CN101391566A - 无内胎的轮 - Google Patents

Abstract

本发明描述了一种无内胎的轮，用于传送货物或大量乘客所用的车辆，例如用于卡车或公共汽车，该无内胎的轮具有外阀(8)及以下制品，例如，轮辋(1)、轮盘(2)和阀(8)，其中轮盘(2)安装在轮辋突出部分4上。各部件具有的几何尺寸使得，通过在轮辋(1)、轮盘(2)和阀(8)之间的分布因数组合，可以将阀(8)放置在轮盘(2)外侧，其中阀就位区域由不具有隆起的两个对抗面限定。

Description

无内胎的轮

技术领域

本发明涉及一种无内胎的轮，用于传送货物或大量乘客所用的车辆，例如用于卡车和公共汽车。

背景技术

所有预定用于重工、载货或大量乘客传送的机动车辆被分为卡车和公共汽车。

这些车辆使用无内胎钢轮，所述轮由轮辋和轮盘两部分构成并在其接合部被焊接。

在这些无内胎轮的模型中存在的明显特征在于轮胎芯(tire core)定位，此后将轮胎芯简称为阀。这样，阀可被装配在内部或外部，这取决于构成轮的部件的结构和车辆所使用的制动器类型，例如使用的是鼓式制动器还是盘式制动器。

具有内阀的轮

用在卡车和公共汽车上的钢轮被称为具有内阀的无内胎的轮，其中，阀位于轮辋凹部(drop center)的侧壁上并且通过轮盘中的通气孔之一达到轮的外部区域。这种构造方式是可能的，因为轮盘安装在被称为轮辋突出部分(rim ledge)的区域中。

通常，这些轮的模型用在具有鼓式制动器的重型车辆上，不过也可用在具有盘式制动系统的车辆上。在所提到的后一种情况下，由于阀定位在轮辋内部而产生不便，这易于发生事故，例如，阀被通过盘式制动器单元的开口区域进入轮内部的石头、木块或其它废料损坏，或者阀甚至可能本身就干扰盘式制动器。

具有外阀的轮

在现有技术中存在两种已知的结构类型，用于在卡车和公共汽车上的钢轮上所用的外阀。

1)安装在凹部的侧壁上的外阀

在这种结构中，阀位于轮辋的下壁上，并由于轮盘安装在凹部上的事实而位于轮的外部区域。

由于轮盘位于凹部区域中的事实，这类结构用在具有较低负载能力的轮上。这样的轮盘设置具有两个缺点，即：

i)凹部的直径减小，因此制动系统可用的区域也减小，从而限制轮盘的尺寸和效率。

ii)轮辋的焊接接合部产生了由于焊接处理所致的温度上升而导致的热影响区。该热影响区位于轮辋凹部中，并且由于其结构已经表现出张紧水平升高，因而显著降低了轮的疲劳寿命。

优选的是，这些模型将用在具有鼓式制动器的轻型及中型车辆上，还可用在具有盘式制动器的车辆上。

专利文献ES2244471中显示了根据上述给定结构的轮。

2)安装在突起的侧壁上的外阀

形成这种形式的结构，其目的在于，将阀放置在轮上的轮盘的外侧，该轮不具有内胎，不具有高负载能力，且轮辋的宽度等于或小于9英寸。

由于轮辋突出部分上用于安装轮盘的空间减小，所以通过构建突起找到可替代方案，也就是说，在层叠处理期间在轮辋横截面上构建隆起。

这种隆起允许将阀安装在其侧壁上，并且允许在尺寸等于或小于9英寸的无内胎轮辋的限制突出部分上构建竖直空间，同时不影响轮辋的最终宽度。这种结构显示在早先的技术文献EP0701911中。

不过，这种类型的结构显示出了一系列的缺点，例如：

i)轮盘需要具有更大的高度以达到在轮辋突出部分上的安装点，从而由于此轮盘的支座的位移而使施加到轮辋的动量增加，因而导致在此区域中的张紧水平增加。

ii)需要更大的毛坯(blank)以确保形成突起，从而导致部件的最终重量增加。

iii)具有隆起的突起在轮辋的区域中用作张力集中器，从而由于轮疲劳减小了寿命。

iv)轮辋经受更大的由于层叠处理所致的厚度变化，这可能会增加材料结构的不连续性，从而使轮辋脆弱并且危及轮的安全，这样甚至可能会导致轮辋过早破坏。

v)在制造处理期间需要加强控制。

vi)将突起放置在轮辋底(bead-seat)的底部上，所述底部为安装轮胎的区域并且也可称为轮辋肩。当轮胎安装在轮上时，必须使用专门的装置在所述突起的最终直径上方提供轮胎，否则，轮胎可能受损。一旦在装配期间需要操作者尽力在轮辋突起上方提供轮胎时，上述事实还不利于在授权零售处或具有极好装备的工场以外进行轮胎更换操作。

vii)由于轮辋突出部分直径较小而提供更多空间以形成突起的这个事实，难以填充轮胎。这种状况阻碍了为填充轮胎所进行的初始密封，这需要使用特定人工制品，所述人工制品例如为附加密封橡胶，并在填充开始后被立即推出轮辋之外。

