專利名稱：彈性車輪的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及能夠增強耐久性的彈性車輪。
背景技術：
圖16是傳統(tǒng)彈性車輪r的截面圖。彈性車輪r包括用于支撐輪胎的 周向延伸的輪輞"a"、固定于車軸的輪盤b、和用于連接輪輞"a"和輪盤 b的由彈性橡膠制成的減震部件c (具體請參見日本專利公報No. 2005-96642)。根據(jù)這種彈性車輪r，由于行駛過程中所產(chǎn)生的輪輞振動 被減震部件c吸收，因此減少了傳遞到輪盤b和車軸(未示出)的振動 量。因此，提高了乘客室的乘座舒適性和降噪性能。
根據(jù)傳統(tǒng)的彈性車輪r,由于減震部件c暴露于外部，因此可能存 在下列不利影響的可能性在行駛過程中異物接觸減震部件c并使減震 部件c受損。而且，車輛懸架周圍存在的油脂容易附著到減震部件c上。 這導致減震部件c的溶脹以及其強度的降低。此外，減震部件c接收來 自制動系統(tǒng)(未示出)的熱并且直接暴露于諸如紫外線和臭氧等的能量 下。因此存在減震部件c容易劣化和破壞的問題。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題完成本發(fā)明，本發(fā)明的一個主要目的是提供一種彈性 車輪，該彈性車輪基于提供用于覆蓋減震部件的保護部件而能夠長時間 增強減震部件的耐久性。
本發(fā)明提供一種彈性車輪，該彈性車輪包括用于支撐輪胎的周向延 伸的輪輞、固定于車軸的輪盤、布置在輪輞與輪盤之間并且由用于吸收 振動的彈性材料制成的減震部件、以及由彈性材料制成并覆蓋減震部件 的保護部件。
根據(jù)本發(fā)明的彈性車輪，利用由彈性材料制成的保護部件覆蓋減震 部件。因此，在車輛行駛過程中可以防止異物接觸減震部件以及防止油 脂附著至減震部件。此外，減震部件不直接接收來自制動系統(tǒng)的熱以及 紫外線等。因此，減震部件的性能得以長期保持，并且彈性車輪的耐久 性得到提高。


圖l是表示本發(fā)明彈性車輪的一個實施方案的截面圖2是圖1的局部放大圖3是沿著圖2中的線A-A的端視圖4是表示暫時組裝狀態(tài)的減震部件的局部截面圖5是表示對后裝環(huán)片施壓以壓縮減震部件的狀態(tài)的截面圖6是減震部件的立體圖7是說明減震部件模制方法的示意性側(cè)視圖8是模制減震部件時的截面圖9是才艮據(jù)另一實施方案的減震部件的局部立體圖10是根據(jù)減震部件另一實施方案的彈性車輪的保護部件的局部
圖11是用于說明保護部件布置方法的彈性車輪的局部截面圖； 圖12是用于說明保護部件布置方法的彈性車輪的局部截面圖； 圖13是表示另一實施方案的彈性車輪的局部截面圖； 圖14是表示另一實施方案的彈性車輪的截面圖； 圖15是表示另一實施方案的彈性車輪的截面圖；和 圖16是說明現(xiàn)有技術的彈性車輪的截面圖。
具體實施例方式
將基于

本發(fā)明的一個實施方案。本實施方案的彈性車輪l包 括用于支撐充氣輪胎(在一些情況下簡稱為輪胎)2的周向延伸的輪輞3、 固定于車軸(未示出)的輪盤4、和由布置在輪輞3和輪盤4之間的用于 吸收振動的彈性材料制成的減震部件5。
輪胎2是轎車用環(huán)形子午線輪胎，該輪胎具有安^fr輪輞3上的一對 胎唇部2a。
輪輞3包括在其上安裝胎唇部2a的一對輪輞座3a以及沿轉(zhuǎn)動軸方向 (下文中簡稱為軸向)連接輪輞座3a的外端的一對凸緣3b。凸緣3b沿輪 輞的徑向(下文中簡稱為徑向)向外延伸。輪輞3具有在輪輞座3a之間并排布置的凹陷槽部(well portion) 3c和筒形部(barrel portion) 3d。槽部 3c具有最小的外徑，而筒形部3d的外徑大于槽部3c的外徑但小于2^輞座 3a的外徑。槽部3c靠近4^輞座3a和3a中的一個，但;l槽部3c可以位于 輪輞座3a之間的中心，其形狀和/或位置沒有特別的限制。在軸向上，筒 形部3d的寬度大于槽部3c的寬度。
輪輞3是基本圓柱形的環(huán)狀體，其中上述構成部件圍繞其轉(zhuǎn)軸沿周向 基本連續(xù)延伸。為了確保足夠的強度，優(yōu)選輪輞3由不可伸展的金屬材料 例如鋼、鋁合金和鎂合金制成。
本實施方案的轉(zhuǎn)^盤4在車輛外部偏置，并且固定于車軸(或軸轂)(未 示出)。輪盤4可以如附圖所示適當?shù)貜澢栽鰪娖鋭偠取］啽P4可以"^殳置 有孔4a用于減輕重量和用于熱輻射。為了確保足夠的強度，優(yōu)選輪盤4， 如輪輞2—樣由不可伸展材料例如鋼、鋁合金和^1合金制成。
