CN101309805A - 挠性非充气轮胎 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种挠性非充气轮胎(1)，包括通过支承着胎面(4)的相互连接结构(3)相互连接的多个支承元件(2)，每个支承元件通过卡钉(7)连接至轮缘(6)。

Description

挠性非充气轮胎

技术领域

[0001]本发明涉及一种使用挠性轮胎的车轮，该挠性轮胎设计为在没有任何充气压力的情况下能够承载相当大的负载，这些轮胎通常被称为非充气轮胎。

背景技术

[0002]专利申请WO 00/37269提出了一种这一类型的挠性非充气轮胎。其描述了主要包括以环形对称的方式沿轮胎的圆周大致径向地布置的多个支承元件的负载支承结构。当专利申请WO 00/37269中描述的轮胎承受负载时，存在于接触区域中的一定数量的支承元件经受相当程度的弯曲，这样使得它们产生出吸收部分负载的反作用力。相互连接的结构使得各支承元件一起工作，将应力传递至相邻的支承元件。因此，该轮胎支承一定负载的能力由存在于非充气弹性轮胎的接触区域中的支承元件的弯曲而产生，并且也经由相互连接结构由非充气弹性轮胎的接触区域外部的支承元件的弯曲而产生。

[0003]专利申请EP 1 359 028提出了这一类型的轮胎，其相互连接结构通过弹性连接器连接至支承元件。

发明内容

[0004]本发明尤其涉及一种在轮胎正常使用期间支承元件被固定到设计为连接到车辆的轮毂上的刚性元件上轮胎区域中的连接器。

[0005]本发明的一个目的是提出一种与挠性轮胎的工业产品以及组件匹配的简单、精确以及耐用的连接器。

[0006]本发明提出一种挠性轮胎，包括：

·圆周地并置并且围绕轮胎的旋转轴线分布以形成负载支承结构的多个支承元件，

·在负载支承结构的径向外圆周的胎面，

负载支承结构包括在旋转轴线的径向侧面上的至少一个固定区域，以将所述负载支承结构固定到轮缘上，

所述挠性轮胎的特征在于，所述轮缘是环形的，并且每个支承元件经由卷边到轮缘的基本轴向的槽中的卡钉而被固定到轮缘上。

[0007]优选地，卡钉由弯折的金属薄板构成从而在固定区域中匹配对应的支承元件的轮廓。

[0008]优选地，卡钉的臂通过轮缘的槽径向向内延伸，所述臂的端部形成向着轮缘的内壁折叠的翼片。

[0009]优选地，卡钉位于分别为两个圆周地相邻的卡钉共用的槽中。

[0010]优选地，每个卡钉经由在至少四个轮缘槽中的至少四个翼片定位，并且更优选地，经由在至少六个轮缘槽中的至少六个翼片定位。

[0011]优选地，支承元件包括挠性带子的叠层和聚合组合物的层。

[0012]优选地，支承元件具有闭合的卵形的形状。

[0013]优选地，每个卡钉经由所述聚合组合物而固定到对应的支承元件上。

[0014]本发明还涉及一种可以刚性地将轮胎连接至轮毂的轮盘，所述轮盘包括能够与轮缘配合的固定装置。

附图说明

[0015]参照以下的附图将更详细地说明本发明，其中：

·图1是非充气轮胎的局部立体图；

·图2是沿着本发明的第一实施方案的B-B的局部剖面图；

·图3是沿着本发明的第二实施方案的C-C的局部剖面图；

·图4是根据本发明的固定区域的一个实施方案的详细视图；

·图5是图4的平面A-A的局部剖面图；

·图6和7是根据本发明的卡钉在其被卷边之前以及之后的立体图；

·图8至11示出了根据本发明的卡钉的各种实施方案；

·图12至14示出了在沿A-A的截面观察时根据本发明的轮胎的装配过程的实施方案；

·图15至18示出了沿B-B截面观察时根据本发明的车轮的两个实施方案。

