专利名称：非空气式轮胎的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种非空气式轮胎，该轮胎具有在轮胎侧面开口的多个孔。
背景技术：
过去的叉车，轮式装载机等的产业车辆用的车轮采用充气轮胎。但是，在重物运送中，因路面条件恶劣等原因而泄气，在具有泄气的危险的场合，代替充气轮胎，而多优选采用非空气式轮胎(实心轮胎)。
但是，非空气式轮胎的刚性较高，该轮胎在路面的凹凸部振动，该振动传递给机体，舒适性差，另外产生轮开裂等情况，还对机体造成不利影响。
于是，人们提出在非空气式轮胎的侧面开设孔的方法，是能够发挥非空气式轮胎的不泄气的特性，同时赋予缓冲性的方法。在JP特表平11-514602号文献、JP特表2000-515452号文献、JP特开平10-236217号文献中公开了在非空气式轮胎侧面开设的孔的理想形式。根据这些提案而投入实用的，开设有孔的非空气式轮胎广泛地投入到市场而使用。图13表示设置在过去的轮胎侧面开口的孔的非空气式轮胎(实心轮胎)，即，开孔实心轮胎的一个实例。
如图13所示，过去的开孔实心轮胎T由橡胶弹性材料形成，安装于轮辋(图中未示出)上的内周部分的基部B与接触地面侧的胎面D设置于同心圆上，在轮胎左右两侧的相应侧面上，沿轮胎轴向开设多个孔H。
原来，在非空气式轮胎中的与轮辋嵌合的内周部分，采用刚性较高的橡胶，以便将轮胎牢固地固定于轮辋上。另外，考虑到防止向机体的振动传递与舒适性，在非空气式轮胎中的与轮辋嵌合的内周部分与和接触路面的胎面部之间的中间部，采用缓冲性良好的橡胶。另外，考虑到与路面的摩擦，一般胎面部采用耐磨耗性良好的橡胶，胎面部与中间部由同质的橡胶构成。
该方案在设置于轮胎侧面开口的孔的非空气式轮胎，即，开孔实心轮胎中是相同的，在轮胎侧面开口的孔通常考虑到缓冲性而设置于中间部，或设置于跨过胎面与中间部的橡胶层。
在这样的，具有在轮胎侧面开口的孔的非空气式轮胎中，在触地的一侧的轮胎主体承受荷载，挠曲而变形时，位于该部分的孔的形状也变形。于是，如果车辆行驶，轮胎旋转，则各孔反复变形，在各孔的壁面的最大变形的部分，反复地产生较大的变形，“发生频率较低”指轮胎胎面磨耗，出现轮胎的寿命问题之前，具有该部分的橡胶逐渐地疲劳，发生龟裂的情况。在该场合，尽管保持轮胎的性能，由于从外观上说，轮胎的价值降低，故仍不得已而更换轮胎，造成问题。另外，该孔部壁的龟裂发生现象特别是多见于伸长变形反复产生的部分，由于越接近轮胎胎面，轮胎的变形越大，故该现象多发生于在构成孔的轮胎半径方向外侧的部分。
作为应对措施，人们还考虑设计在轮胎变形时，变形不集中于一部分的孔形状。但是，安装有轮胎的车辆的运转状况，即，正常行驶时、出发时、制动时等的孔变形根据情况而完全不同。由此，孔的变形状态根据情况而变化，另外变形集中区域也不限于一定的部位，因移动，不容易实现有效的设计。
另外，象上述那样，在轮胎侧面开口的孔开设于作为中间部的缓冲部，或开设于胎面部和缓冲部。但是，开设有孔的缓冲部的橡胶主要着眼于缓冲性、耐发热性而设计，而胎面部的橡胶主要着眼于耐磨耗性而设计。由此，在不考虑反复变形的耐疲劳性，轮胎旋转，孔反复变形时，具有从孔部壁的变形集中区域，特别是产生伸长变形的部分发生龟裂的危险性。
一般，橡胶特性处于下述排斥的关系，即，与反弹性良好的橡胶的缓冲性、耐发热性良好的情况相反，其反复变形的耐伸长疲劳性差，与反弹性不好的橡胶的反复变形的耐疲劳性良好的情况相反，其缓冲性、耐发热性差。
