JPWO2002038398A1

JPWO2002038398A1 - 車両用車輪

Info

Publication number: JPWO2002038398A1
Application number: JP2002540953A
Authority: JP
Inventors: 種村　浩; 牧野　哲典; 古田　慎治; 上野　和義; 村田　達; 加藤　久樹
Original assignee: 愛知タイヤ工業株式会社
Priority date: 2000-11-09
Filing date: 2000-11-09
Publication date: 2004-03-11
Also published as: EP1338439B1; ATE418462T1; EP1338439A4; EP1338439A1; DE60041205D1; AU2001213051A1; WO2002038398A1

Abstract

組付け不良や空転、リムズレ及びそれらに起因する損傷等の発生を防止するための車両用車輪である。車両用車輪において、トレッドゴム層（４）とビードコア（６）が配置されたベースゴム層（２）とを備えたタイヤ基体（１）を装着するリム（８）が一方の側面側にリムフランジ（１０）を備え、他方の側面側に窪み（１６）を備え、タイヤ基体（１）には窪み（１６）に係合する突起部（２０）を備えている。ベースゴム層（２）の高さＤをタイヤ高さＨに対して２０〜７０％に形成し、ベースゴム層（２）がＪＩＳ−Ｋ６２５１：加硫ゴムの引張試験方法のダンベル状１号形における１０％伸張時の引張応力が１．５〜５ＭＰａであり、また、ＪＩＳ−Ｋ６２５３：タイプＡデュロメータ硬さ試験で硬さをＡ７０〜１００度とした。

Description

技術分野
本発明は、フォークリフト等の産業車両や建設車両に用いられる左右非対称の車両用車輪に関する。
背景技術
従来より、ビードシートバンド、サイドフランジ、ロックリングを用いた４ピースの傾斜座リム（記号ＴＢ：ＪＡＴＭＡ−ＹＥＡＲ−ＢＯＯＫ−２０００（日本自動車タイヤ協会））が知られている。この傾斜座リムは、４ピースからなるため、組付けに工数を要する。
そこで、組付け工数を削減するため、ビードシートバンド、サイドフランジ及びロックリングを用いないで、リムにタイヤ基体を組み立てた車輪として、特開昭５４−１３１２０２号公報にあるものが知られている。
しかしながら、こうした従来のものは、リムとタイヤ基体との径方向の締め代や軸方向の締め代が不適当であると組付け不良や空転、リムズレ及びそれらに起因する突起部の損傷等が発生する。同様に、使用するビードコアの径や幅も不適当であるとやはり組付け不良や空転、リムズレ及びそれらに起因する突起部の損傷等が発生する。
更に、ベースゴムとしての必要な物性が確保されていないと、空転、リムズレ等の発生はもちろん組付時にリムの窪みにベースゴムの突起が一度で入らず、再度押し込まなければならず作業性がよくないという問題があった。また、リム組付時に突起部を傷つけることもあった。
発明の開示
本発明の目的は、組付け不良や空転、リムズレ及びそれらに起因する損傷等の発生を防止した車両用車輪を提供することにある。
かかる目的を達成すべく、本発明は課題を解決するため次の手段を取った。即ち、
トレッドゴム層とビードコアが配置されたベースゴム層とを備えた中実のタイヤ基体を装着するリムが一方の側面側にリムフランジを備え、他方の側面側に窪みを備え、前記タイヤ基体には前記窪みに係合する突起部を備えた車両用車輪において、
前記ベースゴム層の高さをタイヤ高さに対して２０〜７０％に形成し、
前記ベースゴム層のＪＩＳ−Ｋ６２５１：加硫ゴムの引張試験方法のダンベル状１号形における１０％伸張時の引張応力が１．５〜５ＭＰａであり、また、ＪＩＳ−Ｋ６２５３：タイプＡデュロメータ硬さ試験で硬さをＡ７０〜１００度としたことを特徴とする車両用車輪がそれである。
リム装着時の径方向の締め代が１〜４％であり、軸方向の締め代が−２〜５％であってもよい。前記ビードコアの内周長がリム外周長の１．０１〜１．０４倍であり、かつ前記ビードコアの合計幅がリム幅に対して１５〜３５％であり、更に、前記ビードコアはタイヤ幅の３０〜９０％の位置に装着してもよい。前記窪みの幅が、リム幅に対して５〜３０％であり、窪み深さがリム径の２〜８％であり、前記窪みの角度が１５〜９０度であり、前記窪みの軸方向外側の端部の高さが前記窪みの底部の高さ以上であることが好ましい。前記ベースゴム層には、シンジオタクチック−１，２−ポリブタジエンを少なくとも５重量％含有するブタジエンゴムを２０〜８０ＰＨＲ使用し、他にジエン系ゴムを用いて１００ＰＨＲとしたゴム質分を使用してもよい。前記ベースゴム層はジエン系ゴムよりなり、ポリアミド系短繊維を１〜３０ＰＨＲ含有し、該ポリアミド系短繊維が該ジエン系ゴムと化学結合しているものでもよい。前記ベースゴム層には、シンジオタクチック−１，２−ポリブタジエンを少なくとも５重量％含有するブタジエンゴムを２０〜６０ＰＨＲ使用し、他にジエン系ゴムを用いて１００ＰＨＲとしたゴム質分を使用し、かつ該ゴム質分１００ＰＨＲに対してポリアミド系短繊維を１〜２０ＰＨＲ使用し、該ポリアミド系短繊維がジエン系ゴムと化学結合しているものでもよい。前記ベースゴム層を形成するベースゴムの組成が、フェノール系の樹脂を含有する配合において、前記ベースゴムがジエン系ゴムよりなり、ジエン系ゴム中に、結合スチレン量が４０〜５０重量％でありかつ溶液重合により製造されるスチレン−ブタジエン共重合体ゴムを２５〜５０ＰＨＲ含みジエン系ゴム合計で１００ＰＨＲとしたゴム質分を使用したものでもよい。
