专利名称：漏气保用轮胎系统及其支撑圈的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种漏气保用轮胎(runflat tire)系统，即使当轮胎的内压下降时，该系统仍可允许车辆以不变的速度安全行驶预定的距离。
背景技术：
近年来，已经提出了漏气保用轮胎系统，通过该系统，即使轮胎漏气，仍可以高达80km/hr的相对较高的速度行驶很长的距离，例如数百公里。
图10示出了现有的这种类型的系统。该系统包括轮胎“a”，轮胎“a”安装于其上的轮辋b，以及安装在轮辋b上、位于轮胎“a”及轮辋b所包围成的腔“i”内的支撑圈e。当轮胎的内压减少时，支撑圈e接触抵靠胎面部d的内表面以支撑轮胎的载荷。轮辋b包括第一座b1及第二座b2，其上安装有轮胎“a”的第一胎圈部f1及第二胎圈部f2。用于支撑圈e的安装部g设置在座b1及b2之间。
在该系统中，当轮胎“a”的内压由于刺破等而降低时，胎面部d的内表面d1接触抵靠支撑圈e。施加至轮胎“a”的负载由支撑圈e及轮辋b支撑。因为第一胎圈部f1及第二胎圈部f2锁定在轮辋凸缘及隆起h之间，故车辆可以以上述速度行驶而在漏气状态下不会产生问题。该系统消除了在路肩上更换轮胎的需求，使得车辆可行驶至加油站或保养维修站。由此，除了方便及舒适性外，考虑到高速行驶时的安全性，有必要使所述漏气保用轮胎普及。
存在道路噪音，其为由轮胎产生的噪音。当车辆行驶在粗糙路面上时，如果空气在腔i中共振，则会产生道路噪音，且该道路噪音导致在约50至400Hz频率范围内的轰鸣声。道路噪音会传进客舱而成为低沉的声音，这将干扰车辆中的乘客。类似普通轮胎，在漏气保用轮胎系统中，为了改善舒适性，减小道路噪音也是非常重要的。
如图11(A)及11(B)所示，日本专利申请公开号2003-502200(WO 00/76791 A1)提出了一种漏气保用系统，其中，安装在轮辋上的环形支撑体r形成一共振器，该共振器包括由支撑壁部w3在外周壁w1与内周壁w2之间所限定的空腔u，且侧板w4封闭该共振器。侧板4设置有管v，其与该空腔连通。在此所提出的系统中，共振器的震动特性由管v基于赫尔姆霍茨共振器原理而得以优化，由此遏止共振。
以前的系统具有因为侧板w4较重而增加了整体重量的问题。此外，该系统要求复杂严格的操作，诸如在侧板w4上的管v的安装操作，在侧板w4上的空腔的安装操作，以及共振器震动特性的调节操作，使得装配非常麻烦。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种漏气保用轮胎系统，其通过抑制空腔中的共振而减小道路噪音，且其重量轻并具有极好的漏气行驶耐久性，本发明的目的还在于提供一种用于漏气保用轮胎系统的支撑圈。
根据本发明，一种漏气保用轮胎系统包括充气轮胎、所述充气轮胎安装于其上的轮辋、以及支撑圈，该支撑圈由弹性材料制成并布置在由所述轮辋的内表面及安装于轮辋上的轮胎的内表面所围绕的空腔中，其中，所述支撑圈包括环形体，该环形体在轮胎的圆周方向上延伸并设置有多个开设于所述空腔处的凹入部；以及至少两个声音反射器，每个声音反射器附装于所述凹入部并包括由非多孔材料制成的外表面，由此以在所述空腔内反射声音。
此外，根据本发明，一种用于漏气保用轮胎系统的支撑圈包括环形体，其在轮胎的圆周方向上延伸并设置有多个开设在空腔处的凹入部；以及至少两个声音反射器，每个声音反射器附装于所述凹入部并包括由非多孔材料制成的外表面，由此以在所述空腔内反射声音。
