CN111867853B - 非充气轮胎 - Google Patents

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Abstract

一种界定轴向、径向和周向方向的非充气轮胎，所述非充气轮胎包括具有包含弹性材料的环形剪切层(252)的环形剪切带(106)，以及多个离散环形加强元件，所述多个离散环形加强元件在所述轮胎的径向平面内沿着多个轴向延伸行(254A,254B,254C,254D,254E)定位在所述剪切层(252)内，所述加强元件沿着所述轮胎的所述径向平面具有圆形横截面，其中，沿着每个行，所述加强元件在具有第一直径的加强元件(250D1)和具有小于所述第一直径的第二直径的加强元件(250D2)之间交替。

Description

非充气轮胎
优先权声明
本申请是2017年12月21日提交的PCT/US2017/067875的后续申请并要求其优先权，该申请出于所有目的以引用的方式并入本文中。
技术领域
本公开的主题大体上涉及可用于非充气轮胎的环形剪切带的加强件。
背景技术
充气轮胎是一种有名的针对柔顺性、舒适性、质量和滚动阻力的解决方案。然而，充气轮胎具有复杂、需要维护和易受损坏的缺点。改进充气轮胎性能的装置可以例如提供更多的柔顺性、对刚度的更好的控制、更低的维护要求以及抗损坏性。
非充气轮胎或车轮构造提供某些此类改进。非充气轮胎或非充气车轮构造的细节和益处在例如第6,769,465号、第6,994,134号、第7,013,939号以及第7,201,194号美国专利中描述。某些非充气轮胎和车轮构造提出将弹性环形剪切带并入，其实施例在例如第6,769,465号和第7,201,194号美国专利中描述。此类非充气轮胎和车轮构造提供了无需依赖气体充气压力来支撑施加到轮胎或车轮的标称载荷的性能优势。
在一些非充气构造中，车辆载荷施加到通过一个或多个承载构件与环形剪切带连接的轮毂。这些构件可通过例如拉伸、压缩或这两者将载荷传输到环形剪切带。可以向剪切带施加一层胎面来提供针对行驶表面的保护。
因此，非充气轮胎的环形剪切带可以构造成支撑所传输的车辆载荷。虽然可以使用橡胶等固体弹性材料，但是依据例如预期车辆载荷，这些材料可能无法提供所要处理特征或所需强度。因而，剪切带中可以使用通常呈缆线形式的钢筋(steel reinforcement)。但是，此类钢筋还会使轮胎的重量增加，这可能会增大滚动阻力并降低燃料效率。
因此，非充气轮胎的环形剪切带将是有用的。特别有益的是，此类环形剪切带可以以在减小此类加强件添加到轮胎中的重量的同时提供所需强度的方式加强。
发明内容
本发明提供用于非充气轮胎的环形带的加强件。描述了不同配置和材料布置。还描述了可并入有此类环形带的非充气轮胎的示例性实施例。本发明的额外目标和优点将在以下描述中部分地阐述，或者可根据所述描述显而易见，或者可以通过实践本发明来获悉。
在本发明的一个示例性实施例中，提供了一种界定轴向、径向和周向方向的非充气轮胎。所述非充气轮胎包含具有用弹性材料构造的环形剪切层的环形剪切带。多个离散环形加强元件在所述轮胎的径向平面内沿着多个轴向延伸行定位在所述剪切层内。所述加强元件沿着所述轮胎的所述径向平面具有圆形横截面。沿着每个行，所述加强元件在具有第一直径的加强元件和具有小于所述第一直径的第二直径的加强元件之间交替。所述加强元件是非金属的。
在本发明的另一示例性实施例中，提供了一种界定轴向、径向和周向方向的非充气轮胎。所述非充气轮胎具有环形剪切带，所述环形剪切带具有包含弹性材料的环形剪切层。多个离散环形加强元件在所述轮胎的径向平面内沿着多个轴向延伸行定位在所述剪切层内。所述加强元件沿着所述轮胎的所述径向平面具有矩形横截面。所述加强元件界定中心，其中邻近的轴向延伸行中的所述加强元件的所述中心沿着所述径向方向彼此偏移，而沿着所述径向方向交替的行中的所述加强元件的所述中心沿着所述径向方向彼此对齐。所述加强元件是非金属的。
