CN109955653B

CN109955653B - 非充气轮胎

Info

Publication number: CN109955653B
Application number: CN201811422821.9A
Authority: CN
Inventors: 辻法行
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2017-12-14
Filing date: 2018-11-27
Publication date: 2020-12-29
Anticipated expiration: 2038-11-27
Also published as: DE102018130524A1; CN109955653A; JP7004562B2; US20190184748A1; US11235619B2; JP2019104438A; DE102018130524B4

Abstract

非充气轮胎(T)具备内侧环状部(1)、外侧环状部(2)、连结内侧环状部(1)与外侧环状部(2)的多个连结部(3)，多个连结部(3)构成为，第一连结部(31)和第二连结部(32)沿轮胎周向(CD)排列，第一连结部(31)和第二连结部(32)的板厚(t)比板宽(w)小，板厚方向朝向轮胎周向(CD)，当将第一连结部(31)及第二连结部(32)的轮胎宽度方向(WD)的长度设定为S、将轮胎径向(RD)的高度设定为H时，从轮胎周向(CD)方向观察的第一连结部(31)与第二连结部(32)的交叉部(33)处的第一连结部(31)及第二连结部(32)的板宽(w)的中心线相对于轮胎宽度方向(WD)的倾斜角度(K)满足30×(H/S)^0.7≤K≤75×(H/S)^0.7的关系。

Description

非充气轮胎

技术领域

本发明涉及一种非充气轮胎(non-pneumatic tire)，其作为轮胎结构部件而具备支撑来自车辆的载荷的支撑结构体，优选涉及一种能够作为充气轮胎的替代物而使用的非充气轮胎。

背景技术

作为现有的非充气轮胎，存在例如实心轮胎、弹簧轮胎、缓冲轮胎等，但却不具有充气轮胎的优越的性能。

在下述专利文献1中记载有一种非充气轮胎，其具备内侧环状部、呈同心圆状设置于该内侧环状部的外侧的外侧环状部、以及连结所述内侧环状部与所述外侧环状部并在轮胎周向上分别独立设置的多个连结部。在专利文献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排列，其中，所述第一连结部从内侧环状部的轮胎宽度方向一方侧向外侧环状部的轮胎宽度方向另一方侧延伸设置，所述第二连结部从内侧环状部的轮胎宽度方向另一方侧向外侧环状部的轮胎宽度方向一方侧延伸设置，从而提高耐久性，并且减小轮胎滚动时的接地压分散。

但是，在非充气轮胎的性能中，难以兼顾耐久性和乘车舒适度，即使是专利文献1的非充气轮胎，也并未充分兼顾耐久性和乘车舒适度。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利公开2014-80164号公报

发明内容

(一)要解决的技术问题

因此，本发明的目的在于，提供一种能够兼顾耐久性和乘车舒适度的非充气轮胎。

(二)技术方案

上述目的能够通过如下所述的本发明实现。

即，本发明的非充气轮胎具备支撑来自车辆的载荷的支撑结构体，其特征在于，

所述支撑结构体具备内侧环状部、呈同心圆状设置于该内侧环状部的外侧的外侧环状部、以及连结所述内侧环状部与所述外侧环状部并在轮胎周向上分别独立设置的多个连结部，

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轮胎周向排列，其中，所述第一连结部从所述内侧环状部的轮胎宽度方向一方侧向所述外侧环状部的轮胎宽度方向另一方侧延伸设置；所述第二连结部从所述内侧环状部的所述轮胎宽度方向另一方侧向所述外侧环状部的所述轮胎宽度方向一方侧延伸设置，

所述第一连结部和所述第二连结部的板厚比板宽小，板厚方向朝向轮胎周向，

当将所述第一连结部及所述第二连结部的轮胎宽度方向的长度设定为S、将轮胎径向的高度设定为H时，从轮胎周向观察的所述第一连结部和所述第二连结部的交叉部处的所述第一连结部及所述第二连结部的板宽的中心线相对于轮胎宽度方向的倾斜角度K满足下述公式(1)的关系。

30°×(H/S)^0.7≤K≤75°×(H/S)^0.7 (1)

另外，优选地，在本发明的非充气轮胎中，所述交叉部处的所述第一连结部与所述第二连结部的板宽的中心线彼此的交点位于从所述外侧环状部的内周面向轮胎径向内侧而在所述轮胎径向的高度H的30～70％的范围

另外，也可以为，在本发明的非充气轮胎中，从轮胎周向观察的所述第一连结部和所述第二连结部中的至少一方具备板宽的中心线相对于轮胎宽度方向的倾斜角度发生变化的弯曲部，所述弯曲部的倾斜角度的角度变化为45°以下。

