CN111565941A - 非充气轮 - Google Patents

Abstract

一种非充气轮，其具有轮毂(12)、外胎面带(200)和将所述轮毂(12)与所述外胎面带(200)连接的多个轮辐(100)，所述多个轮辐中的每一个(10)具有第一支撑元件和第二支撑元件，第一支撑元件和第二支撑元件通过连接第一支撑元件到第二支撑元件的第一弹性接头体(130)连接。

Description

非充气轮

技术领域

本发明总体上涉及轮胎的支撑结构，更具体地说，涉及用于形成该结构的有用的橡胶组合物。

背景技术

非充气轮胎构造的细节和权益描述于例如第6,769,465；6,994,134；7,013,939；和7,201,194号美国专利中。某些非充气轮胎构造提出并入有剪切带和轮辐，其实施例描述于例如第7,201,194号美国专利中，所述美国专利以引入的方式并入本文中。此类非充气轮胎提供无需依赖于气体充气压力以支撑施加到轮胎的负载的轮胎性能优势。

作为背景，图1提供了并有剪切带110的非充气轮胎106的示例性实施例的横截面图。轮胎106还包含多个张力传递元件，示出为腹板轮辐150，其横向地跨越剪切带110并从剪切带110向内延伸。安装带160安置在腹板轮辐的径向内端处。安装带160将轮胎106锚定到轮毂12。胎面部分105形成于剪切带110的外周并且上面可包含例如凹槽或肋状物。

轮胎106的剪切带110包含剪切层以及粘附到剪切层的径向最内延伸部的最内增强层和粘附到剪切层的径向最外延伸部的最外增强层。增强层的拉伸刚度大于剪切层的剪切刚度，使得剪切带在垂直负载下经历剪切变形。

继续工作以为非充气轮胎提供改进的性能，例如磨损、处理、噪音和耐久性，正如在充气轮胎中寻求这类改进一样。

发明内容

本发明的特定实施例包括适用于非充气轮胎或使用轮辐的其他装置的轮辐。这样的轮辐可用于将轮毂连接到带，并且可包括从轮毂延伸的第一支撑元件和从带延伸的第二支撑元件，所述元件定位成在第一支撑元件的第一侧和第二支撑元件的第一侧之间形成内角，其中第一支撑元件和第二支撑元件包括第一橡胶组合物的涂层。

这种轮辐还可包括第一弹性接头体，其由第二橡胶组合物形成并位于所述内角内并连接第一和第二支撑元件的远端；第二弹性接头体，其包括第三橡胶组合物并且将第一支撑元件的第二侧在其近端连接至轮毂；和第三弹性接头体，其包括第四橡胶组合物并将第二支撑元件的第二侧在其近端连接至所述带，其中第一支撑元件和第二支撑元件的近端亦为自由端。

所述橡胶组合物可以基于可交联的橡胶组合物，第一橡胶组合物以每100重量份橡胶的重量份数(phr)包含并且第一橡胶组合物可以包含50phr至100phr之间的天然橡胶、0phr和50phr之间的第二橡胶组分和25phr和40phr之间的第一增强填料，第二橡胶组分选自聚丁二烯橡胶、聚丁二烯和苯乙烯的共聚物(其中所述共聚物具有不超过5mol％的苯乙烯)及其组合，第一增强填料包括第一炭黑和第一二氧化硅，炭黑与二氧化硅的比为按重量百分比计在60/40至30/70之间，其中第一炭黑的表面积在19m²/g和39m²/g之间。

可以相同或不同的第二、第三和第四橡胶组合物可以包含50phr至100phr之间的天然橡胶；在0phr和50phr之间的第三橡胶组分，其选自聚丁二烯橡胶、聚丁二烯和苯乙烯的共聚物(其中该共聚物具有不超过5mol％的苯乙烯)及其组合；15phr至40phr之间的第二增强填料，其包含2phr至6phr之间的第二炭黑和20phr至40phr之间的第二二氧化硅，其中第二炭黑的表面积在19m²/g和39m²/g之间。每种橡胶组合物都包含固化体系，该固化体系可以相同或不同。

从如附图中所说明的本发明的特定实施例的以下更详细的描述中将显而易见本发明的前述和其它目标、特征和优点，在附图中，相似的参考标号表示本发明的相似部分。

附图说明

本发明的针对所属领域的普通技术人员的完整且启发性公开内容(包含其最佳模式)在说明书中得到阐述，所述公开内容参考附图，在附图中：

图2提供本发明的示例性实施例的横向侧视图，其中多个弹性复合结构被配置为在标称载荷条件下形成轮胎的一部分的轮辐。

图3提供本发明的示例性实施例的横向侧视图，其中多个弹性复合结构被配置为在大于标称载荷条件下形成轮胎的一部分的轮辐。

图4提供配置为轮辐的本发明的示例性实施例的透视图。

图5提供了轮辐的示例性实施例的正视图。

图6提供沿着图5的线5-5截得的截面视图，其示出示例性实施例的赤道截面视图。

图7提供形成轮胎的一部分的本发明的实施例的截面视图，所述实施例处于无载荷状态(以实线示出)以及在标称载荷条件下呈压缩形式(以虚线示出)。

图8提供形成轮胎的一部分的本发明的实施例的截面视图，所述实施例处于无载荷状态(以实线示出)以及在标称载荷条件下呈拉伸形式(以虚线示出)。

图9提供本发明的轮辐的示例性实施例的透视图，其中去除部分以示出实施例的部件，包含增强位置和定向，在支腿和跟部分具有两个橡胶层。

图10提供本发明的替代实施例的赤道截面视图。

图11提供形成轮胎的一部分的本发明的替代实施例的截面视图，所述实施例处于无载荷状态(以实线示出)以及在标称载荷条件下处于压缩中(以虚线示出)。

图12示出形成轮胎的一部分的本发明的替代实施例的截面视图，所述实施例处于无载荷状态(以实线示出)以及在标称载荷条件下处于拉伸中(以虚线示出)。

图13示出本发明的轮辐的替代示例性实施例的透视图，其中去除部分以示出实施例的部件，包含增强位置和定向。

图14示出本发明的另一示例性替代实施例的赤道截面视图。

图15示出本发明的轮辐的替代示例性实施例的透视图，其中去除部分以示出实施例的部件，包含增强位置和定向。

图16提供用于形成本发明的轮辐实施例的模具的示例性实施例的透视图。示出了弹性复合结构的部件，其中一些部件的一部分弹性材料被去除以示出增强位置和定向。

图17提供用于形成本发明的替代轮辐实施例的模具的替代示例性实施例的透视图。示出了弹性复合结构的部件，其中一些部件的一部分弹性材料被去除以示出增强位置和定向。

在不同的图中使用相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征件。

具体实施方式

本发明的实施例包括可用于非充气轮胎的轮辐，更具体地说，至少部分地由诸如橡胶的弹性体材料形成的轮辐。如上所述，使用轮辐在轮毂和外胎面带之间传递载荷的非充气轮胎的概念在业内是众所周知的。当包含在非充气轮胎中时，本文公开的轮辐的改进为非充气轮胎提供了增加的耐久性和减小的滚动阻力，并且因此改善了燃料经济性。

更一般地，本发明的实施例提供一种用于弹性支撑载荷的机械结构。如下面更全面地描述的，本文公开的轮辐具有V形形式并且在轮毂和带之间延伸；通常，非充气轮胎的实施例可包括具有剪切带和胎面的外带。形成V形轮辐的每个支腿或支撑元件均包含橡胶组合物的涂层，并且在特定实施例中，每个支腿的近端分别利用由超低滞后橡胶组合物形成的弹性接头体连接至轮毂或胎面带。超低橡胶组合物还形成位于轮辐的V形内角内的弹性体接头体，该轮辐连接支腿的远端，即与近端相反的端部。

如前所述，与已发现适用于制造非充气轮胎的轮辐的其他材料相比，本文公开的轮辐提供了改进的滚动阻力和非充气的耐久性。为了进一步提高耐久性，本发明的特定实施例可以进一步提供将轮辐的近端附接到轮毂和带的弹性接头体包括在其近端形成并由橡胶组合物制成的跟部，在下面进一步讨论。

