CN113291100A - 一种非充气轮胎 - Google Patents

Abstract

本发明涉及轮胎技术领域，公开了一种非充气轮胎，其包括依次连接的轮毂、轮辐和外胎；轮辐包括第一轮辐结构和第二轮辐结构，第一轮辐结构包括第一轮辐元件、第二轮辐元件和第三轮辐元件，第一轮辐元件自轮毂沿轮毂的径向向外延伸一定长度至第一交汇点，第二轮辐元件和第三轮辐元件均自第一交汇点延伸至外胎；第二轮辐结构包括第四轮辐元件、第五轮辐元件和第六轮辐元件，第四轮辐元件自外胎沿轮毂的径向向内延伸一定长度至第二交汇点，第五轮辐元件和第六轮辐元件均自第二交汇点延伸至轮毂。本发明的非充气轮胎能够改善轮胎承载力的均匀性，进而提高轮胎的支撑性能。

Description

一种非充气轮胎

技术领域

本发明涉及轮胎技术领域，特别是涉及一种非充气轮胎。

背景技术

轮胎作为车辆唯一与地面接触的部位，承担着承受载荷、改变方向、缓冲与减震、驱动与制动四个方面的重要作用。传统的充气轮胎经常遇到爆胎问题，充气过足、不足，轮胎有裂纹，或者直接被刺穿，为了行车时轮胎不发生意外，需要经常检查胎面磨损程度，并检测胎压和温度信息，为了最佳性能需要定期维护。

相比之下，非充气轮胎由于不用充气，不会出现爆胎的现象，并在改进乘坐舒适性的同时提高了轮胎的耐久性。非充气轮胎靠轮辐传递载荷，辐条可以通过预拉伸、预压缩等形式嵌入到轮毂和外胎面内侧之间。因此，非充气轮胎的轮辐结构将影响轮胎的承力形式、胎面载荷的分布、轮胎的耐久性和侧向力等，对非充气轮胎的轮辐结构进行改进以改善轮胎的性能是本领域需解决并一直在进行的工作。

发明内容

本发明的目的是：提供一种非充气轮胎，通过设计轮胎的轮辐结构，能够改善轮胎承载力的均匀性，进而提高轮胎的支撑性能。

为了实现上述目的，本发明提供了一种非充气轮胎，其包括依次连接的轮毂、轮辐和外胎；

所述轮辐包括第一轮辐结构和第二轮辐结构，所述第一轮辐结构包括第一轮辐元件、第二轮辐元件和第三轮辐元件，所述第一轮辐元件自所述轮毂沿所述轮毂的径向向外延伸一定长度至第一交汇点，所述第二轮辐元件和所述第三轮辐元件均自所述第一交汇点与所述轮毂的径向呈一定角度地延伸至所述外胎，所述第一轮辐元件分别与所述第二轮辐元件及所述第三轮辐元件在所述第一交汇点处连接；

所述第二轮辐结构包括第四轮辐元件、第五轮辐元件和第六轮辐元件，所述第四轮辐元件自所述外胎沿所述轮毂的径向向内延伸一定长度至第二交汇点，所述第五轮辐元件和所述第六轮辐元件均自所述第二交汇点与所述轮毂的径向呈一定角度地延伸至所述轮毂，所述第四轮辐元件分别与所述第五轮辐元件及所述第六轮辐元件在所述第二交汇点处连接。

