具有车轮保护装置的轮胎、车轮保护装置及车轮保护方法与流程

1.本发明是关于一种车轮保护装置、使用这种车轮保护装置的车轮保护方法，以及装有这种车轮保护装置的轮胎，特别是指一种可以大幅度减少胎边变形的车轮保护装置、车轮保护方法，以及装有这种车轮保护装置的轮胎。


背景技术：

2.近年来，随着车辆性能的提升，对轮胎的操控稳定性与制动性更加要求，具有大径化轮圈及低扁平比的轮胎逐渐成为市场的主流趋势。
3.然而，适用于大径化轮圈的低扁平比轮胎其胎边强度减弱，当轮胎辗压过凸起物时，轮胎胎边可能会被挤压或跟凸起物发生摩擦，尤其是当胎体剧烈变形后，胎体中的帘纱可能断裂，甚至造成鼓包。当凸起物的高度变化较为剧烈时，胎体也会剧烈变形，轮圈有可能直接与凸起物碰撞，造成轮圈损伤变形。
4.一般轮胎会在胎边一体成型有保护边，例如美国专利公告号us 20180111425 a1提供的充气轮胎，在充气轮胎的侧面即形成有保护边，保护边有减少轮胎的胎边摩擦、防止撞击时胎边胶料破损及防止轮胎的轮圈变形等功效。
5.然而，前述专利案实际实施时，使用保护边后减少胎边变形的效果仍不明显，且形成保护边还会增加轮胎的重量，不利于轮胎的轻量化。


