CN107223089B

CN107223089B - 用于车辆的轮胎型设备

Info

Publication number: CN107223089B
Application number: CN201680006682.4A
Authority: CN
Inventors: F·维尔科特
Original assignee: Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Current assignee: Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Priority date: 2015-01-22
Filing date: 2016-01-20
Publication date: 2019-07-12
Anticipated expiration: 2036-01-20
Also published as: WO2016116490A1; US20180009263A1; US10259264B2; JP2018504311A; CN107223089A; FR3031932B1; EP3247574A1; EP3247574B1; FR3031932A1

Abstract

本发明涉及用于安装在车辆上的轮胎型设备，所述轮胎型设备相比于标准轮胎具有胎面的改进的压扁。所述轮胎型设备(1)包括：与地面接触的径向外部旋转结构(2)；径向内部旋转结构(3)，其与径向外部旋转结构同轴并且提供与组装装置(4)的连接；内部环形空间(5)，其在径向上由两个旋转结构限定；以及承载结构(6)，其至少部分地连接两个旋转结构并且由多个承载元件(7)组成，在与地面的接触区域(A)中，所述承载元件(7)成对独立地在压缩下弯曲。根据本发明，任何承载元件(7)的截面S的最小特征尺寸E至多等于内部环形空间(5)的平均径向高度H的0.02倍，用1/m²表示的每单位面积的径向外部旋转结构的承载元件(7)的表面密度D至少等于Z/(A*ΣFr/n)，其中Z为用N表示的公称径向负载，A为用m²表示的地面接触面积，并且ΣFr/n为用N表示的在压缩下弯曲的n个承载元件的在平均张力下的断裂强度，并且轮胎型设备包括两个胎侧(8)，所述胎侧(8)不连接至承载结构(6)并且封闭内部环形空间(5)，所述内部环形空间(5)形成能够加压的封闭腔体。

Description

用于车辆的轮胎型设备

技术领域

本发明涉及旨在安装在车辆上的轮胎型设备。该轮胎型设备可以用在所有类型的车辆(例如两轮车辆、客运车辆、重型车辆、农业车辆、施工车辆或飞行器)上或者更通常地用在任何滚动设备上。

背景技术

传统轮胎是旨在安装在轮辋上的环状复曲形状的结构，通过充气气体加压并且在负载的作用下在地面上受挤压。在其旨在与地面接触的胎面表面上的任何点处，轮胎具有双曲率：圆周曲率和子午线曲率。圆周曲率表示由周向方向和径向方向限定的周向平面中的曲率，所述周向方向在轮胎的滚动方向上正切于轮胎的胎面表面，所述径向方向垂直于轮胎的旋转轴线。子午线曲率表示由轴向方向和径向方向限定的子午平面或径向平面中的曲率，所述轴向方向平行于轮胎的旋转轴线，所述径向方向垂直于轮胎的旋转轴线。

在下文中，表述“沿径向位于内部或沿径向位于外部”表示”更接近轮胎的旋转轴线或更远离轮胎的旋转轴线”。表述“沿轴向位于内部或沿轴向位于外部”表示“更接近轮胎的赤道平面或更远离轮胎的赤道平面”，轮胎的赤道平面为经过轮胎的胎面表面的中间并且垂直于轮胎的旋转轴线的平面。

已知的是，轮胎在水平地面上在周向平面和子午平面中的压扁分别由胎面表面位于轮胎与地面接触的接触斑块的界限处的点处的圆周曲率半径和子午线曲率半径决定。这些曲率半径越大(即当曲率较小时)，越容易压扁，因为任一点处的曲率在数学意义上与曲率半径相反。还已知的是，轮胎的压扁对轮胎性能(特别是滚动阻力、抓地力、磨损和噪声)产生影响。

因此，寻求获得希望的轮胎性能(例如磨损、抓地力、耐久性、滚动阻力和噪声，该列表不是穷尽的)之间的良好折中的本领域技术人员(轮胎专家)已经开发了常规轮胎的替代方案从而优化轮胎的压扁。

当安装在其安装轮辋上并且充气至其推荐使用压力的轮胎经受其工作负载时，现有技术的常规轮胎通常在被称为胎肩的胎面轴向端部处具有较大子午线曲率，即较小子午线曲率半径。安装轮辋、使用压力和工作负载由标准例如欧洲轮胎和轮辋技术组织(ETRTO)的标准限定。常规轮胎基本上通过胎面的轴向端部(或胎肩)并且通过连接胎面和胎圈的胎侧承受施加的负载，所述胎圈保证轮胎与其安装轮辋的机械连接。已知在胎肩处具有较小子午线曲率的常规轮胎通常难以获得子午线压扁。

