實心輪胎芯的制作方法

專利名稱：實心輪胎芯的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種帶有夾在外胎和車輪之間的實心彈性元件的實心輪胎，一種輪胎芯，一種外胎以及一種用于此實心輪胎的車輪，本發(fā)明還涉及一種它們的生產(chǎn)過程。
人們公知實心輪胎一般具有不會漏氣或扎胎的特點，這可以通過把與外胎整體成型的彈性橡膠元件安裝在輪輞上來獲得，或者通過在無內(nèi)胎輪胎中填充彈性元件，如彈性橡膠元件來獲得。
這樣的實心輪胎中有具有較高承載能力的橡膠材料，如合成橡膠，被夾在輪胎的內(nèi)部。這樣的輪胎在不漏氣方面優(yōu)于傳統(tǒng)的中空充氣輪胎，它們特別適用于重載運輸車輛，否則，在重載使用條件下，扎胎的修理是很困難的。
但是，通常的實心輪胎是通過在輪胎中安裝或填充具有特定壓力形變能力的彈性元件來制造的。因此，不能很容易地調(diào)整這種輪胎的彈性，而對于中空輪胎，通過簡單地調(diào)節(jié)其氣壓就可以實現(xiàn)。因此，當重型運輸車輛輕載或空載時，通常的實心輪胎就不能充分地緩沖來自路面的沖擊。因而，普通輪胎有司機易疲勞等較嚴重的問題。
在已審查通過的日本專利第22641/1986號公告中，本發(fā)明的發(fā)明者公開了一種輪胎直接安裝在輪輞上的罩胎輪。這種輪胎是裝備有中空輪胎的罩胎輪，包括多個彈性環(huán)狀元件，從輪輞的兩側(cè)到中間整體升高，并彼此隔開周向分布，每個環(huán)狀元件在靠近外胎的方向逐漸變薄。
當在這樣的罩胎輪上施加相對較小的沖擊或載荷時，彈性環(huán)狀元件在它們較薄的部分產(chǎn)生變形，即在靠近輪輞脊部的部分產(chǎn)生變形，以緩沖沖擊，而較大的沖擊或載荷則由靠近輪輞底部的較厚部分的變形來緩沖。
不過，由于罩胎輪完全通過彈性環(huán)狀元件的彈性變形來緩沖沖擊，選擇用于制作較大載荷條件下使用的彈性元件的材料就很困難。如果需要，可以在這種輪胎中充入壓縮空氣來使用，然而在此情況下，當漏氣或扎胎發(fā)生時，須對輪胎進行修理。
本發(fā)明的目的是提供一種不漏氣的實心輪胎，與具有足夠承載能力的中空輪胎相比，具有更高的彈性，尤其提供了一種實心輪胎，這種實心輪胎即使當車輛空載行駛時也會充分緩沖來自路面的沖擊，從而防止司機疲勞。
為了達到上述目標，本發(fā)明提供了一種實心輪胎芯，它包括一個環(huán)狀彈性元件，在環(huán)狀彈性元件的外表面上安裝外胎的內(nèi)表面，在其內(nèi)表面上安裝輪輞的外表面。環(huán)狀彈性元件包括一個沿芯圓周方向延伸的空腔部分，空腔部分被定位成型以提高芯的彈性。
依據(jù)上述構(gòu)造，這個輪胎由兩個獨立的部分組成，即輪胎芯和外胎。因此，輪胎芯只須起彈性元件的作用，而另一方面，外胎只須起與路面接觸的地面接合元件的作用。因此，使僅按照輪胎芯作為彈性元件的功能來自由選擇輪胎芯的材料、形狀等等成為可能。換言之，可以很容易地在很大范圍內(nèi)選擇輪胎芯的形狀等等，并可以采用如下所述的各種形狀的空腔部分。因此，可以提供這樣一種輪胎，在不影響承載能力的前提下，具有與中空輪胎一樣高的彈性，尤其提供了一種實心輪胎，即使當車輛空載行駛時，也能充分地緩沖來自路面的沖擊，從而防止司機疲勞。而且，當外胎接觸地面的表面磨損從而使外胎的凹槽變淺時，只需更換一個新的外胎，輪胎芯可以重復使用。因此，與通常的整體成型的實心輪胎相比，本發(fā)明的實心輪胎更經(jīng)濟。
最好，空腔部分是沿芯的脊部形成的環(huán)狀凹槽，其中環(huán)狀凹槽沿輪胎軸線方向朝向輪輞變寬。由于這種結(jié)構(gòu)，當載荷施加于輪胎芯的脊部時，由于凹槽內(nèi)部的空腔部分的底部朝輪胎軸線擴展，橫跨凹槽兩邊的部分發(fā)生彈性變形，好像彎向凹槽的最深部分。
在這種情況下，當施加一個較小的載荷時，凹槽的相對表面離得很近或互相接觸，也就是說，載荷被橫跨凹槽兩邊的部分的變形承受了。當向輪胎芯的脊部施加一個較大的載荷時，輪胎芯朝向環(huán)狀凹槽更深的部分產(chǎn)生彈性變形，從而使輪胎芯對應于輪胎的變形被擠壓變形。
因此，上述結(jié)構(gòu)的輪胎芯，由橫跨輪胎芯凹槽兩邊部分的彈性變形承受了較小載荷，如短時間內(nèi)的沖擊，并由輪胎內(nèi)部的彎曲和擠壓變形承受長時間施加的較大載荷。
最好，環(huán)狀凹槽與在外胎內(nèi)表面上形成的一個凸臺相接合。由于這種結(jié)構(gòu)，外胎內(nèi)表面上的凸臺與輪胎芯的環(huán)狀凹槽相接合，可靠地防止了外胎沿輪胎的軸線方向滑動。
最好，空腔部分是在芯外表面中沿圓周方向延伸的狹縫。由于這種結(jié)構(gòu)，當一個較小載荷施加于輪胎芯時，隨著輪胎芯的變形，狹縫的相對表面互相分離(即形成一個中空部分)，用這種方式，狹縫幫助輪胎芯產(chǎn)生撓性或彈性變形，以承受載荷。當施加一個較大載荷時，比狹縫更深的部分產(chǎn)生擠壓變形，以充分承受載荷。如果輪胎芯只包括一條狹縫，它趨向于產(chǎn)生對稱變形。在這種情況下，最好將狹縫形成于芯的脊部。
最好，上述輪胎芯包括多個在芯的外表面上周向延伸的狹縫。由于這種結(jié)構(gòu)，多個狹縫可以產(chǎn)生撓性和彈性變形，從而更有效地緩沖沖擊。
最好，空腔部分是一個中空部分，因而輪胎芯的輪輞側(cè)和外胎側(cè)的部分比其它部位更薄。由于這種結(jié)構(gòu)，當施加一個較小的載荷時，輪胎芯較薄的部分，即輪輞側(cè)或外胎側(cè)的部分可以產(chǎn)生彈性變形以承受載荷。當施加一個較大載荷時，整個輪胎芯都在輪胎內(nèi)產(chǎn)生擠壓變形。
如上所述，任一種具有上述結(jié)構(gòu)的輪胎芯都能以較低的彈力承受較小的載荷，并以相應的彈力承受較大的載荷。也就是說，輪胎芯在各種情況下，都可以顯示出其最佳的緩沖效果。
最好，實心輪胎還包括填充在空腔部分的填充物。
而且，輪胎芯最好可以沿輪胎軸線方向拆分為多個零件。由于這種結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)時間被縮短，并使生產(chǎn)過程簡化。而且，裝配操作可以高效地完成。
最好，為了提高芯內(nèi)部零件的強度，輪胎芯內(nèi)還植入了金屬絲網(wǎng)。由于這種結(jié)構(gòu)，輪胎芯具有更高的強度，從而可以承受更大的載荷。即使長時間地施加較大載荷，也可以防止其產(chǎn)生塑性變形和永久變形。
最好，輪胎芯還包括在其外表面中或外表面上周向間隔分布的凹槽或凸臺，用于將外胎固定在芯的外表面上。由于這種結(jié)構(gòu)，可以避免輪胎芯的外表面與外胎的內(nèi)表面之間的磨損，而且還可以避免在二者之間產(chǎn)生摩擦熱。
實心輪胎芯還包括在其內(nèi)表面中或內(nèi)表面上周向間隔分布的凹槽或凸臺，用于將車輪固定在芯的內(nèi)表面上。由于這種結(jié)構(gòu)，即使長時間使用之后，車輪仍能牢固地與輪胎芯相接合，從而使輪胎芯不會相對于車輪空轉(zhuǎn)。這樣，驅(qū)動力就能夠從車輪可靠地傳遞至輪胎芯。而且，當車輪停止運動時，輪胎芯也停止運動，從而使車輛的制動器可靠地工作。
最好，實心輪胎芯包括多個形成于芯外表面中的凹槽，用以提高芯外部零件的彈性。由于這種結(jié)構(gòu)，凹槽之間的凸臺與外胎的內(nèi)表面相接觸，從而提高了輪胎芯和外胎之間的摩擦力，防止外胎相對于輪胎芯滑動。由此可以避免輪胎芯的外表面受外胎的內(nèi)表面磨損，而且還可以避免在二者之間產(chǎn)生摩擦熱。
