(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両からの荷重を支持する支持構造体と、支持構造体の外周側に設けられるベルト層とを備える非空気圧タイヤにおいて、
前記支持構造体は、内側環状部と、その内側環状部の外側に同心円状に設けられた外側環状部と、前記内側環状部と前記外側環状部とを連結する複数の連結部とを備え、
前記外側環状部の外周面には、一部露出した状態で補強繊維が環状に埋設されていることを特徴とする非空気圧タイヤ。
【請求項２】
前記支持構造体は、イソシアネート成分としてパラフェニレンジイソシアネート（ＰＰＤＩ）を用いたポリウレタン樹脂で構成されている請求項１に記載の非空気圧タイヤ。
【請求項３】
内側環状部と、その内側環状部の外側に同心円状に設けられた外側環状部と、前記内側環状部と前記外側環状部とを連結する複数の連結部とから構成される支持構造体を備える非空気圧タイヤの製造方法であって、
前記内側環状部の内周側を成形するための中型と、前記外側環状部の外周側を成形するための外型と、中型と外型の間に周方向に配置され、前記内側環状部の外周側、前記外側環状部の内周側、および前記連結部を成形するための複数の中子と、前記支持構造体のタイヤ幅方向両側面を成形するための一対の上型、下型とを配置して、前記内側環状部、前記外側環状部および前記連結部に相当するキャビティを形成する工程と、
前記外型の内周面に接するように補強繊維を環状に配置する工程と、
前記キャビティに弾性材料の原料液を供給して硬化させて前記支持構造体を成形する工程と、
成形された前記支持構造体の外周側にベルト層を接合する工程と、を備えることを特徴とする非空気圧タイヤの製造方法。
【請求項４】
前記支持構造体を成形する工程の後、成形された前記支持構造体の外周面をバフ処理する工程を備える請求項３に記載の非空気圧タイヤの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤ構造部材として、車両からの荷重を支持する支持構造体を備える非空気圧タイヤ（ｎｏｎ−ｐｎｅｕｍａｔｉｃ  ｔｉｒｅ）及びその製造方法に関するものであり、好ましくは空気入りタイヤの代わりとして使用することができる非空気圧タイヤ及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
空気入りタイヤは、荷重の支持機能、接地面からの衝撃吸収能、および動力等の伝達能（加速、停止、方向転換）を有し、このため、多くの車両、特に自転車、オートバイ、自動車、トラックに採用されている。
【０００３】
特に、これらの能力は自動車、その他のモーター車両の発展に大きく貢献した。更に、空気入りタイヤの衝撃吸収能力は、医療機器や電子機器の運搬用カート、その他の用途でも有用である。
【０００４】
従来の非空気圧タイヤとしては、例えばソリッドタイヤ、スプリングタイヤ、クッションタイヤ等が存在するが、空気入りタイヤの優れた性能を有していない。例えば、ソリッドタイヤおよびクッションタイヤは、接地部分の圧縮によって荷重を支持するが、この種のタイヤは重くて、堅く、空気入りタイヤのような衝撃吸収能力はない。また、非空気圧タイヤでは、弾性を高めてクッション性を改善することも可能であるが、空気入りタイヤが有するような荷重支持能または耐久性が悪くなるという問題がある。
【０００５】
そこで、下記の特許文献１には、空気入りタイヤと同様な動作特性を有する非空気圧タイヤを開発する目的で、タイヤに加わる荷重を支持する補強された環状バンドと、この補強された環状バンドとホイールまたはハブとの間で張力によって荷重力を伝達する複数のウェブスポークとを有する非空気圧タイヤが提案されている。補強された環状バンドは、エラストマー剪断層と、該エラストマー剪断層の放射方向内側に接着した少なくとも１つの第１メンブレンと、該エラストマー剪断層の放射方向外側に接着した少なくとも１つの第２メンブレンとを有している。この第１メンブレンと第２メンブレンは、エラストマー被覆層中に実質的に伸びないコード補強材を埋め込んだ構成である。
【０００６】
また、下記の特許文献２には、スポーク構造体を備える非空気圧タイヤが記載されており、スポーク構造体の外周輪には線材が埋設されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２００５−５００９３２号公報
【特許文献２】特開２００９−２８６２０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、特許文献１において、環状バンドの第１メンブレンと第２メンブレンを補強するために埋設するコード補強材に関し、詳しい位置や方法については記載されていない。また、特許文献２においても、外周輪へ埋設する線材に関し、具体的な位置や方法については記載されていない。しかしながら、特許文献１の環状バンド、特許文献２の外周輪のような外側環状部は、補強が不十分であると、強度不足により破壊に至り、非空気圧タイヤは所望の耐久性を得ることができない。また、環状バンドおよび外周輪の外周側には、通常、ベルト層とトレッド層が接合されるが、環状バンドおよび外周輪は、上記の強度不足、また、隣接するベルト層への接着力不足により、ベルト層との間で剥離が起こりやすくなる。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、車両からの荷重を支持する支持構造体を備える非空気圧タイヤであって、支持構造体の外側環状部を補強し、ベルト層への接着力を向上させることで、耐久性を向上させた非空気圧タイヤ、及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的は、下記の如き本発明により達成できる。      
