專利名稱：彈性車輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能夠增強(qiáng)耐久性的彈性車輪。
背景技術(shù)：
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(qǐng)參見日本專利公報(bào)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(dòng) 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(dòng) 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(dǎo)致減震部件c的溶脹以及其強(qiáng)度的降低。此外，減震部件c接收來 自制動(dòng)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(duì)上述問題完成本發(fā)明，本發(fā)明的一個(gè)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(hù)部件而能夠長(zhǎng)時(shí)間 增強(qiáng)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(dòng)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(hù)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(hù)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(dòng)系統(tǒng)的熱以及 紫外線等。因此，減震部件的性能得以長(zhǎng)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(gè)實(shí)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(shí)組裝狀態(tài)的減震部件的局部截面圖5是表示對(duì)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(shí)的截面圖9是才艮據(jù)另一實(shí)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(shí)施方案的彈性車輪的保護(hù)部件的局部
圖11是用于說明保護(hù)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(hù)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(shí)施方案的彈性車輪的局部截面圖； 圖14是表示另一實(shí)施方案的彈性車輪的截面圖； 圖15是表示另一實(shí)施方案的彈性車輪的截面圖；和 圖16是說明現(xiàn)有技術(shù)的彈性車輪的截面圖。
具體實(shí)施例方式
將基于

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案。本實(shí)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(jiǎn)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(dòng)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(duì) 胎唇部2a。
輪輞3包括在其上安裝胎唇部2a的一對(duì)輪輞座3a以及沿轉(zhuǎn)動(dòng)軸方向 (下文中簡(jiǎn)稱為軸向)連接輪輞座3a的外端的一對(duì)凸緣3b。凸緣3b沿輪 輞的徑向(下文中簡(jiǎn)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(gè)，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(gòu)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(qiáng)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(shí)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(dāng)?shù)貜澢栽鰪?qiáng)其剛度。輪盤4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(qiáng)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(shè)置有一對(duì)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(duì)的表面。在該實(shí)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(duì) 的兩個(gè)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(shí)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(shí)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(yù)固定環(huán)片6A和后固定環(huán)片6B，預(yù)固定環(huán) 片6A預(yù)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(yù)固定環(huán)片6A沿軸向布置在槽部3的側(cè)面。預(yù)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(shí)通過模制或鍛造等將預(yù)固 定環(huán)片6A —體化地形成在輪輞3上。如果一個(gè)預(yù)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(shí)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(dòng)，并且其位置可以調(diào)整。在輪輞3中，輪輞座3a 的內(nèi)徑設(shè)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(yuǎn) 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(shè)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?。這樣，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(duì)的一對(duì)第二嚙合溝槽10沿軸向布置在第二 環(huán)片7的兩個(gè)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(shí)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(zhǎng)截面，并且當(dāng)不施加大負(fù)荷時(shí)，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(fù)荷而 變形。
將筒單說明這種彈性車輪的制造方法的一個(gè)實(shí)例。首先，如圖4所 示，將一個(gè)減震部件5、輪盤4、另一個(gè)減震部件5以及后固定環(huán)片6B 順序地相連并朝向預(yù)固定環(huán)片6A的第一嚙合溝槽9暫時(shí)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(yù)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(shí)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(qiáng)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(dòng)等以及操縱穩(wěn)定性劣化的趨勢(shì)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)壓力保持在一定的水平時(shí)操縱穩(wěn)定性和降噪性能得到
增強(qiáng)。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(dòng)吸收能力劣化以及降噪性能劣化的趨勢(shì)。 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(yù)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(dòng)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(shí)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(dāng)然 也可以結(jié)合使用粘合劑。
