帶支承和減震構件的不充氣輪胎的製作方法
2023-06-08 21:31:41 1
專利名稱:帶支承和減震構件的不充氣輪胎的製作方法
這是1984年4月16日申請的順序號為NO.600，932的原有申請的部分繼續申請。
本發明涉及不充氣輪胎，特別是涉及利用角度取向的肋狀件和一或多個輪輻件以產生與充氣輪胎相似的輪胎形變和負荷承載的特徵的不充氣輪胎。
多年來設計了各種用於車輛輪子的輪胎結構，大多數車輛都採用充氣輪胎來提供所希望的減震作用。使用充氣輪胎的缺點是它們容易漏氣和不能在跑氣條件下行駛相當長的距離。有人曾將減震器件置於充氣輪胎內，以支承跑氣條件下的輪胎，從而提供「跑氣行駛」的能力。但是，在這種跑氣行駛的運行期間所產生的熱量，限制了此種輪胎在跑氣條件下能夠行駛的距離。
不充氣輪胎在此之前也曾被用於車輛輪子許多年，例如用作工業輪胎、越野輪胎、自行車輪胎、手推車輪胎等等。在這些應用中它們還不是完全令人滿意的，因為在此之前它們不具備合適的減震和裝卸的特性。同樣，過去在這種輪胎中很難提供可變的彈性率(Spring rate)而不改變其中使用的材料類型。同時，在不充氣輪胎是實心輪胎的場合，熱量累積和隨後發生的構成輪胎的彈性材料的惡化，嚴重地限制了此種輪胎的可能用途。
儘管不同類型的支撐與減震的牆式結構已被用於不充氣輪胎但是如此結構還不能使輪胎的局部變形與承載能力方面均與充氣輪胎相近。
因此，本發明的主要目的是提供一種不充氣輪胎，它具有能夠在高速和低速連續運行的獨特的承載負荷和減震相結合的結構。
本發明的另一目的是提供一種不充氣輪胎，它具有整體的承載負荷和減震相結合的彈性材料肋狀件和輪輻件結構，這種結構比至今為止的設計更加接近充氣輪胎的行駛和裝卸特性。
本發明的又一目的是提供一種不充氣輪胎，它具有規則取向的軸向延伸的肋狀件和與之成整體的一或多個輪輻件，這些構件位於同軸的內圓形件和外圓形件之間，用作承載負荷和減震的結構。
本發明還有一個目的是提供一種不充氣輪胎，它具有位於中間的承載負荷和減震的結構，這種結構向空氣敞開，以便在運行期間冷卻不充氣輪胎。
在進行以下描述時將更加清楚本發明的其它目的和優點。
簡言之，按照本發明的一個實施例，本發明提供一種不充氣輪胎，它具有一個彈性材料環狀體，在環狀體的外周緣包括一個可以承載輪面的外圓形件，在環狀體的內周緣包括一個用來安裝到輪圈上的內圓形件。外圓形件由許多個環繞地間隔設置的肋狀件和一或多個輪輻件予以支承和減震。肋狀件通常沿內圓形件和外圓形件的軸向延伸，在一個優選的實施例中，肋狀件對於與肋狀件徑向內端相交的徑向平面傾斜約15°至75°的角度，而每一個輪輻件最好位於一個垂直於輪胎轉動軸的平面內，另一種辦法是，或者採取以輪胎的轉動軸為其主軸的平截頭正圓錐體的形狀，或者採取圍繞輪胎轉動軸的部分螺旋線的形狀。內圓形件、外圓形件、肋狀件和輪輻件可以是相互成一個整體，或者是互相緊固在一起。輪輻件可以位於內外圓形件的軸向兩端之間，或者可以位於內外圓形件的每個輻向端部上，或者可以從一個圓形件的軸向端部延伸到另一個圓形件的不同軸向位置上。肋狀件軸長的一半可以向相交徑向平面的一側傾斜，而肋狀件軸長的另一半可以向相交徑向平面的對面一側傾斜。提供了製造輪胎和將輪胎以不可轉動的嚙合方式固定到輪圈上的方法。
肋狀件的目的是提供一種在平滑路面上正常運行期間承載壓縮負荷的負荷承載機構。當輪胎遇到路面不平時，肋狀件單個地或局部地成彎折形狀，並使外圓形件能夠徑向向內彎曲以容納表面不平。肋狀件的這種局部彎折過程使不充氣輪胎結構具備某些與充氣輪胎的那些特徵相似的行駛特徵。
雖然書末尾的權利要求
書特別指出了本發明的要點並對它們清楚地提出權利要求
，但我們相信，從與附圖聯繫的下列描述中將更好地理解本發明，圖中圖1是體現本發明的不充氣輪胎和輪圈裝置的側視圖;
圖2是圖1中所示輪胎和輪圈裝置的局部放大圖，更詳細地圖示了中間的負荷承載和減震結構;
圖3是沿圖2中3-3線截取的截面圖，圖示了本發明的一種單輪輻件型式;
圖4是沿圖1中4-4線截取的截面圖，但圖示處於製造階段的輪胎和輪圈，還沒有裝上輪面，輪胎和輪圈裝置仍在製造它們的模子中;
圖5是沿圖4中5-5線截取的截面圖，圖示存形成輪圈件的模子中裝入插件的方式;
圖6是與圖2相似的視圖，舉例說明圖1所示的輪胎和輪圈結構的另一實施例;
圖7是沿圖6中7-7線截取的截面圖，圖示本發明的另一種單輪輻件型式;
圖8是與圖2和圖6相似的視圖，表示圖1的輪胎和輪圈裝置的又一個實施例;
圖9是沿圖8中9-9線截取的截面圖，圖示本發明的一種雙輪輻件型式;
圖10是與圖2、圖6和圖8相似的本發明又一實施例的視圖;