如圖2所示，輪輞3設置有一對從輪輞3的徑向內(nèi)周表面3i突出的 第一環(huán)片6。這些第一環(huán)片在輪輞3的軸向上是隔開的并且在輪輞3的 周向上環(huán)狀延伸。在此，輪輞3的內(nèi)周表面3i是輪輞3的與安裝輪胎2 的表面相對的表面。在該實施方案中，第一環(huán)片6形成為周向連續(xù)延伸 的內(nèi)凸緣。這樣，形成具有溝槽狀間隙O的輪輞3，該間隙O由相對 的兩個第一環(huán)片6和在它們之間的輪輞3的內(nèi)周表面3i所限定。溝槽 狀間隙O周向連續(xù)延伸。
周向延伸的第一嚙合溝槽9形成在各第一環(huán)片6的周向內(nèi)側(cè)表面 上。在該實施方案中，第一嚙合溝槽9沿輪輞3的周向延伸并且具有相 同的直徑、相同的溝槽寬度GW和相同的溝槽深度GD。在本實施方案 中，第一嚙合溝槽9周向連續(xù)延伸。
此外，第一環(huán)片6包括預固定環(huán)片6A和后固定環(huán)片6B，預固定環(huán) 片6A預先一體化地形成在輪輞3的內(nèi)周表面上，后固定環(huán)片6B在后 續(xù)階段通過固定手段例如焊接或螺紋固定裝置固定于內(nèi)周表面3i。
預固定環(huán)片6A沿軸向布置在槽部3的側(cè)面。預固定環(huán)片6A的形成 方法沒有特別的限制，但是優(yōu)選在形成輪輞時通過模制或鍛造等將預固 定環(huán)片6A —體化地形成在輪輞3上。如果一個預固定環(huán)片6A —體化 地形成在輪輞3的內(nèi)周表面3i上，則車輪的生產(chǎn)率得以提高。
在該實施方案中，后固定環(huán)片6B具有徑向外周表面6o,該徑向外 周表面6o的外徑略微小于輪輞3的筒形部3d的內(nèi)徑Dl。因此，在后固定環(huán)片6B固定于輪輞3之前，后固定環(huán)片6B可以在軸向上沿著輪 輞3的筒形部3d移動，并且其位置可以調(diào)整。在輪輞3中，輪輞座3a 的內(nèi)徑設置為大于所述外徑Dl,使得后固定環(huán)片6B可以從凸緣3b遠 離槽部3c的一側(cè)安裝到筒形部3d的內(nèi)周表面。
輪盤4在其徑向外周設置有第二環(huán)片7,該第二環(huán)片7徑向向外突 出并且在第一環(huán)片6之間沿周向延伸。由于第二環(huán)片7的外徑D2小于 筒形部3d的內(nèi)周表面3i的內(nèi)徑Dl，因此第二環(huán)片7布置在輪輞3的 溝槽狀間隙O中。第二環(huán)片7小于間隙O的周向?qū)挾取＿@樣，在第二 環(huán)片7和第一環(huán)片6之間形成的間隙沿軸向形成在第二環(huán)片的兩側(cè)。
與第一嚙合溝槽9相對的一對第二嚙合溝槽10沿軸向布置在第二 環(huán)片7的兩個側(cè)表面上。各第二嚙合溝槽10圍繞輪輞3的轉(zhuǎn)軸在周向 上延伸。在該實施方案中，第二嚙合溝槽10具有與第一嚙合溝槽9相 同的溝槽寬度GW和溝槽深度GD。第二嚙合溝槽10形成為在輪輞3 的周向上連續(xù)的環(huán)形。
減震部件5布置在第一環(huán)片6與第二環(huán)片7之間形成的各溝槽中。 更具體地，各減震部件5的軸向兩端5e和5e插入到第一嚙合溝槽9和 第二嚙合溝槽10中并保持在其中。減震部件5具有矩形形狀，該矩形 形狀具有橫向長截面，并且當不施加大負荷時，減震部件5的寬度方向 上的中間部分不接觸輪輞3或輪盤4。因此，這部分可容易地隨負荷而 變形。
將筒單說明這種彈性車輪的制造方法的一個實例。首先，如圖4所 示，將一個減震部件5、輪盤4、另一個減震部件5以及后固定環(huán)片6B 順序地相連并朝向預固定環(huán)片6A的第一嚙合溝槽9暫時組裝。然后， 如圖5所示，利用擠壓裝置將后固定環(huán)片6B沿軸向朝向預固定環(huán)片6A 擠壓，以壓縮各減震部件5。保持在壓縮狀態(tài)的減震部件5和5在高壓 下與嚙合溝槽9和10的溝槽表面緊密接觸。這樣，在第一環(huán)片6和第 二環(huán)片7與減震部件5之間獲得極大的摩擦力。在這種狀態(tài)下，后固定 環(huán)片6B通過固定手段例如焊接或螺紋固定(在本實施方案中為焊接) 一體化地固定在輪輞3的內(nèi)周表面3i上。
雖然在此沒有特別的限制，但是如果用于壓縮減震部件5的壓力太 小，則不能夠充分地增強減震部件5與嚙合溝槽9或IO之間的摩擦力， 并且存在其間的結(jié)合力劣化、易于產(chǎn)生滑動等以及操縱穩(wěn)定性劣化的趨勢。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當壓力保持在一定的水平時操縱穩(wěn)定性和降噪性能得到