因此，特别需要一种用于卡车和公共汽车的无内胎的轮以满足市场，该无内胎的轮具有等于或小于9英寸的宽度，并且具有能够解决现有技术缺点的外阀。

发明内容

因此，本发明的第一目的在于提供一种无内胎的轮，用于传送货物或者大量乘客所用的车辆，例如用于卡车或公共汽车，所述轮包括轮辋、轮盘和阀，其中，所述轮辋的宽度尺寸等于或小于9英寸，所述轮辋包括从安装有所述轮盘的一侧开始且与轮辋底相邻的轮辋法兰，该轮辋底与轮辋突出部分相邻，所述轮辋突出部分通过侧壁与凹部接合，所述轮辋还包括位于所述轮辋底的中点与所述凹部的开始部之间的阀的就位区域，所述轮盘包括与所述轮辋突出部分相关联的末端部分，所述阀的就位区域由不具有隆起的两个对抗面限定，所述阀在就位后位于所述轮之外，使得所述阀不会接触所述轮盘的外面或者通过通气孔侵入所述轮的内部。

因此，本发明的第二目的在于提供一种无内胎的轮，其具有宽度等于或小于9英寸的外阀，并用于具有盘式制动器的卡车和公共汽车，其中轮辋和轮盘以及阀角度的结合允许将阀放置在轮盘之外，而不需在轮辋上构建突起或在凹部内安装轮盘。

