具有预加应力环形元件的轮胎的制作方法

本发明涉及具有环形元件的轮胎。更具体地讲，本发明涉及一种轮胎，其具有延伸穿过所述轮胎胎冠区并沿所述轮胎每个侧壁区的至少一部分延伸的环形元件。

背景技术：

已开发出各种能使轮胎在未充气或充气不足状态下行驶的轮胎构造。非充气轮胎不需要充气，而“防爆轮胎”在被刺穿和损失全部或部分加压空气后可以继续在相对高速下行驶延长的时间。一种此类型的防爆轮胎包括薄的环状高强度带元件，其在轮胎加压时充当张力构件，并且在轮胎处于未加压或部分加压状态使充当结构压缩构件。

技术实现要素：

在一个实施例中，轮胎具有胎冠区和一对侧壁区，这对侧壁区包括第一侧壁区和第二侧壁区。该轮胎包括一对胎圈，这对胎圈包括第一胎圈和第二胎圈。轮胎还包括限定多个胎体帘布层的至少一个胎体和位于所述胎体帘布层之间的环形元件。该环形元件包括由所述胎体帘布层形成的内侧区和外侧区，以及由位于所述胎体帘布层之间的内部橡胶部件形成的中心区。所述中心区的至少一部分比所述内侧区和外侧区更有弹性。该环形元件包括延伸通过所述轮胎胎冠区的胎冠部分。该环形元件包括沿轮胎所述第一侧壁区的至少一部分延伸的第一侧壁部分和沿轮胎所述第二侧壁区的至少一部分延伸的第二侧壁部分。该环形元件是预加应力的，使得该环形元件的所述第一侧壁部分施加第一轴向向外力，并且使得该环形元件的所述第二侧壁部分施加第二轴向向外力。

在另一个实施例中，轮胎和轮辋组件包括具有一对轮缘的轮辋，这对轮缘包括第一轮缘和第二轮缘。轮胎紧固到该轮辋上，并且该轮胎包括在轮胎胎冠区形成的胎面，以及从所述胎冠区延伸至第一胎圈区域的第一侧壁区，轮胎的所述第一侧壁区附连到轮辋的第一轮缘。该轮胎还包括与所述第一侧壁区相对的第二侧壁区，所述第二侧壁区从胎冠区延伸至第二胎圈区，轮胎的所述第二侧壁区附连到轮辋的第二轮缘。该轮胎还包括环形元件，所述环形元件延伸穿过轮胎的胎冠区，并且还沿轮胎第一侧壁区的至少一部分延伸，还沿轮胎第二侧壁区的至少一部分延伸。该环形元件具有位于内侧区和外侧区之间的中心区。所述中心区比内侧区和外侧区更有弹性。所述环形元件是预加应力的，使得环形元件对轮辋的第一轮缘施加第一轴向向外力。环形元件对轮辋的第二轮缘施加第二轴向向外力。

在又另一个实施例中，一种制造轮胎和轮辋组件的方法包括提供具有一对轮辋凸缘的轮辋，以及形成生胎。该生胎具有生胎面和一对胎圈区，这对胎圈区中的每个胎圈区均处于胎面轴向外侧和径向下方。该生胎还具有从胎面延伸到胎圈区的生胎侧壁区。该生胎还具有设置在胎面径向下方和每个侧壁区的至少一部分的径向下方的生胎环形元件，该生胎环形元件具有一对不可拉伸的帘布层，该对不可拉伸的帘布层之间设有生橡胶。所述方法还包括固化生胎、将所述一对胎圈区轴向向内移动，以及通过将所述一对胎圈区放置在所述一对轮辋凸缘中来使轮胎安装在轮辋上。

附图说明

在附图中，示出了结构，所述结构与下文提供的详细描述一起描述了受权利要求书保护的本发明的示例性实施例。类似的元件用相同的附图标号标示。应当理解，被示出为单个部件的元件可以用多个部件替换，并且被示出为多个部件的元件可以用单个部件替换。附图未按比例绘制，并且出于说明性目的，可能放大了某些元件的比例。

图1是轮胎100的横截面，该轮胎具有结合在其中的环形元件110的一个实施例；

图2是负载下的轮胎100的横截面；

图3是出于示例性目的以拉直状态示出的环形元件110的一个实施例的示意图；

图4是未加应力状态下轮胎100的一个替代实施例的局部横截面；

图5是环形元件的一个替代实施例的局部横截面的示意图；

图6是环形元件的一个具体替代实施例的局部透视图；

图7是轮胎400的横截面，该轮胎具有结合在其中的环形元件405的一个替代实施例；

图8是出于示例性目的以拉直状态示出的环形元件405的一个替代实施例的示意图；

图9是未加应力状态下轮胎400的一个替代实施例的局部横截面；

图10是轮胎500的横截面，该轮胎具有结合在其中的环形元件505的另一个替代实施例；

图11是出于示例性目的以拉直状态示出的环形元件505的一个替代实施例的示意图；

图12是未加应力状态下轮胎500的一个替代实施例的局部横截面；以及

图13A和图13B示出了被构造为收纳未加应力轮胎的两件式车轮的一个实施例。

具体实施方式

下文包括本文所采用的所选择的术语的定义。这些定义包括落入术语范围内且可用于实施的部件的各种实例或形式。所述例子并非旨在进行限制。术语的单数和复数形式均可在所述定义之内。

