CN106985601B - 非充气轮胎 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及非充气轮胎。一种结构支撑型轮胎包括：接触地面的环形胎面部分、剪切带和连接到剪切带的至少一个轮辐盘，其中，所述轮辐盘具有至少两个轮辐，其中，每个轮辐在外环与内环之间延伸，其中，所述轮辐中的一个从外环以弯曲的方式延伸到内环。第二轮辐从外环以笔直的方式延伸到内环。

Description

非充气轮胎
技术领域
本发明大体涉及交通工具轮胎和非充气轮胎，且更确切的地涉及非充气轮胎。
背景技术
一个多世纪以来，充气轮胎已成为实现交通工具机动性的选择方案。充气轮胎是拉伸性结构。充气轮胎具有使充气轮胎现今如此占主导地位的至少四个特征。充气轮胎在承载负荷方面是有效的，因为轮胎结构全部参与承载负荷。充气轮胎也是满足需要的，因为其具有低接触压力，从而由于交通工具负荷的分布使得在路面上的磨损较小。充气轮胎还具有低刚度，从而确保交通工具中乘坐的舒适度。充气轮胎的主要缺点是其需要压缩流体。在充气压力完全丧失之后，使常规充气轮胎失效。
设计成在无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许多问题和危害。既不需要压力维持，也不需要压力监控。结构支撑型轮胎（例如，实心轮胎或其它弹性体结构）到目前为止并未提供常规充气轮胎所需的性能水平。实现类似于充气轮胎性能的结构支撑型轮胎解决方案将是一项令人期望的改进。
非充气轮胎通常由其负荷承载效率所限定。“底部装载机”基本上是在结构的位于轮毂下方的部分中承载大部分负荷的刚性结构。“顶部装载机”设计成使得结构全部参与承载负荷。顶部装载机因此具有高于底部装载机的负荷承载效率的负荷承载效率，允许实现质量更小的设计。
因此，期望改进非充气轮胎，使得其具有充气轮胎的所有特征，而没有需要充气的缺点。
发明内容
本发明的一个或更多个实施例提供一种结构支撑型非充气轮胎，其包括接触地面的环形胎面部分、剪切带和连接到剪切带的至少一个轮辐盘，其中，轮辐盘具有至少两个轮辐，其中，每个轮辐在外环与内环之间延伸，其中，所述轮辐中的一个从外环以弯曲的方式延伸到内环。
本发明的一个或更多个实施例提供一种结构支撑型非充气轮胎，其包括接触地面的环形胎面部分、剪切带和连接到剪切带的至少一个轮辐盘，其中，轮辐盘具有至少两个轮辐，其中，每个轮辐在外环与内环之间延伸，其中，所述轮辐中的一个从外环以弯曲的方式延伸到内环，并且其中，第二轮辐从外环以笔直的方式延伸到内环。
本发明的一个或更多个实施例提供一种结构支撑型非充气轮胎，其包括接触地面的环形胎面部分、剪切带和连接到剪切带的至少一个轮辐盘，其中，轮辐盘具有至少两个轮辐，其中，每个轮辐在外环与内环之间延伸，其中，所述轮辐中的一个从外环以弯曲的方式延伸到内环，并且其中，轮辐盘的弹性系数大于剪切带的弹性系数。
本发明的一个或更多个实施例提供一种结构支撑型非充气轮胎，其包括接触地面的环形胎面部分、剪切带和连接到剪切带的至少一个轮辐盘，其中，轮辐盘具有至少两个轮辐，其中，每个轮辐在外环与内环之间延伸，其中，所述轮辐中的一个从外环以弯曲的方式延伸到内环，并且其中，轮辐盘具有的轴向厚度小于轮胎的轴向厚度。
本发明的一个或更多个实施例提供一种结构支撑型非充气轮胎，其包括接触地面的环形胎面部分、剪切带和连接到剪切带的至少一个轮辐盘，其中，轮辐盘具有至少两个轮辐，其中，每个轮辐在外环与内环之间延伸，其中，所述轮辐中的一个从外环以弯曲的方式延伸到内环，并且其中，轮辐盘的轴向厚度大于轮辐的厚度。
本发明的一个或更多个实施例提供一种结构支撑型非充气轮胎，其包括接触地面的环形胎面部分、剪切带和连接到剪切带的至少一个轮辐盘，其中，轮辐盘具有至少两个轮辐，其中，每个轮辐在外环与内环之间延伸，其中，所述轮辐中的一个从外环以弯曲的方式延伸到内环，并且其中，轮辐的轴向宽度W2与厚度t2的W2/t2比是在大约8到大约12的范围中。
本发明的一个或更多个实施例提供一种结构支撑型非充气轮胎，其包括接触地面的环形胎面部分、剪切带和连接到剪切带的至少一个轮辐盘，其中，轮辐盘具有至少两个轮辐，其中，每个轮辐在外环与内环之间延伸，其中，所述轮辐中的一个从外环以弯曲的方式延伸到内环，并且其中，轮辐的轴向宽度W2与厚度t2的W2/t2比是在大约9到大约22的范围中。
