專利名稱：用于自行車、摩托車等車輛的車輪的自支撐輪胎的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于自行車、摩托車等的車輪的自支撐輪胎，其包括一外層，適于建立與地面的接觸，一內(nèi)部支撐層，由聚合物材料構(gòu)成并適于支撐所述外層。
背景技術(shù)：
已知輪胎或者充氣輪胎覆蓋所有類型的車輪的輪輞區(qū)域。
因此，輪胎是車輛和瀝青路面之間的接觸點(diǎn)，所述接觸精確的說是通過被稱為胎面的外表面產(chǎn)生的。
輪胎的作用在于保持車輛和地面之間的接觸，將施加于車輛的力傳遞到路面，緩沖與表面之間的撞擊，以較低的能量損耗沿地面滾動(dòng)。
因此，輪胎必須具備高靜摩擦，可用于保持高牽引力，低滾動(dòng)摩擦以避免消耗大量的能量，及高彈性，用于緩沖輪胎所安裝的車輛。
最常見并廣泛應(yīng)用的輪胎是充氣輪胎。
其主要由充入壓縮空氣的管狀彈性罩組成，該管狀彈性罩由天然或者合成橡膠形成。
所述充氣輪胎利用了其中所充的空氣的彈性，并且其滾動(dòng)性能、快速回彈、高抗沖擊緩沖性能、剛性、附著力和其他方面有相當(dāng)大的優(yōu)勢。
但是正如大家所知道的，充氣輪胎卻受制于戳穿，破裂或者放氣等因素，上述因素使得它們暫時(shí)或者永久無法使用并且上述現(xiàn)象對(duì)于駕駛使用這些輪胎的車輛的駕駛者來說是意料之外并且是危險(xiǎn)的。
為了解決上述的缺陷，可以使用實(shí)心或者自支撐輪胎，上述輪胎由彈性材料，優(yōu)選天然橡膠、合成橡膠或者彈性體組成。這種輪胎試圖再現(xiàn)充氣輪胎的性能并且不需要壓縮氣體來支撐。
但是，實(shí)心或者自支撐輪胎與充氣輪胎相比有劣勢。實(shí)際上，它們的滾動(dòng)性能和回彈性能不如通常使用的充氣輪胎。
此外，一些自支撐輪胎存在彈跳和振動(dòng)現(xiàn)象，上述現(xiàn)象對(duì)于如自行車和摩托車這樣的車輛來說是無法接受的。
由于上述缺點(diǎn)，自支撐輪胎目前幾乎僅應(yīng)用于滾車、手推車及類似車輛中。
為了改善自支撐輪胎的特性，對(duì)其材料和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了若干改變和改進(jìn)。
通過適當(dāng)?shù)剡x擇輪胎填充物及用不同的方法生產(chǎn)輪胎填充物已經(jīng)獲得了一些改進(jìn)，特別是通過利用閉室泡沫微孔聚氨酯獲得了一定的改進(jìn)，如專利IT1176358中所述，該專利由同一申請(qǐng)人申請(qǐng)。
所述材料已經(jīng)提供了對(duì)自支撐車輪的滾動(dòng)性能的改善，并且降低了彈跳現(xiàn)象同時(shí)減輕了重量。
如所知，在車輛使用的自支撐輪胎中，輪胎內(nèi)部嵌入了一扁平剛性帶，其臨近輪胎的外表面環(huán)繞整個(gè)車輪。
該剛性帶確保輪胎的所有局部變形通過負(fù)載分配趨向于遍及整個(gè)輪胎，這與充氣輪胎相似，其中局部變形涉及整個(gè)充氣輪胎中的所有氣體因此遍及整個(gè)輪胎。
這種解決方案在專利US6142203中已經(jīng)公開。
但是，這種帶不能用于自行車和輕便摩托車輪胎，因?yàn)槌叽绱蟛⑶医孛嫘?，這就需要整個(gè)輪胎中有一個(gè)非常硬的環(huán)，從而增大質(zhì)量及不利于緩沖。
此外，在轎車等的車輪中，旋轉(zhuǎn)軸線保持在一個(gè)基本上始終與地面相平行的位置上。因此，這些輪胎總是沿單個(gè)柱狀環(huán)與地面接觸。
實(shí)際上，摩托車的輪胎在任何穿過旋轉(zhuǎn)軸線的截面上有一個(gè)大致扁平的胎面。
