無氣輪胎的制作方法與工藝

本發明涉及既改善振動性能又抑制耐久性的降低的無氣輪胎。

背景技術：
作為無氣輪胎，提出有如下構造的無氣輪胎：利用輻射狀地排列的多個輪輻板部將具有接地面的圓筒狀的胎面環與固定于車軸的輪轂之間連結(例如，參照專利文獻1)。在該構造的無氣輪胎中，以往，沿輪胎軸向對輪輻板部進行配置。因此，各輪輻板部的接地時間短，而且在輪輻板部接地時、以及輪輻板部間接地時，車軸承受的載荷的變化大。其結果，存在使振動性能受損的問題。因此，如圖9所示，本發明人提出了如下方案：使輪輻板部a相對于輪胎軸向傾斜而增加輪輻板部a的接地時間，由此改善振動性能。然而，在將平板狀的輪輻板部a配置為相對于輪胎軸向線傾斜的情況下，如作為輪輻板部a的俯視圖以及側視圖的圖10(A)、圖10(B)所示，輪胎軸向外側緣側的輪輻長度bs比輪胎軸向中央側的輪輻長度bc長。即，輪輻長度在輪胎軸向上的任意位置處并不恒定。此外，在該圖中，為了方便而以零厚度對輪輻板部a進行描繪。因此，在滾動時，在一個輪輻板部a中，與輪輻長度短的部位相比，在輪輻長度長的部位處的應變量更大，應力更集中。其結果，產生該部分最終斷裂從而導致輪胎的壽命降低的新問題。專利文獻1：日本特開2008-260514號公報

技術實現要素：
因此，本發明的課題在于提供一種無氣輪胎，其既能改善振動性能又能抑制應力集中而抑制耐久性的降低。本發明是一種無氣輪胎，其具備：圓筒狀的胎面環，其具有接地面；輪轂，其配置于上述胎面環的徑向內側、且固定于車軸；以及輪輻，其由高分子材料的澆注成型體構成、且將上述胎面環與輪轂連結，所述無氣輪胎的特征在于，上述輪輻一體地具備：外側環狀部，其與上述胎面環的內周面接合；內側環狀部，其與上述輪轂的外周面接合；以及恒定厚度的輪輻板部，其將上述外側環狀部與上述內側環狀部連結，而且，上述輪輻板部的厚度中心面與上述內側環狀部的外周面相交的徑向內端緣、以及厚度中心面與上述外側環狀部的內周面相交的徑向外端緣分別相對于輪胎軸向線傾斜，并且，上述厚度中心面與相對于輪胎軸向線成直角的面相交的交叉線形成為直線，且沿著該交叉線的從上述徑向內端緣至上述徑向外端緣的長度即輪輻長度L在輪胎軸向上的任意位置處都恒定。如上所述，本發明的輪輻板部的厚度中心面的徑向內端緣以及徑向外端緣相對于輪胎軸向線傾斜。因此，輪輻板部的接地時間有所增加，且在輪輻板部接地時、以及輪輻板部間接地時，車軸承受的載荷的變化減小。其結果，能夠提高振動性能。另外，上述厚度中心面與相對于輪胎軸向線成直角的面相交的交叉線形成為直線，而且該交叉線的長度即輪輻長度L在輪胎軸向上的任意位置處都恒定。因此，在滾動時，在一個輪輻板部中，輪胎軸向上的任意位置處的應變量實現了均勻化，能夠抑制應力的集中。其結果，能夠抑制輪輻板部的損壞，能夠抑制因輪輻板部傾斜而引起的輪胎的耐久性的降低。附圖說明圖1是示出本發明的無氣輪胎的一個實施例的立體圖。圖2是其軸向的剖視圖。圖3是示出輪輻的局部立體圖。圖4(A)、圖4(B)是示意性地示出厚度中心面的俯視圖以及側視圖。圖5(A)、圖5(B)是示出厚度中心面與相對于輪胎軸向線成直角的面相交的交叉線的厚度中心面的俯視圖以及側視圖。圖6是對厚度中心面的徑向內端緣進行說明的立體圖。圖7是示意性地示出輪輻板部與內側環狀部以及外側環狀部的拐角部的立體圖。圖8(A)、圖8(B)是示出表1中的比較例1、2的無氣輪胎的輪輻板部的排列狀態的立體圖。