增強。另一方面，如果壓力變得過大，則存在在減震部件5中產(chǎn)生損傷 例如裂紋、減震部件5的振動吸收能力劣化以及降噪性能劣化的趨勢。 由此，優(yōu)選通過不小于10kN、更優(yōu)選不小于15kN的軸向力將后固定環(huán) 片6B推向預固定環(huán)片6A。所述力的上限優(yōu)選不大于30kN，更優(yōu)選不 大于25kN。
以這種方式壓縮的減震部件5可以在輪輞3與輪盤4之間平穩(wěn)地傳 遞轉(zhuǎn)矩，并且可以大大減少如滑動等的傳遞損失。根據(jù)彈性車輪l，不 必將減震部件5硫化附著于輪輞3或輪盤4。因此，本實施方案的彈性 車輪l可以通過普通的車輪生產(chǎn)線來生產(chǎn)，并且生產(chǎn)率大大提高。當然 也可以結(jié)合使用粘合劑。
在彈性車輪i中，輪輛3相對于輪盤4的徑向位移被減震部件5的 剪切作用所吸收。這表現(xiàn)出對在第二環(huán)片7的外周表面與輪輞3的內(nèi)周 表面3i之間提供的徑向間隙范圍內(nèi)所輸入的小振動的優(yōu)異振動吸收效 果，并且大大提高了乘客室中的乘座舒適性和降噪性能。在彈性車輪l 中，相對于徑向上大的振動輸入，均由金屬材料制成的第二環(huán)片7的外 周表面與輪輞3的內(nèi)周表面3i直接相互接觸，限制了徑向上的大位移 并確保了安全行駛。
在此，如圖1所示，第一嚙合溝槽9 (或第二嚙合溝槽IO)的溝槽 深度GD和溝槽寬度GW沒有特別的限制，但是為了確保相對于減震部 件5的充分的接觸面積，溝槽深度GD優(yōu)選不小于3mm，更優(yōu)選不小 于5mm，更優(yōu)選不小于8mm。如果溝槽深度過深，則減震部件5變得 過大，因此溝槽深度GD優(yōu)選不超過15mm。第一嚙合溝槽9(第二嚙 合溝槽IO)的徑向溝槽寬度GW優(yōu)選不小于100"/o的溝槽深度GD，更 優(yōu)選不小于150%的溝槽深度GD，溝槽寬度GW的上限優(yōu)選不超過 400%更優(yōu)選不超過300%的溝槽寬度GW。
形成減震部件5的材料沒有特別的限制，優(yōu)選的材料是橡膠或彈性 體以增強乘座舒適性。
減震部件5可以僅由橡膠制成，但是優(yōu)選減震部件5由包含橡膠5a 作為基體和簾線5b作為增強橡膠5a的纖維的纖維增強橡膠(FRR)制 成。這種纖維增強橡膠通過簾線5b的高拉伸彈性模量可表現(xiàn)出大的剛 性而不劣化減震部件5的振動吸收能力。因此，可以有效地抑制各種不便，例如在傳統(tǒng)彈性車輪中常發(fā)生的方向盤轉(zhuǎn)向時車輪操縱反應的延 遲、轉(zhuǎn)向角適中時的搖晃感以及在低速駕駛時車輪的阻尼(細小而頻繁
的振動，mincing vibration )。
基體橡膠5a沒有特別的限制，但是優(yōu)選該橡膠具有相對于纖維的 優(yōu)異粘附性，該橡膠不大量生熱并具有抗疲勞性。橡膠5a的優(yōu)選實例 是天然橡膠、丁苯橡膠和丁二烯橡膠。這些材料可以單獨使用或組合使 用。
考慮到振動吸收效果，橡膠5a具有橡膠復合材料，其復彈性模量 ￡*為0.5~5.0MPa,更優(yōu)選為1.0 ~ 3.0MPa。為了防止橡膠由于反復變 形而生熱，優(yōu)選橡膠復合材料具有0.01 ~ 0.4的損耗角正切tanS，更優(yōu) 選0.01 ~ 0.2。復彈性模量EA和損耗角正切tanS應該在如下條件下通過 粘彈譜儀來測量70'C的溫度，10%的初始形變和±1.0%的動態(tài)形變、 以及10Hz的頻率。
簾線5b的材料沒有特別的限制，但是該材料的優(yōu)選實例是有機纖 維例如尼龍、聚酯、人造絲、維尼綸、芳族聚酰胺、棉、纖維素樹脂和 結(jié)晶聚丁二烯；以及無機纖維例如硼、玻璃纖維和碳。更特別地，有機 纖維重量輕并且具有相對于橡膠的優(yōu)異粘附性，因此是優(yōu)選的。如有必 要也可以使用金屬纖維。
短纖維和/或長纖維可用作簾線5b，但是優(yōu)選通過搓捻多根長絲而 獲得的長纖維。在如圖6的實施方案中，示出了沿周向連續(xù)延伸的長纖 維c。長纖維c具有超過減震部件5—圏(內(nèi)周長度)的長度。這種減 震部件5在周向上具有大的拉伸剛度。因此，當傳遞輪盤4和輪輞3的 轉(zhuǎn)矩時，可以減少減震部件5在周向上的剪切變形。因此可以大大提高 車輪l在車輛加速或減速時的響應。為了確保表現(xiàn)出這種效果，在一個 減震部件5中，長纖維c的總質(zhì)量不小于全部纖維質(zhì)量的50%,更優(yōu)選 不小于60%，和更優(yōu)選不小于70%。
