专利名称：带刚衬的轮子的利记博彩app
技术领域：
本专利涉及轮子，尤其是用高模量骨架在胎面下作衬里的免充气轮子。
背景技术：
有CN1216738A。
通常免充气轮子装配实心轮胎，由于法向力牵引力等都集中在轮胎接地处附近，轮胎中周期变化的应力幅度较大，因而轮胎滞后生热大，能耗大。
本专利目的是提供一种轮胎中周期变化的应力幅度较小的免充气轮子。
该目的是这样达到的，在胎面内侧有圆环形刚衬，通常是固态钢质薄壁构件或硬质塑料构件，在圆环平面内弯曲刚度较大，因而周向刚度大，能将接地处胎面受到的力在比接地面积大得多的范围内传给充当弹性体内胎的螺旋钢弹簧，倾斜幅板钢或塑料弹簧，或橡胶弹簧，使内胎应力幅度减小，分布较均匀，滞后生热减小。另外因刚衬在轮胎横断面内可视为不变形的，刚衬和胎面的接触面中包括一段较平坦(未必是直线)的底15(图6)，不但增大轮胎着地面积，抓着力，侧向防滑性，还可以使胎面中的应力沿(图6)水平方向分布趋于均匀，减小胎面滞后生热损失。应力分布均匀减少滞后热的理论依据是，各种应力分布都满足平衡方程(应力的线性方程)，其中均匀分布的应力使滞后热(正比于应力平方的体积分)最小。下面的实施例中，为了有足够的下沉率，总是减小弹性体橡胶内胎的法向刚度，非环形时做成m个橡胶弹簧，环形时做成中空的(图8，12，15)、向下开口的或发泡的，使有效断面积及体积都比普通实心轮胎小，减小滞后生热也减轻自重。市售的聚氨酯自行车实心轮胎有效断面积体积也较小，但它不是靠刚衬降低应力，而是靠橡胶内胎的高强度。(如果在下面的实施例中使用聚氨酯橡胶内胎，则可进一步减轻自重，提高缓冲性能。)由于弹性体内胎的应力很小，因而不像现有自行车实心轮胎使用价格昂贵的聚氨酯橡胶，可以用价廉的天然、丁苯、顺丁等橡胶。
刚衬也可以是束紧在环形橡胶内胎上的周向拉伸模量较大，如经线与胎冠中心线(即周向)平行或斜交的胶帘(帆)布环(类似充气轮胎中的缓冲层，带束层，胎体帘布层)或橡胶环，使轮胎周向刚度大。现有技术实心轮胎可看作是带橡胶环刚衬的轮胎。
本专利具体结构由以下附图及实例给出。
图1，钢弹簧内胎轮子A-A剖面(参见图2)。图2，周向均布m＝4个钢弹簧的轮子侧视示意图。图3、推导用图。图4，用于充气轮胎作泄气保用。图5，周向螺形均布四个钢弹簧。图6，含橡胶内胎轮子断面图。图7，轮子含硬边外胎。图8，轮子含软边外胎。图9，内胎含m个橡胶弹簧。
图10，带垫条的例。
图11，狭刚衬的例。
图12，带短内胎的例。
图13，用于
图12的双向缝合钩。
图14，
图12A向图。
图15，内胎带防磨包布。
图16，钢衬环不连续。
图17，防滑补强层的螺栓连接。
图18，防滑层35钩在轮辋上。
图19，内胎3是倾斜幅板弹簧。图20，钢螺旋弹簧的支承圈。图21，有两层刚衬、内胎的轮子。图22，图23的A-A剖面。图23，弹簧与轮辋刚衬的吻合。
图2轮子包括轮辋2，刚衬4，二者之间的弹簧内胎3，其A-A剖面如
