专利名称：包括轮辋和泄气支撑的组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种组件，它由用于安装轮胎的轮辋和安装在该轮辋上的环形泄气支撑(run-flat support)组成。该组件特别用于在气压减小或甚至为零时延长轮胎的行驶距离。特别地，本发明涉及一种泄气支撑，其中在泄气支撑的径向内部具有特定布置的加强元件。
背景技术：
已经提出了许多方案将环形泄气支撑固定在轮辋上以在局部或全部泄气后延长行驶距离，即延长行驶的能力。许多系统都包括多个轮辋或多个支撑，从而导致复杂的和费时的组装过程。
为了克服这个缺点，美国专利US5,891,279公开了一种组件，其由轮胎、用于支撑轮胎且具有唯一轮廓的轮辋以及可变形的、但优选地非圆周延伸的泄气支撑环组成，其中该泄气支撑环在轮辋的基本上为圆柱形的支撑面上滑动。支撑环的基部包括基本上不延伸的、圆周定位的加强元件，用于抵抗高速行驶时产生的离心力。支撑环可设计成支撑和轮辋支撑面之间为干涉配合(interference fit)。当安装时，这个干涉使支撑基部的加强元件预拉伸，以更好地抵抗离心力。该支撑一端通过轴向突起另一端通过其中一个胎缘横向固定在适当位置。该支撑还用于防止其中一个胎圈座在轮胎气压损失时脱落。这种泄气组件与刚性的多个支撑相比具有组装简单、可延长行驶距离的较大优点。但是该发明的支撑体积过大。
作为减少泄气支撑体积的改进装置，国际申请WO01/08905公开了一种由轮辋和环形支撑元件组成的组件，其中轮辋的每个胎圈座都可在没有泄气支撑的情况下防止胎圈在气压损失时脱落。由于该支撑不再固定胎圈座，所以轮辋的这个特征使得支撑的宽度“变小”或宽度减小，从而减小支撑的体积。支撑的横向定位通过轴向突出于作用在支撑一端上的轮辋的止挡以及与轮辋支撑面上相似形状的凹槽互锁且突出于支撑径向内表面的突起实现。
作为上述改进装置的一个替代装置，美国专利申请US2003/0005991公开了一种类似的轮辋和泄气支撑组件，其中在支撑的支撑面上具有多个具有突起的区域，但是在轮辋上没有相应的凹槽。每个区域都具有不与第一圆周加强件相连的第二圆周加强件，从而在它们之间具有可使两个加强件圆周延伸的圆周空隙。
然而这些发明必须面对在泄气支撑安装到轮辋上时增加的横向定位力受到损失的问题。该力必须足够小以在组装过程中正确地固定支撑，以及使修理时进行的拆卸变得容易。在组件进行延长行驶操作时，该力必须还能足够大，这样支撑在组件承受轮胎内侧和支撑之间的横向力时、例如在车辆转弯时产生的力、能保持其横向定位。如果该定位力不够大，则支撑会横向移动，从而导致在延长移动操作时操纵性能降低。即使设计出可接受的横向定位力，根据经验也可得出加强元件的拉伸应力不能均匀分布，特别在定位突起的紧邻外部区域。
发明内容
本发明就是对上述设计进行改进，提供一种轮辋和泄气支撑的组件，其中通过使支撑相对于轮辋平移而将支撑安装在轮辋上。支撑的横向固定通过支撑上的突起以互锁的方式与轮辋上相应的凹槽啮合来实现。特别地，除了加强元件与基部某个区域交迭的情况以外，支撑基部包括加强元件轴向间隔的加强结构。本发明包括-包括轮辋和环形泄气支撑的组件，其中轮辋具有包含至少一个凹槽的近似圆柱形支撑面，环形泄气支撑安装在所述支撑面上；所述支撑的径向内表面还包括突起，用于与所述轮辋上的所述凹槽啮合，其中-所述支撑的径向最内基部包括多个近似圆周定位的加强元件，所述加强元件轴向间隔，且其中在所述突起径向外部的所述基部的轴向部分没有所述加强元件。
在突起的径向外部没有加强元件可使加强元件具有更均匀的拉伸应力，以防止支撑相对于轮辋转动。更均匀的拉伸应力可提高加强元件在支撑的寿命期间内的耐用性。此外，在突起的外部区域没有加强元件便于支撑基部在突起区域弯曲，以及使支撑的安装更容易。