进一步的，所述第一轮辐结构和所述第二轮辐结构在该非充气轮胎的周向方向交替布置于所述轮毂和所述外胎之间。

进一步的，所述第一轮辐结构在垂直于所述非充气轮胎的轴向的横截面上的截面图呈Y型；所述第二轮辐结构在垂直于所述非充气轮胎的轴向的横截面上的截面图也呈Y型。

进一步的，所述第一交汇点与所述第二交汇点位于同一半径或不同半径对应的圆周上，所述第一交汇点与相邻的所述第二交汇点通过一弧形剪切带连接。

进一步的，所述弧形剪切带的径向厚度由两端向中间逐渐变薄；或

所述弧形剪切带的径向厚度自所述第一交汇点处向相邻的所述第二交汇点处呈现厚薄交替变化。

进一步的，所述第一交汇点与相邻的所述第二交汇点通过一直形剪切带连接。

进一步的，所述第一交汇点处设有第一橡胶连接件，所述第一橡胶连接件分别与所述第一轮辐元件、所述第二轮辐元件和所述第三轮辐元件连接；

所述第二交汇点处设有第二橡胶连接件，所述第二橡胶连接件分别与所述第四轮辐元件、所述第五轮辐元件和所述第六轮辐元件连接。

进一步的，所述第一橡胶连接件和/或所述第二橡胶连接件的侧面设有用于增加强度的帘线。

进一步的，所述第一轮辐结构和所述第二轮辐结构内设置有纤维树脂增强件。

进一步的，所述轮辐由聚氨酯、聚酰胺或橡胶复合材料制成；所述轮辐与非充气轮胎一体成型；或

所述轮辐单独成型并通过粘接、铆钉或螺丝固定的方式附接到所述轮毂及所述外胎之间。

上述技术方案所提供的一种非充气轮胎，与现有技术相比，其有益效果在于：第一轮辐结构的第一轮辐元件自轮毂沿轮毂的径向向外延伸一定长度至第一交汇点，在第一交汇点处分叉出第二轮辐元件和第三轮辐元件并延伸至外胎，而第二轮辐结构的第四轮辐元件自外胎沿轮毂的径向向内延伸一定长度至第二交汇点，在第二交汇点处分叉出第五轮辐元件和第六轮辐元件并延伸至轮毂，这种分叉式结构使得轮胎载荷更加均匀分布，且第一轮辐结构和第二轮辐结构分叉后一个连接外胎、一个连接轮毂，改善轮胎的外胎和轮毂承载力传递和分布的均匀性，进而提高轮胎的支撑性能。

附图说明

图1是本发明实施例一的非充气轮胎的结构示意图；

图2是本发明实施例一的轮辐的结构示意图；

图3是本发明实施例二的非充气轮胎的结构示意图；

图4是本发明实施例三的非充气轮胎的结构示意图；

图5是本发明实施例三的弧形剪切带的结构示意图；

图6是本发明实施例四的弧形剪切带的结构示意图；

图7是本发明实施例五的弧形剪切带的结构示意图；

图8是本发明实施例六的弧形剪切带的结构示意图；

图9是本发明实施例七的轮辐的结构示意图；

图10是图9中A区域的局部放大图；

图11是图9中B区域的局部放大图；

图12是本发明实施例七的纤维树脂增强件设于轮辐元件上的结构示意图；

图13是本发明实施例八的纤维增强树脂板材设于轮辐元件上的结构示意图。

其中，1－第一轮辐结构，11－第一轮辐元件，12－第二轮辐元件，13－第三轮辐元件，2－第二轮辐结构，21－第四轮辐元件，22－第五轮辐元件，23－第六轮辐元件，3－圆弧形状结构，4－弧形剪切带，5－加厚结构，6－直形剪切带，7－第一橡胶连接件，8－第二橡胶连接件，9－帘线，101－纤维树脂增强件，102－纤维增强树脂板材。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，应当理解的是，本发明中采用术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下术语在本发明实施方式中的定义如下：

“轴向方向”是指例如剪切带、轮胎和/或车轮在其沿着道路表面进行时的旋转轴线的方向。

“径向方向”或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。

“标称载荷”或“最大载荷”是结构设计中供应商提供的最大载荷。在“标称载荷”下轮毂在径向方向的下沉量是轮胎在运动时的最大偏移量。

如图1至图13所示，本发明实施例所提供的非充气轮胎，其包括依次连接的轮毂、轮辐和外胎(轮毂和外胎图中未示出)；轮辐包括第一轮辐结构1和第二轮辐结构2，第一轮辐结构1包括第一轮辐元件11、第二轮辐元件12和第三轮辐元件13，第一轮辐元件11自轮毂沿轮毂的径向向外延伸一定长度至第一交汇点，第二轮辐元件12和第三轮辐元件13均自第一交汇点与轮毂的径向呈一定角度地延伸至外胎，第一轮辐元件11分别与第二轮辐元件12及第三轮辐元件13在第一交汇点处连接；第二轮辐结构2包括第四轮辐元件21、第五轮辐元件22和第六轮辐元件23，第四轮辐元件21自外胎沿所述轮毂的径向向内延伸一定长度至第二交汇点，第五轮辐元件22和第六轮辐元件23均自第二交汇点与轮毂的径向呈一定角度地延伸至轮毂，第四轮辐元件21分别与第五轮辐元件22及第六轮辐元件23在第二交汇点处连接。