発明を実施するための最良の形態
図１に示すように、１はタイヤ基体で、タイヤ基体１は、リム側のベースゴム層２と、路面側のトレッドゴム層４とを備えている。ベースゴム層２にはビードコア６が配置されている。タイヤ基体１はリム８に装着され、リム８は一方の側面側にリムフランジ１０を備えている。
リム８は、リムフランジ１０に連接してテーパ部１２を備え、テーパ部１２に連接して平坦部１３、及び平坦部１３に連接してフラット部１４が形成されている。更に、フラット部１４に連接して、リム８の他方の側面側に窪み１６が形成されている。窪み１６は周方向に連続して形成されている。タイヤ基体１をリム８に組み付けた際には、ベースゴム層２は、テーパ部１２、平坦部１３、フラット部１４に隙間なく密着するように形成されており、また、窪み１６に係合する突起部２０がベースゴム層２に形成されている。
ベースゴム層２は、タイヤ軸を含む子午断面におけるベースゴム層２の高さＤはタイヤ高さＨに対して２０〜７０％になるように形成されている。ベースゴム層２の高さＤが２０％を下回ると剛性が低下し、歪量が大きくなり過ぎ、横剛性も小さくなり過ぎ、同時にリムズレも発生しやすくなるので好ましくない。また、リムスリップを防止するベースゴム層２が少なくなり過ぎるので長期の使用でゴムが劣化した場合に空転を起こす可能性があり好ましくない。
更に、ベースゴム層２の高さＤが小さすぎると横方向変位に対して突起部２０側は耐横剛性がサイドフランジがない分、他方のリムフランジ１０がある側に比べ相対的に小さくなる傾向があり、長期の使用でゴムが劣化したり、イレギュラーで過荷重（強い衝撃等）が作用した場合等に、突起部２０の歪がより大きくなって、突起部２０が損傷しそのままタイヤ基体１がリム８から外れたり、突起部２０の損傷がベースゴム層２に広がりベース破壊等の可能性があるので、性能上好ましくない。少なくとも２０％とすることでこのようなトラブルを避け突起部２０を保護することができる。
また、ベースゴム層２の高さＤが７０％を超えると相対的に弾性の大きいトレッドゴム層４が薄くなり過ぎ、各種走行中の衝撃等を緩和吸収する性能が低下し、トレッドゴム層４の発熱も大きくなる傾向にあり、同時に乗心地も悪化し好ましくない。
ベースゴム層２の物性に関しては、ＪＩＳ−Ｋ６２５１：加硫ゴムの引張試験方法のダンベル状１号形における１０％伸張時の引張応力が１．５〜５ＭＰａとなるように形成している。ベースゴム層２の突起部２０が、ベースゴム層２の物性としての、１０％伸張時の引張応力が１．５ＭＰａを下回ると、組付け時にリム８の窪み１６に、きれいにきちんと一度で入らず、ベースゴム層２の突起部２０がリム８の先端部を乗り越した段階で径方向に開いて収っていないような状態となる。再度この部分だけ押し込む作業が必要となり余計な作業工数がかかり好ましくない。また、この場合圧縮永久歪としては５０％以下が好ましい（ＪＩＳ−Ｋ６２６２：７０℃×２４時間の試験条件）。５０％を超えるとゴムのセット性が大きくなり過ぎ、やはりリム組み時にベースゴム層２の突起部２０がリム８の先端部を乗り越した段階で径方向に開いて収っていない状態となり易い傾向にあり好ましくない。
１０％伸張時の引張応力が１．５ＭＰａを下回ると、負荷が大きい場合にタイヤ基体１とリム８との間に空転が発生し易くなり好ましくない。突起部２０側のサイドフランジが無い為、幅方向の締め代が十分に得られないので、空転しやすいと考えられる。尚、ビードコア６下のゴム厚さをビードコア６の径を変えることにより径方向の位置を変えて揃えるようにしてもよい。少なくとも１０％伸張時の引張応力を１．５ＭＰａとすることでリム組み時の突起部２０の窪み１６への収まり性を格段に向上させる効果を持ち、かつこのような非対称ベース構造タイヤの空転を効果的に防止できる。
１０％伸張時の引張応力が５ＭＰａを越えると硬くなり過ぎてリム組み性が低下するので好ましくない。また、５ＭＰａを越える物性になると、ゴムが伸び難くなり、突起部２０が組付け時の変形に耐え切れずクラックが入ったりひいてはそのまま裂けてしまう可能性もある。１０％伸張時の引張応力を５ＭＰａ以下とすることで突起部２０の損傷を防ぐことができる。
ベースゴム層２はＪＩＳ−Ｋ６２５３：タイプＡデュロメータ硬さ試験で硬さをＡ７０〜１００度とする。ベースゴム層２の硬度が７０度を下回ると、タイヤ剛性が小さくなり、ベースゴム層２の上下の振動、軸方向、周方向の撓み・揺れが大きくリムズレ等が大きくなり、好ましくなく、更に空転もし易くなり好ましくない。