文献US 4235270描述了一种轮胎，所述轮胎具有由弹性体材料制成的环形体，所述环形体包括径向外圆筒部分和径向内圆筒部分，所述径向外圆筒部分位于轮胎的外围并且可以包括胎面，所述径向内圆筒部分旨在安装在轮辋上。在周向方向上隔开的多个壁从径向内圆筒部分延伸至径向外圆筒部分并且承受负载。此外，胎侧可以连接径向内圆筒部分和径向外圆筒部分从而连同胎面和胎侧形成封闭腔体，因此允许对轮胎进行加压。然而，相比于常规轮胎，所述轮胎由于其厚重性质而具有更大质量，容易耗散大量能量，可能限制其耐久性，因此限制其使用寿命。

文献WO 2009087291描述了一种轮胎结构，所述轮胎结构包括内部(或径向内部)环形壳和外部(或径向外部)环形壳，所述内部环形壳和外部环形壳通过两个胎侧并且通过承载结构连接。根据该发明，承载结构加压并且将轮胎的环形体积分成多个隔间或小室，并且胎侧连接至承载结构或者与承载结构整体形成。在该情况下，施加的负载被承载结构和胎侧承受。横穿接触斑块的轴向宽度，接触斑块中的压力分布不均匀，因为胎侧和承载结构之间的连接，由于子午线压扁的困难，因此胎肩处的压力升高。胎肩处的这些升高的压力容易在胎面的胎肩处产生明显磨损。

文献WO 2005007422描述了一种顺从轮，所述顺从轮包括顺从带和多个辐条，所述辐条沿径向从顺从带朝向轮毂向内延伸。顺从带旨在适应与地面的接触区域并且包裹障碍物。通过使不与地面接触的辐条受到张力，辐条传递在顺从带和轮毂之间承受的负载。所述顺从轮需要优化辐条的分布从而保证基本上圆筒形外围。此外，顺从轮相比于常规轮胎具有相对大的质量。

发明内容

本发明的目的是提供轮胎型设备，所述轮胎型设备当经受负载时其胎面具有改进的压扁。

根据本发明，通过旨在安装在车辆上的轮胎型设备实现该目的，所述轮胎型设备包括：

-径向外部旋转结构，所述径向外部旋转结构的旋转轴线为轮胎型设备的旋转轴线并且旨在经由包含至少一种弹性体材料的胎面与地面接触，径向外部旋转结构具有两个轴向端部并且包括周向增强件，

-径向内部旋转结构，所述径向内部旋转结构与径向外部旋转结构同轴并且旨在保证轮胎型设备与用于安装在车辆上的装置的连接，径向内部旋转结构具有两个轴向端部并且包含至少一种聚合物材料，

-内部环形空间，所述内部环形空间具有在径向上分别由径向外部旋转结构和径向内部旋转结构限定的平均径向高度H，

-承载结构，所述承载结构由多个承载元件组成，所述承载元件从径向外部旋转结构连续延伸至径向内部旋转结构并且在内部环形空间中成对地独立，使得当轮胎型设备经受公称径向负载Z并且经由接触区域A与平坦地面接触时，连接至径向外部旋转结构的与地面接触的部分的n个承载元件在压缩下弯曲，并且连接至径向外部旋转结构的不与地面接触的部分的至少一些承载元件受到张力，

-每个承载元件具有在张力下的断裂力Fr和平均截面S，所述平均截面S具有等于L/E的纵横比K，其中L和E分别为平均截面S的最大特征尺寸和最小特征尺寸，

-任何承载元件的平均截面S的最小特征尺寸E至多等于内部环形空间的平均径向高度H的0.02倍，

-用1/m²表示的每单位面积的径向外部旋转结构的承载元件的表面密度D至少等于Z/(A*ΣFr/n)，其中Z为用N表示的公称径向负载，A为用m²表示的地面接触面积，并且ΣFr/n为用N表示的在压缩下弯曲的n个承载元件的在张力下的平均断裂力,

-并且轮胎型设备包括两个胎侧，所述胎侧分别连接径向外部旋转结构和径向内部旋转结构的轴向端部并且沿轴向限定内部环形空间，因此内部环形空间形成能够通过充气气体加压的封闭腔体。

根据本发明的轮胎型设备的原则是具有由承载元件组成的承载结构，所述承载元件在内部环形空间中成对地独立并且能够承载通过位于接触斑块外部的一些承载元件的张紧而施加至轮胎设备的负载，位于接触斑块中的n个承载元件在压缩下弯曲因此无助于承载施加的负载。