最好，上述多個凹槽沿輪胎軸線方向布置。由于這種結(jié)構(gòu)，可以增加輪胎芯和外胎之間沿旋轉(zhuǎn)方向的摩擦力，由此防止外胎相對于輪胎芯沿旋轉(zhuǎn)方向滑動。
最好，上述多個凹槽周向布置。由于這種結(jié)構(gòu)，可以增加輪胎芯和外胎之間沿軸線方向的摩擦力，由此防止外胎相對于輪胎芯沿軸線方向滑動。
最好，上述多個凹槽在靠近輪胎芯外表面的部位變寬。由于這種結(jié)構(gòu)，當載荷施加于輪胎芯時，橫跨凹槽兩邊的突出部分產(chǎn)生彈性變形，如被壓彎。因此，當施加一個較小的載荷時，凹槽相對的內(nèi)壁彼此靠近或接觸。也就是說，橫跨凹槽兩邊的部分被彈性彎曲，以承受載荷。當向輪胎芯的脊部施加一個較大的載荷時，輪胎芯朝向凹槽更深的部分產(chǎn)生彈性變形，從而使輪胎芯對應于輪胎的變形被擠壓變形。
因此，對應于上述結(jié)構(gòu)的輪胎芯，橫跨凹槽兩邊的部分產(chǎn)生彈性彎曲以承受較小的載荷，如短時間的沖擊；整個輪胎芯在輪胎內(nèi)部產(chǎn)生彎曲并擠壓變形，由此緩沖并承受長時間施加的較大載荷。
最好，本發(fā)明的實心輪胎的外胎具有一個可安裝在上述任一種實心輪胎芯的外表面的內(nèi)表面。由于這種結(jié)構(gòu)，當外胎接觸地面的表面磨損從而使外胎的凹槽變淺時，只需更換一個新的外胎，輪胎芯可以重復使用。因此，與通常的整體成型的實心輪胎相比，本發(fā)明的實心輪胎更經(jīng)濟。
最好，本發(fā)明的實心輪胎的外胎包括形成于其內(nèi)表面上或內(nèi)表面中的凹槽或凸臺，與實心輪胎芯上相應的形成于其上或其中的凸臺或凹槽相接合，用來固定實心輪胎芯，實心輪胎芯有形成于其外表面上的周向間隔分布的凹槽或凸臺，用以固定外胎。由于這種結(jié)構(gòu)，可以防止外胎相對于輪胎芯滑動，由此避免輪胎芯的外表面與外胎的內(nèi)表面之間的磨損，而且還可以避免在二者之間產(chǎn)生摩擦熱。
本發(fā)明的實心輪胎車輪包括，在其外表面上周向間隔布置的止動元件，用來固定實心輪胎芯。由于這種結(jié)構(gòu)，即使長時間使用之后，借助于止動元件，車輪和輪胎芯也可以牢固地互鎖，從而使輪胎芯不會相對于車輪空轉(zhuǎn)。這樣，驅(qū)動力就能夠從車輪可靠地傳遞至輪胎芯。而且，當車輪停止運動時，輪胎芯也停止運動，從而使車輛的制動機構(gòu)可靠地工作。
最好，上述的止動元件是形成于車輪外表面中或外表面上的凹槽或凸臺，用于固定輪胎芯；輪胎芯有相應的周向間隔分布的凸臺或凹槽，用于將車輪固定在芯的內(nèi)表面上。由于這種結(jié)構(gòu)，形成于輪胎芯中或其上的凹槽或凸臺，穩(wěn)定可靠地與對應的形成于車輪中或其上的凹槽或凸臺相接合，從而更可靠地防止輪胎芯相對于車輪滑動。相應地，即使長時間使用之后，驅(qū)動力也可以從車輪更可靠地傳遞至輪胎芯。而且，當車輪停止運動時，輪胎芯也完全停止運動，從而使車輛的制動機構(gòu)可靠地工作。
最好，上述的止動元件是車輪上徑向輻射狀凸出的刃形盤狀元件。由于這種結(jié)構(gòu)，當輪胎芯被固定在車輪上時，止動元件即盤狀元件的邊緣，由于其為刃形，就切入輪胎芯的內(nèi)表面，使車輪與輪胎芯完全接合，從而更可靠地防止輪胎芯相對于車輪滑動，而不必在輪胎芯上提供特殊的止動元件。因此，驅(qū)動力可以更可靠地從車輪傳遞至沒有特殊接合元件的任意輪胎芯上。當車輪停止運動時，輪胎芯也完全停止運動，從而使車輛的制動機構(gòu)可靠地工作。
本發(fā)明的另一種實心輪胎是由外胎和環(huán)狀橡膠元件整體成型的實心輪胎，環(huán)狀橡膠元件具有適于安裝在車輪輪輞上的內(nèi)徑尺寸。環(huán)狀橡膠元件中有一個中空部分，因此，環(huán)狀橡膠元件的輪輞側(cè)和外胎側(cè)的部分比其它部位更薄。
由于上述結(jié)構(gòu)，當施加一個較小的載荷時，環(huán)狀橡膠元件較薄的部分，即輪輞側(cè)或外胎側(cè)的部分可以產(chǎn)生彈性變形以承受載荷；當施加一個較大載荷時，整個環(huán)狀橡膠元件在輪胎內(nèi)都產(chǎn)生擠壓變形。因此，輪胎芯能以較低的彈力承受較小的載荷，并以相應的彈力承受較大的載荷。也就是說，輪胎芯在各種情況下，都可以顯示出其最佳的緩沖效果。
最好，為了提高環(huán)狀橡膠元件內(nèi)部零件的強度，環(huán)狀橡膠元件內(nèi)還植入了金屬絲網(wǎng)。由于這種結(jié)構(gòu)，環(huán)狀橡膠元件具有更高的強度，從而可以承受更大的載荷。即使長時間地施加較大載荷也可以防止其產(chǎn)生塑性變形和永久變形。
最好，實心輪胎還包括在環(huán)狀橡膠元件內(nèi)表面中或內(nèi)表面上周向間隔分布的凹槽或凸臺，用于固定車輪。由于這種結(jié)構(gòu)，可以防止環(huán)狀橡膠元件相對于車輪滑動，由此可以避免車輪受環(huán)狀橡膠元件內(nèi)表面磨損，而且還可以避免在二者之間產(chǎn)生摩擦熱。
另外，實心輪胎的生產(chǎn)方法包括第一步，準備作為輪胎芯的零件，ⅰ)一個對應于輪胎芯內(nèi)部部分的基礎部分和ⅱ)第一和第二彈性半體，沿穿過輪胎旋轉(zhuǎn)軸線的平面分開其外部部分而獲得；第二步，將第一彈性半體和基礎部分放入第一模具中，模具具有與沿穿過輪胎旋轉(zhuǎn)軸線的分離平面分開輪胎芯所形成的半體相對應的形狀；第三步，將具有對應于空腔部分形狀的中間模具定位于第一模具中，中間模具包括多個單獨的沿實心輪胎徑向方向剖開的模具；第四步，將第二彈性半體放到第一彈性半體上；第五步，將第二模具定位于已放置有第一、第二彈性半體和基礎部分的第一模具和中間模具中，第二模具具有對應于輪胎芯的剩余半體的形狀；第六步，對放置在第一、第二模具和中間模具中的第一、第二彈性半體和基礎部分進行硫化處理；第七步，從第一、第二模具和中間模具中取出已經(jīng)硫化處理的輪胎芯。
通過上述生產(chǎn)方法，在彈性半體和基礎部分的接觸表面彼此粘接在一起之后，中間模具可以成為多個獨立的模具分別拆下，由此，可以輕而易舉地生產(chǎn)具有環(huán)狀凹槽或狹縫的輪胎芯。而且，由于中間模具是被插入輪胎芯的中央部分的，輪胎芯的內(nèi)部可在硫化處理步驟中直接由中間模具進行加熱。相應地，可以在較短的時間內(nèi)加熱整個輪胎芯，由此，硫化處理時間被縮短，從而縮短了總的生產(chǎn)時間。
最好，多個獨立模具每個都包括用于與相鄰的獨立模具相接合的接合元件。由于這種結(jié)構(gòu)，獨立模具在接合部位互相接合，因而即使第二模具在硫化處理步驟中被擠壓，從而擠壓中間模具，中間模具也不會產(chǎn)生變形，仍能制作出高精度的環(huán)狀凹槽或狹縫。
最好，多個獨立模具包括通過把中間模具徑向等分地分為三部分而獲得的三個獨立模具。由于這種結(jié)構(gòu)，各個獨立模具都具有相同的形狀，可用作相同的獨立模具。而且，從中間模具的中央來觀察，獨立模具之間的相鄰連接部分只存在于一個方向上，從而使中間模具具有更高的強度。因此，中間模具更不易于產(chǎn)生變形，從而能制作出更高精度的環(huán)狀凹槽或狹縫。
最好，上述獨立模具，每個都有用來固定第一和第二模具中至少一個的凹槽或凸臺，第一和第二模具中也至少有一個包括用于與形成于獨立模具中或其上的凹槽或凸臺相接合的凹槽或凸臺。由于這種結(jié)構(gòu)，使相對于第一和第二模具精確地放置中間模具成為可能。由此，可以生產(chǎn)高精度的輪胎芯。
