CN112334328A - 轮胎及轮胎的制造方法 - Google Patents

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田中英久
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Abstract

在胎体的轮胎径向(箭头R方向)外侧设有带束层。该带束层包含加强部和树脂部而构成，带束的加强部通过加强帘线交错而形成，并且该加强帘线的表面由树脂部覆盖。

Description

轮胎及轮胎的制造方法
技术领域
本公开涉及轮胎及轮胎的制造方法。
背景技术
公开了一种轮胎，其具有将树脂包覆帘线呈螺旋状卷绕并接合于使用树脂材料构成的轮胎骨架构件的外周面的带束，该树脂包覆帘线是利用树脂包覆加强帘线而成的(例如日本特开2014-210487号公报)。
发明内容
发明要解决的问题
在上述的现有技术中，在将树脂包覆帘线接合于轮胎骨架构件的外周面(卷绕面)时，向树脂包覆帘线的接合面和轮胎骨架构件的外周面吹送热风，使被吹送该热风的部分熔融而熔接。另外，利用压辊将树脂包覆帘线压靠于轮胎骨架构件的外周面，并将树脂包覆帘线接合于轮胎骨架构件的外周面。
另外，除此以外还有这样的方法：将树脂包覆帘线安装于难以与树脂接合的金属等的卷绕面，使彼此相邻的树脂包覆帘线的树脂彼此熔接而形成带束，自卷绕面拆卸该带束，并将其接合于轮胎骨架构件。
另一方面，当在彼此相邻的树脂包覆帘线之间例如无法充分地确保树脂彼此的熔接面积的情况下，存在该树脂彼此的熔接力减弱的可能性，在将该带束应用于轮胎时，需要考虑确保耐久性。
本公开考虑到上述事实，其目的在于提供进一步提高了耐久性的轮胎及该轮胎的制造方法。
用于解决问题的方案
本公开的轮胎包括：环状的轮胎骨架构件；以及带束，其设于所述轮胎骨架构件的轮胎径向外侧，所述带束包含加强帘线交错地形成的加强部和覆盖所述加强部的树脂部而构成。
在本公开的轮胎中，在环状的轮胎骨架构件的轮胎径向外侧设有带束。该带束包含加强部和树脂部而构成，加强部通过加强帘线交错而形成，加强部由树脂部覆盖。
由此，交错的加强帘线与树脂部一体化，在交错的加强帘线之间能够删除树脂部彼此的熔接面自身。由此，能够提高包含加强部和树脂部而构成的带束自身的刚度，能够提高具备该带束的轮胎的耐久性。另外，这里的“覆盖”包含至少加强部的一部分由树脂覆盖的方式。
发明的效果
如以上说明的那样，本公开的轮胎及轮胎的制造方法具有能够进一步提高耐久性这样的优异的效果。
附图说明
图1是表示本实施方式的轮胎的沿着轮胎旋转轴线的剖视图。
图2是表示本实施方式的轮胎的带束部分的构造的主要部分放大剖视图。
图3A是表示本实施方式的轮胎的带束的制造方法的立体图。
图3B是表示本实施方式的轮胎的带束的制造方法的立体图。
图3C是表示本实施方式的轮胎的带束的制造方法的立体图。
图3D是表示本实施方式的轮胎的带束的制造方法的立体图。
图4A是表示本实施方式的轮胎的带束的制造方法的主要部分放大剖视图。
图4B是表示本实施方式的轮胎的带束的制造方法的主要部分放大剖视图。
图4C是表示本实施方式的轮胎的带束的制造方法的主要部分放大剖视图。
图5是表示本实施方式的轮胎的带束的变形例的与图2对应的主要部分放大剖视图。
图6A是表示本实施方式的轮胎的带束的变形例的制造方法的立体图。
图6B是表示本实施方式的轮胎的带束的变形例的制造方法的立体图。
图6C是表示本实施方式的轮胎的带束的变形例的制造方法的立体图。
图7是表示比较例的与图2对应的主要部分放大剖视图。
具体实施方式
以下基于附图说明用于实施本发明的方式。在附图中，箭头R方向表示轮胎径向，箭头W方向表示轮胎宽度方向。轮胎径向是指与轮胎旋转轴线(未图示)正交的方向。另外，轮胎宽度方向是指与轮胎旋转轴线平行的方向，也能够将轮胎宽度方向换称为轮胎轴向。而且，在附图中，附图标记CL表示轮胎赤道面。