出于描述本发明的目的，现在将详细参考本发明的实施例和/或方法，其一个或多个实例说明于附图中或用附图说明。提供每个实例是为了解释本发明而非限制本发明。实际上，所属领域的技术人员将清楚，在不脱离本发明的范围或精神的情况下可在本发明中进行各种修改和变化。举例来说，说明或描述为一个实施例的部分的特征或步骤可与另一个实施例或步骤一起使用，以产生又一实施例或方法。因此，希望本发明涵盖这类修改和变化，所述修改和变化处于所附权利要求书以及其等同物的范围内。

以下术语针对本公开如下定义：

图中的“轴向方向”或字母“A”是指平行于例如剪切带、轮胎和/或车轮在其沿着道路表面行进时的旋转轴线的方向。

图中的“径向方向”或字母“R”是指与轴向方向正交且在与从轴向方向正交延伸的任何半径相同的方向上延伸的方向。

“赤道平面”意指垂直于旋转轴线且平分剪切外胎面带和/或车轮结构的平面。

图中的“圆周方向”或字母“C”是指正交于轴向方向且正交于径向方向的方向。

图中的“前行方向”或字母“F”是指轮胎为了美观和/或性能而设计的主要行进的方向。可以预期在不同于前行方向的方向上行驶。

图中的“旋转方向”或字母“D”是指轮胎为了美观和/或性能而设计的主要旋转的方向。可以并且预期在与旋转方向相反的方向上旋转。

“径向平面”意指垂直于赤道平面且穿过车轮的旋转轴线的平面。

“横向”或字母“L”意指与赤道平面正交的方向。

如本文所用的“弹性材料”或“弹性体”是指表现出类似于橡胶的弹性的聚合物，如包括橡胶的材料。

如本文所用的“弹性物”是指包括弹性材料或弹性体的材料，例如包括橡胶的材料。

如本文所用的“内角(Interior angle或Internal angle)”意指形成于两个表面之间大于0度但小于180度的角度。在本文使用所述术语时，锐角、直角和钝角都将被视为“内角”。

如本文所用的“外角(Exterior angle或External angle)”或“反射角”意指形成于两个表面之间大于180度但小于360度的角度。

“可偏转”意指能够弹性地弯曲。

“标称载荷”或“所需设计载荷”是结构设计成承载的载荷。更确切地说，当在车轮或轮胎的上下文中使用时，“标称载荷”是指车轮或轮胎设计成承载和操作的载荷。标称载荷或所需设计载荷包含高达并包含制造商规定的最大载荷的载荷，并且在车辆轮胎的情况下，通常通过轮胎侧面的标记来指示。超过标称载荷的载荷条件可以由所述结构维持，但是可能存在结构损坏、加速磨损或性能降低的情况。小于标称载荷但大于无载荷状态的载荷条件可被视为标称载荷，但是偏转可能小于标称载荷下的偏转。

“模量”或“伸长模量”(MPa)是基于ASTM标准D412在10％(MA10)下在23℃的温度下对哑铃测试片测量所得。测量在第二次伸长中进行；即，在调节周期之后进行。基于测试片的初始横截面，这些测量值是以MPa为单位的正割模量。

如本文所用，“phr”是“以重量计每一百份橡胶中的份数”并且为本领域中的常见量度，其中橡胶组合物的组分相对于组合物中橡胶的总重量测量，即，组合物中每100重量份的总橡胶中所述组分的重量份。

如本文所用，“基于”是认识到本发明的实施例由在其组装时未固化的硫化或固化橡胶组合物制成的术语。因此，固化橡胶组合物是“基于”未固化橡胶组合物。换句话说，交联橡胶组合物为基于或包含可交联橡胶组合物的成分。

示例性非充气轮胎的架构。图2示出本发明的示例性实施例的横向侧视图，其中多个弹性复合结构被配置为轮辐100并附接到外胎面带200上，形成轮胎10的一部分。轮胎10可以并入车轮中。例如，轮胎10可以是具有附接到乘用车的轮毂12的非充气车轮的一部分，从而允许车辆在地面上滚动。其它物体和车辆可以包括本发明，包含但不限于：重型卡车、拖车、轻型卡车、越野、ATV、公共汽车、飞机、农业车、采矿车、自行车、摩托车和乘用车轮胎。这类非充气车轮会具有轮毂12，所述轮毂会具有径向外表面，所述径向外表面具有围绕中心轴线20的旋转轴线。轮胎10可以通过多种方法中的任一种方法附接到轮毂12上，例如，通过如螺栓、螺钉、夹具或狭槽的机械紧固件，和/或通过如氰基丙烯酸酯、聚氨酯粘合剂的粘合剂，和/或通过其它粘结材料或其组合。

这里示出的轮胎10具有旋转轴线20，轮胎10围绕所述旋转轴线旋转。在此示例性实施例中，外胎面带200的径向外表面230与地面30交接，轮胎在所述地面上滚动。在标称载荷下，当轮胎进入和离开接触区时，轮胎的轮辐100屈曲。当轮辐在接触面外部围绕轴线20旋转时，轮辐100中出现较小偏转，但是大部分偏转发生在轮辐100进入、离开和行进通过接触面时。

每个轮辐100具有充当弹性铰链的“鼻部”部分130。“鼻部”部分130是连接形成轮辐的径向内部部分的支撑元件和形成轮辐的径向外部部分的支撑元件的弹性接头体。轮辐100的支撑元件或支腿初始地以相对于彼此成一角度的方式定位。轮辐支撑元件之间的测量小于180度的角度是内角，且轮辐支撑元件之间的测量大于180度的角度是外角。弹性接合部包括附接到每个轮辐支撑元件上的弹性体，并且定位于内角侧上的轮辐元件的一侧上。

轮辐的径向内部部分具有连接到另一表面的径向内支脚112，在本实施例中，所述另一表面是轮毂12的径向外表面。在本实施例中，径向内支脚112包括连接径向外支撑件与轮毂12的弹性接头体。轮辐100的径向外部部分具有径向外支脚114，所述径向外支脚114包括连接外支撑元件与又一表面的另一弹性主体，在本实施例中，所述又一表面是外胎面带200的径向内表面。

在所示的示例性实施例中，胎面带200包括弹性体材料并允许变形以在接触区中形成平面覆盖区。在示出的示例性实施例中，轮辐100的径向外支脚114附接到胎面带200的径向内表面202和支撑元件中与鼻部部分130相对的侧面上。在示出的示例性实施例中，轮辐通过氰基丙烯酸酯粘合剂粘附在适当位置。在其它实施例中，轮辐可以通过其它方法附接，包含通过将弹性材料粘附在一起，例如通过使用生橡胶并将橡胶部件固化在一起，或者在固化或部分固化的橡胶部件之间使用生橡胶条。在一些实施例中，外胎面带200还可具有增强件以帮助围绕轮胎周向地承载载荷。

对于此特定实施例，轮胎100的大小为205/55R16，其中胎面的横向宽度为约165mm。

图3示出配置为车轮10中的轮辐的本发明的示例性实施例，其中实施例的载荷超过它的标称载荷。在此特定情况下，轮胎载有1000kg的质量载荷(约9800N力)。在这类情况下，偏转超过20mm并导致轮辐鼻部部分130和轮辐支脚部分110之间的接触。在这种情况下，鼻部和支脚部分充当对轮辐的支腿部分进行卸荷的“缓冲块”。在这种情形下，个别轮辐100在进入、离开和/或行进通过接触面时可以彼此接触。接触在轮辐正在进入接触面的情况下被说明为出现在鼻部部分130和径向外支脚114之间，接触在轮辐正在离开接触面的情况下被说明为出现在鼻部部分130和径向内支脚部分112之间。虽然可能发生单个轮辐与其相邻的轮辐的接触，但是在这种情况下，载荷的一部分可以通过径向内支脚112、通过轮辐130的鼻部、通过径向外支脚114和通过外胎面带200传递到地面30。在某种意义上，示出的本实施例的轮辐的形状可充当防止对连接支脚112、114与轮辐的鼻部130的轮辐的支撑元件或支腿造成结构损坏的“缓冲块”。超过标称载荷的这种载荷条件可能在车辆过载过多质量时发生，或者可能在轮胎在高速行驶时遇到障碍物(例如路缘石)的情况下发生。虽然此特定实施例以这种特定方式表现，但是本发明的其它实施例可以表现不同，并且可以或可以不表现出“缓冲”品质。