具体实施方式

[0016]在各个附图中，基本相同或类似的元件以相同的附图标记表示，并且将不再详细地重复其说明。附图所示的是示意性的而不是出于限制性的目的。

[0017]图1示出了根据本发明的挠性轮胎1的总体外观。当与设计为连接挠性轮胎和轮毂的任何其它刚性机械元件相连时，这样的轮胎替换了在大部分当前陆路车辆上公知的由轮胎和车轮构成的组件。轮胎的外形限定了具有卵形截面的环形复曲(toroidal)内部空腔。轮胎1包括一个固定区域5，两个侧壁12和一个胎面4。固定区域设计为经由诸如轮盘或轮板(在此未示出)的机械元件刚性地连接至轮毂。图1中，胎面4具有几个圆周肋，但是当然这些特征不以任何方式构成限定。侧壁12是弯曲的并且占据轮胎1的大部分径向高度。负载支承结构包括多个支承元件2。支承元件圆周地相邻并且每个从固定区域5大致沿径向向外延伸。图1还示出了该类型的非充气轮胎的原理，根据该原理，是负载支承元件的弯曲使得负载能够被承担。在该特定的示例中，轮胎包括大约一百个支承元件2。当然，例如取决于车辆的类型以及设计的轮胎的用途的类型，以及支承元件的特征，支承元件2的数目可以在很大的范围内变化。因此，元件的数目可以在例如30至300的范围内变化。

[0018]图2示出了本发明的第一优选实施方案。支承元件2包括相叠置的由复合材料制成的带子21，这些带子是挠性的并且径向重叠，在带子21之间设置有层22，该层是聚合物或聚合组合物的，尤其是二烯弹性体或聚氨酯的。特别是在组件的熟化、聚合或最终网构(reticulation)操作期间，如果需要，诸如在申请WO 04/058909中所述的那样，借助于适于聚合物的性质的粘合剂，以公知的方式获得复合材料和所述聚合物之间的连接。

[0019]机械地(例如通过打磨)和/或化学地(例如通过使用酸性剂)制备带子的表面以改进的带子21和中间层22之间的连接将是有利的。

[0020]以那种方式彼此结合的带子束形成了主要通过弯曲而可变形的板层。优选地，每个挠性带子是闭合的，即，其沿着轮胎的整个截面不间断地延伸。在此示出的叠层包括五个带子。然而，层压板的该构造特征并非是限制性的。

[0021]优选地，在胎面4径向下方布置的相互连接结构3圆周地连接支承元件的组件。相互连接结构3在纵向拉紧-压缩中是相对刚性的。

[0022]关于这些支承元件和相互连接结构的构造的其它细节，参照在先提及的专利申请WO 00/037269和EP 1 359 028对读者将是有益的。

[0023]简单地记住带子21的复合材料包括嵌入在树脂中的增强件纤维。优选使用热固性树脂的基质，但是对于某些需求较小的应用而言，热塑性树脂应当是适当的。优选的是，在每个带子中的纤维大部分纵向地布置。例如，可以使用玻璃纤维。当然，可以使用许多其它纤维，诸如碳纤维。也可以使用不同性质的纤维的混合体。

[0024]术语“固定区域”通常用于表示轮胎的部分5，该部分设计为与刚性机械构件配合，该刚性机械构件的另一端连接到轮毂。

[0025]图2示出了其轮廓尤其适于安装在四轮乘用轿车上的本发明的实施方案。在本实施方案中支承元件2是闭合的。轮胎的侧壁12包括在赤道E的水平面处的保护***13，该保护***例如由类似于设置在挠性带子21之间的层22的聚合物构成。胎面4经由相互连接结构3和弹性连接件23连接至支承元件的组件。

[0026]根据本发明，固定区域5固定(即刚性连接)到环形轮缘6上。在该示例中，固定区域在相对于轮胎的轴向中心(见卡钉相对于轮胎的中央平面8的定位)。如图1中可以清楚地看到的那样，轮胎具有很多这样的支承元件。

