CN111823778B - 具有块型加强结构的免充气轮胎 - Google Patents

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Abstract

本发明的一实施例提供通过向免充气轮胎中***加强材料来提高免充气轮胎的刚性并可调节免充气轮胎刚性的技术。本发明实施例的具有块型加强结构的免充气轮胎包括：胎面部，形成轮胎的外侧部位，与路面接触；轮毂部，与车轴相连接；轮辐部，形成于上述胎面部与上述轮毂部之间；以及块型加强单元，包括块体及多个加强材料，上述块体沿着上述胎面部的圆周方向形成于上述胎面部的内部，上述多个加强材料沿着上述块体的形状来形成于上述块体的内部。

Description

具有块型加强结构的免充气轮胎
技术领域
本发明涉及具有块型加强结构的免充气轮胎，更详细地，涉及通过向免充气轮胎中***加强材料来提高免充气轮胎的刚性并可调节免充气轮胎刚性的技术。
背景技术
近来，作为代替现有子午线轮胎的技术，开发了胎面复合体(Tread Compound)变形或免充气(或非气压)轮胎等技术。在如上所述的轮胎中，免空气轮胎的开发速度最快。
通过对免充气轮胎的结构或材料进行开发，不断尝试提高免充气轮胎的性能，尤其，提高免充气轮胎的冲击吸收性能方面的研究增多。
但是，在基于现有技术的免充气轮胎中，从结构上提高免充气轮胎的刚性或弹性存在着局限性，而且存在用于提高免充气轮胎的性能的制造工序变复杂的问题。
在韩国授权专利第10-1147859号(发明名称：加强侧边部的免充气轮胎)中公开了如下的免充气轮胎，即，包括：胎面1，与路面接触；弹性体部2，在上述胎面1中，与上述胎面1的内侧相接触；轮辐部3，与上述弹性体部2的内侧相接触，侧面得到加强；以及轮毂4，以与上述轮辐部3的内侧相接触的方式配置，上述免充气轮胎通过向上述胎面1与弹性体2、轮辐部3以及轮毂部4之间***高分子或高分子中二烯烃(dienic)或者粘结剂，来在高压、高温下经过物理结合及化学结合而成。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：韩国授权专利第10-1147859号
发明内容
发明要解决的问题
本发明用于解决如上所述的问题，本发明的目的在于，通过单纯增加结构上的构件来提高免充气轮胎的刚性，进而，可调节免充气轮胎的刚性。
本发明所要实现的目的并不限定于以上所提及的目的，本发明所属技术领域的普通技术人员可通过以下记载的内容明确了解未提及的其他技术目的。
用于解决问题的手段
用于实现上述目的的本发明的具有块型加强材料结构的免充气轮胎的特征在于，包括：胎面部，形成轮胎的外侧部位，与路面接触；轮毂部，与车轴相连接；轮辐部，形成于上述胎面部与上述轮毂部之间；以及块型加强单元，包括块体及多个加强材料，上述块体沿着上述胎面部的圆周方向形成于上述胎面部的内部，上述多个加强材料沿着上述块体的形状来形成于上述块体的内部，通过调节上述加强材料的数量和位置来调节上述胎面部的刚性，上述块型加强单元划分为上层和下层，在上述上层，以一个块型加强单元与其他块型加强单元互相隔开的方式进行排列，在上述下层，以一个块型加强单元与其他块型加强单元相接触或邻近的方式进行排列。
根据本发明的实施例，上述加强材料可形成金属丝(wire)形状。
根据本发明的实施例，上述加强材料可由选自铁(steel)、玻璃纤维(glassfiber)或碳纤维(carbon fiber)中的一种以上的材料形成。
根据本发明的实施例，上述块体可由选自橡胶、聚氨酯、合成树脂或硅酮中的一种以上的材料形成。
