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(chǎn)品。
該目的是這樣達(dá)到的，在胎面內(nèi)側(cè)有環(huán)形剛襯，通常是固態(tài)鋼質(zhì)薄壁構(gòu)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(dāng)彈性體內(nèi)胎的螺旋鋼彈簧或橡膠彈簧，因而內(nèi)胎應(yīng)力幅度減小，滯后生熱減小。
本專利具體結(jié)構(gòu)由以下附圖及實例給出。

圖1，鋼彈簧內(nèi)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(cè)視示意圖。圖3，推導(dǎo)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(nèi)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2輪子包括輪輞2，剛襯4，二者之間的彈簧內(nèi)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(zhuǎn)動地(或可轉(zhuǎn)動，或一個不可一個可轉(zhuǎn)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(cè)，二者的連接可應(yīng)用現(xiàn)有技術(shù)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(shè)置在充氣輪胎內(nèi)使之泄氣保用(圖4)。下面是計算。假設(shè)剛襯絕對剛體，輪子受法向力Q，水平力Fx=Qφ，φ牽引系數(shù)，Q是額定負(fù)荷的k倍，k是安全系數(shù)。剛襯有法向位移h，水平位移htgγ，轉(zhuǎn)角β。攷慮座標(biāo)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(jù)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(shù)；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，α1=α+ir，i=0，1…m-1，用αi替換各式中的α，相應(yīng)的量附加下標(biāo)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(shè)所有彈簧均不失穩(wěn)，即有判別式α0=0或bh＜Hcosγ，最后計算結(jié)果若滿足判別式即為真實解。下面用ΣAi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(dāng)m為大于3的整數(shù)時有φQR=ΣCi-1F’hi”(R-0．5(H-h’i))=ma-1F’Rβ[R-0．5H-0．5bH-1(h／cosγ)2]…(1)；Qcosγ+φQsinγ=Σ(F’h’icosαi+c1-1F’h”isinαi)=0．5(1+a-1)mF’h／cosγ…(2)；-Qsinγ+φQcosγ=Σ(C-1iF’h”icosαi-F’h’isinαi)=-0．5a-1F’mRβb(h／Hcosγ)…(3)；三式右邊無α出現(xiàn)，說明不是回轉(zhuǎn)體的m個彈簧作內(nèi)胎3產(chǎn)生的變形γ，h、β與α無關(guān)，等同于在輪輞2剛襯4之間均勻連續(xù)分布一層回轉(zhuǎn)體形的彈性體(如圖6，橡膠)作內(nèi)胎3產(chǎn)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(zhuǎn)動的，或可轉(zhuǎn)動的，只要代入不同的a、b表達(dá)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(dāng)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，相應(yīng)的A-A剖面參見圖6)，這時位移h’h”在彈簧中產(chǎn)生的力可以表示成h’，h”的泰勒級數(shù)，作為近似只取前幾項，是h’，h”的多項式。類似的推導(dǎo)也表明只要彈簧數(shù)大于某整數(shù)也使輪子變形軸對稱。當(dāng)內(nèi)胎是軸對稱回轉(zhuǎn)體環(huán)狀的橡膠內(nèi)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(nèi)胎3下端貼合輪輞2，中間可以有縫隙8(圖1在兩側(cè))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(cè)向剛性。1、嵌在剛襯的深槽21內(nèi)。2、粘接在剛襯上。3、用充氣輪胎外胎將剛襯4和橡膠內(nèi)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(cè)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(cè)的位置17”或內(nèi)側(cè)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(cè)段簾線16將剛襯和輪輞相連(這時橡膠內(nèi)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(nèi)胎3(圖7)。著合面20在左右兩邊的內(nèi)側(cè)(圖7)，也可在外側(cè)。對于半硬質(zhì)膠芯17(圖8)，著合面20可以如左側(cè)是一分離的擋圈或如右側(cè)剛連在輪輞上。因為剛襯周向不可伸張，其內(nèi)部的橡膠內(nèi)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(chǎn)生側(cè)向剛度，遠(yuǎn)小于真正用于充氣輪胎時充氣內(nèi)壓和外載荷產(chǎn)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(wǎng)線16代替圖8中的簾線16連接輪輞剛襯(圖6)，網(wǎng)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(nèi)胎發(fā)泡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(cè)向剛度。
權(quán)利要求
1.一種輪子結(jié)構(gòu)，包括彈性體內(nèi)胎，輪輞，其特征是還包括有較大彎曲剛度的剛襯，內(nèi)胎在剛襯和輪輞之間，外力經(jīng)剛襯均勻化后作用在內(nèi)胎上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪子結(jié)構(gòu)，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(jù)權(quán)利要求1所述的輪子結(jié)構(gòu)，其特征是內(nèi)胎(3)外側(cè)或內(nèi)部有縱向縫隙(8)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪子結(jié)構(gòu)，其特征是胎面(5)設(shè)置在剛襯(4)朝外的凹槽里，或包在剛襯4上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的輪子結(jié)構(gòu)，其特征是內(nèi)胎是整數(shù)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(zhuǎn)動，或一個可轉(zhuǎn)動一個不可轉(zhuǎn)動，或兩個都不可轉(zhuǎn)動地與輪輞剛襯相連或整數(shù)個橡膠彈簧。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的輪子結(jié)構(gòu)，其特征是該結(jié)構(gòu)用于充氣輪胎的泄氣保用。
7.根據(jù)權(quán)利要求2、1、4或3所述的輪子結(jié)構(gòu)，其特征是內(nèi)胎(3)是環(huán)形橡膠內(nèi)胎(3)和／或環(huán)形鋼彈簧(3’)，發(fā)泡或不發(fā)泡的橡膠內(nèi)胎(3)下端貼合輪輞，上端用下述四法之一或二連接剛襯，1、嵌在剛襯的槽(21)內(nèi)；2、粘接在剛襯上；3、用充氣輪胎將剛襯和橡膠內(nèi)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(cè)或內(nèi)側(cè)，不著合在輪輞上；4、用網(wǎng)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(nèi)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(nèi)胎的鋼或橡膠彈簧。由于剛襯將外力分散使得內(nèi)胎應(yīng)力幅度很小,輪子的緩沖性特別好。
文檔編號B60C7/00GK1282680SQ0011168
公開日2001年2月7日 申請日期2000年2月17日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月28日
發(fā)明者崔世泰 申請人:崔世泰