即ち、本発明の非空気圧タイヤは、車両からの荷重を支持する支持構造体と、支持構造体の外周側に設けられるベルト層とを備える非空気圧タイヤにおいて、前記支持構造体は、内側環状部と、その内側環状部の外側に同心円状に設けられた外側環状部と、前記内側環状部と前記外側環状部とを連結する複数の連結部とを備え、前記外側環状部の外周面には、一部露出した状態で補強繊維が環状に埋設されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の非空気圧タイヤは、車両からの荷重を支持する支持構造体と、その支持構造体の外周側に設けられるベルト層とを備える。支持構造体の外側環状部の外周面には、一部露出した状態で補強繊維が環状に埋設されている。この構成によれば、埋設された補強繊維により外側環状部が補強され、外側環状部の変形が抑制される。さらに、外側環状部の外周面に補強繊維が一部露出していることにより、支持構造体の外周側、すなわち外側環状部の外周側にベルト層を接合する際にアンカー効果が生じ、支持構造体のベルト層への接着力が向上する。その結果、本発明によれば、耐久性を向上させた非空気圧タイヤを提供することができる。
【００１２】
本発明にかかる非空気圧タイヤにおいて、前記支持構造体は、イソシアネート成分としてパラフェニレンジイソシアネート（ＰＰＤＩ）を用いたポリウレタン樹脂で構成されていることが好ましい。
【００１３】
イソシアネート成分としてパラフェニレンジイソシアネート（ＰＰＤＩ）を用いたポリウレタン樹脂で構成することで、支持構造体の屈曲疲労性が向上し、耐久性が向上するともに、耐加水分解性も向上する。
【００１４】
一方、本発明の非空気圧タイヤの製造方法は、内側環状部と、その内側環状部の外側に同心円状に設けられた外側環状部と、前記内側環状部と前記外側環状部とを連結する複数の連結部とから構成される支持構造体を備える非空気圧タイヤの製造方法であって、前記内側環状部の内周側を成形するための中型と、前記外側環状部の外周側を成形するための外型と、中型と外型の間に周方向に配置され、前記内側環状部の外周側、前記外側環状部の内周側、および前記連結部を成形するための複数の中子と、前記支持構造体のタイヤ幅方向両側面を成形するための一対の上型、下型とを配置して、前記内側環状部、前記外側環状部および前記連結部に相当するキャビティを形成する工程と、前記外型の内周面に接するように補強繊維を環状に配置する工程と、前記キャビティに弾性材料の原料液を供給して硬化させて前記支持構造体を成形する工程と、成形された前記支持構造体の外周側にベルト層を接合する工程と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、補強繊維を外型の内周面に接するように環状に配置し、キャビティに弾性材料の原料液を供給して硬化させることで、支持構造体の外側環状部の外周面に、一部露出した状態で補強繊維が埋設されることとなる。これにより、上記のように、耐久性を向上させた非空気圧タイヤを製造することができる。
【００１６】
本発明にかかる非空気圧タイヤの製造方法において、前記支持構造体を成形する工程の後、成形された前記支持構造体の外周面をバフ処理する工程を備えることが好ましい。
【００１７】
弾性材料の原料液を硬化させて支持構造体を成形する際、補強繊維を外型の内周面に接するように環状に配置していても、補強繊維と外型の間に原料液がわずかに侵入し、補強繊維の外周面に弾性材料の薄い膜が形成されることがある。成形された支持構造体の外周面をバフ処理することで、弾性材料の薄い膜が除去され、外側環状部の外周面に埋設された補強繊維を確実に露出させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の非空気圧タイヤの一例を示す（ａ）は正面図、（ｂ）は一部拡大図
【図２】環状の補強繊維を示す斜視図
【図３】支持構造体を成形するための成形型を示す（ａ）は正面図、（ｂ）は縦断面図
【図４】中型の別実施形態を示す斜視図
【図５】中型の別実施形態を示す斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。初めに、本発明の非空気圧タイヤの構成を説明する。図１は非空気圧タイヤの一例を示す正面図であり、（ａ）は全体図、（ｂ）は一部拡大図である。ここで、Ｏは軸芯を、Ｈ１はタイヤ断面高さを、それぞれ示している。
【００２０】
本発明の非空気圧タイヤＴは、車両からの荷重を支持する支持構造体ＳＳと、支持構造体ＳＳの外周側に設けられるベルト層６とを備えるものである。本発明の非空気圧タイヤＴは、このような支持構造体ＳＳ、ベルト層６を備えるものであればよく、その支持構造体ＳＳとベルト層６の外側（外周側）や内側（内周側）に、トレッド層７、補強層、車軸やリムとの適合用部材などを備えていてもよい。
【００２１】
本実施形態の非空気圧タイヤＴは、図１の正面図に示すように、支持構造体ＳＳが、内側環状部１と、その外側に同心円状に設けられた中間環状部２と、その外側に同心円状に設けられた外側環状部３と、内側環状部１と中間環状部２とを連結し周方向に各々が独立する複数の内側連結部４と、外側環状部３と中間環状部２とを連結し周方向に各々が独立する複数の外側連結部５とを備えている。この実施形態では、支持構造体ＳＳが中間環状部２を備えているが、中間環状部２は必ずしも必要ではなく、中間環状部２を設けず、内側連結部４と外側連結部５とが連続し１本の連結部を構成してもよい。
【００２２】
内側環状部１は、ユニフォミティを向上させる観点から、厚みが一定の円筒形状であることが好ましい。また、内側環状部１の内周面には、車軸やリムとの装着のために、嵌合性を保持するための凹凸等を設けるのが好ましい。
【００２３】
内側環状部１の厚みは、内側連結部４に力を十分伝達しつつ、軽量化や耐久性の向上を図る観点から、タイヤ断面高さＨ１の２〜１０％が好ましく、３〜７％がより好ましい。
【００２４】