在本发明的另一示例性实施例中，提供了一种界定轴向、径向和周向方向的非充气轮胎。所述非充气轮胎具有环形剪切带，所述环形剪切带具有包含弹性材料的环形剪切层。多个离散环形加强元件在所述轮胎的径向平面内沿着多个轴向延伸行定位在所述剪切层内。所述加强元件沿着所述轮胎的所述径向平面具有菱形横截面。所述加强元件界定中心，其中邻近的轴向延伸行中的所述加强元件的所述中心沿着所述径向方向彼此偏移，而沿着所述径向方向交替的行中的所述加强元件的所述中心沿着所述径向方向彼此对齐。每个加强元件包含多个离散圆形帘线，所述帘线包含第一材料。第二材料环绕所述圆形帘线中的每一个。
在本发明的另一示例性实施例中，提供了一种界定轴向、径向和周向方向的非充气轮胎。所述非充气轮胎具有环形剪切带，所述环形剪切带具有包含弹性材料的环形剪切层。多个离散环形加强元件在所述轮胎的径向平面内沿着多个轴向延伸行定位在所述剪切层内。所述加强元件沿着所述轮胎的所述径向平面具有三角形横截面。所述加强元件界定中心，并且包含定位在所述中心处的第一材料和环绕所述第一材料的第二材料。
参考以下描述及所附权利要求书，本发明的这些及其它特征、方面及优点将变得更好理解。并入在本说明书中并且构成本说明书的一部分的附图说明本发明的实施例，并且与所述描述一起用于解释本发明的原理。
附图说明
本发明的完整且具有启发性的公开内容包含其对于所属领域的技术人员来说的最佳模式，在参考附图的说明书中加以阐述，在所述附图中：
图1示出并入到圆柱形轮毂上的本发明的示例性轮胎的正视图。
图2示出沿着图1的线2-2截得的图1的示例性轮胎的横截面图。
图3、5、6、7和8各自提供一个本发明的示例性环形剪切带的横截面图。
图4是图3的示例性环形剪切带的一部分的横截面的示意图。
图9是图8的示例性环形剪切带的加强件的横截面的示意图。
图10提供本发明的示例性弹性结构的透视图。
图11提供图10的示例性结构的横截面图。
图12是图10和11的示例性加强结构的透视图和局部横截面图，其中出于说明的目的，已移除各种组件的部分。
图13和14分别是处于压缩和拉伸下的图10、11和12的示例性加强结构的部分的侧视图，如本文进一步描述。
具体实施方式
出于描述本发明的目的，现在将详细参考本发明的实施例，在附图中示出了本发明的实施例的一个或多个实例。每一实例是作为本发明的解释而非本发明的限制而提供的。事实上，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以在本发明中进行各种修改和改变。举例来说，说明或描述为一个实施例的一部分的特征可以与另一实施例一起使用以产生又一实施例。因此，希望本发明涵盖此类修改和变化，所述修改和变化处于所附权利要求书及其等效物的范围内。
图中的“轴线方向”或字母“A”是指在沿着道路表面行驶时平行于例如环形带、轮胎和/或车轮的旋转轴线的方向。
图中的“径向方向”或字母“R”是指与轴向方向A正交且在与正交于轴向方向延伸的任何半径相同的方向上延伸的方向。
图中的“周向方向”或字母“C”是指正交于轴向方向A且正交于径向方向R的方向。
“径向平面”或“子午面”意指垂直于赤道平面且穿过车轮的旋转轴线的平面。
如本文所用的“弹性材料”或“弹性体”是指表现出橡胶状弹性的聚合物，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，如包括橡胶的材料。
“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所处的载荷。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在哑铃形测试件上在23℃的温度下以10％(MA10)测量的。测量在第二次伸长中进行；即，在调节周期之后进行。基于测试件的初始横截面，这些测量值是以MPa为单位的正割模量。
