用于安装轮胎和承载支撑的运载工具轮辋以及具有这种轮辋的轮胎/轮子组件的安装工艺

摘要

一种运载工具回转轮辋(23－29)，用于安装轮胎(30)和环状承载支撑(40；42；46－49)，所述承载支撑能在轮胎充气压力损失时支撑轮胎胎面，所述轮辋包括：(i)第一轮辋座(51)和第二轮辋座(52)，每个轮辋座用于容纳轮胎胎圈(61，62)，每个轮辋座具有母线，母线轴向内端(512，522)位于直径为DI的圆上，所述直径DI大于轴向外端(511，521)所处的圆的直径DE，第一轮辋座(51)的轴向内侧由外径为DS的突起部(58)界定，外径DS大于支撑承载表面的平均直径DP；(ii)支撑承载表面(56)，所述支撑承载表面由在两个轮辋座之间轴向延伸的、平均直径为DP的至少一个大体圆柱回转面形成，并且用于与承载支撑紧密接触；以及(iii)周向槽(55)，所述周向槽轴向位于支撑承载表面与第一轮辋座(51)之间，槽的轴向宽度LG适于使所述支撑越过所述突起部。

说明书

技术领域

本发明涉及一种运载工具轮辋，它用于安装轮胎和在轮胎的充气压力降低或者甚至为零时能够支撑轮胎的承载支撑。本发明还涉及包括这种轮辋的轮胎/轮子组件以及安装这种轮胎/轮子组件的工艺。

背景技术

例如在专利文献US5787950、US6415839以及WO01/08905中描述了这种类型的轮辋。

在本发明说明书中，将包括轮子、装在轮子上的轮胎以及胎面承载支撑称为“轮胎/轮子组件”。轮子包括轮辋和轮辐。

在本发明领域的轮胎/轮子组件中，轮胎的胎圈靠在轮辋的座上，两个座的平均直径不同，以便于将承载支撑安装在轮辋上以及从轮辋上拆下。

承载支撑是由轮辋位于两个座之间的支撑承载表面沿周向形成。例如，它是由弹性可变形的弹性体材料制成的，当轮胎/轮子组件在扩张模式下工作时，可以防止胎面凹陷。“在扩张模式下滚动”应理解为是指与轮胎使用的正常压力相比轮胎的充气压力异常地低、充气压力甚至可能为零时的轮胎滚动。

承载支撑是通过轴向滑动地被安装，如同文献US2004/0074610中详细描述的。根据现有技术的不同安装步骤表示在下面的图8中。

当轮胎的胎圈处于大应力下时，可以被引导离开其支承座。根据其是否朝轮辋内侧(即，两个座之间的空间内的区域)或朝外部(即，与轮辋没有任何接触)离开胎圈座，所用的术语可以是“脱圈”或“滚动脱离”。

为了评价脱圈轮辋的阻力，将包括此轮辋的轮胎/轮子组件在扩张模式下滚动时进行不同测试，特别是在零压力下测试。汽车制造商一般需求在持续转弯过程中在持续紧急制动下的前轮系的脱圈阻力。

文献WO 01/08905中描述的、对轮辋进行的测试表明，此轮辋在脱圈阻力方面特别满足当前制造商的需求。

本发明的发明者甚至在零压力下进行了更多所需的滚动测试，并注意到当受到轮胎在环路中行驶时的异常情况的很高作用力时，胎圈仍可能脱圈。当使用具有“座架”(图3的参考数字53)和减重槽(图3的参考数字55)的轮辋时，胎圈可能穿过整个座架并落入减重槽。

发明内容

本发明旨在克服上述困难、并增大用于安装轮胎和承载支撑的轮辋对于极端应力下脱圈提供的阻力。

此目的实现是使用一种运载工具回转轮辋，用于安装轮胎和环状承载支撑，承载支撑能在轮胎充气压力损失时支撑轮胎胎面，所述轮辋包括：

第一和第二轮辋座，每个轮辋座用于容纳轮胎胎圈，每个轮辋座具有母线，母线轴向内端位于直径为D_I的圆上，所述直径D_I大于轴向外端所处的圆的直径D_E；

支撑承载表面，所述支撑承载表面由在两个轮辋座之间轴向延伸的、平均直径为D_P的至少一个大体圆柱回转面形成，并且用于与承载支撑紧密接触；

轴向位于支撑承载表面与第一轮辋座之间的周向槽；

所述轮辋的特征在于，第一轮辋座在轴向内侧由外径D_S的突起部界定，外径D_S大于支撑承载表面的平均直径D_P，并且轴向位于支撑承载表面与所述突起部之间的周向槽的轴向宽度适于使所述支撑越过所述突起部。