在安装支撑的过程中，支撑在轮辋的支撑面上平移。当突起接触支撑面时，产生较大的径向干涉力。具有突起的支撑基部必须径向变形以使支撑继续平移一直到最终的安装位置。如果支撑基部在突起的紧邻区域包含加强元件，则会限制这个变形。因此本发明的另一个优点就是允许支撑基部局部变形，从而便于在轮辋上安装和拆卸支撑。
根据本发明的另一个方面，泄气支撑的基部和轮辋的支撑面的每一个都被分隔成至少两个不同直径的区域，且这两个区域由过渡区域连接。这个几何形状使得最初在支撑和轮辋支撑面之间具有径向间隙或空隙。然而当支撑处于最终位置时，在每个区域都产生所需的干涉配合。因此实现加强元件所需的预拉伸，从而提高安装的容易度。
在组件的该实施例中，-支撑的基部轴向宽度为LS，还包括宽度为L1径向内径为D1的第一轴向部分、宽度为L2径向内径为大于D1的D2的第二轴向部分、以及位于第一和第二轴向部分之间的锥形过渡部分，以及-轮辋的支撑面包括宽度为L3直径为D3的第一轴向部分、宽度为L4直径为大于D3的D4的第二轴向部分、以及位于第一和第二轴向部分之间的锥形过渡部分。
当轮辋直径D3大于支撑直径D1时，和/或当轮辋直径D4大于支撑直径D2时，能获得所需干涉配合。
通过下面结合附图的关于本发明泄气支撑组件和支撑加强件的实施例说明可以很明显地看出本发明的特征和优点，其中图1是示意地表示安装在轮辋上的泄气支撑组件的沿子午线的截面图。
图2是具有加强件和用于横向固定支撑的互锁突起的泄气支撑20沿子午线的截面图。
图3A-图3C是表示通过横向平移泄气支撑20将其安装在轮辋上的过程的示意图。
图4表示根据本发明的泄气支撑30，其加强元件的布置便于安装和拆卸支撑。
图5表示根据本发明的泄气支撑40，其加强元件的布置便于制造。
在图2中更详细地示出了泄气支撑20。泄气支撑20包括径向外部20″和径向内基部20′，径向外部20″用于在进行放气操作时接触轮胎的内表面并支撑车辆载荷，径向内基部20′用于与轮辋10配合。泄气支撑20整个宽度为LS。当轮胎损失局部或全部气压时，外部20″最终接触轮胎胎面部分的内侧，并支撑先前由轮胎支撑的该部分承受的车辆载荷。提供这种载荷支撑的泄气支撑结构的特殊类型不在本发明的范围内。举例说明，本领域技术人员已知使用各种弹性材料模制结构的支撑，一些为只在损失一定的气压后才接触轮胎的整体式、多孔式、和/或泡沫或泡沫状的刚性或弹性结构。其他已知的实例使用在损失气压时可延伸的弹性泡沫来填充轮胎腔，从而支撑载荷。
支撑20的径向最内部是基部20′，其内部结构适于抑制支撑轴向移动，并且抵抗由于组件旋转而产生的离心力。因此基部20′在充气或放气操作下即可定位支撑也可限制支撑相对于轮辋圆周滑动。但是，基部必须还便于将支撑20安装到轮辋10上和从轮辋10上拆下。如图2所示，基部20′包括三个区域宽度为L1直径为D1的第一区域“I”、宽度为L2直径为D2的第二区域“II”、以及位于区域“I”和“II”之间过渡区域“T”的第三区域。称为过渡区域是因为其直径为从D1逐渐变化到D2。支撑的基部20′还包括多个近似圆周定位的加强元件27。图2所示的实例示出了加强元件27均匀间隔布置的基部20′。图4和图5示出了本发明范围内的加强元件27布置的其他实例。
图3A、3B和3C按顺序示出了将可变形的泄气支撑20组装到轮辋10上的过程。在第一步骤(未示出)，首先使可变形的支撑20形成椭圆形，然后将其放置在轮胎腔中。接着使轮胎和支撑在第一胎圈座13′上平移，如图3A箭头所示。由于第一胎圈座13′的直径小于支撑20的内径D1或D2，所以可通过较容易地支撑20平移到轮辋上。当支撑开始与轮辋交迭时，如图3B所示，由于支撑区域“II”的直径D2大于轮辋区域“I”的直径D3，所以支撑仍可自由滑动。当支撑20继续平移时，支撑20和轮辋10之间的交迭出现在两个干涉区域内。也就是说，支撑20的区域“I”与轮辋10的区域“I”交迭，支撑20的区域“II”与轮辋10的区域“II”交迭。称为干涉区域是由于下列原因。在区域“I”支撑20的直径D1小于轮辋10的直径D3。类似地，在区域“II”支撑20的直径D2小于轮辋10的直径D4。这种干涉使加强元件27产生预期的拉伸力，该拉伸力有助于保持支撑的轴向定位、抵抗高速运行时的离心力、以及有助于防止支撑相对于轮辋旋转。