图1是示出了根据本发明的漏气保用系统的截面图；图2是示出了图1的支撑圈的立体图；图3是支撑圈的局部侧视图；图4是沿图3中的线A-A所取的展开图；图5(A)至5(D)均为示出了在支撑圈中声音反射器的布置的侧视图；图6(A)及6(B)均为示出了在支撑圈中声音反射器的布置的侧视图；图7是沿图3中的线A-A所取的展开图，示出了支撑圈的另一实施例；图8是示出了支撑圈的另一实施例的立体图；图9是示出了在该系统的鼓式行驶测试中，竖直方向上的轴向力的变化的频率分析结果的图表；图10是现有漏气保用系统的截面图；图11(A)是另一现有系统的截面图；且图11(B)是现有支撑圈的分解立体图。
具体实施例方式
在图中，根据本发明的漏气保用轮胎系统1包括充气轮胎2、轮胎安装于其上的轮辋3、以及布置在一空腔4中的支撑圈5，该空腔由轮辋3的内表面以及安装于该轮辋上的轮胎2的内表面所围绕。
充气轮胎2包括胎面部2a；一对轴向间隔的胎圈部2d，每个在其内部都具有一胎圈芯2e；一对胎侧部2b；在胎圈部2d之间延伸经过胎过胎面部2a及胎侧部2b的胎体2f；以及布置在胎体2f的径向外侧的胎面部2a中的带束层2g。
胎圈部2d还包括第一胎圈部2d1以及内径大于第一胎圈部2d1的第二胎圈部2d2。
为了在没有轮胎内胎的情况下使用轮胎2，轮胎2的内表面由设置为所谓的内衬层的气密橡胶所覆盖。
胎体2f包括径向帘布层。该帘布层包括在胎圈部2d之间延伸经过胎面部2a及胎侧部2b的主体部2f1；以及一对折回部2f2，其每个都由主体部2f1的端部延伸。折回部2f2由主体部2f1经由胎圈芯2e的径向内侧延伸至胎圈芯的轴向外侧，然后朝向胎圈芯2e折回，由此形成在胎圈芯2e的轴向外侧中填充有橡胶的环区。而且，折回部2f2在胎圈芯2e与主体部2f1之间延伸，然后其在胎圈部2d中终止。由此，当主体部2f1上施加有张力时，折回部2f2的环区被轴向向内拉动。由于在环区中存在橡胶，该橡胶起到进入胎圈芯2e与胎圈座(3a或3b)之间的狭窄空间中的楔子的作用。由此，轮胎2的胎圈部2d牢固地锁定在轮辋3上。
轮辋3包括用于第一胎圈部2d1的第一胎圈座3a；用于第二胎圈部2d2的外径大于第一胎圈座3a的第二胎圈座3b；靠近第二胎圈座3b设置而在安装轮胎时使用的轮辋鞍边3d；用于设置在轮辋鞍边3d与第一胎圈座3a之间的支撑圈5的安装部3g；沿安装部3g的轴向边缘形成在轮辋鞍边侧的隆起3e；以及设置在安装部3g中靠近安装部3g的另一轴向边缘的凹槽3f。
相反于现有轮辋中的胎圈座朝向轴向中心(轮胎赤道)渐缩的情况，第一胎圈座3a和第二胎圈座3b朝向轴向外侧渐缩。
安装部3g的外径Dg大于第一胎圈座3a的轮辋凸缘的外径Da，使得支撑圈5可以插在安装部3g上。
隆起3e在周向方向上连续延伸，由此起到制动器的作用，用于防止支撑圈5朝向轮辋的轴向偏移并同时用于定位支撑圈5。
支撑圈5包括由弹性材料制成的环形体7以及至少两个声音反射器9。该支撑圈5从内侧支撑胎面部2a，使得可以在轮胎漏气时行进较长的距离。
考虑耐久性，优选的是诸如橡胶材料等的弹性材料具有从45度至60度的硬度以及从0.02至0.08的损耗因数(tanδ)。这里，硬度指根据日本工业标准JIS-K6253于23+2摄氏度测量的D型硬度计硬度。用黏弹性分光计(spectrometer)在以下条件下测量损耗因数10Hz的频率；70摄氏度的温度；以及1％的动态应变振幅。
例如，可以使用聚氨酯、聚丁二烯、橡胶以及三元乙丙橡胶等作为该弹性材料。在本实施例中，支撑圈5形成为聚氨酯橡胶的铸件。
环形体7包括当轮胎漏气时与胎面部2a的内侧相接触的径向外环形部7a；固定至轮辋3的径向内环形部7b；以及桥架在内环形部7b与外环形部7a之间并且在此实施例中沿圆周方向曲折延伸的支撑壁部14。
