CN103507571A - 无空气轮胎 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无空气轮胎，所述无空气轮胎包括：第一带和第二带，它们面向彼此，并且在其间插入一定距离；多个辐条，其将所述第一带连接到所述第二带，并且以一定间隔设置；以及连接相邻的辐条的第一和第二连接构件。所述辐条包括：第一构件，其一端从所述第一带向所述第二带弯曲；以及第二构件，其一端从所述第二带向所述第一带弯曲。所述第一和第二构件的另一端彼此连接，并且所述第一和第二构件在相反方向上弯曲。

Description

无空气轮胎

技术领域

本发明涉及一种无空气轮胎，并且更具体地涉及一种支撑车辆的负载、与地面接触的接触表面均匀、并且通过应力的扩散改善辐条的耐久性以改善行驶品质的无空气轮胎。

背景技术

通常，轮胎是车辆的部件之一，并且与道路表面直接接触。在轮胎中存在的空气通过例如弹簧的缓冲作用来吸收由道路表面的不平坦导致的振动而进一步改善行驶品质。

可以实现车辆的可控性的轮胎可以根据其结构被分类为辐射轮胎、无空气轮胎和实心轮胎等。其中，辐射轮胎（空气轮胎型）通常用在汽车或没有特殊目的的车辆中。辐射轮胎具有复杂的结构，并且通过八道工艺来制造。

而且，在辐射轮胎中，存在下述不方便：应当检查对于性能和安全性的展示而言绝对重要的气压。而且，辐射轮胎具有下述安全问题：在车辆行驶时，外部物体和振动损害轮胎。

不像该空气轮胎那样，无空气轮胎是一种可以通过材料和工艺简化显著降低生产成本并且通过能够减小耗能量和所产生的有害材料量的新的工艺和结构来生产的轮胎。而且，无空气轮胎不引起因为气压等的不足导致出现的问题。另外，无空气轮胎具有防止在辐射轮胎的情况下形成的驻波形状的优点和显著改善旋转阻力的优点。

无空气轮胎具有与辐射轮胎完全不同的结构。此外，不像辐射轮胎那样，无空气轮胎在设计上根本不使用压缩空气。因此，无空气轮胎没有因为气压的损耗或不足引起的在车辆行驶期间可能出现的事故的风险。而且，不像辐射轮胎的情况那样，可以通过材料和工艺简化来显著地降低无空气轮胎的生产成本。

根据该无空气轮胎的结构，该无空气轮胎包括：由弹性材料构成的主体；作为胎面并且在圆周方向上延伸的胎冠；以及与胎冠接合并且延伸的侧壁。

而且，已知作为韩国专利申请公布第2004-0027984号的免充气轮胎，该免充气轮胎包括：用于支撑负载的加强环形带；以及多个网状辐条，用于在被拉紧时在环形带和车轮或轮毂之间传输负载力。近些年来，也已经在韩国专利第1043001号中介绍了适于通过蜂巢形状的缓冲部分执行缓冲作用并且维持向轮胎施加的压力的无空气轮胎。

在包括多个网状辐条的无空气轮胎的情况下，已经介绍了仅通过网状辐条的张力来支撑负载。

然而，当通过张力和压缩力来支撑负载时，与仅通过张力来支撑负载的情况作比较，可以获得更稳定和适当的胎面面积。而且，因为能够最大化诸如可控性、制动力和行驶品质的车辆性能，所以可以预期进一步改善的车辆性能。

[现有技术文件]

[专利文件]

[专利文件1]韩国专利第0810935号（2008年2月29日）

[专利文件2]韩国专利第1043001号（2011年7月14日）

发明内容

本发明提供了一种无空气轮胎，所述无空气轮胎支撑车辆的负载，其与地面接触的接触表面均匀，并且改善辐条的耐久性和从道路表面产生并且被传输到驾驶员的振动的吸收。

根据本发明的一个实施例的一种无空气轮胎包括：第一和第二带，它们面向彼此，并且在其间插入一定距离；多个辐条，其将所述第一带连接到所述第二带，并且以一定间隔设置；以及连接相邻的辐条的第一和第二连接构件。所述辐条包括：第一构件，其一端从所述第一带向所述第二带弯曲；以及第二构件，其一端从所述第二带向所述第一带弯曲。所述第一和第二构件的另一端彼此连接，并且所述第一和第二构件在相反方向上弯曲。

