弹性轮罩组件的制作方法

专利名称：弹性轮罩组件的制作方法
弹性轮罩组件
背景技术：
本专利申请要求2006年9月11日提交的美国专利申请60/842,726 的优先权。该主题发明涉及机动车辆车轮的流线化，特别是具有所谓的 "辋式，，结构的大车轮，通常这种车轮用于实心轮胎和在大型、重载卡车， 如在用于州际和长距离运输的长途运输拖车上使用，以及在城市公共汽车 上使用。特別地，Fleck等的美国专利US5,135，289详细地公开了一种刚 性圓盘形轮罩的安装系统，用于填充这种大型货车车轮面向外一侧的深凹 内表面形成的空腔或空间。

发明内容
这里公开了 一种新颖的流线化或覆盖货车车轮的方法。该方法包括 提供在待流线化、装饰等的货车车轮内圓周的轮辋(drop centre)部上延 伸的连接系统，在轮辋部上定位该连接系统，以及将通常柔性的薄板 (lamina)与这样定位的连接系统连接，使得该柔性薄板大体上封闭辋式 轮的所有面向外的开口 。
还公开了 一种新颖的流线化、装饰或封闭大型机动车辆车轮的面向 外的空腔的装置，所述车轮例如是长途运输拖车的车轮。该公开的装置包 括用于将流线化装置等保持在合适位置处的连接系统。该连接系统包括大 体上坚硬的第一圓环，该第一圆环的尺寸为相对大车轮的面向内的表面定 位并牢固地紧夹该表面，优选地是车辆车轮内轮辋部的面向内的一侧。连 接装置还包括大体上刚性的第二圓坏，该第二圓环的尺寸为相对辋的面向 外一侧的车轮外侧的内表面定位，以及第一环和第二环之间大体上是柔性 连接。该创新的装置还包括连接盖罩和连接装置的装置，所述盖罩优选是 圓盘形盖罩，还包括大体上形式为圓盘的柔性薄板，用于连接到连接装 置。优选地该用于连接的装置是可替换地连接和分离柔性薄板的外周边和
4连接装置的装置，例如滑动或"拉锁"锁扣系统。 附图筒述


图1示出了在本公开的车轮覆盖装置中准备容纳连接装置的典型的 大型机动车辆的车轮。
图2和3分别是优选的车轮覆盖装置的前视图和侧视图。
图4是车轮覆盖装置的后视图。
图5示出了以虚线表示的具有连接部的图4的细节。
图6示出了定位在机动车辆轮腔内的连接部。
图7示出了根据本方法的定位步骤的详细视图。
图8示出了合适地定位在轮腔内的连接部。
图9是位于轮腔内的连接部的封闭。
图IO是沿图9的线10-IO截开的横截面，其示出了典型的辋式轮 和安装好的连接系统。
图11示出了在覆盖了轮腔的车轮上处于连接位置的圓盘形薄板。 图12示出了装配好的流线化柔性圆盘，同时机动车辆和其车轮在 试运行中高速移动。
图13示出了连接部的可替换的结构。
具体实施例方式
根据附图，用于和根据所公开的流线化等的方法和装置的典型机动 车辆的车轮11的尺寸为可容纳各种尺寸的常规实心轮胎，例如其胎口直 径为17.5英寸、19.5英寸、22.5英寸或24.5英寸。这些机动车辆的车轮 具有面向内的稍微收缩的圓筒形空腔，其直径相对地比相应的胎缘尺寸 小。例如，24.5英寸的车轮具有内径为22.5英寸的轮胎安装圈。车轮的 内表面终止在其具有螺栓环或"轮面，，的内环形端部，该螺栓环用于将车轮 连接到机动车辆的传动装置，以及终止在外胎缘安装圈的外端部。该空心
5圓筒大体上具有向内突出的轮毂(boss)或"轮辋"30，其定位在轮圈的胎 缘啮合部之间，大体上是车轮的面向外的轮圈和轮面之间的大约一半。这 样，在外轮圈和轮面上该轮辋的内径小于车轮的内径。露出来的轮辋结构 几乎全部都布置在当前无内胎的货车车轮上。减小轮圈的直径区域的主要 目的在于，在车轮的面向外的圓周上提供定位，该面向外的圓周的直径比 车轮的轮圈部更小，其中当车轮安装到轮圏或从轮圈上拆下时胎缘最终将
定位在轮胎的密封垫圈(sealing bead)上并嵌入其中。