内側環状部１の内径は、非空気圧タイヤＴを装着するリムや車軸の寸法などに併せて適宜決定されるが、本発明では中間環状部２を備えるために、内側環状部１の内径を従来より大幅に小さくすることが可能である。但し、一般の空気入りタイヤの代替を想定した場合、２５０〜５００ｍｍが好ましく、３３０〜４４０ｍｍがより好ましい。
【００２５】
内側環状部１の軸方向の幅は、用途、車軸の長さ等に応じて適宜決定されるが、一般の空気入りタイヤの代替を想定した場合、１００〜３００ｍｍが好ましく、１３０〜２５０ｍｍがより好ましい。
【００２６】
内側環状部１の引張モジュラスは、内側連結部４に力を十分伝達しつつ、軽量化や耐久性の向上、装着性を図る観点から、５〜１８００００ＭＰａが好ましく、７〜５００００ＭＰａがより好ましい。なお、本発明における引張モジュラスは、ＪＩＳ  Ｋ７３１２に準じて引張試験を行い、１０％伸び時の引張応力から算出した値である。
【００２７】
本発明における支持構造体ＳＳは、弾性材料で成形されるが、支持構造体ＳＳを製造する際に、一体成形が可能となる観点から、内側環状部１、中間環状部２、外側環状部３、内側連結部４、及び外側連結部５は、補強構造を除いて基本的に同じ材質とすることが好ましい。
【００２８】
本発明における弾性材料とは、ＪＩＳ  Ｋ７３１２に準じて引張試験を行い、１０％伸び時の引張応力から算出した引張モジュラスが、１００ＭＰａ以下のものを指す。本発明の弾性材料としては、十分な耐久性を得ながら、適度な剛性を付与する観点から、好ましくは引張モジュラスが５〜１００ＭＰａであり、より好ましくは７〜９５ＭＰａである。母材として用いられる弾性材料としては、熱可塑性エラストマー、架橋ゴム、その他の樹脂が挙げられる。
【００２９】
熱可塑性エラストマーとしては、ポリエステルエラストマー、ポリオレフィンエラストマー、ポリアミドエラストマー、ポリスチレンエラストマー、ポリ塩化ビニルエラストマー、ポリウレタンエラストマー等が例示される。架橋ゴム材料を構成するゴム材料としては、天然ゴムの他、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＩＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、水素添加ニトリルゴム（水添ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、フッ素ゴム、シリコンゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム等の合成ゴムが例示される。これらのゴム材料は必要に応じて２種以上を併用してもよい。
【００３０】
その他の樹脂としては、熱可塑性樹脂、又は熱硬化性樹脂が挙げられる。熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂などが挙げられ、熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコン樹脂、ポリイミド樹脂、メラミン樹脂などが挙げられる。
【００３１】
上記の弾性材料のうち、成形・加工性やコストの観点から、好ましくは、ポリウレタン樹脂が用いられる。ポリウレタン樹脂のなかでも、主原料のイソシアネート成分にパラフェニレンジイソシアネート（ＰＰＤＩ）を用いたものが特に好ましい。ＰＰＤＩを用いたポリウレタン樹脂は、優れた耐屈曲疲労性、耐加水分解性を持つ。また、ＰＰＤＩを用いたポリウレタン樹脂は、トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）を用いたポリウレタン樹脂と比較して、ヒステリシスによる発熱性が低く（低発熱性）、動的特性が優れている。また、ポリウレタン樹脂のポリオール成分としては、エステル（アジペート）系、カプロラクトン系、カーボネート系、エーテル系などを用いることができる。これらのうち、耐屈曲疲労性やその他の機械特性では、エステル（アジペート）系、カプロラクトン系、カーボネート系のほうが更に良好であるのに対して、耐加水分解性では、エーテル系＞カーボネート系＞カプロラクトン系＞エステル（アジペート）系の順となっているが、いずれのポリオール成分を用いた場合であっても、ＰＰＤＩを用いたポリウレタン樹脂は、ＴＤＩを用いたポリウレタン樹脂と比較して、高い耐加水分解性を持つ。なお、弾性材料としては、発泡材料を使用してもよく、上記の熱可塑性エラストマー、架橋ゴム、その他の樹脂を発泡させたものが使用可能である。
【００３２】
弾性材料で一体成形された支持構造体ＳＳは、内側環状部１、中間環状部２、外側環状部３、内側連結部４、及び外側連結部５が、補強繊維により補強されていることが好ましい。
【００３３】
補強繊維としては、長繊維、短繊維、織布、不織布などの補強繊維が挙げられるが、長繊維を使用する形態として、タイヤ軸方向に配列される繊維とタイヤ周方向に配列される繊維とから構成されるネット状繊維集合体を使用するのが好ましい。
【００３４】
補強繊維の種類としては、例えば、レーヨンコード、ナイロン−６，６等のポリアミドコード、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステルコード、アラミドコード、ガラス繊維コード、カーボンファイバー、スチールコード等が挙げられる。
【００３５】
本発明では、補強繊維を用いる補強の他、粒状フィラーによる補強や、金属リング等による補強を行うことが可能である。粒状フィラーとしては、カーボンブラック、シリカ、アルミナ等のセラミックス、その他の無機フィラーなどが挙げられる。
【００３６】
本実施形態において、内側環状部１は、径方向の厚み中央部に埋設された補強繊維１ａにより補強されている。補強繊維１ａは、タイヤ周方向に巻回された上記のコード材や、環状に形成したネット状繊維集合体が例示される。内側環状部１を補強繊維１ａにより補強することで、ホイールとの嵌合力が増し、ホイールとのずれ（滑り）を抑制し、荷重負荷時の変形を抑制することができる。また、補強繊維１ａは、内側環状部１の径方向の厚み中央部に埋設されるので、内側環状部１の内周面に露出せず、補強繊維１ａとホイールの双方の損傷を防止することができる。