圖11是沿圖10中11-11線截取的截面圖，圖示本發明的另一種雙輪輻件型式;
圖12是與圖3、圖7、圖9和圖11相似的截面圖，舉例說明本發明的一種三輪輻件型式;
圖13是與圖3、圖7、圖9、圖11和圖12相似的截面圖，舉例說明本發明的另一種三輪輻件型式;
圖14是與圖7相似的輪胎和輪圈裝置的截面圖，但舉例說明將輪胎緊固到輪圈裝置上的另一型式;
圖15是與圖14相似的截面圖，舉例說明將輪胎緊固到輪圈裝置上的又一種配置;
圖16是沿圖15的16-16線截取的局部截面圖，圖示將輪胎不轉動地安裝在輪輻上用的舌形和槽形聯鎖配置;
圖17和圖18是和圖11相似的截面圖，但舉例說明本發明的另一雙輪輻件型式;
圖19是與圖7相似的截面圖，但舉例說明本發明的另一單輪輻件型式;
圖20與圖6相似，舉例說明本發明的另一實施例;
圖21是沿圖20中21-21線截取的截面圖，圖示本發明的一種多輪輻件型式;
圖22是與圖21相似的截面圖，但舉例說明本發明的另一種多輪輻件型式;
圖23是當輪胎在運行期間承受正常負載時圖1所示輪胎和輪圈裝置的局部圖;
圖24是當輪胎在運行期間遇到表面不平時圖1所示輪胎和輪圈裝置的局部圖。
文中使用的術語「彈性體」和「彈性材料」是指能用於製造不充氣輪胎並具有下列特徵的材料肖氏硬度為60A至75D，壓縮模量(0.5成形因子和10%壓縮時)為1，000至50，000磅/平方英寸。在本發明的一種較優選的型式中，用來製造不充氣輪胎的材料具有70A至60D的肖氏硬度，而壓縮模量將為1，200至25，000磅/平方英寸。在本發明的最優選型式中，用來製造不充氣輪胎的材料將具有80A至53D的肖氏硬度，而壓縮模量將為3，000至10，000磅/平方英寸。用來製造本發明的不充氣輪胎的材料的例子包括下列各種聚氨基甲酸乙酯，天然橡膠，聚丁二烯，聚異戊二烯，乙烯-丙烯-非配對二烯三聚物，丁二烯與丙烯腈的共聚物，丁二烯與甲基丙烯腈的共聚物，苯乙烯，丙烯酸鹽。本發明所用的最優彈性體為聚氨基甲酸乙酯。
現在參考舉例說明本發明的一種優選實施例的圖1、圖2和圖3，圖中表示了安裝在輪子上以便圍繞軸14轉動的輪胎10。輪胎10包括一個在其外周緣上具有外圓形件18的彈性材料環狀體16，在外圓形件18上可以安裝輪面20。環狀體16的內周緣上有一個內圓形件22，內圓形件22粘合或固定在輪圈件12的外圓形表面24上。內圓形件22與外圓形件18在共同的軸向方向上寬度相同，並共同延伸。
外圓形件18由許多個環繞而間隔開的肋狀件28和一個輪輻件32予以支承和減震，每個肋狀件26包括一個第一軸向部分28(圖3)和第二軸向部分30，輪輻件32在本發明的這一實施例中是平板狀的，其一個側面32a連接肋狀件26的第一部分28，其另一側面32b連接肋狀件26的第二部分30。
平板狀輪輻件32位於內圓形件22和外圓形件18的軸向兩端的正中。輪輻件32的內周緣32c連接內圓形件22，其外周緣32d連接外圓形件18。同樣，各個不同的肋狀件26(圖2)的徑向內端連接內圓形件22而其徑向外端連接外圓形件18。肋狀件26最好在其連接內圓形件和外圓形件的兩端切出槽口，如34所示，以增強連接的柔性。
肋狀件26通常沿內圓形件22和外圓形件18軸向延伸(圖3)，在圖1所示的優選實施例中，肋狀件26對於在肋狀件26與內圓形件22結合部處與肋狀件26相交的徑向平面R傾斜一個15°至75°的角度A(圖1)。在另一個實施例中(未圖示)，肋狀件26可以沿徑向延伸，沒有傾斜角A，或者有一個0°至15°的較小角度。本實施例中的輪輻件32(圖3)位於與輪胎10的轉動軸相垂直的平面內。
在示於圖1～3的優選實施例中，第一軸向肋狀件部分28和第二軸向肋狀件部分30每個都以相同的角度傾斜於在它們的徑向內端處與它們相交的徑向平面R，但第一部分28對徑向平面R的傾斜角方向最好與第二部分30的傾斜角方向相反。因此，如圖3中所見，第一肋狀件部分28從截面線向上延續而連接外圓形件18，第二肋狀件部分30從截面線向下延續而連接內圓形件22。
輪胎10的環狀體部分16最好以列於下表中的落入寬廣範圍、優選範圍和最佳範圍的尺寸、尺寸關係和角度關係來形成