更に、硬度が低すぎると横方向変位に対しての突起部２０の耐横剛性がサイドフランジが無い分他方側に比べ相対的に小さくなる傾向があり、長期の使用でゴムが劣化したり、イレギュラーで過荷重（強い衝撃等）が作用した場合等に、突起部２０の歪がより大きくなって、突起部２０が損傷しそのままタイヤ基体１がリム８から外れたり、突起部２０の損傷がベースゴム層２に広がりベースゴム層２の破壊等の可能性があるので、タイヤ性能上好ましくない。少なくとも、７０度とすることでこのようなトラブルをさけ突起部２０を保護することができる。
また、１００度を越えると硬すぎてリム組み時の組付け性が悪くなるので好ましくない。組付け難いので繰り返し無理に組付けを行なっていると突起部２０を傷つける恐れもあり好ましくない。更に１００度以上では、通常ベースゴム層２の硬度を上げるために配合する樹脂の使用量が増加し、ゴムの物性としての耐屈曲亀裂性等が低下し、プラスチックのように、各種衝撃等を受けた時や傷を受けた時に亀裂等のクラックが入り易くまた進行し易くなるので好ましくない。突起部２０にはサイドフランジによる保護がないので、ゴムが亀裂等に弱いプラスチック性を帯びる高硬度にするのは好ましくない。硬度を１００度以下とすることでこのようなトラブルを避け突起部２０を保護することができる。
尚、トレッドゴム層４としては、タイヤ高さＨに対して３０〜８０％、硬度としては５０〜７５度が好ましい。高さが３０％を下回ると各種走行中の衝撃等を緩和吸収する性能が低下し、トレッドゴム層４の発熱も大きくなる傾向にあり、同時に乗り心地も悪化し好ましくなく、８０％を越えるとタイヤとしての剛性が小さくなり、片側摩耗等も発生し易くなるので好ましくない。硬度に関しては５０度を下回るとタイヤとしての剛性が小さくなる傾向にあり、摩耗も大きくなる傾向にあり、片側摩耗等も発生し易くなるので好ましくない。７５度を越えると硬すぎて乗り心地が悪くなる傾向にあり好ましくない。
また、トレッドゴム層４とベースゴム層２の間に中間ゴム層を設けてもよい。中間ゴム層はタイヤ高さＨに対して１０〜４５％、硬度としては４５〜６５度が好ましく、かつ、トレッドゴム層４よりもゴム硬度が小さいものが好ましい。高さが２０％より小さいとクッション性、発熱性等の改良効果が小さくなる傾向にあり、４５％を越えるとタイヤ剛性が低下する傾向があり好ましくない。硬度が４５度を下回るとやはりタイヤ剛性が低下する傾向があり好ましくなく、６５度を越えるとクッション性等の改良効果が小さくなる傾向にあり好ましくない。
タイヤ基体１において、リム８をリム組みした時の締め代が、径方向の締め代において１〜４％、軸方向の締め代において−２〜５％に形成する。通常の中実タイヤの場合は、ビード大径の締め代、及びビード小径の締め代により、組付け易さと空転性のバランスを取って設定するが、本発明品は左右非対称であり、タイヤ軸を通る径方向の子午断面上におけるタイヤ基体１とリム８の締め代は１〜４％の範囲内としており、好ましくは、どこにおいても一定の１〜４％の範囲内がよい。径方向締め代が１％より小さくなると空転し易くなる傾向があり好ましくなく、また、あまり締め代が小さいとベースゴム層２の突起部２０側で軸方向へイレギュラー等で大きな荷重が掛かった場合に突起部２０が外れ易くなることがあり好ましくない。４％を越えると特に突起部２０が有る方のベースゴム層２が組付け難い傾向にあり好ましくない。その場合、繰り返し無理に組付けを続けているとベースゴム層２の突起部２０を傷つけることもあり好ましくない。径方向においての締め代を１〜４％とすることでこのようなトラブルを避け突起部２０を保護しながら組み付けられる。
軸方向の締め代は−２〜５％としている。軸方向締め代が−２％より小さくなると窪み１６内において突起部２０の軸方向外側の隙間が大きくなり過ぎ、走行中に擦れて摩耗する傾向もあるので好ましくない。逆に５％を越えると突起部２０が窪み１６に収まりにくくなり、組付け難い傾向となり好ましくない。その場合、繰り返し無理に組付けを続けていると突起部２０を傷つけることもあり好ましくない。また、走行中には、締め代が大きい分、窪み１６から軸方向外側へはみ出している突起部２０の側面部分が窪み１６の縁と擦れ合い、クラックが発生する心配もあり好ましくない。軸方向においての締め代を−２〜５％とすることでこのようなトラブルを避け突起部２０を保護しながら組み付けられ、走行もできる。
ベースゴム層２内に配置されるビードコア６の内周長は、リム８の外周長（リム径ＲＤ×π）の１．０１〜１．０４倍であり、かつビードコア６のタイヤ軸方向の合計幅が、リム８の幅ＲＷに対して１５〜３５％である。ビードコア６の作用はいわゆるタガ効果であり、タイヤ基体１をリム８に組み止める機能を有している。ビードコア６の内周長がリム外周長の１．０１倍以下になるとビードコア６の内周長が小さ過ぎてリム組みし難くなりかつ、ビードコア６下のゴムが薄くなり過ぎて組み立て時にも走行中にも破損し易く（耐久性低下）好ましくない。少なくとも１．０１倍とすることで，順調な作業で組み付けられる。１．０４倍を上回ると組付け性は向上するがタガ効果が小さくなり空転し易くなる傾向があり好ましくない。
