CN105774406A

CN105774406A - 实心轮胎

Info

Publication number: CN105774406A
Application number: CN201610021096.9A
Authority: CN
Inventors: 岩村和光; 杉谷信
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2015-01-13
Filing date: 2016-01-13
Publication date: 2016-07-20
Anticipated expiration: 2036-01-13
Also published as: US9969219B2; JP6383294B2; CN105774406B; KR102313270B1; JP2016130071A; KR20160087334A; EP3045322A2; EP3045322A3; US20160200144A1; EP3045322B1

Abstract

本发明涉及一种实心轮胎，其抑制了轮辐处的损伤而提高了耐久性。实心轮胎(1)利用轮辐(4)将胎面环(2)与轮毂(3)连结。轮辐(4)具备将胎面侧环状部(8)与轮毂侧环状部(9)之间连接的辐板部(10)。辐板部(10)具备：第一厚度渐减区域(Ya)，其使厚度T从与轮毂侧环状部(9)连接的第一连接位置(Pa)逐渐减小；第二厚度渐减区域(Yb)，其使厚度T从与胎面侧环状部(8)连接的第二连接位置(Pb)逐渐减小；以及最小厚度区域(Ym)，其配置于第一厚度渐减区域(Ya)与第二厚度渐减区域(Yb)之间。第一厚度渐减区域的长度L1、第二厚度渐减区域的长度L2为辐板部的长度L0的0.05倍以上。

Description

实心轮胎

技术领域

本发明涉及抑制轮辐的损伤而提高耐久性的实心轮胎。

背景技术

在通过填充内压而承受载荷的充气轮胎中，在构造方面无法避免漏气的产生。为了解决这种问题，近年来，提出有如下构造的实心轮胎，例如如图6简略所示，利用由呈辐射状排列的多个辐板部c1构成的轮辐c将胎面环a与轮毂b之间连结(例如，参照专利文献1。)。此外，图6示出了轮胎的载荷负荷状态。

在上述构造的轮胎中，轮毂b、车轴d被位于车轴d的上侧的辐板部c1以悬挂的方式保持。因此，在车轴d承载有载荷F的情况下，在位于车轴d的上侧的辐板部c1作用有拉伸力而产生拉伸，并且在位于下侧的辐板部c1作用有压缩力而产生弯曲变形。

而且，存在如下问题：因该反复的弯曲变形而使得辐板部c1在早期损伤，从而导致实心轮胎的耐久性降低。特别地，在弯曲变形时应力集中于挠性的辐板部c1与变形较小的轮毂b以及胎面环a的连结部分而使得形变增大。因此，该连结部分成为薄弱部位而产生裂纹等损伤。

专利文献1：日本特开2008-260514号公报

发明内容

因此，本发明的课题在于提供一种实心轮胎，其对辐板部的厚度分布进行规定，以此为基本，能够使辐板部的弯曲变形时的应力向广阔的范围分散，从而能够抑制辐板部的损伤而提高耐久性。

本发明为一种实心轮胎，其具备：圆筒状的胎面环，其具有接地面；轮毂，其配置于上述胎面环的轮胎径向内侧、且固定于车轴；以及轮辐，其将上述胎面环与上述轮毂连结、且由高分子材料构成，其特征在于，

上述轮辐一体地具备：胎面侧环状部，其与上述胎面环的内周面接合；轮毂侧环状部，其与上述轮毂的外周面接合；以及辐板部，其从上述轮毂侧环状部沿轮胎径向延伸至胎面侧环状部，并且，

上述辐板部具备：第一厚度渐减区域，其一边使厚度T从与上述轮毂侧环状部连接的第一连接位置逐渐减小、一边向轮胎径向外侧延伸；第二厚度渐减区域，其一边使厚度T从与上述胎面侧环状部连接的第二连接位置逐渐减小、一边向轮胎径向内侧延伸；以及最小厚度区域，其配置于上述第一厚度渐减区域与上述第二厚度渐减区域之间、且厚度T达到最小值Tmin，并且，