表1項目 寬廣範圍 優選範圍 最佳範圍γ06″-36″ 10″-24″ 12″-18″A 0°-75° 15°-75° 20°-45°di do 1/16″-2″ 1/8″-1″ 1/8″-1/2″D γ0/10＝γ0/2 γ0/7＝D＝γ0/3 γ0/6＝D＝γ0/4γ0/D 2/1-10/1 3/1-5/1 3.5/1-4.5/1D/dw 40/1-5/1 25/1-8/1 12/1-10/1L/ds(注) 1/1-10/1 2/1-8/1 4/1-7/1ti to 1/2″-24″ 1″-12″ 2″-8″γi 4″-30″ 8″-21″ 8″-16″(注)L值依賴於所選的A和D值在上述表1中，不同的項目指的是圖1～3中舉例說明的對應地相同的尺寸或角度，並進一步定義如下γ0為環狀體16的外徑，A為肋狀件26與徑向平面R所成的傾斜角，di為內圓形件22的徑向厚度，do為外圓形件18的徑向厚度，L為肋狀件26的沿角度方向的長度，D為從內圓形件22的外表面到外圓形件18的內表面的徑向距離，dw為輪輻件32的軸向厚度，ds為在長度L的垂直方向測得的肋狀件26厚度，ti為內圓形件22的軸向長度，to為外圓形件18的軸向長度，γi為內圓形件22內表面的徑向尺寸。
在圖1～3所示類型的輪胎中，儘管具有上面表1所列舉的參數，肋狀件26由於輪輻件32的影響而被限制為主要是壓縮變形。輪輻件32可以鑄造為整體結構。輪輻件32往往會防止肋狀件26彎曲變形，效果是大大地增加了結構剛性。此外，肋狀件28往往會防止輪輻件32在軸向壓彎，因此肋狀件和輪輻件在一起協同地起作用以承載輪胎負荷。
輪胎10相對於先有技術中不充氣輪胎的優點是，它的成型和脫模要容易得多，並且不需要改變製造材料的類型就可以具有不同的彈性率(通過改變肋狀件26的傾斜角)。這種利用肋狀件傾斜角以改變彈性率可以不需要很大地增加肋狀件的壓縮應變而完成。雖然肋狀件根部的彎曲應變會增大，但這些應變可以利用肋狀件26與內圓形件22和外圓形件18的結合部處的適當半徑的槽口34來儘可能減小。最好是，在肋狀件26與內圓形件22和外圓形件18的銳角結合部的半徑為約1/8至1/2英寸，而肋狀件26與內圓形件22和外圓形件18的鈍角結合部的半徑為約1/4至1英寸。
本發明的輪胎相對於先有技術結構的顯著優點是，其包封性能比先有技術結構要改善得多。肋狀件結構可以局部地變形或彎折，並由於變形獲得負荷承載能力，從而使容納路面不平的外圓形件能夠非常象一個充氣輪胎。先有技術結構通常有很小的局部可彎性，而變形為了獲得相當低的彈性率，必須分散它們的形變。
此處使用的術語「彎折」被定義為作為超過一定的臨界負荷值(以後稱為Pcr)的壓縮負荷而產生的相對突然而劇烈的形變。
現在參考圖23，它圖示了當輪胎在平滑路面上運行期間承受正常負荷時本發明輪胎10的一部分。輪胎上的負荷力大約為800磅(363公斤)。最直接地支承輪胎上負荷的肋狀件26正承受一種壓縮負荷，這種負荷實際上已經縮短了那個肋狀件的總長度。在圖示的形狀中，沒有負荷的肋狀件長1.12英寸(2.84釐米)，而有負荷的肋狀件長0.99英寸(2.51釐米)。
當肋狀件26在輪胎運行期間承受壓縮負荷時，輪輻件32受到壓縮和剪切兩種力，甚至可能受到拉伸。但是輪輻件32和肋狀件26相互作用以分散負荷力，肋狀件26顯然基本上只承受壓縮力。值得注意的是，肋狀件和輪輻件都不是用來在彎曲時承載負荷的。
現在參考圖24，它圖示了輪胎10在負荷了1450磅力(658公斤)而遇到了表面不平的過程中的情況。最直接地支承輪胎負荷的肋狀件26已經承受了超過其臨界負荷值Pcr的負荷，並已經彎折。相鄰的肋狀件將承載增大的負荷，但不會彎折，因為負荷還沒有達到Pcr。本發明的肋狀件26的這種局部彎折的能力，使外圓形件在正常的輪胎運行期間能夠容納路面不平，並稍許象充氣輪胎面那樣起作用。
申請人:已經發現，如果當輪胎10上的總負荷使輪胎被壓縮產生輪胎截面高度6%至12%的形變時肋狀件26的構造使其達到Pcr，那末不充氣輪胎10將最接近充氣輪胎的行駛特徵。這意味著，當輪胎承受一個使輪胎截面高度(從內圓形件22至外圓形件18的距離)壓縮初始輪胎截面高度的6%至12%之間的預期量的負荷時，局部負荷肋狀件就達到了Pcr和彎折。這一特徵的數學表達式為0.06＜ (Pcr/K)/(SH) ＜0.12式中0.06＝6%壓縮形變0.12＝12%壓縮形變Pcr＝肋狀件上的臨界彎折負荷K＝輪胎的彈性率SH＝輪胎的截面高度與常規充氣輪胎相比本發明的目的之一是提供一種重量較輕作為備用輪胎貯存空間較小的輪胎。申請人已經發現，如果材料總體積(被輪胎材料佔據的空間)與總投影體積(在外圓形件外表面和內圓形件內表面之間的空間)之比在20%至60%之間，這些空間和重量的目的是最容易達到的。在本發明中，這一體積比可以部分地由於使用主要承受壓縮負荷的肋狀件而達到。本發明中肋狀件的取向利用了許多彈性材料在承受壓縮負荷時所希望的性能。
