CN107405847B - 用于模制非充气式车轮的方法和设备 - Google Patents

Abstract

提供一种用于模制非充气式车轮的方法和设备。示例性方法和设备允许使用同一模制系统来制造具有不同轮毂构造的车轮。在同一模制系统内利用可拆卸模具元件的不同配置从而提供具有不同轮毂构造的车轮。

Description

用于模制非充气式车轮的方法和设备

优先权声明

本申请案要求2014年12月17日在美国受理局提交的PCT/US14/070784的优先权。

技术领域

本发明的主题大体上涉及一种用于模制非充气式车轮的方法和设备。

背景技术

在美国专利第6,769,465号、第6,994,134号、第7,013,939号和第7,201,194号中描述了非充气式车轮构造及其优势。某些非充气式轮胎构造提出并入剪切带，其实施例描述于例如美国专利第6,769,465号和第7,201,194号中，所述专利以引用的方式并入本文中。此类非充气式轮胎提供无需依赖于气体充气压力以用于支撑施加到轮胎的负载的轮胎性能优势。

在非充气式车轮的一个实例中，具有地面接触部分的柔性带可以与从中心元件或轮毂径向延伸的多个腹板元件相连接。对于某些构造，可以通过开放式铸造模制形成此类非充气式车轮，其中将聚氨酯等材料倒入形成非充气轮胎的全部或部分的模具中。可以在适当位置模制非充气式车轮的不同部分中的加固件。例如，可以在柔性带中的适当位置模制帘线等一个或多个不可扩展的加固件。

用于铸造此类非充气式车轮构造的模具占用总制造费用的相当大部分。必须使用多个错综复杂的特征来模制例如在轮毂与柔性带之间延伸的个别腹板元件。通常，由具有高热导率的金属(例如，铝)仔细机械加工模具。

使用轮毂连接非充气式车轮与车辆。轮毂可以直接连接到车辆或可以通过另一个组件(例如，车轮中心)连接。对于轮毂可以使用各种不同构造或配置，可以由一种或多种金属整体或部分地进行构造。由于创建模具的相关联费用，对于用于不同轮毂配置的不同模具的要求是不合需要的。

因此，将为有利的是一种用于模制非充气式车轮的方法和设备。更具体地说，将尤其有利的是一种允许使用同一模具来制造具有不同轮毂配置的非充气式车轮的方法和设备。

发明内容

本发明提供一种用于模制非充气式车轮的方法和设备。示例性方法和设备允许使用同一模制系统来制造具有不同轮毂构造的车轮。更具体地说，在同一模制系统内利用可拆卸模具元件的多个配置来提供具有不同轮毂构造的车轮。本发明可以通过避免要求用于每个轮毂配置的不同模具而节省制造成本。本发明的额外目标和优点将部分在以下描述中进行阐述，或可从所述描述中显而易见，或可通过实践本发明来习得。

在一个示例性实施例中，本发明提供一种用于非充气式车轮的可调节模制系统，所述非充气式车轮包含延伸于负载支撑带与轮毂之间的多个张力传输腹板元件，所述非充气式车轮界定轴向、径向和周向方向。所述模制系统包含具有围绕周向方向间隔开的多个上腹板形成元件的上模部分。下模部分具有围绕周向方向间隔开的多个下腹板形成元件，并且经配置以在模制系统处于闭合位置时接收上腹板形成元件，从而在模制工艺期间形成张力传输腹板元件。上模部分和下模部分在模制系统处于闭合位置时形成内腔。

此示例性可调节模制系统还包含用于定位在内腔内的可拆卸模具元件的第一配置。所述第一配置包含经配置以形成车轮表面的上模具碗状部分；以及支撑上模具碗状部分且经配置以形成车轮表面的下模具碗状部分。当第一配置定位在内腔内时，下模具碗状部分支撑在套管上。可拆卸套管可定位到下模具碗状部分上。所述模制系统还包含用于定位在内腔内的可拆卸模具元件的第二配置。第二配置包含隔离环以及定位到下模部分上的可拆卸套管。当第二配置定位在内腔内时，隔离环接收到套管上。第一和第二配置可在模制系统内互换。

