CN102555675B - 充气轮胎以及充气轮胎的制造方法 - Google Patents

Abstract

提供降低充气轮胎的滚动阻力的构造。充气轮胎(1)，包含：圆筒形状的环状构造体(10)；作为胎面部的橡胶层(11)，其朝向环状构造体(10)的圆周方向地设置在环状构造体(10)的外侧(10so)；和胎体部(12)，其具有由橡胶覆盖的纤维，设置于与包含环状构造体(10)和橡胶层(11)的圆筒形状的构造体(2)的中心轴(Y轴)平行的方向上的两侧；在构造体(2)的子午线剖面上，橡胶层(11)的外侧(11so)与环状构造体(10)的外侧(10so)为同样的形状。

Description

充气轮胎以及充气轮胎的制造方法

技术领域

本发明涉及充气轮胎。

背景技术

降低充气轮胎的滚动阻力对为了改善汽车的燃料经济性有用。为了降低轮胎的滚动阻力，具有例如将掺杂二氧化硅的橡胶应用于胎面等技术。

非专利文献1：土井昭政，《轮胎的最新技术动向》，日本橡胶协会杂志，1998年9月，卷71，p.588-594

发明内容

专利文献1所记载的降低充气轮胎的滚动阻力的方法是对材料加以改良的方法，但也具有通过变更充气轮胎的构造而降低滚动阻力的可能性。本发明是鉴于上述而完成的，其目的在于提供一种降低充气轮胎的滚动阻力的构造。

用于解决上述的课题的技术方案是一种充气轮胎，其特征在于，包含：环状构造体，其为圆筒形状并且具有多个通孔(贯通孔)；作为胎面部的橡胶层，其朝向(沿着)所述环状构造体的圆周方向地设置在所述环状构造体的外侧；和胎体部，其具有由橡胶覆盖的纤维，至少设置于与包含所述环状构造体和所述橡胶层的圆筒形状的构造体的中心轴平行的方向上的两侧。

用于解决上述的课题的技术方案是一种充气轮胎，其特征在于，包含：环状构造体，其为圆筒形状并且具有多个通孔；作为胎面部的橡胶层，其朝向所述环状构造体的圆周方向地设置在所述环状构造体的外侧；槽，其设置于所述橡胶层的径向外侧；和胎体部，其具有由橡胶覆盖的纤维，至少设置于与包含所述环状构造体和所述橡胶层的圆筒形状的构造体的中心轴平行的方向上的两侧；至少在设置有所述槽的区域的所述通孔的开口率比设置有所述槽的区域的周围的区域低。

在上述的技术方案中，优选：所述通孔的开口面积的合计占所述环状构造体不具有所述通孔的情况下的径向外侧的表面积的比例在圆周方向槽的周围的区域为1％以上30％以下，在设置有所述圆周方向槽的区域为0.5％以上15％以下。

在上述的技术方案中，优选：1个所述通孔的截面面积为0.1mm²以上100mm²以下。

在上述的技术方案中，优选：所述通孔的面积的总和相对于所述环状构造体的径向外侧的表面积为0.5％以上30％以下。

在上述的技术方案中，优选：所述橡胶层的外侧与所述环状构造体的外侧除了所述橡胶层的槽的部分以外，与所述中心轴平行。

在上述的技术方案中，优选：所述环状构造体配置在所述胎体部的所述构造体的径向外侧。

在上述的技术方案中，优选：所述环状构造体为金属制。

在上述的技术方案中，优选：与所述中心轴平行的方向上的所述环状构造体的尺寸为与所述中心轴平行的方向上的所述充气轮胎的总宽度的50％以上95％以下。

用于解决上述的课题的技术方案是一种充气轮胎的制造方法，其特征在于，在制造具有设置于圆筒形状的环状构造体的外侧而作为胎面部的橡胶层的充气轮胎时，包括：得到圆筒形状的环状构造体的步骤，所述环状构造体具有多个通孔并且设置有所述胎面部的槽的区域的所述通孔的开口率比所述槽的周围的区域低；在所述环状构造体的径向外侧以及径向内侧分别配置硫化前的橡胶而制作未硫化轮胎的步骤；和在将所述未硫化轮胎设置于硫化模具内之后、从所述未硫化轮胎的径向内侧向所述未硫化轮胎施加压力以及热量、使所述环状构造体的径向内侧的橡胶通过所述通孔向径向外侧通过的步骤。

