CN110588246A - 一种基于弹性构件的一次成型免充气轮胎及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于弹性构件的一次成型免充气轮胎及其制作方法，属于轮胎领域。它包括胎体，还包括空腔结构，其沿周向开设于所述胎体内部，在所述胎体内部形成中空腔室；开口结构，其为沿周向开设于所述胎体内圈面上的凹槽，所述开口结构将所述空腔结构与外界连通；以及弹性构件，其置于空腔结构中，所述弹性构件与空腔结构面接触。本发明开口结构的设计使得胎体的中空结构容易实现，通过一次合模即可得到具有空腔结构的中空胎体，且空腔结构中置入了弹性构件来解决胎体减震性能和回弹性能不足的缺陷，弹性构件可以通过开口结构容易地置入胎体的中空中，胎体结构简单，制造容易，大大降低了成型胎体的失败率，降低了生产成本。

Description

一种基于弹性构件的一次成型免充气轮胎及其制作方法

技术领域

本发明属于轮胎领域，更具体地说，涉及一种基于弹性构件的一次成型免充气轮胎及其制作方法。

背景技术

轮胎分为充气轮胎和免充气轮胎，鉴于目前传统充气轮胎因其本身生产工艺成熟、缓震而骑行舒适性好、承重良好而被广泛使用。但随着因轮胎爆胎、磨损及运转不平稳而引发了大量的车辆行驶安全事故越来越多，免充气轮胎无内胎，本身具有安全性高、节能环保等优势而越来越被人们关注。免充气轮胎分为实心轮胎和中空轮胎两大类，中空轮胎很大程度解决了免充气轮胎骑行过程中的因回弹性不足而造成颠簸的缺陷。

现有的中空轮胎采用传统的模压硫化成型工艺制作，这种工艺因本身工序复杂而难以实现全自动化生产，且受人为影响较大，故在进行无内胎轮胎制作时，生产效率低下且成品率低，且成品胎体减震、回弹性能存在不足。

中国专利公开号：CN 109109352 A；公开日：2019年1月1日；公开了一种橡胶制品一次性注射、中空以及硫化成型生产方法，该方法能够在同一模腔内完成注射、中空和硫化工序，所述模腔包括上半模具、下半模具和模芯，模芯为模腔的中空奠定基础，中空后具备了充入硫化所需要的高温高压气体的条件，进而将注射成型、中空以及硫化装置集成化，避免了现有技术中各工序流转造成的热量流失和工序流转成本，虽然大大改善了传统工艺工序复杂的缺点，简化了制作工序，但是通过对该工艺的使用，发现该工艺虽理论上可实现全自动化生产，但在实际生产过程中因中空轮胎硫化成型时，需通入高温气体或压缩空气等对其内腔加热，发现中空轮胎成品率较低，同时需要高温气体或压缩空气等发生设备运行过程中而存在安全隐患且增加产品实现工艺的负责系数，故难以实现大规模工业化生产。

发明内容

1、要解决的问题

针对现有技术中中空免充气轮胎制作复杂、成品率低、减震回弹性能不足的问题，本发明提供一种基于弹性构件的一次成型免充气轮胎及其制作方法，通过胎体上空腔结构、开口结构与弹性构件配合对应的制作方法，使具有中空结构的胎体可以一次性成型，便于大批量制作且成品率高同时减震回弹性能不足的问题得以解决。

2、技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种基于弹性构件的一次成型免充气轮胎，包括胎体，还包括：

空腔结构，其沿周向开设于所述胎体内部，在所述胎体内部形成中空腔室；

开口结构，其为沿周向开设于所述胎体内圈面上的凹槽，所述开口结构将所述空腔结构与外界连通；以及

弹性构件，其置于空腔结构中，所述弹性构件与空腔结构面接触。

本方案在胎体内部设有空腔结构，空腔结构构成了轮胎的中空，在轮胎使用时，此空腔结构减轻了轮胎胎体重量，降低了滚阻，且具有一定的减震防巅效果；开口结构为形成于胎体内圈面上的开口，将空腔结构与外界连通，通过开口结构，可以使轮胎成型时，中空结构成型后，直接将用于成型中空结构的模芯从开口结构处抽出，无需通过二次开模、二次合模、注气、泄压等操作，减少了失误、事故发生率，成品率得到提高，本方案结构的轮胎，将模芯放入制作轮胎的模具组中合模后，轮胎成型后，直接将模芯抽出即可得到，使中空结构可以一次性成型，且开口结构还减轻了胎体重量，进一步降低材料成本及轮胎滚阻，在不降低中空轮胎性能的前提下使得免充气轮胎的中空结构可以一次性成型实现，便于大批量制作且成品率高，同时通过此开口结构可以轻易的实现在空腔结构中置入弹性构件的操作，通过弹性构件，在胎体受到冲击变形后，对冲击力进行有效的缓冲吸振，在变形的弹性构件的弹性势能下，促进胎体及时回弹，大大提高了胎体的减震回弹性能，增加了胎体的使用体验。

进一步地，所述弹性构件为环形弹簧，在所述空腔结构中周向布置。

呈周向布置的环形弹簧，可以通过开口结构直接装配进入胎体中，装配容易，且环形弹簧周向装配后，环形弹簧与空腔结构壁面接触的部分呈螺旋形沿空腔结构周向环绕，形成的面接触部分于壁面上分布均匀，不会产生集中应力，且对空腔结构的壁面均匀稳定的起到了全支撑作用，缓解了轮胎制品的疲劳，保证胎体使用遇到颠簸时全方位的减震和回弹性能，由于置入空腔结构中的环形弹簧为一个整体，且沿周向置入的方式使得环形弹簧大部分均与壁面接触，保证了环形弹簧在胎体内的稳定，不易在胎体使用过程中发生相对位移影响平衡。