图1。弹簧上下支承圈被螺栓13螺母14，异形垫圈对11，11’不可转动地(或可转动，或一个不可一个可转动)固定在轮辋及刚衬的支承面上。可受拉压或只能受压。轮辋可拆，包括用螺栓13螺母14连接的轮辋2及挡板2’。橡胶胎面5在刚衬4外侧，二者的连接可应用现有技术中实心轮胎在轮辋上的装配方法。这种原理也可用于脚轮抗震及设置在充气轮胎内使之泄气保用(图4)。下面是计算。假设刚衬绝对刚体，轮子受法向力Q，水平力Fx＝Qφ，φ牵引系数，Q是额定负荷的k倍，k是安全系数。刚衬有法向位移h，水平位移htgγ，转角β。致虑座标系ZOY，Z和法向夹γ角。图3，在角α处弹簧端有轴向位移h’＝(h/cosγ)cosα，径向位移h”＝Rβ+(h/cosγ)sinα，R是弹簧系有效半径，据弹簧手册，弹簧轴向刚度F’＝Gd4/(8D3n)，G剪切模量，d簧丝直径。D中径，n有效圈数；径向刚度F’r＝C-1F’，C是轴径向刚度比。因而弹簧端受轴向力F’h’，径向力F’rh”，弯矩0.5F’rh”(H-h’)，其中因子C-1在α∈(-α0，α0)，α0＝arccos(Hcosγ/(bh))时为0，表示径向已失稳，径向刚度为零，在α∈(α0，2π-α0)时为a-1(1-bhcosα/(Hcosγ))，径向未失稳。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，αi＝α+ir，i＝0，1…m-1，用αi替换各式中的α，相应的量附加下标i，如h’i＝(h/cosγ)cosαi，h”i＝Rβ+(h/cosγ)sinαi，得到各弹簧作用在刚衬上的力，这些力与外力Q，φQ平衡，因部分弹簧失稳的求解较繁，为便于计算，假设所有弹簧均不失稳，即有判别式α0＝0或bh＜Hcosγ，最后计算结果若满足判别式即为真实解。下面用∑Ai表示A0+A1+…+Am-1，列出对0’点取矩，对Z，Y方向取合力的方程，当m为大于3的整数时有φQR＝∑Ci-1F’hi”(R-0.5(H-h’i))＝ma-1F’Rβ[R-0.5H-0.5bH-1(h/cosγ)2]…(1)；Qcosγ+φQsinγ＝∑(F’h’icosαi+c-1F’h”isinαi)＝0.5(1+a-1)mF’h/cosγ…(2)；-Qsinγ+φQcosγ＝∑(C-1iF’h”icosαi-F’h’isinαi)＝-0.5a-1F’mRβb(h/Hcosγ)…(3)；三式右边无α出现，说明不是回转体的m个弹簧作内胎3产生的变形γ，h、β与α无关，等同于在轮辋2刚衬4之间均匀连续分布一层回转体形的弹性体(如图6，橡胶)作内胎3产生的变形。
未加载时钢弹簧轴线可以过中心0’叫星形分布(图2，m＝4个星形分布的螺旋弹簧)，或不过中心0′叫螺形分布(图5)。弹簧两端在支承面12上的连接可以是不可转动的，或可转动的，只要代入不同的a，b表达式。
图1中的档板2′也可以不要。上面推导中，对图3弹簧端部的变形，只考虑了轴向和径向位移，忽略了图2端部转角β。但因端部转角β与α无关，故这种忽略不影响后面的结论。
前文中H是弹簧有效工作高度。另外当弹簧本身及两端支承异常，包括弹簧是橡胶的(即将图2中弹簧都改为橡胶的，其局部如图9，相应的A-A剖面参见图6)，这时位移h’，h”在弹簧中产生的力可以表示成h’，h”的泰勒级数，作为近似只取前几项，是h’，h”的多项式。类似的推导也表明只要弹簧数大于某整数也使轮子变形轴对称。
当内胎是轴对称回转体环状的橡胶内胎3时(参见专利CN2251501Y中的例)，断面也如图6。刚衬4可以不是绝对刚体，而是一环形弯曲钢弹簧4′。橡胶内胎3下端被刚衬4直接束紧在轮辋2上，贴合轮辋2，中间可以有缝隙8(
图1在两侧)供法向压缩后横向膨胀。上端用以下四种方法与刚衬4连接使轮子有侧向刚性。1、嵌在刚衬的深槽21内。2、被刚衬4压紧，如
