專利名稱：泄氣保用輪胎系統及其支撐環的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種泄氣保用輪胎系統，更具體而言涉及一種安裝在輪輞上的支撐環，以便支撐放氣輪胎的胎面部分的內側。
背景技術：
在此以前，已經提出有即使輪胎泄氣也能夠長距離行駛的各種泄氣保用輪胎系統。例如，日本專利申請公開文件No.8-504389(WO94/13498A1)、10-6721(US5891279A)、2001-354002(US6415839B1)和2003-502200(WO00/76791A1)公開了這種技術，現在，即使在高達約80km/hr的相對較高行駛速度下，泄氣保用距離也能達到幾百公里。然而，當尋求這種較長的泄氣保用距離時，車輪重量的大大增加是不可避免的，這是因為需要增加材料的厚度，以便增加耐用性和強度。
因此，發明人對支撐環的形狀或結構進行了研究，通過使用最少量的材料以減小車輪重量，從而使耐用性最高且因此使泄氣保用距離最大，且發現，通過賦予徑向延伸承載壁以特定構造，其抗彎強度顯著增加。
因此，本發明的一個目的是提供一種泄氣輪胎保用系統和一種支撐環，其中，通過增加承載壁的抗彎強度，就能使用最少的材料提高支撐環的耐用性，因此，在泄氣保用模式下，不僅能夠安全且長距離行駛，而且能夠使常規行駛模式特別是在高速行駛模式下由于重量的增加而產生的對動態特性的不利影響最小化。
發明內容
根據本發明，泄氣保用輪胎系統包括一輪輞，一安裝在輪輞上的充氣輪胎和一安裝在輪輞上以便支撐放氣輪胎的胎面部分的內側的支撐環，其中，所述支撐環包括一徑向內環部分、一徑向外環部分和一支撐壁，所述徑向內環部分被安裝在輪輞的安裝部分上，徑向外環部分用于支撐胎面部分的內側，支撐壁從所述內環部分延伸到外環部分，支撐壁包括一主壁和軸向壁，所述主壁以梯形波形沿著周向方向連續地延伸，所述軸向壁從主壁軸向向外延伸，所述主壁由第一周向壁、第二周向壁、第一傾斜壁和第二傾斜壁組成，所述第一周向壁位于內環部分的中心線的一側，第二周向壁位于中心線的另一側，所述第一傾斜壁和第二傾斜壁在第一周向壁和第二周向壁之間延伸。
所述第一傾斜壁和第二傾斜壁沿周向方向交替設置，相對于周向方向，第一傾斜壁朝著與第二傾斜壁的傾斜方向相反的方向傾斜，所述軸向壁為第一軸向壁和第二軸向壁，第一軸向壁從第一周向壁的兩端中的每一端軸向向外延伸，第二軸向壁從第二周向壁的兩端中的每一端軸向向外延伸。
參照附圖，下面將對本發明的實施例進行詳細說明。
圖1為根據本發明的支撐環的透視圖。
圖2(a)為根據本發明的充氣輪胎、輪輞和支撐環的組件的截面視圖。
圖2(b)為相同組件的截面視圖，示出了輪胎的放氣狀態。
圖3為支撐環的局部側視圖。
圖4為沿著圖3中線A-A的支撐環的局部截面視圖。
圖5，6和7為局部截面視圖，示出了倒角表面的例子。
圖8(a)為根據現有技術的支撐環的沿著包括旋轉軸的平面的截面視圖。
圖8(b)為沿著圖8(a)中線A-A的局部截面視圖。
具體實施例方式
在附圖中，根據本發明的泄氣保用輪胎系統1包括充氣輪胎2，在其上安裝輪胎2的輪輞3和支撐環4，該支撐環被安裝在輪輞3上且被放置在胎腔(i)中，以便支撐放氣輪胎的胎面部分的內表面。
所述充氣輪胎2具有低扁平率，且包括胎面部分2a；一對軸向間隔開的胎圈部分(2co和2ci)，每個胎圈部分中有胎圈芯2d；一對側壁部分(2bo和2bi)；在胎圈部分之間延伸過胎面部分和側壁部分的胎體2e；和設置在位于胎面部分2a中胎體的徑向外側上的胎面增強帶束層2f。