[0027]每个支承元件2搁靠在轮缘6的圆周上并且通过卡钉7连接至轮缘。卡钉相对于轮缘在径向、轴向以及周向同时固定。优选地，通过卷边进行固定(可替换地，可以通过焊接进行固定)。卷边操作包括将卡钉的臂9的翼片10的端部向着轮缘的内壁11而折叠。事实上，臂的端部构成折叠翼片(然而，附图5至7中可以更清楚地看到此形式)。因此卡钉7(与支承元件2一样多)沿着轮缘的圆周并置。优选地，支承元件的数目(以及卡钉的数目)是这样的从而卡钉在圆周方向彼此相互接触(图4和5中可以最清楚地看到该优选特征)。可替换地，卡钉之间可以存在间隙，并且这些间隙可以用垫片填充或者不用垫片填充。

[0028]轮缘6的主要功能是保持支承元件在固定区域的水平上相对于彼此固定。然后轮缘可以直接或间接地固定至轮毂上(未示出)。

[0029]图3示出了具有根据本发明的挠性轮胎的车轮的另一实施方案。该附图中，轮胎1的轮廓适于用在诸如摩托车或踏板车(scooter)的两轮车辆上。构成轮胎的主要元件与图2中的相同或相似。然而，在该情况下支承元件2包括四个复合材料的带子21和三个中间层22。环形轮缘6还比图2中的小。该轮缘设计为经由诸如轮盘25的刚性元件连接至轮毂，而不是如图2中的轮缘那样可以直接地连接。轮盘25(仅部分地示出)设计为将转动组件固定在车辆的轮毂(未示出)上。该轮盘包括可以与轮缘配合的固定装置。在该优选示例中，轮缘夹持在盘25的固定卡爪26和可移动卡爪27之间。可移动的卡爪27可以通过诸如铆钉或螺钉28的任意固定装置固定就位。尽管固定卡爪26和可移动卡爪27优选地为圆形和整块的，然而也可以由多个弧段构成，在弧段之间带有或者不带有间隔。

[0030]在该截面图中，可以清楚地看到向着环形轮缘的内壁11折叠的翼片10。

[0031]图4和图5示出了轮缘6上的支承元件2的并置。为了使得附图清晰，仅仅示出了环形轮缘的一部分，三个支承元件通过它们的三个卡钉保持在其上。图4示出了在径向方向从轮胎的内侧观察时的固定区域5。可以清楚地看到为了固定到轮缘上卡钉***其中的轴向槽13。每个槽优选地容纳两个相邻的卡钉的臂。在此，标示出了对应于图2的视图的剖面B-B和对应于图3的视图的剖面C-C。

[0032]图5示出了在平行于轮胎中间平面的平面中(图2至图4中的A-A)的剖面内的相同的固定区域。在此可以具体地看到支承元件的总体径向排列和卡钉卷边的原理。卡钉形成为环绕支承元件的形状的原理也同样清楚可见。根据一种优选形式，卡钉的上部包括设计为在挠性带子21的叠层中央处施加压力的中央区域，和没有在叠层上作用直接压力的圆形的弯曲区域72。弯曲区域72可以容纳例如由与中间层22相同的组分构成的填充物73。卡钉优选地由模压金属板构成，金属优选为钢。

[0033]图6示出了在卷边之前的卡钉。图7示出了卷边之后的相同的卡钉。该示例对应于上述附图。卡钉的每个臂9具有切口74，该切口74在此为每个臂限定出两个翼片10(即，每个卡钉四个翼片)。每个翼片设计为在卷边期间进行基本90°的折叠。切口参与将卡钉保持在轮缘上并且还可以用于将聚合物22导入挠性带子21之间(通过注射，传递，浇注或其它一些公知的诸如此类的方法)。翼片的末端可以优选地如在此所示的倒角(见倒角75)以有利于它们***到轮缘的槽中。因此槽的长度可以调整为翼片的宽度，以使得卡钉的定位和横向固定更精确而不使组件制造更为困难。

[0034]图8至11示出了卡钉7的构造的各种示例，每个卡钉都在其卷边至轮缘6上的最终位置。未示出对应的支承元件。

[0035]图8中，卡钉7的每个臂9都具有***到轮缘6中的对应数目的槽13中的四个翼片10。翼片通过类似于上述附图中的三个切口74分隔开。

[0036]图9中的构造除侧面切口76的长度限制为通过卷边固定所需的最小长度外，其余与图8类似。中心切口74与上述附图中的相同。

[0037]图10中，卡钉每个臂具有三个翼片10，并且在这种情况下中心翼片比另外两个宽。两个切口74都是长的。

[0038]图11中，卡钉每个臂具有五个翼片10，并且这里中心翼片比其它四个宽。所有的切口76都具有仅供满足最小需要的长度。

[0039]翼片的数目的增加的优点在于，对于给定的卡钉-轮缘结合件的机械应力而言，最大局部应力得以减小。这尤其适用于由趋向于使得支承元件相对于轮缘圆周地弯曲的旋转力而造成由轮缘承受的局部应力。

