本發(fā)明涉及具有環(huán)形元件的輪胎。更具體地講，本發(fā)明涉及一種輪胎，其具有延伸穿過所述輪胎胎冠區(qū)并沿所述輪胎每個側(cè)壁區(qū)的至少一部分延伸的環(huán)形元件。

背景技術(shù)：

已開發(fā)出各種能使輪胎在未充氣或充氣不足狀態(tài)下行駛的輪胎構(gòu)造。非充氣輪胎不需要充氣，而“防爆輪胎”在被刺穿和損失全部或部分加壓空氣后可以繼續(xù)在相對高速下行駛延長的時間。一種此類型的防爆輪胎包括薄的環(huán)狀高強度帶元件，其在輪胎加壓時充當(dāng)張力構(gòu)件，并且在輪胎處于未加壓或部分加壓狀態(tài)使充當(dāng)結(jié)構(gòu)壓縮構(gòu)件。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

在一個實施例中，輪胎具有胎冠區(qū)和一對側(cè)壁區(qū)，這對側(cè)壁區(qū)包括第一側(cè)壁區(qū)和第二側(cè)壁區(qū)。該輪胎包括一對胎圈，這對胎圈包括第一胎圈和第二胎圈。輪胎還包括限定多個胎體簾布層的至少一個胎體和位于所述胎體簾布層之間的環(huán)形元件。該環(huán)形元件包括由所述胎體簾布層形成的內(nèi)側(cè)區(qū)和外側(cè)區(qū)，以及由位于所述胎體簾布層之間的內(nèi)部橡膠部件形成的中心區(qū)。所述中心區(qū)的至少一部分比所述內(nèi)側(cè)區(qū)和外側(cè)區(qū)更有彈性。該環(huán)形元件包括延伸通過所述輪胎胎冠區(qū)的胎冠部分。該環(huán)形元件包括沿輪胎所述第一側(cè)壁區(qū)的至少一部分延伸的第一側(cè)壁部分和沿輪胎所述第二側(cè)壁區(qū)的至少一部分延伸的第二側(cè)壁部分。該環(huán)形元件是預(yù)加應(yīng)力的，使得該環(huán)形元件的所述第一側(cè)壁部分施加第一軸向向外力，并且使得該環(huán)形元件的所述第二側(cè)壁部分施加第二軸向向外力。

在另一個實施例中，輪胎和輪輞組件包括具有一對輪緣的輪輞，這對輪緣包括第一輪緣和第二輪緣。輪胎緊固到該輪輞上，并且該輪胎包括在輪胎胎冠區(qū)形成的胎面，以及從所述胎冠區(qū)延伸至第一胎圈區(qū)域的第一側(cè)壁區(qū)，輪胎的所述第一側(cè)壁區(qū)附連到輪輞的第一輪緣。該輪胎還包括與所述第一側(cè)壁區(qū)相對的第二側(cè)壁區(qū)，所述第二側(cè)壁區(qū)從胎冠區(qū)延伸至第二胎圈區(qū)，輪胎的所述第二側(cè)壁區(qū)附連到輪輞的第二輪緣。該輪胎還包括環(huán)形元件，所述環(huán)形元件延伸穿過輪胎的胎冠區(qū)，并且還沿輪胎第一側(cè)壁區(qū)的至少一部分延伸，還沿輪胎第二側(cè)壁區(qū)的至少一部分延伸。該環(huán)形元件具有位于內(nèi)側(cè)區(qū)和外側(cè)區(qū)之間的中心區(qū)。所述中心區(qū)比內(nèi)側(cè)區(qū)和外側(cè)區(qū)更有彈性。所述環(huán)形元件是預(yù)加應(yīng)力的，使得環(huán)形元件對輪輞的第一輪緣施加第一軸向向外力。環(huán)形元件對輪輞的第二輪緣施加第二軸向向外力。

在又另一個實施例中，一種制造輪胎和輪輞組件的方法包括提供具有一對輪輞凸緣的輪輞，以及形成生胎。該生胎具有生胎面和一對胎圈區(qū)，這對胎圈區(qū)中的每個胎圈區(qū)均處于胎面軸向外側(cè)和徑向下方。該生胎還具有從胎面延伸到胎圈區(qū)的生胎側(cè)壁區(qū)。該生胎還具有設(shè)置在胎面徑向下方和每個側(cè)壁區(qū)的至少一部分的徑向下方的生胎環(huán)形元件，該生胎環(huán)形元件具有一對不可拉伸的簾布層，該對不可拉伸的簾布層之間設(shè)有生橡膠。所述方法還包括固化生胎、將所述一對胎圈區(qū)軸向向內(nèi)移動，以及通過將所述一對胎圈區(qū)放置在所述一對輪輞凸緣中來使輪胎安裝在輪輞上。

附圖說明

在附圖中，示出了結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)與下文提供的詳細(xì)描述一起描述了受權(quán)利要求書保護(hù)的本發(fā)明的示例性實施例。類似的元件用相同的附圖標(biāo)號標(biāo)示。應(yīng)當(dāng)理解，被示出為單個部件的元件可以用多個部件替換，并且被示出為多個部件的元件可以用單個部件替換。附圖未按比例繪制，并且出于說明性目的，可能放大了某些元件的比例。

