專利名稱：高效能車輪系統的制作方法
技術領域：
本申請要求2008年7月16日遞交的、名稱為“高效能車輪系統”的臨時申請 61/081,249的優先權，據此，該臨時申請的全部公開內容通過參引并入本申請中以用于所 有目的。
背景技術：
有輪車輛已經使用了幾個世紀，并且隨著材料、制造方法和性能需求的發展，車輪 構造也發展了。在過去的一個世紀的大部分時間里，充氣(充滿空氣的)輪胎在美國一直 是大部分車輛的標準。據估計，在以公路車速行駛中，汽車燃料的能量含量的大約7%被完全消耗在克服 滾動阻力上。假設在公路行駛期間汽車的發動機損耗高達該能量含量的69%，那么該汽車 的發動機所產生的有效機械能的大約22%會被消耗在克服滾動阻力上。此滾動阻力的大部 分是由于汽車輪胎的變形所消耗的能量。因為輪胎是粘彈性的，而不是完全彈性的，所以當 輪胎的變形部分恢復其形狀時，輪胎變形所需的能量并未被全部回復。輪胎變形的一個部 分是側壁變形。因此，需要減少輪胎側壁變形所消耗的能量。充氣輪胎具有另外的缺點它們會被道路危險物等扎破并且放氣。對于大多數的 充氣輪胎扎破需要立即修理，且修理不方便費用也高。

發明內容
根據本發明的一個實施例，提供了用于與各種有輪車輛和其他裝置一起使用的示 例性車輪組件。在一個實施例中，車輪組件可以包括輪輞和箍構件。該輪輞可以具有圓形 的外圍部分，并且該箍構件可以具有圓形的主體部分。該箍構件可以圍繞輪輞設置并且與 該輪輞間隔開。該主體部分可以具有多個接入開口。可以設置彈性構件以使之圍繞并且接 觸第一箍構件的主體部分的外側表面。該彈性構件的部分可以朝向該輪輞突出到或穿過該 第一箍構件中的接入開口。多個結合構件可以將該彈性構件結合到該輪輞，每個結合構件 連接一個突出部分到該輪輞。每個結合構件在該車輪組件空載時可以處于張緊狀態。在某 些實施例中，該彈性構件的外側表面也可以是該車輪組件的牽引表面。在某些實施例中，牽 引層可以圍繞該彈性構件的外側表面設置。在某些實施例中，圓形的第二箍構件可以圍繞該彈性構件的外側表面設置，并且 牽引層可以圍繞該第二箍構件的外側表面設置。在某些實施例中，該第二箍構件可以具有 多個接入孔，這些接入孔與在該第一箍構件中的接入開口基本上徑向對齊。在某些實施例 中，該第一箍構件可以包括第一邊緣、第二邊緣及從該第一邊緣和第二邊緣中的每個向外 伸出的凸緣，并且該彈性構件可以至少部分地處于這些凸緣之間。在某些實施例中，該第一 箍構件是可壓縮的以方便在該第一箍構件上裝配該彈性構件。在某些實施例中，車輪組件可以包括連接在突出部分和另一構件之間的中空空間 的通道網絡。其他的實施例可以包括與該通道網絡相連通的閥桿，并且該車輪組件可以被構造使得引入壓縮氣體到該閥桿中使得該壓縮氣體被分配到該突出部分和另一構件之間 的中空空間。在其他的實施例中，通道網絡可以形成在彈性構件中。在某些實施例中，輪輞 還可以包括輪轂，該輪轂定位在該輪輞內中心處并且被構造用于安裝到車輛。在某些實施 例中，結合構件可以被模制到彈性構件中。輪輞的外圍部分可以基本上是圓筒形的。外圍 部分可以是隆起的。該箍構件可以基本上是圓筒形的。該箍構件可以是隆起的。在另一實施例中，構造車輪組件的方法可以包括獲得具有圓形外圍部分的輪輞 以及獲得具有圓形主體部分的箍構件，其中，該主體部分比該輪輞的外圍部分大。該箍構件 可以在該主體部分中具有多個接入開口。該方法也可以包括獲得彈性構件，并且圍繞且接 觸該箍構件的主體部分的外側表面設置該彈性構件，以及為在該箍構件的主體部分中的每 個開口獲得結合構件。在該箍構件主體部分中的每個開口處，彈性構件的部分可以朝向該 輪輞突出到或者突出穿過該開口。并且，使用這些結合構件中的一個，該突出部分可以連接 到該輪輞。在該車輪組件空載時每個結合構件都可以保持在張緊狀態。在某些實施例中，該方法也可以包括獲得圓形的第二箍構件并且圍繞彈性構件 的外側表面設置該第二箍構件，以及獲得圓形的牽引層并且圍繞該第二箍構件的外側表面 設置該牽引層。在某些實施例中，該方法可以包括附連與在該彈性構件和另一構件之間的 通道網絡相連通的閥桿，以及引入壓縮氣體穿過該閥桿并且進入到該通道網絡中，壓縮氣 體將該彈性構件膨脹到或者穿過這些接入開口，從而形成突出部分。