无气轮胎的制作方法

本发明涉及不使用高压空气，能够通过自身的构造支承载荷的无气轮胎。

背景技术：

近年来，通过下述专利文献1～4等提出了各种无气轮胎的方案。无气轮胎不使用高压空气而能够通过自身的构造支承载荷。因此无气轮胎具有不爆胎的优点。

在图6中示出典型的无气轮胎100的侧视图。无气轮胎100具有：圆筒状的胎面环102，其具有由弹性体构成的接地面；金属制的轮毂部106，其配置于胎面环102的径向内侧并且固定于车轴104；多个轮辐108，它们用于将胎面环102与轮毂部106连结。各轮辐108例如由比较柔软的弹性体材料构成，具有：固定于胎面环102侧的外端108a、和固定于轮毂部106侧的内端108b。在本例中，在对轮胎未加载载荷的状态下，各轮辐108沿着轮胎放射面110(包括轮胎旋转轴CL在内的平面)以直线状延伸。

在上述那样的无气轮胎100中，胎面环102的刚性在轮胎周向上不均匀。例如，胎面环102中连接轮辐108的外端108a的部分具有比未连接轮辐108的部分高的刚性。换言之，这种无气轮胎100的胎面环102的刚性大的部分以及刚性小的部分交替地接地，因此在行驶时产生振动，因此存在乘车舒适性差的缺点。

为了消除上述缺点，在下述专利文献4中提出了图7(a)、(b)所示的无气轮胎200的方案。该无气轮胎200如图7(a)所示，用于将胎面环202与轮毂部206连结的轮辐208相对于轮胎放射面110以角度θ倾斜。与沿着轮胎放射面110的轮辐相比，这样的轮辐208防止胎面环202的刚性在轮胎周向上急剧变化，防止如上所述的行驶中的振动，从而可期待提供优异的乘车舒适性的效果。

另外，图7(b)是从内周面侧观察胎面环202的展开图，上下方向对应于轮胎周向。从图7(b)可以明确：在本例的无气轮胎中，在胎面环202的圆周方向上，通常构成为轮辐208接地于路面(实质上是经由胎面环202接地)。因此该情况的无气轮胎200更有效地防止上述那样的行驶中的振动，从而可期待提供优异的乘车舒适性的效果。

专利文献1：日本专利第4852767号公报

专利文献2：日本专利第4914211号公报

专利文献3：日本专利第4855646号公报

专利文献4：日本专利第5539479号公报

在无气轮胎的负载行驶中，各轮辐反复进行伸长以及弯曲。例如，若返回图6，可理解为：对位于胎面环102的接地面的正上方的轮辐108作用相对较大的弯曲，另一方面，位于轮毂部106的正上方的轮辐被承受垂直载荷的轮毂部106相对较大地拉伸。因此轮辐主要需要能够承受弯曲以及拉伸的反复变形的构造。

此外，在图8(a)中示出无气轮胎200的无负载时的局部侧视图，在图8(b)中示出承受垂直载荷而接地的状态。如图8(a)所示，在无负载时，与胎面环202倾斜地连接的轮辐208的外端208a呈沿着胎面环202的圆弧状内周面形状的圆弧状。另一方面，如图8(b)所示，在承受载荷而胎面环202接地于路面的情况下，在该接地面的正上方的位置，轮辐208的外端208a以沿着平坦的胎面环202的内周面的方式以直线状变化。此时，在轮辐208的外端208a侧的部分产生弯曲变形，其变形量在周向的中央部附近最大，朝向两端部逐渐减小。

另一方面，无气轮胎200的轮毂部206实质上由不变形的金属材料形成。因此固定于轮毂部206侧的轮辐208的内端208b侧的部分，仅仅是单纯地向长度缩短的方向弯曲。

如以上那样，为了提高乘车舒适性，在具有以相对于轮胎放射面倾斜的方式配置的轮辐的无气轮胎中，存在形变容易集中于该轮辐的轮胎径向的外端侧，并以该部分为起点在早期产生损伤的问题。

技术实现要素：

本发明是鉴于以上那样的实际情况所做出的，主要目的在于提供一种能够提高轮辐的耐久性的无气轮胎。

本发明为无气轮胎，其具有：圆筒状的胎面环，其具有由弹性体构成的接地面；轮毂部，其配置于所述胎面环的轮胎径向内侧并且固定于车轴且实质上由非拉伸性材料构成；以及多个轮辐，它们由弹性材料构成并且用于将所述胎面环与所述轮毂部连结，各所述轮辐具有：固定于所述胎面环侧的外端、和固定于所述轮毂部侧的内端，所述外端和所述内端均相对于轮胎轴向倾斜地延伸，所述轮辐的所述外端侧的压缩刚性S_r大于所述轮辐的所述内端侧的压缩刚性S_h。