在所示的实施例中，外带200具有增强件210以加强外带。胎面230设置在外带200的径向外表面上。

轮辐构建。图4提供了轮辐100实施例的透视图。在此特定实施例中，轮辐在轮辐的横向方向上保持类似的横截面轮廓。可以看出，支脚110，即径向内支脚112和径向外支脚114均提供到车轮10的轮毂12和外带200的附接点。在径向内支脚112的径向内端处沿圆周方向的加宽提供了周向宽的表面122用于附接到轮毂12，如粘附、粘接和/或机械地附接到轮毂12。同样地，在径向外支脚114的径向外端处沿圆周方向的加宽提供了周向宽的表面124，用于附接，如粘附、粘接和/或机械地附接到外胎面带200。在示出的实施例中，径向内表面122和径向外表面124示出为在轮辐的圆周方向上略微弯曲，以在轮辐以相应方位附接的位置处匹配轮毂的曲率半径和外带200的径向内表面202。或者，径向内表面122和径向外表面124的表面还可在轮辐的圆周方向上是平坦的。

示出的实施例的轮辐100的鼻部部分或另外被称为“接头体”130由弹性材料构成，并且用以连接第一和第二支撑元件，第一和第二支撑元件在本文中分别包括径向内支腿142和径向外支腿144。鼻部部分在径向内支腿142和径向外支腿144之间在圆周方向上变厚。在此实施例中，轮辐的圆周方向应理解为与车轮10的圆周方向相同。参考此实施例中示出的单个轮辐，圆周方向大体上正交于径向方向和横向方向两者。

可以观察到，在所示实施例中，径向内支腿142略短于径向外支腿144。当轮辐行进通过接触面时，这种长度差异适应半径的变化，从而最大化可用于相邻轮辐“嵌套”的空间。

图5示出了轮辐沿圆周方向的前视图。在该实施例中，径向内表面具有第一和第二突出部166、168，其形成在横向方向上弯曲的径向内表面122。这使得轮辐100的横截面在横向方向上略微变化。在替代实施例中，轮辐100可以在横向方向上保持相同的横截面。

图6示出实施例的截面视图，其示出轮辐100的主要部件。所示实施例的轮辐100由在构造常规橡胶充气子午线轮胎中使用的一般类型的橡胶、聚酯绳索材料和玻璃纤维增强树脂构成。在本公开的下文中提供了包括更详细的材料信息的特定实施例。

在示出的实施例中使用的橡胶由相对较软的橡胶构成，所述橡胶在径向内部弹性接头体112和径向外部弹性接头体114的区域中具有4.8MPa的模量。每个弹性接头体112、114分别附接到径向内支腿142和径向外支腿144上。径向内支腿142和径向外支腿144构造成具有挠曲刚度，也就是说，当轮辐100处于压缩或拉伸下时它们能够弹性变形。径向外支腿144的径向外端148附接到弹性接头体114上，但是当轮辐被拉伸或压缩时是“自由的”，并且可移动以压缩或拉伸弹性接头体114。同样地，径向内支腿142的径向地内端146附接到弹性接头体112上，但是当轮辐100处于压缩或拉伸中时是“自由的”，并且可移动以压缩或拉伸弹性接头体112。径向内部弹性接头体112在圆周方向上在更接近它附接到的轮毂12处变厚。在示出的实施例中，弹性接头体112向外扩展，从而在最接近轮毂12处形成突出部116。同样地，径向外部弹性接头体114在圆周方向上在更接近它附接到的外部带200处变厚。在示出的实施例中，弹性接头体114向外扩展，从而在最接近外部带200处形成突出部118。

在示出的实施例中，膜132用于增强轮辐100的鼻部区段130。所示实施例的膜结构132由聚酯纤维构成，所述聚酯纤维由1100×2绳索制成，其步距为约1mm，拉伸模量为约3,750MPa。这类增强纤维类似于充气轮胎的径向绳索中通常使用的增强纤维。膜的增强件周围的橡胶具有约5MPa的模量。对于示出的实施例，这种橡胶是构造常规充气子午线轮胎中使用的类型。或者，可以使用其它膜增强材料，包含使用其它材料的弦，如芳香族聚酰胺、棉、尼龙或人造丝或其组合。或者，增强步距、细丝数、绳索数和直径可以变化。在示出的实施例中，增强膜132延伸大约轮辐高度的五分之一，大体上与大致三角形的鼻部弹性接头体136共同延伸。在示出的实施例中，弹性接头体136在圆周方向上在靠近轮辐的径向内支腿142和径向外支腿144之间的中间区段处变厚并向外扩展，从而在弹性接头体136的大致中点处形成突出部138。

示例性实施例的增强膜132的增强绳索沿着膜的长度大体上定向在径向方向上。

轮辐100的支腿142、144包括被橡胶围绕以形成膜的纤维增强塑料增强件。在具体实施例中，支腿膜142、144具有例如约140,000N-mm²的抗弯刚度。在此特定实施例中，细丝具有约1mm的直径，间隔的步距约2mm。所示特定实施例的细丝是通过拉挤成型形成的玻璃增强树脂。实施例的细丝具有约10MPa的模量。或者，可以使用其它增强件，包含碳纤维，如石墨环氧树脂、玻璃环氧树脂或芳香族聚酰胺增强树脂或环氧树脂或其组合。还可使用非增强型塑料增强件或金属增强件，只要它们具有足够的挠曲刚度用于打算支撑的标称载荷即可。或者，可以使用膜和增强件的其它步距和其它直径直径。与包括轮辐100的其它部件相比，轮辐100的支腿142、144具有相对大的刚度。支腿142、144抵抗弹性作用并且具有大的弯曲刚度，从而允许轮辐的鼻部部分130充当连接径向内支腿142与径向外支腿144的接头体。支脚112、114充当第二和第三接头体，从而将径向内支腿142连接到轮毂并且连接径向外支腿144与外带200。

图7示出可附接到外胎面带200和轮毂12上并形成轮胎10的一部分的轮辐100的示例性实施例的部分横向截面视图。

当轮辐100径向向内变形时，径向外支脚114和径向内支脚112之间经受压缩，鼻部130的弹性接头体136在轮辐的径向内支腿142和径向外支腿144之间经受压缩。径向外支脚114的径向外部弹性接头体114沿着最接近鼻部130的部分经受压缩，并且在弹性接头体114的远侧部分上经受拉伸。

在径向内支脚112处情况类似，当轮辐100径向向内变形时，径向内支脚112的弹性接头体112沿着最接近鼻部130的部分经受压缩，并且在弹性接头体112的远侧部分上经受拉伸。

图7中的虚线示出轮辐100’在径向外支脚114’和径向内支脚112’之间经受压缩。压缩的轮辐100’示出为定位有固定在适当位置的轮毂配合表面122、122’，同时径向外支脚114、114’径向向内移位。因而，可以观察到，当轮辐压缩时，径向内支腿142、142’的径向内部部分146、146’径向向外移位，使得径向内支腿142’的径向内部部分146’相对于径向内支脚112’的径向内表面122’径向向外移动。同样地，类似移位在径向外支脚114、114’处进行，其中当轮辐压缩时，径向外支腿144、144’的径向外部部分148、148’径向向内移位，使得径向外支腿144’的径向外部部分148’相对于径向外支脚114’的径向外表面124’径向向内移动。轮辐构造成准许径向外支腿144、144’的径向外部部分148、148’和径向内支腿142、142’的径向内部部分146、146’移位在本文中是指具有“自由的”轮辐端。

