本发明涉及充气轮胎。
背景技术：
在很多轮胎中，为了加强带束层而在其半径方向外侧具有冠带层。冠带层具有由包含帘线的带体在大致周向上卷绕而成的螺旋构造。冠带层对带束层进行约束。冠带层有助于轮胎的刚性。
在日本特开2012-46061公报中公开了与冠带层的构造有关的讨论。在该冠带层中，冠带层的宽度方向中心部中的帘线的卷绕密度比冠带层的端部中的帘线的卷绕密度小。由此，在确保了轮胎的高速耐久性能或软平点(flat-spot)性能的基础上，实现了通过噪音的降低。
专利文献1：日本特开2012-46061公报
如果能够使冠带层对轮胎的刚性带来的影响适当，则能够进一步提高轮胎的舒适性。并且，冠带层也会对响应性或转弯时的稳定性等操纵稳定性带来影响。寻求更有助于提高舒适性和操纵稳定性的冠带层。
技术实现要素：
本发明的目的在于，提供舒适性和操纵稳定性优异的轮胎。
本发明的充气轮胎具有：胎面，其形成与路面接触的胎面表面；以及冠带层，其位于该胎面的半径方向内侧。上述冠带层具有由具备帘线的带体在周向上卷绕而成的螺旋卷绕状构造。上述冠带层具有：中心部，其位于轴向中央；以及胎肩部，其位于该中心部的轴向外侧。上述中心部处的上述带体的间距pc为该带体的宽度w的2.0倍以且上2.5倍以下。上述胎肩部处的上述带体的间距ps为该带体的宽度w的0.8倍以上且1.2倍以下。
优选上述胎肩部在轴向上的宽度ls为上述冠带层在轴向上的宽度lb的16％以上且30％以下。
优选上述中心部处的上述带体的间距pc是均匀的。
优选在与周向垂直的截面上，上述胎面表面的外轮廓具有：第一圆弧c1，其与赤道面交叉；以及第二圆弧c2，其与该第一圆弧c1相接。上述第一圆弧c1的曲率半径r1与上述第二圆弧c2的曲率半径r2之比(r1/r2)为210％以上且250％以下。
优选的是，当设上述第一圆弧c1与上述第二圆弧c2的接点为a时，从上述赤道面到上述接点a为止的轴向上的距离wa与上述胎面在轴向上的宽度wt之比
(wa/wt)为25％以上且40％以下。
本发明涉及充气轮胎的制造方法，该充气轮胎具有：胎面，其形成与路面接触的胎面表面；以及冠带层，其位于该胎面的半径方向内侧。上述冠带层具有：中心部，其位于该冠带层的轴向中央；以及胎肩部，其位于该中心部的轴向外侧。该制造方法包括层叠上述冠带层的工序。在层叠上述冠带层的工序中，将具有帘线的带体在上述胎肩部处以该带体的宽度w的0.8倍以上且1.2倍以下的间距ps呈螺旋状卷绕，在上述中心部处以该带体的宽度w的2.0倍以上且2.5倍以下的间距pc呈螺旋状卷绕。
发明者们对冠带层的构造进行了讨论，其结果是，发现了通过使冠带层的轴向中央处的带体的间距和轴向端侧的带体的间距适当而提高了舒适性和操纵稳定性。在本发明的轮胎的冠带层中，在位于轴向中央的中心部处，带体的间距pc为带体的宽度w的2.0倍以上且2.5倍以下。在位于中心部的轴向外侧的胎肩部处，带体的间距ps为带体的宽度w的0.8倍以上且1.2倍以下。冠带层的该构造明显有助于轮胎的舒适性和操纵稳定性。该轮胎的舒适性和操纵稳定性优异。
附图说明
图1是示出本发明的一个实施方式的充气轮胎的一部分的剖面图。
图2是示出形成图1的轮胎的冠带层的带体的剖面立体图。
图3是示出在层叠图1所示的冠带层的中途状态的俯视图。
图4是示出图1的轮胎的轮廓的图。
标号说明
2：轮胎；4：胎面；6：胎侧；8：胎体；10：内衬；12：带束层；14：冠带层；16：胎面表面；18：槽；20：胎体帘布层；22：内侧层；24：外侧层；26：带体；28：帘线；30：顶覆橡胶；32：外轮廓。
