专利名称：具有骨架和支承结构的轮胎的制作方法
技术领域：
概括而言，本发明涉及用于机动车辆的设备。
背景技术：
更具体地，本发明涉及一种轮胎，其包括至少部分地由橡胶制成的外层 (envelope)，该外层限定了内部环形空间，而该内部环形空间在运行中受到膨胀压力的影 响；具有胎冠和两个侧壁，所述胎冠与所述两个侧壁的每一者相结合，并且所述胎冠限定了 胎面；所述轮胎还至少包括一个内侧环形圈、外侧环形圈和支承结构，所述内侧环形圈同心 地布置在所述胎冠的内部并且距所述胎冠一定的距离，所述外侧环形圈属于所述轮胎的所 述胎冠，所述支承结构至少部分地容纳于所述内部空间的内部，并且将所述外侧环形圈和 所述内侧环形圈连接起来。所述的这种轮胎在例如美国专利Patent US 4 235 270中进行了描述。在传统的轮胎中，侧壁的功能既在于向轮缘传递地面施加在胎面上的力，又在于 操控胎面的转向。
在美国专利Patent US 4 235 270中，虽然其所描述的轮胎的支承结构与该轮胎 的侧壁相配合，从而传递内侧环形圈和外侧环形圈之间的力，但是这种庞大的结构还必然 会在很大的程度上影响胎面的转向。这种双重功能的局限在于，在轮胎的设计阶段必须对多种因素进行妥协，这些因 素典型地包括重量、结构的复杂程度、最大可传递转矩和轮胎变形，其中轮胎变形会导致 内部升温。
发明内容
与背景技术相对应的是，本发明的目的在于提供一种轮胎，其结构降低了所述局 限的程度。为此，在其它方面符合上文所给出的一般定义的轮胎的特征基本上在于，支承结 构通过膨胀压力而增压，并且将轮胎的环形空间分成多个隔间或者单元格，并且在于，侧壁 与支承结构相连接，或者侧壁与支承结构一体形成。通过这种装置，所述支承结构通过轮胎的内部压力而得以硬化，并且能够因此而 基本上实现较薄、较轻的壁。有利地，外侧环形圈由连续的环形片形成，形成胎面的橡胶块粘附于所述环形片上。在一个可能的实施例中，内侧环形圈和外侧环形圈具有密封性，且侧壁由横向壁 形成，这些横向壁以密封的方式与所述外侧和内侧环形圈相结合，从而以密封的方式限定 出所述环形空间。每一环形圈可以由连续的环形片构成，该环形片由金属或者金属合金制成，并且 特别地，它们可以由选自包括不锈钢和铝合金的组的一种材料制成。
所述支承结构包括例如多个径向间隔壁，这些间隔壁将所述环形空间分成多个隔 间，这些隔间在与轮胎相切的方向上彼此连续排列。在变化的方案中，所述支承结构还可以包括多个内壁，这些内壁将所述环形空间 分成多个蜂巢状单元格，这些蜂巢状单元格在轮胎的切线方向和径向方向上并排排列。不论选择何种实施例，明智的方案可以是使所述单元格的至少一部分相对于其它 单元格具有密封性。
本发明的其它特征和优点将在下文的说明过程中加以明确，下文的说明是通过示 例的方式做出的，其不表示任何的限定，并且这些说明是通过参考附图的方式给出的，在附 图中·图1是在本发明的第一可能实施例中的轮胎的局部立体图；·图2是在第一实施例中的轮胎的拆分立体图；·图3是通过图2中所示的轮胎的径向横截面；·图4是在图2中所示的轮胎的变化方案的立体图；·图5是在本发明的第二可能实施例中的轮胎的局部立体图；·图6是在本发明的第三可能实施例中的轮胎的立体图；·图7是在本发明的第三可能实施例中的轮胎的拆分立体图；·图8是在本发明的第三可能实施例中的轮胎的支承结构的拆分局部立体图；·图9是根据本发明的第三实施例的变化方案而制造的轮胎的支承结构的立体 图； 图10是图9中所示的支承结构的细节的放大视图；·图11是在本发明的第四可能实施例中的轮胎的立体图；·图12是通过图11中所示的轮胎的径向横截面；·图13是在本发明的第四可能实施例中的轮胎的拆分立体图；·图14是在图13中所示的轮胎的支承结构的元件的放大立体图；以及·图15是通过在图13中所示的轮胎的支承结构的横截面。
