CN106541775A - 非充气轮胎 - Google Patents

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CN106541775A CN201610824218.8A CN201610824218A CN106541775A CN 106541775 A CN106541775 A CN 106541775A CN 201610824218 A CN201610824218 A CN 201610824218A CN 106541775 A CN106541775 A CN 106541775A
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P.C.范里珀
J.C.勒捷里
R.A.班迪
A.B.西加尔
M.马勒克扎德莫哈尼
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Abstract

非充气轮胎。被结构地支撑的轮胎包括与地面接触的环形胎面部分、环形剪切带和两个或多个轮辐。

Description

非充气轮胎
技术领域
本发明总体涉及车辆轮胎和非充气轮胎，更具体地，涉及非充气轮胎。
背景技术
在超过一百年的时间里，充气轮胎是车辆移动性的所选方案。充气轮胎是张力结构。充气轮胎具有至少四个特征使得充气轮胎现今如此占优势。充气轮胎在承载负荷方面是有效率的，因为所有轮胎结构都参与承载负荷。充气轮胎是期望的还在于它们具有低接触压力，这导致由于车辆负荷的分配而致使减少路上的磨损。充气轮胎还具有低刚度，这确保舒适地乘车。充气轮胎的主要缺点是它需要压缩流体。常规充气轮胎在完全损失充气压力之后变得无用。
被设计成在没有充气压力的情况下操作的轮胎可消除与充气轮胎相关联的其中许多问题和危害。既不需要保持压力也不需要监控压力。被结构地支撑的轮胎，诸如实心轮胎或其他弹性体结构，至今尚未提供常规充气轮胎所要求的性能水平。实现充气轮胎那样的性能的被结构地支撑的轮胎方案将是期望的改进。
非充气轮胎通常由它们的负荷承载效率限定。“底部承载装置（bottom loaders）”基本上是刚性结构，其在轮毂下方的结构部分中承载大部分负荷。“顶部承载装置（toploaders）”被设计成使得所有结构都参与承载负荷。顶部加载机因此具有比底部加载机高的负荷承载效率，允许具有较小质量的设计。
因此，期望一种改进的非充气轮胎，其具有充气轮胎的所有特征，但没有需要充气的缺点。
发明内容
本发明的一个或多个实施例提供被结构地支撑的非充气轮胎，所述轮胎包括与地面接触的环形胎面部分、剪切带及连接到所述剪切带的至少一个轮辐盘，其中，所述轮辐盘具有至少一个轮辐，其中，所述轮辐盘的劲度系数大于所述剪切带的劲度系数。
本发明的一个或多个实施例提供被结构地支撑的非充气轮胎，所述轮胎包括与地面接触的环形胎面部分、剪切带及连接到所述剪切带的至少一个轮辐盘，其中，所述轮辐盘具有至少一个轮辐，其中，所述轮辐盘的劲度系数大于所述剪切带的劲度系数，所述轮辐的轴向厚度小于所述轮辐盘的轴向厚度。
本发明的一个或多个实施例提供被结构地支撑的非充气轮胎，所述轮胎包括与地面接触的环形胎面部分、剪切带及连接到所述剪切带的至少一个轮辐盘，其中，所述轮辐盘具有至少一个轮辐，其中，所述轮辐盘的劲度系数大于所述剪切带的劲度系数，其中，所述轮辐的轴向厚度小于所述轮辐的宽度。
本发明的一个或多个实施例提供被结构地支撑的非充气轮胎，所述轮胎包括与地面接触的环形胎面部分、剪切带及连接到所述剪切带的至少一个轮辐盘，其中，所述轮辐盘具有至少一个轮辐，其中，所述轮辐盘的劲度系数大于所述剪切带的劲度系数，其中，所述轮胎还包括第二轮辐盘，其中，每个轮辐盘位于所述非充气轮胎的每个轴向端上。