在本发明的其他方式中优选为，所述压缩刚性之比S_h/S_r为0.95以下。

在本发明的其他方式中优选为，所述压缩刚性之比S_h/S_r为0.20～0.95。

在本发明的其他方式中优选为，在各所述轮辐中，从所述外端到所述内端的实际长度Ls为从所述外端到所述内端的最短距离Ld的1.01～1.10倍。

在本发明的其他方式中，所述轮辐的所述外端侧的厚度t_r大于所述轮辐的所述内端侧的厚度t_h。在该情况下，优选为所述轮辐的所述外端侧的厚度t_r为所述轮辐的所述内端侧的厚度t_h的1.2倍以下。

在本发明的其他方式中优选为，在所述轮辐的沿着轮胎径向的横截面中，所述轮辐的所述内端侧的曲率半径R_h小于所述轮辐的所述外端侧的曲率半径R_r。

在本发明的其他方式中优选为，各所述轮辐的所述外端以及所述内端设置于经过轮胎旋转轴的同一放射方向线上。

在本发明的其他方式中优选为，各所述轮辐的所述外端侧相对于所述放射方向线的倾斜角度，小于所述内端侧相对于所述放射方向线的倾斜角度。

在具有相对于轮胎放射面倾斜的轮辐的无气轮胎中，加载载荷时轮辐的主要变形是伴随轮胎的挠曲量的变形。另外，对于轮辐的外端侧在接地时进一步施加使圆弧状的外端变为直线状的变形。另一方面，轮毂部侧亦即轮辐的内端侧的变形基本上仅为基于上述挠曲量的变形。因此现有的无气轮胎的轮辐所产生的形变，存在在外端侧比内端侧大的倾向。轮辐的耐久性由因其变形的反复而产生的形变以及由其导致的发热所支配。因此为了提高轮辐的耐久性，而使形变极力分散以使轮辐不产生局部较大的形变是很重要的。

本发明的无气轮胎构成为轮辐的外端侧的压缩刚性S_r大于轮辐的内端侧的压缩刚性S_h。由此在轮胎行驶时，能够使在轮辐的外端侧产生的形变相对减少，另一方面，能够使在轮辐的内端侧产生的形变相对增加。由此在轮胎行驶中作用于各轮辐的形变被分散至均匀，进而提高轮辐的耐久性。

通过以上那样的作用，具有倾斜轮辐的本发明的无气轮胎能够维持优异的乘车舒适性、并且大幅度地提高耐久性。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式的无气轮胎的整体侧视图。

图2是图1的无气轮胎的局部立体图。

图3是轮辐的剖视图。

图4(a)是用于说明轮辐的外端侧的压缩刚性的剖视图，(b)是用于说明轮辐的内端侧的压缩刚性的剖视图。

图5是表示轮辐的其他实施方式的剖视图。

图6是现有的无气轮胎的侧视图。

图7(a)是现有的无气轮胎的立体图，(b)是从内周面侧观察其胎面环的展开图。

图8(a)是图7的无气轮胎的无负载状态的局部侧视图，(b)是其接地状态的图。

附图标记说明：1…无气轮胎；2…胎面环；3…轮毂部；4…轮辐。

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的一个实施方式进行详细地说明。

图1是本实施方式的无气轮胎1的整体侧视图，图2表示其局部立体图。如图1以及图2所示，本实施方式的无气轮胎1具有：由弹性体构成的圆筒状的胎面环2、配置于胎面环2的轮胎径向内侧的轮毂部3、以及由弹性材料构成并且用于将胎面环2与轮毂部3连结的多个轮辐4。在本实施方式中，例如示出设计为轿车用的无气轮胎，但本发明作为所谓的车辆用轮胎而应用。

胎面环2为连续的环状体，具有：接地于路面的接地面2a、和作为其相反侧的面的内周面2b。胎面环2例如能够构成为包括：耐磨损性优异的橡胶、和配置于其内部的帘线加强层。关于这些部件的详细情况，可按照惯例采用各种方式。如从图1的侧视图观察可理解的那样，接地面2a以及内周面2b均形成为圆筒面。能够在接地面2a设置沟、凹部进而贯通孔等用于将路面的水向轮胎的外部排出的各种图案。

