CN110536805B - 充气轮胎及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能防止在采用了局部接合橡胶层的情况下所担心的硫化故障、且能充分发挥采用局部接合橡胶层所带来的轮胎重量和滚动阻力的降低的充气轮胎及其制造方法。在胎体层(4)与内衬层(9)的层间，在除了一对胎圈部(3)的各顶端部分之外的区域的整个区域，限定性地配置局部接合橡胶层(40)，将该局部接合橡胶层(40)的轮胎宽度方向两侧的端面分别形成为相对于局部接合橡胶层(40)的胎体层(4)侧的面呈锐角的倾斜面，使该倾斜面相对于局部接合橡胶层(40)的胎体层(4)侧的面的倾斜角度(θ)为20°～60°。

Description

充气轮胎及其制造方法
技术领域
本发明涉及具有限定性地配置于胎体层与内衬层的层间的一部分的局部接合橡胶层的充气轮胎及其制造方法，更详细地说，涉及能防止在采用了局部接合橡胶层的情况下所担心的硫化故障、且能充分发挥采用局部接合橡胶层所带来的轮胎重量和滚动阻力的降低的充气轮胎及其制造方法。
背景技术
在充气轮胎中，一般来说，在轮胎制造时对未硫化轮胎充气时，为了防止胎体帘线啮入内衬层，在胎体层与内衬层的层间配置接合橡胶层。关于这样的接合橡胶层，近年来，为了实现轮胎重量和滚动阻力的降低，提出有如下方案：采用并非在胎体层与内衬层的层间的整个区域而是在左右的胎肩区域有选择地配置的局部接合橡胶层(例如参照专利文献1、2)。
的确，若是这样的局部接合橡胶层的话，与在胎体层与内衬层的层间的整个区域配置的现有的接合橡胶层(整体接合橡胶层)相比，降低接合橡胶层的使用量，能够实现轮胎重量和滚动阻力的降低。但是，关于这样的局部接合橡胶层，设置于各胎肩区域的各局部接合橡胶层具有一对端部(轮胎赤道侧的端部和轮胎宽度方向外侧的端部)，所以，存在成为轮胎构成部件之间的剥离的基点、制造时成为未压接部之虞的端部的数量增多，从而存在给轮胎的制造性带来影响的可能性。
另外，即使在考虑了上述的端部的数量而想要单纯通过缩窄现有的整体接合橡胶层的宽度来降低接合橡胶层的使用量，也仍存在接合橡胶层的端部成为上述的剥离的基点、未压接部的担心。因此，在一边调整体接合橡胶层的结构、配置来良好地维持防止空气透过性、操纵稳定性一边降低接合橡胶层的使用量来谋求轮胎重量的减轻时，要求用于防止空气滞留等硫化故障的进一步改善。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本国专利第5239507号公报
专利文献2:日本国专利第5723086号公报
发明内容
发明要解决的课题
本发明的目的在于提供一种充气轮胎及其制造方法，能防止在采用了局部接合橡胶层的情况下所担心的硫化故障、且能充分发挥采用局部接合橡胶层所带来的轮胎重量和滚动阻力的降低，所述局部接合橡胶层为限定性地配置于胎体层与内衬层的层间的一部分的形状。
用于解决课题的手段
为了达成上述目的的本发明的充气轮胎具有在轮胎周方向延伸而呈环状的胎面部、配置于该胎面部的两侧的一对胎侧部、以及配置于这些胎侧部的轮胎径向内侧的一对胎圈部，该充气轮胎具有在该一对胎圈部之间架设的胎体层、配置于所述胎面部处的该胎体层的外周侧的带束层、沿着所述胎体层配置于轮胎内面的内衬层、以及在所述胎体层与所述内衬层的层间配置于除了所述一对胎圈部的各顶端部分的区域的整个区域的局部接合橡胶层；其特征在于，所述局部接合橡胶层的轮胎宽度方向两侧的端面分别为相对于所述局部接合橡胶层的所述胎体层侧的面呈锐角的倾斜面，该倾斜面相对于所述局部接合橡胶层的所述胎体层侧的面的倾斜角度为20°～60°。
