专利名称：将轮胎安装于轮毂上的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种轮辋或构成轮辋的元件的装置，用于安装和行驶没有单独内胎的轮胎，或“无内胎”轮胎，这些轮胎特别适用于重型车辆。
参考目前使用的滚动装置的轮辋，明显地主要分为，深槽轮辋，有截头圆锥状的支座，相对于装置的旋旋转轴倾斜5°或15°角，和平底或特定平底轮辋，有相对旋旋转轴倾斜0°或5°的支座。
所谓的深槽轮辋包括一个安装槽，其直径明显小于轮辋的名义直径。用户认为轮辋的这个内径太小，因为，它使得没有可能选择，例如，适当尺寸的有效地制动车辆的制动鼓，这种制动鼓相对其重量来说更为有力。
因此，上述轮辋通常用于客车和/或重型车辆轮胎的安装和行驶，很少用于，有时完全不用于其它车辆轮胎，例如，工地机械和建筑机械。
为了安装“无内胎”轮胎，平底轮辋至少需要有一个可拆卸的侧环、一个锁定环和一个密封垫，并且，明显地，在与零件可从其拆卸的一侧相对的一侧，轮辋体有一个固定法兰。因此，至少需要三个零部件。在多数情况下，所需零部件数多于三个，并且，对于大尺寸轮胎，可多达六件。除橡胶密封垫外，轮辋的零部件是金属的，并且，因此既重又大，很难对付。结果，大型的和特大型的轮胎的安装和拆卸都很困难，操作时间长。装有这种轮胎的轮子的安装和/或拆卸，需要车辆或机械在一段相当的时间内不能动。此外，所使用的金属零2部件，即锥形环、法兰和锁定环，经常受局部的部分磨损，有或没有氧化和锈蚀，并且，这些损坏，在以后的使用中，产生压力损失的安装缺陷，且还产生可能导致零部件断裂的应力集中。此外，众所周知，硫化橡胶密封垫在放置中要很小心；此外，它们会因受到自然氧化和恶劣存储环境而出现许多裂纹；因此，在许多情况下，正是这种环境使得密封垫不能圆满地实现其所想要的功能。
为了克服上述缺点，使用最少数量的零部件，并保证在长时间内滚动装置与轮子的更好连接，本发明提出一种新型装置，用于安装没有单独内胎的轮胎，它包括至少两个锥形金属环，打算用来容纳轮胎胎圈，所述两个金属环，通过两个圆形的侧向锁定环被设置并锁在车辆的轮毂上，各侧向锁定环由被加强环所加强的和涂覆加强环的硫化橡胶混合物组成，并且，加强环是有圆周弹性和径向抗压的，被放在轮毂的凹槽内。
“圆周弹性加强环”意指一个部件，在最大力50daN的作用下，其圆周展开至少可以伸长3％，并且，当力消除时，返回到其初始状态。
“径向抗压的加强环”意指一个环，其截面的最大径向尺寸，即，位于轮辋旋旋转轴的垂线上的横截面的外形两点之间的最大径向距离，在力的作用下最多减少2％。
“锥形固定环”意指一个环，径向向外有一个支座，其母线与旋转轴方向形成一定的角，但也指一个环，其支座的母线与所述轴形成零度角。
“硫化橡胶混合物”或“硫化橡胶组成物”意指弹性材料、加强填充物和众所周知的在特定温度被硫化的添加物的混合物。优选地，加强环的涂覆混合物有在至少6Mpa下相对伸长10％的正割弹性模量。
法国专利2677304描述了一种由圆形加强环加强的圆形橡胶环，所述环有圆周弹性并且径向抗压。所引证专利中的所述橡胶环，被用作为一个适配器，即，一种装置，有一适用的子午线截面，以便能够把给定轮廓的轮胎胎圈安装到打算用来容纳不同轮廓胎圈的轮辋上。这样使用的环是胎圈安装环，具体说，在被安装的轮胎满足现有标准时，有一个与标准轮廓一致的子午线轮廓的径向外壁。本发明以一种适用形式使用这种加强橡胶环，不是作为一个适配器或安装环，而是作为一个锁定环，本发明范围内的安装环是金属的，而不是橡胶的。