“轴向”或“轴向地”是指平行于轮胎旋转轴线的方向。

“胎圈”是指轮胎的一部分，该部分接触车轮并且限定侧壁的边界。

“周向”和“周向地”是指沿胎面表面的圆周延伸的与轴向垂直的方向。

“赤道面”是指垂直于轮胎旋转轴线并且穿过轮胎胎面中心的平面。

“径向”和“径向地”是指垂直于轮胎旋转轴线的方向。

“侧壁”是指在胎面与胎圈之间的轮胎部分。

“胎面”是指在正常充气和负载情况下与道路接触的轮胎部分。

方向在本文中结合轮胎的旋转轴线来阐明。术语“向上”和“向上地”是指朝向轮胎胎面的总体方向，而“向下”和“向下地”是指朝向轮胎旋转轴线的总体方向。因此，当相对的方向性术语诸如“上部”和“下部”或“顶部”和“底部”结合元件使用时，“上部”或“顶部”元件比“下部”或“底部”元件在空间上更靠近胎面。此外，当相对的方向性术语诸如“上方”或“下方”结合元件使用时，如果某一元件位于另一元件的“上方”，则意味着该元件比另一元件更靠近胎面。

术语“向内”和“向内地”是指朝向轮胎赤道面的总体方向，而“向外”和“向外地”是指远离轮胎赤道面并且朝向轮胎侧壁的总体方向。因此，当相对的方向性术语诸如“内部”和“外部”结合元件使用时，“内部”元件比“外部”元件在空间上更靠近轮胎的赤道面。

图1是轮胎100的横截面，该轮胎具有结合在其中的环形元件110。轮胎100包括胎冠区120、包括第一胎圈区130a和第二胎圈区130b的一对胎圈区130，和从胎冠区120延伸至胎圈区130的一对侧壁区140a、140b。胎面150形成于轮胎的胎冠区120中。每个胎圈区130均包括胎圈160，并且可任选地包括胎圈填料(未示出)、耐磨胶带(未示出)和设于其中的其他部件。

轮胎100还包括一对胎体帘布层170，这对胎体帘布层具有第一向上反包部分170a、第二向上反包部分170b和主体部分170c。主体部分170c环绕轮胎从第一胎圈160a周向延伸至第二胎圈160b。第一向上反包部分170a围绕第一胎圈160a延伸并终止于轮胎100的胎冠区120中的第一末端180a。第二向上反包部分170b围绕第二胎圈160b延伸并终止于轮胎100的胎冠区120中的第二末端180b，这样第一向上反包部分170a与第二向上反包部分170b重叠。在一个替代实施例中(未示出)，第一向上反包部分与第二向上反包部分不重叠。相反，额外的帘布层横跨胎冠区，与向上反包末端两者重叠。虽然图1中示出了一对胎体帘布层170，应当理解这是出于示例性的目的。在商用实施例中，轮胎可包括单个胎体帘布层，或者三个或更多个胎体帘布层。

胎体帘布层的构造是本领域已知的。胎体帘布层可包括橡胶和增强帘线，所述增强帘线由织物(比如棉、人造丝、尼龙、聚酯、芳纶纤维或金属)构造而成。胎体帘布层可描述为不可拉伸的。

在图示实施例中，环形元件110包括胎体帘线170和内部橡胶部件190。橡胶部件190夹在胎体帘布层的主体部分170c和向上反包部分170a、170b之间。因此，环形元件110从胎圈拉伸至胎圈，并包括胎圈160a、160b。所得结构如常规充气轮胎那样成型，但其足够坚硬，能承载类似大小的充气轮胎的典型负载而不需要预加载内部气压。该设计不排除使用或需要使用内部气压。

虽然图示实施例总体示出了设置在胎体帘布层的主体部分170c和胎体帘布层的向上反包部分170a、170b之间的橡胶部件190，应当理解，可以使用橡胶层和胎体帘布层的任意组合。胎体帘布层可由单个胎体帘布层构成，该单个胎体帘布层形成一个主体部分和多个向上反包部分，或者形成一个主体部分和一个向下反包部分。胎体帘布层还可由多个胎体帘布构成，这些胎体帘布层形成多个主体部分和多个向上反包部分，或者形成多个主体部分和多个向下反包部分。胎体帘布层还可由单独的胎体帘布层构成。

