结构支撑的弹性轮胎及其制造方法技术

一种没有内气压的支承载荷的弹性轮胎（１００），具有一地面接触胎面部分（１１０）、从该地面接触胎面部分（１１０）径向向内延伸的侧壁部分（１５０）以及在在轮胎滚动中用于保持固定在车轮（１０）上的胎圈部分（１６０），该侧壁部分结合在该胎圈部分。一加强环形带设置在该胎面部分的径向里边，该环形带具有一弹性剪切层（１２０）、具有粘贴在该弹性剪切层里面的至少一个第一膜片（１３０）以及粘贴在该弹性剪切层外面的至少一个第二膜片（１４０），每个膜片具有大于该弹性剪切层弹性的剪切模量的纵向拉伸模量，使得在被施加外载荷时，该与地面接触的胎面部分的变形变成一扁平形状，同时保持该膜片的一个基本恒定的接触长度。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
结构支撑的弹性轮胎专利技术背景本专利技术涉及一种弹性轮胎，由该轮胎的结构部件支撑车辆载荷，而不用内部气压。充气轮胎对于车辆机动性能成为可选择的方案已超过一个世纪。现代带束的、子午线轮胎胎体充气轮胎是一种不平常的产品，它具有支撑载荷的有效的装置，同时允许适当的垂直和横向一致性。充气轮胎获得的机械性能主要是由于在该轮胎腔体中的空气内压的作用。该气压的反作用使带束和胎体部件产生适当的刚度。这样该充气压力是该充气轮胎的一个非常重要的设计参数。不幸的是，当充气压力固定时，充气轮胎的设计师修改该轮胎垂直刚度的灵活性非常有限。为了获得充气轮胎良好的性能需要很好地保持压力。充气压力低于规定值的可导致燃料经济性方面的损失。对于常规充气轮胎来说，重要的是在气压完全损失后其使用极为有限。为了在轮胎的气压完全丧失后使车辆能够继续行驶业已提出许多轮胎结构。大量现有的泄气行驶轮胎方案是充气轮胎具有附加的侧壁加强件或填充物，使该侧壁在泄气后行驶期间在受压情况下起到载荷支撑件的作用。这种附加加强件经常导致轮胎重量增加和舒适性降低的缺点。其他提供泄气行驶性能的方案基本上是利用在该胎冠部分中的环形加强带。在这些方案中，该胎面部分的刚度一部分来自该环形加强带的自身特性，一部分来自气压的反作用。还有一些其它方案依靠安装在车轮内的辅助的内部支撑结构。这些支承件增加了安装组件的质量，并且或者增加装配难度，或者需要使用多分段的轮辋。所有这些方法混合出不同的充气轮胎结构，并且在设计上具有需要兼顾要么优化充气状态要么优化泄气状态的缺点。此外，这些泄气行驶方案需要使用一些装置，以监视轮胎气压，并且如果该充气压力超出推荐限度，报告车辆驾驶者。设计成不使用充气压力工作的轮胎消除了所有这些问题，并兼顾了充气轮胎的性能。只有一种工状态，非充其状态，既不需要保持气压，也-->不需要监视压力。迄今为止的结构支撑的弹性轮胎，例如实心轮胎或其它弹性结构，不能提供常规充气轮胎的性能状态。具有充气轮胎特性的结构支撑弹性轮胎方案会是受欢迎的改进。
技术实现思路
本专利技术的结构支撑弹性轮胎只由其胎面、侧壁和胎圈部分的结构特征支撑其载荷，没有内部气压的支撑。在不看该侧壁和胎圈部分时，结构支撑弹性轮胎的胎面部分作为一个加强环形带出现，该加强环形带具有刚度，承受轮胎子午面和赤道面的弯曲。子午面经过完全位于子午面的轮胎旋转轴线。该赤道面垂直经过该轮胎旋转轴线，并等分该轮胎结构。环形带与一个平面的接触类似于轮胎与地面的接触，该结果的反作用类似于承载轮胎的地面接触应力。对于具有均质材料的刚度环形带而言，满足均衡和弯曲力矩要求的压力分布补偿一对位于每个接触区域端部的集中的力，其一个端部示于图2A。在这种理想的形式中，该环形带没有剪切变形。然而，如果该环形带具有一个限定剪切变形的结构，所得到的压力分布基本是均匀的。根据本专利技术的结构支撑弹性轮胎具有一胎面部分，从该胎面部分向轮胎轴线径向延伸的侧壁部分，以及用于固定在车轮上的在该侧壁部分径向内端的胎圈部分。该胎面、侧壁和胎圈确定了一个类似于充气轮胎中的中空的环形空间。根据本专利技术，一个环形带被设置在该胎面部分的径向里边，该环形带具有一个弹性剪切层，至少一个被附着在该弹性剪切层径向内区域的第一膜片，以及至少一个附着在该弹性剪切层径向外边区域的第二膜片。