CN113226793A - 具有增强外圈的非充气轮胎 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非充气轮胎，该非充气轮胎包括具有旋转轴线的内圈和具有多个周向增强件的外圈。该非充气轮胎还包括从内圈延伸到外圈的支撑结构。该非充气轮胎还包括围绕外圈延伸的周向胎面。周向胎面包括与周向胎面的底部间隔开的胎面增强层。

Description

具有增强外圈的非充气轮胎

技术领域

本公开涉及一种非充气轮胎及其制造方法。更具体地讲，本公开涉及用于非充气轮胎的支撑结构的增强外圈及其制造方法。

背景技术

已开发出各种能使轮胎在未充气或充气不足状态下行驶的轮胎构造。非充气轮胎不需要充气，而“防爆轮胎”在被刺穿和损失全部或部分加压空气后可以继续在相对高速下行驶延长的时间。非充气轮胎可包括多个轮辐、织带或将内圈连接到外圈的其他支撑结构。在一些非充气轮胎中，周向胎面可包裹在轮胎外圈的周围。周向胎面可包含剪切元件，该剪切元件具有设置在上部非弹性区域与下部非弹性区域之间的弹性区域。

发明内容

在一个实施方案中，非充气轮胎包括具有旋转轴线的内圈和具有多个周向增强件的外圈。该非充气轮胎还包括从内圈延伸到外圈的支撑结构。该非充气轮胎还包括围绕外圈延伸的周向胎面。周向胎面包括与周向胎面的底部间隔开的胎面增强层。

在另一个实施方案中，一种制造非充气轮胎的方法包括提供轮胎结构，该轮胎结构具有内圈、外圈以及在内圈与外圈之间延伸的多个支撑结构。该方法还包括提供其中嵌入有增强帘线的热塑性片材，以及将热塑性片材附接到轮胎结构的外圈。该方法还包括形成具有与底表面间隔开的增强层的周向胎面，以及将周向胎面附接到热塑性片材。

在又一个实施方案中，一种用于非充气轮胎的剪切结构包括热塑性环箍，该热塑性环箍具有嵌入其中的增强帘线。该剪切结构还包括围绕热塑性环箍设置的第一弹性体材料层、围绕第一弹性体材料层设置的增强层、以及围绕增强层设置的第二弹性体材料层。

附图说明

在附图中，示出了结构，该结构与下文提供的详细描述一起描述了受权利要求书保护的本发明的示例性实施方案。类似的元件用相同的附图标号标示。应当理解，被示出为单个部件的元件可以用多个部件替换，并且被示出为多个部件的元件可以用单个部件替换。附图未按比例绘制，并且出于说明性目的，可能放大了某些元件的比例。

图1是未变形的非充气轮胎的前视图；

图2是图1的非充气轮胎在承受载荷时变形的前视图；

图3是用于非充气轮胎的轮胎结构的另选实施方案的前视图；

图4是用于非充气轮胎的轮胎结构的另一个另选实施方案的前视图；

图5A是示出增强片材的一个实施方案的透视图的示意图；

图5B是形成为环箍的增强片材的透视图；

图6是设置在非充气轮胎的轮胎结构上的增强片材的透视图；

图7是示出非充气轮胎的一个实施方案的局部剖视图的示意图；

图8是示出非充气轮胎的另选实施方案的局部剖视图的示意图；

图9是示出由增强螺旋带材和周向胎面形成的剪切元件的另选实施方案的示意图；并且

图10是示出由增强螺旋带材和周向胎面形成的剪切元件的另一个另选实施方案的示意图。

具体实施方式

图1和图2示出了非充气轮胎10的一个实施方案。非充气轮胎10仅为示例性图示，并非旨在进行限制。在所示的实施方案中，非充气轮胎10包括大致环形的内圈20，该大致环形的内圈接合安装有轮胎10的轮辋(未示出)。大致环形内圈20具有内表面23和外表面24，并且可由弹性材料或金属制成。

