专利名称：弹性车轮的制作方法
技术领域：
本发明涉及能够增强耐久性的弹性车轮。
背景技术：
图16是传统弹性车轮r的截面图。弹性车轮r包括用于支撑轮胎的 周向延伸的轮辋"a"、固定于车轴的轮盘b、和用于连接轮辋"a"和轮盘 b的由弹性橡胶制成的减震部件c (具体请参见日本专利公报No. 2005-96642)。根据这种弹性车轮r，由于行驶过程中所产生的轮辋振动 被减震部件c吸收，因此减少了传递到轮盘b和车轴(未示出)的振动 量。因此，提高了乘客室的乘座舒适性和降噪性能。
根据传统的弹性车轮r,由于减震部件c暴露于外部，因此可能存 在下列不利影响的可能性在行驶过程中异物接触减震部件c并使减震 部件c受损。而且，车辆悬架周围存在的油脂容易附着到减震部件c上。 这导致减震部件c的溶胀以及其强度的降低。此外，减震部件c接收来 自制动系统(未示出)的热并且直接暴露于诸如紫外线和臭氧等的能量 下。因此存在减震部件c容易劣化和破坏的问题。
发明内容
针对上述问题完成本发明，本发明的一个主要目的是提供一种弹性 车轮，该弹性车轮基于提供用于覆盖减震部件的保护部件而能够长时间 增强减震部件的耐久性。
本发明提供一种弹性车轮，该弹性车轮包括用于支撑轮胎的周向延 伸的轮辋、固定于车轴的轮盘、布置在轮辋与轮盘之间并且由用于吸收 振动的弹性材料制成的减震部件、以及由弹性材料制成并覆盖减震部件 的保护部件。
根据本发明的弹性车轮，利用由弹性材料制成的保护部件覆盖减震 部件。因此，在车辆行驶过程中可以防止异物接触减震部件以及防止油 脂附着至减震部件。此外，减震部件不直接接收来自制动系统的热以及 紫外线等。因此，减震部件的性能得以长期保持，并且弹性车轮的耐久 性得到提高。
图l是表示本发明弹性车轮的一个实施方案的截面图2是图1的局部放大图3是沿着图2中的线A-A的端视图4是表示暂时组装状态的减震部件的局部截面图5是表示对后装环片施压以压缩减震部件的状态的截面图6是减震部件的立体图7是说明减震部件模制方法的示意性侧视图8是模制减震部件时的截面图9是才艮据另一实施方案的减震部件的局部立体图10是根据减震部件另一实施方案的弹性车轮的保护部件的局部
图11是用于说明保护部件布置方法的弹性车轮的局部截面图； 图12是用于说明保护部件布置方法的弹性车轮的局部截面图； 图13是表示另一实施方案的弹性车轮的局部截面图； 图14是表示另一实施方案的弹性车轮的截面图； 图15是表示另一实施方案的弹性车轮的截面图；和 图16是说明现有技术的弹性车轮的截面图。
具体实施例方式
将基于
本发明的一个实施方案。本实施方案的弹性车轮l包 括用于支撑充气轮胎(在一些情况下简称为轮胎)2的周向延伸的轮辋3、 固定于车轴(未示出)的轮盘4、和由布置在轮辋3和轮盘4之间的用于 吸收振动的弹性材料制成的减震部件5。
轮胎2是轿车用环形子午线轮胎，该轮胎具有安^fr轮辋3上的一对 胎唇部2a。
轮辋3包括在其上安装胎唇部2a的一对轮辋座3a以及沿转动轴方向 (下文中简称为轴向)连接轮辋座3a的外端的一对凸缘3b。凸缘3b沿轮 辋的径向(下文中简称为径向)向外延伸。轮辋3具有在轮辋座3a之间并排布置的凹陷槽部(well portion) 3c和筒形部(barrel portion) 3d。槽部 3c具有最小的外径，而筒形部3d的外径大于槽部3c的外径但小于2^辋座 3a的外径。槽部3c靠近4^辋座3a和3a中的一个，但;l槽部3c可以位于 轮辋座3a之间的中心，其形状和/或位置没有特别的限制。在轴向上，筒 形部3d的宽度大于槽部3c的宽度。
轮辋3是基本圆柱形的环状体，其中上述构成部件围绕其转轴沿周向 基本连续延伸。为了确保足够的强度，优选轮辋3由不可伸展的金属材料 例如钢、铝合金和镁合金制成。
本实施方案的转^盘4在车辆外部偏置，并且固定于车轴(或轴毂)(未 示出)。轮盘4可以如附图所示适当地弯曲以增强其刚度。轮盘4可以"^殳置 有孔4a用于减轻重量和用于热辐射。为了确保足够的强度，优选轮盘4， 如轮辋2—样由不可伸展材料例如钢、铝合金和^1合金制成。