图3C表示完成支撑与轮辋10的组装状态。突起25和凹槽15互锁以横向定位支撑，并且限制泄气支撑20在运行时横向移动。支撑和轮辋之间的互锁接触有利于整个支撑结构，例如前述实例，并且当支撑的宽度LS小于轮辋10的支撑面111的宽度LR时是必要的。支撑20的横向定位还由止档16确定。如在这里说明的实例，凹槽15和突起25具有半径大约为4mm、在表面111或121上的宽度大约为8mm的相应圆形横截面。本领域技术人员可以看出凹槽和突起可以为其他形状，而不是这里根据经验确定的圆形横截面。
当支撑20具有图2所示的加强结构时，突起的存在会干涉组装过程。当支撑平移足以使突起与轮辋支撑面111接触时会发生干涉。突起径向向内突出使直径小于轮辋10区域“I”的直径D3。突起和轮辋之间的干涉使支撑的基部20′发生局部变形。然而由于图2所示的加强元件的布置，至少其中一个基本上不延伸的元件27位于突起的径向外部。结果加强元件27的存在抵抗突起25导致的变形。
图4表示解决这个问题的根据本发明的支撑30。在本发明的这个实施例中，多个圆周定位的、基本上不延伸的加强元件37布置在支撑的基部30′。每个加强元件都为宽度大约为6mm的条带(band)。支撑30的内表面131支撑着与刚刚说明的支撑20的突起25相同的突起35，且宽度大约为8mm。支撑30的区域“I”的宽度LI大约为26mm。
本发明的主要特征为在突起35的径向外部区域没有加强元件。如图4所示的支撑30，位于突起35径向外部的其中一个加强元件37去除了，在至少等于突起25宽度的区域形成加强自由区域(reinforcementfree zone)。已经发现当加强自由区域延伸超出突起宽度时，去除突起35外部的加强元件的有益效果增加了。这个特征在图4中由间隙“S”表示，其为突起边缘和接近突起的第一加强元件37边缘之间的距离。在该实例中，加强元件37的间隙“S”至少大约为1mm。因此如这里所述的支撑30，突起的宽度为8mm，间隙S大约为1mm，在突起的中心处有10mm宽的区域没有加强元件。
本发明还包括提高制造效率的加强元件的优选布置。制造这种支撑过程的一个实例是浇铸制造支撑本体的材料，其中在模制步骤之前的单个步骤中预制支撑的加强件。预制的环具有足够的强度，这样在浇铸支撑材料之前可容易地将其放置并定位在模具中。在国际申请PCT/US01/142052中公开了通过细丝缠绕预制支撑加强件的方法的实例。该申请公开了一种方法，基本上为圆周细丝的多个条带缠绕在心轴上。这些细丝与多个横向细丝相连。在该实例中，“横向”表示细丝相对于圆周方向成大角度地缠绕。横向元件通过适当方式、例如聚合薄膜、喷射、浸入、粉末涂覆、胶带或它们的结合与圆周元件相连。在封闭并浇铸支撑材料之前将形成的支撑加强件放置在模具中。
回到本发明，圆周细丝卷绕形成层，这样每个加强元件47都具有弹性大于100MPa的拉伸模量。多个大角度细丝在圆周方向上具有低拉伸模量。通常，大角度细丝可只包括一个绕组。由于这个原因，当小角度细丝穿过没有圆周金属丝的区域时，它们不会限制支撑基部的变形。通过这种方式，不会影响本发明支撑的组装、拆卸和寿命的有益效果。
可以看出刚刚说明的支撑30的加强件在插入模具中时能很好地定位，这样加强自由区域就可与突起35正确地对齐。如果预制的支撑加强件不能正确地放置在模具中，例如顺序颠倒，则不能得到本发明的有益效果。为了确保支撑加强件在模具中的正确定位，需要花费较多的经历和时间，从而不提高制造效率。
