CN106163824A - 用于滚动组件的适配器和包括所述适配器的滚动组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于具有旋转轴线的滚动组件的适配器，所述组件包括：轮胎，所述轮胎具有两个胎圈；轮辋，所述轮辋具有设置在两个轮辋座(12)之间的鞍边(13)，每个轮辋座(12)具有轴向外端，所述轮辋具有在所述两个轮辋座的每个轴向外端之间的总宽度W，所述适配器提供每个胎圈和每个轮辋座之间的连接，所述适配器具有：两个轴向外端(2)，每个轴向外端(2)包括适配器座(3)和适配器支承面(4)，所述适配器支承面(4)基本上包括在垂直于旋转轴线的平面中；本体(5)，所述本体(5)连接所述两个轴向外端(2)从而形成整体构件并且包括至少一个主增强件；面(16)，所述面(16)旨在与每个轮辋座(12)和鞍边(13)接触并且沿径向设置在内部，所述适配器具有在每个适配器座(3)之间的总轴向宽度L。本发明的特征在于，比例W/L大于或等于20％并且小于或等于60％，并且所述本体包括固定元件(8)，所述固定元件(8)旨在将所述适配器固定在鞍边(13)中。

Description

用于滚动组件的适配器和包括所述适配器的滚动组件
技术领域
本发明涉及用于主要由轮胎和轮辋形成的滚动组件的适配器，和包括所述适配器的滚动组件。
背景技术
本发明的适配器和滚动组件优选用于轻型车辆(例如客运车辆和货车)的轮胎领域，但是也可以用于重型车辆、土木工程设备的轮胎和农业轮胎。
下文提醒本发明中使用的定义：
-“轴向方向”：平行于轮胎的旋转轴线的方向，
-“径向方向”：与轮胎的旋转轴线相交并且与其垂直的方向，
-“沿径向位于内部”：意指从轮胎的旋转轴线测量的径向距离更靠近旋转轴线，
-“沿径向位于外部”：意指从轮胎的旋转轴线测量的径向距离更远离旋转轴线，
-“周向方向”：垂直于半径并且包括在垂直于轮胎旋转轴线的平面中的方向，
-“径向截面”：包括轮胎旋转轴线的平面中的截面，
-“赤道平面”：垂直于旋转轴线并且穿过胎面中间的平面，
-“安装组件”：包括轮胎、钢制或铝制轮辋和根据本发明的适配器的组件。
在申请WO02/068223中已知的实践是：在轮辋和轮胎的胎圈之间插入由聚合物材料制成的柔性环箍部段从而通过设置在环箍部段的每个端部处的金属凸缘提供轮胎的每个胎圈和轮辋座之间的连接。由于其中部在径向方向上的弹性可变形性，环箍部段因此能够在充气之后维持轮辋和环箍部段之间的最大压力。
目前，设计旨在安装在刚性轮辋上的轮胎的一个难点在于使轮胎对撞击(例如凹坑)不敏感。
然而，虽然所述环箍部段允许滚动组件忍受其在径向方向上的变形，但是设计的滚动组件不能提供轴向方向上足够的柔性，不能保证针对路面中的路边石或坑洞的撞击提供足够的保护。
至少本发明人寻求另一种形成轮辋的方式，所述轮辋是常规轮辋并因此完全刚性，无助于悬挂或竖向柔性。
其它已知的解决方案是增强轮胎的胎体帘布层从而提供具有更好的撞击保护性的轮胎。然而，尽管如此，所述解决方案不能正确地降低车辆在被路边石撞击时经受的机械负载的强度，并且甚至不太能够降低所述撞击对轮胎造成的负面结果。
文献US 1 250 405A描述了一种轮胎，所述轮胎包括三个硫化区域从而以扁平弓形件、内部支撑件和弹性芯部的形式构成气动外胎。所述文献没有提供关于比例(轮辋宽度W)/(适配器宽度L)的细节。
文献WO 2013/045618A1描述了一种轻质车轮，所述轻质车轮包括碳增强的塑料轮辋和由轻质金属制成的车轮中心。
文献CA2 281 651描述了轮胎和包括轮胎的安装组件。所述轮胎包括用于安装在轮辋上的底部和用于将轮胎固定在轮辋上的装置。
