CN105263723A - 免充气轮胎 - Google Patents

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Abstract

一种免充气轮胎具有高耐用性性能。免充气轮胎设置有：与路面相接触的环形的胎面部(2)、位于胎面部(2)的轮胎径向内侧的环形的内周缘部(3)、以及连接胎面部(2)与内周缘部(3)的多个连接部(4)。连接部(4)、胎面部(2)的内表面(2b)和/或内周缘部(3)的外表面(3a)设置有多个凹陷部(5)。

Description

免充气轮胎
技术领域
本发明涉及具有优异的耐用性的免充气轮胎。
背景技术
已知下述免充气轮胎，该免充气轮胎包括与路面相接触的环形胎面部、位于胎面部的径向内侧的环形内周缘部、以及用于连接胎面部与内周缘部的多个连接部。连接部、胎面部以及内周缘部通常由橡胶或塑料制成。在这种免充气轮胎中，在行驶期间，拉伸变形和压缩变形反复地发生在各连接部、胎面部以及内周缘部上。因此，在这些部件中可能产生大量弹性滞后损耗。滞后损耗转化成使这些部件升温的热能。热趋于通过上述部件的劣化而降低免充气轮胎的耐用性。
【引用文献】
专利文献1：日本未经审查的特许申请公报No.2008-132951
专利文献2：WO2003/018332
专利文献3：日本未经审查的特许申请公报No.2012-131254
发明内容
【技术问题】
鉴于上述问题而提出了本发明，并且本发明的主要目的是提供具有优异的耐用性的免充气轮胎。
【问题的解决方案】
第一发明提供了下述免充气轮胎，该免充气轮胎包括与路面相接触的环形胎面部、位于胎面部的径向内侧的内周缘部、以及连接胎面部与内周缘部的多个连接部，其中，至少一个连接部设置有多个凹陷部。
在第一发明的免充气轮胎的另一方面中，凹陷部的总表面积A与通过填平所有凹陷部所获得的连接部的虚拟总表面积B之比A/B优选地在10％至80％的范围内。
在第一发明的免充气轮胎的另一方面中，连接部优选地至少部分地包括粗糙表面，该粗糙表面具有1微米至30微米的表面粗糙度。
第二发明提供下述免充气轮胎，该免充气轮胎包括与路面相接触的环形胎面部、位于胎面部的径向内侧的环形内周缘部、以及连接胎面部与内周缘部的多个连接部，其中，胎面部包括面向内周缘部的胎面内表面，并且其中，胎面内表面设置有多个凹陷部。
在第二发明的免充气轮胎的另一方面中，凹陷部的总表面积C与通过填平所有凹陷部所获得的胎面内表面的虚拟总表面积D之比C/D优选地在10％至80％的范围内。
在第二发明的免充气轮胎的另一方面中，胎面内表面优选地至少部分地包括粗糙表面，该粗糙表面具有1微米至30微米的表面粗糙度。
第三发明提供了下述免充气轮胎，该免充气轮胎包括与路面相接触的环形胎面部、位于胎面部的径向内侧的环形内周缘部、以及连接胎面部与内周缘部的多个连接部，其中，内周缘部包括面向胎面部的外表面，并且其中，内周缘部的外表面设置有多个凹陷部。
在第三发明的免充气轮胎的另一方面中，凹陷部的总表面积E与通过填平所有凹陷部所获得的内周缘部的外表面的虚拟总表面积F之比E/F优选地在10％至80％的范围内。
在第三发明的免充气轮胎的另一方面中，内周缘部的外表面优选地至少部分地包括粗糙表面，该粗糙表面具有1微米至30微米的表面粗糙度。
在第一发明至第三发明的免充气轮胎的另一方面中，凹陷部优选地具有0.1mm至2mm的深度。
在第一发明至第三发明的免充气轮胎的另一方面中，凹陷部优选地具有1mm至20mm的直径。
【发明的有益效果】
根据本发明的免充气轮胎包括与路面相接触的环形胎面部、位于胎面部的径向内侧的环形内周缘部、以及连接胎面部与内周缘部的多个连接部。至少一个连接部可以设置有多个凹陷部。因此，由于连接部的表面积增大，连接部的热可以快速地消散到空气中。另外，在行驶期间，凹陷部会使连接部周围产生湍流。湍流可以从连接部有效地将热吸走。因此，根据本发明的免充气轮胎可以通过防止连接部因发热而退化从而展现出优异的耐用性。