圖1是輪胎100的橫截面，該輪胎具有結(jié)合在其中的環(huán)形元件110的一個實施例；

圖2是負(fù)載下的輪胎100的橫截面；

圖3是出于示例性目的以拉直狀態(tài)示出的環(huán)形元件110的一個實施例的示意圖；

圖4是未加應(yīng)力狀態(tài)下輪胎100的一個替代實施例的局部橫截面；

圖5是環(huán)形元件的一個替代實施例的局部橫截面的示意圖；

圖6是環(huán)形元件的一個具體替代實施例的局部透視圖；

圖7是輪胎400的橫截面，該輪胎具有結(jié)合在其中的環(huán)形元件405的一個替代實施例；

圖8是出于示例性目的以拉直狀態(tài)示出的環(huán)形元件405的一個替代實施例的示意圖；

圖9是未加應(yīng)力狀態(tài)下輪胎400的一個替代實施例的局部橫截面；

圖10是輪胎500的橫截面，該輪胎具有結(jié)合在其中的環(huán)形元件505的另一個替代實施例；

圖11是出于示例性目的以拉直狀態(tài)示出的環(huán)形元件505的一個替代實施例的示意圖；

圖12是未加應(yīng)力狀態(tài)下輪胎500的一個替代實施例的局部橫截面；以及

圖13A和圖13B示出了被構(gòu)造為收納未加應(yīng)力輪胎的兩件式車輪的一個實施例。

具體實施方式

下文包括本文所采用的所選擇的術(shù)語的定義。這些定義包括落入術(shù)語范圍內(nèi)且可用于實施的部件的各種實例或形式。所述例子并非旨在進(jìn)行限制。術(shù)語的單數(shù)和復(fù)數(shù)形式均可在所述定義之內(nèi)。

“軸向”或“軸向地”是指平行于輪胎旋轉(zhuǎn)軸線的方向。

“胎圈”是指輪胎的一部分，該部分接觸車輪并且限定側(cè)壁的邊界。

“周向”和“周向地”是指沿胎面表面的圓周延伸的與軸向垂直的方向。

“赤道面”是指垂直于輪胎旋轉(zhuǎn)軸線并且穿過輪胎胎面中心的平面。

“徑向”和“徑向地”是指垂直于輪胎旋轉(zhuǎn)軸線的方向。

“側(cè)壁”是指在胎面與胎圈之間的輪胎部分。

“胎面”是指在正常充氣和負(fù)載情況下與道路接觸的輪胎部分。

方向在本文中結(jié)合輪胎的旋轉(zhuǎn)軸線來闡明。術(shù)語“向上”和“向上地”是指朝向輪胎胎面的總體方向，而“向下”和“向下地”是指朝向輪胎旋轉(zhuǎn)軸線的總體方向。因此，當(dāng)相對的方向性術(shù)語諸如“上部”和“下部”或“頂部”和“底部”結(jié)合元件使用時，“上部”或“頂部”元件比“下部”或“底部”元件在空間上更靠近胎面。此外，當(dāng)相對的方向性術(shù)語諸如“上方”或“下方”結(jié)合元件使用時，如果某一元件位于另一元件的“上方”，則意味著該元件比另一元件更靠近胎面。

術(shù)語“向內(nèi)”和“向內(nèi)地”是指朝向輪胎赤道面的總體方向，而“向外”和“向外地”是指遠(yuǎn)離輪胎赤道面并且朝向輪胎側(cè)壁的總體方向。因此，當(dāng)相對的方向性術(shù)語諸如“內(nèi)部”和“外部”結(jié)合元件使用時，“內(nèi)部”元件比“外部”元件在空間上更靠近輪胎的赤道面。

圖1是輪胎100的橫截面，該輪胎具有結(jié)合在其中的環(huán)形元件110。輪胎100包括胎冠區(qū)120、包括第一胎圈區(qū)130a和第二胎圈區(qū)130b的一對胎圈區(qū)130，和從胎冠區(qū)120延伸至胎圈區(qū)130的一對側(cè)壁區(qū)140a、140b。胎面150形成于輪胎的胎冠區(qū)120中。每個胎圈區(qū)130均包括胎圈160，并且可任選地包括胎圈填料(未示出)、耐磨膠帶(未示出)和設(shè)于其中的其他部件。

輪胎100還包括一對胎體簾布層170，這對胎體簾布層具有第一向上反包部分170a、第二向上反包部分170b和主體部分170c。主體部分170c環(huán)繞輪胎從第一胎圈160a周向延伸至第二胎圈160b。第一向上反包部分170a圍繞第一胎圈160a延伸并終止于輪胎100的胎冠區(qū)120中的第一末端180a。第二向上反包部分170b圍繞第二胎圈160b延伸并終止于輪胎100的胎冠區(qū)120中的第二末端180b，這樣第一向上反包部分170a與第二向上反包部分170b重疊。在一個替代實施例中(未示出)，第一向上反包部分與第二向上反包部分不重疊。相反，額外的簾布層橫跨胎冠區(qū)，與向上反包末端兩者重疊。雖然圖1中示出了一對胎體簾布層170，應(yīng)當(dāng)理解這是出于示例性的目的。在商用實施例中，輪胎可包括單個胎體簾布層，或者三個或更多個胎體簾布層。

胎體簾布層的構(gòu)造是本領(lǐng)域已知的。胎體簾布層可包括橡膠和增強簾線，所述增強簾線由織物(比如棉、人造絲、尼龍、聚酯、芳綸纖維或金屬)構(gòu)造而成。胎體簾布層可描述為不可拉伸的。

在圖示實施例中，環(huán)形元件110包括胎體簾線170和內(nèi)部橡膠部件190。橡膠部件190夾在胎體簾布層的主體部分170c和向上反包部分170a、170b之間。因此，環(huán)形元件110從胎圈拉伸至胎圈，并包括胎圈160a、160b。所得結(jié)構(gòu)如常規(guī)充氣輪胎那樣成型，但其足夠堅硬，能承載類似大小的充氣輪胎的典型負(fù)載而不需要預(yù)加載內(nèi)部氣壓。該設(shè)計不排除使用或需要使用內(nèi)部氣壓。

