具有可变形的邻接辐条的车轮的制作方法

具有可变形的邻接辐条的车轮
1.相关专利申请的交叉引用
2.本技术要求于2020年4月24日提交的美国临时申请号63/014,848和于2020年9月24日提交的美国临时申请号63/082,665的权益和优先权，这两件临时申请通过援引以其全部内容并入本文。


背景技术：

3.本披露内容总体上涉及运输领域、特别涉及被设计成吸收非常大的和/或持续时间长的力的可变形车轮。这些车轮例如可以用于装置或工具储存容器，比如模块化的工具储存系统。


技术实现要素：

4.本发明的一个实施例涉及一种可变形车轮，该可变形车轮包括：旋转轴线，车轮围绕该旋转轴线旋转；轮毂，该轮毂围绕旋转轴线旋转；轮缘，该轮缘围绕旋转轴线旋转；多个第一辐条，该多个第一辐条在轮毂与轮缘之间延伸；以及多个第二辐条，该多个第二辐条在轮毂与轮缘之间延伸。轮缘比轮毂离旋转轴线更远。在车轮的负荷足以引起车轮变形期间，当车轮变形第一量时，第一辐条中的一个接合抵靠第二辐条中的一个，使得这种接合抵抗车轮的进一步变形。
5.本发明的另一个实施例涉及一种车轮，该车轮包括：旋转轴线，车轮围绕该旋转轴线旋转；轮毂，该轮毂围绕旋转轴线旋转；轮缘，该轮缘围绕旋转轴线旋转；第一辐条，该第一辐条在轮毂与轮缘之间延伸；以及第二辐条，该第二辐条在轮毂与轮缘之间延伸。轮缘比轮毂离旋转轴线更远。第一辐条包括从轮毂延伸的内部部段、从轮缘延伸的外部部段、以及在内部部段与外部部段之间延伸的中间部段。第二辐条包括从轮毂延伸的内部部段、从轮缘延伸的外部部段、以及在内部部段与外部部段之间延伸的中间部段。第一辐条的中间部段和第二辐条的中间部段在车轮未变形时相对于彼此是凸状的。
6.本发明的另一个实施例涉及一种车轮，该车轮包括：旋转轴线，车轮围绕该旋转轴线旋转；轮毂，该轮毂围绕旋转轴线旋转；轮缘，该轮缘围绕旋转轴线旋转；第一辐条，该第一辐条在轮毂与轮缘之间延伸；以及第二辐条，该第二辐条在轮毂与轮缘之间。轮缘比轮毂离旋转轴线更远。第一辐条包括从轮毂延伸的内部部段、从轮缘延伸的外部部段、以及在内部部段与外部部段之间延伸的中间部段。第二辐条包括从轮毂延伸的内部部段、从轮缘延伸的外部部段、以及在内部部段与外部部段之间延伸的中间部段。当车轮未变形时，第一辐条与第二辐条之间相对于旋转轴线以弧度测量的最小距离在第一辐条的中间部段与第二辐条的中间部段之间。
7.本发明的一个实施例涉及一种车轮，该车轮包括：旋转轴线，车轮围绕该旋转轴线旋转；中心部分，该中心部分围绕旋转轴线旋转；外部部分，该外部部分围绕旋转轴线旋转；以及多个辐条，该多个辐条在中心部分与外部部分之间延伸。多个辐条在内端部处联接至中心部分，并且在相反的外端部处联接至外部部分。当第一量的力施加至车轮时，多个辐条
变形，并且当第一量的力移除时，多个辐条返回到它们的初始形状。
8.在特定的实施例中，多个辐条包括第一辐条和邻近第一辐条的第二辐条。当车轮承受第一量的力时，第一辐条朝向第二辐条变形，从而使第一辐条与第二辐条接触，并且当车轮承受大于第一量的力的第二量的力时，在第一辐条邻接抵靠第二辐条的同时，第一辐条继续变形。当力移除时，多个辐条返回到它们的初始形状。
9.在特定的实施例中，多个辐条各自包括靠近内端部的内部部分、靠近外端部的外部部分、以及在内部部分与外部部分之间的中间部分。内部部分限定圆心位于对应的辐条的第一侧的圆弧，外部部分限定圆心位于对应的辐条的第一侧的圆弧，并且中间部分限定圆心位于对应的辐条的第二侧的圆弧，该第二侧与第一侧相反。
10.在特定的实施例中，多个辐条包括多个辐条组，比如朝向彼此弯曲的多个辐条对。