此外，本发明可以提供下述免充气轮胎，该免充气轮胎包括具有设置有多个凹陷部的胎面内表面的胎面部。根据本发明的免充气轮胎可以通过防止胎面部因发热而退化从而展现出优异的耐用性。此外，本发明可以提供下述免充气轮胎，该免充气轮胎包括具有设置有多个凹陷部的外表面的内周缘部。根据本发明的免充气轮胎可以通过防止内周缘部因发热而退化从而展现出优异的耐用性。
附图说明
图1是根据本发明的第一实施方式的免充气轮胎的立体图。
图2是被安装到车轮上的图1中所示的免充气轮胎的立体图。
图3是图1中的免充气轮胎的沿轮胎的周向方向剖切的局部放大截面图。
图4是根据本发明的另一方面的连接部的正视图。
图5是沿图4的线A-A截取的截面图。
图6是根据本发明的第二实施方式的免充气轮胎的立体图。
图7是图6中的免充气轮胎的沿轮胎的周向方向剖切的局部放大截面图。
图8是根据本发明的第三实施方式的免充气轮胎的立体图。
图9是图8中的免充气轮胎的沿轮胎的周向方向剖切的局部放大截面图。
具体实施方式
下面将参照附图对本发明的实施方式进行说明。如图1所示，根据本实施方式的免充气轮胎(下文中可以简称为“轮胎”)1用于例如客车或重载车辆。免充气轮胎1可以通过其物理刚度来支承负载。因此，免充气轮胎1不同于其中填充有压缩空气的充气轮胎。
如图1所示，轮胎1包括胎面部2、内周缘部3以及连接胎面部2与内周缘部3的多个连接部4。
胎面部2是在轮胎的周向方向上连续地延伸的环状本体。胎面部2例如可以具有恒定的轴向宽度W。胎面部2例如包括由硬橡胶材料制成的橡胶部分2A、以及由塑料材料制成的并且位于橡胶部分2A的径向内侧的塑料部分2B。胎面部2包括位于其径向外表面上的与路面相接触的胎面表面2a以及朝向胎面表面的相反侧的胎面内表面2b。在本实施方式中，胎面表面2a由橡胶部分2A形成。胎面内表面2b由塑料部分2B形成。橡胶部分2A例如通过具有多个钢丝帘线或有机纤维帘线的帘线层(未示出)而被加固。
内周缘部3位于胎面部2的径向内侧。内周缘部3为在轮胎的周向方向上连续地延伸的环状本体。内周缘部3包括面向径向上的外侧的外表面3a以及面向与外表面3a相反的一侧的内表面3b。在此实施方式中，内周缘部3具有恒定的轴向宽度。内周缘部3例如由塑料材料制成。内周缘部3和胎面部2布置成彼此同轴。
轮胎1的内周缘部3可以安装在例如图2中所示的车轮H上。车轮H不同于用于充气轮胎的车轮轮辋。在此实施方式中，内周缘部3的内表面3b固定至车轮H。车轮H固定至车辆的车轴(未示出)。
如图1所示，根据本实施方式的每个连接部4具有在轮胎的轴向方向上延伸的盘状形状。连接部4布置成在轮胎的周向方向上彼此相距一定间隔。连接部4的每个径向外端部4a被固定至胎面部2的胎面内表面2b。连接部4的每个径向内端部4b被固定至内周缘部3的外表面3a。连接部4例如相对于轮胎的径向方向倾斜。在轮胎的周向方向上相邻的连接部4和连接部4沿彼此相反的方向倾斜。当竖向载荷作用在车轴上时，载荷由位于车轴上方的连接部4的抗拉刚度以及位于车轴下方的连接部4的抗压刚度来支承。
各个连接部4的径向外端部4a和径向内端部4b沿轮胎的轴向方向延伸。连接部4的构型并不特别地限于该实施方式的这一方面。连接部4例如可以在轮胎的径向方向或周向方向上以锯齿形的方式延伸。在该实施方式的另一方面，连接部4例如在沿轮胎的周向方向截取的截面图中可以具有网格式样。在此实施方式中，连接部4与内周缘部3具有相同的宽度Wa。
连接部4由橡胶材料或塑料材料制成。当连接部4由橡胶材料制成时，橡胶材料优选地例如基于JISK6253标准在23摄氏度的温度环境下具有70度至95度之间的硬度计A型硬度。当连接部4由塑料材料制成时，优选地采用具有展现出充分的载荷支撑能力的硬度的聚氨酯树脂为作为该塑料材料。在行驶期间，这种连接部4可以通过吸收振动来改善乘坐舒适度。在此实施方式中，连接部4由热固性聚氨酯树脂制成。