于是，如果考虑耐伸长疲劳性而设计缓冲部的橡胶，则牺牲缓冲性、耐发热性，形成缓冲性、耐发热性不好的轮胎。同样，如果考虑耐伸长疲劳性而设计胎面部的橡胶，则牺牲耐磨耗性，形成耐磨耗性差的寿命短的轮胎。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有在轮胎侧面开口的孔的非空气式轮胎，该非空气式轮胎不牺牲过去的开孔非空气式轮胎本来具有的缓冲性，耐发热性和耐磨耗性，即使在产生孔部壁面的变形的集中区域的情况下，仍不容易在孔部壁上产生龟裂，另外，即使在发生该龟裂的情况下，龟裂仍不容易生长。
本发明是为了实现上述目的而构成的，本发明的非空气式轮胎由橡胶弹性体等形成，具有在轮胎侧面开口的多个孔，其特征在于在该孔的周围的至少轮胎半径方向外侧，设置与该孔周边的橡胶相比较，耐伸长疲劳性良好的增强橡胶。
按照上述方案，在轮胎的触地侧部分承受荷载而变形时，开口于轮胎侧面的孔也变形，在轮胎旋转时，反复变形，在该孔的轮胎半径方向外侧的一部分，集中地产生反复伸长变形，但是，由于在孔的周围的至少轮胎半径方向外侧，设置其耐伸长疲劳性比孔的周边良好的增强橡胶，故可不损害胎面部、缓冲部的特性，防止在轮胎半径方向外侧的孔部壁发生龟裂的情况，或可延迟该龟裂的发生，其结果是，可延长轮胎的寿命。
另外，本发明的特征在于在非空气式轮胎的轮胎侧面开口的多个孔的周围的至少轮胎半径方向外侧，埋设增强布帛，增强线材等。
通过上述方案，当轮胎旋转，孔变形时，在负荷作用于孔的轮胎半径方向外侧的孔部壁上时，上述增强件成为缓冲件，分散负荷，防止产生变形集中的情况，或缓和该情况，由此，不损害胎面部、缓冲部的特性，防止在轮胎半径方向外侧的孔部壁发生龟裂的情况，或可延迟该龟裂的发生。另外，即使在于该孔的轮胎半径方向外侧的孔部壁周围发生龟裂的情况下，仍可防止，延迟龟裂的生长。
此外，本发明的特征在于在非空气式轮胎的在轮胎侧面开口的多个孔的周围的至少轮胎半径方向外侧，设置与该孔周边的橡胶相比较，耐伸长疲劳性良好的增强橡胶，并且埋设增强布帛，增强线材等。
通过上述方案，不但具有上述增强橡胶的龟裂发生防止效果，而且还有增强件的变形减缓效果，更加有效地防止，缓和孔的轮胎半径方向外侧的变形集中区域的发生，由此，难于发生龟裂，获得更良好的龟裂发生防止效果。
另外，设置于在轮胎侧面开口的孔的周围的至少轮胎半径方向外侧的增强橡胶可采用如下所述的橡胶，即，在耐疲劳性试验中，所发生的龟裂的深度和长度的积达到100mm2时的次数，优选在150万次以上，特别优选在300万次以上。
此外，埋设于在轮胎侧面开口的孔的周围的至少轮胎半径方向外侧的增强件由通过尼龙，聚酯纤维等的合成纤维形成的布帛，增强线材等形成。此时，由布帛形成的增强件兼有柔软性。
象上述方案那样，可通过采用增强件，有效地分散作用于孔的轮胎半径方向外侧的负荷，可防止、减缓变形集中区域的发生，抑制龟裂的发生。即使在发生龟裂的情况下，仍可防止，延迟龟裂的生长。另外，还可减小与障碍物的接触造成的外伤的发生，即使在发生外伤的情况下，该外伤仍不容易传递，可防止该伤口的扩大。
图1为表示本发明的开孔实心轮胎的第1实施例的沿轮胎轴线的剖视图；图2为图1的沿X-X线的剖视图；图3表示第1实施例的开孔实心轮胎的另一实例；图3A为以左半部表示另一实例1的轮胎的沿轮胎轴线的剖视图；图3B为以左半部表示另一实例2的轮胎的沿轮胎轴线的剖视图；图3C为以左半部表示另一实例3的轮胎的沿轮胎轴线的剖视图；图4表示本发明的开孔实心轮胎的第2实施例；图4A为沿轮胎轴线的剖视图；图4B为图4A的沿X-X线的剖视图；图5为第2实施例的开孔实心轮胎的另一实例1；图5A为以左半部表示轮胎的沿轮胎轴线的剖视图；图5B为图5A的沿X-X线的剖视图；