本发明的一个或多个实施例提供被结构地支撑的非充气轮胎，所述轮胎包括与地面接触的环形胎面部分、剪切带及连接到所述剪切带的至少一个轮辐盘，其中，所述轮辐盘具有至少一个轮辐，其中，所述轮辐盘的劲度系数大于所述剪切带的劲度系数，其中，所述轮胎还包括第二轮辐盘，其中，每个轮辐盘位于所述非充气轮胎的每个轴向端上，其中，所述轮辐盘具有相同的刚度。
本发明的一个或多个实施例提供被结构地支撑的非充气轮胎，所述轮胎包括与地面接触的环形胎面部分、剪切带及连接到所述剪切带的至少一个轮辐盘，其中，所述轮辐盘具有至少一个轮辐，其中，所述轮辐盘的劲度系数大于所述剪切带的劲度系数，其中，所述轮胎还包括第二轮辐盘，其中，每个轮辐盘位于所述非充气轮胎的每个轴向端上，其中，所述轮辐盘具有相同的外直径。
本发明的一个或多个实施例提供被结构地支撑的非充气轮胎，所述轮胎包括与地面接触的环形胎面部分、剪切带及连接到所述剪切带的至少一个轮辐盘，其中，所述轮辐盘具有至少一个轮辐，其中，所述轮辐盘的劲度系数大于所述剪切带的劲度系数，其中，所述轮胎还包括第二轮辐盘，其中，每个轮辐盘位于所述非充气轮胎的每个轴向端上，其中，所述轮辐盘由相同材料制成。
本发明的一个或多个实施例提供被结构地支撑的非充气轮胎，所述轮胎包括与地面接触的环形胎面部分、剪切带及连接到所述剪切带的至少一个轮辐盘，其中，所述轮辐盘具有至少一个轮辐，其中，所述轮辐盘的劲度系数大于所述剪切带的劲度系数，其中，所述轮胎还包括第二轮辐盘，其中，所述轮辐盘是不具有孔的实心环形盘。
本发明的一个或多个实施例提供被结构地支撑的非充气轮胎，所述轮胎包括与地面接触的环形胎面部分、剪切带及连接到所述剪切带的至少一个轮辐盘，其中，所述轮辐盘具有至少一个轮辐，其中，所述轮辐盘的劲度系数大于所述剪切带的劲度系数，其中，所述轮胎还包括第二轮辐盘，其中，所述轮辐盘是具有一个或多个孔的实心环形盘。
本发明的一个或多个实施例提供被结构地支撑的非充气轮胎，所述轮胎包括与地面接触的环形胎面部分、剪切带及连接到所述剪切带的至少一个轮辐盘，其中，所述轮辐盘具有至少一个轮辐，其中，所述轮辐盘的劲度系数大于所述剪切带的劲度系数，其中，所述轮胎还包括第二轮辐盘，其中，所述轮辐盘是具有一个或多个孔的实心环形盘，并且其中，所述轮辐盘具有多个孔，所述多个孔被布置在沿径向定向的排中。
本发明的一个或多个实施例提供被结构地支撑的非充气轮胎，所述轮胎包括与地面接触的环形胎面部分、剪切带及连接到所述剪切带的至少一个轮辐盘，其中，所述轮辐盘具有至少一个轮辐，其中，所述轮辐盘的劲度系数大于所述剪切带的劲度系数，其中，所述轮胎还包括第二轮辐盘，其中，所述轮辐盘具有沿径向定向的多个轮辐。
本发明的一个或多个实施例提供被结构地支撑的非充气轮胎，所述轮胎包括与地面接触的环形胎面部分、剪切带及连接到所述剪切带的至少一个轮辐盘，其中，所述轮辐盘具有至少一个轮辐，其中，所述轮辐盘的劲度系数大于所述剪切带的劲度系数，其中，所述轮胎还包括第二轮辐盘，其中，所述非充气轮胎的轴向厚度AW与所述轮辐盘的轴向厚度A的比率在约4至10的范围内，更优选地在6至8的范围内。
本发明的一个或多个实施例提供被结构地支撑的非充气轮胎，所述轮胎包括与地面接触的环形胎面部分、剪切带及连接到所述剪切带的至少一个轮辐盘，其中，所述轮辐盘具有至少一个轮辐，其中，所述轮辐盘的劲度系数大于所述剪切带的劲度系数，其中，所述轮胎还包括第二轮辐盘，其中，所述轮辐相对于轴向方向以在60-80度范围内的角α成角度。