本发明的一个或更多个实施例提供一种结构支撑型非充气轮胎，其包括接触地面的环形胎面部分、剪切带和连接到剪切带的至少一个轮辐盘，其中，轮辐盘具有至少两个轮辐，其中，每个轮辐在外环与内环之间延伸，其中，所述轮辐中的一个从外环以弯曲的方式延伸到内环，并且其中，轮辐盘的轮辐在径向方向上屈曲。
本发明的一个或更多个实施例提供一种结构支撑型非充气轮胎，其包括接触地面的环形胎面部分、剪切带和连接到剪切带的至少一个轮辐盘，其中，轮辐盘具有至少两个轮辐，其中，每个轮辐在外环与内环之间延伸，其中，所述轮辐中的一个从外环以弯曲的方式延伸到内环，并且其中，第一轮辐和第二轮辐在联结点处联结在一起。
本发明的一个或更多个实施例提供一种结构支撑型非充气轮胎，其包括接触地面的环形胎面部分、剪切带和连接到剪切带的至少一个轮辐盘，其中，轮辐盘具有至少两个轮辐，其中，每个轮辐在外环与内环之间延伸，其中，所述轮辐中的一个从外环以弯曲的方式延伸到内环，其中，轮辐的轴向宽度W2与厚度t2的W2/t2比是在大约9到大约22的范围中，并且其中，每个轮辐具有从外环到联结点的长度L2和从联结点到内环的长度L1，其中，每个轮辐的L1/L2比是在0.2到5的范围中。
本发明的一个或更多个实施例提供一种结构支撑型非充气轮胎，其包括接触地面的环形胎面部分、剪切带和连接到剪切带的至少一个轮辐盘，其中，轮辐盘具有至少两个轮辐，其中，每个轮辐在外环与内环之间延伸，其中，所述轮辐中的一个从外环以弯曲的方式延伸到内环，并且其中，每个轮辐具有从外环到联结点的长度L2和从联结点到内环的长度L1，其中，每个轮辐的L1/L2比是在0.5到2的范围中。
本发明的一个或更多个实施例提供一种非充气轮胎，其包括：接触地面的环形胎面部分；剪切带；连接到剪切带的两个轴向外轮辐盘，其中，每个轴向外轮辐盘具有一个或更多个轮辐，其中，当处于负荷作用下时，所述一个或更多个轮辐在第一方向上屈曲；以及具有第一轮辐构件的至少一个内盘，其中，所述轮辐构件在与所述第一方向不同的第二方向上屈曲。
本发明的一个或更多个实施例提供一种结构支撑型非充气轮胎，其包括接触地面的环形胎面部分、剪切带和连接到剪切带的至少一个轮辐盘，其中，轮辐盘具有至少两个轮辐，其中，每个轮辐在外环与内环之间延伸，其中，所述轮辐中的一个从外环以弯曲的方式延伸到内环，并且其中，轴向外轮辐盘具有多个轮辐，所述轮辐具有宽度W和轴向厚度t，其中，W/t比是在15到80之间的范围中。
本发明的一个或更多个实施例提供一种结构支撑型非充气轮胎，其包括接触地面的环形胎面部分、剪切带和连接到剪切带的至少一个轮辐盘，其中，轮辐盘具有至少两个轮辐，其中，每个轮辐在外环与内环之间延伸，其中，所述轮辐中的一个从外环以弯曲的方式延伸到内环，其中，轴向外轮辐盘具有多个轮辐，所述轮辐具有宽度W和轴向厚度t，其中，W/t比是在15到80之间的范围中，并且其中，所述轮辐具有矩形截面。
本发明的一个或更多个实施例提供一种结构支撑型非充气轮胎，其包括接触地面的环形胎面部分、剪切带和连接到剪切带的至少一个轮辐盘，其中，轮辐盘具有至少两个轮辐，其中，每个轮辐在外环与内环之间延伸，其中，所述轮辐中的一个从外环以弯曲的方式延伸到内环，其中，轴向外轮辐盘具有多个轮辐，所述轮辐具有宽度W和轴向厚度t，其中，W/t比是在15到80之间的范围中，或其中，W/t比是在30到60之间的范围中。
本发明的一个或更多个实施例提供一种非充气轮胎，其包括：接触地面的环形胎面部分；剪切带；连接到剪切带的两个轴向外轮辐盘，其中，每个轴向外轮辐盘具有一个或更多个轮辐，其中，当处于负荷作用下时，所述一个或更多个轮辐在第一方向上屈曲；以及具有第一轮辐构件的至少一个内盘，其中，所述轮辐构件在与所述第一方向不同的第二方向上屈曲，并且其中，内盘具有与第一轮辐构件不同的第二轮辐构件，其中，第一和第二轮辐构件在联结点处联结在一起。
