罩胎轮及其构件的制作方法

专利名称：罩胎轮及其构件的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于车辆的罩胎轮，即，涉及下述组件，即，该组件包括用来连接于车辆轮毂的安装轮圈，安装在安装轮圈上的轮胎和插在所述轮胎内，通过专用充气装置在压力下充入流体的内胎。
更具体来说，本发明涉及(虽然并不是全部地涉及)一种罩胎轮，其用于具有很高性能特征的机动车辆，即，能够产生高驱动转矩并沿直路段和弯路都可达到高速的机动车辆。
上述类型的罩胎轮必须能够完全满足各种要求-这些要求相互间也是相互冲突的-这是与目前市场所要求性能特征相关的。
具体来说，它们必须使车辆具有极好的处置性能-特别是与方向和横向稳定性有关-在各种地面上的操纵稳定性能及牵引力、对aquaplaning的阻力、舒适性，以及在部分或完全失去空气(泄气状态)的情形中继续行驶合理距离的能力，即，不会从座脱开(unseating)，也就是说一个或两个胎圈不会从轮圈构成的有关胎圈座脱出。
本申请人注意到，这些要求一般分别地只被一个构成车轮的构件所满足，因此，虽然已经借助胎圈座的适当成形而寻求对从座脱出的阻抗作用，但是处置已经有助于轮胎的上述性能。关于所谓“泄气保用能力”按照第一种方法，通过改进胎壳结构，加强轮胎的侧壁使其具有自支承能力，已经实现这一点；在另一种替代方案中，对于无管轮胎，这种能力是通过下述方式形成的，即，在轮圈上安装并在轮胎内插入适当的支承构件，而在有内胎的轮胎中则将内胎或气室分成多个圆周或横向的相互独立的室。
几个独立的室的存在使轮胎具有足够的充气压力，因而甚至在所述室之一已穿孔时也具有应急行驶的能力。
已经发现，与所提供的这些优点相比较，所有上述技术方案也存在各种缺陷，总的结果是不利的。
具体来说，本申请人已经注意到侧壁结构刚性的增加会使轮胎重量增加，在所有方向-纵向、横向和垂向上使其刚性都增加，这对正常条件下的驱动性能及对舒适性都有负面影响；在轮胎中使用支承构件会增加轮胎重量，当车辆重量借助轮胎径向内表面和支承构件的径向外表面之间的摩擦接触传向支承构件时，对于在泄气状态中的长期耐力并不提供任何保证；以及带有内胎的技术方案对于所谓低轮廓轮胎，即，具有沿转动轴线较长的椭圆形横截面的那些轮胎并不实用，其中，会遇到插入和使用的困难。
实际上，本申请人已经能够证实，轮胎横截面越低，内胎在轮胎和轮圈之间的插入就越困难。此外，在充气过程中，传统的内胎所占据的轮廓，其横截面基本呈圆形，并不是低轮廓轮胎的那种适当的椭圆形，从而导致顶部上的相互折迭，防止了内胎壁在环形空腔的内表面上，特别是沿轮胎侧壁的正确和完全的延伸。这样，环形空腔就不会适当地被填充，在内胎壁中引起内部张力的破坏状态，在其使用期间会产生负面影响。
另外，如本申请人发现的那样，传统内胎设有带阀杆的充气阀，阀杆穿过轮圈以便连接于轮外的外界环境，这还会引起其它问题。在轮胎的特定行驶状态中，尚未克服下述危险，已经发现，在车辆突然加速或减速的情形中，例如高性能车辆会产生很大的高转矩值传至地面，从而会发生轮胎相对于轮圈的滑动，结果会撕裂在阀门底部的内胎，或者剪断阀杆。当发生这种情形时，轮胎会突然放气，使车辆失去稳定性，对车辆的驾驶员和乘客的生命造成严重的危险。
甚至最新提出的对于上述轮胎关于泄气保用能力及对于脱出胎圈座的阻力等性能的改进提议也未能脱离现有公知技术的范围，也是提出在由轮圈和轮胎组件所限定的空腔中插入坚实的嵌入物。
为了便于描述起见，这里要指出的是，上述组件具有安装轮圈，轮圈设有圆锥形胎圈座，该胎圈座的轴向外端的直径小于轴向内端的直径，与一径向胎壳的轮胎配合工作，该轮胎的胎圈与轮圈上相应的座相匹配，而胎壳在横截面上具有子午线轮廓，其弯曲的方向不变，其在胎圈芯附近的切线基本平行于赤道平面。
在所提出的实施例中，轮圈具有不同直径的胎圈座，较大直径的胎圈座在轴向内部位置上由肩部界定，该肩部具有相当大的高度以防止在该侧脱离胎圈座，但是难于越过。车辆以一个胎面支承环完成，该支承环径向伸过轮胎横截面高度的大约一半。该支承环在较小半径的胎圈座附近装配到轮圈上，万一轮胎放气，使相邻的胎圈锁止在位，防止轮胎在相应侧脱出其座。
这种车轮例如在美国专利第5,634,993号中有所详述，该专利在本说明书中用作参考。
本申请人已经认识到，这种技术方案对于高质量标准和市场即车辆制造厂商、轮胎零售商和用户本身目前所要求的性能来说也不是尽如人意的。具体来说，本申请人已经设想出，没有胎面支承构件的方案反而会使轮胎带有加强的自支承侧壁，而内部坚实的支承环会减小低轮廓轮胎中已经不大的充气容积，因而会降低舒适性、限制轮胎的垂向可变形性、对驾驶性能产生负面影响、增加构成对使用中产生热的发散有害障碍的热质量，以及要求轮圈的特殊的结构形式，这需要轮圈不同直径的胎圈座，使轮组件特别是支承环装卸困难。