而自行車和摩托車車輪的旋轉(zhuǎn)軸并不總是與地面平行事實(shí)上，為了克服在圓形彎道上行駛時(shí)的離心力，兩輪車向彎道的中心傾斜。因此，自行車和摩托車的輪胎通過這樣的一個(gè)面與地面進(jìn)行接觸，該面在任意通過旋轉(zhuǎn)軸線的截面上基本上由一個(gè)弧形圓周限定。
因此，如上所述，將一個(gè)扁平剛性環(huán)繞帶應(yīng)用于自行車或類似的車輪中，會(huì)導(dǎo)致輪胎構(gòu)造中危險(xiǎn)的不規(guī)則性，其原因是所述剛性帶和輪胎表面形狀的差異。
所述不規(guī)則導(dǎo)致輪胎產(chǎn)生的作為車輪傾角的函數(shù)產(chǎn)生的反作用力的不連續(xù)，其在行駛于環(huán)形彎道時(shí)最為突出，還會(huì)在輪胎自身內(nèi)部產(chǎn)生切削力，從而損壞輪胎。
雖然提高了自支撐輪胎的物理特性，上述有利的改進(jìn)無法使其具有充氣輪胎的獨(dú)特特性。
自支撐輪胎的另一個(gè)缺陷在于車輪的外周區(qū)域比充氣輪胎的重，導(dǎo)致了當(dāng)車輪轉(zhuǎn)速改變時(shí)相當(dāng)大的且不需要的慣性。

發(fā)明內(nèi)容
在這種情況下，本發(fā)明的目的在于為自行車、摩托車或者類似車輛的車輪提供一種自支撐輪胎，其能夠基本上克服上述缺陷。
在上述技術(shù)目標(biāo)的范圍內(nèi)，本發(fā)明的一個(gè)重要目的在于提供一種用于自行車、摩托車或者類似車輛的車輪的自支撐輪胎，其滾動(dòng)特性與充氣輪胎相似。
本發(fā)明的另一個(gè)重要目的在于，提供一種用于自行車、摩托車或者類似車輛的車輪的自支撐輪胎，其有效的緩沖車輛與不規(guī)則地面之間的沖擊。
本發(fā)明的另一個(gè)重要目的在于，提供一種用于自行車、摩托車或者類似車輛的車輪的自支撐輪胎，其質(zhì)量較輕。
上述技術(shù)目的和目標(biāo)通過下述用于自行車、摩托車或者類似車輛的車輪的自支撐輪胎來實(shí)現(xiàn)，其包括外層，適于與地面相接觸，內(nèi)支撐層，包括多孔結(jié)構(gòu)的柔性聚氨酯彈性體，至少部分填充所述輪胎的內(nèi)部空間，并適于支撐所述外表面；所述輪胎包括個(gè)柔性膜片，其形狀與所述外層大致相同，并徑向壓縮所述內(nèi)部支撐層。
所述輪胎與充氣輪胎的滾動(dòng)性能和舒適度大致相同，而不會(huì)受制于可能的穿孔。


下面將參考附圖，在本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)內(nèi)容中更好地解釋本發(fā)明的進(jìn)一步特性和優(yōu)點(diǎn)，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的輪胎的截面圖，該截面穿過車輪旋轉(zhuǎn)軸線，所述輪胎安裝于車輪上；圖2是自行車或者類似車輛的車輪在傾斜位置的原理圖；圖3a是傳統(tǒng)自支撐輪胎在截面中的操作原理圖，該截面垂直于車輪旋轉(zhuǎn)軸線，所述輪胎安裝于車輪上；圖3b是本發(fā)明的自支撐輪胎在截面中的操作原理圖，該截面垂直于車輪旋轉(zhuǎn)軸線，所述輪胎安裝于車輪上；和圖4是本發(fā)明的輪胎的一個(gè)細(xì)節(jié)的變型圖；參照上述附圖，本發(fā)明的輪胎作為一個(gè)整體由附圖標(biāo)記1表示。
它安裝于自行車、摩托車或者一般而言的兩輪車的車輪2的輪輞2a上。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，所述輪胎1安裝于輪輞2a上，如使用兩個(gè)強(qiáng)彈性環(huán)3，其由連續(xù)的半彈性或者鋼絲構(gòu)成，其將輪胎的上部固定于特定的環(huán)4內(nèi)，該環(huán)生成于所述輪輞上，或者通過將輪胎1粘接于輪輞2a，或者使用其他技術(shù)。
