胎圈芯总成和使用这种总成的轮胎的制作方法

专利名称：胎圈芯总成和使用这种总成的轮胎的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种轮胎的胎圈芯，特别是一种作为胎缘一部分并能够在各种工作状态下将轮胎固定在相应的轮辋座上的胎圈芯。
在现有技术中，一只常规的轮胎一般都有至少一个带有翻转能够包裹住胎缘的胎体帘布层和一个胎面。特别是，一只子午线轮胎包括一个带有沿着子午面定位的加强线的子午线胎体和一个在胎体和胎面之间的加强带。胎体帘布层边和同一帘布层卷边之间的封闭区用橡胶带来填充。
包括胎圈芯的轮胎部分和橡胶填充物构成了轮胎的胎缘，并将轮胎定位于相应安装轮圈的胎缘座上。轮辋包括一个圆柱形中心座，其分叉表面的分支从座上相反一侧轴向向外伸出，直到垂直的外围凸边(轮辋台)上。分叉表面构成了轮胎的胎缘座。
胎缘的内径基本上等于胎圈芯内表面的直径，除了两个外翻帘布层形成的外轮廓之间的距离可能不同，它们形成一个封闭了胎圈芯的橡胶薄层。胎圈芯的内径和胎缘的内径小于轮辋台的外径，这样选择是为了在轮胎安装到轮辋上后胎缘能够压在相应的轮辋台上，在那上面它们能够保持机械张力。
往胎缘上安装轮胎的方法对于本领域的普通技术人员来说是公知常识。首先将轮胎的第一胎缘变形至椭圆形，以便在椭圆孔合适地定位在轮辋前时，胎缘的一部分能够滑入到轮辋台上。然后，胎缘的剩余部分就能够完全滑入轮辋台上，这样胎缘就能够安装到胎缘座上。同样的步骤在第二胎缘重复。最后，轮胎膨胀，将胎缘压在带有胎缘座的轮辋台的内表面上。
几种胎圈芯都是已知的。例如，一种胎圈芯设计将橡胶包裹的钢丝呈螺旋状缠绕以形成并排放置的线圈的第一层。随后的层都叠放在第一层上，并象第一层那样由同样的涂覆线材螺旋缠绕构成。这种类型的一种已知结构由四层构成，每层有四个线圈。
另一种胎圈芯设计使用数根独立的金属丝，包括一个由螺旋状缠绕的第一金属丝形成的沿着垂直平面径向排列的数个线圈，随后的金属丝简单的缠绕成线圈沿着垂直平面排列并靠近第一平面放置。这种情况下的胎缘金属丝也是用橡胶处理过的。
另一种设计使用由数根金属丝呈螺旋状缠绕在一根中心金属丝形成的线圈状胎圈芯。
胎圈芯基本上都是一个单一部件形成的圆周部件制成的，或者是多个如金属丝、绳索等类似的独立环状部件形成的。因此，将轮胎安装到轮辋上的第一步需要使用相当大的力来使胎圈芯由圆形变为椭圆形。在随后的步骤中，力消失，胎圈芯弹性地恢复原状，并在轮辋座上施加一个弹性的夹紧力。当轮胎工作的时候，这个夹紧力通过将轮胎的胎缘紧紧地固定在轮辋上来保证轮胎发挥作用。
一种将轮胎的胎缘安装在轮辋的简单方案是将轮胎的胎圈芯用形状记忆材料如NiTi合金制成。这种解决方案参见德国专利申请DE3829460A1。该申请中所描述的方案需要将胎圈芯变形到椭圆形，在套到轮辋上后，将胎圈芯加热到合金的结晶温度，范围在60℃到95℃之间。这样胎圈芯就恢复到圆形和原始尺寸。这种方法很容易安装轮胎，并提供在安装后能提供较高的夹紧力，但是需要特殊设备。
胎圈芯材料需要满足的主要要求之一是当胎圈芯已经被安装到轮辋上之后且变形力已经消失的情况下，在通常的工作条件下相关胎圈芯能够提供足够的夹紧力给轮辋上的胎缘座。第二个要求是即使在极限的工作条件下也能保持甚至增大夹紧力。例如，在侵蚀性的条件下，上述条件也能达到。
现代轮胎构造技术越来越倾向于被驾驶者习惯使用运动车的驾驶风格所决定，特征在于突然地加速和刹车、在陡峭的路上行驶和经过搓板路。还有的驾驶者还喜欢超越他们汽车的性能，虽然他们的汽车不具备高性能的特点。这些驾驶者喜欢采用突然加速和刹车并连续改变车速的驾驶风格。为了简单起见，这种驾驶风格被称为“不正常驾驶”。