所述胎體2e包括至少一層由徑向設置的簾線組成的簾布層，所述簾布層在胎圈部分2ci和2co之間延伸過胎面部分2a和側壁部分2bi和2bo，并被固定到所述胎圈芯2d。
所述帶束層2f包括至少兩層由鋼絲簾線制成的交叉緩沖層以及可選的束帶層。
為了采用不使用輪胎內胎的輪胎2，輪胎的內表面由不透氣的橡膠覆蓋，所述橡膠被稱為內襯層橡膠或胎體簾布層頂部橡膠。
輪輞3包括帶有凸緣的用于胎圈部分2ci的第一胎圈座3a；帶有凸緣的用于胎圈部分2co的第二胎圈座3b；被設置在第二胎圈座3b附近且當安裝輪胎時使用的輪輞凹槽3d；被設置在輪輞凹槽3d和第一胎圈座3a之間用于支撐環4的安裝部分3c1；沿著安裝部分3c1的軸向邊緣形成在輪輞凹槽側的周向延伸隆起3c3；和靠近安裝部分3c1的另一軸向邊緣設置在安裝部分3c1中的軸向延伸槽3c2。
安裝部分3c1具有大致呈圓柱狀的表面，且設置槽3c2和隆起3c3是用于防止支撐環4的軸向位移。
與具有朝著軸向中心(輪胎赤道圓)逐漸變細的胎圈座的傳統輪輞相反，第一和第二胎圈座3a和3b軸向向外逐漸變細。另外，它們的凸緣軸向向外傾斜，這也與傳統凸緣相反，傳統凸緣的與胎圈接觸的主壁幾乎垂直于軸向方向。
在該實施例中，由于胎圈部分2ci的內徑小于胎圈部分2co的內徑，因此，第一胎圈座3a的直徑被制造得小于第二胎圈座3b的直徑。
支撐環4包括由彈性材料制成的環形體，并包括固定到輪輞3的徑向內環部分6；如圖2(b)所示，當輪胎變平時與胎面部分的內表面相接觸的徑向外環部分5；和跨接在內環部分6和外環部分5之間的支撐壁部分7。
即使在正常充氣條件下，例如當軋過相對較大的凸起物或行駛上路緣時，支撐環4也很有可能與胎面部分2a的內側發生碰撞。因此，支撐環應當由具有適度撓性的材料制成。例如可以使用彈性材料、橡膠、樹脂例如聚氨酯和EPDM或類似物質。特別是，硬度為45到60度的彈性材料是優選的。這里，所述硬度是指在23±2℃的溫度下，根據日本工業標準JIS-K6253所測量的D型硬度計硬度。
順便提及，內環部分6和外環部分5可以由纖維簾線和/或纖維例如芳香族聚酰胺纖維、玻璃纖維、細鋼絲和類似材料制成。在本實施例中，支撐環4由聚氨酯鑄件制成。
為了控制熱量的產生，彈性材料的損耗角正切(德爾塔)優選被設定在0.02到0.08的范圍內。這里，所述損耗角正切在以下條件下根據日本工業標準JIS-K-6394的“硫化橡膠或熱塑性塑料的動態性能的測量方法”由粘彈性分光儀測得溫度為100℃；頻率為10Hz；動應變幅度為2％。
如果支撐環4的徑向高度H過高，那么在正常行駛過程中，該支撐環就非常易于與胎面部分的內側接觸，從而使乘坐舒適性和駕駛穩定性等都變差。如果所述徑向高度H過低，在泄氣保用模式下，側壁部分非常易于與道路表面相接觸并受到磨損，從而降低耐用性和泄氣保用距離，或者使輪胎的垂直偏轉增大，使駕駛穩定性受損，而且難于穩定地連續行駛。
因此，所述徑向高度H被設定在以下范圍內，即為胎腔的截面高度Ht的至少35％，優選是大于40％，但是不大于65％，優選是小于58％，更優選的是小于50％。支撐環4的高度H是從安裝部分3c1的圓柱面到支撐環4的外周面4a的徑向最外點的徑向距離。胎腔的高度Ht為安裝部分3c1的圓柱面到充氣到標準壓力但不加載輪胎載荷的輪胎其內表面徑向最外點的徑向距離。
為了在泄氣保用模式下提高支撐環和輪胎的耐用性，優選地在輪胎和/或支撐環的接觸面上施加潤滑劑。
外環部分5和內環部分6每個均具有這樣的截面形狀，其沿軸向呈平條狀。
