本發(fā)明屬于輪胎技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種免充氣輪胎。

背景技術(shù)：

目前，正在使用的輪胎，大部分都是充氣輪胎，充氣輪胎利用輪胎內(nèi)壓縮空氣的高壓承載車輛的載荷，具有良好的乘坐舒適性。但是當(dāng)充氣輪胎被扎破時容易發(fā)生漏氣，使輪胎承載能力減弱，并會對輪胎胎面產(chǎn)生劇烈磨損或不規(guī)則磨損，當(dāng)胎內(nèi)充氣壓力過大時還會發(fā)生爆胎，影響車輛行駛安全。因此，研發(fā)出一種具有舒適性、安全性和耐用性的非實心免充氣輪胎成為汽車和輪胎行業(yè)的首要任務(wù)。

中國專利CN104999862A公開了一種免充氣安全輪胎，由內(nèi)到外依次為胎面、外環(huán)、支撐體和內(nèi)環(huán)，所述胎面粘接或硫化于外環(huán)上，所述支撐體從外環(huán)開始，沿徑向和周向排布在外環(huán)和內(nèi)環(huán)之間，所述支撐體上沿周向分布著多組減震單元和支撐筋，每組減震單元由兩組減震結(jié)構(gòu)組成，兩組減震結(jié)構(gòu)以徑向為對稱軸軸向設(shè)置。但是，支撐體內(nèi)位于減震單元和外環(huán)之間的周向環(huán)體內(nèi)沒有設(shè)置可均勻離散接地壓力的通孔或者支撐結(jié)構(gòu)，當(dāng)輪胎接地部位位于減震孔位置時接地壓力小，當(dāng)輪胎接地部位位于減震孔孔壁位置時接地壓力大，不利于將接地壓力均勻地傳遞至支撐體，容易出現(xiàn)接地印痕不均勻及操縱舒適性較低的狀況。

因此，設(shè)計出一種具有良好接地性能和均勻的接地壓力的免充氣輪胎，以提高免充氣輪胎的操縱安全性和舒適性，成為輪胎技術(shù)領(lǐng)域的迫切要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對上述的現(xiàn)有的免充氣輪胎接地印痕不均勻及操縱舒適性較低的技術(shù)問題，提出一種具有良好接地性能和均勻的接地壓力的免充氣輪胎。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種免充氣輪胎，沿輪胎徑向由外向內(nèi)依次包括橡膠胎面，與橡膠胎面硫化成一體的基部膠，以及對橡膠胎面起支撐作用的彈性支撐體，彈性支撐體包括與輪輞相接觸的內(nèi)承壓環(huán)，與基部膠貼合的外承壓環(huán)，以及位于內(nèi)承壓環(huán)和外承壓環(huán)之間的中部支撐體；中部支撐體包括沿圓周方向均勻分布的第一支撐體及第一軸向通孔，其中，第一支撐體與第一軸向通孔自外承壓環(huán)向內(nèi)承壓環(huán)依次排列。

作為優(yōu)選，第一支撐體的軸向截面形狀為弓形，弓形中所對弦的弧面背離輪胎轉(zhuǎn)軸；第一軸向通孔包括周向依次交替排列的四邊通孔及六邊通孔，其中，四邊通孔的軸向截面為由兩條等長線段及兩條等長圓弧依次連接形成的形狀，六邊通孔的軸向截面為由三條不等長線段及三條不等長圓弧依次連接形成的形狀。

作為優(yōu)選，中部支撐體進(jìn)一步包括沿圓周方向均勻分布的第二支撐體及第三支撐體，第二支撐體與第三支撐體自第一軸向通孔向內(nèi)承壓環(huán)依次排列。

作為優(yōu)選，第二支撐體為一層至三層，第二支撐體的軸向截面形狀為圓形或邊數(shù)大于等于8的多邊形，第二支撐體自第一軸向通孔至第三支撐體的方向，軸向截面為圓形的直徑依次減小，和/或軸向截面為邊數(shù)大于等于8的多邊形的邊長依次減小。