上述的不正常驾驶会影响胎圈芯，因为变化的加速度会导致轮胎传递扭矩的剧烈变化，如果胎圈芯在轮辋座上的夹紧力不够大，那么就会发生轮胎胎缘从轮辋座上脱落的危险。另外当轮胎在漏气的情况下，还要求轮胎能够行驶数十公里。例如，现在在时间中要求轮胎即使在漏气的情况下也要行驶50公里或者更长，以便能够找到一个能够对漏气轮胎进行维修或是更换的合适的维修站。随着轮胎气压的降低，使得在轮胎漏气的情况下，要求轮胎胎缘在轮辋座上施加足够夹紧力变的复杂。这样通常用压力推动胎缘贴在轮辋台凸缘面上的，并使轮胎安全地固定在轮辋上。
有很多公知的装置被用来在轮胎漏气的时候让轮胎坚持行驶。一些公知装置使用胎缘上的突起插入轮辋相应的孔中，来阻止在轮胎气压丧失时胎缘从安装位置向内的位移。另一些解决方案是提供沿着轮辋轴向的合适的分割装置，在气压不足以将胎缘固定在胎缘座上的时候，阻止胎缘的向内移动。
辅助的手段包括使用由定位在轮辋上的盛有润滑油的容器。当轮胎漏气的时候，胎缘部分向轮胎面靠近就会打开容器的盖子，润滑油就会流出，并密封轮胎上的孔。
常规的手段没有考虑在室温下将轮胎简易地安装到轮辋上，也没有考虑轮胎在漏气的情况下的工作。
申请人发现如果在任何条件下能够保证胎圈芯在轮辋上的胎缘座上保持几乎不变或者是增加的夹紧力，那么轮胎在正常或者是非正常的条件下都能够安全地行驶，即使是在轮胎漏气的情况下。这种方案避免了在安装轮胎的操作中所需要大大高于室温的温度，可省去了设在轮辋上轮胎内部的复杂的防漏气装置总成，或者是需要插在轮辋的洞中的胎缘上的突起对轮胎表面造成变形。
申请人注意到制造者选择了现代轮胎辅助设备来获得刹车性能的显著提高。这些辅助设备包括由合金制成的轮辋和由能提高刹车力的材料制成的制动器，比如连接在轮辋上的碳制动盘。
申请人还注意到制成轮辋和制动器的上述材料发出的热量提供了一种可供利用的热源。热传递到靠近制动器的轮胎区域，如胎缘和胎圈芯。而且当轮胎漏气时，轮胎的弹性材料更被侧壁折叠部分相互的滑动摩擦所加热，将持续增加的热量传导到胎缘和胎圈芯上。
这样，持续的加热和热量向胎圈芯的传导都会被认为是不正常驾驶习惯和漏气轮胎所造成的常见结果。申请人认为这样常见的结果也许能被利用来使轮胎在任何条件下安全行驶，同时还要保留轮胎在常温下用常用工具能够方便安装在轮辋上的性能。
用来制造胎圈芯的材料需要具有两种主要的特性。第一，材料在常温下要有弹性变形的能力，以便胎圈芯能够覆盖住轮辋台并弹性的固定在胎缘座上以提供夹紧力。第二，材料要能够随着温度的增加产生一个比在常温下弹性夹紧力大并逐渐增加的收缩力。这个增加的力在使用过程中如果达到预设的温度就会发挥作用。
本发明的第一部分是将轮胎固定在轮辋座上的胎圈芯有很多内径小于轮辋最大直径的环状加强部件，当对胎圈芯施加力时，在常温下胎圈芯能够发生足够的变形被安装到轮辋上。胎圈芯的另一个部分是使用带有夹紧部件的环状加强部件，夹紧部件会随着温度的升高而加强在轮辋上的夹紧力，至少一种夹紧部件是形状记忆合金制成的。当温度达到预设值的时候，夹紧力开始增加。夹紧部件所提供的第二个部分就是众多环状加强部件中至少有一个是由具有形状记忆特性的金属制成的。具有形状记忆特性的部件可以在常温下安装到轮辋上后没有牢固的夹紧力，但是当轮胎的温度升高的时候，它就会牢固地夹紧在轮辋上。比较好的是，使夹紧部件开始随着温度的升高而提高夹紧力的预设温度大于80℃，但是小于当轮胎漏气的时候所能达到的最大温度。
构成胎圈芯的加强部件包括第一加强部件和第二加强部件。第一加强部件在常温下提供使胎圈芯固定在轮辋上的夹紧力，第二加强部件对温度升高非常敏感。第一加强部件是有由金属丝或者纺织线或者是金属丝制成的，例如钢或芳族聚酰胺纤维。第二加强部件是由金属丝或金属绳制成的，最好是安排在胎圈芯径向的最内部，最靠近轮胎的旋转轴。比较好的是，第二夹紧部件是由NiTi、NiTiX(X可以是Fe、Cu、Nb)、CuZnAl、CuAlNi,CuAlBe合金，FeMnSi基合金或者是FeNiCo基合金的同族材料制成的。本发明的另一个部分是轮胎包括环状胎体，一个胎面，和一个在胎体和胎面之间的带状结构；一对定位在胎体的两个侧边上胎缘，一对定位在胎缘内部的胎圈芯。胎缘用来保证轮胎固定在轮辋的胎缘座上。每个胎圈芯都有许多环状伸展的加强部件，胎圈芯的内部横向尺寸接近轮辋上胎缘座的尺寸。
