CN105793063B

CN105793063B - 无气轮胎

Info

Publication number: CN105793063B
Application number: CN201480065762.8A
Authority: CN
Inventors: 岩村和光; 杉谷信
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2013-12-24
Filing date: 2014-12-17
Publication date: 2017-10-24
Anticipated expiration: 2034-12-17
Also published as: WO2015098656A1; EP3088208A1; JP2015120440A; JP6212381B2; KR102312792B1; US20180093527A1; EP3088208B1; CN105793063A; EP3088208A4; US10399384B2; KR20160101006A

Abstract

本发明既改善振动性能又抑制耐久性的降低。无气轮胎(1)的轮辐(4)一体地具备：外侧环状部(4A)，其与胎面环(2)的内周面接合；内侧环状部(4B)，其与轮毂(3)的外周面接合；以及恒定厚度的轮辐板部(4C)，其将上述外侧环状部(4A)与上述内侧环状部(4B)之间连结。轮辐板部(4C)的厚度中心面(S)的径向内端缘(8i)以及径向外端缘(8o)分别相对于轮胎轴向线倾斜。厚度中心面(S)与相对于轮胎轴向线成直角的面(10)相交的交叉线(11)形成为直线。另外，沿着交叉线(11)的、从上述径向内端缘(8i)至径向外端缘(8o)的长度即轮辐长度L在轮胎轴向上的任意位置处都恒定。

Description

无气轮胎

技术领域

本发明涉及既改善振动性能又抑制耐久性的降低的无气轮胎。

背景技术

作为无气轮胎，提出有如下构造的无气轮胎：利用辐射状地排列的多个轮辐板部将具有接地面的圆筒状的胎面环与固定于车轴的轮毂之间连结(例如，参照专利文献1)。

在该构造的无气轮胎中，以往，沿轮胎轴向对轮辐板部进行配置。因此，各轮辐板部的接地时间短，而且在轮辐板部接地时、以及轮辐板部间接地时，车轴承受的载荷的变化大。其结果，存在使振动性能受损的问题。

因此，如图9所示，本发明人提出了如下方案：使轮辐板部a相对于轮胎轴向倾斜而增加轮辐板部a的接地时间，由此改善振动性能。然而，在将平板状的轮辐板部a配置为相对于轮胎轴向线倾斜的情况下，如作为轮辐板部a的俯视图以及侧视图的图10(A)、图10(B)所示，轮胎轴向外侧缘侧的轮辐长度bs比轮胎轴向中央侧的轮辐长度bc长。即，轮辐长度在轮胎轴向上的任意位置处并不恒定。此外，在该图中，为了方便而以零厚度对轮辐板部a进行描绘。

因此，在滚动时，在一个轮辐板部a中，与轮辐长度短的部位相比，在轮辐长度长的部位处的应变量更大，应力更集中。其结果，产生该部分最终断裂从而导致轮胎的寿命降低的新问题。

专利文献1：日本特开2008-260514号公报

发明内容

因此，本发明的课题在于提供一种无气轮胎，其既能改善振动性能又能抑制应力集中而抑制耐久性的降低。

本发明是一种无气轮胎，其具备：圆筒状的胎面环，其具有接地面；轮毂，其配置于上述胎面环的径向内侧、且固定于车轴；以及轮辐，其由高分子材料的浇注成型体构成、且将上述胎面环与轮毂连结，所述无气轮胎的特征在于，

上述轮辐一体地具备：外侧环状部，其与上述胎面环的内周面接合；内侧环状部，其与上述轮毂的外周面接合；以及恒定厚度的轮辐板部，其将上述外侧环状部与上述内侧环状部连结，

而且，上述轮辐板部的厚度中心面与上述内侧环状部的外周面相交的径向内端缘、以及厚度中心面与上述外侧环状部的内周面相交的径向外端缘分别相对于轮胎轴向线倾斜，并且，

上述厚度中心面与相对于轮胎轴向线成直角的面相交的交叉线形成为直线，且沿着该交叉线的从上述径向内端缘至上述径向外端缘的长度即轮辐长度L在轮胎轴向上的任意位置处都恒定。