文献GB 2 039 831描述了包括轮胎和轮辋的安装组件，所述轮辋不包括可移动部件。
因此，仍然需要转变WO02/068223中公开的环箍部段从而赋予其更大的竖向弯曲能力同时使其内部结构的一部分或甚至全部损坏达到最小化，同时维持高水平的轮胎负载保持性能，特别是轮胎发展高的侧偏推力或漂移推力的能力。此外，至少在由于轮胎的异常苛刻使用造成损坏的情况下，需要使车辆在受到破坏安装组件的撞击之后安全行驶短途距离。
发明内容
因此本发明的一个主题是用于具有旋转轴线的滚动组件的适配器，所述滚动组件包括：轮胎，所述轮胎具有两个胎圈；轮辋，所述轮辋具有设置在两个轮辋座之间的轮辋鞍边，每个轮辋座具有轴向外端，所述轮辋具有在所述两个轮辋座的每个轴向外端之间的总宽度W，所述适配器提供每个胎圈和每个轮辋座之间的连接，所述适配器具有：
-两个轴向外端，每个轴向外端包括适配器座和适配器支承面，所述适配器支承面基本上包括在垂直于旋转轴线的平面中，
-本体，所述本体连接所述两个轴向外端从而形成单个构件并且包括至少一个主增强件，所述适配器具有在每个适配器座之间的总轴向宽度L，和
-面，所述面旨在与每个轮辋座和轮辋鞍边接触并且沿径向设置在内部。
适配器的特征在于，比例W/L大于或等于20％并且小于或等于60％，并且所述本体包括固定元件，所述固定元件旨在将所述适配器楔入轮辋鞍边。
适配器的轴向外端沿轴向限定“旨在接收轮胎胎圈的壳体”。轴向外端的支承面用于在轴向方向上以轮辋凸缘的方式支撑轮胎的胎圈。
因此，壳体以与常规轮辋座同样精确的方式容纳轮胎胎圈。轮胎因此通过充气压力沿轴向固定，并且以与常规情况下发生的轮胎胎圈挤压轮辋的轮辋凸缘相同的方式牢固地挤压该轴向外端的支承面。
因此，当根据本发明的滚动组件在操作中并且在其设计的工作负载下时，轮胎相对于轮辋沿轴向固定，更具体地轮胎胎圈相对于轮辋以与常规滚动组件(在常规滚动组件中轮胎胎圈直接安装在轮辋座上)相同的方式沿轴向固定，而轮胎胎圈相对于轮辋沿径向不固定，更具体地轮胎胎圈能够相对于轮辋进行一定程度的径向移动。在标准运转时，可以说几乎不存在适配器的轴向变形，或者所述变形相对于径向变形可忽略。
相反，在撞击时，适配器的轴向变形可能较大，因此有助于减少安装组件上的应力负载。
优选地，比例W/L大于或等于25并且小于或等于50。
相比于文献WO02/068223的环箍部段(所述环箍部段的安装步骤不同于本发明并且特别涉及低压设置(mise en dépression))，根据本发明的适配器提供的优点是构造简单并且使用将轮胎安装在轮辋上的常规已知方式从而将轮胎安装在适配器上。不同于文献WO02/068223的设备(该设备只能是可拆卸的并且排除使用额外的固定装置，例如环箍)，该适配器还提供的优点是可以是非可拆卸的。
此外，不同于文献WO02/068223中公开的环箍部段，贯穿各个安装步骤需要在根据本发明的适配器和轮辋鞍边之间始终存在连接。根据文献WO02/068223，在安装的过程中，首先将轮胎设置在环箍部段上，然后低压设置该组件(由于环箍部段的弹性)，然后通过轴向滑动设置在轮辋上，然后充气至其标称压力。在安装的过程中低压设置造成环箍部段和轮辋不接触。因此，为了能够在安装结束时将轮胎正确地保持在轮辋上，轮辋需要尽可能的宽使得在充气之后可以在轮胎和环箍部段之间施加最大负载。
轮辋的总宽度W需要小于适配器的总宽度L从而保证该适配器具有足够的弹性来正确吸收撞击固有的机械力的传递。当轮辋宽度过大时，不能获得这样的弹性。
根据本发明的适配器中限定的比例W/L因此能够保证安装和充气的组件一方面具有轮胎和适配器之间的永久和足够的机械连接，另一方面正确地吸收撞击固有的机械力。