另外，也可以为，在本发明的非充气轮胎中，从轮胎周向观察的所述第一连结部和所述第二连结部中的至少一方具备板宽的中心线相对于轮胎宽度方向的倾斜角度发生变化的第一弯曲部及第二弯曲部，所述第一弯曲部的倾斜角度的角度变化与所述第二弯曲部的倾斜角度的角度变化的差为30°以下。

本发明的非充气轮胎具备内侧环状部、呈同心圆状设置于该内侧环状部的外侧的外侧环状部、以及连结内侧环状部与外侧环状部的多个连结部。多个连结部构成为，多个第一连结部和第二连结部在轮胎周向上排列。第一连结部从内侧环状部的轮胎宽度方向一方侧向外侧环状部的轮胎宽度方向另一方侧延伸设置，第二连结部从内侧环状部的轮胎宽度方向另一方侧向外侧环状部的轮胎宽度方向一方侧延伸设置。第一连结部和第二连结部为板厚比板宽小的长条板状，其板厚方向朝向轮胎周向。

(三)有益效果

本发明者经过多次认真研究，发现了通过适当调整由第一连结部及第二连结部的轮胎宽度方向的长度S、轮胎径向的高度H确定的H/S、和从轮胎周向观察的第一连结部与第二连结部的交叉部处的第一连结部及第二连结部的板宽的中心线相对于轮胎宽度方向的倾斜角度K，从而能够兼顾耐久性和乘车舒适度。本发明基于该见解而完成的，通过使H/S和K满足公式(1)的关系，从而能够兼顾耐久性和乘车舒适度。

附图说明

图1是表示本发明的非充气轮胎一例的主视图。

图2是图1的非充气轮胎的A-A线剖视图。

图3是图1的非充气轮胎的局部放大图。

图4A是表示另一实施方式的非充气轮胎的剖视图。

图4B是表示另一实施方式的非充气轮胎的剖视图。

图4C是表示另一实施方式的非充气轮胎的剖视图。

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，说明本发明的非充气轮胎T的结构。图1是表示非充气轮胎T一例的主视图。图2是图1的A-A线剖视图。图3是将图1的一部分放大表示的图。在这里，O表示轴芯，h表示轮胎剖面高度。

非充气轮胎T具备支撑来自车辆的载荷的支撑结构体SS。本发明的非充气轮胎T只要具备这样的支撑结构体SS即可，也可以在该支撑结构体SS的外侧(外周侧)、内侧(内周侧)具备相当于胎面的部件、加强层、与车轴、轮辋配合的部件等。

如图1的主视图所示，本实施方式的非充气轮胎T的支撑结构体SS具备内侧环状部1、呈同心圆状设置于内侧环状部1的外侧的外侧环状部2、以及连结内侧环状部1与外侧环状部2且在轮胎周向CD上分别独立设置的多个连结部3。

从提高均匀性的观点出发，优选内侧环状部1是厚度恒定的圆筒形状。另外，为了与车轴、轮辋进行安装而优选在内侧环状部1的内周面设置用于保持嵌合性的凹凸等。

从充分向连结部3传递力并且实现轻量化、提高耐久性的观点出发，内侧环状部1的厚度优选为轮胎剖面高度h的2～7％，更优选为3～6％。

内侧环状部1的内径结合安装非充气轮胎T的轮辋、车轴的尺寸等来适当确定。但是，在假设代替普通的充气轮胎的情况下，优选为250～500mm，更优选为330～440mm。

内侧环状部1的轮胎宽度方向的宽度根据用途、车轴的长度等而适当确定，在假设代替普通的充气轮胎的情况下，优选为100～300mm，更优选为130～250mm。

从充分向连结部3传递力并且实现轻量化、提高耐久性、实现安装性的观点出发，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进行拉伸试验并根据进行10％伸长时的拉伸应力计算出的值。

本发明中的支撑结构体SS由弹性材料成型，在制造支撑结构体SS时，从能够一体成型的观点出发，优选内侧环状部1、外侧环状部2以及连结部3除了加强结构之外都是基本上相同的材质。

本发明中的弹性材料是指，依据JIS K7312进行拉伸试验并根据进行10％伸长时的拉伸应力计算出的拉伸模量是100MPa以下的材料。作为本发明的弹性材料，从获得充分的耐久性并且赋予适度的刚性的观点出发，拉伸模量优选为5～100MPa，更优选为7～50MPa。作为用作母材的弹性材料，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，例示有聚酯弹性体、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，除了天然橡胶之外，例示有苯乙烯丁二烯橡胶(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)、氯丁二烯橡胶(CR)、乙烯丙烯橡胶(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并用两种以上。