作為優(yōu)選，第三支撐體的軸向截面為兩條腰為弧線且下底角有倒角的等腰梯形，其中等腰梯形的下底邊與內(nèi)承壓環(huán)相鄰；相鄰兩層的第二支撐體之間沿周向均勻設(shè)置有第二軸向通孔，第二軸向通孔的軸向截面為三條等長線段和三條等長圓弧依次交替連接組成的形狀。

作為優(yōu)選，第三支撐體的軸向截面為弓形，弓形中所對弦的弧面朝向輪胎轉(zhuǎn)軸；相鄰兩層的第二支撐體之間、第二支撐體與第三支撐體之間設(shè)置有第二軸向通孔，第二軸向通孔的軸向截面為周向均勻分布的三條等長線段和三條等長圓弧依次交替連接組成的形狀。

作為優(yōu)選，與第一軸向通孔相鄰的第二支撐體沿周向設(shè)置為30-45個；第二支撐體與第三支撐體之間、以及相鄰兩層的第二支撐體之間在徑向方向上交錯排列。

作為優(yōu)選，第一支撐體、第一軸向通孔、第二支撐體及第三支撐體軸向方向均包括位于軸向中心的等徑段，位于等徑段軸向左側(cè)的第一變徑段，及位于等徑段軸向右側(cè)的第二變徑段，等徑段的周向中心線與輪胎周向中心線重合，等徑段的軸向截面的面積在軸向方向上相等，第一變徑段的軸向截面的面積自等徑段至輪胎軸向左側(cè)面依次增加，第二變徑段的軸向截面的面積自等徑段至輪胎軸向右側(cè)面依次增加。

作為優(yōu)選，第一變徑段沿軸向的邊線與輪胎轉(zhuǎn)軸成1°夾角，第二變徑段沿軸向的邊線與輪胎轉(zhuǎn)軸成1°夾角。

作為優(yōu)選，外承壓環(huán)外側(cè)設(shè)置有第一卡槽，第一卡槽的軸向截面形狀為倒“凸”字形或內(nèi)凹“十”字形，其中，倒“凸”字形的短邊朝向輪胎轉(zhuǎn)軸；基部膠與外承壓環(huán)結(jié)合面處設(shè)置有與第一卡槽相對應(yīng)的第二卡槽，第二卡槽的軸向截面為正“凸”字形或外凸“十”字形，其中，正“凸”字形的短邊朝向輪胎轉(zhuǎn)軸；第一卡槽和第二卡槽沿輪胎周向等間距分布。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果在于：

1、本發(fā)明的免充氣輪胎，其通過在中部支撐體與外承壓環(huán)相鄰的周向環(huán)體內(nèi)設(shè)置第一支撐體及第一軸向通孔，有助于將輪胎接地壓力均勻離散地傳遞至中部支撐體，使接地印痕形狀優(yōu)良，接地壓力分布比較均勻，具有良好的接地性能。

2、本發(fā)明的免充氣輪胎，其中部支撐體內(nèi)設(shè)置的第二支撐體為多層，且軸向截面的圓形直徑或者多邊形邊長自第一軸向通孔至第三支撐體的方向依次減小，使第二支撐體在承載過程中的形變量由第一軸向通孔至第三支撐體方向依次減小，不僅有助于使中部支撐體具有良好的承載能力，更能提高中部支撐體的變形恢復(fù)能力和緩沖能力。

3、本發(fā)明的免充氣輪胎，外承壓環(huán)與基部膠為機(jī)械卡槽連接，使胎面和基部膠鑲嵌到中部支撐體上，增強(qiáng)了基部膠與中部支撐體的貼合能力，防止輪胎在高速度行駛時中部支撐體與基部膠產(chǎn)生脫層，進(jìn)一步提高輪胎的操縱安全性能。

