CN109466250A - 免充气轮胎 - Google Patents

Abstract

一种免充气轮胎，其具备对来自车辆的载荷进行支撑的支撑结构体，所述支撑结构体具备：内侧环状部；外侧环状部，其呈同心圆状地设置于该内侧环状部的外侧；以及多个连结部，它们将所述内侧环状部和所述外侧环状部连结起来，且在轮胎周向上分别独立地设置，所述多个连结部构成为：长条板状的第一连结部和长条板状的第二连结部沿着轮胎周向排列，该第一连结部从所述内侧环状部的轮胎宽度方向一侧朝向所述外侧环状部的轮胎宽度方向另一侧延伸设置，该第二连结部从所述内侧环状部的所述轮胎宽度方向另一侧朝向所述外侧环状部的所述轮胎宽度方向一侧延伸设置，所述第一连结部和所述第二连结部的板厚小于板宽，板厚方向朝向轮胎周向，与所述内侧环状部结合的轮胎径向内侧端处的板厚大于轮胎径向中央部处的板厚。

Description

免充气轮胎

技术领域

本发明涉及一种具备对来自车辆的载荷进行支撑的支撑结构体而作为轮胎结构部件的免充气轮胎(non－pneumatic tire)，涉及一种希望可以代替充气轮胎进行使用的免充气轮胎。

背景技术

作为现有的免充气轮胎，例如，存在有实心轮胎、弹簧轮胎、缓冲轮胎等，但是，都不具有充气轮胎的优异性能。

下述专利文献1中记载有一种免充气轮胎，该免充气轮胎具备：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半径方向内侧位置且被固定于车轴；以及辐条，其将所述胎面环和轮毂连结起来。专利文献1中，通过对辐条在轮胎一周上的分布进行调整，能够确保轻量性及乘坐舒适性，并且，能够改善振动性能，其中轮胎一周是指：与胎面环的内周面相接合的胎面接合部在轮胎轴向上的成分长度的轮胎一周。

另外，下述专利文献2中记载了一种免充气轮胎，该免充气轮胎具备：内侧环状部；外侧环状部，其呈同心圆状地设置于该内侧环状部的外侧；以及多个连结部，它们将所述内侧环状部和所述外侧环状部连结起来，且在轮胎周向上分别独立地设置。多个连结部构成为：长条板状的第一连结部和长条板状的第二连结部沿着轮胎周向排列，其中该第一连结部从所述内侧环状部的轮胎宽度方向一侧朝向所述外侧环状部的轮胎宽度方向另一侧延伸设置，该第二连结部从所述内侧环状部的所述轮胎宽度方向另一侧朝向所述外侧环状部的所述轮胎宽度方向一侧延伸设置，所述第一连结部和所述第二连结部的板厚小于板宽，板厚方向朝向轮胎周向。由此，提高了耐久性，并且，减小了轮胎转动时的接地压力分散。

但是，近年来，正在研究将免充气轮胎应用于小型的电动车(EV)。在将免充气轮胎应用于电动车时，因车辆设计空间的关系必须使轮胎小型化，但是，另一方面，电动车因蓄电池等的影响很难轻量化，所以轮胎承受载荷的负荷变大，期望进一步提高耐久性。

专利文献

专利文献1：日本特开2014－218132号公报

专利文献2：日本特开2015－39986号公报

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种能够提高耐久性的免充气轮胎。

上述目的可以利用如下所述的本发明来达成。

即，本发明的免充气轮胎是具备对来自车辆的载荷进行支撑的支撑结构体的免充气轮胎，所述支撑结构体具备：内侧环状部；外侧环状部，其呈同心圆状地设置于该内侧环状部的外侧；以及多个连结部，它们将所述内侧环状部和所述外侧环状部连结起来，且在轮胎周向上分别独立地设置，

所述多个连结部构成为：长条板状的第一连结部和长条板状的第二连结部沿着轮胎周向排列，其中该第一连结部从所述内侧环状部的轮胎宽度方向一侧朝向所述外侧环状部的轮胎宽度方向另一侧延伸设置，该第二连结部从所述内侧环状部的所述轮胎宽度方向另一侧朝向所述外侧环状部的所述轮胎宽度方向一侧延伸设置，