如图2所示，轮辋3设置有一对从轮辋3的径向内周表面3i突出的 第一环片6。这些第一环片在轮辋3的轴向上是隔开的并且在轮辋3的 周向上环状延伸。在此，轮辋3的内周表面3i是轮辋3的与安装轮胎2 的表面相对的表面。在该实施方案中，第一环片6形成为周向连续延伸 的内凸缘。这样，形成具有沟槽状间隙O的轮辋3，该间隙O由相对 的两个第一环片6和在它们之间的轮辋3的内周表面3i所限定。沟槽 状间隙O周向连续延伸。
周向延伸的第一啮合沟槽9形成在各第一环片6的周向内侧表面 上。在该实施方案中，第一啮合沟槽9沿轮辋3的周向延伸并且具有相 同的直径、相同的沟槽宽度GW和相同的沟槽深度GD。在本实施方案 中，第一啮合沟槽9周向连续延伸。
此外，第一环片6包括预固定环片6A和后固定环片6B，预固定环 片6A预先一体化地形成在轮辋3的内周表面上，后固定环片6B在后 续阶段通过固定手段例如焊接或螺紋固定装置固定于内周表面3i。
预固定环片6A沿轴向布置在槽部3的侧面。预固定环片6A的形成 方法没有特别的限制，但是优选在形成轮辋时通过模制或锻造等将预固 定环片6A —体化地形成在轮辋3上。如果一个预固定环片6A —体化 地形成在轮辋3的内周表面3i上，则车轮的生产率得以提高。
在该实施方案中，后固定环片6B具有径向外周表面6o,该径向外 周表面6o的外径略微小于轮辋3的筒形部3d的内径Dl。因此，在后固定环片6B固定于轮辋3之前，后固定环片6B可以在轴向上沿着轮 辋3的筒形部3d移动，并且其位置可以调整。在轮辋3中，轮辋座3a 的内径设置为大于所述外径Dl,使得后固定环片6B可以从凸缘3b远 离槽部3c的一侧安装到筒形部3d的内周表面。
轮盘4在其径向外周设置有第二环片7,该第二环片7径向向外突 出并且在第一环片6之间沿周向延伸。由于第二环片7的外径D2小于 筒形部3d的内周表面3i的内径Dl，因此第二环片7布置在轮辋3的 沟槽状间隙O中。第二环片7小于间隙O的周向宽度。这样，在第二 环片7和第一环片6之间形成的间隙沿轴向形成在第二环片的两侧。
与第一啮合沟槽9相对的一对第二啮合沟槽10沿轴向布置在第二 环片7的两个侧表面上。各第二啮合沟槽10围绕轮辋3的转轴在周向 上延伸。在该实施方案中，第二啮合沟槽10具有与第一啮合沟槽9相 同的沟槽宽度GW和沟槽深度GD。第二啮合沟槽10形成为在轮辋3 的周向上连续的环形。
减震部件5布置在第一环片6与第二环片7之间形成的各沟槽中。 更具体地，各减震部件5的轴向两端5e和5e插入到第一啮合沟槽9和 第二啮合沟槽10中并保持在其中。减震部件5具有矩形形状，该矩形 形状具有横向长截面，并且当不施加大负荷时，减震部件5的宽度方向 上的中间部分不接触轮辋3或轮盘4。因此，这部分可容易地随负荷而 变形。
将筒单说明这种弹性车轮的制造方法的一个实例。首先，如图4所 示，将一个减震部件5、轮盘4、另一个减震部件5以及后固定环片6B 顺序地相连并朝向预固定环片6A的第一啮合沟槽9暂时组装。然后， 如图5所示，利用挤压装置将后固定环片6B沿轴向朝向预固定环片6A 挤压，以压缩各减震部件5。保持在压缩状态的减震部件5和5在高压 下与啮合沟槽9和10的沟槽表面紧密接触。这样，在第一环片6和第 二环片7与减震部件5之间获得极大的摩擦力。在这种状态下，后固定 环片6B通过固定手段例如焊接或螺紋固定(在本实施方案中为焊接) 一体化地固定在轮辋3的内周表面3i上。
虽然在此没有特别的限制，但是如果用于压缩减震部件5的压力太 小，则不能够充分地增强减震部件5与啮合沟槽9或IO之间的摩擦力， 并且存在其间的结合力劣化、易于产生滑动等以及操纵稳定性劣化的趋势。已经发现，当压力保持在一定的水平时操纵稳定性和降噪性能得到
增强。另一方面，如果压力变得过大，则存在在减震部件5中产生损伤 例如裂紋、减震部件5的振动吸收能力劣化以及降噪性能劣化的趋势。 由此，优选通过不小于10kN、更优选不小于15kN的轴向力将后固定环 片6B推向预固定环片6A。所述力的上限优选不大于30kN，更优选不 大于25kN。