具体实施例方式正如之前所指出的，本发明涉及一种轮胎，该轮胎基本上从其结构的角度进行考
^^ ο根据本发明的轮胎包括至少部分地由橡胶制成的外层，其以密封的方式限定了内 部环形空间V (图3)，并且具有胎冠1和两个侧壁2。胎冠1与两个侧壁2的每一者相结合，并且胎冠1在其外表面限定了胎面。根据本发明的轮胎还包括至少一个内侧环形圈3、外侧环形圈10和支承结构4。内侧环形圈3同心地布置在胎冠1的内侧，并且距胎冠1 一定距离，同时支承结构 4至少部分地容纳于内部空间V中，并且将内侧环形圈3连接于外侧环形圈10，该支承结构 4是胎冠1的主要部分。当轮胎在使用时，由环形圈3和10以及侧壁2所限定的环形空间V是密封的并且被加压一换言之，受到大于大气压力的内部空气压力的作用，其称为膨胀压力。根据本发明，支承结构4在所述膨胀压力的作用下增压，并且将轮胎的所述环形 空间分成多个组成空间，这些组成空间在本文中将基于其外形而称为隔间或单元格。此外，侧壁2与支承结构4相连接，或者侧壁2与支承结构4 一体形成。优选地，如图3和图12所示，外侧环形圈10由连续的环形片形成，诸如11a、lib、lie和Ild的橡胶块粘附在其上，从而形成胎面1。因此，内侧环形圈3和外侧环形圈10有利地具有密封性，并且以密封的方式结合 到两个密封横向壁上，这两个密封横向壁形成所述的侧壁2。特别地，环形圈3和10的每一者可以由金属的或者合金的连续环形片构成，所述 合金例如不锈钢或者铝合金。在图4中所示的实施例中，轮胎包括这种类型的外侧环形圈10，其本身由附加环 形圈10'包覆，该附加环形圈10'支承胎面1的所述橡胶块。无论外侧环形圈的数量是多少，支承结构4都将环形空间V分成多个隔间400或 者单元格410，这些隔间400或者单元格410共同地相对于轮胎周围的环境具有密封性，并 且至少它们中的一部分可以相对于其它隔间或者单元格具有密封性。在图4、图11至13和图15所示的实施例中，支承结构4包括多个间隔壁40，这些 间隔壁40中的一个在图14中进行了表示。这些间隔壁40处于径向或者基本上径向的位置上，它们将所述的环形空间V分成 多个隔间400，这些隔间400在相对于轮胎局部相切并且在全局上跟随轮胎的外圆周的方 向上彼此连续排列。在图5至图10所示的实施例中，支承结构4包括多个内壁41，这些内壁将轮胎的 环形空间V分成多个蜂巢状单元格410。这些单元格既在轮胎的切线方向上又在轮胎的径向方向上并排排列，从而每一单 元格在平行于轮胎轴线的方向上延伸。支承结构4能够通过注塑成形或者挤出的方式制造。优选地，内侧环形圈3通过可逆的连接而安装在基本上为圆柱形的轮缘或者轮毂 上。优选地，外侧环形圈10通过保持在轮胎的环形空间V中的气体的压力而被张紧。侧壁2可以例如由粘合到内侧环形圈3和外侧环形圈10上(以及粘合到每个径 向间隔壁40上)的封闭单元格泡沫制成。结构4容纳在侧壁2之间，因此其用于通过将所述泡沫保持在多个壁中而加强该 泡沫，这些壁由环形圈3和10以及间隔壁40或者内壁41形成。同单元格410 —样，隔间400可以设计成或者可以不设计成彼此相通。在另一方面，最好保持侧壁2的宽度和所述单元格的壁之间的最大距离或者和包 含所述泡沫的隔间的壁之间的最大距离的纵横比，将此纵横比作为膨胀压力和泡沫密度的 函数，从而保证了所述泡沫不会被挤出。典型地，在图4所示的实施例的情况下，对于2bar的膨胀压力和相对密度为0. 1 的泡沫来说，通过给出侧壁2的宽度为大于20mm的值，并且采用壁之间的最大距离小于 15mm,能够获得适当的纵横比，这种情况与间隔壁40之间的最大间隔相对应。