各部分的尺寸测量方法依据JATMA(日本汽车轮胎协会)发行的2018年度版YEARBOOK中记载的方法。在使用地或者制造地应用TRA标准、ETRTO标准的情况下，遵照各自的标准。
＜轮胎的结构＞
(轮胎)
首先，使用图1说明本发明的一实施方式的轮胎10的结构。
如图1所示，本实施方式的轮胎10例如是轿车所使用的所谓的子午线轮胎，具备埋设有胎圈芯12的一对胎圈部20，后述的由一张胎体帘布14构成的胎体(轮胎骨架构件)16跨过一个胎圈部20与另一个胎圈部(省略图示)之间。另外，图1示出轮胎10的填充空气前的自然状态的形状。
胎体帘布14通过用涂覆橡胶(未图示)包覆沿轮胎10的子午线方向延伸的多根帘线(未图示)而形成。即，本实施方式的轮胎10是所谓的子午线轮胎。胎体帘布14的帘线的材料例如是PET，但也可以是以往公知的其他材料。
胎体帘布14的轮胎宽度方向(箭头W方向)的端部部分在胎圈芯12处向轮胎径向(箭头R方向)外侧折回。另外，在胎体帘布14中，将从一个胎圈部20跨到另一个胎圈部(省略图示)的部分称为主体部14A，将自胎圈芯12折回的部分称为折回部14B。
另外，在胎体帘布14的主体部14A与折回部14B之间配置有胎圈填胶18，该胎圈填胶18的厚度从胎圈芯12朝向轮胎径向外侧逐渐减小。通过形成该胎圈填胶18，来提高胎圈部20的刚度。
在此，在胎体16的轮胎内侧配置有由橡胶制成的内衬层22。在胎体16的轮胎宽度方向两外侧分别设有由橡胶材料制成的胎侧橡胶层24，在该胎侧橡胶层24与胎侧橡胶层24之间设有胎冠部23。该胎冠部23以从胎圈部20朝向胎冠部23而向轮胎轴向外侧凸出的方式平缓地弯曲，胎冠部23成为配设于其轮胎径向外侧的胎面36的支承部。
另外，在本实施方式中，由胎圈芯12、胎体16、胎圈填胶18、内衬层22及胎侧橡胶层24构成外胎25。即，外胎25是形成轮胎10的骨架的轮胎骨架构件。
(带束)
接着，使用图2说明本发明的一实施方式的带束26。
如图2所示，带束26在胎体16的胎冠部23的外侧也就是胎体16的轮胎径向(箭头R方向)外侧设于该胎冠部23的轮胎轴向的大致整个区域内。
在本实施方式中，带束26构成为包含加强部28和树脂部32。加强部28由利用由碳纤维形成的加强帘线30编织而成的织物以相互交错的状态形成，该加强部28由树脂部32覆盖。在此，加强帘线30优选使用比胎体帘布14的帘线粗且拉伸强度高的材料，能够由金属纤维、有机纤维等的单丝(单股线)、或者将上述的纤维加捻而成的复丝(多股线)构成。
另一方面，包覆加强帘线30的树脂部32使用拉伸弹性模量比构成胎侧橡胶层24的橡胶材料和构成胎面36的橡胶材料的拉伸弹性模量高的树脂材料。作为包覆加强帘线30的树脂部32，能够使用具有弹性的热塑性树脂、热塑性弹性体(TPE)及热固性树脂等，考虑到行驶时的弹性和制造时的成形性，期望使用热塑性弹性体。
作为热塑性弹性体，能够列举聚烯烃类热塑性弹性体(TPO)、聚苯乙烯类热塑性弹性体(TPS)、聚酰胺类热塑性弹性体(TPA)、聚氨酯类热塑性弹性体(TPU)、聚酯类热塑性弹性体(TPC)、动态交联型热塑性弹性体(TPV)等。
另外，作为热塑性树脂，能够列举聚氨酯树脂、聚烯烃树脂、聚氯乙烯树脂、聚酰胺树脂等。而且，作为热塑性树脂材料，例如能够使用ISO75-2或ASTM D648所规定的载荷挠曲温度(0.45MPa载荷时)为78℃以上且JIS K7113所规定的拉伸屈服强度为10MPa以上、同样是JIS K7113所规定的拉伸断裂伸长率为50％以上且JIS K7206所规定的维卡软化温度(A法)为130℃以上的材料。