发明的效果

本发明能够提供一种降低充气轮胎的滚动阻力的构造。

附图说明

图1是实施方式1所涉及的轮胎的子午线剖视图。

图2-1是实施方式1所涉及的轮胎具有的环状构造体的立体图。

图2-2是实施方式1所涉及的轮胎具有的环状构造体的俯视图。

图3是实施方式1所涉及的轮胎具有的胎体部的放大图。

图4是环状构造体与橡胶层的子午线剖视图。

图5-1是表示实施方式1所涉及的轮胎具有的环状构造体的变形例的图。

图5-2是表示实施方式1所涉及的轮胎具有的环状构造体的变形例的图。

图5-3是表示在宽度方向两端部具有凹凸部的环状构造体的变形例的俯视图。

图5-4是表示在宽度方向两端部具有凹凸部的环状构造体的变形例的俯视图。

图6是表示实施方式1所涉及的轮胎具有的环状构造体的变形例的图。

图7是表示实施方式1所涉及的轮胎具有的环状构造体的变形例的图。

图8是表示实施方式1所涉及的轮胎具有的环状构造体的变形例的图。

图9是表示实施方式1所涉及的轮胎具有的环状构造体的变形例的图。

图10是表示实施方式1所涉及的轮胎具有的环状构造体的变形例的图。

图11是用于求取通孔的开口率的说明图。

图12是用于求取通孔的开口率的说明图。

图13是用于求取通孔的开口率的说明图。

图14是用于求取通孔的开口率的说明图。

图15是表示开口率与断裂力比的关系的图。

图16-1是实施方式2所涉及的轮胎具有的环状构造体的立体图。

图16-2是表示实施方式2所涉及的轮胎具有的环状构造体的变形例的立体图。

图17是表示实施方式2所涉及的轮胎具有的环状构造体的通孔的分布的说明图。

图18是表示实施方式2所涉及的轮胎具有的环状构造体的通孔的分布的说明图。

图19是表示实施方式2所涉及的轮胎具有的环状构造体的通孔的分布的说明图。

图20是表示实施方式2所涉及的轮胎具有的环状构造体的通孔的分布的说明图。

图21是表示实施方式2所涉及的轮胎具有的环状构造体的变形例的俯视图。

图22是表示本实施方式2所涉及的轮胎具有的环状构造体的变形例的俯视图。

图23-1是表示在硫化模具内对轮胎进行硫化时的状态的示意图。

图23-2是表示在硫化模具内对轮胎进行硫化时的状态的示意图。

图24-1是表示在硫化模具内对轮胎进行硫化时的状态的示意图。

图24-2是表示在硫化模具内对轮胎进行硫化时的状态的示意图。

图25-1是表示在硫化模具内对轮胎进行硫化时的状态的示意图。

图25-2是表示在硫化模具内对轮胎进行硫化时的状态的示意图。

图26-1是表示在硫化模具内对轮胎进行硫化时的状态的示意图。

图26-2是表示在硫化模具内对轮胎进行硫化时的状态的示意图。

图27是表示环状构造体的制造方法的顺序的流程图。

图28-1是表示环状构造体的制造方法的顺序的说明图。

图28-2是表示环状构造体的制造方法的顺序的说明图。

图28-3是表示环状构造体的制造方法的顺序的说明图。

图28-4是表示焊接部的厚度的剖视图。

符号说明

1、1a、1b、1c、101、101a：充气轮胎(轮胎)

2：构造体

2S：两侧

10、10a、110、110a：环状构造体

10so、110so、110soa：外侧

10si：内侧

10T：凹凸部

11、111、111a：橡胶层

11so、111so、111so：外侧

11si：内侧

12、12a、12b、12c：胎体部

12F：纤维

12R：橡胶

13：胎圈部

13h：胎踵部

14：内衬层

Sc：主槽(圆周方向槽/周向槽)

Sr：花纹槽

具体实施方式

下面，对于用于实施本发明的方式(实施方式)，一边参照附图一边进行详细说明。本发明并不限定于下面的实施方式所记载的内容。另外，在下面所记载的结构要素中，包含本领域一般技术人员能够容易地想到的要素、实质相同的要素。进而，下面所记载的结构要素能够适当组合。

(实施方式1)

如果为了降低充气轮胎(下面，根据需要称为轮胎)的滚动阻力而将轮胎的偏心变形提高到极限，则轮胎与路面的接地面积减小，接地压力增加。结果，由胎面部的变形引起的粘弹性能量损失增大，滚动阻力增加。本发明者着眼于这一点，尝试通过确保轮胎与路面的接地面积并且维持偏心变形，降低滚动阻力并且提高操控稳定性。所谓偏心变形，是轮胎的胎面环(treadring)(胎冠区域)保持为圆形地垂直变位的一维模式(一次モ一ド)的变形。为确保轮胎与路面的接地面积并且维持偏心变形，本实施方式所涉及的轮胎采用如下所述构造：在例如通过金属薄板制造的圆筒形状的环状构造体的外侧，向所述环状构造体的圆周方向设置橡胶层，将该橡胶层设为胎面部。

图1是实施方式1所涉及的轮胎的子午线剖视图。图2-1是实施方式1所涉及的轮胎具有的环状构造体的立体图。图2-2是实施方式1所涉及的轮胎具有的环状构造体的俯视图。图3是实施方式1所涉及的轮胎具有的胎体部的放大图。如图1所示，轮胎1是环状的构造体。通过所述环状的构造体的中心的轴成为轮胎1的中心轴(Y轴)。轮胎1在使用时在内部填充有空气。

轮胎1以中心轴(Y轴)为旋转轴旋转。Y轴是轮胎1的中心轴并且是旋转轴。将与作为轮胎1的中心轴(旋转轴)的Y轴正交并且与轮胎1接地的路面平行的轴设为X轴，将与Y轴和X轴正交的轴设为Z轴。与Y轴平行的方向为轮胎1的宽度方向。通过Y轴并且与Y轴正交的方向为轮胎1的径向。另外，以Y轴为中心的圆周方向为充气轮胎1的圆周方向(通过图1的箭头CR表示的方向)。

如图1所示，轮胎1包含圆筒形状的环状构造体10、橡胶层11和胎体部12。环状构造体10是圆筒形状的构件。橡胶层11朝向环状构造体10的圆周方向地设置在环状构造体10的外侧10so，由此成为轮胎1的胎面部。胎体部12如图3所示，具有由橡胶12R覆盖的纤维12F。在本实施方式中，如图1所示，胎体部12在环状构造体10的径向内侧通过，将双方的胎圈部13之间连结。即，胎体部12在双方的胎圈部13、13之间连续。另外，胎体部12也可以设置在环状构造体10的宽度方向的两侧，在双方的胎圈部13、13之间不连续。这样，胎体部12如图3所示，至少设置在与包含环状构造体10与橡胶层11的圆筒形状的构造体2的中心轴(Y轴)平行的方向(即宽度方向)上的两侧即可。

轮胎1在构造体2的子午线剖面上，橡胶层11的外侧11so(轮胎1的胎面)与环状构造体10的外侧11so除了形成于胎面的槽S的部分以外为同样的形状，更优选为平行(包含公差、误差)。

图2-1、图2-2所示的环状构造体10为金属构造体。即，环状构造体10由金属材料制造。环状构造体10所使用的金属材料的抗拉强度优选为450N/m²以上2500N/m²以下，更优选为600N/m²以上2400N/m²以下，更优选为800N/m²以上2300N/m²以下。如果抗拉强度为这样的范围内，则环状构造体10能够确保充分的强度以及刚性，并且能够确保必要的韧性。能够使用于环状构造体10的金属材料只要抗拉强度为上述的范围即可，优选使用弹簧钢、高张力钢、不锈钢或者钛(包含钛合金)。其中，不锈钢耐腐蚀性较高另外容易得到上述的抗拉强度的范围，所以优选。

