轮胎的制作方法

本公开涉及一种轮胎，对于该轮胎而言，轮胎骨架构件是使用树脂材料而形成的。

背景技术：

从轻量化、再循环的容易性考虑，提出了使用热塑性树脂、热塑性弹性体等作为轮胎材料的做法，例如在日本特开2011－042235号公报中公开了使用热塑性的高分子材料成形轮胎骨架构件的充气轮胎。

在该轮胎中，在轮胎骨架构件的外周侧设有包含沿周向延伸的帘线而构成的刚度较高的带束层。

技术实现要素：

发明要解决的问题

在轮胎中，带束层的宽度对轮胎的性能产生影响。作为轮胎的性能，例如有高内压、重载荷的耐久性、高速耐久性、磨损性能等。

通过设置在轮胎宽度方向上刚度一致较高的带束层，从而能获得环箍效应，因此能经得起高内压、重载荷。

但是，若上述带束层的宽度较窄，则在高速行驶时轮胎的外周部分中的位于带束层的轮胎宽度方向外侧的部分(未被带束层压住的部分)向轮胎径向外侧突出，由变形引起的发热增多。

此外，在胎面中，在径向内侧具有带束层的部分，带束层能够约束其上的胎面的轮胎周向的运动。

但是，在胎面中，对于在径向内侧没有带束层的部分，换言之是比带束层的端部靠轮胎宽度外侧的部分即胎肩附近，无法利用带束层约束运动，因此与在径向内侧具有带束层的部分相比胎面易于沿周向运动，在行驶时相对于路面的拖拽增多，因此磨损易于加剧。

另一方面，若带束层的宽度较宽，则在较宽的宽度范围内压住轮胎骨架构件的径向外侧部分，因此能够在较宽的宽度范围内抑制突出。但是，在胎面中，在比带束层的端部靠轮胎宽度方向外侧的部分即胎肩附近，在重载荷条件下行驶时会发生局部的变形，因此应力易于集中，存在发生由应力集中引起的龟裂等故障的隐患。另外，在带束层的宽度较窄的情况下，对于比带束层的端部靠轮胎宽度方向外侧的部分而言，变形的部分的宽度较宽，因此不会成为局部变形，应力难以集中。

这样，仅通过在轮胎骨架构件的外周侧设有在轮胎宽度方向上刚度一致较高的带束层，很难确保高内压、重载荷的耐久性、高速耐久性、磨损性能这所有的性能。

本公开考虑到上述事实，其目的在于，针对具有由树脂材料形成的轮胎骨架构件的轮胎而言，能确保高内压、重载荷的耐久性、高速耐久性、磨损性能这所有的性能。

用于解决问题的方案

第1技术方案的轮胎包括：轮胎骨架构件，其具有从胎圈部向轮胎半径方向外侧延伸的胎侧部和从所述胎侧部向轮胎宽度方向内侧延伸的胎冠部，该轮胎骨架构件由树脂材料形成；胎面，其配置于所述轮胎骨架构件的轮胎径向外侧；以及带束层，其配置于所述轮胎骨架构件和所述胎面之间，将该带束层的轮胎宽度方向中央侧设为中心区域，并将该中心区域的轮胎轴向上的宽度尺寸bcw设定为所述胎面的接地宽度尺寸tw的85％～105％，将所述中心区域的轮胎宽度方向两侧设为胎肩区域，在将所述中心区域的刚度设为hc，将所述胎肩区域的刚度设为hs时，设定为hc＞hs。

发明的效果

像以上说明的那样采用本公开的轮胎，具有如下优异的效果：针对在轮胎骨架构件的外周侧设有带束层的轮胎而言，能够确保高内压、重载荷的耐久性、高速耐久性、磨损性能这所有的性能。