在彈性車輪i中，輪輛3相對(duì)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(duì)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(dòng)的優(yōu)異振動(dòng)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(duì)于徑向上大的振動(dòng)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(duì)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(qiáng)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(qiáng)橡膠5a的纖維的纖維增強(qiáng)橡膠(FRR)制 成。這種纖維增強(qiáng)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(dòng)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(shí)車輪操縱反應(yīng)的延 遲、轉(zhuǎn)向角適中時(shí)的搖晃感以及在低速駕駛時(shí)車輪的阻尼(細(xì)小而頻繁
的振動(dòng)，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(duì)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(shí)例 是天然橡膠、丁苯橡膠和丁二烯橡膠。這些材料可以單獨(dú)使用或組合使 用。
考慮到振動(dòng)吸收效果，橡膠5a具有橡膠復(fù)合材料，其復(fù)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(fù)變 形而生熱，優(yōu)選橡膠復(fù)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(fù)彈性模量EA和損耗角正切tanS應(yīng)該在如下條件下通過 粘彈譜儀來測(cè)量70'C的溫度，10%的初始形變和±1.0%的動(dòng)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(shí)例是有機(jī)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(jī)纖維例如硼、玻璃纖維和碳。更特別地，有機(jī) 纖維重量輕并且具有相對(duì)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(zhǎng)纖維可用作簾線5b，但是優(yōu)選通過搓捻多根長(zhǎng)絲而 獲得的長(zhǎng)纖維。在如圖6的實(shí)施方案中，示出了沿周向連續(xù)延伸的長(zhǎng)纖 維c。長(zhǎng)纖維c具有超過減震部件5—圏(內(nèi)周長(zhǎng)度)的長(zhǎng)度。這種減 震部件5在周向上具有大的拉伸剛度。因此，當(dāng)傳遞輪盤4和輪輞3的 轉(zhuǎn)矩時(shí)，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(shí)的響應(yīng)。為了確保表現(xiàn)出這種效果，在一個(gè) 減震部件5中，長(zhǎng)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(gè)實(shí)例。本發(fā)明實(shí)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(duì)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(jìn)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(duì)于周向傾斜延伸的簾線5b3 和5b4。特別地，在該實(shí)施例中，減震部件5包括以大于10。且小于50。的 角ei相對(duì)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(duì)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(shí)施方案，當(dāng)在 驅(qū)動(dòng)或制動(dòng)車輛而對(duì)減震部件5施加大的轉(zhuǎn)矩(扭轉(zhuǎn))時(shí)，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(dòng)或制動(dòng)時(shí)的響應(yīng)。
由于減震部件5在其徑向上的剛性基本不變，因此行駛時(shí)的振動(dòng)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(shí)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(dāng) 在該實(shí)施方案中使用有機(jī)纖維簾線時(shí)，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(shí)施方案的彈性車輪1還包括覆蓋減震部件5的保護(hù)部件8。
圖1、 2、 11和12中所示的實(shí)施方案顯示，保護(hù)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(hù)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(hù)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(shí)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(shí)施方案的保護(hù)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(jìn)入減震部件5和/或減少氧的透過量。為了提高 保護(hù)部件8的氧阻擋能力，在保護(hù)部件8中可以包含填料例如云母和/或蒙 脫石。
保護(hù)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(hù)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(hù)部件8由彈性材料制成，因此當(dāng)輪輞3和輪盤 4相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，保護(hù)部件8變形并跟隨這種相對(duì)運(yùn)動(dòng)。因此，彈性車輪1 的初始性能沒有劣化。當(dāng)保護(hù)部件8受損時(shí)，可以容易地更換保護(hù)部件8。
優(yōu)選保護(hù)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(dòng)系統(tǒng)被加熱至高溫，特別是在彎路上頻繁重復(fù)制動(dòng)操作時(shí)U如 此，由此制動(dòng)盤和制動(dòng)##>熱到幾百攝氏度。根據(jù)本發(fā)明人進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)， 發(fā)現(xiàn)當(dāng)不提儉床護(hù)部件8時(shí)，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(hù)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(zhǎng)率EB1與材料在160。C下 老化5天后的斷裂伸長(zhǎng)率EB2之比(EB2/EB1)不小于0.70。所述斷裂伸 長(zhǎng)率與在JISK6251中的"斷后伸長(zhǎng)率"的含義相同。
具有上述耐熱性的優(yōu)選彈性材料的實(shí)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(duì)甲基苯乙烯與異丁烯的共聚物?？梢酝ㄟ^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(jí)填料的納米復(fù)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(hù)部件8的耐熱性。