非充气轮胎10还包括围绕互连腹板40的大致环形的外圈30，该互连腹板是连接到大致环形的内圈20的支撑结构。在另选实施方案中，多个轮辐或其他支撑结构将内圈连接到外圈。外圈30可以被构造成在围绕并且包括接地区32(参见图2)的区域48变形，这减小了振动并且增加乘坐舒适性。

在一个实施方案中，大致环形的内圈20和大体环形的外圈30由与互连腹板40相同的材料制成。在一个另选实施方案中，大致环形内圈、大致环形外圈和互连腹板中的至少一者由不同的材料制成。如图1所示，大致环形的外圈30可以具有径向外表面34，胎面承载层70附接到该径向外表面。可以通过粘合或使用本领域中通常可用的其他方法完成附接。

在所示的实施方案中，互连腹板40具有腹板元件42的至少两个径向相邻的层56、58，这些层限定多个大致多边形的开口50。在其他实施方案(未示出)中，可采用其他腹板构型。在另一个实施方案(未示出)中，可采用轮辐或其他支撑结构来代替腹板。

图3示出了用于非充气轮胎的轮胎结构100的另一个实施方案的前视图。轮胎结构100具有大致环形内圈110、大致环形外圈120以及在内圈110与外圈120之间延伸的呈互连腹板形式的支撑结构。互连腹板由限定多边形开口的多个腹板元件130形成。在该特定实施方案中，腹板元件130形成多个六边形和大致梯形形状，包括外系列的交替的六边形和梯形开口以及内系列的交替的六边形和梯形开口。

图4是用于非充气轮胎的轮胎结构200的另一个另选实施方案的前视图。轮胎结构200具有大致环形内圈210、大致环形外圈220以及在内圈210与外圈220之间延伸的呈轮辐230形式的支撑结构。在例示的实施方案中，示出了16个径向延伸的线性轮辐。然而，应当理解，可以任何几何形状和取向采用任何数量的轮辐。应当理解，图1至图4所示的几何形状仅仅是示例性的，并且可采用任何几何形状。

图5A是示出增强片材300的一个实施方案的透视图的示意图。增强片材300在纵向方向上具有长度L并且在横向方向上具有宽度W。长度L大于宽度W。因此，片材300可被称为细长片材。

在一个实施方案中，增强片材300包括在纵向方向上延伸并且嵌入热塑性材料320中的增强帘线310。增强帘线310由高强度材料构成。用于增强帘线310的示例性材料包括但不限于聚酯、尼龙、芳族聚酰胺、玻璃、钢和其他金属。在一个特定实施方案中，热塑性材料320为热塑性弹性体树脂。示例性热塑性弹性体树脂由DUPONT以商品名HYTREL市售。然而，应当理解，可采用任何热塑性弹性体树脂。热塑性弹性体树脂表现出期望的弹性、耐热性和耐化学品性、强度以及耐久性。然而，如果需要不同的特性，可选择其他聚合物材料以嵌入增强帘线。

增强帘线310可通过挤拉成型、共挤出或其他帘线涂覆方式嵌入热塑性材料320中。所得的增强片材300由于薄规格和低模量将是柔性的。

图5B是形成为环箍的增强片材300的透视图。增强片材300弯曲，使得增强帘线310在周向方向上延伸。在一个另选实施方案(未示出)中，增强片材可以一定角度切割并形成环箍，使得增强帘线相对于周向方向以锐角延伸。在形成环箍之后，增强片材300的端部接合在一起。端部可用粘合剂接合，或通过焊接或硬钎焊接合。

图6是设置在非充气轮胎的轮胎结构400上的增强片材300的透视图。轮胎结构400具有内圈410、大致环形外圈420以及在内圈410与外圈420之间延伸的呈互连腹板形式的支撑结构，其中内圈具有旋转轴线。互连腹板由限定多边形开口的多个腹板元件430形成。在该具体实施方案中，腹板元件430形成多个六边形形状和大致梯形形状。在一个实施方案中，内圈410、外圈420和支撑结构430由相同的材料构成。在另选的实施方案中，可采用不同的材料。轮胎结构400仅仅是示例性的，并且应当理解，增强片材300可设置在任何非充气轮胎结构周围，包括具有腹板的结构和具有轮辐的结构。

