CN1133550C - 轮胎的支承薄膜 - Google Patents

Abstract

一种复曲面强化橡胶薄膜(M)，用于支承无内胎轮胎(P)的胎面，并与所述轮胎及其安装轮箍(J)一起构成一轮胎组件(E)，当充气至一高于轮胎(P)的腔内压力(P₁)的压力(P₀)时，在充气状态下，其顶部半径R_M小于在建议压力下使用的轮胎的负载半径，该薄膜(M)在其顶部(1)被一护胎层(12)及粘结加强件(13)加强，加强件(13)由周向的轮胎帘线或绳索构成，而其侧壁(11)则至少被一加强层(120)加强，加强层(120)围绕着一个环形加强元件(2)缠绕，该加强元件(2)的断裂力略大于粘结加强件的断裂力。

Description

轮胎的支承薄膜

技术领域

本发明涉及轮胎胎面的支承装置。所述支承装置连同所述轮胎及其安装轮箍一起构成车辆的滚动组件，它意欲在轮胎压力发生意外损失时仍可以运动，所述轮胎特别是重型车辆的无内胎轮胎，其形状比最多为0.8。

背景技术

法国专利2,135,333描述了一种可充气环形容器，它作为一支承装置，可将由于跑气或漏气而带来的风险降至最小，该可充气环形容器包括在轮胎正常运行期间用于限制膨胀的装置，以及用于松开所述限制装置并允许膨胀的装置。限制装置由柔性材料制成，它被折叠和固定，以便形成一条夹持带，而用于松开限制装置的装置则或者包括一条接缝或一个胶粘接头，或者为由纤维制成的固定元件。

到目前为止尚未公开的法国申请FR96/14631中描述了一种作为胎面支承装置的加强橡胶复曲面薄膜，它被充气至压力P₀，该压力P₀大于轮胎腔内的压力P₁，且在充气状态下，它具有顶部半径R_M，该顶部半径R_M小于在建议压力下使用时轮胎的负载半径，所述薄膜至少在其顶部被一个顶部加强件所加强，该顶部加强件至少由一层缆索或绳索构成，所述薄膜的顶部还包括有加箍加强件，它至少由一层缆索或绳索构成，这些缆索或绳索沿周向定向，且每cm绳索或缆索层所具有的断裂负载至少等于顶部半径R_M与所述层中每cm²表面积上压力的乘积，从而导致每cm所述层上的应力等于由轮胎所能承受的最大离心力所产生的应力，并允许加箍缆索或绳索在压差P₀-P’₁下断裂，该压差P₀-P’₁存在于轮胎经受了压力损失的情况下，它大于初始压差，也即在正常运动条件下的压差P₀-P₁。

复曲面薄膜可以为封闭型或开口型的。所谓封闭型的，是指其横截面具有连续的轮廓，即它与充气内胎的截面相似；所谓开口型的，则是指其横截面轮廓是不连续的，例如，所述薄膜侧壁的端部位于轮胎胎圈的高度位置，所述薄膜插入于其中，并与其成一体，或与其独立。

所述薄膜的内部压力P₀在较冷状态下，即20℃下测量时大于轮胎内腔的压力P₁，其差值根据所讨论轮胎的尺寸而介于0.5×0⁵Pa与5.0×0⁵Pa之间。假定主要由于所述轮胎的受热缘故，复曲面薄膜的顶部半径R_M最好在轮胎负载半径的0.8-0.97倍之间，那么过大的压差会带来对轮胎本身的某些性能(例如轮胎胎体加强件的寿命)产生不利影响的风险，同时，还要求特别大的加箍加强件。

顶部加强件最好由两层缆索或绳索构成，每层内的缆索或绳索相互平行，并在层与层之间相互交叉，它们与周向形成50°-85°之间的角度。为了轻便、柔韧和良好的抗腐蚀性，优选采用由织物制成的缆索或绳索，且最好由芳烃聚酰胺制成。所述两个层的轴向端部最好位于薄膜的侧壁上，从而使得，如果轮胎胎体加强件的最大轴向宽度称为S，则所述层的宽度最好在S和1.30S之间。

