一步模制的非充气轮胎

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年10月25日提交的美国临时专利申请62/750,305的优先权，并且该申请通过引用合并于此。

技术领域

本公开涉及用于各种车辆的非充气轮胎(NPT)和应用。具体地，本公开涉及制造方法、材料、和模具以及允许容易制造的轮胎几何形状。

背景技术

与充气轮胎相比，NPT具有优势，特别是在维护、耐用性和可靠性方面。然而，由于性能问题和价格高昂，NPT的市场成功受到限制。NPT在乘坐质量方面可能具有较差的性能，特别地如果NPT是“坚固的”或以其他方式经由压缩力将载荷从地面传递至轮辋时更是如此。此外，由于高质量和/或复杂的制造方法，因此生产成本可能高于可比的充气轮胎。

最近的专利公开显示了在这些领域中的进展。由当前申请人拥有的美国专利9,751,270公开了NPT几何形状和制造方法，这些几何形状和制造方法可能是成本有效的，还仍像充气轮胎一样提供顺应性和乘坐舒适性。同样由当前申请人拥有的美国专利申请15/549,024也公开了可能是成本有效的制造方法。这两个专利文件均通过引用完全合并于此。

但是，在以上两个公开中，都存在潜在的缺点：

·优选的实施方式具有弹性轮辋。参见申请15/549,024的第0078段和美国专利9,751,270的第53行第4栏。在允许金属轮辋时，这些现有技术示例未公开这样的结构可以包括金属轮辋的生产方法。弹性轮辋可能不如从制动时起的耐热性那么坚固，并且可能不像金属轮辋那样适用于固定至车辆轮毂。

·合并具有合适特性的弹性胎面可能需要辅助操作。例如，参见US 9,751,270的图22。这样的辅助操作可能会增加费用和复杂性。

申请15/549,024将水平旋转浇铸(HSC)视为可能的制造过程。对于HSC，当模具围绕平行于地面的水平轴线旋转且模具在竖向平面内旋转时，模具腔会利用离心力填充有液态预聚物/固化剂混合物。模具必须从外周向内周填充。横穿轮胎横向范围的金属轮辋会阻止这种材料的流动。因此，将难以设想在模制过程中并入金属轮辋。

相反，美国专利8,991,455B2公开了用于非充气轮胎的模具，该非充气轮胎在水平平面内绕竖向轴线旋转。这就是所谓的竖向旋转铸造(VSC)。通过这样的制造过程，可以将金属轮辋插入到模具中。可以沿竖向方向在轮辋的径向外周附近浇注液态材料，并且模具从底部朝向顶部填充。这解决了上面针对HSC指出的问题。

然而，HSC具有在申请15/549,024中指出的优点。HSC支持弹性体层压材料体系结构。对于HSC，由于模具旋转而产生的离心加速度与由于重力而产生的加速度一致。首先可以浇注一种预聚物/固化液；然后可以浇注第二种液体等，从而形成在轮胎的径向尺寸上分布的多个层。因此，利用HSC，可以首先浇注低模量胎面材料，并且然后浇注高模量结构芯材料。对于VSC，这是不可能的，因为液态聚合物由于重力而受竖向加速度的影响，并且由于模具旋转而受轮胎径向加速度的影响。对于VSC，必须在辅助操作中固定胎面。替代性地，可以将固化的胎面放置在VSC模具中、对固化的胎面进行预处理，使得液态聚合物黏合至VSC模具。无论哪种方式，胎面都必须在独立的过程中模制和固化，从而导致更大的复杂性和成本。

然而，即使考虑到HSC的这种优点——原位形成胎面的希望——现有技术中也没有公开示出如何在旋转的模具中形成复杂的胎面花纹然后使轮胎脱模。申请15/549,024在图19中示出了胎面花纹，但是该胎面花纹可以使用简单的翻盖式模具而形成。