所述第一连接构件可以位于所述第一和第二构件彼此连接的部分处并且连接相邻的辐条以形成一个辐条单元，并且所述第二连接构件可以位于相邻的第二构件之间，以连接相邻的辐条单元。

所述第一和第二连接构件可以交错地布置。

所述无空气轮胎可以进一步包括：胎面，其连接到所述第二带的外表面；以及，加强层，其位于所述第二带和所述胎面之间。

所述加强层可以是选自由下述部分构成的组的一个：钢丝、钢带、纤维线缆、复合材料、空管及其组合。

所述加强层可以是选自由下述部分构成的组的一个：玄武岩纤维、基于玄武岩纤维的细丝及其组合。

所述第一和第二带的每一个可以是选自由下述部分构成的组的一个：玄武岩纤维、基于玄武岩纤维的细丝及其组合。

所述第一构件的曲率半径（R1）可以是40mm或更大并且小于50mm，并且所述第二构件的曲率半径（R2）可以是30mm或更大并且小于40mm。

所述第二连接构件的长度可以比所述第一连接构件的长度更长。

所述第二构件的长度可以比所述第一构件的长度更长。

根据本发明的所述实施例，因为所述无空气轮胎包括所述胎面、所述第一带、所述第二带、所述辐条、所述第一连接构件、所述第二连接构件和所述加强层，所以改善了辐条的结构刚度。

因此，通过结构刚度的改善来支撑车辆的负载，与地面接触的接触表面是均匀的，并且通过应力的扩散而改善了辐条的耐久性，特别是，改善了从道路表面产生并且被传输到驾驶员的振动的吸收。因此，能够改善行驶品质。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的无空气轮胎的透视图。

图2是在图1中所示的无空气轮胎的前视图。

图3是在图2中所示的部分A的放大视图。

图4是沿着在图2中所示的线IV-IV所取的无空气轮胎的截面图。

图5是在图2中所示的无空气轮胎的性能评估图。

图6是示出在图2中所示的无空气轮胎与地面接触的状态的视图。

具体实施方式

下面将参考附图详细描述本发明的一个实施例，使本发明所属的领域内的技术人员可以容易地体现本发明。然而，可以以各种不同形式来体现本发明，并且本发明不限于要在此所述的实施例。在整个本说明书中，通过相同的附图标记来表示相似的部分。

将参考图1至图4来描述根据本发明的一个实施例的无空气轮胎。

图1是根据本发明的一个实施例的无空气轮胎的透视图，图2是在图1中所示的无空气轮胎的前视图，图3是在图2中所示的部分A的放大视图，并且，图4是沿着在图2中所示的线IV-IV所取的无空气轮胎的截面图。

参见图1至图4，根据该实施例的无空气轮胎1包括第一带40、第二带50、轮辋20、胎面10、加强层30、辐条61和第一连接构件62。然而，可以省略轮辋20、加强层30和胎面10。

第一带40和第二带50的每一个具有预定宽度，并且以两端彼此连接的带的形状形成。第二带50位于第一带40外部，并且在其间插入一定距离。因此，第一带40的外表面面向第二带50的内表面。第一带40和第二带50的每一个可以由选自由下述部分构成的组的一个制成：玄武岩纤维、基于玄武岩纤维的细丝及其组合。

玄武岩纤维是从玄武岩提取的自然纤维，玄武岩是由因为火山作用流向地球表面的火山岩浆构成的精细粒度的岩石。因为玄武岩纤维具有良好的机械属性，所以玄武岩纤维也被用作高分子复合材料的加强纤维或用于修补混凝土结构的加强纤维等。