附图说明

图1是表示本发明的第1实施方式的充气轮胎的沿着旋转轴线的剖视图。

图2是表示带束加强层附近的轮胎的剖视图。

图3是表示本发明的第2实施方式的充气轮胎的沿着旋转轴线的剖视图。

图4是表示本发明的第3实施方式的充气轮胎的沿着旋转轴线的剖视图。

具体实施方式

[第1实施方式]

参照图1来对本发明的第1实施方式的轮胎10进行说明。另外，本实施方式的轮胎10为轿车用轮胎。

如图1所示，本实施方式的轮胎10包括轮胎骨架构件12、骨架构件加强层14、带束层16、侧胎面20以及顶胎面22。

(轮胎骨架构件)

轮胎骨架构件12由树脂材料成形，其通过将一对轮胎片12a在轮胎赤道面cl处在轮胎轴向上接合而成为环状。另外，也可以通过将3个以上轮胎片12a接合而形成轮胎骨架构件12。

此外，轮胎骨架构件12具有一对胎圈部24、从一对胎圈部24分别向轮胎半径方向外侧延伸的一对胎侧部26以及从胎侧部26向轮胎宽度方向内侧延伸的胎冠部28。

作为构成轮胎骨架构件12的树脂材料，可以使用具有与橡胶同等的弹性的热塑性树脂、热塑性弹性体(tpe)以及热固性树脂等。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。另外，既可以由上述树脂材料形成整个轮胎骨架构件12，也可以由上述树脂材料仅形成轮胎骨架构件12的局部。

作为热塑性弹性体，能够列举出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。

此外，作为热塑性树脂，能够列举出聚氨酯树脂、聚烯烃树脂、聚氯乙烯树脂、聚酰胺树脂等。并且，作为热塑性材料，例如可以使用iso75－2或astmd648所规定的载荷挠曲温度(0.45mpa载荷时)为78℃以上、jisk7113所规定的拉伸屈服强度为10mpa以上、同样jisk7113所规定的拉伸断裂伸长率(jisk7113)为50％以上、jisk7206所规定的维卡软化温度(a法)为130℃以上的材料。

在轮胎骨架构件12的胎圈部24埋设有胎圈芯30。作为构成胎圈芯30的材料，可以使用金属、有机纤维、用树脂包覆有机纤维而成的材料、或者硬质树脂等。另外，在轮胎骨架构件12中，胎圈部24形成得较厚，以成为与胎侧部26相比弯曲刚度较高。此外，只要能确保胎圈部24的刚度，与轮辋32的嵌合没有问题，就也可以省略胎圈芯30。

在轮胎骨架构件12的一对轮胎片12a之间设有树脂制的接合构件34，该接合构件34设在胎冠部28的轮胎宽度方向上的中心部，换言之是设在轮胎赤道面cl上。一对轮胎片12a借助接合构件34互相熔接接合。

另外，作为接合构件34所使用的树脂，可以使用与轮胎片12a相同种类或者不同种类的热塑性材料。此外，也可以不使用接合构件34而是利用熔接、粘接剂等将轮胎片12a相互接合。

(带束层)

在胎冠部28的外周面设有带束层16。

在此，针对带束层16而言，将其轮胎宽度方向中央侧设为中心区域16a，将中心区域16a的轮胎宽度方向两侧设为胎肩区域16b。

(中心区域)

在将沿着轮胎轴向测量出的中心区域16a的宽度尺寸设为bcw、将沿着轮胎轴向测量出的顶胎面22的接地宽度尺寸设为tw时，将中心区域16a的宽度尺寸bcw设定在顶胎面22的接地宽度尺寸tw的85％～105％的范围内。

带束层16的中心区域16a构成为包括沿着轮胎周向延伸的帘线36。具体而言，本实施方式的中心区域16a是通过将被树脂38包覆起来的钢丝的帘线36在轮胎周向上呈螺旋状卷绕而构成的。帘线36是复丝(加捻线)，但也可以是单丝(单线)。

