非空氣式輪胎的製作方法
2023-07-08 00:40:16 2
專利名稱：非空氣式輪胎的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種非空氣式輪胎，該輪胎具有在輪胎側面開口的多個孔。
背景技術：
過去的叉車，輪式裝載機等的產業車輛用的車輪採用充氣輪胎。但是，在重物運送中，因路面條件惡劣等原因而洩氣，在具有洩氣的危險的場合，代替充氣輪胎，而多優選採用非空氣式輪胎(實心輪胎)。
但是，非空氣式輪胎的剛性較高，該輪胎在路面的凹凸部振動，該振動傳遞給機體，舒適性差，另外產生輪開裂等情況，還對機體造成不利影響。
於是，人們提出在非空氣式輪胎的側面開設孔的方法，是能夠發揮非空氣式輪胎的不洩氣的特性，同時賦予緩衝性的方法。在JP特表平11-514602號文獻、JP特表2000-515452號文獻、JP特開平10-236217號文獻中公開了在非空氣式輪胎側面開設的孔的理想形式。根據這些提案而投入實用的，開設有孔的非空氣式輪胎廣泛地投入到市場而使用。圖13表示設置在過去的輪胎側面開口的孔的非空氣式輪胎(實心輪胎)，即，開孔實心輪胎的一個實例。
如圖13所示，過去的開孔實心輪胎T由橡膠彈性材料形成，安裝於輪輞(圖中未示出)上的內周部分的基部B與接觸地面側的胎面D設置於同心圓上，在輪胎左右兩側的相應側面上，沿輪胎軸向開設多個孔H。
原來，在非空氣式輪胎中的與輪輞嵌合的內周部分，採用剛性較高的橡膠，以便將輪胎牢固地固定於輪輞上。另外，考慮到防止向機體的振動傳遞與舒適性，在非空氣式輪胎中的與輪輞嵌合的內周部分與和接觸路面的胎面部之間的中間部，採用緩衝性良好的橡膠。另外，考慮到與路面的摩擦，一般胎面部採用耐磨耗性良好的橡膠，胎面部與中間部由同質的橡膠構成。
該方案在設置於輪胎側面開口的孔的非空氣式輪胎，即，開孔實心輪胎中是相同的，在輪胎側面開口的孔通常考慮到緩衝性而設置於中間部，或設置於跨過胎面與中間部的橡膠層。
在這樣的，具有在輪胎側面開口的孔的非空氣式輪胎中，在觸地的一側的輪胎主體承受荷載，撓曲而變形時，位於該部分的孔的形狀也變形。於是，如果車輛行駛，輪胎旋轉，則各孔反覆變形，在各孔的壁面的最大變形的部分，反覆地產生較大的變形，「發生頻率較低」指輪胎胎面磨耗，出現輪胎的壽命問題之前，具有該部分的橡膠逐漸地疲勞，發生龜裂的情況。在該場合，儘管保持輪胎的性能，由於從外觀上說，輪胎的價值降低，故仍不得已而更換輪胎，造成問題。另外，該孔部壁的龜裂發生現象特別是多見於伸長變形反覆產生的部分，由于越接近輪胎胎面，輪胎的變形越大，故該現象多發生於在構成孔的輪胎半徑方向外側的部分。
作為應對措施，人們還考慮設計在輪胎變形時，變形不集中於一部分的孔形狀。但是，安裝有輪胎的車輛的運轉狀況，即，正常行駛時、出發時、制動時等的孔變形根據情況而完全不同。由此，孔的變形狀態根據情況而變化，另外變形集中區域也不限於一定的部位，因移動，不容易實現有效的設計。
