轻质轮胎组件的制作方法

本发明涉及一种轮胎，并且更具体地涉及一种具有三维间隔件部件的轿车子午线轮胎（radial passenger tire）或者高性能轮胎。

背景技术：

充气轮胎是一个世纪以来用于车辆机动性的选择方案。现代的带束的子午线胎体充气轮胎是卓越的产品，其提供用于支撑所施加的负载而同时允许合理的竖直和横向顺应性的有效手段。充气轮胎主要是由于轮胎空腔中的内部空气压力的作用而获得其机械属性。对充气压力的反作用修正了带束层和胎体部件的刚性。则充气压力是对于充气轮胎而言的最重要的设计参数中的一个。

需要好的压力维持来获得充气轮胎的最佳性能。低于规定的充气压力会导致燃料经济性的损失。最重要的是在完全损耗掉充气压力之后常规充气轮胎能够被非常有限的使用。已经提出了许多轮胎构造以用于在空气压力从轮胎完全损耗掉之后实现车辆的持续机动性。商业可获得的失压保用（runflat）轮胎方案是具有附加的侧壁加强部或填充件以允许侧壁在泄气操作期间在受压下充当负载支撑构件。这种附加的加强部常常导致轮胎质量更高以及乘坐舒适性变差的缺点。用以提供失压保用能力的其它尝试利用在轮胎冠部分中的基本环形加强带。在这些方案中，胎面部分的刚性部分地来自环形加强带的固有特性并且部分地来自对充气压力的反作用。另一些方案依赖于附接到车轮的次级内部支撑结构。这些支撑部增加了经安装的组件的质量并且或者增加安装难度或者会需要使用多件式轮辋。所有的这些方法都是本来的充气轮胎结构的混合，并且在设计上遭受妥协之处使得对于充气和泄气状态均不是最佳的。此外，这些失压保用方案需要使用一些手段来监视轮胎充气压力并且通知车辆操作者充气压力是否处于推荐限制之外。

被设计成在没有充气压力的情况下操作的轮胎可消除与充气轮胎有关的许多问题和妥协之处。既不需要压力维持也不需要压力监视。现今被结构支撑的轮胎（诸如实心轮胎或其它弹性体结构）尚未提供常规充气轮胎所获得的性能水平。呈现类似充气轮胎的性能的被结构支撑的轮胎方案将会是令人期望的改进。

技术实现要素：

依照本发明的第一轮胎具有旋转轴线。所述第一轮胎包括圆形胎面带、用于附接到轮轴的圆形轮毂、以及包括多个环状环的结构，其将所述胎面带和所述轮毂互连并且将负载从所述胎面带传递到所述轮毂，第一组环彼此轴向相邻设置，并且第二组环是同心的并且彼此径向相邻设置。

