CN101456336A - 轮胎支撑弹簧及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明轮胎支撑弹簧及其制造方法，涉及多种轮胎，特别是涉及多种轮胎外胎内腔的支撑物——轮胎支撑弹簧及其制造方法。本发明轮胎支撑弹簧，是一个矩形截面圆环螺旋弹簧。它安装在轮胎外胎内和轮辋上时，代替充气内胎，使轮胎成为不充气轮胎或实心轮胎。用弹簧钢带卷绕、整形后的轮胎支撑弹簧半成品，用专用砂轮切割工具切割掉每圈弹簧内侧多余的金属，当轮胎支撑弹簧安装在外胎内腔时，每圈弹簧内、外间隙相等。对于稳定性不好的轮胎支撑弹簧，在专用外胎和专用轮辋中，用发泡塑料发泡固定，使其成为实心内胎。

Description

轮胎支撑弹簧及其制造方法

技术领域

本发明轮胎支撑弹簧及其制造方法，涉及多种轮胎，特别是涉及多种轮胎外胎内腔的支撑物——轮胎支撑弹簧及其制造方法。

这种轮胎支撑弹簧适用于各种车辆轮胎、工程机械轮胎、农业轮胎、航空轮胎等，代替这些轮胎的充气内胎，使这些轮胎成为不充气轮胎或实心轮胎，而现有外胎不作改变。

本发明轮胎支撑弹簧及其制造方法，还为轮胎支撑弹簧设计了切割每圈弹簧内侧两边多余金属的方法，以及将整体稳定性不好的轮胎支撑弹簧固定成为实心内胎的方法等。

背景技术

自从1894年法国米其林轮胎公司发明了世界上第一条橡胶充气轮胎到现在，橡胶充气轮胎应用已有110多年的历史。110多年来，各种轮胎经过多次重大改革，这些重大改革却没有中国人的名字。目前，世界上的各种轮胎，绝大多数使用橡胶充气轮胎。

与本发明轮胎支撑弹簧及其制造方法相比较，充气内胎有以下缺点：

1、消耗大量的天然橡胶和人造橡胶。世界各种橡胶产量的60％左右用于制造轮胎。其中机动车内胎的主要原料为气密性好的丁基橡胶，我国还靠进口。

2、制造工艺复杂，成本高。

3、需要安装气门嘴和充气。

4、易被扎、被刺，易漏气、爆破，易导致交通事故和修补更换。

5、使用寿命短，使用成本高。

6、与轮辋之间有垫带。

国家标准GB/T6326——2005《轮胎术语及其定义》中，有不充气的实心轮胎，如压配式实心轮胎、粘结式实心轮胎、圆柱实心轮胎等。还有外胎内腔中有支撑物的内支撑轮胎。而内支撑物主要是外胎内腔中的弹性发泡材料，没有钢制内支撑弹簧。

由弹簧钢制造的各种类型弹簧，广泛应用于各种机械、机构等。其中各种螺旋弹簧，大多承受拉伸、压缩的轴向负荷，少数用于承受扭转负荷。没有承受径向负荷的螺旋弹簧，更没有承受径向负荷的本发明轮胎支撑弹簧，即没有矩形截面圆环螺旋弹簧。

发明内容

本发明轮胎支撑弹簧及其制造方法，是设计了不充气、不耗用橡胶的轮胎支撑弹簧，为各种轮胎在外胎内腔中的支撑物，代替目前普遍使用的轮胎充气内胎，使轮胎成为不充气轮胎或实心轮胎。本发明还设计了这种轮胎支撑弹簧的制造方法。

1、轮胎支撑弹簧

本发明轮胎支撑弹簧成品有图1、图2、图3三种形态。

图1为普通轮胎支撑弹簧。它是由薄的弹簧钢带卷绕而成，再经多道工序加工后的矩形截面圆环螺旋弹簧。

图2为图1中整体稳定性不好的轮胎支撑弹簧，在专用模具内，经发泡塑料固定后的轮胎支撑弹簧，即实心内胎。

图3为未弯成圆环时的直形轮胎支撑弹簧，安装在外胎内腔中和轮辋上时，再弯成圆环。

轮胎支撑弹簧安装在外胎内腔和轮辋中，支撑外胎和产生弹性，用以承受径向负荷或向心负荷。在与外胎的联合作用下，使轮胎产生弹性，减少车辆、工程机械、农业机械等在运行中的震动，达到运行平稳和噪声低。

图1、图2轮胎支撑弹簧横断面外形、尺寸和圆环直径等，同充气轮胎安装在轮辋上，充气后形成的外胎内腔相同，即与充气的内胎环形弹性管相同。图3弯成圆环后，亦如此。对于壁厚等于和小于0.9毫米的轮胎支撑弹簧，横断面可为圆形。

轮胎支撑弹簧，使用的原材料为退火薄的弹簧钢带。弹簧钢带的宽度、厚度，根据配套轮胎的负荷大小、轮胎大小、工作条件等，经过计算、检验、实际使用验证确定。每圈弹簧的间隙为0到0.8毫米。