本发明的一个或多个实施例提供被结构地支撑的非充气轮胎，所述轮胎包括与地面接触的环形胎面部分、剪切带及连接到所述剪切带的至少一个轮辐盘，其中，所述轮辐盘具有至少一个轮辐，其中，所述轮辐盘的劲度系数大于所述剪切带的劲度系数，其中，所述轮胎还包括第二轮辐盘，其中，每个轮辐的宽度W与轴向厚度t的比率W/t在15至80的范围内。
本发明的一个或多个实施例提供被结构地支撑的非充气轮胎，所述轮胎包括与地面接触的环形胎面部分、剪切带及连接到所述剪切带的至少一个轮辐盘，其中，所述轮辐盘具有至少一个轮辐，其中，所述轮辐盘的劲度系数大于所述剪切带的劲度系数，其中，所述轮胎还包括第二轮辐盘，其中，每个轮辐的高度H与轴向厚度t的比率在约2.5至25的范围内。
本发明的一个或多个实施例提供被结构地支撑的非充气轮胎，所述轮胎包括与地面接触的环形胎面部分、剪切带及连接到所述剪切带的至少一个轮辐盘，其中，所述轮辐盘具有至少一个轮辐，其中，所述轮辐盘的劲度系数大于所述剪切带的劲度系数，其中，所述轮胎还包括第二轮辐盘，其中，所述轮辐的径向外端轴向地偏离所述轮辐的径向内端。
本发明的一个或多个实施例提供被结构地支撑的非充气轮胎，所述轮胎包括与地面接触的环形胎面部分、剪切带及连接到所述剪切带的至少一个轮辐盘，其中，所述轮辐盘具有至少一个轮辐，其中，所述轮辐盘的劲度系数大于所述剪切带的劲度系数，其中，所述轮胎还包括第二轮辐盘，其中，所述轮辐从径向外端到径向内端弯曲。
本发明的一个或多个实施例提供被结构地支撑的非充气轮胎，所述轮胎包括与地面接触的环形胎面部分、剪切带及连接到所述剪切带的至少一个轮辐盘，其中，所述轮辐盘具有至少一个轮辐，其中，所述轮辐盘的劲度系数大于所述剪切带的劲度系数，其中，所述轮胎还包括第二轮辐盘，其中，所述轮辐在负荷下沿轴向方向成弓形。
本发明的一个或多个实施例提供被结构地支撑的非充气轮胎，所述轮胎包括与地面接触的环形胎面部分、剪切带及连接到所述剪切带的至少一个轮辐盘，其中，所述轮辐盘具有至少一个轮辐，其中，所述轮辐盘的劲度系数大于所述剪切带的劲度系数，其中，所述轮胎还包括第二轮辐盘，其中，所述轮辐盘的轮辐具有矩形剖面。
本发明的一个或多个实施例提供被结构地支撑的非充气轮胎，所述轮胎包括与地面接触的环形胎面部分、剪切带及连接到所述剪切带的至少一个轮辐盘，其中，所述轮辐盘具有至少一个轮辐，其中，所述轮辐盘的劲度系数大于所述剪切带的劲度系数，其中，所述轮胎还包括第二轮辐盘，其中，所述轮辐盘的劲度系数在所述剪切带的劲度系数的4至12倍的范围内。
本发明的一个或多个实施例提供非充气轮胎，所述轮胎包括与地面接触的环形胎面部分、剪切带及连接到所述剪切带的至少一个轮辐盘，其中，所述轮辐盘具有一个或多个轮辐，其中，所述轮辐具有宽度W和轴向厚度t，其中，比率W/t在15和80之间的范围内。
本发明的一个或多个实施例提供非充气轮胎，所述轮胎包括与地面接触的环形胎面部分、剪切带及连接到所述剪切带的至少一个轮辐盘，其中，所述轮辐盘具有一个或多个轮辐，其中，所述轮辐具有宽度W和轴向厚度t，其中，比率W/t在15和80之间的范围内，其中，所述轮辐具有矩形剖面。
本发明的一个或多个实施例提供非充气轮胎，所述轮胎包括与地面接触的环形胎面部分、剪切带及连接到所述剪切带的至少一个轮辐盘，其中，所述轮辐盘具有一个或多个轮辐，其中，所述轮辐具有宽度W和轴向厚度t，其中，比率W/t在15和80之间的范围内，其中，所述轮辐沿径向方向延伸。
本发明的一个或多个实施例提供非充气轮胎，所述轮胎包括与地面接触的环形胎面部分、剪切带及连接到所述剪切带的至少一个轮辐盘，其中，所述轮辐盘具有一个或多个轮辐，其中，所述轮辐具有宽度W和轴向厚度t，其中，比率W/t在15和80之间的范围内，其中，所述轮辐盘的劲度系数大于所述剪切带的劲度系数。