在一个替代实施例中(未示出)，环形元件是部分环形元件，它延伸进入轮胎的一个侧壁，而不是两个侧壁。

环形元件110被构造为增加轮胎100的整个轴向长度上以及轮胎侧壁区140的层间剪切强度。这允许轮胎100在承受负荷时以图2所示的方式弯曲，并且可改善轮胎的耐久性。

如本领域的普通技术人员所理解的，轮胎100还可包括胎冠区120中的带束(未示出)。在一个实施例中，环形元件110整体具有一致的厚度。在一个替代实施例中，环形元件在胎冠区具有第一厚度，在带束外的区域具有比所述第一厚度大的第二厚度。在另一替代实施例中，环形元件在胎冠区具有第一厚度，在带束外的区域具有比所述第一厚度小的第二厚度。

图3是出于示例性目的以拉直状态示出的环形元件110的一个实施例的示意图。如上所述，橡胶部件190夹在胎体帘布层的主体部分170c和向上反包部分170a、170b之间。因此，环形元件110从胎圈拉伸至胎圈，并包括胎圈160a、160b。在将轮胎成型时，橡胶部件190可如示出的那样最初是直的，然后被弯曲成环形形状。或者，橡胶部件190可预成形为环形形状。

图4是未加应力状态下轮胎100的一个替代实施例的局部横截面。在该实施例中，轮胎100形成为图示的初始形状。在图示实施例中，初始形状基本上是抛物面，使得胎圈160位于胎面150的轴向外侧和径向下方。在一个替代实施例中(未示出)，初始形状可以是任意弯曲形状，其中胎圈位于胎面的轴向外侧和径向下方。

为了形成图4所示的轮胎，所述方法包括形成具有生胎面和一对胎圈的生胎，这对胎圈中的每个胎圈区均处于胎面轴向外侧和径向下方。该生胎还包括从生胎面延伸到胎圈区的生胎侧壁区。该生胎还包括设置在胎面径向下方和每个侧壁区的至少一部分的径向下方的生胎环形元件。所述生胎环形元件包括一对不可拉伸的帘布层，这对不可拉伸的帘布层之间设置有生橡胶。在一个替代实施例中，可以采用在不可拉伸的帘布层之间设置具有固化或部分固化橡胶的环形元件。

生胎形成之后，被固化以形成图4所示的未加应力的轮胎100。提供了具有一对轮缘的轮辋(未示出)。然后将未加应力的轮胎100的这对胎圈160轴向向内移动，使得这对胎圈160中的每个胎圈设置在胎面150的一部分的正下方。在一个替代实施例中，胎圈保持处于胎面150的轴向外侧。

在胎圈160向内移动后，通过将由胎圈160限定的胎圈区放置在这对轮缘中，使轮胎100安装在轮辋上。然后将轮胎100的胎圈区附连到轮辋的轮缘上，从而形成预加应力的轮胎和轮辋组件。

在一个实施例中，轮胎100的胎圈区通过螺栓附连到轮辋的轮缘。在替代实施例中，可采用其他紧固件(比如螺钉、胶粘剂或其他粘合剂)、压缩配合，或使用可在现有充气轮胎中使用的胎圈压缩。在另一替代实施例中，轮胎侧壁可附连到轮胎胎圈区上方位置的轮缘。

在一个实施例中，用手将未加应力的轮胎100的胎圈160轴向向内移动。不过，将更有可能采用夹紧机执行该步骤。这种夹紧机将使用比现有的安装机更大的力。在一个已知实施例中，轴向向内移动这对胎圈区包括施加至少1000磅的力来使这对胎圈区轴向向内移动。在该实施例中，当轮胎安装到轮辋上时，预加应力的轮胎向轮缘施加至少1000磅的向外力。在另一个已知实施例中，轴向向内移动这对胎圈区包括施加至少5000磅的力来使这对胎圈区轴向向内移动。在该实施例中，当轮胎安装到轮辋上时，预加应力的轮胎向轮缘施加至少5000磅的向外力。

分析上述设计的预加应力轮胎表明，该轮胎将具有类似充气轮胎的接地面，即使没有对此轮胎施加充气压力。这是因为如同在标准充气轮胎中由空气压力产生的力，所述帘线在接地区域产生类似的力。与仅依靠硬度来承受负荷的其他非充气设计或防爆胎设计相比，预加应力轮胎的这种接触使得在较大接触区域上产生了更均匀、更小的接触压力。该设计还表现出在接触区域更不容易弯曲。这种方式的弯曲在接触区域中形成失去接触的区域或具有高接触压力的区域。

