CN113226794B - 具有增强支撑结构的非充气轮胎 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种非充气轮胎，该非充气轮胎包括具有旋转轴线的内圈和与内圈同轴的外圈。该非充气轮胎还包括从内圈延伸到外圈的支撑结构。支撑结构由热塑性材料构成并且具有嵌入其中的增强帘线。该非充气轮胎还包括围绕外圈延伸的周向胎面。

Description

具有增强支撑结构的非充气轮胎

技术领域

本公开涉及一种非充气轮胎及其制造方法。更具体地讲，本公开涉及一种非充气轮胎的增强腹板、轮辐或其他支撑结构及其制造方法。

背景技术

已开发出各种能使轮胎在未充气或充气不足状态下行驶的轮胎构造。非充气轮胎不需要充气，而“防爆轮胎”在被刺穿和损失全部或部分加压空气后可以继续在相对高速下行驶延长的时间。非充气轮胎可包括多个轮辐、织带或将内圈连接到外圈的其他支撑结构。

轮辐或腹板可通过模制工艺制成。在一些实施方案中，轮辐或腹板被模制为单个一体件。在其他实施方案中，模制多个圈，然后轴向接合以形成轮辐或腹板结构。在另外其他实施方案中，模制圆形扇区，然后周向接合以形成轮辐或腹板结构。

发明内容

在一个实施方案中，一种制造非充气轮胎的方法包括提供具有第一直径的内圈以及提供具有大于第一直径的第二直径的外圈。该方法还包括提供其中设置有增强帘线的至少一个热塑性片材。该方法还包括由至少一个热塑性片材形成多个非线性部件，以及将多个非线性部件连接在一起以形成支撑结构。该方法还包括将支撑结构连接到内圈以及将支撑结构连接到外圈。

在另一个实施方案中，非充气轮胎包括具有旋转轴线的内圈和与内圈同轴的外圈。该非充气轮胎还包括从内圈延伸到外圈的支撑结构。支撑结构由热塑性材料构成并且具有嵌入其中的增强帘线。该非充气轮胎还包括围绕外圈延伸的周向胎面。

在又一个实施方案中，一种制造非充气轮胎的方法包括提供多个增强帘线以及用热塑性材料涂覆该多个增强帘线以形成增强热塑性片材。该方法还包括切割增强热塑性片材以及由经切割的增强热塑性片材形成多个非线性部件。该方法还包括将多个非线性部件布置成环形形状、将多个非线性部件附接到内圈，以及将多个非线性部件附接到与内圈同轴的外圈。

附图说明

在附图中，示出了结构，该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是未变形的非充气轮胎的前视图；

图2是图1的非充气轮胎在承受载荷时变形的前视图；

图3是用于非充气轮胎的轮胎结构的另选实施方案的前视图；

图4是用于非充气轮胎的轮胎结构的另一个另选实施方案的前视图；

图5A是示出增强片材的一个实施方案的透视图的示意图；

图5B是形成为非线性部件的增强片材的一个实施方案的透视图；

图6是被布置成环形形状的多个非线性部件的一个实施方案的透视图；

图7是用于非充气轮胎的外圈的一个实施方案的透视图；

图8是附接到图7的外圈的图6的多个非线性部件的透视图；

图9是示出腹板组件的另选实施方案的前视图的示意图；并且

图10是示出非充气轮胎的一个实施方案的前视图的示意图。

具体实施方式

图1和图2示出了非充气轮胎10的一个实施方案。非充气轮胎10仅为示例性图示，并非旨在进行限制。在例示的实施方案中，非充气轮胎10包括大致环形内圈20，该大致环形内圈接合安装有轮胎10的轮辋(未示出)。大致环形内圈20具有内表面23和外表面24，并且可由弹性材料或金属制成。

非充气轮胎10还包括围绕互连腹板40的大致环形外圈30，互连腹板是连接到大致环形内圈20的支撑结构。在另选实施方案中，多个轮辐或其他支撑结构将内圈连接到外圈。外圈30可被构造成在围绕并且包括接地区32(参见图2)的区域48变形，这减小了振动并且增强了乘坐舒适性。

在一个实施方案中，大致环形内圈20和大致环形外圈30由与互连腹板40相同的材料制成。在另选实施方案中，大致环形内圈、大致环形外圈和互连腹板中的至少一者由不同的材料制成。如图1所示，大致环形外圈30可以具有径向外表面34，胎面承载层70附接到该径向外表面。可以通过粘合或使用本领域中通常可用的其他方法完成附接。