根据一个优选的实施例，所述第一轮辋座的平均直径小于所述第二轮辋座的平均直径。

根据一个优选的实施例，轴向位于支撑承载表面与在轴向内侧界定较小直径轮辋座的突起部之间的周向槽的轴向宽度等于或大于支撑承载表面的轴向宽度。

优选地，所述突起部的外径D_S与支撑承载表面平均直径D_P之差大于5mm，并且甚至更优选地大于10mm。

本发明还涉及一种包括根据本发明的轮辋的轮子，以及一种包括轮胎、环状承载支撑、和包括本发明轮辋的轮子的轮胎/轮子组件。

最后，本发明涉及一种安装轮胎/轮子组件的工艺，所述轮胎/轮子组件包括：

包括轮辐和根据本发明的轮辋的轮子；

承载支撑；以及

轮胎，所述轮胎具有第一和第二胎圈，用于分别安装在第一和第二轮辋座上；

所述工艺包括以下步骤：

(A)将承载支撑装入轮胎；

(B)从第一轮辋座侧将第二胎圈和承载支撑设置在轮辋上；

(C)将第二胎圈装到支撑承载表面上，并且将承载支撑啮合在轴向位于支撑承载表面与第一轮辋座之间的周向槽中；

(D)将承载支撑滑到支撑承载表面上；

(E)将第一胎圈装在第一轮辋座上、以及将第二胎圈装在第二轮辋座上；

所述工艺的特征在于，通过使承载支撑的对称轴相对轮辋的对称轴倾斜以使承载支撑越过界定第一轮辋座的突起部，从而使承载支撑被啮合。

附图说明

参考附图的说明，将可以更好地理解本发明。附图中：

图1表示根据现有技术的轮胎/轮子组件的局部立体图；

图2是以子午截面示意性地表示根据现有技术的轮胎/轮子组件；

图3是以部分子午截面示意性地表示根据现有技术的轮辋和承载支撑；

图4到7是以部分子午截面示意性表示根据本发明的轮辋；

图8表示根据现有技术的安装工艺；

图9表示根据本发明的安装工艺；以及

图10和11示意性表示在不同安装步骤过程中轮辋和承载支撑的相对位置。

具体实施方式

图1以立体图示意性地表示“PAX系统”型轮胎/轮子组件10的部分截面，轮胎/轮子组件包括具有轮辋21的轮子20、具有侧壁31和胎冠32的轮胎30、以及承载支撑40。当轮胎泄气时，例如在被扎之后，运载工具的重量导致侧壁31弯曲，从而在轮胎30与路面之间的接触区附近，胎冠32与承载环40接触。

如图1所示，承载支撑40不是实心的，而是具有复杂的几何形状，这是由于为了减小承载环40的重量，即相应地减小滚动组件10的重量而采取的措施造成的。

图2以子午截面示意性表示“PAX系统”类型的轮胎/轮子组件，包括轮子(由轮辋21和轮辐22形成)、轮胎30和承载支撑41。还表示出轮胎/轮子组件的旋转轴1。

图3以部分子午截面示意性表示“PAX系统”类型的轮胎/轮子组件的轮辋22和承载支撑42。为了清楚，未示出轮胎30。轮辋22包括平均直径不同的两个轮辋座51和52。每个轮辋座51和52用于接收轮胎的胎圈。轮辋座51的母线具有轴向内端512，它位于直径为D_I¹的圆上，D_I¹大于轴向外端511所处的圆的直径D_E¹。同样，轮辋座52的母线具有轴向内端522，它位于直径为D_I²的圆上，D_I²大于轴向外端521所处的圆的直径D_E²。

