专利名称：泄气保用轮胎系统及其支撑环的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种泄气保用轮胎系统，更具体而言涉及一种安装在轮辋上的支撑环，以便支撑放气轮胎的胎面部分的内侧。
背景技术：
在此以前，已经提出有即使轮胎泄气也能够长距离行驶的各种泄气保用轮胎系统。例如，日本专利申请公开文件No.8-504389(WO94/13498A1)、10-6721(US5891279A)、2001-354002(US6415839B1)和2003-502200(WO00/76791A1)公开了这种技术，现在，即使在高达约80km/hr的相对较高行驶速度下，泄气保用距离也能达到几百公里。然而，当寻求这种较长的泄气保用距离时，车轮重量的大大增加是不可避免的，这是因为需要增加材料的厚度，以便增加耐用性和强度。
因此，发明人对支撑环的形状或结构进行了研究，通过使用最少量的材料以减小车轮重量，从而使耐用性最高且因此使泄气保用距离最大，且发现，通过赋予径向延伸承载壁以特定构造，其抗弯强度显著增加。
因此，本发明的一个目的是提供一种泄气轮胎保用系统和一种支撑环，其中，通过增加承载壁的抗弯强度，就能使用最少的材料提高支撑环的耐用性，因此，在泄气保用模式下，不仅能够安全且长距离行驶，而且能够使常规行驶模式特别是在高速行驶模式下由于重量的增加而产生的对动态特性的不利影响最小化。
发明内容
根据本发明，泄气保用轮胎系统包括一轮辋，一安装在轮辋上的充气轮胎和一安装在轮辋上以便支撑放气轮胎的胎面部分的内侧的支撑环，其中，所述支撑环包括一径向内环部分、一径向外环部分和一支撑壁，所述径向内环部分被安装在轮辋的安装部分上，径向外环部分用于支撑胎面部分的内侧，支撑壁从所述内环部分延伸到外环部分，支撑壁包括一主壁和轴向壁，所述主壁以梯形波形沿着周向方向连续地延伸，所述轴向壁从主壁轴向向外延伸，所述主壁由第一周向壁、第二周向壁、第一倾斜壁和第二倾斜壁组成，所述第一周向壁位于内环部分的中心线的一侧，第二周向壁位于中心线的另一侧，所述第一倾斜壁和第二倾斜壁在第一周向壁和第二周向壁之间延伸。
所述第一倾斜壁和第二倾斜壁沿周向方向交替设置，相对于周向方向，第一倾斜壁朝着与第二倾斜壁的倾斜方向相反的方向倾斜，所述轴向壁为第一轴向壁和第二轴向壁，第一轴向壁从第一周向壁的两端中的每一端轴向向外延伸，第二轴向壁从第二周向壁的两端中的每一端轴向向外延伸。
参照附图，下面将对本发明的实施例进行详细说明。
图1为根据本发明的支撑环的透视图。
图2(a)为根据本发明的充气轮胎、轮辋和支撑环的组件的截面视图。
图2(b)为相同组件的截面视图，示出了轮胎的放气状态。
图3为支撑环的局部侧视图。
图4为沿着图3中线A-A的支撑环的局部截面视图。
图5，6和7为局部截面视图，示出了倒角表面的例子。
图8(a)为根据现有技术的支撑环的沿着包括旋转轴的平面的截面视图。
图8(b)为沿着图8(a)中线A-A的局部截面视图。
具体实施例方式
在附图中，根据本发明的泄气保用轮胎系统1包括充气轮胎2，在其上安装轮胎2的轮辋3和支撑环4，该支撑环被安装在轮辋3上且被放置在胎腔(i)中，以便支撑放气轮胎的胎面部分的内表面。
所述充气轮胎2具有低扁平率，且包括胎面部分2a；一对轴向间隔开的胎圈部分(2co和2ci)，每个胎圈部分中有胎圈芯2d；一对侧壁部分(2bo和2bi)；在胎圈部分之间延伸过胎面部分和侧壁部分的胎体2e；和设置在位于胎面部分2a中胎体的径向外侧上的胎面增强带束层2f。
