CN103608191B - 充气轮胎及充气轮胎的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种充气轮胎的减小滚动阻力的结构。为此，充气轮胎（1）含有：环状结构体（10），其为圆筒形且由金属材料制成，至少径向外侧面为粗糙面；胎面橡胶层（11），其沿着环状结构体（10）的周向设置在环状结构体（10）的外侧而构成胎面部；以及帘布部（12），其具有由橡胶覆盖的纤维线，至少设置在包含环状结构体（10）和胎面橡胶层（11）二者的圆筒形结构体（2）的与中心轴（Y轴）平行方向上的两侧（2S）。

Description

充气轮胎及充气轮胎的制造方法

技术领域

本发明涉及一种充气轮胎。

背景技术

减小充气轮胎的滚动阻力对于减少汽车耗油是有益的。为了减小轮胎的滚动阻力，已存在将例如配伍二氧化硅的橡胶应用于胎面等的技术。

现有技术文献

非专利文献

【非专利文献1】土井昭政：《轮胎的最新动向》，日本橡胶协会杂志，1998年9月，第71卷第588-594页。

发明概要

发明拟解决的问题

虽然非专利文献1中所述的减小充气轮胎的滚动阻力的方法是对材料加以改良，但是通过改变充气轮胎的结构也能够减小滚动阻力。本发明鉴于上述问题而开发完成，其目的在于提供一种充气轮胎的减小滚动阻力的结构以及充气轮胎的减小滚动阻力结构的制造方法。

发明内容

为解决上述课题，本发明提供了一种充气轮胎，其特征在于，含有：环状结构体，其为圆筒形且由金属材料制成，至少径向外侧面为粗糙面；胎面橡胶层，其沿着所述环状结构体的周向设置在所述环状结构体的外侧而构成胎面部；以及帘布部，其具有由橡胶覆盖的纤维线，至少设置在包含所述环状结构体和所述胎面橡胶层二者的圆筒形结构体的与中心轴平行方向上的两侧。

在上述方法中，所述环状结构体的径向内侧面优选为粗糙面。

此外，在上述方法中，粗糙面即所述径向外侧面的算术平均粗糙度Ra优选为0.5μm以上50μm以下。

此外，在上述方法中，粗糙面即所述径向内侧面的算术平均粗糙度Ra优选为0.5μm以上50μm以下。

此外，在上述方法中，优选为所述胎面橡胶层的JIS硬度为46以上88以下，并且所述胎面橡胶层与所述环状结构体接触。

此外，在上述方法中，优选为含有JIS硬度为46以上88以下、用于粘接所述胎面橡胶层和所述环状结构体的粘接橡胶层。

此外，在上述方法中，优选为所述环状结构体为不锈钢，并且作为粗糙面的所述径向外侧面、或者作为粗糙面的径向外侧面和作为粗糙面的径向内侧面中的至少一个面已实施包含去除所述不锈钢钝化膜的处理的粗糙化处理。

此外，在上述方法中，所述环状结构体优选为析出硬化不锈钢。

此外，在上述方法中，所述粗糙化处理优选为酸处理。

此外，在上述方法中，所述环状结构体优选为具有多个贯通孔。

为解决上述课题，本发明提供了一种充气轮胎的制造方法，其中所述充气轮胎含有：环状结构体，其为圆筒形且由金属材料制成，至少径向外侧面为粗糙面；胎面橡胶层，其沿着所述环状结构体的周向设置在所述环状结构体的外侧而构成胎面部；以及帘布部，其具有由橡胶覆盖的纤维线，至少设置在包含所述环状结构体和所述胎面橡胶层二者的圆筒形结构体的与中心轴平行方向上的两侧，该充气轮胎的制造方法包括：获得至少径向外侧面粗糙化的环状结构体的步骤；将未硫化的胎面橡胶层配置在所述环状结构体外侧的步骤；以及将所述未硫化的胎面橡胶层进行硫化，使所述胎面橡胶层与所述环状结构体结合的步骤。

发明效果

本发明能够提供一种充气轮胎的减小滚动阻力的结构。

附图说明

图1是本实施方式的轮胎的子午剖面图。

图2-1是本实施方式的轮胎所具有的环状结构体的立体图。

图2-2是表示本实施方式的轮胎所具有的环状结构体的第1变形例的立体图。

图2-3是表示本实施方式的轮胎所具有的环状结构体的第2变形例的立体图。

图3是本实施方式的轮胎所具有的帘布部的放大图。

图4是环状结构体和橡胶层的子午剖面图。

图5是表示本实施方式的轮胎的制造方法的步骤的流程图。

图6-1是表示本实施方式的轮胎所具有的环状结构体的制造方法的步骤的说明图。

图6-2是表示本实施方式的轮胎所具有的环状结构体的制造方法的步骤的说明图。

图6-3是表示本实施方式的轮胎所具有的环状结构体的制造方法的步骤的说明图。

图6-4是表示焊接部厚度的剖面图。

图7是表示使用现有硫化模具制造本实施方式的轮胎的事例的图。

图8是表示使用本实施方式的硫化模具制造本实施方式的轮胎的事例的图。

具体实施方式

下面参照附图，详细说明具体实施本发明的方式（实施方式）。本发明并不限定于以下实施方式中记载的内容。此外，在以下记载的构成要素中，包含本行业普通技术人员容易推想的以及实质上相同的内容。进而，以下记载的构成要素可适当加以组合。

