免充气轮胎的制作方法

本发明属于轮胎技术领域，尤其涉及一种适应于乘用车和新能源汽车的免充气轮胎。

背景技术：

随着新能源汽车的广泛使用，新能源汽车轮胎的安全性、舒适性、能耗和耐磨性受到汽车生产厂商的高度重视。

目前，正在使用的轮胎，大部分都是充气轮胎，充气轮胎利用轮胎内压缩空气的高压承载车辆的载荷，具有良好的乘坐舒适性。但是充气轮胎也存在着很大安全短板—易跑气漏气，这种现象会导致轮胎胎面剧烈磨损或不规则磨损、不耐刺扎，甚至引起爆胎，影响车辆行驶安全。现有非充气轮胎采用长辐条结构，该结构对材料的抗疲劳强度要求很高，而且其振动噪声问题难以克服，耐用性和舒适性受到限制。

因此，研制一种能够解决充气轮胎的漏气、补胎和爆胎问题的免充气轮胎成为轮胎技术领域的迫切要求。

技术实现要素：

本发明针对上述充气轮胎存在漏气、补胎和爆胎的技术问题，提出一种新型支撑体结构的免充气轮胎。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种免充气轮胎，包括沿轮胎径向由外向内依次设置的橡胶胎面，与橡胶胎面硫化成一体的基部胶，以及对橡胶胎面起支撑作用的弹性支撑体，弹性支撑体包括与基部胶贴合的外承压环，与轮辋相接触的内承压环，以及位于外承压环和内承压环之间的中部支撑体，中部支撑体包括沿外承压环环体内部周向均匀设置的第一支撑结构，以及与第一支撑结构间隔均匀设置的第一轴向通孔。

作为优选，第一支撑结构的轴向截面形状为圆形、多段圆弧形或者边数大于等于8的多边形结构的其中一种，第一轴向通孔为顺次连接的半圆、直线以及圆弧组成的通孔。

作为优选，沿内承压环的外部周向均匀设置有第二轴向通孔。

作为优选，中部支撑体还包括自第一支撑结构向第二轴向通孔依次排列的第二支撑结构和第三支撑结构。

作为优选，第二支撑结构为一层，第三支撑结构为一或二层，第二支撑结构和第三支撑结构的轴向截面为圆形或者边数大于等于8的多边形。

作为优选，第二支撑结构和第三支撑结构的圆形通孔之间设置有第三轴向通孔。

作为优选，第一支撑结构与第二支撑结构之间连接有周向厚度一致的孔壁，孔壁的径向中心线和与该孔壁相邻的第一支撑结构通孔、第二支撑结构通孔之间的连心线形成0°-35.5°的角度。

作为优选，外承压环外侧设置有指向轮胎转轴方向的轴向截面形状为倒“凸”字形或内凹“十”字形的第一卡槽，在基部胶与外承压环结合面处设置有与第一卡槽相对应的轴向截面为正“凸”字形或外凸“十”字形的第二卡槽，第一卡槽和第二卡槽沿轮胎周向等间距分布。

作为优选，基部胶顶部圆弧设置为中部高两端低的两段或三段相切弧。

作为优选，橡胶胎面周向断面的顶部圆弧设置为中部高两端低的两段或三段相切弧结构，弹性支撑体与橡胶胎面相接处形成为胎肩斜面，胎肩斜面与轮胎行驶轴所在的水平面之间形成的轴向倾斜角度为45°-75°。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

(1)本发明的免充气轮胎，设置有弹性支撑体，不需要对轮胎充气，解决了轮胎漏气、补胎和爆胎的问题，同时在轮胎外承压环处周向均匀设置有第一支撑结构，有助于将轮胎接地压力均匀的传递到中部支撑体，使接地印痕形状优良，接地压力分布均匀，具有良好的接地性能。

(2)本发明的免充气轮胎，在轮胎第一支撑结构间隔设置第一轴向通孔，不仅可以减轻轮胎重量，而且增强了轮胎的散热能力，提高了轮胎使用寿命。

(3)本发明的免充气轮胎，中部支撑体包括第二和第三支撑结构，而且第二支撑结构的圆孔尺寸大于第三支撑结构的圆孔尺寸，以将轮胎变形集中于第二支撑结构，减少支撑体在轮胎行驶过程中的高速屈挠变形发热，同时有助于弹性支撑体回弹变形恢复，提高缓冲性能。