本发明的一个或更多个实施例提供一种非充气轮胎，其包括：接触地面的环形胎面部分；剪切带；连接到剪切带的两个轴向外轮辐盘，其中，每个轴向外轮辐盘具有一个或更多个轮辐，其中，当处于负荷作用下时，所述一个或更多个轮辐在第一方向上屈曲；以及具有第一轮辐构件的至少一个内盘，其中，所述轮辐构件在与所述第一方向不同的第二方向上屈曲，并且其中，第一轮辐构件是笔直的。
本发明的一个或更多个实施例提供一种非充气轮胎，其包括：接触地面的环形胎面部分；剪切带；连接到剪切带的两个轴向外轮辐盘，其中，每个轴向外轮辐盘具有一个或更多个轮辐，其中，当处于负荷作用下时，所述一个或更多个轮辐在第一方向上屈曲；以及具有第一轮辐构件的至少一个内盘，其中，所述轮辐构件在与所述第一方向不同的第二方向上屈曲，并且其中，第二轮辐构件是弯曲的。
本发明的一个或更多个实施例提供一种非充气轮胎，其包括：接触地面的环形胎面部分；剪切带；连接到剪切带的两个轴向外轮辐盘，其中，每个轴向外轮辐盘具有一个或更多个轮辐，其中，当处于负荷作用下时，所述一个或更多个轮辐在第一方向上屈曲；以及具有第一轮辐构件的至少一个内盘，其中，所述轮辐构件在与所述第一方向不同的第二方向上屈曲，并且其中，第一和第二轮辐构件联结在一起以形成小的三角形凹部和大的三角形凹部。
本发明的一个或更多个实施例提供一种结构支撑型非充气轮胎，其包括接触地面的环形胎面部分、剪切带和连接到剪切带的至少一个轮辐盘，其中，轮辐盘具有至少两个轮辐，其中，每个轮辐在外环与内环之间延伸，其中，所述轮辐中的一个从外环以弯曲的方式延伸到内环，其中，轴向外轮辐盘具有多个轮辐，所述轮辐具有宽度W和轴向厚度t，其中，W/t比是在15到80之间的范围中，其中，所述轮辐具有矩形截面，其中，每个轮辐构件具有从外环到联结点的长度L2和从联结点到内环的长度L1，其中，每个轮辐构件的L1/L2比是在0.2到5的范围中。
本发明的一个或更多个实施例提供一种结构支撑型非充气轮胎，其包括接触地面的环形胎面部分、剪切带和连接到剪切带的至少一个轮辐盘，其中，轮辐盘具有至少两个轮辐，其中，每个轮辐在外环与内环之间延伸，其中，所述轮辐中的一个从外环以弯曲的方式延伸到内环，其中，轴向外轮辐盘具有多个轮辐，所述轮辐具有宽度W和轴向厚度t，其中，W/t比是在15到80之间的范围中，其中，所述轮辐具有矩形截面，其中，每个轮辐构件具有从外环到联结点的长度L2和从联结点到内环的长度L1，并且其中，每个轮辐构件具有从外环到联结点的长度L2和从联结点到内环的长度L1，其中，每个轮辐构件的L1/L2比是在0.5到2的范围中。
本发明的一个或更多个实施例提供一种非充气轮胎，其包括：接触地面的环形胎面部分；剪切带；连接到剪切带的两个轴向外轮辐盘，其中，每个轴向外轮辐盘具有一个或更多个轮辐，其中，当处于负荷作用下时，所述一个或更多个轮辐在第一方向上屈曲；以及具有第一轮辐构件的至少一个内盘，其中，所述轮辐构件在与所述第一方向不同的第二方向上屈曲，并且其中，第一轮辐构件是弯曲的。
本发明的一个或更多个实施例提供一种非充气轮胎，其包括：接触地面的环形胎面部分；剪切带；连接到剪切带的第一轮辐盘，所述轮辐盘具有一个或更多个轮辐，其中，当处于负荷作用下时，所述一个或更多个轮辐在第一方向上屈曲；以及具有第一轮辐构件的第二轮辐盘，其中，所述轮辐构件在与所述第一方向不同的第二方向上屈曲。
本发明的一个或更多个实施例提供一种非充气轮胎，其包括：接触地面的环形胎面部分；剪切带；连接到剪切带的第一轮辐盘，所述轮辐盘具有一个或更多个轮辐，其中，当处于负荷作用下时，所述一个或更多个轮辐在第一方向上屈曲；以及具有第一轮辐构件的第二轮辐盘，其中，所述轮辐构件在与所述第一方向不同的第二方向上屈曲，并且其中，所述第二轮辐盘进一步包括联结到第一轮辐构件的第二轮辐构件。
根据本发明，其还包括以下技术方案：
1. 一种结构支撑型非充气轮胎，其包括：
接触地面的环形胎面部分；
剪切带；以及
至少一个轮辐盘，其连接到所述剪切带，其中，所述轮辐盘具有至少两个轮辐，其中，每个轮辐在外环与内环之间延伸，其中，所述轮辐中的一个从所述外环以弯曲的方式延伸到所述内环。
2. 根据技术方案1所述的结构支撑型非充气轮胎，其中，所述第二轮辐从所述外环以笔直的方式延伸到所述内环。
3. 根据技术方案1所述的结构支撑型非充气轮胎，其中，所述轮辐盘的弹性系数大于所述剪切带的所述弹性系数。
