具有非均匀胎面齿的牵引车轮设备的制造方法
【专利说明】具有非均匀胎面齿的牵引车轮设备
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2013年3月14日提交的美国临时专利申请号61/784，263的权益，其通过引用合并在本文中。
[0003]领域
[0004]本公开的主题一般地涉及轮胎，并且更具体地涉及具有非均匀胎面齿的实心轮月台Ο
[0005]背景
[0006]轮胎对于车辆的运行非常重要。无论车载电动机生成多少功率还是在车载电源中存储有多少能量，利用该功率来驱使车辆的唯一方式是将该功率转换成移动车辆的力。车辆能够获得的加速力的大小与在车辆驱动时轮胎施加到地面的力成正比。换句话说，车辆轮胎的牵引力极大地影响车辆做工(即，移动该车辆)的能力。
[0007]传统的车辆通常在圆的气压轮胎上行驶。此传统的轮胎通常具有提高轮胎对地面的抓力的胎面花纹，从而向在改进的道路(例如沥青路和水泥路)上行驶的车辆提供足够的牵引力。然而，当此轮胎与在越野情况(即越野地面，例如倾斜地面和/或具有石头、泥巴、雪、砂、碎片和其它障碍物的地面)下使用的车辆合并时，轮胎将快速地失去牵引力，车辆将不能够有效地横越过越野地面。
[0008]某些传统的解决方案涉及使用带有特别胎面花纹的轮胎。虽然这些轮胎花纹可以稍微地提高牵引力，但是牵引力的提高是以在改进道路上的燃油经济性为代价。其它传统的解决方案包括使用由花纹板的连续带形成的履带，所述花纹板例如为模块化钢板，所述连续带由两个或多个内轮旋转。虽然此履带系统提高了牵引力，但是它们经常笨重、复杂且特别昂贵。此外，传统的履带系统经常难以建造和维护。
【发明内容】
[0009]从前述讨论中，应该明显的是，对于克服传统轮胎和牵引力组件的限制的轮胎设备和系统存在需要。有利的是，此设备和系统提供成本效益方式来向车辆提供增加的牵引力。
[0010]本申请的主题已经对现有技术的当前状态产生相应，特别是响应于在本领域中的还没有被当前可获得的牵引力组件完全解决的问题和要求。因此，本公开开发出提供轮胎设备和系统，所述轮胎设备和系统克服在本领域中的上述所讨论的缺陷中的许多或全部。
[0011]本公开涉及一种车轮设备，所述车轮设备包括可连接到轴的轮缘模块以及从该轮缘模块延伸的实心轮胎模块。实心轮胎模块包括多个形成外周边缘的胎面齿。外周边缘形成轮胎轮廓的至少部分。该多个胎面齿的每个胎面齿具有空间规格，所述空间规格包括周向宽度、径向高度、边缘形状和周向间隙宽度。多个胎面齿的空间规格是不均匀的。在一个实施方式中，实心轮胎模块具有非环形旋转轨迹。在另一个实施方式中，外周边缘的至少周向区域包括具有连续地增加的径向高度的一系列胎面齿。
[0012]根据一个实施方式，实心轮胎模块的外周边缘具有第一周向区域和第二周向区域。第一周向区域可以具有可以有第一平均径向高度的胎面齿，以及第二周向区域可以具有可以有第二平均径向高度的胎面齿。在一个实施方式中，第一平均径向高度是第二平均径向高度的至少1.5倍。在另一实施方式中，实心轮胎模块的外周边缘具有第一周向区域和第二周向区域，其中第一周向区域具有胎面齿，第二周向区域基本缺少胎面齿。
[0013]在一个实施方式中，实心轮胎模块可拆卸地连接到轮缘模块。设备进一步包括从实心轮胎模块的至少一个侧面轴向延伸的至少一个翼，其中每个翼包括轴向宽度。至少一个翼包括具有连续地增加的轴向宽度的一系列翼。而且，该设备可以包括在胎面齿的一个或多个上的抓地部。在另一个实施方式中，轮缘模块可以附接到现有车轮轮缘。孔口或孔可以轴向延伸通过实心轮胎模块，用于平衡目的或减少重力目的。
[0014]本公开还涉及车轮系统，所述车轮系统包括可安装到车辆的地面接合子系统。地面接合子系统包括可与电源可操作地连接的动力模块。其中动力模块与轴接合，所述轴经由动力模块被可旋转地驱动。轴可以包括其它部件，例如重力承载毂或齿轮组件轮毂。系统进一步包括致动机构，所述致动机构控制车轮设备处于驱使模式还是被动模式。进一步地，该系统包括车轮设备，所述车轮设备包括连接到轴的轮缘模块以及从该轮缘模块延伸的实心轮胎模块。实心轮胎模块包括多个形成外周边缘的胎面齿。外周边缘形成轮胎轮廓的至少部分。该多个胎面齿的每个胎面齿具有空间规格，所述空间规格包括周向宽度、径向高度、边缘形状和周向间隙宽度。多个胎面齿的空间规格是不均匀的。在一个实施方式中，实心轮胎模块具有非环形旋转轨迹。在另一个实施方式中，外周边缘的至少周向区域包括具有连续地增加的径向高度的一系列胎面齿。
[0015]权利要求的车轮系统的轮缘模块实际上可以是第一轮缘模块，以及实心轮胎模块实际上可以是第一实心轮胎模块，车轮系统进一步包括第二轮缘模块以及第二实心轮胎模块，第二实心轮胎模块具有形成外围边缘的多个胎面齿，其中该多个胎面齿的每个胎面齿具有空间规格，所述空间规格包括周向宽度、径向高度、边缘形状和周向间隙宽度，其中多个胎面齿的空间规格是不均匀的。
