WO2012173121A1 - 空気入りタイヤ及び空気入りタイヤの製造方法 - Google Patents

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WO2012173121A1
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rubber layer
tread rubber
tire
pneumatic tire
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丹野 篤
昇 高田
督 今宮
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横浜ゴム株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a pneumatic tire.
  • Reducing the rolling resistance of pneumatic tires is useful for improving the fuel efficiency of automobiles.
  • a technique of applying a rubber compounded with silica to a tread there is a technique of applying a rubber compounded with silica to a tread.
  • Patent Document 1 The technique for reducing the rolling resistance of a pneumatic tire described in Patent Document 1 is to improve the material, but there is a possibility that the rolling resistance can be reduced by changing the structure of the pneumatic tire.
  • This invention is made
  • Means for solving the above-described problem is an annular structure having a cylindrical shape and a metal, and at least a radially outer surface thereof being a rough surface, and a circumferential direction of the annular structure outside the annular structure. In a direction parallel to the central axis of the cylindrical structure including the tread rubber layer and the fiber covered with rubber, and including the annular structure and the tread rubber layer. It is a pneumatic tire characterized by including a carcass part provided at least on both sides.
  • the annular structure preferably has a rough inner surface in the radial direction.
  • the outer surface in the radial direction that is a rough surface preferably has an arithmetic average roughness Ra of 0.5 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less.
  • the inner surface in the radial direction which is a rough surface preferably has an arithmetic average roughness Ra of 0.5 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less.
  • the tread rubber layer has a JIS hardness of 46 or more and 88 or less, and the tread rubber layer is in contact with the annular structure.
  • the JIS hardness is 46 or more and 88 or less, and an adhesive rubber layer that adheres the tread rubber layer and the annular structure is included.
  • the annular structure is stainless steel, and is at least one of the radial outer surface that is a rough surface, or the radially outer surface that is a rough surface and the radial inner surface that is a rough surface.
  • One surface is preferably subjected to a roughening treatment including a treatment for removing the passive film of the stainless steel.
  • the annular structure is preferably precipitation hardened stainless steel.
  • the roughening treatment is preferably acid treatment.
  • the annular structure preferably has a plurality of through holes.
  • Means for solving the above-described problem is an annular structure having a cylindrical shape and a metal, and at least a radially outer surface thereof being a rough surface, and a circumferential direction of the annular structure outside the annular structure. In a direction parallel to the central axis of the cylindrical structure including the tread rubber layer and the fiber covered with rubber, and including the annular structure and the tread rubber layer.
  • a method for producing a pneumatic tire including at least carcass portions provided on both sides, a procedure for obtaining an annular structure having a roughened outer surface in at least a radial direction, and an unapplied outside of the annular structure.
  • a method for producing a pneumatic tire comprising: a step of arranging a vulcanized tread rubber layer; and a step of vulcanizing the unvulcanized tread rubber layer to bond the tread rubber layer and the annular structure.
  • the present invention can provide a structure that reduces the rolling resistance of a pneumatic tire.
  • FIG. 1 is a meridional sectional view of a tire according to this embodiment.
  • FIG. 2-1 is a perspective view of an annular structure included in the tire according to the present embodiment.
  • FIG. 2-2 is a perspective view illustrating a first modification of the annular structure included in the tire according to the present embodiment.
  • FIG. 2-3 is a perspective view illustrating a second modification of the annular structure included in the tire according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is an enlarged view of a carcass portion included in the tire according to the present embodiment.
  • FIG. 4 is a meridional sectional view of the annular structure and the rubber layer.
  • FIG. 5 is a flowchart showing the procedure of the tire manufacturing method according to the present embodiment.
  • FIG. 5 is a flowchart showing the procedure of the tire manufacturing method according to the present embodiment.
  • FIG. 6A is an explanatory diagram illustrating a procedure of a method for manufacturing the annular structure included in the tire according to the present embodiment.
  • FIG. 6B is an explanatory diagram illustrating the procedure of the method for manufacturing the annular structure included in the tire according to the present embodiment.
  • FIG. 6-3 is an explanatory diagram illustrating a procedure of the method for manufacturing the annular structure included in the tire according to the present embodiment.
  • FIG. 6-4 is a cross-sectional view showing the thickness of the weld.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of manufacturing a tire according to the present embodiment using a conventional vulcanization mold.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of manufacturing the tire according to the present embodiment using the vulcanization mold according to the present embodiment.
  • Eccentric deformation is a deformation in a primary mode in which a tire tread ring (crown region) is displaced vertically while maintaining a circular shape.
  • the tire according to the present embodiment is, for example, outside the cylindrical annular structure manufactured by a thin metal plate.
  • a structure in which a rubber layer is provided in the circumferential direction and the rubber layer is used as a tread portion is employed.
  • FIG. 1 is a meridional sectional view of a tire according to this embodiment.
  • FIG. 2-1 is a perspective view of an annular structure included in the tire according to the present embodiment.
  • FIG. 2-2 is a perspective view illustrating a first modification of the annular structure included in the tire according to the present embodiment.
  • FIG. 2-3 is a perspective view illustrating a second modification of the annular structure included in the tire according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is an enlarged view of a carcass portion included in the tire according to the present embodiment.
  • the tire 1 is an annular structure. An axis passing through the center of the annular structure is a central axis (Y axis) of the tire 1.
  • the tire 1 is filled with air when in use.
  • the tire 1 rotates about the central axis (Y axis) as a rotation axis.
  • the Y axis is a central axis and a rotation axis of the tire 1.
  • An axis that is orthogonal to the Y axis that is the central axis (rotation axis) of the tire 1 and that is parallel to the road surface on which the tire 1 contacts the ground is an X axis
  • an axis that is orthogonal to the Y axis and the X axis is a Z axis.
  • the direction parallel to the Y axis is the width direction of the tire 1.
  • a direction passing through the Y axis and perpendicular to the Y axis is the radial direction of the tire 1.
  • the circumferential direction around the Y axis is the circumferential direction of the pneumatic tire 1.
  • the tire 1 includes a cylindrical annular structure 10, a tread rubber layer 11, an adhesive rubber layer 200, and a carcass portion 12.
  • the annular structure 10 is a cylindrical member.
  • the tread rubber layer 11 becomes a tread portion of the tire 1 by being provided on the outer side 10so of the annular structure 10 toward the circumferential direction of the annular structure 10.
  • the adhesive rubber layer 200 is provided between the tread rubber layer 11 and the annular structure 10, and the tread rubber layer 11 and the annular structure 10 are bonded and bonded.
  • the carcass portion 12 includes fibers 12F covered with rubber 12R.
  • the carcass 12 connects both bead portions 13 through the radially inner side of the annular structure 10. That is, the carcass part 12 is continuous between both bead parts 13 and 13.
  • the carcass portion 12 may be provided on both sides in the width direction of the annular structure 10 and may not be continuous between both bead portions 13 and 13.
  • the carcass portion 12 is parallel to the central axis (Y axis) of the cylindrical structure 2 including at least the annular structure 10 and the tread rubber layer 11 (that is, the width direction). ) Provided on both sides.
  • the outer side 11 so of the tread rubber layer 11 (the tread surface of the tire 1) and the outer side 10 so of the annular structure 10 exclude the portion of the groove S formed in the tread surface. More preferably, they have the same shape and are parallel (including tolerance and error).
  • the annular structure 10 shown in FIG. 2-1 is a metal structure. That is, the annular structure 10 is made of a metal material.
  • Metallic material used for the annular structure 10 has a tensile preferably strength is 450 N / m 2 or more 2500N / m 2 or less, more preferably 600N / m 2 or more 2400 N / m 2 or less, more, 800 N / M 2 or more and 2300 N / m 2 or less is preferable. If the tensile strength is within such a range, the annular structure 10 can ensure sufficient strength and rigidity and can secure necessary toughness. As a result, the annular structure 10 can ensure sufficient pressure resistance performance.
  • the product of the tensile strength (MPa) and the thickness (mm) of the annular structure 10 is taken as the pressure resistance parameter.
  • the pressure resistance parameter is a parameter that is a measure of the resistance to the internal pressure of the gas filled in the tire 1.
  • the withstand voltage parameter is preferably 200 or more and 1700 or less, and 250 or more and 1600 or less. If it is this range, the upper limit of the use pressure of the tire 1 can be ensured, and safety
  • the annular structure 10 can ensure the durability of repeated bending. Moreover, since it is not necessary to use a material with high breaking strength, the annular structure 10 and the tire 1 can be manufactured at low cost.
  • the pressure resistance parameter is preferably 200 or more and 1000 or less, and more preferably 250 or more and 950 or less. Moreover, as a tire for truck / bus (TB tire), the pressure resistance parameter is preferably 500 or more and 1700 or less, and more preferably 600 or more and 1600 or less.
  • the metal material that can be used for the annular structure 10 is preferably in the range described above for the tensile strength, but is preferably spring steel, high-tensile steel, stainless steel, or titanium (including titanium alloy). Of these, stainless steel has high corrosion resistance and is less susceptible to oxidative degradation. Stainless steel is preferred because it easily obtains the above-described tensile strength range. By using stainless steel, it is possible to achieve both the pressure strength and the durability of repeated bending.
  • the annular structure 10 When manufacturing the annular structure 10 with stainless steel, use martensitic stainless steel, ferritic stainless steel, austenitic stainless steel, austenitic / ferritic duplex stainless steel, precipitation hardening stainless steel in the classification of JIS G4303. Is preferred. By using these stainless steels, the annular structure 10 having excellent tensile strength and toughness can be obtained. Moreover, it is more preferable to use precipitation hardening stainless steel (SUS630, SUS631, SUS632J1) among the stainless steels described above.
  • the outer surface 10so in the radial direction of the annular structure 10 is a rough surface.
  • the outer side surface 10so in the radial direction has an arithmetic average roughness Ra of 0.5 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less, more preferably 1 ⁇ m or more and 40 ⁇ m or less, and most preferably 2 ⁇ m or more and 35 ⁇ m or less.
  • the arithmetic average roughness Ra is defined according to JISB0601 (1994), and is an average of absolute values of Z (x) at the reference length l.
  • Z (x) represents the height of the roughness curve at an arbitrary position x.
  • the adhesive rubber layer 200 directly in contact with the annular structure 10 bites into the concave portion of the rough surface, and the adhesive rubber layer bites into the concave portion of the rough surface. 200 serves as an anchor to firmly bond the annular structure 10 and the tread rubber layer 11 together. Therefore, the durability of the tire 1 is improved.