图5是可如图1、2和4中的轮胎100中的环形元件110那样使用的示例性环形元件200的局部横截面的示意图。环形元件200具有三个不同的区域。如上所述，在图1、2和4的实施例中，中心区或内部区210由内部橡胶部件190形成，内侧区220和外侧区230由胎体帘布层170的主体部分170c和向上反包部分170a、170b形成。如本领域的普通技术人员所理解的，根据这种构造，中心区具有高层间剪切强度，内侧区220和外侧区230在周向方向具有高挠曲模量。换句话说，中心区210比内侧区220和外侧区230更有弹性。

在图示实施例中，环形元件200的总厚度用参考符号T表示，而内侧区的厚度用参考符号T₁表示，外侧区的厚度用参考符号T₂表示。外侧区、中心区和内侧区的径向厚度可以为各种组合。在一个已知实施例中，各区的厚度的大体范围将在T/3＞T₁＞T/10和T/3＞T₂＞T/10内。在一个具体实施例中，各区的厚度的范围将在T/4＞T₁＞T/8和T/4＞T₂＞T/8内。在一个已知实施例中，内侧区的厚度T₁等于外侧区的厚度T₂。

在一个实施例中，内侧区和外侧区的挠曲模量由(例如)ASTM D790-97确定，并且范围在3.4×10¹⁰Pa＜E_周向＜2.1×10¹¹Pa内。在一个具体实施例中，内侧区和外侧区的挠曲模量范围在4.1×10¹⁰Pa＜E_周向＜1.4×10¹¹Pa内。

如本领域的技术人员将理解的，环形元件还可以由其他材料构造而成，使得该元件在中心区具有高层间剪切强度，并且在内侧区和外侧区具有周向方向的高挠曲模量。在一个替代实施例中，环形元件的中心区由一层橡胶形成，内侧区和外侧区由树脂形成。在一个替代实施例中，中心区由一层橡胶形成，轮胎的胎体帘布层形成环形元件的内侧区和外侧区。在这两个实施例中，橡胶层可将内侧区和外侧区粘合在一起，这样所述三个区就如同一整块复合物那样工作。所述橡胶将具有足够的强度以将这三个区固持在一起，使得弯曲时，横截面惯性矩是基于这三个区的聚集。橡胶中心区还可包括多根随机取向的纤维。

在一个替代实施例中，中心区由具有高模量、低tanδ的橡胶化合物构造而成。在一个已知实施例中，可硫化的橡胶化合物在经过硫化后，在15％应变下具有的机械静态模量范围为9.7×10⁶Pa至2.8×10⁷Pa，在100℃、7％挠度和10Hz下测得的损耗模量或tanδ范围为0.03至0.20，并且具有范围70至97的肖氏A级硬度。

应当理解，可以利用各种树脂粘合剂或其组合来构造所述环形元件。聚苯硫醚(“PPS”)和聚醚酰亚胺(“PEI”)是可商购获得并且适用于热塑性复合物的树脂的代表性实例。热固性复合物、环氧树脂粘合剂和增韧环氧树脂粘合剂也是本领域熟知的容易获得并且能从许多来源获得的材料。例如，增韧环氧树脂粘合剂是来自Nippon Zeon的F351(美国专利第5,290,857号，其全文以引用方式并入本文)。

在任意上述实施例中，可采用已知的制造技术完成所述三个区的构造，包括但不限于均质纤维缠绕法、非均质纤维缠绕法、多层带复合物缠绕法、预浸料缠绕法、湿式织造材料缠绕法、垫缠绕法、树脂转移成型工艺缠绕法、湿式或预浸织造预制件缠绕法，以及上述方法的一些或全部的任意组合。可以选择特定的材料、纤维取向和布置来获得环形元件的最佳性能。

虽然附图和下面的描述显示并描述了三个不同的层，但应当理解，环形元件的三个区具有能够用单独一种均质材料实现某些性质，或者具有多于三个层的组合。

图6是环形元件300的一个具体替代实施例的局部透视图。在该实施例中，大致在310示出的内部区或中心区被形成为不含任何加强纤维的单层合适树脂。如上所述，该树脂可以是PPS、PEI、环氧树脂粘合剂、增韧环氧树脂粘合剂等。内层320和外层330可由各种材料形成，比如各种类型的热塑性带材或热固性树脂层，而且可采用已知的制造工艺来形成。在一个实施例中，内侧区320和外侧区330将是相同的材料并且具有相同的厚度，并且将具有比中心区310大的模量。

在一个替代实施例中(未示出)，环形元件的中心区由仅含树脂的带材的多个层制成，这些层以与美国专利第5,879,484号中所述相似的方式铺叠形成中心区，该专利全文以引用方式并入本文。在一个这样的实施例中，内侧区和外侧区可用石墨纤维加强，而中心区可用玻璃纤维加强。