ビードコア６のタイヤ軸方向の合計幅（ビードコア６の本数×１本の幅Ａ）が、リム幅ＲＷに対して１５〜３５％としている。ビードコア６の作用はいわゆるタガ効果であり、タイヤ基体１をリム８に組み止める機能を有している。突起部２０側にサイドフランジが無い為、幅方向の締め代が十分に得られないので、通常より大きな１５〜３５％とする必要がある。尚、特開平１０−１９３９１３号に示されるように適常は１０〜２１％程度である。ビードコア６のタイヤ軸方向の合計幅がリム幅ＲＷに対して１５％を下回ると、タイヤの空転が発生し易くなり好ましくない。３５％を越えるとリム組みし難くなり好ましくない。
ビードコア６の軸方向位置（Ｂ／ＲＷ×１００）として、外側のビードコア６の位置Ｂがタイヤビード幅ＲＷに対して３０〜９０％である。外側のビードコア６がタイヤ軸方向にタイヤビード幅ＲＷに対して３０％を下回るとタイヤ外側のタガ効果による締め圧が低下し空転し易くなり好ましくなく、９０％を越えるとリム組み時にビードコア６が外側にありすぎてリム８が挿入される時のタイヤ開口部周辺のゴムの特に径方向への変形の余裕が小さくなりリム組み性が悪化する傾向があると共に、特に突起部２０においては、リム８の窪み１６の軸方向の最も外側の端部（ガーター部）を乗り越える時に同様にゴムの変形の余裕が小さすぎて過剰な負担、変形が掛かり損傷し易くなるので好ましくない。また、更に外側にありすぎるとリムズレが生じた時にビードコア６が露出し易く好ましくない。
このように、９０％までとすることで、突起部２０の上のゴムの変形に余俗を与え、突起部２０を損傷し難くする。また、内側のビードコア６に関しては５０％を越えるとタイヤ中央部のタガ効果による締め圧が低下し、空転しやすくなり好ましくない。尚、ビードコア６はできるだけ軸方向均等間隔に配置することが好ましい。
窪み１６の幅Ｗａは、リム幅ＲＷに対して５〜３０％が好ましい。特に好ましくは７〜２０％である。５％を下回ると窪み１６の幅Ｗａが小さくなり過ぎてタイヤ横方向の荷重に対しての、突起部２０で受ける横方向の荷重に対する抵抗力も小さくなり、長期の使用でゴムが劣化したり、イレギュラーで過荷重（強い衝撃等）が作用した場合等に、突起部２０が損傷したりあるいは窪み１６から外れたりする可能性があるので、タイヤ性能上好ましくない。また、３０％を越えると、組付け時に、突起部２０が窪み１６の軸方向外側の端部（ガーター部）を乗り越える際の抵抗が大きくなる等で組付低抗が大きくなる傾向があり、組付け難くなるので好ましくない。
窪み深さＤａはリム径ＲＤの２〜８％である。特に好ましくは３〜５％である。２％を下回ると窪み１６の深さが浅くなり過ぎてタイヤ横方向の荷重に対しての、突起部２０で受ける横方向の荷重に対する抵抗力も小さくなり、長期の使用でゴムが劣化したり、イレギュラーで過荷重（強い衝撃等）が作用した場合等に、突起部２０が損傷したりあるいは窪み１６から外れたりする可能性があるので好ましくない。また、８％を越えると、組付け時に、突起部２０が窪み１６の軸方向外側の端部（ガーター部）を乗り越える際の抵抗が大きくなる等で組付け抵抗が大きくなる傾向があり、組付け難くなるので好ましくない。
窪み１６の角度θは１５〜９０度である。特に好ましくは２２〜６０度である。１５度〜９０度とすることで、組付け性、耐久性等に好ましい突起部２０の角度θとすることができる。９０度を越えると、組付け時に、突起部２０が窪み１６の軸方向の端部（ガーター部）と当った時の抵抗が大きくなり過ぎ、組付け難くなるので好ましくなく、また突起部２０自体も組付け時の変形に耐え切れずクラックが入ったりひいてはそのまま裂けてしまう可能性もあり好ましくない。更に、９０度以上では長期の使用でゴムが劣化したり、イレギュラーで過荷重（強い衝撃等）が作用した場合等に、やはり突起部２０が損傷し易くなる可能性があるので、タイヤ性能上好ましくない。窪み１６の軸方向外側の端部（ガーター部）の高さＨａは窪み１６の底部の高さ以上であり、これより突起部２０のタイヤ横方向の荷重に対する脱落を防止できる。
尚、端部高さＨａについては、好ましくは窪み１６の深さ（フラット面１４または平坦面１３から窪み１６の底部までの深さ）の５０％から２００％の高さが好ましい。より好ましくは７０〜１５０％であり、特に好ましくは８０〜１２０％である。５０％を下回ると端部高さＨａが小さくなり過ぎてタイヤ横方向の荷重に対しての、突起部２０で受ける横方向の荷重に対する抵抗力も小さくなり、長期の使用でゴムが劣化したり、イレギュラーで過荷重（強い衝撃等）が作用した場合等に、突起部２０が損傷したりあるいは窪み１６から外れたりし易くなるので好ましくない。また、２００％を越えると、端部高さＨａが大き過ぎて組付け時に、突起部２０が端部（ガーター部）を乗り越える際の抵抗が大きくなる等で組付抵抗が大きくなる傾向があり、組付け難くなるので好ましくない。更に２００％以上では突起部２０が端部に当った時の変形に耐え切れずクラックが入ったりひいてはそのまま裂けてしまう可能性もあり好ましくない。以上のように設定することで上記のようなトラブルを避け突起部２０の保護、脱落防止等を図ることができる。