所述第一连结部和所述第二连结部的板厚小于板宽，板厚方向朝向轮胎周向，与所述内侧环状部结合的轮胎径向内侧端处的板厚大于轮胎径向中央部处的板厚。

在本发明所涉及的免充气轮胎中，所述第一连结部和所述第二连结部可以构成为：在与所述外侧环状部结合的轮胎径向外侧端处的板厚大于在所述轮胎径向中央部处的板厚。

另外，在本发明所涉及的免充气轮胎中，可以为，在所述轮胎径向外侧端处的板厚大于在所述轮胎径向内侧端处的板厚。

另外，在本发明所涉及的免充气轮胎中，可以为，所述第一连结部和所述第二连结部具备：厚壁部，其板厚从所述轮胎径向内侧端朝向所述轮胎径向中央部逐渐增大；薄壁部，其板厚从所述轮胎径向外侧端经过所述轮胎径向中央部并朝向所述轮胎径向内侧端逐渐减小；以及锥形部，其从所述厚壁部朝向所述薄壁部而变薄。

本发明的免充气轮胎具备：内侧环状部；外侧环状部，其呈同心圆状地设置于该内侧环状部的外侧；以及多个连结部，它们将内侧环状部和外侧环状部连结起来。多个连结部构成为：多个第一连结部和第二连结部沿着轮胎周向排列。第一连结部从内侧环状部的轮胎宽度方向一侧朝向外侧环状部的轮胎宽度方向另一侧延伸设置，第二连结部从内侧环状部的轮胎宽度方向另一侧朝向外侧环状部的轮胎宽度方向一侧延伸设置。第一连结部和第二连结部呈板厚小于板宽的长条板状，其板厚方向朝向轮胎周向。由此，即便使板厚变薄，通过将板宽设定得较宽，连结部也能够得到所期望的刚性，因此，能够提高耐久性。另外，第一连结部和第二连结部构成为：在与内侧环状部结合的轮胎径向内侧端处的板厚大于在轮胎径向中央部处的板厚，因此，内侧环状部侧的根部分的挠曲变形得到抑制，在向轮胎施加了较大的载荷时，也能够防止：轮胎径向中央部与所邻接的第一连结部或第二连结部的轮胎径向中央部相接触，从而能够进一步提高耐久性。

附图说明

图1是表示本发明的免充气轮胎的一例的主视图。

图2A是图1的免充气轮胎的A－A截面图。

图2B是表示图1的免充气轮胎的一部分的立体图。

图3是图1的免充气轮胎的局部放大图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。首先，对本发明的免充气轮胎T的构成进行说明。图1是表示免充气轮胎T的一例的主视图。图2A是图1的A－A截面图，图2B是表示免充气轮胎的一部分的立体图。图3是将图1的一部分放大示出的图。此处，O表示轴芯，H表示轮胎截面高度。

免充气轮胎T具备：对来自车辆的载荷进行支撑的支撑结构体SS。本发明的免充气轮胎T只要具备像这样的支撑结构体SS即可，还可以在该支撑结构体SS的外侧(外周侧)或内侧(内周侧)具备：相当于胎面的部件、加强层、适合用于车轴及轮辋的部件等。

对于本实施方式的免充气轮胎T，如图1的主视图所示，支撑结构体SS具备：内侧环状部1；外侧环状部2，其呈同心圆状地设置于该内侧环状部1的外侧；以及多个连结部3，它们将内侧环状部1和外侧环状部2连结起来，且在轮胎周向CD上分别独立地设置。

从提高均匀性的观点考虑，内侧环状部1优选为厚度一定的圆筒形状。另外，优选在内侧环状部1的内周面设置：用于保持嵌合性的凹凸等，以便装配于车轴、轮辋。

从能够将力充分传递给连结部3、且能够实现轻量化、耐久性提高的观点考虑，内侧环状部1的厚度优选为轮胎截面高度H的2～10％，更优选为3～9％。

根据供免充气轮胎T装配的轮辋、车轴的尺寸等，来适当确定内侧环状部1的内径。其中，在设想代替通常的充气轮胎的情况下，优选为250～500mm，更优选为320～440mm。

