CN109466252B

CN109466252B - 免充气轮胎

Info

Publication number: CN109466252B
Application number: CN201810951964.2A
Authority: CN
Inventors: 辻法行
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2017-09-07
Filing date: 2018-08-21
Publication date: 2020-08-18
Anticipated expiration: 2038-08-21
Also published as: DE102018121634B4; CN109466252A; JP6964471B2; JP2019043504A; US20190070903A1; US11117422B2; DE102018121634A1

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，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，在与所述外侧环状部结合的所述连结部的轮胎径向外侧端处，面向轮胎周向的所述连结部的两侧面与所述外侧环状部的内周面所成的角度α以及角度β为75°～120°。

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。专利文献1中，多个连结部构成为：第一连结部和第二连结部沿着轮胎周向交替地排列，其中该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，该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，从轮胎宽度方向观察时，第一连结部和第二连结部相对于轮胎径向而言向同一侧倾斜，由此，能够使来自路面的入力得到充分衰减，从而使噪音性能得到提高。

另外，下述专利文献2中记载一种免充气轮胎，该免充气轮胎具有：外侧环箍及内侧环箍，它们通过辐板而以在半径方向上隔离的关系被连结在一起；以及加强筋，其在环箍的两侧而向着与辐板交叉的相反方向倾斜。另外，下述专利文献3中记载一种无气轮胎，该无气轮胎具备：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；以及辐条，其将所述胎面环和轮毂连结起来。

不过，像专利文献1～3那样的具有辐条结构的免充气轮胎存在着：轮胎转动时的辐条发热会导致耐久性降低的问题。因此，期望能有抑制发热的辐条形状，但是，形变又有可能因辐条形状而集中，反倒导致耐久性降低。专利文献1～3中，没有对像这样的辐条的发热与耐久性的关系作出任何研究。

专利文献

专利文献1：日本特开2014－118116号公报

专利文献2：日本特开平6－40201号公报

专利文献3：日本特开2015－120440号公报

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种能够抑制轮胎转动时的发热而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，另外，在与所述外侧环状部结合的所述连结部的轮胎径向外侧端处，面向轮胎周向的所述连结部的两侧面与所述外侧环状部的内周面所成的角度α以及角度β为75°～120°。

在本发明所涉及的免充气轮胎中，角度α和角度β可以不同。

另外，在本发明所涉及的免充气轮胎中，角度α和角度β可以相等。

另外，在本发明所涉及的免充气轮胎中，角度α以及角度β优选为90°以上。

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。本发明中，在与外侧环状部结合的连结部(第一连结部和第二连结部)的轮胎径向外侧端处，面向轮胎周向的连结部的两侧面与外侧环状部的内周面所成的角度α以及角度β为75°～120°。本发明的发明人进行了潜心研究之后，结果发现，如果连结部的侧面与外侧环状部的内周面所成的角度在该范围内，则耐久性就不会降低，同时具有由湍流效果所带来的散热性。由此，根据本发明，能够抑制轮胎转动时的发热，从而提高耐久性。

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。

图4是另一实施方式所涉及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，优选为，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，从在制造支撑结构体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优选为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观察到的第一连结部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为像这样的长条板状，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。第一连结部31的两侧面31a、31b均为平面，第一连结部31的板厚t从外侧环状部2朝向内侧环状部1渐渐减小。不过，第一连结部31的板厚t也可以沿着长度方向PL而呈一定。

在第一连结部31的轮胎径向外侧端3c处，使面向轮胎周向CD的、第一连结部31的一方的侧面31a与外侧环状部2的内周面21所成的角度为α，使第一连结部31的另一方的侧面31b与外侧环状部2的内周面21所成的角度为β。更具体而言，角度α是：第一连结部31的侧面31a、与假想平面2a所成的角度，其中该假想平面2a是通过了侧面31a和外侧环状部2的内周面21之间的交线而与内周面21相交接的假想平面。同样地，角度β是：第一连结部31的侧面31b与假想平面2b所成的角度，其中该假想平面2b是通过侧面31b和外侧环状部2的内周面21之间的交线而与内周面21相交接的假想平面。