ベースゴム層２を形成するベースゴムの組成が、シンジオタクチック−１，２−ポリブタジエンを少なくとも５重量％含有するブタジエンゴムを２０〜８０ＰＨＲ使用し、他に天然ゴム、ＳＢＲ、ＢＲ等のジエン系ゴムを用いて合計１００ＰＨＲとしたゴム質分を使用し、他にカーボンブラック等の充填剤、加硫剤等一般ゴム薬品を添加しゴム組成物とした。
ベースゴムは物性として、ＪＩＳ−Ｋ６２５１：加硫ゴムの引張試験方法のダンベル状１号形における１０％伸張時の引張応力が１．５〜５ＭＰａと、ＪＩＳ−Ｋ６２５３：タイプＡデュロメータ硬さ試験で硬さをＡ７０〜１００度が必要である。シンジオタクチック−１，２−ポリブタジエンを少なくとも５重量％含有するブタジエンゴムが２０〜８０ＰＨＲを占めるジエン系ゴムを配合の主体として組立てることにより下記物性を得ることができる。

実施例１〜４は、高結晶性で高融点であるシンジオタクチック−１，２−ポリブタジエンを少なくとも５重量％含有するブタジエンゴムが２０〜８０ＰＨＲを占め、それに他のジエン系ゴムを加え１００ＰＨＲとしたものに、カーボンブラック、カシュー変性フェノールレジンのような硬度を上げる目的の樹脂類、及び亜鉛華３号、ステアリン酸、ワックス、老化防止剤、アロマチックオイル、硫黄、加硫促進剤（ＢＢＳ）等の一般に用いられるゴム薬剤とカシュー変性フェノールレジンの硬化剤であるヘキサメチレンテトラミンを組合せゴム組成物としたものである。尚カシュー変性フェノールレジンのような硬度を上げる目的の樹脂類は使用しない場合もある。
ここでシンジオタクチック−１，２−ポリブタジエンは５重量％以上含有されるが、好ましくは７％以上である。５％を下回ると１０％伸張時の引張応力と硬度が低下する傾向があり好ましくない。この様なものとしては宇部興産株式会社のＶＣＲ３０３、ＶＣＲ４１２、ＶＣＲ６１７等がある。上記の表１ではシンジオタクチック−１，２−ポリブタジエンが１２％含まれるＶＣＲ４１２を使用した。
シンジオタクチック−１，２−ポリブタジエンを含有するブタジエンゴム量は２０〜８０ＰＨＲであり、より好ましくは３０〜６０ＰＨＲである。２０ＰＨＲを下回るとやはり１０％伸張時の引張応力と硬度が低下する傾向があり好ましくない。８０ＰＨＲ以上になると混練し難くなったり、あるいはロール作業でのバギングが大きくなる等でコンパウンドとしての全般的な作業性が低下する傾向があり好ましくない。更に過剰品質でもあり好ましくない。
表１に示されるように、シンジオタクチック−１，２−ポリブタジエンを少なくとも５重量％含有するブタジエンゴムを２０〜８０ＰＨＲ配合したもの主体として使用することにより、ベースゴムとして必要な１０％伸張時の引張応力と硬度を効率的に得ることができ、また圧縮永久歪にも優れている。
各種組み付け作業時等では突起部２０に過剰な負担が掛かりやすいが（組み付け時リム８の窪み１６の端部（ガーター部）を突起部２０が乗り越える時に、突起部２０に傷・亀裂等が入り易い）、ゴム組成をこのような高結晶で高融点であるシンジオタクチック−１，２−ポリブタジエンで補強することにより、耐摩耗性、耐亀裂抵抗性等が向上するので、突起部２０に傷・亀裂等が入り難くなる。また、当然走行中においても前述のような突起部２０の損傷に対する耐久性が向上する。
尚、硬度はＪＩＳ−Ｋ６２５３：タイプＡデュロメータ硬さ試験により、１０％伸張時の引張応力はＪＩＳ−Ｋ６２５１：加硫ゴムの引張試験方法により（但し、低伸張の引張応力を測定する為引張速度を１００ｍｍ／分とした）、圧縮永久歪はＪＩＳ−Ｋ６２６２：加硫ゴムの永久ひずみ試験方法の圧縮永久ひずみ試験方法で７０℃×２４時間の試験条件で行なった。
尚、充填剤としてはカーボンブラックはＨＡＦ級以上が好ましく使用量としては５０〜１００ＰＨＲが好ましい。硬度を上げる為のフェノールレジンとしてはカシュー変性フェノールレジンの他に、その他のオイル変性品、変性無しのもの等でもよく、適宜配合バランスを取って使用すればよい（使用しない場合もある）。
フェノールレジンは通常、３〜１５ＰＨＲの範囲で用いている。３ＰＨＲ以下では硬度アップの効果が小さく、１５ＰＨＲ以上ではゴムの耐屈曲亀裂特性が低下するので好ましくない。ワックス類も適宜マイクロクリスタリンワックス等使用すればよい。老化防止剤も６Ｃ、ＩＰＰＤ、ＡＤＰＡＬ、ＴＭＤＱ、ＰＡＮ、ＤＰＰＤ、ＭＢＩ等使用すればよい。加硫促進剤もＢＢＳ、ＣＢＳ等のスルフェンアミド系等を適宜使用すればよい。尚、ヘキサメチレンテトラミンはフェノールレジンの硬化剤として用いた。
ベースゴム層２を形成するベースゴムの組成は、ジエン系ゴムよりなり、ポリアミド系短繊維を１〜３０ＰＨＲ含有し、ポリアミド系短繊維がジエン系ゴムと化学結合してなり、その他として、カーボンブラック等の充填剤、加硫剤等一般ゴム薬品を添加しゴム組成物としてもよい。
ベースゴムは物性として、ＪＩＳ−Ｋ６２５１：加硫ゴムの引張試験方法のダンベル状１号形における１０％伸張時の引張応力が１．５〜５ＭＰａと、ＪＩＳ−Ｋ６２５３：タイプＡデュロメータ硬さ試験で硬さをＡ７０〜１００度が必要である。ポリアミド系短繊維を１〜３０ＰＨＲ含有し、ポリアミド系短繊維がジエン系ゴムと化学結合してなるものを配合の主体として組み立てることにより下記物性を得ることができる。