圖9是與本發明不同的改善振動性能的作為參考的無氣輪胎的立體圖。圖10(A)、圖10(B)是示出上述參考的無氣輪胎的輪輻長度的俯視圖以及側視圖。具體實施方式以下，對本發明的實施方式進行詳細說明。如圖1所示，本實施方式的無氣輪胎1具備：圓筒狀的胎面環2，其具有接地面2S；輪轂3，其配置于上述胎面環2的徑向內側、且固定于車軸J(圖2所示)；以及輪輻4，其將上述胎面環2與輪轂3連結。在本例中，示出上述無氣輪胎1形成為轎車用輪胎的情況。如圖2所示，上述胎面環2是相當于充氣輪胎的胎面部的部位。胎面環2具備胎面膠部2A、以及埋設于該胎面膠部2A的內部的加強簾線層2B。作為胎面膠部2A，能夠適當地采用針對接地的摩擦力、耐磨損性優異的橡膠組成物。另外，為了對作為胎面環2的外周面的接地面2S賦予濕路性能，以各種花紋形狀而形成胎面溝(未圖示)。作為上述加強簾線層2B，在本例中，示出了由帶束層5、以及在該帶束層5的徑向外側或內側重疊配置的束帶層6形成的情況。但是，還能夠僅由帶束層5或僅由束帶層6形成。上述帶束層5由使得輪胎簾線相對于輪胎周向例如以10度～45度的角度排列的1層以上的帶束簾布層形成，在本例中由兩層的帶束簾布層5A、5B形成。各輪胎簾線在簾布層間相互交叉，由此能夠提高胎面環2的剛性。另外，束帶層6由使得輪胎簾線相對于輪胎周向以螺旋狀卷繞的一層以上的束帶簾布層形成，在本例中由一層的束帶簾布層形成。作為帶束層5的輪胎簾線以及束帶層6的輪胎簾線，分別能夠適當地使用鋼簾線以及有機纖維簾線。在有機纖維簾線的情況下，能夠適當地采用強度以及彈性模量高的芳族聚酰胺、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)，聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)等高模量纖維。這樣的胎面環2通過在硫化模具內對生胎的胎面環進行硫化成型而形成。另外，生胎的胎面環例如通過在圓筒狀的轉鼓上按照帶束層5形成用的片狀部件、束帶層6形成用的片狀部件、胎面膠部2A形成用的片狀部件的順序依次沿周向對這些部件進行卷繞而形成。上述輪轂3相當于輪胎輪部(tirewheel)，在本例中，其具備：圓盤狀的盤部3A，其固定于車軸J；以及圓筒狀的輪輻安裝部3B，其一體地形成于上述盤部3A的徑向外端部。在上述盤部3A的中央形成有供車軸J的前端部Ja插通的輪轂孔3A1。另外，在輪轂孔3A1的周圍設置有多個螺栓插通孔3A2，它們用于對配置于車軸側的螺栓部Jb進行螺母固定。作為這樣的輪轂3，優選與現有的輪胎輪部同樣地例如由鋼、鋁合金、鎂合金等金屬材料形成。接下來，上述輪輻4由高分子材料的澆注成型體形成。如圖2、圖3所示，輪輻4一體地具備外側環狀部4A、內側環狀部4B以及厚度恒定的多個輪輻板部4C。作為高分子材料，能夠采用熱塑性樹脂、熱固性樹脂，但從安全性的觀點考慮，優選熱固性樹脂例如環氧類樹脂、酚醛系樹脂、氨基甲酸乙酯系樹脂，硅系樹脂、聚酰亞胺系樹脂、三聚氰胺系樹脂等。特別是由于氨基甲酸乙酯系樹脂的彈性特性優異，因此能夠更優選采用氨基甲酸乙酯系樹脂。上述外側環狀部4A是與車軸J同心的圓筒狀體。該外側環狀部4A的外周面例如經由粘合劑而與上述胎面環2的內周面接合。上述內側環狀部4B是同心地配置于外側環狀部4A的徑向內側的圓筒狀體。該內側環狀部4B的內周面例如經由粘合劑而與上述輪轂3的外周面接合。