專利名稱：用于自行車、摩托車等車輛的車輪的自支撐輪胎的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于自行車、摩托車等的車輪的自支撐輪胎，其包括一外層，適于建立與地面的接觸，一內部支撐層，由聚合物材料構成并適于支撐所述外層。
背景技術：
已知輪胎或者充氣輪胎覆蓋所有類型的車輪的輪輞區域。
因此，輪胎是車輛和瀝青路面之間的接觸點，所述接觸精確的說是通過被稱為胎面的外表面產生的。
輪胎的作用在于保持車輛和地面之間的接觸，將施加于車輛的力傳遞到路面，緩沖與表面之間的撞擊，以較低的能量損耗沿地面滾動。
因此，輪胎必須具備高靜摩擦，可用于保持高牽引力，低滾動摩擦以避免消耗大量的能量，及高彈性，用于緩沖輪胎所安裝的車輛。
最常見并廣泛應用的輪胎是充氣輪胎。
其主要由充入壓縮空氣的管狀彈性罩組成，該管狀彈性罩由天然或者合成橡膠形成。
所述充氣輪胎利用了其中所充的空氣的彈性，并且其滾動性能、快速回彈、高抗沖擊緩沖性能、剛性、附著力和其他方面有相當大的優勢。
但是正如大家所知道的，充氣輪胎卻受制于戳穿，破裂或者放氣等因素，上述因素使得它們暫時或者永久無法使用并且上述現象對于駕駛使用這些輪胎的車輛的駕駛者來說是意料之外并且是危險的。
為了解決上述的缺陷，可以使用實心或者自支撐輪胎，上述輪胎由彈性材料，優選天然橡膠、合成橡膠或者彈性體組成。這種輪胎試圖再現充氣輪胎的性能并且不需要壓縮氣體來支撐。
但是，實心或者自支撐輪胎與充氣輪胎相比有劣勢。實際上，它們的滾動性能和回彈性能不如通常使用的充氣輪胎。
此外，一些自支撐輪胎存在彈跳和振動現象，上述現象對于如自行車和摩托車這樣的車輛來說是無法接受的。
由于上述缺點，自支撐輪胎目前幾乎僅應用于滾車、手推車及類似車輛中。
為了改善自支撐輪胎的特性，對其材料和結構進行了若干改變和改進。
通過適當地選擇輪胎填充物及用不同的方法生產輪胎填充物已經獲得了一些改進，特別是通過利用閉室泡沫微孔聚氨酯獲得了一定的改進，如專利IT1176358中所述，該專利由同一申請人申請。
所述材料已經提供了對自支撐車輪的滾動性能的改善，并且降低了彈跳現象同時減輕了重量。
如所知，在車輛使用的自支撐輪胎中，輪胎內部嵌入了一扁平剛性帶，其臨近輪胎的外表面環繞整個車輪。
該剛性帶確保輪胎的所有局部變形通過負載分配趨向于遍及整個輪胎，這與充氣輪胎相似，其中局部變形涉及整個充氣輪胎中的所有氣體因此遍及整個輪胎。
這種解決方案在專利US6142203中已經公開。
但是，這種帶不能用于自行車和輕便摩托車輪胎，因為尺寸大并且截面小，這就需要整個輪胎中有一個非常硬的環，從而增大質量及不利于緩沖。
此外，在轎車等的車輪中，旋轉軸線保持在一個基本上始終與地面相平行的位置上。因此，這些輪胎總是沿單個柱狀環與地面接觸。
實際上，摩托車的輪胎在任何穿過旋轉軸線的截面上有一個大致扁平的胎面。
而自行車和摩托車車輪的旋轉軸并不總是與地面平行事實上，為了克服在圓形彎道上行駛時的離心力，兩輪車向彎道的中心傾斜。因此，自行車和摩托車的輪胎通過這樣的一個面與地面進行接觸，該面在任意通過旋轉軸線的截面上基本上由一個弧形圓周限定。
因此，如上所述，將一個扁平剛性環繞帶應用于自行車或類似的車輪中，會導致輪胎構造中危險的不規則性，其原因是所述剛性帶和輪胎表面形狀的差異。
所述不規則導致輪胎產生的作為車輪傾角的函數產生的反作用力的不連續，其在行駛于環形彎道時最為突出，還會在輪胎自身內部產生切削力，從而損壞輪胎。