生產(chǎn)實心輪胎芯的其它方法包括第一步，準備作為輪胎芯的零件，一個對應于輪胎芯內(nèi)部部分的基礎部分和一個對應于輪胎芯外部部分的彈性部分；第二步，將基礎部分沿輪胎軸線方向插入并定位于第一模具和第二模具之間，當裝配在一起時，模具形成一個對應于基礎部分中至少一部分的成型空間；第三步，將彈性部分放置到已放置于第一和第二模具中的基礎部分上；第四步，將第三和第四模具定位于已放置了基礎部分和彈性部分的第一和第二模具上。當模具裝配在一起時，第三和第四模具形成一個對應于輪胎芯外部部分的環(huán)狀中空部分，并可以被沿輪胎旋轉(zhuǎn)軸線延伸的平面分開；第五步，對放置在第一至第四模具中的彈性部分和基礎部分進行硫化處理；
第六步，從第一至第四模具中取出已經(jīng)硫化處理的輪胎芯。
根據(jù)上述生產(chǎn)過程，只須使用四個模具，即第三和第四模具，具有對應于輪胎芯的一個半體的形狀，在其中制作凹槽或狹縫，半體由沿輪胎軸線方向剖開輪胎芯獲得；第一和第二模具，用于定位基礎部分。這就使輕而易舉地生產(chǎn)具有復雜形狀的輪胎芯，如帶有環(huán)狀凹槽或狹縫的輪胎芯成為可能。而且，由于模具具有對應于帶環(huán)狀凹槽或狹縫的半體的形狀，半體由沿輪胎軸線方向剖開而獲得，這使生產(chǎn)高精度的凹槽或狹縫成為可能。而且，由于具有對應于第三和第四模具的環(huán)狀凹槽和狹縫的形狀的零件，是被插入輪胎芯的中央部分的，輪胎芯的內(nèi)部可以在硫化處理步驟中直接被加熱。相應地，可以在較短的時間內(nèi)加熱整個輪胎芯，由此，硫化處理時間被縮短，從而縮短了總的生產(chǎn)時間。
圖1是第一實施例的剖視圖；圖2(a)是第一實施例中輪胎芯的局部剖側(cè)視圖；圖2(b)是第一實施例中輪胎芯沿Ⅱ-Ⅱ線的剖視圖；圖3(a)是第一實施例中外胎局部剖側(cè)視圖；圖3(b)是第一實施例中外胎沿Ⅲ-Ⅲ線的剖視圖；圖4是第二實施例的剖視圖；圖5是第三實施例的剖視圖；圖6是第四實施例的局部剖視圖；圖7是第五實施例的局部剖視圖；圖8是第六實施例的局部剖視圖；圖9是第七實施例的局部剖視圖；圖10是第八實施例的局部剖視圖；圖11是第九實施例的剖視圖；圖12(a)是第九實施例中輪胎芯的局部剖側(cè)視圖；圖12(b)是第九實施例中輪胎芯沿Ⅳ-Ⅳ線的剖視圖；圖13(a)是第九實施例中車輪的局部剖側(cè)視圖；圖13(b)是第九實施例中車輪的沿Ⅴ-Ⅴ線的剖視圖14(a)是另一包含止動元件的車輪的局部剖側(cè)視圖；圖14(b)是另一包含止動元件的車輪沿Ⅵ-Ⅵ線的剖視圖；圖15是第十實施例的剖視圖；圖16(a)是第十實施例中輪胎芯的局部剖側(cè)視圖；圖16(b)是第十實施例中輪胎芯沿Ⅶ-Ⅶ線的剖視圖；圖17是說明輪胎芯生產(chǎn)工藝的剖視示意圖；圖18是說明中間模具結(jié)構(gòu)的平面圖；圖19(a)是顯示了獨立模具的連接部位的第一種形狀的剖視圖；圖19(b)是顯示了獨立模具的連接部位的第二種形狀的剖視圖；圖19(c)是顯示了獨立模具的連接部位的第三種形狀的剖視圖；圖20(a)是顯示了組成中間模具的獨立模具的橫截面的第一個例子的剖視圖；圖20(b)是顯示了組成中間模具的獨立模具的橫截面的第二個例子的剖視圖；圖20(c)是顯示了組成中間模具的獨立模具的橫截面的第三個例子的剖視圖；圖21(a)是用于說明另一種生產(chǎn)工藝的第一個剖視圖，顯示了輪胎芯零件；圖21(b)是用于說明另一種生產(chǎn)工藝的第二個剖視圖，顯示了輪胎芯零件；圖21(c)是用于說明另一種生產(chǎn)工藝的第三個剖視圖，顯示了輪胎芯零件；圖22是進一步說明輪胎芯其它生產(chǎn)工藝的剖視示意圖。
下面將參照


本發(fā)明的實施例。
圖1至圖3顯示了本發(fā)明的第一實施例，即實心輪胎A，其組成是將橡膠輪胎(中空輪胎)即外胎4，包裹在環(huán)狀彈性元件即輪胎芯3上，輪胎芯3具有適于安裝在車輪1的輪輞2上的內(nèi)徑。輪胎芯3有一個沿輪胎芯脊部周向伸展的環(huán)狀凹槽5。環(huán)狀凹槽5在靠近輪輞的部分變寬，像一個扇形。圖1中的車輪1僅圖示為一個零件，以便于說明，它包括一個可拆卸的環(huán)狀零件(一個有缺口的彈簧狀零件)，象通常的車輪一樣，用于將輪胎芯3固定在車輪的凸緣部分上。在裝配時，輪胎芯3與已拆下的環(huán)狀零件一起被裝在車輪1上，然后將環(huán)狀零件放入車輪1上的用于固定輪胎芯3的環(huán)狀凹槽內(nèi)。下文所述的實施例(包括那些帶有可拆式車輪的)都具有類似的結(jié)構(gòu)。
根據(jù)使用需要，輪胎芯3由具有適當?shù)膹澢禂?shù)和適當?shù)膹椥詳D壓形變能力的材料制成，對于材料沒有特殊的限制。例如，已適當?shù)剡x擇了需添加的固化劑和/或發(fā)泡劑之后，尿烷橡膠或類似材料，是最好的可獲得此彎曲系數(shù)和彈性擠壓形變能力的材料。在下面的實施例中，上述的彈性材料也同樣可以使用。
環(huán)狀凹槽5的深度不僅限于圖示的例子，即，凹槽5的底部可以位于與距輪胎的外胎4的距離相比更接近輪輞2的位置，也可以位于與距輪輞2的距離相比更接近輪胎的外胎4的位置。通過如上所述改變凹槽5的深度，可以根據(jù)實心輪胎的使用需要，調(diào)節(jié)輪胎芯3的彎曲強度和形變能力。
如圖1和圖3所示，依據(jù)第一實施例，在外胎4的內(nèi)表面上有一個凸棱6，被輪胎芯3的環(huán)狀凹槽所容納，從而可靠地防止輪胎芯3沿輪胎軸線方向產(chǎn)生位移。
如圖1和圖2所示，在輪胎芯3的外表面中有4個細長的凹槽7沿輪胎軸線方向延伸，并彼此相隔90°角周向分布。而且，如圖1和圖3所示，在外胎4的內(nèi)表面上有4個凸棱8，其位置及形狀適于裝入凹槽7中。
由于這種結(jié)構(gòu)，可以防止外胎4相對于隨輪輞2旋轉(zhuǎn)的輪胎芯3滑動，從而避免二者之間產(chǎn)生摩擦和摩擦熱。止動部件，即凹槽7和凸棱8的數(shù)量、位置和形狀，并不僅限于以上所述，只要能防止外胎4相對于輪胎芯3滑動，也可采用其它數(shù)量、位置和形狀的止動元件。
實心輪胎A是由用外胎4包裹輪胎芯3構(gòu)成的。因此，當外胎4磨損時，只需更換一個新的外胎4。在這一方面，與通常的整體成型的實心輪胎相比，本發(fā)明的實心輪胎使用起來更經(jīng)濟。由于外胎4的側(cè)面部分只包住了輪胎芯3每一側(cè)面的大約一半，因此，可以相對容易地將外胎4安裝到輪胎芯3上或從輪胎芯3上拆下。
當在第一實施例中上述結(jié)構(gòu)的實心輪胎的輪胎芯3的脊部施加一個載荷時，如圖1下部的點劃線所示，橫跨凹槽5兩邊的部分，彈性彎向空腔部分的內(nèi)部，從而彼此靠近。當對輪胎芯3施加一個較大載荷時，輪胎芯3彈性彎向環(huán)狀凹槽5的更深處，在外胎4上擠壓變形。
相應地，上述結(jié)構(gòu)的實心輪胎在各種情況下都可以達到最佳的緩沖效果，就是說，實心輪胎能以低剛度承受較小的載荷，并以高剛度承受更大的載荷。更具體地說，實心輪胎不僅具有承受較大載荷的優(yōu)點，同時也可以衰減車輛行駛過程中由于路面的起伏引起的較小震動，從而使這種震動不會被傳遞至車體。