本实施例的鼻部部分130具有增强膜132，所述增强膜132约束径向外轮辐144的径向内部部分和径向内轮辐142的径向外部部分，从而当轮辐处于压缩中时限制它们不可远离彼此移位。当轮辐100压缩时，弹性接头体136经受压缩。可以观察到，弹性接头体136中离增强膜132最远的部分在轮辐100压缩时径向收缩。轮辐构造成不允许径向外支腿144的径向内部部分和径向内支腿142的径向外部部分移位在本文中可以指是“受限的”或“不自由的”。

图8示出处于拉伸中时的同一实施例，使得径向外支脚114、114”远离径向内支脚112、112”移位。用实线示出大体上无载荷的轮辐100，并且用虚线示出处于拉伸中的轮辐100’。注意，当轮辐如本图中示出得那样经受拉伸时，支脚112、112”、114、114”中当轮辐处于压缩时经受压缩的部分如何经受拉伸。同样地，当轮辐如本图中示出得那样经受拉伸时，支脚112、112”、114、114”中当轮辐处于压缩时经受拉伸的部分经受压缩。鼻部部分130、130”的弹性接头体136、136”在最接近于轮辐100、100”的支脚112、112”、114、114”的部分中经受拉伸。

图9示出了轮辐实施例的透视剖视图，并且进一步提供了具有跟部分以及具有带有两种不同的橡胶涂层的轮辐支腿的轮辐的实例。示出了鼻部增强膜132的增强件134的部分，并且还示出了支腿140的细长支腿增强件146的一部分以及支脚增强膜的支脚增强件的一部分。鼻部膜的增强件示出为大体上在径向方向上定向，并且缠绕在轮辐100的鼻部130周围。支撑元件140的增强件146示出为沿着支撑元件140的长度大体上在径向方向上定向的细长增强件。

图9还示出了一个实施例的示例，该实施例包括在轮辐支腿上具有两个不同橡胶涂层的跟部分。在具体实施例中，本文中公开的轮辐的耐久性可通过添加跟部分190、191到弹性接头体112、114的近端得到改善。虽然弹性体接头体112、114通常由超低滞后材料形成，但跟部分190、191可由具有更高的刚性和改善的撕裂特性的弹性体材料形成。

如所指出的，本文公开的轮辐的特定实施例可以包括涂覆轮辐支腿的两种不同的橡胶组合物。在这样的实施例中，细长的支腿增强件146由第一橡胶组合物层193覆盖在支腿140的与弹性体接头体112、114相同侧并且由第二橡胶组合物层192覆盖在支腿140的相对侧。这些实施例可以通过以下实现：放置第一橡胶组合物层的第一薄橡胶脱脂膜，将细长的支腿增强件放在该层上，然后在其上添加第二橡胶组合物层的第二薄橡胶脱脂膜。

轮辐的其他实施例可以包括在支腿140的同一侧上使用不同的橡胶组合物。例如，特定实施例可包括从支腿的近端开始用第一橡胶组合物涂覆在支腿140的一侧或两侧，并涂覆其长度的至少25％，或者其长度的至少50％或至少75％，然后在长度的其余部分上涂覆第二橡胶组合物。在本文公开的轮辐的特定实施例中，支腿的具有弹性接头体的一侧可以在距近端的长度的一部分附近涂覆具有更好撕裂性能的橡胶组合物，然后在其剩余长度涂覆具有较低滞后性能的第二橡胶组合物。本领域的技术人员可以想象具有不同特性的橡胶组合物的不同布置涂覆在支腿的不同部分上，并且以上公开的特定实施例并不排除这些实施例。

本发明的替代实施例也是可能的和预期的。例如，图10示出替代实施例的截面视图，其中鼻部增强膜不存在。实际上，当轮辐处于压缩中时，允许鼻部130的弹性接头体136中离支脚112、114最远的部分在径向方向上拉伸开，就像弹性接头体112、114中离轮辐100的鼻部部分130最远的部分那样。因此，在此实施例中，径向外支撑元件144的径向内端和径向内支撑元件142的径向外端是“自由的”。在此特定实施例中，额外增强件172被放置在鼻部部分130的弹性接头体136中。这一额外增强件阻止弹性接头体在圆周方向上移动，这原本会因为弹性接头体136的压缩和拉伸的泊松效应而发生。在此特定实施例中，细长增强件172在圆周方向上定向，大体上将弹性接头体136等分成两个部分：径向外部部分和径向内部部分。

图11示出可附接到外胎面带200和轮毂12上并形成轮胎10的一部分的轮辐100的替代性示例性实施例的部分横向截面视图。

当轮辐100径向向内变形时，径向外支脚114和径向内支脚112之间经受压缩，鼻部130的弹性接头体136沿着最接近轮辐100的支脚112、114的部分在轮辐的径向内支腿142和径向外支腿144之间在径向方向上经受压缩，并且在弹性接头体中离支脚112、114最远的部分上在径向方向上经受拉伸。径向外支脚114的径向外部弹性接头体114沿着最接近鼻部130的部分经受压缩，并且在弹性接头体114中离鼻部部分130最远的部分上经受拉伸。

在径向内支脚112处情况类似，当轮辐100径向向内变形时，径向内支脚112的弹性接头体112沿着最接近鼻部130的部分经受压缩，并且在弹性接头体112的远侧部分上经受拉伸。

图11中的虚线示出轮辐100’在径向外支脚114’和径向内支脚112’之间经受压缩。压缩的轮辐100’示出为定位有固定在适当位置的轮毂配合表面122、122’，同时径向外支脚114、114’径向向内移位。因而，可以观察到，当轮辐压缩时，径向内支腿142、142’的径向内部部分146、146’径向向外移位，使得径向内支腿142’的径向内部部分146’相对于径向内支脚112’的径向内表面122’径向向外移动。同样地，类似移位在径向外支脚114、114’处进行，其中当轮辐压缩时，径向外支腿144、144’的径向外部部分148、148’径向向内移位，使得径向外支腿144’的径向外部部分148’相对于径向外支脚114’的径向外表面124’径向向内移动。轮辐构造成准许径向外支腿144、144’的径向外部部分148、148’和径向内支腿142、142’的径向内部部分146、146’移位在本文中是指具有“自由的”轮辐端。如此替代实施例中所示，径向外支撑结构144的径向内部部分和径向内支撑结构142的径向外部部分在本文中可以指具有“自由的”轮辐端。

本实施例的鼻部部分130具有在圆周方向上约束弹性主体136的增强件172。当轮辐100压缩时，弹性接头体136沿着最接近支脚112、114的部分经受压缩。当弹性材料处于压缩中时，泊松效应使弹性材料凸出，此处，这受增强件172限制。

图12示出处于拉伸中时的同一实施例，使得径向外支脚114、114”远离径向内支脚112、112”移位。用实线示出大体上无载荷的轮辐100，并且用虚线示出处于拉伸中的轮辐100’。注意，当轮辐如本图中示出得那样经受拉伸时，支脚112、112”、114、114”中当轮辐处于压缩时经受压缩的部分如何经受拉伸。同样地，当轮辐如本图中示出得那样经受拉伸时，支脚112、112”、114、114”中当轮辐处于压缩时经受拉伸的部分经受压缩。鼻部部分130、130”的弹性接头体136、136”在最接近轮辐100、100”的支脚112、112”、114、114”的部分中经受拉伸，且鼻部部分130、130”的弹性接头体136、136”的部分在离轮辐100、100”的支脚112、112”、114、114”最远的部分中经受压缩。

图13示出轮辐实施例的透视剖视图。示出了支腿140的细长支腿增强件146的部分。弹性接头体136的增强件172示出为在圆周方向上定向的多个增强件174。支撑元件140的增强件146示出为沿着支撑元件140的长度大体上在径向方向上定向的细长增强件。本实施例的增强件146、174是拉挤玻璃树脂复合物。