针对用于包覆帘线36的树脂38而言，可以使用与轮胎片12a种类相同或者种类不同的热塑性材料。另外，轮胎骨架构件12和中心区域16a的树脂38熔接在一起。

另外，这里所说的“沿着轮胎周向延伸”是表示也可以以相对于轮胎周向的角度为5°以下的方式延伸。

顶胎面22的接地宽度尺寸tw是如下这样测量出的尺寸：将轮胎10安装于jatmayearbook(日本汽车轮胎协会标准2016年度版)所规定的标准轮辋，填充与jatmayearbook中的适用尺寸和层级的最大负载能力(内压－负载能力对应表的粗体载荷)相对应的空气压力(最大空气压力)的100％的内压，并使其负载最大负载能力，测量此时的从一个接地端22e到另一个接地端22e的沿着轮胎宽度方向的尺寸。

(胎肩区域)

以轮胎宽度方向上的每单位宽度进行比较，带束层16的胎肩区域16b的刚度被设定为低于中心区域16a的刚度。另外，这里所说的刚度是指轮胎周向上的拉伸刚度。

为了使胎肩区域16b的轮胎周向上的拉伸刚度低于中心区域16a的轮胎周向上的拉伸刚度，将本实施方式的胎肩区域16b设为如下这样形成的结构：使比中心区域16a的帘线36细的多根钢丝的帘线40相对于轮胎周向倾斜并利用拉伸刚度比帘线40的拉伸刚度低的橡胶42进行包覆。

优选的是，帘线40相对于轮胎周向的倾斜角度在0°～10°的范围内。

针对中心区域16a而言，在作用轮胎周向上的张力时，帘线36会承受张力，但针对胎肩区域16b而言，在作用轮胎周向上的张力时，帘线40和帘线40之间的橡胶42弹性变形而伸长，因此相对于中心区域16a而言，胎肩区域16b的周向上的拉伸刚度较低。另外，帘线40是复丝(加捻线)，但也可以是单丝(单线)。

另外，作为使胎肩区域16b的刚度低于中心区域16a的刚度的其他方法，例如存在以下的方法(1)～(4)。

(1)通过将中心区域16a的帘线36设为非伸长性帘线，将胎肩区域16b的帘线40设为伸长性帘线，从而使胎肩区域16b的刚度低于中心区域16a的刚度。在此，伸长性帘线(也称作高伸长率帘线)是指直到断裂时为止的总伸长量较大，例如断裂时的伸长率为4％以上的帘线。“断裂时的伸长率”是指利用依据jisz2241进行拉伸试验而测量出的结果计算出的值。此外，非伸长性帘线是指断裂时的伸长率小于4％的帘线。

(2)通过将中心区域16a设为非伸长特性，将胎肩区域16b设为伸长特性，从而使胎肩区域16b的刚度低于中心区域16a的刚度。作为一个例子，将中心区域16a的帘线36设为俯视呈直线形状，将胎肩区域16b的帘线40设为俯视呈波形或者锯齿形。

(3)通过将中心区域16a的帘线36设为金属帘线，将胎肩区域16b的帘线40设为有机纤维帘线，从而使胎肩区域16b的刚度低于中心区域16a的刚度。作为金属帘线，例如能够列举出钢丝帘线。此外，作为有机纤维帘线，例如能够列举出聚酯帘线、尼龙帘线、pet帘线、芳香族聚酰胺帘线等。

(4)通过将胎肩区域16b的每单位宽度上的帘线40的经纬密度(根/inch)设定为小于中心区域16a的每单位宽度上的帘线36的经纬密度(根/inch)，从而使胎肩区域16b的刚度低于中心区域16a的刚度。另外，在将帘线40和帘线36设为相同规格的情况下，优选的是将帘线40的经纬密度设定于帘线36的经纬密度的90％～50％的范围内。另外，经纬密度表示在每单位宽度(例如1inch)上配置有几根帘线，换言之也称作经纬根数。

另外，也可以适当地组合上述的方法来使胎肩区域16b的刚度低于中心区域16a的刚度。

(骨架构件加强层)