进一步地，所述空腔结构的壁面上开设形状与所述弹性构件形状相匹配的凹槽。

空腔结构的壁面上形成有凹槽结构，凹槽的形状与周向置入空腔结构中的环形弹簧的接触面形状相同，呈螺旋线状周向凹陷形成于空腔结构的壁面上，通过凹槽结构，环形弹簧装配后与壁面的接触面进一步增加，进一步降低空腔结构壁面受到压强的同时，对环形弹簧提供更稳定的限位作用，进一步保证胎体使用过程中的稳定性，且凹槽结构降低了胎体的重量与生产耗材，一定程度上降低生产成本。

进一步地，还包括纤维绳，其缠绕于所述弹性构件表面。

将与胎体结合性较好的纤维材料如维纶纤维、聚酰胺纤维、聚酯纤维等制成丝绳状，螺旋式缠绕在弹性构件表面，进一步增加了弹性构件发生相对位移的难度，增加胎体使用稳定性。

进一步地，所述的开口结构的开口宽度r自空腔结构至胎体内圈方向逐渐增加。

开口结构的形状从胎体剖面上表现为自空腔结构至胎体内圈方向呈三角型，本方案的开口结构，使得轮胎成型后，中模具取出操作容易进行，不会损坏胎体内的空腔结构与开口结构，中空轮胎的成品率高。

进一步地，所述的开口结构的开口宽度r自空腔结构至胎体内圈方向逐渐减小。

开口结构的形状从胎体剖面上表现为自空腔结构至胎体内圈方向呈倒三角型，本方案的开口结构，轮辋安装后，从胎体内侧两侧压紧，与开口结构相配合形成锁紧效果，一方面增强了轮辋与胎体间的紧固效果，另一方面，轮辋压紧后开口结构闭合更紧密，行驶中遇到颠簸时空腔结构中的气压释放更缓慢，进一步减少了胎面的形变，进而增强了路感，节省了驱动力的消耗。

进一步地，所述胎体在模具组中一次成型而成。

本申请的开口结构与空腔结构的设计，使得胎体可以通过对应的模具组一次性成型，大大简化了中空胎体的制作工序，提高了成品率，提高了生产效率。

进一步地，所述模具组包括：

下模具，其合模面上开设有型腔，所述型腔形状与半个所述胎体形状相匹配；

中模具，其由内腔模和开口模构成，所述内腔模为形状与所述空腔结构形状相匹配的环形结构体，所述开口模为形状与所述开口结构形状相匹配的环形片，所述开口模固定连接于所述内腔模内侧；所述中模具置于下模具与上模具中间；

上模具，其结构与所述下模具相匹配，对称式设于所述下模具上方；

注射孔，其为开设在所述下模具或上模具侧壁并连通所述型腔的通孔。

本方案的注射孔开设在上模具侧壁，与上模具合模面上的型腔连通，上模具和下模具合模后，型腔构成完整的胎体形状的模腔，中模具作为模芯置于上下模具之间，中模具的内腔模完全置于合模后形成的模腔中，开口模部分置于模腔中，部分留置于模腔外，方便胎体成型后将中模具取出。

进一步地，所述下模具型腔内侧的合模面上环形开设有安装槽，所述安装槽的形状与所述中模具的开口模形状相匹配；所述上模具合模面对应位置开设有相同的安装槽。

在下模具的合模面上，中模具的开口模放置处开设有安装槽，上模具对应位置处也相应开设有安装槽，方便每次合模前中模具的放置，中模具中空部分恰好卡在安装槽旁凸起的合模面部分上，使得每次的中模具可以准确定位放置，进一步提高制作胎体产品的合格率，保证产品质量。

一种基于弹性构件的一次成型免充气轮胎的制作方法，步骤如下：

一、轮胎成型

a、塑化：将橡胶颗粒塑化为流体状胶料；

b、合模：将中模具通过安装槽安装在下模具上，上模具与下模具合模；

c、注射：通过注射孔将塑化后流体状胶料注满整个型腔后静置成型；

d、硫化：对型腔内橡胶制品进行硫化；

e、开模：硫化完成后开模，取出成型的胎体，将中模具从开口结构中取出；

二、弹性构件制作

a、将弹性构件按照空腔结构的空腔形状加工成环形；

b、将纤维绳均匀缠绕在弹性构件表面后，浸胶，风干；或，将纤维绳浸胶，风干后均匀缠绕在弹性构件表面；

三、装配

将制作好的弹性构件通过开口结构置入空腔结构中。

本方案一次合模后注射硫化，即可直接得到成型的一体的中空结构的胎体，制作耗时短，生产成品率高，由纤维绳和环形弹簧缠绕制成的弹性构件通过开口结构直接置入空腔结构中，操作简单，易于完成，生产效率高，由于制作的胎体是一体化成型，其均匀性、平衡性能高，使用体验好，安全性能高，在胎体中弹性构件的作用下，胎体的缓冲吸振、回弹性能也大大提高。

3、有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明的基于弹性构件的一次成型免充气轮胎，开口结构的设计使得胎体的中空结构容易实现，通过一次合模即可得到具有空腔结构的中空胎体，且空腔结构中置入了弹性构件来解决胎体减震性能和回弹性能不足的缺陷，弹性构件可以通过开口结构容易地置入胎体的中空中，胎体结构简单，制造容易，大大降低了成型胎体的失败率，降低了生产成本；