保護(hù)部件8的耐油性沒有特別的限制，只要保護(hù)部件8可以相對(duì)地耐 受溫和的油脂即可。這種彈性材料的優(yōu)選實(shí)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(duì)于保護(hù)部件8，可優(yōu)選使用動(dòng)態(tài)交聯(lián)橡膠、動(dòng)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(biāo)準(zhǔn)塑料模制機(jī)械來加工并且不需要硫化(交聯(lián))。因此，可以提高保護(hù) 部件8的生產(chǎn)率。
如圖2所示，保護(hù)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(hù)部件8而在減震部件5中產(chǎn)生。考慮到這 種情況，保護(hù)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(huì)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(hù)部件8。作為一個(gè)實(shí)施 方案，如圖11所示，保護(hù)部件8預(yù)先硫化或硬化為環(huán)狀的環(huán)體8R,進(jìn) 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(shí)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(zhǎng)等于或稍大于減震部件5的內(nèi)周表面5i的 周向周長(zhǎng)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(shí)的離心力沿著環(huán)體8R(保護(hù)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(hù)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(gè)實(shí)施方案，如圖12所示，可以通過下列方式形成保護(hù) 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(yù)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(hù)部件8。根據(jù)該方法，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)保護(hù)部件8 的模制和固定，并提高生產(chǎn)率?？梢詼p少在保護(hù)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(hù)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(dòng)。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(shí)施方案中，提供一個(gè)保護(hù)部件8以覆蓋減震部件5， 使得保護(hù)部件8與其內(nèi)周表面5i隔離。在該實(shí)施方案中，保護(hù)部件8 橫跨第一環(huán)片6和輪盤4。更具體地，保護(hù)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(shí)施方案。在如圖14所示的實(shí)施方案中，在彈性車輪l中，輪盤4具有一對(duì) 第一環(huán)片6，輪輞3具有第二環(huán)片7。在該實(shí)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(hù)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(shí)施方案中，保護(hù)部件8 —體化地粘附于減震部 件5的外表面5Ao，并且保護(hù)部件8覆蓋該外表面的至少50%。在保護(hù) 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(shí)施方案的情況下，為了更可靠地保護(hù)減震部件5,優(yōu)選 保護(hù)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(jìn)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(shí)施方案中，優(yōu)選保護(hù)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(jī)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(shì)。如果彈性車輪l是 非導(dǎo)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?？紤]到這種情況，優(yōu)選保護(hù)部件8由體積電阻率不大于 lxl08 (n'cm)的導(dǎo)電材料制成。通過將必需量的導(dǎo)電材料摻混到橡膠或彈性體中可以得到可表現(xiàn) 出導(dǎo)電性質(zhì)的橡膠材料等。導(dǎo)電材料的實(shí)例是碳黑、金屬氧化物、碳納 米管、金屬細(xì)線和/或金屬粉末等。當(dāng)摻混碳黑時(shí)，優(yōu)選碳黑的量相對(duì) 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(shì)，因此優(yōu)選其量不超過70重量份。如果布置導(dǎo)電保護(hù)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(xì)說明了特定優(yōu)選的實(shí)施方案，但本發(fā)明并不限于這些 實(shí)施方案并且可以修改成各種方式。對(duì)比實(shí)驗(yàn)試制彈性車輪(尺寸18x8.0-JJ)的樣品，檢查實(shí)際車輛行駛和減 震部件的損傷狀態(tài)實(shí)施例1將液體珪橡膠(由Shin國(guó)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(gè)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(hù)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(yàn)臺(tái)上行駛20000km。行駛結(jié)束之后，檢查保護(hù)部件，保護(hù)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(hù)部件。這樣，雖然在保護(hù)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(hù)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(shí)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(jìn)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(hù)部件。沒有使用粘合劑。然后， 與實(shí)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(yàn)臺(tái)上行駛20000km，并且保護(hù)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(hù)部件的表面上發(fā)現(xiàn)小裂紋，但是并沒有脫落。將保護(hù)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(biāo)簽(thermo-label)貼在減震部件與保護(hù)部件之間以及 保護(hù)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(shí)。 結(jié)果，保護(hù)部件表面的溫度上升到150攝氏度，但是保護(hù)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(hù)部件獲 得熱絕緣。實(shí)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(shí)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(hù)部件。進(jìn)行與如上所述相 同的行駛試驗(yàn)并獲得了完全相同的結(jié)果。實(shí)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(shí) 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(hù)部件。進(jìn)行 與如上所述相同的行駛試驗(yàn)并獲得了完全相同的結(jié)果。實(shí)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(yù)制的環(huán)形減震部件外表面的整個(gè)區(qū)域上，通過模具 使其硫化，并且使保護(hù)部件一體化地硫化并粘附于該減震部件。