在另一替代实施例中(未示出)，中心区由采用随机取向纤维加强的树脂构造而成，这些纤维沿周向方向、径向方向、侧向方向以及它们的组合延伸。这样的区可通过纤维缠绕工艺形成，即先制造出随机取向纤维的粗纤维束，然后将其缠绕到中心区中。不过也可利用其他制造技术。

中心区中的随机取向纤维抵抗周向平面的层间剪切滑移，因为纤维在所有方向穿过中轴。另外，纤维的这种随机布置提供了环形元件的增大的剥离强度，这里剥离强度通过环形元件耐受径向方向应力的能力来表征。

在仍另一替代实施例中(未示出)，环形元件的中心区由含加强纤维的玻璃纤维束构造而成，其中加强纤维在纤维束中以周向方向取向。或者，所述加强纤维可具有随机取向。已知的带元件的其他构造在美国专利第6,460,586号中描述，该专利全文以引用方式并入本文。

图7示出了轮胎400的横截面，该轮胎具有结合在其中的环形元件405的一个替代实施例。轮胎400包括胎冠区410、包括第一胎圈区415a和第二胎圈区415b的一对胎圈区415，和从胎冠区410延伸至胎圈区415的一对侧壁区420a、420b。胎面425形成于轮胎的胎冠区410中。每个胎圈区415均包括胎圈430，并且可任选地包括胎圈填料(未示出)、耐磨胶带(未示出)和设于其中的其他部件。

轮胎400还包括第一胎体帘布层435，此胎体帘布层具有第一向上反包部分435a、第二向上反包部分435b和主体部分435c。主体部分435c环绕轮胎从第一胎圈430a周向延伸至第二胎圈430b。第一向上反包部分435a围绕第一胎圈430a延伸并终止于轮胎400的胎冠区410中的第一末端440a。第二向上反包部分435b围绕第二胎圈430b延伸并终止于轮胎400的胎冠区410中的第二末端440b，这样第一向上反包部分435a与第二向上反包部分435b重叠。

轮胎400还包括第二胎体帘布层445，此胎体帘布层具有第一向上反包部分445a、第二向上反包部分445b和主体部分445c。主体部分445c环绕轮胎从第一胎圈430a周向延伸至第二胎圈430b。第一向上反包部分445a围绕第一胎圈430a延伸并终止于轮胎400的胎冠区410中的第一末端450a。第二向上反包部分445b围绕第二胎圈430b延伸并终止于轮胎400的胎冠区410中的第二末端450b，这样第一向上反包部分445a与第二向上反包部分445b重叠。

在图示实施例中，环形元件405包括胎体帘线435、445以及第一内部橡胶部件455和第二内部橡胶部件460。第一内部橡胶部件455夹在第一胎体帘布层435和第二胎体帘布层445的主体部分435c、445c与第一胎体帘布层435的向上反包部分435a、435b之间。第二内部橡胶部件460夹在第一胎体帘布层435的向上反包部分435a、435b和第二胎体帘布层445的向上反包部分445a、445b之间。因此，环形元件405从胎圈拉伸至胎圈，并包括胎圈430a、430b。

图8是出于示例性目的以拉直状态示出的图7环形元件405的一个实施例的示意图。第一橡胶部件455夹在第一胎体帘布层435和第二胎体帘布层445的主体部分435c、445c与第一胎体帘布层435的向上反包部分435a、435b之间。第二橡胶部件460夹在第一胎体帘布层435的向上反包部分435a、435b和第二胎体帘布层445的向上反包部分445a、445b之间。因此，环形元件405从胎圈拉伸至胎圈，并包括胎圈430a、430b。在将轮胎成型时，第一橡胶部件455和第二橡胶部件460可如示出的那样最初是直的，然后被弯曲成环形形状。或者，第一橡胶部件455和第二橡胶部件460可预成形为环形形状。在一个替代实施例中(未示出)，环形元件是部分环形元件，它延伸进入轮胎的一个侧壁，而不是两个侧壁。

虽然图示实施例总体示出了设置在胎体帘布层的主体部分435c、445c与胎体帘布层的向上反包部分435a、435b及445a、445c之间的橡胶部件455、460，应当理解，可以使用橡胶层和胎体帘布层的任意组合。胎体帘布层可由多个胎体帘布构成，这些胎体帘布层形成多个主体部分和多个向上反包部分，或者形成多个主体部分和多个向下反包部分。胎体帘布层还可由单独的胎体帘布层构成。

图9是未加应力状态下轮胎400的一个替代实施例的横截面。在该实施例中，轮胎400形成为图示的初始形状。在图示实施例中，初始形状基本上是抛物面，使得胎圈430位于胎面425的轴向外侧和径向下方。在一个替代实施例中(未示出)，初始形状可以是任意弯曲形状，其中胎圈位于胎面的轴向外侧和径向下方。