增强片材300附接到外圈420。在例示的实施方案中，首先以上述方式将增强片材300形成为环箍。环箍的宽度与外圈420的宽度基本上相同。在一个实施方案中，通过将环箍旋转焊接到外圈420来将环箍附接到外圈420。旋转焊接是用于热塑性材料的摩擦焊接技术，其中待焊接的零件通过摩擦来加热。热量可通过以下方式产生：转动环箍并保持轮胎结构400抵靠环箍静止；或转动轮胎结构400并保持环箍抵靠轮胎结构400静止。这一直持续到零件之间的摩擦热达到足以焊接零件的水平。然后释放静止零件，使其也旋转，同时沿旋转轴线施加压力，从而随着零件冷却而将零件保持在一起。此类过程可能要求环箍具有大于预定最小厚度的厚度。在另选的实施方案中，环箍用粘合剂、通过焊接或硬钎焊、或通过化学粘结诸如通过加热部件以产生粘结来附接到外圈。

在一个另选实施方案中，增强片材300是宽度小于外圈宽度的带材。在此类实施方案中，细长片材可具有较大的初始宽度，并且细长片材被切割成具有较小宽度的带材。另选地，细长片材可初始形成为带材。

当增强片材300形成为带材时，将增强片材300附接到轮胎结构400的外圈420的步骤包括围绕轮胎结构400的外圈420以螺旋方式缠绕带材。带材用粘合剂、通过焊接或硬钎焊、或通过化学粘结诸如通过加热部件以产生粘结来附接到外圈420。

在将增强片材300附接到外圈420之后，增强片材300可被描述为外圈420的一部分。换句话讲，外圈420可被描述为包括由第一材料构成的下层和由不同于第一材料的第二材料构成的上层，其中第二材料具有嵌入其中的周向增强件。

在将增强片材300附接到外圈之后，围绕增强片材300设置周向胎面。在增强片材300被描述为外圈420的一部分的情况下，周向胎面可被描述为围绕外圈420设置。在一个实施方案中，周向胎面包括与周向胎面的底部间隔开的胎面增强层。设置在增强片材上的周向胎面的示例示于图7至图10中。

图7是示出非充气轮胎500的一个实施方案的局部剖视图的示意图。在该实施方案中，非充气轮胎500包括图6的轮胎结构400，包括内圈410、外圈420和支撑结构430。然而，应当理解，可采用任何轮胎结构。

具有与外圈420相同宽度的增强环箍510以上述方式中的一种围绕外圈420设置。增强环箍由上述材料中的一种构造并且包括增强帘线520。

周向胎面包括围绕增强环箍510设置的第一弹性体层530。第一弹性体层可为橡胶或任何其它合适的弹性体材料。具有增强帘线550的胎面增强层540设置在第一弹性体层530上方。用于增强帘线550的示例性材料包括但不限于聚酯、尼龙、芳族聚酰胺、玻璃、钢和其他金属。在增强帘线550为钢的情况下，增强层540可被称为钢带。在例示的实施方案中，增强层540是单层钢带。在另选的实施方案中，可采用多层钢带。胎面增强层540中的增强帘线550可由与增强环箍510中的增强帘线520相同的材料构成，或者它们可由不同的材料构成。胎面增强层540中的增强帘线550可在周向方向上或在非周向方向上延伸，诸如以相对于周向方向的锐角延伸。

在例示的实施方案中，胎面增强层540包括嵌入增强帘线的脱脂材料。脱脂材料可与第一弹性体层530相同，或者其可为不同的材料。例如，脱脂材料可以是与增强环箍510相同的材料。

胎面增强层540与周向胎面的底表面间隔开(并因此与增强环箍510间隔开)第一弹性体层530的厚度T。在一个实施方案中，第一弹性体层530具有至少0.5英寸(1.3cm)的厚度T。在另选的实施方案中，第一弹性体层具有介于0.050英寸(0.13cm)和6.5英寸(16.5cm)之间的厚度。