内环形部7b的径向内表面设置有与轮辋3的凹槽3f配合的突起7d。除突起7d之外，径向内表面具有其值恒定并略小于轮辋3的安装部3g的外径Dg的内径。即，支撑圈5的内径略小于轮辋3的安装部3g的外径Dg。由此，在安装后，因为其弹性变形，支撑圈5可紧密地与安装部3g相配合。
如图1所示，支撑圈5的径向高度H设置在轮胎空腔的径向高度Ht的35％至65％的范围内，更优选的在其40％至58％的范围内，更优选的在其40％至50％的范围内。如果支撑圈5的径向高度H过大，则支撑圈5极易在正常行驶期间与胎面部2a的内侧相接触，则不仅乘坐舒适性下降，而且驾驶稳定性等也会劣化。如果径向高度H过小，则在漏气行驶模式下，轮胎的弯曲变大，并劣化驾驶稳定性及漏气行驶距离。
此处，在支撑圈5及轮胎2安装在轮辋3上且轮胎充气至标准压力且没有轮胎负载的标准条件下，高度H及Ht定义如下支撑圈5的径向高度H在径向方向上从安装部3g至支撑圈5的径向最外端测得；且轮胎空腔的径向高度Ht在径向方向上从安装部3g至胎面部2a的内表面上的径向最外端测得。标准压力定义为JATMA中的“最大气压(maximum airpressure)”，ETRTO中的“充气压力(inflation pressure)”，以及TRA中的“各种冷充气压力的轮胎负载限制(tire load limits at various cold inflationpressures)”表中所给定的最大压力等。但是，在客车轮胎的情况下，使用180KPa作为标准压力。
在此实施例中，如图4所示，支撑壁部14包括两种倾斜部14a1及14a2，每个均沿轮胎轴向方向延伸；以及连接部14b，每个连接部将圆周方向上相邻的倾斜部14a1及14a2在轮胎轴向方向上的端部处彼此相连。倾斜部14a1及/或14a2优选的包括至少一个、更优选为两个台阶14c，由此倾斜部在轮胎轴向方向上分阶段延伸。
环形体7设置有多个开设在空腔4处的凹入部6。每个凹入部6由外环形部7a，内环形部7b以及支撑壁部14限定在轮胎轴向方向上的侧面。如图2或图4所示，在本实施例中，其中一个凹入部6由外环形部7a、内环形部7b、一对倾斜部14a1及14a2、以及其中一个连接部14b所围绕。
此外，凹入部6设置为使得凹入部6交替地开设在轮胎轴向方向上的两侧上并周期性地沿轮胎圆周方向连续。因为凹入部6交替设置在轮胎轴向两侧上，同时保持平衡，环形体7的重量平衡得以均化，进而防止在高速行驶时产生振动。
适当地确定凹入部6的数量及单个凹入部6的容积，使得环形体7可充分地支撑漏气行驶状态时的负载。优选的凹入部6的总容积例如在环形体7的表观容积的20％至50％的范围内。环形体7的表观容积是所有凹入部6及环形体7的全部容积的总合。此环形体7大大地降低了支撑圈5的重量并提高了行驶性能。
如图4所示，凹入部6横交深度方向的区域从其入口6s朝向底部减小。在此示例中，凹入部6的周向宽度由于支撑壁部14的台阶部14c而呈台阶状收缩或逐步收缩。
如图2所示，在支撑圈5中，至少两个沿轮胎圆周方向布置的凹入部6均由声音反射器9所封闭。在此实施例中，环形体7的凹入部6包括多个开放凹入部6A，其开口均开设至空腔4中；以及多个封闭凹入部6B，其开口均由声音反射器9所封闭。在此实施例中，环形体7的轮胎轴向两侧的每侧都设置有开放凹入部6A以及封闭凹入部6B。
在此实施例中，声音反射器9由非多孔材料制成。例如，具有连续及/或独立气泡的多孔材料具有高的声音吸收能力及高振动隔离能力。因此，声音的反射系数(Ir/Ii)较小，且空腔4中的声音不能充分的反射，其中，反射系数(Ir/Ii)为入射声音的能量“Ii”与反射声音的能量“Ir”的比率。在不具有气泡的非多孔材料情况下，声音的反射系数较大。由此，在声音反射器9由非多孔材料制成的情况下，如果至少其外表面9s面对空腔4的部分，优选整个外表面，形成为可充分反射声音的反射表面9s，则声音的反射系数可进一步增大。