如果上述結(jié)構(gòu)的實心輪胎長時間承受如此大的載荷，輪胎芯3會以10-20％或更大的變形率變形，輪胎芯3可能會因此產(chǎn)生塑性(永久)變形。但是，在正常載荷條件下，輪胎很少以這樣的變形率變形。而且，實際上也不會聽任車輛多日承受如此大的載荷?？梢栽谳喬バ?中植入一個由鋼或其它材料制成的有弧形橫截面的堅固的環(huán)形彈簧3a(如圖1所示)，用來提高輪胎芯3的彈性變形強度。在這種情況下，即使載荷長時間作用于輪胎芯3，并引起輪胎芯3的橡膠部分產(chǎn)生塑性變形，由金屬材料比如鋼制成的彈簧3a也幾乎不會產(chǎn)生塑性變形，從而輪胎芯3也不會產(chǎn)生永久變形。因此，即使經(jīng)過長時間的使用之后，整個實心輪胎也不會產(chǎn)生永久變形，能夠保持其原有的彈性特性，從而提高了實心輪胎的可靠性。
而且，依據(jù)上述實施例，輪胎芯3帶有環(huán)狀凹槽5，可以獲得適宜的彈性。但是，也可在環(huán)狀凹槽5被制成之后，向凹槽5中放入填充物。泡沫橡膠、海綿橡膠等柔軟材料可用作填充物，以免削弱輪胎芯3的彈性。在這種情況下，由于凹槽5內(nèi)充滿了填充物，泥土、沙子等異物就不會進入凹槽5中。由此，可以防止輪胎在車輛行駛過程中失去平衡，輪胎芯也不會被異物損壞，從而提高了實心輪胎的可靠性。由于填充物和輪胎芯3彼此粘合在一起，不會有太大的壓力作用于輪胎芯3的環(huán)狀凹槽5的邊緣，從而避免在輪胎芯3的環(huán)狀凹槽5的邊緣上產(chǎn)生裂紋。這一效果對于下文介紹的帶有狹縫15的輪胎芯14尤其顯著。在此情況下，環(huán)狀中空部分16可以被省去。上述填充物也可以用于下文介紹的實心輪胎B-J，以獲得同樣的效果。
圖4顯示了本發(fā)明的第二實施例，即實心輪胎B，在第一實施例結(jié)構(gòu)的基礎上，增加了植入輪胎芯3中并在其中周向延伸的金屬絲網(wǎng)9。金屬絲網(wǎng)9最好在靠近輪輞2的一側(cè)植入，圍繞凹槽5的內(nèi)端延伸，并由幾層絲網(wǎng)堆疊形成。通常用于鋼絲網(wǎng)子午線胎的常規(guī)金屬絲網(wǎng)可用作金屬絲網(wǎng)9。由于這種結(jié)構(gòu)，輪胎芯3靠近輪輞2的部位被加強，從而使實心輪胎B能承受較大的載荷。而且，即使載荷長時間作用于輪胎芯3，由金屬材料比如鋼制成的金屬絲網(wǎng)9也幾乎不會產(chǎn)生塑性變形。因此，即使經(jīng)過長時間的使用之后，輪胎芯3也幾乎不會產(chǎn)生永久變形，能夠保持其原有的彈性特性，從而提高了實心輪胎的可靠性。
如圖5所示，第三實施例中的實心輪胎C，在第一實施例的結(jié)構(gòu)基礎上，增加了輪胎芯10，輪胎芯10有兩個芯零件10a和10b，被沿輪胎徑向延伸的中分平面分開，每個零件都有植入其中的金屬絲網(wǎng)9。
通過使用包括兩個或更多沿輪胎徑向平面分開的零件的輪胎芯10，可以減少芯零件10a和10b的硫化處理時間，從而減少總的生產(chǎn)時間。而且，每個都有環(huán)狀凹槽5的芯零件10a和10b可以輕易地被從模具中取出。從而使芯零件10a和10b的生產(chǎn)更為簡單。而且，輪胎芯10可以很容易地被裝入外胎4中，從而改善了裝配操作。為了把多個零件裝配到輪胎芯10上，首先將兩個圓盤放到一起做成一個車輪11，在其輪輞12上安裝有零件10a和10b，然后用插入螺栓孔13的螺栓、螺母擰緊它們。也可采用通常的方法，如粘接，來結(jié)合芯零件10a和10b。
實心輪胎C的金屬絲網(wǎng)9是被周向植入輪胎芯10的每一個零件的，輪胎芯10中的金屬絲網(wǎng)9在靠近輪輞12的部位密度很高，以便提供良好的機械強度來抵抗變形。而且，輪胎芯C的金屬絲網(wǎng)密度在接近輪胎芯10輪輞的方向上逐漸變高。因此，可以只提高輪胎芯10輪輞側(cè)部分的強度，而不必在很大程度上改變輪胎芯10外胎側(cè)部分的彈性特性。
圖6所示是第四實施例，即實心輪胎D，由外胎4(中空輪胎)包裹輪胎芯14組成，芯14有在芯外表面中沿其脊部周向延伸的狹縫15。在下文的描述中，與第三實施例中相同的元件采用相同的參考序號表示，因而其說明不再贅述。
狹縫15大約1-10mm寬，但也可以只是一個比如用刀切開的缺口。最好在狹縫15最深的部分制作一個圓形截面的中空部分16，以避免產(chǎn)生裂紋。
當一個相對較小的載荷作用于外胎4時，如圖6中點劃線所示，輪胎的外部產(chǎn)生變形，狹縫15幫助輪胎芯14輕微地有彈性地變形。這是由于狹縫15的相對表面隨著外胎4和輪胎芯14的變形而彼此分開，從而在它們之間形成一個中空部分。當對外胎4施加一個較大載荷時，狹縫15和整個輪胎芯14都發(fā)生變形，以承受較大的載荷。
圖7顯示了第五實施例，即實心輪胎E，由外胎4包裹輪胎芯18組成，輪胎芯18中有一個環(huán)形中空部分19，其橫截面為圓形并周向延伸，以使輪胎芯18余下的輪輞側(cè)部分比外胎側(cè)部分薄。
由于輪胎芯18帶有上述中空部分19的特殊形狀，實心輪胎E具有特殊的性能。當施加一個短暫的較小載荷，比如沖擊時，輪胎芯18較薄的部分，即輪輞側(cè)部分，產(chǎn)生彈性變形以緩沖沖擊。當長時間施加一個較大載荷時，整個輪胎芯18，包括外胎側(cè)較厚的部分，都產(chǎn)生擠壓變形以承受載荷。中空部分19的橫截面不僅限于圖7中所示的圓形，也可以是其它形狀，比如橢圓形或扇形。
為了提高輪胎芯18的承載能力，可以在輪胎芯18中植入上述第一實施例中使用的由金屬(比如鋼)制成的堅固的環(huán)狀彈簧3a(如圖1所示)或者金屬絲網(wǎng)。為了達到同一目的，可以將通常形狀的金屬彈簧、玻璃纖維、布、碳纖維、增強纖維樹脂等等混合在一起，制成輪胎芯18。圖7中的參考序號18a指示的螺旋形或弓形單股線，是由解開鋼絲繩或特殊鋼材獲得的。金屬線的厚度和長度的適當選擇，取決于實心輪胎所需的承載能力。比如，可采用周長1-2cm的螺旋形或弓形金屬線。
采用螺旋形或弓形金屬線是因為，和直的金屬線相比，它能隨著制成輪胎芯的彈性橡膠的變形而變形。更具體地說，當彈性橡膠產(chǎn)生變形時，直的金屬線不能隨彈性橡膠的變形而變形，從而與其分離。另一方面，由于螺旋形或弓形金屬線具有韌性，能隨彈性橡膠的變形而變形，從而可避免與其分離。
通過使用此增強元件，可以防止由于施加較大載荷而使輪胎芯18產(chǎn)生永久變形，從而提高了芯的承載能力，并提高了最終得到的輪胎的韌性。而且，甚至當載荷長時間作用于輪胎芯18并引起輪胎芯18的橡膠部分產(chǎn)生塑性變形時，由金屬比如鋼制的金屬線18a幾乎不會產(chǎn)生塑性變形，因而輪胎芯18也不會產(chǎn)生永久變形。因此，即使經(jīng)過長時間的使用之后，實心輪胎仍能保持它原有的形狀和彈性特性，從而提高了實心輪胎的可靠性。上述的增強處理也可應用于本發(fā)明含有輪胎芯或環(huán)狀橡膠元件的任一實施例。
在生產(chǎn)含有上述中空部分的輪胎芯的過程中，輪胎芯18可包括兩個被沿輪胎徑向延伸的中分平面分開的零件，如第三實施例，即圖5中所示的實心輪胎C。在這種情況下，輪胎芯18的硫化處理時間可以縮短，因而可以縮短總的整體生產(chǎn)時間。而且，可以很容易地取出制作中空部分19的模具，從而很容易地制作中空部分，從而輕而易舉地生產(chǎn)輪胎18。
圖8顯示了本發(fā)明的第六實施例，即實心輪胎F，由在環(huán)狀橡膠元件20上整體成型制作的外胎17構(gòu)成。環(huán)狀橡膠元件20有一個橫截面近似為扇形的中空部分21。因此，元件20的外胎側(cè)部分比輪輞側(cè)部分薄。中空部分21被布置于元件20中并在其中周向延伸。