每个承载元件从径向外部旋转结构向径向内部旋转结构连续延伸，即沿着轨迹连续延伸，所述轨迹包括与径向外部旋转结构交界的第一端部和与径向内部旋转结构交界的第二端部。

承载元件在内部环形空间中成对地独立，即在内部环形空间中不机械连接在一起，因此具有不同的机械行为。例如，承载元件不连接在一起因此不形成网络或网格。它们充当独立线股。

每个承载元件具有在张力下的断裂力Fr和平均截面S，所有承载元件的这两个特征不一定相同。平均截面S是通过与径向外部旋转表面和径向内部旋转表面同轴并且沿径向位于这两个旋转表面之间的所有柱面切割承载元件而获得的截面的平均。在恒定截面的多数情况下，平均截面S是承载元件的恒定截面。平均截面S包括最大特征尺寸L和最小特征尺寸E，所述最大特征尺寸L和最小特征尺寸E的比例K＝L/E被称为纵横比。例如，具有直径等于d的圆形平均截面S的承载元件具有纵横比K＝1，具有长度为L并且宽度为l的矩形平均截面S的承载元件具有纵横比K＝L/1，并且具有主轴为A并且副轴为a的椭圆平均截面S的承载元件具有纵横比K＝A/a。

根据第一个基本特征，任何承载元件的平均截面S的最小特征尺寸E至多等于内部环形空间的平均径向高度H的0.02倍。该特征排除了具有较大体积的任何厚重承载元件。换言之，在径向方向上高度地细长的每个承载元件允许在经过接触斑块时弯曲。在接触斑块的外部，每个承载元件恢复至其原始几何形状，因为其弯曲可逆。所述承载元件具有良好的疲劳强度。

根据第二个基本特征，用1/m²表示的每单位面积的径向外部旋转结构的承载元件的表面密度D至少等于Z/(A*ΣFr/n)，其中Z为用N表示的公称径向负载，A为用m²表示的地面接触面积，并且ΣFr/n为用N表示的在压缩下弯曲的n个承载元件的在张力下的平均断裂力。ΣFr/n为在压缩下弯曲的n个承载元件的在张力下的平均断裂力，每个承载元件在张力下的断裂力Fr不一定在所有承载元件上恒定。基本上，承载元件的分布得以优化并且承载元件的表面密度足够高，因此相比于常规轮胎和本领域已知的其它轮胎型设备，当胎面经过接触斑块时保证胎面在周向平面和子午线平面中的改进的压扁。相比于现有技术的轮胎型设备，承载元件的分布在周向和轴向上更均匀并且更稠密，正如已知的，这有助于赋予胎面具有减少的“波纹”效果的几乎圆筒形的几何形状。

根据第三个基本特征，本发明的轮胎型设备包括两个胎侧，所述胎侧分别连接径向外部旋转结构和径向内部旋转结构的轴向端部并且沿轴向限定内部环形空间，因此内部环形空间形成能够通过充气气体加压的封闭腔体。取决于其设计并且特别取决于其结构刚度，胎侧能够或多或少地有助于承载施加的负载。胎侧通常包含至少一种弹性体材料并且可以任选地包括增强件。胎侧可以直接连接至承载结构或不直接连接至承载结构。当胎侧不直接连接至承载结构时，胎侧具有自主机械行为，对承载结构固有的机械操作不产生影响。此外，结合径向外部旋转结构和径向内部旋转结构，它们封闭内部环形空间，内部环形空间则形成能够通过充气气体加压或不加压的封闭腔体。在通过充气气体有效加压的情况下，轮胎型设备由于压力而具有轮胎刚度，这也有助于承载施加的负载。压力越高，轮胎刚度对承载施加的负载的贡献越大，因此承载结构和/或胎侧和/或径向外部旋转结构和径向内部旋转结构各自的结构刚度对承载施加的负载的贡献越小。在不加压并且胎侧的结构刚度较低的情况下，承载结构和径向外部旋转结构和径向内部旋转结构分别承载所有负载，对于轮胎型设备外部的元件造成的可能的攻击而言，胎侧仅具有保护作用。

这些基本特征的组合通过胎面轴向端部处的子午线曲率半径的增加允许胎面的改进的压扁，特别是在子午线平面中的压扁。

这特别造成与地面接触的接触斑块中的压力的均化，有助于改进轮胎型设备的磨损和抓地力方面的可用寿命。

这些基本特征的组合还允许轮胎型设备的天然振动频率的增加，有助于改进轮胎型设备的振动和噪声方面的舒适性。

最后，所述轮胎型设备的滚动阻力基本上减小，有助于降低车辆的燃料消耗。

用1/m²表示的每单位面积的径向外部旋转结构的承载元件的表面密度有利地至少等于3*Z/(A*ΣFr/n)。承载元件的更高的表面密度改进了与地面接触的接触斑块中的压力的均化并且保证了与施加的负载和耐久性相关的更高的安全系数。