图10刚衬对橡胶内胎3有法向预压力，或如
图11反包并卡在刚衬4上。3、用充气轮胎外胎将刚衬4和橡胶内胎3包围起来(图7、8)，胎体帘线子午向或斜向，胎圈硬边(图7，只画出一半)或软边(图8)。硬边胎圈的骨架圈17是钢丝圈，尼龙圈等。软边时骨架圈改为胶芯。胎圈和轮辋2有间隙7，胎侧还可继续向下延伸使骨架圈17位于轮辋左右两边的外侧的位置17”或内侧的位置17’，但不着合轮辋。4、令方法3中胎圈着合轮辋上，因而胎侧段帘线16将刚衬和轮辋相连(这时橡胶内胎3可以不要)。与同规格真正充气轮胎相比着合面20到上沿的高度18较小，到下槽底的高度19较大，便于装卸橡胶内胎3(图7)。着合面20在左右两边的内侧(图7)，也可在外侧。对于半硬质胶芯17(图8)，着合面20可以如左侧是一分离的档圈或如右侧刚连在轮辋上。因为刚衬周向不可伸张，其内部的橡胶内胎3变形力不会作用到刚衬外的外胎帘布层16和骨架圈17上。帘布层骨架圈的力是保持外胎胎面包围贴合刚衬并产生侧向刚度，远小于真正用于充气轮胎时充气内压和外载荷产生的力。故外胎与轮辋2可以借用市售充气轮胎与轮辋。还可用网线16代替图8中的帘线16连接轮辋刚衬(图6)，网线16可以密度较稀类似自行车轮辋幅条的密度。四方法中，1只适用于刚衬弯曲刚度很大，即槽21较深(图6)，不适用于槽21较浅(图7、8，图7有两层刚衬4)的例子。图6深槽21的宽度小，可使轮子弹性好；但橡胶内胎发泡或如图9是非回转体形的m个橡胶弹簧时也可以是大宽度槽。图7浅槽21宽度大。较小的间隙7(图6、7)及刚衬和轮辋有重叠段6(
图1)可增加侧向刚度。
下面的结构可方便轮胎装卸。1、当使用市售标准充气力车轮胎的外胎5和轮辋2时(
图10右半，刚衬通过软或硬边胎圈23将内胎3束紧在轮辋2上)，橡胶内胎3最好不延伸到轮辋底部或槽25内，外胎5和刚衬4橡胶内胎3之间有间隙26，卸胎时钢丝圈17可部分滑到槽25底部，使另一部分高出轮辋边缘，从而卸出外胎的一个钢丝圈17，使刚衬束紧力消失。2、图7可着合在橡胶内胎上的硬边尼龙胎圈17可周向弹性伸长。3、当刚衬将橡胶内胎3直接束紧在轮辋上，不需外胎包围刚衬也有侧向稳固不从橡胶内胎3滑脱时，如
图11嵌在橡胶内胎3的凹槽内，或刚衬和橡胶内胎3粘接一体，这时外胎5可以如
图11没有帘布层，因而没有胎圈，但由于“胎圈”部位胶料有弹性，故仍视作软边胎圈，着合在轮辋2(
图11)或橡胶内胎3上(参见图7)，外胎的装卸较易。也可将此结构3的外胎5粘在刚衬4上，粘接后外胎5可以无胎圈，胎侧(参见
图15)。4、图7向下开口的橡胶内胎3有利于内胎自身的装卸，因为将其一个立支24向右推到中央即可使刚衬束紧力消失。
为了使胎面5在刚衬4外侧面左右端部不应力集中，可以1、胎面5嵌在刚衬4朝外的凹槽里(图6)；2、胎面5包在刚衬上时，刚衬4外侧面端部是向两旁连续下降的弧线(图8)，外侧面端部平直时，刚衬4宽度大于胎冠36宽度(
图15)或者，刚衬4宽度较小嵌在橡胶内胎3上(
图11)。
图11、15刚衬4有胶帆布外包层27，使刚衬4不磨损胎面5和内胎3的胶料，外包层27是胶帆布包叠或缠绕成型的(此成型术语参见自行车充气硬边外胎帘布筒的成型)，内胎3和/或胎面可以粘连胶帆布外包层27上，或无外包层时直接粘在刚衬上使二者或三者一体。内胎3两下角还可粘接防磨包布34，防止内胎被轮辋磨损(