包覆加强帘线30的树脂部32的拉伸弹性模量(JIS K7113：1995所规定)优选为100MPa以上。另外，包覆加强帘线30的树脂部32的拉伸弹性模量的上限优选设为1000MPa以下。另外，包覆加强帘线30的树脂部32的拉伸弹性模量特别优选设为200MPa～700MPa的范围内。
另外，优选的是，本实施方式的带束26的厚度尺寸比加强帘线30的直径尺寸大，换言之，优选的是，加强帘线30完全埋设在树脂部32中。在充气轮胎10为轿车用轮胎的情况下，具体而言，优选的是，带束26的厚度尺寸设为0.70mm以上。
另外，在带束26的轮胎径向外侧配置有胎面36，胎面36所使用的橡胶材料使用以往通常公知的材料。另外，在胎面36中形成有排水用的槽36A，胎面36的花纹也能使用以往通常公知的花纹。
(轮胎的制造方法)
接着，说明本实施方式的轮胎10的制造方法的一例。
首先，在公知的轮胎成形鼓(未图示)的外周面形成未硫化的外胎25，该外胎25包括图1中所示的由橡胶材料制成的内衬层22、胎圈芯12、由橡胶材料制成的胎圈填胶18、由橡胶材料包覆帘线而成的胎体帘布14、以及胎侧橡胶层24。至此的制造方法如以往那样。
以下，使用图3A～图3D和图4A～图4C说明本实施方式的带束26的制造工序的一例。
首先，如图3A的左图所示，在形成为圆筒状的带束成形鼓40的外周面40A嵌入图3A的右图所示的环状的辅助板42(辅助板安装工序)。另外，在图3B的左图中示出辅助板42嵌入到带束成形鼓40的外周面40A中的状态。该辅助板42由耐热性构件形成，在本实施方式中由金属形成。
另外，在图4A～图4C中，针对在外周面40A嵌入有辅助板42的带束成形鼓40示出沿着轮胎轴向(箭头W方向)剖切时的截面形状(轮胎轴向截面形状)。如图4A所示，辅助板42的外周面42A的轮胎轴向截面形状形成为圆弧状(曲率半径R)，与如图2所示设于胎体16的胎冠部23的形状匹配地形成。
接着，在如图3B的左图所示嵌入到带束成形鼓40的外周面40A中的辅助板42的外周面42A如图3B的右图所示地卷绕环状的加强片(加强部)44，该加强片44是加强帘线30编织而形成的织物(加强片安装工序)。另外，在图3C的左图中示出在辅助板42的外周面42A卷绕有加强片44的状态，在图4B中示出其轮胎轴向截面形状。
在此，构成加强片44的加强帘线30由碳纤维形成。另外，该加强片44并不一定必须为环状，虽未图示，但也可以在辅助板42的外周面42A卷绕有长条状的加强片44的状态下将加强片44的两端部临时固定，从而将该加强片44安装于辅助板42的外周面42A。
另外，如图3C的左图所示，自带束成形鼓40的外周面40A拆卸在辅助板42的外周面42A卷绕有加强片44的辅助板42(辅助板拆卸工序)。另外，在图3C的右图中示出卷绕有加强片44的辅助板42自带束成形鼓40的外周面40A卸下后的状态。
接着，如图3D的左图所示，使用3D打印机46向卷绕于辅助板42的外周面42A的加强片44喷出熔融树脂48，利用熔融树脂48覆盖加强片44的表面(包含编织的加强帘线30之间的间隙)(树脂包覆工序)。
然后，在覆盖加强片44的表面的熔融树脂48固化时，加强片44成为由树脂部32包覆的状态(参照图4C)。在该状态下，如图3D的右图所示拆卸辅助板42，形成带束26(带束拆卸工序)。
另外，虽未图示，但该带束26配置于轮胎成形鼓的外胎的径向外侧，使外胎扩张，并将外胎的外周面换言之是胎体16的外周面压接于带束26的内周面。最后，与通常的轮胎同样地在带束26的外周面粘贴未硫化的胎面36，完成胎坯。与通常的轮胎同样地利用硫化成形模具对这样制造的胎坯进行硫化成形，完成轮胎10。
＜轮胎的作用和效果＞
接着，说明本实施方式的轮胎10的作用和效果。