另外，象上述那樣，在輪胎側面開口的孔開設於作為中間部的緩衝部，或開設於胎面部和緩衝部。但是，開設有孔的緩衝部的橡膠主要著眼於緩衝性、耐發熱性而設計，而胎面部的橡膠主要著眼於耐磨耗性而設計。由此，在不考慮反覆變形的耐疲勞性，輪胎旋轉，孔反覆變形時，具有從孔部壁的變形集中區域，特別是產生伸長變形的部分發生龜裂的危險性。
一般，橡膠特性處於下述排斥的關係，即，與反彈性良好的橡膠的緩衝性、耐發熱性良好的情況相反，其反覆變形的耐伸長疲勞性差，與反彈性不好的橡膠的反覆變形的耐疲勞性良好的情況相反，其緩衝性、耐發熱性差。
於是，如果考慮耐伸長疲勞性而設計緩衝部的橡膠，則犧牲緩衝性、耐發熱性，形成緩衝性、耐發熱性不好的輪胎。同樣，如果考慮耐伸長疲勞性而設計胎面部的橡膠，則犧牲耐磨耗性，形成耐磨耗性差的壽命短的輪胎。
發明內容
本發明的目的在於提供一種具有在輪胎側面開口的孔的非空氣式輪胎，該非空氣式輪胎不犧牲過去的開孔非空氣式輪胎本來具有的緩衝性，耐發熱性和耐磨耗性，即使在產生孔部壁面的變形的集中區域的情況下，仍不容易在孔部壁上產生龜裂，另外，即使在發生該龜裂的情況下，龜裂仍不容易生長。
本發明是為了實現上述目的而構成的，本發明的非空氣式輪胎由橡膠彈性體等形成，具有在輪胎側面開口的多個孔，其特徵在於在該孔的周圍的至少輪胎半徑方向外側，設置與該孔周邊的橡膠相比較，耐伸長疲勞性良好的增強橡膠。
按照上述方案，在輪胎的觸地側部分承受荷載而變形時，開口於輪胎側面的孔也變形，在輪胎旋轉時，反覆變形，在該孔的輪胎半徑方向外側的一部分，集中地產生反覆伸長變形，但是，由於在孔的周圍的至少輪胎半徑方向外側，設置其耐伸長疲勞性比孔的周邊良好的增強橡膠，故可不損害胎面部、緩衝部的特性，防止在輪胎半徑方向外側的孔部壁發生龜裂的情況，或可延遲該龜裂的發生，其結果是，可延長輪胎的壽命。
另外，本發明的特徵在於在非空氣式輪胎的輪胎側面開口的多個孔的周圍的至少輪胎半徑方向外側，埋設增強布帛，增強線材等。
通過上述方案，當輪胎旋轉，孔變形時，在負荷作用於孔的輪胎半徑方向外側的孔部壁上時，上述增強件成為緩衝件，分散負荷，防止產生變形集中的情況，或緩和該情況，由此，不損害胎面部、緩衝部的特性，防止在輪胎半徑方向外側的孔部壁發生龜裂的情況，或可延遲該龜裂的發生。另外，即使在於該孔的輪胎半徑方向外側的孔部壁周圍發生龜裂的情況下，仍可防止，延遲龜裂的生長。
此外，本發明的特徵在於在非空氣式輪胎的在輪胎側面開口的多個孔的周圍的至少輪胎半徑方向外側，設置與該孔周邊的橡膠相比較，耐伸長疲勞性良好的增強橡膠，並且埋設增強布帛，增強線材等。
通過上述方案，不但具有上述增強橡膠的龜裂發生防止效果，而且還有增強件的變形減緩效果，更加有效地防止，緩和孔的輪胎半徑方向外側的變形集中區域的發生，由此，難於發生龜裂，獲得更良好的龜裂發生防止效果。
另外，設置於在輪胎側面開口的孔的周圍的至少輪胎半徑方向外側的增強橡膠可採用如下所述的橡膠，即，在耐疲勞性試驗中，所發生的龜裂的深度和長度的積達到100mm2時的次數，優選在150萬次以上，特別優選在300萬次以上。
此外，埋設於在輪胎側面開口的孔的周圍的至少輪胎半徑方向外側的增強件由通過尼龍，聚酯纖維等的合成纖維形成的布帛，增強線材等形成。此時，由布帛形成的增強件兼有柔軟性。