虽然根据用途、车轴的长度等，来适当确定内侧环状部1在轮胎宽度方向上的宽度，但是，在设想代替通常的充气轮胎的情况下，优选为100～300mm，更优选为120～250mm。

从能够将力充分传递给连结部3、且能够实现轻量化、耐久性提高、装配性的观点考虑，内侧环状部1的拉伸模量优选为5～180000MPa，更优选为7～50000MPa。此外，本发明中的拉伸模量是：依据JIS K7312进行拉伸试验，并由拉伸10％时的拉伸应力计算出的值。

本发明中的支撑结构体SS虽然由弹性材料成型，不过，从制造支撑结构体SS时能够进行一体成型的观点考虑，内侧环状部1、外侧环状部2以及连结部3优选除了加强结构以外为基本相同的材质。

本发明中的弹性材料是指：依据JIS K7312进行拉伸试验，并由拉伸10％时的拉伸应力计算出的拉伸模量为100MPa以下的弹性材料。作为本发明的弹性材料，从能够得到足够的耐久性、且能够赋予适度的刚性的观点考虑，拉伸模量优选为5～100MPa，更优选为7～50MPa。作为被用作母料的弹性材料，可以举出：热塑性弹性体、交联橡胶、其它树脂。

作为热塑性弹性体，可例示：聚酯弹性体、聚烯烃弹性体、聚酰胺弹性体、聚苯乙烯弹性体、聚氯乙烯弹性体、聚氨酯弹性体等。作为构成交联橡胶材料的橡胶材料，除了天然橡胶以外，可例示：苯乙烯丁二烯橡胶(SBR)、丁二烯橡胶(BR)、异戊二烯橡胶(IIR)、丁腈橡胶(NBR)、氢化丁腈橡胶(氢化NBR)、氯丁橡胶(CR)、乙丙橡胶(EPDM)、氟橡胶、硅橡胶、丙烯酸橡胶、聚氨酯橡胶等合成橡胶。这些橡胶材料可以根据需要而将2种以上并用。

作为其它树脂，可以举出：热塑性树脂或热固性树脂。作为热塑性树脂，可以举出：聚乙烯树脂、聚苯乙烯树脂、聚氯乙烯树脂等，作为热固性树脂，可以举出：环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯树脂、硅树脂、聚酰亚胺树脂、三聚氰胺树脂等。

上述弹性材料中，从成型/加工性、成本的观点考虑，优选使用聚氨酯树脂。此外，作为弹性材料，可以使用泡沫材料，即，可以使用使上述的热塑性弹性体、交联橡胶、其它树脂发泡而得到的材料。

对于由弹性材料一体成型的支撑结构体SS，内侧环状部1、外侧环状部2以及连结部3优选利用加强纤维进行了加强。

作为加强纤维，虽然可以举出：长纤维、短纤维、织布、无纺布等加强纤维，但是，作为使用长纤维的形态，优选使用：由在轮胎宽度方向上排列的纤维和在轮胎周向上排列的纤维构成的网状纤维集合体。

作为加强纤维的种类，例如可以举出：人造丝帘线、尼龙－6、6等聚酰胺帘线、聚对苯二甲酸乙二酯等聚酯帘线、芳纶帘线、玻璃纤维帘线、碳纤维、钢丝帘线等。

本发明中，除了使用加强纤维的加强材以外，还可以进行：利用粒状填料的加强、利用金属制环等的加强。作为粒状填料，可以举出：炭黑、二氧化硅、氧化铝等陶瓷、其它无机填料等。

从提高均匀性的观点考虑，外侧环状部2的形状优选为厚度一定的圆筒形状。从能够充分传递来自连结部3的力、且能够实现轻量化、耐久性提高的观点考虑，外侧环状部2的厚度优选为轮胎截面高度H的2～20％，更优选为10～15％。