上述第一厚度渐减区域的轮胎径向长度L1以及上述第二厚度渐减区域的轮胎径向长度L2分别为上述辐板部的轮胎径向长度L0的0.05倍以上。

在本发明所涉及的上述实心轮胎中，优选地，当将上述辐板部的厚度T设为以上述第一连接位置为原点的相对于该原点的轮胎径向距离x的函数T(x)时，上述函数T(x)的一次微分函数T'(x)满足下式(1)～(4)。

T'(0)＝∞---(1)

T'(x1)＝0---(2)

T'(x2)＝0---(3)

T'(x3)＝∞---(4)

(在式中，意味着x1＝L1、x2＝L0-L2、x3＝L0)

在本发明所涉及的上述实心轮胎中，优选地，当将上述辐板部的厚度T设为以上述第一连接位置为原点的相对于该原点的轮胎径向距离x的函数T(x)时，上述函数T(x)的二次微分函数T”(x)满足下式(5)、(6)。

T"(x)＜0(0≤x≤x1)---(5)

T"(x)＞0(x2≤x≤x3)---(6)

(在式中，意味着x1＝L1、x2＝L0-L2、x3＝L0)

在本发明所涉及的上述实心轮胎中，优选地，上述第一厚度渐减区域的轮胎径向中央位置处的厚度Ta_0.5为上述最小值Tmin的1.05倍～1.5倍，并且上述第二厚度渐减区域的轮胎径向中央位置处的厚度Tb_0.5为上述最小值Tmin的1.05倍～1.5倍。

在本发明所涉及的上述实心轮胎中，优选地，上述辐板部在上述第一连接位置与上述第二连接位置之间具备轮胎轴向宽度W达到最小值Wmin的最小宽度区域，并且上述最小值Wmin为上述第一连接位置处的宽度Wa的0.5倍以上且不足1.0倍，或者为上述第二连接位置处的宽度Wb的0.5倍以上且不足1.0倍。

在本发明所涉及的上述实心轮胎中，优选地，上述轮辐的复弹性模量E*处于1MPa～300MPa的范围。

在本说明书中，复弹性模量E*设为利用粘弹谱仪(spectrummeter)VES((株)岩本制作所制)在30℃的温度下、且在频率10Hz、初始形变10％、动态形变2％以及拉伸模式的条件下进行测定所得的值。

在本发明中，如上所述，辐板部具备：第一厚度渐减区域，其一边使厚度T从与轮毂侧环状部连接的第一连接位置逐渐减小、一边向径向外侧延伸；第二厚度渐减区域，其一边使厚度T从与胎面侧环状部连接的第二连接位置逐渐减小、一边向径向内侧延伸；以及最小厚度区域，其配置于上述第一厚度渐减区域与上述第二厚度渐减区域之间。而且，将第一厚度渐减区域L1以及第二厚度渐减区域的径向长度L2设定为辐板部的径向长度L0的0.05倍以上。

此处，例如与充气轮胎的胎侧部的挠度相比，实心轮胎的轮辐的挠度非常大。因此，例如若将辐板部设为恒定厚度，并仅对与轮毂侧环状部以及胎面侧环状部的连结部分利用圆弧面进行连结，则应力的分散缓和不充分，从而在圆弧面与恒定厚度部分的交点附近产生损伤。

因此，在本发明中，将上述第一厚度渐减区域以及第二厚度渐减区域的长度L1、L2规定为辐板部的长度L0的0.05倍以上，在广阔的范围内形成厚度渐减区域。由此，能够使辐板部的弯曲变形时的应力向广阔的范围分散，从而能够抑制辐板部的损伤。

附图说明

图1是示出本发明的实心轮胎的一个实施方式的立体图。

图2是实心轮胎的轮胎轴向上的剖视图。

图3是示出辐板部的与轮胎轴向成直角的方向上的剖视图。

图4(A)、图4(B)是将第一厚度渐减区域以及第二厚度渐减区域放大示出的与轮胎轴向成直角的方向上的剖视图。

图5是举例示出辐板部的厚度的函数T(x)的曲线图。

图6是示意性地示出载荷负荷状态下的现有的实心轮胎的主视图。

附图标记说明

1…实心轮胎；2…胎面环；3…轮毂；4…轮辐；8…胎面侧环状部；9…轮毂侧环状部；10…辐板部；K…最小宽度区域；Pa…第一连接位置；Pb…第二连接位置；S…接地面；Ya…第一厚度渐减区域；Yb…第二厚度渐减区域；Ym…最小厚度区域。