将环状构造体10的抗拉强度(MPa)与厚度(mm)的积设为耐压参数。耐压参数是作为与填充于轮胎1的气体的内压相对的耐性的尺度的参数。耐压参数为200以上1700以下，优选设为250以上1600以下。如果是该范围，则能够确保轮胎1的使用压力的上限，充分确保安全性。另外，如果是上述范围，则不增加环状构造体10的厚度，另外不需要使用断裂强度较高的材料，所以适于量产。由于不需要使环状构造体10的厚度增加，所以环状构造体10能够确保反复弯曲的耐久性。另外，由于不需要使用断裂强度较高的材料，所以能够以较低成本制造环状构造体10以及轮胎1。作为乘用车用，耐压参数优选为200以上1000以下，更优选为250以上950以下。另外，作为卡车/公交车用轮胎(TB轮胎)，耐压参数优选为500以上1700以下，更优选为600以上1600以下。

在通过不锈钢制造环状构造体10的情况下，优选使用JISG4303的分类中的马氏体系的不锈钢、铁素体系不锈钢、奥氏体系不锈钢、奥氏体铁素体二相不锈钢、析出硬化系不锈钢。通过使用这些不锈钢，能够制造抗拉强度以及韧性优异的环状构造体10。另外，上述的不锈钢中，特别优选使用析出硬化不锈钢(SUS631、SUS632J1)。

如图2-1、图2-2所示，环状构造体10具有贯通内周面与外周的多个通孔10H。在环状构造体10的径向外侧与径向内侧的至少一方安装橡胶层11。橡胶层11通过与环状构造体化学结合而安装于环状构造体10。通孔10H具有强化环状构造体10与橡胶层11的物理结合的作用。因此，环状构造体10通过化学以及物理的作用(锁紧/锚固效果)提高结合强度，所以与橡胶层11可靠地固定。结果，轮胎1的耐久性提高。

通孔10H的一个的截面面积优选为0.1mm²以上100mm²以下，更优选为0.12mm²以上80mm²以下，更优选为0.15mm²以上70mm²以下。如果是这样的范围，则能够抑制胎体部12的凹凸并且充分利用由粘接进行的结合即化学结合。进而，如果是上述的范围，则最有效产生上述的物理作用即锁紧效果。通过这些作用，能够强化环状构造体10与橡胶层11的结合。

通孔10H的形状没有关系，优选为圆形或者椭圆形(在本实施方式中为圆形)。另外，通孔10H优选将等价直径4×A/C(C为通孔10H的周长，A为通孔10H的开口面积)设为0.5mm以上10mm以下。通孔10H更优选形状为圆形并且直径为1.0mm以上8.0mm以下。如果是这样的范围，则能够有效利用物理以及化学结合，所以环状构造体10与橡胶层11更坚固地结合。另外，如后所述，通孔10H的等价直径或者直径也可以不都相同。

通孔10H的面积的总和相对于环状构造体10的径向外侧的表面面积优选为0.5％以上30％以下，更优选为1.0％以上20％以下，更优选为1.5％以上15％以下。如果是这样的范围，则能够有效利用物理以及化学结合并且也确保环状构造体10的强度。结果，环状构造体10与橡胶层11能够更坚固地结合并且对环状构造体10确保必要的刚性。另外，如后所述，通孔10H的间隙也可以是不等间隔，也可以是等间隔。通过设为这样，也能够进行轮胎1的接地形状的控制。

环状构造体10能够通过将穿孔有多个通孔10H的长方形形状的板材的短边彼此对接焊接而制造。这样一来，能够比较简单地制造环状构造体10。另外，环状构造体10的制造方法并不限定于此。例如，也可以通过在圆柱的外周部形成多个孔然后削出圆柱的内部而制造环状构造体10。

环状构造体10的外侧10so与橡胶层11的内侧11si互相接触。在本实施方式中，环状构造体10与橡胶层11通过例如粘接剂而固定。通过这样的构造，能够在环状构造体10与橡胶层11之间相互传递力。将环状构造体10与橡胶层11固定的方法并不限定于粘接剂。另外，环状构造体10优选不露出到橡胶层的径向外侧。这样一来，能够更可靠地将环状构造体10与橡胶层11固定。进而，环状构造体10也可以埋设在橡胶层11内。这样也能够更可靠地将环状构造体10与橡胶层11固定。

橡胶层11包含：合成橡胶、天然橡胶或者将两者混合而成的橡胶材料，和作为加强材料添加于该橡胶材料的碳、SiO₂等。橡胶层11是环状的带状的构造体。如图1所示，在本实施方式中，橡胶层11在外侧11so具有多个槽(主槽)S。橡胶层11除了槽S之外也可以具有花纹槽。

胎体部12是在向轮胎1填充空气时与环状构造体10一起起到作为压力容器的作用的加强构件。胎体部12以及环状构造体10通过填充于内部的空气的内压承受作用于轮胎1的载重，在行驶中承受轮胎1所受的动态载重。在本实施方式中，轮胎1的胎体部12在内侧具有内衬层14。通过内衬层14抑制填充于轮胎1的内部的空气的泄漏。双方的胎体部12在径向内侧分别具有胎圈部13。胎圈部13与安装有轮胎1的车轮的轮辋嵌合。另外，胎体部12也可以与车轮的轮辋机械性结合。

图4是环状构造体与橡胶层的子午线剖视图。环状构造体10的弹性模量优选为70GPa以上250GPa以下，更优选为80GPa以上230GPa以下。另外，环状构造体10的厚度tm优选设为0.1mm以上0.8mm以下。如果是该范围，则能够确保耐压性能并且确保反复弯曲的耐久性。环状构造体10的弹性模量与厚度tm的积(称为刚性参数)优选设为10以上500以下，更优选设为15以上400以下。