【００３７】
また、内側環状部１は、補強繊維１ａの内周側に有機繊維材１ｂを環状に配設してもよい。補強繊維１ａの内周側に有機繊維材１ｂを配設することで、補強繊維１ａが内側環状部１の内周面に露出しないようにすることができる。かかる有機繊維材は、織布又はネット等にて構成することができ、公知の繊維材料が限定なく使用できる。例として、レーヨン、ナイロン−６，６等のポリアミド繊維、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル繊維、アラミド繊維等が挙げられる。
【００３８】
中間環状部２の形状は、円筒形状に限られず、多角形筒状、などでもよい。
【００３９】
中間環状部２の厚みは、内側連結部４と外側連結部５とを十分補強しつつ、軽量化や耐久性の向上を図る観点から、タイヤ断面高さＨ１の２〜１０％が好ましく、３〜９％がより好ましい。
【００４０】
中間環状部２の内径は、内側環状部１の内径を超えて、外側環状部３の内径未満となる。但し、中間環状部２の内径としては、前述したような内側連結部４と外側連結部５との補強効果を向上させる観点から、外側環状部３の内径から内側環状部１の内径を差し引いた値の２０〜８０％の値を、内側環状部１の内径に加えた内径とすることが好ましく、３０〜６０％の値を、内側環状部１の内径に加えた内径とすることがより好ましい。
【００４１】
中間環状部２の軸方向の幅は、用途等に応じて適宜決定されるが、一般の空気入りタイヤの代替を想定した場合、１００〜３００ｍｍが好ましく、１３０〜２５０ｍｍがより好ましい。
【００４２】
中間環状部２の引張モジュラスは、内側連結部４と外側連結部５とを十分補強して、耐久性の向上、負荷能力の向上を図る観点から、８０００〜１８００００ＭＰａが好ましく、１００００〜５００００ＭＰａがより好ましい。
【００４３】
中間環状部２の引張モジュラスは、内側環状部１のそれより高いことが好ましいため、熱可塑性エラストマー、架橋ゴム、その他の樹脂を繊維等で補強した繊維補強材料が好ましい。
【００４４】
外側環状部３の形状は、ユニフォミティを向上させる観点から、厚みが一定の円筒形状であることが好ましい。外側環状部３の厚みは、外側連結部５からの力を十分伝達しつつ、軽量化や耐久性の向上を図る観点から、タイヤ断面高さＨ１の２〜１０％が好ましく、３〜７％がより好ましい。
【００４５】
外側環状部３の内径は、その用途等応じて適宜決定されるが、本発明では中間環状部２を備えるために、外側環状部３の内径を従来より大きくすることが可能である。但し、一般の空気入りタイヤの代替を想定した場合、４２０〜７５０ｍｍが好ましく、４８０〜６８０ｍｍがより好ましい。
【００４６】
外側環状部３の軸方向の幅は、用途等に応じて適宜決定されるが、一般の空気入りタイヤの代替を想定した場合、１００〜３００ｍｍが好ましく、１３０〜２５０ｍｍがより好ましい。
【００４７】
外側環状部３の引張モジュラスは、図１に示すように外側環状部３の外周にベルト層６が設けられている場合には、内側環状部１と同程度に設定できる。このようなベルト層６を設けない場合には、外側連結部５からの力を十分伝達しつつ、軽量化や耐久性の向上を図る観点から、５〜１８００００ＭＰａが好ましく、７〜５００００ＭＰａがより好ましい。
【００４８】
外側環状部３の引張モジュラスを高める場合、弾性材料を繊維等で補強した繊維補強材料が好ましい。本実施形態において、外側環状部３は、外周面に埋設された環状の補強繊維３ａにより補強されている。補強繊維３ａは、外側環状部３の表面に一部が露出した状態で埋設されている。このように、補強繊維３ａが一部露出していることにより、外側環状部３の外周側にベルト層６を接合する際にアンカー効果が生じ、外側環状部３とベルト層６との接着が十分となる。
【００４９】
本実施形態では、補強繊維３ａとして図２に示すような環状の補強繊維が用いられる。この補強繊維３ａは、格子状に配列された非伸長性のガラス繊維コードからなり、シート状のガラス繊維ネットを切断して得られた帯状体を環状に形成することにより得られる。
【００５０】
内側連結部４は、内側環状部１と中間環状部２とを連結するものであり、両者の間に適当な間隔を開けるなどして、周方向に各々が独立するように複数設けられる。内側連結部４は、ユニフォミティを向上させる観点から、周方向に規則的に設けることが好ましい。
【００５１】
内側連結部４を全周に渡って設ける際の数（軸方向に複数設ける場合は１個として数える）としては、車両からの荷重を十分支持しつつ、軽量化、動力伝達の向上、耐久性の向上を図る観点から、１０〜８０個が好ましく、３０〜６０個がより好ましい。図１には、内側連結部４を４０個設けた例を示す。
【００５２】
個々の内側連結部４の形状としては、板状体、柱状体などが挙げられるが、本実施形態では板状体の例を示す。これらの内側連結部４は、正面視断面において、タイヤ径方向又はタイヤ径方向から傾斜した方向に延びている。本発明では、ブレークポイントを高くして剛性変動を生じにくくすると共に、耐久性を向上させる観点から、正面視断面において、内側連結部４の延設方向が、タイヤ径方向±３０°以内が好ましく、タイヤ径方向±１５°以内がより好ましい。図１では、内側連結部４が、タイヤ径方向に延設されている例を示す。
【００５３】
内側連結部４の厚みは、内側環状部１からの力を十分伝達しつつ、軽量化や耐久性の向上、横剛性の向上を図る観点から、タイヤ断面高さＨ１の１〜１２％が好ましく、２〜１０％がより好ましい。
【００５４】
内側連結部４の引張モジュラスは、内側環状部１からの力を十分伝達しつつ、軽量化や耐久性の向上、横剛性の向上を図る観点から、５〜１００ＭＰａが好ましく、７〜９５ＭＰａがより好ましい。
【００５５】