轮胎的进一步特征在于具有一个包括对温度升高起反应的夹紧部件，当温度达到预设值时，轮胎胎缘的收缩力开始增加。众多环状加强部件中至少一个是由形状记忆合金材料制成的。如上所述，轮胎的胎圈芯包括第一和第二加强部件。例如，第一加强部件的总体杨氏模量在50000MPa至205000MPa之间，破坏载荷在1500MPa到4000MPa之间。对温度升高起反应的第二加强部件的总体杨氏模量在50000MPa到120000MPa之间，破坏载荷在800MPa至1200MPa之间。
在一个比较好的实施例中，轮胎包括合适的夹紧部件，在95℃至110℃的温度之间，胎缘和轮辋之间的锁定力要比常温下的锁定力高20％到30％。
本发明可以依据下面的描述和附图被更好的理解，仅仅通过没有限定的实施例来理解。应该理解的是前面的总体描述和下面的详细描述都是示范性和说明性的，如权利要求所限定的发明范围可以提供更进一步的解释。
附图帮助对发明的理解，组成说明书的一个部分，体现发明的若干个实施例，并能跟描述一起帮助解释发明的原理。在附图中，

图1是根据本发明所述，从取下的带有胎圈芯的轮胎的一部分的局部透视图；图2是本发明一个实施例，与相应的轮辋上的支持座相连的轮胎胎缘的局部透视图；图3是将胎缘安装在图2所示的轮辋座上的时候，胎圈芯的形状记忆材料应变情况示意图；图4是轮胎漏气时，图3所示的轮胎金属丝在温度向防止掉落的最大值变动时，轮胎金属丝收缩应力的上升变化曲线；图5是轮胎漏气时，轮胎发热的温度随着时间变化的示意图；图6到图9是本发明所述的胎圈芯不同实施例的横截面示意图。
下面将参照附图和说明书对本发明的最佳实施例进行详细描述。本发明能够广泛地应用于轮胎领域，尤其适合制造子午线轮胎。
图1表示的是市售尺寸为195/165R15的轮胎1,195表示胎面宽度，单位是mm,65表示在宽度方向上端面高度的半径，15是规格胎圈的直径，单位是英寸。轮胎1包括胎面2，胎肩3和侧壁4。轮胎的边缘包括一对胎缘5、胎圈芯6、胎缘填充物7和加强边8。轮胎还包括一个带有安排在子午面上的薄帘布层的子午线胎体9，和布置在胎体9和胎面2之间的带状结构10。带状结构10由3层构成，每一层都有沿着不同方向定位的薄帘布层，如图1所示。帘布层包括一个或多个加强层，和边30一起向外折叠，包裹住胎圈芯6。胎缘5被设计安装在轮辋上。
图2表示的是本发明的一个示范性实施例。胎缘5与轮辋连接在一起，轮辋只表示出一个边，轮辋的边包括圆柱型中间座(未示出)和两个表面上分开的侧部支座。这些圆柱型轮辋支座中的一个由数字11来表示。圆柱型轮辋支座11由一个表面12构成，表面12与平行于轮辋轴线的直线13之间的夹角为α。角α可以根据轮胎的类型有不同的值，从轿车轮胎的5°至卡车轮胎的15°。胎缘支座11包括一个凸缘14，凸缘的底部支撑轮胎胎缘外侧表面的下部，如图2所示。
在一个较好的实施例中，胎圈芯制成包括四种不同涂了橡胶的金属丝的4×4结构。第一层金属丝呈螺旋状地缠绕在一个形成四个同心金属丝圈的单一垂直面上，由半径线圈的第一环15决定。形成半径线圈的其它环16、17、18的其它金属丝都彼此并排排列，与第一环15相临。这四层线圈组成了胎圈芯的加强单元，并进一步细分成第一和第二加强部件。
如上所述，第一加强部件被设计成在常温下能够发生弹性变形以便使轮胎能够被安装到轮辋上并弹性地夹紧在轮辋上，常温的范围是在-10℃至+35℃。因此第一部件可以传统材料制成，最典型的就是制成胎圈芯的材料，这种材料能够在将轮胎在轮辋上和随后的使用中，保持住将胎缘固定在轮辋上的力。