作为其它树脂，可以举出热塑性树脂、或者热固性树脂。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。

从成型/加工性、成本的观点出发，优选使用上述弹性材料中的聚氨酯树脂。此外，作为弹性材料，可以使用发泡材料，也可以使用使上述的热塑性弹性体、交联橡胶、其它树脂发泡的材料。

由弹性材料一体成型的支撑结构体SS优选内侧环状部1、外侧环状部2以及连结部3被加强纤维加强。

作为加强纤维，可以举出长纤维、短纤维、织布、无纺布等加强纤维，作为使用长纤维的方式，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，可以举出例如人造丝帘线、尼龙-6,6等聚酰胺帘线、聚对苯二甲酸乙二酯等聚酯帘线、芳香族聚酰胺帘线、玻璃纤维帘线、碳纤维、钢帘线等。

在本发明中，除了使用加强纤维的加强之外，还能进行基于粒状填料的加强、基于金属制环等的加强。作为粒状填料，可以举出碳黑、二氧化硅、氧化铝等陶瓷、其它的无机填料等。

从提高均匀性的观点出发，优选外侧环状部2的形状是厚度恒定的圆筒形状。从充分传递来自连结部3的力并且实现轻量化、提高耐久性的观点出发，外侧环状部2的厚度优选为轮胎剖面高度h的2～7％，更优选为2～5％。

外侧环状部2的内径根据其用途等而适当确定。但是，在假设代替普通的充气轮胎的情况下，优选为420～750mm，更优选为480～680mm。

外侧环状部2的轮胎宽度方向的宽度根据用途等而适当确定，在假设代替普通的充气轮胎的情况下，优选为100～300mm，更优选为130～250mm。

关于外侧环状部2的拉伸模量，如图1所示那样在外侧环状部2的外周设置有加强层7的情况下，能够与内侧环状部1设定为相同程度。在未设置这样的加强层7的情况下，从充分传递来自连结部3的力并且实现轻量化、提高耐久性的观点出发，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，优选用纤维等对弹性材料进行了加强的纤维加强材料。通过利用加强纤维对外侧环状部2进行加强，从而外侧环状部2与带束层等的粘接也变得充分。

连结部3用于连结内侧环状部1与外侧环状部2，使二者之间空开适当间隔等并在轮胎周向CD上以分别独立的方式设置有多个。

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，优选第一连结部31和第二连结部32沿着轮胎周向CD交替排列。由此，能够进一步减小轮胎滚动时的接地压分散。

另外，从提高均匀性的观点出发，第一连结部31与第二连结部32之间的轮胎周向CD的间距p优选是恒定的。间距p优选为0～10mm，更优选为0～5mm。如果间距p大于10mm，则接地压不均匀，会成为噪声增大的原因。

第一连结部31从内侧环状部1的轮胎宽度方向一方侧WD1向外侧环状部2的轮胎宽度方向另一方侧WD2延伸设置。另一方面，第二连结部32从内侧环状部1的轮胎宽度方向另一方侧WD2向外侧环状部2的轮胎宽度方向一方侧WD1延伸设置。也就是说，从轮胎周向CD观察，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2所示，优选从轮胎周向CD观察的第一连结部31和第二连结部32相对于轮胎赤道面C呈对称的形状。因此，下面主要对第一连结部31进行说明。

第一连结部31呈从内侧环状部1向外侧环状部2延伸的长条板状。第一连结部31的板厚t比板宽w小，板厚方向朝向轮胎周向CD。也就是说，第一连结部31是在轮胎径方向RD及轮胎宽度方向WD上延伸的板状。通过使第一连结部31及第二连结部32成为这样的长条板状，即使使板厚t变薄，通过将板宽w设定得较宽，从而第一连结部31及第二连结部32能够获得期望的刚性，能够提高耐久性。另外，通过减薄板厚t并且增加第一连结部31及第二连结部32的数量，能够维持轮胎整体的刚性，并且减小在轮胎周向CD上相邻的连结部彼此的间隙，因此能减小轮胎滚动时的接地压分散。

将第一连结部31的轮胎宽度方向WD的长度设定为S，将轮胎径向RD的高度设定为H。在本实施方式中，第一连结部31的轮胎宽度方向WD的长度S与内侧环状部1及外侧环状部2的轮胎宽度方向WD的宽度相同。另外，第一连结部31的轮胎径向RD的高度H等于外侧环状部2的内周面的半径与内侧环状部1的外周面的半径之间的差(也可以说是外侧环状部2的内径与内侧环状部1的外径的差的1/2)。在这里，将H/S设定为非充气轮胎T的扁平率。