本发明的另一个主题是由包括两个胎圈的轮胎和轮辋组成的滚动组件。该组件的特征在于包括如上限定的适配器，适配器提供轮胎的每个胎圈和每个轮辋座之间的连接。
优选地，每个轴向外端包括选自金属(钢)、尼龙、PET、芳纶的外增强元件。其可以包含树脂和/或增强纤维的基质，例如人造纤维、芳纶、PET、尼龙、玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、2,6-聚萘二甲酸乙二酯(poly(éthylène2,6naphtalate))(PEN)、聚乙烯醇(PVA)。
基于所述轮辋的总宽度W，固定元件可以具有大于或等于10％并且小于或等于80％，优选大于或等于30％并且小于或等于50％的总轴向长度。
该固定元件优选存在于适配器的中部，所述中部旨在插入轮辋的相应轮辋鞍边。固定元件可以由一个或多个部件组成，所述一个或多个部件可以结合在一起或不结合在一起。
固定元件还可以存在于一个轴向外端的附近或存在于本体上的位于适配器的中间位置和一个轴向外端之间的任意位置。
轮辋鞍边还可以被设置成与轮辋的中间偏离。轮辋因此具有两个不同长度的轮辋座。
因此，固定元件插入轮辋鞍边。鞍边则可以设置在两个轮辋座之一上的任何可能的位置。固定元件优选具有伸长模量大于4GPa，优选大于12GPa的增强体。该增强体可以选自金属(钢)、尼龙、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、芳纶。固定元件可以包含树脂和/或增强纤维的基质，例如人造纤维、芳纶、PET、尼龙、玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、2,6-聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚乙烯醇(PVA)、聚酮。
固定元件可以以长度“l”设置在穿过所述固定元件的中心的中轴线YY'和所述适配器的一个支承面之间。
该长度“l”介于最小长度和最大长度之间，通过如下数学公式限定所述最小长度和最大长度：
lmini＝0.1(W+W/2+L)和
lmaxi＝L–0.1(W+W/2+L)
在使用客运车辆的情况下，轮辋座具有至少等于5mm的长度，其中
lmini＝5+0.10W/2+0.1L和lmaxi＝L–(5+0.1W/2+0.1L)
适配器的本体可以包括至少一个突出部。该突出部可以根据需要存在于一个或两个轴向外端上。突出部优选由常规用于轮胎领域的弹性体制成。
突出部在根据本发明的适配器上的位置可以有利地符合由ETRTO(欧洲轮胎和轮辋技术组织)限定的参数条件。
因此，突出部的中心和适配器的支承面之间的距离“d”取决于适配器的总轴向宽度L。下表提供了L和“d”的值之间的多个配对。
表I
轴向宽度L(英寸) 最小“d”(mm)
3 13
在3.5和4之间 16
≥4.5 21
轮辋座宽度“A”大于或等于轮辋宽度W的10％。
适配器的轴向外端的支承面和最接近所述支承面的轮辋座的轴向外端之间的宽度“B”大于或等于适配器总宽度L的10％，并且优选大于或等于15％。对于客运车辆的车轮，该宽度“B”大于或等于21mm。
根据本发明的适配器的本体优选由主增强件组成，所述主增强件由至少一个帘线帘布层形成，所述帘线由金属(钢)、织物(人造纤维)、芳纶、PET、尼龙、玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、2,6-聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚乙烯醇(PVA)、聚酮制成并且在帘布层内沿径向彼此平行。帘布层在每个轴向外端中锚固至每个外增强元件(例如胎圈线)从而形成反包。当本体包括多个增强帘布层时，这些增强帘布层相对于周向方向形成90°和35°之间的角度。当本体仅包括一个增强帘布层时，该增强帘布层相对于周向方向以60°和90°之间定向，更优选以90°定向。