同时，连接到车辆的轮毂卷筒（hub drum）（未示出）的轮辋20接合到第一带40的内表面。而且，控制车辆并且与地面接触的胎面10接合到第二带50的外表面。

加强层30位于第二带50和胎面10之间。加强层30在轮胎中形成空气层，并且用于支撑车辆的负载。

因此，通过加强层30来平滑地支撑车辆的负载。

加强层30可以由选自由下述部分构成的组的一个制成：钢丝、钢带、纤维线缆、复合材料、空管及其组合。

而且，加强层30可以由选自由下述部分构成的组的一个制成：玄武岩纤维、基于玄武岩纤维的细丝及其组合。

在此，优选的是，通过向树脂混合玻璃纤维等而形成的复合材料被用作上述复合材料。

空管不具有复合材料的形状，而是具有管的形状。

辐条61位于第一带40和第二带50之间。辐条61作为支撑物，使得第一带40与第二带50分开。沿着第一带40和第二带50来以一定间隔布置辐条61。辐条61的每一个包括第一构件61a和第二构件61b。

第一构件61a从第一带40的外表面向第二带50突出。在该情况下，第一构件61a的一端61a1连接到第一带40，并且其另一端61a2与第二带50的内表面间隔开。沿着第一带40的外表面以一定间隔来形成第一构件61a。突出的第一构件61a具有预定长度，并且弯曲。第一构件61a弯曲使得与相邻的第一构件61a相对。因此，相邻的第一构件61a的另一端61a2面向彼此，并且在其间插入一定距离。在相邻的第一构件61a的另一端61a2之间的距离比在其一端61a1之间的距离更短。

优选的是，第一构件的曲率半径（R1）是40mm或更大并且小于50mm，并且第二构件的曲率半径（R2）是30mm或更大并且小于40mm。

当第一构件61a的曲率半径R1小于40mm时并且当第二构件61b的曲率半径R1小于30mm时，抗疲劳强度因为零件之间的干扰而变差，并且增大了柔性。

第二构件61b与第一构件61a的轴位于同一条线上，并且从第二带50的内表面向第一带40突出。第二构件61b沿着第二带50的内表面以一定间隔形成。第二构件61b的一端61b1连接到第二带50，并且其另一端61b2与第一带40的外表面间隔开。突出的第二构件61b具有预定长度，并且弯曲。第二构件61b的长度比第一构件61a的长度长。第二构件61b弯曲以便与相邻的第二构件61b相对。因此，相邻的第二构件61b的另一端61b2面向彼此，并且在其间插入一定距离。在相邻的第二构件61b的另一端61b2之间的距离比其一端61a1之间的距离短。而且，在相邻的第二构件61b的一端61b1之间的距离比在相邻的第一构件61a的一端61a1之间的距离更长。

第二构件61b的另一端61b2连接到第一构件61a的另一端61a2。彼此连接的第一和第二构件61a和61b的弯曲方向彼此相反。优选的是，第二构件的曲率半径R2是30mm或更大并且小于40mm。

同时，当突出的第二构件61b变得远离第二带50（H2）时，第二构件61b的另一端61b2变得彼此更接近，如图4中所示。

弯曲的辐条61的与接触地面的胎面10相邻的部分可以在被变形的同时弯曲。然后，当胎面10离开地面时，变形的辐条61可以恢复到原来的状态。

第一连接构件62和第二连接构件70通过连接相邻的辐条61而形成一个辐条单元60。在第一带40和第二带50之间形成22至26个辐条单元60。

如果辐条单元的数量在如上所述的22至26个的范围内，则在制造过程中制造模具时有益，并且能够获得平滑地改善抗疲劳强度和扩散振动的优点。

如果辐条单元的数量小于22个，则可能存在负载的传送因为振动而变差的问题。

而且，如果辐条单元的数量超过26个，则当超过26个的辐条单元的数量增大时，无空气轮胎的硬度增大。因为这个原因，可能有车辆的行驶品质变差的问题。

第一连接构件62位于相邻的辐条61之间，位于第一和第二构件61a和61b彼此连接的部分处，并且连接相邻的辐条61。

同时，连接相邻的辐条61的第一连接构件62和连接相邻的辐条单元60的第二连接构件70以曲折图案布置，并且连接辐条61和辐条单元60。因为第一和第二连接构件62和70以曲折图案连接，所以辐条61可以自由地变形。