为了充分利用HSC的积极属性，必须解决问题。例如，能够使金属或其他刚性轮辋被包括在一次模制操作中形成的轮胎中的设计是不可利用的。作为另一示例，可与HSC原位使用，使得可以形成复杂的胎面特征并且将所述复杂的胎面特征脱模的模具设计也是不可利用的。

由于至少这些和其他原因，需要NPT方面的改进及其制造。

发明内容

根据本公开的各个方面，用于车辆的轮是非充气的(即，无空气的)，该轮可以设计成增强轮的使用和性能和/或车辆的使用和性能，并且可以通过包括允许刚性轮辋结合和复杂的胎面实施的单个非充气轮胎模制操作来有效地制造。

根据本公开的各个方面，公开了用于HSC的轮辋设计，该轮辋设计允许在一次操作中进行非充气轮胎模制。

根据本公开的各个方面，提供了用于HSC的模具设计，该模具设计允许模制复杂的胎面。胎面可包括沿轮胎的横向方向布置的胎面凹部，并且胎面可包括沿轮胎的周向方向布置的凹部。这些凹部或凹槽可以组合以形成胎面块，所述胎面块具有用于适当轮胎性能的任何合适的形状。

根据本公开的各个方面，提供了基于张力的NPT，该NPT可以在一个模制操作中形成。NPT可以包括包含高模量材料的轮辋，并且还可以包括具有复杂胎面花纹的弹性体胎面。高模量轮辋材料的模量可以是弹性体轮胎材料的模量的至少50倍。在一些情况下，高模量轮辋材料可以是金属的。

例如，根据一个方面，本公开涉及非充气轮胎，该非充气轮胎包括：包括弹性体材料的弹性体环形本体；以及刚性轮辋，该刚性轮辋从弹性体环形本体径向向内延伸，并且包括比弹性体材料更硬的刚性材料。弹性体环形本体通过模具绕模具的水平旋转轴线的旋转而被模制到模具中的刚性轮辋上。

根据另一方面，本公开涉及非充气轮胎，该非充气轮胎包括：弹性体环形本体；以及从弹性环形本体径向向内延伸的金属轮辋。弹性体环形本体通过模具绕模具的水平旋转轴线的旋转而被模制到模具中的金属轮辋上。

根据另一方面，本公开涉及包括弹性体环形本体的非充气轮胎。弹性体环形本体包括胎面，该胎面包括沿非充气轮胎的横向方向布置在胎面突起部之间的胎面凹部。弹性体环形本体通过模具绕模具的旋转轴线的旋转而被模制在模具中。

根据另一方面，本公开涉及包括弹性体环形本体的非充气轮胎。弹性体环形本体包括胎面。弹性体环形本体通过模具绕模具的旋转轴线的旋转而被模制在模具中。胎面能够仅通过模具的至少一部分沿非充气轮胎的径向方向的移动而脱模。

根据另一方面，本公开涉及包括弹性体环形本体的非充气轮胎。弹性体环形本体包括：环形梁，该环形梁构造成在非充气轮胎与地面表面的接触部处偏转；以及环形支撑件，该环形支撑件从环形梁径向向内延伸，并且构造成使得当装载非充气轮胎时，环形支撑件的在非充气轮胎的旋转轴线上方的上部部分处于张紧状态。非充气轮胎包括从弹性体环形本体径向向内延伸的金属轮辋。

根据另一方面，本公开涉及用于制造非充气轮胎的模具。非充气轮胎包括弹性体环形本体。弹性体环形本体包括胎面。模具能够绕旋转轴线旋转以模制弹性体环形本体。模具包括能够沿非充气轮胎的径向方向移动以使非充气轮胎脱模的模具构件。