4. 根据技术方案1所述的结构支撑型非充气轮胎，其中，所述轮辐盘具有的轴向厚度小于所述轮胎的轴向厚度。
5. 根据技术方案1所述的结构支撑型非充气轮胎，其中，所述轮辐盘的轴向厚度大于所述轮辐的厚度。
6. 根据技术方案1所述的结构支撑型非充气轮胎，其中，轮辐的轴向宽度W2与厚度t2的W2/t2比是在大约8到大约12的范围中。
7. 根据技术方案1所述的结构支撑型非充气轮胎，其中，轮辐的轴向宽度W2与厚度t2的W2/t2比是在大约9到大约22的范围中。
8. 根据技术方案1所述的结构支撑型非充气轮胎，其中，所述轮辐盘的所述轮辐在径向方向上屈曲。
9. 根据技术方案1所述的结构支撑型非充气轮胎，其中，所述第一轮辐与所述第二轮辐在联结点处联结在一起。
10. 根据技术方案7所述的结构支撑型非充气轮胎，其中，每个轮辐具有从所述外环到所述联结点的长度L2和从所述联结点到所述内环的长度L1，其中，每个轮辐的L1/L2比是在0.2到5的范围中。
11. 根据技术方案1所述的结构支撑型非充气轮胎，其中，每个轮辐具有从所述外环到所述联结点的长度L2和从所述联结点到所述内环的长度L1，其中，每个轮辐的L1/L2比是在0.5到2的范围中。
12. 一种非充气轮胎，其包括：
接触地面的环形胎面部分；
剪切带；
两个轴向外轮辐盘，其连接到所述剪切带，其中，每个轴向外轮辐盘具有一个或更多个轮辐，其中，当处于负荷作用下时，所述一个或更多个轮辐在第一方向上屈曲；以及
具有第一轮辐构件的至少一个内盘，其中，所述轮辐构件在与所述第一方向不同的第二方向上屈曲。
13. 根据技术方案1所述的非充气轮胎，其中，所述轴向外轮辐盘具有多个轮辐，所述轮辐具有宽度W和轴向厚度t，其中，W/t比是在15到80之间的范围中。
14. 根据技术方案13所述的非充气轮胎，其中，所述轮辐具有矩形截面。
15. 根据技术方案13所述的非充气轮胎，其中，所述W/t比是在30到60之间的范围中。
16. 根据技术方案12所述的非充气轮胎，其中，所述内盘具有与所述第一轮辐构件不同的第二轮辐构件，其中，所述第一轮辐构件和所述第二轮辐构件在联结点处联结在一起。
17. 根据技术方案12所述的非充气轮胎，其中，第一轮辐构件是笔直的。
18. 根据技术方案12所述的非充气轮胎，其中，所述第二轮辐构件是弯曲的。
19. 根据技术方案12所述的非充气轮胎，其中，所述第一轮辐构件和所述第二轮辐构件联结在一起以形成小的三角形凹部和大的三角形凹部。
20. 根据技术方案14所述的非充气轮胎，其中，每个轮辐构件具有从所述外环到所述联结点的长度L2和从所述联结点到所述内环的长度L1，其中，每个轮辐构件的L1/L2比是在0.2到5的范围中。
21. 根据技术方案14所述的结构支撑型非充气轮胎，其中，每个轮辐构件具有从所述外环到所述联结点的长度L2和从所述联结点到所述内环的长度L1，其中，每个轮辐构件的L1/L2比是在0.5到2的范围中。
22. 根据技术方案12所述的非充气轮胎，其中，所述第一轮辐构件是弯曲的。
23. 一种非充气轮胎，其包括：
接触地面的环形胎面部分；
剪切带；
第一轮辐盘，其连接到所述剪切带，所述轮辐盘具有一个或更多个轮辐，其中，当处于负荷作用下时，所述一个或更多个轮辐在第一方向上屈曲；以及
第二轮辐盘，其具有第一轮辐构件，其中，所述轮辐构件在与所述第一方向不同的第二方向上屈曲。
24. 根据技术方案23所述的非充气轮胎，其中，所述第二轮辐盘进一步包括联结到所述第一轮辐构件的第二轮辐构件。
附图说明
将通过参考以下描述和附图来更好地理解本发明，在附图中：
图1A是本发明的非充气轮胎的第一实施例的透视图；
图1B是本发明的非充气轮胎的第二实施例的透视图；
图1C是本发明的非充气轮胎的第三实施例的透视图；
图2是轮辐盘的第一实施例的前透视图；
图3是图2的轮辐盘的第一实施例的示意性截面图；
图4是图2的轮辐盘的第一实施例的前视图；
图5是图1的非充气轮胎的截面图；
图6是本发明的轮辐盘的第二实施例；
图7是本发明的轮辐盘的第三实施例；
图8是本发明的非充气轮胎的替代性实施例的截面图，其图示具有相同取向的多个轮辐盘；
图9是图1的非充气轮胎的截面图，其示出两个轮辐盘具有相对的取向，使得当处于负荷作用下时轮辐轴向向内弯曲；
