CN107627787A - 免充气轮胎 - Google Patents

Abstract

本发明公开免充气轮胎，包括胎面部、胎中部和胎底部，胎中部上端连接胎面部而下端连接胎底部；胎中部的断面轮廓设置为“工”字形，胎中部包括上短横部、下长横部及中竖部，中竖部径向上下两端分别连接上短横部和下长横部，中竖部的两侧为向内凹陷的内凹面，在中竖部两侧的内凹面中设置嵌入块。本发明可以降低轮胎重量，确保骑行舒适性及操控稳定性，使之符合轻载、慢速的自行车和电动自行车的使用要求。

Description

免充气轮胎

技术领域

本发明涉及橡胶轮胎技术领域，尤其是指免充气轮胎。

背景技术

橡胶材质的免充气轮胎具有较好的耐磨性、安全性以及耐用等优点,但是实心结构导致轮胎笨重及骑行费力。现有技术中，大多数的免充气轮胎在胎体10内部设置若干环状的周向孔20(如图1所示)，或在胎边30设置若干排的轴向孔40(如图2所示)，通过各部位设置穿孔以减少橡胶的使用，改善轮胎笨重、骑行费力等问题。经确认，穿孔的方法确实可以减重，穿孔结构的免充气轮胎被广泛运用在多种车辆上，包括自行车和电动自行车。但是，对于载重量较小和速度较低的自行车和电动自行车来说，由于自行车是单纯靠人力骑行，而电动自行车也有省电及高续航力的需求，二者对配套轮胎重量要求较其它车辆更为严苛，因此，对现有穿孔结构的免充气轮胎重量有进一步降低的需求，且弹性和舒适性也有待提高。

如图1及图2所示，为了确保骑行稳定性和舒适性，所述免充气轮胎的断面轮廓均维持传统充气轮胎的椭圆形或近圆形，虽然在胎体内设置各类的孔以降低重量，但椭圆形或近圆形的高饱满的断面轮廓，使降低重量的整体效果有限。为了进一步降低重量，就必须增加胎体内的孔的占比，比如增加孔的分布密度或增大孔的体积，但均会削弱胎体强度，特别是使用一段时间之后，容易出现胎体变软，下沉量逐渐增大，进而影响骑行舒适性、操控稳定性。

因此，现行免充气轮胎对于载重量较小和速度较低的自行车和电动自行车来说，其性能不具针对性，需研发新型的免充气轮胎以克服所述缺陷，本案由此产生。

发明内容

本发明的目的在于提供免充气轮胎，以降低轮胎重量，确保骑行舒适性及操控稳定性，使之符合轻载、慢速的自行车和电动自行车使用要求。

为了达成上述目的，本发明的解决方案为：

免充气轮胎，包括胎面部、胎中部和胎底部，胎中部上端连接胎面部而下端连接胎底部；胎中部的断面轮廓设置为“工”字形，胎中部包括上短横部、下长横部及中竖部，中竖部径向上下两端分别连接上短横部和下长横部，中竖部的两侧为向内凹陷的内凹面，在中竖部两侧的内凹面中设置嵌入块。

