專利名稱：具有帶剛襯復合輪胎的輪子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及運輸機械的輪子。
通常的輪子包括輪輞及其外圍的橡膠輪胎。由于橡膠輪胎的抗彎曲剛度接近于零，載荷使輪胎產(chǎn)生的變形范圍僅限于地面反力作用區(qū)域附近的一個較小中心角6(約10度)內(nèi)，因而要求輪胎有較大的抗徑向壓力剛度，如6公斤/平方厘米的充氣壓力。顯然地面反力可視作集中力，輪胎在集中力作用處應力集中。另外輪胎與地面的接觸面在與輪軸垂直的對稱平面9(本文中的“平面”均指此平面)上的投影是較長的線段(叫接觸線)7，輪子行駛受較大的阻力矩。
本實用新型的目的是提供改進的輪子，使輪胎中起減震作用的內(nèi)胎在較大的中心角范圍內(nèi)變形，降低應力集中，從而減小內(nèi)胎的剛度要求。實現(xiàn)免充氣。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的，在起防骨作用的外胎5和起減震作用的內(nèi)胎3之間放置一個叫做剛襯4的環(huán)，剛襯4有較大的抗平面彎曲剛度，EJ較大，E是材料的拉伸彈性模量，J是環(huán)的橫截面對彎曲中性軸的慣性矩。受載后地面反力通過剛襯4，以分布力的形式作用在內(nèi)胎3上(這叫做剛襯4的均衡作用)，使內(nèi)胎的變形范圍較大，如中心角6大于40度。
另外剛襯平面彎曲后在地面反力作用點8處的曲率大于零，使接觸線7較短，降低了行駛阻力。
本實用新型的具體結(jié)構(gòu)由以下實施例及附圖給出。


圖1，帶剛襯的輪子結(jié)構(gòu)圖。圖2，
圖1的K向視圖。圖3，不充氣輪胎的例。圖4，充氣輪胎的例。圖5，內(nèi)外胎一體的例。圖6，外胎不固著在輪輞上的例。圖7，充氣輪胎外胎與剛襯的吻合。
以下結(jié)合附圖詳細說明本實用新型提出的裝置的細節(jié)及工作原理。
圖1輪子包括下列部件帶軸承孔1的輪輞2、均為環(huán)形的內(nèi)胎3、剛襯4、外胎5。內(nèi)胎3、剛襯4、外胎5三者或其中任意二者都可制成一體。把三者先組合在一起，叫做復合輪胎。再把復合輪胎設置在輪輞外側(cè)。具體位置是，外胎5位于輪子最外側(cè)，內(nèi)胎3位于輪輞2和剛襯4之間，剛襯4位于內(nèi)胎3和外胎5之間。在用平面9所作的剖視圖上(見圖2局部剖處)，上述部件由內(nèi)向外依次排列的次序(這種次序叫橫剖排列次序)為輪輞2，內(nèi)胎3，剛襯4，外胎5。內(nèi)胎3最好是橡膠內(nèi)胎。剛襯4最好是鋼或塑料剛襯。剛襯4的結(jié)構(gòu)最好是薄壁的。內(nèi)胎3可以有或沒有封閉腔，可以充氣或不充氣。手動車輪子可以無外胎，這種輪子也可看作剛襯4和外胎5制成一體的例子。外胎5最好是橡膠外胎。用于力車胎的外胎最好是軟邊的。
現(xiàn)分析重力載荷下部件變形及內(nèi)力。圖2，對稱平面9在剛襯內(nèi)側(cè)、輪輞外側(cè)的部分是一平面環(huán)，該環(huán)徑向尺寸叫環(huán)厚12。上環(huán)厚、下環(huán)厚各為軸承孔1以上、以下近半個環(huán)形的環(huán)厚。上內(nèi)胎、下外胎等的涵義依此類推。加載前環(huán)厚處處相等。加載前后輪輞都和內(nèi)胎內(nèi)側(cè)面10吻合，剛襯都和外胎內(nèi)側(cè)面11吻合。重力P作用下，相對剛襯最低點17輪輞下移距離a，輪胎最高點16下移距離b。P對a的變化率是輪子整體剛度K。令n＝b/a，n與剛襯剛度EJ有關(guān)，EJ＝0時n＝1，EJ＝∞時n＝0。圖3例1內(nèi)胎3是不充氣橡膠內(nèi)胎，內(nèi)胎內(nèi)、外側(cè)面分別和輪輞外側(cè)面、剛襯內(nèi)側(cè)面吻合，且內(nèi)胎可以在加載前有徑向預壓力。圖4例2，內(nèi)胎3是充氣橡膠內(nèi)胎。例1、2的外胎都有胎圈13牢固固著在輪輞2上。例2，充氣后為了使外胎內(nèi)側(cè)面11與剛襯外側(cè)面在整個圓環(huán)面上都良好吻合可采取下列三條措施之一(1)剛襯邊緣插入外胎內(nèi)側(cè)面中(圖7例4)。(2)外胎和剛襯做成一體，(3)剛襯外側(cè)面形狀等于或稍大于充氣壓力下外胎內(nèi)側(cè)面吻合部分的形狀(不充氣時剛襯撓曲在外胎內(nèi)和/或外胎有預應力)。例1的內(nèi)胎3也可以和外胎做成一體，即與外胎胎側(cè)14連在一起成為例3(圖5)，這時內(nèi)胎可以不與剛襯吻合(叫做內(nèi)胎與剛襯搭接)。例3的外胎內(nèi)腔也可以充氣成為充氣輪胎。