(2)本发明的基于弹性构件的一次成型免充气轮胎，周向布置的环形弹簧，相比于径向布置的弹簧、弹片结构，对胎体重量增加的负担小，与胎体内部接触面积大，不会产生集中应力，且对胎体内部起到均匀的全支撑作用，缓解了轮胎制品的疲劳，轮胎遇到颠簸时具有全方位的减震和回弹性能，且在轮胎使用时不易发生相对位移，平衡性好；

(3)本发明的基于弹性构件的一次成型免充气轮胎，通过凹槽结构，环形弹簧装配后与壁面的接触面进一步增加，进一步降低空腔结构壁面受到压强的同时，对环形弹簧提供更稳定的限位作用，进一步保证胎体使用过程中的稳定性，且凹槽结构降低了胎体的重量与生产耗材，一定程度上降低生产成本；

(4)本发明的基于弹性构件的一次成型免充气轮胎，使用纤维绳缠绕形成结合层来强化环形弹簧与空腔结构壁面的稳定性，在生产工艺上更易于实现，且能在保证防脱落、防移位等效果的同时，节约成本；

(5)本发明的基于弹性构件的一次成型免充气轮胎，开口结构的开口宽度r自空腔结构至胎体内圈方向逐渐增加，使得轮胎成型后，模芯取出操作容易进行，不会损坏胎体内的空腔结构与开口结构，中空轮胎的成品率高；

(6)本发明的基于弹性构件的一次成型免充气轮胎，开口结构的开口宽度r自空腔结构至胎体内圈方向逐渐减小，轮辋安装后，从胎体内侧两侧压紧，与开口结构相配合形成锁紧效果，一方面增强了轮辋与胎体间的紧固效果，另一方面，轮辋压紧后开口结构闭合更紧密，行驶中遇到颠簸时空腔结构中的气压释放更缓慢，减少了胎面的形变，进而增强了路感，节省了驱动力的消耗；

(7)本发明的基于弹性构件的一次成型免充气轮胎，将开口结构的开口宽度r控制不超过所述胎体内侧宽度L的1/6时可保证在正常的轮辋压紧力及轮胎适用工况条件下，胎体内侧结构不会发生损坏；

(8)本发明的基于弹性构件的一次成型免充气轮胎，开口结构与空腔结构的设计，使得胎体可以通过对应的模具组一次性成型，大大简化了中空胎体的制作工序，提高了成品率，提高了生产效率；

(9)本发明的基于弹性构件的一次成型免充气轮胎，通过上、中、下模具的配合，一次合模操作即可完成有中空结构的胎体的制作，大大简化了中空胎体的制作工艺，操作方便，生产效率高；

(10)本发明的基于弹性构件的一次成型免充气轮胎，在下模具的合模面上，中模具的开口模放置处开设有安装槽，上模具对应位置处也相应开设有安装槽，方便每次合模前中模具的放置，中模具中空部分恰好卡在安装槽旁凸起的合模面部分上，使得每次的中模具可以准确定位放置，进一步提高制作胎体产品的合格率，保证产品质量；

(11)本发明的基于弹性构件的一次成型免充气轮胎，结构简单，设计合理，易于制造。

(12)本发明的基于弹性构件的一次成型免充气轮胎的制作方法，一次合模后注射硫化，即可直接得到成型的一体的中空结构的胎体，制作耗时短，生产成品率高，由纤维绳和环形弹簧缠绕制成的弹性构件通过开口结构直接置入空腔结构中，操作简单，易于完成，生产效率高，由于制作的胎体是一体化成型，其均匀性、平衡性能高，使用体验好，安全性能高，在胎体中弹性构件的作用下，胎体的缓冲吸振、回弹性能也大大提高。

附图说明

图1为本发明的基于弹性构件的一次成型免充气轮胎结构示意图；

图2为本发明的基于弹性构件的一次成型免充气轮胎未装配环形弹性构件的剖视图；

图3为实施例3的基于弹性构件的一次成型免充气轮胎横截面视图；

图4为本发明的基于弹性构件的一次成型免充气轮胎装配环形弹性构件的剖视图；

图5为实施例4的环形弹性构件结构示意图；

图6为实施例6的图2中A的放大图；

图7为实施例5的图2中A的放大图；

图8为图2中A的放大图；

图9为本发明制作基于弹性构件的一次成型免充气轮胎的模具组的结构示意图；

图10为本发明制作基于弹性构件的一次成型免充气轮胎的模具组的结构示意图；

图11为本发明制作基于弹性构件的一次成型免充气轮胎的模具组的中模具结构示意图；

图12为本发明制作基于弹性构件的一次成型免充气轮胎的模具组的中模具局部剖视图；

图13为本发明制作基于弹性构件的一次成型免充气轮胎的模具组的下模具结构示意图。

图中：

1、胎体；10、空腔结构；100、凹槽；11、开口结构；12、弹性构件；120、纤维绳；2、模具组；20、下模具；200、型腔；201、安装槽；21、中模具；210、内腔模；211、开口模；22、上模具。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明进一步进行描述。