本发明的锁定环是至少有两个壁一个径向内壁和一个径向外壁，所述两个壁可以由垂直于旋旋转轴方向的侧壁所连接。为了容纳所述环，径向内壁的形状，与在机器轮毂上形成的凹槽或槽的形状或轮廓相似。所述凹槽，当从子午线截面观察时，可以是任何形状，但优选有一子午线截面，其表面是三角形，底边在轮毂的母线上，两侧边与旋旋转轴的平行方向形成10°到45°之间的锐角，两侧边通过圆形顶点相对地连接所述底边，以使应力集中和因疲劳而断裂的危险最小化。所述三角形的实际高度，被所述底边上的圆顶点所减低，优选在10和45mm之间。子午线截面中，锁定环的径向内壁的形状与上述三角形的内部形状一致。
在其径向内壁部分，其子午线截面的最大径向尺寸的主要部分位于形成在轮毂上凹槽的三角形截面内的情况下，锁定环的加强环的子午线截面可以有任何形状。“主要部分”意指一个径向距离，至少等于加强环截面最大径向尺寸的25％。加强环的所述径向内壁部分可以有两个优选的形状椭圆形(圆被认为是一个椭圆)和多边形，至少有两个边与轮毂上凹槽的三角形截面的两个侧边基本平行，以使弹性锁定环能够正确设置，并且，使所述设置能够被保持，虽然有因轮胎的充气、装载和行驶所引起的力和应力。
对于锁定环径向外壁部分的子午线截面，也可以是椭圆形状，但优选至少由一个截头圆锥部分组成，其母线与旋转轴方向形成一个15°到35°之间的角。所述截头圆锥部分，在轮胎安装时，与轮胎胎圈将安装在其上的锥形环的径向内壁的截头圆锥部分相对。加强环的子午线截面，在其外径向部分，则可是椭圆、圆或多边形，当为多边形时其一边平行于该环的径向外壁的截头圆锥部分。
不论加强环的子午线截面是何种形状，后者优选是具有相邻的金属簧圈的环状弹簧。单独的簧圈可以有任何形状的横截面，但优选圆形，并且簧圈横截面的直径，根据弹簧的尺寸，在2mm和8mm之间，允许簧圈在压力作用下的变形小于2％。加强环也可以是如钢或陶瓷的刚性材料的一系列圆柱形元件，这些元件的长度小于圆柱的直径，并且由高肖氏A级硬度的橡胶混合物圆周地连接在一起。
在使用弹簧的情况下，通过在簧圈里插入高肖氏A级硬度的硫化橡胶的连续圆形元件，或塑性材料的连续圆形元件，弹簧的压缩强度可以有益地被改进，为保持弹簧的弹性，这些元件是圆形地间断的。
为便于拆卸轮胎和拆卸锁定环的操作，所述弹簧配有绳索或金属条，通过作用在绳索上的拉应力，使得有可能从轮毂的凹槽将环取出。
金属安装环是一个金属件，包括一个轮辋座，尽管它也可以圆柱形或其它形状，通常为截头圆锥形，所述座通过一个轮辋法兰轴向地和径向地伸展到外，所述法兰可以独立于座，并且相对所述座是可拆卸的。所述环有一径向内壁，至少由一个截头圆锥部分组成，其母线与旋转轴方向形成一个15°到35°之间的角，而径向外壁，从子午线截面看，首先由截头圆锥形母线组成，该母线与旋转轴方向形成一个0°到16°之间的角，和，其次以圆弧形式轴向伸展所述母线到表示轮辋法兰的轴向内轮廓和径向外轮廓的曲线外。所述曲线在所有情况下优选段径位于连接所述曲线和上述截头圆锥形母线的交汇点和所述曲线与距旋转轴最远点的直线外，并轴向位于该直线段内。因此，所述曲线可由一段圆弧构成，该圆弧在连接截头圆锥形母线和该曲线的圆弧切线处。它还可以由不论其是否垂直于旋转轴的直线段构成，该直线段在上述连接弧径向向里的，和第二圆弧外径向向外的切线处，以便获得所希望的曲线。金属安装环可以独立于轮胎，并且，更具体说，独立于所述轮胎的胎圈。为了便于和加速安装和拆卸的操作，及各种手动操作，带座和法兰的锥形环，例如，以与钢丝圈相同的方式，构成轮胎的一个整体部分；所述环可以通过压配合与该轮胎胎圈组合一体，且没有任何可能脱离。上述原理被描述在法国专利申请2087770。