在例示的实施方案中，互连腹板40具有腹板元件42的至少两个径向相邻的层56、58，这些层限定多个大致多边形的开口50。在其他实施方案(未示出)中，可采用其他腹板构型。在另一个实施方案(未示出)中，可采用轮辐或其他支撑结构来代替腹板。

图3示出了用于非充气轮胎的轮胎结构100的另一个实施方案的前视图。轮胎结构100具有大致环形内圈110、大致环形外圈120以及在内圈110与外圈120之间延伸的呈互连腹板形式的支撑结构。互连腹板由限定多边形开口的多个腹板元件130形成。在该具体实施方案中，腹板元件130形成多个六边形形状和大致梯形形状，包括外部的交替六边形开口和梯形开口的系列以及内部的交替六边形开口和梯形开口的系列。

图4是用于非充气轮胎的轮胎结构200的另一个另选实施方案的前视图。轮胎结构200具有大致环形内圈210、大致环形外圈220以及在内圈210与外圈220之间延伸的呈轮辐230形式的支撑结构。在例示的实施方案中，示出了在大致径向方向上延伸的16个非线性轮辐。每个轮辐在两个位置处以锐角弯曲。然而，应当理解，可以任何几何形状和取向采用任何数量的轮辐。应当理解，图1至图4所示的几何形状仅仅是示例性的，并且可采用任何几何形状。

图5A是示出增强片材300的一个实施方案的透视图的示意图。增强片材300在纵向方向上具有长度L并且在横向方向上具有宽度W。长度L大于宽度W。因此，片材300可被称为细长片材。

在一个实施方案中，增强片材300包括在纵向方向上延伸并且嵌入热塑性材料320中的增强帘线310。增强帘线310由高强度材料构成。用于增强帘线310的示例性材料包括但不限于聚酯、尼龙、芳族聚酰胺、玻璃、钢和其他金属。在一个特定实施方案中，热塑性材料320为热塑性弹性体树脂。示例性热塑性弹性体树脂由DUPONT以商品名HYTREL市售。然而，应当理解，可采用任何热塑性弹性体树脂。热塑性弹性体树脂表现出期望的弹性、耐热性和耐化学品性、强度以及耐久性。然而，如果需要不同的特性，可选择其他聚合物材料以嵌入增强帘线。

增强帘线310可通过挤拉成型、共挤出或其他帘线涂覆方式嵌入热塑性材料320中。所得的增强片材300由于薄规格和低模量将是柔性的。

在形成增强片材300之后，将其切割并形成为多个非线性部件。另选地，可在不首先切割的情况下将单个增强片材形成为单个非线性部件。图5B是形成为示例性非线性部件400的增强片材300的一部分的透视图。增强片材300被切割并弯曲，使得增强帘线310在纵向方向上延伸。在一个另选实施方案(未示出)中，增强片材可以一定角度切割，使得增强帘线相对于纵向方向以锐角延伸。在另一个另选实施方案(未示出)中，增强片材可以一定角度切割，使得增强帘线在横向方向上延伸。

在例示的实施方案中，非线性部件400在四个不同位置处以尖锐拐角弯曲。在一个另选实施方案中，非线性部件在至少两个位置处弯曲。在其他另选实施方案中，可弯曲任何数量的位置，并且弯曲可形成尖锐拐角或倒圆拐角。

在一个实施方案中，由增强片材300形成非线性部件400的步骤包括向增强片材300施加热和压力。例如，可将增强片材300置于模具中。另选地，非线性部件400可通过施加压力而不施加热来形成。例如，增强片材300可通过辊进行冲压或成形。

可以任何数量的几何形状形成任何数量的非线性部件。例如，轮胎的每个非线性部件可具有不同的尺寸和形状。然而，考虑到制造效率，可能希望包括具有相同尺寸和形状的多个非线性部件。另外，还可能希望在多种不同类型和尺寸的轮胎中使用一种尺寸和形状的非线性部件。

在已形成所需数量的非线性部件之后，它们被布置为形成用于非充气轮胎的支撑结构。图6是被布置成环形形状的多个非线性部件400的一个实施方案的透视图。在例示的实施方案中，具有相同尺寸和形状的非线性部件400的单个圈以间隔开的布置方式放置。在另选实施方案中，可采用任何数量的尺寸和形状的非线性部件，并且部件可被布置成多个圈并被放置成彼此接触。在另一个另选实施方案中，不同的非线性部件可由不同的材料构成。例如，不同的部件可具有不同的增强帘线。同样，不同部件中的增强帘线可在不同方向上延伸。

