CN111137069B - 免充气轮胎 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及轮胎，更具体地涉及免充气轮胎，其不使用气压，与充气轮胎有着相似的操纵性能，灵活应用元结构，能够支撑车辆的荷重，能够性能指向性地诱导轮胎变形动作，由此，本发明提供一种免充气轮胎，其包括：胎面部(100)，与地面接触；轮辋部(300)，与车轴相连接；以及辐条部(200)，位于轮辋部(300)与胎面部(100)之间，起到结构性支撑的作用；上述辐条部(200)由单位结构(210)重复而成的元结构形成。

Description

免充气轮胎
技术领域
本发明涉及轮胎，更具体地涉及免充气轮胎，不使用气压，与充气轮胎有着相似的操纵性能，采用元结构(meta structure)，能够支撑车辆的荷重，能够性能指向性地诱导轮胎变形动作。
背景技术
通常，根据结构不同，所使用的轮胎可以分为子午线轮胎、斜交轮胎以及实心轮胎等种类，其中，乘用车及其他非特种车辆大部分都使用子午线轮胎，也就是气压(充气)轮胎。但事实上，这样的充气轮胎因其结构复杂且制造工序多达8个步骤，由此带来的有害物质的排出量也到了不可忽视的程度，而且，需要对充气轮胎性能发挥及安全保障至关重要的气压进行随时检测而在管理上存在不便，以及在行驶中因外物刺扎和冲击发生破损而带来的安全问题一直存在。
但是，免充气轮胎却与这样的充气轮胎不同，是一种不仅可以通过原料和工序的简单化来大量节减生产成本，还能够大幅减少能耗及有害物质产生量，是一种由新概念的工艺和结构实现的轮胎，它有着能够从气压不足可能引起的诸多问题中摆脱出来的优点，而且还有能够避免充气轮胎发生的驻波(standing wave)现象，具有大大改善转向阻力的优点。
免充气轮胎由完全不同于传统充气轮胎的结构构成，采用了完全不用如充气式那样使用压缩气体的设计方式，因此，能够免于因漏气或瘪胎(flat tire)带来的可能在行驶中发生事故的危险。
免充气轮胎过去也是存在的，很久以前的马车轮、自行车轮，这些之外还有例如最近韩国专利申请第2006-0051513号所述的通过含有数层U型钉的多个支撑构件支撑轮胎的负荷的技术，以及韩国专利申请第2008-0038274号所述的由弹性材料制造的胎体和以接地面发挥功能的圆周方向延伸型胎冠部分及与其结合的延伸型胎侧构成的技术。韩国专利申请第2004-002798号还公开了包括支撑轮胎负荷的加强的环形带、通过伸张状态传送钢圈或者轮毂间的负荷的多个网状辐条的免充气轮胎。最近，还介绍了通过蜂巢形态的缓冲部来实现缓冲作用，支撑施加在轮胎上的压力的非充气轮胎(韩国申请号10-2010-0090015)的技术。
就含有多个网状辐条的免充气轮胎而言，据称对负荷的支撑仅由存在于胎面部的结构加强构件及网状辐条的拉伸力来实现，但与仅依靠拉伸力情况相比，依靠拉伸力和压缩力实现对负荷的支撑时不仅能够诱导稳定适当的接地面积，还能将由此带来的操控、制动及乘车舒适感等车辆性能最大化，甚或有望在此基础上进一步提高车辆的性能。
然而，由于网状辐条朝向轮胎旋转轴的方向开放，当轮胎旋转时，由于这种开放的网状辐条结构，而存在空气动力学(aerodynamics)方面的噪音及燃油消耗比降低等潜在的不利因素。
本发明的特征在于，与最近公开技术的免充气轮胎(美国申请号US 2017-0080756A1，授权号第10-1725229号)的辐条相比，网状辐条沿着轮胎的旋转方向形成网状辐条，从轮胎旋转轴的方向观察时具有并非开放型而是封闭型的外观，不仅具有空气动力学(aerodynamics)方面的优点，而且，还在网状辐条内部的连接部形成元结构(metastructure)，这样的连接部能够根据轮胎的用途和位置来对其方向和厚度等结构进行特性化，从而能够使得免充气轮胎对荷重的支撑力坚固，通过对各种冲击的轻柔吸收，使得该免充气轮胎具有突出的耐久性、乘车舒适感及噪音的减少量提升等卓越的特性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：韩国公开专利第10-2006-0051513号