无论是否与轮胎胎圈组合成一体，和为了能够更方便地处理所设置的元件，优选将金属胎圈安装环配置在它们带气垫系统的轴向内部分，这使得有可能在安装操作过程中在轮毂和该环的径向内部分之间具有并保持一个自由间隔，结果大大地改进轴向移动。所述5到20mm的自由间隔还打算允许在轮毂上目视接近，而不挤压轮胎/金属环组件。
参考附图所示的非限制性的实施例的说明，能更好地被描述和理解本发明。
图1是本发明第一实施例的子午线截面图；图2以同样方式示出本发明的第二实施例；和图3示出第三实施例。
图1仅示一种出打算被安装到建筑机械的大尺寸轮胎的胎圈4。所述胎圈主要由胎圈钢丝41加强，围绕胎圈钢丝41，所述轮胎的径向胎体加强件40由绕线紧固。胎圈4有径向内壁和轴向外壁，具有要安装于金属安装环3上形状和尺寸，由截头圆锥形支座31组成，其母线310，从子午线截面观察，与旋转轴方向形成一个5°±1°的角，其母线通过圆弧330轴向伸展到外侧，圆弧330将所述母线310连接到轮辋法兰32的壁320，所述壁320与旋转轴的方向垂直，并且，轴向和径向终止在圆形部分340的外侧。母线310到340的尺寸是标准化的尺寸。对于锥形安装环3的径向内壁，主要由凹槽303和法兰32轴向外壁的迹线组成，凹槽303通过截头圆锥部分轴向向外伸展，其母线与旋转轴方向形成一个α角，该α角轴向敞开、径向朝内、并等于30°的角，其自身通过母线302伸展，在本实例中为圆柱形。所有的母线301和302都接触可拆卸的锁定环2的径向外壁，从子午线截面看，所述壁还由两个分别与母线301和302有相同特性的母线203和204组成。所述锁定环2由被加强环加强的硫化橡胶混合物21组成，该加强环是一个圆形截面的弹簧20，通过螺旋地相邻盘绕直径为4mm的镀黄铜的钢金属簧圈获得。为给锁定环2提供更多的凝聚，且为避免弹簧簧圈之间的脱离，和为提高弹簧抗横向压缩的变形性，螺旋绕线绕着肖氏A级硬度为93的硫化橡胶混合物的连续圆形元件22。加强橡胶的锁定环2的径向内表面由两个截头圆锥形母线201和202构成，它们分别接触并承受在轮毂1上产生的圆形凹槽10的两个截头圆锥母线101和102。通过轮毂1的圆柱形母线11的伸展，所述母线形成一个等腰三角形，有两个边101和102，与旋转轴方向或与平行于旋转轴的母线11的方向形成一个大体等于35°的β角，并有一个底边，有至少为弹簧20直径D的三分之一的足够的轴向宽度，是加强环20的最大径向尺寸，它位于上述定义的三角形里，和凹槽的形状、环2的径向内部和外部形状结合，以使得可能有足够在所有行驶条件下保持所述环2的必要的轴向锁紧。条5绕锁定环2的加强环20的子午线截面被缠绕，以在轮胎跑气后，和在胎圈轴向朝里位移后，能够将所述环2从其壳体，轮毂1的槽10取出。
金属安装环轴向内部部分的槽303使得有可能容纳一个定位和对中心系统，用于轮毂1上的安装装置2、3。所述系统由空腔8或一系列空腔组成，空腔覆盖总表面面积的30％至80％的安装环圆周表面部分。所述空腔各包含一个弹性密封垫，并通过特定网络7或用于轮胎的充气线路供给气体，密封垫被向后推进空腔的底部，由此，阻塞可与外界或与内部相通的开口XX′；部分气流流过开口YY′，并且，通过密闭垫的边缘和轮毂之间的漏气，产生一个气垫效应。空腔上部81中的压力增加，向后推密封垫，并且重新确立支座的中心。所述的中心状态和抑制摩擦首先使得有可能放置外锁定环2，和其次确保上述部件301和302的接合。