另外，为了达成上述目的的本发明的充气轮胎的制造方法，在未硫化的内衬层或胎体层中与硫化后的充气轮胎的除了一对胎圈部的各顶端部分之外的区域相对应的部位的整个区域，载置未硫化的局部接合橡胶层，隔着该未硫化的局部接合橡胶层而在所述未硫化的内衬层上层叠未硫化的胎体层来成形生胎，一边用气囊从内侧按压该生胎一边对该生胎硫化，其特征在于，在所述未硫化的局部接合橡胶层的宽度方向两端部分别形成相对于所述未硫化的局部接合橡胶层的一面呈锐角的倾斜面，使该倾斜面相对于所述一面的倾斜角度为20°～60°，以所述一面成为所述未硫化的胎体层侧的朝向将所述未硫化的局部接合橡胶层层叠于所述未硫化的内衬层与所述未硫化的胎体层之间。
发明效果
在本发明的充气轮胎中，在采用局部接合橡胶层来与具有整体接合橡胶层的现有的充气轮胎相比减轻轮胎重量、降低滚动阻力时，由于将局部接合橡胶层的端部如上述那样形成为具有特定的角度的倾斜面，所以，能够抑制在轮胎制造时层叠轮胎构成部件时在内衬层、胎体层与局部接合橡胶层的端部之间形成成为空气滞留的原因的台阶差、空隙，能够防止硫化故障的产生。
在本发明的充气轮胎的制造方法中，由于将未硫化的局部接合橡胶层的端部如上述那样形成为具有特定的角度的倾斜面，并特定层叠局部接合橡胶层时的朝向，所以，在轮胎制造时用气囊按压轮胎构成部件时，在内衬层、胎体层与局部接合橡胶层的端部之间难以形成成为空气滞留的原因的台阶差、空隙，能够防止硫化故障的产生。
在本发明中，优选构成局部接合橡胶层的橡胶的硬度为50～70。通过这样设定局部接合橡胶层的硬度，能良好地保持局部接合橡胶层的形状，在改善排气性来防止硫化故障的方面是有利的。此外，本发明中的“橡胶的硬度”是按照JIS K6253、由硬度计(durometer，杜罗回跳式硬度计)的A型在温度20℃下测定的硬度(所谓的JIS-A硬度)。
在本发明中，优选局部接合橡胶层的厚度为0.1mm～1.0mm。通过这样设定局部接合橡胶层的厚度，能良好地保持局部接合橡胶层的形状，在改善排气性来防止硫化故障的方面是有利的。
在本发明中，优选局部接合橡胶层相对于从带束层的轮胎宽度方向最外侧端部朝向内衬层引出的垂线P向胎圈部侧的突出量L1为15mm以上。通过这样将局部接合橡胶层的长度设定为适当的范围而使之最佳化，能够高度平衡地兼顾轮胎重量、滚动阻力的降低和防止硫化故障。
附图说明
图1是构成本发明的实施方式的充气轮胎的子午线剖视图。
图2是放大表示图1的充气轮胎的要部的子午线剖视图。
图3是用于说明倾斜角度θ的测定方法的要部剖视图。
图4是说明本发明的充气轮胎的制造方法的示意图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的构成进行详细说明。
如图1所示，本发明的充气轮胎具有在轮胎周方向延伸而呈环状的胎面部1、配置于该胎面部1的两侧的一对胎侧部2、以及配置于胎侧部2的轮胎径向内侧的一对胎圈部3。此外，在图1中，CL表示轮胎赤道。
在左右一对胎圈部3之间架设着胎体层4。该胎体层4包括在轮胎径向延伸的多条加强帘线，绕配置于各胎圈部3的胎圈芯5从车辆内侧向外侧折回。另外，在胎圈芯5的外周上配置着胎圈填胶6，该胎圈填胶6被胎体层4的本体部和折回部包入。另一方面，在胎面部1处的胎体层4的外周侧，埋设着多层(在图1～3中为2层)带束层7。各带束层7包括相对于轮胎周方向倾斜的多条加强帘线，并且，在层间加强帘线相互交叉地配置。在这些带束层7中，加强帘线相对于轮胎周方向的倾斜角度被设定在例如10°～40°的范围。而且，在带束层7的外周侧设有带束加强层8(在图示的例子中，为覆盖带束层7的端部的一对带束加强层8)。带束加强层8包括在轮胎周方向上取向的有机纤维帘线。在带束加强层8中，有机纤维帘线相对于轮胎周方向的角度被设定为例如0°～5°。在轮胎内面设有内衬层9。该内衬层9由以具有防止空气透过性能的丁基橡胶为主体的橡胶组合物构成，防止填充于轮胎内的空气透过到轮胎外。