如图7所示，作为比较例例示的结构由利用树脂部106包覆加强帘线104而形成的树脂包覆帘线108的螺旋构造构成，是在胎体100的外周面(轮胎径向外侧)配置有树脂螺旋带束102的结构，该树脂螺旋带束102是在轮胎轴向(箭头W方向)上相邻的树脂部106通过熔接等一体化而成的。在该结构中，由于接触路面时的胎肩部110的反复变形，而使应力有可能集中于在轮胎轴向上相邻的相邻面108A、108B彼此熔接的树脂熔接部119，因此需要研究缓和应力集中的结构。
特别是在设于胎体100的胎冠部112中的沿着轮胎轴向(箭头W方向)剖切时的截面(轮胎轴向截面)的形状为圆弧状(曲率半径R)的情况下，虽未图示，但存在这样的情况：由于直径差异，使得在彼此相邻的树脂包覆帘线108之间，与胎体100的轮胎轴向的中央部侧相比，在胎体100的轮胎轴向的两端部更有可能形成台阶、间隙。在这样在该树脂包覆帘线108之间形成有台阶、间隙的情况下，存在不能充分地确保树脂部106彼此的熔接面积的隐患。
因此，在本实施方式中，如图2所示，带束26包含加强部28和树脂部32而构成，在带束26的加强部28中，加强帘线30交错地形成，并且该加强帘线30由树脂部32覆盖。
由此，交错的加强帘线30与树脂部32一体化，在相互交错的加强帘线30之间能够删除作为比较例的图7所示的树脂彼此的熔接部119自身。其结果为，在图2所示的包含加强帘线30(加强部28)和树脂部32而构成的带束26中，能够提高该带束26自身的刚度，从而能够提高具备该带束26的轮胎10的耐久性。
另外，通过提高带束26自身的刚度，能够确保带束26的轮胎宽度方向的面内剪切刚度。另外，通过确保带束26的轮胎宽度方向的面内剪切刚度，从而能够充分地产生对轮胎10赋予侧偏角的情况下的横向力。因而，在具备该轮胎10的车辆中，能够确保操纵稳定性，另外还能够提高响应性。
而且，通过带束26自身的刚度提高，使得带束26的面外弯曲刚度提高，能够抑制因胎面36的压曲(胎面36的一部分自路面离开的现象)而产生的带束26的裂纹，该胎面36的压曲是由所谓的翻越突起等引起的。因而，根据本实施方式，能够提高具备该带束26的轮胎10的耐久性。
另外，设于胎体16的胎冠部23并不一定限于轮胎轴向截面的形状为圆弧状的情况，也可以为直线状，即使胎冠部23的轮胎轴向截面的形状为直线状，也能够获得与圆弧状的情况大致相同的效果。
另外，在本实施方式中，加强帘线30的至少一部分由碳纤维形成。例如，虽未图示，但在设于胎体16的轮胎径向外侧的带束26仅由碳纤维形成的情况下，成本会增大。因此，在本实施方式中，仅将带束26的骨架设为加强部28而使用碳纤维。由此，能够在抑制成本的同时担保带束26的刚度。
而且，在本实施方式中，作为加强部28，使用碳纤维编织而形成的织物。由此，能够进一步提高带束26的刚度。不过，该碳纤维并不一定必须是织物。
另外，在本实施方式中，在胎体16的轮胎径向外侧设有加强部28。在此，在构成该加强部28的加强帘线30由金属、碳等形成的情况下，在胎体16的轮胎径向外侧直接接合加强部28是困难的。
另一方面，在以上的实施方式中，加强部28由树脂部32覆盖，但在本实施方式的“覆盖”中，加强部28的至少一部分由树脂部32覆盖即可。如图3D所示，在将加强片44安装于辅助板42的外周面42A之后，使熔融树脂48在该加强片44的表面(包含编织的加强帘线30之间的间隙)流动，由熔融树脂48包覆加强片44的表面，利用这样的制造方法，使加强片44的表面成为由树脂部32包覆的状态。在该情况下，也考虑在树脂部32中加强帘线30的胎体16侧的树脂较少的情况。因此，在本实施方式中，例如也可以如图5所示在胎体16与加强部28之间另外设置树脂层50，在胎体16的轮胎径向外侧隔着该树脂层50和树脂部32接合加强部28。