基于上述方案的非充气轮胎，第一轮辐结构1的第一轮辐元件11自轮毂沿轮毂的径向向外延伸一定长度至第一交汇点，在第一交汇点处分叉出第二轮辐元件12和第三轮辐元件13并延伸至外胎，而第二轮辐结构2的第四轮辐元件21自外胎沿轮毂的径向向内延伸一定长度至第二交汇点，在第二交汇点处分叉出第五轮辐元件22和第六轮辐元件23并延伸至轮毂，这种分叉式结构使得轮胎载荷更加均匀分布，且第一轮辐结构1和第二轮辐结构2分叉后一个连接外胎、一个连接轮毂，改善轮胎的外胎和轮毂承载力传递和分布的均匀性，进而提高轮胎的支撑性能。

以下提供多种不同实施例对本发明所提供的非充气轮胎进行详细描述。

实施例一

如图1所示，本实施例所提供的非充气轮胎，其中轮辐可由聚氨酯或聚酰胺等材料制备，一体成型或单独成型后通过粘接、铆钉、螺丝等方式附接到轮毂和外胎面。

如图1和图2所示，轮辐包括第一轮辐结构1和第二轮辐结构2，第一轮辐结构1具有第一轮辐元件11、第二轮辐元件12和第三轮辐元件13，第二轮辐元件12和第三轮辐元件13分别与外胎的内侧面相连，第二轮辐元件12和第三轮辐元件13具有一定夹角α，α在60－150°范围，优选大于等于90°，更优选大于等于100°。第二轮辐元件12和第三轮辐元件13在径向方向上可以对称分布也可以不对称分布，优选对称分布。第一轮辐元件11沿径向方向与轮毂相连。第二轮辐结构2具有第四轮辐元件21、第五轮辐元件22和第六轮辐元件23，第四轮辐元件21沿径向方向与外胎的内侧面相连，第五轮辐元件22和第六轮辐元件23具有一定夹角β，β在30－120°范围，优选小于等于90°，更优选小于等于60°，第五轮辐元件22和第六轮辐元件23在轮胎径向方向上可以对称分布也可以不对称分布，优选对称分布。α和β可相同或不同。第一交汇点、第二交汇点可在轮毂与胎面中间也可不在中间。

如图1所示，第一轮辐结构1和第二轮辐结构2在非充气轮胎的周向方向交替布置于轮毂和外胎之间。

如图2所示，相邻两个轮辐结构中，第一轮辐结构1的第一轮辐元件11在轮胎的径向方向的长度为L1，第二轮辐结构2的第四轮辐元件21在轮胎的径向方向的长度为L2，L1与L2可选为相等或者不相等。

请继续参阅图2，第一轮辐结构1的第二轮辐元件12和第三轮辐元件13在第一交汇点处分叉，第二轮辐结构2的第五轮辐元件22和第六轮辐元件23在第二交汇点处分叉，使得第一轮辐结构1、第二轮辐结构2呈现为Y型形状，这种分叉的Y型结构使得轮胎载荷更加均匀的分布。各轮辐元件采用如图2所示的结构在交汇点处连接。第一轮辐结构1和第二轮辐结构2的数量与制造商提供的标准载荷有关，在组装为非充气轮胎时，Y型轮辐处于预拉伸状态，预拉伸量大于或等于轮胎在最大负载时轮胎的下沉位移，使得轮辐元件在轮胎运动时大部分情况下处于拉伸状态，形成轮胎的剪切带顶部承载。

实施例二

如图3所示，本实施例与实施例一的区别仅在于：本实施例中的各轮辐元件在第一交汇点、第二交汇点的连接处具有圆弧形状结构3，这种圆弧形状结构3有利于增加各轮辐元件之间的连接强度，减少在轮胎运动过程中轮辐在交汇点处的应力集中。