如果为了减小充气轮胎（以下根据需要称为轮胎）的滚动阻力而将轮胎的偏心变形提高到极限，则轮胎和路面的接地面积将减小，接地压力将增加。其结果是，由胎面部变形导致的黏弹性能量的损失将会增大，并且滚动阻力将会增加。本发明人着眼于这一点，尝试通过确保轮胎和路面的接地面积且维持偏心变形来减小滚动阻力并提高操纵稳定性。所谓偏心变形，是指轮胎的胎面环（胎冠区域）在保持为圆形的状态下垂直位移的一阶模式的变形。为了确保轮胎和路面的接地面积并维持偏心变形，本实施方式的轮胎例如采用如下结构，即：在由金属薄板制成的圆筒形的环状结构体的外侧，沿着所述环状结构体的周向设置橡胶层，使该橡胶层为胎面部。

图1是本实施方式的轮胎的子午剖面图。图2-1是本实施方式的轮胎所具有的环状结构体的立体图。图2-2是表示本实施方式的轮胎所具有的环状结构体的第1变形例的立体图。图2-3是表示本实施方式的轮胎所具有的环状结构体的第2变形例的立体图。图3是本实施方式的轮胎所具有的帘布部的放大图。轮胎1是环状结构体。从所述环状结构体中心通过的轴为轮胎1的中心轴（Y轴）。轮胎1在使用时，内部充有空气。

轮胎1以中心轴（Y轴）为旋转轴进行旋转。Y轴是轮胎1的中心轴和旋转轴。将与轮胎1的中心轴（旋转轴）即Y轴垂直相交、且与轮胎1接地的路面平行的轴设为X轴，将与Y轴和X轴垂直相交的轴设为Z轴。与Y轴平行的方向是轮胎1的宽度方向。从Y轴通过，并与Y轴垂直相交的方向为轮胎1的径向。此外，以Y轴为中心的周向是充气轮胎1的周向。

如图1所示，轮胎1包括圆筒形的环状结构体10、胎面橡胶层11、粘接橡胶层200以及帘布部12。环状结构体10是圆筒形状的部件。胎面橡胶层11沿着环状结构体10的周向设置在环状结构体10的外侧面10so上，形成轮胎1的胎面部。在本实施方式中，在胎面橡胶层11与环状结构体10之间设有粘接橡胶层200，将胎面橡胶层11与环状结构体10粘接而使其结合。如果没有粘接橡胶层200，则胎面橡胶层11与环状结构体10会直接接触而相互结合。如图3所示，帘布部12具有由橡胶12R覆盖的纤维线12F。在本实施方式中，如图1所示，帘布部12从环状结构体10的径向内侧通过，在两个胎圈部13之间形成连结。即，帘布部12在两个胎圈部13、13之间是连续的。另外，帘布部12也可以设置在环状结构体10的宽度方向上的两侧而在两个胎圈部13、13之间是不连续的。这样，如图1所示，帘布部12应至少设置在包含环状结构体10和胎面橡胶层11二者的圆筒形结构体2的与中心轴（Y轴）平行方向（即宽度方向）上的两侧。

轮胎1优选为，在结构体2的子午剖面，除了在胎面上形成的沟槽S的部分以外，胎面橡胶层11的外侧面11so（轮胎1的胎面）与环状结构体10的外侧面10so同形状且平行（包括公差、误差）。

图2-1所示的环状结构体10为金属的结构体。即，环状结构体10由金属材料制成。用于环状结构体10的金属材料的拉伸强度优选为450N/m2以上2500N/m2以下，更优选为600N/m2以上2400N/m2以下，尤其优选为800N/m2以上2300N/m2以下。如果拉伸强度在该范围内，则环状结构体10能够确保充分的强度和刚性，并且能够确保必要的韧性。其结果是，环状结构体10能够确保充分的耐压性能。

将环状结构体10的拉伸强度（MPa）与厚度（mm）之积设为耐压参数。耐压参数是衡量对于充入轮胎1内气体的内压的耐受度的参数。耐压参数优选为200以上1700以下，更优选为250以上1600以下。如果在该范围内，则能够确保轮胎1的使用压力的上限，并且能够充分确保安全性。此外，如果在前述范围内，则无需增加环状结构体10的厚度，也无需使用断裂强度高的材料，因此非常适合量产。由于无需增加环状结构体10的厚度，因此环状结构体10能够确保反复折弯的耐久性。此外，由于无需使用断裂强度高的材料，因此能够以低成本来制造环状结构体10和轮胎1。作为乘用车用轮胎，耐压参数优选为200以上1000以下，更优选为250以上950以下。此外，作为货车/客车用轮胎（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。

能够用于环状结构体10的金属材料的拉伸强度在上述范围内即可，但优选为使用弹簧钢、高强度钢、不锈钢或钛（包括钛合金）。其中，不锈钢具有高耐腐蚀性，不易氧化劣化。此外，由于拉伸强度容易达到上述范围，因此优选为不锈钢。通过使用不锈钢，能够兼顾耐压强度和反复折弯的耐久性。

利用不锈钢制造环状结构体10时，优选为使用JIS G4303分类中的马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、奥氏体-铁素体双相不锈钢及析出硬化不锈钢。通过使用这些不锈钢，能够形成拉伸强度和韧性优秀的环状结构体10。此外，在上述不锈钢中，特别优选为使用析出硬化不锈钢（SUS630、SUS631、SUS632J1）。

