[发明专利]用于非充气组件的可变刚度辐条

说明书

背景技术

[0001]在滚动条件下在负载的支撑中使用的非充气可变形结构， 例如支撑机动车辆的负载，已经例如在美国专利第7,201,194号中描述， 其通常为本发明的受让人所拥有。其中公开的结构支撑非充气轮胎包 括支撑负载的增强环状带以及在环状带和车轮或轮毂之间以张紧状态 传递负载力的多个辐板辐条(web spoke)。所述轮胎完全通过结构性 质支撑其负载，且与充气轮胎中的机构相反，其没有来自内部空气压 力的支撑。

[0002]此处在图1中所示的例示性结构中，辐条显示为径向定向 的元件，其随后或多或少横穿非充气可变形结构的宽度而延伸。所述 结构作为“顶部负载”结构意味着靠着固定轮毂从地面施加的垂直负 载由辐条中的张力所抵抗，所述辐条通常在该区域的外侧，在所述区 域中带与负载表面接触。在后述区域中辐条承载很少负载或者不承载 负载，如图1中所示，其中这些辐条已经承受了翘曲变形。

[0003]非充气可变形结构的设计特征是其垂直刚度。在这里的上 下文中，垂直刚度是垂直力的增量，其对于轮毂保持固定时地面的向 上的垂直挠度(deflection)或位移的每一增量而产生。根据承载应用 的最终使用载荷，可能需要具有一种具有更高初始垂直刚度的结构。 这种情形的例子是存在高静负载的应用，例如重型施工装备的一部分。 在这种情况下，高刚度限制了静垂直挠度。另一方面，其它应用可能 从低初始刚度中获益。这种应用的例子是手推货车，其中设备需要在 轻微负载时容易滚过障碍物。控制非充气可变形结构的垂直刚度的一 个方法是调节外带的机械性质和尺寸。然而，这也影响外带和负载表 面之间的平均接触压力，其对于具体应用来说是重要的总体设计标准。

发明内容

[0004]此处所描述的本发明提供一种具有可变刚度辐条组件的非 充气可变形结构，该可变刚度辐条组件提供一种调节垂直刚度的方法。 本发明的另一优点是减少可能在辐条端部出现的应力集中。

[0005]非充气可变形结构包括具有预定刚度的外环状带，具有外 端和内端的一组辐条元件，其中外端连接至外带，所述辐条元件向内 延伸并且具有其连接至轮毂的内端，所述轮毂配置为使得该结构与车 辆轴或能够绕轴线旋转的其它设备相连。每一个辐条元件均具有大于 一直线段的长度的曲线长度，所述直线段从辐条元件的外端与外环状 带的连接点延伸至辐条元件的内端至轮毂的连接点。所述辐条元件的 外端与所述直线段相切，并且所述辐条元件的内端与所述直线段相切。

[0006]在本发明的变体形式中，当从横截面观察时，辐条元件包 括至少两个凹段以及至少一个凸段。

[0007]在另一变体形式中，凹段和凸段在其交叉点处彼此相切。

[0008]在此处具体描述的例示性实施例中，凹段和凸段每一个都 形成圆弧段。

[0009]参考随后的描述以及所附权利要求，本发明的这些以及其 它特征、方面和优点将得到更好的理解。合并进来并且构成本说明书 一部分的附图描述了本发明的实施例，附图和描述一起用于解释本发 明的原理。

附图说明

[0010]图1是非充气可变形结构100的横截面或者侧视图，描述 了下方辐条元件的动作以及来自所施加的垂直力的向上挠度。

[0011]图2是非充气可变形结构100的详细视图，描述了辐条元 件的过剩长度(excess length)。

[0012]图3a是显示对于具有三种水平的过剩长度的例示性辐条元 件来说作为施加的垂直位移(单位mm)的函数的垂直负载(十牛顿， daN)的图表。

[0013]图3b是显示对于具有三种水平的过剩长度的例示性辐条 元件来说作为施加的垂直位移(mm)的函数的垂直刚度(daN/mm) 的图表。

[0014]图4a是通过向上挠度负载时非充气可变形结构100的示意 图。

[0015]图4b是与图4a的矩形轮廓相对应的描述应力集中的详细 视图。

[0016]图5是部分非充气可变形结构200的横截面或者侧视图， 描述了反曲(recurved)辐条元件的应用。

[0017]图6a是通过向上挠度负载时非充气可变形结构200的示意 图。

[0018]图6b是与图6a的矩形轮廓相对应的描述减少的应力集中 的详细视图。

[0019]图7是显示两个凹段和一个凸段的反曲辐条元件的几何限 定。