CN108698344A - 复合层轮胎 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种生胎，所述生胎包括具有基本上圆形形状的多个生橡胶片材，其中每个生橡胶片材包括上部环和下部环，并且每个生橡胶片材还包括多个从所述上部环延伸至所述下部环的轮辐部分。所述生胎还包括多个增强件。每个增强件都设置在相邻的生橡胶片材之间。至少一个增强件夹在相邻生橡胶片材的所述上部环之间，并且至少一个增强件夹在相邻生橡胶片材的轮辐部分之间。

Description

复合层轮胎

技术领域

本公开涉及具有多个层的轮胎及其制造方法。更具体地，本公开涉及具有相邻层之间设置有增强件的多层的轮胎及其制造方法。

背景技术

已知的充气轮胎由围绕一对胎圈部分卷起的一个或多个胎体层构成。周向带和可选冠带层设置在胎体层的胎冠区域上方。胎面橡胶和侧壁橡胶围绕胎体层设置以形成生胎。可在各个位置包括其他插入件和增强件，以增强轮胎在特定条件下的轮胎性能。在组装好生胎之后，将其在硫化模具中固化。

非充气轮胎构造使轮胎能够在未充气状态下运行。一些非充气轮胎采用整体式轮胎和车轮构造。其他非充气轮胎使用诸如螺栓等紧固件固定在车轮上。非充气轮胎可包括在与地面接触时会弯曲或偏转的轮辐。此类轮辐可由某种材料构造，该材料在拉伸下比在压缩下相对更坚固，使得当下部轮辐弯曲时，可将负载分布在车轮的其余部分中。

发明内容

在一个实施例中，制造轮胎的方法包括形成具有基本上圆形形状的第一聚合物材料片材。第一聚合物材料片材包括第一上部环和第一下部环，并且还包括从第一上部环延伸到第二下部环的第一多个轮辐部分。该方法还包括将增强件放置在第一聚合物材料片材上，包括将增强件放置在上部环的至少一部分上。该方法还包括将具有基本上圆形形状的第二聚合物材料片材放置在第一聚合物材料片材上，使得增强件夹在第一聚合物材料片材和第二聚合物材料片材之间。该方法还包括放置具有基本上圆形形状的附加聚合物材料片材，并且将附加增强件放置在第二聚合物材料片材上，直到轮胎被构建成具有预定的宽度。

在另一个实施例中，生胎包括具有基本上圆形形状的多个生橡胶片材，其中每个生橡胶片材包括上部环和下部环，并且每个生橡胶片材还包括多个从上部环延伸至下部环的轮辐部分。生胎还包括多个增强件。每个增强件都设置在相邻的生橡胶片材之间。至少一个增强件夹在相邻生橡胶片材的上部环之间，并且至少一个增强件夹在相邻生橡胶片材的轮辐部分之间。

在又一个实施例中，一种制造轮胎的方法包括形成第一基本上圆形的生橡胶片材，并且将增强件放置在第一基本上圆形的生橡胶片材上。增强件由选自钢、聚酯、尼龙、碳纤维、芳族聚酰胺、玻璃纤维、棉花、大麻、聚氨酯和其他塑料、其他合成或天然纤维以及其他金属材料的材料构造。该方法还包括将第二基本上圆形的生橡胶片材放置在第一基本上圆形的生橡胶片材上，使得增强件夹在第一基本上圆形的生橡胶片材和第二基本上圆形的生橡胶片材之间。该方法还包括放置附加的基本上圆形的生橡胶片材，并且将附加增强件放置在第二基本上圆形的生橡胶片材上，直到构建好生胎。该方法还包括固化生胎以制成最终轮胎。

在另一个实施例中，生胎包括具有基本上圆形形状的多个生橡胶片材，其中每个生橡胶片材包括上部环和下部环。每个生橡胶片材还包括从上部环延伸到下部环的多个轮辐部分。生胎还包括多个增强件，其中每个增强件设置在相邻的生橡胶片材之间。至少一个增强件夹在相邻生橡胶片材的上部环之间，并且至少一个增强件夹在相邻生橡胶片材的下部环之间。

附图说明

在附图中，示出了结构，所述结构与下文提供的详细描述一起描述了受权利要求书保护的本发明的示例性实施方案。类似的元件用相同的附图标号标示。应当理解，被示出为单个部件的元件可以用多个部件替换，并且被示出为多个部件的元件可以用单个部件替换。附图未按比例绘制，并且出于说明性目的，可能放大了某些元件的比例。