在图7至图10中所示的实施例中，被增压的支承结构4是两个骨架(shell) 4A和4B的组件，这两个骨架基本上相对于车轮的平面对称，并且通过注塑成形或者变形而制造。图6示出了以这种方式制造的轮胎。更精确地，由多个例如Ila和lib的缓冲部(reliefs)构成的胎面1粘合到外侧 环形圈10上，该外侧环形圈10包覆支承结构4，该支承结构4还具有内侧环形圈3。内侧环形圈3允许该支承结构4通过可逆的连接而安装到基本上为圆柱形的轮缘 或者轮毂上。图7图示了示出所述支承结构的组件的第一实例。胎面1的缓冲部(例如Ila)粘合到外侧环形圈10上，而外侧环形圈10组装到支
承结构4上。作为一种变化方案，所述缓冲部(例如Ila)可以直接粘合到支承结构4上，在这 种情况下，外侧环形圈10的功能将与所述支承结构的功能整合。支承结构4由两个基本上相同的骨架4A和4B构成，它们能够通过在相对简单的 模具中注塑成形而制造，在这过程中具有平行于轮胎的旋转轴线的脱模方向。图8通过一个放大的扇形部分示出了骨架4A和4B的构造。这些骨架的每一者由多个蜂巢状的单元格构成，这些单元格横向地布置，并且基 本上平行于轮胎的旋转轴线。这些单元格的每一者在其紧邻轮胎外侧的端部被壁所封闭，所述壁的外形尽可能 地为半球形，从而使得支承结构4具有密封性，同时使其能够承受较大变形，特别是在径向 上发生的较大变形。位于离轮胎轴线的距离相同的位置上的单元格的壁基本上具有相同的厚度，尽管 从另一方面而言，此厚度可以随着离轴线的距离的增大而减小。在轮胎的内侧上，所述的单元格的基本上径向的壁优选地终止为短于基本上在圆 周方向上的壁，从而使得基本上在圆周方向上的壁形成圆周桥接环，该圆周桥接环能够以 一个在另外一个内部的方式嵌套布置。一个可能的嵌套布置实施例(图7和图8)是，在相同的模具中制造两个骨架，并 且将热的骨架和冷的骨架嵌套在一起，冷的骨架的桥接环的直径在嵌套的时候较小，并且 在两个骨架的温度达到一致的时候与另一骨架的桥接环发生收缩配合。在收缩配合之外，所述的桥接环可以粘附地进行粘合或者焊接。所得到的支承结构4包括通道，这些通道的宽度与所述桥接环的宽度相同，从而 使得所述单元格的层的每一者的压力相同，这些层可以彼此依次相通，或者这些层可以不 彼此依次相通。图9和图10示出了骨架4A和4B可以如何组装的第二个实例，其中骨架的每一单 元格与另一骨架上的相对的单元格相嵌套。这使得所述单元格能够独立地密封，或者使得 空气或者气体能够以受限的流动速度从一个单元格到另一个单元格流动。图11至图15示出了根据本发明的轮胎的另一实施例。在这个实施例中，内侧环形圈3连接于径向间隔壁40并且连接于侧壁2，这些间隔 壁和侧壁依次连接于外侧环形圈10，该外侧环形圈10支承胎面1。一方面，内侧环形圈3和侧壁2之间的连接以及侧壁2和外侧环形圈10之间的连接具有密封性。侧壁2、内侧环形圈3和外侧环形圈10也具有密封性，从而保持轮胎的内部压力。如果径向间隔壁40本身具有密封性，则它们能够通过密封连接而将轮胎的环形 空间V分隔成单独的隔间，每一隔间处于每一对间隔壁之间，结果产生事实上的单元格胎 体。在这种情况下，如果具有大量的隔间，则这些隔间中的一个被刺穿的话将不足以 影响轮胎的正常工作，从而不会产生任何突然的总压力的下降。