根据第一轮胎的另一方面，所述多个环中的环包括织物层。

根据第一轮胎的又一方面，所述多个环中的环包括纱线、丝线、纤维、和/或织物的加强构件。

根据第一轮胎的再一方面，所述多个环中的环包括由加强构件连接在一起的层。

根据第一轮胎的又一方面，所述多个环中的环包括编织层。

根据第一轮胎的再一方面，所述多个环中的环包括连接第一织物层和第二织物层的个体束状纤维（pile fiber）的“开式”层。

根据第一轮胎的又一方面，所述多个环中的环包括连接第一层和第二层的织物束（fabric pile）的“闭式”层。

根据第一轮胎的再一方面，所述多个环由环状带互连。

根据第一轮胎的又一方面，所述环状带由橡胶构成。

根据第一轮胎的再一方面，所述环状带由塑料构成。

根据第一轮胎的又一方面，所述环状带由金属构成。

依照本发明的第二轮胎具有旋转轴线。第二轮胎包括，所述轮胎包括：

圆形胎面带；

用于附接到轮轴的圆形轮毂；以及

包括多个轮辐的结构，其将所述胎面带和所述轮毂互连并且将负载从所述胎面带传递到所述轮毂，所述结构具有彼此轴向相邻设置的径向延伸的轮辐的组。

根据第二轮胎的另一方面，所述轮辐包括经扭曲的织物层。

根据第二轮胎的又一方面，所述轮辐包括纱线、丝线、纤维、和/或织物的加强构件。

根据第二轮胎的再一方面，所述轮辐包括由加强构件连接在一起的层。

根据第二轮胎的又一方面，所述轮辐包括编织层。

根据第二轮胎的再一方面，所述轮辐包括连接第一织物层和第二织物层的个体束状纤维的“开式”层。

根据第二轮胎的又一方面，所述轮辐包括连接第一层和第二层的织物束的“闭式”层。

本发明包括如下技术方案：

方案1：一种具有旋转轴线的轮胎，所述轮胎包括：

圆形胎面带；

用于附接到轮轴的圆形轮毂；以及

包括多个环状环的结构，其将所述胎面带和所述轮毂互连并且将负载从所述胎面带传递到所述轮毂，第一组环彼此轴向相邻设置，并且第二组环是同心的并且彼此径向相邻设置。

方案2：根据方案1所述的轮胎，其中，所述多个环中的环包括织物层。

方案3：根据方案1所述的轮胎，其中，所述多个环中的环包括纱线、丝线、纤维、和/或织物的加强构件。

方案4：根据方案1所述的轮胎，其中，所述多个环中的环包括由加强构件连接在一起的层。

方案5：根据方案1所述的轮胎，其中，所述多个环中的环包括编织层。

方案6：根据方案1所述的轮胎，其中，所述多个环中的环包括连接第一织物层和第二织物层的个体束状纤维的“开式”层。

方案7：根据方案1所述的轮胎，其中，所述多个环中的环包括连接第一层和第二层的织物束的“闭式”层。

方案8：根据方案1所述的轮胎，其中，所述多个环由环状带互连。

方案9：根据方案8所述的轮胎，其中，所述环状带由橡胶构成。

方案10：根据方案8所述的轮胎，其中，所述环状带由塑料构成。

方案11：根据方案8所述的轮胎，其中，所述环状带由金属构成。

方案12：一种具有旋转轴线的轮胎，所述轮胎包括：

圆形胎面带；

用于附接到轮轴的圆形轮毂；以及

包括多个轮辐的结构，其将所述胎面带和所述轮毂互连并且将负载从所述胎面带传递到所述轮毂，所述结构具有彼此轴向相邻设置的径向延伸的轮辐的组。

方案13：根据方案12所述的轮胎，其中，所述轮辐包括经扭曲的织物层。

方案14：根据方案12所述的轮胎，其中，所述轮辐包括纱线、丝线、纤维、和/或织物的加强构件。

方案15：根据方案12所述的轮胎，其中，所述轮辐包括由加强构件连接在一起的层。

方案16：根据方案12所述的轮胎，其中，所述轮辐包括编织层。

方案17：根据方案12所述的轮胎，其中，所述轮辐包括连接第一织物层和第二织物层的个体束状纤维的“开式”层。

方案18：根据方案12所述的轮胎，其中，所述轮辐包括连接第一层和第二层的织物束的“闭式”层。

定义

“三角胶芯”或“胎圈填料三角胶芯”表示径向地定位在胎圈芯上方且在帘布层与反包帘布层之间的弹性体填料。

“轴向的”和“轴向地”表示与轮胎旋转轴线平行的线或方向。

“胎圈”或“胎圈芯”通常表示轮胎的包括与将轮胎保持到轮辋有关的径向内胎圈的环形抗拉构件的部分；胎圈由帘布层帘线包绕并且成形为带有或不带有其它加强元件，诸如胎圈芯包布、胎跟加强层、三角胶芯或填料、护趾胶和胎圈包布。

“胎体”表示除帘布层之上的底胎面、胎面、带束层结构之外的轮胎结构，但是包括胎圈。

“外胎”表示除胎面和底胎面之外的轮胎的胎体、带束层结构、胎圈、胎侧以及所有其它部件，即，整个轮胎。

“胎跟加强层”指的是定位在胎圈区中的织物或钢丝帘线的窄带，其功能是加强胎圈区并稳定胎侧的径向最靠内部分。

“周向的”大多数情况下表示沿着与轴向方向垂直的环形胎面的表面的围界延伸的圆形线或方向；“周向”还可以指其半径限定胎面的轴向曲率的多组相邻圆形曲线的方向，如在横截面图中所视。