现在参考图1，示出了并入到轮毂108上的本发明的轮胎100的示例性实施例的正视图。图2是沿着如由图1的线2-2所指示的弹性复合结构102之间的轮胎100的径向平面截得的横截面图。在使用期间，轮胎100围绕平行于轴向方向A的旋转轴线X旋转。
轮胎100包含多个可偏转加强结构102，这些结构沿着周向方向C彼此邻接布置。每个复合结构102具有在相对的横向侧面96和98之间沿着轴向方向A延伸的宽度W。每个结构102被配置为轮辐状或辐板状组件，对于此示例性实施例，此组件在弹性环形带106和圆柱形轮毂108之间沿着径向方向R延伸。每个复合结构102的构造基本上是相同的。
轮胎100可以并入到例如车轮、轮毂或定位在开口O内或开口O处的另一组件上，使轮胎100例如能够安装到车辆的车轴或另一组件上，使得车辆可以在地面上滚动。作为非限制性实例，此类车辆可包含载客车辆、重型卡车、轻型卡车、全地形车辆、公交、飞机、农用车、采矿车、自行车、摩托车等。轮胎100可以通过使用粘合剂、紧固件及其组合而附接到例如轮毂108上。在又其它实施例中，轮胎100和轮毂108可以一起一体地形成。还可以使用其它轮毂或车轮配置和构造。
环形胎面带110与弹性环形带106结合。胎面带110可以是例如粘附到环形带106上，或者可以与环形带106一体地形成。胎面带110提供用于在轮胎100滚动时接触地面或其它表面的外接触表面112。胎面带100可以使用各种形状和配置，包含例如凸纹、块体及其组合，使得本发明不限于图中所示的胎面。在其它实施例中，环形带106可以完全由胎面带110构造，或者与胎面带110一体地构造。
现在参考图2和3，环形带106可包含多个离散环形加强元件250，每个加强元件在弹性环形剪切层252内围绕轮胎100沿着周向方向C延伸。例如，弹性物层252可以由一种或多种橡胶材料、聚氨基甲酸酯及其组合构造。加强元件250可以是例如像本文中更充分描述的那样布置的帘线或缆线。
弹性环形带106配置成当轮胎100在地面上滚动并且带106的部分通过外接触表面112与地面接触的接地面(contact patch)时进行变形。通过此类变形，环形带106可允许外接触表面112在接地面中变得平坦。具有例如加强元件250的环形带106还提供强度，用于支撑和承载通过轮毂108或车辆的其它附接构件施加到轮胎100的标称载荷。如将进一步描述，此类标称载荷可以通过加强结构102的压缩、拉伸或这两者而施加到环形带106。
加强元件250可以由各种材料构造。例如，加强元件250可以由帘线或缆线构造，帘线或缆线由聚对苯二甲酸伸乙酯(PET)等聚合物丝状纤维、尼龙、玻璃、诸如钢、铝、钛的金属或其组合构造。作为额外实例，加强元件250可以由纤维增强塑料构造，纤维增强塑料由具有单丝外观的细长复合元件构造，所述复合元件由大体上对称的技术纤维制成，所述纤维具有很长的长度并且浸渍在初始延伸模量为至少2.3GPa的热固性树脂中，其中所述纤维全都彼此平行。在此实施例中，细长复合元件将以弹性方式变形直至达到至少等于2％的压缩应变。如本文中所使用，“弹性变形”意指当释放应力时，材料将大致回到其原始状态。作为实例，纤维可以由玻璃、具有低模量的某些碳纤维及其组合构造。优选地，热固性树脂具有大于130℃的玻璃转变温度Tg。有利地，热固性树脂的初始延伸模量为至少3GPa。加强元件250还可由PET和此类细长复合元件的组合构造。另外，加强元件250可由中空管构造，中空管由PET或尼龙等刚性聚合物制成。还可以使用其它材料。
如图2、3和4中所示，对于此示例性实施例，加强元件250以特定配置布置，如现在参考这些图更充分地描述的。加强元件250是离散的，因为环形剪切层252的弹性材料存在于加强元件250之间，将它们隔开，并使得它们围绕轮胎100沿着周向方向C大体上不与彼此接触。加强元件250具有圆形横截面，并且在轮胎100的径向平面内沿着多个轴向延伸行254定位。参考图4，“轴向延伸”意指加强元件250的几何中心G大体上沿着轴向方向A对齐。如本文和所附权利要求书所使用，“圆形”并不是指帘线是完美的圆形。本领域的技术人员应理解，制造容差通常不会达到完美的圆度，并且帘线在制造期间可能会以其它方式略微变形。