11.在特定的实施例中，多个辐条包括包含第一辐条和第二辐条的多个辐条组。当车轮未变形时，第一辐条和第二辐条共同限定第一辐条和第二辐条的内端部之间的内部弧形距离、第一辐条与第二辐条之间(相对于车轮的旋转轴线以度数测量)的最短弧形距离的中间弧形距离、以及第一辐条和第二辐条的外端部之间的外部弧形距离。中间弧形距离不同于内部弧形距离和外部弧形距离这二者。
12.在下面的详细描述中将阐述附加特征和优点，并且本领域技术人员从该描述中将容易了解或者通过实践如所包括的书面描述以及附图中所描述的实施例将认识到这些附加特征和优点的部分。应理解，前述的一般性说明和以下的详细描述两者都是示例性的。
13.这些附图被包括在内以提供进一步了解，并结合在本说明书内并构成本说明书的一部分。这些附图展示了一个或多个实施例，并且与描述一起用来解释多个不同的实施例的原理和操作。
附图说明
14.为了更好地理解本文中所披露的主题并且举例说明可以如何在实践中实施该主题，现在将参考附图仅通过非限制性示例的方式来描述实施例，在附图中：
15.图1是根据示例性实施例的车轮的侧视图。
16.图2是图1的车轮的侧视图。
17.图3是图1的车轮的侧视图。
18.图4是图1的车轮的详细侧视图。
19.图5是图1的车轮的详细侧视图。
20.图6是图1的车轮的详细侧视图。
21.图7是图1的车轮在受到示例性的力而变形时的立体视图。
22.图8是根据示例性实施例的车轮的部分侧视图。
23.图9是图8的根据示例性实施例的车轮的辐条在彼此叠放时的截面视图。
具体实施方式
24.总体上参考附图，示出了车轮的多个不同的实施例，比如可以用于移动模块化储存系统、移动工具储存系统、移动工地装置或机器(例如，发电机、压缩机等)、手推车或搬运车等。在一些现有的车轮设计中，当车轮处于较大量的重量(例如，数百磅)较长一段时间而
变形时，即使在重量移除之后车轮也可能保持至少部分变形。
25.本文中描述的车轮的多个不同的实施例使用从车轮的中心部分延伸到车轮的外部部分的可弹性变形的辐条。可变形的辐条在车轮滚过不平的表面(例如，石块、路缘等)和/或在车轮承受较大量的重量(例如，数百磅)时吸收至少一些力。在一个实施例中，在第一辐条变形时，第一辐条朝向相邻的第二辐条弯曲。当第一辐条充分变形成与第二辐条邻接时，第二辐条物理地支撑第一辐条，因此需要增加量的力继续使第一辐条进一步变形。因此，当施加第一量的力时，车轮具有针对变形的第一弹簧常数，而在第一辐条已经变形成邻接抵靠第二辐条之后，车轮具有针对变形的更大的弹簧常数。以此方式，车轮具有渐进且增加的刚度，该刚度取决于中心轮毂承受的重量的量。此外，因为在两组负荷下的变形都在辐条设计的弹性范围内，因此车轮返回到无负荷形状(例如，一旦移除载荷，车轮限定大致圆形的外周)。
26.参照图1，示出了车轮的多个不同的方面，该车轮被示出为柔性车轮10。在特定的实施例中，车轮10用于与实心轮胎组合使用。在特定的实施例中，车轮10是可变形车轮。使用车轮10以便于运输其他物体，比如国际专利申请号pct/us 2018/044629中示出的模块化储存系统，该国际专利申请通过援引以其全部内容并入本文。在另一特定的实施例中，使用在本文中描述的车轮10的储存装置在顶部和底部两者上都具有联接接口，这些联接接口允许储存装置经由与国际专利申请号pct/us 2018/044629中描述的(多个)联接机构兼容的接口联接到模块化储存单元，该国际专利申请通过援引以其全部内容并入本文。