在另一實施例中，車輪組件包括第一圓形箍構件和第二圓形箍構件。該第一箍構 件可以是內部箍構件而該第二箍構件可以是外部箍構件。該車輪組件還可以包括設置在 該內部箍構件和該外部箍構件之間并與該內部箍構件和該外部箍構件都接觸的彈性構件， 并且可以包括具有圓形的外圍部分的輪輞。結合構件可以繞該輪輞的基本上是圓形的外圍 部分的外圍設置。該輪輞可以通過結合構件懸在該內部箍構件內并且與該內部箍構件間隔 開。這些結合構件可以穿過在該內部箍構件中的接入開口連接該輪輞的外圍部分到該彈性 構件。在另一實施例中，車輪組件包括大體上是圓筒形的、含有多個開口的箍構件，以及 圍繞該大體上是圓筒形的箍構件設置的彈性膜片。該彈性膜片的部分突出到在該大體上是 圓筒形的箍構件中的開口或者突出穿過這些開口。該車輪組件還包括多個結合構件，其中， 一個結合構件拉著該彈性膜片的一個突出部分進入或穿過該大體上是圓筒形的箍構件中 的一個開口。該車輪組件也包括被結合構件懸起在該大體上是圓筒形的箍構件內的中心輪 轂，其中，每個結合構件在該車輪組件空載時處于張緊狀態。在某些實施例中，該大體上是 圓筒形的箍構件是隆起的。在某些實施例中，該車輪組件還包括附連到該中心輪轂的輪輞， 并且每個結合構件都附連到此輪輞上。


圖IA和圖IB示出了根據一個實施例的車輪組件。圖2示出了根據一個實施例的輪輞，該輪輞是車輪組件的一部分。圖3示出了根據一個實施例的箍構件。圖4示出了根據一個實施例的、車輪組件的一個裝配階段。圖5A示出了根據一個實施例的彈性構件。
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圖5B示出了根據另一實施例的彈性構件。圖6示出了根據一個實施例的、車輪組件的另一裝配階段。圖7示出了根據一個實施例的結合構件。圖8示出了根據一個實施例的、車輪組件的另一裝配階段。圖9示出了根據一個實施例的第二箍構件。圖10示出了根據一個實施例的、車輪組件的另一裝配階段。圖11示出了根據一個實施例的牽引層。圖12示出了根據一個實施例的彈性構件。圖13示出了圖1的示例車輪組件在其裝配狀態下的橫截面。圖14示出了圖1的示例車輪組件在負載情況下的側視圖。圖15示出了根據另一實施例的車輪組件。圖16示出了根據一個實施例的、圖15的車輪組件的一個裝配階段。圖17示出了根據一個實施例的、圖15的車輪組件的一個裝配階段。圖18示出了圖15的車輪組件在其裝配狀態下的橫截面。圖19示出了根據另一實施例的車輪組件。圖20示出了圖19的車輪組件的正交視圖。圖21示出了圖19的車輪組件的橫截面視圖。
具體實施例方式圖IA和圖IB示出了根據本發明的示例性實施例的車輪組件100。車輪組件100以 避免使用側壁的方式構造，因此也就避免了側壁變形。車輪組件100包括被構造使得車輪 組件100能夠安裝在車輛上的輪轂110。車輪組件100可以被制造成各種尺寸以在各種車 輛或者其他的有輪運輸工具上使用，例如，客車、卡車、拖車、搬運車、摩托車、小型摩托車、 拖拉機、手推車和其他種類的機動的或者非機動的車輛或者運輸工具。在一個實施例中，車 輪組件100具有在大約20英寸到大約36英寸的范圍內的直徑112，并且具有在大約6英寸 到大約15英寸的范圍內的寬度114。在特殊的實施例中，直徑112為大約觀英寸并且寬度 114為大約12英寸。本領域技術人員將會認識到在權利要求的范圍內有許多其他的尺寸 組合，并且將會認識到如車輪組件100的車輪組件可以制造成不同的尺寸以適應不同的 車輛和用途。車輪組件100包括幾個部件，以下將結合附圖進行描述。圖2示出了根據一個實施例的輪輞200，該輪輞200是車輪組件100的一部分。在 圖2中，輪輞200包括輪轂110，還包括圓形的外圍部分210。在此示例中，外圍部分210基 本上是圓筒形的。應當理解使用術語“基本上是圓筒形的”，以使得允許有缺陷的圓形包 括在所描述的主題中，因為大部分制造廠商會生產出一些略微偏離于完美圓筒形的缺陷產 品；并且也使得其包括略微偏離于完美圓筒形的形狀，例如包括有附加特征、隆起等。在其 他的實施例中，外圍部分210可以是彎曲的或者是隆起的。