具体实施方式

以下，对本发明的实施方式进行详细说明。

如图1、图2所示，本实施方式的实心轮胎1具备：圆筒状的胎面环(treadring)2，其具有接地面S；轮毂3，其配置于上述胎面环2的径向内侧、且固定于车轴J；以及轮辐4，其将上述胎面环2与轮毂3连结、且由高分子材料构成。在本例中，示出了使上述实心轮胎1形成为轿车用轮胎的情况。

上述胎面环2是与充气轮胎的胎面部相当的部位，并具备构成接地面S的胎面橡胶2A、以及配置于胎面橡胶2A的径向内侧的加强帘线层2B。

作为胎面橡胶2A，能够优选采用针对接地的摩擦力、耐磨损性优异的橡胶组成物。另外，为了对接地面S赋予湿路性能，使胎面沟(未图示)形成为各种花纹形状。

在本例中，加强帘线层2B包括径向外侧的外侧缓冲层5、以及径向内侧的内侧缓冲层6，并且在外侧缓冲层5与内侧缓冲层6之间配置有由高弹性橡胶构成的剪切橡胶层7。

上述外侧缓冲层5例如由使得钢帘线等高弹性的加强帘线相对于轮胎周向例如以5°～85°、优选以10°～35°的角度倾斜排列的多层帘布层形成，在本例中由两层的外侧帘布层5A、5B形成。该外侧缓冲层5以使得各加强帘线在帘布层之间相互交叉的方式对各加强帘线使倾斜的方向不同地进行重叠配置。另外，上述内侧缓冲层6例如由使得钢帘线等高弹性的加强帘线沿轮胎周向卷绕成螺旋状的一层以上的内侧帘布层形成，在本例中由一层的内侧帘布层形成。

上述剪切橡胶层7优选由复弹性模量E*为70MPa以上的高弹性橡胶形成，更优选由复弹性模量E*为90MPa以上的高弹性橡胶形成。通过形成为由外侧缓冲层5以及内侧缓冲层6将这种高弹性橡胶的两侧夹入的三明治式构造，能够大幅提高胎面环2的刚性，能够确保轮胎的较高的滚动性能。

上述轮毂3相当于罩胎轮(tyrewheel)，在本例中，其具备：圆盘状的圆盘部3A，其固定于车轴J；以及圆筒状的轮辐安装部3B，其一体地形成于上述圆盘部3A的径向外端部。在上述圆盘部3A的中央形成有供车轴J的前端部Ja穿过的轮毂孔3A1。另外，在轮毂孔3A1的周围设置有用于对配置于车轴侧的螺栓部Jb进行螺母固定的多个螺栓插入孔3A2。作为这种轮毂3，与罩胎轮相同，例如优选由钢、铝合金、镁合金等金属材料形成。

接下来，上述轮辐4通过高分子材料的注射成型而与胎面环2以及轮毂3一体成型。作为高分子材料，能够采用热塑性树脂、热固化性树脂，但根据安全性的观点，优选为热固化性树脂、例如环氧系树脂、酚醛系树脂、聚氨酯系树脂、硅系树脂、聚酰亚胺系树脂、密胺-甲醛系树脂等，由于聚氨酯系树脂在弹性特性方面特别优异，因此能够更优选采用聚氨酯系树脂。

上述轮辐4一体地具备：胎面侧环状部8，其借助粘合剂等而与胎面环2的内周面接合；轮毂侧环状部9，其借助粘合剂等而与上述轮毂3的外周面接合；以及多个辐板部10，它们从轮毂侧环状部9沿轮胎径向延伸至胎面侧环状部8。在图1中，省略了对胎面侧环状部8以及轮毂侧环状部9的描绘。

如图3中放大所示，辐板部10与轮毂侧环状部9在第一连接位置Pa连接，并且与胎面侧环状部8在第二连接位置Pb连接。上述第一连接位置Pa以及第二连接位置Pb位于从轮胎轴心呈放射线状延伸的基准线N上。