在结合附图阅读实施方式的描述时，本公开的这些和其他方面现在对于本领域普通技术人员将变得明显。

附图说明

下面仅通过示例的方式，参考附图提供实施方式的详细描述，在附图中：

图1示出了车辆的示例，在这种情况下车辆为建筑业中使用的前端装载机，该前端装载机配装有根据实施方式的非充气轮胎；

图2示出了水平旋转铸造的示例示意图；

图3示出了竖向旋转铸造的示例示意图；

图4示出了包括轮辋和复杂胎面的非充气轮胎的示例性实施方式；

图5示出了图3的轮胎的没有复杂胎面的示例性实施方式；

图6是用于非充气轮胎的轮辋的RZ平面图；

图7是轮辋的正交图；

图8是轮胎和轮辋的轮辋凸缘区域的视图；

图9示出了其他实施方式中的轮辋的替代方案的示例；

图10是用于形成轮胎的关闭模具的视图；

图11是打开模具的视图；

图12是模具的一半的视图，其中多个区段处于打开位置；

图13是处于打开位置的区段的视图，其中一个区段处于关闭位置；

图14示出了胎面的视图；

图15示出了轮胎和轮辋的有限元模型(FEM)；以及

图16示出了轮胎和轮辋的变形FEM。

应当明确理解的是，说明书和附图仅是为了说明特定实施方式的目的，并且是帮助理解的。说明书和附图不旨在且不应该是限制性的。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的实施方式的包括轮20

在该实施方式中，如稍后另外讨论的，轮20

动力传动系统14构造成用于产生动力并且将动力传递至轮20

转向系统16构造成使操作者能够使建筑车辆10在地面上转向。为此，转向系统16包括转向装置28，该转向装置能够由操作者操作以沿着地面上的期望路线引导建筑车辆10。转向装置28可以包括转向轮或可以由操作者操作以使建筑车辆10转向的任何其他转向部件(例如，操纵杆)。转向系统16通过使轮20

悬置件18连接在框架12与轮20

操作者驾驶室22是操作者就座并控制建筑车辆10的地方。更特别地，操作者驾驶室22包括用户界面70，该用户界面包括一组控制件，一组控制件允许操作者使建筑车辆10在地面上转向并对作业工具44进行操作。用户界面70还包括仪表面板(例如，仪表板)，该仪表面板提供指示器(例如，速度计指示器、转速表指示器等)以将信息传达至操作者。

轮20

每个轮20

非充气轮胎34具有由非充气轮胎34的旋转轴线35限定的轴向方向(也称为横向方向、宽度方向或“Y”方向)、径向方向(也称为“Z”方向)和周向方向(也称为“X”方向)。非充气轮胎34具有外径D

非充气轮胎34包括弹性体环形本体19。更特别地，在本实施方式中，弹性环形本体19包括环形梁36和环形支撑件41，该环形支撑件布置在环形梁36与轮20

非充气轮胎34的环形梁36构造成在非充气轮胎34与地面的接触部25处的非充气轮胎34上的载荷的作用下偏转。例如，环形梁36作用成类似于横向偏转的梁。在非充气轮胎34上的载荷下，环形梁36的外周范围46和环形梁36的内周范围48在非充气轮胎34的接触部25处偏转。在该实施方式中，环形梁36构造成偏转，使得该环形梁沿着非充气轮胎34与地面的接触部25的长度L

更特别地，在该实施方式中，环形梁36包括剪切带39，该剪切带构造成主要通过在非充气轮胎34上的载荷下在接触部25处剪切来偏转。也就是说，在非充气轮胎34上的载荷下，剪切带39通过剪切比在接触部25处弯曲而明显更大地偏转。因此，剪切带39构造成使得在非充气轮胎34的接触部25的沿非充气轮胎34的周向方向的中央处，剪切带39的剪切挠度显着大于剪切带39的弯曲挠度。例如，在一些实施方式中，在非充气轮胎34的接触部25的沿非充气轮胎34的周向方向的中央处，剪切带39的剪切挠度与轮胎的弯曲挠度的比率可以是至少1.2，在一些情况下至少1.5，在一些情况下至少2，在一些情况下至少3，并且在一些情况下甚至更大(例如，4或更大)。例如，在一些实施方式中，环形梁36可以基于美国专利9,751,270中讨论的原理来设计，该专利通过引用结合于此，以便实现沿着非充气轮胎34与地面的接触部25的长度L