本发明的一个或多个实施例提供非充气轮胎，所述轮胎包括与地面接触的环形胎面部分、剪切带及连接到所述剪切带的至少一个轮辐盘，其中，所述轮辐盘具有一个或多个轮辐，其中，所述轮辐具有宽度W和轴向厚度t，其中，比率W/t在15和80之间的范围内，其中，所述比率W/t在30和60之间的范围内。
本发明的一个或多个实施例提供非充气轮胎，所述轮胎包括与地面接触的环形胎面部分、剪切带及连接到所述剪切带的至少一个轮辐盘，其中，所述轮辐盘具有一个或多个轮辐，其中，所述轮辐具有宽度W和轴向厚度t，其中，比率W/t在15和80之间的范围内，其中，所述轮辐盘的劲度系数在所述剪切带的劲度系数的4至12倍的范围内。
本发明的一个或多个实施例提供被结构地支撑的非充气轮胎，所述轮胎包括与地面接触的环形胎面部分、剪切带及连接到所述剪切带的至少一个轮辐盘，其中，所述轮辐盘具有至少一个轮辐，其中，所述轮辐盘的劲度系数大于所述剪切带的劲度系数，其中，所述轮胎还包括第二轮辐盘；或者非充气轮胎，所述轮胎包括与地面接触的环形胎面部分、剪切带及连接到所述剪切带的至少一个轮辐盘，其中，所述轮辐盘具有一个或多个轮辐，其中，所述轮辐具有宽度W和轴向厚度t，其中，比率W/t在15和80之间的范围内；其中，存在多个轮辐盘，并且其中，所有所述轮辐盘的劲度系数大于所述剪切带的劲度系数。
本发明的一个或多个实施例提供被结构地支撑的非充气轮胎，所述轮胎包括与地面接触的环形胎面部分、剪切带及连接到所述剪切带的至少一个轮辐盘，其中，所述轮辐盘具有至少一个轮辐，其中，所述轮辐盘的劲度系数大于所述剪切带的劲度系数，其中，所述轮胎还包括第二轮辐盘；或者非充气轮胎，所述轮胎包括与地面接触的环形胎面部分、剪切带及连接到所述剪切带的至少一个轮辐盘，其中，所述轮辐盘具有一个或多个轮辐，其中，所述轮辐具有宽度W和轴向厚度t，其中，比率W/t在15和80之间的范围内；其中，所述轮辐是弯曲的。
本发明的一个或多个实施例提供被结构地支撑的非充气轮胎，所述轮胎包括与地面接触的环形胎面部分、剪切带及连接到所述剪切带的至少一个轮辐盘，其中，所述轮辐的轴向厚度小于所述轮辐盘的轴向厚度。
本发明的一个或多个实施例提供被结构地支撑的非充气轮胎，所述轮胎包括与地面接触的环形胎面部分、剪切带及连接到所述剪切带的至少一个轮辐盘，其中，所述轮辐的轴向厚度小于所述轮辐盘的轴向厚度，其中，所述轮辐盘的劲度系数大于所述剪切带的劲度系数。
本发明的一个或多个实施例提供被结构地支撑的非充气轮胎，所述轮胎包括与地面接触的环形胎面部分、剪切带及连接到所述剪切带的至少一个轮辐盘，其中，所述轮辐的轴向厚度小于所述轮辐盘的轴向厚度，其中，所述轮辐盘的轴向厚度A与所述轮辐的轴向厚度t的比率在6至11的范围内。
本发明还包括如下技术方案。
1. 一种被结构地支撑的非充气轮胎，包括：
与地面接触的环形胎面部分；
剪切带；
连接到所述剪切带的至少一个轮辐盘，其中，所述轮辐盘具有至少一个轮辐，其中，所述轮辐盘的劲度系数大于所述剪切带的劲度系数。
2. 如技术方案1所述的被结构地支撑的非充气轮胎，其中，所述轮辐的轴向厚度小于所述轮辐盘的轴向厚度。
3. 如技术方案1所述的被结构地支撑的非充气轮胎，其中，所述轮辐的轴向厚度小于所述轮辐的宽度。
4. 如技术方案1所述的被结构地支撑的非充气轮胎，还包括第二轮辐盘，其中，每个轮辐盘位于所述非充气轮胎的每个轴向端上。
5. 如技术方案4所述的被结构地支撑的非充气轮胎，其中，所述轮辐盘具有相同的刚度。
6. 如技术方案4所述的非充气轮胎，其中，所述轮辐盘具有相同的外直径。
7. 如技术方案4所述的非充气轮胎，其中，所述轮辐盘由相同材料制成。