2、轮胎支撑弹簧的制造方法

本发明轮胎支撑弹簧的制造工序为：卷绕→整形→切割每圈弹簧内侧两边多余金属→切断→焊接→淬火→回火→除油→除锈→磷化→涂塑→塑料发泡固定。对于整体稳定性好的轮胎支撑弹簧，不用塑料发泡固定。

轮胎支撑弹簧的卷绕，与目前卷绕圆柱螺旋弹簧相同。普通车床或专用机床夹持圆柱芯棒，芯棒的另一端用尾座顶尖顶住，将退火薄的弹簧钢带卷绕成圆柱螺旋弹簧。每圈弹簧的间隙为0到0.8毫米。

由于弹簧指数超过规定范围，卷绕的螺旋弹簧有反弹。为此，圆柱芯棒外径小于卷绕后的弹簧孔径。圆柱芯棒外径尺寸，根据弹簧钢硬度、弹簧指数，经试验确定。

卷绕的弹簧尺寸稳定后，其外圆周长，同成品轮胎支撑弹簧的外圆周长相等。

专用芯棒穿入尺寸稳定后的卷绕圆柱螺旋弹簧内孔中，用压力机进行整形，使弹簧外形和尺寸符合设计要求。

专用芯棒的截面，与轮胎支撑弹簧为直形时(图3)的内孔形状、尺寸相同。

轮胎支撑弹簧与轮辋的接触面较平直、原材料较软时，可直接用专用芯棒在机床上卷绕。卷绕后再整形。对于壁厚等于或小于0.9毫米的弹簧钢带，直接用圆柱芯棒在机床上卷绕。

本发明轮胎支撑弹簧安装在外胎内腔中为圆环状。要使图1、图2中的每圈弹簧内、外间隙相等，需要去掉每圈弹簧内侧两边多余的金属，即a₁<a。

去掉每圈弹簧内侧两边多余的金属，本发明为砂轮片切割法或磨削法。

图4为砂轮切割工具简图。1为被切割的弹簧，2为模座，3为铡刀式上卡板，4为砂轮切割机，5为下挡板。

模座2由钢板卷制成圆筒，内孔与轮胎支撑弹簧被切割面朝上的外形基本相同。在轮胎支撑弹簧被切割面朝上放进模座圆筒内孔后，上部有1到5毫米的间隙。圆筒焊接在模座底板上。圆筒右端顶部，在被切割的弹簧圈与下一根弹簧圈之间，开有1毫米左右的槽，铡刀式上卡板3进入此槽后，卡住被切割的弹簧圈，便于切割操作。模座底板用螺栓固定在砂轮切割机4的底板上，并使圆筒与切割机底板成一定角度。

铡刀式上卡板3，是将0.5到1毫米厚的刀片固定在铡刀板上。铡刀板前端焊有手柄，另一端用螺栓与卡板立柱联接。卡板立柱用螺栓固定在砂轮切割机4底板上。人工操作卡板手柄，使卡板上下运动，达到卡住被切割弹簧圈的目的。卡板立柱和铡刀板用扁钢制造。

砂轮切割机4为一电动机与切割砂轮片联接。电动机又与手柄、起落杆相联。起落杆的另一端用螺栓与立柱联接。立柱固定在砂轮切割机底板上。立柱和起落杆用扁钢制造。砂轮切割机还有砂轮罩，图4未画出。

根据被切割的弹簧大小，选择不同直径的砂轮片。对于较厚的砂轮片，用金钢石将砂轮片工作部位修成刀形。

下挡板5厚0.5毫米左右，安放在砂轮切割机底板槽内，紧靠模座圆筒内孔下端，下挡板顶部高出模座圆筒下端1毫米左右。

本发明轮胎支撑弹簧内侧两边多余金属的去除，采用砂轮片切割法或磨削法。操作时，将被切割或被磨削的弹簧内侧朝上，放入模座圆筒内。当铡刀式上卡板卡在第一圈和第二圈弹簧之间时，第一圈弹簧被切割的一侧，全部露出模座圆筒前端之外，不被切割的部分，则在模座圆筒之内。上卡板卡住第一圈弹簧后，砂轮切割机的砂轮片切割第一圈弹簧一侧多余的金属。砂轮抬起，上卡板随之抬起，超出被切割弹簧。另一操作者，用手将弹簧上抬，拉出第一圈弹簧，使第一圈弹簧的下端被抬出下挡板，且下端抵住下挡板，使第一圈弹簧上端与第二圈被切割的弹簧之间，出现超出砂轮片宽度的缝隙。随后，砂轮片切割第二圈弹簧内侧单边多余的金属。如此反复操作，直到切割完整条弹簧单边多余金属。

整条弹簧被切割完单边多余金属后，转动180度，在第二台切割工具上，用同样的方法切割每圈弹簧另一边多余的金属。第二台砂轮切割工具的上卡板、模座圆筒上槽，比第一台稍宽。