然后，下面将具有上述结构的更具体的实施方式作为本发明第一至第三实施方式来描述。
【第一实施方式】
至少一个连接部4设置有多个凹陷部5。在此实施方式中，每个连接部4均设置有多个凹陷部5。因此，由于连接部4的表面积增大，因连接部4的滞后损耗而引起的热可以迅速消散到空气中。另外，在行驶过程中，凹陷部5可以使连接部4周围产生湍流。该湍流可以从连接部4中有效地将热吸走。因此，根据本发明的免充气轮胎1可以通过防止连接部4因发热而退化从而表现出优异的耐用性。
在此实施方式中，每个凹陷部5在各连接部4的外表面5A上具有圆形边缘5e。这种凹陷部5可以在抑制连接部4的刚度降低的同时提供轮胎1的优异的耐用性。圆形凹陷部5周围的空气可以被均匀地引入凹陷部。因此，连接部4的热可以有效且迅速地消散到空气中。
图3示出了轮胎1的沿轮胎的周向方向剖切的局部放大截面图。如图3所示，根据该实施方式的凹陷部5包括环形渐缩侧壁5a和平坦底部5b。此结构允许空气经过侧壁5a平顺地流向底部5b而没有滞留在侧壁5a中，并且因此，连接部4的热可以进一步有效地消散。
优选地，凹陷部5可以具有1mm至20mm的直径d。当凹陷部5的直径d小于1mm时，进入凹陷部5的空气流可能会被劣化并且这可能会降低连接部4的散热。当凹陷部5的直径d大于20mm时，连接部4的刚度降低并且这可能会使轮胎1的耐用性下降。更优选地，凹陷部5的直径在2mm至15mm的范围内。
优选地，凹陷部5的深度t1在0.1mm至2mm的范围内。当凹陷部5的深度t1小于0.1mm时，在连接部4周围可能不会充分地产生湍流，并且这可能会降低连接部4的散热。当凹陷部5的深度t1大于2mm时，连接部4的刚度降低并且这可能会使轮胎1耐用性劣化。更优选地，凹陷部5的深度t1在连接部4的厚度t2的5％至15％的范围内，以使连接部4的热有效地消散并且确保连接部4的刚度。
为了进一步提高上述有利的效果，凹陷部5的总表面积A与通过填平所有凹陷部5所获得的虚拟的连接部4的总表面积B之比A/B在下述范围内：不小于10％、更优选地不小于20％，但优选地不大于80％、更优选地不大于70％。在此说明书中，每个凹陷部5的表面积指的是由凹陷部5的外边缘5e所围绕的封闭面积。
优选地，连接部4至少部分地包括粗糙表面10。由于粗糙表面10可以进一步增大连接部4的表面积，连接部4的热可以有效地消散到空气中。至于用以获得粗糙表面10的工艺，优选地采用压印工艺、压光(satin)工艺等。在此实施方式中，凹陷部5的表面也设置有粗糙表面10。
粗糙表面10优选地具有1微米至30微米的表面粗糙度Ra。当粗糙表面10的表面粗糙度Ra小于1微米时，可能难以充分地增大连接部4的表面积。当粗糙表面10的表面粗糙度大于30微米时，行驶期间的拉伸变形和压缩变形应力可能会集中在粗糙表面10上，并且该表面可能会破裂。更优选地，粗糙表面10的表面粗糙度Ra在2微米至20微米的范围内。在此说明书中，表面粗糙度根据JISB0601-(2001)“GeometricalProductSpecifications(GPS)–Surfacetexture:Profilemethod-Terms,definitionsandsurfacetextureparameters”(“几何产品规范(GPS)-表面纹理：轮廓法-术语、定义和表面纹理参数”)被确定为轮廓曲线的算术平均高度(粗糙度曲线的算术平均高度)。
图4示出了根据本发明的另一个方面的连接部的正视图。图5示出了沿图4的线A-A截取的截面图。如图4所示，每个连接部4的外表面4A包括中央区域Cr和各自位于中央区域Cr与连接部4的边缘4e之间的一对肩部区域Sr，该中央区域Cr的中心对应于轮胎赤道平面，并且该中央区域Cr的宽度为连接部4的最大宽度Wa的一半。