图14示出替代实施例的截面视图，其中鼻部增强膜和弹性接头体增强件都不存在。此处，类似于先前实施例，当轮辐处于压缩中时，允许鼻部130的弹性接头体136中离支脚112、114最远的部分在径向方向上拉伸开，就像弹性接头体112、114中离轮辐100的鼻部部分130最远的部分那样。因此，在此实施例中，径向外支撑元件144的径向内端和径向内支撑元件142的径向外端是“自由的”。在此特定实施例中，鼻部部分130的弹性接头体136不含任何细长增强件。

图15示出轮辐实施例的透视剖视图。示出了支腿140的细长支腿增强件146的部分。支撑元件140的增强件146示出为沿着支撑元件140的长度大体上在径向方向上定向的细长增强件。本实施例的增强件146是拉挤玻璃树脂复合物。

轮辐弹性材料。如上所述，本文公开的轮辐的实施例包括在轮辐支腿上的橡胶涂层和将轮辐的近端分别连接到轮毂(轮毂接头体)和带(带接头体)的弹性接头体以及连接轮辐腿的远端的在轮辐的鼻部处的弹性接头体(鼻部接头体)。在特定实施例中，轮毂和带接头体可包括位于其近端的跟部分。为了在轮毂和带接头体中保持较低滞后，在接头体中包括跟部分的特定实施例可以规定，跟部分不超过接头体的30vol％，或者不超过25vol％，或不超过20vol％。作为跟体积的下边界，包括跟部分的特定实施例可以包括至少5vol％或至少10vol％作为接头体的跟部分。体积百分比关于接头体的总体积，即总体积是接头体的跟部分和非跟部分。

在特定实施例中，发现跟部分提供了轮辐组件的近端的改进的耐用性。在这样的实施例中，跟部分具有与弹性接头体的其余部分不同的橡胶组成。跟(如果存在的话)可以形成轮毂接头体、带接头体或两者的一部分。

本文公开的可用于轮辐的橡胶组合物根据其使用而不同。对于支腿的橡胶涂层，特定的实施方式包括一种橡胶组合物，该橡胶组合物的特征在于其具有比轮毂、带和鼻部接头体更高的刚性，并且还具有超低的滞后特性，从而为非充气轮胎提供低滚动阻力。发现较高的刚度在一些实施例中是有用的，因为它为非充气轮胎提供了改善的横向刚度。适合用于轮辐支腿的橡胶涂层的橡胶组合物的特定实施方案因此具有以下物理性能组的至少一种或多种：根据ASTMD412测量的在10％伸长率(MA10)下的伸长模量在2.0MPa和5.0MPa之间或者替代地在3.0MPa和4.0MPa之间；在23℃和50％应变下测量的由损耗角正切确定的超低滞后在0.015至0.035或替代地0.019至0.029之间；以及在23℃和50％应变下测量的复数剪切模量G*为至少1.25MPa或替代地在1.25MPa至1.45MPa之间或在1.3MPa至1.4MPa之间。

接头体也影响轮胎的滚动阻力，因此对于特定的实施例，适合使用具有超低滞后性的橡胶组合物，但它们具有良好的抗撕裂性也是重要的。适合用于接头体的橡胶组合物的特定实施方案因此具有以下物理性能组的至少一种或多种：根据ASTM D412测量的在10％伸长率(MA10)下的伸长模量在2.0MPa和5.0MPa之间或者替代地在3.0MPa和4.0MPa之间；在23℃和50％应变下测量的由损耗角正切确定的超低滞后在0.015至0.035或替代地0.019至0.029之间；在23℃和50％应变下测量的复数剪切模量G*为至少1.25MPa或替代地在1.25MPa至1.45MPa之间或在1.3MPa至1.4MPa之间；以及在带缺口的试件上在23℃下测得的抗撕裂性能为断裂应力为15MPa至30MPa之间或替代地20MPa至25MPa之间和断裂应变为85％至120％之间或替代地95％至110％之间。

对于那些包括具有跟的接头体的实施例，跟部分通常由具有更好的撕裂性能并且刚性高得多的橡胶组合物形成。适合用于跟部分的橡胶组合物的特定实施方案因此具有以下物理性能组的至少一种或多种：根据ASTM D412测量的在10％伸长率(MA10)下的伸长模量在4.0MPa和15.0MPa之间或者替代地在5.0MPa和12.0MPa之间或8MPa和12MPa之间；在23℃和50％应变下测量的复数剪切模量G*在1.8MPa至3.0MPa之间或替代地在2.0MPa至2.8MPa之间；以及在带缺口的试件上在23℃下测得的抗撕裂性能为断裂应力为55MPa至75MPa之间或替代地55MPa至68MPa之间和断裂应变为100％至250％之间或替代地100％至200％之间。

可用于本文公开的轮辐实施例的每种橡胶组合物包括一种或多种高度不饱和的二烯橡胶，它们是至少部分由共轭二烯单体产生的二烯弹性体，并且此类单体的含量大于50摩尔％。天然橡胶是高度不饱和的二烯弹性体。

合适的高度不饱和二烯橡胶可包括聚丁二烯(BR)、聚异戊二烯(IR)、天然橡胶(NR)、丁二烯共聚物、异戊二烯共聚物和这些弹性体的混合物。这类共聚物包括丁二烯/苯乙烯共聚物(SBR)、异戊二烯/丁二烯共聚物(BIR)、异戊二烯/苯乙烯共聚物(SIR)以及异戊二烯/丁二烯/苯乙烯共聚物(SBIR)。合适的弹性体还可包括这些弹性体中的任何一种，它们是官能化的弹性体，这种官能化的弹性体是本领域众所周知的。

对于那些用作超低滞后橡胶组合物的橡胶组合物，即用于鼻部接头体、轮毂接头体和带接头体的那些橡胶组合物，以及对于那些用于在辐条支腿上涂覆的橡胶组合物，特别有用的橡胶组分包括例如天然橡胶(NR)、聚丁二烯橡胶(BR)以及聚丁二烯橡胶和苯乙烯的共聚物(SBR)。

对于接头体橡胶组合物的特定实施例，SBR共聚物限于具有不超过5mol％的结合苯乙烯，这是因为更高的量可能使橡胶组合物的滞后不希望地增大。然而，当SBR用可以与二氧化硅增强填充剂相互作用的部分官能化时，结合苯乙烯的含量可以更高，例如在1mol％与35mol％之间，或者在1mol％与30mol％之间，或在1mol％与20mol％结合苯乙烯含量之间。在特定实施例中，更高的结合苯乙烯含量，即高于30mol％，并不适用。官能化橡胶，即附有活性部分的那些橡胶，在工业中是众所周知的，并且此类橡胶可通过将这些活性部分沿着聚合物的分支或在聚合物的分支末端连接到聚合物主链来官能化。与二氧化硅填充剂相互作用的合适的官能化部分包含例如硅烷醇基，聚硅氧烷基，烷氧基硅烷基和氨基。

本文公开的接头体橡胶组合物的特定实施例可包含在50phr与100phr之间的天然橡胶，或者替代地在60phr与100phr之间，在75phr与100phr之间或在85phr与100phr之间的天然橡胶。特定实施例可限于100phr的天然橡胶。少于这些量的天然橡胶的使用可能导致未达到固化橡胶组合物的目标撕裂性能。

除了天然橡胶之外，这种橡胶组合物还可包含0phr至50phr之间的第二橡胶组分，或者替代地0phr至40phr之间、0phr至25phr之间或0phr至15phr之间的第二橡胶组分。第二橡胶组分可选自聚丁二烯橡胶或结合的苯乙烯含量不大于5mol％或替代地不大于3mol％的苯乙烯-丁二烯共聚物或所述橡胶组分的组合。特定实施例可限于0phr的第二橡胶组分或者0phr的SBR共聚物。仅包含这些橡胶组分可有助于确保所公开的橡胶组合物可达到超低滞后目标。用于接头体的橡胶组合物的特定实施方案除了如下所述的官能化的SBR外不包括其他橡胶组分。

