本发明涉及加强了胎圈部的充气轮胎。
背景技术：
近年来，伴随着车辆的大功率化及轮胎的低扁平化，为了提高操纵稳定性，需要提高胎圈部的刚性。
例如，如图8所示，提出了在胎圈部b设置胎圈加强层c的充气轮胎a。胎圈加强层c配置于胎圈三角胶d的轮胎轴向外侧，并沿着胎体帘布层e的折返部f形成。这样的胎圈加强层c提高胎圈部b的耐久性及刚性，进而提高操纵稳定性(例如，参照下述专利文献1)。
然而，这样的胎圈加强层c存在使生胎成形时的部件数量增加，从而降低生产率的问题。特别是，近年来的轮胎生产多倾向于多品种少量生产。因此，按照各个轮胎尺寸来准备胎圈加强层c的部件成为大幅度地降低生产率的因素。
另外，这样的胎圈加强层c仅配置于胎圈三角胶d的轮胎轴向外侧。因此，很难说有效地利用了胎圈加强层c的张力，存在难以得到与胎圈加强层c的重量增加对应的充分的胎圈加强效果的问题。
专利文献1：日本特开2004-351995号公报
技术实现要素：
本发明是鉴于以上的问题而提出的，主要的目的在于提供一种能够抑制生胎成形时的部件数量的增加而提高生产率，且能够发挥高胎圈加强效果而提高操纵稳定性的充气轮胎。
本发明中的技术方案1所述的发明是一种充气轮胎，其具备从胎面部经由胎侧部到达胎圈部的胎圈芯的胎体、以及从上述胎圈芯向轮胎径向外侧以尖细形状延伸的剖面呈大致三角形形状的胎圈三角胶，其特征在于，具备绕上述胎圈三角胶或绕上述胎圈三角胶与上述胎圈芯的复合体呈螺旋状地卷绕的胎圈加强材料。
本发明的充气轮胎具备绕胎圈三角胶或绕胎圈三角胶与胎圈芯的复合体呈螺旋状地卷绕的胎圈加强材料。由于这样的胎圈加强材料与胎圈三角胶或上述复合体一体化，所以生胎成形时的部件数量不会增加。因此，能够防止生产率变差。另外，这样的胎圈加强材料通过调整所卷绕的螺距，能够调整胎圈加强效果。因此，能够将一种胎圈加强材料使用于多种轮胎，从而提高生产率。
另外，这样的胎圈加强材料能够加强胎圈三角胶或上述复合体的轮胎轴向的两侧面。因此，与图8所示的现有的胎圈加强层相比，能够以小的重量增加得到大的胎圈加强效果。因此，乘坐舒适性不会降低，且操纵稳定性提高。
附图说明
图1是表示本发明的充气轮胎的一实施方式的剖视图。
图2是图1的胎圈部的分解立体图。
图3是本实施方式的生胎成形时的胎圈三角胶的立体图。
图4是其他的实施方式的生胎成形时的胎圈三角胶的立体图。
图5是本实施方式的生胎成形时的胎圈三角胶的侧视图。
图6是本实施方式的胎圈加强材料的立体图。
图7是其他的实施方式的胎圈加强材料的立体图。
图8是表示现有的充气轮胎的一个例子的剖视图。
具体实施方式
以下，根据附图对本发明的一实施方式进行说明。
图1示出了本实施方式的充气轮胎1(以下，仅称为“轮胎”。)的正规状态下的包含轮胎旋转轴的轮胎子午线剖视图。
所谓正规状态是指将轮胎组装于正规轮辋(省略图示)且填充了正规内压的无负载的状态。在未特别言及的情况下，轮胎的各部的尺寸是在该正规状态下被测定的值。
所谓“正规轮辋”是指在包括轮胎所依据的规格在内的规格体系中，针对每个轮胎而规定该规格的轮辋，例如，若为JATMA，则为标准轮辋，若为TRA，则为“Design Rim”，或若为ETRTO，则为“Measuring Rim”。所谓“正规内压”是指针对每个轮胎而规定上述规格的气压。若为JATMA，则为最高气压，若为TRA，则为表“TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES”所记载的最大值，若为ETRTO，则为“INFLATION PRESSURE”，但在轿车用轮胎的情况下为180kPa。