具体实施方式
以下，一边适当参照附图一边根据优选的实施方式对本发明进行详细地说明。
在图1中示出了充气轮胎2。这是轮胎2的胎面的部分。在图1中，上下方向为半径方向，左右方向为轴向，与纸面垂直的方向为周向。在图1中，单点划线cl表示轮胎2的赤道面。除了胎面图案之外，该轮胎2的形状相对于赤道面cl对称。该轮胎2是无内胎型。
该轮胎2具有胎面4、一对胎侧6、胎体8、内衬10、带束层12以及冠带层14。虽然未进行图示，但该轮胎2除了它们之外，还具有一对边口、一对胎圈以及一对胎圈包布。
胎面4形成为向半径方向的外侧凸起的形状。胎面4形成与路面接触的胎面表面16。在胎面4上刻有槽18。通过该槽18来形成胎面图案。虽然未进行图示，但胎面4具有基底层和覆盖层。覆盖层位于基底层的半径方向外侧。覆盖层层叠在基底层上。基底层由粘接性优异的交联橡胶构成。基底层的典型的基材橡胶是天然橡胶。覆盖层由耐磨损性、耐热性和抓地性优异的交联橡胶构成。
各个胎侧6从胎面4的端部向半径方向大致内侧延伸。
该胎侧6由交联橡胶构成。胎侧6通过挠曲来吸收来自路面的冲击。胎侧6防止胎体8的外伤。
胎体8由胎体帘布层20构成。胎体帘布层20横架在两侧的胎圈之间，并沿着胎面4和胎侧6。虽然未进行图示，但胎体帘布层20绕着胎圈的芯而折返。
虽然未进行图示，但胎体帘布层20由分别排列的多个帘线和顶覆橡胶构成。各个帘线相对于赤道面cl所成的角度的绝对值为65°到90°。换言之，该胎体8具有径向构造。帘线由有机纤维构成。作为优选的有机纤维，例示了聚酯纤维、尼龙纤维、人造丝纤维、聚萘二甲酸乙二酯纤维和芳纶纤维。胎体8也可以由两片以上的胎体帘布层20形成。
内衬10位于胎体8的内侧。内衬10与胎体8的内表面接合。内衬10由空气遮蔽性优异的交联橡胶构成。内衬10保持轮胎2的内压。
带束层12位于胎面4的半径方向内侧。带束层12与胎体8层叠。带束层12对胎体8进行加强。带束层12由内侧层22和外侧层24构成。从图1可明显看出，在轴向上，内侧层22的宽度比外侧层24的宽度稍大。虽然未进行图示，但内侧层22和外侧层24分别由排列的多个帘线和顶覆橡胶构成。各个帘线相对于赤道面cl倾斜。倾斜角度的通常绝对值为10°以上且35°以下。内侧层22的帘线相对于赤道面cl的倾斜方向与外侧层24的帘线相对于赤道面cl的倾斜方向是相反的。帘线的优选的材质为钢。帘线也可以使用有机纤维。优选带束层12的轴向宽度为轮胎2的最大宽度的0.7倍以上。带束层12也可以具有3层以上。
冠带层14位于胎面4的半径方向内侧。冠带层14位于带束层12的半径方向外侧。冠带层14层叠在带束层12上。冠带层14能够有助于轮胎2的半径方向的刚性。
如图1所示，冠带层14具有中心部c和胎肩部s。中心部c位于轴方向的中央。中心部c与赤道面cl交叉。胎肩部s位于中心部c的轴向外侧。在该实施方式中，一对胎肩部s位于中心部c的两个外侧。在轴向上，胎肩部s的外侧端为冠带层14的外侧端。
如以下所说明的那样，冠带层14由带体26形成。图2是该带体26的剖面立体图。带体26具有帘线28。在图2的例中，带体26具有3条帘线28。带体26由帘线28和顶覆橡胶30构成。帘线28的优选的材质为有机纤维。作为优选的有机纤维，例示了尼龙纤维、聚酯纤维、人造丝纤维、聚萘二甲酸乙二酯纤维和芳纶纤维。帘线28也可以使用钢。