  • the arithmetic average roughness Ra of the outer surface 10so in the radial direction of the annular structure 10 is 0.5 ⁇ m or more, the effect of the adhesive rubber layer 200 acting as an anchor is greater, and the annular structure 10 and the tread rubber are more firmly Layer 11 is bonded.
  • the process of making the outer side surface 10so in the radial direction of the annular structure 10 rough is less troublesome and simpler.
  • the tread rubber layer 11 may be in direct contact with the annular structure 10, but in this case, the tread rubber layer 11 directly bites into the concave portion of the rough surface, and the annular structure 10 and the tread rubber layer 11 are Bond firmly.
  • an adhesive may be used in combination.
  • the rough surface can be formed by roughening the outer surface 10so of the annular structure 10.
  • the roughening treatment include mechanical treatment such as sandblast treatment and chemical treatment such as acid treatment. If roughening is achieved, the type of treatment is not limited, and different treatments may be used in combination. Chemical treatment such as acid treatment is preferred in that it is not necessary to remove blasting media such as sand after the treatment.
  • chemical treatment such as acid treatment is preferred in that it is not necessary to remove blasting media such as sand after the treatment.
  • chemical treatment for removing the passive film present on the surface of the stainless steel is preferable. By the process of removing the passive film present on the surface of the stainless steel, the surface of the stainless steel is activated, and the annular structure 10 and the adhesive rubber layer 200 are chemically interacted to bond more firmly.
  • Examples of the chemical treatment include treatment with a mixed solution of sulfuric acid and oxalic acid, treatment with a solution containing phosphoric acid and ethyl alcohol, and the like.
  • another treatment for promoting the bonding between the surface of the annular structure 10 and the adhesive rubber layer 200 may be performed.
  • the annular structure 10 is made of stainless steel, the passive film present on the outer surface 10so of the annular structure 10 is removed with a mixed solution of sulfuric acid and oxalic acid, and then an acid such as acetic acid is included. You may perform the process which makes the process liquid of a silane coupling agent adhere.
  • the silane coupling agent examples include bis (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide.
  • the rubber layer in this embodiment, the adhesive rubber layer 200
  • a resin and a compound that donates a methyl group such as hexamethoxymethylmelamine are blended.
  • gum which touches the cyclic structure 10 directly, and the outer surface 10so of the cyclic structure 10 couple
  • the roughening treatment may be performed after the annular structure 10 is formed in a cylindrical shape, or may be performed before the annular structure 10 is formed in a cylindrical shape.
  • the annular structure 10 is formed of a plate-like member as will be described in detail later, the plate surface of the plate-like member on the side that becomes the outer surface 10so of the annular structure 10 is roughened, and then the cylinder is formed.
  • a shape may be formed.
  • the adhesive rubber layer 200 firmly bonds the annular structure 10 and the tread rubber layer 11, so that force can be transmitted between the annular structure 10 and the tread rubber layer 11.
  • the adhesive rubber layer 200 preferably has a JIS hardness of 46 or more and 88 or less, more preferably 48 or more and 80 or less, and most preferably 50 or more and 72 or less.
  • JIS hardness refers to type A durometer hardness measured at a temperature of 20 ° C. in accordance with JIS K6253.
  • the adhesive rubber layer 200 has a modulus at 100% elongation of preferably 1.8 MPa or more and 12 MPa or less, more preferably 2 MPa or more and 9 MPa or less, and most preferably 2.2 MPa or more and 7 MPa or less. Since the adhesive rubber layer 200 is provided between the annular structure 10 and the tread rubber layer 11, the physical properties of the adhesive rubber layer 200 are optimum in consideration of the adhesiveness between the adhesive rubber layer 200 and the annular structure 10. In addition, the physical properties of the tread rubber layer 11 can be optimized in consideration of durability, running performance, etc. without considering the adhesiveness between the tread rubber layer 11 and the annular structure 10. .
  • the adhesive rubber layer 200 preferably has a thickness of 0.1 mm to 2 mm.
  • the tread rubber layer 11 preferably has a thickness of 5 mm to 15 mm.
  • the adhesive rubber layer 200 is interposed between the tread rubber layer 11 and the annular structure 10, but the tread rubber layer 11 is in direct contact with the annular structure 10 and the tread rubber layer 11. And the annular structure 10 may be combined.
  • the tread rubber layer 11 bites into the concave portion of the rough surface of the outer surface 10so in the radial direction of the annular structure 10, and the tread rubber layer 11 bited into the concave portion of the rough surface serves as an anchor.
  • the tread rubber layer 11 is firmly bonded.
  • the JIS hardness is preferably 46 or more and 88 or less, more preferably JIS hardness is 48 or more and 80 or less, and JIS hardness.
  • the tread rubber layer 11 is most preferably 50 or more and 72 or less.
  • the tread rubber layer 11 digging into the concave portion of the rough surface becomes an anchor more effectively, and the annular structure 10 and the tread rubber layer 11 are formed. Adhere more firmly.
  • the tread rubber layer 11 preferably has a modulus at 100% elongation of 1.8 MPa to 12 MPa, more preferably 2 MPa to 9 MPa. Preferably, it is 2.2 MPa or more and 7 MPa or less.
  • saw-toothed uneven portions 10T may be provided on both sides in the width direction of the annular structure 10a.
  • a tread rubber layer 11 shown in FIG. 1 is attached to the outer side of the annular structure 10a in the radial direction, and the concavo-convex portion 10T has an effect of strengthening the bond between the annular structure 10a and the tread rubber layer 11.
  • the annular structure 10a having the concavo-convex portion 10T is preferable because the annular structure 10a and the tread rubber layer 11 are more reliably fixed and durability is improved.
  • the annular structure 10 is not exposed to the outside in the radial direction of the tread rubber layer 11. In this way, the annular structure 10 and the tread rubber layer 11 can be more reliably fixed. Furthermore, the annular structure 10 may be embedded in the tread rubber layer 11. Even in this case, the annular structure 10 and the tread rubber layer 11 can be more reliably fixed.
  • the annular structure 10b may have a plurality of through holes 10H penetrating the inner peripheral surface and the outer periphery.
  • the tread rubber layer 11 is attached to at least one of the radially outer side and the radially inner side of the annular structure 10b via the adhesive rubber layer 200.
  • the adhesive rubber layer 200 is attached to the annular structure 10b by physical and chemical bonds with the annular structure 10b.
  • the adhesive rubber layer 200 is chemically bonded to the tread rubber layer 11.
  • the through hole 10 ⁇ / b> H has an effect of strengthening physical coupling between the annular structure 10 b and the adhesive rubber layer 200.
  • the tread rubber layer 11 is securely fixed via the adhesive rubber layer 200. As a result, the durability of the tire 1 is improved.
  • the annular structure 10b and the tread rubber layer 11 are in direct contact with each other, not directly through the adhesive rubber layer 200, the annular structure 10b and the tread rubber layer 11 are directly connected by a chemical and physical action. Join.
  • the through hole 10H preferably has one cross-sectional area of 0.1 mm 2 or more and 100 mm 2 or less, more preferably 0.12 mm 2 or more and 80 mm 2 or less, and further preferably 0.15 mm 2 or more and 70 mm 2 or less. If it is such a range, the unevenness
  • the shape of the through-hole 10H is not limited, but is preferably circular or elliptical (circular in this embodiment).
  • the through hole 10H preferably has an equivalent diameter of 4 ⁇ A / C (C is the circumferential length of the through hole 10H, and A is the opening area of the through hole 4H) of 0.5 mm to 10 mm.
  • the through-hole 10H is more preferably circular and has a diameter of 1.0 mm or greater and 8.0 mm or less. Within such a range, since the physical and chemical bonds can be used effectively, the annular structure 10b and the tread rubber layer 11 are more firmly bonded. As will be described later, the equivalent diameters or diameters of the through holes 10H may not all be the same.
  • the total area of the through holes 10H is preferably 0.5% or more and 30%, more preferably 1.0% or more and 20% or less, and still more preferably 1.5% with respect to the surface area of the annular structure 10 on the radially outer side. % Or more and 15% or less. If it is such a range, the intensity
  • the intervals between the through holes 10H may be unequal intervals or may be equal intervals. By doing in this way, the contact shape of the tire 1 can also be controlled.
  • the annular structure 10b can be manufactured by abutting and welding the short sides of a rectangular plate having a plurality of through holes 10H. In this way, the annular structure 10b can be manufactured relatively easily. Moreover, the manufacturing method of the cyclic structure 10b is not limited to this. For example, the annular structure 10b may be manufactured by forming a plurality of holes in the outer periphery of the cylinder and then scraping the inside of the cylinder.
  • the tread rubber layer 11 includes synthetic rubber, natural rubber, or a rubber material in which these are mixed, and carbon, SiO 2, or the like added to the rubber material as a reinforcing material.
  • the tread rubber layer 11 is an endless belt-like structure.
  • the tread rubber layer 11 may have a tread pattern formed by a plurality of grooves on the outer side 11so.
  • the carcass portion 12 is a strength member that serves as a pressure vessel together with the annular structure 10 when the tire 1 is filled with air.
  • the carcass portion 12 and the annular structure 10 support the load acting on the tire 1 by the internal pressure of the air filled therein, and withstand the dynamic load that the tire 1 receives during traveling.
  • the carcass portion 12 is in contact with the inner side surface 10si in the radial direction of the annular structure 10, and the annular structure 10 and the carcass portion 12 are coupled.
  • the carcass portion 12 of the tire 1 has an inner liner 14 on the inner side.
  • the inner liner 14 suppresses leakage of air filled in the tire 1.
  • Both carcass portions 12 each have a bead portion 13 on the radially inner side.
  • the bead portion 13 is fitted to a wheel rim to which the tire 1 is attached.
  • the inner side surface 10si in the radial direction of the annular structure 10 is also a rough surface.
  • the inner side surface 10si in the radial direction has an arithmetic average roughness Ra of 0.5 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less, more preferably 1 ⁇ m or more and 40 ⁇ m or less, and most preferably 2 ⁇ m or more and 35 ⁇ m or less. Since the inner side surface 10si in the radial direction of the annular structure 10 is a rough surface, the carcass portion 12 bites into the concave portion of the rough surface, and the carcass portion 12 that bites into the concave portion of the rough surface serves as an anchor. 10 and the carcass portion 12 are firmly bonded.
  • the durability of the tire 1 is further improved as compared with the case where only the outer side surface 10so in the radial direction of the annular structure 10 is a rough surface.
  • the arithmetic average roughness Ra of the inner side surface 10si in the radial direction of the annular structure 10 is 0.5 ⁇ m or more, the effect of the carcass portion 12 acting as an anchor is greater, and the annular structure 10 and the carcass portion 12 are more strongly fixed. And combine.