沿着每个行254，加强元件250均匀地间隔开，并且在具有第一直径D1的加强元件250D1和具有第二直径D2的加强元件250D2之间交替。如图所示，第二直径D2小于第一直径D1。在本发明的一个示例性方面中，第二直径D2在第一直径D1的25％到50％的范围内。如针对此示例性实施例所示，对于环形带106的至少一部分，交替的行254沿着轴向方向A具有相同宽度，并且延伸环形剪切带106的几乎整个宽度。
各对行254彼此径向邻近。例如，行254A和行254B径向邻近，行254B和行254C径向邻近，依此类推。加强元件250布置成使得沿着径向方向R和沿着轴向方向A，具有第一直径D1的加强元件250D1与具有第二直径D2的加强元件250D2交替。
加强元件250在环形剪切层252内定位成彼此相对接近。在一个示例性方面中，如沿着图2和3中所示的径向平面观察，邻近行254的加强元件250“交织”。如本文中所使用，“交织”意指定位在特定行254的加强元件250之间的平行于径向方向R的假想线将与邻近行254中的加强元件相交。替代地或另外，“交织”意指定位在特定行254的加强元件250之间的平行于通过加强行的外末端的轮胎的旋转轴线的假想线将与邻近列L2中的加强元件相交。例如，假想线L1定位在行254A中的加强元件254之间，并且与行254B中的加强元件相交。
对于此示例性实施例，加强元件254还进行大小设定及定位，使得平行于径向方向R且定位在沿着同一轴向延伸行的较大加强元件250D1的中心G之间的假想线始终与沿着非邻近的轴向定向行250的较大加强元件250D1中的至少两个相交。例如，如图3所示，线L2在行254B和254D中的较大加强元件250D1的中心G之间，并且与行254A、254C和254E中的加强元件250D2相交。线L3在行254A、254C和254E中的较大加强元件250D1的中心G之间，并且与行254B和254D中的加强元件250D2相交。
另外，在另一示例性方面中，环形带106构造有某一体积分数VF254的环形加强元件254。更具体地说，如果不存在加强元件254，那么体积分数VF254是环形加强元件254的总体积V254与环形剪切层106的总体积V106的比，VF254＝V254/V106。如果不存在元件254，那么这还可确定为径向平面内的加强元件254的截面积与径向平面中的环形层106的截面积的比。在本发明的一个示例性方面中，VF254等于或大于0.70(VF254≥0.7)。
图5提供具有多个离散加强元件350的环形带106的另一示例性实施例的横截面图，其中环形剪切层352的弹性材料存在于加强元件350之间以将它们隔开，并使得它们围绕轮胎100沿着周向方向C大体上不与彼此接触。加强元件350各自具有矩形横截面，并且在轮胎100的径向平面内沿着多个轴向延伸行354定位。沿着每个行354，加强元件350均匀地间隔开。如针对此示例性实施例所示，对于环形带106的至少一部分，交替的行354沿着轴向方向A具有相同宽度，并且延伸环形剪切带106的几乎整个宽度。
加强元件350在环形剪切层352内定位成彼此相对接近。如同先前实施例，加强元件354的邻近行交织。例如，假想线L1定位在行354D中的加强元件354之间，并且与行354C和354E中的加强元件354相交。另外，在另一示例性方面中，环形带106构造有某一体积分数VF354的环形加强元件354。在本发明的一个示例性方面中，VF354等于或大于0.70(VF354≥0.7)。