图1示出了部分组装的非充气轮胎的一个实施例的分解图；

图2示出了非充气轮胎200的替代实施例的侧视图；

图2A示出了非充气轮胎200的局部周向剖视图；

图3示出了非充气轮胎的一个实施例的局部侧面剖视图；

图4示出了非充气轮胎的替代实施例的局部侧面剖视图；

图5A示出了非充气轮胎500的一个实施例的局部透视图；

图5B示出了轮胎500的局部侧面剖视图；

图6A至图6D示出了轮胎500的替代实施例的轮辐的径向剖视图；

图7示出了非充气轮胎的替代实施例的局部透视图；

图8示出了非充气轮胎的另一个替代实施例的局部透视图；

图9A示出了非充气轮胎900的又一个替代实施例的侧视图；

图9B示出了非充气轮胎900的局部剖面透视图；

图10A至图10B示出了轮胎的其他替代实施例的轮辐的周向剖视图；

图11A至图11B示出了轮胎的又一其他替代实施例的轮辐的周向剖视图；

图12示出了非充气轮胎1200的另一个替代实施例的透视图；

图13示出了非充气轮胎1200的局部侧面剖视图；

图14A至图14B示出了非充气轮胎的又一个实施例的第一和第二透视图；

图15示出了非充气轮胎的另一个替代实施例的径向剖视图；以及

图16示出了部分组装的充气轮胎的一个实施例的分解图。

具体实施方式

下文包括本文所采用的所选择的术语的定义。这些定义包括落入术语范围内且可用于实施的部件的各种例子和/或形式。所述例子并非旨在进行限制。术语的单数和复数形式均可在所述定义之内。

“3D打印机”是指用于3D打印的机器。

“3D打印”是指通过使用打印头、喷嘴或其他打印机技术沉积材料来制造物体。

“增材制造”是指(通常是一层一层地)加入材料以根据三维模型数据制作物体的方法，其与减材制造方法相反。增材制造包括3D打印、粘结剂喷射、定向能量沉积、熔融沉积成型、激光烧结、材料喷射、材料挤出、粉末床熔合、快速成型、快速模具、片材层压和光聚合固化。

“增材系统”是指用于增材制造的机器。

“轴向”和“轴向地”是指平行于轮胎旋转轴线的方向。

“胎圈”是指轮胎的接触车轮并且限定侧壁边界的部分。

“周向”和“周向地”是指沿胎面表面的圆周延伸的与轴向垂直的方向。

“赤道面”是指垂直于轮胎旋转轴线并且穿过轮胎胎面中心的平面。

“径向”和“径向地”是指垂直于轮胎旋转轴线的方向。

“侧壁”是指在胎面与胎圈之间的轮胎部分。

“轮辐”是指从下部构件延伸到上部构件的一个或多个杆、棒、边带、网或其他连接构件。轮辐可以包括实心材料片材。

“减材制造”是指与增材制造相反，通过从整块固体中移除材料(例如，磨光、铣削、钻孔、研磨、雕刻、切割等)以留下所需的形状，从而制造物体。

如本文所用的“胎面”是指在正常充气和正常负载情况下与道路或地面接触的轮胎部分。

“胎面宽度”是指在正常充气和负载情况下轮胎旋转期间胎面的与路面接触的地面接触区域的宽度。

方向在本文中结合轮胎的旋转轴线来阐明。术语“向上”和“向上地”是指朝向轮胎胎面的总体方向，而“向下”和“向下地”是指朝向轮胎旋转轴线的总体方向。因此，当相对的方向性术语诸如“上部”和“下部”或“顶部”和“底部”结合元件使用时，“上部”或“顶部”元件比“下部”或“底部”元件在空间上更靠近胎面。此外，当相对的方向性术语诸如“上方”或“下方”结合元件使用时，如果某一元件位于另一元件的“上方”，则意味着该元件比另一元件更靠近胎面。

术语“向内”和“向内地”是指朝向轮胎赤道面的总体方向，而“向外”和“向外地”是指远离轮胎赤道面并且朝向轮胎侧壁的总体方向。因此，当相对的方向性术语诸如“内部”和“外部”结合元件使用时，“内部”元件比“外部”元件在空间上更靠近轮胎的赤道面。

虽然用于以下说明的类似术语描述常用轮胎部件，但应当理解，由于这些术语带有略微不同的含义，本领域的普通技术人员不会认为下列术语中的任何一者可与用于描述常用轮胎部件的另一个术语完全地互换。

图1示出了部分组装的非充气轮胎100的一个实施例的分解图。非充气轮胎100包括具有大致圆形形状的多个聚合物材料片材110。在这个特定的实施例中，每个聚合物材料片材包括上部环120、下部环130，和从上部环120延伸到下部环130的多个轮辐部分140。在一个替代实施例(未示出)中，并非每个聚合物材料片材都包括上部环、下部环和多个轮辐部分。在一个这样的示例中，一些片材包括上部环、下部环和多个轮辐部分，而其他片材省略轮辐部分或下部环。在另一个示例中，一些片材省略上部环。