冠带层14具有由带体26在周向上卷绕而成的螺旋卷绕状的构造。即，在冠带层14中，帘线28呈螺旋状卷绕。该冠带层14具有所谓的无接头构造。图1所示的冠带层14的截面是该卷绕而成的带体26的截面。在该冠带层14的剖面图中，省略了帘线28。如图1所示，在中心部c中，在带体26的截面之间存在间隙。在该实施方式中，在胎肩部s中，在带体26的截面之间不存在间隙。即，在该轮胎2中，中心部c处的带体26的间距比胎肩部s处的带体26的间距大。换言之，在该轮胎2中，中心部c中的帘线28的密度比胎肩部s中的帘线28的密度低。
在图1中，双箭头pc是中心部c处的带体26的间距。在图1和图2中，双箭头w是带体26的宽度。在该轮胎2中，中心部c处的带体26的间距pc为带体26的宽度w的2.0倍以上且2.5倍以下。即，间距pc与宽度w之比(pc/w)为2.0以上且2.5以下。
在图1中，双箭头ps是胎肩部s处的带体26的间距。在该轮胎2中，胎肩部s处的带体26的间距ps为带体26的宽度w的0.8倍以上且1.2倍以下。即，间距ps与宽度w之比(ps/w)为0.8以上且1.2以下。在图1的实施方式中，间距ps与带体26的宽度w相同。即，比(ps/w)为1.0。
以下，对该轮胎2的制造方法进行说明。该轮胎2的制造方法包含得到生胎的工序(称为成型工序)和对该生胎进行硫化而得到轮胎2的工序(称为硫化工序)。
在成型工序中，在成型机的滚筒(未图示)的外表面上层叠胎体8、带束层12、冠带层14等轮胎2的结构要素。成型工序包含层叠冠带层14的工序。在层叠冠带层14的工序中，冠带层14层叠在带束层12的外侧。另外，在成型工序中，这些轮胎2的结构要素是未交联的。这些结构要素与硫化工序后的结构要素不同。例如，通过成型工序层叠的冠带层14的顶覆橡胶30是未交联的。通过硫化工序来得到具有交联后的顶覆橡胶30的冠带层14。在本说明书中，在硫化工序的前后使用相同的名称。它们同样被称为“冠带层14”。其他的结构要素也是相同的。带体26也是相同的。
层叠冠带层14的工序包含准备带体26的工序和将带体26卷绕成螺旋状的工序。在准备带体26的工序中，对多个帘线28与顶覆橡胶30一起挤压而得到带状的带体26。这些带体26被供给到成型机。
在将带体26卷绕成螺旋状的工序中，带体26卷绕在带束层12的外侧。图3是示出将带体26卷绕成螺旋状的工序的开始时的状态的俯视图。在图3中上下方向为周向，左右方向为轴向，与纸面垂直的方向为半径方向。通过该制造方法制造的轮胎2的赤道面cl、冠带层14的中心部c和胎肩部s被一起示出。还示出了已绕着滚筒层叠起来的带束层12。虽然未进行图示，但该成型机具有头部。头部能够在送出带体26的同时在轴向上移动。
在该工序中，首先将从头部送出的带体26的前端配置在作为一方的胎肩部s的外侧端的位置。接着，使滚筒向图3的箭头y的方向进行旋转。在滚筒开始旋转的同时，头部一边送出带体26一边向图3的箭头x的方向移动。头部从轴向外侧朝向内侧移动。由于在使滚筒旋转的同时使头部移动，所以带体26呈螺旋状卷绕。以使带体26的间距ps为带体26的宽度w的0.8倍到1.2倍的方式设定此时的头部的移动速度。换言之，带体26的进给量被设定为带体26的宽度w的0.8倍到1.2倍。当头部到达作为该胎肩部s与中心部c之间的边界的位置时，头部的移动速度变快。在中心部c处，以使带体26的间距pc为带体26的宽度w的2.0倍到2.5倍的方式设定头部的移动速度。换言之，带体26的进给量被设定为带体26的宽度w的2.0倍到2.5倍。当头部到达作为中心部c与另一方的胎肩部s之间的边界的位置时，头部的移动速度变慢。以使带体26的间距ps为带体26的宽度w的0.8倍到1.2倍的方式设定头部的移动速度。头部到达作为该胎肩部s的外侧端的位置为止。带体26卷绕到作为胎肩部s的外侧端的位置为止。这样将冠带层14层叠在带束层12的外侧。