在另一个示例性方面中，本发明提供一种使用模制系统模制非充气式车轮的方法，所述模制系统包含可以选择性地接合以形成内腔的上模部分和下模部分。示例性步骤包含：将可拆卸套管和下模具碗状部分定位到下模部分上；将柔性的负载支撑带放置到下模部分上；将上模具碗状部分插入到下模具碗状部分上；将上模部分闭合到下模部分上；以及将下模具碗状部分、上模具碗状部分和负载支撑带加热到预定温度。可以将模制材料倒入所述模制系统中以形成所述非充气式车轮。

参考以下描述及所附权利要求书，本发明的这些及其它特征、方面和优势将得到更好理解。并入本说明书中并且构成本说明书的一部分的附图说明了本发明的实施例，并且与所述描述一起用以阐释本发明的原理。

附图说明

本说明书中阐述本发明的针对所属领域的一般技术人员的完整和启发性公开内容(包含其最佳模式)，本说明书参考附图，在所述附图中：

图1示出本发明的示例性非充气式车轮的透视图。

图2示出沿着图1的示例性车轮的子午面的横截面视图。

图3示出沿着本发明的另一个示例性车轮的子午面的横截面视图。

图4是如可以用于制造图1、2和3的非充气式车轮的示例性模制系统的局部横截面和分解透视图。

图5是如可以用于制造图1、2和3的非充气式车轮的示例性模制系统的局部横截面和分解透视图。

图6是如可以用于制造图1和2的示例性车轮的图4和5的示例性模制系统的横截面视图，所述模制系统示出为处于闭合位置，具有可拆卸模具元件的示例性第一配置。

图7是如可以用于制造图3的示例性车轮的图4和5的示例性模制系统的横截面视图，所述模制系统示出为处于闭合位置，具有可拆卸模具元件的示例性第二配置。

具体实施方式

出于描述本发明的目的，现在将详细参考本发明的实施例，在图式中示出所述实施例的一个或多个实例。每个实例是为阐释本发明而提供，而非限制本发明。实际上，对于所属领域的技术人员将显而易见的是，在不脱离本发明的范围或精神的情况下可在本发明中进行各种修改和变化。举例来说，作为一个实施例的部分示出或描述的特征可与另一实施例一起使用以产生又一实施例。因此，预期本发明涵盖属于所附权利要求书和其等效物的范围内的此类修改和变化。

如本文所使用，以下定义适用：

“子午面”是轮胎或车轮的旋转轴所在的平面。例如，图2和3是沿着子午面获得的本发明的示例性非充气式车轮的横截面。

“径向方向”或“R”垂直于轮胎或车轮的旋转轴。

“轴向方向”或“A”平行于轮胎或车轮的旋转轴并且垂直于径向方向。

“周向方向”遵循轮胎或车轮的周界并且以“C”标示。

图1提供可以使用本发明制造的示例性非充气式车轮50的透视图，而图2提供沿着子午面获得的车轮50的横截面视图。本发明不限于所述图中示出的车轮的特定形状、尺寸或外观。如使用本文公开的教示将理解的，也可以使用其它形状、尺寸和外观的车轮。

非充气式车轮50包含中心安装盘202，此中心安装盘具有一系列孔口54，螺纹凸耳或其它紧固件可以通过所述孔口插入以便将车轮50安装到车辆上。也可以使用其它安装配置。非充气式车轮50还包含柔性的负载支撑带56，其定位于轮毂52径向朝外并且与轮毂52同心地定位。胎面48可以形成于负载支撑带56上或作为负载支撑带56的部分而提供。例如，胎面带可以粘附到负载支撑带56。