在轮胎骨架构件12的轮胎外侧面侧配置有骨架构件加强层14。骨架构件加强层14沿着轮胎骨架构件12的外表面从胎圈芯30的轮胎径向内侧朝向轮胎径向外侧延伸，进而越过轮胎赤道面cl而向相反侧的胎圈芯30的轮胎径向内侧延伸。

骨架构件加强层14具有被橡胶(未图示)包覆的多个加强帘线(未图示)。骨架构件加强层14的加强帘线是有机纤维的单丝(单线)、或者将有机纤维捻合而成的复丝(加捻线)，其分别沿径向延伸并在轮胎周向上排列。另外，也可以是，骨架构件加强层14的加强帘线在轮胎侧视时相对于轮胎径向以10°以内的角度倾斜。

本实施方式的骨架构件加强层14是通过将用橡胶(未硫化)包覆互相平行地排列的多个加强帘线而成的1张帘布层15贴附在成形好的轮胎骨架构件12的外周面而形成的。

作为骨架构件加强层14的加强帘线，例如可以使用聚酯帘线、尼龙帘线、pet帘线、芳香族聚酰胺帘线等。另外，作为骨架构件加强层14的加强帘线的材料，也可以使用钢丝等金属。另外，骨架构件加强层14也可以是用树脂包覆加强帘线而成的，而不是用橡胶包覆加强帘线而成的。

(侧胎面)

在骨架构件加强层14的外侧面设有从轮胎骨架构件12的胎圈部24延伸到胎冠部28的轮胎宽度方向外侧的一对侧胎面20。侧胎面20可以使用与以往的橡胶制的充气轮胎的胎侧所使用的橡胶相同种类的材料。

另外，侧胎面20的轮胎半径方向内侧的端部20a延伸到轮胎骨架构件12的胎圈部24的内周面，更详细地讲是延伸到胎圈芯30的轮胎径向内侧。此外，侧胎面20的轮胎半径方向外侧的端部20b位于胎肩区域16b附近。

(顶胎面)

在骨架构件加强层14的轮胎半径方向外侧配置有作为胎面的顶胎面22。顶胎面22由与形成轮胎骨架构件12的树脂材料相比耐磨损性优异的橡胶形成，可以使用与以往的橡胶制的充气轮胎所使用的胎面橡胶相同种类的材料。另外，在顶胎面22的接地面形成有排水用的槽44。

本实施方式的轮胎10是通过这样的方式制造的：在预先成形好的轮胎骨架构件12的外表面配置中心区域16a、胎肩区域16b、骨架构件加强层14，进一步在其外表面配置之后成为侧胎面20和顶胎面22的未硫化橡胶而得到生胎，将该生胎装填于硫化模具进行硫化成形。另外，配置在轮胎骨架构件12的外表面的骨架构件加强层14使用用未硫化的橡胶包覆加强帘线而成的材料。同样，配置在轮胎骨架构件12的外表面的胎肩区域16b使用用未硫化的橡胶42包覆帘线40而成的材料。

(作用、效果)

在本实施方式的轮胎10中，在由树脂材料形成的轮胎骨架构件12和由橡胶形成的顶胎面22之间，换言之是在轮胎骨架构件12的胎冠部28的外周部分设有带束层16。而且，针对该带束层16而言，将该中心区域16a的轮胎轴向上的宽度尺寸bcw设定为顶胎面22的接地宽度尺寸tw的85％～105％，将该中心区域16a的刚度设定为比其两侧的胎肩区域16b的刚度高。因此，刚度较高的中心区域16a能够有效地将轮胎骨架构件12的外周部分的轮胎宽度方向中央侧朝向轮胎径向内侧压住。即，在中心区域16a处能够有效地获得较高的环箍效应，能够抑制顶胎面22的主要与路面接触的部分的突出(例如在高内压时和高速旋转时)。