所述輪胎1有一個(gè)外層5，適于建立于地面之間的接觸，和一個(gè)內(nèi)支撐層6，其由彈性聚合物材料構(gòu)成，該材料至少部分地填充輪胎1的內(nèi)部容積。
外層5可以與支撐層6集成為一體。此時(shí)，它由聚氨酯或者類似物，或者硫化橡膠構(gòu)成。
在優(yōu)選實(shí)施例中，外層5與支撐層6集成為一體，其稱為胎面7的中間部分與地面8相接觸。
如已知的那樣，當(dāng)所述車輪2的軸線2b并行于水平軸線8a時(shí)，胎面7通過胎面7的中間部分與假定為平坦的地面8相接觸。相反，當(dāng)車輪的軸線2b相對(duì)于水平軸線8a存在一個(gè)非零的夾角α?xí)r，如運(yùn)行于圓形彎道時(shí)，所述胎面7通過胎面7的側(cè)部與地面8相接觸，如圖2所示。
而內(nèi)支撐層6的作用在于支撐輪胎1。在充氣輪胎中，該支撐由壓縮空氣提供。
所述支撐層6占據(jù)了輪胎1內(nèi)部容積的很大一部分。
此外，其最好由柔性聚氨酯彈性體組成，該彈性體有閉室泡沫微孔結(jié)構(gòu)，最終結(jié)構(gòu)密度范圍是0.2至0.5kg/dm3。
這種材料有例如意大利公司Sinergit S.r.l.生產(chǎn)的命名為“Reselgitmicrocellulare”的材料。
所述材料性能理想事實(shí)上，它很好的緩沖了輪胎在使用中受到的沖擊，所述的沖擊通過絕熱壓縮微孔中的氣體而得到吸收并部分地耗散，還通過熱的形式部分耗散。
這樣，上述材料就很大程度的減輕了彈跳和振動(dòng)。
此外，不象很多聚合物材料，Reselgit microcellulare很快的將吸收的熱量耗散在空氣中，并且持久耐用，由于所述聚合物材料并不受制于很多聚合物材料都存在的老化現(xiàn)象，甚至在使用多年后。
基于上述優(yōu)秀特性，Reselgit microcellulare還可以用于生產(chǎn)外層5，特別是當(dāng)其與支撐層6集成一體時(shí)，并且優(yōu)選使用密度范圍在0.5至0.8kg/dm3的Reselgit。
此外，根據(jù)申請(qǐng)人的深入研究，車輪的滾動(dòng)特性主要取決于兩個(gè)因素輪胎的反應(yīng)性，即其發(fā)生形變后回復(fù)圓形的速度，和其在瀝青路面上的附著力，即胎面7與路面8直接接觸的表面面積。
事實(shí)上，眾所周知，在形成胎面7的材料量相同的情況下，在車輪滾動(dòng)中產(chǎn)生的滾動(dòng)摩擦力與輪胎施加于地面的附著力成正比，該附著力又與輪胎1的剛性成正比。
但申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)，在相同的附著力下，充氣輪胎的滾動(dòng)特性比自支撐輪胎好。
其原因在于自支撐輪胎比充氣輪胎的反應(yīng)性低，由于它們的構(gòu)成材料，還由于與充氣輪胎不同，瀝青路面施加在自支撐輪胎上的力僅作用于輪胎的有限的一部分上。
這種較低的反應(yīng)性不允許自支撐輪在變形后胎很快的回復(fù)到圓形，其在重量的垂直力作用下發(fā)生形變。因此，有著低反應(yīng)性的輪胎的形狀實(shí)質(zhì)上在滾動(dòng)中更大地偏離圓形，因此滾動(dòng)性能較低。
為了提高輪胎的反應(yīng)性，申請(qǐng)人在構(gòu)成支撐層6的材料受到預(yù)壓縮的情況下實(shí)現(xiàn)了改進(jìn)。