图15)。
图16外包布27内的刚衬环4可以是连续的，也可以是不连续，即断开的，两端4′、4″可相对周向滑动。外包布27的成型也可以改为上下可分开分别粘连胎面5内胎3的两层胶帆布28，29(
图12)，在左右两端“缝合”，使分开的内胎刚衬连接起来，(也可同时兼有外包布27和胶帆布28、29。)可以用线绳缝合，也可以拉练或纽扣缝合，还可以如
图12，13，14，上下胶帆布两边有类似充气硬边外胎胎圈钢丝圈30，31，用周向均布的双向钩子32将钢丝圈30，31钩住。当刚衬4嵌入内胎3(
图11)时钩子32个数很少或没有。两外包层28，29的接缝37在橡胶内胎3的侧上部，也可位于侧中、下部，这时上下胶帆布层28，29的两侧部分可以如
图15右侧虚线，其中下胶帆布层29可以和防磨包布34，防滑补强层35(见下文说明)连成一体包围内胎3。当胎面5粘连硬(钢)质刚衬4或其外包布27时只要3对(6个)纽扣就可使刚衬在内胎上侧向稳固不滑脱，理由是刚衬环平面无挠曲变形。这时传递连接力的胶帆布28、29周向只是很短的3段，每段如
图14虚线。
下面的结构既可以防止或减小轮胎在轮辋上周向滑移，简称防滑移，又方便装卸。结构1、
图12，13，14中不连续的橡胶内胎3最好分为长短悬殊的两段3′，3″，有一或两个间断面38′，38″。内胎3下端在轮辋槽内有周向不连续的(因而可安装到轮辋槽内)防滑补强层35，(如经线平行周向的帘/帆布，使内胎3下端周向拉伸模量较大)该补强层只在接头钩子34处有一个间断面，钩子34位于短内胎3′内，双向钩子34钩住补强层35两端使之束紧在轮辋上不滑移，必要时补强层35下面有硬质垫胶33。(补强层35两端还可用其他公知方法束紧连接。如
图17螺栓连接，两端分别连接螺栓39和带螺栓孔的挡板40，拧紧螺栓39上的螺母41。)短内胎3′与其上下两边的构件，防滑补强层35和刚衬4刚衬外包层都不粘连(分体)，因而卸胎过程中可以预先从防滑层和刚衬之间卸出。长内胎3″和防滑层35用粘接，或如
图15用与防滑层35一体的防磨包布34及其侧旁的刚衬外包层29，28把长内胎3″包围，(或用与防滑层35防磨包布34橡胶内胎3都不粘连的外包层29、28包围长内胎，或如
图15防滑层35′穿过长内胎)等方法使长内胎下端和防滑层35动态紧密吻合，也不会滑移。从而短内胎3′及刚衬4，胎面5等均不会滑移。
图18防滑层35两端也可自带钩子34钩(或挂)在轮辋的孔39上实现束紧。单向转动的轮子(如自行车轮)可以仅一端带钩子，如仅带左侧钩子34时阻止内胎逆时针滑移，这时因防滑层35未束紧，所以内胎3可以是连续的或只有一个间断面(短内胎长度为零)。
图18可用于各种橡胶内胎的防滑，包括
图10胎面5是标准充气硬边外胎的情形(这时充气外胎胎体帘布层也可看作刚衬4，因为橡胶内胎3充满外胎内(即无间隙26)时，胎体帘布层有一定周向模量)。结构2橡胶内胎3在断面分为大小两部分，标记为内胎3和垫条22，垫条22中有位于轮辋凹槽内的防滑层35(此处为不连续的钢丝绳)穿过，可以塞紧在标准充气硬边外胎和一体式轮辋之间(
图10)或内胎3和轮辋2之间(
图15)。内胎3被刚衬通过胎圈23和垫条22(
图10)或通过垫条22(
图15)束紧在轮辋上。与结构1相同，防滑层35两端也用双向钩子钩住使束紧在轮辋上，并带动垫条22向断面的右下方挤压移动，使得
图15内胎3中的钢丝圈35′和