如上所述，本发明的轮辐板部的厚度中心面的径向内端缘以及径向外端缘相对于轮胎轴向线倾斜。因此，轮辐板部的接地时间有所增加，且在轮辐板部接地时、以及轮辐板部间接地时，车轴承受的载荷的变化减小。其结果，能够提高振动性能。

另外，上述厚度中心面与相对于轮胎轴向线成直角的面相交的交叉线形成为直线，而且该交叉线的长度即轮辐长度L在轮胎轴向上的任意位置处都恒定。因此，在滚动时，在一个轮辐板部中，轮胎轴向上的任意位置处的应变量实现了均匀化，能够抑制应力的集中。其结果，能够抑制轮辐板部的损坏，能够抑制因轮辐板部倾斜而引起的轮胎的耐久性的降低。

附图说明

图1是示出本发明的无气轮胎的一个实施例的立体图。

图2是其轴向的剖视图。

图3是示出轮辐的局部立体图。

图4(A)、图4(B)是示意性地示出厚度中心面的俯视图以及侧视图。

图5(A)、图5(B)是示出厚度中心面与相对于轮胎轴向线成直角的面相交的交叉线的厚度中心面的俯视图以及侧视图。

图6是对厚度中心面的径向内端缘进行说明的立体图。

图7是示意性地示出轮辐板部与内侧环状部以及外侧环状部的拐角部的立体图。

图8(A)、图8(B)是示出表1中的比较例1、2的无气轮胎的轮辐板部的排列状态的立体图。

图9是与本发明不同的改善振动性能的作为参考的无气轮胎的立体图。

图10(A)、图10(B)是示出上述参考的无气轮胎的轮辐长度的俯视图以及侧视图。

具体实施方式

以下，对本发明的实施方式进行详细说明。

如图1所示，本实施方式的无气轮胎1具备：圆筒状的胎面环2，其具有接地面2S；轮毂3，其配置于上述胎面环2的径向内侧、且固定于车轴J(图2所示)；以及轮辐4，其将上述胎面环2与轮毂3连结。在本例中，示出上述无气轮胎1形成为轿车用轮胎的情况。

如图2所示，上述胎面环2是相当于充气轮胎的胎面部的部位。胎面环2具备胎面胶部2A、以及埋设于该胎面胶部2A的内部的加强帘线层2B。

作为胎面胶部2A，能够适当地采用针对接地的摩擦力、耐磨损性优异的橡胶组成物。另外，为了对作为胎面环2的外周面的接地面2S赋予湿路性能，以各种花纹形状而形成胎面沟(未图示)。

作为上述加强帘线层2B，在本例中，示出了由带束层5、以及在该带束层5的径向外侧或内侧重叠配置的束带层6形成的情况。但是，还能够仅由带束层5或仅由束带层6形成。上述带束层5由使得轮胎帘线相对于轮胎周向例如以10度～45度的角度排列的1层以上的带束帘布层形成，在本例中由两层的带束帘布层5A、5B形成。各轮胎帘线在帘布层间相互交叉，由此能够提高胎面环2的刚性。另外，束带层6由使得轮胎帘线相对于轮胎周向以螺旋状卷绕的一层以上的束带帘布层形成，在本例中由一层的束带帘布层形成。

作为带束层5的轮胎帘线以及束带层6的轮胎帘线，分别能够适当地使用钢帘线以及有机纤维帘线。在有机纤维帘线的情况下，能够适当地采用强度以及弹性模量高的芳族聚酰胺、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等高模量纤维。

这样的胎面环2通过在硫化模具内对生胎的胎面环进行硫化成型而形成。另外，生胎的胎面环例如通过在圆筒状的转鼓上按照带束层5形成用的片状部件、束带层6形成用的片状部件、胎面胶部2A形成用的片状部件的顺序依次沿周向对这些部件进行卷绕而形成。