在所示实施例中，每个片材的上部环120包括胎面部分。胎面部分被成形为形成胎面设计。在所示实施例中，胎面部分形成具有由多个横向沟槽分开的多个矩形胎面花纹块的胎面设计。在替代实施例(未示出)中，胎面部分可以形成具有各种形状和尺寸的肋、周向沟槽、刀槽花纹或胎面花纹块的胎面设计。胎面可以是对称的或不对称的。

在所示实施例中，每个聚合物材料片材包括24个轮辐部分。在替代实施例中，每个聚合物材料片材可以具有任何数量的轮辐部分。在一些示例中，每个聚合物材料片材具有10至40个轮辐部分。

在所示实施例中，每个聚合物材料片材110具有相同数量的轮辐部分140。另外，每个片材110中的每个轮辐部分140具有基本上相同的形状和尺寸。此外，相邻片材110的轮辐部分140彼此对齐。然而，应当理解，在替代实施例中，一些片材可以具有不同数量的轮辐部分。另外，在其他替代实施例中，给定片材上轮辐部分的尺寸和形状可以变化。类似地，在另一个替代实施例中，给定片材上的轮辐部分可以相对于另一片材上的轮辐部分具有不同的尺寸和形状。而且，不同片材的轮辐部分可能不彼此对齐。

在一个实施例中，每个聚合物材料片材由生橡胶构造。在替代实施例中，每个聚合物材料片材由固化橡胶构造。在替代实施例中，聚合物材料片材可以由发泡聚合物、聚氨酯、热塑性塑料、树脂、其他弹性体或聚合物材料构造。在另一个替代实施例中，片材由金属而不是聚合物材料形成。在一个实施例中，每个片材由均匀的材料制成。在替代实施例中，每个片材由多种不同的材料构造。例如，胎面部分、上部环、下部环和轮辐可以由不同的材料构造。另外，不同的片材可以由不同的材料构造。在任何上述实施例中，可以在材料片材之间使用粘合剂。

在一个实施例中，每个聚合物材料片材通过增材制造方法形成。例如，可以通过3D打印、粘结剂喷射、定向能量沉积、熔融沉积成型、激光烧结、材料喷射、材料挤出、粉末床熔合、快速成型、快速模具、片材层压和光聚合固化来制造每个片材。可以使用夹具或其他固定装置来帮助组装多个片材以确保每个片材的正确定向。另选地，夹具或固定装置可以帮助在增材制造过程中限定单个片材的形状。

在替代实施例中，采用减材制造方法形成每个聚合物材料片材。例如，聚合物材料片材可以被切割(诸如用模具、刀或激光)。在使用减材工艺的情况下，可以在将片材放置在其他片的顶部之前将片材成形。另选地，片材可以在其被放置在其他片材的顶部之前仅部分地形成，然后在放置之后被切割成其最终形状。这样的过程将无需精确放置片材。

在另一个替代实施例中，通过模制工艺形成每个聚合物材料片材。

在一个实施例中，每个聚合物材料片材110具有约2mm(～0.080英寸)的厚度。在替代实施例中，每个聚合物材料片材可以具有0.02mm至25.4mm(0.001英寸至1英寸)之间的厚度。在一个实施例中，轮胎中的每个聚合物材料片材具有基本上相同的厚度。在替代实施例中，片材的厚度可以变化。例如，可以在不同的位置使用较厚或较薄的片材来改变增强件的间距或位置。应当理解，在增材制造工艺中，片材可能不会明显彼此不同，因此它们可能不具有可辨别的厚度。

继续参考图1，非充气轮胎100还包括多个增强件150，其中每个增强件150设置在相邻的聚合物材料片材110之间。在所示的实施例中，增强件150是形成一对上部环160、下部环170和多个轮辐增强件180的多个帘线。这些帘线也可被称为线或长丝。增强件150的上部环160夹在相邻聚合物材料片材110的上部环120之间。类似地，增强件150的下部环170夹在相邻聚合物材料片材110的下部环130之间。另外，轮辐增强件180夹在相邻聚合物材料片材110的轮辐部分140之间。

增强件150的一对上部环160被定位成使得当轮胎100固化时，增强件150的上部环160形成由聚合物材料片材110的上部对环120限定的剪切元件。换句话说，聚合物材料110的上部环120的一部分是径向设置在由增强件150的一对上部环160形成的基本上非弹性膜之间的弹性材料。