上述輪輻部板4C將上述外側環狀部4A與內側環狀部4B連結為一體。在上述輪輻板部4C中，當將其厚度中心面S與上述內側環狀部4B的外周面相交的徑向內端緣設為8i、以及將厚度中心面S與上述外側環狀部4A的內周面相交的徑向外端緣設為8o時，上述徑向內端緣8i以及徑向外端緣8o分別相對于輪胎軸向線傾斜。因厚度中心面S的徑向內端緣8i以及徑向外端緣8o這樣傾斜而使得輪輻板部4C的接地時間增加。另外，在輪輻板部4C接地時、以及輪輻板部4C、4C間接地時，車軸承受的載荷的變化減小。其結果，能夠提高振動性能。特別是在本例中，輪輻部板4C構成為包括：第一輪輻板部4C1，其徑向內端緣8i以及外端緣8o相對于輪胎軸向線向一側傾斜；以及第二輪輻板部4C2，其徑向內端緣8i以及外端緣8o相對于輪胎軸向線向另一側傾斜。而且，上述第一輪輻板部4C1與第二輪輻板部4C2以在周向上交替地配置的鋸齒狀排列。由此，輪輻4的左右的對稱性有所提高，因此還能夠期待均勻性的提高、對車輛側滑(車両流れ)的抑制等。從振動性能的觀點考慮，更優選將相鄰的第一、第二輪輻板部4C1、4C2在最接近的一端側的間隔D設定為小于接地長度(未圖示)，進一步優選設定為15mm以下。圖4(A)、圖4(B)中示意性地示出上述厚度中心面S的俯視圖以及側視圖。如這些附圖所示，厚度中心面S的徑向內端緣8i以及外端緣8o分別相對于輪胎軸向線以角度θi、θo傾斜，并且上述角度θi、θo為θi＜θo。因此，上述輪輻板部4C形成為扭曲板狀。另外，圖5(A)、圖5(B)中示意性地示出上述厚度中心面S的俯視圖以及側視圖。如這些附圖所示，上述厚度中心面S與相對于輪胎軸向線成直角的面10相交的交叉線11形成為直線。而且，沿著上述交叉線11的從上述徑向內端緣8i至徑向外端緣8o的長度即輪輻長度L在輪胎軸向上的任意位置處都恒定。在這些附圖中，示出了配置于輪胎軸向上的任意5處位置P1～P5的交叉線111～115。各交叉線111～115的輪輻長度L1～L5彼此相等。這樣，輪胎軸向上的任意位置處的交叉線11的長度(輪輻長度L)恒定。因此，在滾動時，在一個輪輻板部4C中，輪胎軸向上的任意位置處的應變量變得均勻。其結果，應力的集中得到抑制，輪輻板部4C的損傷得到抑制。特別是在本例中，在輪胎軸向上的任意位置處，上述交叉線11構成從輪胎軸心i延伸的輻射線j的一部分。由此，能夠將輪胎承受的負荷載荷最有效地傳遞至車軸，從而有助于耐久性的提高。另外，在本例中，如圖3所示，上述徑向內端緣8i形成為沿上述內側環狀部4B的外周面以最短距離將該徑向內端緣8i的輪胎軸向一側的第一端點E1與輪胎軸向另一側的第二端點E2連結的最短距離線12。如圖6所示，當將內側環狀部4B的外周面展開為平面時，該最短距離線12表現為正弦曲線13的一部分。通過這樣由最短距離線12形成徑向內端緣8i，能夠提高輪輻板部4C的剛性中的寬度方向上的剛性，有助于耐久性的提高。形成輪輻4的高分子材料優選使用100％拉伸應力M100為2MPa以上的材料，進一步優選使用100％拉伸應力M100為4MPa以上的材料。另外，優選輪輻板部4C的厚度T為1mm～5mm、且上述輪輻長度L與厚度T的比L/T為5～400。在高分子材料的100％拉伸應力M100小于2MPa的情況下，導致輪輻板部4C的強度不足，難以確保足夠的耐久性。另外，若輪輻板部4C的厚度T小于1mm，則輪輻板部4C過薄。