在圖7和作為沿圖7中的線A-A所截取的截面圖的圖8中，示出了 減震部件5的生產(chǎn)方法的一個實例。本發(fā)明實施方案的減震部件5可以 采取如下方式形成連續(xù)旋轉(zhuǎn)纏繞帶狀簾線層(cord ply) P以形成簾線層 層疊體5L，并將其硫化。如圖8所示，簾線層P包括多才M目互平行布置 的簾線5b以瓦霞蓋簾線5b的未硫化橡膠5a，并且簾線層P形成為帶狀。
如圖9所示，減震部件5可以包括沿周向延伸的簾線5bl和沿軸向延伸的簾線5b2。簾線5bl和5b2以基本直角相互交叉。沿軸向延伸的簾線 5b2表現(xiàn)出對減震部件5的軸向上的壓縮或張力的高抵抗性，因此提高了 減震部件5的橫向剛性，進而提高了操縱穩(wěn)定性。減震部件5的所有簾線 5b可以都沿軸向布置。
如圖10所示，減震部件5可以包括相對于周向傾斜延伸的簾線5b3 和5b4。特別地，在該實施例中，減震部件5包括以大于10。且小于50。的 角ei相對于周向傾斜的簾線5b3以及以大于10。且小于50。的角62在與纖 維5b3相反的方向上相對于周向傾斜的簾線5b4。簾線5b3和5b4優(yōu)選具 有大于0。且小于卯。的相交角(01+02)。具有相交簾線5b3和5b4的減震 部件5在其周向上具有高剛性。因此，類似于圖6所示的實施方案，當在 驅(qū)動或制動車輛而對減震部件5施加大的轉(zhuǎn)矩(扭轉(zhuǎn))時，可以抑制減震 部件5的扭轉(zhuǎn)角。這樣，可以提高車輛在驅(qū)動或制動時的響應。
由于減震部件5在其徑向上的剛性基本不變，因此行駛時的振動吸收 性能沒有劣化。因此，可以保持彈性車輪l原有的優(yōu)異乘坐舒適性。在上 述實施方案中，簾線5b用作纖維，簾線5b可以用短纖維來替代或者可以 與短纖維結(jié)合使用。圖9和10中所示的減震部件5可以通過交替纏繞具有 所述簾線的簾線層P來形成。
減震部件5中包括的纖維量可以根據(jù)所需的性能而不同變化，但是當 在該實施方案中使用有機纖維簾線時，優(yōu)選所述簾線所占據(jù)的面積不小于 全部面積的45%，更優(yōu)選不小于50%,其上P艮值優(yōu)選不大于卯％,更優(yōu) 選不大于80%。
根據(jù)本實施方案的彈性車輪1還包括覆蓋減震部件5的保護部件8。
圖1、 2、 11和12中所示的實施方案顯示，保護部件8布置在內(nèi)溝槽 狀凹陷13中，凹陷13由減震部件5的徑向內(nèi)周表面5i、從該內(nèi)周表面5i 徑向向內(nèi)突出的第一環(huán)片6的突出部6t、以及從該內(nèi)周表面5i徑向向內(nèi)布 置的笫二環(huán)片7的突出部7t所包圍。保護部件8與減震部件5的內(nèi)周表面 5i接觸且將其覆蓋，并且在周向上環(huán)形延伸。
因此，減震部件5的兩端5e被嚙合溝槽9和10覆蓋，減震部件5的 朝向輪盤4的內(nèi)周表面5i被保護部件8覆蓋，并且減震部件5的朝向輪輞 3的徑向外周表面5o裙L基本為封閉空間的間隙O所覆蓋。因此，減震部 件5在車輛行駛時不暴露于外部，異物或油脂不直接接觸減震部件5并 且減震部件5不直接經(jīng)受紫外線或熱。此外，由于該實施方案的保護部件8與減震部件5的徑向內(nèi)表面5i緊 密接觸，因此可以阻擋氧進入減震部件5和/或減少氧的透過量。為了提高 保護部件8的氧阻擋能力，在保護部件8中可以包含填料例如云母和/或蒙 脫石。
保護部件8增加了減震部件5的壽命并提高了彈性車輪1的耐久性。 由于提供了保護部件8,減震部件5的材料選擇的自由度增加并且生產(chǎn)率 得到提高。此外，由于保護部件8由彈性材料制成，因此當輪輞3和輪盤 4相對運動時，保護部件8變形并跟隨這種相對運動。因此，彈性車輪1 的初始性能沒有劣化。當保護部件8受損時，可以容易地更換保護部件8。
優(yōu)選保護部件8由具有耐熱性、耐油性和/或耐候性的材料制成。為此， 橡膠或彈性體是合適的，優(yōu)選具有與減震部件5的基體橡膠不同組成的橡 膠。
制動系統(tǒng)被加熱至高溫，特別是在彎路上頻繁重復制動操作時U如 此，由此制動盤和制動##>熱到幾百攝氏度。根據(jù)本發(fā)明人進行的實驗， 發(fā)現(xiàn)當不提儉床護部件8時，經(jīng)受這種熱的減震部件5被加熱到約100 ~ 150。C。因此，希望保護部件8具有耐熱性，以使其物理性能在不低于100。C 下沒有大的變化，更優(yōu)選在不低于150'C下沒有大的變化。例如，優(yōu)選的 是，在彈性材料中，初始(新的產(chǎn)品)斷裂伸長率EB1與材料在160。C下 老化5天后的斷裂伸長率EB2之比(EB2/EB1)不小于0.70。所述斷裂伸 長率與在JISK6251中的"斷后伸長率"的含義相同。