(4)本发明的免充气轮胎，利用机械卡槽装配的方式，在弹性支撑体外承压环与基部胶结合处设置有机械卡槽，能够使胎面与基部胶复合件镶嵌到弹性支撑体上，增强了基部胶与弹性支撑体的贴合能力，防止轮胎以较高速度行驶时弹性支撑体与基部胶产生脱层。

(5)本发明的免充气轮胎，顶部圆弧采用中部高两端低的两段或三段相切圆弧设计，能够使轮胎接地印痕呈现椭圆或方形，减少了胎面的磨损。

(6)本发明的免充气轮胎，胎肩斜面与轮胎行驶轴所在水平面形成的倾斜角度为45°-75°，使轮胎弹性支撑体传递的载荷集中到橡胶胎面中部，有助于改善接地性能。

附图说明

图1为本发明的主体结构正视图；

图2为本发明的单节距等轴测立体图；

图3为本发明的卡槽第一实施方式等轴测立体图；

图4为本发明的卡槽第二实施方式等轴测立体图；

图5为本发明的基部胶顶面圆弧示意图。

以上各图中：1、橡胶胎面；11、胎肩斜面；2、基部胶；3、弹性支撑体；31、外承压环；311、第一卡槽；312、第二卡槽；32、内承压环；33、中部支撑体；331、第一支撑结构；332、第二支撑结构；333、第三支撑结构；334、第一轴向通孔；335、第二轴向通孔；336、第三轴向通孔；337、孔壁。

具体实施方式

下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、等指示的方位或位置关系为基于附图1所示的位置关系，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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

参见图1，图1是本发明的主体结构正视图。如图1所示，一种免充气轮胎，包括沿轮胎径向由外向内依次设置的橡胶胎面1，与橡胶胎面1硫化成一体的基部胶2，以及对橡胶胎面1起支撑作用的弹性支撑体3。弹性支撑体3包括与基部胶2贴合的外承压环31，与轮辋相接触的内承压环32，以及位于外承压环31和内承压环32之间的中部支撑体33，中部支撑体33包括沿外承压环31环体内部周向均匀设置的第一支撑结构331，以及与第一支撑结构331间隔均匀设置的第一轴向通孔334。本发明的免充气轮胎，不需要对轮胎充气，解决了轮胎漏气、补胎和爆胎的问题，同时在轮胎外承压环31环体内侧周向均匀设置有第一支撑结构331，有助于将轮胎接地压力均匀的传递到中部支撑体33，使轮胎接地印痕形状优良，接地压力分布比较均匀，既保证了免充气轮胎具备子午线轮胎的承载能力，又满足轮胎操纵安全性和舒适性方面的要求。

为提高轮胎接地性能，第一支撑结构331的轴向截面形状为圆形、多段圆弧形或者边数大于等于8的多边形结构的其中一种，第一轴向通孔334为顺次连接的半圆，直线以及圆弧组成的通孔，从而保证了轮胎接地压力可以均匀的传递到中部支撑体，解决了轮胎接地压力分布不均的问题。

进一步的，沿内承压环32环体外部周向均匀设置有由半圆，直线以及圆弧组成的第二轴向通孔335，保证了轮胎接地压力可以均匀的传递至轮胎中心。

继续参见图1，免充气轮胎的中部支撑体33还包括自第一支撑结构331向第二轴向通孔335依次排列的第二支撑结构332和第三支撑结构333。其中，第二支撑结构332为一层，第三支撑结构333为一或二层，第二支撑结构332和第三支撑结构333的轴向截面为圆形或者边数大于等于8的多边形，同时第二支撑结构332到第三支撑结构333的圆孔内径尺寸逐渐减小，以将轮胎变形集中于第二层，减少弹性支撑体3在轮胎行驶过程中的高速变量发热，增强了轮胎使用寿命。本发明的免充气轮胎在承受载荷时，第一支撑结构331形变量较小，第二支撑结构332至第三支撑结构333形变量依次减小，但其径向变形率相接近，有助于弹性支撑体3回弹变形恢复，提高轮胎缓冲性能。