专利文献2：韩国公开专利第10-2008-0038274号
专利文献3：韩国公开专利第2004-0027984号
专利文献4：韩国专利申请第10-2010-0090015号
专利文献5：美国公开专利第2017-0080756 A1号
发明内容
本发明所要解决的技术问题为，提供能够确保坚固的荷重的支撑力、能够对多种冲击的轻柔地吸收，通过这种性能改善等使得免充气轮胎的耐久性、乘车舒适感及噪音较少量得到提高的技术，并且本发明提供一种在空气动力学(aerodynamics)方面具有优点的免充气轮胎。
本发明所要解决的技术问题并不局限于上述技术问题，本发明所属技术领域的普通技术人员能够通过以下记载得知未提及的其他技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明的一实施例提供免充气轮胎，其特征在于，包括：胎面部100，与地面接触；轮辋部300，与车轴相连接；以及辐条部200，位于轮辋部300与胎面部100之间，起到结构性支撑的作用，上述辐条部200由单位结构210重复而成的元结构形成。
本发明所述的免充气轮胎采用元结构，元(Meta)的概念灵活应用结构性元材料的特性，同时提供坚固的支撑力和对冲击的轻柔吸收，而且免充气轮胎不用注入空气，没有对爆胎的顾虑。
并且，在采用上述结构的情况下，为了提高接地面附近和与轮轴相接的面的周边对荷重的支撑力，提高了结构性密度，从而能够提高对地面的支撑力和对多种冲击的轻柔吸收能力。
在轮侧的封闭结构比现有辐条型的NPT更有利于噪音的减少，新NPT结构还可使外观更具美感。
综上，本发明在结构上灵活应用了能够支撑车辆荷重的、有利于转弯操控性和对震动吸收的结构加强部件的结构，本发明旨在通过提高操控性和乘车舒适感实现免充气轮胎在实车性能上的提高，相对于现有技术的辐条部，具有非对称性的辐条结构，并且还具有管型结构的加强部件，使得该免充气轮胎具有充分的结构刚性。这种结构不仅能够充分地支撑车辆的荷重，还可将操控性的特性和乘车舒适感特性调和到最佳状态。
应当理解，本发明的效果并不局限于上述效果，还包括可从本发明的详细说明和发明要求范围所记载的发明的构成所推理出的所有效果。
附图说明
图1为本发明的免充气轮胎的主要部分截取立体图。
图2为本发明的免充气轮胎的侧视图。
图3A、图3B、图3C为本发明的免充气轮胎的单位结构的剖视图。
图4A、图4B、图4C、图4D、图4E为示出本发明的免充气轮胎的元结构的荷重实验的图。
图5A、图5B、图5C为本发明的免充气轮胎在行驶中根据所施加力的不同而发生动作的说明图。
附图标记的说明
100：胎面部
200：辐条部
210：单位结构
211：纵向突出部
212：横向突出部
213：变曲点
214：纵向隔膜
215：横向隔膜
216：突出部
220：胎脊部
230：沟槽部
300：轮辋部
具体实施方式
以下将参照附图对本发明进行说明。本发明也能够以其他不同的形态来实现，因此不局限于在此说明的实施例，另外，为了能够在附图中明确说明本发明，省略了与说明无关的部分，在整篇说明书中，相似部分采用了相似的附图标记。
在整篇本说明书中，当描述为“连接(联结、接触、结合)”时，不仅指“直接连接”的情形，还包括其间隔着其他部件“间接连接”的情形。另外，当说明某部分“包括”某结构要素时，只要没有特别相反的记载，意味着还可以具有其他结构要素，而并非意味着排除其他结构要素。