雖然圖示實施例總體示出了設(shè)置在胎體簾布層的主體部分170c和胎體簾布層的向上反包部分170a、170b之間的橡膠部件190，應(yīng)當(dāng)理解，可以使用橡膠層和胎體簾布層的任意組合。胎體簾布層可由單個胎體簾布層構(gòu)成，該單個胎體簾布層形成一個主體部分和多個向上反包部分，或者形成一個主體部分和一個向下反包部分。胎體簾布層還可由多個胎體簾布構(gòu)成，這些胎體簾布層形成多個主體部分和多個向上反包部分，或者形成多個主體部分和多個向下反包部分。胎體簾布層還可由單獨的胎體簾布層構(gòu)成。

在一個替代實施例中(未示出)，環(huán)形元件是部分環(huán)形元件，它延伸進(jìn)入輪胎的一個側(cè)壁，而不是兩個側(cè)壁。

環(huán)形元件110被構(gòu)造為增加輪胎100的整個軸向長度上以及輪胎側(cè)壁區(qū)140的層間剪切強度。這允許輪胎100在承受負(fù)荷時以圖2所示的方式彎曲，并且可改善輪胎的耐久性。

如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所理解的，輪胎100還可包括胎冠區(qū)120中的帶束(未示出)。在一個實施例中，環(huán)形元件110整體具有一致的厚度。在一個替代實施例中，環(huán)形元件在胎冠區(qū)具有第一厚度，在帶束外的區(qū)域具有比所述第一厚度大的第二厚度。在另一替代實施例中，環(huán)形元件在胎冠區(qū)具有第一厚度，在帶束外的區(qū)域具有比所述第一厚度小的第二厚度。

圖3是出于示例性目的以拉直狀態(tài)示出的環(huán)形元件110的一個實施例的示意圖。如上所述，橡膠部件190夾在胎體簾布層的主體部分170c和向上反包部分170a、170b之間。因此，環(huán)形元件110從胎圈拉伸至胎圈，并包括胎圈160a、160b。在將輪胎成型時，橡膠部件190可如示出的那樣最初是直的，然后被彎曲成環(huán)形形狀?；蛘?，橡膠部件190可預(yù)成形為環(huán)形形狀。

圖4是未加應(yīng)力狀態(tài)下輪胎100的一個替代實施例的局部橫截面。在該實施例中，輪胎100形成為圖示的初始形狀。在圖示實施例中，初始形狀基本上是拋物面，使得胎圈160位于胎面150的軸向外側(cè)和徑向下方。在一個替代實施例中(未示出)，初始形狀可以是任意彎曲形狀，其中胎圈位于胎面的軸向外側(cè)和徑向下方。

為了形成圖4所示的輪胎，所述方法包括形成具有生胎面和一對胎圈的生胎，這對胎圈中的每個胎圈區(qū)均處于胎面軸向外側(cè)和徑向下方。該生胎還包括從生胎面延伸到胎圈區(qū)的生胎側(cè)壁區(qū)。該生胎還包括設(shè)置在胎面徑向下方和每個側(cè)壁區(qū)的至少一部分的徑向下方的生胎環(huán)形元件。所述生胎環(huán)形元件包括一對不可拉伸的簾布層，這對不可拉伸的簾布層之間設(shè)置有生橡膠。在一個替代實施例中，可以采用在不可拉伸的簾布層之間設(shè)置具有固化或部分固化橡膠的環(huán)形元件。

生胎形成之后，被固化以形成圖4所示的未加應(yīng)力的輪胎100。提供了具有一對輪緣的輪輞(未示出)。然后將未加應(yīng)力的輪胎100的這對胎圈160軸向向內(nèi)移動，使得這對胎圈160中的每個胎圈設(shè)置在胎面150的一部分的正下方。在一個替代實施例中，胎圈保持處于胎面150的軸向外側(cè)。

在胎圈160向內(nèi)移動后，通過將由胎圈160限定的胎圈區(qū)放置在這對輪緣中，使輪胎100安裝在輪輞上。然后將輪胎100的胎圈區(qū)附連到輪輞的輪緣上，從而形成預(yù)加應(yīng)力的輪胎和輪輞組件。

在一個實施例中，輪胎100的胎圈區(qū)通過螺栓附連到輪輞的輪緣。在替代實施例中，可采用其他緊固件(比如螺釘、膠粘劑或其他粘合劑)、壓縮配合，或使用可在現(xiàn)有充氣輪胎中使用的胎圈壓縮。在另一替代實施例中，輪胎側(cè)壁可附連到輪胎胎圈區(qū)上方位置的輪緣。

在一個實施例中，用手將未加應(yīng)力的輪胎100的胎圈160軸向向內(nèi)移動。不過，將更有可能采用夾緊機(jī)執(zhí)行該步驟。這種夾緊機(jī)將使用比現(xiàn)有的安裝機(jī)更大的力。在一個已知實施例中，軸向向內(nèi)移動這對胎圈區(qū)包括施加至少1000磅的力來使這對胎圈區(qū)軸向向內(nèi)移動。在該實施例中，當(dāng)輪胎安裝到輪輞上時，預(yù)加應(yīng)力的輪胎向輪緣施加至少1000磅的向外力。在另一個已知實施例中，軸向向內(nèi)移動這對胎圈區(qū)包括施加至少5000磅的力來使這對胎圈區(qū)軸向向內(nèi)移動。在該實施例中，當(dāng)輪胎安裝到輪輞上時，預(yù)加應(yīng)力的輪胎向輪緣施加至少5000磅的向外力。

分析上述設(shè)計的預(yù)加應(yīng)力輪胎表明，該輪胎將具有類似充氣輪胎的接地面，即使沒有對此輪胎施加充氣壓力。這是因為如同在標(biāo)準(zhǔn)充氣輪胎中由空氣壓力產(chǎn)生的力，所述簾線在接地區(qū)域產(chǎn)生類似的力。與僅依靠硬度來承受負(fù)荷的其他非充氣設(shè)計或防爆胎設(shè)計相比，預(yù)加應(yīng)力輪胎的這種接觸使得在較大接觸區(qū)域上產(chǎn)生了更均勻、更小的接觸壓力。該設(shè)計還表現(xiàn)出在接觸區(qū)域更不容易彎曲。這種方式的彎曲在接觸區(qū)域中形成失去接觸的區(qū)域或具有高接觸壓力的區(qū)域。