综上所述，本申请人现已发现车辆罩胎轮的性能特征可以通过下述方式得到进一步改善，即，采用一种部分公知和部分新颖构件的组件，这样构成的轮胎系统能够在它们间形成相互作用，产生一种新颖的车辆罩胎轮，它能够以最佳方式同时满足现代车辆所要求的各种性能特征。
上述车辆基本包括一个带有胎圈座的轮圈，胎圈座向着转动轴线倾斜，从赤道平面轴向向外；一个带有胎圈的车胎，胎圈外形与轮圈上相应的座相应并带有一个胎壳轮廓，在横截面上来看，该胎壳轮廓在所述胎圈的区域中具有其最大轴向宽度，所述胎圈最好具有新的结构，以便将胎壳层固定在加强芯上；以及一个内胎，该内胎最好具有椭圆形横截面，可以借助一个充气装置充气，该充气装置没有用于与轮外环境连接，特别是穿过轮圈壁的任何构件。
按照本发明的第一方面，一种用于车辆的罩胎轮包括一个可与车辆轮毂配合工作的安装轮圈；一个安装在所述轮圈上且具有环形胎壳的轮胎，所述胎壳设有一个连接于一对轴向相面对的侧壁的冠部，所述侧壁终止于胎圈，胎圈用于与在安装轮圈上形成的相应胎圈座相接合，所述胎壳设有至少一个从胎圈延伸至胎圈的加强层，其端部固定在插在所述胎圈中的胎圈芯上，所述轮胎和所述轮圈的组件限定一个可与大气压力下的周围环境相隔绝的环形空腔；以及一个内胎，所述内胎插在所述空腔中，通过在压力下向其内部容积引入流体可以膨胀，并设有插在所述内胎壁中的充气和放气装置，所述罩胎轮的特征在于-所述轮圈包括一个基本呈圆筒形的本体，其轴线构成所述罩胎轮的转动轴线，所述本体的径向外表面具有两个侧部，其用于构成与所述轮胎的相应胎圈接合的所述胎圈座，每个侧部按照一个圆锥面布置，该圆锥面的顶点在所述胎圈座的相对于所述轮圈来说的外侧位置上，以及一个径向更向内的中央部分有一个小于所述圆锥形侧部的最小直径的最大直径；-所述轮胎在所述胎圈的区域中具有一个等于在所述侧壁的区域中的最大宽度的宽度；-所述装置没有任何连接所述轮圈，用来固定所述内胎相对于轮圈的圆周位置的系统。
胎圈座的所述圆锥面的顶角最好在8°和60°之间。上述胎圈座朝向外侧分别由一凸缘轴向界定，所述凸缘在所述轮圈径向外侧的方向上发散，并且相对于赤道平面成一个在40°和50°之间的角度，而朝内侧，所述凸缘则分别由一个肩部界定，该肩部的轴向外表面在轮圈的径向外侧的方向上朝向赤道平面收敛，并相对于所述平面成一个在0°和30°之间的角度。
上述圆筒形本体的径向外表面上的所述中央部分的最大直径和所述胎圈座的最小直径之间的差最好是所述最小直径的10％至20％之间；所述凸缘的外径和相应胎圈座的最小直径之差为所述最小直径值的1％至5％之间。
按照本发明的第二方面，本发明也涉及上述的罩胎轮，其中，胎圈座具有至所述轮的转动轴线的不同距离，较大直径的胎圈座的最小直径和轴向相对的较小直径的胎圈座的最大直径之间的差为所述最大直径值的3％和6％之间。
在这种情形中，轮圈最好设计得安装在车辆上时，以较大直径的胎圈座面对车辆本身。
按照本发明的一个不同的方面，本发明涉及一种上述类型的罩胎轮，其装有一个轮胎，其中，胎圈加强芯包括至少两个重叠的金属丝层，它们轴向并排缠绕，基本在相应的胎圈座的整个轴向范围上延伸，并且基本与胎圈座的表面平行地布置，径向最内层的最小直径不小于相邻凸缘的直径，其最大直径不大于相邻肩部的直径。
所述层最好是由高碳钢丝形成的，可以由直径为0.9mm至1.5mm的单金属丝的螺旋构成，或者由绞合金属线的螺旋构成，所述绞合线的基本的丝的直径最好在0.22mm和0.38mm之间。
胎圈芯可以包括由基本的丝构成的层，也可包括金属线的层，或者所述两种层的组合。
对于这种胎圈芯，胎壳层的端部最好轴向从内至外插在所述层之间。
在一个推荐实施例中，所述胎壳层的端部包括两个轴向分开的织物部分，第一织物部分布置在径向最内的金属丝层的径向内侧的位置上，而第二织物部分则插在径向最外金属丝层的径向内侧的位置上，由一个弹性材料的嵌入物与径向最内层分隔开来，所述嵌入物朝向轮胎的侧壁径向超出所述金属丝层的轴向内端，并且具有的硬度不小于肖氏70°A。
按照本发明的另一方面，本发明涉及上述的罩胎轮，其中，内胎已模制并硫化成环形，其具有一个不小于使用的最终容积的三分之一的内部容积，并且最好模制并硫化成椭圆形。