技术实现要素：

6.爰此，本发明人提出一种车轮保护装置，用以装设于一轮胎，该轮胎包含一胎边、一胎唇及一轮圈，该车轮保护装置包含：一固定部，伸入该胎唇及该轮圈之间；以及一缓冲部，连接该固定部并贴合该胎边，该缓冲部中空而形成有一空间。
7.进一步，该缓冲部中设置有一肋板及/或一填充物。
8.其中，该缓冲部沿该胎边环绕该轮胎一周。
9.其中，该缓冲部沿该轮胎的一轴心方向向外延伸，且该缓冲部不延伸超过该胎边。
10.其中，该胎唇的底部外周缘有一圆角，该固定部伸入该轮圈时，该固定部不伸入超过该圆角的内缘。
11.其中，该缓冲部的弹性模量介于1mpa至10mpa之间。
12.其中，该缓冲部的蒲松比介于0至-1之间。
13.本发明人又提出一种具有车轮保护装置的轮胎，包含：一轮胎，包含一胎边及一胎唇；以及一车轮保护装置，包含：一固定部，贴合该胎唇；及一缓冲部，连接该固定部并贴合该胎边，该缓冲部中空而形成有一空间。
14.本发明人更进一步提出一种车轮保护方法，包含：在一轮胎的一胎唇上设置一车轮保护装置；以及使该车轮保护装置的一缓冲部贴合该轮胎的一胎边；当该轮胎受一冲击外力使该轮胎的一胎边变形时，通过该车轮保护装置缓冲该冲击外力。
15.进一步，该车轮保护装置有一空间，借由该空间变形而缓冲该冲击外力。
16.根据上述技术特征可达成以下功效：1.在不改变轮胎本身结构的情况下，借由车轮保护装置，使胎边可以有效抗冲击，保护胎体层不断裂。
17.2.缓冲部增加缓冲力，且缓冲部中空，使车轮保护装置轻量化。
18.3.固定部不伸入超过胎唇的圆角的内缘，避免对胎唇与轮圈的嵌合产生影响。
19.4.缓冲部内设置有肋板及/或填充物，加强缓冲部的缓冲效果。
附图说明
20.图1为本发明第一实施例的车轮保护装置部分的剖视示意图；图2为本发明第一实施例的外观图，示意车轮保护装置设置于轮胎上；图3为本发明第一实施例的剖视示意图，示意车轮保护装置设置于轮胎上；图4为本发明第一实施例的实施示意图，示意轮胎撞击凸起物而成为变形状态；图5为本发明第一实施例的侧视仿真图，仿真轮胎撞击凸起物时的变形；图6为本发明第一实施例的前视模拟图，模拟轮胎撞击凸起物时的变形;图7a为习用轮胎的胎体层部分的前视模拟图一，示意胎体层上应力的变化；图7b为本发明第一实施例的胎体层部分的前视模拟图一，示意胎体层上应力的变化；图7c为本发明第一实施例与习用轮胎的折线图一，示意胎体层上应力的变化；图8a为习用轮胎的胎体层部分的前视模拟图二，示意胎体层上应变的变化；图8b为本发明第一实施例的胎体层部分的前视模拟图二，示意胎体层上应变的变化；图8c为本发明第一实施例与习用轮胎的折线图二，示意胎体层上应变的变化；图9为本发明第一实施例与习用轮胎的前视模拟图；图10为本发明第二实施例的外观图；图11为本发明第二实施例的部分放大图；图12为本发明第三实施例的外观图；图13为本发明第三实施例的部分放大图。
21.附图标号说明： 1,1a.1b:车轮保护装置11:固定部12:缓冲部13,13a,13b:空间14a,14b:肋板15b:填充物2,2a,2b:轮胎21:胎边22:胎唇221:圆角23:轮圈a:冲击物。
具体实施方式
22.综合上述技术特征，本发明具有车轮保护装置的轮胎、车轮保护装置及车轮保护方法的主要功效将可于下述实施例清楚呈现。
23.请参阅图1至图3，其中图1是揭示第一实施例的一车轮保护装置1，图2及图3揭示第一实施例的一具有车轮保护装置的轮胎，借以执行一车轮保护方法，该具有车轮保护装置的轮胎包含：一轮胎2及该车轮保护装置1。
24.该轮胎2包含一胎边21、一胎唇22及一轮圈23[该轮圈23请搭配图4]，该胎唇22的底部外周缘有一圆角221，该车轮保护装置1设置于该胎唇22及该轮圈23之间。更详细的说，该车轮保护装置1包含一固定部11、一缓冲部12及一空间13。该固定部11伸入该胎唇22及该轮圈23之间，且该固定部11不伸入超过该圆角221的内缘，可以避免该固定部11对该胎唇22与该轮圈23的嵌合产生不良的影响。该缓冲部12连接该固定部11并贴合该胎边21，该缓冲部12中空而形成有该空间13，该缓冲部12沿该轮胎2的一轴心方向向外延伸，且该缓冲部12不延伸超过该胎边21，该轴心方向即为穿过该轮圈23中心，且垂直连通该轮胎2两侧的胎边21的方向，也是该轮胎2旋转时的旋转轴方向。该缓冲部12、甚至整个该车轮保护装置1的弹性模量(即杨氏模数)要介于1mpa至10mpa之间，或蒲松比(poisson's ratio)要介于0至-1之间。该固定部11及该缓冲部12分别沿着该胎唇22及该胎边21环绕该轮胎2一周。该空间13中可以填充物体，除了像本实施例是填充空气，也可以填充例如小球、泡棉、隔板，或是其他任何被压缩时体积不易改变的弹性体，本发明不加以限制。
[0025]
