非充气轮胎及其多段式支撑体的制作方法

本申请涉及轮胎，特别是涉及非充气轮胎及其多段式支撑体。

背景技术：

1、当前乘用车百公里车速下因轮胎滚动阻力产生的能耗占比高达25%。因此，轮胎的滚动阻力性能，是行业发展和优化的重要指标。滚动阻力是轮胎在路面上滚过单位距离时转变成为热量的机械能。滚动阻力包括与滚动相关的空气阻力引起的机械能损失、轮胎与路面以及轮胎与轮辋的摩擦、以及发生在轮胎结构内部的能量损失（滞后损失）。另外还包括了轮轴处的轴承损失。轮胎中相当一部分能量的转换发生在内部，导致轮胎体积内出现热量耗散，轮胎温度升高。轮胎中的热量耗散是材料的力学滞后作用的结果。该部分材料滞后的能量损失占比85%至90%。轮胎的能量损失方程可以简单地写成材料变形量、材料变形体积和材料的损失特性的乘积。

2、相关技术中的非充气轮胎，采用弹性支撑体替代充气轮胎胎压作用，给车辆提供支撑。非充气轮胎的出现打破了对传统轮胎的认知理念，从轮胎结构的设计优化、材料的选择到生产工艺的制定等各方面都突破了原有限制。非充气轮胎中的支撑体通常是以聚氨酯、橡胶、树脂等具有较高模量的高分子弹性体为主，由单一材料组成，主要依靠弹性体的压缩刚度和拉伸刚度，提供轮胎承载。高分子弹性体具有显著的滞后损失，在轮胎承载滚动的过程中，高分子材料会发生相应的高频循环变形，因此轮胎材料的生热显著，也就是机械能转换为内能。因此该类利用高分子弹性体为主要材料设计的非充气轮胎，其滚动阻力损失较大。

技术实现思路

1、基于此，有必要克服现有技术的缺陷，提供一种非充气轮胎及其多段式支撑体，它能够有效降低滚动阻力损失。

2、一种非充气轮胎的多段式支撑体，用于连接非充气轮胎的轮辋及剪切带，所述非充气轮胎的多段式支撑体包括：依次连接的至少三个腿部及对应连接于相邻两个所述腿部之间的鼻部，所述腿部包括骨架及连接于所述骨架上的连接部，所述连接部与所述鼻部均设为高分子弹性材料并固定相连。

3、在其中一个实施例中，所述连接部包覆连接于所述骨架的外部。

4、在其中一个实施例中，所述多段式支撑体相对两端的径向距离为l1，所述多段式支撑体的径向延伸方向的路径长度为l2，余量长度δ=(l2-l1)/l1,其中，12%≤δ≤75%。

5、在其中一个实施例中，靠近于所述轮辋的所述腿部的一端和/或靠近于所述剪切带的所述腿部的一端设有足部，所述足部为高分子弹性材料并与所述连接部固定相连。

6、在其中一个实施例中，靠近于所述轮辋的所述腿部的一端设有第一足部，靠近于所述剪切带的所述腿部的一端设有第二足部；所述至少三个腿部包括第一腿部、第二腿部及第三腿部，两个所述鼻部分别为第一鼻部与第二鼻部；其中，所述第一足部与轮辋外表面连接固定，所述第一足部还与所述第一腿部连接，所述第一腿部通过所述第一鼻部与所述第二腿部连接，所述第二腿部通过所述第二鼻部与所述第三腿部连接，所述第三腿部通过所述第二足部与剪切带内表面固定连接。

7、在其中一个实施例中，所述第一腿部的路径长度为l21，所述第二腿部的路径长度为l22、第三腿部的路径长度为l23；所述第一腿部与过所述第一足部的质心的径向呈夹角设置且夹角为α；所述第三腿部与过所述第二足部的质心的径向呈夹角设置且夹角为β；其中，l21*sinα≤l23*sinβ，且l21≤l23。

8、在其中一个实施例中，α=β，l21=l22=l23；或者，l21＜l22≤l23；或者，l22＜l21≤l23。

9、在其中一个实施例中，所述骨架包括沿所述多段式支撑体的横向方向呈离散分布的多个单体。

10、在其中一个实施例中，所述骨架的径向截面面积与所述多段式支撑体的径向截面面积的比值为25%至80%。

11、在其中一个实施例中，当所述单体沿其纵向延伸方向上的截面轮廓为圆形时，圆形的直径设为≤2mm；或者，当所述单体沿其纵向延伸方向上的截面轮廓为矩形时，矩形的厚度t设为≤2mm，矩形的宽度w2设为≤0.2w1，w1为所述多段式支撑体的宽度。