以这种方式压缩的减震部件5可以在轮辋3与轮盘4之间平稳地传 递转矩，并且可以大大减少如滑动等的传递损失。根据弹性车轮l，不 必将减震部件5硫化附着于轮辋3或轮盘4。因此，本实施方案的弹性 车轮l可以通过普通的车轮生产线来生产，并且生产率大大提高。当然 也可以结合使用粘合剂。
在弹性车轮i中，轮辆3相对于轮盘4的径向位移被减震部件5的 剪切作用所吸收。这表现出对在第二环片7的外周表面与轮辋3的内周 表面3i之间提供的径向间隙范围内所输入的小振动的优异振动吸收效 果，并且大大提高了乘客室中的乘座舒适性和降噪性能。在弹性车轮l 中，相对于径向上大的振动输入，均由金属材料制成的第二环片7的外 周表面与轮辋3的内周表面3i直接相互接触，限制了径向上的大位移 并确保了安全行驶。
在此，如图1所示，第一啮合沟槽9 (或第二啮合沟槽IO)的沟槽 深度GD和沟槽宽度GW没有特别的限制，但是为了确保相对于减震部 件5的充分的接触面积，沟槽深度GD优选不小于3mm，更优选不小 于5mm，更优选不小于8mm。如果沟槽深度过深，则减震部件5变得 过大，因此沟槽深度GD优选不超过15mm。第一啮合沟槽9(第二啮 合沟槽IO)的径向沟槽宽度GW优选不小于100"/o的沟槽深度GD，更 优选不小于150%的沟槽深度GD，沟槽宽度GW的上限优选不超过 400%更优选不超过300%的沟槽宽度GW。
形成减震部件5的材料没有特别的限制，优选的材料是橡胶或弹性 体以增强乘座舒适性。
减震部件5可以仅由橡胶制成，但是优选减震部件5由包含橡胶5a 作为基体和帘线5b作为增强橡胶5a的纤维的纤维增强橡胶(FRR)制 成。这种纤维增强橡胶通过帘线5b的高拉伸弹性模量可表现出大的刚 性而不劣化减震部件5的振动吸收能力。因此，可以有效地抑制各种不便，例如在传统弹性车轮中常发生的方向盘转向时车轮操纵反应的延 迟、转向角适中时的摇晃感以及在低速驾驶时车轮的阻尼(细小而频繁
的振动，mincing vibration )。
基体橡胶5a没有特别的限制，但是优选该橡胶具有相对于纤维的 优异粘附性，该橡胶不大量生热并具有抗疲劳性。橡胶5a的优选实例 是天然橡胶、丁苯橡胶和丁二烯橡胶。这些材料可以单独使用或组合使 用。
考虑到振动吸收效果，橡胶5a具有橡胶复合材料，其复弹性模量 ￡*为0.5~5.0MPa,更优选为1.0 ~ 3.0MPa。为了防止橡胶由于反复变 形而生热，优选橡胶复合材料具有0.01 ~ 0.4的损耗角正切tanS，更优 选0.01 ~ 0.2。复弹性模量EA和损耗角正切tanS应该在如下条件下通过 粘弹谱仪来测量70'C的温度，10%的初始形变和±1.0%的动态形变、 以及10Hz的频率。
帘线5b的材料没有特别的限制，但是该材料的优选实例是有机纤 维例如尼龙、聚酯、人造丝、维尼纶、芳族聚酰胺、棉、纤维素树脂和 结晶聚丁二烯；以及无机纤维例如硼、玻璃纤维和碳。更特别地，有机 纤维重量轻并且具有相对于橡胶的优异粘附性，因此是优选的。如有必 要也可以使用金属纤维。
短纤维和/或长纤维可用作帘线5b，但是优选通过搓捻多根长丝而 获得的长纤维。在如图6的实施方案中，示出了沿周向连续延伸的长纤 维c。长纤维c具有超过减震部件5—圏(内周长度)的长度。这种减 震部件5在周向上具有大的拉伸刚度。因此，当传递轮盘4和轮辋3的 转矩时，可以减少减震部件5在周向上的剪切变形。因此可以大大提高 车轮l在车辆加速或减速时的响应。为了确保表现出这种效果，在一个 减震部件5中，长纤维c的总质量不小于全部纤维质量的50%,更优选 不小于60%，和更优选不小于70%。
在图7和作为沿图7中的线A-A所截取的截面图的图8中，示出了 减震部件5的生产方法的一个实例。本发明实施方案的减震部件5可以 采取如下方式形成连续旋转缠绕带状帘线层(cord ply) P以形成帘线层 层叠体5L，并将其硫化。如图8所示，帘线层P包括多才M目互平行布置 的帘线5b以瓦霞盖帘线5b的未硫化橡胶5a，并且帘线层P形成为带状。