环状结构体10的径向外侧面10so为粗糙面。径向外侧面10so的算术平均粗糙度Ra优选为0.5μm以上50μm以下，更优选为1μm以上40μm以下，最优选为2μm以上35μm以下。此处，算术平均粗糙度Ra按照JISB0601（1994）来定义，是基准长度l中Z（x）的绝对值的平均值。此处，Z（x）表示任意位置x的粗糙度曲线的高度。环状结构体10的径向外侧面10so为粗糙面，因此与环状结构体10直接接触的粘接橡胶层200可陷入粗糙面的凹部，陷入粗糙面凹部的粘接橡胶层200会形成锚具，使环状结构体10和胎面橡胶层11牢固地结合。其结果是，轮胎1的耐久性提高。如果环状结构体10的径向外侧面10so的算术平均粗糙度Ra为0.5μm以上，则粘接橡胶层200的锚固效果更大，环状结构体10与胎面橡胶层11结合得更牢固。如果环状结构体10的径向外侧面10so为50μm以下，则可以不费时费力而更简便地实施使环状结构体10径向外侧面10so形成粗糙面的处理。另外，胎面橡胶层11也可与环状结构体10直接接触，此时胎面橡胶层11直接陷入粗糙面的凹部，使环状结构体10与胎面橡胶层11牢固地结合。为了使环状结构体10与胎面橡胶层11结合，也可并用粘接剂。

粗糙面可通过将环状结构体10的外侧面10so进行粗糙化处理而形成。作为粗糙化处理，可列举喷砂处理等机械处理及酸处理等化学处理。只要能实现粗糙化，则并不限定处理的种类，也可并用不同的处理。考虑到无需在处理后去除砂粒等喷砂介质这一点，优选为酸处理等化学处理。特别是在使用不锈钢制造环状结构体10时，优选为去除存在于不锈钢表面上的钝化膜的化学处理。通过去除存在于不锈钢表面上的钝化膜的处理，可使不锈钢的表面具有活性，环状结构体10与粘接橡胶层200之间产生化学的相互作用，结合得更牢固。作为化学处理，例如可列举使用硫酸与乙二酸的混合液所进行的处理、使用含有磷酸与乙醇的溶液所进行的处理等。除了粗糙化处理以外，也可实施其他处理来促进环状结构体10的表面与粘接橡胶层200的结合。例如，用不锈钢制造环状结构体10时，也可以在使用硫酸与乙二酸的混合液去除存在于环状结构体10外侧面10so上的钝化膜后，实施附着含有醋酸等酸的硅烷偶合剂的处理液的处理。作为硅烷偶合剂，例如可列举双(3-三乙氧基硅丙基)四硫化物。实施使硅烷偶合剂的处理液附着到环状结构体10的表面上的处理时，优选为在直接接触环状结构体10的橡胶层（在本实施方式中为粘接橡胶层200）中，配伍酚醛树脂或间苯二酚树脂以及例如六甲氧基甲基三聚氰胺等提供甲基的化合物。由此，直接接触环状结构体10的橡胶与环状结构体10的外侧面10so将树脂介于其间结合得更牢固。

粗糙化处理既可以在环状结构体10形成为圆筒形状后实施，也可以在环状结构体10形成为圆筒形状前实施。例如，在如后面详述那样由板状材料形成环状结构体10时，可以在对成为环状结构体10外侧面10so一侧的板状材料的板面实施粗糙化处理后，再形成为圆筒形状。

通过由粘接橡胶层200将环状结构体10与胎面橡胶层11牢固地结合，能够在环状结构体10与胎面橡胶层11之间相互传递力。粘接橡胶层200的JIS硬度优选为46以上88以下，更优选为48以上80以下，最优选为50以上72以下。此处，JIS硬度是指依据JIS K6253，在温度20℃下测定的A型硬度计的硬度。由于粘接橡胶层200的JIS硬度为46以上88以下，因此陷入粗糙面凹部的粘接橡胶层200更有效地形成锚具，使环状结构体10与胎面橡胶层11更牢固地结合。粘接橡胶层200的100%伸长时的模数优选为1.8MPa以上12MPa以下，更优选为2MPa以上9MPa以下，最优选为2.2MPa以上7MPa以下。由于在环状结构体10与胎面橡胶层11之间设有粘接橡胶层200，因此能够考虑粘接橡胶层200与环状结构体10之间的粘接性来对粘接橡胶层200的物性进行优化，并且能够不考虑胎面橡胶层11与环状结构体10之间的粘接性，只考虑耐久性和行驶性等来对胎面橡胶层11的物性进行优化。

粘接橡胶层200的厚度优选为0.1mm以上2mm以下。胎面橡胶层11的厚度优选为5mm以上15mm以下。

在本实施方式中，在胎面橡胶层11与环状结构体10之间隔有粘接橡胶层200，但也可使胎面橡胶层11与环状结构体10直接接触，将胎面橡胶层11与环状结构体10进行结合。此时，胎面橡胶层11陷入环状结构体10径向外侧面10so的粗糙面凹部，陷入粗糙面凹部的胎面橡胶层11形成锚具，使环状结构体10与胎面橡胶层11牢固地结合。胎面橡胶层11与环状结构体10直接接触而结合时，优选JIS硬度为46以上88以下，更优选JIS硬度为48以上80以下，最优选JIS硬度为50以上72以下。由于胎面橡胶层11的JIS硬度在46以上88以下的范围内，因此陷入粗糙面凹部的胎面橡胶层11能够更有效地形成锚具，从而使环状结构体10与胎面橡胶层11更牢固地粘接。胎面橡胶层11与环状结构体10直接接触时，胎面橡胶层11的100%伸长时的模数优选为1.8MPa以上12MPa以下，更优选为2MPa以上9MPa以下，最优选为2.2MPa以上7MPa以下。