第二弹性体层560设置在胎面增强层540上方。在一个实施方案中，第二弹性体层560由与第一弹性体层530相同的材料构成。在一个另选实施方案中，第一弹性体层530和第二弹性体层540由不同的材料构成。第二弹性体层560具有形成于其中的胎面元件。示例性胎面元件包括但不限于沟槽、胎纹沟、顺纹、块状花纹、横纹以及其他凹陷部和突出部。在一个另选实施方案(未示出)中，第二弹性体层不包括任何胎面元件。

在一个实施方案中，具有第一弹性体层530、胎面增强层540和第二弹性体层560的周向胎面是预成形的。随后用粘合剂、通过焊接或硬钎焊或通过化学粘结诸如通过加热部件以产生粘结将周向胎面附接到增强环箍510。

在一个另选实施方案中，周向胎面可逐层构建到增强环箍510上。构建过程将包括围绕增强环箍510放置第一弹性体层530，围绕第一弹性体层530放置胎面增强层540，以及围绕胎面增强层540放置第二弹性体层560。在一个实施方案中，各层在每个步骤中彼此附接，诸如用粘合剂、通过焊接或硬钎焊、或通过化学粘结诸如通过加热部件以产生粘结。在一个另选实施方案中，在组装完所有层之后加热轮胎，使得这些层彼此粘结。

增强环箍510、第一弹性体层530和胎面增强层540一起形成剪切元件或剪切结构，该剪切元件或剪切结构具有设置在上部非弹性区域与下部非弹性区域之间的弹性区域。剪切元件可帮助非充气轮胎500承载更大负载。

图8是示出非充气轮胎600的一个另选实施方案的局部剖视图的示意图。在该实施方案中，非充气轮胎600也包括图6的轮胎结构400，包括内圈410、外圈420和支撑结构430。然而，应当理解，可采用任何轮胎结构。

具有与外圈420相同宽度的增强环箍610以上述方式中的一种围绕外圈420设置。增强环箍由上述材料中的一种构造并且包括增强帘线620。

周向胎面630围绕增强环箍610设置。周向胎面630包括胎面增强层，该胎面增强层由嵌入其中的增强帘线640限定。增强帘线640可与上文相对于图7所述的增强帘线550相同，包括上文所述的任何另选实施方案。

增强帘线640与周向胎面的底表面间隔开(并因此与增强环箍510间隔开)增强帘线下方的胎面材料的厚度T。该厚度可与上述第一弹性体层530的厚度相同。

增强环箍610、增强帘线640和其间的胎面材料形成剪切元件或剪切结构，该剪切元件或剪切结构具有设置在上部非弹性区域与下部非弹性区域之间的弹性区域。剪切元件可帮助非充气轮胎500承载更大负载。

剪切元件可以其他方式形成。例如，图9是示出剪切元件的另选实施方案的示意图，该剪切元件由具有增强帘线720的螺旋缠绕带材710、第一弹性体层730和具有增强帘线750的胎面增强层740形成。第二弹性体层760设置在胎面增强层740上方。除了螺旋缠绕的带材之外，图9的实施方案与图7的实施方案基本上相同。因此，相对于图7所讨论的另选实施方案应理解为也适用于图9。

图10是示出剪切元件的另一个另选实施方案的示意图，该剪切元件由具有增强帘线820的螺旋缠绕的带材810和具有嵌入其中的胎面增强层740的周向胎面830形成。除了螺旋缠绕的带材之外，图10的实施方案与图8的实施方案基本上相同。因此，相对于图8所讨论的另选实施方案应理解为也适用于图10。

就在说明书或权利要求书中使用术语“包括”或“具有”而言，其旨在以类似于术语“包含”在权利要求书中用作过渡词时所理解的方式来具有包容性。此外，就采用术语“或”(例如，A或B)而言，该术语旨在表示“A或B或两者”。当申请人旨在指示“仅A或B但不是两者”时，则将采用术语“仅A或B但不是两者”。因此，本文中术语“或”的使用具有包容性，不具有排他性用途。参见Bryan A.Garner，《现代法律用语词典》第624页(第二版，1995年)(BryanA.Garner,A Dictionary of Modern Legal Usage 624(2d.Ed.1995)。此外，就在说明书和权利要求书中使用术语“在……中”或“到…中”而言，该术语旨在另外表示“在…上”或“到…上”。此外，就在说明书或权利要求书中使用术语“连接”而言，该术语旨在不仅表示“直接连接到”，而且也表示“间接连接到”，诸如通过另外的一个或多个部件进行连接。