圖9顯示了本發(fā)明的第七實施例，即實心輪胎G，由在環(huán)狀橡膠元件23外表面上整體成型制作的外胎17構(gòu)成。環(huán)狀橡膠元件23有一個橫截面為圓形的環(huán)狀中空部分24。因此，環(huán)狀橡膠元件23剩下的外胎側(cè)部分比輪輞側(cè)部分薄。環(huán)狀中空部分24被布置于元件23中并在其中周向延伸。
依據(jù)圖8和圖9所示的實施例，可以獲得如下益處。當向?qū)嵭妮喬或G施加一個較小的載荷，比如沖擊時，環(huán)狀橡膠元件20或23較薄的部分，即外胎側(cè)部分，產(chǎn)生彈性變形以承受載荷。當施加一個較大的載荷時，整個橡膠元件20或23，包括輪輞側(cè)較厚的部分，都產(chǎn)生彈性變形以承受載荷。中空部分21或24的橫截面不僅限于圖8和圖9中所示的扇形或圓形，可以是其它形狀，比如橢圓。而且，第六或第七實施例中有一條分離線22，從近似扇形或圓形的中空部分21或24的最深處向輪輞12延伸，因而可以使用模具來制作近似扇形橫截面的中空部分21或近似圓形橫截面的中空部分24，從而簡化了生產(chǎn)工藝。因此，依據(jù)第六或第七實施例，由于零件數(shù)量減少了，生產(chǎn)工藝被簡化了，從而可以提供低成本的實心輪胎。
圖10顯示了本發(fā)明的第八實施例，即實心輪胎H，包括多個形成于輪胎芯27的外表面中的位于環(huán)狀凹槽5兩側(cè)的長狹縫25和短狹縫26。在這種情況中，當在輪胎芯27的脊部施加一個載荷時，橫跨環(huán)狀凹槽5兩邊的橡膠部分彈性彎向內(nèi)部空腔部分并彼此靠近。而且，長狹縫25和短狹縫26隨著外胎4和輪胎芯27的變形也朝向環(huán)狀凹槽5產(chǎn)生彎曲和彈性變形。另一方面，當在輪胎芯27的脊部施加一個較大載荷時，輪胎芯27被擠壓并向環(huán)狀凹槽5的更深部分產(chǎn)生彈性變形。因此，與上述實施例相比，輪胎芯可以低剛度承受較小載荷，從而更有效地緩沖沖擊，并通過高剛度承受較大載荷。換句話說，輪胎芯在各種情況下都能表現(xiàn)出最佳的緩沖效果。
長狹縫25和短狹縫26通常有大約1-10mm寬，但也可以只是一個缺口。圓形橫截面的中空部分(未示出)最好制作于狹縫25和26的最深部分，以避免產(chǎn)生裂紋。而且，長狹縫25和短狹縫26不僅可與本實施例中的環(huán)狀凹槽5一起使用，如果其形狀、數(shù)量和位置作適當改變，也可以單獨使用。另外，也可以將這些狹縫與圖6中所示的狹縫16或圖7中所示的中空部分19等等適當?shù)亟M合在一起使用。
圖11至圖13顯示了本發(fā)明的第九實施例，即實心輪胎I，與第一實施例相似，其由外胎4包裹在輪胎芯31上構(gòu)成，輪胎芯31具有適于安裝到在車輪41的輪輞上的直徑。在下文的描述中，與第一實施例中相同的元件采用相同的參考序號表示，因而其說明不再贅述。
如圖11和圖12所示，在輪胎芯31的內(nèi)表面中有4個細長的凹槽32，沿輪胎軸線方向延伸，并彼此相隔90°角周向分布。而且，如圖11和圖13所示，作為止動元件，在車輪41的輪輞的外表面上有4個凸臺42，其位置及形狀適于裝入凹槽32中。
在這種情況下，即使長時間使用之后，車輪41上的凸臺42也能牢固地與輪胎芯31上的凹槽32相接合，因此，輪胎芯31不會相對于車輪41空轉(zhuǎn)。這樣，驅(qū)動力就能夠從車輪41可靠地傳遞至輪胎芯31和外胎4。而且，當車輪41停止運動時，輪胎芯31和外胎4也停止運動，從而使車輛的制動機構(gòu)可靠地工作。固定凹槽32和凸臺42的數(shù)量、位置和形狀，并不僅限于以上所述，只要能防止輪胎芯31相對于車輪41滑動，也可以采用其它數(shù)量、位置和形狀的固定元件。
下面，將介紹另一種帶有用于固定輪胎芯的止動元件的實心輪胎車輪。如圖14所示，在實心輪胎車輪45的輪輞的外表面上，有4個刃形盤狀元件46，它們沿車輪45的徑向輻射狀凸出，并沿輪胎的軸線方向延伸，并彼此相隔90°角周向分布。安裝在車輪45上的輪胎芯采用的是如圖1中所示的輪胎芯3或類似部件。在這種情況下，不再需要圖11和圖12中所示的凸臺32。采用的外胎是適于安裝在輪胎芯3上的外胎4或類似部件。
盤狀元件46的高度可以為5-20mm，需按照輪胎或類似部件的直徑做出適當?shù)倪x擇。而且，盤狀元件46的邊緣是象刀片一樣的刃形。當輪胎芯被安裝到車輪45上時，盤狀元件46的邊緣部分就切入由彈性橡膠制成的輪胎芯的內(nèi)表面。因此，車輪45上的盤狀元件46與輪胎芯完全接合，從而即使經(jīng)過長時間的使用之后，仍能可靠地防止輪胎芯相對于車輪45滑動。這種結(jié)構(gòu)的結(jié)果是，驅(qū)動力能夠可靠地從車輪45傳遞至上述沒有特殊止動元件的任意輪胎芯上。當車輪45停止運動時，輪胎芯也完全停止運動，從而使車輛的制動機構(gòu)更可靠地工作。作為止動元件的盤狀元件46的數(shù)量、位置和形狀，并不僅限于以上所述，只要能防止輪胎芯相對于車輪45滑動，也可采用其它數(shù)量、位置和形狀的止動元件。
圖15和圖16顯示了本發(fā)明的第十實施例，即實心輪胎J，包括多個相交的凹槽52，即在輪胎芯51的外表面上周向延伸的凹槽和軸向延伸的凹槽。這些凹槽52分布在環(huán)狀凹槽5的兩側(cè)。在下文的描述中，與第一實施例中相同的元件采用相同的參考序號表示，因而其說明不再贅述。
在此實施例中，凹槽52之間的凸臺53與外胎4的內(nèi)表面相接觸，以增加輪胎芯51和外胎4之間的摩擦力，從而防止外胎4相對于輪胎芯51滑動，由此避免輪胎芯51的外表面與外胎4的內(nèi)表面之間的磨損，而且還可以避免在二者之間產(chǎn)生摩擦熱。
當在輪胎芯51的脊部施加一個載荷時，橫跨環(huán)狀凹槽5兩邊的上部彎向內(nèi)部空腔部分并進一步產(chǎn)生彈性變形以彼此靠近。然后，多個凹槽52隨著外胎4和輪胎芯51的變形也朝向環(huán)狀凹槽5產(chǎn)生彎曲和彈性變形。接著，當在輪胎芯51的脊部施加一個較大載荷時，輪胎芯51被擠壓并向環(huán)狀凹槽5的更深部分產(chǎn)生彈性變形。因此，輪胎芯可以低剛度承受較小載荷，從而更有效地緩沖沖擊，并以高剛度承受較大載荷。換句話說，輪胎芯在各種情況下都能表現(xiàn)出最佳的緩沖效果。
多個凹槽52可以只在輪胎的軸線方向上布置。在這種情況下，可以增加輪胎芯51和外胎4之間的沿輪胎旋轉(zhuǎn)方向上的摩擦力，而更有效地防止外胎4在輪胎的旋轉(zhuǎn)方向上相對于輪胎芯51滑動。而且，多個凹槽52也可以只在輪胎的圓周方向上布置。在這種情況下，可以增加輪胎芯51和外胎4之間的沿輪胎軸線方向上的摩擦力，而更有效地防止外胎4在輪胎軸線方向上相對于輪胎芯51滑動。
而且，多個凹槽52最好在朝向外側(cè)時變得更寬。在這種情況下，當載荷作用于輪胎芯51時，橫跨環(huán)狀凹槽52兩邊的橡膠部分很容易地彈性變形彎曲。因此，當施加一個較小載荷時，相鄰凸臺53的內(nèi)壁彼此靠近或接觸。換句話說，凹槽之間的凸臺產(chǎn)生彈性變形，從而表現(xiàn)出緩沖效果。另外，當在輪胎芯51的脊部施加一個較大載荷時，輪胎芯51朝向環(huán)狀凹槽5的更深部分產(chǎn)生彈性變形，同時，隨著輪胎的變形而受到擠壓。在這個例子中，凹槽52的橫截面為楔形，但也可以是其它形狀，比如倒梯形。但是，在采用楔形截面的情況下，最好在凹槽52最深的部分制作橫截面為圓弧的中空部分(未示出)，以避免產(chǎn)生裂紋。而且，多個凹槽52不僅可與本實施例中的環(huán)狀凹槽5一起使用，如果其形狀、數(shù)量和位置作適當改變，也可以單獨使用。另外，也可以將凹槽52與圖6中所示的狹縫16或圖7中所示的中空部分19等等適當?shù)亟M合在一起使用。