所述胎体2e包括至少一层由径向设置的帘线组成的帘布层，所述帘布层在胎圈部分2ci和2co之间延伸过胎面部分2a和侧壁部分2bi和2bo，并被固定到所述胎圈芯2d。
所述带束层2f包括至少两层由钢丝帘线制成的交叉缓冲层以及可选的束带层。
为了采用不使用轮胎内胎的轮胎2，轮胎的内表面由不透气的橡胶覆盖，所述橡胶被称为内衬层橡胶或胎体帘布层顶部橡胶。
轮辋3包括带有凸缘的用于胎圈部分2ci的第一胎圈座3a；带有凸缘的用于胎圈部分2co的第二胎圈座3b；被设置在第二胎圈座3b附近且当安装轮胎时使用的轮辋凹槽3d；被设置在轮辋凹槽3d和第一胎圈座3a之间用于支撑环4的安装部分3c1；沿着安装部分3c1的轴向边缘形成在轮辋凹槽侧的周向延伸隆起3c3；和靠近安装部分3c1的另一轴向边缘设置在安装部分3c1中的轴向延伸槽3c2。
安装部分3c1具有大致呈圆柱状的表面，且设置槽3c2和隆起3c3是用于防止支撑环4的轴向位移。
与具有朝着轴向中心(轮胎赤道圆)逐渐变细的胎圈座的传统轮辋相反，第一和第二胎圈座3a和3b轴向向外逐渐变细。另外，它们的凸缘轴向向外倾斜，这也与传统凸缘相反，传统凸缘的与胎圈接触的主壁几乎垂直于轴向方向。
在该实施例中，由于胎圈部分2ci的内径小于胎圈部分2co的内径，因此，第一胎圈座3a的直径被制造得小于第二胎圈座3b的直径。
支撑环4包括由弹性材料制成的环形体，并包括固定到轮辋3的径向内环部分6；如图2(b)所示，当轮胎变平时与胎面部分的内表面相接触的径向外环部分5；和跨接在内环部分6和外环部分5之间的支撑壁部分7。
即使在正常充气条件下，例如当轧过相对较大的凸起物或行驶上路缘时，支撑环4也很有可能与胎面部分2a的内侧发生碰撞。因此，支撑环应当由具有适度挠性的材料制成。例如可以使用弹性材料、橡胶、树脂例如聚氨酯和EPDM或类似物质。特别是，硬度为45到60度的弹性材料是优选的。这里，所述硬度是指在23±2℃的温度下，根据日本工业标准JIS-K6253所测量的D型硬度计硬度。
顺便提及，内环部分6和外环部分5可以由纤维帘线和/或纤维例如芳香族聚酰胺纤维、玻璃纤维、细钢丝和类似材料制成。在本实施例中，支撑环4由聚氨酯铸件制成。
为了控制热量的产生，弹性材料的损耗角正切(德尔塔)优选被设定在0.02到0.08的范围内。这里，所述损耗角正切在以下条件下根据日本工业标准JIS-K-6394的“硫化橡胶或热塑性塑料的动态性能的测量方法”由粘弹性分光仪测得温度为100℃；频率为10Hz；动应变幅度为2％。
如果支撑环4的径向高度H过高，那么在正常行驶过程中，该支撑环就非常易于与胎面部分的内侧接触，从而使乘坐舒适性和驾驶稳定性等都变差。如果所述径向高度H过低，在泄气保用模式下，侧壁部分非常易于与道路表面相接触并受到磨损，从而降低耐用性和泄气保用距离，或者使轮胎的垂直偏转增大，使驾驶稳定性受损，而且难于稳定地连续行驶。
因此，所述径向高度H被设定在以下范围内，即为胎腔的截面高度Ht的至少35％，优选是大于40％，但是不大于65％，优选是小于58％，更优选的是小于50％。支撑环4的高度H是从安装部分3c1的圆柱面到支撑环4的外周面4a的径向最外点的径向距离。胎腔的高度Ht为安装部分3c1的圆柱面到充气到标准压力但不加载轮胎载荷的轮胎其内表面径向最外点的径向距离。
为了在泄气保用模式下提高支撑环和轮胎的耐用性，优选地在轮胎和/或支撑环的接触面上施加润滑剂。
外环部分5和内环部分6每个均具有这样的截面形状，其沿轴向呈平条状。