在上述的制造方法中，使用一个头部来卷绕带体26。成型机也可以具有两个头部，其中的一个头部将带体26从冠带层14的中央(中心部c的中央)呈螺旋状卷绕到一方的端部，另一个头部将带体26从冠带层14的中央呈螺旋状卷绕到另一方的端部。在该情况下，在中心部c处，以使带体26的间距pc为带体26的宽度w的2.0倍到2.5倍的方式设定各个头部的移动速度，在胎肩部s处，以使带体26的间距ps为带体26的宽度w的0.8倍到1.2倍的方式设定各个头部的移动速度。
在层叠了冠带层14之后，在该冠带层14的上方进一步层叠胎面4而得到生胎(也称为未交联轮胎)。
在硫化工序中，在形成于模具与胶囊之间的腔室内对该生胎进行加压和加热。由此，使橡胶发生交联反应而得到轮胎2。
在上述的制造方法中使用了滚筒。在成型工序中，也可以绕着刚体芯对轮胎2的结构要素进行层叠。在该情况下，在硫化工序中，在形成于模具与该刚体芯之间的腔室内对生胎进行加压和加热。
以下，对本发明的作用效果进行说明。
发明者们对冠带层的构造进行了讨论，其结果是，发现了通过使冠带层的轴向中央处的带体的间距和轴向端侧的带体的间距适当而提高了舒适性和操纵稳定性。在该冠带层14中，在位于轴向中央的中心部c处，具有帘线28的带体26的间距pc为带体26的宽度w的2.0倍以上且2.5倍以下。该间距pc比以往的轮胎中的带体的间距宽。通过该中心部c来适当地抑制轮胎2的刚性。该轮胎2对来自路面的冲击进行有效地吸收。该轮胎2的舒适性优异。在位于中心部c的轴向外侧的胎肩部s处，带体26的间距ps为带体26的宽度w的0.8倍以上且1.2倍以下。该中心部c和胎肩部s的构造明显有助于操纵稳定性。该冠带层14明显有助于轮胎2的舒适性和操纵稳定性。该轮胎2的舒适性和操纵稳定性优异。
从更明显有助于舒适性和操纵稳定性的观点来看，中心部c处的带体26的间距pc更优选为带体26的宽度w的2.1倍以上，并且更优选为2.4倍以下。
如上述那样，在该冠带层14中，中心部c处的带体26的间距pc比以往的轮胎中的带体的间距宽。在该轮胎2中，形成冠带层14所需的带体26的量较少。这有助于削减轮胎2的制造成本。该轮胎2的制造成本较小。
在图1中，双箭头lb是冠带层14的宽度。宽度lb是冠带层14的两端之间在轴向上的距离。双箭头ls是胎肩部s的轴向宽度。在该轮胎2中，优选胎肩部s的宽度ls为上述冠带层14的宽度lb的30％以下。即，优选宽度ls与宽度lb之比(ls/lb)为30％以下。由此，该中心部c明显有助于提高舒适性。该轮胎2的舒适性优异。从该观点来看，更优选比(ls/lb)为25％以下。优选胎肩部s的宽度ls为上述冠带层14的宽度lb的16％以上。即，优选比(ls/lb)为16％以上。由此，该冠带层14有助于操纵稳定性。该轮胎2的操纵稳定性优异。从该观点来看，更优选比(ls/lb)为20％以上。
优选中心部c处的带体26的间距pc在整个中心部c上是均匀的。通过使间距pc变得均匀，该轮胎2抑制了接地形状的歪斜。适当保持了该轮胎2的接地形状。这有助于舒适性和操纵稳定性。该轮胎2实现了优异的舒适性和操纵稳定性。
优选胎肩部s处的带体26的间距ps在整个胎肩部s上是均匀的。通过使间距ps变得均匀，该轮胎2抑制了接地形状的歪斜。适当保持了该轮胎2的接地形状。这有助于舒适性和操纵稳定性。该轮胎2实现了优异的舒适性和操纵稳定性。