4、本發(fā)明的免充氣輪胎，在中部支撐體內(nèi)設(shè)置的第一軸向通孔和第二軸向通孔，使輪胎在行駛過程中產(chǎn)生擾動氣流，有利于將外承壓環(huán)接地處及中部支撐體因變形而產(chǎn)生的熱量快速散發(fā)出去，避免輪胎的溫度過高，進(jìn)而提高輪胎的使用壽命。

附圖說明

圖1為本發(fā)明免充氣輪胎的軸向截面圖；

圖2為本發(fā)明免充氣輪胎的局部立體圖；

圖3為本發(fā)明免充氣輪胎的第三支撐體的第一實施例局部軸向截面圖；

圖4為本發(fā)明免充氣輪胎的第三支撐體的第二實施例局部軸向截面圖；

圖5為本發(fā)明免充氣輪胎的局部周向斷面圖；

圖6為圖5中A處局部放大圖；

圖7為本發(fā)明的第一卡槽及第二卡槽第一實施方式立體圖；

圖8為本發(fā)明的第一卡槽及第二卡槽第二實施方式立體圖

圖9為本發(fā)明免充氣輪胎的基部膠周向斷面的頂面圓弧設(shè)計示意圖。

以上各圖中：1、橡膠胎面；11、胎肩斜面；2、基部膠；21、第二卡槽；3、彈性支撐體；4、外承壓環(huán)；41、第一卡槽；5、中部支撐體；51、第一支撐體；52、第二支撐體；53、第三支撐體；54、第一軸向通孔；541、四邊通孔；542、六邊通孔；55、第二軸向通孔；6、內(nèi)承壓環(huán)；7、等徑段；8、第一變徑段；9、第二變徑段。

具體實施方式

下面，通過示例性的實施方式對本發(fā)明進(jìn)行具體描述。然而應(yīng)當(dāng)理解，在沒有進(jìn)一步敘述的情況下，一個實施方式中的元件、體和特征也可以有益地結(jié)合到其他實施方式中。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，附圖1中輪胎的轉(zhuǎn)軸為軸向，圓周方向為周向，沿半徑的方向為徑向；且沿半徑增大的方向為向外，沿半徑減小的方向為向內(nèi)；軸向截面為垂直于輪胎轉(zhuǎn)軸的截面，周向斷面為過輪胎轉(zhuǎn)軸并且垂直于圓周方向的截面，軸向斷面的頂部為軸向斷面的徑向外端面。術(shù)語“內(nèi)”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖1所示的位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

如圖1-圖3所示為本發(fā)明請求保護(hù)的一種免充氣輪胎，沿輪胎徑向由外向內(nèi)依次包括橡膠胎面1，與橡膠胎面1硫化成一體的基部膠2，以及對橡膠胎面1起支撐作用的彈性支撐體3，彈性支撐體3包括與輪輞相接觸的內(nèi)承壓環(huán)6，與基部膠2貼合的外承壓環(huán)4，以及位于內(nèi)承壓環(huán)6和外承壓環(huán)4之間的中部支撐體5；中部支撐體5包括沿圓周方向均勻分布的第一支撐體51及第一軸向通孔54，其中，第一支撐體51與第一軸向通孔54自外承壓環(huán)4向內(nèi)承壓環(huán)6依次排列。

本發(fā)明的免充氣輪胎，通過在中部支撐體與外承壓環(huán)相鄰的周向環(huán)體內(nèi)設(shè)置第一支撐體及第一軸向通孔，有助于將輪胎接地壓力均勻離散地傳遞至中部支撐體，使接地印痕形狀優(yōu)良，接地壓力分布比較均勻，具有良好的接地性能，既具備子午線輪胎的承載能力，又能滿足操縱安全性和舒適性方面的要求。