实施例1

如图1、图2和图4所示，一种基于弹性构件的一次成型免充气轮胎，包括胎体1，还包括：

空腔结构10，其沿周向开设于所述胎体1内部，在所述胎体1内部形成中空腔室；

开口结构11，其为沿周向开设于所述胎体1内圈面上的凹槽，所述开口结构11将所述空腔结构10与外界连通；以及

弹性构件12，其置于空腔结构10中，所述弹性构件12与空腔结构10面接触。

中空轮胎的中空内腔成型大多借助于轮胎制作时模芯置于成型轮胎的型腔中，而在轮胎内腔成型后还要考虑模芯脱出，造成了现有的中空轮胎均无法一次性直接成型，使得中空免充气轮胎的生产制作极为麻烦，申请人于2018年8月22日申请，公布号为CN109109352A的专利文件中提出了一种中空轮胎的制作方法，通过该方法，可将中空轮胎的制备工艺简化到两次开模合模后可完成，但这种方法工序仍然略显复杂且成品率不高，本申请改进了中空轮胎的结构，通过改进的结构，配合相应的模具可以使中空轮胎一次成型，极大简化了中空轮胎的生产工序，降低了生产成本且成品率高。

本实施例的基于弹性构件的一次成型免充气轮胎，在胎体1内部设有空腔结构10，空腔结构10构成了轮胎的中空，在轮胎使用时，此空腔结构10对胎面传来的冲击力进行缓冲减震，达到防巅的效果，且减轻了轮胎胎体1重量，降低了滚阻；开口结构11为形成于胎体1内圈面上的开口，将空腔结构10与外界连通，通过开口结构11，可以使轮胎成型时，中空结构成型后，直接将用于成型中空结构的模芯从开口结构11处抽出，无需通过二次开模、二次合模、注气、泄压等操作，减少了失误、事故发生率，胎体1成品率得到提高，本实施例结构的轮胎，将模芯放入制作轮胎的模具组中合模后，轮胎成型后，直接将模芯抽出即可得到，使中空结构能可以一次性成型，且开口结构11还减轻了胎体1重量，进一步降低材料成本及轮胎滚阻，在不降低中空轮胎性能的前提下使得免充气轮胎的中空结构可以一次性成型实现，便于制作且成品率高。

当胎体1轮辋安装后，轮辋从胎体1内侧两侧面将轮胎内侧压紧，进而将开口结构11压紧，开口结构11不会与外界路面接触，且本实施例的胎体1经一次注塑直接成型，胎体1均匀性高，平衡度好，胎体1上无贴合、接合处，在使用过程中，尤其是在高速使用时的稳定性、安全性极高。

无内胎不充气的中空轮胎均存在减震性不足，回弹性不足的缺陷，通过本实施例胎体的空腔结构10与开口结构11的配合，虽然可以解决中空胎体生产工艺复杂成品率低的问题，但仍未能有效解决减震性与回弹性的缺陷问题，本实施例的胎体1还包括了弹性构件12，于空腔结构10的空腔中放置，且与空腔壁面呈面接触，胎体1回弹性能不足的主要原因是因为中空胎体内部无固定的气压对其形状进行有效支撑，本实施例通过在空腔结构10中加装弹性构件12，当胎体1受到冲击力变形时，弹性构件12被压缩，弹性构件12被压缩的同时对冲击力进行有效的缓冲，达到进一步的减震效果，在弹性构件12被压缩后的弹性势能的作用下，带动空腔结构10的壁面，使得胎体1变形部分很快恢复原状，由此解决了减震性能不足与回弹性能不足的缺陷，本实施例中的弹性构件12与空腔壁面呈面接触，增大接触面积，一方面防止弹性构件12在胎体1内部发生相对位移，影响胎体1使用过程中的平衡性，一方面防止点接触在胎体1内部形成集中的应力点造成胎体1从内部疲劳损坏。

本实施例的弹性构件12包括但不仅限于弹簧、弹片等具有回弹性能的结构。

用过本实施例的胎体1结构，开口结构11的设计使得胎体1的中空结构容易实现，通过一次合模即可得到具有空腔结构10的中空胎体，且本实施例的空腔结构10中置入了弹性构件12来解决胎体1减震性能和回弹性能不足的缺陷，弹性构件12可以通过开口结构11容易地置入胎体1的中空中，本实施例的胎体1结构简单，制造容易，大大降低了成型胎体1的失败率，降低了生产成本。

实施例2

如图4所示，本实施例的基于弹性构件的一次成型免充气轮胎，在实施例1的基础上做进一步改进，所述弹性构件12为环形弹簧，在所述空腔结构10中周向布置。

呈周向布置的环形弹簧，可以通过开口结构11直接装配进入胎体1中，装配容易，且环形弹簧周向装配后，环形弹簧与空腔结构10壁面接触的部分呈螺旋形沿空腔结构10周向环绕，形成的面接触部分于壁面上分布均匀，不会产生集中应力，且对空腔结构10的壁面均匀稳定的起到了全支撑作用，缓解了轮胎制品的疲劳，保证胎体1使用遇到颠簸时全方位的减震和回弹性能，由于置入空腔结构10中的环形弹簧为一个整体，且沿周向置入的方式使得环形弹簧大部分均与壁面接触，保证了环形弹簧在胎体1内的稳定，不易在胎体1使用过程中发生相对位移影响平衡。

本实施例的弹性构件12结构，相比于径向布置的弹簧、弹片、弹性骨架等结构，对胎体1重量增加的负担小，与胎体1内部接触面积大，不会产生集中应力，且对胎体1内部起到均匀的全支撑作用，缓解了轮胎制品的疲劳，轮胎遇到颠簸时具有全方位的减震和回弹性能，且在轮胎使用时不易发生相对位移，平衡性好。