雖然提高了自支撐輪胎的物理特性，上述有利的改進無法使其具有充氣輪胎的獨特特性。
自支撐輪胎的另一個缺陷在于車輪的外周區域比充氣輪胎的重，導致了當車輪轉速改變時相當大的且不需要的慣性。
發明內容
在這種情況下，本發明的目的在于為自行車、摩托車或者類似車輛的車輪提供一種自支撐輪胎，其能夠基本上克服上述缺陷。
在上述技術目標的范圍內，本發明的一個重要目的在于提供一種用于自行車、摩托車或者類似車輛的車輪的自支撐輪胎，其滾動特性與充氣輪胎相似。
本發明的另一個重要目的在于，提供一種用于自行車、摩托車或者類似車輛的車輪的自支撐輪胎，其有效的緩沖車輛與不規則地面之間的沖擊。
本發明的另一個重要目的在于，提供一種用于自行車、摩托車或者類似車輛的車輪的自支撐輪胎，其質量較輕。
上述技術目的和目標通過下述用于自行車、摩托車或者類似車輛的車輪的自支撐輪胎來實現，其包括外層，適于與地面相接觸，內支撐層，包括多孔結構的柔性聚氨酯彈性體，至少部分填充所述輪胎的內部空間，并適于支撐所述外表面；所述輪胎包括個柔性膜片，其形狀與所述外層大致相同，并徑向壓縮所述內部支撐層。
所述輪胎與充氣輪胎的滾動性能和舒適度大致相同，而不會受制于可能的穿孔。
下面將參考附圖，在本發明優選實施例的詳細內容中更好地解釋本發明的進一步特性和優點，其中圖1是根據本發明的輪胎的截面圖，該截面穿過車輪旋轉軸線，所述輪胎安裝于車輪上；圖2是自行車或者類似車輛的車輪在傾斜位置的原理圖；圖3a是傳統自支撐輪胎在截面中的操作原理圖，該截面垂直于車輪旋轉軸線，所述輪胎安裝于車輪上；圖3b是本發明的自支撐輪胎在截面中的操作原理圖，該截面垂直于車輪旋轉軸線，所述輪胎安裝于車輪上；和圖4是本發明的輪胎的一個細節的變型圖；參照上述附圖，本發明的輪胎作為一個整體由附圖標記1表示。
它安裝于自行車、摩托車或者一般而言的兩輪車的車輪2的輪輞2a上。
具體實施例方式
根據現有技術，所述輪胎1安裝于輪輞2a上，如使用兩個強彈性環3，其由連續的半彈性或者鋼絲構成，其將輪胎的上部固定于特定的環4內，該環生成于所述輪輞上，或者通過將輪胎1粘接于輪輞2a，或者使用其他技術。
所述輪胎1有一個外層5，適于建立于地面之間的接觸，和一個內支撐層6，其由彈性聚合物材料構成，該材料至少部分地填充輪胎1的內部容積。
外層5可以與支撐層6集成為一體。此時，它由聚氨酯或者類似物，或者硫化橡膠構成。
在優選實施例中，外層5與支撐層6集成為一體，其稱為胎面7的中間部分與地面8相接觸。
如已知的那樣，當所述車輪2的軸線2b并行于水平軸線8a時，胎面7通過胎面7的中間部分與假定為平坦的地面8相接觸。相反，當車輪的軸線2b相對于水平軸線8a存在一個非零的夾角α時，如運行于圓形彎道時，所述胎面7通過胎面7的側部與地面8相接觸，如圖2所示。
而內支撐層6的作用在于支撐輪胎1。在充氣輪胎中，該支撐由壓縮空氣提供。
所述支撐層6占據了輪胎1內部容積的很大一部分。
此外，其最好由柔性聚氨酯彈性體組成，該彈性體有閉室泡沫微孔結構，最終結構密度范圍是0.2至0.5kg/dm3。
這種材料有例如意大利公司Sinergit S.r.l.生產的命名為“Reselgitmicrocellulare”的材料。
所述材料性能理想事實上，它很好的緩沖了輪胎在使用中受到的沖擊，所述的沖擊通過絕熱壓縮微孔中的氣體而得到吸收并部分地耗散，還通過熱的形式部分耗散。