根据上述法国申请中描述的发明，复曲面薄膜包括有侧壁，每个侧壁至少由一层径向缆索或绳索加强，有利的是，所述侧壁设置有通向轮胎的金属安装轮箍的径向凹槽。

在由轮胎所形成的组件处于正常运动条件下，即其安装轮箍和薄膜、负载、压力以及速度条件等都采用所讨论轮胎的建议值时，薄膜保持一赤道半径，它基本上不变，且小于轮胎的负载半径，而其侧壁中外壁的最主要部分与轮胎的内壁处于永久性接触。所述侧壁之间的摩擦导致覆盖着轮胎的侧壁的不渗透橡胶层的过早破坏和磨损。

发明内容

为克服上述缺点，本发明提出一种复曲面支承薄膜的新型结构，它使得在正常运动条件下能够控制其子午剖面，同时在轮胎腔内压力发生损失的情况下允许其完全膨胀。

本发明提出的加强橡胶复曲面薄膜被用作轮胎胎面的支承装置，并与所述轮胎及其安装轮箍一起构成一个在轮胎遭受压力损失时仍可滚动的滚动组件，安装轮箍的名义直径是D_S，而其突缘的外径为D_R，复曲面薄膜被充气至压力P₀，该压力P₀大于轮胎腔内的压力P₁，且在充气状态下，复曲面薄膜的顶部半径R_M小于在其建议压力下使用时轮胎的负载半径，所述薄膜在其顶部至少被两层绳索或缆索加强，在每一层内，绳索或缆索相互平行，并在层与层之间相互交叉，所述薄膜的顶部还包括有加箍加强件，加箍加强件至少由一层绳索或缆索构成，这些绳索或缆索沿周向定向，且每单位长度层所具有的断裂负载使得其可以承受由轮胎受到的最大离心力所产生的应力，再加上由正常运动期间存在的压差P₀-P₁所产生的应力，但允许其在更大的压差P₀-P’₁下得以断裂，所述薄膜的每一侧壁均至少由一个层加强，其特征在于，从子午剖面上看，所述侧壁的加强层在侧壁的每一底部部分中环绕着一个环形加强元件而缠绕，环形加强元件的内径位于值D_R和D_S之间，其结构和横向尺寸使得其在加箍加强件断裂后，在压差P₀-P’₁下得以断裂，压差P₀-P’₁存在于轮胎经受了压力损失的情况下，并大于初始压差P₀-P₁，所述层不与所述环形元件成一体，并在每一侧壁内的子午线长度是这样的，即在充气状态下，其子午剖面轮廓使得在直径D_S与直径D_S+2(D_R-D_S)之间的径向高度区域外，薄膜的外侧壁不与轮胎的内侧壁接触。

有利的是，侧壁的加强层围绕着它而缠绕的加强元件的断裂负载是支承薄膜中使用的每单位长度加箍加强件的断裂负载的1.2-4倍。

侧壁的加强层可以是径向的，或由这样的绳索或缆索构成，这些绳索或缆索与周向形成一个例如可在50°-90°之间的角度。为便于生产，薄膜的顶部加强件及其侧壁的加强层最好由同样的倾斜绳索或缆索层形成：一个第一层，其一个端部位于薄膜的一个肩部区域中，而另一个端部则是围绕着位于所述肩部相对侧的加强元件的向上翻转部分的端部；一个第二层，其一个端部位于薄膜的另一肩部区域中，而另一个端部则是另一个向上翻转部分的另一端部。每一单独层还可由这样的绳索或缆索构成，它们在薄膜的侧壁部分是径向的，而在顶部部分则是倾斜的。

有利的是，环形加强元件可以是由若干股构成的单根芳烃聚酰胺缆索。它也可通过将芳烃聚酰胺长丝绕其自身缠绕的方式形成，从而形成一个实际上垂直于组件的转动轴线的层截面。

支承带可具有如浮雕一样的元件，它们基本上为截头锥体，并形成周向的块或垫板列，薄膜的加箍加强件最好位于支承带的径向外表面上，其形状为若干狭窄的带，它们由若干周向的织物缆索构成，其宽度基本上等于支承带的浮雕状元件列之间的切口或凹槽的宽度，并独立于支承带地布置在所述凹槽中。这种加箍结构使得，当轮胎的内腔缺乏充气气体，且由于显著增加的压差引起带的周向缆索断裂时，允许复曲面薄膜得以更快、更完全地膨胀。