無論哪個例都是加載后上環(huán)厚12增大，下環(huán)厚12減小，因此上胎側(cè)14(上外胎胎側(cè)14)受拉伸展，故輪胎整體剛度K隨胎側(cè)14(圖5中是胎側(cè)14和內(nèi)胎3)的抗拉剛度增大而增大。胎側(cè)平直時有較大的抗拉剛度，反之胎側(cè)是彎曲形、波折形、折疊形(圖5)或外胎不固著在輪輞上(叫離輞，圖6，內(nèi)胎帶胎圈13)時抗拉剛度都較小。以上各例的胎側(cè)都可參照這些形狀設計。選定一個數(shù)，最好是0.8，當n≤0.8時將輪胎稱為硬輪胎，此時由于EJ較大外胎最好有較厚的胎冠15和較深的防滑花紋以提高制動性。反之當n＞0.8時將輪胎稱為軟輪胎，軟輪胎性能 接近子午胎，胎側(cè)抗拉剛度對整體剛度影響較小。由于剛襯的存在外胎5受力狀態(tài)改善，加工成形容易。用剛襯4替換通常充氣力車胎的內(nèi)胎可以將原輪胎改造成為不充氣的，內(nèi)胎3和外胎5做成一體的復合輪胎成為一個簡易實施例。通常的輪胎是指設置在輪輞外側(cè)的產(chǎn)品，如內(nèi)胎、外胎的集合。故復合輪胎也指設置在輪輞2外側(cè)的產(chǎn)品，如內(nèi)胎3、外胎5、剛襯4的集合。
以下是可供參考的物理模型及設計計算過程(1)不考慮外胎，將輪輞看作絕對剛體，剛襯看作抗彎剛度為EJ的彈性環(huán)，內(nèi)胎3看作介于剛襯和輪輞之間的抗彎剛度為零的彈性襯墊。剛襯在內(nèi)胎支撐下受載彎曲變形。內(nèi)胎下半環(huán)；下內(nèi)胎，受壓；上半環(huán)，上內(nèi)胎，受拉或不受力。用最小余能原理可以求出剛襯的位移解，即剛襯受載后的形狀W。由W可得內(nèi)胎上的分布力解。(2)根據(jù)W設計外胎滿足防滑及胎側(cè)剛度要求。
權(quán)利要求1.具有帶剛襯復合輪胎的輪子，其特征是復合輪胎設置在輪輞外側(cè)，復合輪胎包括內(nèi)胎、剛襯、外胎，由內(nèi)向外順序排列。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有帶剛襯復合輪胎的輪子，其特征是內(nèi)胎是不充氣的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有帶剛襯復合輪胎的輪子，其特征是內(nèi)胎內(nèi)、外側(cè)面分別和輪輞外側(cè)面、剛襯內(nèi)側(cè)面吻合。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有帶剛襯復合輪胎的輪子，其特征是內(nèi)胎與剛襯搭接，內(nèi)胎和外胎做成一體。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有帶剛襯復合輪胎的輪子，其特征是復合輪胎是力車輪胎。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有帶剛襯復合輪胎的輪子，其特征是外胎是軟邊的。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有帶剛襯復合輪胎的輪子，其特征是外胎胎側(cè)是彎曲形、波折形、折疊形或平直形。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有帶剛襯復合輪胎的輪子，其特征是外胎離輞，內(nèi)胎帶胎圈固著在輪輞上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有帶剛襯復合輪胎的輪子，其特征是復合輪胎包括的內(nèi)胎、剛襯、外胎三者或其中任意二者都可以制成一體。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有帶剛襯復合輪胎的輪子，其特征是剛襯是鋼或塑料剛襯。
專利摘要具有帶剛襯復合輪胎的輪子，通常的輪子有一個輪輞，輪子的最外側(cè)是環(huán)狀外胎，外胎和輪輞間有環(huán)狀內(nèi)胎，本改進是在外胎和內(nèi)胎之間設置一個環(huán)狀剛襯，剛襯的材料是鋼或塑料的，有較大的抗平面彎曲剛度，輪子受載后，地面反力通過外胎和剛襯作用在內(nèi)胎上，由于剛襯的抗彎曲作用使內(nèi)胎在較大的角度范圍內(nèi)變形，因而對內(nèi)胎的剛度要求大大降低，從而可以實現(xiàn)免充氣或者內(nèi)胎的充氣壓力很低。
文檔編號B60C19/00GK2251501SQ95244019
公開日1997年4月9日 申請日期1995年5月22日 優(yōu)先權(quán)日1994年6月21日
發(fā)明者崔世泰 申請人:崔世泰