内胎最好包括至少两个相分隔且独立的圆周容积，由一纵向壁分隔，该纵向壁在垂直于轮的转动轴线的平面内延伸，每个容积设有所述充气装置。所述壁的硬度最好大于轴向最外部分即所述内胎的侧壁的硬度。作为补充或替代，所述壁内部至少有一条通道，该通道在壁的整个径向范围上在内部延伸，在内胎的外拱和内拱表面上通出。
按照本发明的另一个方面，本发明涉及一种上述的罩胎轮，其中，所述充气和放气装置包括一个刚性本体，所述刚性本体内装有至少一个充气阀门、一个校准阀门和一个放气阀门。
现在对照以下附图以说明的方式而绝不是以限定的方式描述本发明。


图1是按照本发明的一个推荐实施例的罩胎轮的局部横剖图，它包括一种有关轮胎的新的胎圈结构；图2表示轮圈和胎圈的第二实施例中的图1所示的罩胎轮，其中没有内胎；图3的横剖图表示按照本发明的内胎的一个推荐实施例的实例；图4表示各构件组装后、内胎充气前的按照本发明的罩胎轮；图5至7的三个视图分别表示内胎充气装置的一个推荐实施例的轴向剖视图和两个垂直于轴线的剖视图。
现在参阅图1，按照本发明的轮包括一个安装轮圈1，轮胎2安装在该轮圈上，在轮胎的内表面和轮圈的径向外表面之间限定的环形空腔内装有内胎3，内胎上设有至少一个充气装置4，该充气装置可经由一个专用阀门5从轮圈外引入空气而充气。上述内胎由于充气压力的作用而膨胀，占据了整个空腔，并抵靠在轮胎和轮圈的上述表面上。
轮圈1包括一个基本呈圆筒形的本体12，其轴线(未画出)构成轮的转动轴线，该本体连接在一个圆盘13上，该圆盘处于与转动轴线垂直的平面内，具有将轮圈，因而将轮紧固在车辆轮毂上的作用。
上述本体的径向外表面具有两个侧部11，其用于构成与相应胎圈接合的胎圈座，每个侧部按照一个圆锥面布置，圆锥顶点在转动轴线上，相对于轮圈来说位置在胎圈座的轴向外侧，上述本体的径向外表面还具有一个径向更向内的中央部分，其最大直径小于胎圈座的最小直径。
更确切而言，胎圈座11的轴向外端的径向外部直径Dc与轮胎的装配直径一致，被看作是轮圈的标称直径，轮圈的上述中央部分的径向外表面具有一个直径dc，其值最好在Dc的80％和90％之间。
轮圈座的所述圆锥面的顶角最好在8°和60°之间，即，所述圆锥面相对于转动轴线的角W在4°和30°之间；在图示实例中，它等于15°，对于两个座来说是相同的。而且一个座的该角也可以不同于另一个座的该角，如果这是更有利的话，不过它最好总是在上述值的范围内。
胎圈座分别由一个凸缘14朝向外侧轴向界定，最好在轮圈的径向外侧的方向上发散，并且相对于赤道平面倾斜一个角X，该角最好在40°和50°之间，在图示实例中等于45°，对于两个凸缘来说是相同的。另外，一个凸缘的该角也可以不同于另一个凸缘的该角，如果这更为有利的话，不过它最好总是在上述值的范围内。
所述凸缘的径向外部直径DF超过轮圈标称直径一个值，该值最好在所述标称直径的1％和5％之间。
胎圈座分别由一个肩部15向着内侧轴向被界定，肩部15的轴向外表面最好沿着轮圈的径向外侧的方向朝着赤道平面收敛，并且相对于所述平面倾斜一个角Y，该角最好在0°和30°之间，在图示实例中等于15°，对于两个肩部来说是相同的，另外，如果更为有利的话，一个肩部的该角也可以不同于相对的肩部的该角，不过它最好总是在上述值的范围内。
所述肩部的径向外部直径dR的值最好是标称直径值的106％和108％之间。
轮圈的径向更朝内的中央部分借助两个壁10连接于上述胎圈座，所述壁10最好发散且径向向外伸展，它们共同限定一条方便于将轮胎和内胎装到轮圈上的槽道，在槽道的壁上最好形成一个孔，一个充气阀门5安装在该孔中，所述阀门是与无内胎轮胎通用的那种。
上述凸缘14之间的最大轴向距离限定轮圈的宽度L。
轮胎2包括一个环形胎壳，胎壳具有一个圆周部分21和两个轴向相对的侧壁22，所述两侧壁终止于一对胎圈23，每个胎圈设有至少一个加强圈芯24，其用于将轮胎固定在相应的安装轮圈1上。
胎面带26位于所述胎壳的圆周上，以本身公知方式模制出具有槽27和切口28的凸纹图案，所述图案根据轮胎使用类型有不同的布置。
胎壳设有至少一个加强层29，从胎圈延伸至胎圈，其两端固定在上述圈芯。
如果轮胎是径向型的，那么，上述加强层的帘子线基本位于含有轮胎转动轴线的平面内；另外在胎壳和胎面带之间插有一种带结构，该带结构最好包括至少两个径向叠置的金属线层201和202，在每层中金属线相互平行，与相邻层的金属线相交，金属线最好按照与轮胎的赤道平面对称的方式倾斜。在径向外部区域，上述结构最好也包括附加的纺织线层203，该层最好是由热缩材料制成，与赤道平面平行地设置。
相交的带结构层的线与赤道平面的倾角最好在5°和30°之间，与带结构和/或轮胎的具体实施例相关，在两层中上述倾角也可以具有不同的值。