[0040]作为对照，卡钉可以每个臂仅仅具有一个翼片，即，其可以不具有切口，这样构造的优点是其被更大地简化。

[0041]在这里说明的示例中，由于卡钉的两个臂都优选用于与轮胎中相邻卡钉共用的槽相配合，因此两个臂都相同或类似。然而，如果槽不由两个卡钉共用(例如由于卡钉相隔一定的距离)，卡钉的两个臂在它们的翼片的数目上以及其切口的长度上都可以不同。

[0042]图12至14示出了使卡钉在环形轮缘上卷边的过程的原理。

[0043]在图12中，轮缘6已经具有由卡钉7′卷边的支承元件2′。新的支承元件2和其卡钉7径向地移动至其位置。已经容纳第一卡钉7′的翼片10′的槽13′现在容纳第二卡钉7的翼片10(还未折叠)。一旦就位，卡钉7就卷边到轮缘6上。

[0044]图13中，通过冲床81的单一运动(沿径向向外)进行卷边。相对的冲床82可以临时地将卡钉保持在适当的位置并且甚至可以在冲床81的移动的相反的方向上起作用，从而在挠性带子叠层上施加压力。

[0045]如图14所示，也可以在两个连续的阶段进行卷边。在冲床84最终完成径向卷边之前，沿轮胎的圆周方向起作用的夹钳83首先部分地折叠翼片10。

[0046]可以在卡钉的所有翼片上同时进行卷边或仅在它们中的一些上进行(例如，一个接一个或两个两个地)。借助于适当的工具，一些卡钉也可以同时卷边。

[0047]为了对卷边进行补充，通过例如对折叠的翼片相对于轮缘的内表面11的点焊的焊接可以进一步加强固定。可替换地，卡钉可以单独通过焊接固定到轮缘上，事先不作卷边。仅仅通过卷边进行的固定具有不产生相当大的热应力的优点。

[0048]当轮胎装配时，即，就在卡钉卷边之前，卡钉可以横跨支承元件布置。卡钉也可以在装配之前的操作期间就位，例如在支承元件模压期间。一种用于制造支承元件和用于与卡钉装配的优选方法包括以下的阶段：

-准备挠性带子21，

-这些挠性带子布置在在支承元件2所需配置的模具中，

-卡钉7横跨挠性带子叠层在相对于支承元件的所需位置定位，

-导入液态聚合物，其在固态下可以形成中间层22，将卡钉与叠层连接，并且如果需要，形成填充物73和保护***13，

-组件受到固化作用阶段。

[0049]可以以公知的方式获得固化，例如通过硫化、冷却、网构或聚合。

[0050]图15和16示出了在环形轮缘6与轮毂(未示出)之间如何形成刚性连接的其它示例。

[0051]图15中的示例使用了外盘61和内盘62，它们的边缘卷边(和/或焊接)到环形轮缘6的凸缘上。两个盘也可以直接地连接在一起，例如通过焊接。

[0052]图16所示的示例中使用了具有两个对称部分6a和6b的轮缘。每个卡钉7在这种情况下卷边到所述两个部分6a和6b的各自槽中。两个部分6a和6b可以连接在一起(例如，通过焊接或卷边，未示出)。

[0053]因此，组件可以与传统车轮相同的方式螺栓连接到轮毂上，例如具有偏移“D”(见图15)或没有偏移(图16)。也可以使用辅助的中间元件，诸如可以与图3中所述的相比的轮盘。