因此，上述實心輪胎A-J表現(xiàn)出良好的緩沖效果，這是由相應的輪胎芯或環(huán)狀橡膠元件的特殊形狀產(chǎn)生的。每個輪胎都能以低的剛度承受較小的載荷，并以相應的剛度承受較大的載荷。也就是說，每個輪胎在各種情況下，都可以顯示出其最佳的緩沖效果。
上述實心輪胎A-E和H-J中的凹槽5、狹縫16和中空部分19的最大寬度，即在沿輪胎軸線方向上的最大寬度，應大于實心輪胎芯3、10a、14、18、27、31和51沿實心輪胎A-E和H-J的軸線方向截取的近似圓形橫截面的最大寬度的0％，但不要超過30％，最好大于0％，不超過20％。而且，上述實心輪胎A-E和H-J的凹槽5、狹縫16和中空部分19的最大深度，即在與輪胎軸線垂直方向(即從外胎到車輪方向)上的最大長度，應大于實心輪胎芯3、10a、14、18、27、31和51沿實心輪胎A-E和H-J的軸線方向截取的近似圓形橫截面的最大長度的15％，但不要超過67％(1/3)，最好大于15％，不超過50％。由于最厚的部分承受作用于實心輪胎的最大載荷，環(huán)狀凹槽或類似部件最好至少制作在沿輪胎軸線方向截取的橫截面輪胎在軸線方向上最厚的部分中。在這種情況下，位于凹槽、狹縫或中空部分兩側(cè)的部分，在沿輪胎旋轉(zhuǎn)軸方向截取的橫截面上。形成近似三角形或扇形，即圓被等分為四份中的一份。當施加一個載荷時，輪胎芯首先在輪胎芯外胎側(cè)的最高點，即輪胎芯沿輪胎軸線方向上最狹窄的部分產(chǎn)生變形。并依次朝向輪胎芯的內(nèi)部。因此，輪胎芯能以低彈力承受較小的載荷，并以高彈力承受較大的載荷。換言之，輪胎在各種情況下都能表現(xiàn)出最佳的緩沖效果。上述內(nèi)容也同樣適用于實心輪胎F和G中的環(huán)狀橡膠元件20和23所帶有的中空部分21和環(huán)狀中空部分24。
而且，實心輪胎A-D和H-J中的凹槽5和狹縫16最好從相應的輪胎芯外胎側(cè)部分的最高部分開始制作。由于這種結(jié)構(gòu)，橫跨凹槽或狹縫兩邊的部分，可以獨立地產(chǎn)生變形。例如，當外胎在一側(cè)軋上一塊卵石或其它類似東西時，就只有對應的輪胎芯一側(cè)的部分產(chǎn)生彈性變形，從而緩沖沖擊。
另外，下面將介紹生產(chǎn)上述實心輪胎芯的方法。下文將以生產(chǎn)用于實心輪胎A的輪胎芯3的方法為例進行說明。圖17是說明生產(chǎn)輪胎芯的一種方法的剖視示意圖。在下文的描述中，為了便于說明，凹槽7和類似部件沒有提到，但可以通過在下述的陽模和陰模上增加相應的形狀來制作。
如圖17所示，作為輪胎芯3的零件生產(chǎn)的有，與輪胎芯3的內(nèi)部部分相對應的基礎部分58；彈性半體56和57，沿與輪胎軸線正交的線分開，彈性半體對應于輪胎芯3的外部部分。這些零件由未經(jīng)硫化處理的橡膠按照實心輪胎的傳統(tǒng)生產(chǎn)方法生產(chǎn)。在這個例子中，使用分立的零件，即彈性半體56和57及基礎部分58來制作輪胎芯3的原因是，為了將其牢固地安裝到車輪的輪輞上，須通過在基礎部分58中植入由鋼絲或類似材料制成的胎邊芯，以使其更堅硬；而彈性半體56和57，則須保持上述的彈性特性。換言之，基礎部分和彈性半體的彈性存在差異。沿與輪胎軸線正交的線分開彈性半體56和57的原因，是為了有利于環(huán)狀凹槽5的制作。用于輪胎芯的分立元件的數(shù)量不僅限于上述，可以是兩個或其它數(shù)量。
然后，準備陽模51，其形狀與沿正交于輪胎軸線的分離線剖開輪胎芯3獲得的一個半片相對應。將彈性半體56和基礎部分58放入陽模51中。然后，將具有與輪胎芯3的環(huán)狀凹槽5相對應形狀的中間模具53定位于陽模51中。
現(xiàn)在詳細介紹中間模具53。圖18是用于說明中間模具53結(jié)構(gòu)的平面圖。如圖18所示，中間模具53包括三個獨立模具53a-53c，通過沿輪胎徑向按120°角間隔等分中間模具53而獲得。因此，各個獨立模具53a-53c具有相同的形狀，從而允許三個同等的模具作為獨立模具53a-53c使用。中間模具53不僅如上述是三分型的，也可以是其它數(shù)量的分割類型。而且，中間模具不必等分。
適用于獨立模具53a-53c的材料是金屬，比如鋁、銅和鐵。鋁有很好的導熱性，因而被推薦使用，以縮短下文介紹的硫化處理步驟所需的時間。而且，沿相應的獨立模具53a-53c的邊緣植入管道62a-62c，流體通過它們流動，以便在硫化處理步驟中進行加熱。具有增高沸點的水，例如加硫的水，在加熱至適用于硫化處理步驟的溫度之后，被注入管道62a-62c中，因此，輪胎芯3的內(nèi)部可在短時間被加熱至硫化處理步驟所需的溫度。因而，通過使用管道62a-62c，硫化處理時間可以進一步縮短。但是，如果獨立模具53a-53c被制成中空的，其結(jié)構(gòu)強度會降低。相應地，管道62a-62c最好布置于稍微進入獨立模具53a-53c最外層的部分。
獨立模具53a-53c分別帶有凹槽，即定位孔61a-61c。另一方面，陽模51帶有三個凸臺54(見圖17)，用來與定位孔61a-61c相接合，以便將獨立模具53a-53c相對于陽模51進行定位。因此，通過定位孔61a-61c和凹槽54，獨立模具53a-53c能相對于陽模51精確地定位，從而在輪胎芯3中制作出高精度的環(huán)狀凹槽5。相反地，只要獨立模具53a-53c能相對于陽模51精確地定位，也可以在陽模51中制作凹槽，在獨立模具53a-53c上制作凸臺。定位凹槽和凸臺的數(shù)量、位置和形狀沒有特殊的限制。
在獨立模具53a-53c的周邊上形成有伸出部分63a-63c，它們徑向輻射狀延伸，超出陽模51的最外圓周(如圖18中的點劃線所示)。因此，即使所有模具被拼合之后，由于存在伸出部分63a-63c，也可以很容易地對獨立模具53a-53c進行操作，從而簡化了生產(chǎn)工藝。不使用上述的定位孔61a-61c，陽模51和陰模52也可以通過伸出部分63a-63c相對于獨立模具53a-53c定位。而且，伸出部分63a-63c的形狀可根據(jù)硫化處理機的形狀或其它方面做適當改變。
圖19是一個剖面圖，顯示了獨立模具之間連接部分的形狀。如圖19(a)所示，在獨立模具53a的一端形成一個三角形接合凹槽65a，在獨立模具53b的相對端形成一個三角形凸臺65b，相應地定位成型以便與凹槽65a接合。與上述類似的凹槽或凸臺被設置在相應的獨立模具53a-53c的末端中或其上。凹槽與凸臺彼此接合，從而使三個獨立模具53a-53c被拼合在一起，形成環(huán)狀的中間模具53。因此，由于三個獨立模具53a-53c的凹槽與凸臺彼此緊密咬合以保持中間模具53的形狀，即使陰模52在下屬的硫化處理步驟中受到擠壓從而擠壓中間模具53，中間模具53也不會產(chǎn)生變形。而且，由于獨立模具53a-53c是通過徑向等分中間模具53而獲得的，不存在在徑向方向延伸穿過中間模具53的分離線。相應地，中間模具抵抗垂直方向作用于其上的彎曲力的強度增強了。這樣，可以在輪胎芯3上制作高精度的凹槽5。接合凹槽和凸臺可以選擇各種形狀，例如，它們可以是如圖19(b)所示的矩形，或者如圖19(c)所示的錐形，只要能保持中間模具53的形狀就可以。