上述轮毂3相当于轮胎轮部(tire wheel)，在本例中，其具备：圆盘状的盘部3A，其固定于车轴J；以及圆筒状的轮辐安装部3B，其一体地形成于上述盘部3A的径向外端部。在上述盘部3A的中央形成有供车轴J的前端部Ja插通的轮毂孔3A1。另外，在轮毂孔3A1的周围设置有多个螺栓插通孔3A2，它们用于对配置于车轴侧的螺栓部Jb进行螺母固定。作为这样的轮毂3，优选与现有的轮胎轮部同样地例如由钢、铝合金、镁合金等金属材料形成。

接下来，上述轮辐4由高分子材料的浇注成型体形成。如图2、图3所示，轮辐4一体地具备外侧环状部4A、内侧环状部4B以及厚度恒定的多个轮辐板部4C。

作为高分子材料，能够采用热塑性树脂、热固性树脂，但从安全性的观点考虑，优选热固性树脂例如环氧类树脂、酚醛系树脂、氨基甲酸乙酯系树脂，硅系树脂、聚酰亚胺系树脂、三聚氰胺系树脂等。特别是由于氨基甲酸乙酯系树脂的弹性特性优异，因此能够更优选采用氨基甲酸乙酯系树脂。

上述外侧环状部4A是与车轴J同心的圆筒状体。该外侧环状部4A的外周面例如经由粘合剂而与上述胎面环2的内周面接合。上述内侧环状部4B是同心地配置于外侧环状部4A的径向内侧的圆筒状体。该内侧环状部4B的内周面例如经由粘合剂而与上述轮毂3的外周面接合。

上述轮辐部板4C将上述外侧环状部4A与内侧环状部4B连结为一体。在上述轮辐板部4C中，当将其厚度中心面S与上述内侧环状部4B的外周面相交的径向内端缘设为8i、以及将厚度中心面S与上述外侧环状部4A的内周面相交的径向外端缘设为8o时，上述径向内端缘8i以及径向外端缘8o分别相对于轮胎轴向线倾斜。

因厚度中心面S的径向内端缘8i以及径向外端缘8o这样倾斜而使得轮辐板部4C的接地时间增加。另外，在轮辐板部4C接地时、以及轮辐板部4C、4C间接地时，车轴承受的载荷的变化减小。其结果，能够提高振动性能。特别是在本例中，轮辐部板4C构成为包括：第一轮辐板部4C1，其径向内端缘8i以及外端缘8o相对于轮胎轴向线向一侧倾斜；以及第二轮辐板部4C2，其径向内端缘8i以及外端缘8o相对于轮胎轴向线向另一侧倾斜。而且，上述第一轮辐板部4C1与第二轮辐板部4C2以在周向上交替地配置的锯齿状排列。由此，轮辐4的左右的对称性有所提高，因此还能够期待均匀性的提高、对车辆侧滑(車両流れ)的抑制等。从振动性能的观点考虑，更优选将相邻的第一、第二轮辐板部4C1、4C2在最接近的一端侧的间隔D设定为小于接地长度(未图示)，进一步优选设定为15mm以下。

图4(A)、图4(B)中示意性地示出上述厚度中心面S的俯视图以及侧视图。如这些附图所示，厚度中心面S的径向内端缘8i以及外端缘8o分别相对于轮胎轴向线以角度θi、θo倾斜，并且上述角度θi、θo为θi＜θo。因此，上述轮辐板部4C形成为扭曲板状。

另外，图5(A)、图5(B)中示意性地示出上述厚度中心面S的俯视图以及侧视图。如这些附图所示，上述厚度中心面S与相对于轮胎轴向线成直角的面10相交的交叉线11形成为直线。而且，沿着上述交叉线11的从上述径向内端缘8i至径向外端缘8o的长度即轮辐长度L在轮胎轴向上的任意位置处都恒定。在这些附图中，示出了配置于轮胎轴向上的任意5处位置P1～P5的交叉线11₁～11₅。各交叉线11₁～11₅的轮辐长度L1～L5彼此相等。