進(jìn)一步地，第一支撐體51的軸向截面形狀為弓形，弓形中所對弦的弧面背離輪胎轉(zhuǎn)軸；弓形包括劣弓形、半圓形及優(yōu)弓形。第一軸向通孔54包括周向依次交替排列的四邊通孔541及六邊通孔3242，從而將輪胎接地壓力通過兩層離散后均勻地傳遞至中部支撐體5，避免輪胎在中部支撐體5的通孔位置接地時接地壓力小，在中部支撐體5的通孔壁位置處時接地壓力大，使輪胎接地印痕形狀優(yōu)良，接地壓力分布比較均勻，具有良好的接地性能，進(jìn)而具有良好的操縱穩(wěn)定性和舒適性；同時第一軸向通孔54能夠在輪胎行駛過程中形成空氣流動，有利于將外承壓環(huán)4接地處及中部支撐體5的變形熱量快速散發(fā)出去。

具體地，四邊通孔541的軸向截面為由兩條等長線段及兩條等長圓弧依次連接形成的形狀，六邊通孔3242的軸向截面為由三條不等長線段及三條不等長圓弧依次連接形成的形狀，四邊通孔541的面積小于六邊通孔3242，從而使從第一支撐體51傳遞過來的接地壓力經(jīng)過不同的離散作用傳遞至中部支撐體5內(nèi)部的通孔，提高了對接地壓力離散作用的差異化和靈活性。

繼續(xù)參見圖1-圖3，如圖1-圖3所示，中部支撐體5進(jìn)一步包括沿圓周方向均勻分布的第二支撐體52及第三支撐體53，第二支撐體52與第三支撐體53自第一軸向通孔54向內(nèi)承壓環(huán)6依次排列。中部支撐體5的多層環(huán)狀支撐體使輪胎具有普通充氣輪胎的承載能力和緩沖特性能。

具體地，第二支撐體52為一層至三層，第二支撐體52的軸向截面形狀為圓形或邊數(shù)大于等于8的多邊形，圓形或邊數(shù)大于等于8的多邊形在軸向方向形成通孔，以提高中部支撐體5的緩沖性能和變形能力。為了使中部支撐體5的變形主要集中在與第一軸向通孔54相鄰的第二支撐體52內(nèi)，第二支撐體52自第一軸向通孔54至第三支撐體53的方向，軸向截面為圓形的直徑依次減小，和/或軸向截面為邊數(shù)大于等于8的多邊形的邊長依次減小，使第二支撐體52在承載過程中的形變量由第一軸向通孔54至第三支撐體53方向依次減小，進(jìn)而保證輪胎在承壓變形后能夠快速恢復(fù)。

參見圖3，圖3為本發(fā)明免充氣輪胎的第三支撐體的第一實施例局部軸向截面圖。圖3所示，第三支撐體53的軸向截面為兩條腰為弧線且下底角有倒角的等腰梯形，其中等腰梯形的下底邊與內(nèi)承壓環(huán)31相鄰。第三支撐體53的通孔設(shè)計進(jìn)一步增強(qiáng)了中部支撐體5的彈性緩沖能力和散熱能力

進(jìn)一步地，相鄰兩層的第二支撐體52之間設(shè)置有第二軸向通孔55，第二軸向通孔55的軸向截面為周向均勻分布的三條等長線段和三條等長圓弧依次交替連接組成的形狀。第二軸向通孔55能夠?qū)⒌诙误w52在行駛過程中因變形產(chǎn)生的熱量快速散發(fā)出去，避免輪胎的溫度過高，進(jìn)而提高輪胎的使用壽命。

參見圖4，圖4為本發(fā)明免充氣輪胎的第三支撐體的第一實施例局部軸向截面圖。如圖4所示，本實施例中輪胎規(guī)格為155/65R13，當(dāng)輪胎的軸向斷面高于96mm時，輪胎即成為高斷面輪胎，為了增加內(nèi)承壓環(huán)6至第二支撐體52處的強(qiáng)度，使中部支撐體5傳遞載荷更加均勻，第三支撐體的軸向截面為弓形，弓形的弦所對弧面朝向輪胎轉(zhuǎn)軸。同時，第二支撐體52與第三支撐體53之間進(jìn)一步設(shè)置有第二軸向通孔55，第二軸向通孔55的軸向截面為周向均勻分布的三條等長線段和三條等長圓弧依次交替連接組成的形狀。第二軸向通孔55能夠減輕高斷面輪胎的整體重量，并有利于中部支撐體5的形變散熱。