上述轮胎在相应于胎圈最大轴向长度的点上具有其最大宽度Lp，该宽度至少等于，但最好大于在轮胎两侧壁测出的最大宽度Lc。
换言之，轮胎的横截面的外部轮廓在轴向上并不超出其安装轮圈的凸缘14的外缘。
轮胎的胎圈的外部形状至少与胎圈座和凸缘的相邻壁和肩部的轮廓相匹配，但是，它最好在轴向上向外延伸以便也覆盖凸缘14的径向外表面。
胎圈的内部结构可以包括一个加强圈芯24，圈芯可以按照各种公知的结构之一制成，例如，可以是集束式或扭绞式的；在任何情形中，所述圈芯的径向内部直径dB必须具有一个不小于dF且不大于dR的值。
图1在左半部表示按照本发明的胎圈结构的一个特别推荐的实施例。
在该实施例中，圈芯包括至少两个径向叠置的金属丝层241和242，金属丝则轴向并排布置地缠绕，基本在相应胎圈座的整个轴向范围上延伸，同时胎壳的端部从内向外轴向地插在上述层之间。
所述层平行于转动轴线布置，或者，最好基本平行于胎圈座布置，对于径向最内层来说，传统胎圈丝的已经描述的情况也是适用的，其最小直径基本上必须不小于dF，其最大直径不大于dR。
所述层是由含碳量高的钢丝(HT型，即，含碳量大于0.8％)形成的。每层可以由直径在0.9mm和1.5mm之间的单根金属丝的螺旋构成。所述层最好由绞合金属线的螺旋构成，所述绞合金属线最好有七股，每股由三根基本的丝构成。所述股的基本的丝的直径宜在0.22mm和0.38mm之间，最好等于0.28mm或0.36mm。换言之，按照在本专业中通常的标识方法，构成所述层的优选线为7×3×0.28和7×3×0.36。圈芯可以包括单丝的层，也可以包括线的层，或者上述两种层的组合。
在轮圈上装、拆轮胎的过程中，为了使圈芯具有必要的挠性，推荐使用带有金属线的实施例，使轮圈的凸缘14可以被越过而不发生任何结构上的损坏。
图2表示按照本发明的轮的第二种有利的实施例，它与前面的描述的不同之处在于，胎圈座具有不同的直径。具体来说，较大直径的胎圈座的直径DMIN和较小直径的胎圈座的直径DMAX之差最好是标称直径的值的3％和6％之间，上述两胎圈座在轴向上是相对的。
在本实施例中，较小直径的胎圈座的最小直径被看作是轮圈的标称直径，车辆安装在车辆上时，较大直径的胎圈座最好位于车辆侧上。
该图也表示胎圈的不同实施例，其不同之处在于加强的胎壳包括两个胎壳层，或者在任何情形中，胎壳层的端部都分成两个轴向分开的织物部分。在本例中，第一织物部分设置在径向最内的金属丝层的径向内侧的位置上，而第二织物层则设置在径向最外的金属丝层的径向内侧的位置上，通过高硬度系数(hardness factor)的弹性材料嵌入物与径向最内层隔开，所述弹性材料径向超过金属丝层的轴向内端伸向轮胎的侧面。所述嵌入物的硬度最好等于肖氏硬度70°A，大于该值甚至更好。
至于径向最内层的直径，在描述图1实施例时提到的情形同样适用。图1和3中所示的内胎3最好是弹性材料制成的内胎，并被分成相互分开的两个部分，即，一个包括壁31的中央芯部和一对侧壁32。
换言之，所述内胎包括两个分开和独立的圆周容积3a和3b，分隔它们的纵向壁31在一个最好垂直于轮的转动轴线的平面中延伸，在赤道平面内延伸更好。
上述壁，以及紧紧包围它的区域，其刚性最好具有大于轴向最外部分，即，内胎侧壁32的刚性，因而内胎在轮胎内充气的过程中，内胎在轴向上的膨胀大于在径向上的膨胀。这样，内胎的中央部分与胎面区域接触，同时其侧壁完全抵靠轮胎的侧壁，防止在内胎本身的壁内侧出现任何不正常的拉力。
内胎的进一步特征及其制造方法和装置，以及它与普通轮胎一起的使用方式是在本申请人的尚未公开的共同未审定的另一专利申请中详细描述的，因此，这里只提供它的实施例的一个实例，进一步的内容应参阅上述申请的公开文本。
另外，必须指出的是，在本发明的范围中，内胎不必是椭圆的，也不必设有相互独立的容积。换言之，按照本发明的罩胎轮同样也可以包括一条横截面基本呈圆形的和/或单一容积的内胎。
更具体来说，图示的内胎特别适用于椭圆形横截面的轮胎。其中，平行于赤道平面的短轴的尺寸小于平行于转动轴线的长轴的尺寸，也就是说特别适用于那些所谓的“低轮廓(low-profile)”轮胎，其中在胎圈底部和胎面顶部之间测得的横截面高度与轮胎最大宽度之比值等于或小于0.7。
在前述图2所示具体的轮胎实施例中，上述比值所表示的状态必须沿着设有较大径向尺寸的侧壁的轮胎的中心线验证。
中央芯部最好存在于壁31中，两凸缘，径向内凸缘33(外拱凸缘)和径向外凸缘34(内拱凸缘)分别从壁31两端与其垂直地在两相反轴向上延伸一段预定的宽度。
侧壁和凸缘相邻的端部接合在一起，在径向外部位置上的那些沿圆周接合线35接合，在径向内部位置上的那些沿圆周接合线36接合。接合最好借助硫化形式的化学粘合实现。