在一個優選實施例中，輪輞200 由鑄鋁制成，其某些表面已被加工以使得保持確定的制造公差，但是可以根據本發明的實 施例使用其他的材料和工藝來生產輪輞。例如，輪輞200可以由鑄鐵制成，可以由鋼板裝配 而成，可以由具有或者沒有增強添加劑的聚合物模制而成，可以由金屬合金制成，可以由復 合材料如纖維增強復合材料制成，或者可以使用其他的材料或者工藝制成。輪輞200可以使用材料和工藝的組合而制成。外圍部分210可以具有均勻的厚度，可以包括拔模斜度以 方便鑄造或者模制，可以包括如方便車輪組件100裝配的凸起部212的部件，或者外圍部分 210可以包括這些部件和其他部件的任意組合。圖3示出了根據一個實施例的箍構件300(在某些實施例中，可以存在第二箍構 件，而箍構件300是第一箍構件)。箍構件300具有以邊緣312和邊緣314為界限的圓形的 主體部分310。在此示例中，主體部分310基本上是圓筒形的。示例的箍構件300也包括從 邊緣312和邊緣314向外伸出的凸緣316和凸緣318。該主體部分310具有繞其圓周設置 的多個接入開口 320。下文將說明接入開口 320的目的。優選地，這些接入開口 320的邊緣 被去毛刺、斜切或者修圓，以使得減少隨后在車輪組件100的裝配中會與這些邊緣接觸的 材料上的應力集中。雖然示出了接入開口 320被成形為菱形形狀，但是可以使用其他的形 狀。例如，接入開口 320可以是某一其他的多邊形形狀的，或者可以是圓形的、橢圓形的，或 者具有某一其他的彎曲輪廓。接入開口 320不需要都具有相同的形狀。箍構件300的直徑 略微大于輪輞200的直徑，使得箍構件300能夠圍繞輪輞200設置并且保持與輪輞200間 隔開。圖4示出了這樣的布置。示例的箍構件300也包括縫隙322。縫隙322允許箍構件 300被壓縮，從而臨時縮小其直徑以使得能夠進一步裝配車輪組件100。第一箍構件300可 以由任意適當的材料制成，這些材料足夠結實用于使用車輪組件100的應用中，包括鑄鋁、 鋁板、鋼板、模制的或者成形的聚合物、復合物、或者其他種類的材料。在一個實施例中，第 一箍構件300由大約0.050英寸到大約0.500英寸厚的鋼板制成。雖然示出了示例的箍構 件300具有三排接入開口 320，每排12個，并且中間一排沿角向偏移外部的兩排，但是其他 的構造也是可以的。可以以更多或者更少排的方式，或者以任何需要的布置方式，設置更多 或者更少的接入開口 320，取決于具體車輪組件所意圖的性能要求和應用。圖5A示出了根據一個實施例的彈性構件500。彈性構件500可以由高彈性聚合物 制成，如天然的或者合成的模制橡膠，或者可以由另一柔性材料制成，如具有良好的能量回 復特性的金屬合金。許多的材料都是可以的。在一個實施例中，彈性構件500由天然膠質 橡膠制成。在其他的實施例中，彈性構件500可以由含有諸如碳納米管的填料的天然的或 者合成的彈性體制成。彈性構件500可以作為整體件而成形，或者制造成帶狀并且在如接 縫510的接合處接合，該接縫510在圖5A中示出。在某些實施例中，彈性構件500可以具 有大約0. 125英寸到大約1. 500英寸的厚度。在某些實施例中，彈性構件500可以具有多 個附連孔512，這些附連孔512在稍后的裝配步驟中基本上位于第一箍構件300中的接入開 口 320的中心。彈性構件500有時可以被稱為是“膜”。圖5B示出了根據另一實施例的彈性層550。在此實施例中，多個結合構件560被 模制到彈性層550中。下文將說明結合構件560和通道570的功能。其他的部件同樣可以 被模制到如彈性構件500或者彈性構件550的彈性構件中。例如，可以包括用于與結合構 件560接合的部件、裝配參考部件，或者其他的部件，并且當彈性構件處在其初始的松弛狀 態時，這樣的部件可以突出到接入開口 320中或者突出穿過接入開口 320。彈性構件500或 者550圍繞箍構件300的主體部分的外側表面設置并且與之接觸。如果箍構件300具有如 凸緣316和凸緣318的凸緣，那么彈性構件500可以至少部分地處于這些凸緣之間。圖6 示出了此布置。作為將結合構件560模制到彈性層中的可替代方法，結合構件可以被插入 到彈性層如圖5A中示出的示例彈性層500的附連孔512中。許多的布置都是可以的。雖然所示出的示例彈性構件500原始地具有均勻的厚度，但是這并不是必需的。例如，部件可 以被模制或者以別的方式成形在彈性構件中，以容納結合構件。這些部件可以包括從彈性 構件500的外部表面凸起的部分，包括在彈性構件500的內側表面上凸起的部件，或者包括