进一步，胎中部的上短横部设置在胎面部的底部，上短横部的轴向两端为弧线圆滑过渡向下。

进一步，胎中部的下长横部设置在胎底部的顶部，下长横部的轴向两端设置为弧线圆滑向上的翘起。

进一步，中竖部设置在胎中部的中心位置。

进一步，中竖部径向的上下两端分别通过倒圆角与上短横部轴向两端及下长横部轴向两端连接。

进一步，下长横部轴向宽度大于上短横部轴向宽度，上短横部轴向宽度大于中竖部轴向宽度，中竖部轴向宽度设置为35％-50％的下长横部轴向宽度。

进一步，胎中部径向高度设置为55％-70％的轮胎断面总高度，而中竖部径向高度设置为55％-70％的胎中部径向高度。

进一步，中竖部的两侧的内凹面为圆弧面。

进一步，嵌入块的内凸面与中竖部两侧的圆弧面相互嵌合，嵌入块的内凸面的圆弧半径与中竖部圆弧面的圆弧半径相等，嵌入块的外凸面圆弧半径大于内凸面的圆弧半径。

进一步，嵌入块的外凸面上下两端分别圆弧连接上短横部的轴向两端和下长横部的轴向两端。

进一步，嵌入块沿内凹面全圆周等间距设置。

进一步，中竖部的两侧的内凹面中设置的嵌入块个数相等，且两侧的嵌入块位置相对错开设置。

进一步，同侧内凹面中相邻的嵌入块之间的内凹面底部设置孔。

进一步，孔的孔径由外至内渐小。

进一步，孔的孔径由外至内连续变小。

进一步，孔的孔径由外至内阶梯式变小而设置为阶梯孔。

进一步，嵌入块与免充气轮胎一体成型；或者嵌入块与免充气轮胎单独加工后，再进行组合装配。

采用上述方案后，本发明胎中部的断面轮廓设置为“工”字形，胎中部包括上短横部、下长横部及中竖部，中竖部径向上下两端分别连接上短横部和下长横部，中竖部的两侧为向内凹陷的内凹面，胎中部的断面轮廓设置为“工”字形不仅可以降低重量，而且提升轮胎的弹性以及舒适性，从而确保骑行舒适性及操控稳定性，使之符合轻载、慢速的自行车和电动自行车的使用要求，中竖部的两侧的内凹面中设置嵌入块，强化胎体强度。

同侧内凹面中相邻的嵌入块之间的内凹面底部设置孔，弥补重量上升的缺陷，均衡轮胎周向的强度，进一步提升骑行时的舒适性和操控的稳定性。

附图说明

图1为现有技术免充气轮胎的断面示意图；

图2为现有技术另一免充气轮胎的断面示意图；

图3为本发明轮胎的断面示意图；

图4为本发明轮胎的胎中部的放大示意图；

图5为本发明轮胎主视图的局部示意图；

图6为图5中的A-A′剖示图；

图7为本发明轮胎增加嵌入块后的立体局部示意图；

图8为本发明轮胎增加嵌入块后主视图的局部示意图；

图9为图8中的B-B′剖示图。

标号说明

胎体10 周向孔20

胎边30 轴向孔40

胎面部1 胎中部2

上短横部21 下长横部22

中竖部23 胎底部3

嵌入块4 孔5

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例对本发明做详细描述。

请参阅图3至图9所示，本发明揭示的免充气轮胎，该免充气轮胎由橡胶材质制成，如图3所示，竖直方向定义为轮胎径向，横向方向定义为轮胎轴向；如图5所示，CL代表胎面中心线，胎面中心线CL左侧定义为轮胎下型，胎面中心线CL右侧定义为轮胎上型。

如图3所示，该免充气轮胎包括胎面部1、胎中部2和胎底部3，胎面部1配置有花纹并与地面接触，胎底部3安装在轮辋上，胎中部2上端连接胎面部1而下端连接胎底部3。该免充气轮胎安装在轮辋之后，其胎面部1和胎中部2外置在轮辋座以上，而胎底部3则安装在轮辋座以内，为便于理解，如图3及图4所示，假设虚线L为轮胎安装在轮辋之后的胎体分界线。

如图3及图4所示，胎中部2的断面轮廓设置为“工”字形，该胎中部2包括形成“工”字形的短“一”部的上短横部21、形成“工”字形的长“一”部的下长横部22及形成“工”字形的“丨”部的中竖部23。中竖部23径向上下两端分别连接上短横部21和下长横部22，具体为：胎中部2的上短横部21设置在胎面部1的底部，上短横部21的轴向两端21a为弧线圆滑过渡向下设置，以增加轮胎两侧的弹性，提升缓冲外力和避震的能力；胎中部2的下长横部22设置在胎底部3的顶部，下长横部22的轴向两端22a设置为弧线圆滑向上的翘起，从而方便胎底部3安装在轮辋上，也可降低胎底部3脱圈的机率。

中竖部23的两侧为向内凹陷的内凹面23a，该中竖部23的两侧的内凹面23a优选为圆弧面，中竖部23径向的上下两端分别与上短横部21轴向两端21a及下长横部22轴向两端22a连接,且通过倒圆角R2连接。中竖部23设置在胎中部2的中心位置，主要是起到承重的作用。