按照本发明的一个方面，所制造的内胎带有不同刚性的分开的部分，更确切地说，带有刚性大于侧部刚性的芯部。在图3所示推荐实施例中，内胎各部分是用相同的弹性材料制成的，相对侧壁而言芯部较大的刚性是通过适当相对侧壁来说增加芯部的横截面(厚度)而得到的。在本发明推荐实施例中，芯部厚度的平均值与侧壁厚度的平均值之比值可以在1和4之间变化。
更详细来说，在图3的实例中，内胎沿壁31具有不变的5mm的厚度，在壁和凸缘之间的连接区域厚度较大，然后变薄直至在与侧壁的连接区域中的2mm的厚度；然后在侧壁中厚度保持不变。
在一个替代方案中，相对侧壁的刚性来说，芯部较大的刚性是借助相互不同的材料获得的，芯部使用的弹性材料，其模量大于侧壁材料的模量。在本例中，芯部的厚度可以等于或不同于侧壁的厚度。
在按照本发明的另一个推荐实施例中，芯部和侧壁材料的模量之比值可以在1和10之间的取值范围内，最好在1和5之间的取值范围内。
芯部材料的模量之值最好在1.5和10N/mm2之间。
这里应指出的是，“模量”应理解为相当于100％的纵向变形的力的标称值。模量值的测定是按照标准ISO37(环类A)进行的。
内胎侧壁最好以丁基橡胶或丁基卤代橡胶为基础，中央芯部最好以二烯基橡胶例如丁苯橡胶、聚丁二烯橡胶和天然橡胶为基础。
在另一种方案中，相对于侧壁而言，芯部的较大刚性可以使用相同或不同成分且具有相同或不同的厚度的材料，通过在所述材料中添入适当的加强填料实现的。在一个推荐方案中，这些填料包括(尺寸等于或小于7mm)的短纤维，特别是通过磨碎aramide纤维而得到的称为“aramide膏”的短纤维(尺寸等于或小于1mm)(例如Kevlar-浆或Twaron-浆)，其中，Kevlar和Twaron分别注册为DuPond和AKZO公司的商标。
所述短纤维的量最好是在1和5phr(每100份橡胶中的份数)之间；在一个具体的推荐实施例中，只有芯部的弹性材料中含有这种纤维状加强填料。
另外，中央芯部的不同部分最好有不同的刚性，在一种情形中，内拱凸缘与壁和外拱凸缘相比有最大的刚性，从而以最佳方式控制内胎膨胀过程中内胎壁的膨胀，因此使内胎壁可以完全适配于轮胎的内表面。为此目的，推荐的作法是内胎模制和硫化成一个环形，其内部容积不小于使用的最终容积的三分之一，更好的作法是内胎模制和硫化成一椭圆形。壁31最好有至少一条通道，它在内部在壁的整个径向范围上延伸，在内胎的外拱表面和内拱表面上通出。内胎最好包括多个上述通道，它们在周向上相互均匀间隔开来，即，以相同的角量相互错开。
这样的通道可以有三条，数目多些更好，最好至少六条，并且其直径最好在3mm和15mm之间，等于12mm则更好。
由于设有这些通道，在内胎充气过程中，滞留在内胎的径向外表面(外拱表面)和轮胎圆周部分的径向内表面之间的空气可以向外流向内胎径向内表面(内拱表面)和面对的轮圈表面之间空间，再从那里借助处于打开位置的充气阀5流向外界环境。
按照本发明，这里描述的内胎设有插在其壁中，最好是内拱壁中的充气装置4，而没有穿过轮圈的任何用于连接于外界环境的构件。
这种充气装置的各种特征和实施例，以及它与普通罩胎轮相结合的用途在本申请人的尚未公开的共同未审定的专利申请中有详细的描述，因此，在本说明书中只说明其实施例的一个实例，与此相关，更详细的情况应参阅上述专利申请的公开文本。
上述充气和放气装置一般包括一个刚性本体41，它最好用塑料制成并设有一组阀门，每个阀门由一个外壳界定，外界内设有相关的驱动机构，即，阀门在打开位置和闭合位置之间工作的零件，分别允许或防止压缩空气在穿过外壳的两个方向中的任一方向上的流动。
具体来说，上述阀门组包括三个阀门，分别用于充气、校准和放气，使人可以进行使轮胎有正确的工作压力的至少三种基本操作，即，迅速充气至过压、达到需要的压力值(校准)，以及使内胎迅速放气。
最好为圆筒形结构的刚性本体41装在专用衬套42内，该衬套限定在内胎的壁中形成的一个圆形通孔，该通孔最好在径向内表面(内拱表面)上。
上述刚性本体最好包括其外表面的环形部部分，其上有螺纹以便其拧入衬套42，还包括一个底部凸缘40，使其位置相对于衬套固定。
如图1和4所示，上述刚性本体41和其中的阀门组完全与外界环境隔绝，因而没有任何穿过轮圈壁用来与轮外环境连接的构件。另外，设有这种装置的内胎可自由移入由轮胎和轮圈表面界定的空腔中。
在本发明的一个推荐实施例中，单一的阀门进行所有三个功能，即，充气、校准和放气，因而使装置轻、紧凑、占用空间小。