根据本发明的实施例，上述块体的截面可形成圆形、四边形、六边形或凹凸形状。
根据本发明的实施例，在上述块体的内部，可由多个上述加强材料形成加强材料层，一层加强材料层与其他加强材料层的形态可相同或不同。
根据本发明的实施例，一个块型加强单元的刚性与其他块型加强单元的刚性可互不相同。
根据本发明的实施例，一个块型加强单元的排列位置与其他块型加强单元的排列位置可互不相同。
发明效果
形成如上所述的结构的本发明具有如下的效果，即，可通过向免充气轮胎***加强材料来提高免充气轮胎的刚性并可调节免充气轮胎的刚性。
此外，本发明具有如下的效果，即，通过向免充气轮胎***加强材料来使得免充气轮胎的负荷分布得到分散，从而提高免充气轮胎的冲击吸收功能以及免充气轮胎的耐久性。
本发明的效果并不限定于如上所述的效果，应理解为包括可从本发明的详细说明或发明要求保护范围中所记载的本发明的结构推导的所有效果。
附图说明
图1为本发明一实施例的免充气轮胎的立体图。
图2为本发明一实施例的胎面部截面的放大图。
图3为以本发明一实施例的块型加强单元的数量为基准的免充气轮胎的垂直刚性变化图表。
图4A、图4B为以本发明一实施例的块型加强单元的数量为基准的与免充气轮胎的形状变化、接触面积图像以及相关数值有关的表。
图5A至图5B、图6A至图6D以及图7A至图7C为示出本发明一实施例的免充气轮胎的制造工序的图像。
附图标记的说明
100：块型加强单元
101：第一块型加强单元
102：第二块型加强单元
103：第三块型加强单元
110：加强材料
120：块体
200：胎面部
210：胎面基部
220：外侧胎面
310：轮辐部
311：轮辐
312：外侧带
313：内侧带
320：轮毂部
410：圆筒形鼓
420：加硫用胶带
430：热保护罩
440：轮辐成型框
具体实施方式
以下，参照附图来说明本发明。但本发明能够以各种不同的形态来实现，因此，本发明并不局限于在本说明书中说明的实施例。而且，为了明确说明本发明，在附图中省略了与说明无关的部分，在说明书全文中，对相似的部分赋予了相似的附图标记。
在说明书全文中，当表示某些部分与另一部分“相连接(相联接、相接触、相结合)”时，既包括“直接连接”的情况，也包括中间隔着其他部件“间接连接”的情况。并且，当表示某些部分“包括”某些结构要素时，只要没有特别相反的表述，就意味着还可设置其他结构要素，而不是排除其他结构要素。
在本说明书中所使用的术语仅用于说明特定的实施例，并不限定本发明。只要未在文脉上明确表示其他意思，则单数的表达包括复数的表达。在本说明书中，“包括”或“具有”等的术语用于指定说明书中所记载的特征、数字、步骤、动作、结构要素、部件或它们的组合的存在，不应理解成提前排除一种或一种以上的其他特征、数字、步骤、动作、结构要素、部件或它们的组合的存在或附加可能性。
以下，参照附图，详细说明本发明。
图1为本发明一实施例的免充气轮胎的立体图，图2为本发明一实施例的胎面部200截面的放大图。如图1和图2所示，本发明的免充气轮胎包括：胎面部200，形成轮胎的外侧部位，与路面接触；轮毂部320，与车轴相连接；轮辐部310，形成于胎面部200与轮毂部320之间；以及块型加强单元100，包括块体120及多个加强材料110，上述块体120沿着胎面部200的圆周方向形成于胎面部200的内部，上述多个加强材料110沿着块体120的形状来形成于块体120的内部。
轮毂部320可由金属或合成树脂形成圆盘形状。但轮毂部320的形状并不限于此，可采用普通的与轮胎相结合的轮毂形状等多种形状。