下长横部22的轴向宽度W1为轮胎断面最大宽度，下长横部22轴向宽度W1大于上短横部21轴向宽度W2，上短横部21轴向宽度W2大于中竖部23轴向宽度W3。为了确保足够的胎体强度，并控制重量上升，中竖部23轴向宽度W3设置为35％-50％的下长横部22轴向宽度W1，胎中部2径向高度H2设置为55％-70％的轮胎断面总高度H1，而中竖部23径向高度H3设置为55％-70％的胎中部2径向高度H2。若中竖部23轴向宽度W3和径向高度H3设置过小，会使胎中部2强度不足，进而影响整体的胎体强度，无法发挥足够承重的作用，容易出现抖动等稳定性不佳的问题。若中竖部23的轴向宽度W3和径向高度H3设置过大，则会大幅增加胎中部2的体积，不仅轮胎的重量无法减轻，同时也可能弱化胎中部2“工”字形设计带来的性能优势，如弹性和避震的能力。因此，针对自行车和电动自行车的轻载和低速度特性，设计优化的“工”字形胎中部2断面轮廓，不仅大大降低轮胎的重量，也确保胎体强度和载重性能，增加弹性，从而提升骑行舒适性。

如图3至图7所示，为强化胎体强度，尤其是提升骑行时的稳定性和舒适性，在胎中部2的中竖部23两侧向内凹陷的内凹面23a内配置嵌入块4，嵌入块4沿轮胎内凹面23a全圆周等间距配置，轮胎上型和轮胎下型的向内凹陷的内凹面23a内配置嵌入块4的个数相等，即中竖部23的两侧的内凹面23a中设置的嵌入块4的个数相等，且两侧的嵌入块4位置相对胎面中心线CL错开,目的是为了均衡轮胎上型和轮胎下型周向的强度，确保整体刚性，提升骑行舒适性及操控稳定性。

基于轮胎强度和重量的综合考量，每个嵌入块4的厚度W4设置为4mm-12mm，优选为：使用在自行车轮胎的嵌入块4的厚度W4为4mm-8mm，使用在电动自行车轮胎的嵌入块4的厚度W4为6mm-12mm。若嵌入块4厚度W4小于4mm，嵌入块4厚度太薄，强化轮胎的效果不明显；若嵌入块4厚度W4太厚，则会增加过多的重量，也会使轮胎过于僵硬，降低弹性和舒适性。

如图6所示，嵌入块4卡在中竖部23两侧向内凹陷的内凹面23a内，支撑在上短横部21与下长横部22之间，嵌入块4的内凸面4a与中竖部23两侧向内凹陷的内凹面23a相互嵌合。结合图4所示，具体为：嵌入块4的内凸面4a的圆弧半径R1’与中竖部23内凹面23a的圆弧半径R1相等，嵌入块4的外凸面4b的圆弧半径R3大于内凸面4a的圆弧半径R1’，优选为：嵌入块4的外凸面4b圆弧连接上短横部21的轴向两端21a和下长横部22的轴向两端22a。在负载受压的情况下，更加圆滑的内凸面4a可增加弹性，而相对平顺的外凸面4b可加强支撑的能力，避免使用后因强度不足，出现胎体变软和下沉量增大的现象，提升操控的稳定性。

如图6所示，嵌入块4配置在向内凹陷的内凹面23a后，允许嵌入块4的外凸面4b的轴向外边缘超出下长横部22，但超出的轴向宽度S控制在3mm以内，以免影响胎底部3安装在轮辋上。

本实施例中，嵌入块4的外凸面4b为矩形，但并不局限于矩形，也可以是S型，以及其它配合胎面部1上的花纹设计的合适形状。图7为轮胎增加嵌入块4后的立体图，嵌入块4可以与免充气轮胎一体成型，也可以单独加工后再组合装配。当嵌入块4与免充气轮胎一体成型，此时嵌入块4与免充气轮胎均采用橡胶材质，嵌入块4的材质为具有高弹性的橡胶，优选为：嵌入块4的橡胶硬度大于免充气轮胎的橡胶硬度。当嵌入块4与免充气轮胎各自单独加工、制作时，嵌入块4为重量较轻、弹性较好的塑料件，在其制作完成后插入免充气轮胎本体凹陷的内凹面23a内。

嵌入块4的配置会导致重量的上升，如图8及图9所示，在中竖部23同侧内凹面23a中相邻的嵌入块4之间的内凹面23a底部设置孔5，由于轮胎上型和轮胎下型的嵌入块4位置是相对胎面中心线CL错开,将轮胎上型孔5的中心轴向位置恰好对应轮胎下型的嵌入块4，轮胎下型孔5的中心轴向位置恰好对应轮胎上型的嵌入块4。如此设置，不仅弥补嵌入块4带来整体重量上升的缺陷，也可均衡轮胎上型和轮胎下型周向的强度，维持骑行时的稳定性和舒适性。为确保轮胎的强度，孔5优选为内凹盲孔，其孔径由外至内是渐小的变化，本实施例中，孔5的孔径是由外至内连续变小。当然，孔5也可以是孔径阶梯式变小的台阶孔。