车轮中形成的空心腔的深度稍微比车轮轮圈部的宽度小。对于大型 拖车式货车，其车轮例如具有大约8.25英寸的"轮缘间"宽度，尽管车轮 较窄，例如旅行房车的车轮仅具有大约6.75英寸的宽度。这种车轮的轮 辋或轮毂部具有不同的位置。此外，这些车轮的内表面直径可能从外轮圈 以大约15度的角度稍微收缩到车轮内部的轮辋(例如在图IO中以角度Q 示出的)。
该公开的发明使用从货车车轮的圓周壁向内突出的轮辋或其他轮毂 来帮助将装置的连接系统12定位和保持在合适的位置。该连接系统12包 括内环21和外环16。每个环包括柔性的但是大体上是刚性且有弹性的弹 性不锈钢线环。构成这些环的弹簧钢线可能具有大约介于(U00〃和0.250〃 之间的横截面直径，优选地是大约0.123〃。每个线环或环的直径应该相应 于货车车轮的内表面直径，其中当将装置保持在货车车轮11上的合适位 置时定位环。这样，如果车轮的内表面是20英寸，则环或钢线环的外径 也应该是大约20英寸。优选地钢线环21包括至少一个优选是两个V形 凹口或弯折25。如在附图中所示出的，该弯折部25围绕空气注入阀杆摆 动(jog),该阀杆大体上位于轮面和轮辋或直径相对更小的轮腔部之 间。该弯折是弹簧钢线的端部连接在一起的地方，优选地是通过将这些端 部插入一合适尺寸的V形管中并利用弯皱(crimp) 26连接到线端部，或 者以一种方式固定在一起，使得在正常运行条件下不会分开。 这两个环与一个或多个由柔性薄板材料构成的条板(strips)相互连 接，该一个或多个条板牢固地缝制在环16和21上，并在合适地安装连接 系统时在轮辋或轮毂部上延伸。在附图中，该材料是涂覆了聚氯乙稀的织物，该织物通常用于充气船、货车帆布或类似物。这种材料经久耐用，还 能够像工业用纺织品一样被切割和缝制。如图所示，这种材料适合于折叠 和缝制在每个环上。这种由有涂层的织物构成的环形条板的尺寸很重要。 该尺寸应该足够地宽，以便形成如所示出的柔性连接19，用于容纳轮 辋，以及在啮合轮圈的外胎附近货车车轮的相应的最外侧收缩部内合适地
定位外环16。该柔性连接19的宽度尺寸对所公开的盖罩装置的自定位或 自定心功能很重要。柔性连接19的宽度部分地由缝制在环16和21之间 的柔性材料的整个宽度确定。该尺寸应该在连接系统的整个圓周上一致。 还应该足够长，以便在内环或第二环21之间^i动连接19并相对轮辋拉紧 时，在轮腔收缩部的最外侧边缘定位外环16。这样，第二环用作相对轮 辋的面向内的表面或者相对待覆盖的车轮的其他直径减小的部分保持的固 定装置，同时柔性连接19可精确地控制第二环和环16以及盖罩13之间 的间隔。因此，当尺寸合适时，连接系统19允许盖罩部在车轮的收缩部 上自定心，即使在连接系统从其在车轮上的理想中心位置稍微偏移之后。
车轮内表面和薄板19之间的表面接触很可能特别重要，所述薄板 在轮辋上连接了两个环。接触面积越大，安装地就越可靠。连接系统12 和车轮11之间的摩擦接合可以通过使用涂覆有高摩擦系数的材料来加 强，所述材料例如是橡胶、合成橡胶等类似物。为了进一步解决
(compliment)安装系统的完整性，卵形切除部20使由柔性薄板14构成 的条板与车轮11的辋部的较小直径相一致，并牢固地缝制在所有或几乎 所有的钢环16和21的圓周上。
在一个可替换的实施例中，由织物构成的连续环形条板可以用几个
(8至12)成对的尼龙搭扣带替换或补充，所述尼龙搭扣带在内环和外环 之间延伸。优选地，内弹簧钢环具有一系列"D"形环，其定位成容纳缝制 在外环上的常规的尼龙搭扣带。这种尼龙搭扣设计可以更加精确地确定内 环和外环之间的距离的大小，因此而更加通用，因为它可以容纳具有各种 轴向尺寸的车轮，或者容纳具有不同圓周的轮辋部的车轮，以及与啮合轮 圈边缘的最外侧环相隔不同的距离。图13示出了一种更简单的优选结构 的替换方案，其中柔性薄板布置在两个条板中，每个条板在第一凹口 25(如上所述由波紋管26构成)和形成在线环中的第二凹口 25之间延伸。