不充氣輪胎或任何輪胎的另一個希望具備的特性是隨輪胎負荷接觸的路面類型而變化的總彈性率。具體地說，人們希望，在遇到隆起處或擋物時彈性率會比平坦路面上小。在本發明中，平坦路面上的彈性率與1/2英寸(1.27釐米)寬的擋物上的彈性率的期望比例在1.4至4.0之間。這是此處描述的本發明所可以達到的。
環狀體16可以通過在液體注模成型工藝中直接成型的辦法附著於輪圈12的表面24上，輪圈外圓形表面24按照已知方法製備以粘合地承受環狀體16彈性材料。最好是，輪圈12裝備徑向凸緣36和38，它們與模子配合，在輪圈表面24上形成環狀體16。在輪圈12上安裝輪胎環狀體16的另一方法在以後討論。
現在參考圖4和圖5描述的一種製造輪胎10的優選方法，該法利用一個通常用40表示的模子。模子40包括一個限定輪胎外徑的外模環42和兩塊限定環狀體16側面的模板44、46。模板44裝了許多個插件48，它們用螺栓50可拆卸地固定在模板44上。插件48通常為偏菱形，環繞而互相間隔地放置，從而在成型操作期間在插件之間形成肋狀件26的第一軸向部分28。
同樣，模板46裝了許多個插件52，它們用螺栓54緊固在模板46上，插件52通常為偏菱形，環繞而互相間隔地放置，以形成肋狀件26的第二軸向部分30。環狀體16的內徑由輪圈12的外圓面24確定。
使用了合適的成對環狀平面內墊圈56和環狀平面外墊圈58，內墊圈56用來使模板44和46與輪圈12的徑向凸緣相隔開，外墊圈58用來使模板44和46與外模環42相隔開。墊圈56和58的軸向厚度決定輪輻件32的軸向厚度，這些厚度可以隨環狀體16的設計條件而改變。
同樣，當希望按照想要的設計變化改變肋狀件部分28和30的角度取向線或厚度時，模板44上的插件48和模板46上的插件52可以移去，並用相應的不同形狀的插件替換。入口管60用來在模子裝料操作期間從料源(未圖示)向模子供給液體料，出氣管62用來在裝料操作期間從模子中除去空氣。
製造環狀體16的另一種方法使用內模環(未圖示)代替輪圈12，內模環的形狀與外模環42相似，但具有較小的相應直徑。在這個另一種方法中，在環狀體16已經成型並後硬化以後，環狀體16必須用聚氨基甲酸乙酯粘膠劑膠合到加工好的鋁輪圈上。
下面的例1提供了與按照優選實施例製成的不充氣輪胎有關的細節。
例1製成的不充氣輪胎具有下列尺寸γ0＝10.15英寸(26.04釐米)A＝45°di、do＝0.2英寸(0.51釐米)，每個D＝1.85英寸(4.570釐米)γ0/D＝5.5
D/dw＝8.2L＝2.25英寸(5.72釐米)L/ds＝6.4ti、to＝2.4英寸(6.1釐米)，每個ri＝8.05英寸(20.45釐米)輪胎是在與圖4和圖5所示的模子相似的模子中製成的，但是有一個代替輪圈12的內模環，如上面討論的製造環狀體16的另一種方法那樣。合成的模子裝填了(a)和(b)的反應混合物，(a)為具有5.45的NCO數(縮合數-譯註)和767的胺當量的預聚物甲苯二異氰酸酯-聚(四甲撐醚)乙二醇(分子量為2000)，(b)為亞甲基二苯胺-NaCl絡合物(二甲酸二辛酯的重量為50%)，(a)/(b)重量比為1/0.27。在混合上述成分之前，將甲苯二異氰酸酯-聚(四甲撐醚)乙二醇加熱到65℃，將亞甲基二苯胺-NaCl絡合物加熱到27℃。在引入反應混合物之前，模子也預熱到65℃。
反應混合物在大約450千帕壓力下被加入模子，小心確證模子中的所有空氣都被加入的液體反應混合物所置換。
模子一裝滿，就把它放在爐子中約1小時(調到121℃)，以硬化聚氨基甲酸乙酯。隨後，打開模子，取出聚氨基甲酸乙酯環狀體16，將環狀體在70℃後硬化約16小時。
然後用甲基-2-氰基丙烯酸鹽粘膠劑將一個厚度約0.6釐米的簡單的輪胎面膠合到外圓形件18上，將合成的輪胎安裝並用有機異氰酸物硬化的聚氨基甲酸乙酯粘膠劑膠合到鋼圈件12上。隨後用合成的輪胎和輪圈裝置去替換常規的運客汽車輪胎。一輛裝有上述輪胎和輪圈裝置的汽車以高達每小時40英裡(64公裡/小時)的速度行駛，汽車的控制沒有受到有害的影響，本發明的不充氣輪胎也沒有受到損壞。
現在參考圖6和圖7，它們圖示了輪胎10的另一個實施例。在這兩圖和本書的其它圖中，與圖2、圖3中說明的部件相對應的部件用相同的編號表示。
在圖6和圖7的實施例中，除了肋狀件26的第二軸向部分30a的角度取向與圖2和圖3中肋狀件26的第二軸向部分30的角度取向相反因而圖6和圖7的第二軸向部分30a與肋狀件26的第一軸向部分28直接軸向準直以外，環狀體16的構造基本上與上述實施例相似。這種配置提供了與圖2和圖3中所示的實施例稍許不同的行駛和裝卸特性。
圖6和圖7的環狀體16的製造方式與此處描述的第一實施例相似。在這種情況下，插入件52(圖4)必須換去，用具有角度取向與圖4中取向相反的偏菱形的一組新插件來代替。