这样，轮胎轴向上的任意位置处的交叉线11的长度(轮辐长度L)恒定。因此，在滚动时，在一个轮辐板部4C中，轮胎轴向上的任意位置处的应变量变得均匀。其结果，应力的集中得到抑制，轮辐板部4C的损伤得到抑制。

特别是在本例中，在轮胎轴向上的任意位置处，上述交叉线11构成从轮胎轴心i延伸的辐射线j的一部分。由此，能够将轮胎承受的负荷载荷最有效地传递至车轴，从而有助于耐久性的提高。

另外，在本例中，如图3所示，上述径向内端缘8i形成为沿上述内侧环状部4B的外周面以最短距离将该径向内端缘8i的轮胎轴向一侧的第一端点E1与轮胎轴向另一侧的第二端点E2连结的最短距离线12。如图6所示，当将内侧环状部4B的外周面展开为平面时，该最短距离线12表现为正弦曲线13的一部分。通过这样由最短距离线12形成径向内端缘8i，能够提高轮辐板部4C的刚性中的宽度方向上的刚性，有助于耐久性的提高。

形成轮辐4的高分子材料优选使用100％拉伸应力M₁₀₀为2MPa以上的材料，进一步优选使用100％拉伸应力M₁₀₀为4MPa以上的材料。另外，优选轮辐板部4C的厚度T为1mm～5mm、且上述轮辐长度L与厚度T的比L/T为5～400。

在高分子材料的100％拉伸应力M₁₀₀小于2MPa的情况下，导致轮辐板部4C的强度不足，难以确保足够的耐久性。另外，若轮辐板部4C的厚度T小于1mm，则轮辐板部4C过薄。其结果，浇注成型时，在模具内产生高分子材料的流动不良等，从而难以进行浇注成型本身。另外，若厚度T超过5mm，虽然不存在使用上的问题，但轮胎却变重，从而导致对节油性的不利。另外，若上述比L/T的值小于5，则不存在使用上的问题。然而，胎面环2与轮毂3之间的空间的大部分被轮辐板部4C占据，轮胎变重，从而导致对节油性的不利。相反，若比L/T的值超过400，则轮辐板部4C变得过薄且过长。因此，强度不足而难以确保足够的耐久性。

如图7中示意性所示，优选在轮辐板部4C的外表面、与内侧环状部4B的外周面以及外侧环状部4A的内周面相交的凹角状的角部Q1形成半径为0.5mm以上的圆弧面15，且将各面平滑地连结。另外，优选在轮辐板部4C的边缘部Q2也形成由半径为0.5mm以上的圆弧面16构成的倒角部。由此，能够抑制应变集中于各拐角部Q1以及边缘部Q2，有助于轮辐4的耐久性的提高。

以上虽然对本发明的特别优选的实施方式进行了详述，但本发明并不限定于图示的实施方式，能够变形为各种方式来实施。

实施例

为了确认本发明的效果，基于表1中示出的规格而试制了形成为图1所示的构造的轿车用的无气轮胎(相当于145/70R12的轮胎尺寸的轮胎)。而且，对各供试轮胎的耐久性以及振动性能进行了测试。另外，对各供试轮胎的轮辐的质量进行了测定。

除表1中所记载的规格以外，各轮胎的其余规格实质上相同，通过氨基甲酸乙酯树脂(热固性树脂)的浇注成型法而使轮辐与胎面环以及轮毂一体成型。

(a)图8(A)中示出比较例1的轮辐板部的排列状态。在比较例1中，轮辐板部的径向内端缘以及外端缘沿轮胎轴向配置。

(b)图8(B)中示出比较例2的轮辐板部的排列状态。在比较例2中，轮辐板部的厚度中心面的径向内端缘以及外端缘与实施例1～10同样地相对于轮胎轴向倾斜。另外，上述径向内端缘相对于轮胎轴向线的角度θ1与实施例1～10中的角度θ1相同。比较例1、2的轮辐板部均形成为平板状。