请参阅图4，使用一冲击物a对该具有车轮保护装置的轮胎进行动态冲击测试。该冲击物a长、宽及高分别为1000毫米、120毫米及100毫米，并沿该冲击物a的长度方向在该冲击物a顶部二端各设置有一倒角，该倒角的长、宽及高分别为1000毫米、30毫米及25毫米。该冲击物a与使用该具有车轮保护装置的轮胎的一车辆(未绘出)的一行进方向呈45度角，以使该轮胎2的外侧的胎边21先与该冲击物a接触。该车辆(未绘出)沿该行进方向以每小时30公里的速度撞击该冲击物a，该轮胎2并辗压该冲击物a经过0.09秒而变形为变形状态。当该轮胎2辗压该冲击物a后，会受到该冲击物a返回的一冲击外力，该轮胎2受该冲击外力使该胎边21变形时，通过该车轮保护装置1的该空间13的变形[该空间13请搭配图3]，进而缓冲该冲击外力，保护该轮胎2的一胎体层不断裂，避免该胎体层断裂后造成该胎边21破坏。
[0026]
请参阅图5及图6，并请搭配图2，对变形状态下的该具有车轮保护装置的轮胎进行分析。于本发明的实施方式中，进行动态冲击的有限元素分析时，相关条件如下表一所示：表一、有限元素分析的模型条件：
该车轮保护装置1及该轮胎2皆使用上表一中的条件，进行该具有车轮保护装置的轮胎的仿真分析，结果如图5及图6所示。
[0027]
请参阅图7a至图7c，并请搭配图2，对无该轮胎保护装置但有一保护边的一习用轮胎[图7a]，以及该轮胎2[图7b]的该胎体层进行应力的分析，并将变形状态下该习用轮胎及该轮胎2远离该冲击物a的一端定为一基准点，即图7a及图7b中的最右侧，该基准点的距离值设为0毫米，由该基准点往该冲击物a逐渐增加距离值，直到图7a及图7b中最左侧的距离值大约为522毫米。图7c则将该习用轮胎及该具有车轮保护装置的轮胎的应力变化以折线图的方式更清楚的展示。该习用轮胎的条件皆与上表一中的轮胎条件相同，由下表二可以清楚对照出本发明在减少应力上的有利功效。
[0028]
表二、应力峰值结果 习用轮胎具有车轮保护装置的轮胎峰值(mpa)144.06844.5546百分比1001%由上表二可以清楚看出，相较于具有该保护边的该习用轮胎，该具有车轮保护装置的轮胎将应力峰值从原有的144.068 mpa降低到44.5546 mpa，足足降低了该习用轮胎的应力峰值的69%，可证明本发明在减少应力上确实有极大功效。
[0029]
请参阅图8a至图8c，并请搭配图2，同样对该习用轮胎[图8a]及该轮胎2[图8b]的该胎体层进行应变的分析，并将变形状态下该习用轮胎及该轮胎2远离该冲击物a的一端定为该基准点，即图8a及图8b中的最右侧，该基准点的距离值设为0毫米，由该基准点往该冲击物a逐渐增加距离值，直到图8a及图8b中最左侧的距离值为522毫米。图8c则将该习用轮胎及该具有车轮保护装置的轮胎的应变变化以折线图的方式更清楚的展示，由下表三可以清楚对照出本发明在减少应变上的有利功效。
[0030]
表三、应变峰值结果 习用轮胎具有车轮保护装置的轮胎峰值0.047390.01468
百分比1001%由上表三可以清楚看出，相较于具有保护边的该习用轮胎，该具有车轮保护装置的轮胎将应变峰值从原有的0.04739降低到0.01468，足足降低了该习用轮胎的应变峰值的69%，可证明本发明在减少应变上确实有极大功效。
[0031]
请参阅图9，并请搭配图2，重新比较该具有车轮保护装置的轮胎与该习用轮胎的模拟结果，可以看出该车轮保护装置1借由该空间13的变形，将该具有车轮保护装置的轮胎所受的等效应力缓冲，避免等效应力与该习用轮胎同样集中在该胎边21上，进而避免该胎边21剧烈变形甚至破损。
[0032]
请参阅图10及图11，揭示第二实施例具有车轮保护装置的轮胎。本实施例与第一实施例不同之处在于：在第一实施例中[第一实施例请搭配图2]，该空间13在该车轮保护装置1中直接环绕该轮胎2一周；而在本实施例中，该车轮保护装置1a中还平均分散设置有一肋板14a，该肋板14a将该空间13a分隔成复数个独立的该空间13a。当该轮胎2a受到冲击时，该车轮保护装置1a借由该空间13a变形而为该轮胎2a缓冲，同时该肋板14a再减少该车轮保护装置1a的变形，确保该车轮保护装置1a及该轮胎2a都不损坏。要补充说明的是，该肋板14a可以与该车轮保护装置1a在制作时就一体成型，或是再以人工、机械等方式将该肋板14a填入该车轮保护装置1a中。
[0033]
请参阅图12及图13，揭示本发明第三实施例的具有车轮保护装置的轮胎。本实施例与第二实施例不同之处在于：在第二实施例中[第二实施例请搭配图10]，该车轮保护装置1a中设置有该肋板14a；在本实施例中，该车轮保护装置1b除了设置有该肋板14b，在相邻的两片该肋板14b界定出的该空间13b中还有一填充物15b。本实施例的填充物15b以小球做为示意，于实际实施时，该填充物15b还可以是泡棉或是其他任何被压缩时体积不易改变的弹性体。与第二实施例相似，当该轮胎2b受到冲击时，该车轮保护装置1b借由该空间13b变形而为该轮胎2b缓冲，同时该肋板14b及该填充物15b再减少该车轮保护装置1b的变形，确保该车轮保护装置1b及该轮胎2b都不损坏。
[0034]
综合上述实施例的说明，当可充分了解本发明的操作、使用及本发明产生的功效，惟以上所述实施例仅为本发明的较佳实施例，当不能以此限定本发明实施的范围，即依本发明申请专利范围及发明说明内容所作简单的等效变化与修饰，皆属本发明涵盖的范围内。