用1/m²表示的每单位面积的径向外部旋转结构的承载元件的表面密度更有利地至少等于6*Z/(A*ΣFr/n)。承载元件的甚至更高的表面密度进一步改进了与地面接触的接触斑块中的压力的均化并且能够进一步增加与施加的负载和耐久性相关的安全系数。

有利地，所有承载元件具有相同的在张力下的断裂力Fr。换言之，承载元件具有相同的在张力下的断裂力，而无需具有相同的几何特征和/或相同的组成材料。这暗示了在压缩下弯曲的n个承载元件在张力下的平均断裂力ΣFr/n等于任何承载元件在张力下的断裂力Fr。在这些条件下，用1/m²表示的每单位面积的径向外部旋转结构的承载元件的表面密度D至少等于Z/(A*Fr)，其中Z为用N表示的公称径向负载，A为用m²表示的地面接触面积，并且Fr为用N表示的任何承载元件的在张力下的断裂力。因此在承载结构的任何点处，承载元件在张力下断裂失效的可能性相同。

根据一个优选的实施方案，承载元件相同，即其几何特征及其组成材料相同。特别地，在张力下的断裂力Fr相同，用1/m²表示的每单位面积的径向外部旋转结构的承载元件的表面密度D至少等于Z/(A*Fr)，其中Z为用N表示的公称径向负载，A为用m²表示的地面接触面积，并且Fr为用N表示的任何承载元件在张力下的断裂力。具有相同承载元件的承载结构有利地具有均匀的机械行为并且具有容易制造的优点。

根据优选实施方案的第一个变体形式，任何承载元件是一维的并且具有至多等于3的纵横比K。换言之，当承载元件的平均截面S的最大特征尺寸L至多等于其平均截面S的最小特征尺寸E的3倍时，承载元件被视为是一维的。一维承载元件具有丝线型机械行为，即其只能沿着其平均线经受张力或压缩力。在通常用于轮胎领域的部件中，由纺织织物丝线的组件组成的织物增强体或者由金属丝的组件组成的金属帘线可以被视为是一维承载元件，因为其平均截面S基本上为圆形，纵横比K等于1因此小于3。

当一维承载元件在延伸时具有直线平均线时，其平均线不一定为径向，即垂直于轮胎的旋转轴线。所述承载元件不与轮辐相似。平均线的这种非径向方向使得特别能够改变轮胎设备分别在轴向方向和周向方向上的刚度。

在优选实施方案的第一变体的情况下，用1/m²表示的每单位面积的径向外部旋转结构的相同的一维承载元件的表面密度D有利地至少等于5000。

根据优选实施方案的第二个变体形式，任何承载元件是二维的并且具有至少等于3的纵横比K。换言之，当承载元件的平均截面S的最大特征尺寸L至少等于其平均截面S的最小特征尺寸E的3倍时，承载元件被视为是二维的。二维承载元件具有膜型机械行为，即其只能在通过其平均截面S的最小特征尺寸E限定的厚度上经受张力或压缩力。

根据优选实施方案的第二个变体的第一个替代形式，任何承载元件为条型二维承载元件并且具有至少等于3和至多等于50的纵横比K。

在优选实施方案的第二变体的第一个替代形式的情况下，用1/m²表示的每单位面积的径向外部旋转结构的相同的条型二维承载元件的表面密度D有利地至少等于600并且至多等于15 000。

根据优选实施方案的第二个变体的第二个替代形式，任何承载元件是膜型二维承载元件并且具有至少等于50的纵横比K。

在优选实施方案的第二变体的第二个替代形式的情况下，用1/m²表示的每单位面积的径向外部旋转结构的相同的膜型二维承载元件的表面密度D有利地至少等于100并且至多等于1000。

有利地，膜型二维承载元件的平均截面S的最大特征尺寸L至多等于径向外部旋转结构和径向内部旋转结构各自的轴向宽度的最小者的0.9倍，径向外部旋转结构和径向内部旋转结构各自的轴向宽度不一定相同。如果超过该值，承载元件被称为连续膜，即沿周向将轮胎的内腔分成小室的膜。

当二维承载元件平坦时，其平均平面不一定为径向，即垂直于轮胎的旋转轴线。所述承载元件不与轮辐相似。平均平面的这种非径向方向使得特别能够改变轮胎设备分别在轴向方向和周向方向上的刚度。