  • the inner side surface 10si in the radial direction of the annular structure 10 is 50 ⁇ m or less, the treatment for roughening the inner side surface 10si in the radial direction of the annular structure 10 is not necessary and simpler.
  • the treatment for roughening the inner side surface 10si in the radial direction of the annular structure 10 various treatments for roughening the outer surface 10so in the radial direction of the annular structure 10 described above can be applied.
  • the roughening treatment may be performed after the annular structure 10 is formed in a cylindrical shape, or may be performed before the annular structure 10 is formed in a cylindrical shape.
  • the annular structure 10 is formed from a plate-like member as will be described in detail later, the plate surface of the plate-like member on the side that becomes the inner surface 10si of the annular structure 10 is roughened, and then the cylinder is formed.
  • a shape may be formed.
  • the method of roughening the outer surface 10so in the radial direction of the annular structure 10 may be different from the method of roughening the inner surface 10si in the radial direction of the annular structure 10. Further, the inner side surface 10si in the radial direction of the annular structure 10 and the outer side surface 10so in the radial direction of the annular structure 10 may be roughened simultaneously, or may be roughened at different timings.
  • FIG. 4 is a meridional sectional view of the annular structure and the tread rubber layer.
  • the elastic modulus of the annular structure 10 is preferably 70 GPa or more and 250 GPa or less, and more preferably 80 GPa or more and 230 GPa or less. Also.
  • the thickness tm of the annular structure 10 is preferably 0.1 mm or more and 0.8 mm or less. Within this range, it is possible to ensure the durability of repeated bending while ensuring the pressure resistance performance.
  • the product of the elastic modulus and the thickness tm (referred to as a stiffness parameter) of the annular structure 10 is preferably 10 or more and 500 or less, and more preferably 15 or more and 400 or less.
  • the annular structure 10 has a greater stiffness in the meridional section. For this reason, when the tire 1 is filled with air and when the tire 1 is in contact with the road surface, the annular structure 10 suppresses deformation in the meridional section of the tread rubber layer 11 serving as a tread portion. As a result, the tire 1 is suppressed from loss of viscoelastic energy due to the deformation. Moreover, the rigidity in the radial direction of the annular structure 10 is reduced by setting the rigidity parameter within the above range. For this reason, the tread portion of the tire 1 is flexibly deformed at the contact portion with the road surface, similarly to the conventional pneumatic tire.
  • the tire 1 is eccentrically deformed while avoiding local strain and stress concentration in the ground contact portion, so that the strain in the ground contact portion can be dispersed.
  • the tire 1 local deformation of the tread rubber layer 11 in the ground contact portion is suppressed, so that a ground contact area is ensured and rolling resistance is reduced.
  • the tire 1 is generated when the rudder angle is input because the in-plane rigidity of the annular structure 10 is large and the contact area of the tread rubber layer 11 can be ensured, so that the contact length in the circumferential direction can be secured. Lateral force to increase. As a result, the tire 1 can obtain a large cornering power. Further, when the annular structure 10 is made of metal, the air filled in the tire 1 hardly penetrates the annular structure 10. As a result, there is an advantage that the air pressure of the tire 1 can be easily managed. For this reason, it is possible to suppress a decrease in the air pressure of the tire 1 even for a usage mode in which the tire 1 is not filled with air for a long period.
  • the distance tr between the outer side 10so of the annular structure 10 and the outer side 11so of the tread rubber layer 11 is preferably 3 mm or more and 20 mm or less. By setting the distance tr in such a range, it is possible to suppress excessive deformation of the tread rubber layer 11 during cornering while ensuring riding comfort.
  • the tread portion may buckle and deform the annular structure 10 in the central axis (Y-axis) direction at the time of ground contact, which may cause deformation of the annular structure 10.
  • W ⁇ 0.5 ⁇ Wm ⁇ W ⁇ 0.95 it is possible to maintain cornering power while reducing rolling resistance, and to suppress deformation of the annular structure 10.
  • the tire 1 preferably has an outer surface 11 so of the tread rubber layer 11, that is, a profile of the tread surface, which has the same shape as the outer surface 10 so of the annular structure 10 except for the groove S portion. .
  • the tread rubber layer 11 serving as a tread portion and the annular structure 10 are deformed in substantially the same manner.
  • the loss of viscoelastic energy is smaller and the rolling resistance is also smaller.
  • the pressure distribution in the ground contact portion of the tire 1 is increased. It becomes non-uniform. As a result, local strain and stress concentration occur in the grounding portion, and the tread rubber layer 11 may be locally deformed in the grounding portion.
  • the outer side 11so (tread surface of the tire 1) of the tread rubber layer 11 and the outer side 10so of the annular structure 10 have the same shape (preferably parallel).
  • the tread rubber layer 11 and the annular structure 10 are parallel (including tolerance and error) to the central axis (Y axis).
  • the ground contact portion of the tire 1 can be made substantially flat. Since the tire 1 has a uniform pressure distribution in the contact portion, local distortion and stress concentration in the contact portion are suppressed, and local deformation of the tread rubber layer 11 in the contact portion is suppressed. As a result, since the loss of viscoelastic energy is reduced, the rolling resistance of the tire 1 is also reduced. Moreover, since local deformation
  • the shape of the tread rubber layer 11 in the meridional section is preferably such that the outer side 11so of the tread rubber layer 11 and the outer side 10so of the annular structure 10 are parallel to these central axes (Y-axis).
  • the shape of the tread rubber layer 11 in the meridional section may be a trapezoid or a parallelogram.
  • any of the upper bottom and the lower bottom of the trapezoid may be the outer side 11so of the tread rubber layer 11.
  • it is preferable that only the portion of the annular structure 10 is parallel to the tread surface profile (excluding the groove portion) of the tire 1.
  • FIG. 5 is a flowchart showing the procedure of the tire manufacturing method according to this embodiment.
  • FIGS. 6A to 6C are explanatory diagrams illustrating the procedure of the method for manufacturing the annular structure included in the tire according to the present embodiment.
  • FIG. 6-4 is a cross-sectional view showing the thickness of the weld.
  • a roughening process is performed on both surfaces of a large metal plate-like member (step S101).
  • step S101 Various methods as described above are employed as the roughening treatment, but are not limited to the methods described above.
  • the plan view has a rectangular shape and the longitudinal direction of both ends 21TS and 21TS in the short direction (the direction indicated by the arrow S in FIG.
  • a plate member 20 having protrusions 22 projecting outward in the direction parallel to the lateral direction is formed on both ends 21TL and 21TL side in the direction indicated by C) (step S102, FIG. 6-1).
  • the plate material 20 can be obtained, for example, by cutting a large metal plate-like member.
  • both end portions 20TL and 20TL in the longitudinal direction of the plate material 20 are butted and joined by welding (step S103, FIG. 6-2).
  • Both end portions 20TL and 20TL in the longitudinal direction are preferably orthogonal to the longitudinal direction of the plate member 20 (the direction indicated by the arrow C in FIG. 6-2).
  • the annular structure 10 is repeatedly deformed in the radial direction, and the bending is repeatedly applied to the welded portion, the length of the welded portion on which the repeated bending acts can be shortened. 10 can be suppressed.
  • the annular structure 10 is used for the tire 1, it is possible to suppress a decrease in durability.
  • Welding includes gas welding (oxygen acetylene welding), arc welding, TIG (Tungsten Inert Gas) welding, plasma welding, MIG (Metal Inert Gas) welding, electroslag welding, electron beam welding, laser beam welding, ultrasonic welding, etc. Can be used.
  • the annular structure 10 can be easily manufactured by welding both ends of the plate material.
  • at least one of heat treatment and rolling may be applied to the plate 20 after welding. By doing in this way, the intensity
  • the heat treatment is held at 500 ° C. for 60 minutes as an example.
  • the conditions for the heat treatment can be appropriately changed depending on the characteristics to be obtained, and are not limited to the aforementioned conditions.
  • the welded convex portion 22 is removed to obtain the annular structure 10 shown in FIG. 2-2 (step S104, FIG. 6-3).
  • FIG. Since the strength of the annular structure 10 is improved by heat treatment or the like, the protrusion 22 is easily cut by cutting the protrusion 21 before heat treatment or the like.
  • an unvulcanized tread rubber layer is disposed outside the annular structure 10.
  • An unvulcanized adhesive rubber layer is disposed between the annular structure 10 and the unvulcanized tread rubber layer.
  • an unvulcanized adhesive rubber layer may not be disposed.
  • the carcass portion 12 is attached to the annular structure 10 and the bead portion 13 is provided on the carcass portion 12 to produce a green tire (step S105). Thereafter, the green tire is vulcanized (step S106), and the tread rubber layer 11 and the annular structure 10 are bonded via the adhesive rubber layer 200, whereby the tire 1 shown in FIG. 1 is completed.
  • the manufacturing method of the cyclic structure 10 is not limited to what was mentioned above.
  • the annular structure 10 may be manufactured by cutting a cylinder, or the annular structure 10 may be manufactured by extrusion. Further, the roughening treatment of the annular structure 10 may be performed before the annular structure 10 is formed into a cylindrical shape or after the annular structure 10 is formed into a cylindrical shape.
  • the annular structure 10 has a welded portion 201 as shown in FIG. 6-3. As shown in FIG. 6-4, the welded portion 201 may be thicker than its periphery.
  • the welded part 201 preferably has a thickness t in the region excluding the welded part 201 of 0.1 mm or more and 0.8 mm or less, more preferably 0.15 mm or more and 0.7 mm or less.
  • the thickness of the welded part 201 is 1.3 times or less, more preferably 1.2 times or less of the thickness of the peripheral part. If it is this range, if it is this range, durability of repeated bending can be ensured, ensuring pressure
  • the region excluding the welded portion 201 is the thickness of the plate member 20 before welding, and in the annular structure 10 is a region other than the welded portion 201 and having a constant thickness.
  • FIG. 7 is a view showing an example of manufacturing a tire according to the present embodiment and a modification thereof using a conventional vulcanization mold.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of manufacturing a tire according to the present embodiment and a modification thereof using the vulcanization mold according to the present embodiment.
  • the conventional tires with the steel wires arranged in parallel at an angle and covered with rubber are laminated as the vulcanizing bladder expands from the inside of the tire during vulcanization. It expands by several percent and is pressed against the outer vulcanization mold. For this reason, pressure and heat act and vulcanization advances.
  • the annular structure 10 included in the tire 1 according to the present embodiment has an extremely high elastic modulus in the tensile (expanding) direction, the degree of expansion of the tire itself by the pressure of the bladder is small. Therefore, while conventional tires form green tires with a smaller circumference than the size of the vulcanization mold, the tire according to the present embodiment has a larger dimension (the size of the vulcanization mold). The green tire 1G is formed with a close dimension).