所述本体的主增强件可以具有大于或等于4GPa的伸长模量。
帘布层优选包含常规用于轮胎领域的弹性体成分，例如可以通过化学硫化反应通过硫桥、通过由过氧化物或电离辐射作用产生的碳碳键、通过弹性体分子的其它特定原子链而交联的橡胶，其次是热塑性弹性体(TPE)，其中可弹性变形的部分在略微不可变形的“硬质”区域之间形成网络，其凝聚是物理结合的产物(高于其玻璃化转变温度的结晶或无定形区域)，然后是非热塑性弹性体，最后是热固性树脂。
适配器的本体可以包括环箍，所述环箍设置在本体径向外表面的至少一部分上和/或增强件的至少径向内部。根据本发明使用的环箍选自常规用于该功能并且用于轮胎领域的材料，并且具有大于或等于4GPa，甚至大于或等于12GPa的伸长模量。
该环箍可以固定至适配器或不固定至适配器。如果环箍不固定至适配器，可以在将适配器安装在轮辋上之后装配环箍。
环箍可以冷结合或热结合至适配器。可以替代性地通过任何机械手段(例如通过夹紧或螺接)固定环箍。
在将适配器固定就位然后施用至轮辋的情况下，随后施力进行轮辋和适配器之间的组装。适配器因此不可与轮辋分离并且因此不可拆卸。
如果需要的话，可以在对制成轮辋的金属初步处理之后将适配器冷结合或热结合至轮辋。当适配器热结合或冷结合至轮辋时，适配器不可拆卸。
在其它情况下，其可以被视为是可拆卸的。
适配器包括至少一个可拆卸条或导电条，所述可拆卸条或导电条设置在所述适配器的整个周向外围或一部分周向外围上并且在整个路径上从适配器支承面延伸至轮辋J。特别当弹性体组合物的传导性不足时，导电条的存在还能够保证地面和车轮之间的导电，因此保证地面和车辆之间的导电，当轮胎未直接支托在车轮上而是挤压适配器时更是如此。
优选地，当导电条可拆卸或不可拆卸时，其完全设置在本体的径向外表面处。
优选地，当导电条不可拆卸时，其部分埋入本体的径向外表面以下。
优选地，导电条具有小于或等于108Ohm.cm，优选小于或等于107Ohm.cm的电阻率。
优选地，导电条根据需要由金属叶片或包含大于或等于15％的量的炭黑的弹性体组合物制成。
优选地，弹性体组合物中的炭黑具有大于或等于500m2/g的比表面积。
优选地，当导电条不可拆卸时，其结合或交联至本体的弹性体组合物。
轮辋可以由选自如下的材料制得：铝和/或镁的合金，基于碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、植物纤维的复合材料，所述纤维包括在基于热固性化合物或热塑性化合物的基质中，或包含弹性体和基于树脂和纤维的复合体的复合体复合物，所述纤维选自碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、植物纤维，或所述材料的任意组合。
优选地，基于纤维的复合材料包含长度大于或等于5mm的纤维。
基于热固性化合物的基质选自环氧树脂、乙烯基酯、不饱和聚酯、氰酸酯、双马来酰亚胺、丙烯酸树脂、酚醛树脂、聚氨酯及其组合。
基于热塑性化合物的基质选自聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚酰胺(PA)、半芳香聚酰胺、聚酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚醚砜(PSU)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚苯硫醚(PPS)、聚甲醛(POM)、聚苯醚(PPO)。