8. 如技术方案1所述的非充气轮胎，其中，所述轮辐盘是不具有孔的实心环形盘。
9. 如技术方案1所述的非充气轮胎，其中，所述轮辐盘是具有一个或多个孔的实心环形盘。
10. 如技术方案9所述的非充气轮胎，其中，所述轮辐盘具有多个孔，所述多个孔被布置在沿径向定向的排中。
11. 如技术方案1所述的非充气轮胎，其中，所述轮辐盘具有沿径向定向的多个轮辐。
12. 如技术方案1所述的非充气轮胎，其中，所述非充气轮胎的轴向厚度AW与所述轮辐盘的轴向厚度A的比率在约4至10的范围内，更优选地在6至8的范围内。
13. 如技术方案1所述的非充气轮胎，其中，所述轮辐相对于轴向方向以在60-80度范围内的角α成角度。
14. 如技术方案1所述的非充气轮胎，其中，每个轮辐的宽度W与轴向厚度t的比率W/t在15至80的范围内。
15. 如技术方案1所述的非充气轮胎，其中，每个轮辐的高度H与轴向厚度t的比率在约2.5至25的范围内。
16. 如技术方案1所述的非充气轮胎，其中，所述轮辐的径向外端轴向地偏离所述轮辐的径向内端。
17. 如技术方案1所述的非充气轮胎，其中，所述轮辐从径向外端到径向内端弯曲。
18. 如技术方案1所述的非充气轮胎，其中，所述轮辐在负荷下沿轴向方向成弓形。
19. 如技术方案1所述的非充气轮胎，其中，所述轮辐盘的轮辐具有矩形剖面。
20. 如技术方案1所述的非充气轮胎，其中，所述轮辐盘的劲度系数在所述剪切带的劲度系数的4至12倍的范围内。
21. 一种非充气轮胎，包括：
与地面接触的环形胎面部分；
剪切带；以及
连接到所述剪切带的至少一个轮辐盘，其中，所述轮辐盘具有一个或多个轮辐，其中，所述轮辐具有宽度W和轴向厚度t，其中，比率W/t在15和80之间的范围内。
22. 如技术方案21所述的非充气轮胎，其中，所述轮辐具有矩形剖面。
23. 如技术方案21所述的非充气轮胎，其中，所述轮辐沿径向方向延伸。
24. 如技术方案21所述的非充气轮胎，其中，所述轮辐盘的劲度系数大于所述剪切带的劲度系数。
25. 如技术方案21所述的被结构地支撑的非充气轮胎，其中，所述比率W/t在30和60之间的范围内。
26. 如技术方案21所述的被结构地支撑的非充气轮胎，其中，所述轮辐盘的劲度系数在所述剪切带的劲度系数的4至12倍的范围内。
27. 如技术方案1或21所述的被结构地支撑的非充气轮胎，其中，存在多个轮辐盘，并且其中，所有所述轮辐盘的劲度系数大于所述剪切带的劲度系数。
28. 如技术方案1或21所述的被结构地支撑的非充气轮胎，其中，所述轮辐是弯曲的。
29. 一种被结构地支撑的非充气轮胎，包括：
与地面接触的环形胎面部分；
剪切带；以及
连接到所述剪切带的至少一个轮辐盘，其中，所述轮辐的轴向厚度小于所述轮辐盘的轴向厚度。
30. 如技术方案29所述的被结构地支撑的非充气轮胎，其中，所述轮辐盘的劲度系数大于所述剪切带的劲度系数。
31. 如权利要求29所述的被结构地支撑的非充气轮胎，其中，所述轮辐盘的轴向厚度A与所述轮辐的轴向厚度t的比率在6至11的范围内。
附图说明
通过参照以下描述和附图，将更好地理解本发明，在附图中：
图1是本发明的非充气轮胎的第一实施例的立体图；
图2是本发明的轮辐盘的立体图；
图3是图2的轮辐盘的示意性剖视图；
图4是图2的轮辐盘的前视图；
图5A是图1的非充气轮胎的剖视图；
图5B是力F在剪切带上产生的偏移的示意图；
图6是本发明的轮辐盘的替代实施例；
图7是本发明的轮辐盘的替代实施例；
图8是本发明的非充气轮胎的替代性实施例的剖视图，图示具有相同方向定向的多个轮辐盘；
图9是图1的非充气轮胎的剖视图，示出沿相反方向定向的两个轮辐盘，使得当处于负荷下时轮辐沿轴向向内成弓形。