为了形成图9所示的轮胎，所述方法包括形成具有生胎面和一对胎圈的生胎，这对胎圈中的每个胎圈区均处于胎面轴向外侧和径向下方。该生胎还包括从生胎面延伸到胎圈区的生胎侧壁区。该生胎还包括设置在胎面径向下方和每个侧壁区的至少一部分的径向下方的生胎环形元件。所述生胎环形元件包括一对不可拉伸的帘布层，这对不可拉伸的帘布层之间设置有生橡胶。在一个替代实施例中，可以采用在不可拉伸的帘布层之间设置具有固化或部分固化橡胶的环形元件。

生胎形成之后，被固化以形成图9所示的未加应力的轮胎400。提供了具有一对轮缘的轮辋(未示出)。然后将未加应力的轮胎400的这对胎圈430轴向向内移动，使得这对胎圈430中的每个胎圈设置在胎面425的一部分的正下方。在一个替代实施例中，胎圈保持处于胎面425的轴向外侧。

在胎圈430向内移动后，随后通过将由这对胎圈430限定的胎圈区放置在这对轮缘中，使轮胎400安装在轮辋上。然后将轮胎400的胎圈区附连到轮辋的轮缘上，从而形成预加应力的轮胎和轮辋组件。

在一个实施例中，轮胎400的胎圈区通过螺栓附连到轮辋的轮缘。在替代实施例中，可采用其他紧固件(比如螺钉、胶粘剂或其他粘合剂)、压缩配合，或使用可在现有充气轮胎中使用的胎圈压缩。在另一替代实施例中，轮胎侧壁可附连到轮胎胎圈区上方位置的轮缘。

在一个实施例中，用手将未加应力的轮胎400的胎圈430轴向向内移动。不过，将更有可能采用使用比现有的安装机器更高的力的夹紧机器执行该步骤。在一个已知实施例中，轴向向内移动这对胎圈区包括施加至少1000磅的力来使这对胎圈区轴向向内移动。在该实施例中，当轮胎安装到轮辋上时，预加应力的轮胎向轮缘施加至少1000磅的向外力。在另一个已知实施例中，轴向向内移动这对胎圈区包括施加至少5000磅的力来使这对胎圈区轴向向内移动。在该实施例中，当轮胎安装到轮辋上时，预加应力的轮胎向轮缘施加至少5000磅的向外力。

分析上述设计的预加应力轮胎表明，该轮胎将具有类似充气轮胎的接地面，即使没有对此轮胎施加充气压力。这是因为如同在标准充气轮胎中由空气压力产生的力，所述帘线在接地区域产生类似的力。与仅依靠硬度来承受负荷的其他非充气设计或防爆胎设计相比，预加应力轮胎的这种接触使得在较大接触区域上产生了更均匀、更小的接触压力。该设计还表现出在接触区域更不容易弯曲。这种方式的弯曲在接触区域中形成失去接触的区域或具有高接触压力的区域。

上述的环形元件405包括可拉伸材料和基本上不可拉伸材料的交替层。尽管图7至图9的图示实施例中显示橡胶材料和胎体帘布层的交替层，但应当理解，这些层可包含在以上环形元件的替代实施例中所述的任何材料。

图10示出了轮胎500的横截面，该轮胎具有结合在其中的环形元件505的一个替代实施例。轮胎500包括胎冠区510、包括第一胎圈区515a和第二胎圈区515b的一对胎圈区515，和从胎冠区510延伸至胎圈区515的一对侧壁区520a、520b。胎面525形成于轮胎的胎冠区510中。每个胎圈区515均包括胎圈530，并且可任选地包括胎圈填料(未示出)、耐磨胶带(未示出)和设于其中的其他部件。

轮胎500还包括第一胎体帘布层535，此胎体帘布层具有第一向上反包部分535a、第二向上反包部分535b和主体部分535c。主体部分535c环绕轮胎从第一胎圈530a周向延伸至第二胎圈530b。第一向上反包部分535a围绕第一胎圈530a延伸并终止于轮胎500的胎冠区510中的第一末端540a。第二向上反包部分535b围绕第二胎圈530b延伸并终止于轮胎400的胎冠区510中的第二末端540b，这样第一向上反包部分535a与第二向上反包部分535b重叠。

轮胎500还包括第二胎体帘布层545，此胎体帘布层具有第一向上反包部分545a、第二向上反包部分545b和主体部分545c。主体部分545c环绕轮胎从第一胎圈530a周向延伸至第二胎圈530b。第一向上反包部分545a围绕第一胎圈530a延伸并终止于轮胎500的胎冠区510中的第一末端550a。第二向上反包部分545b围绕第二胎圈530b延伸并终止于轮胎500的胎冠区510中的第二末端550b，这样第一向上反包部分545a与第二向上反包部分545b重叠。