也可以如图2-2所示的环状结构体10a，在环状结构体10a的宽度方向两侧设置锯齿形状的凹凸部10T。虽然在环状结构体10a的径向外侧设置图1所示的胎面橡胶层11，但凹凸部10T具有强化环状结构体10a与胎面橡胶层11相结合的作用。因此，具有凹凸部10T的环状结构体10a使环状结构体10a与胎面橡胶层11更可靠地固定，从而提高耐久性，因而为优选。

此外，环状结构体10优选为不露出到胎面橡胶层11的径向外侧。如此，则能够更可靠地将环状结构体10与胎面橡胶层11固定。并且，环状结构体10也可以埋设在胎面橡胶层11内。如此，则也能够更可靠地将环状结构体10与胎面橡胶层11固定。

也可以像图2-3所示的环状结构体10b那样，环状结构体10b具有贯通内周面和外周面的多个贯通孔10H。在环状结构体10b的径向外侧和径向内侧中的至少一侧，将粘接橡胶层200介于其间设置胎面橡胶层11。粘接橡胶层200通过与环状结构体10b的物理结合和化学结合，设置在环状结构体10b上。此外，粘接橡胶层200会与胎面橡胶层11进行化学结合。贯通孔10H具有强化环状结构体10b与粘接橡胶层200之间物理结合的作用。因此，环状结构体10的结合强度通过化学作用和物理作用（锚固效果）而提高，所以，胎面橡胶层11能够介入粘接橡胶层200而得到可靠的固定。其结果是，轮胎1的耐久性提高。另外，在不是粘接橡胶层200介于其间，而是环状结构体10b与胎面橡胶层11直接接触时，可通过化学作用和物理作用，使环状结构体10b与胎面橡胶层11直接结合。

一个贯通孔10H的剖面积优选为0.1mm2以上100mm2以下，更优选为0.12mm2以上80mm2以下，尤其优选为0.15mm2以上70mm2以下。如果在该范围内，则能够抑制帘布部12的凹凸，并且还能够充分利用通过粘接进行的结合即化学结合。另外，如果在上述范围内，则能够最有效地产生上述物理作用即锚固效果。通过这些作用，能够强化环状结构体10与胎面橡胶层11的结合。

贯通孔10H的形状并无限制，但优选为圆形或椭圆形（在本实施方式中为圆形）。此外，贯通孔10H的等效直径4×A/C（C为贯通孔10H的周长，A为贯通孔4H的开口面积）优选为0.5mm以上10mm以下。贯通孔10H的形状优选为圆形且直径在1.0mm以上8.0mm以下。如果在该范围内，则能够有效利用物理结合和化学结合，因此，环状结构体10b和胎面橡胶层11之间结合得更牢固。另外，如后面所述，贯通孔10H的等效直径或直径可不必全部相同。

贯通孔10H的面积总和与环状结构体10的径向外侧表面积之比优选为0.5%以上30%以下，更优选为1.0%以上20%以下，尤其优选为1.5%以上15%以下。如果在该范围内，则既能够有效利用物理结合和化学结合，又能够确保环状结构体10b的强度。其结果是，环状结构体10b和胎面橡胶层11能够更牢固地结合，并能够确保环状结构体10b所需的刚性。另外，贯通孔10H的间隔既可以是非等间隔，也可以是等间隔。由此，还能够控制轮胎1的接地形状。

环状结构体10b可以通过将贯通有多个贯通孔10H的长方形板材的短边相互对合焊接来制造。如此，则能够比较简单地制造环状结构体10b。此外，环状结构体10b的制造方法并不限于此。例如，也可以通过在圆柱的外周部形成多个孔后切削出圆柱的内部来制造环状结构体10b。

胎面橡胶层11含有合成橡胶材料或者天然橡胶材料或者将二者混合而成的橡胶材料以及在该橡胶材料中作为增强材料添加的碳、SiO2等。胎面橡胶层11是环带状结构体。胎面橡胶层11也可以在外侧面11so上具有由多个沟槽形成的胎面花纹。

在将空气充到轮胎1中时，帘布部12是与环状结构体10一同起到压力容器作用的强度部件。帘布部12和环状结构体10通过充到内部的空气的内压来支承作用于轮胎1上的负荷，承担轮胎1在行驶中受到的动态负荷。帘布部12与环状结构体10的径向内侧面10si接触，环状结构体10与帘布部12结合。在本实施方式中，轮胎1的帘布部12在其内侧具有内衬层14。通过内衬层14，抑制充到轮胎1内部的空气的泄漏。两个帘布部12在其径向内侧分别具有胎圈部13。胎圈部13与安装轮胎1的车轮的轮辋相嵌合。

在本实施方式中，环状结构体10的径向内侧面10si也为粗糙面。径向内侧面10si的算术平均粗糙度Ra优选为0.5μm以上50μm以下，更优选为1μm以上40μm以下，最优选为2μm以上35μm以下。由于环状结构体10的径向内侧面10si为粗糙面，因此帘布部12会陷入粗糙面的凹部，陷入粗糙面凹部的帘布部12会形成锚具，从而使环状结构体10与帘布部12牢固地结合。因此，与仅环状结构体10的径向外侧面10so为粗糙面时相比，可进一步提高轮胎1的耐久性。如果环状结构体10的径向内侧面10si的算术平均粗糙度Ra为0.5μm以上，则帘布部12的锚固效果更明显，从而使环状结构体10与帘布部12更牢固地结合。如果环状结构体10的径向内侧面10si为50μm以下，则可以不费时费力而更简便地实施使环状结构体10的径向内侧面10si形成粗糙面的处理。