图6提供具有多个离散加强元件250和350的环形带106的另一示例性实施例的横截面图，其中环形剪切层252、352的弹性材料存在于加强元件250和350之间。对于此示例性实施例，环形剪切带106包含至少一组如先前参考图3和4描述的那样布置的加强元件250。环形带106还包含至少一组如先前参考图5描述的那样布置的加强元件350。图6中的多组加强元件250和350沿着径向方向R交替。尽管示出了两组元件250，但是还可以使用其它配置。例如，可以使用两组加强元件350和一组加强元件250。还可以应用其它配置。
图7提供具有多个离散加强元件450的环形带106的另一示例性实施例的横截面图，其中环形剪切层452的弹性材料存在于加强元件450之间以将它们隔开，并使得它们围绕轮胎100沿着周向方向C大体上不与彼此接触。加强元件450具有菱形横截面(即，具有两个小于45度的锐角角度的斜方形)。对于此示例性实施例，加强元件450的菱形横截面是水平的，即，每个加强元件450沿着轴向方向A具有大于其沿着径向方向R的高度的宽度。
加强元件450在轮胎100的径向平面内沿着多个轴向延伸行454定位。沿着每个行454，加强元件450均匀地间隔开。如针对此示例性实施例所示，对于环形带106的至少一部分，交替的行454沿着轴向方向A具有相同宽度，并且延伸环形剪切带106的几乎整个宽度。为了例如减少应力集中，加强元件450可包含一个或多个弧形或圆角拐角459。
加强元件450在环形剪切层452内定位成彼此相对接近。如同先前实施例，加强元件454的邻近行交织。例如，假想线L1定位在行454E中的加强元件450之间，并且与行454B和454D中的加强元件450相交。另外，在另一示例性方面中，环形带106构造有某一体积分数VF454的环形加强元件454。在本发明的一个示例性方面中，VF454等于或大于0.70(VF454≥0.7)。并且，加强元件450界定几何中心G。邻近的轴向延伸行(例如，行454A和454B)的加强元件450的中心G沿着径向方向R彼此偏移，而沿着径向方向R交替的行(例如，454A和454C)的加强元件450的中心G沿着径向方向R彼此对齐。每个行中的加强元件450的中心G沿着轴向方向A对齐。
每个加强元件450包含由第一材料构造的多个离散圆形帘线455。帘线455被不同于第一材料455的第二材料457环绕。例如，在一个示例性实施例中，第一材料455包含纤维增强塑料，如先前描述，而第二材料457包含聚对苯二甲酸伸乙酯(PET)。还可以使用其它非金属材料及其组合。
图8示出具有多个离散加强元件550的环形带106的另一示例性实施例的横截面图，其中环形剪切层552的弹性材料存在于加强元件550之间以将它们单独，并使得它们围绕轮胎100沿着周向方向C大体上不与彼此接触。加强元件550具有三角形横截面，并且在轮胎100的径向平面内沿着多个轴向延伸行554定位。沿着每个行554，加强元件550均匀地间隔开。如针对此示例性实施例所示，对于环形带106的至少一部分，交替的行554沿着轴向方向A具有相同宽度，并且延伸环形剪切带106的几乎整个宽度。
加强元件550在环形剪切层552内定位成彼此相对接近。平行于径向方向R的假想线将与所述多个轴向延伸行中的邻近行相交。例如，在任一加强元件550内延伸的假想线L1将与行554A、554B、554C和554D中的每一个相交。另外，在另一示例性方面中，环形带106构造有某一体积分数VF5554的环形加强元件554。在本发明的一个示例性方面中，VF554等于或大于0.70(VF554≥0.7)。
如图9所示，每个加强元件550界定几何中心G。第一材料551定位在中心G处，并且部分或完全地被不同于第一材料551的第二材料253环绕。例如，在一个示例性实施例中，第一材料551包含纤维增强塑料，如先前描述，而第二材料253包含聚对苯二甲酸伸乙酯(PET)。还可以使用其它非金属材料及其组合。