実施例５〜９はジエン系ゴムを用い、ポリアミド系短繊維を１〜３０ＰＨＲ含有させ、ポリアミド系短繊維がジエン系ゴムと化学結合しており、その他として、前述と同様にカーボンブラック等の充填剤、加硫剤等一般ゴム薬品を添加しゴム組成物としたものである（上記表２のＢＲ（ブタジエンゴム）はＳＢＲ等でもよい）。ここで用いたポリアミド系短繊維としては、宇部興産株式会社商品名のＦＲＲ−ＮＲのＵＢＥＰＯＬ−ＨＥ０１００である。配合は天然ゴム１００ＰＨＲに対して６−ナイロン５０ＰＨＲ（６−ナイロン融点２２１℃）のマスターバッチである。
ＦＲＲ−ＮＲとして混合済みのマスターバッチとなっているため、計量時は常に、１／３が６−ナイロン量となる（５０ＰＨＲ／１５０ＰＨＲ）。これより、上記の配合では６−ナイロンの使用量を変量すると同時に天然ゴムも上乗せされるため、その分を調節して上記の配合となる様、天然ゴムを調節して加えた。例えば、実施例６では、６−ナイロンを５ＰＨＲにすると自動的に天然ゴムが１０ＰＨＲ入る為、調節して天然ゴムを５０ＰＨＲ加え、合計して天然ゴム量が６０ＰＨＲとなるようにした。
尚、ゴム混練り時には、更にマスターバッチであるＦＲＲ−ＮＲ（ＵＢＥＰＯＬ−ＨＥ０１００等）と一部のポリマーと一部のカーボンブラックとの２回目のマスターバッチを作製してから、残りの材料を加えて練り上げるのがよい。こうすることにより、短繊維の分散性を向上させることができる。
ポリアミド系短繊維使用量が１ＰＨＲ以下になると低伸張即ち１０％伸張時の引張応力及び硬度が低下し、特に１０％伸張時の引張応力が低下する傾向にあり好ましくなく、３０ＰＨＲ以上になるとロール作業でのバギングが大きくなる等コンパウンドとしての全般的な作業性が低下する傾向があり好ましくなく、また、ゴム混練り性が悪くなり、ナイロンの分散性も低下する傾向があり好ましくなく、更に過剰品質でもあり好ましくない。尚、特に好ましくは２〜２０ＰＨＲの範囲である。
ポリアミド系短繊維としては、例えば融点が１９０〜２３５℃程度の、ナイロン６、ナイロン１２、ナイロン６１０、ナイロン６１１、ナイロン６１２等を上げることができ、これらを分散性等を考慮して天然ゴム等と任意の割合のマスターバッチとすればよい。また、分散性、作業性等を考慮して、天然ゴムと高密度あるいは低密度ポリエチレンとポリアミド系短繊維の３者のマスターバッチとしてもよい。尚、本発明では、ナイロン表面がゴム成分と化学結合をしているので、ゴムを効率的に補強する事ができる。本発明のポリアミド繊維は、ゴム分子と何等かの結合状態であればよいが、例えば、カップリング剤による一次結合やグラフト結合等の化学的結合が好ましい。
ポリアミド短繊維は平均径としては０．０５〜１．０μｍであり、より好ましくは０．１〜０．６μｍであり、特に好ましくは０．２〜０．４μｍであり、９割以上（重量比）が１μｍ以下であるのが好ましい。平均径が０．０５μｍ以下では混練り中に切断が起き易く、１μｍを越えると一種の異物となりゴムの耐久性が低下する傾向があり好ましくない。平均繊維長としては１００〜２０００μｍが好ましく、より好ましくは２００〜１０００μｍであり、更に好ましくは２００〜５００μｍである。
１００μｍ以下では配向性に乏しく補強効果が小さくなる傾向にあり、２０００μｍ以上では混練り中に切断が起き易い傾向があり好ましくない。短繊維の「平均繊維長／平均径」は１００〜２０００程度が好ましく、より好ましくは１００〜１０００程度である。１００以下では補強性が小さくなる傾向があり、２０００以上では分散性が低下する傾向があり好ましくない。
表２に示されるように、ポリアミド系短繊維を１〜３０ＰＨＲ含有させ、ポリアミド系短繊維がジエン系ゴムと化学結合しているものを主体として使用することにより、ベースゴムとして必要な１０％伸張時の引張応力と硬度を効率的に得ることができ、また圧縮永久歪にも優れている。更にゴム組成をこのような条件の短繊維で補強することにより、耐摩耗性、耐亀裂抵抗性等が向上するので、組み付け作業時等では突起部２０に過剰な負担が掛かりやすいが、そのような場合でも突起部２０に傷・亀裂等が入り難くなる。また、当然走行中においても、前述のような突起部２０の損傷に対する耐久性が向上する。
尚、硬度はＪＩＳ−Ｋ６２５３：タイプＡデュロメータ硬さ試験により、１０％伸張時の引張応力はＪＩＳ−Ｋ６２５１：加硫ゴムの引張試験方法により（但し、低伸張の引張応力を測定する為引張速度を１００ｍｍ／分とした）、圧縮永久歪はＪＩＳ−Ｋ６２６２：加硫ゴムの永久歪試験方法の圧縮永久歪試験方法で７０℃×２４時間の試験条件で行なった（表１に同じ条件）。