作为使环状结构体10的径向内侧面10si粗糙化的处理，可以使用上述为使环状结构体10的径向外侧面10so粗糙化而采取的各种处理。粗糙化处理既可以在环状结构体10形成为圆筒形状后实施，也可以在环状结构体10形成为圆筒形状前实施。例如，在如后面详述那样由板状材料形成环状结构体10时，可以在对成为环状结构体10内侧面10si一侧的板状材料的板面实施粗糙化处理后，再形成为圆筒形状。使环状结构体10的径向外侧面10so粗糙化的方法与使环状结构体10的径向内侧面10si粗糙化的方法之间也可以不同。此外，环状结构体10的径向内侧面10si与环状结构体10的径向外侧面10so既可以同时实施粗糙化处理，也可以在不同时间实施粗糙化处理。

图4是环状结构体和胎面橡胶层的子午剖面图。环状结构体10的弹性率优选为70GPa以上250GPa以下，更优选为80GPa以上230GPa以下。此外，环状结构体10的厚度tm优选为0.1mm以上0.8mm以下。如果在该范围内，则既能够确保耐压性能，又能够确保反复折弯的耐久性。环状结构体10的弹性率与厚度tm之积（称为刚性参数）优选为10以上500以下，更优选为15以上400以下。

通过将刚性参数设为上述范围，能够增大环状结构体10的子午剖面内的刚性。因此，在将空气充到轮胎1中时以及轮胎1与路面接地时，可以通过环状结构体10来抑制位于胎面部的胎面橡胶层11在子午剖面内的变形。其结果是，轮胎1能够抑制伴随所述变形而产生的黏弹性能量的损失。此外，通过将刚性参数设为上述范围，能够减小环状结构体10在径向上的刚性。因此，轮胎1与的充气轮胎一样，胎面在与路面的接地部可柔软地变形。通过这种功能，轮胎1可在避免接地部的局部歪曲和应力集中的同时进行偏心变形，因此能够使接地部的歪曲分散。其结果是，轮胎1能够抑制胎面橡胶层11在接地部的局部变形，因此能够确保接地面积并减小滚动阻力。

进而，轮胎1能够确保环状结构体10在子午剖面内的较大刚性以及胎面橡胶层11的接地面积，因此能够确保在周向上的接地长度，从而在输入转向角时发生的侧向力变大。其结果是，轮胎1能够获得较大的转弯能力。此外，在使用金属制造环状结构体10时，充在轮胎1内部中的空气几乎不会穿透环状结构体10。其结果是，还具有容易管理轮胎1气压的优点。因此，即使在轮胎1内长期未充空气而使用的状态下，也能够抑制轮胎1的气压降低。

环状结构体10的外侧面10so和胎面橡胶层11的外侧面11so之间的距离tr优选为3mm以上20mm以下。通过将距离tr设定在该范围内，既能够确保乘坐舒适性，又能够抑制胎面橡胶层11在转弯时的过度变形。与环状结构体10中心轴（Y轴）平行方向即宽度方向的环状结构体10的尺寸（环状结构体的宽度）Wm优选为，与图1所示中心轴（Y轴）平行方向的轮胎1总宽度（组装在JATMA规定的轮辋宽度的车轮上并充入300kPa的空气时的状态）W的50%（W×0.5）以上95%（W×0.95）以下。Wm小于W×0.5时，环状结构体10在子午剖面内的刚性不足，其结果是相对于轮胎宽度，维持偏心变形的区域减小。其结果是，减小滚动阻力的效果和转弯能力可能会下降。此外，Wm大于W×0.95时，接地时胎面部可能会使环状结构体10在中心轴（Y轴）方向上产生压曲变形，从而导致环状结构体10变形。通过设为W×0.5≤Wm≤W×0.95，既能够减小滚动阻力，又能够保持转弯能力，而且还能够抑制环状结构体10的变形。

在图1所示的子午剖面中，轮胎1的胎面橡胶层11的外侧面11so即胎面的轮廓优选为，除了沟槽S部分以外，其形状与环状结构体10的外侧面10so相同。通过这种结构，在轮胎1接地时和转动时，构成胎面部的胎面橡胶层11和环状结构体10会大致相同地变形。其结果是，由于胎面橡胶层11的变形会减小，因此轮胎1的黏弹性能量的损失将进一步减小，并且滚动阻力也将进一步减小。

如果胎面橡胶层11的外侧面11so和环状结构体10的外侧面10so向轮胎1的径向外侧突出或向轮胎1的径向内侧突出，则轮胎1在接地部的压力分布会变得不均。其结果是，轮胎1的接地部产生局部歪曲和应力集中，胎面橡胶层11有可能在接地部产生局部变形。在本实施方式中，如图1所示，轮胎1优选为，胎面橡胶层11的外侧面11so（轮胎1的胎面）与环状结构体10的外侧面10so为相同形状（优选为平行），并且与胎面橡胶层11和环状结构体10（即结构体2）的中心轴（Y轴）平行（包括公差、误差）。通过这种结构，能够使轮胎1的接地部大致平坦。这样，轮胎1在接地部的压力分布会变得均一，因而能够抑制接地部的局部歪曲和应力集中，并抑制胎面橡胶层11在接地部的局部变形。其结果是，轮胎1的黏弹性能量的损失将减小，因此滚动阻力也将会减小。此外，由于胎面橡胶层11在接地部的局部变形受到抑制，因此能够确保轮胎的接地面积，同时还能够确保轮胎在周向上的接地长度。因此，轮胎1还能够确保转弯能力。