轮胎500还包括第三胎体帘布层555，此胎体帘布层具有第一反包部分555a、第二反包部分555b和主体部分555c。主体部分555c环绕轮胎从第一胎圈530a周向延伸至第二胎圈530b。第一向上反包部分555a围绕第一胎圈530a延伸并终止于轮胎500的胎冠区510中的第一末端560a。第二向上反包部分555b围绕第二胎圈530b延伸并终止于轮胎500的胎冠区510中的第二末端560b，这样第一向上反包部分555a与第二向上反包部分555b重叠。

在图示实施例中，环形元件505包括胎体帘线535、545、555以及第一内部橡胶部件565、第二内部橡胶部件570和第三内部橡胶部件575。第一内部橡胶部件565夹在第一胎体帘布层535、第二胎体帘布层545和第三胎体帘布层555的主体部分535c、545c、555c与第一胎体帘布层535的向上反包部分535a、535b之间。第二内部橡胶部件570夹在第一胎体帘布层535的向上反包部分535a、535b和第二胎体帘布层545的向上反包部分545a、545b之间。第三内部橡胶部件575夹在第二胎体帘布层545的向上反包部分545a、545b与第三胎体帘布层555的向上反包部分555a、555b之间。因此，环形元件505从胎圈拉伸至胎圈，并包括胎圈530a、530b。

图11是出于示例性目的以拉直状态示出的图10环形元件505的一个实施例的示意图。第一内部橡胶部件565夹在第一胎体帘布层535、第二胎体帘布层545和第三胎体帘布层555的主体部分535c、545c、555c与第一胎体帘布层535的向上反包部分535a、535b之间。第二内部橡胶部件570夹在第一胎体帘布层535的向上反包部分535a、535b和第二胎体帘布层545的向上反包部分545a、545b之间。第三内部橡胶部件575夹在第二胎体帘布层545的向上反包部分545a、545b与第三胎体帘布层555的向上反包部分555a、555b之间。因此，环形元件505从胎圈拉伸至胎圈，并包括胎圈530a、530b。在将轮胎成型时，第一橡胶部件565、第二橡胶部件570和第三橡胶部件575可如示出的那样最初是直的，然后被弯曲成环形形状。或者，第一橡胶部件565、第二橡胶部件570和第三橡胶部件575可预成形为环形形状。在一个替代实施例中(未示出)，环形元件是部分环形元件，它延伸进入轮胎的一个侧壁，而不是两个侧壁。

虽然图示实施例总体示出了设置在胎体帘布层的主体部分535c、545c、555c与胎体帘布层的向上反包部分535a、535b、545a、545c以及555a、555b之间的橡胶部件565、570、575，应当理解，可以使用橡胶层和胎体帘布层的任意组合。胎体帘布层可由多个胎体帘布构成，这些胎体帘布层形成多个主体部分和多个向上反包部分，或者形成多个主体部分和多个向下反包部分。胎体帘布层还可由单独的胎体帘布层构成。

图12是未加应力状态下轮胎500的一个替代实施例的横截面。在该实施例中，轮胎500形成为图示的初始形状。在图示实施例中，初始形状基本上是抛物面，使得胎圈530a、530b位于胎面525的轴向外侧和径向下方。在一个替代实施例中(未示出)，初始形状可以是任意弯曲形状，其中胎圈位于胎面的轴向外侧和径向下方。

为了形成图12所示的轮胎，所述方法包括形成具有生胎面和一对胎圈的生胎，这对胎圈中的每个胎圈区均处于胎面轴向外侧和径向下方。该生胎还包括从生胎面延伸到胎圈区的生胎侧壁区。该生胎还包括设置在胎面径向下方和每个侧壁区的至少一部分的径向下方的生胎环形元件。所述生胎环形元件包括一对不可拉伸的帘布层，这对不可拉伸的帘布层之间设置有生橡胶。在一个替代实施例中，可以采用在不可拉伸的帘布层之间设置具有固化或部分固化橡胶的环形元件。

生胎形成之后，被固化以形成图12所示的未加应力的轮胎500。提供了具有一对轮缘的轮辋(未示出)。然后将未加应力的轮胎500的这对胎圈530a、530b轴向向内移动，使得这对胎圈530a、530b中的每个胎圈均设置在胎面525的一部分的正下方。在一个替代实施例中，胎圈保持处于胎面525的轴向外侧。随后，通过将由这对胎圈530a、530b限定的胎圈区放置在这对轮缘中，使轮胎500安装在轮辋上。然后将轮胎500的胎圈区附连到轮辋的轮缘上，从而形成预加应力的轮胎和轮辋组件。