現在參考圖8和圖9，圖中公開了本發明的又一個實施例。在這個實施例中，前面實施例的中央輪輻件32已經被換去，為一對較薄的輪輻件64、66所代替，每一個位於環狀體16的每個軸向端部，封住環狀體的空心內部。在這個實施例中，內圓形件22是由一個第一軸向部分22a和一個第二軸向部分22b形成的，而外圓形件18是由一個第一軸向部分18a和一個第二軸向部分18b形成的。同樣，肋狀件包括第一軸向部分28和第二軸向部分30，但軸向部分28和30的角度取向是相反的。
圖8和圖9所示的實施例的環狀體16包括兩個相同的半體16a和16b，每個半體可以獨立地成型，然後在每個半體硬化後用將液體聚醚氨基甲酸乙酯加到兩個半體16a、16b的接合面上的辦法粘接到另一個半體上去，而後硬化粘膠結合的裝置。然後，複合的環狀體16應以先前描述的同樣方式粘膠結合到輪圈12的外表面24上。
可以使用一個與圖4中所示的模子的一半相似的模子來製造每個環狀半體16a、16b，圖4模子的其餘一半應該用一塊平板代替。這樣一種模子的內環和外環將是圖4外環42的軸向長度的一半，而墊圈56和58的厚度應相應地選擇，以獲得本實施例中輪輻件64和66的所需厚度。
當然，圖8和圖9的實施例將給出與先前描述的實施例稍許不同的行駛和裝卸特點，往往在輪面邊緣比在輪胎輪面20的中心更加堅硬。
現在參考圖10和圖11，它們圖示了本發明的又一實施例。這個實施例除了肋狀件的第二軸向部分30的角度取向與肋狀件的第一軸向部分28的方向相同以外，與圖8和圖9的實施例相同。
這個實施例的環狀體16將在一個與已經描述過的那些相似的模子中製造，但是在這種情況下，將需要兩個分開的模子，每一個用來製造每個環狀半體16a和16b，使得可以獲得肋狀件部分28和30的所希望的角度取向。
現在參考圖12，圖中舉例說明了本發明的三輪輻件實施例。在這種實施例中使用了與圖8和圖9的實施例中相似但軸向尺寸比後者稍短的環狀半體16a和16b，還使用了一個平面盤形的第三輪輻件70。環形半體16a和16b應當以有關圖8和圖9的實施例所描述的同樣方式製成，同時提供一個額外的模子來製造輪輻件。然後以有關圖8和圖9的實施例所描述的同樣方式將三個部件粘合在一起，以提供一個在其兩端和中央平面都具有輪輻件的硬化環形體16。當需要在環形體的兩端和環形體的中央平面上都具有額外的剛性時，應當使用這種實施例的結構。
象圖8和圖9的實施例中那樣，第一軸向肋狀件部分28和第二軸向肋狀件部分30與其相應的相交徑向平面之間構成大小相等而方向相反的角度。
圖13表示本發明的又一個實施例。在該例中使用了環狀體16的一種三輪輻件型式，在這種型式中肋狀件部分28和30與其相應的相交徑向平面之間構成大小相等方向相同的角度。象前面一樣，兩個環形半體16a和16b應當粘合緊固到中央輪輻件70的相對端面上，以形成一個整體的複合體16。
現在參考圖14，它圖示了一個與使用具有第一軸向部分12a和第二軸向部分12b的部分式輪圈有關的與圖6和圖7的實施例相似的實施例。輪圈的兩半個用螺栓72緊固在一起，每半個都裝有相應的凸緣36和38，以有助於將環狀體16夾持在輪圈12的軸向位置上。圖14的部分式輪圈裝置當環狀體與輪圈分別成型時有利於將環狀體16安裝到輪圈12上。
現在參考圖15和圖16，它們圖示了本發明的又一個實施例，在該例中，為了防止在輪胎和輪圈裝置的加速和減速期間在輪圈和內圓形件22之間產生滑脫，安裝了額外的設施。此時，內圓形件22的內表面環繞地設置了軸向延伸的間隔的凹部74和凸部76，而輪圈12的外表面24設置了相應的凸部78和凹部80，它們與內圓件的凹部和凸部相互嚙合，以防止相互之間的相對轉動。如以前一樣，輪圈12外部的一端設置了一個緊靠內圓形件22的環狀凸緣36，而輪圈12外部的另一端設置了一個用螺栓82緊固於其上的可拆式凸緣38a。
為了將輪胎10安裝在輪圈12上，旋下可拆式凸緣38的螺栓，將凸緣從輪圈上拆下。而後，將內圓形件22和輪圈外表面24的各個凸部和凹部塗上粘膠劑並準直，將輪胎10滑到圈12上。然後，將可拆式凸緣38a重新緊固到輪圈12上，在使用前硬化粘膠結合。隨所用粘膠劑的不同而將裝置放在相應溫度的合適爐子內一段相應時間，可以方便地進行硬化。
現在參考圖17，它圖示了一種與圖11的實施例相似但使用一對交叉錐形輪輻件的實施例。在此例中，一個錐形輪輻件由輪輻件部分86和88組成，另一個錐形輪輻件由輪輻件部分84和90組成。錐形輪輻件84、90和86、88每個都是平截頭正圓錐形，以輪胎的轉動軸作為其主軸。此例中，環狀體16是作為兩個半體16a和16b而成型的，而後這兩個半體16a和16b以圖9實施例有關描述的相同方式沿它們的接合線68粘合在一起。