具有上述耐熱性的優(yōu)選彈性材料的實例是丁基類橡膠，例如丁基橡膠 和卣化丁基橡膠、乙丙橡膠、三元乙丙橡膠、氟橡膠、硅橡膠、加氫的二 烯類橡膠、氯化橡膠、溴化對甲基苯乙烯與異丁烯的共聚物。可以通過摻 混它們中的一種、或者如果可能摻混它們中的至少兩種來使用它們。如上 所述，即佳/使用具有低耐熱性的橡膠，如果將不少于3重量份、更優(yōu)選不 少于5重量份的作為納米級填料的納米復合材料加入到100重量份的橡膠 聚合物中，則可以容易地提高耐熱性?？梢约尤氪罅康目寡趸瘎?、更具體 地將不少于l重量份、優(yōu)選不少于3重量份、更優(yōu)選不少于5重量份的抗 氧化劑加入100重量份的橡膠聚合物中以改善保護部件8的耐熱性。
保護部件8的耐油性沒有特別的限制，只要保護部件8可以相對地耐 受溫和的油脂即可。這種彈性材料的優(yōu)選實例是上述的橡膠和彈性體、丙 烯腈-丁二烯氫化橡膠、EPDM、氯丁橡膠或氯^H匕聚乙烯橡膠。對于保護部件8，可優(yōu)選使用動態(tài)交聯(lián)橡膠、動態(tài)交聯(lián)聚烯烴、聚氨 酯、苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-異戊二烯共聚物、苯乙烯-異丁烯共聚 物和熱塑性彈性體例如任意上述共聚物的氫化物。熱塑性彈性體可以利用 標準塑料模制機械來加工并且不需要硫化(交聯(lián))。因此，可以提高保護 部件8的生產(chǎn)率。
如圖2所示，保護部件8的厚度沒有特別的限制，但是如果厚度t太 小，外部損傷可能容易穿過保護部件8而在減震部件5中產(chǎn)生?？紤]到這 種情況，保護部件8的厚度t優(yōu)選不小于0.1mm、更優(yōu)選不小于0.5111111， 更優(yōu)選不小于lmm，厚度t的上限值沒有特別的限制，但是如果太大，則 會增加車輪的重量，因此優(yōu)選厚度t不大于10mm，更優(yōu)選不大于5mm。
可以通過各種方法在彈性車輪1上提供保護部件8。作為一個實施 方案，如圖11所示，保護部件8預先硫化或硬化為環(huán)狀的環(huán)體8R,進 行布置以覆蓋減震部件5的徑向內(nèi)周表面5i。特別地，在本實施方案的 彈性車輪1中，沿軸向在減震部件5的內(nèi)周表面5i的兩側(cè)上形成溝槽 壁狀突出物6t和7t。因此，可以獲得環(huán)體8R的定位功能和保持功能。
優(yōu)選環(huán)體8R的外周周長等于或稍大于減震部件5的內(nèi)周表面5i的 周向周長度。這樣，環(huán)體8R可以與減震部件5的內(nèi)周表面5i非常緊密 地接觸。由于車輛行駛時的離心力沿著環(huán)體8R(保護部件8)與減震部 件5的內(nèi)周表面5i緊密接觸的方向起作用，因此有效地防止在行駛過 程中環(huán)體8R的脫落。由于同樣的原因，優(yōu)選環(huán)體8R的軸向?qū)挾萊W 基本等于或稍大于凹陷13的寬度SW,并且環(huán)體8R以緊固配合的狀態(tài) 連接。這樣，保護部件8被布置為連接在第一環(huán)片6和輪盤7之間。
作為另一個實施方案，如圖12所示，可以通過下列方式形成保護 部件8:將流態(tài)化(包括液態(tài)和膠態(tài))橡膠或彈性體材料8L傾注到由 減震部件5的內(nèi)周表面5i和在其軸向兩側(cè)上的突出部6t和7t形成的凹 陷13中，并使其硬化。即，通過在預定位置硬化流體狀態(tài)的橡膠或熱 塑性彈性體來形成保護部件8。根據(jù)該方法，可以同時實現(xiàn)保護部件8 的模制和固定，并提高生產(chǎn)率。可以減少在保護部件8與減震部件5之 間的間隙，優(yōu)選可消除該間隙，因此更可靠地提高減震部件5的保護效 果。
為了使流態(tài)化橡膠材料更緊密地接觸減震部件5，可以傾注橡膠或 彈性體材料8L，然后可以在材料還未硬化的狀態(tài)下使彈性車輪1繞其中心軸轉(zhuǎn)動。這樣，流態(tài)化橡膠材料8L可以緊密接觸減震部件5的徑 向內(nèi)表面5i并硬化成一整體。在圖13所示的實施方案中，提供一個保護部件8以覆蓋減震部件5， 使得保護部件8與其內(nèi)周表面5i隔離。在該實施方案中，保護部件8 橫跨第一環(huán)片6和輪盤4。更具體地，保護部件8封閉了后固定環(huán)片6B 與徑向向內(nèi)靠近后固定環(huán)片6B的輪盤4的肩部4A之間的空間。這樣， 由于減震部件5不暴露于外部，因此可防止車輛外部的異物直接接觸減 震部件5。在車輛內(nèi)部提供的減震部件5等同于先前的實施方案。