在变化的方案中，在径向间隔壁10上可以产生小开口，从而在这些隔间之间形成 连通，因此实现了压力的单点控制(如果使用传统材料的话，则充气及监视压力)。所述开 口的尺寸小到足以防止在一个或几个隔间偶然撕裂情况下的任何的轮胎总压力的突然下 降。间隔壁40基本上是径向的，并且通过在侧壁2上的膨胀压力的作用而横向地张 紧，这在间隔壁上产生了横向力F1，如图14中的横向箭头所示。在轮胎的子午截面中，侧壁2的轮廓则不再必须是现有技术中所谓的“凸面平衡” 轮廓，但是它们能够采用许多其它的外形，例如内凹外形。这种进步能够被加以利用来在两 个侧壁2上提供不同的轮廓。在轮胎不承受任何负载的情况下，间隔壁40还能够通过作用在外侧环形圈10上 的膨胀压力而径向张紧。为此，间隔壁40基本上是平面的且处于径向方向，如图15所示的尺寸d或者“挠 曲度”为零，并且间隔壁40的材料的劲度模量(stiffnessmodulus)远大于外侧环形圈10 的劲度模量。外侧环形圈10具有直径增加的趋势，其结果是在径向间隔壁40上产生牵引，并且 在间隔壁40上产生径向力Fr，其通过图14中的竖直箭头表示。在变化的实施方案中，没有任何负载作用在轮胎上，作用在外侧环形圈10上的膨 胀压力的全部作用能够被该环形圈所吸收。该环形圈10则必须在其圆周方向上具有很大 的刚性，从而实际上不能够伸展，同时作用在间隔壁40上的径向力Fr实际上为零。对于间隔壁40而言，其可以具有尺寸为d的轻微的弧度，如图15所示，典型地，对 于客车轮胎的情况其具有不超过几毫米的值。优选地，间隔壁40的数量巨大，它们非常薄并且纤细(图15)。对于客车轮胎 205/55 R16来说，有利的结构是使用120个间隔壁，这些间隔壁具有大约IlOmm的径向高 度H，并且在使用钢的情况下具有大约0. Imm的厚度t，并且在使用尼龙6/6的情况下具有 大约0. 3mm的厚度t。因此，对于第一近似值，间隔壁40能够只传递张力(图14中的箭头)，或者借助于 初始张力的减小。外侧环形圈10较薄且具有弹性，从而在接地面积(contact patch)方面高效地适 应地面，因此而优化接地区域(footprint)。在另一方面，在与接地面积相对的侧面上，其完全为环形，通过膨胀压力而得以硬化，并且能够支承通过轮毂或车轮而作用的竖直负载，这种支承是通过内侧环形圈4和间 隔壁40而实现的，所述间隔壁40承载通过承受负载而产生的径向力。
对于第一近似值，忽略侧壁2的负载支承的角色，车辆的轮毂或车轮好像从间隔 壁40以及从外侧环形圈10悬吊下来。其结果是使悬架和轮胎上由于遇见突出障碍物而产 生的额外负载最小化。通过硬化而获得高度的横向刚度和漂移刚度(drift stiffness)，这是由于在外 侧环形圈10和间隔壁40上的膨胀压力的作用而发生的，所述的外侧环形圈10和间隔壁40 均受到横向力Fl的作用(如图14所示)，并且受到间隔壁40上的负载的作用，所述间隔壁 40受到在与接地面积相对的侧面上的径向力Fr的作用。因此，间隔壁40结合了多种功能，即，特别地负载承受、强化泡沫、在侧壁2最短 的时候向其提供横向支承、防止这些侧壁在膨胀压力的作用下向外凸出以及吸收漂移力， 所有的这些功能意味着这些间隔壁的材料获得了充分的 利用。转矩(无论是驱动或者刹车)部分地通过侧壁2传递，且部分地通过间隔壁40的 斜面传递，这些间隔壁40从它们的径向位置移走，这是对内侧环形圈3相对于外侧环形圈 10的轻微旋转的回应。