圖18表示本發明的一個與圖17所示相似但具有兩個錐形輪輻件92、94和96、98的實施例，這兩個錐形輪輻件不是互相交叉，而是使它們的徑向內端部分落在內圓形件部分22a和22b上互相鄰接的點上，並鄰近組成環狀體16的環狀半體16a、16b的接合線68。此時，輪輻件92、94和96、98大體上互相緊靠。
圖19的實施例是圖7所示實施例的變型，用錐形輪輻件100、102代替圖7的平面輪輻件32。當希望使本發明的不充氣輪胎具備非對稱輪胎性能時，就使用本實施例。
現在參考說明本發明一個實施例的圖20和圖21，其中用許多個輪輻件104、104a、104b、104c等代替先前描述的輪輻件。此例中每個輪輻件取部分螺旋線的形式，該部分螺旋線從一個肋狀件26的相應端部和側表面延伸到一個相鄰肋狀件26的相應的對面端部和側表面。如此形成的螺旋線互相成叉指式，但它們的凸出部並不互相交叉。
圖22表示一種圖20和圖21的實施例的變型，其中輪輻件106、106a、106b、106c等等組成成對的輪輻件(例如106和106a一對，106a和106b一對，106b和106c一對)，每對輪輻件中的每個輪輻件從一個肋狀件公共端部的相對側延伸到不相鄰肋狀件26的相對側。此例中，輪輻件形成部分螺旋線，其凸出部互相交叉。
至此已描述了本發明的性質，可以理解，上述對本發明優選實施例的描述只是為了舉例說明的目的，此處公開的各種結構關係可以適應許多變型和變換。因此，在附錄的權利要求
書中包括了屬於本發明的實質和範圍內的所有變換和變型。
權利要求
1.一種可以圍繞一根軸轉動的輪胎，它具有一個彈性材料的環狀體，環狀體有一個位於其外周緣上的通常為圓形的外構件，有一個與該外構件同軸而徑向向內隔開設置的通常為圓形的內構件，有許多個軸向延伸的圍繞而相隔設置的肋狀件和至少一個具有相對的側面的輪輻件，該肋狀件的對應內外端部連接到上述內外圓形構件上，該肋狀件通常對於與肋狀件內端部相交的徑向平面傾斜約0°至75°的角度，上述輪輻件具有分別連接到上述內外圓形件上的內外周緣，上述輪輻件在其至少一個側面上連接至少一個上述肋狀件，從而與上述肋狀件為上述外圓形件形成一個負荷承載結構，該負荷承載結構的構造使局部負荷的構件能夠彎折。
2.一種如權利要求
1中所述的輪胎，其中上述輪輻件是平面形狀的，垂直於輪胎的轉動軸，位於上述圓形構件軸向兩端的約半中間處，輪胎中上述肋狀件每一根都沿上述輪輻件的軸向延伸到輪輻件的每一側面，輪胎中上述一個輪輻件在其每一個側面上連接每一個上述肋狀件。
3.一種如權利要求
2中所述的輪胎，其中上述輪輻件的一個側面上的肋狀件與其相交徑向平面構成的角度相同於上述輪輻件另一個側面上的肋狀件與其對應的相交徑向平面所構成的角度。
4.一種如權利要求
2中所述的輪胎，其中上述輪輻件的一個側面上的肋狀件與其相交徑向平面構成的角度大小相等而方向相反於上述輪輻件另一個側面上的肋狀件與其對應的相交徑向平面所構成的角度。
5.一種如權利要求
1中所述的輪胎，其中上述輪輻件在其每一個側面上連接每一個上述肋狀件，並且還包括一個具有相對的側面的第二輪輻件，上述輪輻件每一個都是平面形狀的並垂直於輪胎的轉動軸，上述第二輪輻件其內外周緣分別連接到上述內外圓形件上，並且其一個側面連接每一個上述肋狀件，上述一個輪輻件位於上述內外圓形件的一個軸向端部，而上述第二輪輻件位於上述內外圓形件的另一個軸向端部。
6.一種如權利要求
5中所述的輪胎，還包括一個垂直於輪胎轉動軸並具有相對側面的第三平面輪輻件，該第三輪輻件的內外周緣分別連接到上述內外圓形件上，該第三輪輻件位於上述圓形件軸向兩端的約半中間處，上述肋狀件沿上述第三輪輻件的軸向延伸到第三輪輻件的每一側面，上述肋狀件從上述第二輪輻件連接到上述第三輪輻件的一個側面上，並從上述一個輪輻件連接到上述第三輪輻件的另一個側面上。
7.一種如權利要求
5或6中所述的輪胎，其中上述肋狀件具有長度大體上相等的第一和第二軸向部分，每一個相應於內外圓形件長度的大約一半，並且其中第一和第二軸向肋狀件部分與各自的相交徑向平面構成大小相等方向相同的角度。
8.一種如權利要求
5或6中所述的輪胎，其中上述肋狀件具有長度大體上相等的第一和第二軸向部分，每一個相應於內外圓形件長度的大約一半，並且其中第一和第二軸向肋狀件部分與各自的相交徑向平面構成大小相等而方向相反的角度。
9.一種如權利要求
1中所述的輪胎，其中上述肋狀件對其相交的徑向平面傾斜一個約20°至45°的角度。