可以通过使非多孔材料的表面光滑而容易地获得反射表面9s。优选地，频率为125Hz至500Hz的声音吸收率α在反射表面9s处不超过1％。声音吸收率α是根据JIS A 1405(声学——声音吸收系数及阻尼管中的声阻的确定——使用驻波比率的方法)测量的竖直入射声音吸收率的值。
例如使用弹性材料或塑性材料作为非多孔材料。更优选的，合适的材料为橡胶、塑料、纸、金属等。例如当声音反射器9由诸如橡胶的弹性材料制成时，声音反射器9可在漏气行驶时与环形基体7一同弹性变形。由此，漏气行驶性能不会劣化。当声音反射器9由塑性材料制成时，在漏气行驶时其初始与地面相接触时，声音反射器9塑性变形。由此，在由塑性材料制成的声音反射器9中，漏气行驶性能也没有劣化。为了有效地保持乘坐舒适性及驾驶稳定性，优选声音反射器9由弹性材料制成，尤其优选的是与环形基体7相同的弹性材料。
优选的是，声音反射器9装配至凹入部6的开口中，并形成为封闭该开口的板体11。由此，提供了具有较轻重量的支撑圈5。板体11的厚度t优选约为1mm至10mm，且更优选小于环形体7的支撑壁部14的厚度。因此，可以防止环形体7的弹性及刚性受到影响。
49由声音反射器9所封闭的空间h(如图4所示)形成在封闭凹入部6B中。在其被封闭前，空间h的容积优选设置为不小于凹入部6的容积的80％，更优选不小于90％。空间h可以基本上密封，但如图3所示，空间h可以通过较小的通气口13与空腔4连通。这样，空间h与空腔4之间的压力及/或温度差得以降低。
50使用诸如粘合剂、双面胶带以及硫化粘合剂等固定装置将声音反射器9一体附装至环形体7。优选的是，声音反射器9的反射表面9s安装为使得反射表面9s不从环形体7的侧表面朝向空腔4突起，从而声音反射器9不会擦去涂在轮胎2的内表面的润滑物。特别优选的是，反射表面9s位于距环形基体7的侧表面10mm的范围内的内侧上。
51声音反射器9可由具有体积为凹入部6的容积的20％至100％的块体12来形成。图7示出了由具有体积为凹入部6的容积的100％的块体12来形成的声音反射器9。
52当在空腔4中产生共振时，由声音反射器9的反射表面9s所反射的空气振动与驻波干涉。这减小了驻波的声压，尤其是峰值声压，进而减少了道路噪音。
53为了进一步降低道路噪音，优选的是，环形基体7的每侧中的封闭凹入部6B的数量“n1”不超过在每个侧表面中的凹入部6的总数量“n0”的40％。为了改善产能并减少支撑圈5的重量，优选封闭凹入部6B的数量“n1”为2至8个，且优选为2至6个。
54为了均化支撑圈5的重量平衡，封闭凹入部6B优选的在轮胎圆周方向上规则布置，使其间的各个间隔基本上相同。例如，如图5(A)至5(D)所示，封闭凹入部6B布置在以180度、120度、90度、45度等相等的相对轮胎轴线的中心角θ相间隔的位置P。
55另一方面，例如，存在凹入部6未设置在如图6(A)所示的以精确的相同角度彼此间隔的位置P的情况。在这种情况下，如果封闭凹入部6B定位在最接近精确位置P的位置P1处，则间隔被视为相同。此外，如图6(B)所示，多个(优选为两个)封闭凹入部6B可布置在相对作为参考点的位置P等角度的位置处。这种布置改善了降低的效果以及声压的均一性。
如图2所示，当环形体7在其相对侧形成凹入部6时，两侧的封闭凹入部6B的相位布置可基本相同或不相同。为了降低道路噪音并改善均一性，封闭凹入部6B的相位优选在两侧偏离中心角θ约1/2的角度。因为支撑壁部14具有曲折形状，在一侧中的凹入部6与在另一侧中的凹入部6在轮胎圆周方向的位置偏离曲折形状的间距pi的1/2。由此，至少允许相应于此位置偏离量(pi/2)的误差。