第二部件被设计成在轮胎使用过程中对产生的温度的升高很敏感的夹紧部件。随着高于常温的温度增长，第二部件能够产生增长的力将胎缘固定在轮辋上。特别是，第二部件被设计用于非正常工况，包括加速度的突然变化、突然的启动和刹车、上坡或者是在搓板路上行驶，或者是轮胎漏气。
第一部件由钢线制成，钢线外面包裹黄铜、紫铜或者其它能保护钢线不被腐蚀的合金。第二部件由形状记忆合金制成。制成第二部件的形状记忆合金可以是具有《Engineering Aspects of Shape MemoryAlloys》(Butterworth-heinemann,1990)上面介绍的特性的很多种金属。特别是，本发明中的形状记忆合金可以是NiTi、NiTiX(X可以是Fe、Cu、Nb)、CuZnAl、CuAlNi,CuAlBe合金，FeMnSi基合金或者是FeNiCo基合金。
在图2所示的实施例中，第二部件是由NiTi合金制成的，并组成了四层金属丝环中的一层。
在最佳实施例中，形状记忆合金各成分比例如下镍在50at％至51at％之间；钛在49at％至50at％之间；比较好的是，第一部件组成三层金属丝环；第二部件只组成一层金属丝环。最好的是，第一部件的金属丝环15由形状记忆合金制成，其它金属丝环16、17和18由钢丝制成。
为了更好地理解发明，需要介绍的是在不变载荷的作用下，形状记忆合金会发生很大变形，而当它被放置在金属从第一形状变化到第二形状所需的特定的温度下，它能够恢复以前记忆的形状。
制成胎圈芯的第二部件部分的形状记忆合金丝必须经过预处理以便能够记住某种原始长度“1”。然后在成为形成胎圈芯的第二环状部件之前，金属丝被拉长0.5％至0.7％。当它的末端是自由的并被加热到它的结构从第一结构到第二结构变化的温度，比如从马氏体向奥氏体变化的温度时，金属丝就会恢复到原来记忆的原始长度“1”。而且，在本申请中，因为要形成环状，所以金属丝的末端是受约束的，就象所有用于胎圈芯第二部件的金属丝一样。金属丝的两端相互连接形成一个环，并被放置在轮辋上来限制金属丝的收缩。当受约束的丝被加热到转化温度，也相当于干涉温度，在受到约束的范围内，金属丝就会恢复以前的形状。如不能收缩，金属丝会对温度作出反应，并产生称为“复原应力”的应力。在较高的温度时这个应力会使胎圈芯在轮辋上夹得更紧。
形状记忆合金的特性可以由图3和4的图表解释得更清楚。图3定性的表现了随着应力δ变化的拉伸变形。在图中，平稳段表示金属丝最大的变形性，在不变载荷和室温条件下，平稳段对应2％至8％拉伸率。要获得上述拉伸的载荷的数值明显小于第一胎圈芯部件中钢丝拉伸1％所需的载荷值。
图4定性的表示在温度As和Af之间，金属丝从马氏体向奥氏体转变时，复原应力δ的变化。上述温度对应于不同合金丝所需要的预设值，上述合金丝在构成胎圈芯之前必须经过预先加热。
上述特性带来的结果就是，如图3所示，构成第二胎圈芯部件的形状记忆合金丝很容易随着第一部件的钢丝的变形而变形，在安装到轮辋座之前，变形取决于通过轮辋台所必需的拉伸量。
然后，当变形力从胎圈芯上移开，由于形成第一加强部件的钢丝被提高了的弹性模量，胎缘就会固定在轮辋座上。因为当变形力在室温条件下消失，材料不会再从第一结构向第二结构转化，所以形状记忆合金丝基本上保持松弛，而且图4中所示的复原应力也不会再增加。
第二部件可以只是胎圈芯众多加强部件的一部分，典型地就是不能包括所有构成胎圈芯材料。实际上，如上所述，第一胎圈芯加强部件最好有显著的性能能保证胎缘在轮辋20上有足够的弹性夹紧力，以便使轮胎能够在室温下安装并固定在轮辋上。第二部件形成了夹紧部件，夹紧部件只有在达到高于室温的预社设温度的条件下才能发挥作用将胎缘更紧得固定在轮辋座上，而在室温下，本实施例中夹紧部件不会在轮辋上提供夹紧力。
在上述实施例中，或者在本发明的其它实施例中，第二部件有效地发挥作用的最佳温度是在95℃和110℃之间。接近这个点，由于带有复原应力的形状记忆合金的力在100MPa到600MPa之间，胎缘在轮辋上的紧固压力就会增加，在常温下测量，安装后的压力增加最好能够在20％至30％之间。