圖5是可如圖1、2和4中的輪胎100中的環(huán)形元件110那樣使用的示例性環(huán)形元件200的局部橫截面的示意圖。環(huán)形元件200具有三個不同的區(qū)域。如上所述，在圖1、2和4的實施例中，中心區(qū)或內(nèi)部區(qū)210由內(nèi)部橡膠部件190形成，內(nèi)側(cè)區(qū)220和外側(cè)區(qū)230由胎體簾布層170的主體部分170c和向上反包部分170a、170b形成。如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所理解的，根據(jù)這種構(gòu)造，中心區(qū)具有高層間剪切強度，內(nèi)側(cè)區(qū)220和外側(cè)區(qū)230在周向方向具有高撓曲模量。換句話說，中心區(qū)210比內(nèi)側(cè)區(qū)220和外側(cè)區(qū)230更有彈性。

在圖示實施例中，環(huán)形元件200的總厚度用參考符號T表示，而內(nèi)側(cè)區(qū)的厚度用參考符號T₁表示，外側(cè)區(qū)的厚度用參考符號T₂表示。外側(cè)區(qū)、中心區(qū)和內(nèi)側(cè)區(qū)的徑向厚度可以為各種組合。在一個已知實施例中，各區(qū)的厚度的大體范圍將在T/3＞T₁＞T/10和T/3＞T₂＞T/10內(nèi)。在一個具體實施例中，各區(qū)的厚度的范圍將在T/4＞T₁＞T/8和T/4＞T₂＞T/8內(nèi)。在一個已知實施例中，內(nèi)側(cè)區(qū)的厚度T₁等于外側(cè)區(qū)的厚度T₂。

在一個實施例中，內(nèi)側(cè)區(qū)和外側(cè)區(qū)的撓曲模量由(例如)ASTM D790-97確定，并且范圍在3.4×10¹⁰Pa＜E_周向＜2.1×10¹¹Pa內(nèi)。在一個具體實施例中，內(nèi)側(cè)區(qū)和外側(cè)區(qū)的撓曲模量范圍在4.1×10¹⁰Pa＜E_周向＜1.4×10¹¹Pa內(nèi)。

如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解的，環(huán)形元件還可以由其他材料構(gòu)造而成，使得該元件在中心區(qū)具有高層間剪切強度，并且在內(nèi)側(cè)區(qū)和外側(cè)區(qū)具有周向方向的高撓曲模量。在一個替代實施例中，環(huán)形元件的中心區(qū)由一層橡膠形成，內(nèi)側(cè)區(qū)和外側(cè)區(qū)由樹脂形成。在一個替代實施例中，中心區(qū)由一層橡膠形成，輪胎的胎體簾布層形成環(huán)形元件的內(nèi)側(cè)區(qū)和外側(cè)區(qū)。在這兩個實施例中，橡膠層可將內(nèi)側(cè)區(qū)和外側(cè)區(qū)粘合在一起，這樣所述三個區(qū)就如同一整塊復(fù)合物那樣工作。所述橡膠將具有足夠的強度以將這三個區(qū)固持在一起，使得彎曲時，橫截面慣性矩是基于這三個區(qū)的聚集。橡膠中心區(qū)還可包括多根隨機(jī)取向的纖維。

在一個替代實施例中，中心區(qū)由具有高模量、低tanδ的橡膠化合物構(gòu)造而成。在一個已知實施例中，可硫化的橡膠化合物在經(jīng)過硫化后，在15％應(yīng)變下具有的機(jī)械靜態(tài)模量范圍為9.7×10⁶Pa至2.8×10⁷Pa，在100℃、7％撓度和10Hz下測得的損耗模量或tanδ范圍為0.03至0.20，并且具有范圍70至97的肖氏A級硬度。

應(yīng)當(dāng)理解，可以利用各種樹脂粘合劑或其組合來構(gòu)造所述環(huán)形元件。聚苯硫醚(“PPS”)和聚醚酰亞胺(“PEI”)是可商購獲得并且適用于熱塑性復(fù)合物的樹脂的代表性實例。熱固性復(fù)合物、環(huán)氧樹脂粘合劑和增韌環(huán)氧樹脂粘合劑也是本領(lǐng)域熟知的容易獲得并且能從許多來源獲得的材料。例如，增韌環(huán)氧樹脂粘合劑是來自Nippon Zeon的F351(美國專利第5,290,857號，其全文以引用方式并入本文)。

在任意上述實施例中，可采用已知的制造技術(shù)完成所述三個區(qū)的構(gòu)造，包括但不限于均質(zhì)纖維纏繞法、非均質(zhì)纖維纏繞法、多層帶復(fù)合物纏繞法、預(yù)浸料纏繞法、濕式織造材料纏繞法、墊纏繞法、樹脂轉(zhuǎn)移成型工藝?yán)p繞法、濕式或預(yù)浸織造預(yù)制件纏繞法，以及上述方法的一些或全部的任意組合。可以選擇特定的材料、纖維取向和布置來獲得環(huán)形元件的最佳性能。

雖然附圖和下面的描述顯示并描述了三個不同的層，但應(yīng)當(dāng)理解，環(huán)形元件的三個區(qū)具有能夠用單獨一種均質(zhì)材料實現(xiàn)某些性質(zhì)，或者具有多于三個層的組合。