在本实施方式中，胎面橡胶层11的子午剖面的形状优选为，胎面橡胶层11的外侧面11so和环状结构体10的外侧面10so与它们的中心轴（Y轴）平行。例如，胎面橡胶层11在子午剖面上的形状也可以是梯形或四边形。胎面橡胶层11在子午剖面上的形状是梯形时，梯形的上底边和下底边中的任一底边均可以为胎面橡胶层11的外侧面11so。不论哪一种情况，只要仅环状结构体10的部分与轮胎1的胎面轮廓（沟槽部分除外）平行即可。下面，说明环状结构体的制造方法。

图5是表示本实施方式的轮胎制造方法的步骤的流程图。图6-1至图6-3是表示本实施方式的轮胎所具有的环状结构体的制造方法的步骤的说明图。图6-4是表示焊接部的厚度的剖面图。制造环状结构体10时，要对较大的金属板状材料的两面实施粗糙化处理（步骤S101）。作为粗糙化处理，可采用上述各种方法，但不限于上述方法。继而，如图6-1所示，制作俯视为长方形形状的板材20，该板材20在短边方向（图6-1中箭头S所示的方向）两端部21TS、21TS的长边方向（图6-1中箭头C所示的方向）两端部21TL、21TL侧，具有在与短边方向平行的方向上向外侧突出的凸部22（步骤S102、图6-1）。板材20可通过例如将较大的金属板状材料切断后获得。

继而，将板材20的长边方向两端部20TL、20TL对合，通过焊接将其接合（步骤S103、图6-2）。长边方向的两端部20TL、20TL优选为与板材20的长边方向（图6-2中箭头C所示的方向）垂直相交。如此，则在焊接部因环状结构体10径向反复变形而受到反复折弯作用时，能够缩短受到反复折弯作用的焊接部的长度，因此能够抑制环状结构体10的耐久性降低。其结果是，将环状结构体10用于轮胎1时，能够抑制轮胎1的耐久性降低。

焊接可使用气焊（氧-乙炔焊接）、电弧焊、TIG（Tungsten Inert Gas，钨极惰性气体）焊、等离子焊、MIG（Metal Inert Gas，熔化极惰性气体）焊、电渣焊、电子束焊、激光束焊以及超声波焊等。这样，通过焊接板材的两端部，能够简单地制造环状结构体10。另外，也可以对焊接后的板材20实施热处理和轧制处理中的至少一种处理。由此，能够改善所制造的环状结构体10的强度。热处理在例如使用析出硬化不锈钢时，作为一例可在500℃下保持60分钟。因为热处理的条件能够根据希望获得的特性进行适当更改，所以并不限定于上述条件。

继而，去除焊接后的凸部22，获得图2-2所示的环状结构体10（步骤S104、图6-3）。另外，对环状结构体10实施热处理等时，优选为先切断凸部22后再实施热处理。由于环状结构体10的强度因实施热处理等而提高，因此可通过在实施热处理等前切断凸部21，使凸部22的切断变得容易。获得环状结构体10后，在环状结构体10的外侧配置未硫化的胎面橡胶层。在环状结构体10与未硫化的胎面橡胶层之间配置未硫化的粘接橡胶层。对于胎面橡胶层11与环状结构体10的径向外侧面10so直接接触的轮胎，也可以不配置未硫化的粘接橡胶层。此外，将帘布部12设置在环状结构体10上，并将胎圈部13设置在帘布部12上制成生胎（步骤S105）。然后，将生胎进行硫化（步骤S106），使胎面橡胶层11与环状结构体10介于粘接橡胶层200相结合，从而完成图1所示的轮胎1。另外，环状结构体10的制造方法并不限定于上述内容。既可以通过对圆柱进行切削加工来制造环状结构体10，也可以通过挤出成型来制造环状结构体10。此外，环状结构体10的粗糙化处理可以在形成圆筒形的环状结构体10之前实施，也可以在10形成圆筒形的环状结构体10之后实施。

环状结构体10具有如图6-3所示的焊接部201。如图6-4所示，焊接部201的厚度可以大于其周边的厚度。在除去焊接部201的区域，焊接部201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。此外，焊接部201的大于周边厚度的那部分厚度优选为周边厚度的1.3倍以下，更优选为1.2倍以下。如果在该范围内，则既能够确保耐压性能，又能够确保反复折弯的耐久性。所谓除去焊接部201的区域，是指焊接前的板材20的厚度一定的区域，在环状结构体10中是除焊接部201以外的厚度一定的区域。继而制作生胎，下面进一步详细说明生胎的硫化步骤（步骤S105及步骤S106）。

图7是表示使用现有硫化模具制造本实施方式及其变形例的轮胎的事例的图。图8是表示使用本实施方式的硫化模具制造本实施方式及其变形例的轮胎的事例的图。现有的轮胎是以一定角度并列配置钢丝，然后用橡胶覆盖，而后进行叠层而成，在硫化过程中硫化气囊膨胀而与轮胎内侧接触，导致轮胎自身也膨胀数个百分点而被压靠在外侧的硫化模具上。因此，在压力和热量的作用下硫化加剧。但是，本实施方式的轮胎1所具有的环状结构体10在拉伸（膨胀）方向上的弹性率极高，因此轮胎自身随气囊压力而膨胀的程度小。因此，与现有轮胎以小于硫化模具尺寸的周长成型生胎不同，本实施方式的轮胎以比其大的尺寸（接近硫化模具尺寸的尺寸）成型生胎1G。