该阀门(图5)最好包括一个圆筒形外壳60，在内胎外突出的端部上有凸缘且在所述凸缘附近设有外螺纹61或任何其它相当的紧固形式(快速连接等)，以便安装在上述的衬套42内。
一个环62借助螺纹或其它有利的方式安装在所述带凸缘的端部内，并设有至少二个，最好是三个或更多径向向内的凸起63(图6)。
圆筒形外壳60的轴向相反端由圆形冠部64(图7)封闭，该冠部与通道65连为整体，该通道焊接在该冠部的轴向内表面上，设有二个开口，一个是在圆筒形外壳的侧面上的开口66，另一个是在通道侧面上的开口67，指向外壳的凸缘端，最好与其共轴。
一个碗状罩68在共轴的位置上旋接或用其它方式固定在圆形冠部64上，凹面朝向圆筒形外壳的一个透镜状构件69可在碗状罩内移动并抵靠在圆形冠部上。
一根共轴杆70设置在圆筒形外壳60内并可轴向移动，特别是在环62的凸起63之间被引导。杆的朝向圆形冠部的轴向表面与一个圆盘71连为整体，该圆盘的直径最好大于杆70的直径，最好设有凸耳72，它们以悬臂方式径向从圆盘的圆周伸出。上述杆70最好是烧结合金制成的永久磁铁，最好是含有铁磁性材料。
最好，压簧73围绕杆70，一端抵靠环62，另一端抵靠圆盘71的突伸边缘和/或凸耳72。
压簧的推力在轮胎以及内胎的工作压力的基础上被校准。
在充气阶段，作用在内胎外侧的压缩空气流入圆筒形本体，在杆70的侧面和环62之间流过，从那里经过圆盘71，流过圆形冠部64，使透镜状构件69从在轮圈上的静止位置位移，进入内胎，穿过罩68，罩只是起到将透镜状构件保持在预定空间中的作用。
一旦作用在内胎内侧的压力超过外部压力，透镜状构件就压在圆形冠部上，封闭其中央孔，以便防止空气从内胎内侧流向外侧。
如果上述内部压力值超过弹簧的校准值，那么，在经由孔66与内胎连通的通道内的压缩空气就压缩弹簧，使圆盘71及有关的杆70移离通道，因而使空气可以流出孔67，流向圆筒形外壳的凸缘端，并从那里流向外界环境。
一旦内部压力值降得低于弹簧的校准值，弹簧伸展，使盘71立即抵靠通道65，封闭住孔67。
如果想使内胎快速放气，只要施加一个作用在杆70上的磁场，将其拉向圆筒形外壳的凸缘端，使圆盘71位移，如上所述，打开孔67。
在操纵者需要的整个期间，磁场将使销保持在孔的打开位置上。
本专业技术人员现在已理解了本发明，能够设计和制造其它种类的阀门，这种阀门根据本发明没有用于连接于外界环境的构件，并且能够具有至少三种上述的功能。
例如，可以用主动的装置如微型电磁阀来替代放气阀的磁性致动器，在收到适当的编码信号后无线电波或超声波接收器用来操纵电磁阀。
电磁阀可以是电磁式的，或者包括相变致动器、易熔膜、形状保持材料制成的构件、微电机、压电致动器和其它类似装置。
现在可以容易地理解轮组件的工作方式及其具有的许多优点。
首先，在正常的行驶条件下，在胎圈区域中最大轴向宽度产生的特定的胎壳轮廓使轮胎滑动推力(slip thrust)最大化，对驱动性能有良好的影响。
关于防止从座脱出(unseating)的能力，首先应记住的是，在泄气行驶条件下，特别是沿弯曲轨迹行驶时，指向轮胎内侧的很高的轴向推力会作用在弯路外侧的胎圈上，而指向外侧的推力要小得多，作用在弯路内侧的胎圈上。
在按照本发明的车轮中，朝向内侧的推力有效地被肩部15抵抗，胎圈不能越过该肩部，这是由于加强胎圈芯的最小直径小于肩部的直径。另一方面，凸缘14的径向外部直径基本等于或小于胎圈芯的最小直径，但是在该方向上，即，轴向朝外的方向上，作用在胎圈上的有限推力值，鉴于胎圈整体结构的刚性及其不可变形性，不足以使胎圈从其座脱出及使凸缘14被越过。
但是，肩部的尺寸及胎圈座上的凸缘并不构成装、卸轮胎的障碍，而是正相反，与现有技术的车轮相比较，可以更为容易地进行。
在轮圈1上安装轮胎2并使其充气的方法在开始时涉及在轮圈上装配第一个胎圈，使其设置在有关胎圈座上的步骤。
通过使胎圈芯变成椭圆形并利用轮圈上存在的中央槽道使第一胎圈越过两个肩部，以便使轮胎的轴线相对于轮圈偏置。
然后，将已经设置了充气装置的内胎放入轮胎和轮圈之间界定的尚未封闭的空间，然后，通过将第二胎圈插入有关的胎圈座，从而将其装配到轮圈上。
第二胎圈和凸缘直径间的比值有利于使第二胎圈越过凸缘。
图2所示的实施例进一步便利了带有低轮廓轮胎的车辆的组装。在对称的轮圈的情形中，将内胎插入轮胎、使其进入胎圈和相应胎圈座的凸缘之间界定的空间往往很困难。然而在按照本发明的非对称的车轮中，在将轮胎装配到轮圈上的过程中，将最大直径的胎圈首先插入最小直径的胎圈座，在轮圈的胎圈座和轮胎的胎圈之间的较大空间使内胎能够比较容易地插入车轮空腔中。
有利的是，内胎插入上述空腔的较大的方便性节约了大量时间，这种产品更受进行保养和更换作业的人员的欢迎。