如上所述，当SBR用与二氧化硅增强填充剂相互作用的部分官能化时，本文公开的至少部分地用二氧化硅填充剂增强的橡胶组合物的实施例可进一步包含0phr与20phr之间的官能化SBR组分，或者0phr与15phr之间或0phr与10phr之间的官能化SBR。在特定实施例中，此类官能化SBR的量限于0phr。

本文公开的可用于轮辐支腿上的涂层的橡胶组合物的特定实施例可包含在50phr与100phr之间的天然橡胶，或者替代地在50phr与95phr之间、在50phr与90phr之间或在60phr与80phr之间的天然橡胶。特定实施例可限于100phr的天然橡胶。

除了天然橡胶之外，这种橡胶组合物还可包含0phr与50phr之间的第二橡胶组分，其选自聚丁二烯橡胶或结合的苯乙烯的含量不超过5mol％或者不超过3mol％的苯乙烯-丁二烯共聚物。或者，这种第二橡胶组分的量可以在5phr至50phr之间、在10phr至50phr之间或在20phr至40phr之间。用于轮辐支腿的橡胶涂层的橡胶组合物的特定实施例除上述公开的官能化的SBR以外，不包括其他橡胶组分，并且其限量与公开可用于接头体橡胶组合物的限量相同。

本文公开的可以用于接头体的跟部分的橡胶组合物的特定实施例可包含在90phr与100phr之间的天然橡胶，或替代地在95phr与100phr之间的天然橡胶。特定实施例可限于100phr的天然橡胶。大量的天然橡胶有助于确保达到撕裂性能目标，并为非充气轮胎的特定实施例提供增强的坚固性。

除了天然橡胶之外，这种橡胶组合物还可包含0phr至10phr之间的第二高度不饱和二烯弹性体，或者可替代地0phr至5phr之间。这种有用的橡胶组分包括，例如，以上公开的任何那些高度不饱和的二烯弹性体。

除了上面公开的橡胶组分以外，每种橡胶组合物还进一步包含增强填料。增强填料添加到橡胶组合物中以尤其改进其拉伸强度和其刚度。在工业中众所周知的增强填料包含例如炭黑和二氧化硅。

对于可用作超低滞后橡胶组合物的那些橡胶组合物，即用于鼻部接头体、轮毂接头体和带接头体的那些橡胶组合物，特定的实施例用如果期望包括的含仅少量碳黑的二氧化硅填料增强，以使橡胶组合物变黑。

二氧化硅可采取多种适用形式，包含例如粉末、微珠、颗粒、球和/或任何其它合适形式以及其混合物。此类二氧化硅可以是烟雾状、沉淀和/或可高度分散的二氧化硅(被称为“HD”二氧化硅)。

适用的二氧化硅是表面积在25m²/g与39m²/g之间或者在29m²/g与39m²/g之间或在30m²/g与35m²/g之间的二氧化硅。适用的二氧化硅的实例可包含例如可从PPG购得的硅烯732D(粉末形式，表面积为35m²/g)和可从赢创(Evonik)购得的超硅880(粉末形式，35m²/g)。根据ASTM D1993测定二氧化硅填充剂的表面积。这些适用的二氧化硅通常呈粉末形式。

为了获得用于接头体的橡胶组合物的所需物理性质，增强填料的负载量较低。如果载荷太高，则不能实现超低之后目标，而如果载荷太低，则不能满足增加刚性和改善撕裂性能的目标。

因此可用于接头体的橡胶组合物的具体实施例可包含在15phr和40phr之间的二氧化硅，或者替代地在20phr和40phr之间或在25phr和35phr之间的二氧化硅。如果将炭黑添加到橡胶组合物中，则炭黑的量限于0phr至6phr之间或可替代地在1phr至6phr之间或在1phr至5phr之间的炭黑。特定的实施例可将炭黑限制为表面积在19m²/g至39m²/g之间或替代地在25m²/g至39m²/g之间或32m²/g和39m²/g之间的炭黑的一种或多种，如根据ASTMD6556测量的。

根据ASTM D1765炭黑标准分类，表面积在25m²/g与32m²/g之间的那些炭黑被分类为第7组，并且表面积在33m²/g与39m²/g之间的那些炭黑被分类为第6组。此类第6组炭黑的实例包含N630、N650、N660、N683，并且此类第7组炭黑的实例包含N754、N762、N765、N772和N787。可以在市场上得到的表面积为19m²/g的碳黑的实例是可以从在德克萨斯·晶木有办事处的俄里翁工程化碳(Orion Engineered Carbon)得到的S204。这种碳黑的氮表面积为19m²/g，OAN(ASTM D2414)为138ml/100g，COAN(ASTM D3493-09)为76ml/100g，且碘值(ASTMD1510)为19.6mg/g。

对于可用于辐条支腿的橡胶涂层的那些橡胶组合物，特定的实施例用炭黑和二氧化硅的混合物增强。有用的炭黑和二氧化硅包括以上公开的那些。对于表面积小于25m²/g的那些炭黑，特定实施例将此类炭黑限制为进一步具有通过ASTM D2414确定的OAN为100ml/100g至150ml/100g之间的炭黑，或者替代地110ml/100g和150ml/100g之间。吸油值(OAN)是衡量炭黑结构的量度，结构较高的炭黑是那些聚集体结合成更多链状簇、核芯较窄、分支较多的炭黑。

更特别地，为了提供期望的轮辐支腿的刚性和抗撕裂性并且仍然保持较低的滞后性，本文公开的可用于轮辐支腿涂层的橡胶组合物的特定实施例可以包括25phr至40phr之间的总填料，或者可替代地在30phr和35phr之间的总填料。此类橡胶组合物限于炭黑与二氧化硅的比率按总填料的重量％计介于炭黑与二氧化硅的60/40至30/70重量％之间，或者介于炭黑与重量％二氧化硅的55/45至45/55重量％之间。确定该比率的实例包括在实例1中。

应注意，由于本文公开的橡胶组合物的刚性和内聚性相对较低，因此可用于接头体和/或支腿上的橡胶涂层的橡胶组合物的特定实施例不包含塑化剂，所述塑化剂包含油和/或树脂。接头体的跟部分的特定实施例可以包括增塑剂，例如油和/或增塑树脂。

对于可用于轮毂接头体的跟部分和带接头体的那些橡胶组合物，此类橡胶组合物的特定实施例包括炭黑、二氧化硅或其组合。在特定的实施例中，填料的总量可以在40phr至60phr之间或可替代地在45phr至55phr填料之间。特别有用的炭黑是表面积(ASTMD6556)为70m²/g至120m²/g或可替代地为70m²/g至100m²/g的炭黑。有用的二氧化硅包括例如CTAB为115m²/g和BET为125m²/g的Zeosil 125GR；和CTAB为110m²/g和BET为115m²/g的Zeosil1115MP；和CTAB为155m²/g和BET为160m²/g的Zeosil 1165MP。这些二氧化硅实例均可从Rhodia获得。

根据ASTM D1765炭黑标准分类，表面积在70m²/g与99m²/g之间的那些炭黑被分类为第3组，并且表面积在100m²/g与120m²/g之间的那些炭黑被分类为第2组。此类第3组炭黑的实例包含N326、N347、N335，并且此类第2组炭黑的实例包含N220、N224和N231。

对于包含二氧化硅作为增强填料的那些实施例，可包含二氧化硅偶合剂。此类偶合剂是众所周知的，并且至少是双功能的，以在无机增强填充剂和二烯弹性体之间提供足够的化学和/或物理连接。此类偶合剂的实例包含双官能有机硅烷或聚有机硅氧烷。偶合剂的特别众所周知的实例包含3,3'-双(三乙氧基硅烷基丙基)二硫化物(TESPD)和3,3'-双(三乙氧基硅烷基丙基)四硫化物(TESPT)。

除了上述橡胶组分和增强填料之外，本文所公开的橡胶组合物可进一步包含固化系统。特定实施例用硫固化系统固化，所述硫固化系统包含游离硫，并且可以进一步包含例如促进剂、硬脂酸以及氧化锌中的一种或多种。合适的游离硫包含例如粉碎的硫、橡胶制造商的硫、市售硫以及不溶性硫。橡胶组合物中所包含的游离硫的量不受限制，并且范围可以介于例如0.5phr与10phr之间，或者介于0.5phr与5phr之间或介于0.5phr与3phr之间。特定实施例可以不包含添加在固化系统中的游离硫，而代替地包含硫供体。