通过将刚性参数设为上述的范围，环状构造体10的子午线剖面内的刚性增大。因此，在向轮胎1填充空气时，以及轮胎1与路面接地时，通过环状构造体10抑制作为胎面部的橡胶层11的子午线剖面内的变形。结果，轮胎1抑制了伴随着所述变形的粘弹性能量的损失。另外，通过将刚性参数设为上述的范围，环状构造体10的径向的刚性减小。因此，轮胎1与以往的充气轮胎同样，胎面部在与路面接地的接地部柔软地变形。通过这样的功能，轮胎1一边避免接地部的局部的应变以及应力的集中一边偏心变形，所以能够使接地部的应变分散。结果，轮胎1抑制了接地部的橡胶层11的局部变形，所以确保了接地面积，降低了滚动阻力。

进而，轮胎1的环状构造体10的面内刚性较大，并且能够确保橡胶层11的接地面积，结果能够确保圆周方向上的接地长度，所以在输入有转向角时产生的横向力增大。结果，轮胎1能够得到较大的转向功率。另外，在通过金属制造环状构造体10的情况下，填充于轮胎1的内部的空气几乎不会透过环状构造体10。结果，也具有轮胎1的空气压力的管理变得容易的优点。因此，对于长期不对轮胎1填充空气的使用状态，也能够抑制轮胎的空气压力下降。

环状构造体10的外侧10so与橡胶层11的外侧11so的距离tr(橡胶层11的厚度)优选为3mm以上20mm以下。通过将距离tr设为这样的范围，能够一边确保乘坐舒适性一边抑制转向时的橡胶层11的过度的变形。与环状构造体10的中心轴(Y轴)平行的方向即宽度方向上的环状构造体10的尺寸(环状构造体宽度)Wm优选设为图1所示的与中心轴(Y轴)平行的方向上的轮胎1的总宽度(组装于JATMA规定轮辋宽度的车轮并填充300kPa的空气的状态)W的50％(W×0.5)以上95％(W×0.95)以下。在Wm比W×0.5小的情况下，环状构造体10的子午线剖面内的刚性不足，结果相对于轮胎宽度维持偏心变形的区域减少。结果，具有使滚动阻力降低的效果以及转向功率也减少的危险。另外，如果Wm超过W×0.95，则在接地时胎面部使环状构造体10在中心轴(Y轴)方向上纵弯曲变形，具有导致环状构造体10的变形的危险。通过设为W×0.5≤Wm≤W×0.95，能够一边降低滚动阻力一边维持转向功率，进而也抑制环状构造体10的变形。

轮胎1在图1所示的子午线剖面上，橡胶层11的外侧11so即胎面的轮廓优选除了槽S的部分(在本例中为主槽Sc)以外优选为与环状构造体10的外侧10so同样的形状。通过这样的构造，在轮胎1的接地时和/或转动时，作为胎面部的橡胶层11与环状构造体10大致同样变形。结果，轮胎1的橡胶层11的变形减小，所以粘弹性能量损失变得更小，滚动阻力也变得更小。

如果橡胶层11的外侧11so与环状构造体10的外侧10so向轮胎1的径向外侧突出或者向径向内侧突出，则轮胎1的接地部的压力分布变得不均匀。结果，在接地部产生局部应变以及应力的集中，具有在接地部橡胶层11局部变形的危险。在本实施方式中，轮胎1如图3所示，橡胶层11的外侧11so(轮胎1的胎面)与环状构造体10的外侧10so为同样的形状(优选为平行)，进而优选为与橡胶层11以及环状构造体10(即构造体2)的中心轴(Y轴)平行(包含公差、误差)。通过这样的构造，能够使轮胎1的接地部大致平坦。而且，轮胎1的接地部的压力分布变得均匀，所以抑制了接地部的局部应变以及应力的集中，抑制了接地部的橡胶层11的局部变形。结果，轮胎1的粘弹性能量损失变小，所以滚动阻力也变小。另外，轮胎抑制了接地部的橡胶层11的局部变形，所以能够确保接地面积，同时能够确保圆周方向的接地长度。因此，轮胎1也能够确保转向功率。

在本实施方式中，对于子午线剖面上的橡胶层11的形状，只要橡胶层11的外侧11so与环状构造体10的外侧10so与这些中心轴(Y轴)平行，形状没有特别限定。例如，子午线剖面上的橡胶层11的形状也可以是梯形、平行四边形。在子午线剖面上的橡胶层11的形状为梯形的情况下，梯形的上底与下底的任意一个为橡胶层11的外侧11so都可以。在任意一种情况下，只要仅环状构造体10的一部分与轮胎1的胎面的轮廓(除了槽的部分)平行即可。接下来，对环状构造体10的变形例进行说明。

(环状构造体的变形例)

图5-1、图5-2是表示实施方式1所涉及的轮胎具有的环状构造体的变形例的图。图5-2是环状构造体的俯视图，箭头C表示环状构造体10a的圆周方向，W表示宽度方向(下面也同样)。上述的轮胎1的环状构造体10将宽度方向侧的两端部形成为直线，但也可以如该变形例的环状构造体10a那样，在宽度方向侧的两端部设置锯齿形状的凹凸部10T。在环状构造体10a的径向外侧，安装图3所示的橡胶层，凹凸部10T具有强化环状构造体10a与橡胶层11的结合的作用。特别，凹凸部10T强化物理结合并且增大与橡胶层11的接触面积，从而能够提高橡胶层11与环状构造体10a的粘接强度。结果，具有凹凸部10T的环状构造体10a更可靠地与橡胶层11固定，耐久性提高，所以优选。另外，凹凸部10T能够缓和作用于环状构造体10a的宽度方向两端部的压缩应力，所以能够抑制轮胎1的接地部的圆周方向的弯曲(バックリング)。结果，轮胎1的耐久性提高。凹凸的间隔可以是等间隔，但在出现一致性的谐波分量(ユニフォミテフィの次数成分，uniformity-orderharmonicfrequencies)的情况下优选设为不等间隔。

图5-3、图5-4是表示在宽度方向两端部具有凹凸部的环状构造体的变形例的俯视图。如图5-3所示的环状构造体10a’所示，凹凸部10T’也可以是使半圆连续的凹凸部。另外，由轮胎1的胎体部12的材料或者橡胶层11的不同，通过轮胎1转动时的变形，在长时间使用中锯齿形状的顶端向胎体部12或者橡胶层11赋与应力集中(因为锐利)，由此有时使胎体部12或者橡胶层11的耐久性下降。在这样的情况下，优选为图5-3所示的凹凸部10T’。