优选带体26的宽度w为5mm以上。通过使宽度w为5mm以上，能够以较少的卷绕数来形成冠带层14。该轮胎2的生产性优异。优选宽度w为15mm以下。通过使宽度w为15mm以下，能够在各种尺寸的冠带层14的形成中使用该带体26。这有助于轮胎2的生产性。
在本发明中，轮胎2的外表面的轮廓被称为外轮廓。在外表面设置有槽18或突起的情况下，使用假想外表面来表示该外轮廓，其中，该假想外表面是通过假设没有该槽18或突起而得到的。
在图4中将图1的轮胎2的外轮廓32与槽18一起示出。在本发明中，与该外轮廓32有关的尺寸和角度以模具的腔室面为前提。在图4中，上下方向为轮胎2的半径方向，左右方向为轮胎2的轴向，与纸面垂直的方向为轮胎2的周向。
如图4所示，在该实施方式中，胎面表面16的外轮廓32具有：第一圆弧c1，其与赤道面cl交叉；以及第二圆弧c2，其与该第一圆弧c1相接。在图中标号a是圆弧c1与圆弧c2的接点。即，圆弧c1与圆弧c2在接点a具有共同的切线。
优选第一圆弧c1的曲率半径r1与第二圆弧c2的曲率半径r2之比(r1/r2)为210％以上。通过使比(r1/r2)为210％以上，能够使接地面积变大。这有助于拐弯力。这有助于轮胎2的响应性。在间距pc比以往的轮胎中的带体的间距大的该轮胎2中，也实现了良好的操纵稳定性。从该观点来看，更优选比(r1/r2)为220％以上。优选比(r1/r2)为250％以下。通过使比(r1/r2)为250％以下，适当抑制了接地宽度。该轮胎2能够确保足够的接地长度。该轮胎2的抓地力优异。该轮胎2的操纵稳定性优异。从该观点来看，更优选比(r1/r2)为240％以下。
如图4所示，该轮胎2的半径方向外侧面的外轮廓32为在大致轴向上延伸的曲线。该轮胎2的轴向外侧面的外轮廓32为在大致半径方向上延伸的曲线。在该轮胎2的外轮廓32中，该在大致轴向上延伸的曲线与在大致半径方向上延伸的曲线之间存在曲率半径比周围小的圆弧ce。在图2中，标号te是该圆弧ce的一个端部处的切线与另一个端部处的切线的交点。这里，一方的交点te与另一方的交点te之间的轴向距离为胎面4的宽度。在图4中，双箭头wt为胎面4的宽度。
在图4中，双箭头wa是从赤道面cl到接点a的轴向距离。优选距离wa与宽度wt之比(wa/wt)为25％以上。通过使比(wa/wt)为25％以上，能够使接地面积变大。这有助于拐弯力。这有助于响应性。在间距pc比以往的轮胎中的带体的间距大的该轮胎2中，也实现了良好的操纵稳定性。从该观点来看，更优选比(wa/wt)为30％以上。优选比(wa/wt)为40％以下。通过使比(wa/wt)为40％以下，适当抑制了接地宽度。该轮胎2能够确保足够的接地长度。该轮胎2的抓地力优异。该轮胎2的操纵稳定性优异。从该观点来看，更优选比(wa/wt)为35％以下。
如图1所示，该轮胎2不具有边缘冠带层。该轮胎2的冠带层14是一层全冠带层14。这样，在该轮胎2中不具有边缘冠带层，优选冠带层14由一层全冠带层14构成。如前述那样，在该轮胎2中，通过适当地设定中心部c和胎肩部s处的带体26的间距并且使胎面4的外表面具有合适的外轮廓32，即使不具有边缘冠带层也实现了良好的操纵稳定性。由于不具有边缘冠带层，所以能够更适当地抑制轮胎2的刚性。这有助于舒适性。由于不具有边缘冠带层，所以能够降低轮胎2的制造成本。该轮胎2在实现了良好的舒适性和操纵稳定性的基础上实现了较低的制造成本。