每个连接部4在轮胎的径向方向上夹在内周缘部3与胎面部2之间。连接部4的中央区域Cr是这样的区域：即，与肩部区域Sr相比，该区域的热难以消散到空气中，因为中央区域Cr周围的空气趋于滞留。因此，在中央区域Cr中，优选的是凹陷部5的总表面积A与通过填平所有凹陷部5所获得的连接部4的虚拟总表面积B之比A/B——指的是凹陷面积比——较高。此外，优选的是肩部区域Sr的凹陷部面积比低于中央区域Cr的凹陷部面积比，以通过抑制连接部4的刚度降低来确保轮胎1的耐用性。
为了进一步提高上述有利效果，中央区域Cr的凹陷部面积比优选地在肩部区域Sr的凹陷部面积比的1.2倍至1.8倍的范围内。在此实施方式中，中央区域Cr设置有第一凹陷部5A和直径小于第一凹陷部5A的直径的第二凹陷部5B。第二凹陷部5B被多个第一凹陷部5A包围。每个肩部区域Sr仅设置有第一凹陷部5A，该第一凹陷部5A以与中央区域Cr相同的间距布置。
从相同的角度考虑，连接部4可设置有具有不同深度的第一凹陷部5A。例如，各个肩部区域Sr可设置有与中央区域Cr的第一凹陷部5A相比具有较浅深度的第一凹陷部，如图5所示。
【第二实施方式】
图6示出了根据本发明第二实施方式的免充气轮胎1的立体图。图7示出了图6中的免充气轮胎的沿轮胎的周向方向剖切的局部放大截面图。如图6和图7所示，根据第二实施方式的轮胎1包括在胎面内表面2b上设置有多个凹陷部5的胎面部2。在此实施方式中，因滞后损耗而从胎面部2或连接部4中产生的热借助于凹陷部5经胎面内表面2b而被有效地消散，由此抑制了轮胎的部件的热退化。
为了抑制轮胎的热退化并确保胎面部2的足够的刚度，胎面内表面2b上的凹陷部5的总表面积C与通过填平所有凹陷部5所获得的虚拟的胎面内表面2b的总表面积D之比C/D在下述范围内：不小于10％、更优选地不小于20％，但优选地不大于80％、更优选地不大于70％。
优选地，胎面内表面2b与连接部4一样至少部分地包括上述粗糙表面10。当胎面内表面2b根据以上所描述的定义被划分为中央区域和一对肩部区域时，胎面内表面2b的中央区域(未示出)的凹陷部面积比优选地在胎面内表面2b的每个肩部区域(未示出)的凹陷部面积比的1.2倍至1.8倍的范围内。
【第三实施方式】
图8示出了根据本发明的第三实施方式的免充气轮胎1的立体图。图9示出了图8的免充气轮胎的沿轮胎的周向方向剖切的局部放大截面图。如图8和图9所示，根据第三实施方式的轮胎1包括在外表面3a上设置有多个凹陷部5的内周缘部3。在此实施方式中，因滞后损耗而从内周缘部3或连接部4产生的热借助于凹陷部5经内周缘部3的外表面3a而被有效地消散，由此抑制了轮胎的部件的热退化。
为了进一步提高有利效果，内周缘部3的外表面3a上的凹陷部5的总表面积E与通过填平所有凹陷部5所获得的外表面3a的虚拟总表面积F之比E/F在下述范围内：不小于10％、更优选地不小于20％，但优选地不大于80％、更优选地不大于70％。
优选地，内周缘部3的外表面3a与连接部4一样至少部分地包括上述粗糙表面10。当内周缘部3的外表面3a根据上面所描述的定义被划分为中央区域和一对肩部区域时，外表面3a的中央区域(未示出)的凹陷部面积比优选地在外表面3a的每个肩部区域(未示出)的凹陷部面积比的1.2倍至1.8倍的范围内。
尽管已经详细描述了根据本发明的免充气轮胎的特别优选的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式，而是可以在多个方面进行修改并实施。
【示例1】
根据表1制造出具有图1中示出的基本结构的免充气轮胎，然后关于放热特性对每个轮胎进行了试验。轮胎的通用规格如下。
轮胎的外径Ha：635mm
胎面宽度W：195mm
胎面部橡胶聚合物：天然橡胶和丁苯橡胶
胎面部塑料聚合物：热固性聚氨酯组合物
内周缘部成分：热固性聚氨酯组合物