另外，如图5-4所示的环状构造体10a”所示，凹凸部10T”也可以是波浪状。进而，如图5-2所示的锯齿形状的凹凸部10T的凹部(即波谷部)锐利，所以在预想到环状构造体10a的耐久性通过反复弯曲而下降的情况下(由于环状构造体10a的原料或者厚度而变化)，更优选为图5-4所示的凹凸部10T”。

图6至图10是表示实施方式1所涉及的轮胎具有的环状构造体的变形例的图。这些环状构造体优选根据轮胎所要求的特性而适当使用。图6所示的环状构造体10b向宽度方向(通过箭头H表示的方向)排列有多个通孔10H，并且向圆周方向(通过箭头C表示的方向)交错排列有多个通孔10H。环状构造体10b与图2-2的环状构造体10相比较，能够将通孔10H彼此的间隔(与相邻的6个孔的间隔)设置得均匀，所以能够将俯视的通孔10H的密度设为最高。环状构造体10b在想要得到较大的粘接力的情况下优选。

图7所示的环状构造体10c的多个通孔10H的排列间隔在宽度方向比圆周方向大。该环状构造体10c在想要提高宽度方向的弯曲刚性的情况下有效。例如，如果提高胎面剖面方向的弯曲刚性，则中频路面噪音(300Hz附近)降低。因此，环状构造体10c在想要降低中频路面噪音的情况下有效。

图8所示的环状构造体10d与图7所示的环状构造体10c相反，多个通孔10H的排列间隔在圆周方向比宽度方向大。环状构造体10d在想要提高圆周方向的弯曲刚性的情况下有效。例如，如果胎面的圆周方向弯曲刚性提高，则操控稳定性提高。因此，环状构造体10d在想要改善操控稳定性的情况下有效。

图9所示的环状构造体10e的多个通孔10H的排列间隔在圆周方向上一定，在宽度方向上根据位置而不同。更具体地说，环状构造体10e的多个通孔10H的间隔从宽度方向外侧向宽度方向中央逐渐变大。例如，在轮胎1的磨损进行、变为胎肩磨损(胎肩部相对先磨损)的倾向的情况下，胎面橡胶(橡胶层11)的测量尺寸在宽度方向上变得不一致，所以在接地部的剖面上环状构造体不能确保与中心轴(Y轴)平行，结果有时胎面橡胶的耐久性下降。环状构造体10e与图2-2的环状构造体10相比较，使端部(即轮胎1的胎肩部)的弯曲刚性下降。因此，环状构造体10e与图2-2的环状构造体10相比较弯曲刚性降低，所以能够柔性追随胎面橡胶(橡胶层11)的测量尺寸的变化。结果，能够有效抑制胎面橡胶的耐久性下降。另外，环状构造体10e为了使确保后述的贯通率与抑制由所述测量尺寸的变化引起的胎面橡胶的耐久性下降同时成立，也可以将中心部的通孔10H配置得较稀，将胎肩部的通孔10H配置得较密。

图10所示的环状构造体10f的多个通孔10H的直径或者等价直径根据宽度方向的位置而不同。更具体地说，环状构造体10f的多个通孔10H的直径或者等价直径从宽度方向外侧向宽度方向中央逐渐减小。环状构造体10f通过变更通孔10H的直径而不是通孔10H的密度而实现图9的环状构造体10e的效果。环状构造体10f在想要使胎肩部的粘接强度比图9的环状构造体10e高的情况下有效。

图11～图14是用于求取通孔的开口率的说明图。图15是表示开口率与断裂力比的关系的图。对于环状构造体10具有的通孔10H的开口率进行说明。图2所示的环状构造体10具有通孔10H，但在该情况下，在环状构造体10的厚度乘以相邻的通孔10H、10H之间的距离而得到的剖面面积S上，受到拉伸力F。该部分是假设通过拉伸力F而断裂的部分。如图12所示，将由8个通孔10H包围的通孔10H设为单位区间10U，在环状构造体10不具有通孔10H的情况下与环状构造体10具有通孔10H的情况下，求取断裂强度。在将相邻的通孔10H之间的距离设为b、将通孔10H的半径设为r的情况下，单位区间10U是一边为2×(b+r)＝L的正方形。

求取单位区间10U的假设断裂面的剖面面积与开口率(与没有通孔10H的状态相对的面积比)的关系。另外，假设为断裂力与截面面积S成比例。在图13、图14的单位区间10U，将板厚都设为t。在不存在通孔10H的情况下(图13)，断裂面的应力σL能够通过式(1)表达。另外，在存在通孔10H的情况下(图14)，断裂面的应力σB能够通过式(2)表达。B为 $2\×b=L-2\×r=L-2\×\sqrt{\mathrm{}}(\mathrm{\α}/\mathrm{\π}).$ α为开口率，为π²/L²。

σL＝F/(L×t)......(1)

σB＝F/(B×t)......(2)

断裂力比σL/σB变为将该关系表示于图15。根据图15，如果开口率α超过20％则断裂力(断裂力比)变为一半以下，具有在作为压力容器的性能上产生不足的危险。在该情况下，需要增大环状构造体10的厚度，但在该情况下与重复弯曲变形相对的耐久性下降。因此，具有通孔10H的环状构造体10的开口率优选抑制为20％以下。

上面，本实施方式所涉及的充气轮胎具有：通过弹性模量与厚度的积规定的刚性参数为10以上500以下的环状构造体，和配置在环状构造体的外侧的橡胶层。通过这样的构造，本实施方式所涉及的轮胎一边避免接地部的橡胶层的局部的应变以及应力的集中一边偏心变形，所以能够使接地部的应变分散。结果，本实施方式所涉及的轮胎抑制了接地部的橡胶层的局部变形，所以在接地部应变以及应力集中得到分散，滚动阻力降低。这样，本实施方式能够提供降低充气轮胎的滚动阻力的构造。另外，通过使用抗拉强度450N/m²以上2500N/m²以下的环状构造体，环状构造体能够确保充分的强度以及刚性，并且能够确保必要的韧性。结果，环状构造体能够确保充分的耐压性能。