圖6是環(huán)形元件300的一個具體替代實施例的局部透視圖。在該實施例中，大致在310示出的內(nèi)部區(qū)或中心區(qū)被形成為不含任何加強纖維的單層合適樹脂。如上所述，該樹脂可以是PPS、PEI、環(huán)氧樹脂粘合劑、增韌環(huán)氧樹脂粘合劑等。內(nèi)層320和外層330可由各種材料形成，比如各種類型的熱塑性帶材或熱固性樹脂層，而且可采用已知的制造工藝來形成。在一個實施例中，內(nèi)側(cè)區(qū)320和外側(cè)區(qū)330將是相同的材料并且具有相同的厚度，并且將具有比中心區(qū)310大的模量。

在一個替代實施例中(未示出)，環(huán)形元件的中心區(qū)由僅含樹脂的帶材的多個層制成，這些層以與美國專利第5,879,484號中所述相似的方式鋪疊形成中心區(qū)，該專利全文以引用方式并入本文。在一個這樣的實施例中，內(nèi)側(cè)區(qū)和外側(cè)區(qū)可用石墨纖維加強，而中心區(qū)可用玻璃纖維加強。

在另一替代實施例中(未示出)，中心區(qū)由采用隨機(jī)取向纖維加強的樹脂構(gòu)造而成，這些纖維沿周向方向、徑向方向、側(cè)向方向以及它們的組合延伸。這樣的區(qū)可通過纖維纏繞工藝形成，即先制造出隨機(jī)取向纖維的粗纖維束，然后將其纏繞到中心區(qū)中。不過也可利用其他制造技術(shù)。

中心區(qū)中的隨機(jī)取向纖維抵抗周向平面的層間剪切滑移，因為纖維在所有方向穿過中軸。另外，纖維的這種隨機(jī)布置提供了環(huán)形元件的增大的剝離強度，這里剝離強度通過環(huán)形元件耐受徑向方向應(yīng)力的能力來表征。

在仍另一替代實施例中(未示出)，環(huán)形元件的中心區(qū)由含加強纖維的玻璃纖維束構(gòu)造而成，其中加強纖維在纖維束中以周向方向取向?；蛘?，所述加強纖維可具有隨機(jī)取向。已知的帶元件的其他構(gòu)造在美國專利第6,460,586號中描述，該專利全文以引用方式并入本文。

圖7示出了輪胎400的橫截面，該輪胎具有結(jié)合在其中的環(huán)形元件405的一個替代實施例。輪胎400包括胎冠區(qū)410、包括第一胎圈區(qū)415a和第二胎圈區(qū)415b的一對胎圈區(qū)415，和從胎冠區(qū)410延伸至胎圈區(qū)415的一對側(cè)壁區(qū)420a、420b。胎面425形成于輪胎的胎冠區(qū)410中。每個胎圈區(qū)415均包括胎圈430，并且可任選地包括胎圈填料(未示出)、耐磨膠帶(未示出)和設(shè)于其中的其他部件。

輪胎400還包括第一胎體簾布層435，此胎體簾布層具有第一向上反包部分435a、第二向上反包部分435b和主體部分435c。主體部分435c環(huán)繞輪胎從第一胎圈430a周向延伸至第二胎圈430b。第一向上反包部分435a圍繞第一胎圈430a延伸并終止于輪胎400的胎冠區(qū)410中的第一末端440a。第二向上反包部分435b圍繞第二胎圈430b延伸并終止于輪胎400的胎冠區(qū)410中的第二末端440b，這樣第一向上反包部分435a與第二向上反包部分435b重疊。

輪胎400還包括第二胎體簾布層445，此胎體簾布層具有第一向上反包部分445a、第二向上反包部分445b和主體部分445c。主體部分445c環(huán)繞輪胎從第一胎圈430a周向延伸至第二胎圈430b。第一向上反包部分445a圍繞第一胎圈430a延伸并終止于輪胎400的胎冠區(qū)410中的第一末端450a。第二向上反包部分445b圍繞第二胎圈430b延伸并終止于輪胎400的胎冠區(qū)410中的第二末端450b，這樣第一向上反包部分445a與第二向上反包部分445b重疊。

在圖示實施例中，環(huán)形元件405包括胎體簾線435、445以及第一內(nèi)部橡膠部件455和第二內(nèi)部橡膠部件460。第一內(nèi)部橡膠部件455夾在第一胎體簾布層435和第二胎體簾布層445的主體部分435c、445c與第一胎體簾布層435的向上反包部分435a、435b之間。第二內(nèi)部橡膠部件460夾在第一胎體簾布層435的向上反包部分435a、435b和第二胎體簾布層445的向上反包部分445a、445b之間。因此，環(huán)形元件405從胎圈拉伸至胎圈，并包括胎圈430a、430b。

圖8是出于示例性目的以拉直狀態(tài)示出的圖7環(huán)形元件405的一個實施例的示意圖。第一橡膠部件455夾在第一胎體簾布層435和第二胎體簾布層445的主體部分435c、445c與第一胎體簾布層435的向上反包部分435a、435b之間。第二橡膠部件460夾在第一胎體簾布層435的向上反包部分435a、435b和第二胎體簾布層445的向上反包部分445a、445b之間。因此，環(huán)形元件405從胎圈拉伸至胎圈，并包括胎圈430a、430b。在將輪胎成型時，第一橡膠部件455和第二橡膠部件460可如示出的那樣最初是直的，然后被彎曲成環(huán)形形狀?；蛘?，第一橡膠部件455和第二橡膠部件460可預(yù)成形為環(huán)形形狀。在一個替代實施例中(未示出)，環(huán)形元件是部分環(huán)形元件，它延伸進(jìn)入輪胎的一個側(cè)壁，而不是兩個側(cè)壁。

雖然圖示實施例總體示出了設(shè)置在胎體簾布層的主體部分435c、445c與胎體簾布層的向上反包部分435a、435b及445a、445c之間的橡膠部件455、460，應(yīng)當(dāng)理解，可以使用橡膠層和胎體簾布層的任意組合。胎體簾布層可由多個胎體簾布構(gòu)成，這些胎體簾布層形成多個主體部分和多個向上反包部分，或者形成多個主體部分和多個向下反包部分。胎體簾布層還可由單獨的胎體簾布層構(gòu)成。