虽然本申请已通过其实施方案的描述进行了说明，并且虽然已相当详细地对所述实施方案进行了描述，但申请人并非意图将所附权利要求书的范围约束为这样的细节或以任何方式限制为这样的细节。附加的优点和修改对于本领域的技术人员而言将是显而易见的。因此，在其更广泛的方面，本申请并不限于所示和所述的特定细节、代表性设备和方法，以及示例性示例。因此，可以在不脱离申请人的总体发明构思的实质或范围的情况下偏离此类细节。

Claims (15)

1.一种非充气轮胎，所述非充气轮胎包括：

内圈，所述内圈具有旋转轴线；

外圈，所述外圈具有多个周向增强件；

支撑结构，所述支撑结构从所述内圈延伸到所述外圈；和

周向胎面，所述周向胎面围绕所述外圈延伸，所述周向胎面包括与所述周向胎面的底部间隔开的胎面增强层。

2.根据权利要求1所述的非充气轮胎，其中所述多个周向增强件包括嵌入热塑性塑料中的多个周向延伸的帘线。

3.根据权利要求1所述的非充气轮胎，其中所述内圈和所述支撑结构由第一材料构成。

4.根据权利要求3所述的非充气轮胎，其中所述外圈包括由所述第一材料构成的下层和由不同于所述第一材料的第二材料构成的上层，其中所述第二材料具有嵌入其中的所述多个周向增强件。

5.根据权利要求1所述的非充气轮胎，其中所述多个周向增强件和所述胎面增强件层由相同材料构成。

6.根据权利要求1所述的非充气轮胎，其中所述周向胎面包括设置在所述胎面增强层下方的具有至少0.5英寸(1.3cm)厚度的下部弹性体层，以及设置在所述胎面增强层上方的上部弹性体层。

7.根据权利要求1所述的非充气轮胎，其中所述胎面增强层是单层钢带。

8.根据权利要求7所述的非充气轮胎，其中所述钢带在非周向方向上延伸。

9.根据权利要求1所述的非充气轮胎，其中所述支撑结构是腹板。

10.一种制造非充气轮胎的方法，所述方法包括：

提供轮胎结构，所述轮胎结构包括内圈、外圈以及在所述内圈与所述外圈之间延伸的多个支撑结构；

提供其中嵌入有增强帘线的热塑性片材；

将所述热塑性片材附接到所述轮胎结构的所述外圈；

形成周向胎面，所述周向胎面具有与底表面间隔开的增强层；以及

将所述周向胎面附接到所述热塑性片材。

11.根据权利要求10所述的方法，其中提供其中嵌入有增强帘线的所述热塑性片材包括通过挤拉成型法和挤出法中的一者用热塑性材料涂覆多个增强帘线。

12.根据权利要求10所述的方法，其中所述热塑性片材为细长热塑性带材，并且其中将所述热塑性片材附接到所述轮胎结构的所述外圈包括围绕所述轮胎结构的所述外圈以螺旋方式缠绕所述细长热塑性带材。

13.根据权利要求10所述的方法，其中将所述热塑性片材附接到所述轮胎结构的所述外圈包括形成环箍以及将所述热塑性片材的第一端部接合到所述热塑性片材的第二端部。

14.根据权利要求13所述的方法，其中将所述热塑性片材附接到所述轮胎结构的所述外圈还包括将所述环箍旋转焊接到所述外圈。

15.根据权利要求10所述的方法，其中所述周向胎面的所述形成和所述周向胎面到所述热塑性片材的所述附接包括围绕所述热塑性片材放置第一弹性体层，围绕所述第一弹性体层放置所述增强层，以及围绕所述增强层放置第二弹性体层。

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