在本实施方式的轮胎10中，由于将刚度较高的中心区域16a的宽度尺寸bcw设定为接地宽度尺寸tw的85％～105％，并且在中心区域16a的轮胎宽度方向外侧设有与中心区域16a相比轮胎周向上的拉伸刚度较低的胎肩区域16b，因此与没有胎肩区域16b的情况相比较，能够抑制顶胎面22的比中心区域16a靠轮胎宽度方向外侧的部分的突出，换言之能够抑制胎肩46附近的突出。

此外，通过在中心区域16a的轮胎宽度方向外侧设置与中心区域16a相比轮胎周向上的拉伸刚度较低的胎肩区域16b，从而能够在重载荷时抑制胎肩46附近的局部的变形。由此，能够提高相对于重载荷的耐久性。

在本实施方式的轮胎10中，由于宽度尺寸bcw被设定为接地宽度尺寸tw的85％～105％的中心区域16a能够约束其轮胎径向外侧的顶胎面22，因此顶胎面22的主要与路面接触的部分被该中心区域16a约束，与没有中心区域16a的情况相比抑制了磨损的加剧。

在本实施方式的轮胎10中，由于配置于中心区域16a的轮胎宽度方向外侧的胎肩区域16b约束其轮胎径向外侧的顶胎面22，因此，针对顶胎面22而言，在与比中心区域16a靠轮胎宽度方向外侧的部分相当的胎肩46附近也抑制了轮胎周向上的运动，抑制了磨损的加剧。

根据以上的作用，本实施方式的具备树脂制的轮胎骨架构件12的轮胎10能够确保高内压的耐久性、重载荷的耐久性、高速耐久性以及磨损性能这所有的性能。

另外，若胎肩区域16b的宽度尺寸sbw小于中心区域16a的宽度尺寸bcw的5％，则难以获得胎肩区域16b的优势。另一方面，若胎肩区域16b的宽度尺寸sbw大于中心区域16a的宽度尺寸bcw的15％，则虽然能获得胎肩区域16b的优势，但是帘线40的使用量增加到所需程度以上而导致轮胎10的重量增加。

另外，也可以如图2所示那样使构成胎肩区域16b的帘布层、换言之是被橡胶42包覆的帘线40的一部分与中心区域16a的帘线36重叠，只要在不损害设置胎肩区域16b而得到的效果的范围内，就也可以在中心区域16a和胎肩区域16b之间设置些许的间隙。

将构成胎肩区域16b的帘布层设于至少比中心区域16a的轮胎宽度方向端部14e靠轮胎宽度方向外侧的部位即可，但优选的是，如图2所示，将胎肩区域16b配置于以中心区域16a的轮胎宽度方向端部16ae为基准在轮胎宽度方向内侧成为中心区域16a的宽度尺寸bcw的90％的位置和在轮胎宽度方向外侧成为中心区域16a的宽度尺寸bcw的115％的位置之间。

[第2实施方式]

接着，遵照图3对本发明的第2实施方式的轮胎10进行说明。另外，对与第1实施方式相同的结构标注相同的附图标记，省略其说明。

第1实施方式的轮胎10的骨架构件加强层14是通过将1张帘布层15从轮胎骨架构件12的一个胎圈部24一直贴附到另一个胎圈部24而形成的，但在本实施方式的轮胎10中，如图3所示，构成为包含从一个胎圈部24越过轮胎赤道面cl而延伸并在轮胎赤道面cl附近终止的帘布层15a和从另一个胎圈部24越过轮胎赤道面cl而延伸并在轮胎赤道面cl附近终止且在轮胎赤道面cl上与帘布层15a局部重合的帘布层15b。

本实施方式的轮胎10仅是骨架构件加强层14的结构与第1实施方式的轮胎10有所不同，其他是相同的结构。另外，本实施方式的轮胎10也能够起到与第1实施方式的轮胎10相同的作用、效果。

[第3实施方式]