特別是，在使用Reselgit microcellulare的情況下，通過壓縮減小10％至20％之間的體積百分比，實(shí)現(xiàn)了很高的反應(yīng)性。
申請(qǐng)人實(shí)際上知道，這種材料與很多泡沫和彈性聚合物材料類似，當(dāng)形變高時(shí)能夠快速回彈，而當(dāng)形變較輕時(shí)回彈速度慢。由于預(yù)壓縮，彈性體即便在發(fā)生很小的形變時(shí)仍能夠在快速回彈的工作范圍內(nèi)。所述彈性體的反應(yīng)性因此總是保持較高。
為了獲得輪胎1的最佳特性，其有一個(gè)柔性膜片9，該柔性膜片具有高抗拉強(qiáng)度，即基本上無法拉伸。
該柔性膜片9在通過軸線2b的截面中與支撐層6相接觸，優(yōu)選與外層5毗連。
該柔性膜片9大致上與所述胎面7形狀相同，特別是在通過車輪2的軸線2b的截面中，該柔性膜片9有一個(gè)厚度大致為1毫米的弧形外周輪廓，如圖1所示，而在垂直于軸線2b的截面上，該活動(dòng)膜片9的形狀為環(huán)形，其中心與車輪2的中心相同，如圖3b所示。
所述柔性膜片9優(yōu)選包括繞在兩個(gè)或者多個(gè)繩索9a上的線織物，該繩索大致上不能拉伸并且連續(xù)、位于膜片9的兩端，該線織物包繞整個(gè)輪胎1。這些線最好由高抗拉強(qiáng)度的材料構(gòu)成，如芳族聚酰胺纖維或者類似物。
類似的膜片用于制造自行車及摩托車的某些充氣輪胎的主體，其優(yōu)點(diǎn)在于在所述膜片的延伸面中具有高抗拉強(qiáng)度，同時(shí)保持足夠的柔性。
所述膜片9徑向壓縮內(nèi)支撐層6達(dá)10％-20％的體積百分比。所述壓縮通過將所述支撐層6的截面高度減小10％至20％，同時(shí)保持其他的尺寸及車輪的周長大致不變即可實(shí)現(xiàn)。
此外，對(duì)支撐層6的預(yù)壓縮決定了輪胎1的剛性，并從而降低了與瀝青路面之間的附著力。
由輪胎1確定的與瀝青路面之間的附著力能夠通過在穿過軸線8a的截面中位于輪胎1中心的加固元件10進(jìn)一步提高。
由于受到豎直載荷的作用，所述加固元件10有高抗彎強(qiáng)度，因此優(yōu)選主要在垂直于地面8的方向上延伸。
還可以有其他的結(jié)構(gòu)。在優(yōu)選解決方案中，所述主體10有一個(gè)三角形或者梯形截面，并與所述膜片9集成為一體，如圖1所示。
在這種情況下，元件10可以包括與膜片9所包括相同的線織物。所述解決方案經(jīng)證實(shí)在重量及力的分配上是有益的。
另一個(gè)可選方案是，元件10可以與所述膜片9分開，如圖4所示，并且由具備芳族聚酰胺或碳纖維和密聚氨酯或其他樹脂的基質(zhì)的復(fù)合纖維材料構(gòu)成。
剛性體10的存在在相當(dāng)大程度上減小了輪胎1在地面8上的附著力。
剛性部件10的操作原理圖如圖3a和3b所示，其中對(duì)于有所述元件10(圖3b)的車輪2的操作和對(duì)于沒有所述元件10的車輪2的操作進(jìn)行了對(duì)比。
應(yīng)當(dāng)注意到，所述剛性部件10在垂直于軸線8a的面上使輪胎1的大部分發(fā)生局部形變。元件10沒有減少彈性，因此沒有減少對(duì)輪胎1的緩沖，輪胎1可以根據(jù)圖3b所示發(fā)生形變。
此外，加固元件10沒有減小輪胎1在胎面7的非中心部分(即，當(dāng)轉(zhuǎn)彎時(shí)胎面與地面相接觸的部分)附近的附著力。
事實(shí)上，當(dāng)輪胎1受到重力的垂直作用，并且相于對(duì)水平軸線8a傾斜α角時(shí)，剛性部件10的作用就更有限。
最后，由于其剛性提高了，該剛性部件10在很大程度上提高了輪胎1在垂直于軸線8a的面上的載荷分配。
本發(fā)明有顯著的優(yōu)勢。