尚、充填剤としてはカーボンブラックはＨＡＦ級以上が好ましく使用量としては５０〜１００ＰＨＲが好ましい。硬度を上げる為のフェノールレジンとしてはカシュー変性フエノールレジンの他に、その他のオイル変性品、変性無しのもの等でもよく、適宜配合バランスを取って使用すればよい（使用しないケースもある）。ワックス類も適宜マイクロクリスタリンワックス等使用すればよい。老化防止剤も６Ｃ、ＩＰＰＤ、ＡＤＰＡＬ、ＴＭＤＱ、ＰＡＮ、ＤＰＰＤ、ＭＢＩ等使用すればよい。加硫促進剤もＢＢＳ、ＣＢＳ等のスルフェンアミド系等を適宜使用すればよい。尚、ヘキサメチレンテトラミンはフェノールレジンの硬化剤として用いた（表１に同じ）。

実施例１０〜１３は、ベースゴム層２を形成するベースゴムの組成が、シンジオタクチック−１，２−ポリブタジエンを少なくとも５重量％含有するブタジエンゴムを２０〜６０ＰＨＲ使用し、他に天然ゴム、ＳＢＲ、ＢＲ等のジエン系ゴムを用いて合計１００ＰＨＲとしたゴム質分を使用し、かつ該ゴム質分１００ＰＨＲに対してポリアミド系短繊維を１〜２０ＰＨＲ使用し、他にカーボンブラック等の充填剤、加硫剤等一般ゴム薬品を添加しゴム組成物としたものである。
ベースゴムは物性として、ＪＩＳ−Ｋ６２５１：加硫ゴムの引張試験方法のダンベル状１号形における１０％伸張時の引張応力が１．５〜５ＭＰａと、ＪＩＳ−Ｋ６２５３：タイプＡデュロメータ硬さ試験で硬さをＡ７０〜１００度が必要である。
シンジオタクチック−１，２−ポリブタジエンを少なくとも５重量％含有するブタジエンゴムが２０〜６０ＰＨＲを占めるジエン系ゴムを使用し（他に天然ゴム、ＳＢＲ、ＢＲ等のジエン系ゴムを用いて合計１００ＰＨＲとなる）、かつポリアミド系短繊維をゴム質分１００ＰＨＲに対し１〜２０ＰＨＲ使用し、ポリアミド系短繊維がジエン系ゴムと化学結合してなるもの、を配合の主体として組み立てることにより上記物性を得ることができる。
シンジオタクチック−１，２−ポリブタジエンを含有するブタジエンゴムの使用量は２０〜６０ＰＨＲである。ポリアミド系短繊維の使用量は１〜２０ＰＨＲ使用し、ポリアミド系短繊維がジエン系ゴムと化学結合してなっている。両者を使用することで１０％伸張時の引張応力が向上する。
また、ゴム組成をこのような高結晶性で高融点であるシンジオタクチック−１，２−ポリブタジエンと更に短繊維で補強することにより、耐摩耗性、耐亀裂抵抗性等がより向上するので、組み付け作業時等では突起部２０に過剰な負担が掛かりやすいが、そのような場合でも突起部２０に傷・亀裂等がより入り難くなる。また、当然走行中においても、前述のような突起部２０の損傷に対する耐久性が向上する。
本願発明のベースゴムは物性として、ＪＩＳ−Ｋ６２５１：加硫ゴムの引張試験方法のダンベル状１号形における１０％伸張時の引張応力が１．５〜５ＭＰａと、ＪＩＳ−Ｋ６２５３：タイプＡデュロメータ硬さ試験で硬さをＡ７０〜１００度が必要である。フェノール系の樹脂を含有する配合において、ジエン系ゴム中に、結合スチレン量が４０〜５０重量％でありかつ溶液重合により製造されるスチレン−ブタジエン共重合体ゴムを２５〜５０ＰＨＲの範囲で使用し、配合の主体として組み立てることにより下記物性を得ることができる。

本願発明は、表４のように、フェノール系の樹脂を含有する配合において、結合スチレン量を４０〜５０重量％と通常品ＳＢＲ（２０〜２５重量％程度）より増やしかつ溶液重合で製造したスチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）を２５〜５０ＰＨＲ含み、それに他のジエン系ゴムを加え１００ＰＨＲとしたゴム質分に、カシュー変性のようなフェノールレジン類、カーボンブラック、及び亜鉛華３号、ステアリン酸、ワックス、老化防止剤６Ｃ、アロマチックオイル、硫黄、加硫促進剤（ＢＢＳ）等の一般に用いられるゴム薬剤とカシュー変性フェノールレジンの硬化剤であるヘキサメチレンテトラミンを組合せゴム組成物としたものである。
結合スチレン量は４０〜５０重量％が好ましく、４０％以下になると１０％伸張時の引張応力及び硬度が低下する傾向があり好ましくなく、５０重量％以上になるとゴムの耐久性の指標である耐屈曲亀裂抵抗性が低下する傾向があり好ましくない。また、更にロール作業中にバギング等を起こし易く、コンパウンドとしての作業性全般が低下し好ましくない。
また、溶液重合により製造されることが好ましく、乳化重合にて製造するとやはりゴムの耐久性の指標である耐屈曲亀裂抵抗性が低下する傾向があり好ましくない。更に、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）の使用量は２５〜５０ＰＨＲである。２５ＰＨＲ以下になると１０％伸張時の引張応力及び硬度が低下する傾向があり好ましくなく、５０ＰＨＲ以上になるとやはりゴムの耐久性の指標である耐屈曲亀裂抵抗性が低下する傾向があり好ましくない。また、更にロール作業中にバギング等を起こし易く、コンパウンドとしての作業性全般が低下し好ましくない。
尚、充填材としてはカーボンブラックはＨＡＦ級以上が好ましく使用量としては５０〜１００ＰＨＲが好ましい。また、更にカーボンブラックはＨＡＦ級以上でかつストラクチャーの異なる２種以上を混合するとよい。例えば吸油量として１００ｍｌ／１００ｇ程度のもの（東海カーボン：シーストＮ）と７５ｍｌ／１００ｇ程度のもの（東海カーボン：シースト３００）である。このようにすることにより十分な硬度等を保ったまま、ゴムの耐久性の指標である耐屈曲亀裂性をより向上させることができる。