象上述方案那樣，可通過採用增強件，有效地分散作用於孔的輪胎半徑方向外側的負荷，可防止、減緩變形集中區域的發生，抑制龜裂的發生。即使在發生龜裂的情況下，仍可防止，延遲龜裂的生長。另外，還可減小與障礙物的接觸造成的外傷的發生，即使在發生外傷的情況下，該外傷仍不容易傳遞，可防止該傷口的擴大。
圖1為表示本發明的開孔實心輪胎的第1實施例的沿輪胎軸線的剖視圖；圖2為圖1的沿X-X線的剖視圖；圖3表示第1實施例的開孔實心輪胎的另一實例；圖3A為以左半部表示另一實例1的輪胎的沿輪胎軸線的剖視圖；圖3B為以左半部表示另一實例2的輪胎的沿輪胎軸線的剖視圖；圖3C為以左半部表示另一實例3的輪胎的沿輪胎軸線的剖視圖；圖4表示本發明的開孔實心輪胎的第2實施例；圖4A為沿輪胎軸線的剖視圖；圖4B為圖4A的沿X-X線的剖視圖；圖5為第2實施例的開孔實心輪胎的另一實例1；圖5A為以左半部表示輪胎的沿輪胎軸線的剖視圖；圖5B為圖5A的沿X-X線的剖視圖；
圖6為第2實施例的開孔實心輪胎的另一實例2；圖6A為以左半部表示輪胎的沿輪胎軸線的剖視圖；圖6B為圖6A的沿X-X線的剖視圖；圖7為第2實施例的開孔實心輪胎的另一實例3；圖7A為以左半部表示輪胎的沿輪胎軸線的剖視圖；圖7B為圖7A的沿X-X線的剖視圖；圖8為第2實施例的開孔實心輪胎的另一實例4；圖8A為以左半部表示輪胎的沿輪胎軸線的剖視圖；圖8B為圖8A的沿X-X線的剖視圖；圖9為本發明的開孔實心輪胎的第3實施例；圖9A為以左半部表示輪胎的沿輪胎軸線的剖視圖；圖9B為圖9A的沿X-X線的剖視圖；圖10表示針對過去的非空氣式輪胎與本發明的第2實施例的另一實例3而進行的變形實驗的狀況和結果；圖10A為表示未施加荷載的過去的非空氣式輪胎的狀態的輪胎的局部剖視圖；圖10B為表示未施加荷載的第2實施例的另一實例3的非空氣式輪胎的狀態的輪胎的局部剖視圖；圖10C為表示施加2噸的荷載時的過去的非空氣式輪胎的狀態的輪胎的局部側視圖；圖10D為表示施加2噸的荷載時的第2實施例的另一實例3的非空氣式輪胎的狀態的輪胎的局部側視圖；圖10E為表示施加荷載時的變化量與變形率的表；圖11為說明對反覆變形的耐拉伸疲勞進行試驗的橡膠試驗片的圖；圖12為表示對本發明的增強橡膠的具體配比實例和其特性，與過去的一般的胎面部橡膠和緩衝部橡膠的配比實例及其特性進行對比的表；圖13為表示過去的開孔實心輪胎的一個實例的局部剖開的透視圖。
標號的說明標號1表示開孔實心輪胎；標號2表示基部；標號3表示胎面部；標號4表示緩衝部；標號5表示輪胎側面；標號6，6a，6b表示孔；標號7，7a，7a表示開口部；標號8，8a，8b表示增強橡膠；標號9表示孔部壁；標號10表示增強件；標號11表示金屬板；標號12表示橡膠試驗片；標號h表示試驗片的橡膠的高度；標號D表示試驗片的橡膠的直徑；標號S表示胎圈鋼絲線。
具體實施例方式
下面根據附圖，對本發明的實施例進行描述。
圖1和圖2表示本發明的開孔實心輪胎的第1實施例，圖1為沿輪胎軸線的剖視圖，圖2為圖1的沿X-X線的剖視圖。
在該第1實施例中，非空氣式的開孔實心輪胎1由橡膠等的彈性材料形成，在同心圓上，設置有安裝於輪輞上的內周部分的基部2和觸地側的胎面部3。另外，在兩個部分之間形成緩衝部4，該緩衝部4的輪胎左右兩側面5a、5b上，，沿輪胎軸向分別開設有多個孔6a、6b，並且該孔沿圓周方向設置。另外，增強橡膠8a、8b按照在包括孔6a、6b的開口部7a、7b的範圍內，覆蓋輪胎兩側面5a、5b的方式設置。
增強橡膠8a、8b覆蓋輪胎兩側面5a、5b的範圍為至少包括孔6a、6b的開口部7a、7b的範圍，其為僅僅設置於緩衝部的側面的方案，也可為按照跨過緩衝部和胎面部，或緩衝部與胎面部和基部的方式設置的方案。
另外，增強橡膠8a、8b按照從孔6a、6b的開口部7a、7b，沿深度方向，從孔深度的約4分之1起處至整體範圍內，覆蓋孔的周圍整體的方式構成。
作為具體實例，在7.00～12的輪胎的場合，設置於輪胎兩側面5a、5b的增強橡膠8a、8b的厚度在5～15mm的範圍內，沿孔深度方向覆蓋孔6a、6b周圍的增強橡膠8a、8b沿深度方向逐漸減小，到孔深度的約3分之1至3分之2處。
用於增強橡膠8a、8b的橡膠材料為耐拉伸疲勞性良好的橡膠，比如，硬度{(JIS K6253(1997)肖氏硬度計A硬度}在50～80度的範圍內，以天然橡膠和聚丁二烯橡膠為主體，作為增強劑適合混合ISAF、HAF等級的炭黑，該炭黑的氮吸附比表面積在70～140m2/g的範圍內，另外，還可為適當組合二氧化矽而使用的類型。圖12表示對優選的增強橡膠的具體配比實例和其特性(配比實施例1～3)，與過去的一般的胎面部橡膠和緩衝部橡膠的配比實例及其特性進行對比的表。
圖12的表所示的耐拉伸疲勞性的試驗通過下述方式而進行，該方式為圖11所示的那樣的兩端與金屬板11粘接，高度h為18mm，直徑D為21mm的圓柱狀的橡膠試驗片12沿高度方向按照300次/1分的頻率反覆伸長25％。
接著，測定該試驗片所產生的龜裂的深度與長度的積達到100mm2時的次數。
在表中，增強橡膠、胎面部橡膠、以及緩衝部橡膠的耐伸長疲勞性、即，試驗片所產生的龜裂的深度與長度的積達到100mm2時的次數在增強橡膠的配比實施例1～3的場合，分別為316萬次、357萬次、300萬次，與此相對，在胎面部橡膠的場合，為107萬次、在緩衝部橡膠的場合，為43萬次，增強橡膠的配比實施例1～3的耐伸長疲勞性為胎面部橡膠的約3倍，緩衝部橡膠的約7倍。
普通的非空氣式輪胎(實心輪胎)的使用界限依賴於胎面部的磨耗，因胎面部磨耗，產生壽命問題。但是，在開孔非空氣式輪胎中，具有下述的情況，即，在產生輪胎胎面部的磨耗造成的輪胎壽命問題之前，由於在孔部壁處產生的變形，產生龜裂，儘管保持輪胎的性能，仍不得已而更換輪胎。
由此，人們希望防止作用於孔部壁上的變形造成的龜裂發生，與普通的非空氣式輪胎相同，依賴輪胎胎面的磨耗的壽命構成開孔非空氣式輪胎的使用界限。
為了實現該目的，如前所述，為了在不損害非空氣式輪胎的緩衝性、耐發熱性(緩衝部)，耐磨耗性(胎面部)的情況下，防止孔部壁的龜裂的發生，圍繞孔而設置增強橡膠。該增強橡膠採用圖12的表中給出的配比實施例1～3那樣的，其耐拉伸疲勞性高於緩衝部橡膠，胎面部橡膠的橡膠。