从轮胎周向CD观察的第一连结部31和第二连结部32以恒定的宽度w从内侧环状部1向外侧环状部2呈直线状延伸。当从轮胎周向CD观察时，第一连结部31和第二连结部32在延伸设置方向的中央位置交叉。该交叉部33处的第一连结部31的通过板宽w中心的中心线相对于轮胎宽度方向WD的倾斜角度K满足下述的公式(1)的关系。

30°×(H/S)^0.7≤K≤75°×(H/S)^0.7 (1)

通过使扁平率H/S和倾斜角度K满足公式(1)的关系，从而能够兼顾耐久性和乘车舒适度。

交叉部33处的第一连结部31的板宽w的中心线与第二连结部32的板宽的中心线的交点33a位于从外侧环状部2的内周面向轮胎径向内侧而在轮胎径向的高度H的30～70％的范围。换言之，从外侧环状部2的内周面到交点33a的轮胎径向的高度d为第一连结部31及第二连结部32的轮胎径向RD的高度H的30～70％。如果d在该范围，则能够兼顾耐久性和乘车舒适度。

从充分传递来自内侧环状部1及外侧环状部2的力并且实现轻量化、提高耐久性的观点出发，板厚t优选为8～30mm，更优选为10～20mm。

从充分传递来自内侧环状部1及外侧环状部2的力并且实现轻量化、提高耐久性的观点出发，板宽w优选为5～25mm，更优选为10～20mm。另外，从提高耐久性并且减小接地压分散的观点出发，板宽w优选为板厚t的110％以上，更优选为115％以上。

优选地，第一连结部31在与内侧环状部1的结合部附近及与外侧环状部2的结合部附近具有随着朝向内侧环状部1或者外侧环状部2而逐渐增大板宽的加强部34。加强部34设置于第一连结部31与内侧环状部1或外侧环状部2所成的角为锐角的第一连结部31的轮胎宽度方向WD内侧。由此，能够进一步提高第一连结部31的耐久性。

作为连结部3的数量，从充分支撑来自车辆的载荷并且实现轻量化、提高动力传递、提高耐久性的观点出发，优选为80～300个，更优选为100～200个。在图1中示出设置了50个第一连结部31、50个第二连结部32的例子。

从充分传递来自内侧环状部1及外侧环状部2的力并且实现轻量化、提高耐久性、提高横向刚性的观点出发，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，优选用纤维等对弹性材料进行了加强的纤维加强材料。

在本实施方式中，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，在本实施方式中，如图1所示，示出在加强层7的更外侧设置有胎面8的例子。作为加强层7、胎面8，可以设置与现有的充气轮胎的带束层同样的部件。此外，胎面8也可以用树脂形成。另外，作为胎面图案，可以设置与现有的充气轮胎同样的图案。

在本发明中，优选在连结部3的轮胎径向外侧端与胎面8之间还配置提高轮胎宽度方向的刚性的宽度方向加强层。由此，抑制外侧环状部2在轮胎宽度方向中央部的压曲，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，例示有相对于轮胎宽度方向大致平行地排列了钢帘线、CFRP、GFRP等纤维强化塑料制的帘线的部件、圆筒状的金属制环、高模量树脂制环等。

[其它实施方式]

(1)在上述的实施方式中，从轮胎周向CD观察的第一连结部31和第二连结部32从内侧环状部1向外侧环状部2呈直线状延伸，但并不限定于此。如图4A所示，从轮胎周向CD观察的第一连结部31和第二连结部32中的至少一方也可以具备板宽的中心线相对于轮胎宽度方向WD的倾斜角度发生变化的弯曲部35。弯曲部35的相对于轮胎宽度方向WD的倾斜角度的角度变化α1优选为45°以下，特别优选为35°以下。如果角度变化α1大于45°，则应力集中于弯曲部35，难以兼顾耐久性和乘车舒适度。

(2)另外，如图4B所示，从轮胎周向CD观察的第一连结部31和第二连结部32中的至少一方也可以具备板宽的中心线相对于轮胎宽度方向WD的倾斜角度发生变化的第一弯曲部36及第二弯曲部37。第一弯曲部36的倾斜角度的角度变化α2及第二弯曲部37的倾斜角度的角度变化α3优选为45°以下，特别优选为35°以下。另外，第一弯曲部36的倾斜角度的角度变化α2与第二弯曲部37的倾斜角度的角度变化α3的差优选为30°以下。如果角度变化α2与角度变化α3的差大于30°，则应力集中于第一弯曲部36或者第二弯曲部37，难以兼顾耐久性和乘车舒适度。