图10是图1的非充气轮胎的截面图，其示出两个盘轮辐具有不同的取向，使得当处于负荷作用下时轮辐轴向向外弯曲；
图11是图1的非充气轮胎的截面图，其示出盘轮辐（示出处于负荷作用下）具有弯曲的截面；
图12是本发明的轮辐盘的第四实施例的前视图；
图13是图12的轮辐盘的第四实施例的透视图；
图14是本发明的轮辐盘的第五实施例的前视图；
图15是示出处于负荷作用下的图14的轮辐盘的第五实施例的透视图；
图16是图12、图14的第四、第五实施例的第一和第二轮辐构件的特写视图；
图17A图示针对剪切带的弹性系数测试，而图17B图示从力位移曲线的斜率所确定的弹性系数k；
图18A图示针对轮辐盘的弹性系数测试，而图18B图示从力位移曲线的斜率所确定的弹性系数k；
图19A图示针对轮辐盘的弹性系数测试，而图19B图示从力位移曲线的斜率所确定的轮胎弹性系数k。
定义
针对此说明书按如下定义以下术语。
“赤道面”意指垂直于轮胎的旋转轴线并经过轮胎中心线的平面。
“子午面”意指平行于轮胎旋转轴线并从所述轴线径向向外延伸的平面。
“迟滞”意指在10%动态剪切应变下且在25°C下测得的动态损耗正切。
具体实施方式
图1A到图1C中示出了本发明的非充气轮胎100的示例。本发明的轮胎包括径向外地面接合胎面200、剪切带300和一个或更多个轮辐盘400。轮辐盘400可具有不同设计，如下文更详细地描述。本发明的非充气轮胎设计成顶部装载结构，使得剪切带300和一个或更多个轮辐盘400有效地承载负荷。剪切带300和轮辐盘400设计成使得剪切带的刚度直接与轮胎的弹性系数直接相关。每个盘的轮辐设计成刚性结构，该刚性结构在轮胎印迹中屈曲或变形且并不压缩或承载压缩负荷。这允许轮辐的不在印迹区域中的奇遇部分具有承载负荷的能力。由于印迹外部的轮辐多于印迹中的轮辐，所以每个轮辐的负荷将是小的，从而使得更小的轮辐能够承载轮胎负荷，这产生了极具负荷有效性的结构。并不是所有的轮辐都将能够弹性屈曲，而是将保持负荷的一定部分在印迹中受压。为此原因，期望最小化此负荷并且允许剪切带弯曲以克服路面障碍。粗略估计的负荷分布是如此，使得负荷的近似90-100%由剪切带和上轮辐承载，使得下轮辐几乎承载零负荷，且优选地少于10%。
非充气轮胎可具有轮辐盘的不同组合，以便将非充气轮胎调整为具有所期望的特征。例如，可选择承载剪切负荷与拉伸负荷两者的第一轮辐盘400。可选择仅承载拉伸负荷的第二轮辐盘。可选择在侧向方向上呈刚性的第三轮辐盘1000、2000。参见如图1A到图1C中所示的示例性轮胎盘构型。
胎面部分200可不具有花纹沟，或可具有其间形成基本上纵向胎面肋的多个纵向取向的胎面花纹沟。肋可进一步被横向或纵向地划分，以形成适合于特定交通工具应用的使用要求的胎面图案。胎面花纹沟可具有与轮胎的预期用途一致的任何深度。轮胎胎面200可根据需要包括例如肋、块、凸起、花纹沟和花纹细缝等元件以改进轮胎在各种条件下的性能。
剪切带（shear band）
剪切带300优选地是环形的且示于图5中。剪切带300位于轮胎胎面200的径向向内处。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，剪切带包括平行布置且由弹性体的剪切基质330分开的两个不可延伸层。每个不可延伸层310、320可由嵌入于弹性体涂层中的平行的不可延伸的加强帘线311、321形成。加强帘线311、321可以是钢、芳纶或其它不可延伸结构。在剪切带的第二实施例中，剪切带300进一步包括位于第一与第二加强弹性体层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相对于轮胎赤道面取向成处于在0到大约+/- 10度的范围中的角度Φ。在第二加强弹性体层320中，加强帘线321相对于轮胎赤道面取向成处于在0到大约+/- 10度的范围中的角度
Figure 425010DEST_PATH_IMAGE001
。优选地，第一层的角度Φ是在第二层中的加强帘线的角度
Figure 204747DEST_PATH_IMAGE001
的相反方向上。即，在第一加强弹性体层中是角度+ Φ，而在第二加强弹性体层中是角度–