第二连接构件70位于相邻的辐条单元60之间。第二连接构件70连接第二构件61b。第二连接构件70的长度比第一连接构件62的长度更长。

第一连接构件62连接相邻的辐条61以形成一个辐条单元60，并且第二连接构件70连接相邻的辐条单元60，使得在第一和第二带40和50之间形成多个空间。

参见图3和图5，当胎面10在接触地面的同时垂直于卷筒时，向胎面10施加垂直负载。在该情况下，第一和第二带40和50之间的距离减小。位于距离减小的第一和第二带40和50之间的相邻的辐条61变形，使得在减小其曲率半径的同时面向彼此。因此，距离L1减小。其原因是相邻的辐条61的将第一和第二构件61a和61b彼此连接的部分之间的距离因为第一和第二构件61a和61b的弯曲结构而减小。在距离L1减小的同时，第一连接构件62被压缩。而且，第一连接构件62可以接近第二带50。变形的相邻辐条61没有通过压缩的第一连接构件62而彼此干扰。而且，在相邻的辐条61之间的距离减小的同时，相邻的辐条单元60的与第二构件61b对应的部分之间的距离增大。

即，当由连接的第一和第二构件61a和61b形成的相邻的辐条61在相邻的辐条61彼此接近的方向上变形时，辐条61以空气轮胎的弯曲和拉伸的形状变形。因此，改善了车辆的控制和行驶品质。

换句话说，具有该结构的无空气轮胎1变形，使得在接触地面的胎面10和相邻的辐条61之间的距离减小。在该情况下，相邻的辐条61没有通过第一连接构件62而彼此干扰。而且，相邻的辐条单元60没有通过第二连接构件70而彼此干扰。因为相邻的辐条61和辐条单元60没有彼此干扰，所以能够获得防止噪声产生的效果和改善抗疲劳强度的效果。

当胎面10离开垂直于卷筒的部分并且从地面分离时，变形的辐条61可以因为其弹力而被恢复到原来的状态。轮胎不被当卷筒和胎面10彼此垂直时产生的负载过度地压缩，使得轮胎可以良好地执行原来的功能。

通过弯曲的辐条61的连接而形成的辐条单元60位于第一和第二带40和50之间，使得根据本发明的无空气轮胎1的结构刚度一致。而且，辐条61和辐条单元60通过第一和第二连接构件62和70彼此连接，并且支撑车辆的负载，使得均匀地形成与地面接触的无空气轮胎1的接触表面。而且，因为弯曲的辐条61变形，所以可以改善辐条的耐久性和从道路表面产生并且被传输到驾驶员的振动的吸收。

在无空气轮胎1中，支撑第一和第二带40和50的辐条单元60位于第一和第二带40和50之间，并且辐条61和辐条单元60通过第一和第二连接构件62和70彼此连接。因此，可以通过结构刚度的一致来获得压缩力和张力两者。而且，通过辐条61的变形来改善应力的扩散。结果，改善了辐条61的结构的抗疲劳强度。

参见无空气轮胎1的静态特性性能评估的结果（参见图5），发现与在现有技术中的辐条由拉胀材料（auxetic material）制成的情况（由A表示）作比较，改善了具有通过第一和第二连接构件62和70彼此连接的本发明的弯曲的辐条61和弯曲的辐条单元60的结构的无空气轮胎（由B表示）的静态特性性能。