附图说明
现在将借助于实施例和附图描述本发明，所述实施例和附图仅以说明的方式给出，其中：
-图1为根据本发明的适配器的一个实施方案的横截面的示意图，
-图2为安装在轮辋上的根据本发明的适配器的一个实施方案的横截面的示意图，和
-图3显示了根据本发明的适配器的另一个实施方案的横截面的示意图，和
-图4显示了包括根据本发明的适配器、根据第一个实施方案的轮胎和轮辋的滚动组件的横截面的示意图，
-图5显示了包括根据本发明的适配器、根据第二个实施方案的轮胎和轮辋的滚动组件的横截面的示意图，
-图6显示了包括根据本发明的适配器、根据第三个实施方案的轮胎和轮辋的滚动组件的横截面的示意图。
具体实施方式
如图1所示，基本上线性形状的附图标记1的适配器包括两个相反的轴向外端2，每个轴向外端2包括适配器座3和相应的适配器支承面4，所述适配器支承面4基本上包括在垂直于轮胎旋转轴线的平面中。本体5连接两个端部2从而形成整体构件。本体包括至少一个增强件6，所述增强件6由两个包括织物增强体的帘布层组成。两个帘布层与周向方向形成45°的角度。适配器具有在每个支承表面4之间测得的等于190.5mm的总轴向宽度L。
面16旨在与轮辋鞍边13和轮辋座12接触，所述面16可以通过表面上的标记限定并且沿径向位于适配器1的内部(图2)。
本体5的中部(通过轴线7表示)包括固定元件8，所述固定元件8的总轴向长度等于宽度为7.5英寸(即190.5mm)的客运车辆车轮的宽度L的25％。固定元件8由伸长模量等于50GPa的橡胶制成。
根据该实施方案，适配器包括环箍9，所述环箍9设置在本体5的径向外表面的至少一部分上。环箍由常规用于轮胎的基于织物或金属的材料制成。
径向外端2各自包括由玻璃树脂复合材料制成的外增强元件10，也被称为胎圈线。
如图2所示，适配器1设置在部分显示的轮辋11上。该轮辋包括两个通过轮辋鞍边13分离的轮辋座12。
在图3的实施方案中，除了上述元件之外，适配器包括两个突出部14，每个突出部14设置在本体5上并且其中心以从支承表面4的端部测得的至少21mm的距离“d”隔开。
这两个突出部14由弹性体橡胶制成，所述弹性体橡胶可能用主要在周向方向上延伸的帘线增强。
图4显示了包括宽度W的轮辋11的安装组件，适配器1插在所述轮辋11上并且常规轮胎17经由其胎圈18插在适配器1上。
通过将适配器强迫设置在轮辋上使得固定元件8插入鞍边13从而以常规已知方式组装该组件。然后将轮胎17的胎圈18各自设置在适配器1的座12上。然后将安装组件充气至其标称压力。在图4中，固定元件8设置在轮辋的中部。
如图5显示，固定元件8与适配器的中轴线XX'偏离设置但是相对于轮辋的中轴线ZZ'位于中心。在宽度为7.5英寸(即190.5mm)的车轮的情况下，固定元件8以距离“l”设置，所述距离“l”大于或等于(W/2+21)mm。
轮辋鞍边的中心和适配器的轴向外端之间的长度“l”符合物理限制A>5mm和B>21mm，其中A为轮辋座的宽度并且B为适配器的轴向外端的支承面4和轮辋座的轴向端部11A之间的距离。
如图6显示，固定元件8与轮辋的中轴线ZZ'偏离设置并且相对于适配器的中轴线XX’偏离设置。在该图中，固定元件8离轴向外端的中心以mm计的距离“l”设置在车辆的内侧，其中
l＝L–W+5+W/200–21
对于参照客运车辆车轮7.5J 17，W等于50mm，L等于190.5mm并且“l”等于56mm。
如下实施例显示了通过根据本发明的适配器获得的结果。