本实施例通过增加环形弹簧的直径来使环形弹簧装配后与空腔结构10壁面紧密接触，以达到面接触、防位移的目的。

实施例3

如图3所示，本实施例的基于弹性构件的一次成型免充气轮胎，在实施例2的基础上做进一步改进，所述空腔结构10的壁面上开设形状与所述弹性构件12形状相匹配的凹槽100。

本实施例在胎体1成型过程中，使空腔结构10的壁面上形成有凹槽100结构，凹槽100的形状与周向置入空腔结构10中的环形弹簧的接触面形状相同，呈螺旋线状周向凹陷形成于空腔结构10的壁面上，通过本实施例的结构，环形弹簧装配后与壁面的接触面进一步增加，进一步降低空腔结构10壁面受到压强的同时，对环形弹簧提供更稳定的限位作用，进一步保证胎体使用过程中的稳定性，且凹槽100结构降低了胎体1的重量与生产耗材，一定程度上降低生产成本。

实施例4

如图4和图5所示，本实施例的基于弹性构件的一次成型免充气轮胎，在实施例2的基础上做进一步改进，还包括纤维绳120，其缠绕于所述弹性构件12表面。

将与胎体1结合性较好的纤维材料如维纶纤维、聚酰胺纤维、聚酯纤维、聚酮纤维等制成丝绳状，螺旋式缠绕在弹性构件12表面，如图5所示，将缠绕纤维绳的弹性构件12置于空腔结构10中，纤维绳进一步增加了弹性构件12发生相对位移的难度，增加胎体1使用稳定性；

进一步地，将纤维绳螺旋缠绕在环形弹簧上，经轮胎硫化工艺后，纤维绳与空腔结构10壁面部分化学结合，环形弹簧通过纤维绳与空腔结构10表面均匀结合，稳定的将环形弹簧定位在对应位置的空腔结构10表面上，螺旋式缠绕的纤维绳构成的结合层可将胎体1上传来的冲击力初步分散后均匀传递到环形弹簧上，再经由环形弹簧的螺旋结构，均匀分散缓冲吸收，使轮胎的防震性能及使用舒适度大大提升。

使用纤维绳缠绕形成结合层来强化环形弹簧与空腔结构10壁面的稳定性，在生产工艺上更易于实现，且能在保证防脱落、防移位等效果的同时，节约成本。

实施例5

如图7所示，本实施例的基于弹性构件的一次成型免充气轮胎，在实施例1～4的基础上做进一步改进，所述的开口结构11的开口宽度r自空腔结构10至胎体1内圈方向逐渐增加。

开口结构11的形状从胎体1剖面上表现为自空腔结构10至胎体1内圈方向呈三角型，本实施例的开口结构11，使得轮胎成型后，中模具取出操作容易进行，不会损坏胎体1内的空腔结构10与开口结构11，中空轮胎的成品率高。

实施例6

如图6所示，本实施例的基于弹性构件的一次成型免充气轮胎，在实施例1～4的基础上做进一步改进，所述的开口结构11的开口宽度r自空腔结构10至胎体1内圈方向逐渐减小。

开口结构11的形状从胎体1剖面上表现为自空腔结构10至胎体1内圈方向呈倒三角型，本实施例的开口结构11，轮辋安装后，从胎体1内侧两侧压紧，与开口结构11相配合形成锁紧效果，一方面增强了轮辋与胎体1间的紧固效果，另一方面，轮辋压紧后开口结构11闭合更紧密，行驶中遇到颠簸时空腔结构11中的气压释放更缓慢，进一步减少了胎面的形变，进而增强了路感，节省了驱动力的消耗。

进一步地，如图8所示，所述开口结构11的开口宽度r不超过所述胎体1内侧宽度L的1/6。

开口结构11的开口宽度r越大，模芯的取出操作越容易进行，但是过大的开口结构11容易导致胎体1内侧壁过薄进而使得轮辋安装后，胎体1内侧结构容易被破坏坍塌，导致轮胎无法正常使用，经试验，将开口结构11的开口宽度r控制不超过所述胎体1内侧宽度L的1/6时可保证在正常的轮辋压紧力及轮胎适用工况条件下，胎体1内侧结构不会发生损坏。

实施例7

本实施例的基于弹性构件的一次成型免充气轮胎，在实施例1～6的基础上做进一步改进，所述胎体1在模具组2中一次成型而成。

本申请的开口结构11与空腔结构10的设计，使得胎体1可以通过对应的模具组2一次性成型，大大简化了中空胎体的制作工序，提高了成品率，提高了生产效率。

实施例8

如图9和图10所示，本实施例的基于弹性构件的一次成型免充气轮胎，在实施例7的基础上做进一步改进，所述模具组2包括：

下模具20，其合模面上开设有型腔200，所述型腔200形状与半个所述胎体1形状相匹配；

中模具21，其由内腔模210和开口模211构成，所述内腔模210为形状与所述空腔结构10形状相匹配的环形结构体，所述开口模211为形状与所述开口结构11形状相匹配的环形片，所述开口模211固定连接于所述内腔模210内侧；所述中模具21置于下模具20与上模具22中间；

上模具22，其结构与所述下模具20相匹配，对称式设于所述下模具20上方；

注射孔，其为开设在所述下模具20或上模具22侧壁并连通所述型腔200的通孔。

本实施例的注射孔开设在上模具22侧壁，与上模具22合模面上的型腔200连通，上模具22和下模具20合模后，型腔200构成完整的胎体1形状的模腔，中模具21如图11和图12所示，作为模芯置于上下模具之间，中模具21的内腔模210完全置于合模后形成的模腔中，开口模211部分置于模腔中，部分留置于模腔外，方便胎体1成型后将中模具21取出。