该膜片最好具有一个嵌入在弹性包覆层内的基本不可延伸的帘线加强件的叠层，该膜片的弹性纵向拉伸模量比该弹性剪切层的弹性剪切模量大得多，使得在被施加外部载荷时，与地面接触的胎面部分的变形从一环形变形成一扁平形状，同时保持该膜片的一个基本恒定的接触长度。该膜片的相对变形由在剪切层的剪切产生。在图2B中示意地示出了这种作用。如图2B所示，一个有益的结果是，与没有使用环形带的具有上述变形特征的其它轮胎相比，地面接触压力在该接触区域的整个长度上更均匀。环形带不依赖于内部充气压力，而-->在轮胎子午面上具有横向刚度和在赤道平面上具有纵向弯曲刚度，该刚度足够高能起到载荷支撑部件作用。根据本专利技术的一个方面，该环形带的横向半径，即在该轮胎子午面的曲率半径，小于该外胎面表面的横向半径，以在该接触区域中承受该环形件的弯曲。根据本专利技术的结构较好地允许轮胎设计者不依赖接触压力稍微能调节该轮胎的垂直刚度，相反，在常规充气轮胎中，该地面接触压力与轮胎垂直刚度是紧密联系的。该轮胎侧壁提供了反作用于车轮所需的结构，由该环形带支撑载荷，由此支撑车辆的质量。在常规充气轮胎中，载荷支撑是由该轮胎侧壁拉力差提供的，该最小的侧壁拉力在该接触区域的中央，而最大的拉力在与该接触区域相对的子午面。如图3A所示，本专利技术的结构支撑弹性轮胎由拉伸接触区域之外的这些子午线的该侧壁支撑其载荷。当该侧壁具有较高的有效拉伸径向刚度和较低的有效压缩径向刚度时，获得最佳载荷支撑。当满足这些条件时，可以说，该车轮挂在该轮胎上部。此外，为了最佳的载荷支撑，该侧壁具有直线的外形和径向排列的加强部件。本专利技术轮胎的垂直刚度(在受载时承受垂直方向的变形)由该轮胎的一反偏移刚度影响到相当程度，该反偏移刚度是承受轮胎不接触地面部分变形的测量值，该轮胎的反偏移允许该车轮轴线垂直位移，这有效地减小了该轮胎的垂直刚度。调节该轮胎的反偏移刚度也就调节了该轮胎的垂直刚度。当本专利技术的轮胎以高角速度旋转时，在该环形带上形成向心力，这些力产生圆周方向应力，导致该环形带径向向外扩张。该环形带的扩张由该侧壁的高有效径向刚度承受。由于在该地面接触区域没有产生这种向心力，净结果是一垂直向上的力，起到支撑所受载荷一部分的作用，并增加该轮胎的有效垂直刚度。该向心力，以及因此该轮胎的有效垂直刚度，随速度增加而增加；这样，在速度增加时，该轮胎的偏移被减小。减小的偏移也就减小了轮胎上产生的热量，并改善高速性能。本专利技术轮胎在承载时，在侧壁上产生的拉力明显低于充气的加载轮胎侧壁拉力。参考图1，胎圈部分160可以采用几种胎圈结构中任何一种，-->这些胎圈结构能够不依赖于充气压力安装在轮辋10上并且在使用轮胎时保持胎圈部分的适当安装。满足这些要求的胎圈结构的一个例子示于Drieux等人的美国专利US5,785,781号并通过参考结合在此。根据本专利技术的一个实施例，一种结构支撑的弹性轮胎包括一个地面接触胎面部分，从该胎面部分径向向内延伸的侧壁部分(和在胎圈部分的固定)，和在轮胎滚动时适于保持固定在车轮上的胎圈部分，以及一个设置在该胎面部分的径向里边的加强的环形带，该带具有一弹性剪切层，至少一个粘附在该弹性剪切层径向里边的第一膜片，和至少一个粘附在该弹性剪切层径向外边的第二膜片，并且该第二膜片为波浪形，在径向具有波幅，在轴向具有波长。这个波浪形膜片承受在该地面接触区域中的该环形带的受压弯曲，而不限制于该环形带的横向半径和外部胎面表面，如果该胎面花纹沟与最小波浪一致，即该膜片凹陷部分向着该胎面，这些花纹沟可以比常规轮胎的花纹沟深，这改善了该轮胎的抗滑水效应性能。