本说明书所用的术语仅仅用于说明特定的实施例，而并非用于限定本发明，若没有特别的说明，单数的表达也包括复数的表达。应理解的是，在本说明书中，“包括”或“具有”等术语是用于指定本说明书中记载的特征、数字、步骤、动作、结构要素、配件或它们的组合的存在，而并非预先排除一个或一个以上的其他特征、数字、步骤、动作、结构要素、部件或这些组合的存在或附加可能性。
以下将参照附图对本发明的实施例进行详细说明。
图1为本发明的免充气轮胎的主要部分截取立体图，图2为本发明的免充气轮胎的侧视图。本发明提供一种免充气轮胎，其包括：胎面部100，与地面接触；轮辋部300，与车轴相连接；以及辐条部200，位于轮辋部300与胎面部100之间，起到结构性支撑作用，上述辐条部200由单位结构210重复而成的元结构形成。
上述辐条部200的单位结构210具有沿轮胎圆周方向具有空腔的管型结构。在上述胎面部100的底面可以设置呈环形带状的结构加强部件。
也就是说，本发明的特征在于，作为一种不使用压缩空气的车辆用免充气轮胎，提供一种由胎面部100、辐条部200及轮辋部300构成的免充气轮胎，尤其分割的辐条部200位于轮辋部300和胎面部100之间，辐条部200具有形成网状(web)的元结构(metastructure)，可以根据上述元结构(meta structure)内的连接部的排列及厚度等诱导免充气轮胎的性能指向性的变形动作。
并且，一般具有这样的网状构造的辐条部200的免充气轮胎在旋转轴方向上呈开放型，而在本发明中，元结构(meta structure)的辐条部的每个单体都沿着轮胎旋转方向构成，表现为管型形状，这样的结构有望在空气动力学(aerodynamics)方面及噪音减少上有所提升，上述元(Meta)的概念的结构灵活应用结构性元材料的的特性，可以同时提供坚固的支撑力和对冲击的轻柔吸收能力。
图3A、图3B、图3C为示出本发明所述免充气轮胎的单位结构的剖视图，如图3A所示，优选地，上述辐条部200的单位结构210的截面形状包括纵向突出部211和横向突出部212。并且，优选地，在上述纵向突出部211与横向突出部212的连接边形成有变曲点213，这样的形状正如图4A、图4B、图4C、图4D、图4E所示，每个单位结构210都可形成吸收冲击的软垫结构。如图4A及图4B所示，上述变曲点213使纵向突出部211的反复伸缩动作变得柔韧。图4C、图4D、图4E为对上述单位结构210在上下压力下如何进行软垫动作的实验拍摄的图。
根据需要，可在上述单位结构210的中心部形成纵向隔膜214，上述纵向隔膜214可以加强单位结构210在竖直方向上的刚性。并且，虽说本发明的轮胎不用注入空气以获得气压，但由上述单位结构210形成的管型形状的空间内充满空气，上述纵向隔膜214抑制了空气流动，进一步增强了上述单位结构210的刚性。
并且，可在上述单位结构210的中心部形成横向隔膜215。优选地，上述横向隔膜215包括位于其中心部的突出部216。如上所述，上述横向隔膜215抑制空气的流动，可以进一步提高上述单位结构210的刚性，而且上述突出部216还可在一定程度上起到引导单位结构210在压力下的收缩形状的作用。
并且，本发明中，朝向辐条部200外侧的单位结构210的横向突出部212的一端轮侧突出，来形成圆周方向的胎脊部220和沟槽部230。如上所述，本发明所述的单位结构并非沿着轴方向形成，而是沿着圆周方向呈管型形状。由此，朝向外围侧的上述单位结构210的横向突出部212的一端轮侧突出，来形成圆周方向的胎脊部220和沟槽部230。这样的结构相较于现有的具有沿轴方向开放的网状辐条的免充气轮胎，具有显著的空气阻抗性能。并且，上述胎脊部220和沟槽部230能够带来提高外型美观度的附带效果。
