[发明专利]包括螺旋弹簧的不充气轮胎

说明书

其它申请的交叉参考 

本申请要求于2009年5月29日提交的美国临时申请No. 61/182,244的权益且通过引用将其并入。

关于联邦资助的研究的声明 

本文所描述的本发明是按照NASA合同No. NNX07AO16A执行工作中作出的并且受到1958年《美国国家航空暨太空法案》的部分305中的条款(42 U.S.C. 2457)的制约。

技术领域

本发明涉及一种轮胎。 

背景技术

国家航空航天管理局（NASA）开发新型地面车辆，以支持长距离月球探索和月球基地的开发。这些车辆将比阿波罗计划在19世纪60年代后期开发的月球车（LRV）更重且行驶的距离更大。因此，与阿波罗LRV上使用的轮胎相比，将需要新型的轮胎来支撑高达十倍的重量和坚持高达一百倍的行驶距离，从而需要与地球上使用的轿车相类似的操作特性。然而，传统的橡胶充气轮胎在月球上无法令人满意地工作。 

例如，橡胶特性在阴影中的低温（低至40 K）与阳光中的高温（高达400 K）之间会显著地变化。另外，当没有大气保护而暴露于太阳直接辐射时，橡胶会降解。最后，由于轮胎漏气的可能性，对于载人月球车来说，填充空气的轮胎是不允许的。为了克服这些限制，为阿波罗月球车已开展了轮胎设计，并该轮胎设计已成功应用在阿波罗任务15、16和17号上。该轮胎由琴弦编织而成，其耐月球温度变化和太阳辐射，操作于真空之中，并且不需要空气用于负载支撑。该结构还用于吻合月球地形，有助于牵引并减小传递到阿波罗月球车的振动。 

因为对月球车的新的重量和距离的要求，所以需要具有更高强度和耐用性的轮胎。

一个传统车轮与非充气轮胎总成具有可变的直径，除了改变其直径之外，该总成还可改变其宽度，从而增大车轮接合地面的面积。因此，该非充气轮胎可根据其行驶的地形来调节，以提高车辆的性能。该轮胎具有弓形构件，该弓形构件具有连接轮毂的第一端和第二端。该弓形构件在第一端和第二端之间以弧形向外延伸。该弓形构件形成绕着轮毂在周向上间隔开并且从轮毂径向向外延伸的多个挠性箍。 

更具体地，该传统的非充气轮胎形成由38个等距间隔的径向延伸箍组成的骨架，所述箍在轮毂的轴向外缘之间成弓形。所述箍由填充的螺旋钢弹簧制成，该金属丝切割成期望长度并穿过所述弹簧的中心。传统的轮毂可轴向扩张/收缩，以改变轮胎的直径。 

发现阿波罗月球车轮胎的原来的丝网设计无法容易地可扩展。具体地，为制造支撑原始设计的十倍载荷的轮胎而增大线丝直径，产生了两个明显的限制：1）丧失了吻合地形的能力，从而限制了牵引和隔离振动的能力；和2）增大的线丝应力限制了使用寿命。根据本发明的轮胎克服了这些限制因素，为轮胎带来了适用于月球、地球、以及其它行星表面的革新技术进步。 

发明内容

根据本发明的轮胎包括多个螺旋弹簧。每个螺旋弹簧都包括第一端部部分、第二端部部分、以及将所述第一端部部分与所述第二端部部分互相连接的弓形中间部分。每个螺旋弹簧都与多个螺旋弹簧的至少另一个螺旋弹簧交织，从而形成绕着轮胎的整个圆周延伸的编织环面结构。 

根据本发明的另一方面，一子组的螺旋弹簧紧固至车轮的第一环形轮辋和/或车轮的第二环形轮辋。 

根据本发明的再一方面，在轮胎的每个轴向侧都具有环形轮辋的车轮将轮胎紧固至车轮上。 

根据本发明的又一方面，所述编织环面结构限定了轮胎的第一帘布层。 

根据本发明的再一方面，第二帘布层径向地重叠第一帘布层。 

根据本发明的又一方面，所述第二帘布层包括具有多个螺旋弹簧的编织环面结构。

根据本发明的再一方面，所述第二帘布层的每个螺旋弹簧都包括第一端部部分、第二端部部分、以及弓形中间部分。所述第二帘布层的每个螺旋弹簧与第二帘布层的至少另一个螺旋弹簧交织，从而形成绕着轮胎的整个圆周延伸的编织环面结构。 

根据本发明的另一轮胎包括多个弹簧。每个弹簧都包括第一端部部分、与第一端部部分相对的第二端部部分、以及将所述第一端部部分和所述第二端部部分互相连接的弓形中间部分。每个弹簧都从所述第一端部部分径向向外延伸至中间部分并且从所述中间部分径向向内延伸至所述第二端部部分。每个弹簧都与在该弹簧的第一侧上的相邻弹簧交织，并且进一步与在该弹簧的第二相反侧上的相邻弹簧交织，从而形成绕着所述轮胎的整个圆周延伸的环面结构。 

根据本发明的另一方面，每个弹簧的第一端部部分紧固至车轮的第一环形轮辋并且每个弹簧的第二端部部分紧固至车轮的第二环形轮辋。