27.如图1所示，车轮10包括：示出为中心轮毂14的轮毂，该轮毂限定通道16；以及示出为外轮缘20的轮缘，该轮缘比中心轮毂14离旋转轴线12更远。当组装时，车轴插入通道16中，从而允许车轮10围绕旋转轴线12相对于车轴旋转。当车轮10围绕旋转轴线12旋转时，中心轮毂14和外轮缘20也围绕旋转轴线12旋转。
28.辐条30从中心轮毂14延伸至外轮缘20。在特定的实施例中，辐条30刚性地联接至中心轮毂14的外表面18和外轮缘20的内表面24。在使用车轮10并且吸收力时，辐条30变形。因此，辐条30既提供通过围绕轴线12旋转促进移动的功能，又提供类似于减振器的力吸收功能。应考虑到，辐条30可能因为比如当车轮10越过不平表面时的瞬时力或比如当车轮10支撑重量一段时间时的持久力而变形。在特定的实施例中，因为辐条的变形保持在辐条的弹性范围内，因此一旦移除载荷，辐条就返回至它们的初始位置/形状。
29.在特定的实施例中，中心轮毂14、辐条30和外轮缘20由相同的第一材料制成。在特定的实施例中，第一材料可以具有在介于1500mpa与2500mpa之间的给定范围内的弹性模量。在一些实施例中，第二材料(例如，橡胶)可以粘附至外轮缘20的外表面22，因此为车轮10提供对其他表面(例如，地面)改进的抓地力。
30.转到图2，辐条30以多个辐条组32布置。在图2所示的实施例中，存在五个辐条30组32，每个组32包括两个辐条30。一个组32内的辐条30相对于从轴线12延伸的半径是对称的。在特定的实施例中，每个组32包括第一辐条38和第二辐条42。在特定的实施例中，第一辐条38中的每个第一辐条在周向上位于两个第二辐条42之间。在特定的实施例中，第二辐条42中的每个第二辐条在周向上位于两个第一辐条38之间。如将在下文更详细描述的，当车轮10吸收力时，特定组32内的一个或多个辐条30朝向其他辐条30变形。当向车轮10施加足够的力时，一个组32内的一个或多个辐条30朝向相应组32内的其他辐条30变形并且最终邻接
抵靠其他辐条。如将在下文中更详细讨论的，一旦一个组32内的辐条30彼此邻接，进一步的变形就需要额外的载荷，并且因此以此方式，车轮10被设计成具有随车轮上的载荷增加而增加的刚性。
31.转到图3和图4，辐条30的外端部36各自联接至外轮缘20，并且辐条30的内端部34各自联接至中心轮毂14。特定组32内的辐条30限定相邻的辐条30的外端部36之间相对于轴线12以弧度测量的距离74，以及在相对于轴线12的相邻的组32的辐条30的外端部36之间相对于轴线12以弧度测量的距离84。特别是转到图4，在辐条30的特定组32内，辐条30限定在外端部36处相对于轴线12以弧度测量的距离74，辐条30限定在内端部34处相对于轴线12以弧度测量的距离70，并且辐条30限定在辐条30的中间处相对于轴线12以弧度测量的距离72。在特定的实施例中，距离72被限定为相对于轴线12在辐条30之间的最小距离。在特定的实施例中，当车轮10未变形时，第一辐条38与第二辐条42之间相对于旋转轴线12以弧度测量的最小距离在第一辐条38的中间部段52与第二辐条42的中间部段52之间。
32.辐条30从内端部34到外端部36延伸径向距离78。因为辐条30的曲率，辐条30的实际长度76大于径向距离78。