多个张力传输腹板元件62沿着径向方向R在轮毂52与负载支撑带56之间延伸。腹板元件62彼此邻近并且围绕车轮50的圆周方向C间隔开。腹板元件62可具有与图1中示出的形状和配置不同的形状和配置。当非充气式车轮50使用安装盘202安装到车辆时，负载支撑带56支撑传输到所述非充气式车轮的负载。负载通过张力贯穿腹板元件62传输到柔性带56。

借助于实例，负载支撑带56可以包含剪切带，所述剪切带具有内加固带、外加固带和定位于内加固带与外加固带之间的剪切层。剪切层可由例如弹性体材料构造，例如，天然及合成橡胶、聚氨基甲酸酯、发泡橡胶和发泡聚氨基甲酸酯、分段共聚酯，以及尼龙的嵌段共聚物。加固带可以包含由例如嵌入弹性涂层中的基本上不可扩展帘线加固件构成的加固件。此类加固件可以包含例如适用作常规轮胎中的轮胎带束加固件的任何若干种材料，例如，钢的单丝或帘线、芳族聚酰胺或其它高模量织物。也可以使用其它构造和材料。

对于图1和2的示例性实施例，轮毂52与使用如本文所描述的示例性模制系统嵌入轮毂52的外环面部分58内的中心安装盘202相连接。借助于实例，中心安装盘202可以由金属构成，而轮毂52可以由聚合材料构成，盘202可以模制到所述聚合材料中。本实施例中的聚合材料(在本文中也称为模制材料)可以是任何合适的聚合材料，例如，天然或合成橡胶、聚氨基甲酸酯、发泡橡胶和发泡聚氨基甲酸酯、分段共聚酯，以及尼龙的嵌段共聚物。

安装盘202可以具有一个或多个特征以辅助将盘202固定到轮毂52的外环面部分58。例如，盘202可以包含围绕盘202周向延伸的唇缘或弯曲部分226。安装盘202还可以包含开口228(图4)，在模制工艺期间材料可以通过所述开口延伸。也可以使用其它特征。

图3提供沿着子午面获得的车轮50的另一个示例性实施例的横截面视图，其中相同参考标号指代与图1和2的实施例中使用的相同或类似特征。对于此示例性实施例，车轮50还包含中心安装盘302。然而，安装盘302不嵌入轮毂304内。替代地，安装盘302沿着凸缘314附接到轮毂50。借助于实例，中心安装盘302和轮毂304可以由一种或多种金属构造并且焊接或铸造在一起。

图4提供用于非充气式车轮的可调节模制系统100的示例性实施例的透视图，而图5提供同一系统100的侧视图。模制系统100具有可以用于模制图1和2的示例性车轮50的可拆卸模具元件的第一配置FC。模制系统100还具有可以用于模制图3的示例性车轮50的可拆卸模具元件的第二配置SC。另外，如将进一步描述的，第一配置FC和第二配置SC可在模制系统100内彼此互换以便制造具有不同轮毂配置的车轮。在图4和5中，各自以分解的非截面视图示出第一配置FC和第二配置SC，从而示出其在模制系统100内相对于彼此的排序。在模制非充气式车轮期间仅使用一个配置FC或SC。

模制系统100包含上模部分102和下模部分106。在图1和2中，以截面图示出上模部分102以及下模部分106的部分从而更清晰地显示某些内部组件。连同可互换模具元件的FC和SC配置一起，可以使用上模部分102和下模部分106来制得图1和2的示例性实施例以及图3的示例性实施例，其使得可通过例如避免用于非充气式车轮的每个实施例的个别模具来大量节省生产成本。

上模部分102包含沿着圆周方向C间隔开的多个上腹板形成元件104。下模部分106包含也沿着圆周方向C间隔开的多个下腹板形成元件108。当模制系统100处于如图6和7的横截面视图中所描绘的闭合位置时，腹板形成元件104和106可以用来模制非充气式车轮50的先前所描述示例性实施例的任一示例性实施例的张力传输元件62。更具体地说，在闭合位置时，下腹板形成元件108与上腹板形成元件104互锁以在其间提供用于在模制工艺期间形成腹板状张力传输元件62的空间，其中聚氨基甲酸酯等模制材料倒入模制系统100中。在系统100的其它实施例中，腹板形成元件104和108可以汇合各自形成腹板元件62的仅一部分(例如，一半)。也可以使用其它构造。