環狀部分5、6沿輪胎徑向的厚度t1、t2被設定在以下范圍內，即不小于2.5mm，優選是大于3.0mm，但是不大于7.0mm，優選是小于6.0mm。在該實施例中，厚度t1、t2每個都基本上恒定，且外環部分5的厚度小于內環部分6的厚度。這就有效地提高了動態特性并減小了重量。
環狀部分5、6的軸向寬度W1、W2被設定在以下范圍內，即不小于輪胎2的接地寬度TW的20％，優選是大于30％，但是不大于80％，優選是小于60％。這里，所述接地寬度TW是充氣到標準壓力且被加載標準載荷的輪胎其胎面部分與地面的接觸面積的軸向最外緣之間的軸向寬度。
如果寬度W1、W2小于接地寬度TW的20％，那么在泄氣保用模式下就難于提供必須的駕駛穩定性。而且，支撐環與輪輞之間的接合力變得不足。如果寬度W1、W2大于接地寬度TW的80％，那么支撐環就變得難于安裝，且對于重量的增加承載能力沒有增加。
為了在泄氣保用模式下提高駕駛穩定性，在本實施例中，外環部分5被制造得較內環部分6寬(W1＞W2)。環狀部分5的寬度的中心與環狀部分6的寬度的中心對準。
優選的是，寬度W1和W2這樣確定，即，寬度W1和W2之差的1/2不大于外環部分5的厚度t1的2倍，即，(W1-W2)×0.5)＝＜t1×2。
支撐環4的內徑被設定得略小于安裝部分3c1的外徑，從而使支撐環與安裝部分3c1緊密配合。
在本實施例中，支撐環4的內周面4b沿周向間歇地設有凸起4c，以便與輪輞的槽3c2嚙合，從而防止支撐環的軸向位移。這種多個凸起4c可以由單個周向延伸的連續凸起4c代替。另外，為了防止在使用過程中支撐環繞輪輞轉動，并使該支撐環易于安裝在輪輞上，內周面4b全部或部分地設有軸向延伸的、整體看上去具有鋸齒形截面形狀的鋸齒4e。
上述的支撐壁7由主壁8和多個軸向壁9組成，所述主壁8沿著周向方向呈梯形波形連續地延伸，所述軸向壁9從梯形波形主壁8軸向向外延伸。
如圖4所示，梯形主壁8由第一周向壁8a、第二周向壁8b、第一傾斜壁8c1和第二傾斜壁8c2構成，所述第一周向壁8a位于中心線CL的一側，第二周向壁8b位于中心線CL的另一側。
第一周向壁8a在中心線CL一側的一軸向位置上成一直線設置。第二周向壁8b在中心線CL另一側的一軸向位置上成一直線設置。周向相鄰的第一壁8a和第二壁8b之間的軸向距離S(從厚度中心到厚度中心)優選是被設定在內環部分6的寬度W2的30％到40％的范圍內。換言之，優選的是，每個傾斜壁的軸向寬度S為寬度W2的約30％到約40％。
本實施例中，對于第一壁8a的長度La、第二壁8b的長度Lb、相鄰的第一壁8a之間的距離Ra、相鄰的第二壁8b之間的距離Rb而言—這些距離均指沿著周向方向的距離—所有的長度La和Lb的值基本上相等，且所有的距離Ra和Rb的值基本上相等。
在本實施例中，距離Ra大于長度La，距離Rb大于長度Lb。另外，比率(Ra/La)和比率(Rb/Lb)優選地設定在以下范圍內，即不小于1.5，更優選的是大于1.3，但是不大于2.5，更優選的是小于2.2。然而，基本上，優選地，對于圖4中所示的成相對位置關系的距離Ra和長度Lb而言，距離Ra大于長度Lb，而且，對于成相對位置關系的距離Rb長度La而言，距離Rb大于長度La。另外，比率(Ra/Lb)和比率(Rb/La)優選地被設定在以下范圍內，即不小于1.5，更優選的是大于1.3，但是不大于2.5，更優選地小于2.2。
這些參數對于確定梯形形狀是非常重要的參數，它們能夠為主壁8提供最大強度，因為上述的比率是梯形的上底和下底之間的長度比，且距離S為梯形的高。