促进剂用于控制硫化所需的时间和/或温度并且用于改进经固化橡胶组合物的特性。本发明的特定实施例包含一种或多种促进剂。适用于本发明的合适的第一促进剂的一个实例是亚磺酰胺。合适的亚磺酰胺促进剂的实例包含正环己基-2-苯并噻唑亚磺酰胺(CBS)、N-叔丁基-2-苯并噻唑亚磺酰胺(TBBS)、N-氧基二乙基-2-苯并噻唑亚磺酰胺(MBS)以及N'-二环己基-2-苯并噻唑亚磺酰胺(DCBS)。促进剂的组合通常适用于改进固化橡胶组合物的性质，并且特定实施例包含添加第二促进剂。

如本领域中已知，其它添加剂可添加到本文所公开的橡胶组合物中。这类添加剂可包含例如以下添加剂中的一些或全部：抗降解剂、抗氧化剂、脂肪酸、蜡、硬脂酸以及氧化锌。抗降解剂和抗氧化剂的实例包含6PPD、77PD、IPPD和TMQ，并且可以例如0.5phr到5phr的量添加到橡胶组合物中。氧化锌可以例如1phr与6phr之间或者1.5phr与4phr之间的量添加。蜡可以例如1phr与5phr之间的量添加。

作为本发明实施例的橡胶组合物可以在合适的混合器中以所属领域的普通技术人员已知的方式典型地使用两个连续性制备阶段生产，第一阶段是在高温下的热机械工作，接着第二阶段是在低温下的机械工作。

第一阶段热机械工作(有时称为“非生产”阶段)旨在通过捏合来彻底混合组合物的各种成分，但硫化系统除外。其在适合的捏合装置(如内部混合器或挤压机)中进行，直到在施加于混合物上的机械操作和高剪切力的作用下达到通常在120℃与190℃之间、更严格来讲130℃与170℃之间的最大温度为止。

在冷却混合物之后，在较低温度下实施机械工作的第二阶段。有时称为“生产”阶段，此精加工阶段由在合适的装置(例如敞开式研磨机)中通过混合并入硫化(或交联)系统(硫或其它硫化剂和一种或多种促进剂)组成。其在低于混合物的硫化温度的足够低温度下执行适当时间(典型地在1与30分钟之间，例如在2与10分钟之间)，以防止过早硫化。

应当注意，本文所述的用于不同用途例如弹性接头体、跟部和橡胶涂层的橡胶组合物被描述为具有在橡胶组合物中使用的组分范围和在固化的橡胶组合物的期望性能中的范围。如本领域技术人员将认识到的，每种用途的橡胶组合物可以相同或不同。例如，每个鼻部接头体可以由完全相同的橡胶组合物或由不同的橡胶组合物形成，只要它们全部由本文所述和/或要求保护的材料范围形成。同样，作为另一个实例，每个橡胶涂层可以由完全相同的橡胶组合物或由不同的橡胶组合物形成，只要它们全部由本文所述和/或要求保护的材料范围形成。

轮辐模具。图16示出用于制造单个轮辐100的一个实例的模具400、410、420、430、440、450、460的特定实施例的分解透视图。轮辐部件在放入模具时分开示出。一些轮辐部件示出增强纤维和绳索的定向。例如，鼻部增强膜132的增强件134以该部件的部分剖视图示出。在此实施例中，增强件示出为彼此平行并且沿着增强膜132的宽度延行。示出了支腿140、142、144，且径向内支腿142用部分剖示图示出，示出了复合玻璃树脂增强件146彼此平行且沿着径向内支腿140的宽度定位。虽然支腿140的增强件146是弹性柔性的，但是鼻部增强膜132的纤维增强件134足够柔韧，以在模制周围的橡胶基质材料后永久变形。

图17示出用于制造单个轮辐100的替代实施例的替代模具400、410、420、430、440、450、460的分解透视图。轮辐部件在放入模具时分开示出。一些轮辐部件示出增强纤维和绳索的定向。例如，弹性接头体136的增强件174以该部件的部分剖视图示出。在此实施例中，增强件174示出为彼此平行并且沿着增强膜172的宽度延行。示出了支腿140、142、144，且径向内支腿142用部分剖示图示出，示出了复合玻璃树脂增强件146彼此平行且沿着径向内支腿140的宽度定位。支腿140的增强件146和弹性接头体136的增强件174是弹性柔性的。应注意，在此特定实施例中，省略了鼻部膜增强件132。或者，可以同时包含鼻部膜增强件132和弹性接头体增强件172。

一旦将各种未固化的部件放置在模具底部410上的适当位置，就关闭并固定模具400。这里，模具通过孔470用螺钉紧固件封闭，并固定到模具部件的孔470的螺纹部分。紧固件的紧固施加压力，或/和可以在固化期间向模具顶部施加额外的压力。加热模具400加热了橡胶内部的橡胶部件并固化橡胶，将橡胶部件粘附在一起并形成具有足够耐久性的优异弹性品质的复合轮辐，以用作汽车非充气轮胎中的结构元件。弹性复合结构的其它用途可包含隔振架，例如发动机架、传动架或座椅支架，或用作允许一个物体相对于另一物体移动的弹性铰链，这两个物体在其它情况下通过弹性复合结构连接。

本文示出和描述的轮辐的实施例的“V形”允许相邻轮辐“嵌套”并在径向偏转大约等于轮胎竖直偏转的距离时具有线性弹簧率。在正常载荷条件下，轮辐的嵌套避免了相邻轮辐发生碰撞。

所属领域的普通技术人员应该理解，可以通过调整“V形轮辐”的“V”长度、轮辐的构成材料模量和内部架构来调整轮辐的刚度。

应理解，可在本发明的范围内使用其它辐板元件配置和几何布置，包含互连的辐板元件，如其中它们可形成蜂巢或其它图案的情况。尽管当弹性复合结构被配置为轮辐时，它们配置成在横向方向上横跨轮胎的宽度延伸，但是应理解，它们可以以其它角度配置，例如以相对于轮胎的横向方向成一角度的方式配置。例如，轮辐可在轮胎的圆周方向和横向方向之间成对角线延伸。

本发明由以下实例进一步说明，所述实例仅被视为说明性的并且不以任何方式对本发明进行限定。实例中所公开的组合物的特性如下文所描述进行评估，并且这些所用方法适合于测量本发明的所要求保护的特性。

伸长模量(MPa)是基于ASTM标准D412在10％(MA10)或100％(MA100)下在23℃的温度下对哑铃测试片进行测量。测量在第二延伸中进行；即在调节周期之后进行。基于测试片的初始横截面，这些测量值是以MPa为单位的正割模量。

在23℃下在Metravib VA400型粘弹分析仪测试系统上根据ASTM D5992-96测量橡胶组合物的动态性质。硫化材料的样品(双剪切力几何结构，其中两个10mm直径圆柱形样品中的每一个的厚度为2mm)的响应记录为使其在10Hz的频率下在23℃的控制温度下经受交替单一正弦剪切应力。在0.05％到90％且接着90％到0.05％的变形幅度下实现扫描(返回循环)。损耗角tanδ的正切值在向外循环期间在其最大值、50％应变下测定。在向外循环期间在50％应变下测定复数剪切模量G*。

伸长性质被测量为断裂伸长率(％)和对应伸长应力(MPa)，其是根据ASTM标准D412在23℃下对ASTM C测试片进行测量。

耐撕裂性指数在23℃下测量。断裂载荷(FRD)以厚度的N/mm为单位，并且百分数的断裂伸长率(ARD)在尺寸为10x 142x 2.5mm的试件上测量，该试件带有3个深度为3mm的缺口。然后通过以下公式提供抗撕裂指数：