并且，轮辐部310可由合成树脂形成，轮辐部310可包括：外侧带312，呈圆筒形状，与胎面部200相结合；内侧带313，呈圆筒形状，与轮毂部320相结合；以及多个轮辐311，在外侧带312与内侧带313之间反复形成相同的形状，与外侧带312和内侧带313相结合。
而且，胎面部200呈环形带状，通过与外侧带312的外侧面相结合来与路面接触。在这里，胎面部200可由合成树脂形成。
加强材料110可形成金属丝形状。而且，加强材料110可由选自铁(steel)、玻璃纤维(glass fiber)或碳纤维(carbon fiber)中的一种以上的材料形成。在本发明的实施例中，金属丝形状的加强材料110的截面为圆形，但并不限于此，加强材料110的截面还可形成多边形或椭圆形。
如图2所示，块体120可为在胎面部200的内部沿着胎面部200的圆周方向形成的环(ring)形，金属丝形状的加强材料110沿着胎面部200的形状形成，从而可***于块体120的内部。加强材料110可由如上所述的材料形成，可在一个块体120内部形成由相同材料形成的多个加强材料110。或者，可在一个块体120的内部形成由互不相同的材料形成的多个加强材料110。
块体120可由选自橡胶、聚氨酯、合成树脂或硅酮中的一种以上的材料形成。具体地，块体120可由选自EPDM橡胶、聚氨酯或硅酮中的任意一种材料形成。而且，块体120可由选自EPDM橡胶、聚氨酯或硅酮中的任意两种材料的混合物形成。即，块体120可由具有弹性的材料形成。
在块体120的内部，各加强材料110可互相接触，或者，各加强材料110可互相隔开。在各加强材料110互相接触的情况下，各加强材料110之间的支撑力将增加，将提高块型加强单元100的自身刚性，可增加胎面部200的形状维持力。而且，在各加强材料110互相隔开的情况下，将在各加强材料110之间形成具有弹性的块体120，从而可提高扭曲性能。
块体120的截面形成圆形、四边形、六边形或凹凸形状。其中，凹凸形状可以为以在块体120的表面形成凹部和凸部的方式形成的块体120的形状。在块体120的截面以如上所述的方式形成的情况下，使块体120的截面排成一列，以便形成由块型加强单元100构成的块型加强单元层，当通过与一个块型加强单元层相邻来形成另一个块型加强单元层时，可提高胎面部200的各个部位的刚性。
在块体120的内部，多个加强材料110能够以形成层的方式排列。如图2所示，在块体120的内部，使多个加强材料110的截面排列成一列，来形成由多个加强材料110而成的加强材料层，能够以与一个加强材料层相邻的方式形成另一个加强材料层。而且，一个加强材料层和另一个加强材料层的形态可相同或不同。
具体地，如图2中的第一块型加强单元101，一个加强材料层以7个加强材料110的截面排列成一列而成，与之相邻的其他加强材料层也能够以相同的方式形成。或者，如图2中的第二块型加强单元102，一个加强材料层以5个加强材料110的截面排列成一列而成，与之相邻的其他加强材料层以3个加强材料110的截面排列成一列而成，且隔着间隔，能够以其他3个加强材料110的截面排列成一列的方式形成。又或者，如图2中的第三块型加强单元103，各加强材料110还能够以相互隔开相同距离的方式形成。
在本发明的免充气轮胎中，可通过调节加强材料110的数量和位置来调节胎面部200各部位的刚性。如第一块型加强单元101、第二块型加强单元102以及第三块型加强单元103，在各个加强材料层中，可通过调节加强材料110的数量和位置，来分别形成形状各不相同的加强材料层，可通过组合这种形状各不相同的加强材料层来形成块型加强单元100。由此，在调节块型加强单元100中的加强材料110的数量和位置的同时，块体120内的加强材料110的密度也会被调节，以此调节多个块型加强单元100的刚性，从而可调节胎面部200的刚性，最终，可调节本发明的免充气轮胎的刚性。