这种创新式结构方式旨在以展现新轮结构特点的方式来解决所述技术上的缺陷，所述特点导致诸多优点，例如：

不需要在宽度等于或小于9英寸的轮辋上构建突起；

由于轮盘高度减小而减小了施加到轮辋的动量；

由于轮辋上负载分布更加均匀而减小了张力集中；

由于新轮的构件轮辋和轮盘的重量减小而减小了卡车或公共汽车上的最终悬置重量；

消除了由于层叠处理而在突起中出现的轮辋厚度变化；

由于不使用突起而减少了轮辋的材料；

由于轮盘高度减小而减少了轮盘的材料；

不需要将轮盘安装和焊接在轮辋的凹部中；

增加了轮的疲劳寿命；

安装轮胎而不需要特定工具或专用工场；

无损地安装轮胎；

由于将阀安装在轮外侧而消除了阀发生事故的可能性。

在本文中，以上所述的优点将变得显而易见并且将进一步详细描述。

附图说明

为了便于理解本发明及其相应的改进和优点，将基于附图中所示实施例并基于表示现有技术的附图进一步描述本发明。图中显示出：

图1示出根据现有技术的具有内阀的无内胎的轮的局部横截面；

图2示出根据现有技术的具有外阀和安装在凹部上的轮盘的无内胎的轮的局部横截面；

图3示出根据现有技术的具有外阀和带突起的轮辋的无内胎的轮的局部横截面；

图4示出根据现有技术的具有外阀和带突起的轮辋的无内胎的轮轮辋的局部横截面；

图5示出通常用于根据现有技术的轮上的带突起的轮辋上的阀的轮廓图；

图6示出根据本发明的具有外阀的无内胎的轮轮盘的局部横截面；

图7示出根据本发明的具有外阀的无内胎的轮轮辋的局部横截面；

图8示出根据本发明的具有外阀的无内胎的轮的局部横截面；

图9示出在装配本发明的轮中使用的新阀的轮廓图；

图10示出两种轮的上部分，还示出根据现有技术的带突起的轮与图中下部所示根据本发明的轮相比较的情况；

图11示出根据本发明的具有外阀且相应的轮盘和轮辋尺寸为22.5×9.00英寸的无内胎的轮的局部横截面；

图12示出根据本发明的具有外阀且相应的轮盘和轮辋尺寸为22.5×8.25英寸的无内胎的轮的局部横截面；

图13示出根据本发明的具有外阀且相应的轮盘和轮辋尺寸为22.5×7.50英寸的无内胎的轮的局部横截面；

图14示出根据本发明的具有外阀且相应的轮盘和轮辋尺寸为22.5×6.75英寸的无内胎的轮的局部横截面；

图15示出根据本发明的具有外阀且相应的轮盘和轮辋尺寸为19.5×7.50英寸的无内胎的轮的局部横截面；

图16示出根据本发明的具有外阀且相应的轮盘和轮辋尺寸为19.5×6.75英寸的无内胎的轮的局部横截面；

图17示出根据本发明的具有外阀且相应的轮盘和轮辋尺寸为19.5×6.00英寸的无内胎的轮的局部横截面；和

图18示出根据本发明的具有外阀且相应的轮盘和轮辋尺寸为17.5×6.00英寸的无内胎的轮的局部横截面。

具体实施方式

在优选但并未必须的结构中，所改进的轮现在将进行说明，并以构造出由轮辋、轮盘和阀构成的轮的设置进行参照。

为了更好地限定构造所述轮的各部件的位置，所有面对轮盘的主表面的部分被限定为“外”或“轮盘之外”。

图1示出根据现有技术的无内胎的轮的局部横截面。该轮由轮盘2和轮辋1构成，并且包括位于显现在凹部3外壁上的阀孔7中的内阀81。这类构造用于卡车和公共汽车上的所有无内胎的轮的尺寸，且优选地用于装配有鼓式制动器的车辆上。

图2示出根据现有技术的无内胎的轮的局部横截面。该轮由轮辋1和轮盘2构成，并且显示具有位于显现在凹部3外壁上的阀孔7中的外阀8。轮盘2顺次安装在凹部3上，由此可以使得用于制动单元的可用直径减小。这类构造用于小型和中型尺寸的无内胎的轮的尺寸，并且能够支撑施加于卡车和公共汽车上的小型和中型负载，且优选地应用于具有盘式制动器的车辆。

图3示出根据现有技术的无内胎的轮的局部横截面，其中，轮盘2安装在轮辋突出部分4上。用于将阀8放置在轮盘2外侧所必须的空间，利用存在于轮辋1上的突起10来提供，其中，阀8位于轮辋1的突起10的壁上。在所述轮结构中，轮辋1与轮盘2之间的接合通过将轮盘2安装在轮辋突出部分4上而实现。

这类构造优先地应用于装备有盘式制动器的车辆上，而且由于轮辋1的轮辋突出部分4减小并因而难以放置阀8，因此，这类构造最初用于宽度尺寸等于或小于9英寸的轮上。所找到的解决方案是将阀8安置在由突起10形成的竖直空间上。

重要的是应该注意到，突起10的外直径超过轮辋底5的开始部。这种特性，即，存在由突起10形成的隆起，显示为沿整个轮辋1并显示出诸多不便。

一旦轮胎不得不克服由围绕轮辋1整个周界的突起10所形成的障碍，则在未使用专用工具进行操作的情况下，在安装轮胎时可能发生损坏。除此之外，在轮辋底5上的中间区域与轮辋1上的轮盘2的支撑点之间还可看到更大的距离。这种结构导致施加于轮辋1的动量增加，尤其是在轮盘2与轮辋1之间的焊接接合区域中。

图4示出具有突起10的无内胎的轮的轮辋1的典型轮廓。必须重申的是，这种突起10只不过是在层叠处理过程中形成的隆起，该隆起允许产生竖直空间，在该竖直空间中可以将阀8放置在该壁上。本图再次显示出突起10的外直径超过轮辋底5的开始部，这种结构导致在安装轮胎时对于轮胎的一系列潜在损害。

图5示出用于完成安装的轮上的阀的轮廓图，所述轮具有带突起10的轮辋1。这个轮廓被标准化，而且突头(nipple)的最终定位角为0°。阀的主体具有45°的输出角α，输出角α与就位角互余。图中还示出阀8的高度A，该高度A为14mm。

图6示出新轮盘2的轮廓，用于根据本发明的具有外阀8的无内胎的轮。轮辋1和阀2一旦改进，则在外侧将有用于轮盘2通过的空余空间。考虑到所述的情况，轮盘2轮廓的改进预见了以下特点：

√ 在内部，空间受限于制动系统的外形并且必须与制动系统保持相应距离；

√ 轮盘2的轮廓必须通过这些限制外形并且完美地就位在轮辋突出部分4上；

√ 轮盘轮廓必须具有足够的高度，使得焊接喷嘴火焰通过内部分进入而且火焰不会接触凹部3。考虑到焊接区域如果由于焊接温度上升受到热影响而可能会影响轮的疲劳寿命，因此必须避免焊接太靠近凹部3上的半径的开始部；