TR＝(FRD*ARD)/100。

实例1

使用表1中所示的组分来制备橡胶组合物。构成橡胶组合物的每种组分的量按以重量计每一百份橡胶中的份数(phr)提供。

炭黑为表面积为35m²/g的N650(表面积为根据ASTM D-6556的STSA)、表面积为76m²/g的N326和表面积为83m²/g的N347。二氧化硅是Silene732D，一种表面积为35m²/g的来自PPG的粉末。CTP是N-(环己基硫代)邻苯二甲酰亚胺，一种用于硫固化弹性体的缓凝剂。

橡胶制剂F1的炭黑与二氧化硅的重量％比为53％比47％。二氧化硅(17phr)和炭黑(15phr)的总phr为32phr，17/32为53％，15/32为47，比例为53％比47％。

抗氧化剂包包括6ppd、TMQ和蜡。制剂F3包括亚甲基供体/受体增强系统，这是本领域技术人员众所周知的。

橡胶制剂为通过在Banbury混合器中混合表1中给出的除了促进剂和硫以外的组分直到达到在110℃与170℃之间的温度来制备的。促进剂和硫在第二阶段中添加到碾磨机上。在150℃下实现硫化15分钟。然后测试制剂以测量其性质，其结果显示于表1中。

从表2可以看出，F1和F2都具有非常低的滞后，但是用于接头体的F2制剂具有较高的抗撕裂性。跟制剂F3和F4提供最高的滞后性，但具有最高的抗撕裂性。

表1–橡胶制剂

表2–物理性质

制剂	F1	F2	F3	F4
					物理性质
MA10,MPa	3.81	3.24	6.00	10.0
					MA100,MPa	2.51	2.22	2.60	4.43
TanD(50％,23℃)	0.0217	0.0210	0.110	0.140
					G*50％,MPa	1.35	1.19	1.60	2.20
断裂应变,％	209	449	540	408
					23℃下的撕裂应力，MPa	13.30	20.9	66.3	62.9
23℃下的撕裂应变，％	51	98.0	251.0	150.0
					撕裂指数	6.78	20.5	166.3	94.3

如在本文中的权利要求书和说明书中所使用的术语“包括”、“包含”和“具有”应被视为指示可以包含未指定的其它要素的开放群组。如在本文的权利要求书和说明书中所使用的术语“基本上由……组成”应视为指示可以包含未指定的其它要素的部分开放群组，只要那些其它要素并不在基本上改变所要求的发明的基本和新颖特性即可。术语“一(a/an)”和词的单数形式应理解为包含相同词的复数形式，以使得所述术语意味着提供一个或多个某物。术语“至少一个”与“一个或多个”被可互换地使用。术语“一”或“单”应用于表明意欲为一个且仅一个某物。类似地，在预期具体数目的事物时使用其它具体整数值(如“两个”)。术语“优选地”、“优选”、“偏好”、“任选地”、“可能”以及类似术语用于指示所提及的项、条件或步骤是本发明任选(非必需)的特征。被描述为“在a和b之间”的范围包括“a”和“b”的值。从前述描述中应理解，可以在不脱离本发明的真正精神的情况下对本发明的实施例做出各种修改和改变。仅出于说明的目的提供前述描述，且不应以限制意义对其加以解释。仅由所附权利要求书的语言限制本发明的范围。

Claims (12)

1.一种非充气轮，包括轮毂、外胎面带和将所述轮毂与所述外胎面带连接的多个轮辐，其中所述多个轮辐中的每个轮辐包括：

从所述轮毂延伸的第一支撑元件和从所述胎面带延伸的第二支撑元件，所述元件定位成在第一支撑元件的第一侧和第二支撑元件的第一侧之间形成内角，所述内角是大于0度但小于180度的角度，其中第一支撑元件和第二支撑元件包括第一橡胶组合物的涂层；

第一弹性接头体，其由第二橡胶组合物形成并位于所述内角内并且连接远端，所述远端是第一支撑元件和第二支撑元件的分别与所述轮毂和所述胎面带的端部相对的端部；

第二弹性接头体，其包括第三橡胶组合物并且将第一支撑元件的第二侧在其近端连接至所述轮毂；

第三弹性接头体，其包括第四橡胶组合物并将第二支撑元件的第二侧在其近端连接至所述带，其中第一支撑元件和第二支撑元件的近端亦为自由端，并且其中第一、第二、第三和第四橡胶组合物基于可交联的橡胶组合物，第一橡胶组合物以每100重量份橡胶的重量份计包含：

在50phr与100phr之间的天然橡胶；

在0phr与50phr之间的第二橡胶组分，第二橡胶组分选自聚丁二烯橡胶、聚丁二烯和苯乙烯的共聚物及其组合，其中所述共聚物具有不超过5mol％的苯乙烯；

在25phr至40phr之间的第一增强填料，其包括第一炭黑和第一二氧化硅，炭黑与二氧化硅的比为按重量百分比计在60/40至30/70之间，其中第一炭黑的表面积在19m²/g和39m²/g之间；和

第一固化体系；并且其中可以相同或不同的第二、第三和第四橡胶组合物以每100重量份橡胶的重量份计包含：

在50phr与100phr之间的天然橡胶；

在0phr与50phr之间的第三橡胶组分，第三橡胶组分选自聚丁二烯橡胶、聚丁二烯和苯乙烯的共聚物及其组合，其中所述共聚物具有不超过5mol％的苯乙烯；

15phr至40phr之间的第二增强填料，其包含2phr至6phr之间的第二炭黑和20phr至40phr之间的第二二氧化硅，其中第二炭黑的表面积在19m²/g和39m²/g之间；以及

第二、第三和第四橡胶组合物的一种或多种固化体系，所述固化体系可以相同或不同。

2.根据权利要求1所述的非充气轮，其中第二弹性接头体和第三弹性接头体的至少一个还包括在所述弹性接头体的近端的跟部，其中所述跟部由第五橡胶组合物形成，其中所述跟部不大于第二弹性接头体和第三弹性接头体的至少一个的总体积的25％，并且其中形成所述跟部的第五橡胶组合物基于对于每个跟部可以相同或不同的可交联橡胶组合物，第五橡胶组合物以每100重量份橡胶的重量份计包含：

在90phr与100phr之间的天然橡胶；

至多10phr的第三橡胶组分，第三橡胶组分选自聚丁二烯橡胶、聚丁二烯和苯乙烯的共聚物及其组合，其中所述共聚物具有不超过5mol％的苯乙烯；

在40phr至60phr之间的第三增强填料；和

第五橡胶组合物的固化体系。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的非充气轮，还包括增强膜，其在它们的远端处连接第一支撑元件的第二侧和第二支撑元件的第二侧。

4.根据前述权利要求中任一项所述的非充气轮，其中第一支撑元件和第二支撑元件各自还包括涂覆有第一橡胶组合物的一个或多个增强件。

5.根据权利要求4所述的非充气轮，其中第一支撑元件和第二支撑元件的每个的一个或多个增强件是纤维增强的塑料的绳索，其定向在第一支撑元件和第二支撑元件的每个的远端和近端之间。

6.根据前述权利要求中任一项所述的非充气轮，其中第一橡胶组合物包含100phr的天然橡胶。

7.根据前述权利要求中任一项所述的非充气轮，其中第一橡胶组合物的碳黑与二氧化硅的比率是以重量百分比计在55/45和45/55之间。

8.根据前述权利要求中任一项所述的非充气轮，其中第一二氧化硅和第二二氧化硅的至少一种具有25m²/g至39m²/g的表面积。

9.根据前述权利要求中任一项所述的非充气轮，其中第二、第三和第四橡胶组合物的一个或多个包括100phr的天然橡胶。

10.根据前述权利要求中任一项所述的非充气轮，其中第二、第三和第四橡胶组合物的一个或多个包括在25phr和35phr之间的第二二氧化硅。

11.根据前述权利要求中任一项所述的非充气轮，其中第五橡胶组合物包含100phr的天然橡胶。

12.根据前述权利要求中任一项所述的非充气轮，其中第五橡胶组合物的增强填料是炭黑。

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