在该实施方案的示例中，剪切带39包括外部带31、内部带33以及在外部带31与内部带33之间的多个空隙56

内部带33、外部带33和中间带51中的每一者是剪切带39的在非充气轮胎34的周向方向上连续延伸的环形部分。内部带33、外部带33和中间带51中的每一者在轮胎34的径向方向上的厚度t

剪切带39的空隙56

在其他实施方式中，包括空隙56

在该实施方式中，非充气轮胎34包括用于使非充气轮胎34与地面之间的牵引力增强的胎面50。胎面50围绕环形梁36的外周范围46布置，在这种情况下，围绕剪切带39的外部带31布置。胎面50可以在其他实施方式中以任何合适的方式实现(例如，可以包括形成胎面块的多个胎面凹部、胎面突起部等)。

环形支撑件41构造成当非充气轮胎34接合地面时支撑非充气轮胎34上的载荷。如上所述，在该实施方式中，环形支撑件41构造成通过张力支撑非充气轮胎34上的载荷。更特别地，在该实施方式中，环形支撑件41包括多个支撑构件42

在该实施方式中，支撑构件42

更特别地，在本实施方式中，环形梁36的内周范围48是环形梁36的内周表面，并且每个轮辐42

此外，在该实施方式中，每个轮辐42

因此，在该实施方式中，每个轮辐42

当非充气轮胎34与地面接触并承受载荷(例如，建筑车辆10的重量的一部分)时，轮辐42

非充气轮胎34具有内径D

轮毂32布置在非充气轮胎34的中央并且将轮20

轮20

在该实施方式中，轮胎材料45构成环形梁36的至少一部分和轮辐42

轮胎材料45是弹性体的。例如，在该实施方式中，轮胎材料45包括聚氨酯(PU)弹性体。

在其他实施方式中，非充气轮胎34除了轮胎材料45之外还可包括一种或更多种额外的材料(例如，环形梁36的不同部分、胎面50的不同部分和/或轮辐42

轮胎34可以在一次模制操作中形成。轮胎包括刚性(例如，金属)轮辋，该刚性轮辋构造成能够填充形成有非充气轮胎的模腔。模制过程可以包括水平旋转浇铸。此外，非充气轮胎可以包括构造有复杂胎面花纹的胎面。模具可以构造成使得能够在一次模制操作中形成胎面。

图2和图3分别示出了用于水平旋转浇铸1(HSC)和竖向旋转浇铸2(VSC)的轮胎模具。对于HSC，轮胎模具绕水平轴线3旋转。当模具以角速度ω旋转时，产生径向加速度rω

对于HSC，可以通过以质量比率

图3的VSC过程包括模具围绕竖向轴线5旋转。来自重力和角速度的加速度方向现在成直角。由于重力g引起的加速度未定向在模具旋转的水平面中。rω

图4示出了根据本公开的NPT100的示例性实施方式，这是非充气轮胎34的实施方案的示例。该轮胎可以代替405/70-20尺寸的充气轮胎。这种轮胎可以用在建筑车辆上，如图1中所示的示例。轮胎的外径(OD)为1100mm，并且宽度(W)为425mm。轮胎的重量为155kg。在稳定状态工作下，轮胎可以以30kph的速度支撑3100kg的载荷，并且支撑7000kg的静态载荷。这些性能特征与充气至3.8bar的径向轮胎相比具有竞争力。

可以使用径向坐标来描述轮胎100。“R”是径向方向；“θ”是周向方向；并且“Y”是轴向方向或横向方向。

轮胎100包括与地面接触的胎面部分140。胎面被粘附或以其他方式附接至环形梁130的外部径向范围。环形支撑件120被粘附或以其他方式环附接至形梁的内部径向范围。环形支撑结构被粘附或以其他方式附接至轮辋110。