為了進(jìn)一步保證輪胎的質(zhì)量輕盈和載荷均勻的特性，與第一軸向通孔54相鄰的第二支撐體52的圓形或多邊形沿周向設(shè)置為30-45個；同時，為了使載荷在中部支撐體5內(nèi)發(fā)散性傳遞，第二支撐體52與第三支撐體53之間、以及相鄰兩層的第二支撐體52之間在徑向方向上交錯排列，進(jìn)一步提高中部支撐體5的變形緩沖性能，保證輪胎具有優(yōu)良的操縱穩(wěn)定性和舒適性。

參見圖5，圖5為本發(fā)明免充氣輪胎的局部周向斷面圖。如圖5所示，圖5中橫向方向為輪胎轉(zhuǎn)軸方向，豎直方向為輪胎周向方向。輪胎著地時，為了提高沿輪胎轉(zhuǎn)軸方向中間位置部分的承載力，第一支撐體51、第一軸向通孔54、第二支撐體52及第三支撐體53均為在軸向方向上貫通的通孔，并且在軸向方向均包括位于軸向中心的等徑段7，位于等徑段7軸向左側(cè)的第一變徑段8，及位于等徑段7軸向右側(cè)的第二變徑段9，等徑段7的周向中心線與輪胎周向中心線重合，等徑段7的軸向截面的面積在軸向方向上相等，第一變徑段8的軸向截面的面積自等徑段7至輪胎軸向左側(cè)面依次增加，第二變徑段9的軸向截面的面積自等徑段7至輪胎軸向右側(cè)面依次增加；其中，等徑段的軸向長度小于輪胎軸向?qū)挾鹊囊话?。等徑?的軸向截面的面積小于第一變徑段8和第二變徑段9，不僅能夠增強(qiáng)輪胎位于轉(zhuǎn)軸方向中間位置的承載力，而且能夠增加輪胎軸向左右側(cè)面的空氣流通面積，進(jìn)一步有利于輪胎變形時的熱量散發(fā)，提高了輪胎的操縱穩(wěn)定性和使用壽命。

具體地，第一變徑段8沿軸向的邊線與輪胎轉(zhuǎn)軸成1°夾角，第二變徑段9沿軸向的邊線與輪胎轉(zhuǎn)軸成1°夾角。參見圖6，圖6為圖5中A處局部放大圖。圖6中為第一支撐體51的第二變徑段9沿軸向方向上的漸變趨勢，第一變徑段9沿軸向的邊線與輪胎轉(zhuǎn)軸成形成α夾角，本實施例中，α夾角為1°。

參見圖7，圖7為本發(fā)明的第一卡槽及第二卡槽第一實施方式立體圖。如圖7所示，本發(fā)明的免充氣輪胎的外承壓環(huán)4外側(cè)面設(shè)置有第一卡槽41，第一卡槽41的軸向截面形狀為指向輪胎轉(zhuǎn)軸方向的倒“凸”字形，倒“凸”字形的短邊朝向輪胎轉(zhuǎn)軸；基部膠2與外承壓環(huán)4結(jié)合面處設(shè)置有與第一卡槽41相對應(yīng)第二卡槽21，第二卡槽21的軸向截面為指向輪胎轉(zhuǎn)軸方向的正“凸”字形，正“凸”字形的短邊朝向輪胎轉(zhuǎn)軸；第一卡槽41和第二卡槽21的軸向長度小于等于輪胎的軸向厚度，且沿輪胎周向等間距分布。