在本发明的免充气轮胎中，一个块型加强单元100的刚性与其他块型加强单元100的刚性可互不相同。具体地，如图2所示，第一块型加强单元101、第二块型加强单元102、第三块型加强单元103的加强材料110的数量和位置都各不相同，以此，第一块型加强单元101、第二块型加强单元102以及第三块型加强单元103可具有各不相同的刚性。而且，胎面部200包括刚性各不相同的多个块型加强单元100的组合，从而可通过调节块型加强单元100的组合来调节胎面部200的刚性，最终可调节本发明的免充气轮胎的刚性。
在本发明的免充气轮胎中，一个块型加强单元100的排列位置与其他块型加强单元100的排列位置可互不相同。具体地，如图2所示，在划分为上层和下层的块型加强单元100的集合体中，一个块型加强单元100排列于上层，其他块型加强单元100可排列于下层。而且，在上层，能够以一个块型加强单元100与其他块型加强单元100互相隔开的方式进行排列，在下层，能够以一个块型加强单元100与其他块型加强单元100相接触或邻近的方式进行排列。而且，一个块型加强单元100和其他块型加强单元100可互相平行或相互之间可位于对角线位置。
而且，在本发明的实施例中，以一个块型加强单元100和其他块型加强单元100均沿着轮胎的圆周方向形成为例进行了说明，但本发明并不限定于此，一个块型加强单元100也能够以与轮胎的圆周方向形成角度的方式形成。
图3为以本发明一实施例的块型加强单元100的数量为基准的免充气轮胎的垂直刚性变化图表。其中，垂直刚性变化可意味着在向免充气轮胎施加不同垂直负荷的情况下的免充气轮胎的变形量。在图3中，a为未形成块型加强单元100的免充气轮胎的垂直刚性变化曲线，b为包括块型加强单元100的免充气轮胎的垂直刚性变化曲线，c为块型加强材料110的数量达到b曲线中的免充气轮胎的2倍的免充气轮胎的垂直刚性变化曲线。而且，d为块型加强材料110的数量达到b曲线中的免充气轮胎的4倍的免充气轮胎的垂直刚性变化曲线。
如图3所示，随着在免充气轮胎中增加加强材料110的数量，免充气轮胎的刚性也随之增加。由此，在使块型加强单元100形成于免充气轮胎的情况下，可确认到，随着免充气轮胎各部位的刚性增加，将提高免充气轮胎的耐久性，通过提高形状维持力来增加稳定性。
图4A、图4B为以本发明一实施例的块型加强单元100的数量为基准的与免充气轮胎的形状变化、接触面积图像以及相关数据有关的表。其中，图4A示出与在向a轮胎至d轮胎施加外部负荷的情况下的a轮胎至d轮胎各自的形状变化有关的图像。而且，在图4B中，左侧的形状变化(Ft.Shape)列的图像为a轮胎至d轮胎各自的地面接触面积图像，右侧的负荷分布(Load Distribution)列为对a轮胎至d轮胎各自的相关数据进行整理的表。在图4B中的部分的左侧排列的各图像中，由颜色区分的各个区域意味着该轮胎的压力分布情况。其中，以蓝-绿-黄-红的顺序表示压力强的区域。
如图4A所示，a轮胎为在免充气轮胎中去除块型加强单元100的轮胎，b轮胎为包括块型加强单元100的本发明的免充气轮胎，c轮胎为在本发明的免充气轮胎中使块型加强单元100的数量达到2倍的轮胎，d轮胎为在本发明的免充气轮胎中使块型加强单元100的数量达到4倍的轮胎。