如图9所示，减震部件5可以包括沿周向延伸的帘线5bl和沿轴向延伸的帘线5b2。帘线5bl和5b2以基本直角相互交叉。沿轴向延伸的帘线 5b2表现出对减震部件5的轴向上的压缩或张力的高抵抗性，因此提高了 减震部件5的横向刚性，进而提高了操纵稳定性。减震部件5的所有帘线 5b可以都沿轴向布置。
如图10所示，减震部件5可以包括相对于周向倾斜延伸的帘线5b3 和5b4。特别地，在该实施例中，减震部件5包括以大于10。且小于50。的 角ei相对于周向倾斜的帘线5b3以及以大于10。且小于50。的角62在与纤 维5b3相反的方向上相对于周向倾斜的帘线5b4。帘线5b3和5b4优选具 有大于0。且小于卯。的相交角(01+02)。具有相交帘线5b3和5b4的减震 部件5在其周向上具有高刚性。因此，类似于图6所示的实施方案，当在 驱动或制动车辆而对减震部件5施加大的转矩(扭转)时，可以抑制减震 部件5的扭转角。这样，可以提高车辆在驱动或制动时的响应。
由于减震部件5在其径向上的刚性基本不变，因此行驶时的振动吸收 性能没有劣化。因此，可以保持弹性车轮l原有的优异乘坐舒适性。在上 述实施方案中，帘线5b用作纤维，帘线5b可以用短纤维来替代或者可以 与短纤维结合使用。图9和10中所示的减震部件5可以通过交替缠绕具有 所述帘线的帘线层P来形成。
减震部件5中包括的纤维量可以根据所需的性能而不同变化，但是当 在该实施方案中使用有机纤维帘线时，优选所述帘线所占据的面积不小于 全部面积的45%，更优选不小于50%,其上P艮值优选不大于卯％,更优 选不大于80%。
根据本实施方案的弹性车轮1还包括覆盖减震部件5的保护部件8。
图1、 2、 11和12中所示的实施方案显示，保护部件8布置在内沟槽 状凹陷13中，凹陷13由减震部件5的径向内周表面5i、从该内周表面5i 径向向内突出的第一环片6的突出部6t、以及从该内周表面5i径向向内布 置的笫二环片7的突出部7t所包围。保护部件8与减震部件5的内周表面 5i接触且将其覆盖，并且在周向上环形延伸。
因此，减震部件5的两端5e被啮合沟槽9和10覆盖，减震部件5的 朝向轮盘4的内周表面5i被保护部件8覆盖，并且减震部件5的朝向轮辋 3的径向外周表面5o裙L基本为封闭空间的间隙O所覆盖。因此，减震部 件5在车辆行驶时不暴露于外部，异物或油脂不直接接触减震部件5并 且减震部件5不直接经受紫外线或热。此外，由于该实施方案的保护部件8与减震部件5的径向内表面5i紧 密接触，因此可以阻挡氧进入减震部件5和/或减少氧的透过量。为了提高 保护部件8的氧阻挡能力，在保护部件8中可以包含填料例如云母和/或蒙 脱石。
保护部件8增加了减震部件5的寿命并提高了弹性车轮1的耐久性。 由于提供了保护部件8,减震部件5的材料选择的自由度增加并且生产率 得到提高。此外，由于保护部件8由弹性材料制成，因此当轮辋3和轮盘 4相对运动时，保护部件8变形并跟随这种相对运动。因此，弹性车轮1 的初始性能没有劣化。当保护部件8受损时，可以容易地更换保护部件8。
优选保护部件8由具有耐热性、耐油性和/或耐候性的材料制成。为此， 橡胶或弹性体是合适的，优选具有与减震部件5的基体橡胶不同组成的橡 胶。
制动系统被加热至高温，特别是在弯路上频繁重复制动操作时U如 此，由此制动盘和制动##>热到几百摄氏度。根据本发明人进行的实验， 发现当不提儉床护部件8时，经受这种热的减震部件5被加热到约100 ~ 150。C。因此，希望保护部件8具有耐热性，以使其物理性能在不低于100。C 下没有大的变化，更优选在不低于150'C下没有大的变化。例如，优选的 是，在弹性材料中，初始(新的产品)断裂伸长率EB1与材料在160。C下 老化5天后的断裂伸长率EB2之比(EB2/EB1)不小于0.70。所述断裂伸 长率与在JISK6251中的"断后伸长率"的含义相同。