当轮胎漏气时，轮胎在各种温度条件下随着时间变化曲线显示在图5的表中。在这些条件下，彼此接触的侧壁折叠边之间相对滑动就会产生热。如图5所示，温度上升到一个基本上不变的最大温度值Tmax,Tmax大约在120℃左右。
形状记忆材料也可以用于制造胎圈芯，如图3所示，材料应该预处理以便获得从第一结构向第二结构开始转化温度As，转化温度高于95℃。在这种条件下，随着轮胎内温度增加的复原应力的线形增加就会使施加在轮辋座上的胎缘上的力增加，如上所述。在一个更好的实施例中，温度As应该大约等于97℃。
如果在上述的最佳实施例中采用了上述的温度值As，夹紧部件只有在大多数危险情况出现时才会快速增加它们在轮辋上的夹紧力，例如轮胎漏气，这时产生的温度就会高于As。在不会产生高于As的其它低危险不正常工作条件下，胎圈芯的反应就会受到限制。这样，夹紧部件的热量工作循环的数量就会保持较低的水平，因为除非温度升高到As以上，否则胎圈芯不会有任何反应。这就减少了由于过多的工作循环引起的胎圈芯工作寿命的缩短的可能性。
上述实施例的第二部件最好也是形状记忆合金制成，其特征在于温度Af在100℃至110℃之间变化。最大复原应力Fmax在100MPa到600MPa之间。例如，在110℃时比较好的复原应力在200MPa至600MPa之间。
根据一个更好的实施例，胎圈芯6最好是具有以下尺寸数据和特征第一部件--黄铜包裹钢丝，其直径d=0.96mm--钢丝的破坏载荷BL=1400N
--钢丝的破坏拉伸率Er=5％--钢丝的杨氏模量E=205000MPa--安装过程中钢丝所需的最大拉伸率Emax=0.5％第二部件--NiTi合金丝的直径d=0.96mm--合金丝的破坏载荷BL=800N--合金丝的破坏拉伸率Er=12％--合金丝的杨氏系数E=98000Mpa在室温，例如20℃的条件下安装时，胎圈芯施加到轮辋座上的压力在9000N至12000N之间。在温度高于As，例如105℃时，胎圈芯施加到轮辋座上的压力在10500N至14000N之间。
在另一个实施例中，第一胎圈芯部件由依据现有技术制造的芳族聚酰胺纤维丝制成，或者是由其它与芳族聚酰胺纤维类似弹性模量和破坏载荷的纺织材料丝制成。在本实施例中，第一胎圈芯部件的杨氏模量在10000MPa至205000Mpa之间，破坏载荷在1800Mpa至2500Mpa之间。随着温度的升高而形成的夹紧部件的第二部件由上述合金中的一种构成的形状记忆合金制成。比较好的是，第一部件的每根芳族聚酰胺纤维丝的直径在0.8mm至1.8mm之间。最好由其他材料制成的第一部件的细丝的尺寸也是这样。第二部件的形状记忆合金丝的直径在0.8mm至2.5mm之间。
在图6所示的另一种实施例中，第一和第二部件都由矩形的金属带构成。其它形状横截面的金属带，例如六边型也可以采用。图6中实施例包括并排放置的七条金属带环。每个环都由重叠放置的七个径向线圈构成的。环的彼此接近的两条金属带之间没有联系，正好与图2所示的胎圈芯的结构相反。比较好的是，金属带19轴向最里面的环是由形状记忆合金制成的，其它的环是由钢制成的。构成第一钢部件的横截面为矩形金属带的宽度为0.5mm至1.4mm之间，厚度在1.4mm至0.5mm之间。由形状记忆合金制成的金属带的宽度为0.5mm至2mm之间，厚度在1mm至2mm之间。金属带的表面覆盖一薄层防腐蚀的清漆，就象在轮胎中预应力钢丝上使用的那样。
本发明的另一种实施例提供了一种由形状记忆材料制成的附加线圈环，例如组成中心环。在图7所示的实施例中，胎圈芯包括一个形状记忆合金制成的中心部件20，合金随着温度的变化能够形成夹紧部件。如图7所示，安排了数个抗牵引部件21，每个部件都有螺旋状缠绕在中心部件上的金属丝或线，就象已知并广泛地应用于帘布胎圈芯结构中的一样。螺旋缠绕单元可以是纺织材料或者钢。