33.转到图5，特定辐条30组32包括第一辐条38和相对的第二辐条42。在特定的实施例中，每个组32包括第一辐条38和相对的第二辐条42。在特定的实施例中，车轮10包括从中心轮毂14延伸至外轮缘20的多个第一辐条38和从中心轮毂14延伸至外轮缘20的多个第二辐条42。在图5所示的实施例中，第一辐条38和第二辐条42成形为关于在两个辐条38、42之间等距的半径39彼此镜像(例如，对称)。如将在下文更详细描述的，当车轮10吸收足够的力时，第一辐条38和第二辐条42中的一者随后朝向另一辐条变形。当第一辐条38和/或第二辐条42充分变形时，第一辐条38的内表面40邻接抵靠第二辐条42的内表面44，因此使得辐条支撑彼此，使得需要更大量的力来使辐条进一步变形。
34.转到图6，在特定的实施例中，辐条30包括一系列曲线和拐点。在特定的实施例中，每个辐条30包括从中心轮毂14延伸的内部部段46、从外轮缘20延伸的外部部段58、以及在内部部段46与外部部段58之间延伸的中心部段52。
35.在特定的实施例中，中心轮毂14和外轮缘20分隔开径向距离78。在特定的实施例中，内部部段46从中心轮毂14延伸并且具有介于径向距离78或实际长度76的5％与50％之间的长度、更具体地介于5％与25％之间、更具体地介于10％与15％之间。在特定的实施例中，中间部段52延伸介于径向距离78或实际长度76的25％与80％之间、更具体地介于30％与70％之间、更具体地介于35％与55％之间。在特定的实施例中，外部部段58从外轮缘20延伸并且具有介于径向距离78或实际长度76的5％与25％之间的长度。
36.辐条30的内部部段46具有从圆心50起的半径48，中间部段52具有从圆心56起的半径54，并且外部部段58具有从圆心62起的半径60。圆心50和圆心62位于辐条30的第一侧64，而圆心56位于辐条30的第二侧66。内拐部段51是从内部部段46到中间部段52的过渡，并且外拐部段57是从中间部段52到外部部段58的过渡。在特定的实施例中，第一辐条38的中间部段52和第二辐条42的中间部段52在车轮10未变形时相对于彼此是凸状的。在特定的实施例中，第一辐条38的内部部段46和第二辐条42的内部部段46在车轮10未变形时相对于彼此是凹状的。在特定的实施例中，第一辐条38的外部部段58和第二辐条42的外部部段58在车轮10未变形时相对于彼此是凹状的。
37.转到图7，示出了根据示例性实施例的车轮10由于力90而变形时的多个不同的方面。如所示出的，第一辐条38的内表面40朝向第二辐条42的内表面44变形。在车轮10的负荷足以引起车轮10变形期间，当车轮10变形第一量时，第一辐条38中的一个接合抵靠第二辐条42中的一个，使得这种接合抵抗车轮10的进一步变形。当第一辐条38充分变形并且第一辐条38邻接抵靠第二辐条42时，第一辐条38在结构上由第二辐条42支撑，使得当第一辐条38和第二辐条42邻接抵靠彼此时，第一辐条38和第二辐条42彼此偏压而不会进一步变形。因此，第一辐条38与第二辐条42之间的邻接偏压车轮10，以防止进一步变形，因为第一辐条38的进一步变形需要第二辐条42也变形，并且因此在力90显著增加时才发生。当力90移除时，辐条30返回至它们的初始形状。
38.换句话说，为了进一步变形，在第一辐条38邻接抵靠第二辐条42之前，第一辐条38于是需要向力90添加x的第一量的附加力来发生进一步变形。在第一辐条38邻接抵靠第二辐条42之后，第一辐条需要向力90添加y的第二量的附加力来发生进一步变形，其中y大于x，因为第一辐条38和第二辐条42均变形。
39.在特定的实施例中，车轮10具有9英寸的直径80和2.5英寸的宽度82。在特定的实施例中，车轮10包括不同数量的辐条30组32，比如七个辐条30组32或八个辐条30组32。