在一个实施方案中，内圈和外圈与多个非线性部件分开形成。内圈具有旋转轴线和第一直径，并且外圈与内圈同轴并且具有大于第一直径的第二直径。图7是用于非充气轮胎的外圈500的一个实施方案的透视图。在一个实施方案中，外圈可由与非线性部件相同的材料形成。在一个另选实施方案中，外圈由不同于非线性部件的材料形成。例如，外圈可由聚合物材料或金属形成。

在例示的实施方案中，外圈500包括形成于内表面上的多个间隔开的横纹510。在一个实施方案中，横纹510由与外圈500相同的材料构成。例如，横纹可由聚合物材料或金属形成。在此类实施方案中，外圈500和横纹510可在模制工艺中一起形成。在一个另选实施方案中，横纹510与外圈500分开形成并且稍后附接。例如，横纹510可用粘合剂或通过化学粘结工艺附接到外圈500。另选地，横纹510可通过焊接或钎焊附接到外圈500。在一个另选实施方案(未示出)中，外圈不包括横纹。

在一个实施方案中，外圈500和横纹510均不包括增强帘线。在一个另选实施方案中，外圈具有嵌入其中的增强帘线。在另一个另选实施方案中，横纹具有嵌入其中的增强帘线。

内圈可以类似的方式构造。在一个实施方案中，内圈和外圈由相同的材料构造。在一个另选实施方案中，内圈由与外圈的材料不同的材料构造。在一个实施方案中，内圈在外表面上包括多个横纹。在另一个另选实施方案中，内圈不包括横纹。

图8是附接到外圈500的多个非线性部件400的透视图。在例示的实施方案中，每个非线性部件400的一部分直接附接到外圈500，并且每个非线性部件400的一部分附接到横纹510。对于这两种附接，非线性部件400可用粘合剂或通过化学粘结工艺附接。另选地，非线性部件400可通过焊接或钎焊附接。

可添加另外的非线性部件并将其附接到此处所示的非线性部件400。附接同样可用粘合剂或化学粘结工艺以及通过焊接或硬钎焊来实现。该过程可继续，直到非线性部件附接到内圈，并且非线性部件形成从内圈延伸到外圈的腹板。非线性部件同样可附接到内圈和形成于内圈外表面上的横纹两者。

图9是示出腹板组件900的另选实施方案的前视图的示意图。在例示的实施方案中，多个非线性部件形成在内圈920与外圈930之间延伸的腹板910。在例示的实施方案中，内圈920和外圈930均不包括横纹。而是腹板910的非线性部件直接附接到内圈920和外圈930。

在一个实施方案中，首先通过以上述方式中的一种将多个非线性部件布置并附接到彼此来构造腹板910。在例示的实施方案中，非线性部件在一系列同心圈中彼此附接，这些同心圈随后环彼此附接。如此处所示，非线性部件形成内腹板圈940、中间腹板圈950和外腹板圈960。出于例示性目的，这些同心圈被示出为间隔开。在另选实施方案中，可采用任何数量的腹板圈。

在形成腹板910之后，可随后使用上述附接方法中的一种将其附接到内圈920和外圈930。在一个另选实施方案中，腹板910通过旋转焊接附接到内圈920和外圈930。旋转焊接是用于热塑性材料的摩擦焊接技术，其中待焊接的部件通过摩擦来加热。热量可通过以下方式产生：在保持内圈920和外圈930抵靠环箍静止的同时转动腹板910；或者在保持腹板910抵靠内圈920和外圈930静止的同时转动内圈920和外圈930。这一直持续到零件之间的摩擦热达到足以焊接零件的水平。然后释放静止零件，使其也旋转，同时沿旋转轴线施加压力，从而随着零件冷却而将零件保持在一起。此类过程可能要求环箍具有大于预定最小厚度的厚度。

在另一个实施方案中，通过将非线性部件放置在模具中来形成腹板组件900。然后将聚合物材料注入模具中，使得聚合物材料围绕非线性部件。在该过程中可添加热或压力。注入的材料随后冷却，从而嵌入非线性部件。该过程可被称为包覆模制工艺。在一个此类实施方案中，注入模具中的聚合物材料是与非线性部件不同的材料。因此，支撑结构的热塑性材料嵌入不同于热塑性材料的聚合物材料中。

在包覆模制工艺的一个实施方案中，将增强热塑性材料放置在整个模具中，使得所得的腹板整体增强。在一个另选实施方案中，模具的一些部分中未放置增强热塑性材料。例如，限定内圈或外圈的模具部分中可能未放置增强热塑性材料。