(c)比较例3的轮辐板部的排列状态与实施例1～10中的轮辐板部的排列状态相同。然而，只有轮辐板部的厚度T不均匀、且与距轮胎轴心的距离成比例地从径向内端缘侧朝向外端缘侧逐渐增加这一点不同。

(d)在实施例3中，交叉线相对于辐射线倾斜。因此，轮辐长度L为72mm，与实施例1、2等相比稍长。

在实施例以及比较例中，厚度中心面的径向内端缘由最短距离线形成。

(1)耐久性能：

利用转鼓试验机使供试轮胎以载荷(3kN)、速度(100km/h)而在转鼓上行驶，以将实施例1设为500的指数来表示直至在轮胎产生故障为止的行驶距离。指数越大，轮胎的耐久性能越优异。

(2)振动性能：

将供试轮胎安装于车辆(超小型EV：商品名为COMS)的4个车轮，并使其在干燥柏油路面的轮胎测试跑道上行驶，通过驾驶员的感官感受对振动性能进行评价，并以将实施例1设为500的指数来表示振动性能。指数越大，振动性能越优异。

(3)轮辐的质量：

根据成型前后的质量差对轮辐的质量进行换算。

[表1]

附图标记说明：

1...无气轮胎；2...胎面环；2S...接地面；3...轮毂；4...轮辐；4A...外侧环状部；4B...内侧环状部；4C...轮辐板部；4C1...第一轮辐板部；4C2...第二轮辐板部；8i...径向内端缘；8o...径向外端缘；10...成直角的面；11...交叉线；12...最短距离线；E1...第一端点；E2...第二端点；j...辐射线；S...厚度中心面。

Claims

1.一种无气轮胎，其具备：圆筒状的胎面环，其具有接地面；轮毂，其配置于所述胎面环的径向内侧、且固定于车轴；以及轮辐，其由高分子材料的浇注成型体构成、且将所述胎面环与轮毂连结，

所述无气轮胎的特征在于，

所述轮辐一体地具备：外侧环状部，其与所述胎面环的内周面接合；内侧环状部，其与所述轮毂的外周面接合；以及恒定厚度的轮辐板部，其将所述外侧环状部与内侧环状部连结，

而且，所述轮辐板部的厚度中心面与所述内侧环状部的外周面相交的径向内端缘、以及所述厚度中心面与所述外侧环状部的内周面相交的径向外端缘分别相对于轮胎轴向线倾斜，并且，

所述厚度中心面与相对于轮胎轴向线成直角的面相交的交叉线形成为直线，且沿着该交叉线的、从所述径向内端缘至径向外端缘的长度即轮辐长度L在轮胎轴向上的任意位置处都恒定。

2.根据权利要求1所述的无气轮胎，其特征在于，

所述径向内端缘形成为最短距离线，该最短距离线沿所述内侧环状部的外周面以最短距离将该径向内端缘的轮胎轴向一侧的第一端点与轮胎轴向另一侧的第二端点连结。

3.根据权利要求1或2所述的无气轮胎，其特征在于，

所述交叉线在轮胎轴向上的任意位置处都构成从轮胎轴心延伸的辐射线的一部分。

4.根据权利要求1所述的无气轮胎，其特征在于，

所述轮辐板部包括：第一轮辐板部，其所述径向内端缘以及外端缘相对于轮胎轴向线朝一侧倾斜；以及第二轮辐板部，其所述径向内端缘以及外端缘相对于轮胎轴向线朝另一侧倾斜，

而且，所述第一轮辐板部与第二轮辐板部在周向上交替地配置。

5.根据权利要求1所述的无气轮胎，其特征在于，

所述高分子材料的100％拉伸应力M₁₀₀为2MPa以上，所述轮辐板部的厚度T为1mm～5mm，且所述轮辐长度L与厚度T的比L/T为5～400。