“帘线”表示利用其加强帘布层和带束层的包括纤维的加强线束中的一者。

“赤道面”表示与轮胎的旋转轴线垂直并穿过其胎面中心的平面；或者包含胎面周向中心线的平面。

“胎圈芯包布”指的是用于强度并将胎圈金属丝系在轮胎本体中的绕着胎圈金属丝的加强织物。

“规格尺寸”一般指的是测量值，并且具体地指的是厚度。

“内衬”表示形成无内胎轮胎的内表面的并且包含轮胎内的充气流体的弹性体或其它材料的一层或多层。

“针织的”表示能够通过借助于针或金属丝使一个或多个纱线的一系列圈互锁而生产的结构，诸如经编织物和纬编织物。

“横向的”表示与轴向方向平行的方向。

“标准负载”表示由适当的标准组织针对轮胎使用情况选定的特定设计充气压力和负载。

“帘布层”表示由涂覆有橡胶的经径向配置的或以其它方式平行的帘线构成的帘线加强层。

“径向的”和“径向地”表示在径向方向上朝着或远离轮胎的旋转轴线的方向。

“子午线帘布层结构”表示一个或多个胎体帘布层，或其至少一个帘布层具有相对于轮胎的赤道面以65°和90°之间的角度定向的加强帘线。

“子午线轮胎”表示带束的或周向地限制的充气轮胎，在子午线轮胎中，至少一个帘布层具有相对于轮胎赤道面以在65°和90°之间的帘线角铺设的从胎圈延伸至胎圈的帘线。

“截面高度”表示在轮胎赤道面处从公称（nominal）轮辋直径到轮胎外直径的径向距离。

“截面宽度”表示以标准压力对轮胎充气达24小时之时或之后，但在并未承载的情况下，与轮胎轴线平行并且在其胎侧的外部之间的最大直线距离，不包括由于贴标签、装饰或保护带而导致的胎侧的升高。

“胎侧”表示轮胎的在胎面与胎圈之间的部分。

“三维间隔件结构”可表示由两个织物外层构成的三维结构，每个织物外层具有沿第一和第二方向延伸的加强构件（诸如纱线、丝线、纤维、和/或织物），两个外层由沿限定的第三方向延伸的加强构件（纱线、丝线、纤维、和/或织物）或其它针织层连接在一起。“开式”三维间隔件结构由连接第一与第二织物层的个体束状纤维（pile fiber）或加强件组成。“闭式”三维结构利用连接第一与第二层的织物束。

“护趾胶”表示轮胎的每个胎圈轴向内侧的周向配置的弹性体的轮辋接触部分。

“胎面带”表示可包括剪切带、胎面带和/或带束层结构的环状结构。

“胎面宽度”表示包括轮胎旋转轴线的平面中的胎面表面的弧长。

“反包端”表示胎体帘布层从被帘布层包绕的胎圈向上（即径向向外）翻的部分。

“机织”表示由多个纱线以直角彼此交叉以形成纹路而生产的结构，比如篮子。

附图说明

结合附图在思考下述描述时将会更加明白本发明的结构、操作、以及优点，在附图中：

图1呈现依照本发明的示例轮胎的示意性横截面图；

图2呈现沿着图1中的线“2-2”截取的示意性截面图；

图3呈现依照本发明的另一示例轮胎的示意性横截面图；

图4 呈现沿着图3中的线“4-4”截取的示意性截面图；

图5呈现依照本发明的组装步骤的示意性细节；

图6呈现依照本发明的又一示例轮胎的示意性横截面图；

图7呈现沿着图6中的线“7-7”截取的示意性截面图；

图8呈现用于与本发明一起使用的示例三维织物的示意性细节；

图9呈现依照本发明的另一示例三维织物的示意性细节；

图10呈现依照本发明的又一示例三维织物的示意性细节；

图11呈现依照本发明的再一示例三维织物的示意性细节；

图12呈现依照本发明的又一示例三维织物的示意性细节；

图13呈现依照本发明的再一示例三维织物的示意性细节；以及

图14呈现依照本发明的又一示例三维织物的示意性细节。

具体实施方式

三维织物可针对不同的轻质充气和非充气轮胎部件和设计提供大的设计自由度。三维织物可被调整以产生各种机械、热和/或电特性。三维织物可进一步有效地将应力从一个方向分配到其它方向。

图1-2示出了依照本发明的示例轮胎100。轮胎100可包括圆形胎面带110、用于附接到轮轴（未示出）的圆形轮毂115、以及包括多个环状环120的结构，其将胎面带110和轮毂115互连并且将负载从胎面带传递到轮毂。环状环120可包括彼此轴向相邻设置的若干环（在图2中是三个）以及彼此径向相邻设置的若干同心环（在图1-2中是三个）。

这些环120可包括织物层。一些层可具有沿第一和第二方向延伸的加强构件（诸如纱线、丝线、纤维、和/或织物）。另一些层可由沿限定的第三方向延伸的加强构件（纱线、丝线、纤维、和/或织物）或其它编织层而连接在一起。“开式”层可包括连接第一和第二织物层的个体束状纤维或加强件。“闭式”层可包括连接第一层和一第二层的织物束。

图3-4示出了依照本发明的示例轮胎300。轮胎300可包括圆形胎面带310、用于附接到轮轴（未示出）的圆形轮毂315、以及包括多个环状环320的结构，其将胎面带310和轮毂315互连并且将负载从胎面带传递到轮毂。环320可由环状带330互连，环状带330由诸如橡胶、塑料、金属、和/或其它合适材料的材料构成。环状环320可包括彼此轴向相邻设置的若干环（在图4中是三个）以及彼此径向相邻设置的若干同心环（在图3-4中是三个）。

这些环320可包括织物层。一些层可具有沿第一和第二方向延伸的加强构件（诸如纱线、丝线、纤维、和/或织物）。另一些层可由沿限定的第三方向延伸的加强构件（纱线、丝线、纤维、和/或织物）或其它编织层而连接在一起。“开式”层可包括连接第一和第二织物层的个体束状纤维或加强件。“闭式”层可包括连接第一层和一第二层的织物束。