根据其用途等，来适当确定外侧环状部2的内径。其中，在设想代替通常的充气轮胎的情况下，优选为420～750mm，更优选为470～680mm。

虽然根据用途等，来适当确定外侧环状部2在轮胎宽度方向上的宽度，但是，在设想代替通常的充气轮胎的情况下，优选为100～300mm，更优选为120～250mm。

在如图1所示在外侧环状部2的外周设置有加强层7的情况下，外侧环状部2的拉伸模量可以设定为：与内侧环状部1相同的程度。在没有设置像这样的加强层7的情况下，从能够充分传递来自连结部3的力、且能够实现轻量化、耐久性提高的观点考虑，优选为5～180000MPa，更优选为7～50000MPa。

在提高外侧环状部2的拉伸模量的情况下，优选为将弹性材料利用纤维等进行加强而得到的纤维加强材料。通过将外侧环状部2利用加强纤维进行加强，能够使得外侧环状部2与带束层等进行充分接合。

连结部3将内侧环状部1和外侧环状部2连结起来，多个连结部3设置成：在内侧环状部1和外侧环状部2这两者之间空开适当的间隔等，并在轮胎周向CD上分别独立。

多个连结部3构成为：第一连结部31和第二连结部32沿着轮胎周向CD排列。此时，第一连结部31和第二连结部32优选为：沿着轮胎周向CD交替地排列。由此，能够进一步减小轮胎转动时的接地压力分散。

另外，从提高均匀性的观点考虑，第一连结部31与第二连结部32之间的轮胎周向CD上的间距p优选为一定。间距p优选为0～10mm，更优选为0～5mm。如果间距p大于10mm，则接地压力变得不均匀，有可能成为噪音增大的主要原因。

第一连结部31是从内侧环状部1的轮胎宽度方向一侧WD1朝向外侧环状部2的轮胎宽度方向另一侧WD2延伸设置。另一方面，第二连结部32是从内侧环状部1的轮胎宽度方向另一侧WD2朝向外侧环状部2的轮胎宽度方向一侧WD1延伸设置。即，如果从轮胎周向CD观察，则相邻的第一连结部31和第二连结部32配置成大致X字状。

如图2A所示，从轮胎周向CD观察时的第一连结部31和第二连结部32优选为：相对于轮胎赤道面C而言呈对称的形状。因此，以下，主要对第一连结部31进行说明。

第一连结部31呈：从内侧环状部1朝向外侧环状部2延伸的长条板状。第一连结部31的板厚t小于板宽w，板厚方向PT朝向轮胎周向CD。即，第一连结部31为：沿着轮胎径向RD以及轮胎宽度方向WD延伸的板状。通过使第一连结部31以及第二连结部32为这样的长条板状，即便使板厚t变薄，但通过将板宽w设定得较宽，第一连结部31以及第二连结部32也能够得到所期望的刚性，因此，能够提高耐久性。另外，通过使板厚t变薄且使第一连结部31以及第二连结部32的数量增加，能够维持轮胎整体的刚性，并且，能够使在轮胎周向CD上相邻的连结部彼此的间隙减小，因此，能够减小轮胎转动时的接地压力分散。

如图3所示，第一连结部31在轮胎径向内侧端3a处与内侧环状部1结合，在轮胎径向外侧端3c处与外侧环状部2结合。使第一连结部31在轮胎径向RD上的中心作为轮胎径向中央部3b。

第一连结部31的板厚t沿着轮胎径向RD而发生变化。具体而言，第一连结部31具备：厚壁部311，其板厚从轮胎径向内侧端3a朝向轮胎径向中央部3b逐渐变大；薄壁部312，其板厚从轮胎径向外侧端3c经过轮胎径向中央部3b并朝向轮胎径向内侧端3a逐渐变小；以及锥形部313，其从厚壁部311朝向薄壁部312而变薄。厚壁部311和锥形部313位于：比轮胎径向中央部3b更靠近轮胎径向内侧的位置。厚壁部311在轮胎周向CD上的两侧面沿着轮胎径向RD呈放射状延伸，由此，厚壁部311的板厚朝向轮胎径向外侧渐渐增大。另外，薄壁部312在轮胎周向CD上的两侧面沿着轮胎径向RD呈放射状延伸，由此，薄壁部312的板厚朝向轮胎径向内侧渐渐减小。