然而，应当理解，图1中所示的增强件150的形状仅是示例性的。在替代实施例中，增强件150的一些或全部上部环160可以被省略。类似地，增强件150的一些或全部下部环170可以被省略。另外，可以省略一些或全部轮辐增强件180。在其他替代实施例中，可以在一些部分上采用多个增强件。尽管在所示实施例中，增强件是连续部件，但应当理解，增强件可以是不连续的。例如，增强材料可以是沿着聚合物片材的一部分分布的短切纤维。

增强件150可以由选自钢、聚酯、尼龙、碳纤维、芳族聚酰胺、玻璃纤维、棉花、大麻、聚氨酯和其他塑料、其他合成或天然纤维以及其他金属材料的材料构造。尽管在图1中增强件150被示出为多根帘线，但在替代实施例中，增强件是材料网或材料片材。在另一个替代实施例中，增强件可以是短切纤维。

为了构造非充气轮胎100，该方法包括形成具有基本上圆形形状的第一聚合物材料片材110。可以使用上述任何方法形成第一聚合物材料片材110。第一聚合物材料片材110可以形成在平坦表面上，或者其可以形成在夹具或固定装置上。

该方法然后包括将增强件150放置在第一聚合物材料片材110上。在一个实施例中，增强件150在被放置在第一聚合物材料片材110上之前具有预成型形状。在替代实施例中，增强件150可以在被放置在第一聚合物材料片材110上时成形。例如，增强件可被挤压或3D印刷到第一聚合物材料片材110上。

该方法还包括将具有基本上圆形形状的第二聚合物材料片放置在第一聚合物材料片材上，使得增强件150夹在第一聚合物材料片材和第二聚合物材料片材之间。然后重复该方法，以便将另外的增强材料和另外的聚合物材料片材放置在彼此的顶部，直到轮胎被构建成具有预定的宽度。换句话说，该轮胎在垂直于轮胎旋转轴线的方向上构建，并且层数及其宽度决定了轮胎的宽度。在一个实施例中，该轮胎具有190mm(7.5英寸)的宽度。在其他实施例中，该轮胎具有12.5mm至1525mm(0.5英寸至60英寸)的宽度。在轴向上具有多个层的轮胎可以被称为复合层轮胎。

在一个实施例中，可以在增强件被放置在聚合物材料片材上之前或之后将粘合剂或水泥施加到该聚合物材料片材上。另外，可以在构建过程中将添加剂或化学处理选择性地施加到聚合物片材或增强件上。此外，一些聚合物材料片材可具有波状表面或粗糙表面以促进粘合。例如，聚合物材料片材在被放置在轮胎上之后可以经历粗糙化工艺。

尽管图1示出了聚合物片材和增强件的交替层，但应当理解，若干层聚合物片材可以被放置在一起或者若干层增强件可以被放置在一起。还应当理解，增强件可以在不同的层上变化。例如，可以将下部环增强件放置在第一片材上，可以将一对上部环增强件放置在第二片材上，并且可以将轮辐增强件放置在第三片材上。

在轮胎110构建好后对其进行固化。在一个实施例中，在硫化模具中固化该轮胎。当该轮胎在硫化模具中固化时，轮胎的外表面可在硫化期间进一步成形。在替代实施例中，在高压釜中固化该轮胎。高压釜可以在比典型的硫化模具更低的压力下固化轮胎，从而允许轮胎保持其形状。在又一个实施例中，可以在其他材料的金属板之间固化该轮胎。在另外又一个实施例中，可以省略固化步骤。

复合层轮胎的许多变体是可能的。例如，可以选择用作增强件的材料的类型以优化轮胎的重量、刚度和其他特性。同样，也可以选择增强件的数量和位置以优化轮胎的特性。各种复合层轮胎的示例示于图2至图16中并描述如下。应当理解，这些示例并不旨在起限制作用，并且可以进行进一步的修改以增强轮胎的选定特性。

图2示出了非充气轮胎200的替代实施例的侧视图。另外，图2A示出了沿着线A-A截取的非充气轮胎200的局部周向剖视图。轮胎200包括外部环210、内部环220以及在外部环210和内部环220之间延伸的多个轮辐230。在该实施例中，第一增强件240位于外部环中，并且第二增强件250位于内部环中。轮辐230不包括增强件。

如在图2A的剖视图中可以看到的那样，第一增强件240包括一对可以用作剪切元件的上部增强件和下部增强件。类似地，第二增强件250包括可用作剪切元件的一对上部增强件和下部增强件。换句话说，当内部环或外部环弯曲时，增强件中的一个增强件处于压缩状态而另一个增强件处于拉伸状态。这样的布置在处于拉伸和压缩状态两者的环中提供了额外的刚度。在替代实施例中，上部环和下部环中的一者或两者包括单个增强层。在另一个替代实施例中，一些轮辐可以包括增强件。