[0016]根据一个实施方式，第一实心轮胎模块的多个胎面齿的空间规格与第二实心轮胎模块的多个胎面齿的空间规格基本相同，并与其对齐。在一个实施方式中，第一实心轮胎模块的多个胎面齿的空间规格与所述第二实心轮胎模块的多个胎面齿的空间规格基本相同，但与其相反对齐。进一步地，该系统可以包括在第一实心轮胎模块与第二轮胎模块之间轴向延伸的至少一个踏板。
[0017]在一个实施方式中，地面接合子系统的致动机构包括延伸臂，所述延伸臂使实心轮胎模块在驱使模式下延伸接触地面，并使实心轮胎模块在被动模式下从与地面接触中缩回。在另一个实施方式中，延伸臂将实心轮胎模块定位在车辆的现有轴之间。
[0018]本公开进一步涉及控制器设备，所述控制器设备包括旋转轨迹模块，所述旋转轨迹模块接收与附接到车辆的非环形车轮设备有关的空间尺寸并生成旋转轨迹数据。控制器设备进一步包括旋转分析模块，所述旋转分析模块接收旋转轨迹数据并生成减小摆动策略。控制器设备进一步包括致动模块，所述致动模块接收减少摆动策略并将致动命令发送到车辆的传动系统。
[0019]在一个实施方式中，控制器设备进一步包括牵引力反馈模块和牵引力分析模块，其中牵引力反馈模块检测传动系统并将传动系统情况报告发送给牵引力分析模块，以及牵引力分析模块接收传动系统情况报告并生成牵引力控制策略。致动模块在将致动命令发送给所述传动系统时考虑减小摆动策略和牵引力控制策略。
[0020]在整个该说明书中对特征、优点或类似语言的提及并非指的是由本公开可以实现的所有特征和优点应该或是在本发明的任何单一实施方式中。而是，提及特征和优点的语言被理解为指的是结合实施方式所描述的具体特征、优点或特性包括在本文所公开的主题的至少一个实施方式中。因此，在整个该说明书中对特征和优点以及类似语言的讨论可以但不必要指的是相同的实施方式。
[0021]而且，本公开的所描述的特征、结构或特性可以任何适当方式结合在一个或多个实施方式中。相关领域的技术人员应认识到，本申请的主题可以不需要特定实施方式的具体特征或优点中的一个或多个就可以实践。在其它情况下，附加的特征和优点可以在本公开的所有实施方式中可能不存在的某些实施方式中被了解。而且，在其他例子中，没有详细地示出或描述众所周知的结构、材料或操作以免使本公开的的主题的方面模糊。本公开的这些特征和优点通过以下说明和所附权利要求将变得更充分明显或通过以下所示出的本公开的实践可以被了解。
[0022]附图简述
[0023]为了易于理解本公开的优点，参考在所附权利要求中所示出的【具体实施方式】将获得以上简单描述的本公开的更具体的描述。应了解这些附图仅仅描述本公开的典型实施方式并因此不认为限制其范围，通过使用附图，使用附加特性和细节来描述和解释本申请的主题，其中:
[0024]图1是显示轮缘模块和实心轮胎模块的车轮设备的一个实施方式的立体图；
[0025]图2是显示胎面齿的两个周向区域的车轮设备的另一个实施方式的侧视图；
[0026]图3是显示两个周向区域的车轮设备的另一个实施方式的侧视图，一个具有胎面齿以及另一个不具有胎面齿；
[0027]图4是显示轴向延伸穿过实心轮胎模块的孔口的车轮设备的另一个实施方式的侧视图；
[0028]图5是显示在实心轮胎模块上的轴向翼的车轮设备的一个实施方式的立体图；
[0029]图6是可连接到车辆的车轮系统的一个实施方式的示意框图；
[0030]图7描述了连接到车辆的地面接合子系统的一个实施方式；
[0031]图8是显示在由单个车轴轮毅旋转的两个实心轮胎模块之间延伸的踏板的车轮设备的一个实施方式的立体图；
[0032]图9是实心轮胎模块的一个实施方式的立体图，所述实心轮胎模块可以附接到轮缘模块，所述轮缘模块附接到现有的车轮；
[0033]图10A是控制器设备的一个实施方式的示意框图；以及
[0034]图10B是控制器设备的另一个实施方式的示意框图。
[0035]详细描述
[0036]在整个该说明书中对“一个实施方式”、“实施方式”或类似语言的提及指的是结合实施方式描述的具体特征、结构或特性被包括在本公开的至少一个实施方式中。因此，在整个该说明书中的词语“在一个实施方式中”、“在实施方式中”以及类似的语言的出现可以但不必要都指的是相同的实施方式。类似地，术语“实施”的使用指的是具有与本公开的一个或多个实施方式关联而描述的具体特征、结构或特性的实施，然而，如果缺乏指示其它的表达相关性，则实施可以与一个或多个实施方式关联。
[0037]此外，本公开的所描述的特征、结构或特性可以任何适当方式结合在一个或多个实施方式中。在以下描述中，提供了多个具体细节。然而，本领域的技术人员应理解，本申请的主题可以不需要一个或多个所述具体细节或者通过其他方法、部件、材料等实践。在其他例子中，没有详细地示出或描述众所周知的结构、材料或操作以免使本公开的方面模糊。
[0038]图