具有上述耐热性的优选弹性材料的实例是丁基类橡胶，例如丁基橡胶 和卣化丁基橡胶、乙丙橡胶、三元乙丙橡胶、氟橡胶、硅橡胶、加氢的二 烯类橡胶、氯化橡胶、溴化对甲基苯乙烯与异丁烯的共聚物。可以通过掺 混它们中的一种、或者如果可能掺混它们中的至少两种来使用它们。如上 所述，即佳/使用具有低耐热性的橡胶，如果将不少于3重量份、更优选不 少于5重量份的作为纳米级填料的纳米复合材料加入到100重量份的橡胶 聚合物中，则可以容易地提高耐热性。可以加入大量的抗氧化剂、更具体 地将不少于l重量份、优选不少于3重量份、更优选不少于5重量份的抗 氧化剂加入100重量份的橡胶聚合物中以改善保护部件8的耐热性。
保护部件8的耐油性没有特别的限制，只要保护部件8可以相对地耐 受温和的油脂即可。这种弹性材料的优选实例是上述的橡胶和弹性体、丙 烯腈-丁二烯氢化橡胶、EPDM、氯丁橡胶或氯^H匕聚乙烯橡胶。对于保护部件8，可优选使用动态交联橡胶、动态交联聚烯烃、聚氨 酯、苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-异戊二烯共聚物、苯乙烯-异丁烯共聚 物和热塑性弹性体例如任意上述共聚物的氢化物。热塑性弹性体可以利用 标准塑料模制机械来加工并且不需要硫化(交联)。因此，可以提高保护 部件8的生产率。
如图2所示，保护部件8的厚度没有特别的限制，但是如果厚度t太 小，外部损伤可能容易穿过保护部件8而在减震部件5中产生。考虑到这 种情况，保护部件8的厚度t优选不小于0.1mm、更优选不小于0.5111111， 更优选不小于lmm，厚度t的上限值没有特别的限制，但是如果太大，则 会增加车轮的重量，因此优选厚度t不大于10mm，更优选不大于5mm。
可以通过各种方法在弹性车轮1上提供保护部件8。作为一个实施 方案，如图11所示，保护部件8预先硫化或硬化为环状的环体8R,进 行布置以覆盖减震部件5的径向内周表面5i。特别地，在本实施方案的 弹性车轮1中，沿轴向在减震部件5的内周表面5i的两侧上形成沟槽 壁状突出物6t和7t。因此，可以获得环体8R的定位功能和保持功能。
优选环体8R的外周周长等于或稍大于减震部件5的内周表面5i的 周向周长度。这样，环体8R可以与减震部件5的内周表面5i非常紧密 地接触。由于车辆行驶时的离心力沿着环体8R(保护部件8)与减震部 件5的内周表面5i紧密接触的方向起作用，因此有效地防止在行驶过 程中环体8R的脱落。由于同样的原因，优选环体8R的轴向宽度RW 基本等于或稍大于凹陷13的宽度SW,并且环体8R以紧固配合的状态 连接。这样，保护部件8被布置为连接在第一环片6和轮盘7之间。
作为另一个实施方案，如图12所示，可以通过下列方式形成保护 部件8:将流态化(包括液态和胶态)橡胶或弹性体材料8L倾注到由 减震部件5的内周表面5i和在其轴向两侧上的突出部6t和7t形成的凹 陷13中，并使其硬化。即，通过在预定位置硬化流体状态的橡胶或热 塑性弹性体来形成保护部件8。根据该方法，可以同时实现保护部件8 的模制和固定，并提高生产率。可以减少在保护部件8与减震部件5之 间的间隙，优选可消除该间隙，因此更可靠地提高减震部件5的保护效 果。
为了使流态化橡胶材料更紧密地接触减震部件5，可以倾注橡胶或 弹性体材料8L，然后可以在材料还未硬化的状态下使弹性车轮1绕其中心轴转动。这样，流态化橡胶材料8L可以紧密接触减震部件5的径 向内表面5i并硬化成一整体。在图13所示的实施方案中，提供一个保护部件8以覆盖减震部件5， 使得保护部件8与其内周表面5i隔离。在该实施方案中，保护部件8 横跨第一环片6和轮盘4。更具体地，保护部件8封闭了后固定环片6B 与径向向内靠近后固定环片6B的轮盘4的肩部4A之间的空间。这样， 由于减震部件5不暴露于外部，因此可防止车辆外部的异物直接接触减 震部件5。在车辆内部提供的减震部件5等同于先前的实施方案。在如图14所示的实施方案中，在弹性车轮l中，轮盘4具有一对 第一环片6，轮辋3具有第二环片7。在该实施方案中，由于减震部件5 的径向外周表面5o暴露于外部，因此在减震部件5的径向外周表面5o 侧上提供保护部件8。