根据美国专利9,751,270中公开的原理，当轮胎被加载至额定载荷时，环形梁可以构造成通过剪切而不是通过弯曲来偏转。环形支撑件可以构造成通过张力将载荷从环形梁大致传递至轮辋。在图3中，环形支撑件包括可以称为“轮辐”的多个长形元件。这些轮辐从环形梁径向延伸至轮辋。此外，多个轮辐可以横穿轮胎的轴向宽度W的很大百分比。该宽度可以是环形梁的宽度的至少70％，或者在一些情况下至少是环形梁的宽度的85％；或在其他情况下甚至更多。

轮胎100可以用HSC制造。轮胎可以在一种模制操作中形成，包括形成胎面。胎面可以具有可以不使用简单的翻盖式模具但可能需要区段而形成的特征，或者可能必要模具实体的径向运动以能够脱模的其他模具特征。轮胎可以包括插入到模具中的金属或其他刚性轮辋，并且在模制过程期间轮胎被附接和/或粘附至该轮辋。

轮辋的材料比轮胎的弹性体材料硬。例如，在一些实施方式中，轮辋的材料的弹性模量可以是轮胎的弹性体材料的弹性模量的至少20倍，在一些情况下是轮胎的弹性体材料的弹性模量的至少50倍，在一些情况下是轮胎的弹性体材料的弹性模量的至少100倍，并且在一些情况下是轮胎的弹性体材料的弹性模量的至少500倍。在该实施方式中，轮辋的材料是金属的。在其他实施方式中，刚性塑料和/或复合材料(例如，纤维增强塑料)可以用于轮辋。

如美国专利申请15/549,024中所公开的，HSC使层压弹性体结构成为可能。轮胎100因此可以包括多种轮胎材料。例如，胎面可以包括“材料A”；环形梁可以包括“材料B”，并且环形支撑件可以包括“材料C”。在其他情况下，胎面可以包括“材料A”，并且环形带和环形支撑件可以包括“材料B”。这样的架构的任何数量的可能性都包括在本发明的范围内。

轮胎100的轮胎材料可以基于国际申请PCT/CA2018/050534中公开的标准来选择，该标准由本申请拥有并且通过引用并入本文。特别地，对于HSC，浇铸聚氨酯可能是最佳的材料选择。在模制操作之前，铸造的聚氨酯在40℃至90℃之间的适度低温处可以是低粘度的液体。这允许容易地浇注可能包括复杂几何形状的模腔中。使用顺序浇注，胎面、环形梁和环形支撑件可以均包括不同的聚氨酯材料。根据确切的聚氨酯化学性质和过程变量，聚合反应可能会在短短5分钟或长达1小时的时间内发生。在预定时间之后，聚氨酯材料获得强度和弹性，强度和弹性使得轮胎能够被脱模。

图5示出了根据本公开的不包括胎面的轮胎。该轮胎可以使用HSC形成。该轮胎在模制之后可以具有附接至外部径向范围的胎面。轮胎可以包括插入到模具中的金属或其他刚性轮辋，并且在模制过程期间轮胎被附接和/或粘附至金属或其他刚性轮辋。

图6和图7示出了根据本公开的可以用于形成轮胎的轮辋110的示例性实施方式。轮辋包括左部部分111和右部部分112。右部部分113的外部径向范围可以构造成以角度β从外部轴向范围向下倾斜至内部轴向范围。右部部分可以以类似的方式构造。该角度使得能够在模制操作期间有效地填充模具并且使轮胎材料与轮辋110持续接触。在一些情况下，角度β可以是至少1度；在一些情况下，β可以是至少2度，并且在一些情况下甚至更高。

在模制操作之前，轮辋构造成具有在右侧和左侧之间的轴向宽度w的空间114。这个空间创造了空隙。空隙围绕轮辋的整个周向在周向方向上延伸。因此，随着模具旋转，存在可以供液态轮胎材料浇注的连续通道。空隙在宽度w上沿横向方向延伸。该宽度可以足够大，以允许直径足够大以适应所需流速或

可以指定流速以在一定时间内填充模具。发明人发现，当模具填充时间不超过约15分钟，并且在一些情况下在7至10分钟之间时，模制过程得到改善。因此，对于包括100kg轮胎材料弹性体的轮胎，