图10是图1的非充气轮胎的剖视图，示出具有不同方向定向两个盘轮辐，使得当处于负荷下时轮辐沿轴向向外成弓形。
图11是图1的非充气轮胎的剖视图，示出盘轮辐具有弯曲的剖面，示出处于负荷下。
图12a图示剪切带的劲度系数测试，而图12b图示根据力位移曲线的斜率确定劲度系数k。
图13a图示轮辐盘的劲度系数测试，而图13b图示根据力位移曲线的斜率确定劲度系数k。
图14A图示经受剪切力的测试样品，而图14B图示纯剪切测试。
图15A图示非充气轮胎的劲度系数测试，而图15B图示根据力位移曲线的斜率确定劲度系数k。
具体实施方式
定义。对于本说明书，以下术语定义如下。
“赤道面”表示垂直于穿过轮胎中心线的轮胎旋转轴线的平面。
“子午面”表示平行于轮胎旋转轴线并且从所述轴线径向向外延伸的平面。
“迟滞（hysteresis）”表示在百分之十动剪应变（dynamic shear strain）以及在25℃条件下测量的动力损失正切（dynamic loss tangent）。
图1示出本发明的非充气轮胎100。本发明的轮胎包括径向外与地面接触的胎面200、剪切带（shear band）300以及一个或多个轮辐盘（spoke disk）400。本发明的非充气轮胎被设计成是顶部装载结构，使得剪切带300及一个或多个轮辐盘400高效地承载负荷。剪切带300和轮辐盘400被设计成，使得剪切带的刚度与轮胎的劲度系数直接相关。每个盘的轮辐被设计成硬结构（stiff structure），其在轮胎印迹中屈曲或变形并且不压缩或承载压缩负荷。这允许不在印迹区域中的其余轮辐能够承载负荷。由于在印迹之外的轮辐多于印迹之内的轮辐，因此每个轮辐的负荷将较小，使得能够用更小的轮辐承载轮胎负荷，这给出负荷效率非常高的结构。并非所有轮辐都能够弹性地屈曲，并且保留印迹中的压缩的负荷的一些部分。由于以上原因，期望的是最小化此种负荷，并且允许剪切带弯曲以克服路面障碍。大致的负荷分布是使得大约90-100%的负荷由剪切带和上轮辐承载，由此下轮辐实质上不承载负荷，并且优选承载小于10%。
胎面部分200可不具有花纹沟，或者可具有多个纵向定向的胎面花纹沟，在其间形成基本纵向的胎面花纹条。可进一步沿横向或纵向分割花纹条，以形成适合特定车辆应用的使用要求的胎面图案。胎面花纹沟可具有与轮胎的计划用途相一致的任何深度。轮胎胎面200可如期望的包括诸如花纹条、花纹块、花纹凸纹（lugs），花纹沟和花纹细缝（sipes）的元件，以改进在各种情况下的轮胎性能。
剪切带
剪切带300优选是环形的，并且在图5A中示出。剪切带300位于轮胎胎面200的径向内侧。剪切带300包括第一和第二加强弹性体层310、320。在剪切带300的第一实施例中，剪切带包括平行地布置的并且被弹性体的剪切基体（shear matrix）330分开的两个不可延伸层。每个不可延伸层310、320可由嵌入弹性体涂层中的平行的不可延伸加强帘线31、321形成。加强帘线311、321可以是钢、芳族聚酰胺或其他不可延伸结构。在剪切带的第二实施例中，剪切带300还包括位于第一和第二加强弹性体层310、320之间的第三加强弹性体层。
在第一加强弹性体层310中，加强帘线311相对于轮胎赤道面以角Φ定向，该角Φ在0至约+/-10度范围内。在第二加强弹性体层320中，加强帘线321相对于轮胎赤道面以角φ定向，该角φ在0至约+/-10度范围内。优选地，第一层的角Φ与第二层中的加强帘线的角φ沿相反方向。就是说，第一加强弹性体层中的角+Φ和第二加强弹性体层中的角-φ。