第一连结部31在轮胎径向内侧端3a处的板厚ta大于轮胎径向中央部3b处的板厚tb。由此，第一连结部31能够抑制轮胎径向内侧端3a附近亦即内侧环状部1侧的根部分的挠曲变形，因此，在向轮胎施加了较大的载荷时，也能够防止：轮胎径向中央部3b大幅挠曲变形而与所邻接的第二连结部32的轮胎径向中央部相接触，从而能够进一步提高耐久性。板厚ta优选为板厚tb的100％以上，更优选为110％以上。

另外，在轮胎径向外侧端3c处的板厚tc大于在轮胎径向中央部3b处的板厚tb。由此，第一连结部31能够抑制轮胎径向外侧端3c附近亦即外侧环状部2侧的根部分的挠曲变形，因此，在向轮胎施加了较大的载荷时，也能够防止：轮胎径向中央部3b大幅挠曲变形而与所邻接的第二连结部32的轮胎径向中央部相接触，从而能够进一步提高耐久性。板厚tc优选为板厚tb的100％以上，更优选为110％以上。

另外，优选为，在轮胎径向外侧端3c处的板厚tc大于在轮胎径向内侧端3a处的板厚ta。即，优选为，板厚tc＞板厚ta＞板厚tb。板厚tc优选为板厚ta的100％以上，更优选为110％以上。

从能够充分传递来自内侧环状部1以及外侧环状部2的力、且能够实现轻量化、耐久性提高的观点考虑，板厚t优选为8～30mm，更优选为10～25mm。

从能够充分传递来自内侧环状部1以及外侧环状部2的力、且能够实现轻量化、耐久性提高的观点考虑，板宽w优选为5～25mm，更优选为10～20mm。另外，从能够提高耐久性、且能够减小接地压力分散的观点考虑，板宽w优选为板厚t的110％以上，更优选为115％以上。

优选为，第一连结部31具有：在与内侧环状部1结合的结合部附近以及与外侧环状部2结合的结合部附近，使板宽朝向内侧环状部1或外侧环状部2逐渐增大的加强部33。由此，能够使第一连结部31的耐久性进一步提高。设置加强部33的范围优选为：从第一连结部31的轮胎径向中央部3b起算而在h的±25％的范围以外的范围。另外，加强部33设置于第一连结部31的厚壁部311。

作为连结部3的数量，从能够对来自车辆的载荷进行充分支撑、且能够实现轻量化、动力传递提高、耐久性提高的观点考虑，优选为80～300个，更优选为100～200个。图1中示出了：设置有50个第一连结部31、50个第二连结部32的例子。

从能够充分传递来自内侧环状部1以及外侧环状部2的力、且能够实现轻量化、耐久性提高、横向刚性提高的观点考虑，连结部3的拉伸模量优选为5～180000MPa，更优选为7～50000MPa。在提高连结部3的拉伸模量的情况下，优选为：将弹性材料利用纤维等进行加强而得到的纤维加强材料。

本实施方式中，如图1所示，示出了：在支撑结构体SS的外侧环状部2的外侧，设置有对该外侧环状部2的弯曲变形进行加强的加强层7的例子。另外，本实施方式中，如图1所示，示出了：还在加强层7的进一步外侧设置有胎面部8的例子。作为加强层7、胎面部8，可以设置与现有的充气轮胎的带束层同样的加强层及胎面部。此外，胎面部8可以由树脂形成。另外，作为胎面花纹，可以设置出：与现有的充气轮胎同样的花纹。