12、在其中一个实施例中，各个所述骨架的单体的纵向延伸方向的路径长度之和为l3，所述多段式支撑体的纵向延伸方向的路径长度为l2，l3/l2≥60%。

13、在其中一个实施例中，所述非充气轮胎的多段式支撑体还包括柔性连接层，所述柔性连接层包覆连接于所述鼻部的外侧。

14、在其中一个实施例中，所述柔性连接层沿纵向延伸方向的总路径长度l4，所述多段式支撑体的纵向延伸方向的路径长度为l2，l4≥20%*l2。

15、在其中一个实施例中，所述非充气轮胎的多段式支撑体还包括硬质加强片，所述硬质加强片包覆连接于所述鼻部的内侧。

16、一种非充气轮胎，所述非充气轮胎包括至少一个所述的多段式支撑体，还包括轮辋及剪切带；所述多段式支撑体连接于所述轮辋及所述剪切带之间。

17、在其中一个实施例中，所述多段式支撑体的数量为40个至100个，全部所述多段式支撑体沿所述非充气轮胎的圆周方向周期性阵列排布。

18、在其中一个实施例中，所述剪切带包括弹性包裹部及沿径向方向r依次间隔地连接于所述弹性包裹部内部的多个加强层；各个所述加强层包括沿宽度方向w依次间隔排布的多个加强件。

19、在其中一个实施例中，全部所述加强层沿径向方向r的厚度为t2，所述剪切带沿径向方向的厚度为t1，t2≥0.5*t1；和/或，所述加强层的端部与其相邻所述剪切带的端部的距离为w3，所述剪切带的宽度为w4，w3≤0.1*w4。

20、上述的非充气轮胎的多段式支撑体，由于腿部包括骨架，骨架起到支撑作用，变形能力弱于弹性材料，从而能减小腿部的弹性材料的用量，能避免在变形受力部位使用弹性材料，能显著减小滚动阻力。此外，鼻部采用高分子弹性材料，从而能使得多段式支撑体在受力时具有一定的变形能力，能成为连接相邻两个腿部的活动关节，起到缓冲减震作用。另外，连接部与鼻部采用高分子弹性材料固定相连，能实现各个腿部及鼻部连接组合形成整体。

技术特征：

1.一种非充气轮胎的多段式支撑体，其特征在于，用于连接非充气轮胎的轮辋及剪切带，所述非充气轮胎的多段式支撑体包括：依次连接的至少三个腿部及对应连接于相邻两个所述腿部之间的鼻部，所述腿部包括骨架及连接于所述骨架上的连接部，所述连接部与所述鼻部均设为高分子弹性材料并固定相连。

2.根据权利要求1所述的非充气轮胎的多段式支撑体，其特征在于，所述连接部包覆连接于所述骨架的外部。

3.根据权利要求1所述的非充气轮胎的多段式支撑体，其特征在于，所述多段式支撑体相对两端的径向距离为l1，所述多段式支撑体的径向延伸方向的路径长度为l2，余量长度δ=(l2-l1)/l1,其中，12%≤δ≤75%。

4.根据权利要求1所述的非充气轮胎的多段式支撑体，其特征在于，靠近于所述轮辋的所述腿部的一端和/或靠近于所述剪切带的所述腿部的一端设有足部，所述足部为高分子弹性材料并与所述连接部固定相连。

5.根据权利要求4所述的非充气轮胎的多段式支撑体，其特征在于，靠近于所述轮辋的所述腿部的一端设有第一足部，靠近于所述剪切带的所述腿部的一端设有第二足部；所述至少三个腿部包括第一腿部、第二腿部及第三腿部，两个所述鼻部分别为第一鼻部与第二鼻部；其中，所述第一足部与轮辋外表面连接固定，所述第一足部还与所述第一腿部连接，所述第一腿部通过所述第一鼻部与所述第二腿部连接，所述第二腿部通过所述第二鼻部与所述第三腿部连接，所述第三腿部通过所述第二足部与剪切带内表面固定连接。