■~ 者 ο圖7示出了根據一個實施例的結合構件560。結合構件560包括處于第一端部 710用于接合輪輞200的第一附件。在圖7的示例中，該附件是卡扣，該卡扣被構造以卡扣 到輪輞200的外圍部分210的孔中，但是可以使用其他的附連方法。例如，結合構件560可 以包括螺紋端部，該螺紋端部被構造以裝入輪輞200的螺紋孔中，或者結合構件560可以形 成有螺紋并突出穿過在輪輞200中的孔，并且由螺母固定。許多其他的附連方法都是可以 的。在第二端部712處，結合構件560包括用于接合彈性構件500的凸緣714。凸緣714可 以足夠大以避免拉動穿過彈性構件500，并且其具有圓形的邊緣以避免應力集中。雖然示出 了示例的凸緣714被成形為菱形形狀，但是可以使用其他的形狀，包括圓的、橢圓的、或者 其他的彎曲的或者多邊形的形狀。結合構件560可以由任意的適當的材料制成，如鋁，鋼， 或者其他金屬，或者如聚碳酸酯、尼龍的聚合物，或者其他的適當的材料。針對箍構件300 中的每個接入開口，可以設置一個結合構件560。(本領域技術人員將會認識到車輪組件 100的裝配可以按照與正在描述的順序不同的順序進行。例如，可以優選的是互相定位箍 構件300、彈性構件500以及結合構件560，然后將輪輞200放置在這個子組件的內側。其 他的裝配順序都是可以的。)在輪輞200、箍構件300、彈性構件500和結合構件560處于適當的位置時，結合構 件560可以朝向輪輞200被推壓并且可以與輪輞200接合。圖8示出了此布置。在接合以 后，每個結合構件的凸緣714便被容納在凹處810中，并且下沉到彈性構件500的外部表面 的下方。每個結合構件使彈性構件500的部分812突出進入或穿過箍構件300中的一個接 入開口 320。在其他的實施例中，如在下文中將更詳細地說明的，盡管在結合構件560與輪 輞200接合之前，模制到或者成形到彈性構件500中的部件在某種程度上可以突出進入或 穿過接入開口 320中，但是結合構件560與輪輞200的接合會引起彈性構件500的進一步 突出或者延伸。將會注意到在此空載狀態下，每個結合構件560處于張緊狀態，而輪輞200 通過結合構件560被懸起且基本上位于組件中心。可以通過壓力機、通過特別的工具、通過 下文描述的新穎的方法或者通過任意的其他的適當方法完成推壓結合構件560與輪輞200 接合。圖9示出了根據一個實施例的第二箍構件900。第二箍構件900是圓形的，并且 被定尺寸以圍繞彈性構件500的外側安裝。在本實施例中第二箍構件900基本上是圓筒形 的。第二箍構件900有時可以被稱為致動器。第二箍構件900可以由任意適當的材料制成， 包括鋁、鋼、聚合物、復合物、或者其他種類的材料。在一個實施例中，第二箍構件900由大 約0. 050英寸到大約0. 500英寸厚的鋼板制成。可選地，第二箍構件900可以具有接入孔 910，該接入孔910可以提供結合構件560的入口以用于裝配，該入口取決于與結合構件560 一起使用的緊固件的種類。優選地，接入孔910與第一箍構件300中的接入開口 320徑向 對齊。接入孔910可以如所示的被成形為菱形形狀的，或者可以具有任意的各種其他形狀， 而不需要都是相同的形狀。第二箍構件900圍繞彈性構件500的外側表面設置。圖10示 出了此布置。
