[发明专利]具有聚酰胺轮辐的非充气轮

说明书

非充气轮(10,10′)包括外带(400)、轮毂(100)和由聚酰胺材料形成的多个轮辐(300,300′)。多个轮辐的每个轮辐被安装为在径向方向上在轮的设计负荷下具有对应于位移的预张力，所述位移等于或大于在正常操作下所述外带的预定挠度。所述多个轮辐由聚酰胺材料制成，该聚酰胺材料的条件拉伸模量在600MPa至3000MPa之间、平衡水分含量不超过1.5％以及抗疲劳破坏性可以经受至少一百万次循环。

技术领域

本发明一般涉及非充气轮，更具体地说，涉及在之间延伸有轮辐的非充气轮。

背景技术

非充气轮的细节和益处描述于例如第6,769,465；6,994,134；7,013,939；和7,201,194号美国专利中，它们各自通过引用整体并入本文。某些非充气轮胎构造并入有剪切带，其实施例描述于例如第6,769,465和7,201,194号美国专利中，它们各自通过引用整体并入本文。此类非充气轮胎提供无需依赖于气体充气压力以支撑施加到轮胎的负荷的轮胎性能优势。

在非充气轮的一个实例中，具有地面接触部分的柔性带可与从中心元件或轮毂径向延伸的多个张力传递的辐板状元件(也称为“轮辐”)连接。作为实例，可以通过开放式铸造模制形成此类非充气轮，其中将例如聚氨酯等材料倒入形成非充气轮胎的全部或部分的模具中。替代地，轮辐可单独形成，接着附接到外带和轮毂。

轮辐的张力被车轮的外带中的周向压力抵消。轮辐的张力越大，周向压力就越大。均匀的轮辐张力由轮辐中的每一个的均匀拉动形成。当车轮被置于负荷下时，例如当车轮支撑车辆的重量时，负荷的一部分通过外带中的周向压缩力在周向方向上被载送到外带的顶部。车轮顶部处的轮辐载送与施加到车轮的负荷成比例的更大量的张力。此负荷载送机构类似于充气轮胎的径向绳索如何载送轮缘的顶部上的车辆的负荷且通常被称为“顶部负荷车轮”。

例如实心轮胎、半实心轮胎、充满泡沫的轮胎或弹簧车轮等底部负荷车轮载送负荷的主要部分以抵靠轮胎的轮毂压缩。

当时轮胎碰到障碍物，例如障碍物会由滚过不平滑的表面的轮胎碰到，当碰到障碍物，例如石头、裂纹、坑洞或路缘时，由于接触面中的外带的弯曲，外带短暂地位移并短暂地使轮辐变形超出变形量。如果轮辐具有高刚度率，由障碍物所致的变形与在轮辐具有低刚度率时相比形成传递到车辆的更大负荷。由障碍物产生的短暂高负荷由车辆和车辆的操作人员感知为在本文中被称作“侵入性”的噪声、振动、冲击和或脉冲，增大的侵入性与增大的噪声和或振动等等相关联。

通常，轮辐刚度随轮辐延伸而增大。轮辐的刚度或切线刚度与轮辐的位移相比的斜率，或者外带在接触面中的弯曲量，将指示车轮对由于遇到障碍物的瞬时位移的响应。虽然当轮胎碰到瞬时位移时具有更小刚度-位移斜率的轮辐将对车辆施加更少的力，但是斜率越大，随轮辐位移而形成的力就越大。

由高模量材料构成的轮辐将比具有低模量材料的轮辐更硬。低模量材料制成的传统非充气轮胎的轮辐的构造会产生有能力吸收冲击、振动并减小噪声和脉冲力的非充气轮胎轮辐。高模量材料制成的传统非充气轮胎的轮辐的构造会产生具有更硬的响应和大体上更高的侵入性的非充气轮胎轮辐。

使用具有低模量的材料以产生具有低侵入性的非充气轮胎需要实际长度接近轮辐的有效长度(即，轮辐与轮毂的附接点与轮辐与外带的附接点之间的距离)，使得轮胎的轮辐拉伸以实现适当的刚度率的轮辐。为了降低轮胎的侵入性，可通过延长有效长度直到实现期望的刚度率为止来延长轮辐。然而，有效长度受到轮毂和外带之间的距离限制，并实际上是非充气轮胎的设计的侵入性降低的限制性因素。使轮辐的设计变复杂是：虽然在轮辐中需要最小刚度以支撑车辆的重量，但是负荷轮胎的刚度变化率(切线刚度)随着轮辐拉伸而快速增大以支撑负荷。这会产生轮辐，所述轮辐虽然被设计成具有低刚度，但是在负荷时具有高刚度率(切线刚度)，当适应更大的短暂位移时尤其如此。

因此，具有足够低以减少噪声、振动和脉冲的刚度率(切线刚度)的轮辐结构将是有用的。避免大的局部轮辐变形的轮辐结构也将是有用的。还最小化实现减少噪声、振动、冲击和或脉冲所需要的有效长度的轮辐结构将是尤其有帮助的。