连接部高度Hb：90mm
连接部宽度Wa：185mm
连接部厚度t2：3mm
连接部成分：热固性聚氨酯组合物
凹陷部表面积：3.14mm2
凹陷部深度t1：0.3mm
试验方法如下。
放热特性：
使每个试验轮胎在以下条件下在转鼓试验机上运行。运行后，通过使用热成像设备(表面温度计)，测量连接部的平均温度。试验结果使用基于参照例1为100的指标而示出。值越小，则性能越好。
运行距离：10km
轮胎负载：4.55kN
运行速度：60km/hr
试验结果在表1中示出。
【表1】
根据试验结果，可以确定的是示例轮胎与参照轮胎相比具有低的放热特性。这意味着示例轮胎在其耐用性方面得到了提高。此外，在改变凹陷部的深度和直径的情况下进行其他试验。也得出了与以上相同的结果。另外，在使用了具有图4所示的连接部的轮胎的试验中优异的结果得以确认。
【示例2】
基于表2制造出具有图6所示的基本结构的免充气轮胎，并关于放热特性对每个轮胎进行了试验。轮胎的通用规格以及试验方法与示例1相同。此外，在转鼓试验机上运行之后，检查胎面内表面上是否存在裂纹。试验结果在表2中示出。
【表2】
根据试验结果，可以确定的是与参照轮胎相比示例轮胎具有低的放热特性。这意味着示例轮胎在其耐用性方面得到了提高。示例11的裂纹是较小损伤并且运行起来没有困难。
【附图标记列表】
2胎面部
3内周缘部
4连接部
5凹陷部

Claims (11)

1.一种免充气轮胎，包括：
环形的胎面部，所述胎面部与路面相接触；
环形的内周缘部，所述内周缘部位于所述胎面部的径向内侧；以及
多个连接部，所述多个连接部连接所述胎面部与所述内周缘部，所述连接部中的至少一个连接部设置有多个凹陷部。
2.根据权利要求1所述的免充气轮胎，
其中，所述凹陷部的总表面积A与通过填平所有凹陷部所获得的所述连接部的虚拟总表面积B之比A/B在10％至80％的范围内。
3.根据权利要求1或2所述的免充气轮胎，
其中，所述连接部至少部分地包括粗糙表面，所述粗糙表面具有1微米至30微米的表面粗糙度。
4.一种免充气轮胎，包括：
环形的胎面部，所述胎面部与路面相接触；
环形的内周缘部，所述内周缘部位于所述胎面部的径向内侧；以及
多个连接部，所述多个连接部连接所述胎面部与所述内周缘部，
其中，所述胎面部包括面向所述内周缘部的胎面内表面，
并且其中，所述胎面内表面设置有多个凹陷部。
5.根据权利要求4所述的免充气轮胎，
其中，所述凹陷部的总表面积C与通过填平所有凹陷部所获得的所述胎面内表面的虚拟总表面积D之比C/D在10％至80％的范围内。
6.根据权利要求4或5所述的免充气轮胎，
其中，所述胎面内表面至少部分地包括粗糙表面，所述粗糙表面具有1微米至30微米的表面粗糙度。
7.一种免充气轮胎，包括：
环形的胎面部，所述胎面部与路面相接触；
环形的内周缘部，所述内周缘部位于所述胎面部的径向内侧；以及
多个连接部，所述多个连接部连接所述胎面部与所述内周缘部，
其中，所述内周缘部包括面向所述胎面部的外表面，
并且其中，所述内周缘部的所述外表面设置有多个凹陷部。
8.根据权利要求7所述的免充气轮胎，
其中，所述凹陷部的总表面积E与通过填平所有凹陷部所获得的所述内周缘部的所述外表面的虚拟总表面积F之比E/F在10％至80％的范围内。
9.根据权利要求7或8所述的免充气轮胎，
其中，所述内周缘部的所述外表面至少部分地包括粗糙表面，所述粗糙表面具有1微米至30微米的表面粗糙度。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的免充气轮胎，
其中，所述凹陷部具有0.1mm至2mm的深度。
11.根据权利要求1至10中的任一项所述的免充气轮胎，
其中，所述凹陷部具有1mm至20mm的直径。
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