圖11示出了根據本發明的示例性實施例的牽引層1100。優選地，牽引層1100由 堅硬的、耐用的橡膠或者其他的半柔性材料制成。在一個實施例中，牽引層1100由輪胎用 橡膠制成。在另外的實施例中，牽引層1100可以含有填料，例如碳納米管。牽引層1100可 以包括各種填料或者增強劑或者結構。雖然示出了牽引層100具有特殊的輪胎面花紋，但 是本領域技術人員將會認識到可以使用其他的輪胎面花紋，或者牽引層1100可以沒有形 成輪胎面花紋。牽引層1100圍繞第二箍構件900設置以完成圖1示出的車輪組件100的 裝配。在某些實施例中，牽引層1100可以具有大約0.25英寸到大約1.50英寸的厚度。雖 然示例的牽引層已經被示出具有均勻的厚度(除了輪胎面花紋部分)，但是這不是必需的。 例如，牽引層1100的中心可以被制成比邊緣厚。雖然第二箍構件900和牽引層1100被描述成單獨的部件并且被描述成單獨地裝 配到車輪組件100中，但是其意指權利要求包括這種情況，即第二箍構件900和牽引層 1100—起成形作為子組件，然后圍繞彈性構件500設置。例如，第二箍構件900可以是插入 件，該插入件被模制到牽引層1100以形成子組件，然后該子組件被結合到彈性構件500。第二箍構件900和牽引層1100，無論是單獨地還是一起地，都可以使用結合劑、化 學結合、熱焊接、層壓、縫合、溶劑結合、或者任意其他適當的附連方法結合到車輪組件100 中。圖12示出了根據另一示例性實施例的彈性構件550。彈性構件550包括在其外 部表面中的通道網570。這些通道提供了使形成在凹處810和第二箍構件900或者牽引 層1100之間的中空空間互相連接的路徑。在使用該彈性構件實施例的車輪組件中，接入 孔(如圖9示出的接入孔910)可以不設置在該第二箍構件中。閥桿1210可以附于彈性 構件900，可以被構造以容許空氣或者另外的氣體進入到通道網絡。閥桿1210可以包括 Schrader閥門，或者另外種類的空氣閥。此布置在車輪組件100的裝配期間，對于推壓彈性 構件550的部分以突出穿過接入開口 320，從而將結合構件560與輪輞200接合以附連，是 有用的。優選地，為了使用此裝配方法，彈性構件550在其邊緣處被密封到第二箍構件900 或者牽引層1100。在裝配以后，通道網絡及凹處810可以處于它們的加壓狀態，壓力也可以 被釋放，或者通道和凹處可以被排空。雖然圖12以具體的構造示出通道570，但是本領域技 術人員將會認識到許多其他的構造是可以的。例如，這些通道可以以幾何的或者其他的圖 案形成，這些圖案將這些通道置于第一箍構件300中的開口 320之上。圖13示出了車輪組件100在其裝配狀態下的橫截面。如圖13所示，第一箍構件 300環繞輪輞200。彈性構件550環繞并且接觸第一箍構件300。結合構件560連接彈性構 件550到輪輞200，從而拉動突出部分812穿過箍構件300中的開口。第二箍構件(致動 器)900環繞彈性構件550，同時又被牽引層1100環繞。圖14示出了示例的車輪組件100在負載狀態下的側視圖，例如在其已經安裝在車 輛(未示出)上，并且正在支撐該車輛的至少一部分重量之后。中心點1401示出了由牽引 層1100的圓周形成的圓的中心位置。中心點1402示出了輪轂110的中心位置。中心點 1402從中心點1401向下偏移距離D。此偏移也能夠通過突出部分812的明顯高度變化看 出。在車輪組件100的頂部處，突出部分812突出大約Hl的距離，而在車輪組件100的底部 處，突出部分812僅僅突出大約H2的距離，H2小于HI。車輛的重量使輪轂110向下偏移， 而由于彈性構件500對于變形的彈性抵抗，所以該彈性構件500限制了位移D。輪轂110可以被認為是從車輪組件100的頂部懸掛著，而不是從車輪組件的底部被推上來的。車輪組 件100的這個總柔量提供了緩沖能力，使得車輪組件100能夠緩沖顛簸和其他的道路沖擊。在圖14中，在車輪組件100的頂部附近的特定結合構件1403使其相應的突出部 分812偏移，使得該部分812突出大約Hl的距離。與在車輪組件100底部附近的特定結合 構件1404相應的突出部分僅僅突出大約H2的距離。在車輪組件順時針滾動半周后，例如， 如果安裝有車輪組件的車輛向右運動，那么特定結合構件1404將會在車輪組件100的頂部 附近，并且將會膨脹其相應的突出部分，使得其突出大約Hl的距離。相應地，特定結合構 件1403將會在車輪組件100的底部附近，并且其相應的突出部分將會突出僅僅大約H2的 距離。