图5示出了依照本发明的示例组装步骤500。轮胎外胎510可包括多个环状环520（在图5中是三个），其可类似或者可不类似于图1-4的环120、320。环状环520可根据需要具有相同或者不同构造。环520可一起限定用于在对应外胎510中更换的筒状体（cartridge）530。

图6-7示出了依照本发明的示例轮胎600。轮胎600可包括圆形胎面带610、用于附接到轮轴（未示出）的圆形轮毂615、以及包括多个径向延伸的经扭曲的轮辐620的结构，其将胎面带610和轮毂615互连并且将负载从胎面带传递到轮毂。轮辐620可由诸如橡胶、塑料、金属、和/或其它合适材料的材料构成。环状环320可包括彼此轴向相邻设置的若干轮辐（在图7中是三个）。

环120、320以及轮辐620可包括织物层。一些层可具有沿第一和第二方向延伸的加强构件（诸如纱线、丝线、纤维、和/或织物）。另一些层可由沿限定的第三方向延伸的加强构件（纱线、丝线、纤维、和/或织物）或其它编织层而连接在一起。“开式”层可包括连接第一和第二织物层的个体束状纤维或加强件。“闭式”层可包括连接第一层和第二层的织物束。

轮毂115、315、615可以是金属、聚合物和/或碳材料。每个环120、320和/或轮辐620可由专用溶液涂覆/浸渍以便增加刚性和强度。具有递减半径的相继同心环120、320在具有径向加强件或不具有径向加强件的情况下由柔性聚合物粘性层连结在一起。

织物可由聚对苯二酸酯（聚对苯二甲酸乙二醇酯）、高性能纤维等构成。这些纤维可由如下这样的材料构成为单个成分：尼龙纤维、人造丝纤维、聚酯纤维、碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、聚乙烯纤维、芳纶、和/或其它合适的高性能纤维，或者具有由这些材料的组合组成的多成分纤维。这些纤维的轻质且增强的机械特性会允许许多设计改进，从而影响成本、重量、滚动阻力等。可调整板式层（deck layer）（例如，非充气轮胎的剪切带）的厚度、竖直束的高度、密度、以及卷（roll）宽度以满足各种轮胎要求。两个板式层之间的空间填充有轻质材料、金属丝、管状物、泡沫、密封剂材料、传感器等等。

通过修改纤维材料和/或构造，纺织加强的复合结构120、320、620的材料和材料特性可针对具体负载情况被特别地定制。例如，三维织物的一个五厘米立方体400可仅重6.5克（图8）。立方体800可具有由织物820的三维结构限定的多个开放空间（cell）810。另一示例结构900可以是五厘米乘五厘米乘0.7厘米并且重1.1克（图9）。同一尺寸的常规胎跟加强层化合物会重30.0克。结构900可具有由织物920的三维结构限定的多个开放空间910。

图10示出了可被用作非充气轮胎100、300、600中的环120、320和/或轮辐620的四个示例的六角形构造1010、1020、1030、1040。构造1010、1020、1030、1040可具有由织物1013、1023、1033、1043的三维结构限定的多个闭合空间1011、1021、1031、1041。

图11示出了可被用作非充气轮胎100、300、600中的环120、320和/或轮辐620的四个示例的三平面构造1110、1120、1130、1140。构造1110、1120、1130、1140可具有由织物1113、1123、1133、1143的三维结构限定的多个闭合空间1111、1121、1131、1141。

图12示出了可被用作非充气轮胎100、300、600中的环120、320和/或620的四个示例的两平面构造1210、1220、1230、1240。构造1210、1220、1230、1240可具有由织物1213、1223、1233、1243的三维结构限定的多个闭合空间1211、1221、1231、1241。

图13示出了可被用作非充气轮胎100、300、600中的环120、320和/或轮辐620的三个示例的弯曲构造1310、1320、1330。构造1310、1320、1330可具有由织物1313、1323、1333的三维结构限定的多个闭合空间1311、1321、1331。

图14示出了示例构造1400的放大图，其详示了被用作非充气轮胎100、300、600中的环120、320和/或轮辐620的个体纤维1401的相互关系。构造1400可具有由织物1401的三维结构限定的多个开放空间1411。

鉴于本文中提供的本发明的描述，本发明的变体是可能的。虽然已经出于图示说明本发明的目的示出了某些代表性实施例和细节，不过本领域技术人员将会明白可以在不偏离本发明范围的情况下作出各种修改和改进。因此，将理解的是，可以对所描述的具体实施例作出改变，其将会落在如由所附权利要求限定的本发明的完整的所意图的范围内。