内側連結部４の引張モジュラスを高める場合、弾性材料を繊維等で補強した繊維補強材料が好ましい。
【００５６】
外側連結部５は、外側環状部３と中間環状部２とを連結するものであり、両者の間に適当な間隔を開けるなどして、周方向に各々が独立するように複数設けられる。外側連結部５は、ユニフォミティを向上させる観点から、周方向に規則的に設けることが好ましい。
【００５７】
なお、外側連結部５と内側連結部４とは全周の同じ位置に設けてもよく、異なる位置に設けてもよい。すなわち、外側連結部５と内側連結部４は、必ずしも図１のように同じ方向に連続するように延設する必要はない。
【００５８】
外側連結部５を全周に渡って設ける際の数（軸方向に複数設ける場合は１個として数える）としては、車両からの荷重を十分支持しつつ、軽量化、動力伝達の向上、耐久性の向上を図る観点から、１０〜８０個が好ましく、３０〜６０個がより好ましい。図１には、外側連結部５を内側連結部４と同じく４０個設けた例を示す。なお、外側連結部５の数と内側連結部４の数は、必ずしも同じとする必要はなく、外側連結部５を内側連結部４よりも多く設けてもよい。
【００５９】
個々の外側連結部５の形状としては、板状体、柱状体などが挙げられるが、本実施形態では板状体の例を示す。これらの外側連結部５は、正面視断面において、タイヤ径方向又はタイヤ径方向から傾斜した方向に延びている。本発明では、ブレークポイントを高くして剛性変動を生じにくくすると共に、耐久性を向上させる観点から、正面視断面において、外側連結部５の延設方向が、タイヤ径方向±３０°以内が好ましく、タイヤ径方向±１５°以内がより好ましい。図１では、外側連結部５が、タイヤ径方向に延設されている例を示す。
【００６０】
外側連結部５の厚みは、内側環状部１からの力を十分伝達しつつ、軽量化や耐久性の向上、横剛性の向上を図る観点から、タイヤ断面高さＨ１の１〜１２％が好ましく、２〜１０％がより好ましい。
【００６１】
外側連結部５の引張モジュラスは、内側環状部１からの力を十分伝達しつつ、軽量化や耐久性の向上、横剛性の向上を図る観点から、５〜１００ＭＰａが好ましく、７〜９５ＭＰａがより好ましい。
【００６２】
外側連結部５の引張モジュラスを高める場合、弾性材料を繊維等で補強した繊維補強材料が好ましい。
【００６３】
本実施形態では、図１に示すように、支持構造体ＳＳの外側環状部３の外周側に、その外側環状部３の曲げ変形を補強するベルト層６が設けられている例を示す。ベルト層６としては、従来の空気入りタイヤのベルト層と同様のものを設けることが可能である。
【００６４】
ベルト層６は、単数又は複数の層から構成され、例えば、タイヤ周方向に対して約２０°の傾斜角度で平行配列したスチールコード、アラミドコード、レーヨンコード等をゴム引きした層を、スチールコード等が逆方向に交差するように積層して、形成することができる。また、両層の上層に、タイヤ周方向に平行配列した各種コードからなる層を設けてもよい。
【００６５】
本実施形態では、図１に示すように、ベルト層６の更に外側にトレッド層７が設けられている例を示すが、本発明では、このように外側環状部３の外側の最外層に、トレッド層７が設けられているのが好ましい。トレッド層７としては、従来の空気入りタイヤのトレッド層と同様のものを設けることが可能である。また、トレッドパターンとして、従来の空気入りタイヤと同様のパターンを設けることが可能である。
【００６６】
例えば、トレッド層７を形成するトレッドゴムの原料としては、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）等が挙げられる。これらのゴムはカーボンブラックやシリカ等の充填材で補強されると共に、加硫剤、加硫促進剤、可塑剤、老化防止剤等が適宜配合される。
【００６７】
＜非空気圧タイヤの製造方法＞
本発明の製造方法は、上記のような本発明の非空気圧タイヤＴを好適に製造できる製造方法であって、内側環状部１の内周側を成形するための中型と、外側環状部３の外周側を成形するための外型と、中型と外型の間に周方向に配置され、内側環状部１の外周側、外側環状部３の内周側、および連結部４，５を成形するための複数の中子と、支持構造体ＳＳのタイヤ幅方向両側面を成形するための一対の上型、下型とを配置して、内側環状部１、外側環状部３および連結部４，５に相当するキャビティを形成する工程と、外型の内周面に接するように補強繊維３ａを環状に配置する工程と、キャビティに弾性材料の原料液を供給して硬化させて支持構造体ＳＳを成形する工程と、成形された支持構造体ＳＳの外周側にベルト層６を接合する工程と、を備えることを特徴とする。
【００６８】
図３は、支持構造体ＳＳを成形するための成形型を示しており、（ａ）正面図、（ｂ）縦断面図である。成形型１０は、支持構造体ＳＳに対応するキャビティＣを有する。各々のキャビティＣ１〜Ｃ５は、それぞれ支持構造体ＳＳの内側環状部１、中間環状部２、外側環状部３、内側連結部４、外側連結部５に対応している。このような空間部Ｃは、中型１１と、外型１２と、中子１３，１４と、上型１５（図３（ａ）では不図示）と、下型１６とによって形成される。中型１１は、内側環状部１の内周側を成形し、外型１２は、外側環状部３の外周側を成形し、中子１３は、内側環状部１の外周側と中間環状部２の内周側および内側連結部４を成形し、中子１４は、外側環状部３の内周側と中間環状部２の外周側および外側連結部５を成形するためのものである。また、上型１５と下型１６は、支持構造体ＳＳのタイヤ幅方向両側面を成形するためのものである。中型１１、外型１２、中子１３，１４は、下型１６に固定することができ、上型１５は下型１６に対して開閉可能になっている。
【００６９】
外型１２と中子１４との間のキャビティＣ３に、外型１２の内周面に接するように補強繊維３ａを環状に配置する。補強繊維３ａは、環状に形成した際にその環状形状を保持し、自立可能となることが好ましい。補強繊維３ａが柔らかすぎて自立できない場合、樹脂でコーティングするなどして自立可能にしてもよい。コーティング用の樹脂としては、ポリウレタンプライマーや樹脂エマルジョンなどが例示される。