如图1所示，本实施方式的充气轮胎1具备：胎体6，其从胎面部2经由胎侧部3到达胎圈部4的胎圈芯5；胎圈三角胶8，其从胎圈芯5向轮胎径向外侧以尖细形状延伸；以及带束层7，其配置于该胎体6的轮胎径向外侧且胎面部2的内侧。在本实施方式中，示出了上述充气轮胎1为轿车用轮胎的情况。
胎体6包含从胎面部2经由胎侧部3到达胎圈部4的胎圈芯5的环状的主体部6a、以及绕胎圈芯5从轮胎轴向内侧向外侧折返的折返部6b。胎体6由至少一片胎体帘布层6A构成。上述胎体帘布层6A是利用贴胶覆盖胎体帘线的帘线帘布。胎体帘线相对于轮胎赤道C以例如75°～90°的角度配置。胎体帘线能够适当地采用聚酯帘线、尼龙、人造丝、芳族聚酰胺等有机纤维帘线。
胎体帘布层6A的折返部6b向轮胎径向外侧延伸，例如在比胎圈三角胶8的轮胎径向的外端更靠外侧的位置形成终端。
带束层7由带束帘线相对于轮胎赤道C以例如10°～40°的小角度倾斜排列的轮胎径向内外的两片带束帘布7A、7B构成。带束层7构成为带束帘布7A、7B的带束帘线以相互交叉的朝向重叠。
胎圈芯5例如在轮胎子午线剖面中构成为矩形状。这样的胎圈芯5例如由将一根胎圈线以多层多列的方式反复卷绕的所谓单一卷绕构造、或将横向排列多个胎圈线的带状体以多层的方式卷绕的带状胎圈构造形成。
胎圈三角胶8配置于胎体6的主体部6a与折返部6b之间，并呈从胎圈芯5向轮胎径向外侧以尖细形状延伸的剖面大致三角形形状。胎圈三角胶8包含面对胎圈芯5的轮胎径向外侧的底面9、面对主体部6a并从底面9向轮胎径向外侧延伸的内侧面10、以及面对折返部6b并从底面9向轮胎径向外侧延伸的外侧面11。胎圈三角胶8例如是橡胶硬度为70～90度的硬质的橡胶部件。
在本说明书中，“橡胶硬度”是指以JIS-K6253的规定为基准，在温度23℃下被测定的基于JIS A型杜罗回跳式硬度计的硬度。
如图2所示，本发明的充气轮胎具备绕胎圈三角胶8或胎圈三角胶8与胎圈芯5的复合体12呈螺旋状地卷绕的以带状延伸的胎圈加强材料15。图2的实施方式的胎圈加强材料15绕胎圈三角胶8呈螺旋状地卷绕，而不是绕胎圈芯5。
图3是本实施方式的生胎成形前的胎圈三角胶8的立体图。胎圈加强材料15一边沿着胎圈三角胶8的外侧面11、内侧面10及底面9卷绕，一边在轮胎周向行进。具体而言，在本例的胎圈加强材料15中，由沿着胎圈三角胶8的外侧面11朝向轮胎径向外侧延伸的部分、在胎圈三角胶8的末端8e折返的部分、沿着胎圈三角胶8的内侧面10朝向轮胎径向内侧延伸的部分、在胎圈三角胶8的底面9的轮胎轴向内侧的端缘9i折返的部分、沿着底面9在轮胎轴向延伸的部分、以及在轮胎轴向外侧的端缘9o折返的部分形成螺旋的一个螺距。
另外，如图4所示，胎圈加强材料15也可以绕由胎圈三角胶8与胎圈芯5构成的复合体12呈螺旋状地卷绕。在该情况下，在胎圈加强材料15中，例如，由沿着复合体12的外侧面朝向轮胎径向外侧延伸的部分、在胎圈三角胶8的末端8e折返的部分、沿着复合体12的内侧面朝向轮胎径向内侧延伸的部分、在胎圈芯5的芯底面16的轮胎轴向内侧的端缘16i折返的部分、沿着芯底面16在轮胎轴向延伸的部分、以及在芯底面16的轮胎轴向外侧的端缘16o折返的部分形成螺旋的一个螺距。
呈螺旋状地卷绕有胎圈加强材料15的胎圈三角胶8或复合体12，不使生胎成形时的部件数量增加。因此，与图8所示的配置现有的胎圈加强层c的情况相比，提高了生产率。另外，通过调整胎圈加强材料15的螺距，能够自由地调整胎圈加强效果。因此，能够将一种胎圈加强材料15应用于多种轮胎。由此，能够大幅度地缩减胎圈加强材料15的库存种类，从而即使在多品种少量生产中，生产率也提高。