综上，本发明连接胎面部1和胎底部3的胎中部2断面轮廓设置为“工”字形，其包含上短横部21、下长横部22及中竖部23。中竖部23的两侧为向内凹陷的圆弧面，中竖部23径向上下两端分别连接上短横部21及下长横部22，同时优化胎中部2各参数设计，使“工”字形的断面轮廓不仅可以降低重量，而且提升轮胎的弹性以及舒适性。

轮胎上型和下型轮胎凹陷的圆弧面内交替设置嵌入块4，强化胎体强度，在嵌入块4轴向对应位置的圆弧面底部设置孔5，弥补重量上升的缺陷，均衡轮胎上型和轮胎下型周向的强度，提升骑行时舒适性和操控的稳定性。

以下为本发明不同实施例与现有技术的性能测试对比说明：

按本发明的技术方案试制了三种结构的橡胶材质免充气轮胎，规格为24X1.50，与现有的两种结构的免充气轮胎进行重量及性能对比。现有的两种结构为基准100分，重量越轻，分数越高；性能测试方法为：将各比对的轮胎安装于24寸自行车的前、后轮上，通过骑行人员的感官评价，分数越高表示舒适性、稳定性越好。

下表所示为通过将现有结构和三种实施例进行测试所得的结果，可见采用本发明技术方案后的三种实施例的轮胎重量均较现有结构明显降低，并且实施例二、实施例三在舒适性和稳定性得到提升，其中以实施例三的综合评价分数最高，说明实施例三的综合性能最优。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非对本案设计的限制，凡依本案的设计关键所做的等同变化，均落入本案的保护范围。

Claims (10)

1.免充气轮胎，包括胎面部、胎中部和胎底部，胎中部上端连接胎面部而下端连接胎底部；其特征在于：胎中部的断面轮廓设置为“工”字形，胎中部包括上短横部、下长横部及中竖部，中竖部径向上下两端分别连接上短横部和下长横部，中竖部的两侧为向内凹陷的内凹面，在中竖部两侧的内凹面中设置嵌入块。

2.如权利要求1所述的免充气轮胎，其特征在于：胎中部的上短横部设置在胎面部的底部，上短横部的轴向两端为弧线圆滑过渡向下；胎中部的下长横部设置在胎底部的顶部，下长横部的轴向两端设置为弧线圆滑向上的翘起。

3.如权利要求1所述的免充气轮胎，其特征在于：中竖部设置在胎中部的中心位置；中竖部径向的上下两端分别通过倒圆角与上短横部轴向两端及下长横部轴向两端连接。

4.如权利要求1所述的免充气轮胎，其特征在于：下长横部轴向宽度大于上短横部轴向宽度，上短横部轴向宽度大于中竖部轴向宽度，中竖部轴向宽度设置为35%-50%的下长横部轴向宽度；胎中部径向高度设置为55%-70%的轮胎断面总高度，而中竖部径向高度设置为55%-70%的胎中部径向高度。

5.如权利要求1所述的免充气轮胎，其特征在于：中竖部的两侧的内凹面为圆弧面；嵌入块的内凸面与中竖部两侧的圆弧面相互嵌合，嵌入块的内凸面的圆弧半径与中竖部圆弧面的圆弧半径相等，嵌入块的外凸面圆弧半径大于内凸面的圆弧半径；嵌入块的外凸面上下两端分别圆弧连接上短横部的轴向两端和下长横部的轴向两端。

6.如权利要求1所述的免充气轮胎，其特征在于：嵌入块沿内凹面全圆周等间距设置；中竖部的两侧的内凹面中设置的嵌入块个数相等，且两侧的嵌入块位置相对错开设置。

7.如权利要求6所述的免充气轮胎，其特征在于：同侧内凹面中相邻的嵌入块之间的内凹面底部设置孔。

8.如权利要求7所述的免充气轮胎，其特征在于：孔的孔径由外至内渐小。

9.如权利要求8所述的免充气轮胎，其特征在于：孔的孔径由外至内连续变小；或者孔的孔径由外至内阶梯式变小而设置为阶梯孔。

10.如权利要求1所述的免充气轮胎，其特征在于：嵌入块与免充气轮胎一体成型；或者嵌入块与免充气轮胎单独加工后，再进行组合装配。