Figure 927853DEST_PATH_IMAGE002
。
剪切基质330具有的厚度在大约0.10英寸到大约0.2英寸的范围中，更优选地为大约0.15英寸。剪切基质优选地由弹性体材料形成，所述弹性体材料具有的剪切模量Gm在15到80 MPa的范围中，且更优选地在40到60 MPA的范围中。
剪切带具有剪切刚度GA。可通过测量取自剪切带的代表性测试样本上的挠度来确定剪切刚度GA。测试样本的上表面经受侧向力F，如下所示。测试样本是取自剪切带且具有与剪切带相同的径向厚度的代表性样品。然后，由以下方程计算剪切刚度GA：
GA=F*L/ΔX。
Figure 742225DEST_PATH_IMAGE003
。
剪切带具有弯曲刚度EI。可使用三点弯曲测试根据梁力学来确定弯曲刚度EI。其表示梁搁在两个滚柱支座上并经受施加在梁中间的集中负荷的情况。由以下方程确定弯曲刚度EI：EI = PL3/48* ΔX，其中P是负荷，L是梁长度，以及ΔX是挠度。
期望最大化剪切带的弯曲刚度EI并且最小化剪切带刚度GA。可接受的GA/EI比将在0.01到20之间，理想范围在0.01到5之间。EA是剪切带的可延伸刚度且其是以实验方法通过施加拉伸力并测量长度变化所确定的。剪切带的EA/EI比在0.02到100的范围中是可接受的，且理想范围是1到50。
剪切带300优选地能够承受在15-30%的范围中的最大剪切应变。
非充气轮胎具有以实验方法确定的总弹性系数kt。非充气轮胎安装在轮辋上，且通过轮辋将负荷施加到轮胎的中心，如图19A中所示。从力-挠度曲线的斜率来确定弹性系数kt，如图19B中所示。根据所期望的应用，轮胎弹性系数kt可变化。对于割草机或低速交通工具应用而言，轮胎弹性系数kt优选地在650到1200磅/英寸的范围中。
剪切带具有可以实验方法来确定的弹性系数k，这是通过将向下的力施加于在剪切带顶部处的水平板上并测量挠度的量，如图17A中所示。从力-挠度曲线的斜率来确定弹性系数，如图17B中所示。
本发明并不限于本文中所公开的剪切带结构，而是可包括具有下列各项的任何结构：在0.01到20的范围中的GA/EI、在0.02到100的范围中的EA/EI比或在20到2000的范围中的弹性系数以及其任何组合。更优选地，剪切带具有0.01到5的GA/EI比或1到50的EA/EI比或170磅/英寸的弹性系数及其任何子组合。轮胎胎面优选地缠绕在剪切带周围，且优选地整体模制到剪切带。
轮辐盘
本发明的非充气轮胎进一步包括至少一个轮辐盘400、700、800、900或1000，且优选地具有可在非充气轮胎的相对端部处分隔开的至少两个盘，如图1B、图8中所示。轮辐盘可具有不同的截面设计，如（例如）图4、图6、图7、图12和图14中所示。轮辐盘作用来承载从剪切层传送的负荷。盘主要是在拉伸和剪切作用下进行装载，而在受压下不承载负荷。图2中示出了可用于非充气轮胎中的第一示例性盘400。盘400呈环形，且具有外边缘406和用于接收金属或刚性加强环405以形成轮毂的内边缘403。如本文中所描述的每个盘具有的轴向厚度A充分小于非充气轮胎的轴向厚度AW。轴向厚度A是在AW的5-20%的范围中，更优选地在AW的5-10%的范围中。如果利用一个以上的盘，则每个盘的轴向厚度可变化或可相同。
每个轮辐盘具有可以实验方法通过测量在已知负荷下的挠度所确定的弹性系数SR，如图18A中所示。一种用于确定轮辐盘弹性系数k的方法是：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夹具。将向下的力施加到轮毂，并记录轮毂的位移。根据如图18B中所示的力挠度曲线的斜率来确定弹性系数k。优选地，轮辐盘弹性系数大于剪切带的弹性系数。优选地，轮辐盘弹性系数在剪切带的弹性系数的4到12倍的范围中，且更优选地在剪切带的弹性系数的6到10倍的范围中。