图2示出的应用上述原理的安装装置，与前述图1实施例的主要不同之处在于1)安装环3的径向外轮廓和轴向内轮廓，所述轮廓是一个标准化的以容纳所谓的深槽轮胎胎圈的轮廓，该轮廓有一个特定的截头圆锥形环支座，向旋转轴方向倾斜15°，2)轮毂1的凹槽10的形状和随之的锁定环2和加强环20的形状。
如果考虑凹槽10的三角形的形状，后者不再是等腰三角形，但有一个轴向外边，它相对旋转轴的倾斜小于轴向内边的倾斜。必要的、足够的锁紧可以通过加强环20的适当形式获得，它是一个矩形截面的弹簧，其相邻两侧平行于凹槽10的三角形的两边。
图1和图2实例中使用常规结构和形状的胎圈，以被安装于标准化的(TRA，ETRTO)安装环的壁上，图3所示的胎圈和适用于所述胎圈的安装环的径向内轮廓不是常规的。图3所示的轮胎的胎圈没有胎圈钢丝，由使用多个适当结构的加强件41、42确保将胎体加强件固定和夹紧在轮辋上的功能，这种使用结合了现有的、例如，如国际申请PCT/EP98/06832所公开的胎体加强件的子午线轮廓，和其本身适合于胎体加强件轮廓的安装环31的支座的子午线轮廓。在各胎圈中，胎体加强件，至少由一个第一连续附加层41，至少径向向外和轴向向内被加强，该附加层41至少包括一个有至少一层帘布层(ply)构成的第一部件，该帘布层由不能拉伸的加强元件构成，该加强元件与圆周方向形成一个在-2.5°和+2.5°之间的角。轴向向外和径向向内，最好设置第二附加层，第二附加层由至少一层帘布层的至少一个第一部件构成，该帘布层是不能拉伸的圆周的加强元件。至于轮胎胎圈中胎体加强件40的子午线轮廓，其形成是在侧壁上所述轮廓的伸展，通过由直线段CD切向和轴向向内伸展的圆弧凸面BC，D是胎体加强件40的端部。从子午线截面看，金属安装环3的径向内壁31的子午线轮廓，类似于上述所定义的胎体加强件的轮廓，因为它是由通过截头圆锥形母线伸展的圆弧所形成的。对于安装装置和具体的锁定环2的其余部分，除尺寸略有修改之外，与图2所示的环相一致。
尽管以上描述了由单个轮胎和它的安装在仅包括两个槽的轮毂上的安装装置所组成的滚动装置，但由两个成对安装的轮胎组成的滚动装置并没有背离本发明的范围在这种情况下，带四个槽的单一轮毂就足够了。
权利要求
1.一种用于安装没有单独内胎的轮胎的装置，包括两个用来容纳胎圈(4)的锥形金属安装环(3)，其特征在于所述两个金属环(3)被设置在在车辆的轮毂(1)上，并用两个圆形侧向锁定环(2)锁紧在车辆的轮毂(1)上，每个侧向锁定环(2)由被加强环(20)所加强的和涂覆加强环(20)的硫化橡胶混合物(21)组成，所述加强环(20)是有圆周弹性和径向抗压的，并且被放只在轮毂(1)的一凹槽(10)内。
2.如权利要求1的装置，其特征在于，所述加强环(20)的涂覆混合物(21)有在至少6Mpa下相对伸长10％的正割弹性模量。
3.如权利要求1或2的装置，其特征在于，所述加强环(20)是一个环状弹簧，有相邻的金属簧圈，每个簧圈有直径在2mm和8mm之间的圆形截面，在压力作用下允许所述簧圈的变形小于2％。
4.如权利要求3的装置，其特征在于，肖氏A级高硬度的硫化橡胶的连续圆形元件(22)，被插入所述弹簧的簧圈里，以改进所述弹簧的压缩强度。
5.如权利要求3的装置，其特征在于，塑性材料的连续圆形元件(22)被插入所述弹簧(20)的簧圈里，为保持弹簧(20)的弹性，所述元件是圆形地不连续的。