(3)另外，从轮胎周向CD观察的第一连结部31和第二连结部32中的至少一方也可以具备三个以上的弯曲部。在图4C所示的例子中，第一连结部31和第二连结部32具备三个弯曲部38～40。弯曲部38的倾斜角度的角度变化α4、弯曲部39的倾斜角度的角度变化α5以及弯曲部40的倾斜角度的角度变化α6优选为45°以下，特别优选为35°以下。另外，优选角度变化α4、角度变化α5、角度变化α6的差分别为30°以下。

【实施例】

下面对具体地示出本发明的结构和效果的实施例等进行说明。此外，实施例等中的评价项目如下述那样进行了测定。

(1)耐久性

依据FMVSS109，利用滚筒试验机如下那样进行了测定。试验速度恒定于80km/h，一边负载递增的分成四个步骤的载荷，一边测定了到发生故障为止的行驶时间。由将比较例1中的行驶时间设为100时的指数进行表示，该值越大则表示耐久性越好。

(2)乘车舒适度

通过双人乘车对测试过程中的乘车舒适度进行了综合性的感官评价。是乘车人员直接通过身体感受到的上下方向的顶起的强度的程度，越弱则评价越好。由将比较例1设为100时的指数表示，该值越大则乘车舒适度越好。

实施例1～6及比较例1～6

将图2、图4A、图4B、图4C所示的方式的非充气轮胎作为实施例1～6及比较例1～6。第一连结部31及第二连结部32的轮胎宽度方向的长度S、轮胎径向的高度H、倾斜角度K、到交点33a的高度d、角度变化α1～α6为表1及表2所示的值。比较例1～6是与实施例1～6对应的方式的非充气轮胎，但H/S和K未满足公式(1)的关系。

【表1】

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	实施例6
							轮胎宽度方向长度s(mm)	140	100	180	140	140	140
轮胎径向高度H(mm)	100	50	70	100	100	100
							倾斜角度K(°)	55	45	20	25	40	40
到交点的高度d(mm)	50	35	25	70	40	60
							α1(°)	-	-	45	35	-	-
α2(°)	-	-	-	-	35	-
							α3(°)	-	-	-	-	5	-
α4(°)	-	-	-	-	-	35
							α5(°)	-	-	-	-	-	20
α6(°)	-	-	-	-	-	5
							耐久性	102	105	100	101	100	102
乘车舒适性	100	100	105	105	110	110

【表2】

	比较例1	比较例2	比较例3	比较例4	比较例5	比较例6
							轮胎宽度方向长度S(mm)	140	100	180	140	140	140
轮胎径向高度H(mm)	100	50	70	100	100	100
							倾斜角度K(°)	60	50	10	20	60	60
到交点的距离d(mm)	50	25	25	80	20	50
							α1(°)	-	-	60	50	-	-
α2(°)	-	-	-	-	40	-
							α3(°)	-	-	-	-	5	-
α4(°)	-	-	-	-	-	40
							α5(°)	-	-	-	-	-	25
α6(°)	-	-	-	-	-	5
							耐久性	100	94	89	91	92	94
乘车舒适性	100	105	105	110	110	110

如表1的结果所示，H/S和K满足公式(1)的关系的实施例1～6能够兼顾耐久性和乘车舒适度。

Claims

1.一种非充气轮胎，其具备支撑来自车辆的载荷的支撑结构体，其特征在于，

当将所述第一连结部及所述第二连结部的轮胎宽度方向的长度设定为S、将轮胎径向的高度设定为H时，从轮胎周向观察的所述第一连结部和所述第二连结部的交叉部处的所述第一连结部及所述第二连结部的板宽的中心线相对于轮胎宽度方向的倾斜角度K满足下述公式(1)的关系，

30°×(H/S)^0.7≤K≤75°×(H/S)^0.7 (1)，

从轮胎周向观察的所述第一连结部和所述第二连结部中的至少一方具备板宽的中心线相对于轮胎宽度方向的倾斜角度发生变化的第一弯曲部及第二弯曲部，

所述第一弯曲部的倾斜角度的角度变化与所述第二弯曲部的倾斜角度的角度变化的差为30°以下。

2.根据权利要求1所述的非充气轮胎，其特征在于，

所述交叉部处的所述第一连结部与所述第二连结部的板宽的中心线彼此的交点位于从所述外侧环状部的内周面向轮胎径向内侧而在所述轮胎径向的高度H的30～70％的范围。

3.根据权利要求1所述的非充气轮胎，其特征在于，

所述第一弯曲部的倾斜角度的角度变化及所述第二弯曲部的倾斜角度的角度变化为45°以下。