如图4A所示，在向a轮胎至d轮胎施加大小相同的外部负荷的情况下，a轮胎的变形最大，d轮胎的变形最小。而且，如图4B中的形状变化列所示，a轮胎中没有出现红色区域，红色区域按照b轮胎-c轮胎-d轮胎的顺序逐渐扩大，以此能够确认，在负荷相同的情况下，接触面积按照a轮胎-b轮胎-c轮胎-d轮胎的顺序减少，形状变形也按相同顺序减少。由此，在增加免充气轮胎中的加强单元100的数量的情况下，可确认到，随着免充气轮胎各部位的刚性增加，将提高免充气轮胎的耐久性，通过提高形状维持力来增加稳定性。
在图4B的负荷分布列中，在轮辐部310和除轮辐部310之外的轮胎剩余部位之间的负荷分配比例方面，轮辐的数值意味着分配到各个轮胎轮辐部310的负荷比例，加强体(Reinforcement)的数值为向各轮胎中的除轮辐部310之外的轮胎剩余部位分配的负荷比例。
而且，在轮胎底部触地部位和非触地部位之间的负荷分配比例方面，底部(Bottom)的数值为向各轮胎触地部位分配的负荷的比例，上部(Upper)的数值为向各轮胎非触地部位分配的负荷的比例。
如图4B的负荷分布列所示，在相同负荷下，各轮胎的加强体数值以a轮胎-b轮胎-c轮胎-d轮胎的顺序逐渐增加，而轮辐(spoke)数值却逐渐减小。而且，在相同负荷下，各轮胎的底部数值以a轮胎-b轮胎-c轮胎-d轮胎的顺序逐渐减小，而上部数值却逐渐增加。
由此，在a轮胎至d轮胎中，随着块型加强单元100数量的增加，分配到轮辐部310的负荷将减小，分配于触地部位的负荷也会减小，由此能够确认，随着块型加强单元100数量的增加，将提高本发明的免充气轮胎的耐久性。
以下，说明本发明免充气轮胎的制造工序。
图5A至图5B、图6A至图6D以及图7A至图7C为示出本发明一实施例的免充气轮胎的制造工序的图像。图5A为示出重叠块型加强单元100的状态的图像，图5B为示出用于形成胎面部200的胎面基部210的图像。
图6A为示出使块型加强单元100与胎面基部210相结合的工序的图像，图6B为示出向块型加强单元100和胎面基部210的结合体缠绕加硫用胶带420的工序的图像，图6C为示出制造完成的块型加强单元100和胎面基部210的结合体的图像，图6D为示出使得外侧胎面220与制造完成的块型加强单元100和胎面基部210的结合体相结合的工序的图像。
图7A为示出向块型加强单元100、胎面基部210以及外侧胎面220的结合体盖上热保护罩430的工序的图像，图7B为示出形成轮辐部310的工序的图像，图7C为示出完成制造的本发明的免充气轮胎的图像。
如图5A、图5B所示，首先在第一步骤中，为了在胎面部200的内部形成块型加强单元100，可准备块型加强单元100和胎面基部210。
在第二步骤中，如图6A所示，可使块型加强单元100与胎面基部210相结合。其中，在使胎面基部210与圆筒形鼓410外侧面相接触后，通过使圆筒形鼓410进行旋转来多次卷绕胎面基部210后，使块型加强单元100与所卷绕的胎面基部210的外侧面相结合，之后，通过使圆筒形鼓410进行旋转来多次卷绕块型加强单元100。之后，再次使胎面基部210与所卷绕的块型加强单元100相结合，之后通过使圆筒形鼓410进行旋转来多次卷绕胎面基部210，从而可形成块型加强单元100和胎面基部210的临时结合体。其中，胎面基部210可由橡胶或合成树脂形成。
在第三步骤中，如图6B所示，在向块型加强单元100和胎面基部210的临时结合体缠绕加硫用胶带后，把缠绕好的块型加强单元100和胎面基部210的临时结合体放入到轮胎用炉后加热。由此，通过向块型加强单元100和胎面基部210的临时结合体施加热量和压力来使得块型加强单元100和胎面基部210完全结合。以此形成如图6B所示的块型加强单元100和胎面基部210的结合体。