以这种方式，可以以紧密接触的状态或以间隔的 状态覆盖减震部件5暴露于外部的部分。在如图15所示的实施方案中，保护部件8 —体化地粘附于减震部 件5的外表面5Ao，并且保护部件8覆盖该外表面的至少50%。在保护 部件8与减震部件5之间的粘附方法没有特别的限制，但是它们可以通 过硫化粘附或利用粘合剂粘附，可以采用上述各种粘附方法。在本发明实施方案的情况下，为了更可靠地保护减震部件5,优选 保护部件8覆盖不少于50%的减震部件5的外表面5Ao，更优选不少于 70%,更优选不少于80%，进一步优选不少于90%，和最优选如图15 所示不少于100%。该实施方案中，优选保护部件8的厚度t不少于 O.lmm且不大于2.5mm。由于在各减震部件5中嵌入有大量有机纤维帘线c,因此减震部件5 的电阻值高，轮辋3与轮盘4存在相互绝缘的趋势。如果弹性车轮l是 非导电性的，则在车轮侧面所产生的静电积累在车辆中并且易于产生无 线电噪声等。考虑到这种情况，优选保护部件8由体积电阻率不大于 lxl08 (n'cm)的导电材料制成。通过将必需量的导电材料掺混到橡胶或弹性体中可以得到可表现 出导电性质的橡胶材料等。导电材料的实例是碳黑、金属氧化物、碳纳 米管、金属细线和/或金属粉末等。当掺混碳黑时，优选碳黑的量相对 于100重量份的橡胶聚合物不少于40重量份，更优选不少于50重量份。 如果掺混的碳黑量过高，则橡胶存在变硬的趋势，因此优选其量不超过70重量份。如果布置导电保护部件8使得它与轮辋3和轮盘4接触，则车轮本 身的电阻值(轮辋3与轮盘4之间的电阻值)可以减少到不超过108( n ), 更优选不超过107 ( Q )。虽然已经详细说明了特定优选的实施方案，但本发明并不限于这些 实施方案并且可以修改成各种方式。对比实验试制弹性车轮(尺寸18x8.0-JJ)的样品，检查实际车辆行驶和减 震部件的损伤状态实施例1将液体珪橡胶(由Shin國Etsu Chemical Co" Ltd.生产的KE画1800 ) 倾注到弹性车轮减震部件的径向内周表面的整个区域中，加热并硫化该 橡胶，由此形成与减震部件的径向内周表面紧密接触并且厚度约为3mm 的保护部件，如图1和2所示。将轮胎安装到该弹性车轮上，并使该轮 胎以80km/h的速度在转鼓试验台上行驶20000km。行驶结束之后，检查保护部件，保护部件紧密地安装在减震部件中并没有脱落。接着，使 具有弹性车轮的车辆在未铺装的差路面上行驶约50km,并观察保护部件。这样，虽然在保护部件的表面上发现小的裂紋，但是并没有脱落。 而且，将保护部件剥离并观察减震部件。结果，减震部件完好未受损， 并且没有粘附油脂。实施例2根据常规方法将下面的添加剂(单位PHR)掺混到IOO重量份的 弹性的弹性体(Exxon Mobil Corp.生产的EXXPRO 90-10)中，通过 混合器来混合所述掺混的材料，并将其成型为环状。ISAF 50氧化锌 5硬脂酸 1石蜡油 5200目的硫 0.5硫化促进剂 1将其安装在第一环片与第二环片之间，使得其与减震部件的内周表面紧密接触，形成厚度约为3mm的保护部件。没有使用粘合剂。然后， 与实施例l一样，将轮胎安装到弹性车轮上，并使轮胎以80km/h的速 度在转鼓试验台上行驶20000km，并且保护部件紧密地安装在减震部件 中。接着，使具有弹性车轮的车辆在未铺装的差路面上行驶50km。这 样，虽然在保护部件的表面上发现小裂紋，但是并没有脱落。将保护部 件剥离并观察减震部件。结果，减震部件完好未受损，并且没有粘附油 脂。此外，将热标签(thermo-label)贴在减震部件与保护部件之间以及 保护部件的表面(内表面)上，并使车辆在下坡弯路上行驶0.5小时。 结果，保护部件表面的温度上升到150摄氏度，但是保护部件与减震部 件之间的温度为约IIO摄氏度。因此，可以确定，可以通过保护部件获 得热绝缘。实施例3利用氯丁橡胶来硫化并形成用于减震部件的环体。与实施例2 —样， 将该环体安装到第一环片与第二环片之间，使得环体与减震部件的径向 内周表面紧密接触，形成厚度约3mm的保护部件。