进而，在环状构造体上设置通孔使橡胶层与环状构造体结合，所以除了化学结合还利用物理结合，能够将两者可靠且坚固地固定。结果，本实施方式所涉及的充气轮胎的耐久性提高。另外，通过上述的构造，本实施方式所涉及的充气轮胎在橡胶层磨损的情况下，只要将橡胶层从环状构造体卸下并将新的橡胶层安装于环状构造体即可，所以胎面翻新也容易。另外，本实施方式所涉及的充气轮胎只要不产生不良则能够多次使用胎体以及环状构造体，所以废弃部件减少，能够降低环境负担。进而，本实施方式所涉及的充气轮胎将板状的构件成型为圆筒状而制成环状构造体，环状构造体包围填充有空气的空间。因此，本实施方式所涉及的充气轮胎通过环状构造体阻止了异物从接地面(橡胶层的外侧)相对于填充有空气的空间进入。因此，本实施方式所涉及的充气轮胎也具有难以被戳破的优点。

与本实施方式具有同样的结构的轮胎起到与本实施方式同样的作用、效果。另外，本实施方式的结构在下面也能够适当应用。

(实施方式2)

图16-1是实施方式2所涉及的轮胎具有的环状构造体的立体图。图16-2是表示实施方式2所涉及的轮胎具有的环状构造体的变形例的立体图。本实施方式及其变形例的环状构造体10g、10h的通孔10H的分布根据部位而不同。在本实施方式中，环状构造体10g并不限定于图16-1所示。例如，也可以如图16-2所示的环状构造体10h那样，在环状构造体10g的宽度方向两侧设置锯齿形状的凹凸部10T。在环状构造体10g的径向外侧，安装有图4所示的橡胶层11，凹凸部10T具有强化环状构造体10h与橡胶层11的结合的作用。因此，具有凹凸部11T的环状构造体10h更可靠地与橡胶层11固定，耐久性提高，所以优选。另外，凹凸部10T能够缓和作用于环状构造体10h的宽度方向两端部的压缩应力，所以能够抑制轮胎1的接地部的圆周方向的弯曲(バックリング)。结果，轮胎1的耐久性提高。凹凸的间隔可以是等间隔，但在出现一致性的谐波分量的情况下优选设为不等间隔。

图17至图20是表示实施方式2所涉及的轮胎具有的环状构造体的通孔的分布的说明图。图中的W表示环状构造体的宽度方向，C表示圆周方向(在下面的例子中也同样)。在本实施方式中，环状构造体10g至少设置有槽(在图17、图18所示的例子中为主槽Sc)的区域(槽设置区域)As的通孔10H的开口率比槽的周围的区域(槽周边区域)NAs低。图17表示轮胎1具有3根主槽(圆周方向槽)Sc的例子，图18表示轮胎1g具有4根主槽Sc的例子。图19表示轮胎1g具有4根主槽(圆周方向槽)Sc并且在宽度方向两侧具有多个花纹槽Sr的例子，图20表示轮胎1g具有4根主槽Sc并且在宽度方向两侧以及中央部具有多个花纹槽Sr的例子。在这些例子中，环状构造体10g在槽设置区域As没有设置通孔10H，在槽周边区域NAs设置有通孔10H。因此，环状构造体10g的槽设置区域As的通孔10H的开口率比槽周边区域NAs低。

一般，轮胎的设有槽的部分的弯曲刚性较低。在本实施方式中，环状构造体10g在槽之下没有设置或者减少通孔10H，即，将槽设置区域As的通孔10H的开口率设置得比槽周边区域NAs低，由此能够使槽设置区域As的弯曲刚性比槽周边区域NAs提高。结果，能够抑制轮胎1g整体的弯曲刚性的不均匀，所以能够改善耐久性以及行驶稳定性。开口率根据想要提高的轮胎的特性，优选任意调整开口率的变化量。

另外，如果在槽设置区域As配置通孔10H，则具有下述的情况：受到硫化模具的与槽相对应的突起按压，作为胎面部的橡胶向环状构造体10g的径向内侧流动，产生硫化的不良。通过使槽设置区域As的通孔10H的开口率比槽周边区域NAs低，能够抑制所述橡胶向环状构造体10g的径向内侧流动。结果，能够抑制硫化的不良，所以能够谋求所制造的轮胎1g的品质提高以及成品率提高。

另外，不但槽设置区域As即槽的正下方的区域(即，将槽向环状构造体10g投影的区域)，也可以在槽设置区域的附近使开口率下降。在槽为主槽Sc的情况下，所谓槽设置区域As的附近是在主槽Sc的宽度上在宽度方向两侧最大加上15mm的宽度的区域。在槽为花纹槽Sr的情况下，所谓槽设置区域As的附近是在花纹槽Sr的宽度上在宽度方向两侧最大加上10mm的宽度的区域。

环状构造体10g优选为：通孔10H的开口面积的合计占环状构造体10g不具有通孔10H的情况下的径向外侧的表面积的比例在圆周方向槽即主槽Sc的周围的区域(槽周边区域NAs)为1％以上30％以下，在设置有主槽Sc的区域(槽设置区域As)为0.5％以上15％以下。如果在主槽Sc的槽周边区域NAs为上述的范围内，则能够确保使环状构造体10的弯曲刚性提高的效果，同时使环状构造体10g与橡胶层11的结合更坚固。结果，能够确保轮胎1g的性能以及耐久性。

图21、图22是表示实施方式2所涉及的轮胎具有的环状构造体的变形例的俯视图。图21表示与仅具有主槽Sc的轮胎相对应的环状构造体10i，图22表示与具有主槽Sc以及花纹槽Sr双方的轮胎相对应的环状构造体10j。环状构造体10i、10j的通孔10H的排列间隔相同，但槽设置区域As的通孔10H的面积比槽周边区域NAs的通孔10H的面积小。通过设为这样，环状构造体10i、10j使槽设置区域As的通孔10H的开口率比槽周边区域NAs低。设为这样也能够得到与上述的环状构造体10g同样的作用、效果。