本实施例其他内容与实施例一相同，这里不再赘述。

实施例三

如图4所示，本实施例与实施例一的区别仅在于：第一轮辐元件11的长度为L1与第四轮辐元件21的L2具有一定数值关系，使得第一交汇点与第二交汇点位于同一半径对应的圆周上，且第一交汇点与相邻的第二交汇点通过一弧形剪切带4连接，各弧形剪切带4共同形成了一环形剪切带，环形剪切带在轴向方向上具有与轮辐相同或不同的长度。剪切带在轴向方向与轮辐具有不同长度时，剪切带可以与轮辐结构的一端对齐或不对齐。

另外，如图5所示，本实施例的弧形剪切带4的厚度在轮胎的径向方向一直相同，剪切带的存在提高了轮辐的结构稳定性和轮胎的侧向刚度。

此外，剪切带可以与轮辐通过浇筑的方式一体成型，剪切带使用的材料的拉伸模量小于轮辐材料的拉伸模量。

本实施例其他内容与实施例一相同，这里不再赘述。

实施例四

如图6所示，本实施例与实施例三的区别仅在于：弧形剪切带4在径向方向具有不同的厚度，且弧形剪切带4从两端与两个轮辐的交点处向中间逐渐变薄，这种结构可以有效的防止轮辐中裂纹的扩张。

本实施例其他内容与实施例三相同，这里不再赘述。

实施例五

如图7所示，本实施例与实施例三的区别仅在于：弧形剪切带4的径向厚度自第一交汇点处向相邻的第二交汇点处呈现厚薄交替变化；弧形剪切带4的中间及两端的部位设置有加厚结构5，使得相邻两个轮辐之间的环形剪切带4呈现薄厚相间的形状，当裂纹扩张到厚度较窄的部位时，可以有效防止裂纹的进一步扩展，进而提高轮辐的使用寿命。

本实施例其他内容与实施例三相同，这里不再赘述。

实施例六

如图8所示，本实施例与实施例三的区别仅在于：第一轮辐元件11的长度L1与第四轮辐元件21的长度L2存在另一种关系，使得第一交汇点与第二交汇点不位于同一半径对应的圆周上，第一交汇点与相邻的第二交汇点通过一直形剪切带6连接。

本实施例其他内容与实施例三相同，这里不再赘述。

实施例七

如图9至图11所示，本实施例与实施例一的区别仅在于：第一轮辐结构1和第二轮辐结构2采用橡胶制备，其中橡胶内含有用于增强的纤维或纤维复合材料。此外，轮辐第一交汇点处设有第一橡胶连接件7，第一橡胶连接件7分别与第一轮辐元件11、第二轮辐元件12和第三轮辐元件13连接；第二交汇点处设有第二橡胶连接件8，第二橡胶连接件8分别与第四轮辐元件21、第五轮辐元件22和第六轮辐元件23连接。第一橡胶连接件7和第二橡胶连接件8具有较大的拉伸模量。

其中，如图10和图11所示，第一橡胶连接件7和第二橡胶连接件8的外侧面设有用于增加强度的帘线9。帘线9可为充气轮胎中常使用的轮胎带束层帘布，可以是聚酯、尼龙等具有韧性的纤维，帘线的经密可以是60－110根/10cm，帘线线密度根据承载进行相应的调整。

另外，如图12所示，第一轮辐结构1和第二轮辐结构2内具有纤维树脂增强件101，纤维可以是玻璃纤维、玄武岩纤维、石英纤维或者低模量的碳纤维，纤维树脂增强件101的截面为圆形/椭圆形，纤维在复合材料中的质量含量在60－80wt％范围，优选在65－75wt％。纤维树脂增强件101提高了轮辐的抗弯刚度，从而提高轮胎的承载和运行稳定性。纤维树脂增强件101可以设置在任一或全部或部分的轮辐元件中。

此外，第一轮辐元件11延伸到第一橡胶连接件7的内部，第四轮辐元件21延伸到第二橡胶连接件8的内部，起到抑制橡胶连接件形变的作用，减小橡胶连接件的泊松变形。第一轮辐结构1和第二轮辐结构2可通过胶黏剂，如环氧胶黏剂、酚醛胶黏剂、氰基丙烯酸酯等常用粘合剂附接到轮毂和外胎的内侧面上。