在車輪組件100的滾動期間，各個結合構件將會因此交替地到達車輪組件100的頂 部，并且這些結合構件將會交替地到達車輪組件100的底部，其中，在該車輪組件100的頂 部時，這些結合構件支承車輛的最大部分的重量。圖15-圖18示出了另一實施例的組件。圖15示出了根據本實施例的完整的車輪 組件1500。車輪組件1500包括的部件可以比車輪組件100包括的部件少，并且車輪組件 1500的制造可以略微簡化。圖16示出了車輪組件1500在部分裝配狀態下的某些部件。輪輞1610被箍構件 圍繞，其中，該輪輞1610可以與輪輞200相似，該箍構件也被稱為單致動器1620，其可以與 第二箍構件或者致動器900相似，但是其可以略微更厚些。箍構件1620可以由任意適當的 材料制成，包括例如鋁、鋼、聚合物、復合物、或者另外種類的材料。在一個實施例中，箍構件 1620由大約0. 050英寸到大約0. 750英寸厚的鋼板制成，盡管在此范圍之外的厚度也是可 以的。優選地，箍構件1620包括用于連接彈性構件到輪輞1610的接入開口 1630。圖17示出了車輪組件1500裝配的另一階段。在圖17中，彈性構件1700放置在 箍構件1620上，并且結合構件560已與輪輞1610接合。在某些實施例中，彈性構件1700 的外部表面也可以是用于車輪組件的牽引層。如果是那樣的話，裝配基本上在此階段完成。 彈性構件1700可以在其外部表面上構造有輪胎面花紋，使用任意適當的花紋都可以。在其他的實施例中，牽引層可以附于彈性構件1700的外部表面周圍。例如，使用 兩個單獨件，可以允許彈性構件1700和牽引層具有不同的彈性特性和磨損特性。這兩個件 可以通過任意適當的方法附在一起，該任意適當的方法包括溶劑結合、化學結合、粘合、熱 焊接、縫合或者其他方法。當使用單獨的牽引層時，彈性構件1700可以包括閥和通道，其 中，該閥和通道用于將壓縮空氣或者其他氣體從閥分布到結合構件560后面的中空空間。 本技術通過朝向輪輞1610推壓結合構件560可以方便車輪組件1500的裝配。一旦裝配完 成，這些中空空間可以處于加壓狀態，壓力也可以被釋放，或者這些中空空間可以被排空。圖18示出了根據實施例的車輪組件1500在其裝配狀態下的橫截面視圖。箍構件 1620環繞輪輞1610。彈性構件1700環繞并且接觸箍構件1620。結合構件560連接彈性構 件1700到輪輞1610，從而拉動突出部分1810穿過箍構件1620中的開口。在此實施例中， 牽引層1800環繞彈性構件1700。圖19-圖21示出了根據另一實施例的車輪組件1900。在此實施例中，輪輞1901 包括連接外圍部分1903與中心輪轂1904的許多輪輻狀部件1902。與圖2示出的示例的輪 輞200相比，輪輞1901包括更大數量的輪輻狀部件1902，其中，該輪輻狀部件1902比輪輞 200的相應部件細，并且輪轂1904的直徑比輪輞200的相應部件的直徑小。此布置可以使該輪輞的更多質量能夠處于更接近轉動軸線的位置，使得該輪輞具有更低的轉動慣量，從 而使得使用輪輞1901的車輛能夠更好地加速。在示例的車輪組件1900中，彈性構件1905突出穿過在箍構件1906中的接入口， 并且每個突出部通過結合構件1907與輪輞1901連接。結合構件1907在圖中包括光滑螺 母，該光滑螺母由螺絲拉向輪輞1901的外圍部分1903，但是可以使用其他種類的結合構 件，結合構件包括例如圖7示出的結合構件560。箍構件1906可以由任意適當的結實的材 料制成，例如，如鋼或者鋁的金屬、或者復合材料，如包括碳纖維的復合物。彈性構件1905 的突出部分1908可以以各種方式形成。例如，彈性構件1905在其松弛狀態時可以具有均 勻的厚度，并當結合構件1907與輪輞1901接合時，形成突出部分1908。可替代地，突出部 分1908可以被模制或者以別的方式成形到彈性構件1905中，使得在它們的松弛狀態下，穿 過箍構件突出某一距離，但是不會達到結合構件1907與輪輞1901接合時的程度，使得結合 構件1907與輪輞1901的接合進一步拉長該突出部分1908，并且使該結合構件1907在裝配 后處于張緊狀態下。與在先前描述的實施例中使用的三排相比，在示例的車輪組件1900中，使用周向 的兩排結合構件1907來連接彈性構件1905到輪輞1901。