10.一種如權利要求
1中所述的輪胎，其中彈性材料由下列一組材料中選擇的材料構成，這組材料包括聚氨基甲酸乙酯，天然橡膠，聚丁二烯、聚異戊二烯，乙烯-丙烯-非配對二烯三聚物，丁二烯與丙烯腈的共聚物，丁二烯與甲基丙烯腈的共聚物，苯乙烯，丙烯酸鹽。
11.一種如權利要求
10中所述的輪胎，其中上述彈性材料具有從60A到75D的肖氏硬度值。
12.一種如權利要求
11中所述的輪胎，其中上述彈性材料具有從80A到53D的肖氏硬度值。
13.一種如權利要求
11或12中所述的輪胎，其中上述彈性材料具有在0.5成形因子和10%壓縮時為1，000至50，000磅/平方英寸的壓縮模量。
14.一種如權利要求
13中所述的輪胎，其中上述壓縮模量為3，000至10，000磅/平方英寸。
15.一種如權利要求
14中所述的輪胎，其中上述彈性材料由聚氨基甲酸乙酯構成。
16.一種如權利要求
1中所述的輪胎，其中上述輪輻件為平截頭正園錐形，以輪胎的轉動軸作為其主軸，其中上述肋狀件沿上述輪輻件的軸向延伸到輪輻件的每一側面，並且其中上述輪輻件的每一個側面連接每一個上述肋狀件。
17.一種如權利要求
16中所述的輪胎，還包括一個形狀為正圓錐形的第二輪輻件，以輪胎的轉動軸作為其主軸，上述第二輪輻件其內外周緣分別連接到上述內外圓形件上，並且其每一個側面連接每一個上述肋狀件，上述兩個錐形的頂點是方向相反的。
18.一種如權利要求
17中所述的輪胎，其中上述輪輻件互相交叉。
19.一種如權利要求
17中所述的輪胎，其中上述輪輻件大體上互相緊靠。
20.一種如權利要求
1中所述的輪胎，其中上述輪輻件形成一個圍繞輪胎轉動軸的部分螺旋線，並且還包括許多個附加的輪輻件，每個輪輻件形成一個圍繞輪胎轉動軸的部分螺旋線，上述肋狀件沿上述輪輻件的軸向延伸到輪輻件的每一側面，每個上述輪輻件其每個側面連接至少一個上述肋狀件，而上述許多個輪輻件中的每一個其內外周緣分別連接到上述內外圓形件上。
21.一種如權利要求
20中所述的輪胎，其中相鄰輪輻件的螺旋線的凸出部是不相交的。
22.一種如權利要求
20中所述的輪胎，其中相鄰輪輻件的螺旋線的凸出部互相交叉。
23.一種可以圍繞一根軸轉動的輪胎和輪圈裝置，它包括一個具有通常為圓形的外構件和通常為圓形的內構件的彈性材料環狀輪胎體、一個在其上面具有通常為圓形的外表面的輪圈，將上述環狀輪胎體的內圓形件的內表面不轉動地嚙合安裝在上述輪圈件外表面上的機構，許多個沿軸向延伸而環繞地間隔設置的肋狀件和至少一個具有相對側面的輪輻件，上述通常為圓形的外構件位於環狀輪胎體的外周緣上，該外圓形件的外表面上承載了一個輪面，上述通常為圓形的內構件徑向向內地距上述外圓形件間隔設置，與外圓形件同軸並且有大體上相等的軸向寬度，上述肋狀件的徑向內端連接在上述內圓形件的外表面上而其徑向外端連接在上述外圓形件的內表面上，上述肋狀件通常對於與其徑向內端相交的徑向平面傾斜約20°至45°，上述輪輻件其徑向內周緣和外周緣分別連接到上述內圓形件的外表面和上述外圓形件的內表面上，上述輪輻件至少有一個側面連接至少一個上述肋狀件，從而與上述肋狀件為上述外圓形件和輪面形成一個承載負荷和防震的結構。
24.一種如權利要求
23中所述的輪胎和輪圈裝置，其中上述將上述內圓形件安裝在上述輪圈件上的機構包括將上述內圓形件的內表面粘合在上述輪圈件的外表面上。
25.一種如權利要求
24中所述的輪胎和輪圈裝置，其中上述輪圈件的軸向寬度大體上等於上述輪胎的內圓形件的軸向寬度，並且其中上述輪圈件在其軸向兩端上各有一個徑向向外的凸緣，該凸緣緊靠上述內圓形件的軸向端部。
26.一種如權利要求
25中所述的輪胎和輪圈裝置，其中上述輪圈件包括可以互相分離的第一和第二軸向輪圈部分，並且還包括將上述輪圈部分可以解脫地互相鎖住的機構。
27.一種如權利要求
23、24、25或26中所述的輪胎和輪圈裝置，其中上述內圓形件的內表面和上述輪圈件的外表面每個都具備了軸向延伸的環繞地設置的凹部和凸部，並且其中每個上述構件的凹部都被另一上述構件的凸部所嚙合，以阻止上述構件之間的相對轉動。
28.一種可以圍繞一根轉動的輪胎，它包括a、一個彈性材料的環狀體，它具有一個位於其外周緣上的通常為圓形的外構件;b.一個距離上述外構件徑向向內設置的與外構件同軸的通常為圓形的內構件;c.許多不軸向延伸的環繞地間隔設置的肋狀件，其相應的內外端部被連接到上述內外圓形件上，上述肋狀件的取向使得它們在上述輪胎的正常運行期間受到壓縮負荷;d.至少一個具有相對的側面的輪輻件，該輪輻件的內外周緣各自連接到上述內外圓形件上，該輪輻件的至少一個側面連接至少一個上述肋狀件，從而與上述肋狀件為上述外圓形件形成一個承載負荷和防震的結構，上述輪輻件的取向使得它在上述輪胎的正常運行期間受到壓縮、拉伸或剪切負荷;e.上述肋狀件和上述輪輻件相互作用，使得上述肋狀件所具有的彎折負荷在上述輪胎於平滑路面上正常運行期間不超過臨界值，而在上述輪胎於路面凸出物上運行時卻超過臨界值。