优选地，如果使用一个以上的轮辐盘，则所有轮辐盘具有相同的弹性系数。可通过增加轮辐盘的数量来调节非充气轮胎的弹性系数，如图8中所示。可替代地，每个轮辐盘的弹性系数可通过改变轮辐盘的几何结构或改变材料而不同。额外优选地，如果使用一个以上的轮辐盘，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性实施例。轮辐410优选地在径向方向上延伸。盘400的轮辐设计成在轴向方向上凸出或变形，使得每个轮辐轴向向外变形（如图10中所示）或轴向向内变形（如图9中所示）。如果仅使用两个轮辐盘，则所述轮辐盘可取向成使得每个轮辐盘轴向向内凸出或变形（如图9中所示），或可以是相反的取向使得轮辐盘轴向向外凸出（如图10中所示）。当非充气轮胎已负载时，轮辐在穿过接地面时将变形或轴向地弯曲而几乎没有抗压强度，将零或微不足道的压缩力供应给负荷承载件。轮辐的主要负荷是通过拉伸和剪切引起的，而非压缩。
轮辐具有矩形截面，如图2中所示，但并不限于矩形截面，而是可以是圆形、方形、椭圆形等。优选地，轮辐410具有被选择用于实现纵向屈曲的截面几何结构，且优选地具有的轮辐宽度W与轮辐轴向厚度的W/t比在大约15到大约80的范围中，且更优选地在大约30到大约60的范围中，且最优选地在大约45到大约55的范围中。优选的矩形轮辐设计的独特方面是轮辐具有承载剪切负荷的能力，从而允许弹性刚度在处于拉伸和处于剪切载荷作用下的轮辐之间散布。提供剪切刚度的这种几何能力是轮辐的轮辐厚度t与径向高度H之间的比。优选的H/t比是在大约2.5到25（大约意指+/-10%）的范围中，且更优选地在大约10到20（大约意指+/-10%）的范围中，且最优选地是在12-17的范围中。
轮辐优选地在径向平面中成角度α，如图3中所示。角度α优选地在60到88度的范围中，且更优选地在70到85度的范围中。另外，径向外端415从轮辐410的径向内端413轴向偏移，以促进轮辐在轴向方向上弯曲或变形。可替代地，轮辐900可以是弯曲的，如图11中所示。
图6是轮辐盘700的第二实施例。轮辐盘呈环形以及主要为实心且具有多个孔702。这些孔可布置成取向在径向方向上的数行。图7是轮辐盘800的第三实施例。轮辐盘呈环形以及为实心的且不具有孔。轮辐盘700、800的截面与图3相同。轮辐盘700、800具有与图3中所示的厚度、轴向宽度相同的厚度、轴向宽度。
图12到图13图示轮辐盘1000的第四实施例。轮辐盘1000具有的轴向厚度A充分小于非充气轮胎的轴向厚度AW。轮辐盘1000具有将内环1010连接到外环1020的多个轮辐。剪切带300安装在轮辐盘的径向向外处。轮辐盘1000具有第一轮辐1030，所述第一轮辐呈线性并将外环1020联结到内环1010。第一轮辐1030与外环1020形成在20到80度的范围中的角度Beta（β）。β优选地小于90度。轮辐盘1000进一步包括优选地呈弯曲形状的第二轮辐1040，所述第二轮辐从外环1020延伸到内环1010。第二轮辐1040在联结点1100处与第一轮辐1030联结。弯曲的轮辐1040具有从外环到联结点1100的第一曲率和从联结点到内环1010的第二曲率。在此示例中，第一曲率是凸的，而第二曲率是凹的。第一和第二轮辐的形状或曲率控制叶片在经受负荷时如何变形。轮辐盘1000的叶片设计成在theta（θ）角度方向上屈曲。
将第一轮辐1030通过联结点联结到第二轮辐1040产生了大体三角形形状的上三角形、下三角形1050、1060。能够通过改变L1/L2比来改变联结点1100的径向高度，如图16中所示。L1/L2比可在0.2到5的范围中，且优选地在0.3到3的范围中，且更优选地在0.4到2.5的范围中。轮辐1030、1040具有在2-5毫米的范围中的轮辐厚度t和在大约25-35毫米的范围中的轴向方向上的轴向宽度W。轮辐的轴向宽度W2与厚度t2的W2/t2比是在8-12的范围中，更优选地在9-11的范围中。轮辐盘1000设计成主要在拉伸作用下承载负荷，而其它轮辐盘400、700、800既能够在拉伸作用下又能够在剪切作用下承载负荷。轮辐盘1000在径向平面中屈曲，而其它轮辐盘400、700、800设计成在轴向方向上在不同平面中屈曲。
图14图示轮辐盘2000的第五实施例，除了以下差异外，轮辐盘2000与轮辐盘1000类似。轮辐盘2000具有第一和第二轮辐2030、2040，所述第一和第二轮辐通过联结点2100联结在一起从而形成具有弯曲边界的两个近似三角形形状A、B。第一和第二轮辐2030、2040从外环2020延伸到内环2010。第一和第二轮辐2030、2040两者均是弯曲的。每个轮辐的径向外部部分L2的曲线具有第一曲率，且径向内部部分L1具有在与第一曲率的相反方向上的曲线。图15图示在负荷作用下屈曲的轮辐盘2000。2040、2030的径向外部部分在角方向上屈曲。