在這樣的結構的開孔非空氣式輪胎1中，在輪胎側面5a、5b側的孔6a、6b的開口部7a、7b的周圍，設置相對反覆變形，耐拉伸疲勞性良好的增強橡膠8a、8b，由此，即使在孔6a、6b反覆變形，在孔部壁9中的伸長變形較大的輪胎半徑方向外側，產生反覆伸長變形的情況下，仍不損害胎面部，緩衝部的特性，防止龜裂的發生，即使在產生龜裂的情況下，仍可延遲其生長，可延長開孔非空氣式輪胎的壽命。
另外，由於包括孔6a、6b的開口部7a、7b的輪胎兩側面5a、5b的強度提高，故即使在輪胎與障礙物等碰撞的情況下，外傷的發生仍可減小，還可延遲傷口的龜裂的生長。
圖3表示第1實施例的開孔實心輪胎的另一實例1～3。
圖3A所示的另一實例1按照增強橡膠8覆蓋包括孔6的周圍的輪胎半徑方向外側的輪胎側面5的方式構成。
圖3B所示的另一實例2按照增加覆蓋輪胎側面5的增強橡膠8的厚度，並且增強橡膠8覆蓋整個孔6的方式構成。
另外，圖3C所示的另一實例3按照減小覆蓋輪胎側面5的增強橡膠8的厚度，並且僅僅覆蓋孔6的周圍的輪胎側面的方式構成。
圖4表示本發明的開孔實心輪胎的第2實施例。
該第2實施例基本按照下述方式構成，該方式為替代第1實施例的增強橡膠，增強件10a、10b在包括孔6a、6b的開口部7a、7b的範圍，沿輪胎兩側面5a、5b，沿輪胎周向連接，跨過緩衝部4的橡膠或胎面部3，基部2的橡膠而埋設，覆蓋孔6a、6b的周圍。
增強件10a、10b通過由比如，尼龍，聚酯纖維等的合成纖維形成的織布而形成，也可為沿各方向具有伸縮性的材質。
另外，也可對輪胎主體進行粘接處理，是否進行粘接處理不是特別限定的。
通過該方案，在輪胎旋轉，孔6a、6b反覆變形時，增強件10a、10b可分散作用於孔部壁9的輪胎半徑方向外側的負荷，可防止產生伸長變形的集中區域的情況，或可減緩該情況，可防止龜裂的發生。另外，即使在龜裂發生的情況下，仍可防止龜裂的生長，或延遲該發生。
此外，由於在包括孔6a、6b的開口部7a、7b的輪胎兩側面5a、5b中，埋設增強件10a、10b，故可減少與障礙物的接觸造成的外傷的發生，即使在發生外傷的情況下，該外傷仍不容易傳播，可防止傷口的擴大。
圖5～圖8表示第2實施例的開孔實心輪胎的另一實例1～4。
圖5所示的另一實例1按照增強件10沿輪胎周向連接，沿孔6的輪胎半徑方向外側，以及包括孔6的半徑方向外側的輪胎側面5埋設的方式構成。
圖6所示的另一實例2按照增強件10沿輪胎周向呈帶狀連接，覆蓋孔6的輪胎半徑方向外側而埋設的方式構成。
圖7所示的另一實例3按照在孔6的周圍，埋設由鋼軟線的線材形成的多根增強件10的方式構成。
圖8所示的另一實例4按照在孔6的周圍整體埋設帽狀的增強件10的方式構成。
圖9表示本發明的開孔實心輪胎的第3實施例。
該第3實施例按照將第1實施例的另一實例1和第2實施例的另一實例1組合的方式構成，按照在位於孔6的周圍的輪胎半徑方向外側，並且沿輪胎周向連接而設置的增強橡膠8中，增強件10沿輪胎周向連接而埋設的方式構成。
通過形成該方案，增強件10分散作用於孔部壁9上的負荷，防止產生變形集中區域的情況，並且即使在產生變形集中區域的情況下，增強橡膠8仍可防止龜裂的發生。
圖10表示針對過去的非空氣式輪胎，與本發明的第2實施例的另一實例3而進行的變形試驗的狀況及其結果，圖10A為表示未作用荷載的過去的非空氣式輪胎的狀態的輪胎的局部剖視圖，圖10B為表示未施加荷載的第2實施例的另一實例3的非空氣式輪胎的狀態的輪胎的局部側視圖，圖10C為表示施加2噸的荷載時的過去的非空氣式輪胎的狀態的輪胎的局部側視圖，圖10D為施加2噸的荷載時的第2實施例的另一實例3的非空氣式輪胎的狀態的輪胎的局部側視圖，圖10E為表示施加荷載時的變化量與變形率的表。
如圖10的試驗狀況如表所示，在孔的周圍埋設增強件的非空氣式輪胎的孔端部的變形率為過去的未埋設增強件的非空氣式輪胎的一半以下。通過在孔的周圍埋設增強件的方案，增強件可分散作用於輪胎承受荷載而變形時的孔部上的負荷，可適合減緩孔周圍的變形，防止變形的集中，防止龜裂的發生，可提高輪胎的耐久性。
在本發明中，增強橡膠和增強件及其組合不限於上述的實施例，也可為到目前描述的實施例的各種組合，另外，也可不限於這些組合。
另外，在各實施例的輪胎側開口的孔的形式不限於上述各實施例中給出的孔的形狀，比如，孔的形狀不限於圓形，也可為橢圓、卵形、四邊形、或多邊形、或它們的組合。
此外，沿周向成排並列的孔排既可為單層，也可為兩層以上，孔也可沿輪胎軸向貫穿，還可在輪胎的內部密封。對於孔的設置，輪胎寬度方向左右和輪胎直徑方向上下既可並列，也可呈交錯狀而交替地排列，採用各種形式。
產業上的利用可能性本發明為上述的方案，對於具有在輪胎側面開口的孔的非空氣式輪胎，即使孔部反覆變形的情況下，仍可防止或延遲在孔部產生的龜裂，或者即使在產生龜裂的情況下，仍可延遲其生長。
權利要求
1.一種非空氣式輪胎，該非空氣式輪胎具有在輪胎側面開口的多個孔，其特徵在於在該孔的周圍的至少輪胎半徑方向外側，設置與該孔周邊的橡膠相比較，耐伸長疲勞性良好的增強橡膠。
2.一種非空氣式輪胎，該非空氣式輪胎具有在輪胎側面開口的多個孔，其特徵在於在該孔的周圍的至少輪胎半徑方向外側，埋設增強布帛，增強線材等。
3.一種非空氣式輪胎，該非空氣式輪胎具有在輪胎側面開口的多個孔，其特徵在於在該孔的周圍的至少輪胎半徑方向外側，設置與該孔周邊的橡膠相比較，耐伸長疲勞性良好的增強橡膠，並且埋設增強布帛，增強線材等。
全文摘要
本發明提供一種非空氣式輪胎，該非空氣式輪胎具有在輪胎側面開口的多個孔(6)，在該孔(6)周圍的至少輪胎半徑方向外側，設置耐伸長疲勞性良好的增強橡膠(8)。由此能夠得到開孔非空氣式輪胎的原有的緩衝性、耐發熱性，以及耐磨耗性的同時，防止孔部壁(9)的龜裂的發生。通過本發明很好的解決了以下問題，即，在輪胎側面具有開口的孔(6)的非空氣式輪胎(1)的孔部壁(9)上發生的龜裂，即便能夠保持輪胎的性能的情況下，但考慮到輪胎的外觀價值，故仍不得已而更換輪胎的問題。
文檔編號B60C7/10GK1798662SQ20048000179
公開日2006年7月5日 申請日期2004年2月4日 優先權日2003年2月5日
發明者加藤祐作, 尾崎啟隆 申請人:福山橡膠工業株式會社