フェノールレジン（フェノール系レジン）としてはカシュー変性フェノールレジンの他に、その他のオイル変性品、変性無しのもの等でもよく、適宜配合バランスを取って使用すれば良い。フェノールレジンは通常、５〜１５ＰＨＲの範囲で用いている。５ＰＨＲ以下では硬度アップの効果が小さく、１５ＰＨＲ以上ではゴムの耐屈曲亀裂性の低下が大きくなるので好ましくない。以上のような配合とすることにより、耐屈曲亀裂性に優れたゴム配合とすることができるので、前述のような組付け時、走行時における突起部２０の損傷を効果的に防止することができる。
タイヤ性能を確認した実車試験は下記の条件で行った。
使用したフォークリフトはＦＧ１５で積載物量は約５００ｋｇ、走行面はコンクリートで稼動時間は約５時間／日で約３０日間走行した。コースは８の字で１周約５０ｍで、平均時速１０ｋｍ／ｈ。タイヤサイズは後輪：５．００−８／３．００Ｄ、前輪：６．５０−１０／５．００Ｆ。それぞれ、ＴＢリムのサイドフランジ、ロックリング、ビードシートバンドを用いずにそのまま組付けた。
ベースゴムの配合は実施例１１の配合を使用。トレッド配合は天然ゴム系、ベース高さ４０％、径方向締め代は２％、幅方向締め代は０％、ビードコア６の内周長とリム内周長の比（ビードコア内周長／リム内周長）は１．０３倍、ビードコア６の総幅は後輪が２７％、前輪が２３％である。
試験の結果、組付け作業性良好、組付け時の突起部２０の損傷等なく問題無し。走行後もリムズレ、突起部２０の損傷等はなく問題はなかった。
以上本発明はこの様な実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得る。
産業上の利用可能性
以上詳述したように本発明の車両用車輪は、ビードシートバンド、サイドフランジ及びロックリングを用いないで、リムにタイヤ基体を組み立てても、組付け不良や空転、リムズレ及びそれらに起因する突起部やその他の損傷等の発生を防止することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態としての車両用車輪の断面図である。
図２は、本実施形態のリムの拡大断面図である。

Claims

トレッドゴム層とビードコアが配置されたベースゴム層とを備えた中実のタイヤ基体を装着するリムが一方の側面側にリムフランジを備え、他方の側面側に窪みを備え、前記タイヤ基体には前記窪みに係合する突起部を備えた車両用車輪において、
前記ベースゴム層の高さをタイヤ高さに対して２０〜７０％に形成し、
前記ベースゴム層のＪＩＳ−Ｋ６２５１：加硫ゴムの引張試験方法のダンベル状１号形における１０％伸張時の引張応力が１．５〜５ＭＰａであり、また、ＪＩＳ−Ｋ６２５３：タイプＡデュロメータ硬さ試験で硬さをＡ７０〜１００度としたことを特徴とする車両用車輪。
リム装着時の径方向の締め代が１〜４％であり、軸方向の締め代が−２〜５％であることを特徴とする請求項１記載の車両用車輪。
前記ビードコアの内周長がリム外周長の１．０１〜１．０４倍であり、かつ前記ビードコアの合計幅がリム幅に対して１５〜３５％であり、更に、前記ビードコアはタイヤ幅の３０〜９０％の位置に装着されたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の車両用車輪。
前記窪みの幅が、リム幅に対して５〜３０％であり、窪み深さがリム径の２〜８％であり、前記窪みの角度が１５〜９０度であり、前記窪みの軸方向外側の端部の高さが前記窪みの底部の高さ以上であることを特徴とする請求項１ないし請求項３記載の車両用車輪。
前記ベースゴム層には、シンジオタクチック−１，２−ポリブタジエンを少なくとも５重量％含有するブタジエンゴムを２０〜８０ＰＨＲ使用し、他にジエン系ゴムを用いて１００ＰＨＲとしたゴム質分を使用したことを特徴とする請求項１ないし請求項４記載の車両用車輪。
前記ベースゴム層はジエン系ゴムよりなり、ポリアミド系短繊維を１〜３０ＰＨＲ含有し、該ポリアミド系短繊維が該ジエン系ゴムと化学結合していることを特徴とする請求項１ないし請求項４記載の車両用車輪。
前記ベースゴム層には、シンジオタクチック−１，２−ポリブタジエンを少なくとも５重量％含有するブタジエンゴムを２０〜６０ＰＨＲ使用し、他にジエン系ゴムを用いて１００ＰＨＲとしたゴム質分を使用し、かつ該ゴム質分１００ＰＨＲに対してポリアミド系短繊維を１〜２０ＰＨＲ使用し、該ポリアミド系短繊維がジエン系ゴムと化学結合していることを特徴とする請求項１ないし請求項４記載の車両用車輪。
前記ベースゴム層を形成するベースゴムの組成が、フェノール系の樹脂を含有する配合において、前記ベースゴムがジエン系ゴムよりなり、ジエン系ゴム中に、結合スチレン量が４０〜５０重量％でありかつ溶液重合により製造されるスチレン−ブタジエン共重合体ゴムを２５〜５０ＰＨＲ含み、ジエン系ゴム合計で１００ＰＨＲとしたゴム質分を使用したことを特徴とする請求項１ないし請求項４記載の車両用車輪。