参考图4、5和6，用于图1和2的示例性实施例的第一配置FC包含上模具碗状部分200，所述上模具碗状部分具有上模具碗状部分形成表面214。在模制操作期间，表面214形成外环面部分58的内表面64的部分。下模具碗状部分204支撑上模具碗状部分200。在模制操作期间，下模具碗状部分204提供下模具碗状部分形成表面216，所述表面也形成外环面部分58的内表面60的部分。

当模制系统100处于如图6中所示的闭合位置时，中心安装盘202固持在上模具碗状部分200与下模具碗状部分204之间的适当位置。应理解，中心安装盘202是非充气式车轮50的部分而不是可拆卸模具元件的第一配置FC的部分。当模制材料倒入模制系统100中并且填充当模制系统100处于闭合位置时由模具部分102和106形成的内部腔室或空腔112时，中心安装盘202经定位以嵌入轮毂52内。

第一配置FC还包含经配置用于接收下模具碗状部分204和上模具碗状部分200的套管206。更具体地说，当如图6中所示模制系统100处于闭合位置，其中第一配置FC定位在内腔112时，套管206沿着竖直方向V伸入下模具碗状部分204中的开口220中，穿过中心安装盘202中的开口218，并伸入上模具碗状部分200中的开口222中。

套管206的中心开口232用于将套管206定位到从下模部分106延伸的导向器124上。套管206具有顶端208和底端212。环肋210形成于底端212上并且沿着圆周方向C延伸。环肋210将下模具碗状部分205支撑在导向器124上。如图6中所示，环肋210接收到下模具碗状部分205的内部230中形成的凹槽224中。在如下文所描述的模制操作期间，套管206可以用来同时抬升下模具碗状部分204、安装盘202和上模具碗状部分200，从而从模制系统100拆除上述部件或将上述部件放置到模制系统100中。例如，可以使用机器人臂通过抓取顶端208和所需位置来抓取套管206。

另外，当处于如图6中所示的闭合位置时负载支撑带56定位于上模部分102与下模部分106之间。此外，在闭合位置时，上模具碗状部分200和下模具碗状部分204同心地定位在负载支撑带56内。类似地，当模制系统100处于闭合位置时，上腹板形成元件204和下腹板形成元件108定位在负载支撑带56内。因而，在模制操作期间，当模制材料倒入由模制设备100的闭合而形成的内腔112中时，负载支撑带56形成模具的部分。这允许模制材料与负载支撑带56连接以形成非充气式车轮50。

现在将描述使用模制系统100制造图1和2中描绘的示例性非充气式车轮的示例性方法。使用本文公开的教示，应理解，在本发明的又其它示例性方法中可以使用具有不同步骤或步骤的不同顺序的其它方法。

在一个示例性方法中，清洁模制系统100的模制表面。在预加热步骤之后，用涂层处理模制表面以辅助在模制和硫化之后释放模制材料。套管206可以用于同时抬升下模具碗状部分204、安装盘202和上模具碗状部分200，并将它们放置到模制系统100的下模部分106中。将负载支撑带56放置在由下模部分106界定的补充槽118内。接着将上模部分102放置到下模部分106上，其中支撑带56接收到补充槽122中。

再次加热模制系统100直到例如达到预定温度。接着，将聚氨基甲酸酯或如先前所描述的另一种材料等模制材料倒入模制系统100中。更确切地说，模制材料例如穿过开口120倒入，并允许填充由模制系统100的闭合位置形成的内腔112。模具材料填充由上模部分102和下模部分106形成的间隙空间从而形成车轮50。在倒入步骤期间、在倒入步骤之后、或与倒入步骤同时地，使模制组合件100旋转，从而例如帮助在模制系统100内分布模制材料并移除可能夹带在模制材料中的气泡。