在第四步骤中，如图6D所示，通过使外侧胎面220与块型加强单元100和胎面基部210的结合体的外侧面相结合来形成胎面部临时成型体。其中，外侧胎面220用于形成胎面部200的外侧部位，可由橡胶或合成树脂形成。而且，可在与地面接触的外侧胎面220的外侧面形成块、曲线或沟槽。
在第五步骤中，如图7A所示，在向胎面部临时成型体盖上热保护罩430后，把被保护的胎面部临时成型体放入到轮胎用炉后加热。由此，通过向块型加强单元100和胎面基部210的结合体及外侧胎面220施加热量和压力，来使块型加强单元100和胎面基部210完全结合，从而形成如图7B所示的胎面部200。
在第六步骤中，如图7A所示，在胎面部200的内部空间可放置轮毂部320，在胎面部200与轮毂部320之间可放置轮辐成型框440。其中，为了形成外侧带312和内侧带313，轮辐成型框440可从胎面部200和轮毂部320分别隔开规定距离。而且，可向如上所述的隔开空间和轮辐成型框440的内部空间注入用于形成轮辐311、外侧带312及内侧带313的轮辐部形成材料(合成树脂)。而且，可使轮辐部形成材料固化。
经过如上所述的工序步骤，可制造如图7C所示的本发明的免充气轮胎。
以上所述的本发明的说明仅用于例示本发明，本发明所属技术领域的普通技术人员可理解能够在不改变本发明的技术思想或必要特征的情况下轻松改变成其他具体实施方式。因此，以上所述的实施例在所有层面上均属于例示性的实施例，而不是限定性的实施例。例如，以单一型说明的每个结构要素可被分散来实施，相同地，以分散型说明的结构要素能够以结合的形态实施。
本发明的范围由本发明的发明要求保护范围来表示，从发明要求保护范围的含义、范围及等同概念导出的所有变更或变形实施方式应解释为属于本发明的范围。

Claims (8)

1.一种具有块型加强结构的免充气轮胎，其特征在于，
包括：
胎面部，形成轮胎的外侧部位，与路面接触；
轮毂部，与车轴相连接；
轮辐部，形成于上述胎面部与上述轮毂部之间；以及
块型加强单元，包括块体及多个加强材料，上述块体沿着上述胎面部的圆周方向形成于上述胎面部的内部，上述多个加强材料沿着上述块体的形状来形成于上述块体的内部，
通过调节上述加强材料的数量和位置来调节上述胎面部的刚性，
上述块型加强单元划分为上层和下层，在上述上层，以一个块型加强单元与其他块型加强单元互相隔开的方式进行排列，在上述下层，以一个块型加强单元与其他块型加强单元相接触或邻近的方式进行排列。
2.根据权利要求1所述的具有块型加强结构的免充气轮胎，其特征在于，上述加强材料形成金属丝形状。
3.根据权利要求1所述的具有块型加强结构的免充气轮胎，其特征在于，上述加强材料由选自铁、玻璃纤维或碳纤维中的一种以上的材料形成。
4.根据权利要求1所述的具有块型加强结构的免充气轮胎，其特征在于，上述块体由选自橡胶、聚氨酯、合成树脂或硅酮中的一种以上的材料形成。
5.根据权利要求1所述的具有块型加强结构的免充气轮胎，其特征在于，上述块体的截面形成圆形、四边形、六边形或凹凸形状。
6.根据权利要求1所述的具有块型加强结构的免充气轮胎，其特征在于，
在上述块体的内部，由多个上述加强材料形成加强材料层，
一层加强材料层与其他加强材料层的形态相同或不同。
7.根据权利要求1所述的具有块型加强结构的免充气轮胎，其特征在于，一个块型加强单元的刚性与其他块型加强单元的刚性互不相同。
8.根据权利要求1所述的具有块型加强结构的免充气轮胎，其特征在于，一个块型加强单元的排列位置与其他块型加强单元的排列位置互不相同。
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