這樣，上述材料就很大程度的減輕了彈跳和振動。
此外，不象很多聚合物材料，Reselgit microcellulare很快的將吸收的熱量耗散在空氣中，并且持久耐用，由于所述聚合物材料并不受制于很多聚合物材料都存在的老化現象，甚至在使用多年后。
基于上述優秀特性，Reselgit microcellulare還可以用于生產外層5，特別是當其與支撐層6集成一體時，并且優選使用密度范圍在0.5至0.8kg/dm3的Reselgit。
此外，根據申請人的深入研究，車輪的滾動特性主要取決于兩個因素輪胎的反應性，即其發生形變后回復圓形的速度，和其在瀝青路面上的附著力，即胎面7與路面8直接接觸的表面面積。
事實上，眾所周知，在形成胎面7的材料量相同的情況下，在車輪滾動中產生的滾動摩擦力與輪胎施加于地面的附著力成正比，該附著力又與輪胎1的剛性成正比。
但申請人發現，在相同的附著力下，充氣輪胎的滾動特性比自支撐輪胎好。
其原因在于自支撐輪胎比充氣輪胎的反應性低，由于它們的構成材料，還由于與充氣輪胎不同，瀝青路面施加在自支撐輪胎上的力僅作用于輪胎的有限的一部分上。
這種較低的反應性不允許自支撐輪在變形后胎很快的回復到圓形，其在重量的垂直力作用下發生形變。因此，有著低反應性的輪胎的形狀實質上在滾動中更大地偏離圓形，因此滾動性能較低。
為了提高輪胎的反應性，申請人在構成支撐層6的材料受到預壓縮的情況下實現了改進。
特別是，在使用Reselgit microcellulare的情況下，通過壓縮減小10％至20％之間的體積百分比，實現了很高的反應性。
申請人實際上知道，這種材料與很多泡沫和彈性聚合物材料類似，當形變高時能夠快速回彈，而當形變較輕時回彈速度慢。由于預壓縮，彈性體即便在發生很小的形變時仍能夠在快速回彈的工作范圍內。所述彈性體的反應性因此總是保持較高。
為了獲得輪胎1的最佳特性，其有一個柔性膜片9，該柔性膜片具有高抗拉強度，即基本上無法拉伸。
該柔性膜片9在通過軸線2b的截面中與支撐層6相接觸，優選與外層5毗連。
該柔性膜片9大致上與所述胎面7形狀相同，特別是在通過車輪2的軸線2b的截面中，該柔性膜片9有一個厚度大致為1毫米的弧形外周輪廓，如圖1所示，而在垂直于軸線2b的截面上，該活動膜片9的形狀為環形，其中心與車輪2的中心相同，如圖3b所示。
所述柔性膜片9優選包括繞在兩個或者多個繩索9a上的線織物，該繩索大致上不能拉伸并且連續、位于膜片9的兩端，該線織物包繞整個輪胎1。這些線最好由高抗拉強度的材料構成，如芳族聚酰胺纖維或者類似物。
類似的膜片用于制造自行車及摩托車的某些充氣輪胎的主體，其優點在于在所述膜片的延伸面中具有高抗拉強度，同時保持足夠的柔性。
所述膜片9徑向壓縮內支撐層6達10％-20％的體積百分比。所述壓縮通過將所述支撐層6的截面高度減小10％至20％，同時保持其他的尺寸及車輪的周長大致不變即可實現。
此外，對支撐層6的預壓縮決定了輪胎1的剛性，并從而降低了與瀝青路面之間的附著力。
由輪胎1確定的與瀝青路面之間的附著力能夠通過在穿過軸線8a的截面中位于輪胎1中心的加固元件10進一步提高。
由于受到豎直載荷的作用，所述加固元件10有高抗彎強度，因此優選主要在垂直于地面8的方向上延伸。
還可以有其他的結構。在優選解決方案中，所述主體10有一個三角形或者梯形截面，并與所述膜片9集成為一體，如圖1所示。
在這種情況下，元件10可以包括與膜片9所包括相同的線織物。所述解決方案經證實在重量及力的分配上是有益的。