由此，即便假如有时在制造上不能在加强帘线30的胎体16侧设置树脂部32，通过在加强帘线30的胎体16侧另外设置树脂层50，而使该树脂层50和加强帘线30隔着树脂部32接合，并在胎体16的轮胎径向外侧接合加强部28，也显现接合强度增加的效果。即，根据本实施方式，能够进一步提高带束26的制造方法和原材料的选择自由度。另外，树脂层50是设于胎体16与加强部28之间的层，并不一定必须作为“树脂层”而另外设置。因此，“树脂层”也可以表示树脂部的一部分。
在上述结构中，例如在前述的带束26的制造工序中，在图3A和图6A所示的辅助板安装工序之后，也就是在图3B右图和图6C右图所示的加强片安装工序之前，在图3B左图和图6B左图所示的辅助板42的外周面42A卷绕图6B右图所示的树脂片(树脂层)52(树脂片安装工序)。另外，在图6C的左图中示出加强片44卷绕于辅助板42的外周面42A的状态。该树脂片52与加强片44同样并不一定必须为环状。
(本实施方式的变形例)
另外，在本实施方式中，在如图3C所示在辅助板42的外周面42A卷绕有加强片44的状态下，如图3D所示向该加强片44喷出熔融树脂48，利用熔融树脂48覆盖加强片44的表面，形成包含加强部28和树脂部32的带束26，但该带束26的制造方法不限于此。
例如，虽未图示，但也可以通过嵌入成形、双色成形而形成为加强片44的表面由树脂部32覆盖。另外，采用双色成形，能够使图2所示的加强片44的表面在加强帘线30的胎体16侧及其相反侧以大致相同的厚度由树脂部32覆盖。
另外，在本实施方式中，作为构成图5所示的树脂层50的树脂的材料，能够使用与带束26的树脂部32相同的树脂材料，但树脂层50只要能够与带束26的树脂部32熔接即可，也可以根据情况而使用与树脂部32相同种类而硬度不同的树脂材料，或者使用与树脂部32不同种类的树脂材料。
上述实施方式的带束26不限于应用于通常的轮胎，也能够应用于利用加强橡胶对胎侧部进行了加强的缺气保用轮胎。另外，上述实施方式的树脂层50与带束26接合，但既可以是通过熔接进行的接合，也可以是使用粘接剂进行的接合。
以上说明了本发明的一实施方式，但本发明不限定于上述的方式，除了上述的方式以外，当然也能够在不脱离其主旨的范围内进行各种变形地实施。
2018年6月25日提出申请的日本特许出愿2018-120307号的公开整体通过参照编入到本说明书中。
本说明书所记载的所有文献、发明专利申请和技术标准通过参照编入本说明书中，所谓通过参照编入各个文献、发明专利申请和技术标准即等同于具体且分别地记述了它们。

Claims (6)

1.一种轮胎，其中，
该轮胎包括：
环状的轮胎骨架构件；以及
带束，其设于所述轮胎骨架构件的轮胎径向外侧，
所述带束构成为包含加强帘线交错地形成的加强部和覆盖所述加强部的树脂部。
2.根据权利要求1所述的轮胎，其中，
所述加强帘线的至少一部分由碳纤维形成。
3.根据权利要求2所述的轮胎，其中，
所述加强部是含有所述碳纤维的加强帘线编织而形成的织物。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的轮胎，其中，
在所述轮胎骨架构件与所述加强部之间设有树脂层。
5.一种轮胎的制造方法，其用于制造权利要求1～4中任一项所述的轮胎，其中，
该轮胎的制造方法具有以下工序：
加强片安装工序，在与所述带束的形状匹配地形成的筒状的辅助板的外周面安装用于形成所述加强部的加强片；以及
树脂包覆工序，使用于形成所述树脂部的熔融树脂在安装于所述辅助板的外周面的所述加强片的表面流动，利用所述熔融树脂包覆该加强片的表面。
6.根据权利要求5所述的轮胎的制造方法，其中，
在所述加强片安装工序之前设有树脂片安装工序，在该树脂片安装工序中，在所述辅助板的外周面安装形成权利要求4所述的树脂层的树脂片。
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