轮辋22包括由平均直径D_P的大体回转圆柱表面形成的支撑承载表面，支撑承载表面在两个座51和52之间轴向延伸，并与承载支撑42紧密接触。

座52的轴向内侧由突起部57，该突起部57的外径D_S明显大于支撑承载表面的平均直径D_P。

轮辋22还包括安装槽54，其平均直径D_M小于支撑承载表面的平均直径D_P。安装槽54轴向上位于座52与支撑承载表面之间，其用于允许轮胎安装。

最后，轮辋22包括减重槽55，用于减小轮辋的重量。

座51通过通常称为“座架”53的部分与减重槽55分开，座架53基本是平均直径D_L的回转圆柱面。为了通过在上面滑动而安装承载支撑42，座架53的直径小于或等于支撑承载表面的直径D_P。

如上所述，在零压力下的滚动测试表明，当诸如图3所示的轮胎/轮子组件10受到很高作用力时可能出现脱圈：轮胎30的胎圈可能穿过整个座架53、并落入减重槽55。本发明涉及使这种运动不可能出现的轮辋。

图4以部分子午截面示意性表示根据本发明的这种轮辋23。座架53被突起部58代替，其直径D_S¹明显大于支撑承载表面56的直径D_P。在这种情况下，直径D_S¹和D_P之差为6mm。

根据本发明的轮辋23包括轴向上位于支撑承载表面56与突起部58之间的周向槽55，使支撑在安装过程中越过所述突起部。周向槽55的轴向宽度L_G适于使支撑在安装时越过所述突起部。在这种情况下，轴向宽度L_G大于支撑承载表面的轴向宽度L_P。

图5以部分子午截面示意性表示根据本发明的另一种轮辋24。该轮辋24的几何形状类似于轮辋23。在所讨论的二者之中，靠近轮辐22(见图2)的座51的平均直径小于座52的平均直径。因此，对于现有技术的轮辋22，承载支撑可以通过座51安装。

图6以部分子午截面示意性表示根据本发明的第三轮辋25。与轮辋23和24不同，靠近轮辐22(见图2)的座51的平均直径大于座52的平均直径。承载支撑因此通过座52安装。轮辋25还具有安装槽54，用于使轮胎较大直径的胎圈从内朝外越过座51。

图6还表示出相对轮辋25定位充气阀60。

图7以部分子午截面示意性表示根据本发明的第四轮辋27。该轮辋与根据本发明的图4到6的轮辋的区别在于，两个座51和52的平均直径相同。因此，承载支撑可以通过靠近槽55的座安装，槽55足够宽以在安装时容纳承载支撑。

图8示意性表示根据现有技术的安装工艺的步骤，其中的轮辋类似于图3的轮辋，并具有用于安装轮胎30的安装槽54。这些图表示轮辋26、支撑46和轮胎30的胎圈61和62的相应位置，轮辋安装在水平旋转轴上。为了简化，图8(a)-(d)仅部分地显示轮胎30。这些图对应于穿过轮辋旋转轴的垂直平面中在旋转轴上方的各个位置。

第一步(未图示)是将支撑46装入轮胎30中。美国专利5836366描述了这个装入过程，并且此专利的图1A、1B和1C图示了此过程。此装入过程是在支撑和/或轮胎变成椭圆形之后，或者在折叠支撑之后进行的。

接着，将轮装在一台合适的安装机的旋转轴上，此时旋转轴是水平的，然后操作工将轮胎30的第二胎圈62以及承载支撑46装在轮辋26上。这样，轮胎30和支撑46处于图8(a)所示的位置：第二胎圈62处于(至少在图示的区域中)安装槽54中，支撑46滑动到座架53周围，第一胎圈61仍完全在轮辋26外侧。

如图8(b)所示，接着将工具70移动到第一胎圈61下面，利用工具70的钩72抓住第一胎圈61。

接着将工具70垂直移动，直到压力辊73的径向下部到达支撑承载表面56上方。此位置表示在图8(c)中。

如图8(c)的箭头所示，轴向移动工具70，以便将压力辊73直接作用在支撑46的端面上，同时使轮辋旋转，轮胎和支撑也随之旋转。这可以使承载支撑46逐渐滑动到支撑承载表面56。需要注意，胎圈61可以在此定位过程中自由地后退到钩72上，由此大大减小了作用在轮胎30的胎冠上的弯曲应力。

图8(d)表示支撑46在支撑表面56上滑动结束。支撑紧靠在突出部262上，支撑的突出部461啮合在支撑表面56的槽261中。在此位置，工具70的限位部74紧靠轮辋26。