进行与如上所述相 同的行驶试验并获得了完全相同的结果。实施例4利用丙烯腈-丁二烯氲化橡胶iM克化并形成用于减震部件的环体。与实 施例2—样，将该环体安装到第一环片与第二环片之间，使得环体与减 震部件的径向内周表面紧密接触，形成厚度约3mm的保护部件。进行 与如上所述相同的行驶试验并获得了完全相同的结果。实施例5将下面的添加剂(单位PHR)掺混到加氢的丙烯腈-丁二烯橡胶 (Nippon Zeon Corp.生产的2020)中，通过混合器来混合所述掺混的 材料，并挤出成型为厚度lmm的橡胶片。ISAF 60氧化锌 5硬脂酸 1过氧化二异丙苯 3.2抗氧化剂 6蜡 1.5 增粘剂 4 DOP 20将橡胶片贴在预制的环形减震部件外表面的整个区域上，通过模具 使其硫化，并且使保护部件一体化地硫化并粘附于该减震部件。其详细 i兌明如下没有保护部件的减震部件橡胶掺混比(NR:SBR:BR:H-NBR=40:30:20:10 )增强帘线材料尼龙帘线密度50.4/50mm 利用保护部件覆盖的减震部件 (横向长矩形横截面)宽度38mm厚度13mm角隅的倒角R=2mm外径约423mm内径约397mm接着，贴附减震部件，使得它在轮辋与轮盘之间,皮横向压缩，从而 获得弹性车轮。减震部件和轮辋或轮盘没有粘附。将弹性车轮与轮胎装 配在一起，内部压力设定为2.4kPa，载荷设定为4kN，使轮胎以80km/h 的速度在转鼓试验台上行驶。行驶结束之后，目测检查保护部件，没有 发现裂紋。此外，使装有弹性车轮的车辆在未铺装的差路面上行驶约50km并 目测观察保护部件。这样，虽然在表面上发现了小裂紋，但是保护部件 没有脱落。剥离保护部件并观察减震部件。结果，减震部件完好未受损， 并且没有粘附油脂。此外，在夏天将车轮置于室外约l个月，但是在保护部件的表面上 没有产生裂缝或裂紋。保护部件的体积电阻率为2xl06(n*cm)，测量装配有保护部件的弹性车轮的电阻值(轮辋与轮盘之间的电阻值，外加电压为500V，温度 为25'C，湿度为50%)，该电阻值不超过lxl06 (H'cm),证明获得了 优异的导电性能。实施例6将下面的添加剂(单位PHR)掺混到100重量份的弹性的弹性体 (Exxon Mobil Corp.生产的EXXPRO卯-lo )中，通过混合器来混合所 述掺混的材料，挤出成型为厚度lmm的橡胶片，并将其贴到如实施例 5的减震部件上并硫化。减震部件的详细说明等与实施例5中的一样。ISAF50氧化锌5硬脂酸1石蜡油5增粘剂10200目的硫 0.5 硫化促进剂 1接着，将减震部件安装在轮辋与轮盘之间(图1 )，与实施例5 —样, 使装有轮胎的车轮以80km/h的速度在转鼓试验台上行驶20000km,在 保护部件中没有发现裂紋。该测试之后，使装有弹性车轮的车辆在未铺 装的差路面上行驶50km。这样，虽然在表面上发现了小裂紋，但是该 裂紋没有到达减震部件。将保护部件剥离并观察减震部件。结果，减震 部件完好未受损，并且没有粘附油脂。实施例7在该实施例中，具有下列组成的lmm厚度的氯丁橡胶被用作保护 部件，并使该保护部件覆盖减震部件，实施与实施例5和6相同的试验, 获得了同样的极好结果。氯丁橡胶(WRT ) 100.0氧化镁 4.0氧化锌 5.0硬脂酸 1.0石克化促进剂22 1.0 GPF 50.0 DOP 8.0
对比例
与实施例2 —样，利用其中减震部件没有配M护部件的弹性车轮来 进行转鼓试验和高速弯路行驶试验。结果，在减震部件中产生许多裂紋， 并且从减震部件的部分位置暴露出增强纤维帘线。油脂粘附于减震部件的 表面并且发生溶胀。当在行驶之后即刻测量减震部件的表面温度时，表面 温度升高到约150摄氏度。此外，在夏天将弹性车轮置于室外30天后，在 减震部件表面产生许多裂紋。发现弹性车轮的体积电阻率大于lxl08 (n.cm)，并且弹性车i^基本不导电。
权利要求
1.一种弹性车轮，包括用于支撑轮胎的周向延伸的轮辋，固定于车轴的轮盘，布置在所述轮辋与所述轮盘之间并且由用于吸收振动的弹性材料制成的减震部件，和由弹性材料制成并覆盖所述减震部件的保护部件。