再次参考图1，当轮胎100在例如地面上滚动时，接地面附近的多个结构102在外接触表面112通过接地面时可能会在压缩作用下挠曲。位于其它地方的结构102也可能会发生偏转，但是结构102的最大偏转可能发生在接地面附近。同时，位于沿着轮胎100远离接地面的部分处——例如，与接地面相对——的其它弹性结构102也可能会在拉伸作用下挠曲。
图10提供示例性加强结构102的一部分的透视图，而图11是其横截面图。图12是图10和11的结构102的另一透视图，但是其中已经移除各种组件的部分以显示某些特征，如本文进一步描述。当结构102在轮胎100上从侧面96轴向延伸到相对侧面98时，图11中的横截面轮廓沿着轴向方向A是连续的。
每个结构102包含径向外接头122和径向内接头120。如图所示，接头120和122沿着径向方向R彼此间隔开，其中接头120相对于接头122径向向内。通过举例，接头120、122可各自由沿着轮胎100的轴向方向A连续延伸的弹性材料构造。
对于此示例性实施例，沿着一侧，径向外接头122包含径向外连接表面130，此表面沿着轴向方向A是连续的，并且沿着周向方向C具有宽度。表面130可沿着周向方向C略微弯曲。连接表面130可以与轮胎的第一组件结合，第一组件例如是弹性环形带106。例如，连接表面130可以与环形带106粘合(例如，使用氰基丙烯酸酯粘合剂)、接合、机械连接和/或与其一体地形成。在其它实施例中，径向外接头122可以与例如胎面带110、环形带106或其组合结合。如图3和4中所示，对于此示例性实施例，表面130沿着周向方向C略微呈凹形。
类似地，沿着相对侧，径向内接头120包含径向内连接表面128。对于此示例性实施例，连接表面128也沿着轴向方向A是连续的，并且沿着周向方向C具有宽度。表面128可沿着周向方向C略微弯曲。连接表面128可以与第二组件结合，第二组件例如是车轮的轮毂108。例如，连接表面128可以与轮毂108粘合、接合、机械连接和/或与其一体地形成。在其它实施例中，径向内接头120可以与例如轮毂108、车轮或其组合结合。如图10和11中所示，对于此示例性实施例，表面128沿着周向方向C略微呈凸形。
在本发明的一个示例性方面中，接头120和/或122可以与轮胎100的其它组件(例如，轮毂108或环形带106)连接，这是通过用未固化橡胶形成此类组件然后一起固化橡胶组件形成一体构造来进行的。类似地，在另一示例性方面中，一个或多个生胶条带可放置在固化或部分固化的组件之间，并且用于将它们一起固化。
在本发明的另一示例性方面中，接头120和122由相对较软的橡胶构造。在一个示例性实施例中，可以使用模量在1MPa到10MPa的范围内的橡胶。在又一示例性实施例中，可以使用模量约为4.8MPa的橡胶。
每个弹性结构102具有一对支撑支腿132和134。径向内支撑支腿132具有与径向内接头120连接的径向内端136。径向外支撑支腿134具有与径向外接头122连接的径向外端138。沿着径向内支撑支腿132的长度，径向内接头120与中心接头148间隔开且不连续。类似地，沿着径向外支撑支腿134的长度，径向外接头122与中心接头148间隔开且不连续。对于此示例性实施例，径向外支撑支腿134可以通过径向外接头122与环形带106连接。径向内支撑支腿132可以通过径向内接头120与轮毂108连接。
在某些实施例中，径向内支撑支腿132的长度可与径向外支撑支腿134略微不同。更具体地说，支腿132可以短于支腿134，或者反过来。使例如径向内支撑支腿132短于径向外支撑支腿143可用于在结构102的部分在接触表面112通过接地面时受到影响的情况下更好地适应半径的变化。例如，当轮胎100在表面上滚动时(具体地说，当过载时)，此类长度差异可以促进邻近的结构102在每个结构102通过接地面时“嵌套”或一起变形。
当轮胎100没有载荷时，支腿132、134形成小于180度的非零角度α。支腿132、134形成每个弹性结构102的中心接头侧面140(与角度α相同的侧面)和相对的支腿接头侧面142。径向内支腿132在中心接头148和接头120处的径向内端136之间延伸。径向外支腿134在中心接头148和接头122处的径向外端138之间延伸。