  • the green has a larger dimension (periphery length) than the conventional tire.
  • the tire 1G is molded and vulcanized.
  • the ring structure 10 may buckle in the radial direction when the sector 120C is closed after the side plates 120Sa and 120Sb are closed. That is, when the sector 120C is closed after the green tire 1G is inserted into the vulcanizing mold 120, a portion (that is, a projection) that forms a groove of the sector 120C comes into contact with the tread portion of the green tire 1G, and the tread portion is directly Pushing inward more than necessary. This is because the rubber flow cannot catch up. As a result, the annular structure 10 may be buckled in the radial direction.
  • the manufacturing method of the pneumatic tire according to the present embodiment uses a vulcanization mold 20 in which the split position between the sector 20C and the side plates 20Sa and 20Sb is changed to an appropriate position as shown in FIG.
  • the pressure of the bladder 21 is increased before closing the sector 20C.
  • the pressure of the bladder 21 is increased to 0.2 MPa to 2.0 MPa, preferably 0.3 MPa to 1.0 MPa between the side plates 20Sa and 20Sb being closed and the sector 20C being closed.
  • the vulcanization mold 20 includes a sector 20C and side plates 20Sa and 20Sb that are arranged above and below, respectively. Each sector 20C is divided into a plurality of sectors in the circumferential direction.
  • the side plates 20Sa and 20Sb are continuous donut-shaped disks.
  • a split position SP between the sector 20C and the side plates 20Sa and 20Sb is a position on the inner side in the width direction of the annular structure 10 included in the green tire 1G.
  • the split position SP between the sector 20C and the side plates 20Sa, 20Sb is preferably a position that is 70% or more and 100% or less of the annular structure width Wm from the end portion 10e on the outer side in the width direction of the annular structure 10.
  • the position is preferably 80% or more and 99.5% or less of the annular structure width Wm.
  • the manufacturing method of the pneumatic tire according to the present embodiment first includes a cylindrical annular structure 10 and an unstructured tread portion that is provided outside the annular structure 10 along the circumferential direction of the annular structure 10.
  • a green tire 1G of a pneumatic tire including a carcass portion 12 provided at least on both sides in the width direction of a cylindrical structure 2G including a structure 10 and an unvulcanized tread rubber layer 11G is used as a vulcanization mold 20. Place inside.
  • the unvulcanized tread rubber layer 11G is disposed directly outside the annular structure 10. What is necessary is just to arrange
  • the annular structure 10 is preferably not exposed to the outside in the radial direction of the unvulcanized tread rubber layer 11G. By doing so, the annular structure 10 and the unvulcanized tread rubber layer 11G can be more reliably fixed by vulcanization, and the annular structure 10 and the tread rubber layer 11 of the tire 1 are more reliably fixed.
  • the Furthermore, the annular structure 10 may be embedded in the unvulcanized tread rubber layer 11G. Even in this case, the annular structure 10 and the tread rubber layer 11 can be more reliably fixed.
  • the manufacturing method of the pneumatic tire which concerns on this embodiment can avoid the blow-off from the buckling of the annular structure 10 and the buttress part BB of the green tire 1G at the time of vulcanization.
  • the manufacturing method of the pneumatic tire according to the present embodiment can manufacture the tire 1 with reduced rolling resistance by changing the structure.
  • the steel plate was immersed in a mixed solution of sulfuric acid and oxalic acid to remove the passive film on the steel plate surface.
  • the arithmetic average roughness Ra after the removal was 5 ⁇ m.
  • the steel plate was immersed in a bis (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide solution containing acetic acid.
  • blending used when producing the test piece 1 on the steel plate surface was vulcanized and bonded on the same conditions as the test piece 1.
  • test pieces 1 to 3 obtained above were subjected to a rubber layer peeling test, and the adhesion between the test piece and the rubber layer was evaluated.
  • the peel test was in accordance with JISK6256-2 (2006). The evaluation results are shown below.
  • test pieces 2 and 3 produced by using a steel sheet having a roughening treatment and an arithmetic average roughness Ra of 0.5 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less are more It can be seen that the steel plate and the rubber layer are firmly bonded.
  • the test piece 3 which performed the roughening process by the process which removes the passive film of a precipitation hardening type stainless steel plate has a steel plate and a rubber layer rather than the test piece 2 which performed the roughening process by the sandblasting method. It turns out that it has couple
  • the ring-shaped structure is a metal that is cylindrical and has a rough outer surface at least in the radial direction, and the outer side of the ring-shaped structure is directed toward the circumferential direction of the ring-shaped structure.
  • an annular structure is stainless steel, especially precipitation hardening type stainless steel.