无论内环还是外环都与柔性薄板和/或可调节的带连接，外环16包 括缝制的连接部，其与具有工业强度的拉锁15的一个轨道连接。该拉锁 围绕车轮的整个圓周延伸，并且其尺寸为容纳相应的拉锁轨道，反过来该 拉锁轨道与圓盘形轮罩13的外周边连接。
图2等示出了缝制在柔性薄板14的外边缘的拉锁轨道，该柔性薄板 包住了外环16。拉锁轨道围绕该外环延伸大约超过360度，使得拉锁轨 道的起点和终点稍微重叠(参见图2和5)。
图l和6至IO示出了封闭车轮中的开口空腔的方法的各个步骤，所 述空腔用于承载长途运输货车或拖车，包括以下步骤将连接系统12安 装到车轮ll的轮腔中，将轮罩13固定在连接系统上。首先，使连接系统 和轮罩彼此拉开(unzipped)。像许多拉锁连接一样，本发明的连接可以 持续将拉锁的突出部配合到拉锁滑动装置的相应部分，使滑动装置沿相应 的拉锁轨道移动，直到轮盘连接成如图7所示的那样。
图11示出了完全流线化的长途运输拖车或货车或长途公共汽车车 轮。轮罩部本身应该是与所示的连接环16和21的材料同样耐用的织物材 料。在这种特殊的情况下，选择的材料是涂覆了如上所述类型的织物的聚 氯乙稀。因此加工好的流线化轮罩的整个织物结构、总重量相对较低。由 于织物在本质上是耐气候的且非常耐用，因此其可以很好地忍受公路行驶 的恶劣条件(rigors)，但是当车轮在公路上以一定的速度行驶、装饰车 轮或者优选地装饰几个车轮，提供广告空间等等时，该织物还可以执行减 小整个轮腔的风阻的功能。图13示出了流线化的轮罩，其用于减小风阻 和相对未遮盖的辋式轮牵引。轮罩可能会形成界线-使轮腔的低压与涌出 空气的高压环境分隔开。理想地，轮罩尽可能符合空气动力学，尽管简单 地将不同压力的两种气氛分隔开会对期望的整体减阻功能产生有益的效 果。如果期望更加扁平或凸出的轮罩，可以在货车轮腔的中心轴处或附近 定位一个刚性的或可充气的支撑，以便使大体上柔性的轮腔保持更具美感 或在空气动力学上期望的形状。应该理解，由泡沫聚合物构成的轮盘可以 用优选的织物材料代替，只要替换材料具有本发明教导的轻质量和柔性的
8特性。此外，尽管安装组件和流线化的轮盘之间的拉锁连接是装配的优选 方式，但是也可以使用其他固定系统，例如一对尼龙搭扣带，使用了小孔
(eyelets )或速度系带凸耳(speed lacing lugs )的系带系统，或其他坚固 的大体上连续的连接设计。
图13示出了可替换的连接部的结构的更加详细的视图。首先，示 出了两个大体上刚性的线环，示出在左边的第一线环包括两个弯折部，其 中一个弯折部包括管状金属连接，用于保持单字长(single length )的弹 簧钢线的两个端部，从而形成弹性环。该环还包括与连接系统相对成180 度的弯折部，这两个弯折部的组合可提供很好的挠曲程度，但是不会损害 总体弹性以及环与车轮面向内的表面之间的牢固连接。右边的另一个环不 包括附加的弯折部，但是包括在其直径上的一个位置具有弯折的管状部。
条板连接。这可以通过示出有上面那些环的典型机动车辆的车轮说明。图 13详细地示出了如何沿中心轮腔和围绕中心轮腔定位环。应该注意，织 物条板不需要整个地围绕车轮的内圓周延伸。相反地，两个条板仅在环的 弯折部中断，但是这有助于将环精确地定位在轮辋的任一侧。其可以是任 何中断、狭缝、吊钩和环带等等，跨越两个环的角度应该尽可能地利用外 环，同时其连接的薄板轮盘的旋转惯性也更大，从而将更加能够在机动车 辆紧急制动时相对车轮表面滑动。如果狭缝、中断或带相对旋转轴成一角 度，使得其倾向于将两个环朝彼此夹紧，由于跨越轮辋的材料的啮合力增 大，因此摩擦啮合也将增大。
图13还示出了在相同的半径位置处彼此对准的弯折部，该半径位 置由空气阀杆限定。