2. 根据权利要求l的弹性车轮，其中 所述3^辋和所述轮盘中的一个包括一对轴向间隔的第一环片，所述第一环片沿径向突出并沿周向延伸，并且所述轮辋和所述轮盘中的另 一个包括沿径向突出并在所述第 一环片之 间沿周向延伸的第二环片，并且一对所述减震部件固定在所述第二环片两侧的所述第 一环片与所述第 二环片之间。
3. 根据权利要求2的弹性车轮，其中 在所述^^辋的内周表面上布置所述第一环片，在所述轮盘的外周上布置所述第二环片，并且所述保护部件布置为使所述第一环片与所述轮盘相连接，并且所述保 护部件接触在所述第一环片和所述第二环片之间暴露的所述减震部件 的内周表面。
4. 根据权利要求2的弹性车轮，其中 在所述轮辋的内周表面上布置所述第一环片，在所述轮盘的外周上布置所述第二环片，并且所述保护部件布置为使所述第一环片与所述轮盘相连接，并且所述保 护部件不接触在所述第 一环片和所述第二环片之间暴露的所述减震部 件的内周表面。
5. 根据权利要求2的弹性车轮，其中 在所述轮盘的外周上布置所述第一环片，在所述轮辋的内周表面上布置所述第二环片，并且所述保护部件布置为接触在所述第一环片和所述第二环片之间暴露 的所述减震部件的外周表面。
6. 根据权利要求1~5中任一项的弹性车轮，其中所述减震部件由纤维增强橡胶制成。
7. 根据权利要求6的弹性车轮，其中 所述纤维包括长度超过所述减震部件一周的长纤维，并且 所述长纤维的总质量不少于纤维总质量的50%。
8. 根据权利要求1 ~ 6中任一项的弹性车轮，其中通过使布置在预定位 置的流态化橡胶或热塑性弹性体》更化来获得所述保护部件。
9. 根据权利要求6的弹性车轮，其中所述保护部件一体化地粘附于所 述减震部件的外表面。
10. 根据权利要求6的弹性车轮，其中所述保护部件一体化地粘附于所 述减震部件的外表面并且覆盖至少50%的所述减震部件。
11. 根据权利要求6的弹性车轮，其中所述保护部件一体化地粘附于所 述减震部件的外表面并且覆盖所述减震部件的全部区域。
12. 根据权利要求9、 10或11的弹性车轮，其中所述保护部件由与纤维 增强橡胶的基体橡胶不同的橡胶或弹性体制成。
13. 根据权利要求1~12中任一项的弹性车轮，其中所述保护部件包含 丁基橡胶、卣化丁基橡胶、加氢的二烯类橡胶、不加氢的二烯类橡胶、乙 丙橡胶、三元乙丙橡胶、氯丁橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶、氟橡胶、丙烯酸 橡胶、硅橡胶、氯化聚乙烯、和溴化对甲基苯乙烯和异丁烯的共聚物中的 至少一种。
14. 根据权利要求1~12中任一项的弹性车轮，其中所述保护部件是动 态交联橡胶、动态交联聚烯烃、聚氨酯、苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-异戊二烯共聚物、苯乙烯-异丁烯共聚物、或任意上述共聚物的氢化物。
15. 根据权利要求1~14中任一项的弹性车轮，其中所述保护部件具有 不超过lxl08 (ft.cm)的体积电阻率的导电性并且与所述轮辋和所述轮 盘均接触。
16. 根据权利要求9、 10或11的弹性车轮，其中所述保护部件具有0.1 ~ 5.0mm的厚度。
17. 根据权利要求1~16中任一项的弹性车轮，其中所述保护部件的耐 热性为初始断裂伸长率EB1与所述保护部件在160'C下老化5天后的断裂 伸长率EB2之比(EB2/EB1)不小于0.70。
全文摘要
本发明涉及一种弹性车轮，该车轮包括用于支撑轮胎的周向延伸的轮辋、固定于车轴的轮盘、布置在轮辋与轮盘之间并且由用于吸收振动的弹性材料制成的减震部件、以及由弹性材料制成并覆盖减震部件的保护部件。
文档编号B60B9/00GK101316728SQ20068004408
公开日2008年12月3日 申请日期2006年11月24日 优先权日2005年11月25日
发明者井本洋二, 今村正, 榊俊明 申请人:住友橡胶工业株式会社;都美工业株式会社