专利名称：轮子及其部件的制作方法
技术领域：
本发明涉及车辆轮子。
通常轮子包括轮辋及轮胎，轮胎分实心轮胎和充气轮胎。充气轮胎包括承压的充气内胎和外胎，外胎包括胎面、胎体和胎圈。类比充气轮胎，将实心胎中心承压部分叫弹性体内胎，实心胎也包括胎面、胎圈和胎体(低模量)。因胎体主要靠内压引起的张力承载，滚动阻力大。
本发明提供胎体还用其他内力承载的轮子，降低阻力。
本发明目的是这样实现的，胎体包括高模量骨架层，骨架层本身或与其他部件结合后有较大平面弯曲刚度D，使胎体弯矩承载份额增大，降低阻力。导致接地面减小时可加厚胎面和/或用防滑花纹。
实心胎体包括高模量的骨架4和/或较大弯曲刚度的骨架4’。
充气胎体包括较大弯曲刚度的骨架4’。
上述设置了骨架4和/或骨架4’的实心或充气轮胎轮子的部件成为互相关联不能分开使用的产品。
弯矩承载份额大，张力份额就小，内压下降，降低原材料消耗。
本发明具体结构由以下实施例及附图给出。
图1，轮子。图2，实施例1。图3，实施例2。图4，实施例3。图5，实施例4。图6，实施例5。图7，例5 弹性体内胎周向展开。图8，阻力下降原理。图9，变形分解。
图1，轮子包括连车轴孔1的轮辋2，内胎3，包括骨架4、4’的胎体，胎面5，胎圈6。骨架4是帘布层，从胎冠延伸并连接胎圈6。骨架4’有较大平面7弯曲刚度，如薄壁钢环或塑料环，内缘和轮辋分离，不影响弯曲径向位移。外缘被骨架4和/或胎面5覆压。平面7剖面上由内向外排列次序是轮辋，内胎，胎体，胎面。图2-6是实施例略去剖面线的横剖图。图2，骨架4’直线型，充气内胎时，骨架4’位于骨架4外侧箍紧骨架4，骨架4帘线最好子午线方向；弹性体(如橡胶，聚氨酯等)内胎时，骨架4’在骨架4内侧，最好箍紧内胎，使弹性体内胎有径向予压力(也叫内压)，骨架4的侧部10最好是平直的。(充气和弹性体)轮胎的这些结构约束了胎体弯曲径向位移，提高了弯曲刚度。图8是降低阻力原理。驱动力矩M为零时轮子中心Q受到重力P，轮辋2下降了距离h，胎体冠部12和胎面5的外缘有重力变形17，如实线所示。胎面5有左、右端点为11、11’，在临界状态前保持接触地面的面14。点11和11’处胎面在下列二因素下被挤压成外凸凸缘13、13’1、面14处胎面被地面反力(合力P，过Q点)所压缩；2、点11、11’处冠部12曲率变小。将冠部12外侧、面14处的胎面叫接地胎面5’，胎体和内胎一起叫胎基，胎面5’和胎基有端点为16、16’的界面12’。普通实心胎的胎体和弹性体内胎都是低摸量材料，凸缘13是胎基在点11处曲率变小的弯曲使冠部12受压屈挠外凸形成的，胎基横截面屈挠部分不承担弯矩。高摸量(有箍紧力)的骨架4约束了屈挠外凸使截面承弯能力增大。令M增至滚动阻力矩M′即点11不离开地面的最大力矩，达到临界状态的虚线位置。轮辋2转过一个角度θ使Q点右移距离d，在点11处，力矩M’产生的应变和重力产生的应变反方向，互相抵消，凸缘13消失，冠部12曲率恢复，相反在点11’处力矩应变与重力应变同方向，互相叠加，使凸缘13’扩大，冠部12的曲率更减小，导致接地处冠部12向右下倾斜，其下面的胎面5压缩率左小右大。总起来地面反力P作用点右移距离d+S，即M’＝PS。由于S是轮辋转动和右移挤压轮胎造成的，所以S随θ增加而增加。设M’＝N+N’，N和N’是各作用在面14和附加面14’上的阻力矩。