29.權利要求
28中所述的輪胎，其中上述肋狀件與上述輪輻件，內圓形件和外圓形件相互作用，使得當上述輪胎被壓縮產生截面高度的6%至12%的形變時，上述肋狀件將彎折。
30.權利要求
28或29中所述的輪胎，其中上述外圓形件、內圓形件、肋狀件和輪輻件總共佔據在外圓形件外表面和內圓形件內表面之間的投影空間的20%至60%。
31.一種如權利要求
28中所述的輪胎，其中上述輪輻件是平面形狀的，垂直於輪胎的轉動軸，並位於上述圓形件的軸向兩端之間的約半中間處，其中每個上述肋狀件沿上述輪輻件的軸向延伸到輪輻件的每一側面，而其中上述一個輪輻件的每一側面連接每一個上述肋狀件。
32.一種如權利要求
31中所述的輪胎，其中上述輪輻件的一個側面上的肋狀件與其相交徑向平面構成的角度相同於上述輪輻件的另一個側面上的肋狀件與其對應相交徑向平面所構成的角度。
33.一種如權利要求
31中所述的輪胎，其中上述輪輻件的一個側面上的肋狀件與其相交徑向平面構成的角度大小相等而方向相反於上述輪輻件的另一個側面上的肋狀件與其對應相交徑向平面所構成的角度。
34.一種如權利要求
28中所述的輪胎，其中上述肋狀件對於與其內端部相交的徑向平面傾斜一個0°至75°的角度。
35.一種可以圍繞一根軸轉動的輪胎和輪圈裝置，它包括一個具有通常為圓形的外構件和通常為圓形的內構件的彈性材料環狀輪胎體、一個在其上面具有通常為圓形的外表面的輪圈，將上述環狀輪胎體的內圓形件的內表面不轉動地嚙合安裝在上述輪圈件外表面上的機構，許多個沿軸向延伸而環繞地間隔設置的肋狀件和至少一個具有相對的側面的輪輻件，上述通常為圓形的外構件位於環狀輪胎體的外周緣上，該外圓形件的外表面上承載了一個輪面，上述通常為圓形的內構件徑向向內地距上述外圓形件間隔設置，與外圓形件同軸並且有大體上相等的軸向寬度，上述肋狀件的徑向內端連接在上述內圓形體的外表面上而其徑向外端連接在上述外圓形件的內表面上，上述肋狀件通常對於與其徑向內端相交的徑向平面傾斜約20°至45°，上述輪輻件其徑向內周緣和外周緣分別連接到上述內圓形件的外表面和上述外圓形件的內表面上，上述輪輻件至少有一個側面連接至少一個上述肋狀件，從而與上述肋狀件為上述外圓形件和輪面形成一個承載負荷和減震的結構，上述肋狀件的取向使得它們在上述輪胎的正常運行期間受到壓縮負荷，而肋狀件的結構使得它們當上述輪胎受到6%至9%的壓縮形變時發生彎折，上述輪輻件的取向使得它們在上述輪胎的正常運行期間受到壓縮、拉伸和剪切負荷，上述輪胎和輪圈裝置具有這樣的材料體積，使得上述外圓形件、內圓形件、肋狀件和輪輻件總共佔據在外圓形件外表面和內圓形件內表面之間的投影空間的20%至60%。
36.一種可以圍繞一根軸轉動的輪胎，它包括a.一路彈性材料的環狀體，它具有一個位於其外周緣上的通常為圓形的外構件;b.一個距離上述外構件徑向向內端設置的與外構件同軸的通常為圓形的內構件;c.至少一個連接上述內外圓形構件的輪輻件;d.許多個軸向延伸的環繞地間隔設置的肋狀件，其相應的內外端部被連接到上述內外圓形件上，上述肋狀件的取向使得它們承載壓縮負載，而上述輪輻件的取向和它們與上述肋狀件的相互作用使得它們承載壓縮、拉伸和剪切負荷;e.上述肋狀件有一個臨界的彎折負荷，它超過在上述輪胎於平滑路面上正常運行期間上述肋狀件上的正常壓縮負載，但當上述輪胎被壓縮變形6%至12%，上述臨界彎折負荷值就被超過了。
專利摘要
一種具有彈性材料環狀體的輪胎，它有承載輪面的外圓形件和安裝到輪圈上的內圓形件。外圓形件由許多環繞設置的肋狀件和一或多個輪輻件支承和減震。肋狀件沿軸向延伸，對徑向平面傾斜15°至75°；輪輻件位於垂直於輪胎軸的平面內，或採取以輪胎軸為主軸的平截頭正圓錐形，或取圍繞輪胎軸的螺線形。所有構件成一整體或相互固定。肋狀件的一半軸向長度斜向徑向平面的一側，而另一半斜向另一側。也公開了製造輪胎和固定到輪圈上的方法。
文檔編號B29DGK86106585SQ86106585
公開日1987年7月15日 申請日期1986年10月14日
發明者理察·帕林卡斯, 約瑟夫·G·帕格 申請人:尤尼羅亞爾古德裡奇輪胎公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan