提供了非充气轮胎，所述非充气轮胎包括具有一系列交叉辐条对的侧壁，所述交叉辐条对支撑圆周构件，所述圆周构件允许增加的偏转和较高的扭矩刚度，这些轮胎可以被制成各种各样的大小，能够承受极端负载，并且适用于各种用途。
技术背景
非充气轮胎(即由实体材料制成并且不需要充气就能工作的轮胎)是众所周知的。非充气轮胎不具有与充气轮胎相关的轮胎故障、爆胎或刺破的风险。非充气轮胎有多种尺寸可用，并且用在各种应用中，例如，小型非充气轮胎可以用于购物车、用于移动家具或设备的手推车等，在采矿和建筑设备等上可以找到大型非充气轮胎，并且在叉车、车厢、手推车、货车、其他运人车辆、其他运货车辆等上可以找到各种尺寸的非充气轮胎。
非公路(otr)车辆也被称为野外车辆，用在崎岖地形中以用于采矿、挖掘、建筑、军事应用和其他重工业应用。otr车辆包括拖拉机、卡车、装载机、推土机、磨光机、挖掘机等，并且可以具有高达380至460吨的操作重量。这些应用要求各个轮胎具有比如刺穿保用、能够承受相对较重的负载以及良好的抗磨损性抗撕裂性等特性。典型地，这类otr车辆具有由橡胶制成的多个可充气轮胎，但是传统的可充气轮胎通常具有约六个月的较短的使用寿命。进一步地，otr车辆的典型的崎岖的工作环境使得轮胎可能出现故障，如刺破、爆裂、撕裂以及轮胎与轮辋分离。因为可充气轮胎由于正常磨损和轮胎故障而需要更换，所以增加了维护这类otr车辆的时间和成本。虽然这类可充气轮胎的耐用性在不断提高，但是这种轮胎仍然会出现磨损和故障。
otr车辆仅仅是其中仍然对克服传统的可充气轮胎的缺点的轮胎存在需求的许多应用中的一种应用。已经发现，具有圆周连接板以及带有对圆周连接板进行连接和支撑的交叉辐条对的相反的侧壁的非充气轮胎结构允许在较高的偏转下具有较高的稳定性。而且，根据最终用途，可以针对增加的偏转而调整设计。
技术实现要素：
本发明提供了具有环形弹性体本体的非充气轮胎，所述非充气轮胎包括中央连接板、中间圆周连接板构件、外圆周连接板构件以及相反的侧壁，其中，每个侧壁包括：
多个第一外辐条构件，所述第一外辐条构件中的每一者都从所述外圆周构件以选定角度倾斜；以及多个第二外辐条构件，所述第二外辐条构件中的每一者都沿与所述第一外辐条构件相反的方向从所述外圆周构件以选定角度倾斜；其中，所述第一外辐条构件中的每一者都在所述中间圆周连接板构件与所述外圆周连接板构件之间的辐条相交部处与第二外辐条构件相交以形成交叉辐条对。
所述第一和第二外辐条构件各自具有位于所述辐条相交部与所述中间圆周构件之间的内部辐条端、以及位于所述辐条相交部与所述外圆周构件之间的外部辐条端。在所述辐条相交部与所述中间圆周构件之间所述第一和第二外辐条构件的角度和/或厚度可以不同于在所述外圆周构件与所述辐条相交部之间所述辐条构件的角度和/或厚度。
在本发明的某些实施例中，还存在第二“内”辐条层。在这类实施例中，所述非充气轮胎还包括多个第一内辐条构件，所述第一内辐条构件中的每一者都从所述中间圆周构件至内圆周连接板构件以选定角度倾斜；以及多个第二内辐条构件，所述第二内辐条构件中的每一者都从所述中间圆周连接板构件至内圆周连接板构件沿与所述第一内辐条构件相反的方向以选定角度倾斜。
在轮胎包括第二内辐条层的一些实施例中，所述第一和第二内辐条构件形成了“v”形图案。
在轮胎包括第二内辐条层的一些实施例中，每个第一内辐条构件在所述中间圆周连接板构件与所述内圆周连接板构件之间的辐条相交部处与第二内辐条构件相交，并且所述第一和第二内辐条构件各自具有位于所述辐条相交部与所述中间圆周构件之间的内部辐条端、以及位于所述辐条相交部与所述内圆周构件之间的外部辐条端。在所述辐条相交部与所述中间圆周构件之间所述第一和第二内辐条构件的角度和/或厚度可以不同于在所述内圆周构件与所述辐条相交部之间所述辐条构件的角度和/或厚度。
所述外辐条构件的内部辐条端的厚度可以与所述外辐条构件的外部辐条端相同或不同。例如，在一些实施例中，所述外辐条构件的内部辐条端比所述外辐条构件的外部辐条端更厚，并且在一些实施例中，所述外辐条元件的内部辐条端比所述外辐条构件的外部辐条端更薄。
同样地，所述内辐条构件的内部辐条端的厚度可以与所述内辐条构件的外部辐条端相同或不同。例如，在一些实施例中，所述内辐条构件的内部辐条端比所述内辐条构件的外部辐条端更厚，并且在一些实施例中，所述内辐条构件的内部辐条端比所述内辐条构件的外部辐条端更薄。
所述第一和第二外辐条构件和/或所述第一和第二内辐条构件的角度可以改变以适应轮胎所旨在的最终用途。
在某些实施例中，所述外圆周构件具有嵌入或模制在所述外圆周构件中的胎面花纹沟。轮胎可以由单一弹性体材料(例如像聚氨酯)模制而成。可替代地，轮胎可以在同一模具中由至少两种不同的硬度材料模制而成。
附图说明
图1描绘了根据本发明的一个实施例的在侧壁上具有两层交叉辐条构型的轮胎的一部分的特写侧壁视图。
图2示出了根据本发明的实施例的轮胎的侧壁视图，所述轮胎具有一层交叉辐条构型。
图3描绘了根据本发明的实施例的轮胎的侧壁视图，所述轮胎具有双层辐条构型。外辐条层是交叉辐条对“x”构型，并且最内层是“v”构型。
图4描绘了根据本发明的实施例的轮胎的侧壁视图，所述轮胎具有双层交叉辐条构型。
图5示出了根据本发明的实施例的有胎面的轮胎的侧壁视图，所述有胎面的轮胎具有外交叉辐条对和内交叉辐条对。
图6描绘了根据本发明的实施例的有胎面的轮胎的侧壁视图，所述有胎面的轮胎具有45个交叉辐条对。
图7展示了根据本发明的实施例的轮胎的一部分，其中，以实线示出的一个侧壁上的辐条相对于以虚线示出的相反侧壁上的辐条偏移或交错。
图8描绘了根据本发明的实施例的轮胎的侧壁视图，其中内部辐条端具有的厚度不同于外部辐条端的厚度。
图9描绘了根据本发明的实施例的轮胎的侧壁视图，其中内部辐条端具有的厚度不同于外部辐条端的厚度。
图10描绘了根据本发明的实施例的轮胎的侧壁视图，其中外部辐条(4，5)比内部辐条(7，8)更薄。
图11描绘了根据本发明的实施例的轮胎的侧壁视图，其中外部辐条(4，5)比内部辐条(7，8)更厚。
具体实施方式
图1-11展示了本发明的某些实施例。如所示出的，多个不同侧壁视图描绘了从示例性轮胎的中心轴线沿径向方向延伸的交叉辐条对，该轮胎可安装到未示出的轮辋上。参考数字涉及各图中的相同元件，并且对于每次迭代在图中不一定重复。
本发明的非充气轮胎被设计成围绕中心轮胎轴线进行操作，即轮胎可围绕中心轴线旋转。轮胎的环形本体可以安装在轮辋构件(未示出)的外圆柱表面上。轮辋构件可以由多种材料构成，包括钢、铝、玻璃纤维增强塑料还以及其他材料。环形轮胎优选地由比如聚氨酯的有弹性的弹性体材料制成，并且如图1所见的，在其外周边处具有外圆周连接板(1)，在该外圆周连接板上可以安装有或在结构上可以结合有可选的胎面(14)。环形本体配备有中间圆周连接板(2)，并且在许多实施例中，环形本体还配备有内圆周连接板(3)。
在具有一层交叉辐条对的实施方式中，如可以在图2中所见的，中间圆周连接板(2)位于轮胎内周边处，可以粘附到或者以其他方式紧固到轮辋构件的外圆柱表面上。中间圆周连接板(2)与外圆周连接板构件(1)共轴并共同延伸。在具有多个辐条层的实施例中，例如可以在图1、图3-6和图8-11中所见的，环形轮胎本体还在其内周边处配备有内圆周连接板(3)，该内圆周连接板可以粘附到或以其他方式紧固到轮辋构件的外圆柱表面上。内圆周连接板(3)与中间圆周连接板(2)构件和外圆周连接板构件(1)共轴并共同延伸。
通过在辐条相交部(6)处相交以形成交叉辐条对的多个周向间隔开的辐条构件(4，5)对外圆周连接板(1)进行支撑和缓冲。它们被提供在大体上平坦的中央连接板构件的两个侧壁上，该中央连接板构件将两个侧壁分隔开。这些不同辐条构件在它们的径向内部辐条端(9)处连接至中间圆周连接板构件(2)，并且在其径向外部辐条端(10)处连接至外圆周连接板构件(1)。
中央连接板构件在具有多个辐条层的实施例中定位在外圆周连接板、中间圆周连接板和内圆周连接板(1，2和3)的轴向端之间的中部，并且在具有单辐条层的实施例中定位在外圆周连接板和中间圆周连接板(1，2)的轴向端之间。在多辐条层轮胎中，中央连接板构件在其外周边处连接至外圆周连接板构件(1)并且在其内周边处连接至内圆周连接板构件(3)；在单层轮胎中，中央连接板构件在其外周边处连接至外圆周连接板构件(1)并且在其内周边处连接至中间圆周连接板构件(2)。
在图2中，本发明的一个实施例提供了具有中间圆周连接板(2)和外圆周连接板(1)构件的非充气轮胎。在中间圆周连接板(2)构件和外圆周连接板(1)构件之间的各个侧壁上有一系列第一外辐条构件(4)和第二外辐条构件(5)。每组第一辐条构件(4)和第二辐条构件(5)在辐条相交部(6)处相交，从而形成了交叉辐条对。
每个第一外辐条构件(4)在外圆周构件(1)处起始，并且以与径向平面所成的选定角度朝向中间圆周构件(2)倾斜。每个第二外辐条构件(5)在外圆周构件(1)处起始，并且以与径向平面所成的选定角度朝向中间圆周构件(2)倾斜。第二外辐条构件(5)沿与第一外辐条构件(4)相反的方向倾斜。每个第一外辐条构件(4)在位于外圆周连接板(1)与中间圆周连接板(2)之间的辐条相交部(6)处与第二外辐条构件(5)相交。辐条相交部(6)与中间圆周连接板(2)构件之间的辐条的角度和/或厚度可以不同于从外圆周构件(1)到辐条相交部(6)的辐条的角度和/或厚度。
在某些实施例中，轮胎还包括内圆周连接板，例如，图1、图3-6和图8-11。在这类实施例中，多个第一内辐条构件(7)在中间圆周构件(2)处起始，并且以与径向平面所成的选定角度朝向内圆周连接板(3)构件倾斜。多个第二内辐条构件(8)在中间圆周构件(2)处起始，并且以与径向平面所成的选定角度朝向内圆周连接板(3)构件倾斜。第二内辐条构件(8)沿与第一内辐条构件(7)相反的方向倾斜。各个第一内辐条构件(7)和第二内辐条构件(8)具有大致相等的长度。第一内辐条构件(7)的厚度可以与第二内辐条构件(8)的厚度相同，或者厚度可以在辐条构件之间变化。
每个第一和第二外辐条构件(4，5)具有内部辐条端(9)和外部辐条端(10)。外部辐条端(10)在外圆周构件(1)处起始，并且以与径向平面所成的选定角度朝向中间圆周构件(2)倾斜。
各个第一外辐条构件(4)在中间圆周连接板(2)构件与外圆周连接板(1)构件之间的辐条相交部(6)处与第二外辐条构件(5)交叉并相交。在许多实施例中，外辐条构件的内端和外端的厚度和角度是不同的。
在某些实施例中，所有第一外辐条构件(4)和所有第二外辐条构件(5)都具有大致相等的长度，并且在中间圆周构件与外圆周构件之间的辐条相交部(6)处相交。在某些实施例中，所有第一内辐条构件和所有第二内辐条构件也可以具有大致相等的长度。
相交的第一外辐条构件(4)与第二外辐条构件(5)形成了交叉辐条对，从而形成了大体上“x”形的交叉辐条构型和在各辐条相交部(6)上方的大体上三角形的小室(11)以及在各辐条相交部下方的大体上三角形的小室(12)。在辐条相交部(6)上方的大体上三角形的小室(11)是由各第一外辐条构件(4)和第二外辐条构件(5)的外部端(10)的表面和外圆周连接板(1)的表面界定的。在辐条相交部(6)下方的大体上三角形的小室(12)是由各第一外辐条构件(4)和第二外辐条构件(5)的内部端(9)和中间圆周连接板(2)界定的。在每个交叉辐条对构型之间有敞开的大体上四边形的开放小室。根据交叉辐条对之间的间隔，交叉辐条对之间的开放小室通常可以是四边的、五边的或六边的开放小室。通常，第一和第二辐条构件的内端的厚度和/或角度与第一和第二辐条构件的外端略有不同，并且在辐条相交部(6)下方的大体上三角形的小室通常会具有与辐条相交部上方的大体上三角形的小室相比不同的角度。
在本发明的某些方面，如在图3中所见的，每对第一内辐条构件(7)和第二内辐条构件(8)形成“v”形构型，从而形成了敞开的大体上三角形的小室(13)，所述小室由第一内辐条(7)、第二内辐条(8)和内圆周连接板(3)的表面界定。在各个“v”形构型之间有大体上三角形的开放小室，虽然取决于“v”形构型之间的间隔，但是“v”形构型的辐条之间的开放小室通常可以是四边的、五边的或六边的开放小室。
在本发明的某些方面，如可以在图1、图4-6和图8-11中所见的，相交的第一和第二内辐条构件(7，8)形成了大体上“x”形的交叉辐条对，从而形成了各辐条相交部(6)下方的大体上三角形的中间小室(13)和各辐条相交部上方的大体上三角形的内小室(15)。在辐条相交部(6)下方的大体上三角形的中间小室(13)是由各第一内辐条构件(7)和第二内辐条构件(8)的外部端的表面和内圆周连接板(3)的表面界定的。在辐条相交部(6)上方的大体上三角形的内小室(15)是由各第一内辐条构件(7)和第二内辐条构件(8)的内部端(9)和中间圆周连接板(2)限定的。
在本发明的另一个方面中，提供了一种非充气轮胎侧壁，包括：内圆周构件、中间圆周构件以及外圆周构件；相交的交叉辐条对构件与这些圆周构件连接。在每个侧壁上，交叉辐条构件对在轮胎的整个圆周上重复。在图7中，侧壁上的辐条和小室可以相对于相反的侧壁上的辐条偏移或交错。可替代地，在某些实施例中，两个侧壁上的辐条和小室也可以对齐。
优选地，交叉辐条对的图案绕轮胎的各个侧壁是连续的。轮胎包括两个相反的侧壁，每个侧壁具有由辐条(4，5，7，8)分隔开的多个三角形小室。在优选实施例中，在同一模具中对三角形小室、辐条(4，5，7，8)、中央连接板、内圆周连接板(3)、中间圆周连接板(2)、外圆周连接板(1)和胎面花纹沟(14)进行模制并在结构上一体化。
如上所述，它们可以全部由相同的材料模制而成，或者可以由多种材料模制而成。
如图2所示，小室(11)、(12)和辐条(4，5)从轮胎的中心轴线沿径向延伸。这里所使用的径向地(radially)或径向的(radial)是指与从轮胎的中心轴线延伸的方向对准。如所示出的，径向小室(11，12)具有基本上三角形的形状。
侧壁上的三角形小室(11，12)朝向中央连接板(未示出)延伸到轮胎中。通常，一个侧壁上的小室(11)、(12)相对于中央连接板的另一侧上的小室交错或偏移。类似地，一个侧壁上的辐条(4、5、7和8)相对于位于中央连接板的另一侧上的相反的侧壁上的交叉辐条交错或偏移。当制造本发明的轮胎时，小室和辐条的这种交错减少了模具中的材料用量，同时保持了轮胎的期望的强度、耐久性和寿命特性。
小室和辐条对的数量可以根据轮胎的构型而改变。轮胎在各侧壁上的外圆周连接板与中间圆周连接板之间可以具有例如从5个到60个、典型地从10个到60个交叉辐条对，或者在外圆周连接板与中间圆周连接板之间可以具有例如从15个到45个交叉辐条对。类似地，轮胎在各侧壁上的中间圆周连接板与内圆周连接板之间可以具有例如从5个到60个、典型地从10个到60个交叉辐条对，或者在中间圆周连接板与内圆周连接板之间可以具有例如从15个到45个交叉辐条对。
交叉辐条对可以围绕轮胎的圆周不均匀地或均匀地间隔开。图2-11描绘了本发明的优选实施例的侧壁，所述侧壁在交叉辐条对之间结合了大致均匀的间隔。相比之下，还可以设想，交叉辐条对可以围绕轮胎的圆周不均匀地间隔开(未示出)。轮胎尺寸和最终用途将决定辐条厚度和交叉辐条对的间距。例如，轮胎(如图5中所示的轮胎)具有围绕圆周均匀地间隔开的15个辐条对的外层以及围绕圆周均匀地间隔开的15个辐条对的内层。轮胎(如图6中所示的轮胎)具有围绕圆周均匀地间隔开的45个交叉辐条对的外层以及围绕圆周均匀地间隔开的45个交叉辐条对的内层。还可以设想，在具有两层交叉辐条对的实施例中，外层可以具有与内层相比更多或更少的交叉辐条对。还可以设想，轮胎可以包含多于两层的辐条对(未示出)；这些不同辐条对层可以具有不同数量的辐条对。
如以上指出的，本发明的轮胎典型地包括中央连接板。中央连接板通常沿垂直于旋转轴线(“中心轴线”)的假想平面(“径向平面”)定向，并且相对于轮胎的侧壁居中地定位。平行于旋转轴线，轮胎具有与中央连接板的各侧相邻的内圆周构件、中间圆周构件和外圆周构件(在两辐条层轮胎中)。中央连接板连接内圆周构件、中间圆周构件和外圆周构件，并且提供了将辐条固定在中央连接板的相邻侧壁上的表面。因此，中央连接板在概念上将轮胎的一个侧向侧上的辐条和小室与轮胎的另一个侧向侧上的辐条和小室分隔开。即中央连接板优选地将侧向相反的小室与侧向相反的辐条分开。中央连接板的存在已经显示出显著地增加了轮胎强度和轮胎寿命。
在包含胎面(14)的实施例中，胎面的具体形式或设计可以广泛地变化。胎面花纹(如果存在的话)也可以在轮胎周围变化，或者也可以围绕轮胎均匀地间隔开。胎面可以形成在覆盖外圆周构件的分开的结构上，或者如以上指出的，外圆周连接板(1)的接触表面可以包含模制在其中的胎面花纹。外部轮胎表面上的胎面花纹通常是在潮湿或积雪覆盖的条件下进行牵引所必需的。现在参考图5和图6，示出胎面(14)处于提供牵引并在结构上利用辐条图案的一个实施例的构型。在非充气辐条轮胎中，胎面设计影响接触力并以对力的变化和耐久性两者产生影响的方式与辐条相互作用。
如果存在的话，典型地使用相同的材料和模具将胎面与侧壁一起形成。在其他实施例中，可以将胎面(例如橡胶)添加到本发明的轮胎中。胎面(14)可以胶合或以其他方式粘附到外圆周连接板构件(1)上。如上所述，胎面花纹也可以固有地模制到外圆周连接板构件1中作为其整体部分。可以容易地理解，可以选择胎面的表面以适应轮胎的最终使用条件。本发明的实施例可以与多种不同常规已知的胎面花纹一起使用。
本发明的轮胎可以由一种材料模制而成，或者它们可以由不同的材料模制而成。例如，整个轮胎可以由一种材料构成并且在同一模具中模制。在这种情况下，所有元件都是在结构上整合的。在某些实施例中，还可以利用纤维增强件。可替代地，包括如上所述的辐条构件的辐条以及连接板可以是一种材料，而胎面可以是另一种不同的材料。双硬度结构可以非常有利于磨损、牵引、切割/撕裂和磨损特性。双重或多重硬度轮胎允许在整个轮胎结构中使用不同的硬度材料以及分开的胎面化合物。可以利用许多硬度材料。例如，对于辐条内端可以使用高硬度材料，例如60至95肖氏a硬度，并且对于辐条外端可以使用略低硬度材料，例如50-90肖氏a硬度。替代地，对于辐条外端可以使用高硬度材料，例如60至95肖氏a硬度，并且对于辐条内端可以使用略低硬度材料，例如50-90肖氏a硬度。改变辐条端的硬度允许辐条设计控制偏转并在特定位置提供特定的特性。因此，双重或多重硬度轮胎将允许适合于特定应用的轮胎设计。例如，在需要更高的抗切割/抗撕裂性的应用中，轮胎可以模制有聚氨酯辐条和连接板，并且用橡胶模制胎面。
在一个实施例中，轮胎是实心的并且具有单一结构，即整体结构，其包括一起形成的并由相同的成分制成的轮胎和胎面。单一结构被构型成使得连接板和交叉辐条对结构提供了承载结构，该承载结构当轮胎在操作期间旋转时由于轮胎的压缩而具有基本上均匀的变形。
连接板和辐条的厚度是匹配的，使得在操作过程中只有很少至几乎没有轮胎侧壁凸起。另外，由于在正常操作期间的压缩，轮胎可以变形而不会屈曲，但是轮胎被构型成当轮胎辗过地面上的突出物时允许辐条和连接板个别地或多个地局部屈曲。这里使用的词语“屈曲”被定义为由于压缩负载超过某个临界负载值而导致的相对突然的和激进的变形。另外，由于这种屈曲行为而导致对车辆的冲击力减小，本发明的轮胎倾向于表现出改善的覆盖相对于传统的实心非充气轮胎危险的道路或其他表面。
轮胎的尺寸可能受到各种设计参数的影响，如地面压力(牵引力)、竖直弹簧刚度(起伏)、转弯力(操控)、总挠度、材料体积和轮胎重量。本发明的具有辐条设计的轮胎构型可以用于任何尺寸的轮胎。在一些选定的实施例中，发现轮胎构型非常适合于具有以下特性的轮胎，例如：
外径可以在从15cm至485cm的范围内，例如从20cm至404cm，例如从64cm至483cm，例如从152cm至404cm或从160cm至254cm；
内径可以在从5cm至432cm的范围内，例如从75cm至280cm或从100cm至200cm；
胎面宽度可以在从2.5cm至178cm的范围内，例如从50cm至150cm或从66cm至74cm。
侧壁高度可以在从2.5cm至279cm的范围内，例如从13cm至203cm或从38cm至130cm。
各小室可以具有从1.3cm至165cm的范围内的深度，例如从20cm至38cm或从25cm至33cm。
各辐条可以具有从0.08cm至38cm的范围内的厚度，例如从2cm至33cm或从20cm至28cm。当然，轮胎辐条层的数量和连接板构件的厚度也将影响辐条厚度的选择。在辐条相对于侧向相反的辐条交错、并且相反的小室由中央连接板分隔开的实施例中，辐条与中央连接板之间具有有利的关系。
根据给定设计中的轮胎的尺寸和交叉辐条对的数量，每个轮胎的辐条的厚度的尺寸可以在从0.08cm至38cm的厚度范围内，例如0.25cm至2.5cm或1cm至15cm，并且圆周连接板厚度可以在从0.12cm至10cm的厚度范围内，例如0.25cm至9cm或1cm或1.3cm至7cm。例如，在180cm的轮胎上，辐条厚度可以在从2.5cm至10cm的厚度范围内，并且圆周连接板的厚度可以在从1.3cm至7.5cm的厚度范围内，而在25cm的轮胎上，辐条厚度可以在从0.25cm至1.3cm的厚度范围内，并且圆周连接板的厚度可以在从0.25cm至1.3cm的厚度范围内。辐条和连接板厚度的选择当然会取决于使用条件和所选的特定材料。在一个实施例中，中央连接板的宽度小于各个辐条的宽度。
如上所述，外辐条构件和/或内辐条构件的角度可以改变以适应轮胎所旨在的最终用途。可以使用适合于应用的任何角度。在一些实施例中，第一和第二外交叉辐条构件的外部辐条端与外圆周构件成角，例如从5度或10度至85度，例如从20度至80度、30度至85度、20度或30度至70度、30度或35度至55度或60度、5度至55度、35度至80度等，并且第一和第二内辐条构件的内部辐条端与中间圆周构件成角，例如从10度至85度，例如从20度至80度、30度至85度、20度或30度至70度、30度或35度至55度或60度、5度至55度、35度至80度等。
如上所述，对于任何给定的辐条，辐条厚度可以改变。例如，内部辐条端(9)可以比外部辐条端(10)更薄或更厚。在一些实施例中，轮胎上的所有内部辐条端都具有相同的厚度。在一些实施例中，轮胎上的内部辐条端可以具有不同的厚度。在一些实施例中，轮胎上的所有外部辐条端都具有相同的厚度。在一些实施例中，外部辐条端可以具有不同的厚度。类似地，在具有多个辐条层的实施例中，一层上的内部辐条端可以比另一层上的内部辐条端更厚或更薄。一层上的外部辐条端可以比另一层上的外部辐条端更厚或更薄。
小室与交叉辐条对之间的协同作用允许部分轮胎偏转得更多并承受比预期更多的负载。在一些实施方案中，本发明的轮胎旨在用于otr车辆，并且在具体实施例中，本发明的otr轮胎能够支撑操作重量高达380至460吨的otr车辆。本发明的另外的益处是增加的轮胎强度可以允许针对给定负载的轮胎材料的用量减少，这样减少了轮胎重量并使材料利用率最大化。进一步地，相对于传统的充气和非充气轮胎，本发明的轮胎中的改善的强度优选地提供了增加的轮胎寿命。
本发明的某些轮胎可以每个轮胎支撑最高达91,000kg，例如每个轮胎18,000kg至68,000kg或每个轮胎27,200kg至45,400kg。在一个实施例中，当车辆以高达100km/hr或更高的速度(例如，5至100km/hr，从8至64km/hr，或30至50km/hr)行驶时，本发明的轮胎组件可以支撑这样的车辆上的重量。在一些实施例中，每个轮胎可以重约230kg至6,800kg，例如900kg至4,535kg或2,700kg至3,630kg。
本发明的轮胎是非充气的，意味着轮胎是由不需要充气的实体材料制成的。非充气轮胎不具有与充气轮胎相关的轮胎故障、爆胎或刺破的风险。非充气轮胎的另一个好处是，即使在轮胎故障的情况下，也可以驱动轮胎而使得车辆(例如otr车辆)可以移动到维护设施而不需要昂贵的或耗时的牵引。
如上所述，尽管本发明的某些实施例涉及在otr或其他车辆上支撑重负载的大型轮胎，但本发明的其他轮胎也旨在用于应对较轻负载的小型车辆和装置。本发明的轮胎的这些不同特征也提供了用于这些负载较小的应用的优点。
用于非充气轮胎的合适材料包括聚氨酯弹性体，其可以便利地由适当的可商购的预聚物形成，这些预聚物例如adiprenetm、durocasttm、和vibrathanetm预聚物，如在美国专利号4,832,098、美国专利号4,934,425、美国专利号4,921,029、美国专利号4,784,201、美国专利号5,605,657、以及在2001年8月2日提交的美国申请序列号09/919,994(将其相关披露内容通过引用结合在此)中的那些。一种示例性材料包括用二胺固化物固化的聚氨酯弹性体，该聚氨酯弹性体包含由二异氰酸酯和多元醇(例如，聚己酸内酯、聚酯、聚(四亚甲基醚)二醇(ptmeg)等)形成的预聚物，该二胺固化物如4,4’-亚甲基-双(2-氯苯胺)(mbca)；4,4’-亚甲基-双(3-氯-2,6-二乙基苯胺(mcdea)；二乙基甲苯二胺(detda；来自雅保公司(albemarlecorporation)的ethacuretm100)；叔丁基甲苯二胺(tbtda)；二甲基硫代-甲苯二胺(来自雅保公司的ethacuretm300)；三亚甲基二醇二-对-氨基-苯甲酸酯(来自科聚亚公司(chemturacompany,inc.)的vibracuretma157或来自空气产品和化学品公司(airproductsandchemicals)的versalinktm740m)；亚甲基双邻氯苯胺(moca)、亚甲基双二乙基苯胺(mdea)；亚甲基二苯胺(mda)；以及mda-氯化钠络合物(来自科聚亚公司(chemturacompany)的cayturtm21和31)。适合于非充气轮胎的示例性弹性体材料包括聚氨酯(如由可商购的聚氨酯预聚物和来自科聚亚公司(chemturacorp.)的cayturtm二胺固化物形成的那些)、分段共聚酯如来自杜邦公司(dupont)的hytrel5556、反应性注射模制的材料、以及尼龙的嵌段共聚物(如来自孟山都化学公司(monsantochemicalco.)的nyrim)。在本披露中，聚氨酯指的是具有氨基甲酸酯键联(衍生自异氰酸酯基团和羟基)和任选地此外脲键联(衍生自异氰酸酯基团和胺基)的聚合物。此类聚氨酯弹性体的实例被披露于美国专利号5,077,371、5,703,193、和6,723,771，以及在2007年2月5日提交的美国申请序列号11/702,787(将其相关披露内容通过引用结合在此)中。
在一个具体实施例中，该弹性体材料包括由聚氨酯预聚物(由多元醇(例如，聚己酸内酯、聚酯、聚(四亚甲基醚)二醇(ptmeg)等)和二苯基甲烷二异氰酸酯(mdi)(其可以将低的游离mdi含量从0.1％提高至7.0％，例如从1.0％提高至5.0％，基于该预聚物混合物的总重量)形成)和封端的mda固化物(例如，盐和mda的配位络合物，具有从0.05％至2.0％、例如从0.1％至1.0％(基于该固化物的总重量)的低的游离亚甲基二苯胺(mda)含量)的混合物形成的温度解封端的聚氨酯弹性体，如例如在美国专利公开号2003/0065124(将其相关披露内容通过引用结合在此)中描述的。合适的低游离mdi聚氨酯预聚物包括adiprenetmlfm2450、adiprenetmlfm2400、adiprenetmlfm1250、adiprenetmlfm500、以及vibrathanetm8030，各自由科聚亚公司(chemturacorporation)制造。合适的低游离mda固化物包括cayturtm21、cayturtm21-da、cayturtm31、cayturtm31-da，各自由科聚亚公司制造。用于本发明的轮胎中的特别有用的聚氨酯热浇铸预聚物包括adiprenetm、vibrathanetm和duracasttm预聚物。
在此描述的轮胎可以以各种方式(例如像，注射模制、旋铸模制或旋转模制)浇铸。旋转模制或旋转浇铸(更通常被称为旋转模制)广泛地被用于模制空心物品，并且可用于模制根据本发明的轮胎。该方法比其他已知的手段相对较不昂贵并且易于用于聚合物加工并且已经在使用中增加。
为了旋转模制零件，将通常呈粉末、液体或微粒料形式或其组合的聚合物树脂装入模具壳内部，然后典型地将该模具壳在两个轴线上旋转并加热以引起熔融树脂粘附到该模具的内部。在足够的加热时间之后，将该模具移至冷却室，并且在冷却之后，移出模制的零件以开始另一个模制循环。旋转模制的更详细的讨论可以发现于modernplasticsencyclopedia[现代塑料百科全书]，1990，第317-318页和encyclopediaofpolymerscienceandengineering[聚合物科学与工程百科全书]，第659-670页，j.wiley&sons[约翰威利父子出版公司]，1990中。
注射模制是典型地以循环的方式发生的方法。循环时间总体上范围是从10至100秒并且由所使用的聚合物或聚合物共混物的冷却时间来控制。在典型的注射模制循环中，将聚合物粒料或粉末从料斗进料并且在往复螺杆类型的注射模制机中熔融。机器中的螺杆向前旋转，用熔体填充模具并将该熔体保持在高压下。当该熔体在模具中冷却并收缩时，机器向该模具添加更多的熔体以补偿。一旦该模具被充满，将它与注射单元隔离，并且该熔体冷却并固化。将固化的零件从该模具中排出，并且然后闭合该模具以为来自注射单元的下一次熔体注射做准备。
本发明的某些方法提供了模制具有最高达485cm的外径的轮胎，其可要求若干吨的原料或树脂。如以上讨论的，包含低游离mdi聚氨酯预聚物和低游离mda固化物的聚氨酯弹性体可能对于制备此种大轮胎以及本发明的较小轮胎是特别有用的。
在一个实例中，用于制备本发明的轮胎的方法可以包括用于该共混物中的每种材料的两个装入阶段、和模制阶段。在第一装入阶段中，将含有低游离mdi聚氨酯预聚物的转鼓在使用前在从30℃至70℃的温度下熔融持续至少18小时。注意，虽然为了清楚的目的讨论了一个转鼓，但是取决于有待生产的轮胎的尺寸和转鼓的尺寸，可以使用多个转鼓。在将该预聚物熔融的同时，将该低游离mda固化物的转鼓放置在滚筒上持续至少12小时。一旦低游离mdi聚氨酯预聚物的转鼓被熔融，将该聚氨酯预聚物以使得最小化暴露于空气的方式泵送至混合容器中。典型地该混合容器具有50毫巴或更低的绝对值的压力。当将该低游离mdi聚氨酯预聚物泵送至该混合容器时，可能必须恢复真空压力。一旦完成第一装入阶段，将20毫巴或更小的压力施加到该混合容器上，并可以允许该低游离mdi聚氨酯预聚物静置，直到基本上所有的鼓泡已经停止，例如30分钟。
接着，在第二装入阶段中，向该混合容器中添加该低游离mda固化物。在这个阶段中，该混合容器的搅拌器应该是运行的，以防止该低游离mda固化物的不当装入。在一个实施例中，该搅拌器应该在50rpm或更高的下运行。低游离mda固化物的不当装载可以由产品中的永久白斑点表现出来。在与第一阶段类似的压力下，将该低游离mda固化物以约4kg/min的速率添加至该混合容器中。混合容器的温度在第二阶段期间典型地是约25℃至65℃。一旦完成第二装入阶段，将20毫巴或更小的压力施加到混合容器上，并可以允许该低游离mdi预聚物和低游离mda固化物的混合物在真空和搅拌下脱气，直到基本上所有的鼓泡已经停止，例如1小时。在一个实施例中，该混合形成该低游离mda固化物和低游离mdi聚氨酯的共混物。在本发明的一个实施例中，有利的是在倾倒入该模具中之前在不使该共混物固化下达到该共混物的最大温度。
在装入步骤之后，将该共混物倾倒入保持在25℃至65℃的温度下的模具中，并且经常不进行预热。在一些实施例中，可以在添加该共混物之前将脱模剂和粘合剂施加到该模具的不同部分。关掉该搅拌器，并且将该混合物过滤然后添加至该模具中。一旦该模具被完全填充，模具组件的两半和/或板被闭合并夹紧在一起。将模具温度升高至100℃至150℃持续16小时至24小时以使材料完全固化。然后打开该模具并释放该轮胎。可替代地，取决于厚度，可以在100℃至150℃下大约4-8小时之后将该轮胎从该模具中移出，并且在该模具外部在该温度下后固化。
可以使用各种模具来制造本发明的轮胎。
实例
在一个实例中，根据以上方法之一使用以下各项制备本发明的轮胎：
adiprenetmlfm2450，其是mdi封端的pcl预聚物混合物，由于制造中的单体去除步骤，具有低游离mdi含量(典型地3.0％-4.0％)。该预聚物的nco含量是约4.35％至4.55％，并且当量重量是约923至966。adiprenetmlfm2450，其例如用cayturtm固化物(如caytur31tm和cayturtm31-da是封端的延迟作用胺固化物)固化以产生高性能93-95a弹性体，59％回弹。adiprenetmlfm2450特别适合于工业非充气轮胎和车轮。
caytur31tm和cayturtm31-da，其是用于主要与异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物一起使用的封端的延迟作用胺固化物，包含分散在增塑剂(在cayturtm31的情况下邻苯二甲酸二辛酯并且在cayturtm31-da的情况下己二酸二辛酯)中的mda和氯化钠的络合物和任选地颜料。caytur31具有非常低的游离mda含量(典型<0.5％)。在室温下，此类固化物实际上是非反应性的。然而，在约115℃-160℃的温度下，该盐解封端并且游离的mda与该预聚物快速反应以形成坚韧的弹性体。在caytur31和caytur31-da中的胺基浓度是5.78％。因此，对于caytur31和caytur31-da，当量重量是244。
在另一个实例中，用cayturtm31da固化的adiprenetmlfm2450被用于制造具有与图2-6类似的构型的轮胎。
元件列表
图中的数字标注涉及以下特定元件：
(1)外圆周连接板
(2)中间圆周连接板
(3)内圆周连接板
(4)第一外辐条构件
(5)第二外辐条构件
(6)辐条相交部
(7)第一内辐条构件
(8)第二内辐条构件
(9)内部辐条端
(10)外部辐条端
(11)外三角形小室
(12)中间三角形小室
(13)三角形小室
(14)胎面
(15)三角形小室