实施例：路边石撞击测试
该测试包括使安装组件以30°的攻击角度爬坡路边石。选择该角度所基于的事实是其代表非常不利于轮胎的负载。使用两种不同的路边石高度(90mm和110mm)进行测试。
测试如下进行：使车轮以不同速度多次经过直至轮胎穿孔。起始速度为20km/h，然后在每一次重新经过时速度以5km/h增加。
不具有适配器的常规组件(对照1)与设置有根据文献WO00/78565的适配器的组件(对照2)和设置有根据本发明的适配器的组件(本发明)进行对比。这些组件全部具有尺寸205/55R16，包括6.5J16轮辋。结果汇总在下表II中并且以百分比表示：
表II
大于100的结果表示当经受侧向撞击时性能改进。
在高度为90mm的路边石上进行的测试造成对照轮胎在30km/h的速度下穿孔，而根据本发明的组件在该相同的速度下或甚至在50km/h的速度下没有受到损坏。
在高度为110mm的路边石上进行的测试造成对照轮胎在20km/h的速度下穿孔，而根据本发明的组件在该相同的速度下或甚至在50km/h的速度下没有受到损坏。

Claims (10)

1.用于具有旋转轴线的滚动组件的适配器，所述组件包括：
-轮胎，其具有两个胎圈，
-轮辋，其具有设置在两个轮辋座(12)之间的轮辋鞍边(13)，每个轮辋座(12)具有轴向外端，所述轮辋具有在所述两个轮辋座的每个轴向外端之间的总宽度W，
所述适配器提供每个胎圈和每个轮辋座之间的连接，
所述适配器具有：
-两个轴向外端(2)，每个轴向外端(2)包括适配器座(3)和适配器支承面(4)，所述适配器支承面(4)基本上包括在垂直于旋转轴线的平面中，
-本体(5)，所述本体(5)连接所述两个轴向外端(2)从而形成单个构件并且包括至少一个主增强件，和
-面(16)，所述面(16)旨在与每个轮辋座(12)和轮辋鞍边(13)接触并且沿径向设置在内部，
所述适配器具有在每个适配器座(3)之间的总轴向宽度L，其特征在于，比例W/L大于或等于20％并且小于或等于60％，并且所述本体(5)包括固定元件(8)，所述固定元件(8)旨在将所述适配器楔入轮辋鞍边(13)。
2.根据权利要求1所述的适配器，其特征在于，比例W/L优选大于或等于25％并且小于或等于50％。
3.根据权利要求1所述的适配器，其特征在于，每个轴向外端(2)包括选自金属、复合材料、热塑性材料、树脂的外增强元件。
4.根据权利要求1所述的适配器，其特征在于，基于轮辋的总宽度W，固定元件(8)具有大于或等于10％并且小于或等于80％，优选大于或等于30％并且小于或等于50％的总轴向长度。
5.根据权利要求1和4中任一项所述的适配器，其特征在于，固定元件(8)具有伸长模量大于4GPa，优选大于12GPa的增强体。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的适配器，其特征在于，固定元件(8)包括选自金属、尼龙、PET、芳纶的增强体。
7.根据权利要求1所述的适配器，其特征在于，本体(5)包括至少一个设置在至少一个轴向外端上的突出部(14)。
8.根据权利要求7所述的适配器，其特征在于，突出部(14)选自金属、复合材料、热塑性材料、树脂。
9.根据前述权利要求中任一项所述的适配器，其特征在于，所述适配器包括伸长模量大于或等于4GPa的环箍(9)。
10.由轮胎和轮辋组成的滚动组件，所述轮胎包括两个胎圈，其特征在于，所述组件包括根据前述权利要求中任一项所述的适配器，所述适配器提供轮胎的每个胎圈和每个轮辋座之间的连接。
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