制造使用了薄板圆筒形环状结构体10的轮胎1时，为避免升降机作用于环状结构体10，如图7所示，先成型比现有轮胎的尺寸（外周长）大的生胎1G再进行硫化。使用了图7所示的现有硫化模具120后，发现在闭合侧板120Sa、120Sb后扇形板120C闭合时环状结构体10有可能会在径向上发生挠折变形（buckling）。即，将生胎1G投入硫化模具120后，在扇形板120C闭合时，扇形板120C的形成沟槽的部分（即突起）会与生胎1G的胎面部接触，并直接将胎面部向内侧过度按压。这是由于橡胶来不及流动的缘故。其结果是，环状结构体10会在径向上发生挠折变形。

作为其对策，存在在扇形板120C闭合前对气囊121进行升压的方法，但这样会对硫化前的生胎1G产生压力。本实施方式的轮胎1由于侧板120Sa、120Sb处于闭合状态，因此会对于气囊121的压力Pb产生反作用力Pr。此外，由于环状结构体10是具有高弹性率的圆筒，因此会因自身的周向拉伸刚性产生反作用力Pr。但是，由于在生胎1G的弯角加强部BB无法获得反作用力Pr，因此未硫化状态的生胎1G会因无法承受压力Pb而发生爆裂。

于是，本实施方式的充气轮胎的制造方法为，使用如图8所示的将扇形板20C和侧板20Sa、20Sb的分开位置改变到适当位置的硫化模具20，在闭合扇形板20C前将气囊21升压。例如，在从侧板20Sa、20Sb闭合起至扇形板20C闭合为止的期间，将气囊21的压力优选为提升到0.2MPa～2.0MPa，更优选为提升到0.3MPa～1.0MPa。通过如此设定，能够避免硫化时环状结构体10出现挠折变形以及从生胎1G的弯角加强部BB发生爆裂。

硫化模具20具有扇形板20C和上下分别配置的侧板20Sa、20Sb。扇形板20C分别在周向上分割为多个部分。侧板20Sa、20Sb是连续的圈状圆盘。扇形板20C和侧板20Sa、20Sb的分开位置SP设在生胎1G所具有的环状结构体10的宽度方向内侧的位置。通过如此设定，在生胎1G受到来自气囊21的压力时，即使在弯角加强部BB也能够从侧板20Sa、20Sb获得反作用力Pr，因此能够避免爆裂。

扇形板20C与侧板20Sa、20Sb的分开位置SP优选为从环状结构体10的宽度方向外侧的端部10e离开环状结构体宽度Wm的70%以上、100%以下的位置，更优选为环状结构体宽度Wm的80%以上、99.5%以下的位置。如此，则能够有效地从侧板20Sa、20Sb获得反作用力Pr，因此能够有效地避免由气囊21的压力Pb导致的爆裂。

本实施方式的充气轮胎的制造方法是，首先，在硫化模具20的内部配置充气轮胎的生胎1G，该充气轮胎的生胎1G含有：圆筒形的环状结构体10；在环状结构体10的外侧，沿着环状结构体10的周向进行设置而形成为胎面部的未硫化胎面橡胶层11G；配置在未硫化胎面橡胶层11G与环状结构体10之间的未硫化粘接橡胶层200G；以及具有由橡胶覆盖的纤维线、并且至少设置在包含环状结构体10和未硫化胎面橡胶层11G二者的圆筒形结构体2G的宽度方向两侧的帘布部12。另外，制造没有粘接橡胶层200而使环状结构体10与胎面橡胶层11直接接触的轮胎时，将在环状结构体10外侧直接配置有未硫化胎面橡胶层11G的生胎配置到硫化模具20的内部即可。硫化模具20在其环状结构体宽度方向内侧的位置，分割为侧板20Sa、20Sb和扇形板20C。

环状结构体10优选为不露出到未硫化胎面橡胶层11G的径向外侧。如此，则通过硫化能够更可靠地将环状结构体10和未硫化胎面橡胶层11G固定在一起，从而能够更可靠地将轮胎1的环状结构体10和胎面橡胶层11固定在一起。并且，环状结构体10也可以埋设在未硫化胎面橡胶层11G内。即使如此，也能够更可靠地将环状结构体10和胎面橡胶层11固定在一起。

其次，在闭合侧板20Sa、20Sb后闭合扇形板20C前的期间，使生胎1G内部的气囊21升压。最后，闭合扇形板20C，开始硫化。由此，本实施方式的充气轮胎的制造方法能够避免硫化时环状结构体10出现挠折变形以及从生胎1G的弯角加强部BB发生爆裂。这样，本实施方式的充气轮胎的制造方法能够制造通过改变结构来减小滚动阻力的轮胎1。

通过使环状结构体的表面形成粗糙面，可强化环状结构体的表面与粘接橡胶层的结合，下面对此进行记述。作为环状结构体的样板，使用了析出硬化不锈钢的切片，并制作了在其上粘接有橡胶层的试验片。试验片依据JIS K6256-2（2006）而制作。各试验片的制作方法如下所示。

［试验片1］

对表面未实施粗糙化处理的析出硬化不锈钢板（算术平均粗糙度Ra=0.1μm），硫化粘接了如下配伍的橡胶。

天然橡胶……………………100重量份

炭黑…………………………60重量份

锌白…………………………5重量份

防老化剂……………………1重量份

硫……………………………6重量份

促进剂………………………1重量份

酚醛树脂……………………3重量份

六甲氧基甲基三聚氰胺……3重量份

硫化时间为在150℃下30分钟。

［试验片2］

对析出硬化不锈钢板的表面，通过喷砂法实施了粗糙化处理。粗糙化处理后的算术平均粗糙度Ra为2μm。对所获得的钢板，将在制作试验片1时所使用的配伍橡胶以与试验片1相同的条件进行硫化粘接。

