自行车轮胎的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本申请设及一种自行车轮胎，更特别地，设及一种旨在与电气辅助设备配合的自 行车轮胎。
【背景技术】
[0002] 电气辅助设备是指安装在自行车上且能够驱动至少一个自行车轮旋转的电力设 备。
[0003] 文献DE-20314210-U1描述了使用电气辅助设备或者电动马达驱动自行车的原理， 其中驱动小齿轮与固定于自行车前轮辆的环髓的齿组晒合，所述齿组是内齿组，运就是说 该齿组的齿面向车轮的轴线。运种设备的一个缺点是轮辆的齿组易于被石子卡住。
[0004] 文献DE-4011567-A1和US-5165776描述了一种发电设备，其用于自行车照明，旨在 与包括径向母线沿周向布置在轮胎的胎侧上的齿组的轮胎配合，且旨在与发电设备的小齿 轮的互补齿组配合。布置在轮胎的胎侧上的齿组设计成使发电设备的自由小齿轮转动。但 是，运种齿组并没有设计成被电气辅助设备的驱动小齿轮驱动。
【发明内容】
[0005] 本发明的一个目的在于提出一种自行车轮胎，其包括母线大致沿径向的齿组，该 齿组沿周向布置在轮胎的胎侧，从而与用于自行车的电气辅助设备的驱动小齿轮的互补齿 组配合。
[0006] 出于该目的，本发明提出一种自行车轮胎，包括：
[0007] 两个胎侧，该两个胎侧将胎面连接至两个胎圈，
[000引-连续的齿组，其母线大致相对于轴向方向的轮胎的旋转轴线呈径向，所述齿组沿 周向布置于至少一个胎侧的轴向外表面上，且旨在与互补齿组相配合，
[0009] -所述齿组由W齿距P等距间隔的齿组成，
[0010] -每个齿在母线方向上具有长度1，并在与母线垂直的平面内具有大致=角形的截 面，
[0011] -所述大致=角形的截面包括发源于第一顶点的第一侧边和第二侧边，W及与所 述第一顶点相对的且位于所述胎侧的轴向外表面上的第=侧边，所述第一顶点代表所述齿 的齿顶，
[0012] -所述第一侧边和第二侧边分别与垂直于第=侧边的方向形成第一和第二角，
[0013] -所述齿的齿顶与其到所述第=侧边的正投影之间的距离限定所述齿的高度h，
[0014] -每个齿包括具有弹性剪切模量G*的弹性材料，
[0015] -所述齿的弹性材料的弹性剪切模量至少等于阔弹性剪切模量G*s，该阔弹性剪切 模量G*s使得在由互补齿组施加至形成最小角的侧边的均匀压力P的作用下每个齿的齿顶 的位移d等于0.2乘W所述齿的高度h，所述均匀压力P等于650/(1 Xh X (2.67-0.33 XP))。
[0016] 自行车轮胎的外部几何形状的特征特别在于，均在经过轮胎的旋转轴线的子午平 面上测得的外部直径、轮辆直径、截面高度和宽度。特别地，根据欧洲轮胎轮辆技术组织或 者ETRTO标准的规定，运些几何特征在安装至轮辆且充气至工作压力的轮胎上进行测量。
[0017] 胎侧是轮胎的侧面部分，其将旨在与地面接触的胎面连接至旨在与轮辆接触的胎 圈。
[0018] 齿组在几何上通过母线来限定。在根据本发明的齿组的情况下，母线大致是沿径 向的，运就是说母线与轮胎的径向方向（垂直于轮胎的旋转轴线的轴向方向）形成小角。更 具体地，大致沿径向的母线与相切于胎侧的轴向外表面的方向形成至多等于45°的角，该方 向位于与轮胎的旋转轴线垂直的轮胎的子午平面或者径向平面中。轮胎胎侧的轴向外表面 是与大气空气相接触的胎侧的面，与和轮胎所充空气相接触的胎侧的轴向内面相反。
[0019] 此外，该齿组沿周向位于至少一个轮胎胎侧的轴向外表面，运就是说在与轮胎的 胎面表面相切且指向轮胎运转方向的周向方向。此外，齿组是连续的，运就是说其位于胎侧 的整个圆周上。
