[发明专利]非充气汽车轮胎

说明书

相关申请的交叉参照

本申请是目前未决的2005年4月22日提交的美国专利申请第10/532,553号的部分继续申请案，其要求国际提交日期为2003年10月21日的PCT国际申请第PCT/HU2003/000083号的优先权。

背景技术

本发明总体涉及汽车轮胎，且更具体地，涉及非充气汽车轮胎。

目前汽车上使用的轮胎一般为充气轮胎。使用这种轮胎，内部气压对承载作用于轮胎上的负荷是必须的。尽管使用内部气压工作的汽车轮胎在实际中运行良好，但其的确存在重大缺点。这些缺点包括结构设计复杂以及在公路上使用期间出现刺破时的安全问题。

现有技术中存在无气或非充气轮胎设计。例如，授予Benson的美国专利第1,610,238号公开了一种无气汽车轮胎，其中围绕轮胎径向设有弓形或C形弹簧。围绕轮胎外周的环形线簧穿过位于轮胎冠部的C形弹簧部中形成的环。C形弹簧的末端弯入轮胎胎圈部内的金属丝圈中。各自的直径等于轮胎胎圈直径的一对环形弹簧分别穿过C形弹簧末端的金属丝圈。

在授予Mitchell的美国专利第1,113,036号中说明了相似的径向定位的板簧。然而该方案中的C形板簧不包括轮胎冠部上的环。

根据授予Walton的美国专利第1,471,580号，由圆形截面的金属丝制备的弹簧形成两个对称定位的半圆，并径向设置于轮胎内，以便形成随道状结构。各个弹簧的两端设有圆形折返部。用作胎圈金属丝圈的钢丝穿过圆形折返部。在圆周方向，径向弹簧通过轮胎冠部中的加强件成对束紧。在此方案中，将轮胎加压以确保必要的负载能力。

上述现有技术轮胎的缺点在于，因各轮胎弹簧的冠部变平，各轮胎不适于承载约450磅以上的负荷，且因变形较大弹簧疲劳和断裂。这种结构的汽车轮胎的另一缺点在于其仅可用于低行驶速度(最大25-35英里每小时)的汽车。如果负载或速度较大，则汽车轮胎的温度会因弹簧变形较大而大幅超过可接受的温度限度175-195。因此，橡胶材料老化非常迅速，从而不适合继续使用。上述现有技术轮胎的又一缺点是因其高剖面所具有的较小侧向稳定性。这使其不可能安全运行于现今的高速汽车中。

授予Subotics的共同受让美国专利第6,374,887号的目标是通过径向置于轮胎内的、优选由钢等材料制成的弓形板簧加强的非充气汽车轮胎。该轮胎具有包括行驶面的冠部和经肩部连接于冠部的两个侧壁。两个侧壁终止于夹入轮辋中的胎圈。冠部、侧壁和胎圈由弓形板簧支承的、弹性材料制成的肋保持在一起。板簧末端柔性嵌入胎圈内，且整个汽车轮胎以预应力状态安装于轮辋上。

然而，Subotics的’887号专利的非充气轮胎的缺点在于，由于板簧未置入轮胎的橡胶主体内，所以在运行中加强肋在板簧上滑动。因而产生的摩擦导致生热。其结果是轮胎在使用中严重加热。此外，由于板簧末端柔性嵌入胎圈内，在运行期间因轮胎的较大变形，轮胎胎圈也严重加热。另外，在轮胎的高负载下，弹簧末端压入胎圈的橡胶材料中。因此，弹簧的胎圈末端相互远离移动，且在弹簧的冠部产生折叠状峰值变形。这些峰值变形导致弹簧在仅运行较短时间后即断裂。

因此，本发明的目的在于提供具有高耐磨性、负载能力、速度和侧向稳定性的非充气汽车轮胎，从而消除或至少减少公知汽车轮胎的上述缺点。

这些以及其它目的和优点根据以下说明将是显而易见的。

发明内容

本发明针对汽车的非充气轮胎。本发明是以公知的具有弹簧的汽车轮胎的缺点主要来源于板簧的形状、材料和结构及其与轮胎的橡胶主体的连接模式这一认识为基础的。

本发明的汽车轮胎具有由弹性材料优选为橡胶或聚氨酯制成的主体。该主体具有包括行驶面的冠部和经肩部连接于冠部且终止于胎圈的两个侧壁。径向设置的曲线形弹簧被定位成相互间以规定距离沿周向隔开，并从一个胎圈延伸至另一胎圈。在将轮胎安装至轮辋上时，随着胎圈被拉伸以跨越轮辋的凸缘，而将轮胎的胎圈通过张力固定于常规车轮轮辋的凸缘中。根据本发明，曲线形弹簧至少沿冠部嵌入轮胎主体内。

在本发明的非充气轮胎的一个实施例中，从一个胎圈至另一胎圈的角度范围为0≤t≤π的曲线形弹簧的形状，可在具有X和Y轴的正交坐标系中由等式x＝a·cost和y＝b·sint描述。该形状为半椭圆形，其中半椭圆处于由以下椭圆确定的范围内：

(7/8)a≥b≥(1/2)a

其中：

a为椭圆长轴的一半，且

b为椭圆短轴的一半。

在理想情况下：

b＝(2/3)a