当预制的支撑加强件中加强元件关于中心线对称布置时可提高制造过程的效率和质量，如图5所示。对称的支撑加强件避免了支撑在模具中的定位方向单一的缺陷。因此支撑40的结构为圆周元件47关于支撑的中心线对称。如图5所示，通过去除位于支撑右半部的至少其中一个加强元件47以及与其成镜像的位于支撑左半部的一个加强元件而实现这种结构。也就是说，支撑加强件包括两个没有加强元件47的轴向部分，每个轴向部分都偏移支撑加强件中心线相同的距离。在形成支撑后该偏移量等于径向突起45的轴向坐标。可以马上看出支撑40的支撑加强件可在不考虑方向的情况下放置在模具中。
虽然已经通过特定术语、装置和方法说明了本发明的优选实施例，但是这个说明是指为了解释。可以理解本领域技术人员可得出没有超出权利要求书限定的本发明构思或范围的改进和变形。另外，可以理解各种实施例可整体或局部互换。因此，权利要求的构思和范围不限于这里优选实施例的说明。
权利要求
1.一种包括轮辋和环形泄气支撑的组件，其中轮辋具有包含至少一个凹槽的近似圆柱形支撑面，环形泄气支撑安装在所述支撑面上；所述支撑的径向内表面还包括突起，用于与所述轮辋上的所述凹槽啮合，其中所述支撑的径向最内基部包括多个近似圆周定位的加强元件，所述加强元件轴向间隔，且在所述突起径向外部的所述基部的轴向部分没有所述加强元件。
2.根据权利要求1的组件，其中所述支撑的所述基部轴向宽度为LS，还包括宽度为L1径向内径为D1的第一轴向部分、宽度为L2径向内径为大于D1的D2的第二轴向部分、以及位于第一和第二轴向部分之间的锥形过渡部分。
3.根据权利要求2的组件，其中所述轮辋的所述支撑面包括直径为D3的第一轴向部分、直径为大于D3的D4的第二轴向部分、以及位于第一和第二轴向部分之间的锥形过渡部分，其中所述直径D3大于所述支撑的所述直径D1，所述直径D4大于所述支撑的所述直径D2。
4.根据权利要求2的组件，其中所述第一轴向部分还包括所述突起，并且至少其中一个所述加强元件定位在所述突起的两横向侧附近。
5.根据权利要求1的组件，其中所述突起径向外部的所述基部的没有所述加强元件所述的轴向部分的宽度至少等于所述突起的宽度。
6.根据权利要求1的组件，其中所述基部还包括两个没有所述加强元件轴向部分，每个所述部分都偏移所述加强件中心线相同的距离，且所述偏移距离对应于所述径向突起的轴向位置。
7.根据权利要求1的组件，其中所述突起的横向边缘和相近加强元件的横向边缘之间的距离至少为1mm。
8.根据权利要求1的组件，其中所述第一部分的所述轴向宽度LI大约为26mm。
9.根据权利要求5的组件，其中所述突起位于所述第一轴向部分的轴向中心处。
10.根据权利要求1的组件，其中所述突起的宽度大约为8mm。
11.根据权利要求1的组件，其中每个所述加强元件的宽度都大约为6mm。
12.根据权利要求1的组件，其中每个所述加强元件都包括加强条带绕组，且所述加强元件的弹性拉伸模量至少为100MPa。
13.一种用于泄气支撑的加强件，包括轴向间隔的第一层和近似圆周定位的且近似平行的加强元件，其中在与所述支撑基部的径向突起的轴向位置相对应的所述第一层的轴向部分没有所述加强元件。
14.根据权利要求11的加强件，还包括两个没有所述加强元件的轴向部分，每个所述部分都偏移所述加强件中心线相同的距离，且所述偏移距离对应于所述径向突起的轴向位置。
15.根据权利要求12的加强件，还包括轴向间隔的第二层和近似平行的加强元件，所述加强元件相对于圆周方向成大于零度的角，所述第二层与所述第一层相连。
全文摘要
一种包括轮辋(10)和安装在轮辋上的泄气支撑(15)的组件。轮辋包括用于容纳支撑的突起(25)的凹槽(15)。
文档编号B60C17/04GK1802269SQ03826798
公开日2006年7月12日 申请日期2003年6月20日 优先权日2003年6月20日
发明者D·克里森伯里, J·扎维沙 申请人:米其林技术公司, 米其林研究和技术股份有限公司