【００７０】
中型１１と中子１３との間のキャビティＣ１には、補強繊維１ａを環状に配置する。補強繊維１ａは、中型１１の外周面に接触しないように配置することが好ましい。補強繊維１ａは、周方向に巻回されたコード材により構成され、または、環状に形成したネット状繊維集合体により構成される。
【００７１】
コード材やネット状繊維集合体をキャビティＣ１に配置する際、中型１１の外周面に帯状の有機繊維材１ｂを巻き付け、その外周にコード材を巻回するか、帯状のネット状繊維集合体を巻回して補強繊維１ａを構成してもよい。
【００７２】
また、図４に示すように、中型１１の外周面に、支持構造体ＳＳの軸方向に延びる突条１７を周方向に所定ピッチで複数設けてもよい。この突条１７の外周に架け渡されるようにコード材を巻回するか、帯状のネット状繊維集合体を巻回して補強繊維１ａを構成してもよい。これにより、中型１１の外周面と補強繊維１ａとの間には隙間が形成される。
【００７３】
また、中型１１に上記の突条１７を設ける代わりに、複数のスペーサーを中型１１の外周面に配置し、その外周に架け渡されるようにコード材を巻回するか、帯状のネット状繊維集合体を巻回して補強繊維１ａを構成してもよい。これにより、中型１１の外周面と補強繊維１ａとの間には隙間が形成される。
【００７４】
さらに、中型１１は、図５に示すように、その内周側部分を構成する芯部１１ａと、その外周側部分を構成して芯部１１ａに外嵌可能に構成されたリング部１１ｂとを備えるようにすることが好ましい。このように、中型１１を芯部１１ａとリング部１１ｂに分割可能に構成することにより、コード材を中型１１に巻回する際、リング部１１ｂのみを成形型１０から取り外した状態において、リング部１１ｂの外周にコード材やネット状繊維集合体を巻回することができる。リング部１１ｂのみであれば、軽量であり、取扱いも容易となる。また、リング部１１ｂを複数準備することで、一方では、取り外したリング部１１ｂにコード材等を巻回し、他方では、コード材等を巻回したリング部１１ｂを芯部１１ａに外嵌して後述する支持構造体ＳＳの成形を行うことができ、製造の効率化が図れる。
【００７５】
次に、成形型１０のキャビティＣに弾性材料の原料液を充填する。弾性材料の原料液としては、前述した弾性材料を高温で軟化させたものや、反応硬化前又は架橋前の液状原料が挙げられる。充填の際、キャビティＣの隙間への浸入や補強繊維への含浸を好適に行う上で、充填の際に原料液の粘度が小さいことが好ましい。
【００７６】
また、原料液の充填を均一に行う目的で、遠心力を付与する方法も効果的である。その場合、成形型１０の下型１６を円盤状に形成して、成形型１０を軸芯Ｏの周りにモーター等で回転させる方法が利用できる。
【００７７】
次いで、弾性材料の原料液を固化させ、脱型することにより支持構造体ＳＳを得ることができる。原料液を固化させる方法としては、反応硬化、加熱硬化、冷却固化などが挙げられる。脱型を容易にするためには、成形型１０の中子１３，１４を着脱可能な形態とすることが効果的である。
【００７８】
脱型後には、ポストキュア工程などを実施することも可能である。成形された支持構造体ＳＳの外周面は、バフ処理される。その後、支持構造体ＳＳの外周側に接着剤を介して、ベルト層６、トレッド層７を巻き付けて接合する。ベルト層６、トレッド層７が未加硫ゴムからなる場合には、支持構造体ＳＳの外周側に巻き付けた後、加熱プレス機等で加硫を行う。
【実施例】
【００７９】
以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例等について説明する。なお、実施例等における評価項目は下記のようにして測定を行った。
【００８０】
（１）嵌合力
ＨＯＦＭＡＮＮ社製の嵌合力試験機を用いて、５００Ｎ負荷時の内側環状部１の内径を測定し、基準径とする。それから、基準径＋１ｍｍ時の嵌合力を測定する。その結果を、比較例１を１００としたときの指数で示す。この値が大きい方が優れる。
【００８１】
（２）ホイール削れ
非空気圧タイヤＴをホイールに装着して、ドラム試験機にて２時間走行（時速８０ｋｍ）後、非空気圧タイヤＴと接触していたホイール表面を目視にて観察する。
【００８２】
（３）剥離力
非空気圧タイヤＴを解体して、支持構造体ＳＳの外側環状部３とベルト層６からなる２５ｍｍ幅の試験片を採取する。試験片の一方の端部の外側環状部３とベルト層６との界面で、予め剥がしておき、インストロン万能試験機の上下チャックで、剥がした外側環状部３とベルト層６を挟み込み、１８０度剥離試験（常温、引張速度５０ｍｍ／ｍｉｎ）を実施する。その結果を、比較例１を１００としたときの指数で示す。この値が大きい方が優れる。
【００８３】
（４）走行耐久性
非空気圧タイヤＴをホイールに装着して、ドラム試験機にて、時速８０ｋｍ、荷重３５０ｋｇの条件で試験を行い、支持構造体ＳＳに故障が生じるまでの走行距離を測定する。その結果を、実施例６を１００としたときの指数で示す。この値が大きい方が優れる。
【００８４】
（５）中型取り扱い作業性
成形型１０の中型１１を、芯部１１ａとリング部１１ｂとに分割可能に構成することで、リング部１１ｂのみを中型１１から取り外して作業を行うことができるため、作業性がよい。中型１１が芯部１１ａとリング部１１ｂに分割可能な場合に、中型取り扱い作業性を良好とした。
【００８５】
＜実施例１＞