图6为第2实施例的开孔实心轮胎的另一实例2；图6A为以左半部表示轮胎的沿轮胎轴线的剖视图；图6B为图6A的沿X-X线的剖视图；图7为第2实施例的开孔实心轮胎的另一实例3；图7A为以左半部表示轮胎的沿轮胎轴线的剖视图；图7B为图7A的沿X-X线的剖视图；图8为第2实施例的开孔实心轮胎的另一实例4；图8A为以左半部表示轮胎的沿轮胎轴线的剖视图；图8B为图8A的沿X-X线的剖视图；图9为本发明的开孔实心轮胎的第3实施例；图9A为以左半部表示轮胎的沿轮胎轴线的剖视图；图9B为图9A的沿X-X线的剖视图；图10表示针对过去的非空气式轮胎与本发明的第2实施例的另一实例3而进行的变形实验的状况和结果；图10A为表示未施加荷载的过去的非空气式轮胎的状态的轮胎的局部剖视图；图10B为表示未施加荷载的第2实施例的另一实例3的非空气式轮胎的状态的轮胎的局部剖视图；图10C为表示施加2吨的荷载时的过去的非空气式轮胎的状态的轮胎的局部侧视图；图10D为表示施加2吨的荷载时的第2实施例的另一实例3的非空气式轮胎的状态的轮胎的局部侧视图；图10E为表示施加荷载时的变化量与变形率的表；图11为说明对反复变形的耐拉伸疲劳进行试验的橡胶试验片的图；图12为表示对本发明的增强橡胶的具体配比实例和其特性，与过去的一般的胎面部橡胶和缓冲部橡胶的配比实例及其特性进行对比的表；图13为表示过去的开孔实心轮胎的一个实例的局部剖开的透视图。
标号的说明标号1表示开孔实心轮胎；标号2表示基部；标号3表示胎面部；标号4表示缓冲部；标号5表示轮胎侧面；标号6，6a，6b表示孔；标号7，7a，7a表示开口部；标号8，8a，8b表示增强橡胶；标号9表示孔部壁；标号10表示增强件；标号11表示金属板；标号12表示橡胶试验片；标号h表示试验片的橡胶的高度；标号D表示试验片的橡胶的直径；标号S表示胎圈钢丝线。
具体实施例方式
下面根据附图，对本发明的实施例进行描述。
图1和图2表示本发明的开孔实心轮胎的第1实施例，图1为沿轮胎轴线的剖视图，图2为图1的沿X-X线的剖视图。
在该第1实施例中，非空气式的开孔实心轮胎1由橡胶等的弹性材料形成，在同心圆上，设置有安装于轮辋上的内周部分的基部2和触地侧的胎面部3。另外，在两个部分之间形成缓冲部4，该缓冲部4的轮胎左右两侧面5a、5b上，，沿轮胎轴向分别开设有多个孔6a、6b，并且该孔沿圆周方向设置。另外，增强橡胶8a、8b按照在包括孔6a、6b的开口部7a、7b的范围内，覆盖轮胎两侧面5a、5b的方式设置。
增强橡胶8a、8b覆盖轮胎两侧面5a、5b的范围为至少包括孔6a、6b的开口部7a、7b的范围，其为仅仅设置于缓冲部的侧面的方案，也可为按照跨过缓冲部和胎面部，或缓冲部与胎面部和基部的方式设置的方案。
另外，增强橡胶8a、8b按照从孔6a、6b的开口部7a、7b，沿深度方向，从孔深度的约4分之1起处至整体范围内，覆盖孔的周围整体的方式构成。
作为具体实例，在7.00～12的轮胎的场合，设置于轮胎两侧面5a、5b的增强橡胶8a、8b的厚度在5～15mm的范围内，沿孔深度方向覆盖孔6a、6b周围的增强橡胶8a、8b沿深度方向逐渐减小，到孔深度的约3分之1至3分之2处。
用于增强橡胶8a、8b的橡胶材料为耐拉伸疲劳性良好的橡胶，比如，硬度{(JIS K6253(1997)肖氏硬度计A硬度}在50～80度的范围内，以天然橡胶和聚丁二烯橡胶为主体，作为增强剂适合混合ISAF、HAF等级的炭黑，该炭黑的氮吸附比表面积在70～140m2/g的范围内，另外，还可为适当组合二氧化硅而使用的类型。图12表示对优选的增强橡胶的具体配比实例和其特性(配比实施例1～3)，与过去的一般的胎面部橡胶和缓冲部橡胶的配比实例及其特性进行对比的表。
图12的表所示的耐拉伸疲劳性的试验通过下述方式而进行，该方式为图11所示的那样的两端与金属板11粘接，高度h为18mm，直径D为21mm的圆柱状的橡胶试验片12沿高度方向按照300次/1分的频率反复伸长25％。