[0054]图17和18分别对应于图15和16并且更完整地示出了本发明的挠性轮胎车轮的整体。

[0055]概括地说，根据本发明的轮缘6的径向外表面优选地构成用于支承元件的支承表面。例如在图2至图5中示出了该功能。关于这些支承表面的尺寸变化的选择，可以参考专利申请WO 00/037269的说明并且尤其是其图7至图9。还将理解，在分布作为由轮胎支持的负载的函数的支承元件中的应力时，轮缘的轮廓的作用并且尤其是其边缘的作用。

[0056]记住，负载支承结构的径向内部，即，最接近车轮的旋转轴线的部分，在负载下对弯曲起着重要的作用并且因此由轮胎提供的舒适性也起着重要的作用。因此，固定区域应该优选地位于对应于在轮胎的横向界限之间的轴向距离的至多50％的部分上。负载支承结构的所述径向内部因此相当大程度地超过固定区域而悬置。对于超过固定区域的支承元件而言最好的设计布置是，沿着基本平行于轮胎的旋转轴线的方向定位。那也就是在这里说明的示例中所示出的。注意，最后，由于所述的轮胎是对称的，固定区域在轮胎的轴向界限之间的中心，尽管这不是限制性的。当然可以采用不对称的结构，尤其是对于固定区域的位置。

[0057]根据本发明的一个变化方式，支承元件也可以是开放的，即，例如像专利申请WO 00/037269中的图8和9所示的以及专利申请EP 1 359 028的图1中所示的那样是间断的。在这种情况下，闭合是由如上所述的卡钉以及固定装置来实现的，并且，如果需要的话，通过连接聚合物至卡钉来实现。

[0058]如已经看到的，环形轮缘的轮廓可以具有各种形状，具体根据其直接或间接地连接到轮毂的方式而变化。例如，轮缘可以通过从薄板挤压或通过拉伸而获得。轮缘优选由钢制成。设计用于容纳卡钉翼片的槽具体可以通过切削加工、冲压，或切割(激光、水喷射)而获得。

Claims (11)

1、挠性轮胎(12)包括：

·圆周地并置并且围绕轮胎的旋转轴线分布以形成负载支承结构的多个支承元件(2)，

·在负载支承结构的径向外圆周的胎面(4)，

负载支承结构包括在旋转轴线的径向侧面上的至少一个固定区域(5)，以将所述负载支承结构固定到轮缘(6)上，

所述挠性轮胎的特征在于，所述轮缘(6)是环形的，并且每个支承元件经由卷边到轮缘的基本轴向的槽(13)中的卡钉(7)而被固定到轮缘上。

2、根据权利要求1所述的挠性轮胎(1)，其中卡钉(7)由弯折的金属薄板构成从而在固定区域(5)中围绕对应的支承元件(2)的轮廓。

3、如权利要求2所述的挠性轮胎(1)，其中卡钉的臂通过轮缘的槽(13)径向向内延伸，所述臂的端部形成向着轮缘的内壁(11)折叠的翼片(10)。

4、根据上述权利要求中任一项所述的挠性轮胎(1)，其中每个卡钉卷边到分别为两个圆周地相邻的卡钉共用的槽(13)中。

5、根据上述权利要求中任一项所述的挠性轮胎(1)，其中每个卡钉通过轮缘的至少四个槽(13)中的至少四个翼片(10)卷边。

6、根据权利要求1至4中任一项所述的挠性轮胎(1)，其中每个卡钉通过轮缘的至少六个槽中的至少六个翼片卷边。

7、根据上述权利要求中任一项所述的挠性轮胎(1)，其中支承元件包括挠性带子(21)的叠层和聚合组合物的层(22)。

8、根据权利要求7所述的挠性轮胎(1)，其中支承元件具有闭合的卵形的形状。

9、根据权利要求7或8所述的挠性轮胎(1)，其中每个卡钉(7)通过所述聚合组合物被固定到对应的支承元件上。

10、能够将根据上述权利要求中任一项所述的轮胎(1)刚性地连接至轮毂的轮盘(25)，所述轮盘包括能够与轮缘(6)配合的固定装置(26、27、28)。

11、包括根据权利要求1至10所述的任一项所述的挠性轮胎的挠性轮胎车轮，其特征在于每个支承元件经由卷边到轮缘的基本轴向的槽(13)中的卡钉(7)被固定到轮缘上。

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