图3示出了部分组装的复合层非充气轮胎300的一个实施例的局部侧面剖视图。轮胎300包括胎面部分310和多个轮辐320。每个轮辐320包括在径向方向上延伸的增强件330。在所示实施例中，单个增强帘线330被放置在聚合物材料片材的每个轮辐部分上。在构建过程中，帘线可以放置在每层上的相同位置，使得帘线为每个轮辐限定沿轴向方向延伸的增强平面。另选地，帘线可以放置在不同层上的不同位置，以形成非平面增强件或形成以选定图案轴向延伸的增强件。

每个轮辐320中的单个帘线增强件330提供额外的拉伸刚度。这在设计用于承载部分或全部拉伸载荷的非充气轮胎中可能是有利的。

图4示出了非充气轮胎400的替代实施例的局部侧面剖视图。轮胎包括胎面部分410和多个轮辐420。增强网430设置在聚合物材料片材之间。在所示实施例中，增强网430在整个聚合物材料片材之上延伸。在替代实施例(未示出)中，网可以仅在聚合物片材的选定部分之上延伸。

增强网430在拉伸和压缩方面都提供额外的刚度。这在设计用于承载部分或全部拉伸载荷的非充气轮胎中以及设计用于承载部分或全部压缩载荷的非充气轮胎中可能是有利的。

图5A示出了非充气轮胎500的替代实施例的局部透视图。轮胎500包括胎面部分510和多个轮辐520。

图5B示出了非充气轮胎500的局部侧面剖视图。在所示的实施例中，轮辐520被示出为在压缩作用下弯曲，但在没有力存在时是直的。在替代实施例中，当没有力存在时，轮辐是弯曲的。

每个轮辐520包括一对基本上沿着径向方向延伸的增强件530。在所示实施例中，一对增强帘线530被放置在聚合物材料片材的每个轮辐部分上。帘线可以放置在每层的相同位置，使得帘线为每个轮辐限定沿轴向方向延伸的一对增强平面。另选地，帘线可以放置在不同层上的不同位置，以形成非平面增强件或形成以选定图案轴向延伸的增强件。图6A至图6D中示出了若干个此类实施例的示例，其中每一者示出了沿径向朝轮胎的中心向下观察的轮辐520的径向剖视图。

图6A示出了轮辐520a的一个实施例的径向剖视图。在所示实施例中，一对增强件530a设置在每个聚合物材料片材上。在轮胎构建期间放置新的聚合物材料片材之后，将下一对增强件530a放置在与前一对增强件530a周向偏移的位置处。所产生的增强件530a从轮胎一侧至另一侧沿对角线方向横跨轮辐520a的宽度分布。

图6B示出了轮辐520b的替代实施例的径向剖视图。在所示实施例中，一对增强件530b设置在每个聚合物材料片材上。在轮胎构建期间放置新的聚合物材料片材之后，将下一对增强件530b放置在与前一对增强件530b周向偏移的位置处。增强件530c在轮胎的第一半上沿第一方向偏移，然后在轮胎的第二半上沿相反方向偏移。所产生的增强件530b从轮胎一侧至另一侧以V形横跨轮辐520b的宽度分布。

图6C示出了轮辐520c的替代实施例的径向剖视图。在所示实施例中，一对增强件530c设置在每个聚合物材料片材上。在轮胎构建期间放置新的聚合物材料片材之后，将下一对增强件530c放置在与前一对增强件530c周向偏移的位置处。增强件530c在轮胎的第一部分上沿第一方向偏移，然后在轮胎的第二部分上沿相反方向偏移。增强件530c的方向继续交替，导致从轮胎的一侧到另一侧以Z字形横跨轮辐520c的宽度分布。

图6D示出了轮辐520d的又一替代实施例的径向剖视图。在所示实施例中，一对增强件530d设置在每个聚合物材料片材上。在轮胎构建期间放置新的聚合物材料片材之后，将下一对增强件530d放置在与前一对增强件530d周向偏移的位置处。增强件530d在轮胎的第一半上沿第一方向偏移，然后在轮胎的第二半上沿相反方向偏移，其中偏移逐渐变化。所产生的增强件530d从轮胎一侧至另一侧以弯曲构型横跨轮辐520d的宽度分布。

在图6A至图6D所示的每个实施例中，在每个层上的该对增强件530之间保持相等的间距。在替代实施例(未示出)中，不同层上的间距可改变。

在图5至图6所示和所述的每个实施例中，每个轮辐520中的该对增强件530用作剪切梁。换句话说，当轮辐530弯曲时，其中一个增强件处于压缩状态而另一个增强件处于拉伸状态。这样的布置在处于拉伸和压缩状态两者的轮辐中提供了额外的刚度。这在设计用于承载部分或全部拉伸载荷的非充气轮胎中以及设计用于承载部分或全部压缩载荷的非充气轮胎中可能是有利的。然而，应当理解，在替代实施例中，单个加强层可以以图6A至图6D所示的取向布置。