6.如权利要求1或2的装置，其特征在于，所述加强环(20)是刚性材料的一系列圆柱形元件，所述元件的长度小于所述圆柱的直径，并且由肖氏A级高硬度的橡胶混合物圆周地连接在一起。
7.如权利要求3的装置，其特征在于，为便于拆卸所述轮胎和拆卸所述锁定环(2)的操作，所述加强环(20)配有绳索或金属条(5)，通过作用在所述绳索(5)上的拉应力，使得有可能从所述轮毂的凹槽将所述环取出。
8.如权利要求1的装置，其特征在于，所述轮毂(1)上的每个凹槽(10)有午线截面，其表面是三角形，底边在所述轮毂(1)的母线上，并且两侧边与平行于旋转轴的方向形成10°到45°之间的锐角，所述两侧边通过圆形顶点相对地连接到所述底边。
9.如权利要求8的装置，其特征在于，所述三角形的高度，被所述底边上的所述圆顶点所减低，在10到45mm之间。
10.如权利要求8的装置，其特征在于，所述加强环(20)的子午线截面，在其径向内和外部分，是椭圆形，至少为位于形成在所述轮毂(1)上的所述槽(10)的三角形截面中的子午线截面最大径向尺寸的25％。
11.如权利要求8的装置，其特征在于，所述加强环(20)的子午线截面，在其径向内部分，是多边形，至少有两个边与所述轮毂(1)上所述凹槽(10)的所述三角形的两个边基本平行，并且，至少为位于形成在所述轮毂(1)上的所述凹槽(10)的所述三角形截面中的所述环(20)的所述子午线截面最大径向尺寸的25％。
12.如权利要求11的装置，其特征在于，所述加强环(20)的子午线截面，在其径向外部分，是多边形，至少有一个截头圆锥部分，其母线与旋转轴方向可形成一个15°到35°之间的角。
13.如权利要求1的装置，其特征在于，每个所述金属安装环(3)至少由一个截头圆锥轮辋支座(31)组成，所述支座(31)通过轮辋法兰(32)被轴向和径向伸展到外侧，所述法兰(32)可以独立于所述支座(31)，并相对所述支座(31)是可拆卸的。
14.如权利要求13的装置，其特征在于，所述安装环(3)的径向外壁，从子午线截面看，首先至少包括一个截头圆锥形母线(310)，与旋转轴方向形成一个0°到16°之间的角，和，其次，以圆弧(330)，轴向伸展所述母线(310)到外侧，曲线(320)表示轮辋法兰(32)的轴向内轮廓和径向外轮廓，所述曲线(320)径向位于连接所述曲线(320)和所述截头圆锥形母线(310)的交汇点和所述曲线(320)距旋转轴最远点的直线段外，且轴向位于其内。
15.如权利要求13的装置，其特征在于，所述安装环(3)有径向内壁，至少由一个截头圆锥部分(301)组成，其母线与旋转轴方向形成一个15°到35°之间的角。
16.如权利要求13的装置，其特征在于，每个安装环，在其轴向内部部分，设有一个凹槽(303)，使得有可能容纳一个用于所述轮毂(1)上的安装装置的定位和对中心系统。
17.如权利要求1的装置，其特征在于，每个金属安装环(3)与所述轮胎的胎圈(44)整体制造。
全文摘要
一种用于安装没有单独内胎的轮胎的装置,包括两个用来容纳轮胎胎圈(4)的金属锥形安装环(3),设置在车辆的轮毂(1)上,并用两个圆形侧向锁定环(2)锁紧在车辆的轮毂(1)上,每个锁定环(2)由被加强环(20)加强的和涂覆加强环(20)的硫化橡胶混合物(21)组成,加强环(21)是有圆周弹性和径向抗压的,并且被放在轮毂(1)的凹槽(10)内。
文档编号B60C15/00GK1351548SQ00807849
公开日2002年5月29日 申请日期2000年4月27日 优先权日1999年5月25日
发明者P·迪里夫 申请人:米其林技术公司, 米其林研究和技术股份有限公司