剪切基体330的厚度在约0.10英寸至约0.2英寸的范围内，更优选为约0.15英寸。剪切基体优选由剪切模量（shear modulus）G在2.5至40MPa的范围内的弹性体材料，并且优选在20至40MPa的范围内。可利用纯剪切测试确定剪切模量G，如图14所示。
剪切带具有剪切刚度（shear stiffness）GA。剪切刚度GA的确定，可通过测量力F在剪切带上产生的偏移（如图5B所示），然后根据以下等式进行计算：
GA=F*L/ΔX。
剪切带具有弯曲刚度（bending stiffness）EI。弯曲刚度EI可利用三点弯曲试验根据梁力学确定。其所描绘的情形是梁置于两个辊支撑件上并且经受应用于梁中间的集中负荷。根据以下等式确定弯曲刚度EI：EI=PL3/48*ΔX，其中P是负荷，L是梁长度，并且ΔX是偏移量。
期望的是最大化剪切带EI的弯曲刚度并最小化剪切带刚度GA。GA/EI的可接受比率将在0.01和20之间，理想范围在0.01和5之间。EA是剪切带的可延伸刚度（extensiblestiffness），并且通过应用张力并测量长度变化来实验地确定。剪切带的EA与EI的比率的可接受范围是0.02至100，理想范围为1至50。
剪切带具有劲度系数（spring rate）k，可通过向在剪切带顶部的水平板施加向下力并测量如图12所示的偏移量来实验地确定劲度系数k。根据力与偏移曲线的斜率确定劲度系数。
在替代性实施例中，剪切带可包括具有GA/EI、EA/EI的上述比率和劲度系数的任何结构。轮胎胎面优选缠绕剪切带，并且优选一体地模制到剪切带。
轮辐盘
本发明的非充气轮胎还包括至少一个轮辐盘400，并且优选至少两个盘400，至少两个盘在非充气轮胎的相反端处分隔开，如图1、9和10所示。轮辐盘400用于承载从剪切层传送的负荷。盘主要负载拉张和剪切，并且不承载压缩负荷。如图2所示，盘400是环形的，并且具有外缘406和内缘403用于接纳金属或刚性加强环405以形成轮毂。每个盘400具有轴向厚度A，该轴向厚度A显著小于非充气轮胎的轴向厚度AW。轴向厚度A在AW的5-20%范围内，更优选为5-10%AW。如果采用多于一个盘，则每个盘的轴向厚度可不同或相同。
每个轮辐盘400具有劲度系数（spring rate）SR，可通过测量已知负荷下的偏移来实验地确定SR，如图13a所示。用于确定轮辐盘劲度系数k的一种方法是将轮辐盘安装到轮毂，并且将轮辐盘的外环附接到刚性测试固定件。向下力被应用到轮毂，并且记录轮毂的位移。根据力偏移曲线的斜率确定劲度系数k，如图13b所示。优选的是，轮辐盘的劲度系数大于剪切带的劲度系数。优选的是，轮辐盘的劲度系数在剪切带的劲度系数的4至12倍范围内，更优选地在剪切带的劲度系数的6至10倍范围内。
优选地，如果使用多于一个轮辐盘，则所有轮辐盘具有相同的劲度系数。如图8所示，可通过增加轮辐盘的数量来调整非充气轮胎的劲度系数。替代性地，通过改变轮辐盘的几何形状或改变轮辐盘的材料，每个轮辐盘的劲度系数可不同。此外，优选的是，如果使用多于一个轮辐盘，则所有轮辐盘具有相同的外直径。
图8图示具有多个轮辐盘400的非充气轮胎的替代实施例。轮辐410优选沿径向方向延伸。轮辐盘400优选被定向成使得所有轮辐盘沿相同方向弯曲。本发明的轮辐被设计成沿轴向方向凸出或变形，使得每个轮辐沿轴向向外变形，如图10所示，或沿轴向向内变形，如图9所示。如果仅使用两个轮辐，则轮辐盘可被定向成使得每个轮辐盘沿轴向向内凸出或变形，如图9所示，或相反地定向成使得轮辐盘沿轴向向外凸出或变形，如图10所示。当非充气轮胎负载时，在基本没有压缩阻力的情况下通过接触印痕时，轮辐将变形或沿轴向成弓形，这向负荷轴承供应零压缩力或微小的压缩力。轮辐的主要负荷是通过拉张和剪切，而非压缩。