6.根据权利要求5所述的非充气轮胎的多段式支撑体，其特征在于，所述第一腿部的路径长度为l21，所述第二腿部的路径长度为l22、第三腿部的路径长度为l23；所述第一腿部与过所述第一足部的质心的径向呈夹角设置且夹角为α；所述第三腿部与过所述第二足部的质心的径向呈夹角设置且夹角为β；其中，l21*sinα≤l23*sinβ，且l21≤l23。

7.根据权利要求6所述的非充气轮胎的多段式支撑体，其特征在于，α=β，l21=l22=l23；或者，l21＜l22≤l23；或者，l22＜l21≤l23。

8.根据权利要求1所述的非充气轮胎的多段式支撑体，其特征在于，所述骨架包括沿所述多段式支撑体的横向方向呈离散分布的多个单体。

9.根据权利要求8所述的非充气轮胎的多段式支撑体，其特征在于，所述骨架的径向截面面积与所述多段式支撑体的径向截面面积的比值为25%至80%。

10.根据权利要求8所述的非充气轮胎的多段式支撑体，其特征在于，当所述单体沿其纵向延伸方向上的截面轮廓为圆形时，圆形的直径设为≤2mm；或者，当所述单体沿其纵向延伸方向上的截面轮廓为矩形时，矩形的厚度t设为≤2mm，矩形的宽度w2设为≤0.2w1，w1为所述多段式支撑体的宽度。

11.根据权利要求8所述的非充气轮胎的多段式支撑体，其特征在于，各个所述骨架的单体的纵向延伸方向的路径长度之和为l3，所述多段式支撑体的纵向延伸方向的路径长度为l2，l3/l2≥60%。

12.根据权利要求1所述的非充气轮胎的多段式支撑体，其特征在于，所述非充气轮胎的多段式支撑体还包括柔性连接层，所述柔性连接层包覆连接于所述鼻部的外侧。

13.根据权利要求12所述的非充气轮胎的多段式支撑体，其特征在于，所述柔性连接层沿纵向延伸方向的总路径长度l4，所述多段式支撑体的纵向延伸方向的路径长度为l2，l4≥20%*l2。

14.根据权利要求12所述的非充气轮胎的多段式支撑体，其特征在于，所述非充气轮胎的多段式支撑体还包括硬质加强片，所述硬质加强片包覆连接于所述鼻部的内侧。

15.一种非充气轮胎，其特征在于，所述非充气轮胎包括至少一个如权利要求1至14任一项所述的多段式支撑体，还包括轮辋及剪切带；所述多段式支撑体连接于所述轮辋及所述剪切带之间。

16.根据权利要求15所述的非充气轮胎，其特征在于，所述多段式支撑体的数量为40个至100个，全部所述多段式支撑体沿所述非充气轮胎的圆周方向周期性阵列排布。

17.根据权利要求15所述的非充气轮胎，其特征在于，所述剪切带包括弹性包裹部及沿径向方向r依次间隔地连接于所述弹性包裹部内部的多个加强层；各个所述加强层包括沿宽度方向w依次间隔排布的多个加强件。

18.根据权利要求17所述的非充气轮胎，其特征在于，全部所述加强层沿径向方向r的厚度为t2，所述剪切带沿径向方向的厚度为t1，t2≥0.5*t1；和/或，所述加强层的端部与其相邻所述剪切带的端部的距离为w3，所述剪切带的宽度为w4，w3≤0.1*w4。

技术总结本申请涉及涉及轮胎技术领域，特别是涉及非充气轮胎及其多段式支撑体，非充气轮胎的多段式支撑体包括依次连接的至少三个腿部及对应连接于相邻两个腿部之间的鼻部。腿部包括骨架及连接于骨架上的连接部，连接部与鼻部均设为高分子弹性材料并固定相连。由于腿部包括骨架，骨架起到支撑作用，变形能力弱于弹性材料，从而能减小腿部的弹性材料的用量，能避免在变形受力部位使用弹性材料，能显著减小滚动阻力。此外，鼻部采用高分子弹性材料，能使得多段式支撑体在受力时具有变形能力，能成为连接相邻两个腿部的活动关节，起到缓冲减震作用。另外，连接部与鼻部采用高分子弹性材料并固定相连，能实现各个腿部及鼻部连接组合形成整体。技术研发人员：刘晓玉,朱亮亮,徐婷受保护的技术使用者：季华合越科技（佛山）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/11