轮毂部3使相当于安装于充气轮胎的所谓轮辋的部分，并固定于未图示的车轴。轮毂部3例如由钢、铝合金或者镁合金等实质上非拉伸性的材料构成。

如图1所示，轮辐4沿轮胎周向设置有多个。如从图2中理解的那样：各轮辐4具有板状的形状。在图2中较浅地着色示出了轮辐4的沿着轮胎径向的横截面。在本实施方式中，轮辐4由基于热固性树脂更具体而言聚氨酯树脂的浇铸成型体形成。例如，在模具内预先配置胎面环2和轮毂部3，并向模具内填充热固性树脂以便将它们连结。通过加热来固化高分子材料，由此使将胎面环2与轮毂部3连结的轮辐4成型。

如图1所示，在本实施方式中，在胎面环2的内周面2b以及轮毂部3的外周面3a形成有沿轮胎周向以环状连续的粘接层5。本实施方式的粘接层5例如由与各轮辐4实质上相同的材料形成。这样的粘接层5能够将各轮辐4的外端6以及内端7分别更稳固地连接于胎面环2以及轮毂部3。本实施方式的粘接层5例如以1～3mm左右的厚度形成。

各轮辐4具有：固定于胎面环2侧的外端6、和固定于轮毂部3侧的内端7。

如本实施方式那样，在轮辐4经由粘接层5(图1所示)固定于胎面环2的情况下，轮辐4的外端6被定义为除了粘接层5之外的端部(端面)。同样，轮辐4的内端7被定义为除了粘接层5之外的端部(端面)。

如本实施方式那样，在轮辐4与粘接层5一体地连结的情况下，通过将未设置轮辐4的粘接层5的表面假想并且顺利地连结，从而能够确认轮辐4的外端6以及内端7。

从图2可明确的那样，轮辐4的外端6以及内端7均从轮胎宽度方向的一端侧向另一端侧相对于轮胎轴向倾斜地延伸。轮辐4的外端6相对于包括轮胎旋转轴CL在内的轮胎放射面110以角度θ1倾斜。同样，轮辐4的内端7相对于包括轮胎旋转轴CL在内的轮胎放射面110以与外端6相同的方向以角度θ2倾斜。这样的倾斜的轮辐4能够缓和胎面环2在轮胎周向上的刚性变化，抑制轮胎行驶中的振动，有利于提供优异的乘车舒适性。

为了维持无气轮胎1的横向刚性并且充分提高乘车舒适性，上述轮辐4的各角度θ1以及θ2优选为10～70度左右。在本实施方式中，上述角度θ1与角度θ2实质上相同，但并不限定于这样的方式。

另外，在轮辐4的轮胎周向的配置间距例如为轮辐4的轮胎周向的长度以下的情况下，各轮辐4能够经由胎面环2而不间断地连续地接地于地面。这样的无气轮胎1能够提供更优异的乘车舒适性。

轮辐4相对于轮胎放射面110倾斜地配置、并且胎面环2的内周面2b为圆筒面，由此轮辐4的外端6形成为向轮胎径向外侧凸出的圆弧状面。另一方面，轮辐4相对于轮胎放射面110倾斜地配置、并且轮毂部3的外周面3a为圆筒面，由此轮辐4的内端7由凹圆弧面形成。

在本实施方式中，轮辐4的外端6侧的压缩刚性S_r设定为大于轮辐4的内端7侧的压缩刚性S_h。如背景技术所述的那样，在轮辐4上产生基于自身的挠曲的弯曲，但对于轮辐4的外端6侧进一步施加使圆弧状面的外端6成为直线状的变形。另一方面，轮毂部3侧亦即轮辐4的内端7侧的变形，基本上仅为基于上述挠曲量的变形。因此在轮辐4产生的形变存在在外端6侧比内端7侧大的倾向。另一方面，为了提高轮辐的耐久性，使形变极力分散，以使轮辐4不产生局部较大的形变是很重要的。

本实施方式的无气轮胎1如上所述，构成为轮辐4的外端6侧的压缩刚性S_r大于轮辐4的内端7侧的压缩刚性S_h。在轮胎行驶时，在轮辐4的外端6侧接地而平坦地挠曲时，通过使在轮辐4的内端7侧产生的形变比以往增加，从而能够相对地减少轮辐4的外端6侧的挠曲。由此在轮胎行驶中作用于各轮辐4的形变被分散至均匀，进而提高轮辐4的耐久性。即，本实施方式的无气轮胎1能够维持基于倾斜轮辐4的优异的乘车舒适性、并且大幅度地提高耐久性。