继续图10、11和12，支撑膜104在径向内支撑支腿132和径向外支撑支腿134之间连续延伸。通过举例，支撑膜104可以由例如橡胶或另一弹性材料内的多个加强件构造。对于此示例性实施例，支撑膜104包含多个被橡胶材料164(图12)环绕的细长加强件144。加强件144和橡胶材料164在支腿132和134之间连续延伸。
支撑膜104在支撑件102的膝部151处在径向内支撑支腿132和径向外支撑支腿134之间具有平滑曲率半径SMRC(图11)。曲率半径SMRC的量值将取决于例如轮胎100的整体尺寸、每个支撑件102沿着径向方向R的高度及其它变量。
加强件144沿着轴向方向A彼此邻近，并且在径向外支撑支腿134的径向外端138和径向内支撑支腿132的径向内端136之间沿着径向方向R延伸。在一个示例性方面中，如图11中所描绘，包含支腿132内的加强件144的支撑膜104的一部分大体上在第一平面内。类似地，包含支腿134内的加强件144的膜104的另一部分大体上在第二平面内，第二平面与第一平面成非零角度。在径向内端136附近，支撑膜104可具有细微的曲率半径，从而在侧面140上提供凹形形状。在径向外端138附近，支撑膜104可具有细微的曲率半径，从而在侧面140上提供凹形形状。
在一个示例性方面中，细长加强件144可具有约1mm的直径，并且可以沿着轴向方向A彼此间隔开约2mm的间隔，如在径向地内端136或径向外端138处所测量。还可以使用其它间隔和直径。
在某些示例性实施例中，加强件144可以例如由细丝构造，细丝通过玻璃增强树脂的拉挤成型而形成。细丝可具有在10GPa到100GPa的范围内的模量。在又一实施例中，细丝可具有例如大致40GPa的模量。还可以使用其它用于构造加强件144的材料，包含例如碳纤维，如石墨环氧树脂、玻璃环氧树脂、芳纶增强树脂或环氧树脂，及其组合。还可使用纤维增强塑料加强件144或金属加强件144，但条件是它们具有足够的挠曲刚度供轮胎100支撑标称载荷。
在又一实施例中，支撑膜104可构造为纤维增强塑料。例如，支撑膜可构造为一层玻璃纤维增强树脂，其中玻璃纤维由例如细丝形成，细丝通过玻璃增强树脂的拉挤成型而形成。细丝可具有在10GPa到100GPa的范围内的模量。在又一实施例中，细丝可具有例如大致40GPa的模量。
弹性结构102还可使用其它构造，包含支撑支腿132和134的膜104。弹性结构102以实现挠曲刚度的方式构造和加强，使得每个弹性结构在轮胎100的操作期间在结构102处于拉伸和压缩作用下时可以弹性地变形。例如，支撑支腿132和134可具有通过例如ASTM D709测量的大致140,000N-mm2的挠曲刚度。依据例如轮胎100的应用，还可以使用其它值。
支撑支腿134的径向外端138附接到径向外接头122上，并且能够在轮胎100的操作期间压缩或伸展径向外接头122。类似地，支撑支腿132的径向内端136附接到径向内接头120上，并且能够在轮胎100的操作期间压缩或伸展径向内接头120。
每个复合结构102还包含中心接头148。中心接头148与支腿132和134连接，并且在支撑膜104中的弯曲部处定位在它们之间。中心接头148位于结构102的中心接头侧面140上，而接头120、122位于相对的(沿着周向方向C)支腿接头侧面142上。在一个示例性实施例中，中心接头148由沿着轴向方向A连续延伸的弹性材料(例如，橡胶)构造。在一个示例性实施例中，可以使用模量在1MPa到10MPa的范围内的橡胶。在另一示例性实施例中，可以使用模量约为4.8MPa的橡胶。中心接头148沿着径向方向R具有沿着周向方向C改变的厚度。在图1所示的轮胎100的实施例中，例如，从支腿接头侧面142移动到中心接头侧面140，中心接头148沿着径向方向R的厚度沿着周向方向C增加。