结果，发现无空气轮胎（由B表示）具有高的振动吸收率，并且相对于静态负载具有高的阻力。

参见图3，如图6中所示，当突出的第一构件61a变得远离第一带40时，第一构件61a的另一端61a2变得彼此更接近，并且当突出的第二构件61b变得远离第二带50时，第二构件61b的另一端61b2变得彼此更接近。因此，改善了辐条61的张力。可以改善作为轮胎的功能，而不使用对于空气轮胎的性能展示而言最重要的气压。即，因为相邻的辐条61没有彼此干扰，所以可以形成与空气轮胎的轮迹类似的轮迹。

换句话说，根据本发明的无空气轮胎1可以通过辐条61的一致的结构刚度来充分地支撑车辆的负载。而且，因为获得压缩力和张力两者，所以通过应力的扩散的改善而改善了辐条的结构的抗疲劳强度。而且，通过振动的扩散而改善对通过车辆的轮毂从地面施加到驾驶员的振动的吸收性能，使得能够提供舒适的行驶品质。

因此，改善了无空气轮胎的耐久性，改善了车辆的控制性能，并且良好地扩散了从道路表面施加的振动，使得能够不仅预期耐久性的改善，而且预期车辆的控制性能和行驶品质性能的改善。

作为参考，在上述的说明书和附图中以弯曲形状形成了本发明的辐条61，而本发明的辐条61的形状不限于该形状。位于胎面10的与地面接触的部分处的辐条61可以通过负载自由地变形的结构可以被应用到本发明而没有限制。

已经在上面详细描述了本公开的一个优选实施例，但是本发明的范围不限于此，并且使用在所附的权利要求中限定的本发明的思想并且被本领域内的技术人员做出的各种修改和改变也被包括在本发明的范围中。

Claims (10)

1.一种无空气轮胎，包括：

环形第一带；

第二带，在与所述第一带间隔开的同时围绕所述第一带，并且具有比所述第一带的直径更大的直径；

多个辐条，将所述第一带连接到所述第二带，被布置在所述第一带和所述第二带之间，并且通过从外部传输的负载而收缩或扩张；以及

第一连接构件和第二连接构件，连接并排布置的所述辐条，并且扩散向所述辐条施加的负载，

其中，所述辐条包括：第一构件，以弯曲形状从所述第一带向所述第二带突出；以及第二构件，形成为使得将所述第一构件连接到所述第二带，并且以与所述第一构件相反的弯曲形状形成。

2.根据权利要求1所述的无空气轮胎，

其中，所述第一连接构件位于所述第一构件和所述第二构件彼此连接的部分处并且连接相邻的辐条以形成一个辐条单元，并且所述第二连接构件位于相邻的第二构件之间，以连接相邻的辐条单元。

3.根据权利要求2所述的无空气轮胎，

其中，所述第一连接构件和所述第二连接构件以曲折图案布置。

4.根据权利要求1所述的无空气轮胎，进一步包括：

胎面，连接到所述第二带的外表面；以及

加强层，位于所述第二带和所述胎面之间。

5.根据权利要求4所述的无空气轮胎，

其中，所述加强层是选自由下述部分构成的组的一个：钢丝、钢带、纤维线缆、复合材料、空管及其组合。

6.根据权利要求5所述的无空气轮胎，

其中，所述加强层是选自由下述部分构成的组的一个：玄武岩纤维、基于玄武岩纤维的细丝及其组合。

7.根据权利要求1所述的无空气轮胎，

其中，所述第一带和所述第二带的每一个是选自由下述部分构成的组的一个：玄武岩纤维、基于玄武岩纤维的细丝及其组合。

8.根据权利要求1所述的无空气轮胎，

其中，所述第一构件的曲率半径（R1）是40mm或更大并且小于50mm，并且所述第二构件的曲率半径（R2）是30mm或更大并且小于40mm。

9.根据权利要求1所述的无空气轮胎，

其中，所述第二连接构件的长度比所述第一连接构件的长度更长。

10.根据权利要求1所述的无空气轮胎，

其中，所述第二构件的长度比所述第一构件的长度更长。

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