在胎面部1处的胎体层4的外周侧配置着胎面橡胶层10，在胎侧部2处的胎体层4的外周侧(轮胎宽度方向外侧)配置着胎侧橡胶层20，在胎圈部3处的胎体层4的外周侧(轮胎宽度方向外侧)配置着轮辋缓冲橡胶层30。胎面橡胶层10也可以是在轮胎径向上层叠物性不同的2种橡胶层(冠胎面橡胶层、底胎面橡胶层)而成的结构。
在这样的内衬层9与胎体层4之间配置着局部接合橡胶层40。配置于内衬层9与胎体层4之间的接合橡胶层40是用于防止在轮胎制造时对未硫化的充气轮胎充气时胎体帘线啮入内衬层9的层，在制造后的轮胎中有助于防止空气透过性、干燥路面的操纵稳定性，现有技术中设置成覆盖胎体层4与内衬层9的层间的整个区域(整体接合橡胶层)，而本发明的局部接合橡胶层40被限定性地设置于除了胎圈部3的顶端之外的区域。具体地说，在将从交点A(即，从带束层7的轮胎宽度方向最外侧端部朝向内衬层9引出的垂线P与轮胎内表面的交点)到胎趾的顶端点B为止的沿着轮胎内面的周长设为X时，除了从交点A起沿着轮胎内面的距离超过0.80X的区域(胎圈部3的顶端)之外，设置局部接合橡胶层40。
该局部接合橡胶层40如图2所放大表示的那样，端面40a为相对于局部接合橡胶层40的胎体层4侧的面呈锐角的倾斜面。这些倾斜面相对于局部接合橡胶层40的胎体层4侧的面的倾斜角度θ分别为20°～60°。
此外，在本发明中，倾斜角度θ如图3所示那样测定。即，如图3(a)所示，在子午线剖面中，在局部接合橡胶层40的胎体层4侧的面及内衬层9侧的面与倾斜面的边缘清楚的情况下，将连结这些边缘彼此的线与局部接合橡胶层40的胎体层4侧的面所成的角度作为倾斜角度θ。另外，如图3(b)所示，在子午线剖面中，在局部接合橡胶层40的胎体层4侧的面与倾斜面的边缘不清楚的情况下，将延长倾斜面直线性地延伸的部分而成的假想线与局部接合橡胶层40的胎体层4侧的面的延长线所成的角度作为倾斜角度θ。
这样，由于将局部接合橡胶层40的两端面40a形成为具有特定的角度的倾斜面，所以，能够抑制在轮胎制造时层叠轮胎构成部件时在内衬层9、胎体层4和局部接合橡胶层40的端面40a之间形成成为空气滞留的原因的台阶差、空隙的情况，能够防止硫化故障的产生。由于通过这样特定端部结构来防止硫化故障，所以能够维持采用局部接合橡胶层40所带来的效果。即，与具有整体接合橡胶层的现有的充气轮胎相比，能够减轻轮胎重量且降低滚动阻力。
此时，若倾斜面的倾斜方向相反(若倾斜面相对于内衬层9侧的面呈锐角)，则由于局部接合橡胶层40的端部结构不合适，所以，难以充分提高排气性。另外，若倾斜角度θ小于20°，则局部接合橡胶层40的末端过薄，存在阻碍作为接合橡胶层的功能之虞。若倾斜角度θ大于60°，则没有充分的倾斜，所以，不能充分得到倾斜面所带来的效果。此外，优选倾斜角度θ为35°～55°。