在本例中，示出了辐板部10在轮胎的无负荷状态下呈S字状弯曲的情况。即，本例中的辐板部10形成为S字状，且该S字状构成为包括：圆弧状的轮辐弯曲部10L，其凸向轮胎周向的一侧；以及圆弧状的轮辐弯曲部10R，其凸向轮胎周向的另一侧。在该情况下，沿着S字的辐板部10的曲线长度LS优选为辐板部10的轮胎径向长度L0(沿着基准线N的直线长度)的0.5％～7.0％，更优选为1.0％～5.0％。由此，能够防止辐板部10的压曲变形而使其顺畅地进行弯曲变形。此外，还能够根据要求而使辐板部10沿着基准线N形成为直线状。

接下来，对上述辐板部10的厚度T进行如下规定。辐板部10具备：第一厚度渐减区域Ya，其一边使厚度T从第一连接位置Pa逐渐减小、一边向轮胎径向外侧延伸；第二厚度渐减区域Yb，其一边使厚度T从第二连接位置Pb逐渐减小、一边向轮胎径向内侧延伸；以及最小厚度区域Ym，其配置于上述厚度渐减区域之间、且厚度T达到最小值Tmin。此外，在最小厚度区域Ym中，厚度是恒定的。上述第一连接位置Pa处的厚度Ta与第二连接位置Pb处的厚度Tb在本例中彼此相等，分别构成厚度T的最大值。但是，厚度Ta、Tb中的一方可以为较大值，在该情况下，一方构成最大值，另一方构成极大值。

另外，第一厚度渐减区域Ya的轮胎径向长度L1以及上述第二厚度渐减区域Yb的轮胎径向长度L2分别设为辐板部10的上述轮胎径向长度L0的0.05倍以上。

此处，例如与充气轮胎的胎侧部的挠度相比，实心轮胎1的轮辐4的挠度非常大。因此，例如若将辐板部10设为恒定厚度，并仅对与轮毂侧环状部9以及胎面侧环状部8的连结部分利用圆弧面进行连结，则应力的分散缓和不充分，从而在圆弧面与恒定厚度部分的交点附近产生损伤。因此，在本发明中，将上述第一厚度渐减区域Ya以及第二厚度渐减区域Yb的各自的长度L1、L2分别设定为辐板部10整体的长度L0的0.05倍以上。由此，能够使弯曲变形时的应力在广阔的范围内分散，从而能够抑制辐板部10的损伤。上述长度L1、L2优选为长度L0的0.07倍以上，更优选为0.1倍以上。此外，虽然未对上述长度L1、L2的上限进行特别的限制，但若过长则会导致不必要的重量增加。另外，若一方过长则另一方变得过短，使得弯曲变形形状变得失衡而给应力的分散缓和带来不良影响。因此，上述长度L1、L2的上限优选为长度L0的0.6倍以下，另外，上述长度的比L1/L2优选为2/3～3/2的范围。

另外，当将上述厚度T设为以第一连接位置Pa为原点的距该原点的轮胎径向距离x的函数T(x)时，优选使上述函数T(x)的一次微分函数T'(x)、即对函数T(x)进行一次微分的一次导函数T'(x)满足下式(1)～(4)。此外，在式中意味着x1＝L1、x2＝L0-L2、x3＝L0。

T'(0)＝∞---(1)

T'(x1)＝0---(2)

T'(x2)＝0---(3)

T'(x3)＝∞---(4)

在图5中示出辐板部10的厚度的函数T(x)的一个例子。在式(1)、式(4)中，x＝0的函数T(x)的切线以及x＝x3的函数T(x)的切线分别在图5中变为垂直，意味着与轮毂侧环状部9以及胎面侧环状部8平滑地连接。另外，在式(2)、式(3)中，x＝x1的函数T(x)的切线以及x＝x2的函数T(x)的切线分别在图5中变为水平，意味着与最小厚度区域Ym平滑地连接。即，意味着轮毂侧环状部9、第一厚度渐减区域Ya、最小厚度区域Ym、第二厚度渐减区域Yb以及胎面侧环状部8不具有临界点而是平滑地连接。

另外，还优选上述函数T(x)的二次微分函数T”(x)、即对函数T(x)进行二次微分的二次导函数T”满足下式(5)、(6)。

T"(x)＜0(0≤x≤x1)---(5)