本实施方式起到与实施方式1同样的作用、效果。进而，在本实施方式中，对于环状构造体，至少使与在轮胎的胎面部设置有槽的区域相对应的区域的通孔的开口率比与在所述胎面部设置有槽的区域的周围的区域相对应的区域低。通过设为这样，本实施方式所涉及的轮胎能够抑制设有槽的部分的弯曲刚性的下降，确保轮胎的性能以及耐久性。

(实施方式3)

在实施方式3中，对上述的实施方式1或者实施方式2所涉及的充气轮胎的制造中的硫化时的状态进行说明。图23-1至图26-2是表示在硫化模具内对轮胎进行硫化时的状态的示意图。使用这些图，对本实施方式所涉及的充气轮胎的制造方法进行说明。在下面，以实施方式1所涉及的轮胎1为例进行说明，但对于实施方式2所涉及的轮胎也同样。

首先，得到具有多个通孔10H的圆筒形状的环状构造体10(参照图2-1)。接下来，在环状构造体10的径向外侧以及径向内侧分别配置硫化前的橡胶，制作未硫化轮胎(グリ一ンタイヤ)。配置于径向内侧的第2橡胶21是主要起到与环状构造体10的粘接的目的的橡胶。未硫化轮胎如图23-1所示，是第1橡胶20(硫化前)、第2橡胶21(硫化前)、环状构造体10、胎体22(硫化前)与内衬层23(硫化前)的层叠体。在硫化时，未硫化轮胎配置在硫化模具25的内侧。第1橡胶20与第2橡胶21在硫化后变为图1所示的橡胶层11。第1橡胶20与第2橡胶21通过环状构造体10具有的多个通孔10H接触。

在该状态下，通过硫化胆(ブラダ一)等从内衬层23侧向硫化模具25对所述层叠体付与压力P而加压并且加热。环状构造体10的弹性模量较高，所以难以通过硫化的压力而在径向上膨胀。因此，在对所述层叠体加压的情况下，内衬层23侧的硫化胆等的压力难以传递到成为胎面部的第1橡胶20，具有产生硫化的不良的危险。在本实施方式中，在环状构造体10的径向内侧配置第2橡胶21，如图23-2所示，通过硫化胆等的压力使第2橡胶21通过环状构造体10具有的通孔10H，将其挤出到环状构造体10的径向外侧，由此能够向成为胎面部的第1橡胶20付与压力。结果，能够抑制硫化的不良等，谋求制造的轮胎1的品质提高以及成品率的提高。另外，在硫化时，使第2橡胶21通过环状构造体10具有的通孔10H，与第1橡胶结合。结果，环状构造体10由通过通孔10H的第2橡胶21的锁紧效果，将第1橡胶20与第2橡胶21坚固结合。该方法仅在环状构造体10的径向内侧的面上设置主要起到粘接的目的的第2橡胶21，以粘接橡胶层夹持环状构造体10的方式硫化。该方法优选将第2橡胶21设为为了与环状构造体10的粘接性而特化的配比(配合)。

图23-1、图23-2表示第2橡胶21的一部分在通孔10H通过而移动到第1橡胶20侧、硫化后在第1橡胶20与第2橡胶21之间配置有环状构造体10的例子。图24-1、图24-2表示第2橡胶21全部在通孔10H通过而移动到第1橡胶20侧、硫化后在第1橡胶20与胎体22之间配置有环状构造体10的例子。这能够通过调整第2橡胶21的厚度或者硫化时的压力P而调整第2橡胶21的移动量。这样，环状构造体10具有通孔10H，所以能够比较容易地调整存在于环状构造体10与胎体22之间的橡胶层的厚度。该方法将主要起到与环状构造体10的粘接的目的的第2橡胶21仅设置于环状构造体10的径向内侧的面，以第2橡胶21移动到环状构造体10的径向外侧的方式硫化。该方法可以使第2橡胶21变薄，所以可以使轮胎1变轻。

图25-1、图25-2是在硫化前将环状构造体10埋入第2橡胶21而硫化的图。具体地说，只要将第2橡胶21设置于环状构造体10的径向内侧与径向外侧即可。该方法在想要避免第1橡胶20与环状构造体10的径向外侧接触而残留的情况下有效。图26-1、图26-2是将环状构造体10埋入第1橡胶20、不使用第2橡胶21而将胎体22配置在第1橡胶20的径向内侧而硫化的图。具体地说，在环状构造体10的径向外侧与内侧配置第1橡胶而硫化。该方法不使橡胶的种类增加，所以能够降低制造成本。

(实施方式4)

在实施方式4中，对上述的环状构造体的制造方法进行说明。图27是表示环状构造体的制造方法的顺序的流程图。图28-1～图28-3是表示环状构造体的制造方法的顺序的说明图。图28-4是表示焊接部的厚度的剖视图。图28-4表示在与板材的板面正交的平面上将所述板材切断的剖面。接下来，以实施方式1所涉及的环状构造体10以及轮胎1为例进行说明，但对于实施方式2所涉及的轮胎也同样。

在制造环状构造体10时，首先，如图28-1所示，制作板材30，其俯视为长方形形状，并且在宽度方向(图28-1的箭头S所示的方向)上的两端部30TS、30TS的、长度方向(图28-1的箭头C所示的方向)上的两端部30TL、30TL侧，具有向与宽度方向平行的方向的外侧突出的凸部32(步骤S101，图28-1)。宽度方向上的两端部30TS、30TS相当于俯视为长方形形状的板材30的长边，长度方向上的两端部30TL、30TL相当于俯视为长方形形状的板材30的短边。板材30能够通过例如将较大的金属的板状构件切断而得到。在本实施方式中，板材30具有多个通孔10H。

接下来，将板材30的长度方向上的两端部30TL、30TL对接，通过焊接接合(步骤S102，图28-2)。长度方向上的两端部30TL、30TL优选与板材30的长度方向(图28-2的箭头C所示的方向)正交。通过设为这样，在环状构造体10在径向上反复变形由此在焊接部作用有反复弯曲的情况下，能够缩短作用有反复弯曲的焊接部的长度，所以能够抑制环状构造体10的耐久性下降。结果，在将环状构造体10使用于轮胎1的情况下，能够抑制耐久性下降。