在一个实施例中，轮胎500的胎圈区通过螺栓附连到轮辋的轮缘。在替代实施例中，可采用其他紧固件(比如螺钉、胶粘剂或其他粘合剂)、压缩配合，或使用可在现有充气轮胎中使用的胎圈压缩。在另一替代实施例中，轮胎侧壁可附连到轮胎胎圈区上方位置的轮缘。

在一个实施例中，用手将未加应力的轮胎500的这对胎圈530a、530b轴向向内移动。不过，将更有可能采用机器完成该步骤，诸如使用比现有的安装机更大的力的夹紧机。在一个已知实施例中，轴向向内移动这对胎圈区包括施加至少1000磅的力来使这对胎圈区轴向向内移动。在该实施例中，当轮胎安装到轮辋上时，预加应力的轮胎向轮缘施加至少1000磅的向外力。在另一个已知实施例中，轴向向内移动这对胎圈区包括施加至少5000磅的力来使这对胎圈区轴向向内移动。在该实施例中，当轮胎安装到轮辋上时，预加应力的轮胎向轮缘施加至少5000磅的向外力。

图13A和图13B示出了被构造为收纳未加应力轮胎的两件式车轮600的一个实施例。两件式车轮600包括一对凸缘610a、610b。凸缘610a、610b中的每个凸缘均包括内侧部分620a、620b和外侧部分630a、630b。中央盘由多个螺栓B接合到第一凸缘610a的内侧部分620a。多个螺栓B还接合到第二凸缘610b的内侧部分620b。在初始状态下，第一和第二凸缘610a、610b的内侧部分620a、620b相距d，而且第一和第二凸缘610a、610b的外侧部分630a、630b相距D1。在一个实施例中，轮胎500的胎圈区被放置在两件式车轮600的凸缘610a、610b的外侧部分之间。随后，通过拧紧螺栓B小心地将夹紧压力施加到无应力轮胎，直到第一和第二凸缘610a、610b的内侧部分620a、620b之间的距离d减小到零。同样，使凸缘610a、610b的外侧部分630a、630b之间的距离减小到D2，产生所需的预应力。在替代实施例中(未示出)，可采用一对中央盘，每个中央盘接合到相应的凸缘。在另一替代实施例中(未示出)，中央盘可被省去。应当理解，可使用替代紧固件(诸如夹具和螺钉)来代替螺栓。

分析上述设计的预加应力轮胎表明，该轮胎将具有类似充气轮胎的接地面，即使没有对此轮胎施加充气压力。这是因为如同在标准充气轮胎中由空气压力产生的力，所述帘线在接地区域产生类似的力。与仅依靠硬度来承受负荷的其他非充气设计或防爆胎设计相比，预加应力轮胎的这种接触使得在较大接触区域上产生了更均匀、更小的接触压力。该设计还表现出在接触区域更不容易弯曲。这种方式的弯曲在接触区域中形成失去接触的区域或具有高接触压力的区域。

上述的环形元件505包括可拉伸材料和基本上不可拉伸材料的交替层。尽管图10至图12的图示实施例中显示橡胶材料和胎体帘布层的交替层，但应当理解，这些层可包含在以上环形元件的替代实施例中所述的任何材料。

就在说明书或权利要求书中使用术语“包括”或“具有”而言，其旨在以类似于术语“包含”在权利要求中用作过渡词时所理解的方式来具有包容性。此外，就采用术语“或”(例如，A或B)而言，其旨在表示“A或B或两者”。当申请人旨在指示“仅A或B但不是两者”时，则将采用术语“仅A或B但不是两者”。因此，本文中术语“或”的使用具有包容性，不具有排他性。参见Bryan A.Garner,A Dictionary of Modern Legal Usage 624(2d.Ed.1995)(Bryan A.Garner，《现代法律用语词典》第624页(第二版，1995年))。此外，就在说明书和权利要求书中使用术语“在……中”或“到……中”而言，其旨在另外表示“在……上”或“到……上”。此外，就在说明书或权利要求书中使用术语“连接”而言，其旨在不仅表示“直接连接到”，而且也表示“间接连接到”，诸如通过另外的一个部件或多个部件进行连接。

虽然本申请已通过其实施例的描述进行了说明，并且虽然已相当详细地对所述实施例进行了描述，但申请人并非意图将所附权利要求书的范围约束为这样的细节或以任何方式限制为这样的细节。其他优点和修改对于本领域的技术人员而言将是显而易见的。因此，在其更广泛的方面，本申请并不限于所示和所述的特定细节、代表性设备和方法，以及示例性实例。因此，可以在不偏离申请人的总体发明构思的精神或范围的情况下偏离这样的细节。