T"(x)＞0(x2≤x≤x3)---(6)

式(5)表示的是厚度T在第一厚度渐减区域Ya中随着x从0趋向x1而减小，但其减小的比例不恒定，减小的比例随着x从0趋向x1而逐渐变小。另外，式(6)表示的是厚度T在第二厚度渐减区域Yb中随着x从x2趋向x3而增加，但其增加的比例不恒定，增加的比例随着x从x2趋向x3而逐渐增大。由此，能够提高应力的分散缓和效果。

此外，第一厚度渐减区域Ya以及第二厚度渐减区域Yb的轮廓形状并非单一圆弧，在第一厚度渐减区域Ya中，曲率半径从第一连接位置Pa趋向轮胎径向外侧而逐渐增大，在第二厚度渐减区域Yb中，曲率半径从第二连接位置Pb趋向轮胎径向内侧而逐渐增大。

如图4(A)、图4(B)所示，在辐板部10中，第一厚度渐减区域Ya的轮胎径向中央位置Q1处的厚度Ta_0.5优选为上述最小值Tmin的1.05倍～1.5倍。另外，第二厚度渐减区域Yb的轮胎径向中央位置Q2处的厚度Tb_0.5优选为上述最小值Tmin的1.05倍～1.5倍。上述中央位置Q1意味着距第一厚度渐减区域Ya的两端(x＝0、x＝x1)的距离相等的位置。另外，上述中央位置Q2意味着距第二厚度渐减区域Yb的两端(x＝x2、x＝x3)的距离相等的位置。在上述厚度Ta_0.5、Tb_0.5分别不足最小值Tmin的1.05倍的情况下，相对于最小厚度区域Ym的刚性差过小，从而应力的分散缓和效果不充分而呈现出容易产生裂纹的趋势。相反，若厚度Ta_0.5、Tb_0.5分别超过最小值Tmin的1.5倍，则导致不必要的重量增加，从而不利于滚动阻力。

在辐板部10中，为了实现轻量化，如图2所示，能够在第一连接位置Pa与第二连接位置Pb之间设置轮胎轴向的宽度W达到最小值Wmin的最小宽度区域K。特别优选最小宽度区域K形成于最小厚度区域Ym内。在该情况下，更优选上述最小值Wmin为第一连接位置Pa处的宽度Wa的0.5倍以上且不足1.0倍、或者为第二连接位置Pb处的宽度Wb的0.5倍以上且不足1.0倍。在最小值Wmin不足宽度Wa或者Wb的0.5倍的情况下，最小宽度区域K的拉伸强度变得过小，从而使得辐板部10的载荷承受能力降低。此外，还能够不形成最小宽度区域K，而是以恒定宽度形成辐板部10。

此外，在轮辐4中，若弹性过低，则使得轮辐4的载荷承受能力降低，并且载荷负荷时的挠曲量增大。其结果，辐板部10的弯曲变形量增加，从而不利于耐久性。相反，若弹性过高，则呈现出材料变脆的趋势，从而不利于耐久性。根据这种观点，轮辐4的复弹性模量E*优选处于1MPa～300MPa的范围，更优选处于5MPa～100MPa的范围。

此外，各辐板部10可以配置为与轮胎轴向线平行，但相对于轮胎轴向线倾斜的方式在提高乘坐舒适性能、振动特性的方面为优选方式。

以上虽然对本发明的特别优选的实施方式进行了详述，但本发明不限定于图示的实施方式，能够变形成各种方式而实施。

[实施例]

基于表1的规格而试制了具有图1、图2的基本构造的实心轮胎(轮胎尺寸与145/70R12相当的轮胎)，并对轮胎的耐久性、轮胎的质量、滚动阻力性分别进行了测试。此外，在比较例1中，示出了辐板部与胎面侧环状部、以及辐板部与轮毂侧环状部分别不具有渐减区域而被连接的情况，在比较例2中，示出了由小圆弧状的渐减区域进行连接的情况。