图7示出了非充气轮胎700的另一个替代实施例的局部透视图。轮胎700包括胎面部分710和多个轮辐720。在该实施例中，轮辐720不是实心的，而是具有开口730。在所示实施例中，开口730是基本上矩形的。在替代实施例(未示出)中，开口可以是三角形、五边形、六边形、八边形、圆形、椭圆形或具有任何几何形状。

当轮胎在高温和高压下固化时，生橡胶可能在固化过程中流动。但是，如果轮胎在较低温度或较低压力下固化，则开口730可在固化过程中保持其形状。例如，轮胎可以在高压釜中在比轮胎硫化模具中的固化过程期间提供的压力更低的压力下固化。在一个实施例中，轮胎在38℃至260℃(100°F至500°F)之间的温度以及0.10mPa至0.70mPa(15PSI至100PSI)之间的压力下固化。然而，应当理解，轮胎可以在其他温度和压力下固化。

图8示出了复合层非充气轮胎800的另一个替代实施例的局部透视图。轮胎800包括胎面部分810和多个轮辐820。在该实施例中，轮辐820不是实心的，而是具有一对开口830。在所示实施例中，开口830是基本上矩形的。在替代实施例(未示出)中，开口可以是三角形、五边形、六边形、八边形、圆形、椭圆形或具有任何几何形状。虽然在每个轮辐上示出有两个开口，但应当理解，可采用任何数量的开口。

在图7和图8所示的实施例中，轮辐中的开口可以减轻轮胎的重量。开口还允许空气以与具有实心轮辐的轮胎不同的方式在轮胎周围流动。可以选择开口的尺寸和位置从而以期望的方式控制气流，以降低噪音、冷却轮胎、提高性能或用于其他目的。在其他实施例中，可以选择开口的尺寸和位置从而以期望的方式控制气流以增加噪音。例如，在备用轮胎或不常使用的轮胎中，增加的噪音可能会阻碍人们长时间使用轮胎。又如，可以选择轮辐中开口的尺寸和位置，以在当轮胎以过高的速度使用时产生更大噪音。

图9A示出了非充气轮胎900的又一个替代实施例的侧视图。另外，图9B示出了非充气轮胎900的局部剖面透视图。轮胎900包括上部环910、下部环920以及在上部环910和下部环920之间延伸的多个轮辐930。在所示实施例中，轮胎900还包括在外端上的侧壁940(或盖)。侧壁940可以由与轮胎900的其他部件相同的材料构造。另选地，侧壁可由不同材料构造。在一个实施例中，侧壁940由透明材料构造。侧壁可以保护轮辐930和轮胎900的其他元件免受碎片损坏，并且还可以保持轮胎部件免受灰尘和污垢的污染。这种实心层也可以用在轮胎上的其他轴向位置处以控制轮胎的刚度。

虽然在图9A和图9B的轮胎900中未明确示出增强件，但应当理解，增强件可以以上述方式采用。例如，上部环910、下部环920和轮辐930中的任意一者可包括一个或多个增强件。

图10A至图10B示出了轮胎1000a、1000b的示例性实施例的沿着周向方向的局部横截面。在图10A中，轮胎1000a包括上部环1010a和下部环1020a。在该实施例中，下部环1020a包括多个增强件1030a，并且轮胎的其余部分不包括增强件。在外部构件1050a之间设置有空的空间1040a。外部构件1050a可以是轮胎1000a上的外部侧壁或盖，诸如图9A和图9B中所示的侧壁940。另选地，外部构件1050a可以是具有窗的轮辐的一部分，诸如图7中所示的轮辐720。

在图10B中，轮胎1000b包括上部环1010b和下部环1020b。在该实施例中，上部环1010b包括多个增强件1030b，并且轮胎的其余部分不包括增强件。在外部构件1050b之间设置有空的空间1040b。外部构件1050b可以是轮胎1000b上的外部侧壁或盖，诸如图9A和图9B中所示的侧壁940。另选地，外部构件1050b可以是具有窗的轮辐的一部分，诸如图7中所示的轮辐720。

图11A至图11B示出了轮胎1100a、1100b的示例性实施例的沿着周向方向的局部横截面。在图11A中，轮胎1100a包括上部环1110a和下部环1120a。在该实施例中，下部环1120a包括多个增强件1130a，并且轮胎的其余部分不包括增强件。在外部构件1150a和中央构件1160a之间设置有空的空间1140a。外部构件1150a可以是轮胎1100a上的外部侧壁或盖(诸如图9A和图9B中所示的侧壁940)，并且中央构件1160a可以是围绕轮胎的赤道面设置的实心圆形部分。另选地，外部构件1150a和中央构件1160a可形成具有一对窗的轮辐，诸如图8中示出的轮辐820。