在构建腹板结构之后，可通过提供胎面橡胶并将胎面橡胶附连到聚合物材料的外圈来完成非充气轮胎。图10是示出非充气轮胎1000的一个实施方案的前视图的示意图。在例示的实施方案中，非充气轮胎1000包括从内圈920延伸到外圈930的腹板910。在例示的实施方案中，腹板910具有多个几何开口，其中几何开口中的至少一个几何开口具有尖锐拐角。在一个另选实施方案中，非线性部件形成轮辐而不是腹板，诸如图4所示的轮辐实施方案。

胎面橡胶1010附连到外圈930。胎面橡胶可用粘合剂或化学粘结工艺附连。附连可包括施加热或压力。胎面橡胶1010可具有形成于其中的胎面元素，诸如顺纹、块状花纹、横纹、沟槽、胎纹沟和其他胎面元素。胎面橡胶还可包括内部结构，诸如剪切带。

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”在权利要求书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，该术语旨在表示“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，《现代法律用语词典》第624页(第二版，1995年)(BryanA.Garner,A Dictionary of Modern Legal Usage 624(2d.Ed.1995)。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，该术语旨在另外表示“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，该术语旨在不仅表示“直接连接到”，而且也表示“间接连接到”，诸如通过另外的一个或多个部件进行连接。

虽然本申请已通过其实施方案的描述进行了说明，并且虽然已相当详细地对所述实施方案进行了描述，但申请人并非意图将所附权利要求书的范围约束为这样的细节或以任何方式限制为这样的细节。附加的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，本申请并不限于所示和所述的特定细节、代表性设备和方法，以及示例性示例。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此类细节。

Claims (12)

1.一种制造非充气轮胎的方法，所述方法包括：

提供具有第一直径的内圈；

提供具有大于所述第一直径的第二直径的外圈；

在所述外圈上形成多个横纹；

提供其中设置有增强帘线的至少一个热塑性片材；

由所述至少一个热塑性片材形成多个非线性部件，其中每个非线性部件具有第一端和第二端；

将所述多个非线性部件连接在一起以形成支撑结构；

将所述支撑结构连接到所述内圈；以及

将所述支撑结构连接到所述外圈，

其中，将所述支撑结构连接到所述外圈的所述步骤包括将所述多个非线性部件连接到所述多个横纹，使得第一非线性部件的第一端连接到第一横纹，并且第一非线性部件的第二端连接到与第一横纹相邻的第二横纹。

2.根据权利要求1所述的方法，其中由所述至少一个热塑性片材形成所述多个非线性部件包括向所述至少一个热塑性片材施加热和压力以使所述至少一个热塑性片材成形。

3.根据权利要求1所述的方法，其中由所述至少一个热塑性片材形成所述多个非线性部件包括切割所述至少一个热塑性片材。

4.根据权利要求1所述的方法，其中由所述至少一个热塑性片材形成所述多个非线性部件包括在至少两个位置处弯曲所述至少一个热塑性片材。

5.根据权利要求1所述的方法，其中提供其中设置有增强帘线的所述至少一个热塑性片材包括提供增强帘线的步骤和用热塑性材料涂覆所述增强帘线的步骤。

6.根据权利要求5所述的方法，其中用所述热塑性材料涂覆所述增强帘线包括用所述热塑性材料挤拉所述增强帘线。

7.根据权利要求1所述的方法，其中将所述多个非线性部件连接在一起以形成所述支撑结构包括将所述多个非线性部件连接在一起以形成腹板。

8.一种非充气轮胎，所述非充气轮胎包括：

内圈，所述内圈具有旋转轴线；

外圈，所述外圈与所述内圈同轴；

设置在所述外圈上的多个横纹，所述多个横纹由与所述外圈相同的材料构成，其中，所述横纹缺少增强帘线；

支撑结构，所述支撑结构从所述内圈延伸到所述外圈、由热塑性材料构造并且具有嵌入其中的增强帘线；

其中，所述支撑结构包括多个非线性部件，并且

其中，第一非线性部件的第一端连接到第一横纹，并且第一非线性部件的第二端连接到与第一横纹相邻的第二横纹；和

周向胎面，所述周向胎面围绕所述外圈延伸。

9.根据权利要求8所述的非充气轮胎，其中所述多个横纹沿着所述外圈间隔开，并且其中每个横纹附接到所述支撑结构的非线性部件。

10.根据权利要求8所述的非充气轮胎，其中所述支撑结构的多个非线性部件用粘合剂彼此连接。

11.根据权利要求8所述的非充气轮胎，其中所述支撑结构是具有多个几何开口的腹板，其中所述多个几何开口中的至少一个几何开口具有尖锐拐角。

12.根据权利要求8所述的非充气轮胎，其中所述支撑结构的所述热塑性材料嵌入不同于所述热塑性材料的聚合物材料中。

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