本实施例的模具组2，使用时，将中模具21放置于下模具20合模面上，使内腔模210位于型腔200上方，开口模211部分位于型腔200上方，部分置于合模面上，放置好中模具21的位置后合上上模具22，然后通过注射孔进行橡胶物料的注射，注射完待模腔内胎体1成型后，硫化，开模，取下胎体1，抽出中模具21，即可得到中空胎体1。

本实施例的模具组2，通过上、中、下模具的配合，一次合模操作即可完成有中空结构的胎体1的制作，大大简化了中空轮胎的制作工艺，操作方便，生产效率高。

实施例9

如图13所示，本实施例的基于弹性构件的一次成型免充气轮胎，在实施例8的基础上做进一步改进，所述下模具20型腔200内侧的合模面上环形开设有安装槽201，所述安装槽201的形状与所述中模具21的开口模211形状相匹配；所述上模具22合模面对应位置开设有相同的安装槽201。

本实施例的模具组2，在下模具20的合模面上，中模具21的开口模211放置处开设有安装槽201，上模具22对应位置处也相应开设有安装槽201，方便每次合模前中模具21的放置，中模具21中空部分恰好卡在安装槽201旁凸起的合模面部分上，使得每次的中模具21可以准确定位放置，进一步提高制作胎体1产品的合格率，保证产品质量。

实施例10

一种基于弹性构件的一次成型免充气轮胎的制作方法，步骤如下：

一、轮胎成型

a、塑化：将橡胶颗粒塑化为流体状胶料；

b、合模：将中模具21通过安装槽201安装在下模具20上，上模具22与下模具20合模；

c、注射：通过注射孔将塑化后流体状胶料注满整个型腔200后静置成型；

d、硫化：对型腔200内橡胶制品进行硫化；

e、开模：硫化完成后开模，取出成型的胎体1，将中模具21从开口结构11中取出；

二、弹性构件制作

a、将弹性构件12按照空腔结构10的空腔形状加工成环形；

b、将纤维绳均匀缠绕在弹性构件12表面后，浸胶，风干；或，将纤维绳浸胶，风干后均匀缠绕在弹性构件12表面；

三、装配

将制作好的弹性构件12通过开口结构11置入空腔结构10中。

在胎体1的制作步骤中，经过塑化、合模、注射步骤，在模具组2内的模腔中得到了完整一体成型的胎体1结构，胎体1的空腔结构10与开口结构11也已成型，此时模具组2内的模腔保持一定的压力并对模具组2升温，达到胎体1的硫化温度，一定时间后完成胎体1的硫化，此时，模具组2模腔中的胎体1为高强度高弹性的橡胶结构，开模，将胎体1从模具组2中取出，撑开胎体1内圈面，取出中模具21，即得到中空的胎体结构；

在弹性构件12的制作过程中，先将弹性构件12按照空腔结构10形状加工，如将环形弹簧，加工成能安装进空腔结构10的大小，然后，

α)、将聚酮纤维制成直径为1～2mm的纤维绳，均匀呈螺旋形缠绕在环形弹簧上，然后进行浸胶、风干操作后，形成弹性构件12，此时的弹性构件12总直径略大于空腔结构10直径0～3mm；或，

β)、将聚酮纤维制成直径为1～2mm的纤维绳，进行浸胶、风干操作后，均匀呈螺旋形缠绕在环形弹簧上，形成弹性构件12，此时的弹性构件12总直径略大于空腔结构10直径0～3mm；

采用α或β方案均可制得需要的弹性构件12，申请人在具体实验中发现，采用α方案制得的弹性构件12最终制作的轮胎性能更好；

胎体1和弹性构件12均制作成型后，通过开口结构11将弹性构件12置入空腔结构10中即可得到本申请的基于弹性结构的一次成型免充气轮胎。

由于制得的弹性构件12总直径略大于空腔结构10的直径，依靠弹性构件12与空腔结构10壁面的紧密接触可基本达到防止弹性构件12在胎体1使用时发生相对位错，进一步地，本实施例中，弹性构件12在装入空腔结构10中后，还进行了再硫化操作：

即步骤四：对装配好弹性构件12的胎体1进行硫化。

仅靠弹性构件12与空腔结构10壁面间的相对作用力产生的物理结合，在胎体1形变幅度较大时仍存在移位的可能性，为进一步提高胎体1使用时的稳定性，本实施例在弹性构件12装入后，对胎体1进行再硫化，再硫化过程中，纤维绳与空腔结构10壁面接触的部分与胎体1融为一体，以纤维绳为媒介，将弹性构件12与胎体1结合为一体，使得弹性构件12整体与胎体1间的结合为化学结合，融入胎体1的纤维绳相当于呈螺旋线形将环形弹簧捆绑在空腔结构10壁面上，不但使得弹性构件12与空腔结构10壁面间的结合更可靠，在胎体1传来冲击时，冲击力可以被螺旋式的纤维绳初步分散后传递到环形弹簧上，在进行二次减震缓冲，使得减震效果更佳。