质量较小的较小轮胎可能需要较低的流量，并且因此需要较小的空隙宽度。例如，对于弹性体质量为15kg的轮胎，仅4kg/分钟的

图6和图7示出了用于构造轮辋的优选几何形状。在这种情况下，发明人已经分别形成了两个轮辋半部，然后将两个轮辋半部与多个间隔件、螺栓和螺母附接。间隔件将两个轮辋半部定位成使得所述两个轮辋半部径向和周向对齐。通过实验，发明人发现3个附接点足以提供极好的对准。这样，提供了最大的空隙以填充模具。

两个半部均具有在周向方向和轴向方向上延伸的部分，该部分在侧向范围内以一定的半径R1具有一定的厚度T1。这部分可能有拔模角β，使得轮辋半径随着向内向由两个轮辋半部形成的中央空隙横向移动而减小。当轮胎材料朝着中央空隙区域填充时，这允许轮胎材料与轮辋完全接触。

每一半具有在径向和周向方向上延伸的部分，其中厚度为T2。在该示例性示例中，轮辋右半部分的该部分115在径向上比左半部分的该部分113向下延伸得更远。然后，部分115可以用于固定到车辆轮毂。可以在该部分中构造用于车辆轮毂螺栓的安装孔。

左半部分113在径向上没有延伸那么远。如图8中所示，这样可以更容易地进行模具填充。图中所示的轮胎代表完全模制的轮胎；即，凸缘区域被轮胎材料114填充至大约左凸缘的内部径向范围。这对于轮辋区域的结构完整性是有用的。

存在轮辋设计的其他替代方案。例如，在图9中，通过从沿横向Y方向连续的轮辋移除材料来创建空隙区域。可以使用圆形、矩形或此类切口形状的任意组合。任何足够大的空隙面积都可允许以所需的流速

图10示出了用于水平旋转铸造的模具200，该模具构造成形成根据本公开的轮胎。模具包括沿径向方向延伸的左支撑盘210和右支撑盘220。多个区段240在盘的外部径向范围附近在横向方向上延伸。这些区段可以构造成附接到支撑盘和从支撑盘分离。区段支撑梁230也沿横向方向延伸并附接在盘的外部径向范围附近。区段支撑梁构造成在区段支撑梁的外部径向范围上支撑区段。当模具旋转时，支撑盘和支撑梁一起定位并支撑区段。

所述区段可在区段的内部径向范围上包括胎面花纹。区段胎面花纹是轮胎胎面花纹的负数。当关闭模具时，形成模腔，轮胎胎面材料可被浇注到该模腔中。在模制过程之后，在轮胎的外部径向范围上形成可能包括复杂几何形状的轮胎胎面。

图11示出了打开模具时的模具支撑盘、支撑梁和区段。支撑梁保持附接到左盘，并从仍固定在右盘的区段脱离。在此图中，区段处于“关闭”位置。这是轮胎成型的位置。

图12示出了当区段处于“打开”位置时附接到右侧支撑盘的区段。在区段的内部径向范围上示出了区段胎面花纹241。区段构造成每个都沿径向独立地平移，从而能够使胎面花纹脱模。每个区段在沿径向方向延伸的槽中与磁盘接合。图13示出了处于“关闭”位置的一个区段，并且其他区段处于“打开”位置。

图14示出了具有胎面接触部分140和胎面花纹300的轮胎100。在该实施方式中，胎面花纹由区段胎面花纹241模制。轮胎胎面花纹可能是复杂的。例如，在一些实施方式中，胎面花纹300可以包括胎面凹槽302，胎面凹槽分别沿轮胎的横向方向布置在胎面突起部303之间。也就是说，每个胎面凹部302在胎面突起部303中的相邻胎面突起部之间沿轮胎的横向方向定向。在该实施方式中，胎面凹部301是周向延伸的胎面凹部，所述胎面凹部是围绕轮胎延伸的周向胎面凹槽的一部分。模具200有助于轮胎100的脱模。而且，在该实施方式中，胎面300包括横向延伸的凹部和周向延伸的凹部。在该实施方式中，胎面突起部303可以被认为是胎面块。在其他实施方式中，可以以任何其他合适的方式来设计胎面花纹300。