接着，测定该试验片所产生的龟裂的深度与长度的积达到100mm2时的次数。
在表中，增强橡胶、胎面部橡胶、以及缓冲部橡胶的耐伸长疲劳性、即，试验片所产生的龟裂的深度与长度的积达到100mm2时的次数在增强橡胶的配比实施例1～3的场合，分别为316万次、357万次、300万次，与此相对，在胎面部橡胶的场合，为107万次、在缓冲部橡胶的场合，为43万次，增强橡胶的配比实施例1～3的耐伸长疲劳性为胎面部橡胶的约3倍，缓冲部橡胶的约7倍。
普通的非空气式轮胎(实心轮胎)的使用界限依赖于胎面部的磨耗，因胎面部磨耗，产生寿命问题。但是，在开孔非空气式轮胎中，具有下述的情况，即，在产生轮胎胎面部的磨耗造成的轮胎寿命问题之前，由于在孔部壁处产生的变形，产生龟裂，尽管保持轮胎的性能，仍不得已而更换轮胎。
由此，人们希望防止作用于孔部壁上的变形造成的龟裂发生，与普通的非空气式轮胎相同，依赖轮胎胎面的磨耗的寿命构成开孔非空气式轮胎的使用界限。
为了实现该目的，如前所述，为了在不损害非空气式轮胎的缓冲性、耐发热性(缓冲部)，耐磨耗性(胎面部)的情况下，防止孔部壁的龟裂的发生，围绕孔而设置增强橡胶。该增强橡胶采用图12的表中给出的配比实施例1～3那样的，其耐拉伸疲劳性高于缓冲部橡胶，胎面部橡胶的橡胶。
在这样的结构的开孔非空气式轮胎1中，在轮胎侧面5a、5b侧的孔6a、6b的开口部7a、7b的周围，设置相对反复变形，耐拉伸疲劳性良好的增强橡胶8a、8b，由此，即使在孔6a、6b反复变形，在孔部壁9中的伸长变形较大的轮胎半径方向外侧，产生反复伸长变形的情况下，仍不损害胎面部，缓冲部的特性，防止龟裂的发生，即使在产生龟裂的情况下，仍可延迟其生长，可延长开孔非空气式轮胎的寿命。
另外，由于包括孔6a、6b的开口部7a、7b的轮胎两侧面5a、5b的强度提高，故即使在轮胎与障碍物等碰撞的情况下，外伤的发生仍可减小，还可延迟伤口的龟裂的生长。
图3表示第1实施例的开孔实心轮胎的另一实例1～3。
图3A所示的另一实例1按照增强橡胶8覆盖包括孔6的周围的轮胎半径方向外侧的轮胎侧面5的方式构成。
图3B所示的另一实例2按照增加覆盖轮胎侧面5的增强橡胶8的厚度，并且增强橡胶8覆盖整个孔6的方式构成。
另外，图3C所示的另一实例3按照减小覆盖轮胎侧面5的增强橡胶8的厚度，并且仅仅覆盖孔6的周围的轮胎侧面的方式构成。
图4表示本发明的开孔实心轮胎的第2实施例。
该第2实施例基本按照下述方式构成，该方式为替代第1实施例的增强橡胶，增强件10a、10b在包括孔6a、6b的开口部7a、7b的范围，沿轮胎两侧面5a、5b，沿轮胎周向连接，跨过缓冲部4的橡胶或胎面部3，基部2的橡胶而埋设，覆盖孔6a、6b的周围。
增强件10a、10b通过由比如，尼龙，聚酯纤维等的合成纤维形成的织布而形成，也可为沿各方向具有伸缩性的材质。
另外，也可对轮胎主体进行粘接处理，是否进行粘接处理不是特别限定的。
通过该方案，在轮胎旋转，孔6a、6b反复变形时，增强件10a、10b可分散作用于孔部壁9的轮胎半径方向外侧的负荷，可防止产生伸长变形的集中区域的情况，或可减缓该情况，可防止龟裂的发生。另外，即使在龟裂发生的情况下，仍可防止龟裂的生长，或延迟该发生。
此外，由于在包括孔6a、6b的开口部7a、7b的轮胎两侧面5a、5b中，埋设增强件10a、10b，故可减少与障碍物的接触造成的外伤的发生，即使在发生外伤的情况下，该外伤仍不容易传播，可防止伤口的扩大。
图5～图8表示第2实施例的开孔实心轮胎的另一实例1～4。
图5所示的另一实例1按照增强件10沿轮胎周向连接，沿孔6的轮胎半径方向外侧，以及包括孔6的半径方向外侧的轮胎侧面5埋设的方式构成。
图6所示的另一实例2按照增强件10沿轮胎周向呈带状连接，覆盖孔6的轮胎半径方向外侧而埋设的方式构成。