角度α以及角度β为75°～120°。角度α以及角度β优选为90°以上。在角度α以及角度β低于75°的情况下，形变会集中于第一连结部31的轮胎径向外侧端3c，从而使得耐久性降低。另一方面，在角度α以及角度β大于120°的情况下，不易得到湍流效果，从而耐久性就会因发热而降低。

图3的例子中，角度α和角度β相等。通过使角度α和角度β相等，使得在第一连结部31的侧面31a和侧面31b产生的形变会在第一连结部31一带变得均匀，由形变引起的耐久性不易降低。

不过，角度α和角度β也可以不同。通过使角度α和角度β不同，能够形成具有方向性的轮胎。另外，通过使角度α和角度β不同，能够调整轮胎整体的刚性。角度α和角度β的差值优选为0～45°，更优选为0～30°。

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。

第一连结部31优选在与内侧环状部1之间的结合部附近以及与外侧环状部2之间的结合部附近，具有：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。

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，从而能够进一步提高连结部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，示出了如下例子，即，第一连结部31的两侧面31a、31b均由从轮胎径向内侧端3a连续至轮胎径向外侧端3c的平面构成，第一连结部31的板厚t从外侧环状部2朝向内侧环状部1而以一定的比例渐渐减小，不过，并不限定于此。如图4所示，可以将第一连结部31的两侧面31a、31b由从轮胎径向内侧端3a连续至轮胎径向外侧端3c的平面以外的面构成。

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的轮胎周向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的轮胎周向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。在该实施方式中，角度α为：薄壁部312的一方的侧面31a与外侧环状部2的内周面21所成的角度，角度β为：薄壁部312的另一方的侧面31b与外侧环状部2的内周面21所成的角度。

第一连结部31在轮胎径向内侧端3a处的板厚ta大于在轮胎径向中央部3b处的板厚tb。由此，能够抑制：第一连结部31在轮胎径向内侧端3a附近亦即内侧环状部1侧的根部分发生挠曲变形，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大幅挠曲变形而与邻接的第二连结部32的轮胎径向中央部相接触的问题，从而能够进一步提高耐久性。板厚ta优选为板厚tb的110％以上，更优选为120％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，能够抑制：第一连结部31在轮胎径向外侧端3c附近亦即外侧环状部2侧的根部分发生挠曲变形，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大幅挠曲变形而与邻接的第二连结部32的轮胎径向中央部相接触的问题，从而能够进一步提高耐久性。板厚tc优选为板厚tb的110％以上，更优选为125％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110％以上，更优选为115％以上。

【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，实施例等中的耐久性是依据FMVSS109，利用滚筒试验机如下进行测定。试验速度为80km/h且呈一定，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，耐久性越优异。

实施例以及比较例

制作使角度α和角度β为表1所示的值的免充气轮胎，评价耐久性。

【表1】

	比较例1	比较例2	比较例3	实施例1	实施例2	实施例3
							角度α	70	70	130	90	120	75
角度β	130	70	130	90	120	75
							耐久性	100	84	95	110	106	102

由表1的结果可知以下内容。实施例1～3与比较例1～3相比，耐久性得到提高。

Claims

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，

在与所述外侧环状部结合的所述连结部的轮胎径向外侧端处，面向轮胎周向的所述连结部的两侧面与所述外侧环状部的内周面所成的角度α以及角度β为75°～120°，

所述连结部具备：厚壁部，其板厚从轮胎径向内侧端朝向轮胎径向中央部逐渐增大；薄壁部，其板厚从轮胎径向外侧端通过轮胎径向中央部朝向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。

2.根据权利要求1所述的免充气轮胎，其特征在于，

角度α和角度β不同。

3.根据权利要求1所述的免充气轮胎，其特征在于，

角度α和角度β相等。

4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的免充气轮胎，其特征在于，

角度α以及角度β为90°以上。

5.根据权利要求1所述的免充气轮胎，其特征在于，

角度α与角度β的差值为0～45°。