在图3中示出图2所示的轮辐4的沿着轮胎径向的横剖视图(在图2中较浅地着色的部分)。在本实施方式中，轮辐4的外端6以及内端7设置于经过轮胎旋转轴CL的同一放射方向线11上。这样的轮辐4也有效防止轮胎行驶中的振动，特别是有效地提高切向力变化(TFV)、横向力变化(LFV)。

各轮辐4的外端6侧的压缩刚性S_r被定义为：在无气轮胎1的无负载状态下，从轮辐4的外端6向轮胎放射方向内侧直至距离A处的外端侧部分8的压缩刚性。同样，轮辐4的内端7侧的压缩刚性S_h被定义为：从轮辐4的内端7向放射方向外侧直至距离B处的内端侧部分9的压缩刚性。距离A以及B分别为轮辐4的放射方向的长度(在本例中与图3的轮辐最短距离Ld一致)的20％。这是因为该部分特别有助于提高作为轮辐的端部侧的刚性。

外端侧部分8以及内端侧部分9各自的压缩刚性以如下方式测定。首先，如图4(a)、(b)所示，从轮辐4切出外端侧部分8以及内端侧部分9。各外端侧部分8以及内端侧部分9的两端以维持它们使用的形状(无负载时的形状)的状态固定于夹具10、10。接着，使夹具10作用沿图3的放射方向线11的方向的载荷W，并测定各部分8以及9的沿着放射方向线11的挠曲量δ。而且，通过载荷W与挠曲量δ之比W/δ来获得外端侧部分8以及内端侧部分9各自的压缩刚性。

轮辐4的上述压缩刚性之比S_h/S_r不做特别限定，但优选为0.95以下，更优选为0.90以下。由此在能够使轮胎行驶时作用于轮辐4的形变更有效地向内端7侧分散方面是优选的。对于上述压缩刚性之比S_h/S_r的下限值也不做特别限定，但若过小，则有可能使轮胎行驶时作用于轮辐4的形变集中于内端7侧，因此优选为0.05以上，更优选为0.10以上，进一步优选为0.20以上。

作为调节轮辐4的外端6侧的压缩刚性S_r以及内端7侧的压缩刚性S_h的机构，可列举出各种方式。

在图3的实施方式中，作为一个例子，示出轮辐4的外端侧部分8沿着放射方向配置，另一方面，轮辐4的内端侧部分9以相对于放射方向更大地倾斜的方式配置的形态。由此能够构成为在轮辐4作用有压缩载荷时，外端侧部分8难以挠曲，另一方面，内端侧部分9容易挠曲。在图3所示的实施方式中，作为整体形状，轮辐4在从外端6沿着放射方向大致笔直地延伸之后，以向轮胎周向的一侧平滑地凸出的方式弯曲至内端7。

如图3所示，在各轮辐4中，从外端6到内端7的实际长度(沿着形状测定的长度)Ls优选形成为大于从外端6到内端7的最短距离Ld。由此，例如在轮胎旋转中，能够向位于轮毂部3的正上方的轮辐4施加用于支承载荷的拉伸量。为了可靠地发挥这样的作用，轮辐4的实际长度Ls优选为上述最短距离Ld的1.01倍以上。另一方面，若轮辐4的实际长度Ls过度增大，则在轮胎旋转中，有可能使位于轮毂部3的正上方的轮辐4无法支承载荷。根据这样的观点，轮辐4的实际长度Ls优选为上述最短距离Ld的1.10倍以下。

在本实施方式中，轮辐4的外端6侧的厚度t_r被设定为与轮辐4的内端7侧的厚度t_h实质上相等(0.8≤t_r/t_h≤1.2)。但是作为调节轮辐4的外端6侧的压缩刚性S_r以及内端7侧的压缩刚性S_h的其他单元，轮辐4的外端6侧的厚度t_r也可以大于轮辐4的内端7侧的厚度t_h。