其詳細(xì) i兌明如下沒有保護(hù)部件的減震部件橡膠摻混比(NR:SBR:BR:H-NBR=40:30:20:10 )增強(qiáng)簾線材料尼龍簾線密度50.4/50mm 利用保護(hù)部件覆蓋的減震部件 (橫向長(zhǎng)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(shè)定為2.4kPa，載荷設(shè)定為4kN，使輪胎以80km/h 的速度在轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺(tái)上行駛。行駛結(jié)束之后，目測(cè)檢查保護(hù)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(cè)觀察保護(hù)部件。這樣，雖然在表面上發(fā)現(xiàn)了小裂紋，但是保護(hù)部件 沒有脫落。剝離保護(hù)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(gè)月，但是在保護(hù)部件的表面上 沒有產(chǎn)生裂縫或裂紋。保護(hù)部件的體積電阻率為2xl06(n*cm)，測(cè)量裝配有保護(hù)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(dǎo)電性能。實(shí)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(shí)施例 5的減震部件上并硫化。減震部件的詳細(xì)說明等與實(shí)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(jìn)劑 1接著，將減震部件安裝在輪輞與輪盤之間(圖1 )，與實(shí)施例5 —樣, 使裝有輪胎的車輪以80km/h的速度在轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺(tái)上行駛20000km,在 保護(hù)部件中沒有發(fā)現(xiàn)裂紋。該測(cè)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(dá)減震部件。將保護(hù)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(shí)施例7在該實(shí)施例中，具有下列組成的lmm厚度的氯丁橡膠被用作保護(hù) 部件，并使該保護(hù)部件覆蓋減震部件，實(shí)施與實(shí)施例5和6相同的試驗(yàn), 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(jìn)劑22 1.0 GPF 50.0 DOP 8.0
對(duì)比例
與實(shí)施例2 —樣，利用其中減震部件沒有配M護(hù)部件的彈性車輪來 進(jìn)行轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)和高速?gòu)澛沸旭傇囼?yàn)。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(qiáng)纖維簾線。油脂粘附于減震部件的 表面并且發(fā)生溶脹。當(dāng)在行駛之后即刻測(cè)量減震部件的表面溫度時(shí)，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(dǎo)電。
權(quán)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(dòng)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(hù)部件。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的彈性車輪，其中 所述3^輞和所述輪盤中的一個(gè)包括一對(duì)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(gè)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(duì)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(quán)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(hù)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(hù)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(quán)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(hù)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(hù)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(quán)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(hù)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(quán)利要求1~5中任一項(xiàng)的彈性車輪，其中所述減震部件由纖維增強(qiáng)橡膠制成。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6的彈性車輪，其中 所述纖維包括長(zhǎng)度超過所述減震部件一周的長(zhǎng)纖維，并且 所述長(zhǎng)纖維的總質(zhì)量不少于纖維總質(zhì)量的50%。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1 ~ 6中任一項(xiàng)的彈性車輪，其中通過使布置在預(yù)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(hù)部件。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6的彈性車輪，其中所述保護(hù)部件一體化地粘附于所 述減震部件的外表面。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6的彈性車輪，其中所述保護(hù)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(quán)利要求6的彈性車輪，其中所述保護(hù)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(quán)利要求9、 10或11的彈性車輪，其中所述保護(hù)部件由與纖維 增強(qiáng)橡膠的基體橡膠不同的橡膠或彈性體制成。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1~12中任一項(xiàng)的彈性車輪，其中所述保護(hù)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(duì)甲基苯乙烯和異丁烯的共聚物中的 至少一種。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1~12中任一項(xiàng)的彈性車輪，其中所述保護(hù)部件是動(dòng) 態(tài)交聯(lián)橡膠、動(dòng)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(quán)利要求1~14中任一項(xiàng)的彈性車輪，其中所述保護(hù)部件具有 不超過lxl08 (ft.cm)的體積電阻率的導(dǎo)電性并且與所述輪輞和所述輪 盤均接觸。
16. 根據(jù)權(quán)利要求9、 10或11的彈性車輪，其中所述保護(hù)部件具有0.1 ~ 5.0mm的厚度。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1~16中任一項(xiàng)的彈性車輪，其中所述保護(hù)部件的耐 熱性為初始斷裂伸長(zhǎng)率EB1與所述保護(hù)部件在160'C下老化5天后的斷裂 伸長(zhǎng)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(dòng)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(hù)部件。
文檔編號(hào)B60B9/00GK101316728SQ20068004408
公開日2008年12月3日 申請(qǐng)日期2006年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月25日
發(fā)明者井本洋二, 今村正, 榊俊明 申請(qǐng)人:住友橡膠工業(yè)株式會(huì)社;都美工業(yè)株式會(huì)社