现在详细描述使用该公开装置的方法。参考附图，在优选的方法 中，第一步是清洁和润滑轮腔的内表面，特别是可喷水的轮辋。这样可减 小可能磨损公开装置的柔性连接和其他部件的沙粒，还可以减小摩擦，使 得可以利用推拉突出部22更容易地拉动内环16通过直径更小的轮辋。安 装者通过外环的开口和拉锁轨道15,抓住两个用数字"l"标出的推拉突出 部22,使其对准并横跨(straddle)在填充阀上。小孔24可提供便利的夹紧，帮助安装者将环拉动到填充阀上的初始位置。接着，操作这两个用数 字'T，标出的另一个突出部，拉动环21通过轮辋直径，直到环到达轮辋和
專仑面之间的环形凹部中的停止位置。现在应该对环16、连4妄19和第二环
进行微小的径向调节，同时轮面仍然湿润并可稍微滑动。
当连接系统处于合适位置并被调节时，将轮罩13拉开到拉锁轨道 15上，从而封闭连接系统，当然也封闭了轮腔。在公路行驶的最初几公 里由于连接系统具有如上所述的自定心操作，因此通常将消除外环相对车 轮收缩部的任何微小失调。
当理解了柔性连接装置和通常柔性的轮盘的基本思想时，各种变化 就是显而易见的。例如，对于特殊应用除了圓周拉锁还可以设想其他的连 接设计。这样可以让安装者操作内环和外环。调节两个环之间的尼龙搭扣 带，而不必将轮盘完全从连接组件上拆下。该狭缝可以仅仅部分在轮盘中 心上延伸，或者沿一条直线完全在轮盘中心上延伸，只要其足够长以允许 安装者的手操作内环和外环，进而相对阀杆定位环的弯折部，以及在安装 和使用过程中检查车轮和适当定位流线化轮盘组件的所有部件。
流线化组件的轮盘部可用于广告图片、图形等等。可以对用于制造 轮盘的织物材料进行处理，以接受常规的汽车油漆和其他面饰，使得轮盘 部与机动车辆的美观性相一致。可替换地可以使用常规的丝印或印刷技术
将公司标志施加在轮盘上。
此外，从本公开的内容应该清楚，可以在此设想在轮辋部的每一侧 上保持大体上坚硬有弹性的弹簧环的其他方式。例如，这些环可以完全或 部分地被包围在注模形状中。这些形状包括容纳柔性的带、系带或绳索的 连接环，用于在轮辋部上夹紧环。这种模制的形状还应该包括高摩擦材料 和表面，以便帮助在刹车或如上所述的其他环境力的情况下防止相对的圓 周滑动。非常显而易见的是，可以对公开的封闭或流线化装置10和其安 装使用的方法进行变形。例如，优选的装置使用牢固的拉锁来形成连接系 统12和轮罩部13之间的可拆卸连接。这样，可以在安装过程中完全取下 轮罩部，如果需要可以替换或刷新连接系统12和轮罩部13，同时再使用 其余部分。但是拉锁15的基本功能，也就是允许手伸入车轮11的内腔将连接系统拉动到其位置或用于其拆卸，用于调节胎压，或者检视装置10 处于车轮的合适位置或者检视车轮或与车轮相连接的货车轮毂，上述功能 可以通过更短的拉锁(或现有技术中已知的一些其他可拆卸的紧固系统) 实现，该拉锁围绕轮罩的圓周部分延伸，或仅在轮罩13的中心部分上延
伸。例如穿过轮罩13的狭缝的尺寸为允许人手通过轮腔，该狭缝可能穿
过车轮中心。该狭缝可以由较短的拉锁、已知类型的尼龙搭扣装置、系带
可完全接触整个连接系统，允许环在安装过程中弯曲而不受轮罩的限制， 以及为单个连接系统提供可互换的或多个轮罩。
已经示出了提供成型盖罩封闭机动车辆的轮腔的有益效果。当人们 考虑在典型的拖车型货车的使用期中，仅仅是燃料成本就是一个令人吃惊 的负担，等同于超过了货车的最初资本成本。例如， 一辆货车在七年中每
一年行驶110,000英里，燃料成本(目前为每加仑柴油大约3美元)可能 相当于所有权成本的70%。在燃料花费方面任何明显的减少都能够容易 地赔偿这些值得注意的效率成本并为有效的轮罩花费。在受控状态下的最 初测试表明，使用这里公开的轮罩系统和方法，根据轮罩的数量、轮罩的 位置以及驱动状态，可以预期节省燃料大约0.975%至2%。
ii
权利要求