附图说明

本发明的特征和优点将通过结合以下描述，并参考所示非限定性实施例的示例性附图，从而可得到更加清楚的理解，其中：

图1是本发明提出的复曲面支承薄膜的示意图，其中它处于安装在轮胎运转轮箍上的轮胎内的位置；

图2是图1中薄膜的放大示意图。

具体实施方式

本发明提出的并描述于实例中(图2)的复曲面薄膜M是封闭型的，并在其顶部1被加强。其径向内部10具有恒定的较薄厚度，而其侧壁11和顶部1则较厚。它被两个层120所加强，每一层由聚酯缆索构成，每一层中的缆索相互平行，其间距相当于每dm有102根缆索，并与组件的赤道平面XX’形成60°的角度，该角度在一个层中沿一个方向，而在另一层中则沿相反方向。每一层的宽度是这样的，即其一个端部A位于薄膜M的一个肩部区域中，而另一端部B则是向上翻转部分20的端部，向上翻转部分20是在围绕着位于所述肩部相对侧上的轮胎下部中的环形加强元件2缠绕后形成的。这样，两个层120在薄膜M的顶部区域形成一个顶部加强件12，该顶部加强件12由两层缆索构成，缆索在每个层中相互平行，在层与层之间相互交叉，并与赤道方向形成60°角。

如此形成的顶部加强件12易于膨胀，并在其顶部覆盖有橡胶支承带14，橡胶支承带14设置有如浮雕般的截头锥体元件140，它们相互间凹槽141加以分隔。这些截头锥体“块”在带14的表面上形成周向的列，并在由块140形成的轴向相邻列之间设有由周向缆索形成的加箍带131，所述缆索由三股330特(克斯)的芳烃聚酰胺绳索构成。所述缆索带中每cm层所具有的拉力(垂直于缆索方向)是相对延伸率的函数Fcm＝f(ε)，且其随相对位伸率而变化的曲线在力为0与每根缆索为145daN的断裂负载之间具有较陡的斜率。如此确定的所有由三根周向缆索构成的带131形成加箍加强件13，它们的数目等于块140所形成的列之间的轴向间隙数目，从而确保了薄膜M的加箍作用，该加箍作用首先是克服由离心力所产生的力，其次是克服由压差P₀-P₁所产生力，其中P₀是复曲面薄膜M的充气压力，它等于9.5×10⁵Pa，而P₁是轮胎P的压力，它等于9.0×10⁵Pa。所述加箍作用使薄膜M能在组件的正常运动条件下，也即处于对所讨论轮胎采用建议的负载、压力和速度的条件下，保持一个半径R_M，它基本上是恒定的，且小于正常运行条件下轮胎P的负载半径。所述带131使得在恶化情况下允许有更长的里程。

在所描述的实施例中，每一环形加强元件2是通过将一个由三根330特(克斯)绳索组成的芳烃聚酰胺缆索绕自身缠绕(直到形成第四圈)的方式形成的。环形元件2在周向加箍缆索带131断裂稍后就断裂，环形元件与层120的分离(环形元件涂敷有防粘结产品)使得其可以周向伸长，从而完成在轮胎的压力损失及在压差为P₀-P’₁情况下的薄膜膨胀，所述压差P₀-P’₁大于初始压差0.5×10⁵Pa。

在图1中，组件E由轮胎P、安装轮箍J和本发明提出的复曲面薄膜M构成，在所说明的实例中，轮胎P的尺寸为495/45-R-22。轮胎P是公知类型的轮胎，它具有一侧壁，该侧壁径向向外连接至胎面21，并径向向内伸展至两个胎圈22，每个胎圈22至少被一个胎圈钢丝23所加强，一个径向胎体加强件24围绕着胎圈钢丝23被锚定，以形成向上翻转部分25。所述胎体加强件24在顶部径向覆盖有顶部加强件26，顶部加强件26至少由两层金属绳索或缆索构成，在每一层内金属绳索或缆索相互平行，并在层与层之间相互交叉，且与周向形成一个在5°-45°之间的角度。轮胎P是一种无内胎轮胎，其内侧包括有一层橡胶混合物，充气气体不能渗透它。