优选地，根据本发明的轮胎通过以下方式制造在一块原料中挤出外侧环形圈 10、内侧环形圈3和径向间隔壁40，其材料例如聚酰胺或者聚酯，然后对侧壁2和胎面1进 行过模制(overmoulding)。特别地，环形圈3和10、间隔壁40以及内壁41能够由复合材料制成，这些复合材 料由嵌入树脂基体中的纤维构成。不论是哪一具体实施例，支承结构4的内部的膨胀压力和轮胎外部的大气压力之 间的差值都使得壁41或者间隔壁40得以硬化，这意味着这种结构能够使用非常薄的壁或 者间隔壁而制造。
权利要求
一种轮胎，包括至少部分地由橡胶制成的外层，该外层限定了内部环形空间(V)，而该内部环形空间在运行中受到膨胀压力的影响；具有胎冠(1)和两个侧壁(2)，所述胎冠(1)与所述两个侧壁(2)的每一者相结合，并且所述胎冠(1)限定了胎面；所述轮胎还至少包括一个内侧环形圈(3)、外侧环形圈(10)和支承结构(4)，所述内侧环形圈(3)同心地布置在所述胎冠(1)的内部并且距所述胎冠(1)一定的距离，所述外侧环形圈(10)属于所述轮胎的所述胎冠，所述支承结构(4)至少部分地容纳于所述内部空间(V)的内部，并且将所述外侧环形圈(10)和所述内侧环形圈(3)连接起来，所述轮胎的特征在于，所述支承结构(4)被加压并且将所述环形空间(V)分成多个隔间或者单元格(400、410)，并且在于，所述侧壁(2)连接于所述支承结构(4)或者所述侧壁(2)与所述支承结构(4)一体形成。
2.如权利要求1所述的轮胎，其特征在于，所述外侧环形圈(10)由连续的环形片形成， 形成所述胎面的橡胶块(lla、llb、llc)粘附到所述环形片上。
3.如前述权利要求任一项所述的轮胎，其特征在于，所述内侧环形圈(3)和所述外侧 环形圈(10)具有密封性，并且在于所述侧壁(2)由横向壁形成，该横向壁以密封的方式与 所述外侧环形圈(10)和所述内侧环形圈(3)相结合，从而以密封的方式限定所述环形空间 (V)。
4.如前述权利要求任一项所述的轮胎，其特征在于，每一环形圈(10、3)由连续的环形 片构成，该环形片由金属或者金属合金制成。
5.如前述权利要求任一项所述的轮胎，其特征在于，每一环形圈(10、3)由选自包括不 锈钢和铝合金的组的一种材料构成。
6.如前述权利要求任一项所述的轮胎，其特征在于，所述结构(4)包括多个径向间隔 壁(40)，这些径向间隔壁(40)将所述环形空间(V)分成多个隔间(400)，这些隔间(400) 在与轮胎相切的方向上彼此连续排列。
7.如权利要求1至5的任一项所述的轮胎，其特征在于，所述结构(4)包括多个内壁 (41)，这些内壁(41)将所述环形空间(V)分成多个蜂巢状单元格(410)，这些单元格(410) 在轮胎的切线方向和径向方向上并排排列。
8.如权利要求6和7的任一项所述的轮胎，其特征在于，所述隔间或者所述单元格 (400,410)的至少一部分具有密封性。
全文摘要
本发明涉及一种轮胎，其包括至少部分地由橡胶制成的外层，其限定了内部环形空间，并且该轮胎具有限定了胎面的顶部(1)、连接于所述顶部(1)的两个边缘(2)以及支承结构(4)。根据本发明，支承结构(4)被加压且将轮胎的所述环形空间分成多个隔间(400)或单元格，且边缘(2)连接于或一体结合于所述支承结构(4)。
文档编号B60C7/12GK101821116SQ200880110607
公开日2010年9月1日 申请日期2008年10月10日 优先权日2007年10月15日
发明者M·迪尔 申请人:米其林技术公司;米其林研究和技术股份有限公司