1. 一种用于覆盖长途运输拖车、货车或类似物的轮腔的方法，该车轮具有轮面、轮圈、限定了轮腔的轮圈内部、在轮圈上具有相对更小的直径并与轮面隔开的轮毂，该方法包括a. 提供一种装置，该装置包括大体上扁平的盖罩部，该盖罩部的尺寸为覆盖了轮圈的面向外的开口；可拆卸锁扣，穿过该装置的开口，用于选择性地封闭穿过该装置的开口；以及连接系统，其尺寸为在待覆盖的轮辋上轴向延伸，b. 通过开口接近该连接系统，c. 利用开口在轮毂上定位该连接系统，d. 封闭开口，使得盖罩部大体上封闭所有轮辋的面向外的开口。
2. 如权利要求l所述的方法，其中大体上扁平的盖罩部具有大体上 为圓形的外周，并且是柔性的薄板，以及提供可拆卸的锁扣的步骤包括提 供围绕扁平的盖罩部的圓形外周延伸的拉锁。
3. 如权利要求l所述的方法，还包括在连接系统的多个位置处提供 可用手把持的突出部，拉动突出部定位连接系统，从而啮合轮辋部。
4. 如权利要求l所述的方法，其中轮毂是车轮的轮辋部。
5. —种用于流线化或封闭长途运输拖车、货车或类似物的车轮的面 向外的轮腔的装置，包括a. 封闭部，和b. 用于将该封闭部保持在合适位置的连接系统，该连接系统具有大 体上坚硬的第一 圓环，该第 一圓环的尺寸为定位在车轮的面向内的表面 上，优选地是车辆轮腔的辋部的面向内的一侧，该连接装置还包括大体上 刚性的第二圓坏，该第二圓环的尺寸为相对轮辋的轮腔外侧的面向内的表 面并与该表面啮合，第一环和第二环之间大体上是柔性连接。
6. 如权利要求4所述的装置，其中盖罩部大体上是圓盘形盖罩，该装置还包括用于可拆卸地将盖罩部连接到连接装置的装置。
7. 如权利要求4所述的装置，其中盖罩部包括形式为圓盘的大体上 柔性的薄板，和用于可拆卸地大体上围绕圓盘连接的装置。
8. 如权利要求6所述的装置，其中用于可拆卸地连接的装置是用于 可替换地连接和分离柔性薄板的外周边和连接装置的装置。
9. 如权利要求7所述的装置，其中用于连接的装置是"拉链"锁扣系统。
10. —种长途运输拖车、货车或类似物的盖罩，当车轮用于在道路 上承载车辆时，包括由织物材料构成的圓盘。
11. 一种覆盖和流线化长途运输拖车或类似物的车轮的装置，该车 轮具有用于安装轮胎的轮圈、与轮圈内边缘相邻的轮面、轮圈的外边缘、 由轮圏的内表面和轮面限定的轮腔，轮圈的内表面具有与轮面隔开的轮 毂，轮毂的内径比轮面和轮毂之间的轮圈部的直径小，轮圈还具有收缩 部，该收缩部从轮圈的外边缘向轮毂以微小的角度向内收缩，该装置具有a. 用于覆盖轮腔的轮罩，其具有大体上定位在靠近车轮外边缘的收 缩部上，b. 通常连接到轮罩的连接系统，该连接系统具有i. 第一部分，该第一部分通常定位在轮面和轮毂之间的轮圈的内表 面上并与其相啮合，以及ii. 第一部分和轮罩之间的柔性连接，该柔性连接的尺寸为在轮罩上 施加拉力由此轮罩不会从其啮合轮面和轮毂之间的轮圈内表面的正常位置 移动。
12. 如权利要求11所述的覆盖和流线化长途运输拖车或类似物的车 轮的装置，其中轮毂是轮辋。
13. 如权利要求11所述的覆盖和流线化长途运输拖车或类似物的车 轮的装置，其中第一部分是弹性环。
14. 如权利要求13所述的覆盖和流线化长途运输拖车或类似物的 车轮的装置，其中柔性连接是缝合在环上由织物材料构成的条板。
全文摘要
大型机动车辆如长途运输拖车、公共汽车等等具有较大的车轮(11)，它呈现出较深的大体上是形成在车轮中的柱状空腔。这些轮腔会形成阻力，不利地影响燃料效率。该公开的方法和装置(10)可以封闭或盖住车辆车轮上的轮腔，用于流线化、装饰或广告显示。连接系统(12)能够通过装置的拉锁式开口(15)手动接近。该连接系统具有弹性线环(21)，该线环通过柔性连接优选是用织物连接到盖罩部(13)。使用者可以使线环(21)穿过和通过直径减小的轮毂或轮辋(30)，然后拉上拉锁(15)封闭轮腔，使盖罩部保持在车轮中部靠近外安装圈。
文档编号B60B7/04GK101511608SQ200780033549
公开日2009年8月19日 申请日期2007年9月11日 优先权日2006年9月11日
发明者乔纳森·弗莱克 申请人:乔纳森·弗莱克