图7所示的另一实例3按照在孔6的周围，埋设由钢软线的线材形成的多根增强件10的方式构成。
图8所示的另一实例4按照在孔6的周围整体埋设帽状的增强件10的方式构成。
图9表示本发明的开孔实心轮胎的第3实施例。
该第3实施例按照将第1实施例的另一实例1和第2实施例的另一实例1组合的方式构成，按照在位于孔6的周围的轮胎半径方向外侧，并且沿轮胎周向连接而设置的增强橡胶8中，增强件10沿轮胎周向连接而埋设的方式构成。
通过形成该方案，增强件10分散作用于孔部壁9上的负荷，防止产生变形集中区域的情况，并且即使在产生变形集中区域的情况下，增强橡胶8仍可防止龟裂的发生。
图10表示针对过去的非空气式轮胎，与本发明的第2实施例的另一实例3而进行的变形试验的状况及其结果，图10A为表示未作用荷载的过去的非空气式轮胎的状态的轮胎的局部剖视图，图10B为表示未施加荷载的第2实施例的另一实例3的非空气式轮胎的状态的轮胎的局部侧视图，图10C为表示施加2吨的荷载时的过去的非空气式轮胎的状态的轮胎的局部侧视图，图10D为施加2吨的荷载时的第2实施例的另一实例3的非空气式轮胎的状态的轮胎的局部侧视图，图10E为表示施加荷载时的变化量与变形率的表。
如图10的试验状况如表所示，在孔的周围埋设增强件的非空气式轮胎的孔端部的变形率为过去的未埋设增强件的非空气式轮胎的一半以下。通过在孔的周围埋设增强件的方案，增强件可分散作用于轮胎承受荷载而变形时的孔部上的负荷，可适合减缓孔周围的变形，防止变形的集中，防止龟裂的发生，可提高轮胎的耐久性。
在本发明中，增强橡胶和增强件及其组合不限于上述的实施例，也可为到目前描述的实施例的各种组合，另外，也可不限于这些组合。
另外，在各实施例的轮胎侧开口的孔的形式不限于上述各实施例中给出的孔的形状，比如，孔的形状不限于圆形，也可为椭圆、卵形、四边形、或多边形、或它们的组合。
此外，沿周向成排并列的孔排既可为单层，也可为两层以上，孔也可沿轮胎轴向贯穿，还可在轮胎的内部密封。对于孔的设置，轮胎宽度方向左右和轮胎直径方向上下既可并列，也可呈交错状而交替地排列，采用各种形式。
产业上的利用可能性本发明为上述的方案，对于具有在轮胎侧面开口的孔的非空气式轮胎，即使孔部反复变形的情况下，仍可防止或延迟在孔部产生的龟裂，或者即使在产生龟裂的情况下，仍可延迟其生长。
权利要求
1.一种非空气式轮胎，该非空气式轮胎具有在轮胎侧面开口的多个孔，其特征在于在该孔的周围的至少轮胎半径方向外侧，设置与该孔周边的橡胶相比较，耐伸长疲劳性良好的增强橡胶。
2.一种非空气式轮胎，该非空气式轮胎具有在轮胎侧面开口的多个孔，其特征在于在该孔的周围的至少轮胎半径方向外侧，埋设增强布帛，增强线材等。
3.一种非空气式轮胎，该非空气式轮胎具有在轮胎侧面开口的多个孔，其特征在于在该孔的周围的至少轮胎半径方向外侧，设置与该孔周边的橡胶相比较，耐伸长疲劳性良好的增强橡胶，并且埋设增强布帛，增强线材等。
全文摘要
本发明提供一种非空气式轮胎，该非空气式轮胎具有在轮胎侧面开口的多个孔(6)，在该孔(6)周围的至少轮胎半径方向外侧，设置耐伸长疲劳性良好的增强橡胶(8)。由此能够得到开孔非空气式轮胎的原有的缓冲性、耐发热性，以及耐磨耗性的同时，防止孔部壁(9)的龟裂的发生。通过本发明很好的解决了以下问题，即，在轮胎侧面具有开口的孔(6)的非空气式轮胎(1)的孔部壁(9)上发生的龟裂，即便能够保持轮胎的性能的情况下，但考虑到轮胎的外观价值，故仍不得已而更换轮胎的问题。
文档编号B60C7/10GK1798662SQ20048000179
公开日2006年7月5日 申请日期2004年2月4日 优先权日2003年2月5日
发明者加藤祐作, 尾崎启隆 申请人:福山橡胶工业株式会社