可以使用任意適當數量的排，同 時每排中有任意適當數量的結合構件1907。另外，牽引層1909環繞箍構件1906設置。圖 20示出了車輪組件1900的正交視圖。圖21示出了示例的車輪組件1900的橫截面視圖。該橫截面明確地說明了此實施 例的另一特征。箍構件1906在橫截面中彎曲，使得箍構件1906和牽引層1909隆起。因此 車輪組件1900在其中線處具有比在其邊緣處略大的直徑。箍構件1906的彎曲度可以根據 具體車輪組件的意在的用途來選擇。例如，在用于大卡車上使用的車輪組件中，可以設置小 的彎曲或者隆起，或者可以不設置彎曲或者隆起。在摩托車上使用的車輪組件中，彎曲或者 隆起可以很明顯，使得能夠使摩托車具有高機動性。輪輞1901的外圍部分也可以是彎曲的 或隆起的，以配合箍構件1905的彎曲或者隆起。可選地，相對剛性的外部箍構件1910可以繞彈性構件1905的外側定位。外部箍 構件1910可以由任意適當的結實的材料制成，例如，如鋼或者鋁的金屬，或者復合材料，如 包括碳纖維的復合物。外部箍構件1910可以用于基本上均勻地支撐牽引層1909，同時包括 在箍構件1906中的所有接入口上方均勻地支撐，使得阻礙牽引層1909的不均勻磨損。還可選地，可以設置彈性側壁1911(僅在圖21中示出)。優選地，側壁1911由具 有高彈性的材料制成，使得對于任何變形，側壁1911能夠恢復到其原始的形狀而損失最小 的能量。側壁1911可以被密封到輪輞1901的邊緣1912，從而防止在輪輞1901和箍構件 1906之間的空間內積累污物、泥漿或者碎片。在某些實施例中，側壁1911和彈性構件1905 可以作為一個單件成形。在包括側壁1911的某些實施例中，輪輞1901和箍構件1906之間 的空間可以處在大氣壓力下，或者處在比大氣壓力低或者高的壓力下。然而，要注意的是 甚至在具有正壓力的實施例中，輪輞1901仍然通過彈性構件1905被懸掛在車輪組件內，使 得即使由于某一原因而失去壓力，車輪組件仍繼續起作用。根據某些實施例的車輪組件避免使用側壁，因此避免了側壁變形引起的能量消 耗。也希望該車輪組件的獨特的動力特性將進一步獲得效能。此外，該車輪組件提供了用 于在不需要輪胎保持膨脹的條件下適應某一道路表面粗糙度的柔量。從而，避免普通的輪胎故障模式。 目前，為清楚和理解的目的，已經詳細描述了本發明。然而，本領域技術人員將會 認識到一定的改變和潤飾應當包括在所附權利要求的范圍之內。
權利要求
1.一種車輪組件，包括具有圓形外圍部分的圓形輪輞；具有主體部分的圓形箍構件，所述箍構件圍繞所述輪輞設置并且與所述輪輞間隔開， 所述主體部分具有多個接入開口；彈性構件，所述彈性構件圍繞且接觸所述箍構件的所述主體部分的外側表面設置，所 述彈性構件的部分朝向所述輪輞突出進入或穿過所述箍構件中的所述接入開口；多個結合構件，每個結合構件連接一個突出部分到所述輪輞，每個結合構件在所述車 輪組件空載時處于張緊狀態。
2.根據權利要求1所述的車輪組件，其中，所述彈性構件的外側表面是所述車輪組件 的牽引表面。
3.根據權利要求1所述的車輪組件，還包括牽引層，所述牽引層圍繞所述彈性構件的 外側表面設置。
4.根據權利要求1所述的車輪組件，其中，所述箍構件是第一箍構件，并且所述車輪組 件還包括圓形的第二箍構件，所述圓形的第二箍構件圍繞所述彈性構件的外側表面設置；以及牽引層，所述牽引層圍繞所述第二箍構件的外側表面設置。
5.根據權利要求4所述的車輪組件，其中，所述第二箍構件具有多個接入孔，所述多個 接入孔與在所述第一箍構件中的所述接入開口基本上徑向對齊。
6.根據權利要求1所述的車輪組件，其中，所述箍構件包括第一邊緣、第二邊緣和從所 述第一邊緣和所述第二邊緣的每個向外徑向伸出的凸緣，并且其中，所述彈性構件至少部 分地處于所述凸緣之間。
7.根據權利要求1所述的車輪組件，其中，所述箍構件是可壓縮的以方便在所述箍構 件上裝配所述彈性構件。
8.根據權利要求1所述的車輪組件，還包括通道網絡，所述通道網絡連接所述突出部 分和其他構件之間的中空空間。