  • the roughening treatment is preferably a treatment including a treatment for removing the passive film of stainless steel, particularly an acid treatment, and further preferably carried out with a mixed solution of sulfuric acid and oxalic acid.

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Abstract

 空気入りタイヤの転がり抵抗を低減する構造を提供することを目的とする。このため、空気入りタイヤ(1)は、円筒形状かつ金属であって、少なくとも径方向の外側面が粗面である環状構造体(10)と、環状構造体(10)の外側に、環状構造体(10)の周方向に向かって設けられてトレッド部となるトレッドゴム層(11)と、ゴムで被覆された繊維を有し、環状構造体(10)とトレッドゴム層(11)とを含む円筒形状の構造体(2)の中心軸(Y軸)と平行な方向における両側2Sに少なくとも設けられるカーカス部(12)と、を含む。

Description

空気入りタイヤ及び空気入りタイヤの製造方法
 本発明は、空気入りタイヤに関する。
 空気入りタイヤの転がり抵抗を低減することは、自動車の燃費を改善するために有用である。タイヤの転がり抵抗を低減するため、例えばシリカ配合のゴムをトレッドに適用する等の技術がある。
土井昭政、「タイヤにおける最近の技術動向」、日本ゴム協会誌、1998年9月 Vol.71、p.588-594
 特許文献1に記載されている空気入りタイヤの転がり抵抗を低減する手法は、材料に改良を加えるものであるが、空気入りタイヤの構造を変更することによって転がり抵抗を低減できる可能性もある。本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、空気入りタイヤの転がり抵抗を低減する構造及び空気入りタイヤの転がり抵抗を低減する構造の製造方法を提供することを目的とする。
 上述した課題を解決するための手段は、円筒形状かつ金属であって、少なくとも径方向の外側面が粗面である環状構造体と、前記環状構造体の外側に、前記環状構造体の周方向に向かって設けられてトレッド部となるトレッドゴム層と、ゴムで被覆された繊維を有し、前記環状構造体と前記トレッドゴム層とを含む円筒形状の構造体の中心軸と平行な方向における両側に少なくとも設けられるカーカス部と、を含むことを特徴とする空気入りタイヤである。
 上述した手段において、前記環状構造体は、径方向の内側面が粗面であることが好ましい。
 また上述した手段において、粗面である前記径方向の外側面は、算術平均粗さRaが0.5μm以上50μm以下であることが好ましい。
 また上述した手段において、粗面である前記径方向の内側面は、算術平均粗さRaが0.5μm以上50μm以下であることが好ましい。
 また上述した手段において、前記トレッドゴム層のJIS硬度が46以上88以下であり、前記トレッドゴム層が前記環状構造体と接していることが好ましい。
 また上述した手段において、JIS硬度が46以上88以下であり、前記トレッドゴム層と前記環状構造体とを接着する接着ゴム層を含むことが好ましい。
 また上述した手段において、前記環状構造体はステンレス鋼であり、粗面である前記径方向の外側面、又は粗面である径方向の外側面及び粗面である径方向の内側面のうち少なくとも一方の面は、前記ステンレス鋼の不動態皮膜を除去する処理を含む粗面化処理がされていることが好ましい。
 また上述した手段において、前記環状構造体は、析出硬化系ステンレス鋼であることが好ましい。
 また上述した手段において、前記粗面化処理は、酸処理であることが好ましい。
 また上述した手段において、前記環状構造体は、複数の貫通孔を有することが好ましい。
 上述した課題を解決するための手段は、円筒形状かつ金属であって、少なくとも径方向の外側面が粗面である環状構造体と、前記環状構造体の外側に、前記環状構造体の周方向に向かって設けられてトレッド部となるトレッドゴム層と、ゴムで被覆された繊維を有し、前記環状構造体と前記トレッドゴム層とを含む円筒形状の構造体の中心軸と平行な方向における両側に少なくとも設けられるカーカス部と、を含む空気入りタイヤの製造方法であって、少なくとも径方向の外側面が粗面化された環状構造体を得る手順と、前記環状構造体の外側に未加硫のトレッドゴム層を配置する手順と、前記未加硫のトレッドゴム層を加硫して前記トレッドゴム層と前記環状構造体とを結合させる手順と、を含む空気入りタイヤの製造方法である。
 本発明は、空気入りタイヤの転がり抵抗を低減する構造を提供できる。
図1は、本実施形態に係るタイヤの子午断面図である。 図2-1は、本実施形態に係るタイヤが有する環状構造体の斜視図である。 図2-2は、本実施形態に係るタイヤが有する環状構造体の第1変形例を示す斜視図である。 図2-3は、本実施形態に係るタイヤが有する環状構造体の第2変形例を示す斜視図である。 図3は、本実施形態に係るタイヤが有するカーカス部の拡大図である。 図4は、環状構造体とゴム層との子午断面図である。 図5は、本実施形態に係るタイヤの製造方法の手順を示すフローチャートである。 図6-1は、本実施形態に係るタイヤが有する環状構造体の製造方法の手順を示す説明図である。 図6-2は、本実施形態に係るタイヤが有する環状構造体の製造方法の手順を示す説明図である。 図6-3は、本実施形態に係るタイヤが有する環状構造体の製造方法の手順を示す説明図である。 図6-4は、溶接部の厚みを示す断面図である。 図7は、従来の加硫金型を用いて本実施形態に係るタイヤを製造する例を示す図である。 図8は、本実施形態に係る加硫金型を用いて本実施形態に係るタイヤを製造する例を示す図である。
 以下、本発明を実施するための形態(実施形態)につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
 空気入りタイヤ(以下、必要に応じてタイヤという)の転がり抵抗を低減するため、タイヤの偏心変形を極限まで高めると、タイヤと路面との接地面積が小さくなり接地圧が増加する。その結果、トレッド部の変形による粘弾性エネルギ損失が大きくなり、転がり抵抗が増加する。本発明者らは、この点に注目し、タイヤと路面との接地面積を確保し、かつ偏心変形を維持することによって、転がり抵抗を低減し、かつ操安性を向上させることを試みた。偏心変形とは、タイヤのトレッドリング(クラウン領域のこと)が円形を保ったまま垂直に変位する一次モードの変形である。タイヤと路面との接地面積を確保し、かつ偏心変形を維持するため、本実施形態に係るタイヤは、例えば、金属の薄板で製造される円筒形状の環状構造体の外側に、前記環状構造体の周方向に向かってゴム層を設け、このゴム層をトレッド部とする構造を採用する。
 図1は、本実施形態に係るタイヤの子午断面図である。図2-1は、本実施形態に係るタイヤが有する環状構造体の斜視図である。図2-2は、本実施形態に係るタイヤが有する環状構造体の第1変形例を示す斜視図である。図2-3は、本実施形態に係るタイヤが有する環状構造体の第2変形例を示す斜視図である。図3は、本実施形態に係るタイヤが有するカーカス部の拡大図である。タイヤ1は、環状の構造体である。前記環状の構造体の中心を通る軸がタイヤ1の中心軸(Y軸)となる。タイヤ1は、使用時において、内部に空気が充填される。
 タイヤ1は、中心軸(Y軸)を回転軸として回転する。Y軸は、タイヤ1の中心軸かつ回転軸である。タイヤ1の中心軸(回転軸)であるY軸に直交し、かつタイヤ1が接地する路面と平行な軸をX軸、Y軸とX軸とに直交する軸をZ軸とする。Y軸と平行な方向がタイヤ1の幅方向である。Y軸を通り、かつY軸に直交する方向がタイヤ1の径方向である。また、Y軸を中心とする周方向が空気入りタイヤ1の周方向である。
 図1に示すように、タイヤ1は、円筒形状の環状構造体10と、トレッドゴム層11と、接着ゴム層200と、カーカス部12と、を含む。環状構造体10は、円筒形状の部材である。トレッドゴム層11は、環状構造体10の外側10soに、環状構造体10の周方向に向かって設けられることで、タイヤ1のトレッド部となる。本実施形態では、接着ゴム層200が、トレッドゴム層11と環状構造体10との間に設けられて、トレッドゴム層11と環状構造体10とを接着し、結合させている。接着ゴム層200が存在しない場合には、トレッドゴム層11と環状構造体10とが直に接して互いに結合している。カーカス部12は、図3に示すように、ゴム12Rで被覆された繊維12Fを有する。本実施形態において、図1に示すように、カーカス12は、環状構造体10の径方向内側を通って、両方のビード部13間を連結している。すなわち、カーカス部12は、両方のビード部13、13間で連続している。なお、カーカス部12は、環状構造体10の幅方向における両側に設けられて、両方のビード部13、13間で連続していなくてもよい。このように、カーカス部12は、図1に示すように、少なくとも環状構造体10とトレッドゴム層11とを含む円筒形状の構造体2の中心軸(Y軸)と平行な方向(すなわち幅方向)における両側に設けられていればよい。
 タイヤ1は、構造体2の子午断面において、トレッドゴム層11の外側11so(タイヤ1のトレッド面)と、環状構造体10の外側10soとが、トレッド面に形成された溝Sの部分を除いて同様の形状であり、平行(公差、誤差を含む)であることがより好ましい。
 図2-1に示す環状構造体10は、金属の構造体である。すなわち、環状構造体10は、金属材料で造られている。環状構造体10に用いる金属材料は、引張強度が450N/m以上2500N/m以下であることが好ましく、600N/m以上2400N/m以下であることがより好ましく、さらには、800N/m以上2300N/m以下が好ましい。引っ張り強度がこのような範囲であれば、環状構造体10は、充分な強度及び剛性を確保できるとともに、必要な靱性を確保できる。その結果、環状構造体10は、十分な耐圧性能を確保できる。
 環状構造体10の引っ張り強度(MPa)と厚み(mm)との積を耐圧パラメータとする。耐圧パラメータは、タイヤ1に充填される気体の内圧に対する耐性の尺度となるパラメータである。耐圧パラメータは、200以上1700以下、250以上1600以下とすることが好ましい。この範囲であれば、タイヤ1の使用圧力の上限を確保し、安全性を十分に確保することができる。また、前記範囲であれば、環状構造体10の厚みを増加させず、また、破断強度の高い材料を用いる必要がないので、量産に好適である。環状構造体10の厚みを増加させる必要がないため、環状構造体10は繰り返し曲げの耐久性を確保できる。また、破断強度の高い材料を用いる必要がないことから、低コストで環状構造体10及びタイヤ1を製造できる。乗用車用として、耐圧パラメータは、200以上1000以下が好ましく、250以上950以下がより好ましい。また、トラック/バス用タイヤ(TBタイヤ)として、耐圧パラメータは、500以上1700以下が好ましく、600以上1600以下がより好ましい。
 環状構造体10に用いることができる金属材料は、引っ張り強度が前述した範囲であれば好ましいが、ばね鋼、高張力鋼、ステンレス鋼又はチタン(チタン合金を含む)を用いることが好ましい。これらのうち、ステンレス鋼は耐食性が高く酸化劣化しにくい。また、ステンレス鋼は、前述した引っ張り強度の範囲のものを得やすいので好ましい。ステンレス鋼を用いることにより、耐圧強度と繰り返し曲げの耐久性の両立が可能になる。
 環状構造体10をステンレス鋼で製造する場合、JIS G4303の分類における、マルテンサイト系ステンレス鋼、フェライト系ステンレス鋼、オーステナイト系ステンレス鋼、オーステナイト・フェライト二相ステンレス鋼、析出硬化系ステンレス鋼を用いることが好ましい。これらのステンレス鋼を用いることにより、引っ張り強度及び靱性が優れた環状構造体10とすることができる。また、前述したステンレス鋼のうち、特に、析出硬化系ステンレス鋼(SUS630、SUS631、SUS632J1)を用いるとより好ましい。