切割完整条轮胎支撑弹簧内侧两边多余的金属后，再将整条弹簧切割成与成品外圆周长相等的弹簧段，切口为斜面。当弹簧段弯成圆环时，两端斜面相吻合。

接下来的工序焊接、淬火、回火、除油、除锈、磷化、涂塑，其工艺技术，采用目前现有工艺技术。其中淬火、回火热处理工艺，要防止脱炭和变形；涂塑工序，使轮胎支撑弹簧内外层的塑料厚度大于0.5毫米，以利增加弹簧的整体稳定性、防腐和不磨损轮胎外胎内层。

轮胎支撑弹簧为实心内胎时，经上述方法制造的轮胎支撑弹簧，置于专用外胎内腔中，安装在专用轮辋上，将聚苯乙烯或聚氨酯在其内发泡。发泡工艺、原料配比、发泡温度等，采用现有工艺、技术。

本发明轮胎支撑弹簧及其制造方法，与现有充气橡胶内胎和制造工艺相比，有益效果显著。它不用橡胶、不充气、不怕刺伤、不爆破、减少交通事故、不用垫带、使用寿命长、使用成本低、制造工艺简单、可靠度高、易推广实施。

附图说明

图1为整体稳定性好的轮胎支撑弹簧。

图2为整体稳定性不好，用发泡塑料固定后的轮胎支撑弹簧。

图3为整体稳定性好，未焊接的直形轮胎支撑弹簧。使用和安装时，弯成图1形状的轮胎支撑弹簧。

图4为用砂轮片切割轮胎支撑弹簧半成品内侧两边多余金属的砂轮切割工具简图。1为被切割的轮胎支撑弹簧半成品，2为模座，3为铡刀式上卡板，4为砂轮切割机，5为下挡板。

具体实施方式

本发明轮胎支撑弹簧及其制造方法，是轮胎工业的一次重大改革和创新，是具有重大意义的公益发明。它的实施，将结束轮胎的重大改革无中国人的历史。

由于没有弹簧钢带，本发明者用直径1.5毫米的65锰弹簧钢丝，于2007年制成了自行车轮胎支撑弹簧。经骑用，效果很好。单轮胎负荷达800公斤以上。白行车轮胎支撑弹簧，初步计算可用厚度小于0.2毫米，宽度大于20毫米的弹簧钢带制造。

本发明轮胎支撑弹簧及其制造方法的实施，要着力解决以下问题：

1、确定弹簧钢牌号。通过理轮研究和试验，确定轮胎支撑弹簧的计算公式，通过计算、试制、检测，确定各种轮胎支撑弹簧选用弹簧钢带的宽度、厚度。

2、国家有关部门和全国轮胎轮辋标准化技术委员会等，指定个别条件较好的力车、电动车、摩托车、轿车轮胎制造企业和弹簧制造企业，许可实施本发明。通过试制、试验、检验、试用，根据实施结果，制订标准和鉴定。

3、弹簧钢带生产企业给予支持和配合。根据各种轮胎支撑弹簧需用的薄的弹簧钢带，组织生产。

Claims (4)

1、本发明轮胎支撑弹簧及其制造方法，涉及多种轮胎，特别是涉及多种轮胎外胎内腔的支撑物——轮胎支撑弹簧及其制造方法。轮胎支撑弹簧安装在轮胎的外胎和轮辋中，代替充气内胎，使充气轮胎成为不充气轮胎或实心轮胎；设计了轮胎支撑弹簧的制造方法。其特征是：轮胎支撑弹簧是用弹簧钢带制造的矩形截面圆环螺旋弹簧，弹簧管横断面和圆环直径，同充气轮胎安装在轮辋上，经充气后外胎内腔相同，即与充气后的内胎环形弹性管相同；对于壁厚等于和小于0.9毫米的弹簧横断面，可为圆形。

2、根据权利要求1所述的轮胎支撑弹簧及其制造方法，其特征是：整体稳定性不好的轮胎支撑弹簧，置于专用外胎内腔中，并安装在专用轮辋上，经聚苯乙烯或聚氨酯发泡固定，轮胎支撑弹簧成为实心内胎。

3、根据权利要求1所述的轮胎支撑弹簧及其制造方法，其特征是：用弹簧钢带卷绕、整形后的轮胎支撑弹簧半成品，将其内侧朝上，放在专用砂轮切割工具的模座圆筒内，用切割砂轮片切割或磨削掉每圈弹簧内侧两边多余的金属，当轮胎支撑弹簧安装在外胎内腔时，每圈弹簧的内、外间隙相等。

4、根据权利要求1所述的轮胎支撑弹簧及其制造方法，其特征是：切割轮胎支撑弹簧半成品内侧两边多余的金属，所用的专用砂轮切割工具由模座、铡刀式上卡板、砂轮切割机、下挡板构成。

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