圖9是未加應(yīng)力狀態(tài)下輪胎400的一個替代實施例的橫截面。在該實施例中，輪胎400形成為圖示的初始形狀。在圖示實施例中，初始形狀基本上是拋物面，使得胎圈430位于胎面425的軸向外側(cè)和徑向下方。在一個替代實施例中(未示出)，初始形狀可以是任意彎曲形狀，其中胎圈位于胎面的軸向外側(cè)和徑向下方。

為了形成圖9所示的輪胎，所述方法包括形成具有生胎面和一對胎圈的生胎，這對胎圈中的每個胎圈區(qū)均處于胎面軸向外側(cè)和徑向下方。該生胎還包括從生胎面延伸到胎圈區(qū)的生胎側(cè)壁區(qū)。該生胎還包括設(shè)置在胎面徑向下方和每個側(cè)壁區(qū)的至少一部分的徑向下方的生胎環(huán)形元件。所述生胎環(huán)形元件包括一對不可拉伸的簾布層，這對不可拉伸的簾布層之間設(shè)置有生橡膠。在一個替代實施例中，可以采用在不可拉伸的簾布層之間設(shè)置具有固化或部分固化橡膠的環(huán)形元件。

生胎形成之后，被固化以形成圖9所示的未加應(yīng)力的輪胎400。提供了具有一對輪緣的輪輞(未示出)。然后將未加應(yīng)力的輪胎400的這對胎圈430軸向向內(nèi)移動，使得這對胎圈430中的每個胎圈設(shè)置在胎面425的一部分的正下方。在一個替代實施例中，胎圈保持處于胎面425的軸向外側(cè)。

在胎圈430向內(nèi)移動后，隨后通過將由這對胎圈430限定的胎圈區(qū)放置在這對輪緣中，使輪胎400安裝在輪輞上。然后將輪胎400的胎圈區(qū)附連到輪輞的輪緣上，從而形成預(yù)加應(yīng)力的輪胎和輪輞組件。

在一個實施例中，輪胎400的胎圈區(qū)通過螺栓附連到輪輞的輪緣。在替代實施例中，可采用其他緊固件(比如螺釘、膠粘劑或其他粘合劑)、壓縮配合，或使用可在現(xiàn)有充氣輪胎中使用的胎圈壓縮。在另一替代實施例中，輪胎側(cè)壁可附連到輪胎胎圈區(qū)上方位置的輪緣。

在一個實施例中，用手將未加應(yīng)力的輪胎400的胎圈430軸向向內(nèi)移動。不過，將更有可能采用使用比現(xiàn)有的安裝機(jī)器更高的力的夾緊機(jī)器執(zhí)行該步驟。在一個已知實施例中，軸向向內(nèi)移動這對胎圈區(qū)包括施加至少1000磅的力來使這對胎圈區(qū)軸向向內(nèi)移動。在該實施例中，當(dāng)輪胎安裝到輪輞上時，預(yù)加應(yīng)力的輪胎向輪緣施加至少1000磅的向外力。在另一個已知實施例中，軸向向內(nèi)移動這對胎圈區(qū)包括施加至少5000磅的力來使這對胎圈區(qū)軸向向內(nèi)移動。在該實施例中，當(dāng)輪胎安裝到輪輞上時，預(yù)加應(yīng)力的輪胎向輪緣施加至少5000磅的向外力。

分析上述設(shè)計的預(yù)加應(yīng)力輪胎表明，該輪胎將具有類似充氣輪胎的接地面，即使沒有對此輪胎施加充氣壓力。這是因為如同在標(biāo)準(zhǔn)充氣輪胎中由空氣壓力產(chǎn)生的力，所述簾線在接地區(qū)域產(chǎn)生類似的力。與僅依靠硬度來承受負(fù)荷的其他非充氣設(shè)計或防爆胎設(shè)計相比，預(yù)加應(yīng)力輪胎的這種接觸使得在較大接觸區(qū)域上產(chǎn)生了更均勻、更小的接觸壓力。該設(shè)計還表現(xiàn)出在接觸區(qū)域更不容易彎曲。這種方式的彎曲在接觸區(qū)域中形成失去接觸的區(qū)域或具有高接觸壓力的區(qū)域。

上述的環(huán)形元件405包括可拉伸材料和基本上不可拉伸材料的交替層。盡管圖7至圖9的圖示實施例中顯示橡膠材料和胎體簾布層的交替層，但應(yīng)當(dāng)理解，這些層可包含在以上環(huán)形元件的替代實施例中所述的任何材料。

圖10示出了輪胎500的橫截面，該輪胎具有結(jié)合在其中的環(huán)形元件505的一個替代實施例。輪胎500包括胎冠區(qū)510、包括第一胎圈區(qū)515a和第二胎圈區(qū)515b的一對胎圈區(qū)515，和從胎冠區(qū)510延伸至胎圈區(qū)515的一對側(cè)壁區(qū)520a、520b。胎面525形成于輪胎的胎冠區(qū)510中。每個胎圈區(qū)515均包括胎圈530，并且可任選地包括胎圈填料(未示出)、耐磨膠帶(未示出)和設(shè)于其中的其他部件。

輪胎500還包括第一胎體簾布層535，此胎體簾布層具有第一向上反包部分535a、第二向上反包部分535b和主體部分535c。主體部分535c環(huán)繞輪胎從第一胎圈530a周向延伸至第二胎圈530b。第一向上反包部分535a圍繞第一胎圈530a延伸并終止于輪胎500的胎冠區(qū)510中的第一末端540a。第二向上反包部分535b圍繞第二胎圈530b延伸并終止于輪胎400的胎冠區(qū)510中的第二末端540b，這樣第一向上反包部分535a與第二向上反包部分535b重疊。