 環状構造体10の径方向における外側面10soは、粗面である。好ましくは径方向における外側面10soは、算術平均粗さRaが、0.5μm以上50μm以下であり、さらに好ましくは1μm以上40μm以下であり、最も好ましくは2μm以上35μm以下である。ここで、算術平均粗さRaは、JISB0601(1994)に従って定義され、基準長さlにおけるZ(x)の絶対値の平均である。ここで、Z(x)は任意の位置xにおける粗さ曲線の高さを表す。環状構造体10の径方向における外側面10soが粗面であることで、粗面の凹部に環状構造体10に直に接する接着ゴム層200が食い込み、粗面の凹部に対し食い込んだ接着ゴム層200がアンカーとなって、環状構造体10とトレッドゴム層11とを強固に結合させる。よって、タイヤ1の耐久性が向上する。環状構造体10の径方向における外側面10soの算術平均粗さRaが、0.5μm以上であると、接着ゴム層200がアンカーとして働く効果がより大きく、より強固に環状構造体10とトレッドゴム層11とが結合される。環状構造体10の径方向における外側面10soが、50μm以下であると、環状構造体10の径方向における外側面10soを粗面とする処理に手間を要さずより簡便である。なお、環状構造体10に直にトレッドゴム層11が接していてもよいが、この場合は、トレッドゴム層11が直接粗面の凹部に食い込んで、環状構造体10とトレッドゴム層11とが強固に結合する。環状構造体10とトレッドゴム層11とを結合させるために、接着剤を併用してもよい。
 粗面は、環状構造体10の外側面10soを粗面化処理することにより形成できる。粗面化処理として、サンドブラスト処理等の機械的処理、酸処理等の化学的処理が挙げられる。粗面化が達成されれば処理の種類に限定はなく、異なる処理を併用してもよい。処理後に砂などのブラストメディアを除去する必要がないという点で、酸処理等の化学的処理が好ましい。特に、環状構造体10がステンレス鋼で製造されている場合、ステンレス鋼の表面に存在する不動態皮膜を除去する化学的処理が好ましい。ステンレス鋼の表面に存在する不動態皮膜を除去する処理により、ステンレス鋼の表面が活性化され、環状構造体10と接着ゴム層200とが化学的に相互作用して、より強固に結合する。化学的処理として、例えば、硫酸と蓚酸との混合液による処理、リン酸とエチルアルコールとを含有する溶液による処理等が挙げられる。粗面化処理に加えて、環状構造体10の表面と接着ゴム層200との結合を促進させる他の処理を行ってもよい。例えば、環状構造体10がステンレス鋼で製造されている場合、環状構造体10の外側面10soに存在する不動態皮膜を硫酸と蓚酸との混合液により除去したあと、酢酸等の酸を含む、シランカップリング剤の処理液を付着させる処理を行ってもよい。シランカップリング剤として、例えばビス(3-トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィドが挙げられる。シランカップリング剤の処理液を環状構造体10の表面に付着させる処理を行う場合、環状構造体10に直に接するゴムの層(本実施形態では接着ゴム層200)には、フェノール樹脂又はレゾルシン樹脂と、例えばヘキサメトキシメチルメラミン等のメチル基を供与する化合物とが配合されていることが好ましい。これにより、環状構造体10に直に接するゴムと、環状構造体10の外側面10soとが、樹脂を介してより強固に結合する。
 粗面化処理は、環状構造体10が円筒形状に形成された後に行ってもよいし、環状構造体10が円筒形状に形成される前に行ってもよい。例えば、環状構造体10を、後で詳しく述べるように板状部材から形成する場合、環状構造体10の外側面10soとなる側の板状部材の板面を粗面化処理してから、円筒形状を形成してもよい。
 環状構造体10とトレッドゴム層11とを、接着ゴム層200が強固に結合させることで、環状構造体10とトレッドゴム層11との間で相互に力を伝達できる。接着ゴム層200は、JIS硬度が46以上88以下であることが好ましく、48以上80以下であることがさらに好ましく、50以上72以下であることが最も好ましい。ここで、JIS硬度とは、JIS K6253に準拠して、温度20℃において測定されたタイプAデュロメーター硬さをいう。接着ゴム層200のJIS硬度が46以上88以下であることで、粗面の凹部に対し食い込んだ接着ゴム層200がより効果的にアンカーとなり、環状構造体10とトレッドゴム層11とをより強固に結合させる。接着ゴム層200は、100%伸長時のモジユラスが、1.8MPa以上12MPa以下であることが好ましく、2MPa以上9MPa以下であることがさらに好ましく、2.2MPa以上7MPa以下であることが最も好ましい。環状構造体10とトレッドゴム層11との間に、接着ゴム層200を設けているため、接着ゴム層200の物性を、接着ゴム層200と環状構造体10との接着性を考慮して最適化することができると共に、トレッドゴム層11の物性を、トレッドゴム層11と環状構造体10との接着性を考慮することなく、耐久性や走行性等を考慮して最適化することができる。
 接着ゴム層200は、厚さが0.1mm以上2mm以下であることが好ましい。トレッドゴム層11は、厚さが5mm以上15mm以下であることが好ましい。
 本実施形態においては、トレッドゴム層11と環状構造体10との間には、接着ゴム層200が介在しているが、トレッドゴム層11が環状構造体10と直に接し、トレッドゴム層11と環状構造体10とが結合していてもよい。この場合、環状構造体10の径方向における外側面10soの粗面の凹部にはトレッドゴム層11が食い込み、粗面の凹部に食い込んだトレッドゴム層11がアンカーとなって、環状構造体10とトレッドゴム層11とは強固に結合する。トレッドゴム層11は、環状構造体10と直に接して結合する場合には、JIS硬度が46以上88以下であることが好ましく、JIS硬度が48以上80以下であることがさらに好ましく、JIS硬度が50以上72以下であることが最も好ましい。トレッドゴム層11のJIS硬度が46以上88以下の範囲にあることで、粗面の凹部に対し食い込んだトレッドゴム層11がより効果的にアンカーとなり、環状構造体10とトレッドゴム層11とがより強固に接着する。トレッドゴム層11が環状構造体10と直に接する場合、トレッドゴム層11は、100%伸長時のモジュラスが、1.8MPa以上12MPa以下であることが好ましく、2MPa以上9MPa以下であることがさらに好ましく、2.2MPa以上7MPa以下であることが最も好ましい。
 図2-2に示す環状構造体10aのように、環状構造体10aの幅方向両側に、鋸の刃形状の凹凸部10Tを設けてもよい。環状構造体10aの径方向外側には、図1に示すトレッドゴム層11が取り付けられるが、凹凸部10Tは、環状構造体10aとトレッドゴム層11との結合を強化する作用がある。このため、凹凸部10Tを有する環状構造体10aは、環状構造体10aとトレッドゴム層11とがより確実に固定され、耐久性が向上するため好ましい。
 また、環状構造体10は、トレッドゴム層11の径方向外側には露出しないことが好ましい。このようにすれば、環状構造体10とトレッドゴム層11とをより確実に固定できる。さらに、環状構造体10は、トレッドゴム層11内に埋設されていてもよい。このようにしても、環状構造体10とトレッドゴム層11とをより確実に固定できる。
 図2-3に示す環状構造体10bのように、環状構造体10bは内周面と外周とを貫通する複数の貫通孔10Hを有していてもよい。環状構造体10bの径方向外側と径方向内側との少なくとも一方には接着ゴム層200を介してトレッドゴム層11が取り付けられる。接着ゴム層200は、環状構造体10bと物理的な結合及び化学的な結合により環状構造体10bに取り付けられる。また接着ゴム層200は、トレッドゴム層11と化学的に結合する。貫通孔10Hは、環状構造体10bと、接着ゴム層200との物理的な結合を強化する作用がある。このため、環状構造体10は、化学的及び物理的な作用(アンカー効果)により結合強度が向上するので、トレッドゴム層11は接着ゴム層200を介して確実に固定される。その結果、タイヤ1の耐久性が向上する。なお、接着ゴム層200を介してではなく、環状構造体10bとトレッドゴム層11とが直に接する場合には、環状構造体10bとトレッドゴム層11とが化学的及び物理的な作用により直接結合する。
 貫通孔10Hは、1つの断面積が0.1mm以上100mm以下であることが好ましく、より好ましくは0.12mm以上80mm以下、さらに好ましくは0.15mm以上70mm以下である。このような範囲であれば、カーカス部12の凹凸を抑制し、かつ、接着による結合、すなわち、化学的な結合も十分に利用することができる。さらに、上述した範囲であれば、上述した物理的作用、すなわち、アンカー効果が最も効果的に発生する。これらの作用により、環状構造体10とトレッドゴム層11との結合を強化することができる。
 貫通孔10Hの形状は問わないが、円形か楕円形が好ましい(本実施形態では円形)。また、貫通孔10Hは、等価直径4×A/C(Cは貫通孔10Hの周長、Aは貫通孔4Hの開口面積)を0.5mm以上10mm以下とすることが好ましい。貫通孔10Hは、形状が円形かつ直径は1.0mm以上8.0mm以下がより好ましい。このような範囲であれば、物理的及び化学的結合を有効に利用できるので、環状構造体10bとトレッドゴム層11とはより強固に結合される。なお、後述するように、貫通孔10Hの等価直径又は直径は、すべて同一でなくてもよい。
 貫通孔10Hの面積の総和は、環状構造体10の径方向外側の表面積に対して0.5%以上30%が好ましく、より好ましくは1.0%以上20%以下、さらに好ましくは1.5%以上15%以下である。このような範囲であれば、物理的及び化学的結合を有効に利用しつつ、環状構造体10bの強度も確保できる。その結果、環状構造体10bとトレッドゴム層11とはより強固に結合されるとともに、環状構造体10bに必要な剛性を確保できる。なお、貫通孔10Hの間隔は不等間隔であってもよいし、等間隔であってもよい。このようにすることで、タイヤ1の接地形状の制御することもできる。
 環状構造体10bは、複数の貫通孔10Hが穿孔された長方形形状の板材の短辺同士を突き合わせて溶接することにより製造することができる。このようにすれば、比較的簡単に環状構造体10bを製造することができる。また、環状構造体10bの製造方法はこれに限定されるものではない。例えば、円柱の外周部に複数の穴を形成した後、円柱の内部を削り出すことにより、環状構造体10bを製造してもよい。
 トレッドゴム層11は、合成ゴムや天然ゴム又はこれらを混合したゴム材料と、当該ゴム材料に補強材として添加される炭素やSiO等を含む。トレッドゴム層11は、無端のベルト状の構造体である。トレッドゴム層11は、外側11soに複数の溝によって形成されるトレッドパターンを有していてもよい。
 カーカス部12は、タイヤ1に空気を充填した際に、環状構造体10とともに圧力容器としての役目を果たす強度メンバーである。カーカス部12及び環状構造体10は、内部に充填された空気の内圧によってタイヤ1に作用する荷重を支え、走行中にタイヤ1が受ける動的荷重に耐える。カーカス部12は、環状構造体10の径方向における内側面10siと接し、環状構造体10とカーカス部12とは結合している。本実施形態において、タイヤ1のカーカス部12は、内側にインナーライナー14を有する。インナーライナー14によって、タイヤ1の内部に充填された空気の漏洩を抑制する。両方のカーカス部12は、径方向内側に、それぞれビード部13を有する。ビード部13は、タイヤ1が取り付けられるホイールのリムと嵌合する。
 本実施形態においては、環状構造体10の径方向における内側面10siも粗面である。好ましくは径方向における内側面10siは、算術平均粗さRaが、0.5μm以上50μm以下であり、さらに好ましくは1μm以上40μm以下であり、最も好ましくは2μm以上35μm以下である。環状構造体10の径方向における内側面10siが粗面であることで、粗面の凹部にカーカス部12が食い込み、粗面の凹部に対し食い込んだカーカス部12がアンカーとなって、環状構造体10とカーカス部12とが強固に結合する。よって、環状構造体10の径方向における外側面10soのみが粗面である場合と比較して、よりタイヤ1の耐久性が向上する。環状構造体10の径方向における内側面10siの算術平均粗さRaが、0.5μm以上であると、カーカス部12がアンカーとして働く効果がより大きく、より強固に環状構造体10とカーカス部12とが結合する。環状構造体10の径方向における内側面10siが、50μm以下であると、環状構造体10の径方向における内側面10siを粗面とする処理に手間を要さずより簡便である。