［试验片3］

对析出硬化不锈钢板的表面，通过以下方法实施了粗糙化处理。将钢板浸入硫酸与乙二酸的混合液中，去除钢板表面的钝化膜。去除后的算术平均粗糙度Ra为5μm。继而，将钢板浸入含有醋酸的双(3-三乙氧基硅丙基)四硫化物溶液中。继而，对钢板表面，将在制作试验片1时使用的配伍橡胶以与试验片1相同的条件进行硫化粘接。

对以上获得的试验片1～3实施橡胶层的剥离试验，评估试验片与橡胶层之间的粘接力。剥离试验依据JISK6256-2（2006）实施。评估结果如下所示。

表1

从表1可以看出，与试验片1相比，使用实施粗糙化处理后算术平均粗糙度Ra为0.5μm以上50μm以下的钢板所制作的试验片2和3，其钢板与橡胶层结合得更牢固。此外，还可以看出，与通过喷砂法实施粗糙化处理的试验片2相比，通过去除析出硬化不锈钢板钝化膜的处理来实施粗糙化处理的试验片3，其钢板与橡胶层结合得更牢固。

从以上结果可以看出，与未使环状结构体的表面形成粗糙面时相比，使环状结构体的表面形成粗糙面时，形成了粗糙面的环状结构体面和与形成了粗糙面的环状结构体表面直接接触的橡胶层之间结合得更牢固。因此，可以看出本实施方式的充气轮胎具有优异的耐久性，本实施方式的充气轮胎的特征在于，含有：环状结构体，其为圆筒形且由金属材料制成，至少径向外侧面为粗糙面；胎面橡胶层，其沿着所述环状结构体的周向设置在所述环状结构体的外侧而构成胎面部；以及帘布部，其具有由橡胶覆盖的纤维线，至少设置在包含所述环状结构体和所述胎面橡胶层二者的圆筒形结构体的与中心轴平行方向上的两侧。此外还可看出，环状结构体优选为不锈钢，特别是析出硬化不锈钢。并且还可看出，对于粗糙化处理，优选为包含去除不锈钢钝化膜处理的处理特别是酸处理，更优选为利用硫酸与乙二酸的混合液实施的处理。

符号说明

1充气轮胎（轮胎）

2结构体

2S两侧

10、10a、10b环状结构体

10so外侧面

10si内侧面

10T凹凸部

11橡胶层

11so外侧面

11si内侧面

12帘布部

12F纤维线

12R橡胶

13胎圈部

14内衬层

20板材

200粘接橡胶层

201焊接部

S沟槽

Claims (10)

1.一种充气轮胎，其特征在于，含有：环状结构体，其为圆筒形且由金属材料制成，至少径向外侧面为粗糙面,所述环状结构体具有多个贯通孔，贯通孔的面积总和与环状结构体的径向外侧表面积之比为0.5％以上30％以下；

胎面橡胶层，其沿着所述环状结构体的周向设置在所述环状结构体的外侧而构成胎面部；

帘布部，其具有由橡胶覆盖的纤维线，至少设置在包含所述环状结构体和所述胎面橡胶层二者的圆筒形结构体的与中心轴平行方向上的两侧；以及

粘接橡胶层，所述粘接橡胶层将所述胎面橡胶层与所述环状结构体粘接。

2.如权利要求1所述的充气轮胎，其中所述环状结构体的径向内侧面为粗糙面。

3.如权利要求1或权利要求2所述的充气轮胎，其粗糙面即所述径向外侧面的算术平均粗糙度Ra为0.5μm以上50μm以下。

4.如权利要求1所述的充气轮胎，其粗糙面即所述环状结构体的径向内侧面的算术平均粗糙度Ra为0.5μm以上50μm以下。

5.如权利要求1所述的充气轮胎，其中所述胎面橡胶层的JIS硬度为46以上88以下，所述胎面橡胶层与所述环状结构体接触。

6.如权利要求1所述的充气轮胎，其中所述粘接橡胶层的JIS硬度为46以上88以下。

7.如权利要求1所述的充气轮胎，其中所述环状结构体为不锈钢，并且作为粗糙面的所述径向外侧面、或者作为粗糙面的所述径向外侧面和作为粗糙面的所述环状结构体的径向内侧面中的至少一个面已实施包含去除所述不锈钢钝化膜的处理的粗糙化处理。

8.如权利要求1所述的充气轮胎，其中所述环状结构体为析出硬化不锈钢。

9.如权利要求7所述的充气轮胎，其中所述粗糙化处理为酸处理。

10.一种充气轮胎的制造方法，其中所述充气轮胎含有：环状结构体，其为圆筒形且由金属材料制成，至少径向外侧面为粗糙面,所述环状结构体具有多个贯通孔,贯通孔的面积总和与环状结构体的径向外侧表面积之比为0.5％以上30％以下；

胎面橡胶层，其沿着所述环状结构体的周向设置在所述环状结构体的外侧而构成胎面部；

帘布部，其具有由橡胶覆盖的纤维线，至少设置在包含所述环状结构体和所述胎面橡胶层二者的圆筒形结构体的与中心轴平行方向上的两侧，以及

粘接橡胶层，所述粘接橡胶层将所述胎面橡胶层与所述环状结构体粘接，

其中所述充气轮胎的制造方法包括：

获得至少径向外侧面粗糙化的环状结构体的步骤；

将所述粘接橡胶层布置在所述环状结构体的外侧上的步骤；

将未硫化的胎面橡胶层配置在所述粘接橡胶层的外侧的步骤；以及

将所述未硫化的胎面橡胶层进行硫化，使所述胎面橡胶层与所述环状结构体结合的步骤。