在另一种实施例中，胎圈芯有一个由钢或者纺织材料制成的中心部件和至少一个由形状记忆材料制成的螺旋缠绕部件。
另外一种实施例中，胎圈芯可以包括一个由钢或者纺织材料制成的中心部件，上面涂上或者嵌入一个由形状记忆材料制成外壳。例如，如图8所示，一个圆形钢制中心部件22被一个由形状记忆材料制成的圆形外壳23包裹。中心部件可以采用横截面形状与附图不同的形式，可以是椭圆形或者是多边形。本实施例中的胎圈芯可以包括相同规格的部件，也可以包括不同尺寸的第一和第二部件。
在另外一种实施例中，胎圈芯可以包括由很多金属丝构成的第一部件和由形状记忆材料制成、形状是金属带形状的第二部件。
如图9所示的实施例中，第一部件由一根涂敷了橡胶的钢丝24构成，钢丝被缠绕成螺旋状，以形成并排放置的环的第一层。环的其它层重叠放置在第一层上。由形状记忆合金制成的金属带25被放置在相对钢丝径向的内部。
在另一种实施例中，第一部件由钢制成，结构和排列如图1和2所示。
在上述实施例或者在根据本发明的其他实施例中，胎圈芯最好具有表1数值范围内的特性。在表1中，涉及的第一部件和第二部件的全部特性可以被安排到各种环状的结构中。
数据涉及到轿车所用轮胎，轮胎的型号为175/65R15,195/65R15,225/45ZR17,245/40ZR17。表1
表2显示胎圈芯施加在轮辋座上的力的相对数值，第一部件在常温下，同时第二部件在不正常工作情况如漏气所引起的高温情况下的数值。
表2
在上述实施例中，第二加强部件的体积占组成胎圈芯的加强部件总体积的25％至50％。
本发明达到了前文所要达到的目标，解决了所认识到的现有技术中的问题。即使是在轮胎漏气时达到其最大的温度，如图5中的表格所示，第二胎圈芯部件也能够向内收缩，这样与常温下安装后施加的力相比，就增大了在胎圈芯和胎缘之间的力。
每个胎圈芯之间的增大的收缩应力避免了可能出现的因为轮胎气压丢失所造成的危险，特别是因为车辆转弯时，横向力出现所造成的危险。
在漏气过程中没有胎缘和轮辋几何结构的改变，夹紧部件也能起作用，不象现有技术中的轮胎需要在胎缘的外面有突起，在轮辋座上安排有相应孔洞。
根据本发明，胎缘设计成在常温下能够安装到轮辋上，同时因为成分中的形状记忆合金的作用，随着温度的升高，胎缘能够向内收缩。钢、多种芳族聚酰胺纤维和其他材料能够在常温下向胎缘提供弹性夹紧力也可以组成胎圈芯。
根据本发明，一旦胎圈芯的形状形成，本发明中的轮胎和轮辋的形状、生产成本都与传统轮胎相同。
第一部件的特性，特别是钢或者纺织材料的弹性模量和破坏载荷都应当选择使轮胎能够在常温下安装到轮辋上，并只使用在标准的轮胎维修装配车间内的常规设备就能安装。即使是在会引起轮胎材料温度升高的极端驱动条件下，第二胎圈芯部件的特征还在于能够保证将刹车扭矩或者加速扭矩从轮辋完全传递到运动轿车的轮胎上，使胎圈芯温度升高。
依据本发明，胎圈芯的收缩应力会由于对温度的升高很敏感的第二部件的出现而产生。收缩应力会导致胎缘在轮辋上夹紧力的增加，这样就可以防止所不希望的两部分分开。本发明所述的胎圈芯有助于在预设的温度下发挥作用的不同实施例中夹紧部件。根据本发明，由形状记忆材料制成的轮胎要有不同的应用，可以使用适当的合金和适当的热预处理以获得与不同应用相适应的收缩应力相对应的温度值As和Af(见图4)，例如运动轿车驾驶或者是轮胎漏气。
本发明所能获得的效果是不能预言的。现有技术中胎缘与轮辋分离的缺陷和当漏气时胎圈脱落的缺陷都是机械重要事件。实际上，这都是缺少机械压力和不同机械部分之间摩擦不充分造成的问题。因此，就希望能够出现机械解决方案，通过使用具有保证足够弹性模量的金属制成的胎圈芯来自然达到这个目的，在任何条件下，能保持足够的弹性夹紧力来避免上述问题。而且，本发明是建立在对热现象观察的基础上的。