√ 轮盘2的轮廓必须克服所有这些限制而仍呈现出足够的刚度，以便支撑特定负载并且确保必要的疲劳寿命。

这种轮廓通过利用先使用数学处理再验证有限元的现有技术进行限定。按照这种方式，可以使增加可用空间变得可行，从而将阀8放置在轮的外侧上。值得注意的是，最能够代表此现有技术的文献(EP0701911)的日期为1995年9月，这个事实表明，难以找到具有显然更有利的解决方案。

图7示出用于将阀8放置在轮外侧的新轮轮辋1的局部横截面。轮辋1将在本说明书中进行进一步详细描述，以凸显将在诸如ETRTO(欧洲轮胎和RIM技术组织)、TRA(美国轮胎和轮辋协会)和ALAPA(拉丁美洲轮胎和轮辋协会)等国际规范中严格限定的这种新轮辋1的轮廓。

在图8中，可以看到根据本发明的无内胎的轮的局部横截面，该无内胎的轮具有外阀8并且由轮辋1和轮盘2构成。

如同将描述的那样，利用分布在轮辋1、轮盘2和阀8之间的因数组合来提供必要的空间以将阀8放置在轮盘2的外侧。

图8中所示轮辋1包括在轮盘侧上的轮辋法兰6以及相对的法兰12，其中轮辋法兰6与轮辋底5相邻，而相对的法兰12与相对的轮辋底15相邻，这两个轮辋底5、15都是倾斜的，轮辋底5与轮辋突出部分4相邻，轮辋突出部分4通过凹部3经由其在轮盘2一侧上的侧壁13和在轮盘2相对侧上的内壁14而与相对的轮辋底15接合。轮辋1还包括阀8的就位区域，该就位区域由两个对抗面限定，并且在轮辋底5中点与轮辋凹部3的开始部之间没有隆起。

新轮辋1的设计由于具有25°的新的就位角，因而允许将阀8放置在轮辋突出部分4上的阀孔7中，这不同于在使阀就位在突起10的壁上的现有技术中的45°角。同时，这种新的就位方式的冲压考虑到了物件的尽可能最小运动，这归因于轮辋1的均匀结构，从而确保增加轮的疲劳寿命。除此之外，通过消除突起10，轮胎的安装直径再次变为轮辋突出部分4本身以及轮辋底5的开始部，因而在安装轮胎期间避免可能的损坏，并消除这种操作对专用工具的需要。

轮辋1上阀8的新的就位角被设置得尽可能最大，使得在不利操作过程中不会出现物件损坏，阀孔7也被设置为，使得没有物件会向内伸入到轮辋1中而在安装轮时阻碍轮盘2通过。

使用如文献EP0701911中所示现有技术消除突起10，直接带来一系列的益处，其中可以看出这种隆起具有诸多启示，例如：

√ 用作轮辋1空余区域中的结构加强部。通过将轮盘2安装在轮辋1紧邻突起10之后的轮辋突出部分4上，轮辋1上的集中应力，更具体而言是在突起10的端部与轮盘2的支撑区域之间的区域中的集中应力，显著升高。这种状况还会由于这样的事实而加剧，即，在轮辋1与轮盘2之间的相关区域中存在热影响区，这一事实导致轮的更短的疲劳寿命。

√ 由于突起10事实上在轮辋1的层叠处理期间形成，因此，突起10由于经历工具磨损过程而在整个轮廓上产生厚度变化，这一事实还导致轮辋1轮廓上的不连续。对于这种不便，非常需要在制造过程中进行有力的质量控制，这会导致这种轮辋1的制造成本增加。

√ 由于没有突起10，因此，形成新轮辋1轮廓的空余处与现有技术中具有相同尺寸的轮辋1相比平均小5％。因此，轮的最终重量以及车辆的最终悬置重量减小。这些特点导致各种优点，其中，除了使车辆能够增加有效载荷以外，还包括轮寿命增加，材质节省，等等。

√ 在具有突起10的轮辋1上，通过构建一空间形成“竖直”壁，轮辋突出部分4的直径减小。当没有这种隆起时，新轮辋1的轮辋突出部分4的直径变大，导致一充满空气就产生完美的密封，从而不需要专用工具或额外橡胶来适应于填充轮胎的步骤。已进行的测试表明，万一轮胎在使用中漏气，则具有更大直径的新轮辋突出部分4对于轮胎的保持完全有效。