在按照本发明的车轮中，用于引入和放出空气的装置包括用于为无管轮胎充气的普通阀门，其包括一个管状构件51，内装用于充气和放气作业的启动机构并具有一个装在橡胶塞52中的一端，该橡胶塞以气密方式插在轮圈壁上的相应孔中，管状构件的另一端设有一个未画出的专用封盖。
为了给按照本发明的车轮充气，将封盖从管状构件51上卸掉，使用任意的工具如设有压力表的普通的压缩空气供给枪将压缩空气送入轮胎和轮圈之间的空间中。
引入空气的压力值要选择得足够高，最好在工作压力的150％和200％之间。一旦达到固定的压力值，就停止压缩空气的送入，上述固定的压力值可以使用任何公知装置(压力表)方便地测出。
高压的空气最初使内胎变形，基本上将其压向自身；但是，最好已模制成圆凸形的内胎记忆住该形状，对变形作出反应，产生使其恢复其环形结构(toroidal configuration)的内部拉力。
刚性比侧壁刚性大的中央芯部的存在进一步有助于上述对压力的反应。
在上述情形中，低于空腔的外部压力的一个压力在内胎中形成，经由按照本发明的充气装置形成流向内胎中的气流。当内胎的内部容积逐渐充满压缩空气时，内胎逐渐膨胀，返回其模制形状，直至它在一定时间后达到在内胎内部和轮胎和轮圈间的外部空腔之间实现平衡的压力。
现在从管状构件51卸掉空气进口工具，使空腔中的所有压缩空气通过管状构件放出，因而使上述空腔具有大气压的值。
内胎内部和空腔之间压差完成了内胎3的膨胀，直至内胎的内拱表面压在轮圈的底部表面上。
由于达到内胎内部的压力大于预定的工作压力，如上所述，校准阀打开，然后闭合，使内胎内部与外界环境隔绝，此时，内胎的内、外侧的压力之间的差相应于工作压力，在工作压力的基础上进行充气装置的校准，由于阀门5的封盖已经卸掉，其相应于大气压力。
内胎充气作业及将压力校准至预定值完成时，将封盖装在管状构件51上，也使车轮空腔与外界环境隔绝。
如果必须增加内胎内部的压力，例如，为了恢复工作压力值，则从头重复上述的充气过程。
如上所述，内胎的迅速放气是通过使装置的封闭装置从其闭合位置移开而实现的。
按照本发明的充气和放气装置，与现有技术内胎的阀门相比较，具有许多优点。
其原因是，由于没有连接内胎和车轮外部环境的构件，所述装置总可以保持原状，性能完好，消除了轮胎在轮圈上滑动或其它偶然因素引起的放气，上述偶然因素例如是传统阀门从轮圈突出的部分冲击路面障碍物或其它问题如封盖丢失等。
另外，有利的是内胎的适当充气是通过下述方式保证的，即，校准功能不再由操纵者手动完成，而是由自动的装置进行，可保证精确预定的工作压力值，使其对于每次的内胎充气操作总是相同的。
另外，按照本发明的充气装置没有与内胎相关的且从轮圈伸出的部分，因而使内胎可以被迅速地布置而不会在轮胎和轮圈之间的空腔中扭曲。
事实上，本发明充气装置的实施例消除了现有技术的普通阀门为将内胎的阀杆从轮胎和轮圈间的空腔内朝外穿过轮圈上设置的适当的孔所要求的复杂而困难的操作。
带有两个独立的室的内胎构成一种安全装置，它可使轮胎即使在一个室在穿孔后部分放气或全部放气时也具有稳定性和支承性能。几个独立的室的存在使轮胎甚至在紧急行驶条件下也可保持充分的充气压力，从而保证良好的行驶特性(速度、距离和舒适性)。
在这种情形下，每个室最好具有其自己的上述装置。
有利的是，由于本发明的特征，当需要更换轮胎、内胎或其充气装置时，因充气装置装在内胎壁中可方便地分离，因而可以迅速地、方便地从车轮取出内胎。
权利要求
1．用于车辆的罩胎轮，包括一个可与车辆轮毂配合工作的安装轮圈；一个安装在所述轮圈上且具有环形胎壳的轮胎，所述胎壳设有一个连接于一对轴向相面对的侧壁的冠部，所述侧壁终止于胎圈，胎圈用于与在安装轮圈上形成的相应胎圈座相接合，所述胎壳设有至少一个从胎圈延伸至胎圈的加强层，其端部固定在插在所述胎圈中的胎圈芯上，所述轮胎和所述轮圈的组件限定一个可与大气压力下的周围环境相隔绝的环形空腔；以及一个内胎，所述内胎插在所述空腔中，通过在压力下向其内部容积引入流体可以膨胀，并设有插在所述内胎壁中的充气和放气装置，所述罩胎轮的特征在于-所述轮圈包括一个基本呈圆筒形的本体，其轴线构成所述罩胎轮的转动轴线，所述本体的径向外表面具有两个侧部，其用于构成与所述轮胎的相应胎圈接合的所述胎圈座，每个侧部，按照一个圆锥面布置，该圆锥面的顶点在所述胎圈座的相对于所述轮圈来说的外侧位置上，以及一个径向更向内的中央部分有一个小于所述圆锥形侧部的最小直径的最大直径；-所述轮胎在所述胎圈的区域中具有一个等于在所述侧壁的区域中的最大宽度的宽度；-所述装置没有任何连接所述轮圈，用来固定所述内胎相对于轮圈的圆周位置的系统。