如果考虑材料的性质，任何承载元件有利地包含聚合物或金属或玻璃或碳类型的材料。聚合物(特别是弹性体)和金属(例如钢)通常用于轮胎领域。玻璃和碳是可想到用于轮胎的替代性材料。

在材料的第一个变体中，任何承载元件有利地包含聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。PET由于其机械性质(例如其在张力下的耐断裂性及其成本)之间的良好折中而通常用于轮胎领域。

在材料的第二个变体中，任何承载元件还有利地包含脂族聚酰胺例如尼龙。出于与PET相同的原因，尼龙也通常用于轮胎领域。

根据结构的第一个变体，任何承载元件具有包含单种成分的均匀结构。这是可想到的最简单的结构，例如丝线或膜。

根据结构的第二个变体，任何承载元件具有包含至少两种成分的复合结构。其为由至少两个元件的组件组成的结构，例如由初级丝线的组件组成的帘线。

在组成的第一个变体中，任何承载元件包含单种材料：例如由织物材料组成的丝线或帘线。

在组成的第二个变体中，任何承载元件包含至少两种材料。在该情况下，从材料角度来看存在复合结构：例如包括具有不同材料(例如芳纶和尼龙)的丝线的混合帘线，或者包括涂布有弹性体材料并且彼此平行设置或以编织形式设置的纺织增强体的织物。

当考虑胎侧时，胎侧有利地不直接连接至承载结构。根据胎侧自身的结构刚度，胎侧可以参与或不参与承载负载。当胎侧参与承载负载时，胎侧具有独立的机械行为并且不干扰承载结构的机械行为。

然而，在包括一维承载元件和/或条型二维承载元件的承载结构的情况下，位于承载结构的轴向端部处的承载元件可以与胎侧连接或整体形成。

由于每个胎侧具有曲线长度L_F，每个胎侧的曲线长度L_F有利地至少等于内部环形空间的平均径向高度H的1.05倍，优选1.15倍。甚至更有利地，每个胎侧的曲线长度L_F至少等于内部环形空间的平均径向高度H的1.3倍并且至多等于1.6倍。胎侧长度特征保证了胎侧的变形不会损害具有低曲率的轮胎型设备的子午线压扁。

径向外部旋转结构的周向增强件有利地包括至少一个增强层，所述增强层包括织物或金属增强元件。为了保证轮胎设备的横向或轴向刚度，径向外部旋转结构包括增强件，所述增强件包括由涂布有弹性体材料的丝状增强元件(通常为金属或织物)组成的至少一个增强层。该增强件通常在径向上位于胎面的内部。由增强件和胎面组成的组件形成径向外部旋转壳。

径向内部旋转结构还有利地在径向内表面上包括连接层，所述连接层旨在固定至用于安装在车辆上的装置。连接层通常包含至少一种弹性体材料，但是不一定是增强件。可以通过源自轮胎型设备的充气的压力实现与安装装置的固定。

根据一个变体实施方案，径向内部旋转结构在径向内表面上包括连接层，所述连接层旨在通过粘合固定至用于安装在车辆上的装置。粘合连接使得特别能够避免轮胎型设备相对于用于安装在车辆上的装置的任何旋转。

本发明的另一个主题是安装组件，所述安装组件包括安装在用于安装在车辆上的装置上的根据上述任一个实施方案的轮胎设备。

本发明的轮胎型设备可以例如通过下述方法制备。以夹心型复合结构的形式分离制备承载结构，所述复合结构由第一弹性体层、第二弹性体层和承载元件组成，所述第一弹性体层旨在固定至径向内部旋转结构，所述第二弹性体层旨在固定至径向外部旋转结构，所述承载元件从第一弹性体层延伸至第二弹性体层。可以使用任何已知方法制备夹心型复合结构。一旦承载结构制备完成，可以根据如下方法步骤制备轮胎型设备：

-在转鼓上缠绕径向内部旋转结构，所述转鼓的直径等于安装装置的直径，轮胎型设备旨在安装在所述安装装置上，

-在径向内部旋转结构上缠绕承载结构，

-在承载结构的轴向端部处设置胎侧从而形成封闭腔体，

-对所述封闭腔体进行加压从而使承载结构展开，

-在承载结构上缠绕径向外部旋转结构，

-将封闭腔体减压至环境大气压力，

-使设备固化。

可以通过将轮胎型设备固定至安装装置(例如轮辋)从而制备根据本发明的安装组件。可以例如通过将径向内部旋转结构的径向内表面粘合至安装装置的径向外表面从而进行所述固定。