另外，这样的胎圈加强材料15在胎圈三角胶8的底面9、内侧面10、外侧面11将整体均匀地加强。由此，能够均衡地抑制胎圈三角胶8的多方向的变形。因此，与现有的胎圈加强层相比，能够以小的重量增加得到更大的胎圈加强效果，从而乘坐舒适性不会降低，且操纵稳定性提高。
图5示出了从胎圈三角胶8的外侧面11观察的侧视图。如图5所示，胎圈加强材料15卷绕为在轮胎周向A相邻的卷绕部分之间具有间隔。此时，若胎圈加强材料15的与长度方向正交的朝向上的上述间隔的分离距离d变小，则存在胎圈加强材料15的卷绕次数变多而生产率降低的担忧。相反地，若分离距离d变大，则存在胎圈加强效果下降的担忧。因此，分离距离d优选在10mm以上，更优选在15mm以上，优选在30mm以下，更优选在25mm以下。
若胎圈加强材料15的相对于轮胎周向A的角度亦即导程角α变小，则存在很难有效利用胎圈加强材料15的拉伸强度，从而胎圈加强效果降低的担忧。相反地，若导程角α变大，则存在胎圈加强材料15的卷绕次数增加，从而生产率下降的担忧。从这样的观点出发，导程角α优选在30°以上，更优选在45°以上，优选在85°以下，更优选在80°以下。
如图6所示，本实施方式的胎圈加强材料15例如呈宽度方向扁平的剖面大致矩形状，实际上具有恒定的宽度w及厚度t且沿长度方向延伸。
若胎圈加强材料15的宽度w变小，则存在卷绕于胎圈三角胶8或复合体12的次数增多而使生产率降低的担忧。相反地，若宽度w变大，则存在使轮胎的均匀性(uniformity)降低的担忧。因此，胎圈加强材料15的宽度w优选在3mm以上，更优选在8mm以上，另外，优选在30mm以下，更优选在25mm以下。
若胎圈加强材料15的厚度t变大，则容易在胎圈三角胶8或复合体12的表面产生阶梯差，存在空气残留于在该阶梯差而产生成形不良的担忧。相反地，若胎圈加强材料15的厚度t变小，则存在无法得到胎圈加强效果的担忧。因此，胎圈加强材料15的厚度t优选在1.5mm以下，更优选在1.2mm以下，优选在0.5mm以上，更优选在0.8mm以上。
胎圈加强材料15在主材料20的内部配置加强该主材料20的副材料21。
本实施方式的主材料20例如为橡胶，优选使用比胎圈三角胶8柔软的橡胶，特别是使用橡胶硬度为40～60度的贴胶。主材料20不限定于橡胶，例如，能够使用树脂薄膜等。
本实施方式的副材料21是与长度方向平行地延伸的帘线材料23。这样的副材料21能够有效地提高主材料20的长度方向的拉伸强度，进而能够有效地加强胎圈三角胶8或复合体12。
本实施方式的帘线材料23的材质例如优选采用尼龙、PET、PEN、芳香族聚酰胺等有机纤维帘线。帘线材料23优选拉伸强度大的材料。例如，帘线材料优选在将其一根拉伸2％时产生的力L优选在30N以上，更优选在50N以上的材料。
若帘线材料23的总细度f变小，则存在胎圈加强效果降低的担忧，若变大，则存在难以卷绕于胎圈三角胶8等的担忧。因此，帘线材料23的总细度f优选在1300dtex以上，更优选在1400dtex以上，另外，优选在1800dtex以下，更优选在1700dtex以下。
从同样的观点出发，胎圈加强材料15中所包含的帘线材料的根数B优选在6根以上，更优选在8根以上，另外，优选在14根以下，更优选在12根以下。另外，胎圈加强材料15的每5cm宽度的帘线根数亦即密度E例如设定为40～60根/5cm。