40.参照图8至图9，根据示例性实施例示出了车轮的多个不同的方面，该车轮被示出为柔性车轮110。除了在本文中描述的不同之处之外，车轮110类似于车轮10。车轮110包括在外部部分120的内壁196与外部部分120的外壁198之间延伸的多个肋192。在特定的实施例中，肋192相对于车轮110的旋转轴线112径向地延伸，并且相对于轴线112彼此隔开角度194。在特定的实施例中，肋192被定位为相对于轴线112围绕车轮110相对于彼此对称。
41.辐条130的厚度(例如，截面区域)沿它们在相对于旋转轴线的径向方向上的长度变化。在特定的实施例中，辐条130在中心部分187处比内部部分186的截面区域176更薄(例如，更小的截面区域177)，该内部部分比中心部分187更靠近轴线112。辐条130在中心部分187处比外部部分188的截面区域178更薄(例如，更小的截面区域177)，该外部部分比中心部分187离轴线112更远。图9描绘了根据示例性实施例的彼此叠放的截面区域176、177和178的尺寸比较。
42.辐条130的这种变化的厚度(例如，截面)引起辐条130在车轮110变形时主要在中心部分187处发生弯曲。因此当辐条130变形时，在内部部分186或外部部分188彼此邻接之前，相邻的辐条130的中心部分187彼此邻接。
43.在特定的实施例中，可以在区域189中添加支撑结构(例如，比如从内壁196向内延伸的肋192)以支撑辐条130。
44.车轮110的刚度取决于若干因素，例如包括形成车轮110和/或辐条130的材料的弹性模量、车轮110的几何形状(例如，长度、厚度、和/或肋192的数量)、以及辐条130的间距。例如，可以向车轮110添加额外的肋192以增加使车轮110变形所需的力的量。
45.应理解的是，附图详细地展示了示例性实施例，并且应理解的是，本技术不限于在说明书中阐述的或在附图中展示的细节或方法。还应当理解，术语仅出于说明的目的，而不应被视为是限制性的。
46.鉴于本说明书，本披露内容的多个不同的方面的进一步的修改和替代性实施例对于本领域技术人员来说将是显而易见的。因此，该描述被解释为仅是说明性的。在多个不同
的示例性实施方式中示出的构造和布置仅是说明性的。虽然在本披露内容中仅详细描述了几个实施例，但是在实质上不脱离本文描述的主题的新颖教导和优点的情况下，许多修改是可能的(例如，多个不同的元件的大小、尺寸、结构、形状和比例、参数值、安装布置、材料的使用、颜色、取向等的变化)。一体成形示出的一些元件可以由多个零件或元件构成，元件的位置可以是反向的或以其他方式改变，并且离散元件的性质或数量或位置可以变化或改变。根据替代性实施例，任何过程、逻辑算法或方法步骤的顺序或次序都可以改变或重新排序。在不脱离本披露内容的范围的情况下，还可以在多个不同的示例性实施例的设计、操作条件和布置方面进行其他替换、修改、改变和省略。
47.除非另外明确陈述，否则本文阐述的任何方法决不意图被解释为要求其步骤按指定的次序执行。相应地，在方法权利要求实际上没有列举其步骤应遵循的次序的情况下或在权利要求或说明书中没有特别声明步骤应限于特定次序的情况下，决不意图推断出任何特定次序。另外，本文使用的冠词“一”旨在包括一个或多个部件或元件，并且不旨在被解释为仅有一个。如本文使用的，“刚性联接”是指两个部件以使得这些部件在受到力作用时以固定的位置关系一起移动的方式进行联接。
48.本披露内容的多个不同的实施例涉及任何特征的任何组合，并且在本技术或将来的申请中可以要求保护特征的任何这种组合。上面讨论的任何示例性实施例的任何特征、元件或部件都可以单独使用，或者与上面讨论的任何其他实施例的任何特征、元件或部件相结合使用。