根据本专利技术的另一实施例，一种结构支撑的弹性轮胎包括一地面结胎面部分，从该胎面部分径向向内的延伸的侧壁部分(和在胎圈部分的固定)，和在轮胎滚动时适于保持固定在车轮上的胎圈部分，以及一个设置在该胎面部分的径向里边的加强的环形带，该带具有一弹性剪切层，至少一个粘附在该弹性剪切层径向里边的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种结构支撑弹性轮胎，具有一地面接触胎面部分，从该胎面部分径向向内延伸的侧壁部分，该侧壁部分结合在当轮胎滚动时适于保持固定在车轮的胎圈部分，以及 一个设置在所述胎面部分径向里边的加强环形带，所述环形带具有一个弹性剪切层，至少一个被粘附在所述弹性剪切层径向里面区域的第一部膜片，以及至少一个粘贴在所述弹性剪切层径向外面区域的第二膜片， 其中每个所述膜片的弹性纵向拉伸模量充分大于该弹性剪切层的弹性剪切模量的，使得在施加外载荷时，所述地面接触的胎面部分的变形从一环形变形成一扁平形，并保持所述膜片一个基本恒定的长度，并且所述膜片的相对位移主要发生在所述剪切层中。

【技术特征摘要】
1.一种结构支撑弹性轮胎，具有一地面接触胎面部分，从该胎面部分径向向内延伸的侧壁部分，该侧壁部分结合在当轮胎滚动时适于保持固定在车轮的胎圈部分，以及一个设置在所述胎面部分径向里边的加强环形带，所述环形带具有一个弹性剪切层，至少一个被粘附在所述弹性剪切层径向里面区域的第一部膜片，以及至少一个粘贴在所述弹性剪切层径向外面区域的第二膜片，其中每个所述膜片的弹性纵向拉伸模量充分大于该弹性剪切层的弹性剪切模量的，使得在施加外载荷时，所述地面接触的胎面部分的变形从一环形变形成一扁平形，并保持所述膜片一个基本恒定的长度，并且所述膜片的相对位移主要发生在所述剪切层中。2.根据权利要求1的轮胎，其中所述模片之一的纵向拉伸模量与所述剪切层的剪切模量的比率至少约100∶1。3.根据权利要求1的轮胎，其中所述模片之一的纵向拉伸模量与所述剪切层的剪切模量的比率至少约1000∶1。4.根据权利要求1的轮胎，其中每单位宽度接触区域宽度的反偏移刚度大于0.1DaN/mm2。5.根据权利要求1的轮胎，其中所述剪切层弹性模量乘以所述剪切层径向厚度的积近似等于预定的地面接触压力乘以所述第二膜片预定的最外范围的径向位置的积。6.根据权利要求5的轮胎，其中所述剪切层具有至少5mm的径向厚度。7.根据权利要求6的轮胎，其中所述剪切层具有至少约10mm至-->20mm的径向厚度。8.根据权利要求1的轮胎，其中所述剪切层的弹性剪切模量为约3Mpa到20Mpa。9.根据权利要求1的轮胎，其中所述第一和第二膜片具有嵌入在弹性包覆层内的基本上不可延伸帘线加强层，该包覆层具有至少等于该剪切层弹性剪切模量的弹性剪切模量。10.根据权利要求9的轮胎，其中所述第一和第二膜片的帘线加强件与轮胎的圆周方向形成在约10°至约45°的之间的夹角。11.根据权利要求1的轮胎，其中该第二膜片具有一个弯曲横向形状，其横向弯曲半径小于所述胎面部分径向最外表面的横向弯曲半径。12.根据权利要求11的轮胎，其中所述胎面部分径向最外面具有至少1000mm的横向弯曲半径。13.根据权利要求11的轮胎，其中该第二膜片具有具有至少500mm的横向弯曲半径。14.根据权利要求1的轮胎，其中该胎面具有至少一个胎面花纹沟。15.根据权利要求1的轮胎，其中所述第二膜片是波浪形的，其在径向具有波幅，在轴向具有波长。16.根据权利要求15的轮胎，其中所述第二膜片的波幅在最大剪切层厚度的约20％和50％之间。-->17.根据权利要求15的轮胎，其中所述第二膜片在该膜片轴向上具有一个恒定的波幅。18.根据权利要求15的轮胎，其中所述第二膜片的波长为所述胎面部分滚动胎面宽度的约20％至50％。19.根据权利要求15的轮胎，其中所述胎面具有至少一个胎面花纹沟，该胎面花纹沟的胎面深度为常规胎面深度的120％。20.根据权利要求1的轮胎，其中所述侧壁部分的有效径向拉伸刚度大于有效径向压缩刚度。21.根据权利要求20的轮胎，其中所述侧壁部分在拉伸上基本不可延伸，并且基本没有抗压缩弯曲强度。22.根据权利要求20的轮胎，其中所述侧壁部分由基本径向的部件加强。23.根据权利要求20的轮胎，其中所述侧壁部分在轮胎子午面上是直线的。24...

【专利技术属性】
技术研发人员：TB赖恩，KW戴明诺，SM克龙，
申请(专利权)人：米其林研究和技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]