[0020] 更特别地，齿组由W齿距P而呈等距离的齿组成，运就是说通过齿的并列使每个齿 与下一个齿隔开恒定的距离或者齿距。齿组的齿距是齿组与电气辅助设备的驱动小齿轮的 互补齿组晒合的能力的特性，特别地，控制同时与小齿轮的互补齿组相接触W传递预期的 驱动扭矩的齿组的齿的数目。齿组的齿距还依赖于小齿轮的直径。
[0021] 每个齿的几何特征在于长度为1(沿着齿组的母线测量），并且在于在垂直于母线 的平面内的大致=角形的截面。大致=角形的截面是=个侧边的截面，其可W具有圆滑的 顶点（也就是说不必须是角形的顶点），W及不必须是直线形的侧边。在数学意义上，大致= 角形的截面可W内接于=角形部分内。该大致=角形的截面包括发源于第一顶点的第一侧 边和第二侧边，W及与所述第一顶点相对的且位于所述胎侧的轴向外表面的第=侧边，所 述第一顶点代表所述齿的齿顶。所述第一和第二侧边分别与垂直于第=侧边的方向形成第 一角和第二角。所述齿的齿顶与其到所述第=侧边的正投影之间的距离限定所述齿的高度 h。
[0022] 齿的长度1限定与互补齿组晒合的最大可能长度。齿的高度h限定与互补齿组晒合 的最大可能深度。
[0023] 考虑到形成齿的材料，每个齿包括具有弹性剪切模量G*的弹性材料。
[0024] 根据本发明，齿的弹性材料的弹性剪切模量G*至少等于阔弹性剪切模量G*s，该阔 弹性剪切模量G*s使得在由互补齿组施加至形成最小角的侧边的均匀压力的作用下每个齿 的齿顶的位移d等于0.2乘W齿的高度h，该均匀压力等于650/(1 XhX (2.67-0.33 Xp))。
[00巧]根据标准ASTM D 5992-96,在23°C的溫度下在10%振幅范围内，使用粘度分析仪 (例如Me化avib VA4000)在标准测试样本上测得弹性剪切模量G*或者复合动力剪切模量 G*。
[0026]考虑到齿的弹性材料的不可压缩性，通过使用有限元模拟与非线性平面变形建 模，计算确定阔弹性剪切模量G*s。因此，使用W下边界条件模拟一个单独的齿:位于胎侧的 轴向外表面的第=侧边被阻止位移，具有最小角的第一侧边或者第二侧边受到等于650/(1 XhX (2.67-0.33Xp))的均匀的压力。齿的弹性材料是不可压缩的胡克材料，具有杨氏模 量E*和泊松比0.49。对于给定的杨氏模量E*，齿的顶点的位移d则可W通过计算确定。由此 可W推导出齿的齿顶的位移与齿的高度的比例d/h。通过对杨氏模量E*的不同值重复该步 骤，能够确定杨氏模量E*和齿的齿顶的位移与齿的高度的比例d/h之间的关系。通过连续逼 近，则可W确定阔杨氏模量E*s使得该比例d/h等于0.2。然后可W通过使用关系式G*s = E*s/ 3来推导出阔弹性剪切模量G*s。
[0027] 在数字模拟中取施加至齿的均匀压力P使其等于650/(1 XhX (2.67-0.33Xp))，P W己表示。均匀压力P(W己表示)等于P = FX10/(SXN)，其中F(W牛顿表示)是由电气辅助 设备的驱动小齿轮的互补齿组施加至轮胎的齿组的驱动力，S( W平方毫米表示）是驱动力 施加至齿的表面积，N是同时与互补齿组晒合的齿的数目。在本发明中，相应于驱动功率 215W且在约3.3m/s的速度下施加的最大驱动力等于65N。驱动力施加至齿的表面积等于S = 1 Xh,其中1和h分别是W毫米表示的齿的长度和高度。最后，WN = 2.67-0.33 Xp估算同时 晒合的齿的数目N(考虑驱动小齿轮的直径），其中P是W毫米表示的齿组的齿距。
[0028] 在不对称的齿的情况下，均匀压力施加至第一或者第二侧边，该第一或者第二侧 边发源于齿的齿顶并形成较小的角。受到均匀压力的侧边指的是驱动边或者驱动面。不受 到均匀压力的侧边指的是非驱动边或者非驱动面。在不对称的齿的情况下，有利的是，均匀 压力施加至形成最小角的侧边，也即驱动侧边具有最小角。运使得相比于具有对称齿轮廓 的情况（即第一侧边和第二侧边的角相等）传递更高的驱动扭矩。运是因为与对称轮廓相 比