在本實施例中，第一周向壁8a的上述軸向位置和第二周向壁的8b的上述軸向位置關于中心線CL對稱。第一壁8a和第二壁8b沿著中心線CL交錯排列，從而長度La的中點與距離Rb的中點對準，且長度Lb的中點與距離Ra的中點對準。
另一方面，第一傾斜壁8c1和第二傾斜壁8c2中的每一個均在第一周向壁8a中的一個和第二周向壁8b中的一個之間延伸，同時，相對于周向方向以正傾角傾斜。第一傾斜壁8c1的傾斜方向與第二傾斜壁8c2的傾斜方向相反。
因此，如圖4所示，主壁8具有梯形波形形狀。
傾斜壁8c1和8c2其中每個的厚度t4在以下范圍內，即，不小于3mm，優選是大于5mm，但是不大于15mm，優選是小于10mm。而且上述第一和第二周向壁8a和8b其中每個的厚度t3在以下范圍內，即，不小于3mm，優選是大于5mm，但是不大于15mm，優選是小于10mm。
在本實施例中，第一和第二周向壁8a和8b的厚度t3以及第一和第二傾斜壁8c1和8c2的厚度t4的值基本上相等。
上述軸向壁9為第一軸向壁9a和第二軸向壁9b，第一軸向壁9a從每個第一周向壁8a的兩端軸向向外延伸到內環部分6的一個邊緣6e1，且第二軸向壁9b從每個第二周向壁8b的兩端軸向向外延伸到內環部分6的另一個邊緣6e2。
第一和第二軸向壁9a和9b中每個的厚度t5均在以下范圍內，即，不小于3mm，優選是大于5mm，但是不大于15mm，優選是小于10mm。在本實施例中，厚度t5與厚度t3和t4基本相同。
在如圖4所示的圓柱狀周向面中，從每個周向壁8a、8b的兩端延伸的成對相鄰軸向壁(9a和9a)，(9b和9b)平行于軸向方向因此彼此平行。
不過，上述的全部或部分成對的壁可以這樣布置，即，成對的軸向壁相對于軸向朝著相反方向傾斜，從而增加它們的軸向外端之間的距離。
支撐壁7是小單元的重復。例如，圖4中所示的一部分(X)可以被認為是這樣的一個單元。當然也可以是其它的定義。在任何情況下，所述單元的數量或重復的數量被設定在20到30的范圍內。如果數量大于30，隨著壁厚度t3、t4和t5的必然減小，抗彎強度就會變得不夠。如果數量小于20，壁的厚度t3、t4和t5能夠增加，但是當壁之間的距離增加時，在承載面積中從負載的中心到每個壁的距離也增加，因此抗彎強度又會降低。
此外，在本實施例中，支撐壁7和環狀部分5、6之間的拐角優選設有沿著拐角的整個長度的倒角表面10，并不形成有角度的拐角，從而進一步增加抗彎強度，并防止發生應力集中和裂縫以及類似狀況。在垂直于拐角的延伸方向的截面中，如圖5所示本實施例中的倒角表面10凹入地彎曲，從而沒入支撐壁7的表面和外環部分5的內周面5i或內環部分6的外周面(圖5中未示出)。這樣所述表面基本上是四分之一圓形。但是，也可以采用另一種形狀，例如圖6所示的直線(直角三角形截面形狀)；或圖7所示的凸曲線，例如四分之一圓等。
對比試驗尺寸為100-520(60)的支撐環由聚氨酯通過注射模制成型法制成，并進行泄氣保用耐用性試驗。順便提及，所述尺寸100-520(60)的意思是標稱寬度，標稱直徑和徑向高度分別為100mm、520mm和60mm。
在泄氣保用耐用性試驗中，所述支撐環按照圖2(a)和2(b)所示組裝，并使用直徑為1.7米的輪胎試驗鼓，所述組件在輪胎載荷為6.86KN，輪胎壓力為0kPa(閥心被去除)的條件下以80km/hr的速度行駛；泄氣保用距離，即，直到支撐環損壞的可行駛距離作為耐用性而被測量。結果在表1中示出。
表1
根據上述試驗結果，可以確認，在不增加重量的情況下，泄氣保用距離可以顯著增加。
權利要求