焊接能够使用气体焊接(氧炔焊接)、电弧焊、TIG(TungstenInertGas：钨极惰性气体)焊接、等离子焊接、MIG(MetalInertGas：金属惰性气体)焊接、电渣焊接、电子束焊接、激光束焊接、超声波焊接等。这样，通过将板材的两端部焊接，能够简单地制造环状构造体10。另外，也可以在对焊接后的板材30实施热处理与轧制的至少一方。通过设为这样，能够提高所制造的环状构造体10的强度。热处理在例如使用析出硬化不锈钢的情况下，作为一例，在500℃下保持60分钟。热处理的条件能够根据想要得到的特性而适当变更，所以并不限定于上述的条件。

接下来，将焊接后的凸部32除去，得到图2-1所示的环状构造体10(步骤S103，图28-3)。另外，在对环状构造体10实施热处理等的情况下，优选在将焊接后的圆筒形状的板材30的凸部32切断之后实施。通过热处理等，焊接后的圆筒形状的板材30(环状构造体10)的强度提高，所以通过在实施热处理等之前将凸部32切断，凸部32的切断变得容易。在得到环状构造体10后，将图3所示的橡胶层11以及胎体部12安装于环状构造体10，另外，将胎圈部13设置于胎体部12，制作未硫化轮胎(步骤S104)。然后，对未硫化轮胎硫化(步骤S105)，图1所示的轮胎1完成。另外，环状构造体10的制造方法并不限定于上述的方法，例如，也可以通过对圆柱进行切削加工而制造环状构造体10，也可以通过挤压成型制造环状构造体10。

环状构造体10如图28-3所示具有焊接部10W。如图28-4所示，焊接部10W也可以厚度比其周边大。关于焊接部10W，在除了焊接部10W的区域的厚度t优选为0.1mm以上0.8mm以下，更优选为0.15mm以上0.7mm以下。焊接部10W的厚度比焊接部10W的周边大的部分的厚度优选为周边的厚度的1.3倍以下，更优选为1.2倍以下。如果是该范围，能够确保耐压性能，同时确保反复弯曲的耐久性。所谓除了焊接部10W的区域，是焊接前为板材20的厚度、在环状构造体10中为焊接部10W以外并且厚度为一定的区域。

在本实施方式中，在焊接后，优选进行对焊接后的圆筒形状的板材30的热处理与在圆筒的轴方向上对焊接后的圆筒形状的板材30进行拉伸的处理中的至少一方。通过这样的处理，能够使通过焊接加工而变化的焊接部的材料特性(金属组织)接近非焊接部，所以焊接部的断裂强度升高。另外，在进行该处理的情况下，通过将宽度方向的尺寸较大的板材焊接而制造较长的圆筒的构件、对其施加上述处理、然后与所述圆筒的构件的轴成直角地以环状构造体宽度Wm(带宽度)切断，能够同时制造多个环状构造体10。

Claims (10)

1.一种充气轮胎，其特征在于，包括：

环状构造体，其为圆筒形状并且具有多个通孔；

作为胎面部的橡胶层，其朝向所述环状构造体的圆周方向被设置在所述环状构造体的外侧；和

胎体部，其具有由橡胶覆盖的纤维，至少设置于与包含所述环状构造体和所述橡胶层的圆筒形状的构造体的中心轴平行的方向上的两侧，

在所述环状构造体的宽度方向的两端部设置有波浪状的凹凸部。

2.一种充气轮胎，其特征在于，包括：

环状构造体，其为圆筒形状并且具有多个通孔；

作为胎面部的橡胶层，其朝向所述环状构造体的圆周方向地设置在所述环状构造体的外侧；

槽，其设置于所述橡胶层的径向外侧；和

胎体部，其具有由橡胶覆盖的纤维，至少设置于与包含所述环状构造体和所述橡胶层的圆筒形状的构造体的中心轴平行的方向上的两侧；

至少设置有所述槽的区域的所述通孔的开口率比设置有所述槽的区域的周围的区域低。

3.如权利要求2所述的充气轮胎，其中，所述通孔的开口面积的合计占所述环状构造体不具有所述通孔的情况下的径向外侧的表面积的比例，在圆周方向槽的周围的区域为1％以上且30％以下，在设置有所述圆周方向槽的区域为0.5％以上且15％以下。

4.如权利要求1或2所述的充气轮胎，其中，1个所述通孔的截面面积为0.1mm²以上且100mm²以下。

5.如权利要求1或2所述的充气轮胎，其中，所述通孔的面积的总和相对于所述环状构造体的径向外侧的表面积为0.5％以上且30％以下。

6.如权利要求1或2所述的充气轮胎，其中，所述橡胶层的外侧与所述环状构造体的外侧，除了所述橡胶层的槽的部分以外，与所述中心轴平行。

7.如权利要求1或2所述的充气轮胎，其中，所述环状构造体配置在所述胎体部的所述构造体的径向外侧。

8.如权利要求1或2所述的充气轮胎，其中，所述环状构造体为金属制。

9.如权利要求1或2所述的充气轮胎，其中，与所述中心轴平行的方向上的所述环状构造体的尺寸为与所述中心轴平行的方向上的所述充气轮胎的总宽度的50％以上且95％以下。

10.一种充气轮胎的制造方法，其特征在于，在制造具有设置于圆筒形状的环状构造体的外侧而作为胎面部的橡胶层的充气轮胎时，包括：

得到圆筒形状的环状构造体的步骤，所述环状构造体具有多个通孔并且设置有所述胎面部的槽的区域的所述通孔的开口率比所述槽的周围的区域低；

在所述环状构造体的径向外侧以及径向内侧分别配置硫化前的橡胶而制作未硫化轮胎的步骤；和

在将所述未硫化轮胎设置于硫化模具内之后、从所述未硫化轮胎的径向内侧向所述未硫化轮胎施加压力以及热量、使所述环状构造体的径向内侧的橡胶通过所述通孔向径向外侧通过的步骤。