附图说明

借助下述图1至图7将更好地理解本发明：

-图1：根据本发明的轮胎型设备的局部截面立体图；

-图2：根据本发明的轮胎型设备在受挤压状态下的周向截面图；

-图3A：在承载结构具有一维承载元件的情况下，根据本发明的轮胎型设备的子午线截面图；

-图3B：一维承载元件的立体图；

-图4A：在承载结构具有条型二维承载元件的情况下，根据本发明的轮胎型设备的子午线截面图；

-图4B：条型二维承载元件的立体图；

-图5A：在承载结构具有膜型二维承载元件的情况下，根据本发明的轮胎型设备的子午线截面图；

-图5B：膜型二维承载元件的立体图；

-图6：对于根据本发明的轮胎型设备(丝线型承载元件)和现有技术的参比轮胎，施加的负载随偏转变化的对比标准曲线；

-图7：对于根据本发明的轮胎型设备(丝线型承载元件)和现有技术的参比轮胎，侧偏刚度随施加的负载变化的对比标准曲线。

具体实施方式

图1显示了根据本发明的轮胎型设备1的局部截面立体图，所述轮胎型设备1安装在安装装置4或轮辋上，并且包括径向外部旋转结构2、径向内部旋转结构3、内部环形空间5、承载结构6和两个胎侧8。径向外部旋转结构2的旋转轴线是轮胎型设备的旋转轴线YY’并且旨在经由胎面21与地面接触，所述胎面21包含至少一种弹性体材料。此外，径向外部旋转结构2包括周向增强件22，所述周向增强件22在该情况下由单个增强层组成。与径向外部旋转结构2同轴的径向内部旋转结构3旨在保证轮胎型设备1与安装装置4的连接。径向内部旋转结构3包含至少一种聚合物材料，更通常为弹性体配混物。内部环形空间5在径向上分别由径向外部旋转结构2和径向内部旋转结构3限定。根据本发明，承载结构6由多个承载元件7组成，所述承载元件7从径向外部旋转结构2连续延伸至径向内部旋转结构3并且在内部环形空间5中成对地独立。最后，轮胎型设备1包括两个胎侧8，所述胎侧8分别连接径向外部旋转结构2和径向内部旋转结构3的轴向端部并且沿轴向限定内部环形空间5，因此内部环形空间5形成能够通过充气气体加压的封闭腔体。

图2显示了根据本发明的轮胎型设备1的周向截面，所述轮胎型设备1安装在安装装置4上并且处于受挤压状态，即经受公称径向负载Z。承载结构6由多个承载元件7组成，所述承载元件7从径向外部旋转结构2连续延伸至径向内部旋转结构3并且在内部环形空间5中成对地独立。经受公称径向负载Z的轮胎型设备1通过接触区域A与平坦地面接触，所述接触区域A具有周向长度X_A。连接至径向外部旋转结构2的与地面接触的部分的承载元件71在压缩下弯曲，而连接至径向外部旋转结构2的不与地面接触的部分的至少一些承载元件72受到张力。图2显示了本发明的具体实施方案，其中承载元件7相同并且沿径向定向。根据本发明，用1/m²表示的每单位面积的径向外部旋转结构2的承载元件7的表面密度D至少等于Z/(A*Fr)，其中Z为用N表示的公称径向负载，A为用m²表示的地面接触面积，并且Fr为用N表示的任何承载元件在张力下的断裂力。

图3A显示了在承载结构6具有一维承载元件7的情况下，根据本发明的安装在安装装置4上的轮胎型设备1的子午线截面。如针对图1所述，轮胎型设备1包括径向外部旋转结构2、径向内部旋转结构3、内部环形空间5、承载结构6和两个胎侧8。经受公称径向负载Z的轮胎型设备1通过接触区域A与平坦地面接触，所述接触区域A具有轴向宽度Y_A。在所显示的情况下，所有承载元件7相同并且沿径向定向，因此长度等于内部环形空间5的平均径向高度H。如上可见，位于接触斑块的相反侧的承载元件7受到张力，而连接至径向外部旋转结构2的与地面接触的部分的承载元件7在压缩下弯曲。

图3B显示了一维承载元件7，所述一维承载元件7具有由最小特征尺寸E和最大特征尺寸L限定的圆形平均截面S并且特征在于等于L/E的纵横比K，所述最小特征尺寸E和最大特征尺寸L均等于圆的直径。承载元件7的平均截面S的最小特征尺寸E(在该情况下即其直径)至多等于内部环形空间5的平均径向高度H的0.02倍。此外，在该圆形截面的特别情况下，纵横比K等于1。由于承载元件7沿径向定向，其长度l等于内部环形空间5的平均高度H。