轮辐具有矩形剖面，如图1所示，但是不限于矩形剖面，并且可以是圆形、正方形、椭圆形等。优选地，轮辐剖面的几何形成被选择用于纵向屈曲，并且具有的轮辐宽度W与轮辐轴向厚度比率W/t优选在约15至约80范围内，并且更优选在约30至约60的范围内，最优选在约45至约55的范围内。优选的矩形轮辐设计的独特方面是轮辐承载剪切负荷的能力，这允许弹簧钢性散布在处于拉张以及剪切负荷下的轮辐之间。提供剪切刚度的这种几何学能力在于轮辐厚度t和轮辐的径向高度H之间的比率。优选的H/t比率在约2.5和25（约表示+/-10%）的范围内，更优选在约10至20（约表示+/-10%）的范围内，最优选在12-17的范围内。
轮辐优选在径向平面中以角度α成角度，如图3所示。角度α优选在60至88度的范围内，更优选在70至85度的范围内。此外，径向外端415轴向地偏离轮辐410的径向内端413，以促进轮辐沿轴向方向成弓形或变形。替代性地，轮辐900可如图11所示地弯曲。
图6是轮辐盘700的替代实施例。轮辐盘是环形的，并且主要是具有多个孔702的实心结构。孔可沿径向方向定向地成排布置。
图7是轮辐盘800的替代实施例。轮辐盘是环形和实心的，但没有孔。轮辐盘700、800的剖面与图3相同。轮辐盘700、800具有相同的厚度、轴向宽度，如图3所示。
轮辐盘优选由弹性材料形成，更优选地，由热塑性弹性体形成。基于以下材料特性中的一个或多个选择轮辐盘的材料。利用ISO 527-1/-2标准测试方法，盘材料的拉伸（杨氏）模量优选在45MPa至650MPa的范围内，更优选地在85MPa至300MPa的范围内。玻璃化温度小于-25摄氏度，更优选地小于-35摄氏度。断裂时的屈服应变大于30%，更优选地大于40%。断裂延长率大于或等于屈服应变，更优选地大于200%。热偏移温度在0.45MPa下大于40摄氏度，更优选地在0.45MPa下大于50摄氏度。在23摄氏度下利用ISO 179/ISO180测试方法的Izod和Charpy凹口试验未产生断裂。盘的两种合适的材料可从DSM Products商购并且以商标ARNITEL PM 420和ARNITEL Pl461销售。
申请人理解，通过阅读以上说明书，许多其他改变对于本领域普通技术人员来说是显然的。这些改变和其他改变在如所附权利要求所限定的本发明的精神和范围内。

Claims (10)

1.一种被结构地支撑的非充气轮胎，其特征在于：
与地面接触的环形胎面部分；
剪切带；以及
连接到所述剪切带的至少一个轮辐盘，其中，所述轮辐盘具有至少一个轮辐，其中，所述轮辐盘的劲度系数大于所述剪切带的劲度系数。
2.如权利要求1所述的被结构地支撑的非充气轮胎，其特征在于，所述轮辐的轴向厚度小于所述轮辐盘的轴向厚度。
3.如权利要求1所述的被结构地支撑的非充气轮胎，其特征在于，所述轮辐的轴向厚度小于所述轮辐的宽度。
4.如权利要求1所述的被结构地支撑的非充气轮胎，其特征在于第二轮辐盘，其中，每个轮辐盘位于所述非充气轮胎的每个轴向端上。
5.如权利要求4所述的被结构地支撑的非充气轮胎，其特征在于，所述轮辐盘具有相同的刚度。
6.如权利要求4所述的非充气轮胎，其特征在于，所述轮辐盘具有相同的外直径。
7.如权利要求4所述的非充气轮胎，其特征在于，所述轮辐盘由相同材料制成。
8.如权利要求1所述的非充气轮胎，其特征在于，所述轮辐盘是不具有孔的实心环形盘。
9.如权利要求1所述的非充气轮胎，其特征在于，所述轮辐盘是具有一个或多个孔的实心环形盘。
10.如权利要求9所述的非充气轮胎，其特征在于，所述轮辐盘具有多个孔，所述多个孔被布置在沿径向定向的排中。
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