为了减轻轮胎重量，第二支撑结构332和第三支撑结构333的圆形通孔之间设置有第三轴向通孔336，第三轴向通孔为由半圆、直线及弧组成的通孔，第三轴向通孔336的设置不仅提高了轮胎的散热能力，而且均布的半圆弧通孔结构与圆形支撑结构使胎面接地受力比较均匀，进一步增强了轮胎接地性能。

参见图2，图2为本发明的单节距等轴测立体图。如图2所示，第一支撑结构331与第二支撑结构332之间连接有周向厚度一致的孔壁337，孔壁337的径向中心线和与该孔壁337相邻的第一支撑结构331通孔、第二支撑结构332通孔之间的连心线形成0°-35.5°的角度，从而保证了轮胎的径向载荷向轮胎中心均匀传递，防止轮胎变形，延长了轮胎使用寿命。

为防止轮胎以较高速度(60km/h-85km/h)行驶时弹性支撑体3与基部胶2出现脱层现象，除在基部胶2与弹性支撑体3结合部位在装配时采用具备高粘性的专用粘结剂外，在外承压环31外侧设置有指向轮胎转轴方向的第一卡槽311，在基部胶2与外承压环31结合面处设置有与第一卡槽311相对应的第二卡槽312，第一卡槽311和第二卡槽312沿轮胎周向等间距分布，第一卡槽311与第二卡槽312严密结合能够使橡胶胎面1与基部胶2复合件镶嵌到弹性支撑体3上，增强了基部胶2与弹性支撑体3的贴合能力。

参见图3，图3为本发明的卡槽第一实施方式等轴测立体图，如图3所示，第一卡槽311是轴向截面形状为倒“凸”字形的结构，与第一卡槽311配合使用的第二卡槽312是轴向截面形状为正“凸”字形的结构。

参见图4，图4为本发明的卡槽第二实施方式等轴测立体图，如图4所示，第一卡槽311是轴向截面形状为内凹“十”字形的结构，与第一结构311配合使用的第二卡槽312是轴向截面形状为外凸“十”字形的结构。

可以理解的是，本发明中所使用的卡槽并不局限于上述所列举的倒“凸”字形或内凹“十”字形结构，还可以是本领域技术人员所熟知的其他适宜的卡槽。

为增强轮胎整体接地性能，基部胶2顶部圆弧设置为中部高两端低的两段或三段相切弧，同时增加了基部胶与胎面的粘合面积。参见图5，图5为本发明的基部胶顶面圆弧示意图。如图5所示，当基部胶顶面圆弧采用两段相切弧设计时，即圆弧顶面由弧AB、弧BCD和弧DE组成，其中弧AB与弧BCD相切，弧BCD与弧DE相切，弧AB与弧DE弧长和半径都相同，圆弧中点C较两端A和E高1mm-3mm。

橡胶胎面1的顶部圆弧设置为中部高两端低、2mm-5mm行驶面高的两段或三段相切圆弧，能够使轮胎接地印痕呈现椭圆或方形，有助于减少橡胶胎面1的磨损。橡胶胎面1顶部圆弧的结构可参考图5。

继续参见图2，由图2可知，弹性支撑体3与橡胶胎面1过渡部位形成有胎肩斜面11，胎肩斜面11与轮胎行驶轴所在的水平面形成有轴向倾角。轴向倾角过小，不利于弹性支撑体3边缘的力向橡胶胎面1中部传递，容易造成橡胶胎面1印痕在轴向形成纺锤体形状；若轴向倾角过大，胎肩斜面11接地载荷过大，容易造成胎肩畸形磨损。本实施例中，将胎肩斜面11的轴向倾角设置为45°-75°，弹性支撑体3传递的载荷到橡胶胎面1时集中于橡胶胎面1的中部，从而改善接地性能。

本发明的免充气轮胎的弹性支撑体3采用具有高强度、高弹性、耐屈挠的低生热聚性工程材料(如热聚型聚氨酯或高强树脂)一次注塑成型，生产工艺简单，避免了普通子午线轮胎制造工艺复杂、过程控制难的问题。同时支撑体采用的热塑性工程塑料比重小，可回收利用，能够有效降低轮胎质量，降低生产成本，降低油耗，更加环保节能。