接着将模制系统100放到炉子中进行额外加热从而硫化所述模制材料。一旦模制材料已硫化，就可以从炉子拆除模制系统100。接着可以拆除上模部分102，并且可以对非充气式车轮50脱模。套管206可以用于从下模部分106拆除铸造车轮50以及可拆卸模具元件。

参考图4、5和7，第二配置SC可以用于模制图3的示例性车轮并且可与第一配置FC互换。第二配置SC包含隔离环306和套管206。当模具系统100处于图7中示出的闭合位置时，安装盘302搁置在隔离环306上。隔离环206界定开口310，套管206沿着竖直方向V伸出穿过所述开口。导向器124沿着竖直方向V伸出穿过套管206中的开口232。

安装盘302位于轮毂304内。轮毂304支撑在下模部分106上。当模制系统100处于图7中所示的闭合位置时，加载弹簧的倒帽(未示出)向下推到罐状轮毂304的顶部边缘300上，从而将轮毂安放到下模部分106上。

另外，当处于如图7中所示的闭合位置时，负载支撑带56定位于上模部分102与下模部分106之间。具体来说，负载支撑带56接收到补充槽118和122中。此外，在闭合位置时，罩盖300和轮毂304同心地定位在负载支撑带56内。类似地，当模制系统100处于闭合位置时，上腹板形成元件204和下腹板形成元件108定位在负载支撑带56内。因而，在模制操作期间，当模制材料倒入由模制设备100的闭合而形成的内腔112中时，轮毂304的外表面308和负载支撑带304的内表面形成模具的部分。这允许模制材料与轮毂304的外表面308和负载支撑带56连接以形成非充气式车轮50。轮毂304和安装盘302形成车轮50的部分而不是可拆卸模具元件的第二配置SC的部分。

如使用本文公开的教示将理解的，类似于先前针对第一配置FC描述的方法可以用于使用第二配置SC模制图3的示例性车轮50。如先前陈述，配置FC和SC可互换。取决于将制造的轮毂配置，可以从模制系统100拆除任一配置以使得可安装另一配置。

在本发明中可以使用多个套管206。例如，不同配置的轮子50可以使用不同大小和形状的套管206。另外，为便于制造，可以使用多个套管206。例如，在制造过程中，可以同时使用若干套管206，使得当从模具系统100卸除车轮50时，可以将例如套管206、碗状部分200和204以及盘202的另一组合件加载到模具组合件100中，为模制另一个车轮50做准备。同样还可使用其它方法。

虽然已关于本发明的具体示范性实施例及其方法详细地描述本发明的标的物，但应了解，在获得对前述内容的理解之后所属领域的技术人员可容易地产生对此类实施例的更改、变化及等效物。因此，本发明的范围是作为实例而非作为限制，并且本发明并不排除包含对本发明主题的修改、变化和/或添加，此类修改、变化和/或添加对于使用本文所揭示的教示的所属领域的一般技术人员将显而易见。

Claims (18)

1.一种用于非充气式车轮的可调节模制系统，所述非充气式车轮包含延伸于负载支撑带与轮毂之间的多个张力传输腹板元件，所述非充气式车轮界定轴向、径向和周向方向，所述模制系统包括：

上模部分，其具有围绕所述周向方向间隔开的多个上腹板形成元件；

下模部分，其具有围绕所述周向方向间隔开的多个下腹板形成元件，并且经配置以在所述模制系统处于闭合位置时接收所述上腹板形成元件，从而在模制工艺期间形成所述张力传输腹板元件，其中所述上模部分和所述下模部分在所述模制系统处于所述闭合位置时形成内腔；