图10中左侧胎圈钢丝圈17产生周向拉伸力，成为防滑层。卸胎时拆去防滑层35端部的连接钩，防滑层及刚衬中的束紧力都消失。不带防滑层35，35′，塞紧垫条22也稍有防滑作用。结构3，橡胶内胎3下端周向拉伸模量大是因为它粘在轮辋上和/或；轮辋是分体式(即可拆)，装配后挤压内胎3下端的周向抗拉防滑补强层使之束紧在轮辋上。结构3是实心轮胎防滑现有技术。
上述各刚衬4也可改为硬质(工程)塑料/树脂(如模量800公斤/平方厘米的尼龙)。图9中m个橡胶弹簧还可改为m个两端刚连轮辋2刚衬4的倾斜幅板钢/硬塑料弯曲弹簧3(
图19)。
图19中刚衬4弯曲弹簧3轮辋2都是硬塑料时可整体浇铸。相比之下螺旋钢弹簧内胎单位质量存储变形能最大，在满足强度条件下弹簧也有足够的变形。为使变形和弯曲刚度都较大还可以有多层刚衬(图7，二层)。因为钢弹性变形滞后生热几乎为零，使得能耗极小，且缓冲性级好(不受车速影响)。图2轮子A-A剖面有1个弹簧，周向m个，总共m个。A-A剖面也可有多个，如2个，总共2m个。钢弹簧也可用焊接与轮辋刚衬相连。
当星形分布的全部钢螺旋弹簧沿周向分布较密，如相邻弹簧的圆周角小于10°时，近似看作轴对称环状钢弹簧内胎3，因而前面关于环形橡胶内胎3的论述(参见权利要求7、8)都可成立，只要稍加改动。如橡胶内胎粘连轮辋刚衬改为弹簧用焊接或螺栓连接轮辋刚衬。缝合连接时(
图12，13，14)外包布29钢丝圈31可以不要，直接缝合在弹簧上。论述中较有意义的是；内胎3下端延伸到轮辋底部，上端嵌在刚衬4向下开口的槽内(图22)或用缝合连接刚衬。图23中的支承圈沿弹簧轴向视图最好是矩形(图20，叫做大致的矩形)，上支承圈两边43吻合平直的刚衬底(图22)，下支承圈两对边42带弧形吻合轮辋2(图23)。相邻下支承圈的两邻边43可以焊接和/或用
图14中双向钩子34连接或，全部弹簧用一根钢丝按一笔画原理绕成，也可以用防滑周向补强层35(如钢丝圈，图22)使下支承圈束紧在轮辋上。当支承圈如
图1是平面状时，轮辋(和/或)刚衬断面形状最好能使其与支承圈有效吻合。设刚衬弯曲刚度为T，弹性体内胎法向拉伸压缩刚度为K。N＝T/K为轮子特性系数。N较大时，刚衬可看作绝对刚体(如图2)，这时为提高抓着力，胎面必须厚且硬度小，导至胎面滞后热大。作为改进可用位于外层的另一个带刚衬轮子结构代替胎面(图21)。外层结构有刚衬40，弹性体内胎41，胎面5。刚衬4同时充当外层结构的轮辋，外层结构特性系数n较小。
上述说明中附图的上下各表示轮胎外内侧。附
图1，4，6，7，8，10，11，12，13，15，22是横断面图，除图20外其余是侧向(即
图12中A向)图。
权利要求1.一种带刚衬的轮子，包括弹性体内胎，轮辋，其特征是还包括刚衬，内胎在刚衬和轮辋之间。
2.根据权利要求1所述带刚衬的轮子，其特征是，刚衬是钢质薄壁环，硬质塑料环或胶帘(帆)布环。
3.根据权利要求2所述带刚衬的轮子，其特征是，刚衬(4)和轮辋(2)之间可以有间隙(7)或重叠(6)。
4.根据权利要求2所述带刚衬的轮子，其特征是内胎(3)外侧或内部有纵向缝隙(8)。
5.根据权利要求2所述带刚衬的轮子，其特征是刚衬(4)有一段平坦的底(15)，还包括芾或不带胎侧的胎面(5)，胎面(5)的设置为下列二者之一1、嵌在刚衬(4)朝外的凹槽里；2、包在刚衬(4)上。