1.一種泄氣保用輪胎系統，包括，一輪輞，一安裝在輪輞上的充氣輪胎，和一安裝在輪輞上以便支撐放氣輪胎的胎面部分的內側的支撐環，所述支撐環包括一徑向內環部分、一徑向外環部分和一支撐壁，所述徑向內環部分位于輪輞的安裝部分上；徑向外環部分用于支撐胎面部分的內側；支撐壁從所述內環部分延伸到所述外環部分，其中支撐壁包括一主壁和軸向壁，所述主壁以梯形波形沿著周向方向連續地延伸；所述軸向壁從主壁軸向向外延伸，所述主壁由第一周向壁、第二周向壁、第一傾斜壁和第二傾斜壁組成，所述第一周向壁位于內環部分的中心線的一側；第二周向壁位于中心線的另一側；所述第一傾斜壁和第二傾斜壁在第一周向壁和第二周向壁之間延伸，所述第一傾斜壁和第二傾斜壁沿周向方向交替設置，相對于周向方向，第一傾斜壁朝著與第二傾斜壁的傾斜方向相反的方向傾斜，所述軸向壁為第一軸向壁和第二軸向壁，第一軸向壁從各第一周向壁的兩端軸向向外延伸；第二軸向壁從各第二周向壁的兩端軸向向外延伸。
2.一種支撐環，包括位于輪輞的安裝部分上的徑向內環部分，用于支撐放氣輪胎的胎面部分的內側的徑向外環部分，以及從內環部分延伸到外環部分的支撐壁，其中，支撐壁包括一主壁和軸向壁，所述主壁以梯形波形沿著周向方向連續地延伸；所述軸向壁從主壁軸向向外延伸，所述主壁由第一周向壁、第二周向壁、第一傾斜壁和第二傾斜壁組成，所述第一周向壁位于內環部分的中心線的一側；第二周向壁位于中心線的另一側；所述第一傾斜壁和第二傾斜壁在第一周向壁和第二周向壁之間延伸，所述第一傾斜壁和第二傾斜壁沿周向方向交替設置，相對于周向方向，第一傾斜壁朝著與第二傾斜壁的傾斜方向相反的方向傾斜，所述軸向壁為第一軸向壁和第二軸向壁，第一軸向壁從各第一周向壁的兩端軸向向外延伸；第二軸向壁從各第二周向壁的兩端軸向向外延伸。
3.如權利要求2所述的支撐環，其中，對于構成梯形波形的每個梯形而言，軸向高度(S)處于內環部分的軸向寬度(W2)的30％到40％的范圍內。
4.如權利要求2所述的支撐環，其中，對于構成梯形波形的每個梯形而言，軸向高度(S)處于內環部分的軸向寬度(W2)的30％到40％的范圍內，且周向延伸的上底和下底之間的長度比在1.3到2.5的范圍內。
5.如權利要求4所述的支撐環，其中，所述長度比在1.5到2.2的范圍內。
6.如權利要求4所述的支撐環，其中，梯形波形的波高(S)和波間距在整個圓周上是恒定的。
7.如權利要求2-6中任何一項所述的支撐環，其中，支撐壁和內環部分之間的拐角設有倒角表面。
8.如權利要求2-6中任何一項所述的支撐環，其中，外環部分的厚度小于內環部分的厚度。
9.如權利要求2-6中任何一項所述的支撐環，其中，外環部分的厚度小于內環部分的厚度，且支撐壁和外環部分之間的拐角設有倒角表面。
10.如權利要求2-6中任何一項所述的支撐環，其中，外環部分的軸向寬度大于內環部分的軸向寬度，外環部分的厚度小于內環部分的厚度，且支撐壁和外環部分之間的拐角設有倒角表面。
11.如權利要求2-6中任何一項所述的支撐環，其中，外環部分的軸向寬度大于內環部分的軸向寬度。
12.如權利要求1所述的支撐環，其中，支撐壁關于其橫向方向的中心對稱。
全文摘要
一種泄氣保用輪胎系統，包括一輪輞、一充氣輪胎和一支撐環。所述支撐環包括一徑向內環部分、一徑向外環部分、和一從內環部分延伸到外環部分的支撐壁，其中，所述支撐壁包括一主壁和軸向壁，所述主壁沿著周向方向呈梯形波形連續延伸，所述軸向壁從主壁軸向向外延伸。
文檔編號B60C17/06GK1651273SQ20041010361
公開日2005年8月10日 申請日期2004年12月29日 優先權日2004年2月2日
發明者石田孝明, 田中正俊 申請人:住友橡膠工業株式會社