支承薄膜M的环形加强元件2具有内径D，该内径D位于值D_R与值D_S之间，值D_R等于将轮胎P安装于其上的称为17.00×22.5型号的轮箍J的突缘直径，而值D_S是所述轮箍J的名义直径，它按实践中的标准化规范加以规定。薄膜M的侧壁的加强层120的子午线长度是这样的，即在充气状态下，所述层的子午剖面轮廓不与位于直径D_S与直径D_S+2(D_R-D_S)之间的径向高度区域外的轮胎内侧壁接触。

Claims (6)

1、一种强化橡胶复曲面薄膜M，它用作轮胎P的胎面支承装置，并与所述轮胎P及其安装轮箍J一起构成一个滚动组件，该滚动组件可以在轮胎P遭受压力损失的情况下滚动，安装轮箍J的名义直径为D_S，而其突缘的外径为D_R，复曲面薄膜M被充气至压力P₀，压力P₀大于轮胎腔内的压力P₁，充气状态下复曲面薄膜M的顶部半径R_M小于轮胎在其建议压力下使用时的负载半径，所述薄膜M在其顶部(1)至少被两个绳索或缆索层(120)所加强，在每一层内，绳索或缆索相互平行，并在层与层之间相互交叉，所述薄膜M的顶部(1)还包括有加箍加强件(13)，加箍加强件(13)至少由一层绳索或缆索构成，这些绳索或缆索沿周向定向，每单位长度所述层所具有的断裂负载使得其可以承受由轮胎P受到的最大离心力产生的应力，再加上由正常运动期间存在的压差P₀-P₁所产生的应力，但使得其可以在更大的压差P₀-P’₁下断裂，所述薄膜M的每一侧壁(11)均至少由一个层(120)加强，其特征在于，从子午剖面上看，所述侧壁中的层(120)在侧壁的每一底部部分围绕着一个环形加强元件(2)而缠绕，环形加强元件(2)的内径位于值D_R与值D_S之间，其结构及横向尺寸使得其在加箍加强件(13)断裂后以及在压差P₀-P’₁下得以断裂，该压差P₀-P’₁存在于轮胎经受了压力损失的情况下，并大于初始压差P₀-P₁，所述层(120)不与所述环形元件成一体，且在每一侧壁(11)内的子午线长度是这样的，即在充气状态下，其子午剖面轮廓使得在直径D_S与直径D_S+2(D_R-D_S)之间的径向高度区域外，薄膜的外侧壁不与轮胎的内侧壁接触。

2、如权利要求1所述的薄膜M，其特征在于，用于侧壁的加强层(120)围绕着它而缠绕的加强元件(2)的断裂负载是薄膜M中使用的加箍加强件(13)的每单位长度断裂负载的1.2-4倍。

3、如权利要求1或2之一所述的薄膜M，其特征在于，侧壁(11)的加强层(120)由径向绳索或缆索形成。

4、如权利要求1或2之一所述的薄膜M，其特征在于，用于侧壁(11)的加强层(120)由绳索或缆索形成，这些绳索或缆索与周向形成一个例如在50°-90°之间的角度。

5、如权利要求1或2所述的薄膜M，其特征在于，顶部加强件(12)及用于侧壁(11)的加强层(120)由同样的倾斜绳索或缆索层(120)形成，这些绳索或缆索与周向形成一个可处于50°-90°之间的角度；第一层(120)，其一个端部A位于薄膜M的一个肩部区域中，而另一个端部B是围绕着位于所述肩部的相对侧的加强元件(2)的向上翻转部分(20)的端部；第二层(120)，其一个端部A位于薄膜的另一肩部区域中，而另一个端部B则是另一向上翻转部分的另一端部。

6、如权利要求1或2所述的薄膜，其特征在于，环形加强元件(2)是这样形成的，即将芳烃聚酰胺长丝绕自身缠绕，从而形成一个垂直于组件的转动轴线的层截面。

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