环状部分5、6沿轮胎径向的厚度t1、t2被设定在以下范围内，即不小于2.5mm，优选是大于3.0mm，但是不大于7.0mm，优选是小于6.0mm。在该实施例中，厚度t1、t2每个都基本上恒定，且外环部分5的厚度小于内环部分6的厚度。这就有效地提高了动态特性并减小了重量。
环状部分5、6的轴向宽度W1、W2被设定在以下范围内，即不小于轮胎2的接地宽度TW的20％，优选是大于30％，但是不大于80％，优选是小于60％。这里，所述接地宽度TW是充气到标准压力且被加载标准载荷的轮胎其胎面部分与地面的接触面积的轴向最外缘之间的轴向宽度。
如果宽度W1、W2小于接地宽度TW的20％，那么在泄气保用模式下就难于提供必须的驾驶稳定性。而且，支撑环与轮辋之间的接合力变得不足。如果宽度W1、W2大于接地宽度TW的80％，那么支撑环就变得难于安装，且对于重量的增加承载能力没有增加。
为了在泄气保用模式下提高驾驶稳定性，在本实施例中，外环部分5被制造得较内环部分6宽(W1＞W2)。环状部分5的宽度的中心与环状部分6的宽度的中心对准。
优选的是，宽度W1和W2这样确定，即，宽度W1和W2之差的1/2不大于外环部分5的厚度t1的2倍，即，(W1-W2)×0.5)＝＜t1×2。
支撑环4的内径被设定得略小于安装部分3c1的外径，从而使支撑环与安装部分3c1紧密配合。
在本实施例中，支撑环4的内周面4b沿周向间歇地设有凸起4c，以便与轮辋的槽3c2啮合，从而防止支撑环的轴向位移。这种多个凸起4c可以由单个周向延伸的连续凸起4c代替。另外，为了防止在使用过程中支撑环绕轮辋转动，并使该支撑环易于安装在轮辋上，内周面4b全部或部分地设有轴向延伸的、整体看上去具有锯齿形截面形状的锯齿4e。
上述的支撑壁7由主壁8和多个轴向壁9组成，所述主壁8沿着周向方向呈梯形波形连续地延伸，所述轴向壁9从梯形波形主壁8轴向向外延伸。
如图4所示，梯形主壁8由第一周向壁8a、第二周向壁8b、第一倾斜壁8c1和第二倾斜壁8c2构成，所述第一周向壁8a位于中心线CL的一侧，第二周向壁8b位于中心线CL的另一侧。
第一周向壁8a在中心线CL一侧的一轴向位置上成一直线设置。第二周向壁8b在中心线CL另一侧的一轴向位置上成一直线设置。周向相邻的第一壁8a和第二壁8b之间的轴向距离S(从厚度中心到厚度中心)优选是被设定在内环部分6的宽度W2的30％到40％的范围内。换言之，优选的是，每个倾斜壁的轴向宽度S为宽度W2的约30％到约40％。
本实施例中，对于第一壁8a的长度La、第二壁8b的长度Lb、相邻的第一壁8a之间的距离Ra、相邻的第二壁8b之间的距离Rb而言—这些距离均指沿着周向方向的距离—所有的长度La和Lb的值基本上相等，且所有的距离Ra和Rb的值基本上相等。
在本实施例中，距离Ra大于长度La，距离Rb大于长度Lb。另外，比率(Ra/La)和比率(Rb/Lb)优选地设定在以下范围内，即不小于1.5，更优选的是大于1.3，但是不大于2.5，更优选的是小于2.2。然而，基本上，优选地，对于图4中所示的成相对位置关系的距离Ra和长度Lb而言，距离Ra大于长度Lb，而且，对于成相对位置关系的距离Rb长度La而言，距离Rb大于长度La。另外，比率(Ra/Lb)和比率(Rb/La)优选地被设定在以下范围内，即不小于1.5，更优选的是大于1.3，但是不大于2.5，更优选地小于2.2。
这些参数对于确定梯形形状是非常重要的参数，它们能够为主壁8提供最大强度，因为上述的比率是梯形的上底和下底之间的长度比，且距离S为梯形的高。