如图8所示，环形基体7可在其径向外周表面上设置有凹入部6。声音反射器9安装在至少两个凹入部6的每一个上，且在此实施例中，为以相同角度90度彼此分离的四个凹入部6。
为了保证强度，优选凹入部6的入口6s的形状为矩形，但如有需要该形状也可为圆形或三角形。凹入部6也可为无底部的通孔。
尽管已详细的说明了本发明的优选实施例，但本发明不应限于所描述的实施例，且可以各种方式改变及实施本发明。
对比测试使用具有图1所示结构的支撑圈及反射器试制漏气保用系统。使用了225-680R460A轮胎，并使用了225×460A的轮辋。对每个系统进行了重复反作用力测试。
以允许每个系统运行在鼓状物上的方式，在以下条件下进行了该重复反作用力测试200KPa的内压，5.1KN的负载，以及60Km/hr的速度，测量在该时刻的竖直方向上的轴向力的变化并对频率进行分析。图9示出了本发明的示例1及参照物的频率分析的结果。通过频率分析，获得了轴向力变化的峰值，该值作为行驶道路噪音的评估值示于表1中。已确定轴向力变化的峰值与实际车辆的道路噪音测量结果相关。测试结果等示于表1中。
表1
*1凹入部完全填充
权利要求
1.一种漏气保用轮胎系统，包括充气轮胎，轮辋，所述充气轮胎安装于该轮辋上，以及支撑圈，其由弹性材料制成并布置在一由所述轮辋的内表面及安装于该轮辋上的轮胎的内表面所围绕的空腔中，其中所述支撑圈包括环形体，其沿轮胎的圆周方向延伸并设置有多个开设在所述空腔处的凹入部，以及至少两个声音反射器，每个附装至所述凹入部并包括由非多孔材料制成的外表面，以便在所述空腔内反射声音。
2.如权利要求1所述的漏气保用轮胎系统，其中所述声音反射器沿轮胎圆周方向规则地附装至所述凹入部，使得其间的每个间隔都相同。
3.如权利要求1所述的漏气保用轮胎系统，其中所述凹入部包括多个封闭凹入部，其开口由所述声音反射器所封闭，以及多个开放凹入部，其开口开设至所述空腔中，其中，所述封闭凹入部的数量不超过所述支撑圈中的凹入部的总数的40％。
4.如权利要求1所述的漏气保用轮胎系统，其中所述声音反射器附装至所述凹入部使得在所述凹入部中形成一空间。
5.如权利要求1所述的漏气保用轮胎系统，其中所述声音反射器的体积在所述凹入部的容积的20％至100％的范围内。
6.如权利要求1所述的漏气保用轮胎系统，其中所述环形体包括径向外环形部，当所述轮胎漏气时，其与所述轮胎的胎面部的内侧相接触，径向内环形部，其固定至所述轮辋，以及支撑壁部，其桥架在所述内环形部与所述外环形部之间，同时沿圆周曲折延伸，由此形成交替开设在轮胎轴向相对两侧上的所述凹入部。
7.一种用于漏气保用轮胎系统的支撑圈，包括环形体，其沿轮胎圆周方向延伸并设置有多个开设在所述空腔处的凹入部，以及至少两个声音反射器，每个附装至所述凹入部并包括由非多孔材料制成的外表面以便在所述空腔内反射声音。
全文摘要
本发明公开了一种漏气保用轮胎系统，包括充气轮胎、所述充气轮胎安装于其上的轮辋、以及支撑圈，该支撑圈由弹性材料制成并布置在一空腔中，该空腔由所述轮辋的内表面及安装于该轮辋上的轮胎的内表面所围绕，其中所述支撑圈包括环形体，其在轮胎的圆周方向上延伸并设置有多个开设在所述空腔处凹入部；以及至少两个声音反射器，每个附装至所述凹入部并包括由非多孔材料制成的外表面，由此以在所述空腔内反射声音。
文档编号B60B11/10GK1827408SQ20061005771
公开日2006年9月6日 申请日期2006年2月23日 优先权日2005年3月3日
发明者石田孝明, 田波由里江, 久保田康弘, 田中正俊 申请人:住友橡胶工业株式会社