成形型１０の中型１１からリング部１１ｂのみを取り外して、張力負荷装置のドラムに外嵌させ、まず、有機繊維材１ｂとしてのナイロンネット（泉社製、１１１−Ｂ）をリング部１１ｂの外周面に２周巻回して、両端を固定する。次いで、その外側に補強繊維１ａとしてのアラミドコード（東レ・デュポン社製、ＫＥＶＬＡＲ、３３００ｄｔｅｘ、繊維径０．６ｍｍ）をエンド数が８本／ｉｎｃｈとなるようにらせん状に張力３０Ｎにて１層巻回する。次いで、張力負荷装置のドラムからリング部１１ｂを取り外して、中型１１の芯部１１ａに外嵌する。次いで、外型１２の内周面に沿うように、補強繊維３ａとしての環状のガラス繊維ネット（日東紡社製、ＫＳ３８１５）を外型１２と中子１４との間のキャビティＣ３に挿入する。その後、成形型１０を所定の温度にまで加温させた後、ＰＰＤＩ末端プレポリマーのアジプレンＬＦＰ９５０Ａ（Ｃｈｅｍｔｕｒａ社製）４８００重量部、ポリテトラメチレンエーテルグリコール（ＰＴＭＧ）（三菱化学社製、分子量１０００）３４５重量部、及び１，４−ブタンジオール（１，４−ＢＤ）（ＢＡＳＦ出光社製）２３０重量部をそれぞれ予め減圧脱泡しておき、液温を７０℃に調整後、これらを攪拌、混合し、混合物を成形型１０のキャビティＣに注入し、１１０℃のオーブン内で１時間キュアを行い、その後脱型し、更に１１０℃のオーブン内で１６時間ポストキュアを行い、支持構造体ＳＳを作製した。支持構造体ＳＳの外側環状部３の外周面をサンドペーパーでバフ処理した後、所定量の接着剤ＸＪ−４２３（ＬＯＲＤ社製）を塗布し、７０℃のオーブン内で３０分乾燥させる。乾燥後、未加硫のベルト層６及びトレッド層７を巻き付けて、加熱プレスを行い、非空気圧タイヤＴを作製した。上記性能を評価した結果を表１に示す。
【００８６】
＜実施例２＞
成形型１０の中型１１からリング部１１ｂのみを取り外して、張力負荷装置のドラムに外嵌させ、補強繊維１ａとしてのアラミドコード（東レ・デュポン社製、ＫＥＶＬＡＲ、３３００ｄｔｅｘ、繊維径０．６ｍｍ）をエンド数が８本／ｉｎｃｈとなるようにらせん状に張力３０Ｎにて１層巻回する。その際、アラミドコードを巻き付ける直前に、リング部１１ｂの外周面に、厚み１．５ｍｍの３２個のスペーサーを所定間隔で、アラミドコードとリング部１１ｂとの間に挿入されるように配置する。次いで、張力負荷装置のドラムからリング部１１ｂを取り外して、中型１１の芯部１１ａに外嵌する。次いで、外型１２の内周面に沿うように、補強繊維３ａとしての環状のガラス繊維ネット（日東紡社製、ＫＳ３８１５）を外型１２と中子１４との間のキャビティＣ３に挿入する。その後の方法、条件は、実施例１と同じとした。
【００８７】
＜実施例３＞
外周面上に高さ１．５ｍｍの所定間隔で３２個の突条１７を設けたリング部１１ｂのみを成形型１０の中型１１から取り外して、張力負荷装置のドラムに外嵌させ、補強繊維１ａとしての帯状のガラス繊維ネット（日東紡社製、ＫＳ３８１５）を張力３０Ｎにて１層巻回する。次いで、張力負荷装置のドラムからリング部１１ｂを取り外して、中型１１の芯部１１ａに外嵌する。次いで、外型１２の内周面に沿うように、補強繊維３ａとしての環状のガラス繊維ネット（日東紡社製、ＫＳ３８１５）を外型１２と中子１４との間のキャビティＣ３に挿入する。その後の方法、条件は、実施例１と同じとした。
【００８８】
＜実施例４＞
成形型１０の中型１１からリング部１１ｂのみを取り外して、張力負荷装置のドラムに外嵌させ、まず、有機繊維材１ｂとしてのナイロンネット（泉社製、１１１−Ｂ）をリング部１１ｂの外周面に２周巻回して、両端を固定する。次いで、その外側に補強繊維１ａとしての帯状のガラス繊維ネット（日東紡社製、ＫＳ３８１５）を張力３０Ｎにて１層巻回する。次いで、張力負荷装置のドラムからリング部１１ｂを取り外して、中型１１の芯部１１ａに外嵌する。次いで、外型１２の内周面に沿うように、補強繊維３ａとしての環状のガラス繊維ネット（日東紡社製、ＫＳ３８１５）を外型１２と中子１４との間のキャビティＣ３に挿入する。その後の方法、条件は、実施例１と同じとした。
【００８９】
＜実施例５＞
成形型１０の中型１１からリング部１１ｂのみを取り外して、張力負荷装置のドラムに外嵌させ、補強繊維１ａとしての帯状のガラス繊維ネット（日東紡社製、ＫＳ３８１５）を張力３０Ｎにて１層巻回する。その際、ガラス繊維ネットを巻き付ける直前に、リング部１１ｂの外周面に、厚み１．５ｍｍの３２個のスペーサーを所定間隔で、ガラス繊維ネットとリング部１１ｂとの間に挿入されるように配置する。次いで、外型１２の内周面に沿うように、補強繊維３ａとしての環状のガラス繊維ネット（日東紡社製、ＫＳ３８１５）を外型１２と中子１４との間のキャビティＣ３に挿入する。その後の方法、条件は、実施例１と同じとした。
【００９０】
＜実施例６＞
成形型１０の中型１１からリング部１１ｂのみを取り外して、張力負荷装置のドラムに外嵌させ、まず、有機繊維材１ｂとしてのナイロンネット（泉社製、１１１−Ｂ）をリング部１１ｂの外周面に２周巻回して、両端を固定する。次いで、その外側に補強繊維１ａとしてのアラミドコード（東レ・デュポン社製、ＫＥＶＬＡＲ、３３００ｄｔｅｘ、繊維径０．６ｍｍ）をエンド数が８本／ｉｎｃｈとなるようにらせん状に張力３０Ｎにて１層巻回する。次いで、張力負荷装置のドラムからリング部１１ｂを取り外して、中型１１の芯部１１ａに外嵌する。次いで、外型１２の内周面に沿うように、補強繊維３ａとしての環状のガラス繊維ネット（日東紡社製、ＫＳ３８１５）を外型１２と中子１４との間のキャビティＣ３に挿入する。その後、成形型１０を所定の温度にまで加温させた後、ＴＤＩ末端プレポリマーのＵＴＭ−６（ソフランウイズ社製）４５６０重量部を予め減圧脱泡しておき、液温を７０℃に調整後、これに液温１３０℃のイハラキュアミンＭＴ（ＭＯＣＡ）（イハラケミカル工業社製）８１６重量部を添加し、攪拌、混合し、混合物を成形型１０のキャビティＣに注入し、１００℃のオーブン内で１時間キュアを行い、その後脱型し、更に７０℃のオーブン内で１６時間ポストキュアを行い、支持構造体ＳＳを作製した。支持構造体ＳＳの外側環状部３の外周面をサンドペーパーでバフ処理した後、所定量の接着剤ＸＪ−４２３（ＬＯＲＤ社製）を塗布し、７０℃のオーブン内で３０分乾燥させる。乾燥後、未加硫のベルト層６及びトレッド層７を巻き付けて、加熱プレスを行い、非空気圧タイヤＴを作製した。