在本实施例中，第一周向壁8a的上述轴向位置和第二周向壁的8b的上述轴向位置关于中心线CL对称。第一壁8a和第二壁8b沿着中心线CL交错排列，从而长度La的中点与距离Rb的中点对准，且长度Lb的中点与距离Ra的中点对准。
另一方面，第一倾斜壁8c1和第二倾斜壁8c2中的每一个均在第一周向壁8a中的一个和第二周向壁8b中的一个之间延伸，同时，相对于周向方向以正倾角倾斜。第一倾斜壁8c1的倾斜方向与第二倾斜壁8c2的倾斜方向相反。
因此，如图4所示，主壁8具有梯形波形形状。
倾斜壁8c1和8c2其中每个的厚度t4在以下范围内，即，不小于3mm，优选是大于5mm，但是不大于15mm，优选是小于10mm。而且上述第一和第二周向壁8a和8b其中每个的厚度t3在以下范围内，即，不小于3mm，优选是大于5mm，但是不大于15mm，优选是小于10mm。
在本实施例中，第一和第二周向壁8a和8b的厚度t3以及第一和第二倾斜壁8c1和8c2的厚度t4的值基本上相等。
上述轴向壁9为第一轴向壁9a和第二轴向壁9b，第一轴向壁9a从每个第一周向壁8a的两端轴向向外延伸到内环部分6的一个边缘6e1，且第二轴向壁9b从每个第二周向壁8b的两端轴向向外延伸到内环部分6的另一个边缘6e2。
第一和第二轴向壁9a和9b中每个的厚度t5均在以下范围内，即，不小于3mm，优选是大于5mm，但是不大于15mm，优选是小于10mm。在本实施例中，厚度t5与厚度t3和t4基本相同。
在如图4所示的圆柱状周向面中，从每个周向壁8a、8b的两端延伸的成对相邻轴向壁(9a和9a)，(9b和9b)平行于轴向方向因此彼此平行。
不过，上述的全部或部分成对的壁可以这样布置，即，成对的轴向壁相对于轴向朝着相反方向倾斜，从而增加它们的轴向外端之间的距离。
支撑壁7是小单元的重复。例如，图4中所示的一部分(X)可以被认为是这样的一个单元。当然也可以是其它的定义。在任何情况下，所述单元的数量或重复的数量被设定在20到30的范围内。如果数量大于30，随着壁厚度t3、t4和t5的必然减小，抗弯强度就会变得不够。如果数量小于20，壁的厚度t3、t4和t5能够增加，但是当壁之间的距离增加时，在承载面积中从负载的中心到每个壁的距离也增加，因此抗弯强度又会降低。
此外，在本实施例中，支撑壁7和环状部分5、6之间的拐角优选设有沿着拐角的整个长度的倒角表面10，并不形成有角度的拐角，从而进一步增加抗弯强度，并防止发生应力集中和裂缝以及类似状况。在垂直于拐角的延伸方向的截面中，如图5所示本实施例中的倒角表面10凹入地弯曲，从而没入支撑壁7的表面和外环部分5的内周面5i或内环部分6的外周面(图5中未示出)。这样所述表面基本上是四分之一圆形。但是，也可以采用另一种形状，例如图6所示的直线(直角三角形截面形状)；或图7所示的凸曲线，例如四分之一圆等。
对比试验尺寸为100-520(60)的支撑环由聚氨酯通过注射模制成型法制成，并进行泄气保用耐用性试验。顺便提及，所述尺寸100-520(60)的意思是标称宽度，标称直径和径向高度分别为100mm、520mm和60mm。
在泄气保用耐用性试验中，所述支撑环按照图2(a)和2(b)所示组装，并使用直径为1.7米的轮胎试验鼓，所述组件在轮胎载荷为6.86KN，轮胎压力为0kPa(阀心被去除)的条件下以80km/hr的速度行驶；泄气保用距离，即，直到支撑环损坏的可行驶距离作为耐用性而被测量。结果在表1中示出。
表1
根据上述试验结果，可以确认，在不增加重量的情况下，泄气保用距离可以显著增加。
权利要求