改变轮辐4的厚度调整刚性的单元可以与上述方式并用，也可以分别独立地采用。即使根据这样的方式，也能够将轮辐4的外端6侧的压缩刚性S_r设定为大于轮辐4的内端7侧的压缩刚性S_h。上述各厚度t_r、t_h如图4(a)以及图4(b)所示，被定义为从轮辐4切出的各部分8以及9的平均厚度，在与胎面环2或轮毂部3的边界部分设置有倒角等的情况下，被设定为除了这些倒角之外的厚度。

另一方面，在使轮辐4的厚度不同来调节压缩刚性的情况下，因所设定的厚度不同，有可能在厚度t_h较小的内端7侧产生耐久性变差。因此作为优选的方式，轮辐4的外端6侧的厚度t_r优选为轮辐4的内端7侧的厚度t_h的1.2倍以下。

作为调节轮辐4的外端6侧的压缩刚性S_r以及内端7侧的压缩刚性S_h的又一其他单元，如图4(a)以及(b)所示，在轮辐4的沿着轮胎径向的横截面中，轮辐4的内端7侧(内端侧部分9)的曲率半径R_h被设定为小于轮辐4的外端6侧(外端侧部分8)的曲率半径R_r。该单元可以与上述各方式并用，也可以分别独立地采用。

在上述曲率半径较大的情况下，提高该部分的耐压缩刚性，另一方面，在上述曲率半径较小的情况下，容易以该部分为起点进行挠曲。在图4(a)中，外端侧部分8的曲率半径R_r几乎无限大，内端侧部分9具有仅向一侧凸出的曲率，并且其曲率半径R_h被设定为小于曲率半径R_r。另外，在外端侧部分8或内端侧部分9中，在曲率半径连续地变化的情况下，上述曲率半径R_r或者R_h被特定为具有经过该部分的两端20、20以及它们之间的中间部30这三点的单一圆弧。

在图5中示出其他实施方式的轮辐4的沿着轮胎径向的横截面。在图5所示的实施方式中，作为整体形状，轮辐4在从外端6沿着放射方向大致笔直地延伸之后，具有：以向轮胎周向的一侧平滑地凸出的方式弯曲的第1弯曲部13、和以向轮胎周向的另一侧平滑地凸出的方式弯曲的第2弯曲部14，并达到内端7。这样的实施方式的轮辐4，将外端6侧的压缩刚性S_r设定为大于内端7侧的压缩刚性S_h。

虽未详细图示，但例如可以采用在图5的轮辐的横截面形状中，除去沿放射方向延伸的直线部分后的S字状的横截面形状。在该情况下，用两个弯曲部13、14改变曲率半径或者厚度，由此能够调整各自的压缩刚性。

以上，虽然对本发明的特别优选的实施方式进行了详述，但本发明不限定于图示的实施方式，也可以变形为各种方式来实施。特别是对于轮辐4的具体形状而言，包括满足作为本发明的主旨的轮辐4的外端6侧的压缩刚性S_r大于内端7侧的压缩刚性S_h的任何方式。

实施例

试制了形成图1～4的基本构造的无气轮胎(相当于轮胎尺寸为125/80R13的轮胎)，并测试了耐久性、轮胎重量以及TFV。除轮辐以外的结构，各轮胎实质上均形成为同一规格。轮辐通过基于聚氨酯树脂(热固性树脂)的浇铸成型法，经由粘接层而与胎面环以及轮毂部一体地成型。主要的共用规格如下。

轮辐的最短距离Ld：80mm

轮辐的内端侧的厚度t_h：3mm

轮辐的角度θ1、θ2：20度

测试方法如下。

＜耐久性＞

依照FMVSS109，使各测试轮胎在载荷1.5kN的条件下在转鼓试验机上行驶，并测定了直至轮胎发生故障为止的行驶时间。结果是以比较例1的行驶时间为100的指数，数值越大表示越良好。

＜轮胎重量＞

测定了一个无气轮胎1的重量。结果是以比较例1的重量为100的指数，数值越小表示越良好。

＜TFV＞

使用均匀性试验机，并按照以下的条件测定了切向力变化(TFV)。结果是以比较例2的TFV为100的指数，数值越小表示越良好。

测试的结果示于表1。另外，在表1中实施例1～3以轮辐的压缩刚性比S_h/S_r不变的方式调节了轮辐的长度比。另外，在实施例4－5、6－7中，通过改变轮辐的内端侧以及外端侧的倾斜，使轮辐的压缩刚性比S_h/S_r变化。

表1

如表1所示，能够确认实施例的轮胎将TFV维持得较小、并且提高耐久性、不牺牲生产率，且降低滚动阻力。