图4A显示了在承载结构6具有条型二维承载元件7的情况下，根据本发明的安装在安装装置4上的轮胎型设备1的子午线截面。如针对图1所述，轮胎型设备1包括径向外部旋转结构2、径向内部旋转结构3、内部环形空间5、承载结构6和两个胎侧8。经受公称径向负载Z的轮胎型设备1通过接触区域A与平坦地面接触，所述接触区域A具有轴向宽度Y_A。在所显示的情况下，所有承载元件7相同并且沿径向定向，因此长度等于内部环形空间5的平均径向高度H。如上可见，位于接触斑块的相反侧的承载元件7受到张力，而连接至径向外部旋转结构2的与地面接触的部分的承载元件7在压缩下弯曲。

图4B显示了条型二维承载元件7，所述二维承载元件7具有由最小特征尺寸E(或厚度)和最大特征尺寸L(或宽度)限定的矩形平均截面S并且特征在于等于L/E的纵横比K。承载元件7的平均截面S的最小特征尺寸E(在该情况下即其厚度)至多等于内部环形空间5的平均径向高度H的0.02倍。在条型二维承载元件7的情况下，纵横比K至少等于3并且至多等于50。由于承载元件7沿径向定向，其长度l等于内部环形空间5的平均高度H。

图5A显示了在承载结构6具有膜型二维承载元件7的情况下，根据本发明的安装在安装装置4上的轮胎型设备1的子午线截面。如针对图1所述，轮胎型设备1包括径向外部旋转结构2、径向内部旋转结构3、内部环形空间5、承载结构6和两个胎侧8。经受公称径向负载Z的轮胎型设备1通过接触区域A与平坦地面接触，所述接触区域A具有轴向宽度Y_A。在所显示的情况下，所有承载元件7相同并且沿径向定向，因此长度等于内部环形空间5的平均径向高度H。如上可见，位于接触斑块的相反侧的承载元件7受到张力，而连接至径向外部旋转结构2的与地面接触的部分的承载元件7在压缩下弯曲。

图5B显示了膜型二维承载元件7，所述二维承载元件7具有由最小特征尺寸E(或厚度)和最大特征尺寸L(或宽度)限定的矩形平均截面S并且特征在于等于L/E的纵横比K。承载元件7的平均截面S的最小特征尺寸E(在该情况下即其厚度)至多等于内部环形空间5的平均径向高度H的0.02倍。在膜型二维承载元件7的情况下，纵横比K至少等于50。由于承载元件7沿径向定向，其长度l等于内部环形空间5的平均高度H。

图6显示了对于根据本发明的轮胎型设备I(其中承载结构具有相同的一维承载元件)和现有技术的参比轮胎R，施加的负载Z(用daN表示)随偏转F(用mm表示)变化的两个对比标准曲线。该图显示对于给定的径向负载Z，根据本发明的轮胎型设备I的偏转F小于参比轮胎R。换言之，轮胎型设备I的径向刚度大于参比轮胎R的径向刚度。

图7显示了对于根据本发明的轮胎型设备(其中承载结构具有相同的一维承载元件)和现有技术的参比轮胎，侧偏刚度(用N/°表示)随施加的负载(用N表示)变化的两个对比标准曲线。该图显示对于给定的径向负载Z，根据本发明的轮胎型设备I的侧偏刚度D大于参比轮胎R。

更特别地，已经研究了本发明作为客运车辆的常规轮胎的替代方案。

所研究的轮胎型设备的刚度特征在上述图6和图7中显示，其包括径向外部旋转结构和径向内部旋转结构，所述径向外部旋转结构和径向内部旋转结构分别具有等于333mm和289mm的平均半径并且轴向宽度均等于250mm。在径向上分别由径向外部旋转结构和径向内部旋转结构限定的内部环形空间具有等于35mm的平均径向高度H。承载结构由丝线型一维承载元件组成。由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成的每个承载元件具有等于7*10^-8m²的平均截面S和等于470MPa的断裂应力。每单位面积径向外部旋转结构的承载元件的表面密度D等于85 000根丝线/m²。充气至1.5bar和2.5bar之间的压力p的轮胎型结构经受等于1000daN的径向负载Z。

尽管根据本发明的承载结构优选由在纵横比K、结构和材料方面相同的承载元件组成，其可以由承载元件的任何组合组成，例如：

-具有不同的纵横比K和/或结构和/或材料的一维承载元件，

-具有不同的纵横比K和/或结构和/或材料的二维承载元件，

-一维承载元件和二维承载元件，该列表不是穷尽的。

Claims

1.轮胎型设备(1)，所述轮胎型设备(1)旨在安装在车辆上并且包括：

-径向外部旋转结构(2)，所述径向外部旋转结构(2)的旋转轴线为轮胎型设备的旋转轴线(YY’)并且旨在经由包含至少一种弹性体材料的胎面(21)与地面接触，径向外部旋转结构具有两个轴向端部并且包括周向增强件(22)，