事實(shí)上，輪胎1的滾動(dòng)性能和舒適度與充氣輪胎大致相同，而不會(huì)受制于可能出現(xiàn)的穿孔。
進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)在于，重量變輕。事實(shí)上，構(gòu)成了大多數(shù)輪胎的Reselgitmicrocellulare具在0.2至0.8kg/dm3之間的比重。
權(quán)利要求
1.一種用于自行車、摩托車或類似車輛的自支撐輪胎，包括外層(5)，適于建立與地面(8)之間的接觸；由聚合物材料構(gòu)成的內(nèi)部支撐層(6)，至少部分地占據(jù)所述輪胎(1)的內(nèi)部容積，并適于支撐所述外層(5)，其特征在于所述內(nèi)支撐層(6)由具有多孔結(jié)構(gòu)的柔性聚氨酯彈性體構(gòu)成，所述輪胎(1)包括柔性膜片(9)，此柔性膜片形狀大致上與外層(5)相同，并且在徑向上壓縮所述內(nèi)支撐層(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪胎，包括加固元件(10)，其包括在所述支撐層(6)內(nèi)，并且在通過軸線(8a)的截面中其在縱向上位于所述輪胎(1)的中心處，并適于承受在垂直于車輪(2)軸線(2b)的平面中的彎曲。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪胎，其中所述膜片(9)通過壓縮在徑向上使所述內(nèi)支撐層(6)減小10％至20％范圍內(nèi)的體積百分比。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪胎，其中所述外層(5)與所述支撐層(6)集成為一體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪胎，其中所述內(nèi)支撐層(6)完全占據(jù)了所述輪胎(1)的內(nèi)部容積。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪胎，其中所述膜片(9)與所述外層(5)鄰接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪胎，其中所述膜片(9)包括繞在多個(gè)繩(9a)上的線織物，該多個(gè)繩位于所述膜片(9)的兩端。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的輪胎，其中所述加固元件(10)與所述膜片(9)集成為一體。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的輪胎，其中所述加固元件(10)在任意穿過車輪(2)的軸線(8a)的截面上均大致為三角形。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于自行車、摩托車或類似車輛的自支撐輪胎，包括外層(5)，其建立與地面(8)之間的接觸；內(nèi)部支撐層(6)，由具有多孔結(jié)構(gòu)的柔性聚胺酯彈性體構(gòu)成，至少部分地占據(jù)所述輪胎(1)的內(nèi)部容積，并支撐所述外層(5)，所述輪胎(1)還包括柔性膜片(9)，其形狀大致上與外層(5)相同，并且在徑向壓縮所述內(nèi)支撐層(6)。
文檔編號(hào)B60C7/00GK1958312SQ20061014376
公開日2007年5月9日 申請(qǐng)日期2006年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月7日
發(fā)明者彼得羅·加拉瓦利亞 申請(qǐng)人:彼得羅·加拉瓦利亞