在如圖14所示的實施方案中，在彈性車輪l中，輪盤4具有一對 第一環(huán)片6，輪輞3具有第二環(huán)片7。在該實施方案中，由于減震部件5 的徑向外周表面5o暴露于外部，因此在減震部件5的徑向外周表面5o 側(cè)上提供保護部件8。以這種方式，可以以緊密接觸的狀態(tài)或以間隔的 狀態(tài)覆蓋減震部件5暴露于外部的部分。在如圖15所示的實施方案中，保護部件8 —體化地粘附于減震部 件5的外表面5Ao，并且保護部件8覆蓋該外表面的至少50%。在保護 部件8與減震部件5之間的粘附方法沒有特別的限制，但是它們可以通 過硫化粘附或利用粘合劑粘附，可以采用上述各種粘附方法。在本發(fā)明實施方案的情況下，為了更可靠地保護減震部件5,優(yōu)選 保護部件8覆蓋不少于50%的減震部件5的外表面5Ao，更優(yōu)選不少于 70%,更優(yōu)選不少于80%，進一步優(yōu)選不少于90%，和最優(yōu)選如圖15 所示不少于100%。該實施方案中，優(yōu)選保護部件8的厚度t不少于 O.lmm且不大于2.5mm。由于在各減震部件5中嵌入有大量有機纖維簾線c,因此減震部件5 的電阻值高，輪輞3與輪盤4存在相互絕緣的趨勢。如果彈性車輪l是 非導電性的，則在車輪側(cè)面所產(chǎn)生的靜電積累在車輛中并且易于產(chǎn)生無 線電噪聲等。考慮到這種情況，優(yōu)選保護部件8由體積電阻率不大于 lxl08 (n'cm)的導電材料制成。通過將必需量的導電材料摻混到橡膠或彈性體中可以得到可表現(xiàn) 出導電性質(zhì)的橡膠材料等。導電材料的實例是碳黑、金屬氧化物、碳納 米管、金屬細線和/或金屬粉末等。當摻混碳黑時，優(yōu)選碳黑的量相對 于100重量份的橡膠聚合物不少于40重量份，更優(yōu)選不少于50重量份。 如果摻混的碳黑量過高，則橡膠存在變硬的趨勢，因此優(yōu)選其量不超過70重量份。如果布置導電保護部件8使得它與輪輞3和輪盤4接觸，則車輪本 身的電阻值(輪輞3與輪盤4之間的電阻值)可以減少到不超過108( n ), 更優(yōu)選不超過107 ( Q )。雖然已經(jīng)詳細說明了特定優(yōu)選的實施方案，但本發(fā)明并不限于這些 實施方案并且可以修改成各種方式。對比實驗試制彈性車輪(尺寸18x8.0-JJ)的樣品，檢查實際車輛行駛和減 震部件的損傷狀態(tài)實施例1將液體珪橡膠(由Shin國Etsu Chemical Co" Ltd.生產(chǎn)的KE畫1800 ) 傾注到彈性車輪減震部件的徑向內(nèi)周表面的整個區(qū)域中，加熱并硫化該 橡膠，由此形成與減震部件的徑向內(nèi)周表面緊密接觸并且厚度約為3mm 的保護部件，如圖1和2所示。將輪胎安裝到該彈性車輪上，并使該輪 胎以80km/h的速度在轉(zhuǎn)鼓試驗臺上行駛20000km。行駛結(jié)束之后，檢查保護部件，保護部件緊密地安裝在減震部件中并沒有脫落。接著，使 具有彈性車輪的車輛在未鋪裝的差路面上行駛約50km,并觀察保護部件。這樣，雖然在保護部件的表面上發(fā)現(xiàn)小的裂紋，但是并沒有脫落。 而且，將保護部件剝離并觀察減震部件。結(jié)果，減震部件完好未受損， 并且沒有粘附油脂。實施例2根據(jù)常規(guī)方法將下面的添加劑(單位PHR)摻混到IOO重量份的 彈性的彈性體(Exxon Mobil Corp.生產(chǎn)的EXXPRO 90-10)中，通過 混合器來混合所述摻混的材料，并將其成型為環(huán)狀。ISAF 50氧化鋅 5硬脂酸 1石蠟油 5200目的硫 0.5硫化促進劑 1將其安裝在第一環(huán)片與第二環(huán)片之間，使得其與減震部件的內(nèi)周表面緊密接觸，形成厚度約為3mm的保護部件。沒有使用粘合劑。然后， 與實施例l一樣，將輪胎安裝到彈性車輪上，并使輪胎以80km/h的速 度在轉(zhuǎn)鼓試驗臺上行駛20000km，并且保護部件緊密地安裝在減震部件 中。接著，使具有彈性車輪的車輛在未鋪裝的差路面上行駛50km。這 樣，雖然在保護部件的表面上發(fā)現(xiàn)小裂紋，但是并沒有脫落。將保護部 件剝離并觀察減震部件。結(jié)果，減震部件完好未受損，并且沒有粘附油 脂。此外，將熱標簽(thermo-label)貼在減震部件與保護部件之間以及 保護部件的表面(內(nèi)表面)上，并使車輛在下坡彎路上行駛0.5小時。 結(jié)果，保護部件表面的溫度上升到150攝氏度，但是保護部件與減震部 件之間的溫度為約IIO攝氏度。因此，可以確定，可以通過保護部件獲 得熱絕緣。實施例3利用氯丁橡膠來硫化并形成用于減震部件的環(huán)體。