輪胎500還包括第二胎體簾布層545，此胎體簾布層具有第一向上反包部分545a、第二向上反包部分545b和主體部分545c。主體部分545c環(huán)繞輪胎從第一胎圈530a周向延伸至第二胎圈530b。第一向上反包部分545a圍繞第一胎圈530a延伸并終止于輪胎500的胎冠區(qū)510中的第一末端550a。第二向上反包部分545b圍繞第二胎圈530b延伸并終止于輪胎500的胎冠區(qū)510中的第二末端550b，這樣第一向上反包部分545a與第二向上反包部分545b重疊。

輪胎500還包括第三胎體簾布層555，此胎體簾布層具有第一反包部分555a、第二反包部分555b和主體部分555c。主體部分555c環(huán)繞輪胎從第一胎圈530a周向延伸至第二胎圈530b。第一向上反包部分555a圍繞第一胎圈530a延伸并終止于輪胎500的胎冠區(qū)510中的第一末端560a。第二向上反包部分555b圍繞第二胎圈530b延伸并終止于輪胎500的胎冠區(qū)510中的第二末端560b，這樣第一向上反包部分555a與第二向上反包部分555b重疊。

在圖示實施例中，環(huán)形元件505包括胎體簾線535、545、555以及第一內(nèi)部橡膠部件565、第二內(nèi)部橡膠部件570和第三內(nèi)部橡膠部件575。第一內(nèi)部橡膠部件565夾在第一胎體簾布層535、第二胎體簾布層545和第三胎體簾布層555的主體部分535c、545c、555c與第一胎體簾布層535的向上反包部分535a、535b之間。第二內(nèi)部橡膠部件570夾在第一胎體簾布層535的向上反包部分535a、535b和第二胎體簾布層545的向上反包部分545a、545b之間。第三內(nèi)部橡膠部件575夾在第二胎體簾布層545的向上反包部分545a、545b與第三胎體簾布層555的向上反包部分555a、555b之間。因此，環(huán)形元件505從胎圈拉伸至胎圈，并包括胎圈530a、530b。

圖11是出于示例性目的以拉直狀態(tài)示出的圖10環(huán)形元件505的一個實施例的示意圖。第一內(nèi)部橡膠部件565夾在第一胎體簾布層535、第二胎體簾布層545和第三胎體簾布層555的主體部分535c、545c、555c與第一胎體簾布層535的向上反包部分535a、535b之間。第二內(nèi)部橡膠部件570夾在第一胎體簾布層535的向上反包部分535a、535b和第二胎體簾布層545的向上反包部分545a、545b之間。第三內(nèi)部橡膠部件575夾在第二胎體簾布層545的向上反包部分545a、545b與第三胎體簾布層555的向上反包部分555a、555b之間。因此，環(huán)形元件505從胎圈拉伸至胎圈，并包括胎圈530a、530b。在將輪胎成型時，第一橡膠部件565、第二橡膠部件570和第三橡膠部件575可如示出的那樣最初是直的，然后被彎曲成環(huán)形形狀?；蛘撸谝幌鹉z部件565、第二橡膠部件570和第三橡膠部件575可預(yù)成形為環(huán)形形狀。在一個替代實施例中(未示出)，環(huán)形元件是部分環(huán)形元件，它延伸進(jìn)入輪胎的一個側(cè)壁，而不是兩個側(cè)壁。

雖然圖示實施例總體示出了設(shè)置在胎體簾布層的主體部分535c、545c、555c與胎體簾布層的向上反包部分535a、535b、545a、545c以及555a、555b之間的橡膠部件565、570、575，應(yīng)當(dāng)理解，可以使用橡膠層和胎體簾布層的任意組合。胎體簾布層可由多個胎體簾布構(gòu)成，這些胎體簾布層形成多個主體部分和多個向上反包部分，或者形成多個主體部分和多個向下反包部分。胎體簾布層還可由單獨的胎體簾布層構(gòu)成。

圖12是未加應(yīng)力狀態(tài)下輪胎500的一個替代實施例的橫截面。在該實施例中，輪胎500形成為圖示的初始形狀。在圖示實施例中，初始形狀基本上是拋物面，使得胎圈530a、530b位于胎面525的軸向外側(cè)和徑向下方。在一個替代實施例中(未示出)，初始形狀可以是任意彎曲形狀，其中胎圈位于胎面的軸向外側(cè)和徑向下方。

為了形成圖12所示的輪胎，所述方法包括形成具有生胎面和一對胎圈的生胎，這對胎圈中的每個胎圈區(qū)均處于胎面軸向外側(cè)和徑向下方。該生胎還包括從生胎面延伸到胎圈區(qū)的生胎側(cè)壁區(qū)。該生胎還包括設(shè)置在胎面徑向下方和每個側(cè)壁區(qū)的至少一部分的徑向下方的生胎環(huán)形元件。所述生胎環(huán)形元件包括一對不可拉伸的簾布層，這對不可拉伸的簾布層之間設(shè)置有生橡膠。在一個替代實施例中，可以采用在不可拉伸的簾布層之間設(shè)置具有固化或部分固化橡膠的環(huán)形元件。

生胎形成之后，被固化以形成圖12所示的未加應(yīng)力的輪胎500。提供了具有一對輪緣的輪輞(未示出)。然后將未加應(yīng)力的輪胎500的這對胎圈530a、530b軸向向內(nèi)移動，使得這對胎圈530a、530b中的每個胎圈均設(shè)置在胎面525的一部分的正下方。在一個替代實施例中，胎圈保持處于胎面525的軸向外側(cè)。隨后，通過將由這對胎圈530a、530b限定的胎圈區(qū)放置在這對輪緣中，使輪胎500安裝在輪輞上。然后將輪胎500的胎圈區(qū)附連到輪輞的輪緣上，從而形成預(yù)加應(yīng)力的輪胎和輪輞組件。