 環状構造体10の径方向における内側面10siを粗面化する処理として、上述した環状構造体10の径方向における外側面10soを粗面化するための各種処理を適用することができる。粗面化処理は、環状構造体10が円筒形状に形成された後に行ってもよいし、環状構造体10が円筒形状に形成される前に行ってもよい。例えば、環状構造体10を、後で詳しく述べるように板状部材から形成する場合、環状構造体10の内側面10siとなる側の板状部材の板面を粗面化処理してから、円筒形状を形成してもよい。環状構造体10の径方向における外側面10soを粗面化する方法と、環状構造体10の径方向における内側面10siを粗面化する方法とが異なっていてもよい。また、環状構造体10の径方向における内側面10siと環状構造体10の径方向における外側面10soとを同時に粗面化してもよいし、異なるタイミングで粗面化してもよい。
 図4は、環状構造体とトレッドゴム層との子午断面図である。環状構造体10の弾性率は、70GPa以上250GPa以下が好ましく、80GPa以上230GPa以下とすることがより好ましい。また。環状構造体10の厚みtmは、0.1mm以上0.8mm以下とすることが好ましい。この範囲であれば、耐圧性能を確保しつつ、繰り返し曲げの耐久性を確保できる。環状構造体10の弾性率と厚みtmとの積(剛性パラメータという)は、10以上500以下とすることが好ましく、15以上400以下とすることがより好ましい。
 剛性パラメータを上記の範囲とすることにより、環状構造体10は、子午断面内の剛性が大きくなる。このため、タイヤ1に空気を充填したとき、及びタイヤ1が路面に接地したときにおいては、環状構造体10によってトレッド部となるトレッドゴム層11の子午断面内における変形が抑制される。その結果、タイヤ1は、前記変形にともなう粘弾性エネルギの損失が抑制される。また、剛性パラメータを上記の範囲とすることにより、環状構造体10は、径方向における剛性は小さくなる。このため、タイヤ1は、従来の空気入りタイヤと同様に、路面との接地部でトレッド部が柔軟に変形する。このような機能により、タイヤ1は、接地部における局所的な歪み及び応力の集中を回避しながら偏心変形するので、接地部における歪みを分散させることができる。その結果、タイヤ1は、接地部におけるトレッドゴム層11の局所的な変形が抑制されるので、接地面積が確保され、転がり抵抗が低減される。
 さらに、タイヤ1は、環状構造体10の面内剛性が大きいこと及びトレッドゴム層11の接地面積を確保できる結果、周方向における接地長さを確保できることから、舵角が入力されたときに発生する横力が大きくなる。その結果、タイヤ1は、大きなコーナーリングパワーを得ることができる。また、環状構造体10を金属で製造した場合、タイヤ1の内部に充填された空気は環状構造体10をほとんど透過しない。その結果、タイヤ1の空気圧の管理が容易になるという利点もある。このため、長期にわたり、タイヤ1に空気を充填しないような使用態様に対しても、タイヤ1の空気圧低下を抑制できる。
 環状構造体10の外側10soと、トレッドゴム層11の外側11soとの距離trは、3mm以上20mm以下であることが好ましい。距離trをこのような範囲とすることで、乗り心地を確保しつつ、コーナーリング時におけるトレッドゴム層11の過度な変形を抑制できる。環状構造体10の中心軸(Y軸)と平行な方向、すなわち幅方向における環状構造体10の寸法(環状構造体幅)Wmは、図1に示す中心軸(Y軸)と平行な方向におけるタイヤ1の総幅(JATMA規定リム幅のホイールに組んで300kPaの空気を充填した状態)Wの50%(W×0.5)以上95%(W×0.95)以下とすることが好ましい。WmがW×0.5よりも小さい場合、環状構造体10の子午断面内における剛性が不足する結果、タイヤ幅に対して偏心変形を維持する領域が減少する。その結果、転がり抵抗を低減させる効果及びコーナーリングパワーも減少してしまうおそれがある。また、WmがW×0.95を超えると、接地時においてトレッド部が環状構造体10を中心軸(Y軸)方向に座屈変形させ、環状構造体10の変形を招くおそれがある。W×0.5≦Wm≦W×0.95とすることで、転がり抵抗を低減させつつコーナーリングパワーを維持し、さらに、環状構造体10の変形も抑制できる。
 タイヤ1は、図1に示す子午断面において、トレッドゴム層11の外側11so、すなわちトレッド面のプロファイルは、溝Sの部分を除き、環状構造体10の外側10soと同様の形状であることが好ましい。このような構造により、タイヤ1の接地時や転動時においては、トレッド部となるトレッドゴム層11と、環状構造体10とは略同様に変形する。その結果、タイヤ1は、トレッドゴム層11の変形が少なくなるので、粘弾性エネルギの損失はより小さくなり、転がり抵抗もより小さくなる。
 トレッドゴム層11の外側11soと、環状構造体10の外側10soとが、タイヤ1の径方向外側に向かって突出したり、径方向内側に向かって突出したりすると、タイヤ1の接地部における圧力分布が不均一となる。その結果、接地部には局所的な歪み及び応力の集中が発生し、接地部においてトレッドゴム層11が局所的に変形するおそれがある。本実施形態において、タイヤ1は、図1に示すように、トレッドゴム層11の外側11so(タイヤ1のトレッド面)と、環状構造体10の外側10soとは同様の形状(好ましくは平行)であり、さらに、トレッドゴム層11及び環状構造体10(すなわち、構造体2)の中心軸(Y軸)と平行(公差、誤差を含む)であることが好ましい。このような構造により、タイヤ1の接地部を略平坦にすることができる。そして、タイヤ1は、接地部における圧力分布が均一になるので、接地部の局所的な歪み及び応力の集中が抑制され、接地部におけるトレッドゴム層11の局所的な変形が抑制される。その結果、タイヤ1は、粘弾性エネルギの損失は小さくなるので、転がり抵抗も小さくなる。また、タイヤは、接地部におけるトレッドゴム層11の局所的な変形が抑制されるので、接地面積を確保でき、同時に周方向の接地長さを確保できる。このため、タイヤ1は、コーナーリングパワーも確保できる。
 本実施形態においては、子午断面におけるトレッドゴム層11の形状は、トレッドゴム層11の外側11soと環状構造体10の外側10soとがこれらの中心軸(Y軸)と平行であることが好ましい。例えば、子午断面におけるトレッドゴム層11の形状は、台形や平行四辺形であってもよい。子午断面におけるトレッドゴム層11の形状が台形である場合、台形の上底と下底とのいずれがトレッドゴム層11の外側11soであってもよい。いずれの場合であっても、環状構造体10の部分のみ、タイヤ1のトレッド面のプロファイル(溝の部分を除く)と平行であれば好ましい。次に、環状構造体の製造方法を説明する。
 図5は、本実施形態に係るタイヤの製造方法の手順を示すフローチャートである。図6-1~図6-3は、本実施形態に係るタイヤが有する環状構造体の製造方法の手順を示す説明図である。図6-4は、溶接部の厚みを示す断面図である。環状構造体10を製造するにあたり、大きな金属の板状部材の両面に粗面化処理を行う(ステップS101)。粗面化処理として、上述したような各種方法が採用されるが、上述した方法には限定されない。次に、図6-1に示すように、平面視が長方形形状、かつ短手方向(図6-1の矢印Sで示す方向)における両端部21TS、21TSの長手方向(図6-1の矢印Cで示す方向)における両端部21TL、21TL側に、短手方向と平行な方向の外側に突出する凸22部を有する板材20を作成する(ステップS102、図6-1)。板材20は、例えば、大きな金属の板状部材を切断することにより得ることができる。
 次に、板材20の長手方向における両端部20TL、20TLを突き合わせ、溶接によって接合する(ステップS103、図6-2)。長手方向における両端部20TL、20TLは、板材20の長手方向(図6-2の矢印Cで示す方向)と直交することが好ましい。このようにすれば、環状構造体10が径方向に繰り返し変形することにより溶接部に繰り返し曲げが作用した場合、繰り返し曲げが作用する溶接部の長さを短くすることができるので、環状構造体10の耐久性低下を抑制することができる。その結果、環状構造体10をタイヤ1に用いた場合に、耐久性低下を抑制することができる。
 溶接は、ガス溶接(酸素アセチレン溶接)、アーク溶接、TIG(Tungsten Inert Gas)溶接、プラズマ溶接、MIG(Metal Inert Gas)溶接、エレクトロスラグ溶接、電子ビーム溶接、レーザービーム溶接、超音波溶接等を用いることができる。このように、板材の両端部を溶接することにより、簡単に環状構造体10を製造することができる。なお、溶接後の板材20に、熱処理と圧延との少なくとも一方を施してもよい。このようにすることで、製造される環状構造体10の強度を向上させることができる。熱処理は、例えば、析出硬化系ステンレス鋼を用いる場合、一例として、500℃で60分保持する。熱処理の条件は、得たい特性によって適宜変更することができるので、前述の条件に限定されるものではない。
 次に、溶接後の凸部22を除去して、図2-2に示す環状構造体10を得る(ステップS104、図6-3)。なお、環状構造体10に熱処理等を施す場合、凸部22を切断した後に施すことが好ましい。熱処理等によって環状構造体10の強度が向上するため、熱処理等を施す前に凸部21を切断することにより、凸部22の切断が容易になる。環状構造体10が得られたら、環状構造体10の外側に未加硫のトレッドゴム層を配置する。環状構造体10と未加硫のトレッドゴム層との間には、未加硫の接着ゴム層を配置する。環状構造体10の径方向における外面10soに直にトレッドゴム層11が接するタイヤの場合には、未加硫の接着ゴム層を配置しなくてよい。また、カーカス部12を環状構造体10に取り付け、ビード部13をカーカス部12に設けて、グリーンタイヤを作製する(ステップS105)。その後、グリーンタイヤを加硫して(ステップS106)、トレッドゴム層11と環状構造体10とを接着ゴム層200を介して結合させ、図1に示すタイヤ1が完成する。なお、環状構造体10の製造方法は、上述したものに限定されない。円柱を切削加工することにより環状構造体10を製造してもよいし、押出成形により環状構造体10を製造してもよい。また、環状構造体10の粗面化処理は、環状構造体10を円筒形状に形成する前に行っても、環状構造体10を円筒形状に形成した後に行ってもよい。
 環状構造体10は、図6-3に示すように溶接部201を有する。図6-4に示すように、溶接部201は、その周辺よりも厚みが大きくなってもよい。溶接部201は、溶接部201を除く領域での厚みtが0.1mm以上0.8mm以下、さらには0.15mm以上0.7mm以下であることが好ましい。また、溶接部201は、溶接部201の周辺よりも厚みが大きい部分の厚みが、周辺の厚みの1.3倍以下、さらには1.2倍以下であることが好ましい。この範囲であれば、この範囲であれば、耐圧性能を確保しつつ、繰り返し曲げの耐久性を確保できる。溶接部201を除く領域とは、溶接前における板材20の厚みであり、環状構造体10においては、溶接部201以外であり、かつ厚みが一定になっている領域である。次に、グリーンタイヤを作製し、次にグリーンタイヤを加硫する手順(ステップS105及びステップS106)についてさらに詳しく述べる。
 図7は、従来の加硫金型を用いて本実施形態及びその変形例に係るタイヤを製造する例を示す図である。図8は、本実施形態に係る加硫金型を用いて本実施形態及びその変形例に係るタイヤを製造する例を示す図である。これまでのような、角度をつけてスチールワイヤーを並列に配置し、ゴムで被覆したものを積層したタイヤは、加硫中にタイヤ内側から加硫ブラダーが膨張しながら接触することで、タイヤ自体も数%膨張して外側の加硫金型に押し当てられる。このため、圧力及び熱が作用して加硫が進行する。しかし、本実施形態に係るタイヤ1が有する環状構造体10は、引張(膨張)方向の弾性率が極めて高いため、ブラダーの圧力によってタイヤ自体の膨張する程度が小さい。そのため、これまでのタイヤが加硫金型の寸法に対して小さい周長でグリーンタイヤを成形するのに対して、本実施形態に係るタイヤは、それより大きい寸法(加硫金型の寸法に近い寸法)でグリーンタイヤ1Gが成形される。