一旦支撑结束向支撑表面56上的滑动，就将工具70轴向抽出，直到牵引力作用在胎圈62上，牵引力使胎圈62略微从安装槽54的底部升起，并且在胎圈62与邻近座52的突起部57的安装槽壁之间形成一个自由空间541(见图8(e))。接着，可以将安装杆80插入此空间，以便将胎圈62从安装槽54中取出，并将胎圈62放置在座52外侧(见图8(f))。

一旦插入安装杆80并且胎圈62从安装槽54脱出，则从钩72上释放胎圈61，并通过在旋转轮辋时使辊73压靠胎圈61而将胎圈61在第一座51上安装到位(见图8(f))。

一旦胎圈61安装结束，则移动并将工具70转到另一边，从而能通过在旋转轮辋的同时由辊73推动而将胎圈62装在座52上(见图8(g))。

轮胎30和支撑46因此完全在轮辋26上安装到位(图8(h))。

图9表示根据本发明的安装工艺的一个优选实施例。图9(a)到(h)对应于轮辋28、支撑48和轮胎30的胎圈61和62在穿过轮辋旋转轴的垂直平面上位于该旋转轴上方的各个位置。

如同现有技术的工艺，第一步(未图示)包括将支撑48装入轮胎30。美国专利5836366描述了这个装入过程，并且此专利的图1A、1B和1C图示了此过程。此装入过程是在支撑和/或轮胎变成椭圆形之后，或者在折叠支撑之后进行的。

接着，将轮装在一台合适的安装机的旋转轴上，此时旋转轴是水平的，然后将轮胎30的第二胎圈62装在支撑承载表面56上，在这种情况下通过使第二胎圈62前进到邻近第二轮辋座52的安装槽54中。

与现有技术的工艺不同，突起部58阻止承载支撑48简单地滑到上面。因而，突起部58的存在使得必须修改安装工艺。为了越过突起部58，承载支撑48的对称轴相对轮辋26的对称轴倾斜。此倾斜使承载支撑48在相当有限的区域内越过突起部58，并且局部地嵌入轴向处于支撑承载表面56与第一轮辋座51之间的周向槽55中。为了能容纳承载支撑48，槽55的轴向宽度必须至少等于承载支撑48的轴向宽度。

图10表示根据本发明的工艺的这个阶段。承载支撑47啮合在轮辋27上，在截面100附近的区域中，支撑47已经越过突起部58并已经进入轴向处于支撑承载表面56与第一轮辋座51之间的周向槽(截面100上的轮辋27和承载支撑47的截面是以虚线表示的)。在此区域以外(并且尤其是在图10的底部)，承载支撑47未完全越过突起部58。图11(a)以正视图表示对于根据本发明的另一轮辋29和承载支撑49的根据本发明的工艺的同一阶段(为了清楚，未示出轮胎)。

通过在轮辋27旋转的同时对支撑47的侧面部分471局部施加压力，可以迫使支撑47在整个轮辋27的周向越过此突起部。图11(b)表示在此操作之后得到的轮辋29和支撑49的结构。由于承载支撑49的内径大于其所位于的槽的平均直径，支撑49的对称轴在此阶段并不与轮辋29的对称轴重合。

如图9(b)所示，接着将工具70移动到第一胎圈61下面，利用工具70的钩72抓住第一胎圈61。

接着垂直移动工具70，直到辊73的径向下部位于突起部58上方。此位置表示在图9(c)。

如图9(c)的箭头所示，工具70被轴向移动，以便将压力辊73直接作用在支撑48的端面上，同时使轮辋旋转，轮胎和支撑也随之旋转。由于槽55在第二座一侧由斜面限定，因此承载支撑48逐渐向上移动，直到支撑48的对称轴与轮辋28的对称轴重合。接着，可以将承载支撑48逐渐滑动到支撑承载表面56上。

图9(d)表示支撑48在支撑表面56上滑动结束。支撑紧靠在突出部282上，支撑的突出部481啮合在支撑表面56的槽281中。在此位置，工具70的限位部74紧靠轮辋26。图11(c)表示在此操作之后得到的轮辋29和支撑49的结构。

根据本发明的工艺的其余步骤(图9(e)到(h))与现有技术的工艺相同。