本实施例的制作方法，一次合模后注射硫化，即可直接得到成型的一体的中空结构的胎体1，制作耗时短，生产成品率高，由纤维绳和环形弹簧缠绕制成的弹性构件通过开口结构11直接置入空腔结构10中，操作简单，易于完成，生产效率高，由于制作的胎体1是一体化成型，其均匀性、平衡性能高，使用体验好，安全性能高，在胎体1中弹性构件的作用下，胎体1的缓冲吸振、回弹性能也大大提高。

实施例11

本实施例的基于弹性构件的一次成型免充气轮胎的制作方法，在实施例10的基础上做进一步改进，轮胎成型的合模步骤中，合模后进行抽真空，型腔200内呈负压状态；合模过程中，对型腔200加温至150～200℃。

将模具组2的模腔内抽成真空状态方便注射步骤时橡胶料能更容易注射填满模腔，通过对模具组2外部加热或上下模具各自内部设有加热装置内外共同加热，保证型腔200各处的温度均达到150～200℃，确保注射入模腔的橡胶料流动性足够，不会预冷粘结在注射孔附近影响橡胶料的注射。

进一步地，在注射步骤中，料温为60～100℃，注射时间5～30s，注射后，静置10～30s。

保证注射温度在60～100℃之间，确保注射期间橡胶料的流动性，进一步地，本实施例的注射时间控制在5～30s内，防止注射过慢橡胶料在模腔内提前成型影响后续注射，注射后静置10～30s，在此期间轮胎初步成型。

进一步地，轮胎成型的硫化过程中，硫化的时间为40～700s。

本实施例的硫化工艺为常规硫化工艺，硫化时间根据成型胎体1的大小控制在40～700s，由于本申请中胎体1在模腔内成型后直接为一个整体，不是预成型后结合而成，因此硫化时间短于现有工艺制作中空轮胎时的硫化时间。