图9，将临界变形分解为变形A在变形17的界面12’处作用-N，与变形B在变形A的Q点、界面12’各作用M’、N；之和。变形B等同于用只制止转动的支座15固定变形A的界面12’再作用M’。变形A主要使胎面5’变形，变形B主要使胎基弯曲变形产生附加面14’。显然胎体弯曲刚度D增大，N减小，变形B减小，N’减小，M’减小。若D＝∞，变形B＝0，M’＝N＝用胎面5作普通实心胎的滚动阻力矩X，极小，因临界状态界面12’弯曲相对较小，使D对N影响较小，一般近似认为N＝X与D无关。若D增大且同时减小内压可实现阻力与径向弹性都减小。
图3，没有骨架4’，几乎全靠张力承载，内压较大。充气内胎时就是普通无带束层的轮胎；弹性体内胎时骨架4可以不延伸到胎圈6而是直线型(参见图6)。图4，骨架4’撑紧弹性体内胎3，几乎全靠弯矩承载，加上周向分布较均匀的剪切变形，可以无骨架4，弹性体内胎3、胎圈6和胎面5相连，这时胎面侧部8可以有较小的径向弹性(如弯曲型)以平衡骨架4’过大的弯曲刚度。图3，4是图2的两个极端特例，图2胎体中弯矩和张力都不可忽略，视具体情况骨架4可以要或不要，无骨架4时如胎圈6与胎面相连，可将胎面侧部(代替骨架4侧部)做成平直的。图6，弹性体内胎时因无侧压，胎圈6可移到内胎3上，内胎3可以有横向加强筋9(图7)。图5，弹性体内胎时内胎3可以连接胎面5。在图4，5中也可保留连接胎圈的骨架4(图2)。不与骨架4相连的胎圈6(如图4、5或6)可以不含钢丝圈或硬胶芯。骨架4’可以和相邻的外胎部件粘或吻合。图6也可以胎面5和骨架4’都是铁或尼龙的、高模量，且胎面5和骨架4’连接在一起，用作手动车、家具、箱包的轮子。用相连的结构命名包含它们的部件，这些部件包括图2，轮辋2，骨架4’，弹性体内胎3，胎圈6、骨架4和胎面5的连接；图4，弹性体内胎3、胎圈6和胎面5的连接；图5，弹性体内胎3、胎圈6和胎面5的连接，弹性体内胎3、胎圈6、骨架4和胎面5的连接；图6，胎圈6和弹性体内胎3的连接，胎面5。
权利要求
1.一种包括轮辋、内胎、胎圈、胎体和胎面的轮子，其特征是在平面(7)剖面上由内向外排列次序是轮辋、内胎、胎体、胎面，内胎是弹性体内胎，胎体含高模量骨架。
2.根据权利要求1所述的轮子，其特征是胎体含骨架(4)和/或骨架(4’)。骨架(4’)是薄壁钢环或塑料环，箍紧或撑紧弹性体内胎，弹性体内胎(3)有或没有横向加强筋(9)，所述弹性体是橡胶或聚氨酯。
3.一种包括轮辋、内胎、胎圈、胎体和胎面的轮子，其特征是内胎是充气内胎，胎体含弯曲刚度较大的骨架(4’)。
4.根据权利要求2或3所述轮子的部件，其特征是这些部件合并在一起包含下列集合轮辋(2)，骨架(4’)，弹性体内胎(3)，胎圈(6)、骨架(4)和胎面(5)的连接，弹性体内胎(3)、胎圈(6)和胎面(5)的连接，弹性体内胎(3)、胎圈(6)、骨架(4)和胎面(5)的连接，胎圈(6)和弹性体内胎(3)的连接，胎面(5)。
5.根据权利要求1所述的轮子，其特征是骨架(4’)和胎面(5)都采用相同的材料，铁或尼龙。
全文摘要
本发明公开了一种胎体弯曲刚度大、滚动阻力小的轮子，它是在普通实心胎中设置含高模量骨架的胎体，在普通充气轮胎中设置含弯曲刚度较大的骨架4′胎体。
文档编号B60C9/00GK1153716SQ9610171
公开日1997年7月9日 申请日期1996年1月5日 优先权日1996年1月5日
发明者崔世泰 申请人:崔世泰