另一個可選方案是，元件10可以與所述膜片9分開，如圖4所示，并且由具備芳族聚酰胺或碳纖維和密聚氨酯或其他樹脂的基質的復合纖維材料構成。
剛性體10的存在在相當大程度上減小了輪胎1在地面8上的附著力。
剛性部件10的操作原理圖如圖3a和3b所示，其中對于有所述元件10(圖3b)的車輪2的操作和對于沒有所述元件10的車輪2的操作進行了對比。
應當注意到，所述剛性部件10在垂直于軸線8a的面上使輪胎1的大部分發生局部形變。元件10沒有減少彈性，因此沒有減少對輪胎1的緩沖，輪胎1可以根據圖3b所示發生形變。
此外，加固元件10沒有減小輪胎1在胎面7的非中心部分(即，當轉彎時胎面與地面相接觸的部分)附近的附著力。
事實上，當輪胎1受到重力的垂直作用，并且相于對水平軸線8a傾斜α角時，剛性部件10的作用就更有限。
最后，由于其剛性提高了，該剛性部件10在很大程度上提高了輪胎1在垂直于軸線8a的面上的載荷分配。
本發明有顯著的優勢。
事實上，輪胎1的滾動性能和舒適度與充氣輪胎大致相同，而不會受制于可能出現的穿孔。
進一步的優點在于，重量變輕。事實上，構成了大多數輪胎的Reselgitmicrocellulare具在0.2至0.8kg/dm3之間的比重。
權利要求
1.一種用于自行車、摩托車或類似車輛的自支撐輪胎，包括外層(5)，適于建立與地面(8)之間的接觸；由聚合物材料構成的內部支撐層(6)，至少部分地占據所述輪胎(1)的內部容積，并適于支撐所述外層(5)，其特征在于所述內支撐層(6)由具有多孔結構的柔性聚氨酯彈性體構成，所述輪胎(1)包括柔性膜片(9)，此柔性膜片形狀大致上與外層(5)相同，并且在徑向上壓縮所述內支撐層(6)。
2.根據權利要求1所述的輪胎，包括加固元件(10)，其包括在所述支撐層(6)內，并且在通過軸線(8a)的截面中其在縱向上位于所述輪胎(1)的中心處，并適于承受在垂直于車輪(2)軸線(2b)的平面中的彎曲。
3.根據權利要求1所述的輪胎，其中所述膜片(9)通過壓縮在徑向上使所述內支撐層(6)減小10％至20％范圍內的體積百分比。
4.根據權利要求1所述的輪胎，其中所述外層(5)與所述支撐層(6)集成為一體。
5.根據權利要求1所述的輪胎，其中所述內支撐層(6)完全占據了所述輪胎(1)的內部容積。
6.根據權利要求1所述的輪胎，其中所述膜片(9)與所述外層(5)鄰接。
7.根據權利要求1所述的輪胎，其中所述膜片(9)包括繞在多個繩(9a)上的線織物，該多個繩位于所述膜片(9)的兩端。
8.根據權利要求2所述的輪胎，其中所述加固元件(10)與所述膜片(9)集成為一體。
9.根據權利要求2所述的輪胎，其中所述加固元件(10)在任意穿過車輪(2)的軸線(8a)的截面上均大致為三角形。
全文摘要
本發明公開了一種用于自行車、摩托車或類似車輛的自支撐輪胎，包括外層(5)，其建立與地面(8)之間的接觸；內部支撐層(6)，由具有多孔結構的柔性聚胺酯彈性體構成，至少部分地占據所述輪胎(1)的內部容積，并支撐所述外層(5)，所述輪胎(1)還包括柔性膜片(9)，其形狀大致上與外層(5)相同，并且在徑向壓縮所述內支撐層(6)。
文檔編號B60C7/00GK1958312SQ20061014376
公開日2007年5月9日 申請日期2006年10月8日 優先權日2005年10月7日
發明者彼得羅·加拉瓦利亞 申請人:彼得羅·加拉瓦利亞