用于定位在所述内腔内的可拆卸模具元件的第一配置，所述第一配置包括

定位到所述下模部分上的可拆卸套管；

经配置以形成所述车轮的表面的上模具碗状部分；

支撑所述上模具碗状部分且经配置以形成所述车轮的表面的下模具碗状部分，其中当所述第一配置定位在所述内腔内时，所述下模具碗状部分支撑在所述套管上；

用于定位在所述内腔内的可拆卸模具元件的第二配置，所述第二配置包括

隔离环；以及

可拆卸套管，其定位到所述下模部分上，并且当所述第二配置定位在所述内腔内时所述隔离环接收在所述可拆卸套管上；

其中所述第一和第二配置可在所述模制系统内互换。

2.根据权利要求1所述的可调节模制系统，其中所述套管竖直地延伸到所述下模具碗状部分中的开口中并且延伸到所述上模具碗状部分中的开口中。

3.根据权利要求2所述的可调节模制系统，其中所述套管包含顶端和底端，所述底端界定所述下模具碗状部分接收到其上的环肋。

4.根据权利要求3所述的可调节模制系统，其中所述下模具碗状部分界定所述环肋接收在其中的环形凹槽。

5.根据权利要求2所述的可调节模制系统，其进一步包括从所述下模部分延伸的导向器，其中所述下模具碗状部分可拆卸地接收到所述导向器上。

6.根据权利要求1所述的可调节模制系统，其进一步包括安装盘，当所述模制系统处于所述闭合位置、其中所述第一配置在所述内腔中时，所述安装盘定位于所述上模具碗状部分与所述下模具碗状部分之间。

7.根据权利要求1所述的可调节模制系统，其中当所述模制系统处于所述闭合位置、其中所述第一配置在所述内腔中时，所述负载支撑带定位于所述上模部分与所述下模部分之间。

8.根据权利要求7所述的可调节模制系统，其中当所述模制系统处于所述闭合位置时，所述上模具碗状部分和所述下模具碗状部分同心地定位在所述负载支撑带内。

9.根据权利要求8所述的可调节模制系统，其中当所述模制系统处于所述闭合位置时，所述上腹板形成元件和下腹板形成元件定位在所述负载支撑带内。

10.一种使用根据权利要求1至9中任一项所述的可调节模制系统模制非充气式车轮的方法，所述可调节模制系统包含可以选择性地接合以形成内腔的上模部分和下模部分，所述方法的步骤包括：

将支撑在可拆卸套管上的下模具碗状部分定位到所述下模部分上；

将柔性的负载支撑带放置到所述下模部分上；

将上模具碗状部分插入到所述下模具碗状部分上；

将上模部分闭合到所述下模部分上；以及

将所述下模具碗状部分、上模具碗状部分和负载支撑带加热到预定温度。

11.根据权利要求10所述的模制非充气式车轮的方法，其进一步包括以下步骤：

将模制材料倒入所述上模部分和下模部分中。

12.根据权利要求11所述的模制非充气式车轮的方法，其进一步包括以下步骤：

在所述倒入步骤期间、或在所述倒入步骤之后或这两者，使所述下模具碗状部分、上模具碗状部分和负载支撑带自旋。

13.根据权利要求12所述的模制非充气式车轮的方法，其进一步包括以下步骤：施加热量以硫化在所述倒入步骤中引入的所述模制材料。

14.根据权利要求13所述的模制非充气式车轮的方法，其进一步包括以下步骤：在所述放置柔性的负载支撑带的步骤之前预加热所述上模部分和下模部分。

15.根据权利要求14所述的模制非充气式车轮的方法，其进一步包括以下步骤：将安装盘定位在所述上模具碗状部分与所述下模具碗状部分之间。

16.根据权利要求15所述的模制非充气式车轮的方法，其中所述安装盘附接到所述非充气式车轮的轮毂。

17.根据权利要求16所述的模制非充气式车轮的方法，其进一步包括以下步骤：从所述模制系统拆除可拆卸模具组件的第一配置并将可拆卸模具组件的第二配置安装到所述模制系统中。

18.根据权利要求10所述的模制非充气式车轮的方法，其中所述上模具碗状部分和所述下模具碗状部分提供用于模制所述非充气式车轮的轮毂的形成表面。