具有这样的形状的局部接合橡胶层40的充气轮胎例如以下那样制造。首先，如图4(a)所示，在未硫化的内衬层9’中的与硫化后的充气轮胎的除了一对胎圈部3的各顶端部分之外的区域相对应的部位的整个区域，限定性地载置未硫化的局部接合橡胶层40’。接着，如图4(b)所示，隔着未硫化的局部接合橡胶层40’而在未硫化的内衬层9’上层叠未硫化的胎体层4’。然后，层叠其它轮胎构成部件而成形生胎。然后，一边用气囊从内侧按压该生胎一边对其硫化，从而制造充气轮胎。此时，未硫化的局部接合橡胶层40’的宽度方向两端部，如图示那样，分别成为相对于未硫化的局部接合橡胶层40’的一面呈锐角的倾斜面。将该倾斜面相对于一面的倾斜角度θ’设定为20°～60°。另外，如图示那样，在未硫化的局部接合橡胶层40’层叠于未硫化的内衬层9’上时，以一面成为未硫化的胎体层4’侧的朝向将未硫化的局部接合橡胶层40’层叠于未硫化的内衬层9’上。
通过这样，如图4(b)所示，在仅单纯层叠这些轮胎构成部件的状态下，在内衬层9’、胎体层4’和局部接合橡胶层40’的末端之间形成空隙，但在一边用气囊按压一边硫化的工序中，比埋设了加强帘线(胎体帘线)的胎体层4’柔软的内衬层9’沿着局部接合橡胶层40’的倾斜面变形，此时，图4(b)所示的空隙内的空气被挤出，在硫化后的轮胎中如图2等所示不再残留空隙。因此，能良好地进行排气而不再产生空气滞留，从而能够有效地防止硫化故障。
此外，在图4的例子中，在将未硫化的局部接合橡胶层40’载置于未硫化的内衬层9’上后依次层叠其它的轮胎构成部件(未硫化的胎体层4’等)，但在本发明中，只要在未硫化的内衬层9’、未硫化的局部接合橡胶层40’和未硫化的胎体层4’层叠了的状态下未硫化的局部接合橡胶层40’的宽度方向两端部分别成为相对于未硫化的局部接合橡胶层40’的一面呈锐角的倾斜面即可，所以，也可以将未硫化的局部接合橡胶层40’载置于未硫化的胎体层4’上。
若将上述的制造方法中采用的未硫化的局部接合橡胶层40’与现有的具有整体接合橡胶层的充气轮胎的制造中采用的未硫化的接合橡胶层相比，则只是宽度变窄且端部形状不同，所以，上述的制造方法存在对于现有的制造设备能不大幅改变地采用的优点。
构成局部接合橡胶层40的橡胶组合物的物性没有特别限定，但橡胶硬度优选为50～70、更优选为55～65。通过这样设定局部接合橡胶层40的硬度，能良好地保持局部接合橡胶层40的形状，在改善排气性来防止硫化故障的方面是有利的。此时，若橡胶硬度小于50，则局部接合橡胶层40的刚性明显小，所以，难以维持局部接合橡胶层40的形状，排气性降低，所以，难以充分防止硫化故障。若局部接合橡胶层40的硬度大于70，则胎侧部2的刚性过高，所以，存在给充气轮胎本来的性能带来不良影响之虞。
局部接合橡胶层40为了充分发挥作为接合橡胶(タイゴム)层的功能(防止在轮胎制造时胎体帘线向内衬层9的啮入等)而要求具有充分的厚度，而另一方面，为了轮胎重量的减轻而优选抑制使用量。另外，为了维持局部接合橡胶层40的形状而能进行良好的排气，也要求具有适当的厚度。因此，在本发明中，优选将局部接合橡胶层40的厚度T设定为0.1mm～1.0mm，更优选设定为0.3mm～0.7mm。由此，既能够充分发挥作为接合橡胶层的功能，也能够充分发挥轮胎重量的减轻效果，而且，也有利于硫化故障。此时，若局部接合橡胶层40的厚度T小于0.1mm，则由于局部接合橡胶层40过薄，所以，局部接合橡胶层40不再作为接合橡胶层而充分发挥功能，防止在轮胎制造时胎体帘线向内衬层9的啮入的效果受限。另外，由于难以维持局部接合橡胶层40的形状、排气性降低，所以，难以充分防止硫化故障。若局部接合橡胶层40的厚度T大于1.0mm，则由于局部接合橡胶层40过厚、使用量增大，所以，轮胎重量的减轻效果受限。