仍参见图8，轮盘2包括与轮辋1的轮辋突出部分4相关联的末端部分11，该末端部分11在优选结构中通过焊接进行紧固，不过这不是必须的。轮盘2还具有在末端部分11与所述轮的轮盘中间部分16之间的直线过渡部分17。此外，轮盘包括多个轮盘制动器的通气孔9。

必须再次重申的是，与现有技术中具有用于相同尺寸轮上的突起10的轮盘2相比，该轮盘2的最终高度显示变小。此事实导致施加于根据本发明轮辋1的负载动量更小，从而延长轮的疲劳寿命。

图8和图9中所示的阀8完全显示出本发明结构中新的65°输出角β，这不同于现有技术通常所用的45°角α。

新的阀8的这种新的65°输出角β与在轮辋上的新的25°就位角互余，其方式使得，新的阀8相对于轮轴形成最终的0°定位角。这个特点的特别令人感兴趣之处在于，在将轮“简单”装配在车辆前轴上时，确保定位便于触及的阀8的突头。这种定位角还便于在设置填充突头余角时“双重”安装用在车辆后轴上的轮。

此外，将阀8紧固在轮辋1外侧上的螺母的高度a减小，以利于在这种新角度下通过阀主体的弯曲部，而不会损害其紧置或紧固能力。紧固阀8的螺母的高度a减小至10mm，这不同于现有技术中该元件所显示的14mm的高度A。

为了更好地看出阀8的上述特点，图9示出安装新轮时使用的新阀8的轮廓图。阀8被设计为具有在轮辋1上的就位角，以允许突头对准至0°的定位。阀8的长度和弯曲半径以及紧固螺母的高度必须进行补偿，从而允许在紧固阀8时螺母在主体弯曲部上通过。紧固螺母的高度得以减小而不需要调松“螺纹”并因而不会损害螺母的紧固或保持能力。

图10的目的在于，示出现有技术中具有突起10的一种轮与根据本发明的轮之间的明显区别。本图中比较两种轮的轮廓，使得之前所示的情况更加清楚。在图的上部分示出根据现有技术的具有突起10的轮，与其相比，在图的下部分示出根据本发明的轮。

点p示出经受由于突起10所致的应力集中的轮辋区域，并且，还示出轮盘2紧邻所示隆起之后安装的事实。

通过(现有技术中具有突起的轮的)距离d1与(根据本发明的轮的)距离d2之间的比较，易于看出，轮盘2“d1”的高度比轮盘2“d2”的高度更大，由此清楚可见的是，根据现有技术的具有突起10的轮上存在更大的负载动量。

而且显然的是，与根据本发明的轮辋1相比，根据现有技术的轮辋1由于突起10的存在而使安装轮胎所必须的压力更大。

尺寸“D1”和“D2”分别示出新轮辋1和具有突起10的轮辋1的轮辋突出部分4的直径。一旦“D1”显示出对制动部件可用的最终直径小于“D2”，则容易看出参照之前所描述的轮胎安装、密封和保持的所有观测结果。

图11-18示出计算新的几何尺寸所必要的各种轮尺寸。

虽然已经参照本发明的优选实施例描述了本发明的示例，但应该理解，本发明的范围包含其它可能的变化，并且仅由包括可能同等变化在内的所附权利要求书限定。

Claims (3)

1、一种无内胎的轮，用于传送货物或大量乘客所用的车辆，例如用于卡车或公共汽车，所述轮包括轮辋(1)、轮盘(2)和阀(8)，其中所述轮辋(1)的宽度尺寸等于或小于9英寸，

所述轮辋(1)包括从安装有所述轮盘(2)的一侧开始且与轮辋底(5)相邻的轮辋法兰(6)，所述轮辋底(5)与轮辋突出部分(4)相邻，所述轮辋突出部分(4)通过侧壁(13)与凹部(3)接合，

所述轮辋(1)还包括位于所述轮辋底(5)的中点与所述凹部(3)的开始部之间的阀(8)的就位区域，

所述轮盘(2)包括与所述轮辋突出部分(4)相关联的末端部分(11)，

其特征在于：

所述阀(8)的就位区域由不具有隆起的两个对抗面限定，

所述阀(8)在就位后以如此方式位于所述轮之外，使得所述阀(8)不会接触所述轮盘的外面或者通过通气孔(9)侵入所述轮的内部。

2、根据权利要求1所述的轮，其特征在于，所述阀(8)相对于横坐标轴线的就位角为25°。

3、根据权利要求1所述的轮，其特征在于，所述阀(8)具有65°的输出角α和10mm的高度，所述阀(8)相对于所述轮的轴线形成0°的最终定位角。

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