基于胎圈加强材料15的胎圈加强效果，不仅因配置于胎圈加强材料15的内部的帘线材料23的根数、细度等而变化，也能因胎圈加强材料15卷绕的螺距、相对于轮胎周向的导程角α而变化。基于胎圈加强材料15的胎圈加强效果，能够利用下述式(1)所示的强度指数F来进行定量化。
F＝L×(50×n/(d+w))×sinα－－－(1)
其中，L是使一根帘线材料拉伸2％时产生的力(N)，n是每一根胎圈加强材料所包含的帘线材料的根数(根)，d是如图5所示沿轮胎周向相邻的胎圈加强材料15之间的与该胎圈加强材料15的长度方向正交的朝向的分离距离(mm)，w是胎圈加强材料15的宽度(mm)，α是胎圈加强材料15的相对于轮胎周向的导程角(°)。
强度指数F是对包含含有帘线材料的部分的宽度(w)与不含有帘线材料的部分的宽度(d)的范围内的每5cm的帘线材料的根数(＝50×n/(d+w))乘以在使一根帘线材料延伸2％时产生的力L，并且对所得的值乘以sinα而得到的值。由此，定量化胎圈加强材料15赋予胎圈三角胶8或复合体12的胎圈加强效果。即，即使为分离距离d以及导程角α不同的卷绕状态，也能够利用强度指数F来比较胎圈加强效果的差异。
若强度指数F变小，则存在无法得到充分的胎圈加强效果的担忧。相反地，若强度指数F变大，则存在刚性过大而使乘坐舒适性变差的担忧。因此，强度指数F优选在300以上，更优选在800以上，优选在2500以下，更优选在2000以下。
胎圈加强层15的副材料21不限定于帘线材料23，例如，也可以是由无机或有机纤维构成的薄片状的织物。该织物的材质例如优选使用碳纤维。
如图7所示，副材料21也可以是沿长度方向延伸的短纤维。短纤维例如能够采用尼龙、聚酯、芳族聚酰胺(aramid)、人造丝、维尼纶、芳香族聚酰胺(aromatic polyamide)、棉(cotton)、纤维素树脂等。短纤维22优选具有100～800μm左右的长度。包含这样的短纤维22的胎圈加强材料15，由于不包含帘线材料，所以能够与之相应地减小重量，从而能够提高燃料消耗性能。
以上，对本发明的特别优选的实施方式进行了详述，但本发明不限定于图示的实施方式，能够变形成各种方式来实施。
实施例
试制了具有图1的基本构造，并具有以图3或图4的形态被卷绕的胎圈加强材料的轿车用充气轮胎(195/65R15)。另外，作为比较例，也试制了不具有胎圈加强层及胎圈加强材料的充气轮胎(比较例1)以及具有图8所示的胎圈加强层的充气轮胎(比较例2及3)。另外，测试了各供试轮胎的操纵稳定性及乘坐舒适性，并测定了生产时的不良率。测试方法如下。
＜操纵稳定性、乘坐舒适性＞
在下述条件下将试制轮胎安装在测试车辆，根据驾驶员的感官来评价在干燥沥青的轮胎测试路线行驶时的操纵稳定性及乘坐舒适性。结果，利用以实施例1的操纵稳定性及乘坐舒适性分别为75分的100分发来表示，数值越大越良好。
安装轮辋：15×6JJ
内压：200kPa
测试车辆：排气量2000cc的日本产轿车
轮胎安装位置：全轮
＜不良率＞
测定了生产200个轮胎时的产生于胎圈部的空气残留不良的不良率。结果以不良轮胎的个数相对于生产个数的比例来表示，数值越大，表示不良率越大。
测试的结果如表1所示。
[表1]
测试的结果，能够确认实施例的轮胎与比较例相比，提高了操纵稳定性及乘坐舒适性。
符号说明
1…充气轮胎；2…胎面部；3…胎侧部；4…胎圈部；5…胎圈芯；6…胎体；8…胎圈三角胶；12…复合体；15…胎圈加强材料。