图1B中示出了非充气轮胎的优选实施例。位于轴向外端上的轮辐盘是轮辐盘400，且取向成使得其轴向向外屈曲。位于相对的轮辐盘400之间的是至少一个盘1000、2000。外轮辐盘设计来承载剪切负荷和拉伸负荷两者，而盘1000、2000仅在拉伸作用下承载负荷。可根据需要来选择内盘的数量。外盘在第一平面中屈曲，而内盘在不同的平面中屈曲。盘1000、2000设计成在侧向上呈刚性的，使得其能够相组合以调整轮胎侧向刚度。外盘400在侧向方向上的刚性不如盘1000、2000。
所述轮辐盘优选地由弹性材料形成，更优选地由热塑性弹性体形成。基于以下材料性质中的一项或更多项来选择轮辐盘的材料。使用ISO 527-1/-2标准测试方法，盘材料的拉伸（杨氏）模量优选地在45 MPa到650 MPa的范围中，且更优选地在85 MPa到300 MPa的范围中。玻璃转变温度小于-25摄氏度，且更优选地小于-35摄氏度。断裂时的屈服应变大于30%，且更优选地大于40%。断裂时的伸长率大于或等于屈服应变，且更优选地大于200%。热挠曲温度在0.45 MPa下高于40摄氏度，且更优选地在0.45 MPa下高于50摄氏度。使用ISO179/ISO180测试方法，在23摄氏度下针对悬臂冲击测试和简支梁缺口测试未产生断裂。用于盘的两种合适材料可通过DSM产品以及以ARNITEL PL 420H和ARNITEL PL461的商品名称出售来商购得到。
申请人理解到，根据对以上说明书的阅读，许多其它变化对于本领域普通技术人员是清楚的。这些变化和其它变化是在如由以下所附权利要求所定义的本发明的精神和范围内。

Claims (13)

1.一种非充气轮胎，其包括：
接触地面的环形胎面部分；
剪切带；
两个轴向外轮辐盘，其连接到所述剪切带，其中，每个轴向外轮辐盘具有一个或更多个轮辐，其中，当处于负荷作用下时，所述一个或更多个轮辐在轴向上屈曲；以及
具有第一轮辐构件的至少一个内盘，其中，当处于负荷作用下时，所述第一轮辐构件在径向上屈曲。
2.根据权利要求1所述的非充气轮胎，其中，所述轴向外轮辐盘具有多个轮辐，所述轮辐具有宽度W和轴向厚度t，其中，W/t比是在15到80之间的范围中。
3.根据权利要求2所述的非充气轮胎，其中，所述轮辐具有矩形截面。
4.根据权利要求2所述的非充气轮胎，其中，所述W/t比是在30到60之间的范围中。
5.根据权利要求1所述的非充气轮胎，其中，所述内盘具有与所述第一轮辐构件不同的第二轮辐构件，其中，所述第一轮辐构件和所述第二轮辐构件在联结点处联结在一起。
6.根据权利要求1所述的非充气轮胎，其中，所述第一轮辐构件是笔直的。
7.根据权利要求5所述的非充气轮胎，其中，所述第二轮辐构件是弯曲的。
8.根据权利要求5所述的非充气轮胎，其中，所述第一轮辐构件和所述第二轮辐构件联结在一起以形成小的三角形凹部和大的三角形凹部。
9.根据权利要求5所述的非充气轮胎，其中，所述第一轮辐构件和第二轮辐构件中的每一个具有从所述内盘的外环到所述联结点的长度L2和从所述联结点到所述内盘的内环的长度L1，其中，L1/L2比是在0.2到5的范围中。
10.根据权利要求9所述的非充气轮胎，其中，L1/L2比是在0.5到2的范围中。
11.根据权利要求1所述的非充气轮胎，其中，所述第一轮辐构件是弯曲的。
12.一种非充气轮胎，其包括：
接触地面的环形胎面部分；
剪切带；
第一轮辐盘，其连接到所述剪切带，所述轮辐盘具有一个或更多个轮辐，其中，当处于负荷作用下时，所述一个或更多个轮辐在轴向上屈曲；以及
第二轮辐盘，其具有第一轮辐构件，其中，当处于负荷作用下时，所述第一轮辐构件在径向上屈曲。
13.根据权利要求12所述的非充气轮胎，其中，所述第二轮辐盘进一步包括联结到所述第一轮辐构件的第二轮辐构件。
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