进一步地，弹性构件12装入空腔结构10中后进行硫化时，硫化时间为10～100s。

本步骤的硫化工艺也为常规硫化工艺，目的是促进纤维绳与胎体1间的融合，因此无需过长时间，根据胎体1大小不同将时间控制在10～100s即可。

实施例12

本实施例的基于弹性构件的一次成型免充气轮胎的制作方法，用于制作直径为200mm的胎体1，步骤为：

一、轮胎成型

a、塑化：将橡胶颗粒塑化为流体状胶料；

b、合模：将中模具21通过安装槽201安装在下模具20上，上模具22与下模具20合模，合模后将型腔200内抽真空，并加温至150℃；

c、注射：通过注射孔将塑化后流体状胶料注满整个型腔200，注射的料温为60℃，注射时间为5s，注射完成后静置10s成型；

d、硫化：对型腔200内橡胶制品进行硫化40s；

e、开模：硫化完成后开模，取出成型的胎体1，将中模具21从开口结构11中取出；

二、弹性构件制作

a、将环形弹簧按照空腔结构10的空腔形状加工成合适大小，环形弹簧的线径为3mm；

b、将线径为1mm的聚酮纤维制成的纤维绳均匀缠绕在弹性构件12表面后，浸胶，风干；

三、装配

将制作好的弹性构件12通过开口结构11置入空腔结构10中；

四、再硫化

将装配好的胎体1进行硫化，硫化时间为10s。

经本实施例的制作方法制作的胎体1成品率达96％以上，使用1年后未发生弹性构件12脱落移位的情况。

实施例13

本实施例的基于弹性构件的一次成型免充气轮胎的制作方法，用于制作直径为400mm的胎体1，步骤为：

一、轮胎成型

a、塑化：将橡胶颗粒塑化为流体状胶料；

b、合模：将中模具21通过安装槽201安装在下模具20上，上模具22与下模具20合模，合模后将型腔200内抽真空，并加温至165℃；

c、注射：通过注射孔将塑化后流体状胶料注满整个型腔200，注射的料温为75℃，注射时间为15s，注射完成后静置15s成型；

d、硫化：对型腔200内橡胶制品进行硫化160s；

e、开模：硫化完成后开模，取出成型的胎体1，将中模具21从开口结构11中取出；

二、弹性构件制作

a、将环形弹簧按照空腔结构10的空腔形状加工成合适大小，环形弹簧的线径为6mm；

b、将线径为1.5mm的聚酮纤维制成的纤维绳均匀缠绕在弹性构件12表面后，浸胶，风干；

三、装配

将制作好的弹性构件12通过开口结构11置入空腔结构10中；

四、再硫化

将装配好的胎体1进行硫化，硫化时间为40s。

经本实施例的制作方法制作的胎体1成品率达95％以上，使用1年后未发生弹性构件12脱落移位的情况。

实施例14

本实施例的基于弹性构件的一次成型免充气轮胎的制作方法，用于制作直径为560mm的胎体1，步骤为：

一、轮胎成型

a、塑化：将橡胶颗粒塑化为流体状胶料；

b、合模：将中模具21通过安装槽201安装在下模具20上，上模具22与下模具20合模，合模后将型腔200内抽真空，并加温至175℃；

c、注射：通过注射孔将塑化后流体状胶料注满整个型腔200，注射的料温为85℃，注射时间为20s，注射完成后静置20s成型；

d、硫化：对型腔200内橡胶制品进行硫化380s；

e、开模：硫化完成后开模，取出成型的胎体1，将中模具21从开口结构11中取出；

二、弹性构件制作

a、将环形弹簧按照空腔结构10的空腔形状加工成合适大小，环形弹簧的线径为8mm；

b、将线径为1.8mm的聚酮纤维制成的纤维绳均匀缠绕在弹性构件12表面后，浸胶，风干；

三、装配

将制作好的弹性构件12通过开口结构11置入空腔结构10中；

四、再硫化

将装配好的胎体1进行硫化，硫化时间为70s。

经本实施例的制作方法制作的胎体1成品率达94％以上，使用1年后未发生弹性构件12脱落移位的情况。

实施例15

本实施例的基于弹性构件的一次成型免充气轮胎的制作方法，用于制作直径为700mm的胎体1，步骤为：

一、轮胎成型

a、塑化：将橡胶颗粒塑化为流体状胶料；

b、合模：将中模具21通过安装槽201安装在下模具20上，上模具22与下模具20合模，合模后将型腔200内抽真空，并加温至200℃；

c、注射：通过注射孔将塑化后流体状胶料注满整个型腔200，注射的料温为100℃，注射时间为30s，注射完成后静置30s成型；

d、硫化：对型腔200内橡胶制品进行硫化700s；

e、开模：硫化完成后开模，取出成型的胎体1，将中模具21从开口结构11中取出；

二、弹性构件制作

a、将环形弹簧按照空腔结构10的空腔形状加工成合适大小，环形弹簧的线径为10mm；

b、将线径为2mm的聚酮纤维制成的纤维绳均匀缠绕在弹性构件12表面后，浸胶，风干；

三、装配

将制作好的弹性构件12通过开口结构11置入空腔结构10中；

四、再硫化

将装配好的胎体1进行硫化，硫化时间为100s。

经本实施例的制作方法制作的胎体1成品率达90％以上，使用1年后未发生弹性构件12脱落移位的情况。

本发明所述实例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于弹性构件的一次成型免充气轮胎，包括胎体(1)，其特征在于，还包括：

空腔结构(10)，其沿周向开设于所述胎体(1)内部，在所述胎体(1)内部形成中空腔室；

开口结构(11)，其为沿周向开设于所述胎体(1)内圈面上的凹槽，所述开口结构(11)将所述空腔结构(10)与外界连通；以及

弹性构件(12)，其置于空腔结构(10)中，所述弹性构件(12)与空腔结构(10)面接触。

2.根据权利要求1所述的一种基于弹性构件的一次成型免充气轮胎，其特征在于：所述弹性构件(12)为环形弹簧，在所述空腔结构(10)中周向布置。

3.根据权利要求2所述的一种基于弹性构件的一次成型免充气轮胎，其特征在于：所述空腔结构(10)的壁面上开设形状与所述弹性构件(12)形状相匹配的凹槽(100)。

4.根据权利要求3所述的一种基于弹性构件的一次成型免充气轮胎，其特征在于：还包括纤维绳(120)，其缠绕于所述弹性构件(12)表面。

5.根据权利要求1～4任意一条所述的一种基于弹性构件的一次成型免充气轮胎，其特征在于：所述的开口结构(11)的开口宽度r自空腔结构(10)至胎体(1)内圈方向逐渐增加。

6.根据权利要求1～4任意一条所述的一种基于弹性构件的一次成型免充气轮胎，其特征在于：所述的开口结构(11)的开口宽度r自空腔结构(10)至胎体(1)内圈方向逐渐减小。

7.根据权利要求1～4任意一条所述的一种基于弹性构件的一次成型免充气轮胎，其特征在于：所述胎体(1)在模具组(2)中一次成型而成。

8.根据权利要求7所述的一种基于弹性构件的一次成型免充气轮胎，其特征在于，所述模具组(2)包括：

下模具(20)，其合模面上开设有型腔(200)，所述型腔(200)形状与半个所述胎体(1)形状相匹配；

中模具(21)，其由内腔模(210)和开口模(211)构成，所述内腔模(210)为形状与所述空腔结构(10)形状相匹配的环形结构体，所述开口模(211)为形状与所述开口结构(11)形状相匹配的环形片，所述开口模(211)固定连接于所述内腔模(210)内侧；所述中模具(21)置于下模具(20)与上模具(22)中间；

上模具(22)，其结构与所述下模具(20)相匹配，对称式设于所述下模具(20)上方；

注射孔，其为开设在所述下模具(20)或上模具(22)侧壁并连通所述型腔(200)的通孔。

9.根据权利要求8所述的一种基于弹性构件的一次成型免充气轮胎，其特征在于：所述下模具(20)型腔(200)内侧的合模面上环形开设有安装槽(201)，所述安装槽(201)的形状与所述中模具(21)的开口模(211)形状相匹配；所述上模具(22)合模面对应位置开设有相同的安装槽(201)。

10.一种基于弹性构件的一次成型免充气轮胎的制作方法，其特征在于，步骤如下：

一、轮胎成型

a、塑化：将橡胶颗粒塑化为流体状胶料；

b、合模：将中模具(21)通过安装槽(201)安装在下模具(20)上，上模具(22)与下模具(20)合模；

c、注射：通过注射孔将塑化后流体状胶料注满整个型腔(200)后静置成型；

d、硫化：对型腔(200)内橡胶制品进行硫化；

e、开模：硫化完成后开模，取出成型的胎体(1)，将中模具(21)从开口结构(11)中取出；

二、弹性构件制作

a、将弹性构件(12)按照空腔结构(10)的空腔形状加工成环形；

b、将纤维绳均匀缠绕在弹性构件(12)表面后，浸胶，风干；或，将纤维绳浸胶，风干后均匀缠绕在弹性构件(12)表面；

三、装配

将制作好的弹性构件(12)通过开口结构(11)置入空腔结构(10)中。