的替代轮胎拥有时，则是理想的，从而就降低了通过另外的装置来增加额外悬浮作用的需要。

非充气车轮的一先前实施例具有较硬但柔性的橡胶外轮缘，其经由一系列承载有非常小压力荷载的网状辐条连接到内毂盘上。在这种情况下，荷载由张紧的辐条来承担，而轮子的形状由刚性外轮缘来保持。我们并不能期望这种设计能够作为大型轮胎的合适代替物，因为厚的柔性橡胶外轮缘可能具有与当前轮胎相似的热贮留的性能。

充气轮胎，尽管遭受很小的损坏时，由于安全和结构上的考虑，通常也不得不被换掉而不是修理。使车轮具有容易替换或修理的部件将是一个重要的优点。

可参照其它的非充气轮胎，包括美国专利文献4,945,962，其公开了一种由限制于整体模制的内外箍的单元蜂巢结构和单个的侧网部件形成的轮胎。也可参照美国专利4,934,425和美国专利4,832,098，它们都公开了一种非充气轮胎，其具有聚酯多元醇聚氨酯弹性体和通过筋条互连的多个角径向肋板。美国专利6,698,480公开了一种非充气轮胎，其具有由多个径向取向的吸振辐条互连的轮毂和轮缘组件，每个辐条都具有用作夹紧机构的活塞和套筒组件。美国专利6,374,887公开了一种由橡胶或弹性材料形成的非充气轮胎，具有外轮轴(crown)或外箍(hoop)，使侧壁与轮轴相连并终止在周向延伸的适合容纳在轮缘内的凸缘(beads)中。多个周向上隔开的钢板弹簧在其端部弹性地嵌在各自的凸缘中。美国专利5,139,066涉及一种非充气轮胎，其具有外边缘部分和通过周向筋条互连的内边缘部分。周向筋条的每侧都有一组联接到轮胎内边缘和外边缘部分上的周向隔开的肋板。每个肋板也连接着筋条，筋条具有以交变的方向延伸的相邻筋条部分。美国专利4,784,201涉及一种由有弹性的弹性材料构成的非充气轮胎，其具有互连外部柱体组件和内部柱体组件的周向相隔的肋板。

参照美国专利3,779,616，其公开了一种被具有多个缓冲垫元件的连续柔性履带包围的刚性圆形内部结构组件，所述缓冲垫由多个铰链边对边连续地连接在一起，每个铰链设置在缓冲垫的相邻的边之间。该文献也提供了多个拱状元件，每个元件的第一末端铰接在一个铰链上，第二末端枢轴联接在另一铰链上。每个拱状元件跨越至少两个铰链，最好跨越三个。每个拱状元件彼此搭接并且还有多个曲柄元件，每个曲柄元件一端通过第一铰接节点(pivot joint)铰接在拱状元件上，另一端通过第二铰接节点(pivot joint)铰接在内部圆形结构组件上。同时也为曲柄元件提供了润滑系统以便于第一和第二铰接节点的润滑。