6.根据权利要求2所述带刚衬的轮子，其特征是内胎是整数m＞3个星形或螺形分布的钢螺旋弹簧，弹簧的两大致矩形或圆形的支承圈都可转动，或一个可转动一个不可转动，或两个都不可转动地与轮辋刚衬相连；整数个倾斜幅板钢/硬质塑料弹簧；或整数个橡胶弹簧。
7.根据权利要求5所述带刚衬的轮子，其特征是胎面(5)和刚衬(4)分体或一体，一体时粘在刚衬上或粘在刚衬的胶帆布外包层上；刚衬(4)是环形钢弹簧且有下列特征之一、二或三1)、环是连续的或不连续的；2)、断面两端呈连续弧线；3)、断面平直宽度大于或小于胎冠；4)有或没有胶帆布外包层，胶帆布外包层结构包括上下胶帆布(28、29)覆盖刚衬然后在边缘缝合或/和胶帆布(27)包叠或缠绕刚衬；内胎(3)是环形橡胶或近似钢螺旋弹簧内胎(3)且有特征下列之一或二1、发泡或不发泡的；2、向下开口或不开口(中空)；3、延伸或不延伸到轮辋底部或槽(25)内，4、是天然、丁苯、顺丁或聚氨酯橡胶；5、环是周向连续或不连续的，断面一体或分为两部分；6、上端和刚衬(4)分体或一体；7、下端粘接轮辋，被分体式轮辋束紧或，紧密吻合并束紧或钩/挂轮辋的防滑周向补强层(35)。
8.根据权利要求3，4，5，6或7所述带刚衬的轮子，其特征是橡胶内胎(3)被刚衬(4)用下列四种特征之一或二束紧在轮辋上，1、直接，2、通过垫条(22)，3、通过充气轮胎软或硬边胎圈，4、通过充气轮胎软或硬边胎圈和其外侧的垫条(22)；上端与刚衬一体时，粘在刚衬上或粘在刚衬的帆布外包层(27)上，分体时用下列结构之一或二连接刚衬1、嵌在刚衬的槽(21)内；2、反包并卡在刚衬(4)上，或刚衬对橡胶内胎(3)有预压力；3、用充气轮胎外胎将刚衬和橡胶内胎(3)包围起来，该充气轮胎胎体帘线子午向或斜向，胎圈硬或软边，和轮辋(2)有间隙(7)或延伸到轮辋左右两边的外侧或内侧，不着合轮辋，着合或不着合在橡胶内胎(3)上，与橡胶内胎刚衬间有或没有间隙(26)；4、用网线或充气轮胎胎体帘线(16)连接刚衬和轮辋，充气轮胎胎圈着合在轮辋上，有橡胶内胎(3)时与充气轮辋相比，硬边着合面(20)到上沿高度(18)较小和/或到下槽底的高度(19)较大，软边轮辋两着合面(20)是分离的档圈和/或刚连在轮辋上的部分，外胎和橡胶内胎(3)刚衬(4)之间有或没有间隙(26)；5、缝合外包层(28、29)，其中外包层(28)粘接胎面(5)、外包层(29)连接橡胶内胎(3)。
9.根据权利要求1所述的带刚衬的轮子，其特征是刚衬是充气外胎胎体帘布层或橡胶环，橡胶内胎周向不连续或断面分为两部分，带有能束紧或钩挂在轮辋上的防滑层(35)。
10.根据权利要求2或6所述带刚衬的轮子，其特征是该轮子还包括与所述刚衬(4)、内胎有相同特征的刚衬(40)、内胎(41)。
专利摘要本实用新型涉及用较大弯曲刚度环形刚衬补强的免充气轮子,胎面内侧的刚衬将外力分散经钢或橡胶弹簧内胎传到轮辋上。内胎法向刚度小,可用普通橡胶做在中空、向下开口或发泡的,有效体积小,滞后生热低。胎面和橡胶内胎一体或分体,分体胎面嵌在刚衬中或用充气轮胎结构包在刚衬上。刚衬有平坦的底使胎面应力分布较均匀,在刚衬端部无应力集中。此外还用垫条、可周向伸张的硬边胎圈等方法实现易于装卸。
文档编号B60C7/00GK2477423SQ0123872
公开日2002年2月20日 申请日期2001年4月5日 优先权日2001年4月5日
发明者崔世泰 申请人:崔世泰