1.一种泄气保用轮胎系统，包括，一轮辋，一安装在轮辋上的充气轮胎，和一安装在轮辋上以便支撑放气轮胎的胎面部分的内侧的支撑环，所述支撑环包括一径向内环部分、一径向外环部分和一支撑壁，所述径向内环部分位于轮辋的安装部分上；径向外环部分用于支撑胎面部分的内侧；支撑壁从所述内环部分延伸到所述外环部分，其中支撑壁包括一主壁和轴向壁，所述主壁以梯形波形沿着周向方向连续地延伸；所述轴向壁从主壁轴向向外延伸，所述主壁由第一周向壁、第二周向壁、第一倾斜壁和第二倾斜壁组成，所述第一周向壁位于内环部分的中心线的一侧；第二周向壁位于中心线的另一侧；所述第一倾斜壁和第二倾斜壁在第一周向壁和第二周向壁之间延伸，所述第一倾斜壁和第二倾斜壁沿周向方向交替设置，相对于周向方向，第一倾斜壁朝着与第二倾斜壁的倾斜方向相反的方向倾斜，所述轴向壁为第一轴向壁和第二轴向壁，第一轴向壁从各第一周向壁的两端轴向向外延伸；第二轴向壁从各第二周向壁的两端轴向向外延伸。
2.一种支撑环，包括位于轮辋的安装部分上的径向内环部分，用于支撑放气轮胎的胎面部分的内侧的径向外环部分，以及从内环部分延伸到外环部分的支撑壁，其中，支撑壁包括一主壁和轴向壁，所述主壁以梯形波形沿着周向方向连续地延伸；所述轴向壁从主壁轴向向外延伸，所述主壁由第一周向壁、第二周向壁、第一倾斜壁和第二倾斜壁组成，所述第一周向壁位于内环部分的中心线的一侧；第二周向壁位于中心线的另一侧；所述第一倾斜壁和第二倾斜壁在第一周向壁和第二周向壁之间延伸，所述第一倾斜壁和第二倾斜壁沿周向方向交替设置，相对于周向方向，第一倾斜壁朝着与第二倾斜壁的倾斜方向相反的方向倾斜，所述轴向壁为第一轴向壁和第二轴向壁，第一轴向壁从各第一周向壁的两端轴向向外延伸；第二轴向壁从各第二周向壁的两端轴向向外延伸。
3.如权利要求2所述的支撑环，其中，对于构成梯形波形的每个梯形而言，轴向高度(S)处于内环部分的轴向宽度(W2)的30％到40％的范围内。
4.如权利要求2所述的支撑环，其中，对于构成梯形波形的每个梯形而言，轴向高度(S)处于内环部分的轴向宽度(W2)的30％到40％的范围内，且周向延伸的上底和下底之间的长度比在1.3到2.5的范围内。
5.如权利要求4所述的支撑环，其中，所述长度比在1.5到2.2的范围内。
6.如权利要求4所述的支撑环，其中，梯形波形的波高(S)和波间距在整个圆周上是恒定的。
7.如权利要求2-6中任何一项所述的支撑环，其中，支撑壁和内环部分之间的拐角设有倒角表面。
8.如权利要求2-6中任何一项所述的支撑环，其中，外环部分的厚度小于内环部分的厚度。
9.如权利要求2-6中任何一项所述的支撑环，其中，外环部分的厚度小于内环部分的厚度，且支撑壁和外环部分之间的拐角设有倒角表面。
10.如权利要求2-6中任何一项所述的支撑环，其中，外环部分的轴向宽度大于内环部分的轴向宽度，外环部分的厚度小于内环部分的厚度，且支撑壁和外环部分之间的拐角设有倒角表面。
11.如权利要求2-6中任何一项所述的支撑环，其中，外环部分的轴向宽度大于内环部分的轴向宽度。
12.如权利要求1所述的支撑环，其中，支撑壁关于其横向方向的中心对称。
全文摘要
一种泄气保用轮胎系统，包括一轮辋、一充气轮胎和一支撑环。所述支撑环包括一径向内环部分、一径向外环部分、和一从内环部分延伸到外环部分的支撑壁，其中，所述支撑壁包括一主壁和轴向壁，所述主壁沿着周向方向呈梯形波形连续延伸，所述轴向壁从主壁轴向向外延伸。
文档编号B60C17/06GK1651273SQ20041010361
公开日2005年8月10日 申请日期2004年12月29日 优先权日2004年2月2日
发明者石田孝明, 田中正俊 申请人:住友橡胶工业株式会社