2．如权利要求1所述的罩胎轮，其特征在于它在轮圈上包括在压力下将流体分别引入和放出所述环形空腔的装置。
3．如权利要求1所述的罩胎轮，其特征在于所述圆锥面相对于转动轴线的角度(W)是在4°和30°之间。
4．如权利要求1所述的罩胎轮，其特征在于所述胎圈座朝向外侧分别由一只缘在轴向上界定，可述凸缘在轮圈的径向外侧的方向上发散并相对于赤道平面侧斜一个40°和50°之间的角度。
5．如权利要求1所述的罩胎轮，其特征在于所述胎圈座朝向内侧分别由一肩部在轴向上界定，所述肩部的轴向外表面朝向赤道平面在轮圈的径向外侧的方向上收敛，并相对于所述平面成一个0°和30°之间的角度。
6．如权利要求1所述的罩胎轮，其特征在于所述圆筒形本体的径向外表面上的所述中央部分的最大直径和所述胎圈座的最小直径之间的差在所述胎圈座最小直径值的10％和20％之间。
7．如权利要求1所述的罩胎轮，其特征在于所述凸缘的外径和相应胎圈座的最小直径之间的差在所述最小直径值的1％和5％之间。
8．如权利要求1所述的罩胎轮，其特征在于所述胎圈座与所述轮的转动轴线相隔具有不同的距离，较大直径的胎圈座的最小直径和轴向相对的较小直径的胎圈座的最大直径之间的差在所述最大直径值的3％和6％之间。
9．如权利要求8所述的罩胎轮，其特征在于所述轮圈设计得在车辆上安装时使较大直径的胎圈座面对车辆本身。
10．如权利要求1所述的罩胎轮，其特征在于所述胎圈加强芯包括至少两个径向重叠的金属丝层，它们轴向并排地缠绕，基本在相应胎圈座的整个轴向范围上延伸，与胎圈座表面平行地布置。
11．如权利要求10所述的罩胎轮，其特征在于所述层是由高碳纲丝构成的。
12．如权利要求10所述的罩胎轮，其特征在于所述层包括单金属丝的螺旋，金属丝的直径在0.9mm和1.5mm之间。
13．如权利要求10所述的罩胎轮，其特征在于所述层包括绞合金属线的螺旋，所述绞合线的基本的丝具有0.22mm和0.38mm之间的直径。
14．如权利要求13所述的罩胎轮，其特征在于所述线包括七股，每股三根丝，所述丝具有0.28mm和0.36mm之间的直径。
15．如权利要求10所述的罩胎轮，其特征在于所述胎圈芯包括单丝层和线层的组合。
16．如权利要求10所述的罩胎轮，其特征在于所述径向最内层的最小直径不小于相邻凸缘的直径，其最大直径不大于相邻肩部的直径。
17．如权利要求10所述的罩胎轮，其特征在于所述胎壳层的端部轴向从内至外插在所述层之间。
18．如权利要求17所述的罩胎轮，其特征在于所述胎壳层的端部包括两个轴向分开的织物部分，第一织物部分布置在径向最内的金属丝层的径向内侧位置上，第二织物部分插在径向最外的金属丝层的径向内侧位置上，被一个弹性材料的嵌入物与径向最内层隔开。
19．如权利要求18所述的罩胎轮，其特征在于所述嵌入物朝向轮胎侧壁径向超出所述金属丝层的轴向内端延伸。
20．如权利要求18所述的罩胎轮，其特征在于所述嵌入物的硬度不小于肖氏70°A。
21．如权利要求1所述的罩胎轮，其特征在于所述内胎已模制和硫化成环形，具有不小于最终使用容积三分之一的内部容积。
22．如权利要求1所述的罩胎轮，其特征在于所述内胎已模制和硫化成椭圆形。
23．如权利要求1所述的罩胎轮，其特征在于所述内胎包括至少两个相互隔开和独立的圆周容积，由纵向壁隔开，所述纵向壁在垂直于轮的转动轴线的平面内延伸，每个容积设有所述充气装置。
24．如权利要求23所述的罩胎轮，其特征在于所述壁的刚性大于所述内胎侧壁的刚性。
25．如权利要求23所述的罩胎轮，其特征在于所述壁内有至少一条通道，该通道在壁的整个径向范围上在内部延伸，在内胎的外拱和内拱表面上通向外界。
26．如权利要求1所述的罩胎轮，其特征在于所述充气和放气装置包括一个刚性本体，该刚性本体内装有一个充气阀门、一个校准阀门和一个放气阀门。
全文摘要
车辆罩胎轮包括安装轮圈，它与车辆轮毂相关并设有两个形成圆锥，接合与相应胎圈的胎圈座，其顶点在轮圈轴向外侧位置上，在所述转动轴线上；一个包括环形胎壳的轮胎，胎壳设有连接于一对轴向相对的侧壁的冠部，侧壁终止于与轮圈的相应胎圈座相接合的胎圈，轮胎在胎圈区域中具有其最大宽度；内胎插入轮胎和轮圈间限定的环形空腔，向其内部容积引入加压流体可弹性膨胀，并设有插入内胎壁中的充气和放气装置，没有与轮外环境相连，特别是穿过轮圈壁的任何构件。
文档编号B60B21/10GK1238276SQ9910830
公开日1999年12月15日 申请日期1999年6月4日 优先权日1998年6月5日
发明者雷纳托·卡雷塔 申请人:倍耐力轮胎公司