參見圖8，圖8為本發(fā)明的第一卡槽及第二卡槽第二實施方式立體圖。如圖8所示，本發(fā)明的免充氣輪胎的外承壓環(huán)4外側(cè)面設(shè)置有第一卡槽41，第一卡槽41的軸向截面形狀為指向輪胎轉(zhuǎn)軸方向的內(nèi)凹“十”字形；基部膠2與外承壓環(huán)4結(jié)合面處設(shè)置有與第一卡槽41相對應(yīng)第二卡槽21，第二卡槽21的軸向截面為指向輪胎轉(zhuǎn)軸方向的外凸“十”字形；第一卡槽41和第二卡槽21的軸向長度小于等于輪胎的軸向厚度，且沿輪胎周向等間距分布。

本發(fā)明的免充氣輪胎通過第一卡槽41和第二卡槽21的嚴(yán)密結(jié)合將橡膠胎面1與基部膠2鑲嵌到彈性支撐體3上，增強(qiáng)了基部膠2與支撐體3的貼合能力，能夠使本發(fā)明的免充氣輪胎在較高速度(60km/h-85km/h)行駛時，避免支撐體3與基部膠2出現(xiàn)滑脫現(xiàn)象，進(jìn)一步保證輪胎的安全。

需要說明的是，本發(fā)明中所使用的第一卡槽41和第二卡槽21并不局限于上述所列舉的倒“凸”字形或內(nèi)凹“十”字形體，還可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的其他適宜的卡槽。

參見圖9，圖9為本發(fā)明免充氣輪胎的基部膠2周向頂面圓弧設(shè)計示意圖。如圖9所示，基部膠2周向頂部圓弧采用中部高兩端低的兩段相切弧設(shè)計，可以增強(qiáng)輪胎整體接地性能，并增加基部膠2與橡膠胎面1的粘合面積。基部膠2周向頂部兩段圓弧相切，即弧AB與弧BCD相切，弧BCD與弧DE相切，弧AB與弧DE的半徑相等，弧BCD的半徑R1大于弧AB和弧DE的半徑R2，圓弧中點(diǎn)C點(diǎn)較兩端A點(diǎn)和E點(diǎn)高1～3mm，胎冠弧弧長約為行駛面長度的60％～70％。

橡膠胎面1的軸向頂面圓弧采用中部高兩端低的兩段相切圓弧設(shè)計，并且行駛面高度為2～5mm，輪胎接地時接地印痕呈現(xiàn)橢圓形或方形，有助于減少橡膠胎面磨損。

繼續(xù)參見圖2，圖2為本發(fā)明免充氣輪胎的局部立體圖。由圖2可知，支撐體3與橡膠胎面1過渡部位形成有胎肩斜面11，胎肩斜面11與輪胎轉(zhuǎn)軸所在的水平面形成有軸向傾角。若軸向傾角過小，不利于中部支撐體3邊緣的力向橡膠胎面1中部傳遞，容易造成橡膠胎面1印痕在軸向形成紡錘體形狀；若軸向傾角過大，胎肩斜面11接地載荷過大，容易造成胎肩畸形磨損。本實施例中，將胎肩斜面11的軸向傾角設(shè)置為45°～75°，支撐體3傳遞的載荷到橡膠胎面1時集中于橡膠胎面1的中部，從而改善接地性能。

本發(fā)明的免充氣輪胎的彈性支撐體3采用具有高強(qiáng)度、高彈性、耐屈撓、耐熱氧化等性能的熱塑性工程塑料聚氨酯一次性注塑成型，比重小，可回收利用，生產(chǎn)工藝簡單，并且具備充氣輪胎的靜態(tài)和動態(tài)性能要求。同時外承壓環(huán)4的徑向厚度為6-9mm，內(nèi)承壓環(huán)6的徑向厚度為4-7mm，保證了輪胎在中低速乘用車和新能源汽車的應(yīng)用中具有良好的承載能力和操縱安全性、舒適性。