-径向内部旋转结构(3)，所述径向内部旋转结构(3)与径向外部旋转结构(2)同轴并且旨在保证轮胎型设备与用于安装在车辆上的装置(4)的连接，径向内部旋转结构(3)具有两个轴向端部并且包含至少一种聚合物材料，

-内部环形空间(5)，所述内部环形空间(5)具有在径向上分别由径向外部旋转结构(2)和径向内部旋转结构(3)限定的平均径向高度H，

-承载结构(6)，所述承载结构(6)由多个承载元件(7)组成，所述承载元件(7)从径向外部旋转结构(2)连续延伸至径向内部旋转结构(3)并且在内部环形空间(5)中成对地独立，即在内部环形空间(5)中不机械连接在一起，使得当轮胎型设备经受公称径向负载Z并且经由接触区域A与平坦地面接触时，连接至径向外部旋转结构(2)的与地面接触的部分的n个承载元件(71)在压缩下弯曲，并且连接至径向外部旋转结构(2)的不与地面接触的部分的至少一些承载元件(72)受到张力，

-每个承载元件(7)具有在张力下的断裂力Fr和平均截面S，所述平均截面S具有等于L/E的纵横比K，其中L和E分别为平均截面S的最大特征尺寸和最小特征尺寸，

其特征在于，任何承载元件(7)的平均截面S的最小特征尺寸E至多等于内部环形空间(5)的平均径向高度H的0.02倍，用1/m²表示的每单位面积的径向外部旋转结构(2)的承载元件(7)的表面密度D至少等于Z/(A*ΣFr/n)，其中Z为用N表示的公称径向负载，A为用m²表示的地面接触面积，并且ΣFr/n为用N表示的在压缩下弯曲的n个承载元件的在张力下的平均断裂力，并且轮胎型设备(1)包括两个胎侧(8)，所述胎侧(8)分别连接径向外部旋转结构(2)和径向内部旋转结构(3)的轴向端部并且沿轴向限定内部环形空间(5)，使得内部环形空间(5)形成能够通过充气气体加压的封闭腔体。

2.根据权利要求1所述的轮胎型设备(1)，其中用1/m²表示的每单位面积的径向外部旋转结构(2)的承载元件(7)的表面密度D至少等于3*Z/(A*ΣFr/n)。

3.根据权利要求1或2所述的轮胎型设备(1)，其中用1/m²表示的每单位面积的径向外部旋转结构(2)的承载元件(7)的表面密度D至少等于6*Z/(A*ΣFr/n)。

4.根据权利要求1或2任一项所述的轮胎型设备(1)，其中所有承载元件(7)具有相同的在张力下的断裂力Fr。

5.根据权利要求1或2任一项所述的轮胎型设备(1)，其中所有承载元件(7)相同。

6.根据权利要求1或2任一项所述的轮胎型设备(1)，其中任何承载元件(7)为一维的并且具有至多等于3的纵横比K。

7.根据权利要求1或2任一项所述的轮胎型设备(1)，其中任何承载元件(7)为二维的并且具有至少等于3的纵横比K。

8.根据权利要求7所述的轮胎型设备(1)，其中任何承载元件(7)为条型二维承载元件并且具有至少等于3且至多等于50的纵横比K。

9.根据权利要求7所述的轮胎型设备(1)，其中任何承载元件(7)为二维膜型的并且具有至少等于50的纵横比K。

10.根据权利要求1或2任一项所述的轮胎型设备(1)，其中任何承载元件(7)包含聚合物或金属或玻璃或碳类型的材料。

11.根据权利要求1或2任一项所述的轮胎型设备(1)，其中任何承载元件(7)包含聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。

12.根据权利要求1或2任一项所述的轮胎型设备(1)，其中任何承载元件(7)包含脂族聚酰胺。

13.根据权利要求1或2任一项所述的轮胎型设备(1)，其中胎侧(8)不直接连接至承载结构(6)。

14.根据权利要求1或2任一项所述的轮胎型设备(1)，其中径向外部旋转结构(2)的周向增强件(22)包括至少一个增强层，所述增强层包括织物或金属增强元件。

15.根据权利要求1或2任一项所述的轮胎型设备(1)，其中径向内部旋转结构(3)的径向内表面上包括连接层，所述连接层旨在固定至用于安装在车辆上的装置(4)。

16.安装组件(1、4)，所述安装组件(1、4)包括安装在用于安装在车辆上的装置(4)上的根据权利要求1至15任一项所述的轮胎型设备(1)。