9.根據權利要求8所述的車輪組件，還包括與所述通道網絡相連通的閥桿，所述車輪 組件被構造成使得引入壓縮氣體進入所述閥桿將壓縮氣體分配到所述突出部分和所述其 他構件之間的所述中空空間。
10.根據權利要求8所述的車輪組件，其中，所述通道網絡形成在所述彈性構件中。
11.根據權利要求1所述的車輪組件，其中，所述輪輞還包括輪轂，所述輪轂定位在所 述輪輞內的中心并且被構造以用于安裝到車輛。
12.根據權利要求1所述的車輪組件，其中，所述結合構件被模制到所述彈性構件內。
13.根據權利要求1所述的車輪組件，其中，所述外圍部分基本上是圓筒形的。
14.根據權利要求1所述的車輪組件，其中，所述外圍部分是隆起的。
15.根據權利要求1所述的車輪組件，其中，所述箍構件基本上是圓筒形的。
16.根據權利要求1所述的車輪組件，其中，所述箍構件是隆起的。
17.—種車輪組件的構造方法，所述方法包括獲得具有圓形外圍部分的圓形輪輞；獲得具有主體部分的圓形箍構件，其中，所述主體部分的直徑比所述輪輞的所述外圍部分的直徑大，所述箍構件在所述主體部分中具有多個接入開口 ；獲得彈性構件，并圍繞且接觸所述箍構件的所述主體部分的外側表面設置所述彈性構件；為在所述箍構件的所述主體部分中的每個開口獲得結合構件； 在所述箍構件主體部分中的每個開口處，穿過所述開口并且朝向所述輪輞突出所述彈 性構件的部分，并且使用所述結合構件中的一個將所述突出部分連接到所述輪輞，每個結 合構件在所述車輪組件空載時保持張緊狀態。
18.根據權利要求17所述的方法，其中，所述箍構件是第一箍構件，所述方法還包括 獲得圓形的第二箍構件，并且圍繞所述彈性構件的外側表面設置所述圓形的第二箍構件；以及獲得圓形的牽引層，并且圍繞所述第二箍構件的外側表面設置所述牽引層。
19.根據權利要求17所述的方法，還包括附連與所述箍構件和其他構件之間的通道網絡相連通的閥桿；以及 引入壓縮氣體穿過所述閥桿并且進入到所述通道網絡中，所述壓縮氣體膨脹所述彈性 構件進入或者穿過所述接入開口。
20.一種車輪組件，包括第一圓形箍構件和第二圓形箍構件，其中，所述第一圓形箍構件是內部箍構件，而所述 第二圓形箍構件是外部箍構件；彈性構件，所述彈性構件設置在所述內部箍構件和所述外部箍構件之間，并與所述內 部箍構件和所述外部箍構件都接觸； 輪輞，包括圓形的外圍部分；以及結合構件，所述結合構件圍繞所述輪輞的所述外圍部分的外圍設置； 其中，所述輪輞被懸在所述內部箍構件內并且與所述內部箍構件間隔開，其中，所述結 合構件穿過在所述內部箍構件中的接入開口將所述輪輞的所述外圍部分連接到所述彈性 構件，并且其中，所述輪輞被所述結合構件懸掛。
21.一種車輪組件，包括大體上是圓筒形的箍構件，所述大體上是圓形的箍構件包括多個開口 ； 彈性膜片，所述彈性膜片圍繞所述大體上是圓筒形的箍構件設置，彈性膜片的部分突 出進入或突出穿過在所述大體上是圓筒形的箍構件中的所述開口；多個結合構件，一個結合構件拉動所述彈性膜片的一個突出部分進入或者穿過在所述 大體上是圓筒形的箍構件中的一個所述開口 ；以及中心輪轂，所述中心輪轂被所述結合構件懸掛在所述大體上是圓形的箍構件內，每個 結合構件在所述車輪組件空載時處于張緊狀態。
22.根據權利要求21所述的車輪組件，其中，所述大體上是圓筒形的箍構件是隆起的。
23.根據權利要求21所述的車輪組件，還包括附連到所述中心輪轂的輪輞，并且每個 所述結合構件都附連到所述輪輞。
全文摘要
一種車輪組件及該車輪組件的制造方法。在一個實施例中，車輪組件可以包括輪輞、箍構件和彈性構件。該箍構件可以圍繞該輪輞設置并且與該輪輞間隔開。該彈性構件可以繞該箍構件設置，并且該彈性構件的部分可以朝向該輪輞突出穿過在該箍構件中的開口。結合構件可以將每個突出部分結合到該輪輞，并且這些結合構件可以在車輪組件空載時保持在張緊狀態。在其他的實施例中，該車輪組件也可以包括第二箍構件或者牽引層或者同時包括此二者。
文檔編號B60B9/00GK102143848SQ200980134363
公開日2011年8月3日 申請日期2009年7月16日 優先權日2008年7月16日
發明者布賴恩·A·拉塞爾 申請人:布賴恩·A·拉塞爾