每个弹性结构102可具有由橡胶或另一弹性材料制成的覆盖层或外层152。外层152可以位于结构102的两个侧面140、142上。在一个示例性方面中，每个覆盖层152可具有大致5MPa的模量。
现在参考图13和14(出于说明的目的，未示出弹性覆盖层152)，在轮胎100的操作期间，当它在表面上滚动时，一些结构102可处于压缩中，而其它结构102可处于拉伸中。图13的虚线示出了经受压缩的结构102，而图14的虚线示出了经受拉伸的结构102。
现在将描述在轮胎100的操作期间的结构102的动作，但是不希望受任何特定理论的束缚。在如图13中所描绘的压缩期间，结构102径向向内(朝向旋转轴线X)变形或挠曲。在这种状态下，中心接头148在支撑支腿132和134之间压缩。同时，径向外接头122沿着最接近中心接头148的部分经受最大压缩，并且在相对的最远离中心接头148的部分上经受最小压缩或经受拉伸。类似地，在压缩期间，径向内接头120沿着最接近中心接头148的部分经受压缩，并且在相对的最远离中心接头148的部分上经受拉伸。
相反地，在如图14中所描绘的拉伸期间，结构102径向向外(远离旋转轴线X)变形或挠曲。在这种状态下，中心接头148处于拉伸中——被支撑支腿132和134拉扯。同时，径向外接头122沿着最接近中心接头148的部分经受最大拉伸，并且在相对的最远离中心接头148的部分上经受最小拉伸或压缩。类似地，在拉伸期间，径向内接头120沿着最接近中心接头148的部分经受最大拉伸，并且在相对的最远离中心接头148的部分上经受最小拉伸或压缩。
对于所示的实施例，每个支撑结构102的支撑膜104未直接连接到轮毂108或环形带106。在压缩(图13)期间，径向内端136和138之间沿着径向方向R的距离可随着支腿132和134移动得越来越靠近而减小。在拉伸(图14)期间，径向内端136和138之间沿着径向方向R的距离可随着支腿132和134移动远离彼此而增加。在每一个这样的情况下，中心接头148还可以在某种程度上像铰链一样工作，使得当轮胎100在表面上滚动且支撑支腿132和134旋转到接近和远离接地面时，支腿132和134的部分之间的角度α可以改变。
虽然已关于本发明的具体示例性实施例及其方法详细地描述本发明主题，但应了解，在获得对前述内容的理解之后所属领域的技术人员可以容易产生对此类实施例的更改、变化及等效物。因此，所属领域的一般技术人员使用本文中所公开的教示内容将容易清楚，本公开的范围是示例性的而非限制性的，并且本公开并不排除包含对本发明主题的这些修改、变化和/或添加。

Claims (6)

1.一种非充气轮胎，其界定轴向、径向和周向方向，所述非充气轮胎包括：
环形剪切带，其包含
包括弹性材料的环形剪切层；以及
多个离散环形加强元件，其在所述轮胎的径向平面内沿着多个轴向延伸行定位在所述剪切层内，所述加强元件沿着所述轮胎的所述径向平面具有圆形横截面，其中沿着每个行，所述加强元件在具有第一直径的加强元件和具有小于所述第一直径的第二直径的加强元件之间交替，加强元件还进行大小设定及定位，使得平行于径向方向且定位在沿着同一轴向延伸行的第一直径的加强元件的中心之间的假想线始终与沿着非邻近的轴向延伸行的第二直径的加强元件中的至少两个相交。
2.根据权利要求1所述的非充气轮胎，其中径向邻近的行中的所述加强元件布置成使得所述第一直径的加强元件与所述第二直径的加强元件沿着所述径向方向交替。
3.根据前述权利要求中任一项所述的非充气轮胎，其中所述加强元件的所述圆形横截面界定沿着所述径向方向对齐的中心。
4.根据权利要求1所述的非充气轮胎，其中所述加强元件各自包括纤维增强塑料。
5.根据权利要求1所述的非充气轮胎，所述加强元件交织。
6.根据权利要求1所述的非充气轮胎，其中所述加强元件的交替的轴向延伸行沿着所述轴向方向具有相等宽度。
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