各轮胎均使用聚氨酯系树脂形成轮辐。表1中记载的规格之外的规格实质上相同，胎面环的通用规格如下。

＜外侧加强帘线层＞

·帘布层数：两层

·加强帘线：钢帘线

·帘线的角度：+21度/-21度

＜内侧加强帘线层＞

·帘布层数：一层

·加强帘线：钢帘线

·帘线的角度：0度(螺旋卷绕)

＜剪切橡胶层＞

·复弹性模量E*：90MPa

·厚度：4mm

(1)耐久性能：

利用转鼓试验机，使供试轮胎在载荷(3kN)、速度(100km/h)的条件下在转鼓上行进，示出了直至在轮胎产生故障为止的行进距离(km)。数值越大则耐久性能越优异。

(2)质量：

以比较例1为基准对轮胎的质量进行了比较。负(-)的符号表示与比较例1相比为轻量。单位为g。

(3)滚动阻力性：

利用滚动阻力试验机，以将比较例1设为100的指数表示在载荷(1kN)、速度(40km/h)的条件下测定所得的滚动阻力计算值(滚动阻力/载荷×10⁴)。数值越小则越好。

[表1]

如表所示，对于实施例能够确认：轮辐的损伤得到抑制，耐久性有所提高。

Claims

1.一种实心轮胎，其具备：圆筒状的胎面环，其具有接地面；轮毂，其配置于所述胎面环的轮胎径向内侧、且固定于车轴；以及轮辐，其将所述胎面环与所述轮毂连结、且由高分子材料构成，

所述实心轮胎的特征在于，

所述轮辐一体地具备：胎面侧环状部，其与所述胎面环的内周面接合；轮毂侧环状部，其与所述轮毂的外周面接合；以及辐板部，其从所述轮毂侧环状部沿轮胎径向延伸至胎面侧环状部，并且，

所述辐板部具备：第一厚度渐减区域，其一边使厚度T从与所述轮毂侧环状部连接的第一连接位置逐渐减小、一边向轮胎径向外侧延伸；第二厚度渐减区域，其一边使厚度T从与所述胎面侧环状部连接的第二连接位置逐渐减小、一边向轮胎径向内侧延伸；以及最小厚度区域，其配置于所述第一厚度渐减区域与所述第二厚度渐减区域之间、且厚度T达到最小值Tmin，并且，

所述第一厚度渐减区域的轮胎径向长度L1以及所述第二厚度渐减区域的轮胎径向长度L2分别为所述辐板部的轮胎径向长度L0的0.05倍以上。

2.根据权利要求1所述的实心轮胎，其特征在于，

当将所述辐板部的厚度T设为以所述第一连接位置为原点的、距该原点的轮胎径向距离x的函数T(x)时，所述函数T(x)的一次微分函数T′(x)满足下式(1)～(4)：

T′(0)＝∞---(1)

T′(x1)＝0---(2)

T′(x2)＝0---(3)

T′(x3)＝∞---(4)

在式中，x1＝L1、x2＝L0-L2、x3＝L0。

3.根据权利要求1或2所述的实心轮胎，其特征在于，

当将所述辐板部的厚度T设为以所述第一连接位置为原点的、距该原点的轮胎径向距离x的函数T(x)时，所述函数T(x)的二次微分函数T″(x)满足下式(5)、(6)：

T"(x)＜0(0≤x≤x1)---(5)

T"(x)＞0(x2≤x≤x3)---(6)

在式中，x1＝L1、x2＝L0-L2、x3＝L0。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的实心轮胎，其特征在于，

所述第一厚度渐减区域的轮胎径向中央位置处的厚度Ta_0.5为所述最小值Tmin的1.05倍～1.5倍，并且所述第二厚度渐减区域的轮胎径向中央位置处的厚度Tb_0.5为所述最小值Tmin的1.05倍～1.5倍。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的实心轮胎，其特征在于，

所述辐板部在所述第一连接位置与所述第二连接位置之间具备轮胎轴向宽度W达到最小值Wmin的最小宽度区域，并且所述最小值Wmin为所述第一连接位置处的宽度Wa的0.5倍以上且不足1.0倍、或者为所述第二连接位置处的宽度Wb的0.5倍以上且不足1.0倍。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的实心轮胎，其特征在于，

所述轮辐的复弹性模量E*处于1MPa～300MPa的范围。