在本发明中，只要没有特别的说明，则轮胎2的各部件的尺寸和角度是在轮胎2被安装在正规轮辋上且对轮胎2填充空气以达到正规内压的状态下测定的。在测定时不对轮胎2施加载荷。在本说明书中正规轮辋是指在轮胎2所依据的规格下确定的轮辋。jatma规格中的“标准轮辋”、tra规格中的“designrim”、以及etrto规格中的“measuringrim”是正规轮辋。在本说明书中正规内压是指在轮胎2所依据的规格下确定的内压。jatma规格中的“最高空气压”、tra规格中的“tireloadlimitsatvariouscoldinflationpressures”所记载的“最大值”、以及etrto规格中的“inflationpressure”是正规内压。
【实施例】
以下，通过实施例来明确本发明的效果，但本发明不应该基于该实施例的记载进行限制性地解释。
[实施例1]
制作了具有图1所示的构造的充气轮胎。该轮胎的尺寸为“195/65r1591h”。该轮胎的参数如表1所示。该轮胎的冠带层的结构是一层全冠带层。该情况在“冠带层结构”的栏中用“1fb”来表示。在该轮胎中，中心部处的带体的间距pc是均匀的。该情况在表1的间距pc均匀性的栏中用“是”来表示。虽然未在表中示出，但在该轮胎中，胎肩部处的带体的间距ps也是均匀的。在该轮胎中，胎肩部的宽度ls为冠带层的宽度lb的23％。比(wa/wt)为32％。在该轮胎中，曲率半径r1为540mm。在该轮胎中，带体的宽度w为10mm，该带体的帘线的条数为5条。
[比较例1]
比较例1的轮胎是按照如下方式得到的：间距pc与带体的宽度w相同，并且比(r1/r2)为表1所示的值，其他方面与实施例1同样。在该冠带层中，在中心部和胎肩部不存在间距的差别。这是以往的轮胎。
[比较例2]
比较例2的轮胎是按照如下方式得到的：间距pc和比(r1/r2)为表1所示的值，其他方面与实施例1同样。这是以往的轮胎。
[比较例3]
比较例3的轮胎是按照如下方式得到的：该轮胎还具有一层边缘冠带层，其他方面与比较例2同样。这是以往的轮胎。该轮胎除了具有一层的全冠带层之外还具有一层边缘冠带层，该情况在“冠带层结构”的栏中用“1fb+1eb”来表示。
[比较例4]
比较例4的轮胎是按照如下方式得到的：中心部处的带体的间距pc不均匀，其他方面与比较例2同样。间距pc不均匀的情况在间距pc均匀性的栏中用“否”来表示。在该轮胎的中心部处，轴向中央附近的间距比外侧附近的间距窄。在比(pc/w)的栏中示出了整个中心部的平均的间距与带体的宽度w之比的值。
[实施例2-3、比较例5]
实施例2-3和比较例5的轮胎是按照如下方式得到的：对间距pc进行变更而使比(pc/w)为表2所示的值，其他方面与实施例1同样。
[实施例4-5]
实施例4-5的轮胎是按照以下方式得到的：对曲率半径r1进行变更而使比(r1/r2)为表2所示的值，其他方面与实施例1同样。
[成本]
在下述的表1-2中用指数来表示试制轮胎的冠带层制造所需的成本的倒数。数值越大则成本越低。数值越大越优选。
[舒适性、操纵稳定性]
将试制轮胎安装在标准轮辋(尺寸＝15×6.0j)上并填充空气以使内压为230kpa。将该轮胎安装在排气量为1800cc的市面上销售的乘用车的全部四个轮上。驾驶员在该路面为沥青的测试路面上驾驶该车辆，对操纵稳定性和舒适性进行感官评价。其结果是，在下述的表1-2中用指数来表示。数值越大则越优选。
【表1】
表1评价结果
【表2】
表2评价结果
如表1-2所示，实施例的轮胎的评价高于比较例的轮胎。
从该评价结果来看，本发明的优越性明显。
【工业上的可利用性】
以上所说明的轮胎也能够应用在各种车辆中。