在图11B中，轮胎1100b包括上部环1110b和下部环1120b。在该实施例中，上部环1110b包括多个增强件1130b，并且轮胎的其余部分不包括增强件。在外部构件1150b和中央构件1160b之间设置有空的空间1140b。外部构件1150b可以是轮胎1100b上的外部侧壁或盖(诸如图9A和图9B中所示的侧壁940)，并且中央构件1160b可以是围绕轮胎的赤道面设置的实心圆形部分。另选地，外部构件1150b和中央构件1160b可形成具有一对窗的轮辐，诸如图8中示出的轮辐820。

图12示出了非充气轮胎1200的另一个替代实施例的透视图。轮胎1200是具有变化的横截面的轮胎的示例。轮胎包括沿着轮胎在不同轴向位置处以不同的角度延伸的轮辐1210。图13示出了轮胎1200的局部横截面。在该实施例中，轮胎1200包括增强件1220，该增强件沿着轮胎的外径延伸并且分隔沿轮辐1210延伸的增强件1230。在替代实施例中，增强件可以根据需要改变。例如，可以采用任何在图1至图11中所示的增强件构造。

应当理解，轮胎1200仅仅是示例性的，并且制造复合层轮胎的方法可用于改变轮辐或在轮胎上不同轴向位置处边带的厚度和形状。

图14A至图14B示出了非充气轮胎1400的又一个实施例的第一透视图和第二透视图。轮胎1400包括设置在外部环1420上的胎面1410。轮胎1400还包括从外部环1420延伸到内部环1440的多个轮辐1430。在轮胎的第一侧上，如图14A所示，胎面1410、外部环1420、轮辐1430和内部环1440各自延伸到第一侧的外部边界。在轮胎的第二侧上，如图14B所示，只有胎面1410和外部环1420延伸到第二侧的外部边界。内部环1440和轮辐1430下部终止于第一位置，同时轮辐1430的上部以朝向第二侧的外边界的某个角度延伸。

为了使用复合层工艺生产轮胎1400，某些材料片材(即靠近轮胎第一侧的那些材料片材)将包括外部环部分、轮辐部分和内部环部分。更靠近轮胎第二侧的某些片材将包括外部环部分和部分轮辐部分，但不包括内部环部分。靠近轮胎第二侧的某些片材将包括外部环部分，但不包括轮辐部分或内部环部分。

虽然图14A和图14B中未示出轮胎1400中的增强件，但应当理解，增强件可以包括在轮胎的任何区域中。另外，在一个替代实施例中，增强件可以存在于没有生橡胶(或其他聚合物材料)的轮胎区域中。例如，在构建轮胎期间，一个或多个轮辐部分可以不在聚合物材料片材中，使得所得轮胎的轮辐由增强材料的裸帘线构成。

图15示出了非充气轮胎1500的另一个替代实施例的径向剖视图。在该实施例中，层1510由不同的材料构造。例如，每个层1510可包括聚合物部分1520和金属部分1530。可以采用金属部分1530将轮胎安装到车轮上，或者增加轮胎的刚度。在替代实施例中，代替金属部分，轮胎可以由具有低刚度的聚合物材料和具有高刚度的聚合物材料的组合构造。

另选地，金属材料可以配合在层1510之间并固化到轮胎中以允许安装轮胎。例如，具有黄铜涂层的金属板可以固化到轮胎中以提供整体式螺栓孔用于安装。又如，可以在分层过程期间或分层过程之后插入黄铜涂层的金属销或衬套，并且固化以用于安装目的。

图16示出了部分组装的充气轮胎1600的一个实施例的分解图。可以使用与上述相同的复合层方法来组装充气轮胎1600。然而，不同于轮辐，该方法用于构建轮胎的胎圈部分(未示出)、侧壁1610和胎面1620。另外，该方法可以用于构建侧壁增强层(未示出)、周向带1630和冠带层1640。在组装好生胎之后，将其在硫化模具或高压釜中固化。

应当理解，可以用任意数量的替代增强件或插入件构建充气轮胎1600，以增强其在各种条件下的性能。

在充气轮胎和非充气轮胎的示例中，可以将电子器件嵌入轮胎的各层中。例如，可以将RFID嵌入轮胎中。导电细丝或材料可以穿过轮辐或围绕轮胎的其他部分以允许检测轮胎的损坏。例如，如果轮辐撕裂，则不再存在导电路径，并且这可以被轮胎中的电子器件感测到。导电细丝也可以嵌入轮胎的某些部分，以帮助消除可能在轮胎旋转时积聚的静电。