與實施例2 —樣， 將該環(huán)體安裝到第一環(huán)片與第二環(huán)片之間，使得環(huán)體與減震部件的徑向 內(nèi)周表面緊密接觸，形成厚度約3mm的保護部件。進行與如上所述相 同的行駛試驗并獲得了完全相同的結(jié)果。實施例4利用丙烯腈-丁二烯氳化橡膠iM克化并形成用于減震部件的環(huán)體。與實 施例2—樣，將該環(huán)體安裝到第一環(huán)片與第二環(huán)片之間，使得環(huán)體與減 震部件的徑向內(nèi)周表面緊密接觸，形成厚度約3mm的保護部件。進行 與如上所述相同的行駛試驗并獲得了完全相同的結(jié)果。實施例5將下面的添加劑(單位PHR)摻混到加氫的丙烯腈-丁二烯橡膠 (Nippon Zeon Corp.生產(chǎn)的2020)中，通過混合器來混合所述摻混的 材料，并擠出成型為厚度lmm的橡膠片。ISAF 60氧化鋅 5硬脂酸 1過氧化二異丙苯 3.2抗氧化劑 6蠟 1.5 增粘劑 4 DOP 20將橡膠片貼在預制的環(huán)形減震部件外表面的整個區(qū)域上，通過模具 使其硫化，并且使保護部件一體化地硫化并粘附于該減震部件。其詳細 i兌明如下沒有保護部件的減震部件橡膠摻混比(NR:SBR:BR:H-NBR=40:30:20:10 )增強簾線材料尼龍簾線密度50.4/50mm 利用保護部件覆蓋的減震部件 (橫向長矩形橫截面)寬度38mm厚度13mm角隅的倒角R=2mm外徑約423mm內(nèi)徑約397mm接著，貼附減震部件，使得它在輪輞與輪盤之間,皮橫向壓縮，從而 獲得彈性車輪。減震部件和輪輞或輪盤沒有粘附。將彈性車輪與輪胎裝 配在一起，內(nèi)部壓力設定為2.4kPa，載荷設定為4kN，使輪胎以80km/h 的速度在轉(zhuǎn)鼓試驗臺上行駛。行駛結(jié)束之后，目測檢查保護部件，沒有 發(fā)現(xiàn)裂紋。此外，使裝有彈性車輪的車輛在未鋪裝的差路面上行駛約50km并 目測觀察保護部件。這樣，雖然在表面上發(fā)現(xiàn)了小裂紋，但是保護部件 沒有脫落。剝離保護部件并觀察減震部件。結(jié)果，減震部件完好未受損， 并且沒有粘附油脂。此外，在夏天將車輪置于室外約l個月，但是在保護部件的表面上 沒有產(chǎn)生裂縫或裂紋。保護部件的體積電阻率為2xl06(n*cm)，測量裝配有保護部件的彈性車輪的電阻值(輪輞與輪盤之間的電阻值，外加電壓為500V，溫度 為25'C，濕度為50%)，該電阻值不超過lxl06 (H'cm),證明獲得了 優(yōu)異的導電性能。實施例6將下面的添加劑(單位PHR)摻混到100重量份的彈性的彈性體 (Exxon Mobil Corp.生產(chǎn)的EXXPRO卯-lo )中，通過混合器來混合所 述摻混的材料，擠出成型為厚度lmm的橡膠片，并將其貼到如實施例 5的減震部件上并硫化。減震部件的詳細說明等與實施例5中的一樣。ISAF50氧化鋅5硬脂酸1石蠟油5增粘劑10200目的硫 0.5 硫化促進劑 1接著，將減震部件安裝在輪輞與輪盤之間(圖1 )，與實施例5 —樣, 使裝有輪胎的車輪以80km/h的速度在轉(zhuǎn)鼓試驗臺上行駛20000km,在 保護部件中沒有發(fā)現(xiàn)裂紋。該測試之后，使裝有彈性車輪的車輛在未鋪 裝的差路面上行駛50km。這樣，雖然在表面上發(fā)現(xiàn)了小裂紋，但是該 裂紋沒有到達減震部件。將保護部件剝離并觀察減震部件。結(jié)果，減震 部件完好未受損，并且沒有粘附油脂。實施例7在該實施例中，具有下列組成的lmm厚度的氯丁橡膠被用作保護 部件，并使該保護部件覆蓋減震部件，實施與實施例5和6相同的試驗, 獲得了同樣的極好結(jié)果。氯丁橡膠(WRT ) 100.0氧化鎂 4.0氧化鋅 5.0硬脂酸 1.0石克化促進劑22 1.0 GPF 50.0 DOP 8.0
對比例
與實施例2 —樣，利用其中減震部件沒有配M護部件的彈性車輪來 進行轉(zhuǎn)鼓試驗和高速彎路行駛試驗。結(jié)果，在減震部件中產(chǎn)生許多裂紋， 并且從減震部件的部分位置暴露出增強纖維簾線。油脂粘附于減震部件的 表面并且發(fā)生溶脹。當在行駛之后即刻測量減震部件的表面溫度時，表面 溫度升高到約150攝氏度。此外，在夏天將彈性車輪置于室外30天后，在 減震部件表面產(chǎn)生許多裂紋。發(fā)現(xiàn)彈性車輪的體積電阻率大于lxl08 (n.cm)，并且彈性車i^基本不導電。
權利要求
1.一種彈性車輪，包括用于支撐輪胎的周向延伸的輪輞，固定于車軸的輪盤，布置在所述輪輞與所述輪盤之間并且由用于吸收振動的彈性材料制成的減震部件，和由彈性材料制成并覆蓋所述減震部件的保護部件。