本发明的局部接合橡胶层40如上述那样被限定性地设置于除了胎圈部3的顶端之外的区域，但从维持防止空气透过性和操纵稳定性的观点出发，优选相对于上述的垂线P向胎圈部3侧充分突出。即，局部接合橡胶层40相对于垂线P向胎圈部3侧的突出量L1优选为上述的周长X的0.25倍～0.80倍、更优选为0.30倍～0.70倍。若突出量L1小于周长X的0.25倍，则无法由局部接合橡胶层40覆盖充分的区域，从而难以良好地维持防止空气透过性和操纵稳定性。若突出量L1比周长X的0.80倍大，则实质上与整体接合橡胶层同等，从而不再能够得到减轻轮胎重量的效果。
局部接合橡胶层40的突出量L1优选不仅满足上述范围，还为15mm以上。本发明者对采用局部接合橡胶层40时的局部接合橡胶层40的配置进行专心研究后发现：为了得到与现有的具有整体接合橡胶层的充气轮胎同等的防止空气透过性和操纵稳定性，优选局部接合橡胶层40至少覆盖带束层7的轮胎宽度方向最外侧端部附近的特定的区域(垂线P的位置与沿着局部接合橡胶层40从垂线P向胎圈部3侧为15mm的位置之间的区域)，通过如上述那样将突出量L1设为15mm以上，能由局部接合橡胶层40切实地覆盖该区域，在高度维持防止空气透过性和操纵稳定性的方面是有利的。此时，若突出量L1小于15mm，则无法覆盖前述的区域，难以良好地维持防止空气透过性和操纵稳定性。
在本发明中，优选局部接合橡胶层40不仅配置于上述的位置，还将其端部位置如以下那样设定。即，优选局部接合橡胶层40的端部位于比轮辋缓冲橡胶层30的轮胎径向外侧端部靠轮胎径向外侧处、且局部接合橡胶层40的端部与轮辋缓冲橡胶层30的轮胎径向外侧端部的分离距离L2为轮胎剖面高度SH的0.50倍以上。而且，优选局部接合橡胶层40的端部位于比胎圈填胶6的轮胎径向外侧端部靠轮胎径向外侧处、且局部接合橡胶层40的端部与胎圈填胶6的轮胎径向外侧端部的分离距离L3为轮胎剖面高度SH的0.40倍以上。由此，局部接合橡胶层40与其它轮胎构成部件(轮辋缓冲橡胶层30、胎圈填胶6)的位置关系被最佳化，能够与作为刚性部件的其它的轮胎构成部件(轮辋缓冲橡胶层30、胎圈填胶6)适当地分离，所以，尤其在维持操纵稳定性的方面是有利的。
而且，优选局部接合橡胶层40的端部位于比轮胎最大宽度位置靠轮胎径向外侧处、且局部接合橡胶层40的端部与轮胎最大宽度位置的分离距离L4为轮胎剖面高度SH的0.05倍以上。这样，通过使局部接合橡胶层40不与轮胎最大宽度位置重叠，能够进一步提高轮胎重量的减轻效果。
实施例
制作现有例1、比较例1～4、实施例1～19这24种充气轮胎，其中，轮胎尺寸为195/65R15，具有图1所示的基本结构，接合橡胶层的结构、形成于局部接合橡胶层的端部的倾斜面的倾斜角度θ、局部接合橡胶层的橡胶硬度、局部接合橡胶层的橡胶厚度、局部接合橡胶层从垂线P起的突出量L1分别如表1～2那样设定。
此外，对于表1～2的“接合橡胶层的结构”的栏，在接合橡胶层为整体接合橡胶层的情况下记载为“整体”，在接合橡胶层为局部接合橡胶层的情况下记载为“局部”。
对这24种充气轮胎，通过下述的评价方法来评价接合橡胶使用量、防止空气透过性、干燥路面上的操纵稳定性(操纵稳定性)，其结果一并表示在表1～2中。
接合橡胶使用量
测定各试验轮胎中的接合橡胶的使用量。评价结果用以现有例1的测定值为100的指数来表示。该指数值越小，则意味着接合橡胶使用量越少，能够减轻轮胎重量。此外，若该指数值为“80”以下，则可以说接合橡胶使用量足够少，能得到优良的轮胎重量的减轻效果。反之，若该指数值超过“80”，则无法充分降低接合橡胶使用量，实质上没有得到轮胎重量的减轻效果。尤其是，若该指数值为“50”以下，则轮胎重量的减轻效果非常优良。
滚动阻力