【００９１】
＜比較例１＞
成形型１０を所定の温度にまで加温させた後、ＴＤＩ末端プレポリマーのＵＴＭ−６（ソフランウイズ社製）４５６０重量部を予め減圧脱泡しておき、液温を７０℃に調整後、これに液温１３０℃のイハラキュアミンＭＴ（ＭＯＣＡ）（イハラケミカル工業社製）８１６重量部を添加し、攪拌、混合し、混合物を成形型１０のキャビティＣに注入し、１００℃のオーブン内で１時間キュアを行い、その後脱型し、更に７０℃のオーブン内で１６時間ポストキュアを行い、支持構造体ＳＳを作製した。支持構造体ＳＳの外側環状部３の外周面をサンドペーパーでバフ処理した後、所定量の接着剤ＸＪ−４２３（ＬＯＲＤ社製）を塗布し、７０℃のオーブン内で３０分乾燥させる。乾燥後、未加硫のベルト層６及びトレッド層７を巻き付けて、加熱プレスを行い、非空気圧タイヤＴを作製した。
【００９２】
＜比較例２＞
成形型１０から中型１１全体を取り外して、張力負荷装置の回転軸に取り付け、補強繊維１ａとしてのアラミドコード（東レ・デュポン社製、ＫＥＶＬＡＲ、３３００ｄｔｅｘ、繊維径０．６ｍｍ）をエンド数が８本／ｉｎｃｈとなるようにらせん状に張力３０Ｎにて１層巻回する。張力負荷装置の回転軸から中型１１を取り外して、成形型１０に取り付ける。その後の方法、条件は、比較例１と同じとした。
【００９３】
＜比較例３＞
補強繊維１ａとしての環状のガラス繊維ネット（日東紡社製、ＫＳ３８１５）を中型１１と中子１３との間のキャビティＣ１に、中型１１の外周面に沿うように挿入する。その後の方法、条件は、比較例１と同じとした。
【００９４】
＜比較例４＞
外周面上に高さ１．５ｍｍの所定間隔で３２個の突条１７を設けたリング部１１ｂのみを成形型１０の中型１１から取り外して、張力負荷装置のドラムに外嵌させ、補強繊維１ａとしてのアラミドコード（東レ・デュポン社製、ＫＥＶＬＡＲ、３３００ｄｔｅｘ、繊維径０．６ｍｍ）をエンド数が８本／ｉｎｃｈとなるようにらせん状に張力３０Ｎにて１層巻回する。次いで、張力負荷装置のドラムからリング部１１ｂを取り外して、中型１１の芯部１１ａに外嵌する。その後の方法、条件は、比較例１と同じとした。
【００９５】
＜比較例５＞
成形型１０の中型１１からリング部１１ｂのみを取り外して、張力負荷装置のドラムに外嵌させ、まず、有機繊維材１ｂとしてのナイロンネット（泉社製、１１１−Ｂ）をリング部１１ｂの外周面に２周巻回して、両端を固定する。次いで、その外側に補強繊維１ａとしてのアラミドコード（東レ・デュポン社製、ＫＥＶＬＡＲ、３３００ｄｔｅｘ、繊維径０．６ｍｍ）をエンド数が８本／ｉｎｃｈとなるようにらせん状に張力３０Ｎにて１層巻回する。次いで、張力負荷装置のドラムからリング部１１ｂを取り外して、中型１１の芯部１１ａに外嵌する。次いで、外型１２の内周面に接触させないように、補強繊維３ａとしての環状のガラス繊維ネット（日東紡社製、ＫＳ３８１５）を外型１２と中子１４との間のキャビティＣ３に挿入する。その後の方法、条件は、実施例１と同じとした。
【００９６】
【表１】
0005394304.tif 000002
【００９７】
外側環状部３の外周面に、一部露出した状態で補強繊維３ａが環状に埋設されている実施例１〜６の非空気圧タイヤＴは、外側環状部３とベルト層６との接着が十分となり、比較例１〜５と比べ、剥離力が大きくなっている。
【００９８】
イソシアネート成分としてＰＰＤＩを用いたポリウレタン樹脂により製造した支持構造体ＳＳを備える実施例１〜６の非空気圧タイヤＴは、従来のＴＤＩを用いたものに比べ、走行耐久性が高くなっている。なお、実施例１〜６の走行耐久性を１０００〜１２００以上と表示したのは、支持構造体ＳＳに故障が生じる前に、外側環状部３とベルト層６との間でセパレーションによる故障が発生したためである。
【００９９】
内側環状部１が補強繊維１ａにより補強されていない比較例１の非空気圧タイヤＴに比べ、補強繊維１ａにより補強されている非空気圧タイヤＴは、いずれも嵌合力が大きくなっている。
【０１００】
また、中型１１と補強繊維１ａとしてのガラス繊維ネットとの間に隙間がない比較例３の非空気圧タイヤＴでは、ホイール削れが観察された。ただし、補強繊維１ａとしてアラミドコードを用いた比較例２の場合には、有機繊維材なのでホイール削れは観察されなかった。すなわち、内側環状部１の補強繊維１ａとして、ガラス繊維ネットを用いる場合、実施例３〜５のように中型１１と補強繊維１ａとの間に隙間を設けることで、補強繊維１ａが内側環状部１の内周面に露出しないため、補強繊維１ａとホイールの双方の損傷を防止することができる。
【０１０１】
＜他の実施形態＞
前述の実施形態では、中間環状部２を１つだけ設ける例を示したが、本発明では、中間環状部２を複数設けることも可能である。これにより内側環状部１の内径をより小さくすることが可能である。
【符号の説明】
【０１０２】
１        内側環状部
２        中間環状部
３        外側環状部
３ａ      補強繊維
４        内側連結部
５        外側連結部
６        ベルト層
７        トレッド層
１０        成形型
１１        中型
１２        外型
１３        中子
１４        中子
１５        上型
１６        下型
Ｃ        キャビティ
ＳＳ        支持構造体
Ｔ        非空気圧タイヤ
【図１】
0005394304.tif 000003
【図２】
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【図３】
0005394304.tif 000005
【図４】
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【図５】
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