接着，遵照图4对本发明的第3实施方式的轮胎10进行说明。另外，对与第1实施方式相同的结构标注相同的附图标记，省略其说明。

如图4所示，本实施方式的轮胎10构成为包含：从一个胎圈部24越过中心区域16a的端部并在该中心区域16a的端部附近终止的帘布层15c；从另一个胎圈部24越过中心区域16a的端部并在该中心区域16a的端部附近终止的帘布层15d；以及配置在中心区域16a的轮胎径向外侧，覆盖中心区域16a的外周部分并且覆盖帘布层15c和帘布层15d的外周部分的帘布层15e。

本实施方式的轮胎10仅是骨架构件加强层14的结构与第1实施方式的轮胎10有所不同，其他是相同的结构。

在本实施方式的轮胎10中，由于以主要沿着胎侧部26的侧面配置的帘布层15c和帘布层15d以及主要沿着胎冠部28配置的帘布层15e来划分帘布层，因此能够配置与各个部位相应的最佳规格的帘布层。

另外，本实施方式的轮胎10也能够起到与第1实施方式的轮胎10相同的作用、效果。

(试验例)

为了确认本发明的效果，试制应用了本发明的实施例的轮胎和比较例的轮胎，并实施了bf滚筒试验、高速滚筒试验以及磨损试验。

·bf滚筒试验：是评价胎圈(侧壳)的耐久性的试验。

内压：300kpa

载荷：标准规格max载荷的180％～200％载荷

试验方法：确认能够以60km/h行驶预定距离以上(下限4500km)的情况。

·高速滚筒试验：是评价轮胎的高速耐久性的试验。条件根据速度范围来决定(以下记载w范围的条件)

内压：320kpa

载荷：标准规格max载荷的68％载荷

试验方法：从230km/h开始每10分钟将速度提高10km/h，实施到发生故障为止。确认是否达到标准值。

·磨损试验：利用实车试验确认耐磨损性(磨损寿命)、磨损外观(有无不均匀磨损)。

内压：车辆指定条件

载荷：车辆设定载荷

试验方法：在模仿各市场的条件下行驶一定距离之后测定磨损量和磨损外观。

以下，在以下记载试验所使用的轮胎的规格。

轮胎尺寸：225/40r18

轮辋的尺寸：7.5j～8.0j

内压：依据试验项目

带束层的中心区域的构造：帘线为螺旋(螺旋卷绕)

带束层的中心区域的帘线的材质：钢丝帘线

带束层的中心区域的帘线的构造(粗细程度)：φ1.4mm

带束层的中心区域的帘线的经纬密度：0.42根/1mm

带束层的胎肩区域的构造：帘线相对于轮胎周向以8°倾斜。

带束层的胎肩区域的帘线的材质：尼龙帘线

带束层的胎肩区域的帘线的构造(粗细程度)：φ0.5mm

带束层的胎肩区域的帘线的经纬密度：1根/1mm

另外，针对轮胎1～轮胎5而言，它们的胎肩区域的宽度尺寸bcw相对于顶胎面的接地宽度尺寸tw的比例不同，其他的结构均相同。

试验的结果记载在以下的表1中。

[表1]

根据试验结果可知，bcw/tw处于85％～105％的范围内的轮胎2～4在各试验中得到了优异的成绩。

[其他实施方式]

以上，对本发明的一个实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述方式，除了上述方式之外也能够在不脱离其主旨的范围内进行各种变形来实施，这是不言而喻的。

在上述实施方式中，在带束层16的外侧配置有骨架构件加强层14，但骨架构件加强层14也可以配置于带束层16的内侧。

上述实施方式的胎肩区域16b是用橡胶42包覆帘线40而形成的结构，但也可以是用树脂包覆帘线40而形成的结构。

上述实施方式的轮胎10是轿车用途，但本发明也可以应用于除轿车之外的轮胎。

2016年5月20日提出了申请的日本特许出愿2016－101861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、特许出愿以及技术规格以与具体且各自记述各个文献、特许出愿以及技术规格通过参照编入的情况相同的程度通过参照编入到本说明书中。