将各试验轮胎组装到轮辋尺寸为15×6J的车轮，按照ISO28580，采用滚筒直径为1707.6mm的滚筒试验机，在空气压强为210kPa、负载为4.82kN、速度为80km/h的条件下测定滚动阻力。评价结果用以现有例1的测定值的倒数为100的指数来表示。该指数值越大，则意味着滚动阻力越低。
故障产生率
各试验轮胎各制造100条，观察成形/硫化后的轮胎的内面，目视确认成形/硫化工序中的内面故障的有无，测定故障产生率(产生了内面故障的轮胎的条数相对于各试验轮胎的总数的比例)。评价结果用以现有例1的测定值的倒数为100的指数来表示。该指数值越大，则意味着内面故障的产生率越小。
Figure BDA0002235345560000101
Figure BDA0002235345560000111
从表1～2可知，实施例1～19与现有例1相比，均降低接合橡胶使用量，降低滚动阻力，并且，改善了故障产生率。
另一方面，比较例1由于倾斜角度θ为90°，局部接合橡胶层的末端不倾斜，所以，无法预计倾斜面所带来的排气性的改善，故障产生率恶化。比较例2由于倾斜角度θ为135°，局部接合橡胶层的朝向与本发明的结构相反，所以，无法预计倾斜面所带来的排气性的改善，故障产生率恶化。比较例3由于倾斜角度θ过小，所以，无法充分维持故障产生率。比较例4由于倾斜角度θ过大，所以，实质上与比较例1同等，无法改善故障产生率。
标号说明
1 胎面部
2 胎侧部
3 胎圈部
4 胎体层
5 胎圈芯
6 胎圈填胶
7 带束层
8 带束加强层
9 内衬层
10 胎面橡胶层
20 胎侧橡胶层
30 轮辋缓冲橡胶层
40 局部接合橡胶层
CL 轮胎赤道

Claims (4)

1.一种充气轮胎，具有在轮胎周方向延伸而呈环状的胎面部、配置于该胎面部的两侧的一对胎侧部、以及配置于这些胎侧部的轮胎径向内侧的一对胎圈部，该充气轮胎具有在该一对胎圈部之间架设的胎体层、配置于所述胎面部处的该胎体层的外周侧的带束层、沿着所述胎体层配置于轮胎内面的内衬层、以及在所述胎体层与所述内衬层的层间配置在除了所述一对胎圈部的各顶端部分之外的区域的整个区域的局部接合橡胶层；其特征在于，
所述局部接合橡胶层的轮胎宽度方向两侧的端面分别为相对于所述局部接合橡胶层的所述胎体层侧的面呈锐角的倾斜面，该倾斜面相对于所述局部接合橡胶层的所述胎体层侧的面的倾斜角度为20°～60°，所述局部接合橡胶层的厚度为0.1mm～1.0mm。
2.如权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，
构成所述局部接合橡胶层的橡胶的硬度为50～70。
3.如权利要求1或2所述的充气轮胎，其特征在于，
所述局部接合橡胶层相对于从所述带束层的轮胎宽度方向最外侧端部朝向所述内衬层引出的垂线P向所述胎圈部侧的突出量L1为15mm以上。
4.一种充气轮胎的制造方法，在未硫化的内衬层或胎体层中的与硫化后的充气轮胎的除了一对胎圈部的各顶端部分之外的区域相对应的部位的整个区域，载置未硫化的局部接合橡胶层，隔着该未硫化的局部接合橡胶层而在所述未硫化的内衬层上层叠未硫化的胎体层来成形生胎，一边用气囊从内侧按压该生胎一边对该生胎进行硫化，由此具有厚度为0.1mm～1.0mm的局部接合橡胶层；其特征在于，
在所述未硫化的局部接合橡胶层的宽度方向两端部分别形成相对于所述未硫化的局部接合橡胶层的一面呈锐角的倾斜面，使该倾斜面相对于所述一面的倾斜角度为20°～60°，以所述一面成为所述未硫化的胎体层侧的朝向将所述未硫化的局部接合橡胶层层叠于所述未硫化的内衬层与所述未硫化的胎体层之间。
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