虽然本发明已通过对其实施例的描述进行说明，并且虽然已相当详细地对实施例进行描述，但是申请人并非意图将所附权利要求书的范围约束为此类细节或以任何方式来限制为此类细节。其它优点和修改对于本领域的技术人员而言将是显而易见的。因此，在其更广泛的方面，本发明并不限于所示和所述的特定细节、代表性设备和方法，以及例示性的实例。因此，可以在不脱离申请人的总体发明构思的实质或范围的情况下偏离这样的细节。

就在说明书或权利要求书中使用术语“包括”或“具有”而言，其旨在以类似于术语“包含”在权利要求中用作过渡词时所理解的方式来具有包容性。此外，就采用术语“或”(例如，A或B)而言，其旨在表示“A或B或两者”。当申请人旨在指示“仅A或B但不是两者”时，则将采用术语“仅A或B但不是两者”。因此，本文中术语“或”的使用具有包容性，不具有排他性用途。参见Bryan A.Garner，A Dictionary of Modern LegalUsage624(2d.Ed.1995)(《现代法律用语词典》第二版，第624页，1995年)。此外，就在说明书和权利要求书中使用术语“在...中”或“到...中”而言，其旨在另外表示“在...上”或“到...上”。此外，就在说明书或权利要求书中使用术语“连接”而言，其旨在不仅表示“直接连接到”，而且也表示“间接连接到”，诸如通过另外的一个部件或多个部件进行连接。

Claims (15)

1.一种制造轮胎的方法，所述方法包括：

形成具有基本上圆形形状的第一聚合物材料片材，

其中所述第一聚合物材料片材包括第一上部环和第一下部环，并且

其中所述第一聚合物材料片材还包括从所述第一上部环延伸到所述第一下部环的第一多个轮辐部分；

将增强件放置在所述第一聚合物材料片材上，包括将所述增强件放置在所述第一上部环的至少一部分上；

形成具有基本上圆形形状的第二聚合物材料片材

将所述第二聚合物材料片材放置在所述第一聚合物材料片材上，使得所述增强件夹在所述第一聚合物材料片材和所述第二聚合物材料片材之间；以及

放置具有基本上圆形形状的附加聚合物材料片材，并且将附加增强件放置在所述第二聚合物材料片材上，直到轮胎被构建成具有预定的宽度。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括固化所述轮胎。

3.根据权利要求1所述的方法，其中形成具有基本上圆形形状的所述第一聚合物材料片材包括通过增材制造方法形成所述第一聚合物材料片材。

4.根据权利要求3所述的方法，其中从包括3D打印、粘结剂喷射、定向能量沉积、熔融沉积成型、激光烧结、材料喷射、材料挤出、粉末床熔合、快速成型、快速模具、片材层压和光聚合固化的组中选择所述增材制造方法。

5.根据权利要求1所述的方法，其中形成具有基本上圆形形状的所述第一聚合物材料片材包括通过减材制造方法形成所述第一聚合物材料片材。

6.根据权利要求1所述的方法，其中形成具有基本上圆形形状的所述第一聚合物材料片材包括模制所述第一聚合物材料片材。

7.根据权利要求1所述的方法，其中将所述增强件放置在所述第一聚合物材料片材上包括将所述增强件放置在所述第一多个轮辐部分中的至少一些上。

8.根据权利要求1所述的方法，其中将所述增强件放置在所述第一聚合物材料片材上通过3D打印工艺执行。

9.根据权利要求1所述的方法，其中形成所述第一聚合物片材包括形成第一聚合物材料和第一金属的第一聚合物片材。

10.根据权利要求1所述的方法，还包括在将所述第二聚合物材料片材放置在所述第一聚合物材料片材上之前，将电子设备放置在所述第一聚合物材料片材上，使得所述电子设备夹在所述第一聚合物材料片材和所述第二聚合物材料片材之间。

11.一种生胎，所述生胎包括：

具有基本上圆形形状的多个生橡胶片材，

其中每个生橡胶片材包括上部环和下部环，并且

其中每个生橡胶片材还包括从所述上部环延伸到所述下部环的多个轮辐部分；以及

多个增强件，每个增强件设置在相邻生橡胶片材之间，

其中至少一个增强件夹在相邻生橡胶片材的所述上部环之间，并且

其中至少一个增强件夹在相邻生橡胶片材的所述轮辐部分之间。

12.根据权利要求11所述的生胎，其中所述增强件为材料帘线。

13.根据权利要求11所述的生胎，其中所述增强件为材料网。

14.根据权利要求11所述的生胎，其中每个生橡胶片材由多种不同的生橡胶化合物构造。

15.根据权利要求11所述的生胎，其中所述轮辐部分中的至少一个轮辐部分具有沿着所述生胎的轴向方向变化的几何形状。