 薄板円筒形状の環状構造体10を用いたタイヤ1を製造する際に、環状構造体10にリフトが作用しないため、図7に示すように、従来のタイヤよりも大きい寸法(外周長)のグリーンタイヤ1Gを成形して加硫する。図7に示す、従来の加硫金型120を用いた場合、サイドプレート120Sa、120Sbが閉じられた後、セクター120Cが閉まるときに環状構造体10が径方向にバックリングするおそれがあった。すなわち、加硫金型120にグリーンタイヤ1Gが投入された後に、セクター120Cが閉まる際、セクター120Cの溝を形成する部分(すなわち突起)がグリーンタイヤ1Gのトレッド部に接触し、そのままトレッド部を内側へ必要以上に押してしまう。これは、ゴム流れが追いつかないためである。その結果、環状構造体10が径方向にバックリングしてしまうおそれがあった。
 その対策として、セクター120Cが閉まる前にブラダー121を昇圧するという方法があるが、その場合には、加硫前のグリーンタイヤ1Gに圧力を与える。本実施形態に係るタイヤ1は、サイドプレート120Sa、120Sbが閉じているため、ブラダー121の圧力Pbに対して反力Prを発生する。また、環状構造体10は弾性率が高い円筒であるため、自らの周方向の引張剛性によって反力Prを発生する。しかし、グリーンタイヤ1Gのバットレス部BBにおいては反力Prが得られないため、未加硫状態のグリーンタイヤ1Gは圧力Pbに耐えられずに吹き抜けが発生することがある。
 そこで、本実施形態に係る空気入りタイヤの製造方法は、図8に示すような、セクター20Cとサイドプレート20Sa、20Sbとの割り位置を適切な位置に変更した加硫金型20を用いて、セクター20Cを閉める前にブラダー21を昇圧する。例えば、サイドプレート20Sa、20Sbが閉じてからセクター20Cが閉じるまでの間に、ブラダー21の圧力を0.2MPa~2.0MPa、好ましくは0.3MPa~1.0MPaに上昇させる。このようにすることで、加硫時における環状構造体10のバックリング及びグリーンタイヤ1Gのバットレス部BBからの吹き抜けを回避できる。
 加硫金型20は、セクター20Cと、それぞれ上下に配置されるサイドプレート20Sa、20Sbとを有する。セクター20Cは、それぞれ周方向に向かって複数に分割されている。サイドプレート20Sa、20Sbは、連続したドーナツ状の円盤である。セクター20Cとサイドプレート20Sa、20Sbとの割り位置SPは、グリーンタイヤ1Gが有する環状構造体10の幅方向内側の位置とする。このようにすることで、グリーンタイヤ1Gがブラダー21からの圧力を受けた場合、バットレス部BBにおいても、サイドプレート20Sa、20Sbから反力Prが得られるので、吹き抜けを回避できる。
 セクター20Cとサイドプレート20Sa、20Sbとの割り位置SPは、環状構造体10の幅方向外側における端部10eから環状構造体幅Wmの70%以上100%以下の位置とすることが好ましく、さらには、環状構造体幅Wmの80%以上99.5%以下の位置とすることが好ましい。このようにすれば、サイドプレート20Sa、20Sbから反力Prを確実に得られるので、ブラダー21の圧力Pbによる吹き抜けを確実に回避できる。
 本実施形態に係る空気入りタイヤの製造方法は、まず、円筒形状の環状構造体10と、環状構造体10の外側に、環状構造体10の周方向に沿って設けられてトレッド部となる未加硫のトレッドゴム層11Gと、未加硫のトレッドゴム層11Gと環状構造体10との間に配置される未加硫の接着ゴム層200Gと、ゴムで被覆された繊維を有し、環状構造体10と未加硫のトレッドゴム層11Gとを含む円筒形状の構造体2Gの幅方向両側に少なくとも設けられるカーカス部12と、を含む空気入りタイヤのグリーンタイヤ1Gを、加硫金型20の内部に配置する。なお、接着ゴム層200が存在せず、環状構造体10とトレッドゴム層11が直に接するタイヤを製造するには、環状構造体10の外側に直に未加硫のトレッドゴム層11Gが配置されたグリーンタイヤを、加硫金型20の内部に配置すればよい。加硫金型20は、環状構造体の幅方向内側の位置でサイドプレート20Sa、20Sbとセクター20Cとが分割されている。
 環状構造体10は、未加硫のトレッドゴム層11Gの径方向外側には露出しないことが好ましい。このようにすれば、加硫によって、環状構造体10と未加硫のトレッドゴム層11Gとをより確実に固定でき、タイヤ1の環状構造体10とトレッドゴム層11とがより確実に固定される。さらに、環状構造体10は、未加硫のトレッドゴム層11G内に埋設されていてもよい。このようにしても、環状構造体10とトレッドゴム層11とをより確実に固定できる。
 次に、サイドプレート20Sa、20Sbを閉じた後、セクター20Cを閉じる前に、グリーンタイヤ1Gの内部のブラダー21を昇圧させる。そして、セクター20Cを閉じて加硫を開始する。このようにすることで、本実施形態に係る空気入りタイヤの製造方法は、加硫時における環状構造体10のバックリング及びグリーンタイヤ1Gのバットレス部BBからの吹き抜けを回避できる。このように、本実施形態に係る空気入りタイヤの製造方法は、構造を変更することによって転がり抵抗を低減したタイヤ1を製造することができる。
 次に、環状構造体の表面を粗面とすることで、環状構造体の表面と接着ゴム層との結合が強化されることを示す。環状構造体のモデルとして、析出硬化系ステンレス鋼の切片を用い、これにゴム層を接着した試験片を作製した。試験片の作製は、JISK6256-2(2006)に従った。以下に各試験片の作製方法を示す。
[試験片1]
 表面に粗面化処理を行わない析出硬化系ステンレス鋼板(算術平均粗さRa=0.1μm)に対して、以下の配合のゴムを加硫接着した。
 天然ゴム・・・・・・・・・・・・・100質量部
 カーボンブラック・・・・・・・・・60質量部
 亜鉛華・・・・・・・・・・・・・・5質量部
 老化防止剤・・・・・・・・・・・・1質量部
 イオウ・・・・・・・・・・・・・・6質量部
 促進剤・・・・・・・・・・・・・・1質量部
 フェノール樹脂・・・・・・・・・・3質量部
 ヘキサメトキシメチルメラミン・・・3質量部
 加硫時間は、150℃で30分間であった。
[試験片2]
 析出硬化系ステンレス鋼板の表面に対し、サンドブラスト法により粗面化処理を行った。粗面化処理後の算術平均粗さRaは、2μmであった。得られた鋼板に対して、試験片1を作製する際に用いた配合のゴムを、試験片1と同様の条件で加硫接着した。
[試験片3]
 析出硬化系ステンレス鋼板の表面に対し、以下の方法により粗面化処理を行った。鋼板を、硫酸と蓚酸との混合液に浸して、鋼板表面の不動態皮膜を除去した。除去後の算術平均粗さRaは、5μmであった。次いで、鋼板を酢酸を含むビス(3-トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド溶液に浸した。次いで、鋼板表面に試験片1を作製する際に用いた配合のゴムを、試験片1と同様の条件で加硫接着した。
 以上得られた試験片1~3について、ゴム層の剥離試験を行い、試験片とゴム層との接着力を評価した。剥離試験は、JISK6256-2(2006)に従った。評価結果を以下に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表1から、試験片1と比較して、粗面化処理を行って、算術平均粗さRaを0.5μm以上50μm以下とした鋼板を用いて作製した試験片2および3の方が、より強固に鋼板とゴム層とが結合していることがわかる。また、析出硬化系ステンレス鋼板の不動態皮膜を除去する処理により粗面化処理を行った試験片3が、サンドブラスト法により粗面化処理を行った試験片2よりも、鋼板とゴム層とが強固に結合していることがわかる。
 以上の結果から、環状構造体表面を粗面とすることで、粗面とした環状構造体の面と、粗面とした環状構造体の表面と直に接するゴム層とが、環状構造体の表面を粗面としない場合と比較してより強固に結合することがわかる。したがって、本実施形態に係る、円筒形状かつ金属であって、少なくとも径方向の外側面が粗面である環状構造体と、前記環状構造体の外側に、前記環状構造体の周方向に向かって設けられてトレッド部となるトレッドゴム層と、ゴムで被覆された繊維を有し、前記環状構造体と前記トレッドゴム層とを含む円筒形状の構造体の中心軸と平行な方向における両側に少なくとも設けられるカーカス部と、を含むことを特徴とする空気入りタイヤは、耐久性に優れていることがわかる。また、環状構造体がステンレス鋼、特に析出硬化系ステンレス鋼であることが好ましいことがわかる。さらに、粗面化処理は、ステンレス鋼の不動態被膜を除去する処理を含む処理、特に酸処理であることが好ましく、さらに硫酸と蓚酸との混合液により行うことが好ましいことがわかる。
 1 空気入りタイヤ(タイヤ)
 2 構造体
 2S 両側
 10、10a、10b 環状構造体
 10so 外側
 10si 内側
 10T 凹凸部
 11 ゴム層
 11so 外側
 11si 内側
 12 カーカス部
 12F 繊維
 12R ゴム
 13 ビード部
 14 インナーライナー
 20 板材
 200 接着ゴム層
 201 溶接部
 S 溝

Claims (11)

  1.  円筒形状かつ金属であって、少なくとも径方向の外側面が粗面である環状構造体と、
     前記環状構造体の外側に、前記環状構造体の周方向に向かって設けられてトレッド部となるトレッドゴム層と、
     ゴムで被覆された繊維を有し、前記環状構造体と前記トレッドゴム層とを含む円筒形状の構造体の中心軸と平行な方向における両側に少なくとも設けられるカーカス部と、
     を含むことを特徴とする空気入りタイヤ。
  2.  前記環状構造体は、径方向の内側面が粗面である請求項1に記載の空気入りタイヤ。
  3.  粗面である前記径方向の外側面は、算術平均粗さRaが0.5μm以上50μm以下である請求項1又は2に記載の空気入りタイヤ。
  4.  粗面である前記径方向の内側面は、算術平均粗さRaが0.5μm以上50μm以下である請求項1から3のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ。
  5.  前記トレッドゴム層のJIS硬度が46以上88以下であり、前記トレッドゴム層が前記環状構造体と接している請求項1から4のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ。
  6.  JIS硬度が46以上88以下であり、前記トレッドゴム層と前記環状構造体とを接着する接着ゴム層を含む請求項1から4のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ。
  7.  前記環状構造体はステンレス鋼であり、粗面である前記径方向の外側面、又は粗面である前記径方向の外側面及び粗面である前記径方向の内側面のうち少なくとも一方の面は、前記ステンレス鋼の不動態皮膜を除去する処理を含む粗面化処理がされている請求項1から6のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ。
  8.  前記環状構造体は、析出硬化系ステンレス鋼である請求項1から7のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ。
  9.  前記粗面化処理は、酸処理である請求項1から8のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ。
  10.  前記環状構造体は、複数の貫通孔を有する請求項1から9のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ。
  11.  円筒形状かつ金属であって、少なくとも径方向の外側面が粗面である環状構造体と、
     前記環状構造体の外側に、前記環状構造体の周方向に向かって設けられてトレッド部となるトレッドゴム層と、
     ゴムで被覆された繊維を有し、前記環状構造体と前記トレッドゴム層とを含む円筒形状の構造体の中心軸と平行な方向における両側に少なくとも設けられるカーカス部と、
     を含む空気入りタイヤの製造方法であって、
     少なくとも径方向の外側面が粗面化された環状構造体を得る手順と、
     前記環状構造体の外側に未加硫のトレッドゴム層を配置する手順と、
     前記未加硫のトレッドゴム層を加硫して前記トレッドゴム層と前記環状構造体とを結合させる手順と、
     を含む空気入りタイヤの製造方法。
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