因此，可以明显看出本发明不仅仅限于以上描述的范围，即使在这里并没有清楚的描述，本领域的普通技术人员根据本发明的基础所推论出来的解决方案和布置方案也都应当被理解并包含于本发明中。对于本领域普通技术人员来说显而易见，在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以对发明所述结构作出很多的修改和变形。因此，非常明显本发明包括附加的权利要求及其同等范围内的所有修改和变型。
权利要求
1．一种用于将轮胎固定在轮辋上的胎圈芯，包括许多环状伸展的加强部件，加强部件内部横向尺寸接近轮辋上胎缘座的最大直径，在常温下，胎圈芯能够有足够的变形以便能够安装在轮辋上；众多环状加强部件中至少有一个夹紧部件是由具有形状记忆特性的金属制成的，在预设的温度下，随着温度的增加，弹性部件就会增加施加在轮辋上的夹紧力。
2．如权利要求1所述的胎圈芯，其特征在于预设的温度小于轮胎在漏气或者非正常工作条件下所能达到的最高温度。
3．如权利要求1所述的胎圈芯，其特征在于预设的温度大于80℃。
4．如权利要求1所述的胎圈芯，其特征在于上述环状加强部件还包括能够随着在其材料变形范围内施加的力而变形的第一部件；包括至少一个对温度升高起反应的夹紧部件的第二部件，当安装轮胎时，第二部件的常温下拉伸率等于第一部件的拉伸率，当安装完轮胎后，上述第二部件的拉伸率大于第一部件的拉伸率。
5．如权利要求4所述的胎圈芯，其特征在于第一部件的杨氏模量约为第二部件的两倍。
6．如权利要求4所述的胎圈芯，其特征在于第一部件是金属。
7．如权利要求6所述的胎圈芯，其特征在于第一部件是钢。
8．如权利要求4所述的胎圈芯，其特征在于第一部件是芳族聚酰胺纤维。
9．如权利要求1所述的胎圈芯，其特征在于至少一个夹紧部件还包括一个中心部件和很多螺旋地缠绕在中心部件上的螺旋部件。
10．如权利要求9所述的胎圈芯，其特征在于中心部件对温度升高起反应。
11．如权利要求10所述的胎圈芯，其特征在于螺旋部件是由螺旋地缠绕在上述中心部件上的芳族聚酰胺纤维制成的。
12．如权利要求1所述的胎圈芯，其特征在于环状加强部件中至少有一个夹紧部件还包括对温度升高起反应的中心部件。
13．如权利要求1所述的胎圈芯，其特征在于至少一个夹紧部件还包括一个中心部件，至少一个外壳包裹在中心部件外，外壳对温度升高起反应。
14．如权利要求1所述的胎圈芯，其特征在于在预设温度下至少一个对温度升高起反应的夹紧部件作用在轮辋上向内的力比常温下的作用力高20％到30％。
15．如权利要求1所述的胎圈芯，其特征在于环状加强部件还包括机械连接在一起的同规格的部件。
16．如权利要求1所述的胎圈芯，其特征在于至少一个对温度升高起反应的夹紧部件与对温度升高不敏感的环状加强部件分隔开。
17．如权利要求16所述的胎圈芯，其特征在于至少一个对温度升高起反应的加强部件被放置在最靠近轮胎旋转轴的胎圈芯部分。
18．如权利要求16所述的胎圈芯，其特征在于至少一个对温度升高起反应的加强部件还包括一个被放置在最靠近轮胎旋转轴的胎圈芯部分的环状金属带。
19．如权利要求1所述的胎圈芯，其特征在于环状加强部件是金属丝。
20．如权利要求1所述的胎圈芯，其特征在于环状加强部件还包括在径向行上重叠放置并并排轴向放置的线圈，每行的线圈都与临近行的线圈分开，至少一行线圈构成至少一个对温度升高起反应的夹紧部件。
21．如权利要求20所述的胎圈芯，其特征在于线圈是由钢制成的。
22．如权利要求20所述的胎圈芯，其特征在于线圈是由金属带状绕组单元构成的。
23．如权利要求1所述的胎圈芯，其特征在于至少一个对温度敏感的夹紧部件是由NiTi、NiTiX(X可以是Fe、Cu、Nb)、CuZnAl、CuAlNi,CuAlBe合金，FeMnSi基合金或者是FeNiCo基合金中的至少一种制成的。
24．如权利要求1所述的胎圈芯，其特征在于环状加强部件还包括一个钢制中心部件，被由形状记忆合金材料制成的环状外壳包裹。