其結果，澆注成型時，在模具內產生高分子材料的流動不良等，從而難以進行澆注成型本身。另外，若厚度T超過5mm，雖然不存在使用上的問題，但輪胎卻變重，從而導致對節油性的不利。另外，若上述比L/T的值小于5，則不存在使用上的問題。然而，胎面環2與輪轂3之間的空間的大部分被輪輻板部4C占據，輪胎變重，從而導致對節油性的不利。相反，若比L/T的值超過400，則輪輻板部4C變得過薄且過長。因此，強度不足而難以確保足夠的耐久性。如圖7中示意性所示，優選在輪輻板部4C的外表面、與內側環狀部4B的外周面以及外側環狀部4A的內周面相交的凹角狀的角部Q1形成半徑為0.5mm以上的圓弧面15，且將各面平滑地連結。另外，優選在輪輻板部4C的邊緣部Q2也形成由半徑為0.5mm以上的圓弧面16構成的倒角部。由此，能夠抑制應變集中于各拐角部Q1以及邊緣部Q2，有助于輪輻4的耐久性的提高。以上雖然對本發明的特別優選的實施方式進行了詳述，但本發明并不限定于圖示的實施方式，能夠變形為各種方式來實施。實施例為了確認本發明的效果，基于表1中示出的規格而試制了形成為圖1所示的構造的轎車用的無氣輪胎(相當于145/70R12的輪胎尺寸的輪胎)。而且，對各供試輪胎的耐久性以及振動性能進行了測試。另外，對各供試輪胎的輪輻的質量進行了測定。除表1中所記載的規格以外，各輪胎的其余規格實質上相同，通過氨基甲酸乙酯樹脂(熱固性樹脂)的澆注成型法而使輪輻與胎面環以及輪轂一體成型。(a)圖8(A)中示出比較例1的輪輻板部的排列狀態。在比較例1中，輪輻板部的徑向內端緣以及外端緣沿輪胎軸向配置。(b)圖8(B)中示出比較例2的輪輻板部的排列狀態。在比較例2中，輪輻板部的厚度中心面的徑向內端緣以及外端緣與實施例1～10同樣地相對于輪胎軸向傾斜。另外，上述徑向內端緣相對于輪胎軸向線的角度θ1與實施例1～10中的角度θ1相同。比較例1、2的輪輻板部均形成為平板狀。(c)比較例3的輪輻板部的排列狀態與實施例1～10中的輪輻板部的排列狀態相同。然而，只有輪輻板部的厚度T不均勻、且與距輪胎軸心的距離成比例地從徑向內端緣側朝向外端緣側逐漸增加這一點不同。(d)在實施例3中，交叉線相對于輻射線傾斜。因此，輪輻長度L為72mm，與實施例1、2等相比稍長。在實施例以及比較例中，厚度中心面的徑向內端緣由最短距離線形成。(1)耐久性能：利用轉鼓試驗機使供試輪胎以載荷(3kN)、速度(100km/h)而在轉鼓上行駛，以將實施例1設為500的指數來表示直至在輪胎產生故障為止的行駛距離。指數越大，輪胎的耐久性能越優異。(2)振動性能：將供試輪胎安裝于車輛(超小型EV：商品名為COMS)的4個車輪，并使其在干燥柏油路面的輪胎測試跑道上行駛，通過駕駛員的感官感受對振動性能進行評價，并以將實施例1設為500的指數來表示振動性能。指數越大，振動性能越優異。(3)輪輻的質量：根據成型前后的質量差對輪輻的質量進行換算。[表1]附圖標記說明：1...無氣輪胎；2...胎面環；2S...接地面；3...輪轂；4...輪輻；4A...外側環狀部；4B...內側環狀部；4C...輪輻板部；4C1...第一輪輻板部；4C2...第二輪輻板部；8i...徑向內端緣；8o...徑向外端緣；10...成直角的面；11...交叉線；12...最短距離線；E1...第一端點；E2...第二端點；j...輻射線；S...厚度中心面。