当处于打开位置时，区段从完全成型的轮胎完全脱离接合。当区段的径向位移至少等于轮胎的胎面深度时，这是可能的。当区段处于打开位置时，可以将轮胎从模具移除。以这种方式，可以形成具有包括复杂特征的胎面的轮胎，然后将轮胎从模具移除。

尽管上述模具运动学足以使本领域的普通技术人员减少实践，但是本公开意图包括实现相同功能的其他可能的模具构型。例如，代替径向平移，每个区段可以构造成围绕区段接触右支撑盘处的端部旋转。这将在区段和模制轮胎之间形成用于脱模的间隙。使轮胎脱模的其他方案对于本领域技术人员也是可以评估的。这些旨在被包括在本公开的范围内。

图15至图16示出了尺寸为405/70-20的根据本公开的轮胎100的FEM模型和FEM结果。该模型与图3中所示的轮胎相对应，除了将胎面表示为平滑花纹外。这样做是为了简化FEM。该模型的目的是验证轮辋的正确行为。右侧轮辋115固定到车辆轮毂。这是通过在右侧轮辋的竖向凸缘上使用固定边界条件进行建模的。

只有右轮辋半部115具有固定的边界条件；因此，轮胎的设计必须允许载荷从右侧轮辋传递到左侧轮辋。这是通过两个轮辋凸缘之间的轮胎材料114来完成的，如先前图8中所示。

参考图8，左轮辋竖向凸缘的R-θ平面中的竖向凸缘面积为：

A

其中R

R

这大约等于位于两个轮辋凸缘之间的轮胎材料的R-θ平面中的面积。

由于轮辋的右半部是固定的，因此左侧的稳定性取决于两个凸缘之间的剪切刚度和轮胎材料的强度。发明人发现该材料的剪切应变应不大于约0.02或2％，以保证轮辋的完整性。剪切应变可近似为：

其中F＝轮胎载荷

G＝轮胎材料的剪切模量

这允许在最坏的情况下，其中两个轮辋半部仅通过弹性体轮胎材料114连接。但是，也可以使用机械紧固件、比如金属固定件、比如螺栓116来提供连接。在这种情况下，弹性体材料和机械紧固件可以一起工作以提供轮辋完整性。这样，可以增强轮胎和轮辋的整体性能：如果由于任何原因减少了轮辋/弹性体的结合，则螺栓连接将提供性能上的冗余。如果螺栓连接因任何原因变得松动或失效，则弹性体会提供性能上的冗余。

以405/70-20为轮辋完整性的实际示例，并假设我们没有金属连接，我们有：

·G＝50MPA。这是优选轮胎材料的剪切模量。

·A

·F＝70,000牛顿，这是最大静态载荷

从(2)，我们有：γ

图16示出了405/70-20的FEA模型的有限元分析结果，载荷为7000kg。该图示出的是，两个轮辋半部之间的轮胎材料确实在剪切作用下变形。然而，剪切应变小于0.016(1.6％)。

因此，该轮胎满足了发明人的要求，即当载荷至最大额定静态载荷7000kg时，两个轮辋半部之间的剪切应变保持在2％以下。可以通过使用上面提供的关系来近似该应变。

特定的附加元件由于假定它们在本领域普通技术人员的能力之内，因此未描述或示出一些实施方式的操作可能需要的特定的附加元件。此外，特定的实施方式在没有本文中未具体公开的任何元件的情况下可以没有、可以缺少和/或可以起作用。

在实施方案的一些示例中，本文中讨论的任何实施方式的任何特征可以与本文中讨论的任何其他实施方式的任何特征组合。

尽管已经呈现了各种实施方式和示例，但这仅是为了描述的目的，而不应该是限制性的。各种修改和增强对于本领域普通技术人员将变得显而易见。