本实施例其他内容与实施例一相同，这里不再赘述。

实施例八

如图13所示，本实施例与实施例七的区别仅在于：第一轮辐结构1的轮辐元件(部分或全部)及第二轮辐结构2的轮辐元件(部分或全部)上设置有作为增强元件的纤维增强树脂板材102，纤维增强树脂板材102可以是通过模压、拉挤等方式制备的结构件，或者通过三维编织物制备的树脂板材，纤维增强树脂板材102中纤维的质量含量在60－80wt％范围，优选在65－75wt％，板材的厚度不大于轮辐元件在周向厚度的三分之一，纤维增强树脂板材102能够增强橡胶轮辐提供更好的支撑力和侧向力。

本实施例其他内容与实施例七相同，这里不再赘述。

综上，本发明实施例所提供的非充气轮胎，能够有效改善轮胎承载的均匀性、延长轮辐的使用寿命、同时提高轮胎的侧向力和耐久性，并保留了非充气轮胎的乘坐舒适性的特点。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种非充气轮胎，其特征在于，包括依次连接的轮毂、轮辐和外胎；

所述轮辐包括第一轮辐结构和第二轮辐结构，所述第一轮辐结构包括第一轮辐元件、第二轮辐元件和第三轮辐元件，所述第一轮辐元件自所述轮毂沿所述轮毂的径向向外延伸一定长度至第一交汇点，所述第二轮辐元件和所述第三轮辐元件均自所述第一交汇点与所述轮毂的径向呈一定角度地延伸至所述外胎，所述第一轮辐元件分别与所述第二轮辐元件及所述第三轮辐元件在所述第一交汇点处连接；

所述第二轮辐结构包括第四轮辐元件、第五轮辐元件和第六轮辐元件，所述第四轮辐元件自所述外胎沿所述轮毂的径向向内延伸一定长度至第二交汇点，所述第五轮辐元件和所述第六轮辐元件均自所述第二交汇点与所述轮毂的径向呈一定角度地延伸至所述轮毂，所述第四轮辐元件分别与所述第五轮辐元件及所述第六轮辐元件在所述第二交汇点处连接。

2.根据权利要求1所述的非充气轮胎，其特征在于，所述第一轮辐结构和所述第二轮辐结构在该非充气轮胎的周向方向交替布置于所述轮毂和所述外胎之间。

3.根据权利要求1所述的非充气轮胎，其特征在于，所述第一轮辐结构在垂直于所述非充气轮胎的轴向的横截面上的截面图呈Y型；所述第二轮辐结构在垂直于所述非充气轮胎的轴向的横截面上的截面图也呈Y型。

4.根据权利要求2所述的非充气轮胎，其特征在于，所述第一交汇点与所述第二交汇点位于同一半径或不同半径对应的圆周上，所述第一交汇点与相邻的所述第二交汇点通过一弧形剪切带连接。

5.根据权利要求4所述的非充气轮胎，其特征在于，所述弧形剪切带的径向厚度由两端向中间逐渐变薄；或

所述弧形剪切带的径向厚度自所述第一交汇点处向相邻的所述第二交汇点处呈现厚薄交替变化。

6.根据权利要求2所述的非充气轮胎，其特征在于，所述第一交汇点与相邻的所述第二交汇点通过一直形剪切带连接。

7.根据权利要求1所述的非充气轮胎，其特征在于，所述第一交汇点处设有第一橡胶连接件，所述第一橡胶连接件分别与所述第一轮辐元件、所述第二轮辐元件和所述第三轮辐元件连接；

所述第二交汇点处设有第二橡胶连接件，所述第二橡胶连接件分别与所述第四轮辐元件、所述第五轮辐元件和所述第六轮辐元件连接。

8.根据权利要求7所述的非充气轮胎，其特征在于，所述第一橡胶连接件和/或所述第二橡胶连接件的侧面设有用于增加强度的帘线。

9.根据权利要求1所述的非充气轮胎，其特征在于，所述第一轮辐结构和所述第二轮辐结构内设置有纤维树脂增强件。

10.根据权利要求1所述的非充气轮胎，其特征在于，所述轮辐由聚氨酯、聚酰胺或橡胶复合材料制成；所述轮辐与非充气轮胎一体成型；或

所述轮辐单独成型并通过粘接、铆钉或螺丝固定的方式附接到所述轮毂及所述外胎之间。

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