在一個實施例中，輪胎500的胎圈區(qū)通過螺栓附連到輪輞的輪緣。在替代實施例中，可采用其他緊固件(比如螺釘、膠粘劑或其他粘合劑)、壓縮配合，或使用可在現(xiàn)有充氣輪胎中使用的胎圈壓縮。在另一替代實施例中，輪胎側(cè)壁可附連到輪胎胎圈區(qū)上方位置的輪緣。

在一個實施例中，用手將未加應(yīng)力的輪胎500的這對胎圈530a、530b軸向向內(nèi)移動。不過，將更有可能采用機(jī)器完成該步驟，諸如使用比現(xiàn)有的安裝機(jī)更大的力的夾緊機(jī)。在一個已知實施例中，軸向向內(nèi)移動這對胎圈區(qū)包括施加至少1000磅的力來使這對胎圈區(qū)軸向向內(nèi)移動。在該實施例中，當(dāng)輪胎安裝到輪輞上時，預(yù)加應(yīng)力的輪胎向輪緣施加至少1000磅的向外力。在另一個已知實施例中，軸向向內(nèi)移動這對胎圈區(qū)包括施加至少5000磅的力來使這對胎圈區(qū)軸向向內(nèi)移動。在該實施例中，當(dāng)輪胎安裝到輪輞上時，預(yù)加應(yīng)力的輪胎向輪緣施加至少5000磅的向外力。

圖13A和圖13B示出了被構(gòu)造為收納未加應(yīng)力輪胎的兩件式車輪600的一個實施例。兩件式車輪600包括一對凸緣610a、610b。凸緣610a、610b中的每個凸緣均包括內(nèi)側(cè)部分620a、620b和外側(cè)部分630a、630b。中央盤由多個螺栓B接合到第一凸緣610a的內(nèi)側(cè)部分620a。多個螺栓B還接合到第二凸緣610b的內(nèi)側(cè)部分620b。在初始狀態(tài)下，第一和第二凸緣610a、610b的內(nèi)側(cè)部分620a、620b相距d，而且第一和第二凸緣610a、610b的外側(cè)部分630a、630b相距D1。在一個實施例中，輪胎500的胎圈區(qū)被放置在兩件式車輪600的凸緣610a、610b的外側(cè)部分之間。隨后，通過擰緊螺栓B小心地將夾緊壓力施加到無應(yīng)力輪胎，直到第一和第二凸緣610a、610b的內(nèi)側(cè)部分620a、620b之間的距離d減小到零。同樣，使凸緣610a、610b的外側(cè)部分630a、630b之間的距離減小到D2，產(chǎn)生所需的預(yù)應(yīng)力。在替代實施例中(未示出)，可采用一對中央盤，每個中央盤接合到相應(yīng)的凸緣。在另一替代實施例中(未示出)，中央盤可被省去。應(yīng)當(dāng)理解，可使用替代緊固件(諸如夾具和螺釘)來代替螺栓。

分析上述設(shè)計的預(yù)加應(yīng)力輪胎表明，該輪胎將具有類似充氣輪胎的接地面，即使沒有對此輪胎施加充氣壓力。這是因為如同在標(biāo)準(zhǔn)充氣輪胎中由空氣壓力產(chǎn)生的力，所述簾線在接地區(qū)域產(chǎn)生類似的力。與僅依靠硬度來承受負(fù)荷的其他非充氣設(shè)計或防爆胎設(shè)計相比，預(yù)加應(yīng)力輪胎的這種接觸使得在較大接觸區(qū)域上產(chǎn)生了更均勻、更小的接觸壓力。該設(shè)計還表現(xiàn)出在接觸區(qū)域更不容易彎曲。這種方式的彎曲在接觸區(qū)域中形成失去接觸的區(qū)域或具有高接觸壓力的區(qū)域。

上述的環(huán)形元件505包括可拉伸材料和基本上不可拉伸材料的交替層。盡管圖10至圖12的圖示實施例中顯示橡膠材料和胎體簾布層的交替層，但應(yīng)當(dāng)理解，這些層可包含在以上環(huán)形元件的替代實施例中所述的任何材料。

就在說明書或權(quán)利要求書中使用術(shù)語“包括”或“具有”而言，其旨在以類似于術(shù)語“包含”在權(quán)利要求中用作過渡詞時所理解的方式來具有包容性。此外，就采用術(shù)語“或”(例如，A或B)而言，其旨在表示“A或B或兩者”。當(dāng)申請人旨在指示“僅A或B但不是兩者”時，則將采用術(shù)語“僅A或B但不是兩者”。因此，本文中術(shù)語“或”的使用具有包容性，不具有排他性。參見Bryan A.Garner,A Dictionary of Modern Legal Usage 624(2d.Ed.1995)(Bryan A.Garner，《現(xiàn)代法律用語詞典》第624頁(第二版，1995年))。此外，就在說明書和權(quán)利要求書中使用術(shù)語“在……中”或“到……中”而言，其旨在另外表示“在……上”或“到……上”。此外，就在說明書或權(quán)利要求書中使用術(shù)語“連接”而言，其旨在不僅表示“直接連接到”，而且也表示“間接連接到”，諸如通過另外的一個部件或多個部件進(jìn)行連接。

雖然本申請已通過其實施例的描述進(jìn)行了說明，并且雖然已相當(dāng)詳細(xì)地對所述實施例進(jìn)行了描述，但申請人并非意圖將所附權(quán)利要求書的范圍約束為這樣的細(xì)節(jié)或以任何方式限制為這樣的細(xì)節(jié)。其他優(yōu)點和修改對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言將是顯而易見的。因此，在其更廣泛的方面，本申請并不限于所示和所述的特定細(xì)節(jié)、代表性設(shè)備和方法，以及示例性實例。因此，可以在不偏離申請人的總體發(fā)明構(gòu)思的精神或范圍的情況下偏離這樣的細(xì)節(jié)。