25．一个轮胎包括环状的胎体；一个胎面；一个在胎体和胎面之间的带状结构；一对胎缘定位在胎体的两个侧边上；一对胎圈芯定位在胎缘的内部，上述胎圈芯用来保证轮胎固定在轮辋的胎缘座上，每个胎圈芯包括许多环状加强部件，其内部横向尺寸小于轮辋的最大直径；环状加强部件中至少一个包括对温度升高起反应的由形状记忆合金制成的夹紧部件，到达预设温度后，夹紧部件就会随着温度增加而增加夹紧力。
26．如权利要求25所述的轮胎，其特征在于环状加强部件包括第一和第二加强部件，上述第一加强部件的总体杨氏模量在50000MPa至205000MPa之间，破坏载荷在1500MPa到4000MPa之间；上述第二加强部件有对温度升高起反应的夹紧部件。
27．如权利要求25所述的轮胎，其特征在于第一加强部件中的金属丝直径在0.8mm至1.8mm之间，杨氏模量在100000MPa至205000MPa之间，破坏载荷在1800MPa到2500MPa之间。
28．如权利要求25所述的轮胎，其特征在于对温度升高起反应的夹紧部件的杨氏模量在50000MPa至120000MPa之间，破坏载荷在800MPa到1200MPa之间。
29．如权利要求25所述的轮胎，其特征在于对温度升高起反应的夹紧部件的金属丝直径在0.8mm至1.8mm之间。
30．如权利要求25所述的轮胎，其特征在于对温度升高起反应的夹紧部件还包括一个厚度在1mm至2mm之间，宽度在0.5mm到2mm之间的金属带。
31．如权利要求25所述的轮胎，其特征在于在95℃至110℃的温度之间，对温度升高起反应的夹紧部件作用在轮辋上的力要比常温下的锁定力高20％到30％。
32．如权利要求25所述的轮胎，其特征在于对温度升高起反应的夹紧部件是由形状记忆合计材料制成的，该材料具有以下特征从马氏体向奥氏体转化开始的温度As在95℃到1l0℃之间；完成奥氏体转化的温度Af在100℃到110℃之间；在110℃左右的复原应力在200MPa到600MPa之间。
33．如权利要求25所述的轮胎，其特征在于由形状记忆材料制成的夹紧部件的体积占环状加强部件总体积的25％至50％。
34．一种将轮胎固定在轮辋胎缘座上的方法，包括将两个胎圈芯与胎面结合形成轮胎，胎圈芯包括第一部件和第二部件，第一部件能随着在其弹性范围内施加的力的作用而发生变形，第二部件包括至少一个由形状记忆合金材料制成夹紧部件，它对温度升高起反应，达到预设的温度就能施加增加的收缩力；在常温下，在形成第一部件的材料的弹性变形范围内拉伸每个胎圈芯，并将其放置在相应的轮辋胎缘座上；放松拉伸力，使得胎缘第一部件弹性地绷紧在相应地轮辋胎缘座上；当轮胎漏气的时候，至少一个夹紧部件的预设温度等于轮胎的工作温度。
35．如权利要求34所述的方法，其特征在于在95℃至110℃的温度之间，至少一个由形状记忆合金制成的第二部件的夹紧部件作用在胎缘座上的力要比常温下的锁定力高20％到30％。
36．如权利要求34所述的方法，其特征在于第二部件的至少一个夹紧部件是由由NiTi、NiTiX(X可以是Fe、Cu、Nb)、CuZnAl、CuAlNi,CuAlBe合金，FeMnSi基合金或者是FeNiCo基合金中的至少一种制成的。
全文摘要
一种用于轮胎胎圈的胎圈芯(6),具有多个环状加强部件。胎圈芯(6)包括一个响应当轮胎工作时温度增大的夹紧部件,并提供在一个预定温度下开始增大的夹紧力。通过从一种由形状记忆材料制成的金属合金形成多个加强部件中的至少一个而获得温度响应夹紧部件。多个加强部件还可以通过在周围温度下拉长而变形,以便于将轮胎安装到轮辋上。夹紧部件设计成可以增大胎圈芯(6)在漏气或非正常工作的状况下施到轮辋上的夹紧力。
文档编号B60C15/04GK1325350SQ99812818
公开日2001年12月5日 申请日期1999年10月21日 优先权日1998年10月28日
发明者圭多·里瓦, 古尔德夫·奥尔杰拉, 赛德·K·莫多德, 亚力山德罗·沃尔皮, 克劳迪奥·维拉尼 申请人:倍耐力轮胎公司