优选地，上述辐条部200的单位结构210在胎面部100与轮辋部300之间横向排列5个，纵向排列8个。并且，优选地，与胎面部100相邻的上端2排和与轮辋部300相邻的下端3排的多个单位结构210形成纵向隔膜214，上述上端2排与下端3排之间的中端3排形成横向隔膜215，上述横向隔膜215包括位于其中心的突出部216。这是在考虑了辐条部200的材质和一般乘用车辆的轮胎荷重后得出的最佳结构。
如果单位结构210的数量过多，则被压缩的轮胎形状恢复原状的时间将放缓，这会在行车时发生严重的安全问题，而单位结构210过少则不能对荷重带来充分的支撑力。
图5A、图5B、图5C为本发明的免充气轮胎在行驶中根据所施加的力的不同而发生的动作的说明图。图5A为没有荷重时的状态，图5B为安装在车辆上承受车辆荷重时的状态，图5C为转弯时或在倾斜的路面行驶时的状态。如图5A、图5B、图5C所示，本发明所述的单位结构210根据路面状态而对压力产生不同反应来变形，可将荷重在要求的水平内进行恰当的分配。
另外，优选地，上述下端3排的多个单位结构的总宽度小于中端3排的多个单位结构的总宽度，这是因为与轮辋部300相邻的区域要承受更大的荷重，所以提高了该处的结构性密度。
综上，本发明在结构上灵活应用了能够支撑车辆荷重的、有利于转弯操控性和对震动吸收的结构加强部件的结构，本发明旨在通过提高操控性和乘车舒适感实现免充气轮胎在实车性能上的提高，该免充气轮胎具有充分的结构刚性，不仅能够充分地支撑车辆的荷重，还可将操控性的特性和乘车舒适感特性调和到最佳状态。
以上说明用于例示本发明，对本发明所属领域的普通技术人员能够理解在不改变本发明的技术思想及必要特征的前提下，能够很容易地变形出其他具体形态，因此，上述实施例在所有方面都是用于例示的，并不是用于限制的。比如说，单一方式说明的各结构要素也能够分散实施，同样，分散方式说明的结构要素也能够以结合的形态实施。
本发明的范围依据发明要求保护范围而定，由发明要求保护范围的意义、范围以及等同概念导出的所有变化或变形的形态都应解释为包括在本发明的范围内。

Claims (7)

1.一种免充气轮胎，其特征在于，
包括：
胎面部(100)，与地面接触；
轮辋部(300)，与车轴相连接；以及
辐条部(200)，位于轮辋部(300)与胎面部(100)之间，起到结构性支撑作用，
上述辐条部(200)由单位结构(210)重复而成的元结构形成，
上述辐条部(200)的单位结构(210)沿轮胎的圆周方向具有空腔，
上述辐条部(200)的单位结构(210)的截面形状包括纵向突出部(211)和横向突出部(212)，
在上述纵向突出部(211)与横向突出部(212)的连接边形成有变曲点(213)。
2.根据权利要求1所述的免充气轮胎，其特征在于，在上述单位结构(210)的中心部具有纵向隔膜(214)。
3.根据权利要求1所述的免充气轮胎，其特征在于，在上述单位结构(210)的中心部具有横向隔膜(215)。
4.根据权利要求3所述的免充气轮胎，其特征在于，上述横向隔膜(215)包括位于其中心的突出部(216)。
5.根据权利要求1所述的免充气轮胎，其特征在于，朝向辐条部(200)外围侧的单位结构(210)的横向突出部(212)的一端轮侧突出，来形成圆周方向的胎脊部(220)和沟槽部(230)。
6.根据权利要求5所述的免充气轮胎，其特征在于，上述辐条部(200)的单位结构(210)在胎面部(100)与轮辋部(300)之间横向排列5个，纵向排列8个。
7.根据权利要求6所述的免充气轮胎，其特征在于，
与胎面部(100)相邻的上端2排和与轮辋部(300)相邻的下端3排的多个单位结构(210)具有纵向隔膜(214)，
上述上端2排和下端3排之间的中端3排具有横向隔膜(215)，
上述横向隔膜(215)包括位于其中心的突出部(216)。
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