參照圖17，中間模具53被定位之后，放置彈性半體57。然后，定位陰模52。然后，放置好彈性半體56和57及基礎部分58之后，將陽模51和陰模52及中間模具53定位于硫化處理機(未示出)中，在預定的壓力和溫度下成型。因此，彈性半體56和57及基礎部分58在它們的接觸面上被粘接在一起，以生產(chǎn)出輪胎芯3的完整形狀，而且，經(jīng)硫化處理的彈性半體56和57的彈性特性得到調(diào)整，從而具有上述彈性特性的輪胎芯3就完成了。
硫化處理步驟結(jié)束之后，陰模52被從陽模51上取走，然后把最后得到的其中仍帶有中間模具53的輪胎芯3從下模具51中取出來。最后，從輪胎芯3上拆下三個獨立模具53a-53c。通過上述生產(chǎn)過程，可以生產(chǎn)出帶有環(huán)狀凹槽5的輪胎芯3。
如上所述，彈性半體56和57及基礎部分58在它們的接觸表面上彼此粘接之后，中間模具53可以作為3個獨立模具53a-53c分別被拆下，因此可以很容易地從輪胎芯3上拆下獨立模具53a-53c，從而生產(chǎn)出帶有環(huán)狀凹槽5的輪胎芯3。而且，由于中間模具53是被插入輪胎芯3的中央部分的，輪胎芯3的內(nèi)部可在硫化處理步驟中直接由中間模具53進行加熱。相應地，可以在較短的時間內(nèi)加熱整個輪胎芯，由此，硫化處理時間被縮短，從而縮短了總的生產(chǎn)時間。
上文已介紹了帶有環(huán)狀凹槽5的輪胎芯3的生產(chǎn)方法。通過適當?shù)馗淖冎虚g模具的橫截面，也可以用同樣的方法生產(chǎn)帶有狹縫15的輪胎芯14或類似部件。圖20是一個剖視圖，顯示了中間模具53的獨立模具橫截面的各個例子。適用于中間模具53的橫截面有，圖20(a)所示的錐形，圖20(b)所示的倒錐形，圖20(c)所示的矩形等等，可根據(jù)輪胎芯上所需要的凹槽或狹縫的形狀來選擇。
而且，通過適當改變各個模具的形狀，可以用與上述生產(chǎn)方法相同的方式生產(chǎn)帶有環(huán)狀中空部分19的輪胎芯18，帶有中空部分21的環(huán)狀橡膠元件20，帶有環(huán)狀中空部分24的環(huán)狀橡膠元件23，帶有環(huán)狀凹槽5、長狹縫25和短狹縫26的輪胎芯27等等。
下面，將介紹生產(chǎn)上述輪胎芯的另一種方法。圖21是一個輪胎零件的剖視圖，用來說明生產(chǎn)輪胎芯的另一種方法。下文將以生產(chǎn)上述實施例中實心輪胎A的輪胎芯3的方法為例進行說明。
首先，和上述生產(chǎn)過程一樣，準備一個未經(jīng)硫化處理的基礎部分58，作為輪胎芯3的一部分，然后將其安裝到輪胎成型機的旋轉(zhuǎn)軸上。然后，旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，卷起一片未經(jīng)硫化處理或部分經(jīng)硫化處理的彈性橡膠，使之附著在基礎部分58的內(nèi)表面上，形成一個與輪胎芯3的外部部分相對應的彈性部分70a，如圖21(a)所示。下一步，通過連續(xù)旋轉(zhuǎn)此軸，進一步卷起彈性橡膠片，形成一個由疊層彈性橡膠片構(gòu)成的彈性部分70b，如圖21(b)所示。依照彈性部分70b的形狀，此處的環(huán)狀凹槽變寬，以便上述的中間模具53能很容易地被插入其中。而且，為了在下文所述的硫化處理步驟中，將輪胎芯成型為最終的形狀(如圖21(c)所示)，與環(huán)狀凹槽寬度增加相對應，彈性部分70c也變寬。
下一步，與上述的生產(chǎn)工藝一樣，將圖21(b)中所示的輪胎芯零件分別放入陽模51、陰模52和中間模具53中。然后，在預定的壓力和溫度下由硫化處理機進行成型。因此，基礎部分58和彈性橡膠片的彈性部分70b彼此粘接，形成輪胎芯的形狀，從而完成了如圖21(c)所示的由基礎部分58和彈性部分70c組成的輪胎芯。因此，按照這一方法，使用上述的彈性半體56和57，也可以達到與上述方法相同的效果。同時，由于在對輪胎芯進行硫化處理之前，環(huán)狀凹槽的寬度大于中間模具的寬度，中間模具可以更容易地被插入。
下面，將介紹生產(chǎn)上述實心輪胎的另一種方法。下文將以生產(chǎn)帶有狹縫的實心輪胎的方法為例進行說明。圖22是一個剖面示意圖，用來說明生產(chǎn)輪胎芯的方法。在下文的描述中，為了便于說明，用于接合外胎的凹槽或類似部件沒有被提到，但可以通過在下述的第三和第四模具中增加相應的形狀來制作。
如圖22所示，與傳統(tǒng)的實心輪胎芯的生產(chǎn)過程一樣，首先準備一個基礎部分87，作為輪胎芯3的一部分。基礎部分87對應于輪胎芯3的內(nèi)部部分。輪胎芯除基礎部分87以外的其它部分，即，與輪胎芯3外部部分相對應的彈性元件86，可使用與下文所述的第一至第四模具幾乎完全相同的模具(區(qū)別在于它們沒有與基礎部分87相對應的部分)，并采用與傳統(tǒng)的實心輪胎芯生產(chǎn)過程相同的方法來制作。在這個例子中，采用分立的零件，即彈性元件86和基礎部分87的原因是，為了使其與車輪的輪輞牢固的接合，須通過在基礎部分87中植入由鋼絲或類似材料制成的胎邊芯，以使其更堅硬；而彈性元件86，則須表現(xiàn)出上述的彈性特性。換言之，它們之間的彈性存在差異。用于輪胎芯的分立元件的數(shù)量不僅限于上述，可以是三個或其它數(shù)量。
下一步，基礎部分87在第一和第二模具81和82之間沿輪胎軸線方向被夾住、定位并固定。在這個實施例中，第一和第二模具都具有相同的復合圓柱體形狀，但其直徑不同。通過將第一和第二模具81和82沿輪胎的軸線方向再次分割成兩部分而獲得的模具也可以用作第一和第二模具。然后，彈性部分86相對于已被第一和第二模具81和82固定的基礎部分87放置，通過這種方法，使彈性部分86與基礎部分87外表面上預定的部分相接觸。
下一步，準備第三模具83和第四模具84，當模具被拼合在一起時，形成一個對應于輪胎芯外部部分的環(huán)狀中空部分。模具83和84可通過沿輪胎旋轉(zhuǎn)軸線方向延伸的平面分開(圖22中的虛線表示第三模具83和第四模具84之間的分離線)。第三和第四模具83和84相對于已在其中定位的基礎部分87和彈性部分86的第一和第二模具81和82定位。由于第三和第四模具83和84整體地配有對應于輪胎芯上的狹縫的半圓環(huán)狀的中間模具零件83a和84a，可以防止中間模具零件83a和84a相對于第三和第四模具83和84移動或產(chǎn)生變形，從而可以在輪胎芯中以較高的精度定位和制作狹縫。
通過將第三和第四模具83和84沿輪胎的軸線方向再次分割成兩部分而獲得的模具也可以用作第三和第四模具。第三和第四模具也可被分成不止兩半。
適用于中間模具83a和84a的材料是金屬，比如鋁、銅和鐵。鋁有很好的導熱性，因而被推薦使用，以縮短下文介紹的硫化處理步驟所需的時間。而且，在如圖17和圖18所示的生產(chǎn)過程中，在各個中間模具零件83a和84a的邊緣選擇性地植入管道(未示出)，流體通過它們流動，以便在硫化處理步驟中進行加熱。
下一步，彈性部分86和基礎部分87如上所述放置好之后，將第一至第四模具81-84定位于硫化處理機(未示出)中，在預定的壓力和溫度下成型。因此，彈性部分86和基礎部分87在它們的接觸面上被粘接在一起，以生產(chǎn)出帶有狹縫的輪胎芯的完整形狀，而且，彈性部分86的彈性特性得到調(diào)整，從而具有上述彈性特性的輪胎芯就完成了。