本发明中，优选为，在连结部3的轮胎径向外侧端与胎面8之间进一步配置有：提高轮胎宽度方向上的刚性的宽度方向加强层。由此，能够抑制：外侧环状部2在轮胎宽度方向中央部被压挠曲，从而进一步提高连结部3的耐久性。宽度方向加强层埋设于外侧环状部2，或者配置于外侧环状部2的外侧。作为宽度方向加强层，可例示：将钢丝帘线、或CFRP、GFRP等纤维强化塑料制的帘线与轮胎宽度方向大致平行地排列而得到的加强层、圆筒状的金属制环、高模量树脂制环等。

[其它实施方式]

前述的实施方式中，使第一连结部31的厚壁部311的板厚从轮胎径向内侧端3a朝向轮胎径向中央部3b逐渐变大，但并不限定于此。例如，可以使第一连结部31和第二连结部32的厚壁部311的板厚在轮胎径向RD上呈一定。

【实施例】

以下，对具体地示出本发明的构成和效果的实施例等进行说明。此外，实施例等之中的耐久性是依据FMVSS109，并利用滚筒试验机如下进行测定。试验速度为80km/h且一定，一边施加被分为渐增的4个等级的载荷，一边测定至发生故障之前的行驶距离。使用比较例中的行驶距离为100时的指数来表示，该值越大越优异。

实施例

将图1～3中示出的免充气轮胎作为实施例。第一连结部和第二连结部在轮胎径向内侧端处的板厚为10.6mm。

比较例

使第一连结部和第二连结部的板厚从轮胎径向外侧端经过轮胎径向中央部并朝向轮胎径向内侧端逐渐变小(参照专利文献2的图3)，除此以外，采用了与实施例相同的构成。即，对于比较例，第一连结部和第二连结部不具备厚壁部以及锥形部，薄壁部从轮胎径向外侧端延伸至轮胎径向内侧端。第一连结部和第二连结部在轮胎径向内侧端处的板厚为9.2mm。

测定结果：实施例的行驶距离为150，与比较例相比，耐久性得到提高。

Claims (6)

1.一种免充气轮胎，其具备对来自车辆的载荷进行支撑的支撑结构体，

所述免充气轮胎的特征在于，

所述支撑结构体具备：内侧环状部；外侧环状部，其呈同心圆状地设置于该内侧环状部的外侧；以及多个连结部，它们将所述内侧环状部和所述外侧环状部连结起来，且在轮胎周向上分别独立地设置，

所述多个连结部构成为：长条板状的第一连结部和长条板状的第二连结部沿着轮胎周向排列，其中该第一连结部从所述内侧环状部的轮胎宽度方向一侧朝向所述外侧环状部的轮胎宽度方向另一侧延伸设置，该第二连结部从所述内侧环状部的所述轮胎宽度方向另一侧朝向所述外侧环状部的所述轮胎宽度方向一侧延伸设置，

所述第一连结部和所述第二连结部的板厚小于板宽，板厚方向朝向轮胎周向，在与所述内侧环状部结合的轮胎径向内侧端处的板厚大于在轮胎径向中央部处的板厚。

2.根据权利要求1所述的免充气轮胎，其特征在于，

所述第一连结部和所述第二连结部构成为：在与所述外侧环状部结合的轮胎径向外侧端处的板厚大于在所述轮胎径向中央部处的板厚。

3.根据权利要求2所述的免充气轮胎，其特征在于，

在所述轮胎径向外侧端处的板厚大于在所述轮胎径向内侧端处的板厚。

4.根据权利要求2或3所述的免充气轮胎，其特征在于，

所述第一连结部和所述第二连结部具备：厚壁部，其板厚从所述轮胎径向内侧端朝向所述轮胎径向中央部逐渐增大；薄壁部，其板厚从所述轮胎径向外侧端经过所述轮胎径向中央部并朝向所述轮胎径向内侧端逐渐减小；以及锥形部，其从所述厚壁部朝向所述薄壁部而变薄。

5.根据权利要求4所述的免充气轮胎，其特征在于，

所述厚壁部的轮胎周向上的两侧面沿着轮胎径向呈放射状延伸。

6.根据权利要求4所述的免充气轮胎，其特征在于，

所述薄壁部的轮胎周向上的两侧面沿着轮胎径向呈放射状延伸。