2. 根據(jù)權利要求l的彈性車輪，其中 所述3^輞和所述輪盤中的一個包括一對軸向間隔的第一環(huán)片，所述第一環(huán)片沿徑向突出并沿周向延伸，并且所述輪輞和所述輪盤中的另 一個包括沿徑向突出并在所述第 一環(huán)片之 間沿周向延伸的第二環(huán)片，并且一對所述減震部件固定在所述第二環(huán)片兩側(cè)的所述第 一環(huán)片與所述第 二環(huán)片之間。
3. 根據(jù)權利要求2的彈性車輪，其中 在所述^^輞的內(nèi)周表面上布置所述第一環(huán)片，在所述輪盤的外周上布置所述第二環(huán)片，并且所述保護部件布置為使所述第一環(huán)片與所述輪盤相連接，并且所述保 護部件接觸在所述第一環(huán)片和所述第二環(huán)片之間暴露的所述減震部件 的內(nèi)周表面。
4. 根據(jù)權利要求2的彈性車輪，其中 在所述輪輞的內(nèi)周表面上布置所述第一環(huán)片，在所述輪盤的外周上布置所述第二環(huán)片，并且所述保護部件布置為使所述第一環(huán)片與所述輪盤相連接，并且所述保 護部件不接觸在所述第 一環(huán)片和所述第二環(huán)片之間暴露的所述減震部 件的內(nèi)周表面。
5. 根據(jù)權利要求2的彈性車輪，其中 在所述輪盤的外周上布置所述第一環(huán)片，在所述輪輞的內(nèi)周表面上布置所述第二環(huán)片，并且所述保護部件布置為接觸在所述第一環(huán)片和所述第二環(huán)片之間暴露 的所述減震部件的外周表面。
6. 根據(jù)權利要求1~5中任一項的彈性車輪，其中所述減震部件由纖維增強橡膠制成。
7. 根據(jù)權利要求6的彈性車輪，其中 所述纖維包括長度超過所述減震部件一周的長纖維，并且 所述長纖維的總質(zhì)量不少于纖維總質(zhì)量的50%。
8. 根據(jù)權利要求1 ~ 6中任一項的彈性車輪，其中通過使布置在預定位 置的流態(tài)化橡膠或熱塑性彈性體》更化來獲得所述保護部件。
9. 根據(jù)權利要求6的彈性車輪，其中所述保護部件一體化地粘附于所 述減震部件的外表面。
10. 根據(jù)權利要求6的彈性車輪，其中所述保護部件一體化地粘附于所 述減震部件的外表面并且覆蓋至少50%的所述減震部件。
11. 根據(jù)權利要求6的彈性車輪，其中所述保護部件一體化地粘附于所 述減震部件的外表面并且覆蓋所述減震部件的全部區(qū)域。
12. 根據(jù)權利要求9、 10或11的彈性車輪，其中所述保護部件由與纖維 增強橡膠的基體橡膠不同的橡膠或彈性體制成。
13. 根據(jù)權利要求1~12中任一項的彈性車輪，其中所述保護部件包含 丁基橡膠、卣化丁基橡膠、加氫的二烯類橡膠、不加氫的二烯類橡膠、乙 丙橡膠、三元乙丙橡膠、氯丁橡膠、氯磺化聚乙烯橡膠、氟橡膠、丙烯酸 橡膠、硅橡膠、氯化聚乙烯、和溴化對甲基苯乙烯和異丁烯的共聚物中的 至少一種。
14. 根據(jù)權利要求1~12中任一項的彈性車輪，其中所述保護部件是動 態(tài)交聯(lián)橡膠、動態(tài)交聯(lián)聚烯烴、聚氨酯、苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-異戊二烯共聚物、苯乙烯-異丁烯共聚物、或任意上述共聚物的氫化物。
15. 根據(jù)權利要求1~14中任一項的彈性車輪，其中所述保護部件具有 不超過lxl08 (ft.cm)的體積電阻率的導電性并且與所述輪輞和所述輪 盤均接觸。
16. 根據(jù)權利要求9、 10或11的彈性車輪，其中所述保護部件具有0.1 ~ 5.0mm的厚度。
17. 根據(jù)權利要求1~16中任一項的彈性車輪，其中所述保護部件的耐 熱性為初始斷裂伸長率EB1與所述保護部件在160'C下老化5天后的斷裂 伸長率EB2之比(EB2/EB1)不小于0.70。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種彈性車輪，該車輪包括用于支撐輪胎的周向延伸的輪輞、固定于車軸的輪盤、布置在輪輞與輪盤之間并且由用于吸收振動的彈性材料制成的減震部件、以及由彈性材料制成并覆蓋減震部件的保護部件。
文檔編號B60B9/00GK101316728SQ20068004408
公開日2008年12月3日 申請日期2006年11月24日 優(yōu)先權日2005年11月25日
發(fā)明者井本洋二, 今村正, 榊俊明 申請人:住友橡膠工業(yè)株式會社;都美工業(yè)株式會社