硫化處理步驟完成之后，取下第三和第四模具83和84，最后從最終得到的輪胎芯上拆下第一和第二模具81和82。通過上述生產(chǎn)過程，可以生產(chǎn)帶有狹縫的輪胎芯。在本實施例中，輪胎芯具有近似圓形的橫截面，第三和第四模具83和84從外部部分到內(nèi)部邊緣覆蓋彈性部分86，并超出輪胎芯最厚的部分。然而，由于彈性部分86具有彈性，易于產(chǎn)生變形，第三和第四模具83和84能從最終得到的輪胎芯上拆下。尤其是，硫化處理步驟完成之后，由于彈性部件86處于高溫狀態(tài)并且柔軟，能馬上被輕易地取出。
如上所述，只使用四個模具，就可以很容易地生產(chǎn)形狀復雜的輪胎芯，即帶有狹縫的輪胎芯。而且，由于第三和第四模具83和84上帶有中間模具零件83a和84a，從而可以制作出高精度的狹縫。而且，由于中間模具零件83a和84a具有對應于第三和第四模具83和84的狹縫的形狀，并被插入輪胎芯的中央部分，因而可以在硫化處理步驟中直接對輪胎芯的內(nèi)部進行加熱。相應地，可以在較短的時間內(nèi)加熱整個輪胎芯，由此，硫化處理時間被縮短，從而縮短了總的生產(chǎn)時間。在本實施例中，已經(jīng)介紹了帶有狹縫的輪胎芯的生產(chǎn)方法。不過，如果改變中間模具橫截面的形狀，采用同樣的生產(chǎn)工藝，也可以生產(chǎn)出帶有環(huán)狀凹槽5的輪胎芯3或類似部件。
本發(fā)明可應用于任何類型的實心輪胎，如壓裝實心輪胎、固化安裝實心輪胎和充氣實心輪胎。它不僅可在用于叉式起重車、工業(yè)用拖拉機、各種低速拖車、裝載機或類似設備的實心輪胎中獲得應用，也可在通常使用充氣輪胎的車輛，如輪椅中獲得應用。
權利要求
1．一種實心輪胎芯，其特征在于，它包括一個環(huán)狀彈性元件，環(huán)狀彈性元件有一個其上用于安裝外胎的內(nèi)表面的外表面及一個其上用于安裝輪輞的內(nèi)表面，環(huán)狀彈性元件包括一個沿芯圓周方向延伸的空腔部分，空腔部分被定位成型以提高芯的彈性。
2．按照權利要求1所述的實心輪胎芯，其特征在于空腔部分是沿芯的脊部形成的環(huán)狀凹槽；并且其中的環(huán)狀凹槽沿輪胎軸線方向在朝向輪輞的部分變寬。
3．按照權利要求2所述的實心輪胎芯，其特征在于環(huán)狀凹槽與在外胎的內(nèi)表面上形成的一個凸臺相接合。
4．按照權利要求1所述的實心輪胎芯，其特征在于空腔部分是一個在芯的外表面上周向延伸的狹縫
5．按照權利要求1所述的實心輪胎芯，其特征在于空腔部分是一個中空部分，因而輪胎芯的輪輞側(cè)和外胎側(cè)部分中的每一部分比其它部分要薄。
6．按照權利要求1所述的實心輪胎芯，其特征在于還包括填充在空腔部分的填充物。
7．按照權利要求1所述的實心輪胎芯，其特征在于輪胎芯可以在輪胎軸線方向上拆分為多個芯零件。
8．按照權利要求1所述的實心輪胎芯，其特征在于還包括植入其中的金屬絲網(wǎng)，以增強芯內(nèi)部零件的硬度。
9．按照權利要求1所述的實心輪胎芯，其特征在于還包括在其外表面中或外表面上周向間隔分布的用于將外胎固定在芯的外表面上的凹槽或凸臺。
10．按照權利要求1所述的實心輪胎芯，其特征在于還包括在其內(nèi)表面中或內(nèi)表面上周向間隔分布的用于將車輪固定在芯的內(nèi)表面上的凹槽或凸臺。
11．按照權利要求1所述的實心輪胎芯，其特征在于還包括多個形成于芯外表面中用于提高芯外部零件的彈性的凹槽。
12．按照權利要求1所述的實心輪胎芯，其特征在于多個凹槽在靠近輪胎芯外表面的部位變寬。
13．一種實心輪胎外胎，其特征在于，它包括一個用于將其安裝到權利要求1中限定的實心輪胎芯的外表面上的內(nèi)表面。
14．一種實心輪胎外胎，其特征在于，它包括形成于其內(nèi)表面上或內(nèi)表面中的凹槽或凸臺，與權利要求9中限定的實心輪胎芯上相應的形成于其上或其中的凸臺或凹槽相接合，用來固定實心輪胎芯。
15．一種實心輪胎車輪，其特征在于，它包括在其外表面上周向間隔布置的止動元件，用來固定權利要求1中限定的實心輪胎芯。
16．一種由外胎和環(huán)狀橡膠元件整體成型的實心輪胎，環(huán)狀橡膠元件具有適于安裝到車輪輪輞上的內(nèi)徑，其特征在于環(huán)狀橡膠元件中有一個中空部分，因此，環(huán)狀橡膠元件的輪輞側(cè)和外胎側(cè)的部分中的每一部分比其它部位更薄。
17．按照權利要求16所述的實心輪胎，其特征在于為了提高環(huán)狀橡膠元件內(nèi)部零件的強度，在環(huán)狀橡膠元件中植入了金屬絲網(wǎng)。
18．按照權利要求16所述的實心輪胎，其特征在于還包括在環(huán)狀橡膠元件內(nèi)表面中或內(nèi)表面上周向間隔分布的凹槽或凸臺，用于固定車輪。
19．一種生產(chǎn)權利要求1中限定的實心輪胎芯的方法，其特征在于這種方法包括第一步，準備作為輪胎芯的零件，ⅰ)一個對應于輪胎芯內(nèi)部部分的基礎部分和ⅱ)第一和第二彈性半體，沿穿過輪胎旋轉(zhuǎn)軸線的平面分開其除基礎部分外的外部部分而獲得；第二步，將第一彈性半體和基礎部分放入第一模具中，第一模具具有與沿穿過輪胎旋轉(zhuǎn)軸線的分離平面分開輪胎芯所形成的半體相對應的形狀；第三步，將具有對應于空腔部分形狀的中間模具定位于第一模具中，中間模具包括多個單獨的沿實心輪胎徑向方向剖開的模具；第四步，將第二彈性半體放到第一彈性半體上；第五步，將第二模具定位于已放置有第一、第二彈性半體和基礎部分的第一模具和中間模具中，第二模具具有對應于輪胎芯的剩余半體的形狀；第六步，對放置在第一、第二模具和中間模具中的第一、第二彈性半體和基礎部分進行硫化處理；第七步，從第一、第二模具和中間模具中取出已經(jīng)硫化處理的輪胎芯。
20．一種生產(chǎn)按照權利要求19所述的實心輪胎芯的方法，其特征在于多個獨立模具每個都包括用于與相鄰的獨立模具相接合的接合元件。
21．一種生產(chǎn)權利要求1所述的實心輪胎芯的方法，其特征在于這種方法包括第一步，準備作為輪胎芯的零件，一個對應于輪胎芯內(nèi)部部分的基礎部分和一個對應于除輪胎芯基礎部分的外部部分的彈性部分；第二步，將基礎部分沿輪胎軸線方向夾入第一模具和第二模具之間，當裝配在一起時，模具形成一個對應于基礎部分中至少一部分的成型空間；第三步，將彈性部分放置到已放置于第一和第二模具中的基礎部分上；第四步，將第三和第四模具定位于已放置了基礎部分和彈性部分的第一和第二模具上，當模具裝配在一起時，第三和第四模具形成一個對應于輪胎芯外部部分的環(huán)狀中空部分，并可以被沿輪胎旋轉(zhuǎn)軸線延伸的平面分開；第五步，對放置在第一至第四模具中的彈性部分和基礎部分進行硫化處理；第六步，從模具中取出已經(jīng)硫化處理的輪胎芯。
全文摘要
橡膠外胎包裹輪胎芯的外部，輪胎芯具有適于安裝到輪輞上的直徑，在輪胎芯中有一個在其外周頂部形成的環(huán)狀凹槽，可以在靠近輪輞的內(nèi)部部分在輪胎軸線方向上擴張。短時間作用的較小載荷，如沖擊，被輪胎芯圍繞環(huán)狀凹槽部分的彈性彎曲變形所緩沖。當長時間作用較大的載荷時，輪胎芯在外胎內(nèi)部承受彎曲變形，并伴隨有擠壓變形以提供緩沖。因此，實心輪胎可以表現(xiàn)出與中空輪胎一樣的撓性和彈性力，而不影響其承載能力，即使當車輛空載行駛時，也能充分緩沖來自路面的沖擊。
文檔編號B60C11/02GK1228059SQ97197343
公開日1999年9月8日 申請日期1997年8月18日 優(yōu)先權日1996年8月22日
發(fā)明者福永宗泰 申請人:福永工程技術株式會社