CN101920638A - 充气轮胎及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种充气轮胎及其制造方法，其能够提高在用橡胶带制作的胎面部和胎侧部的重叠部的耐久性。该充气轮胎具有胎面胶(2G)和胎侧胶(3G)，并且胎面胶(2G)的轮胎轴向的外端与胎侧胶(3G)的轮胎径向的外端相互重叠，胎面胶(2G)和胎侧胶(3G)均由橡胶带层叠体构成，上述橡胶带层叠体通过将未硫化且带状的橡胶带绕轮胎周向螺旋状重叠卷绕而形成，在包括轮胎转动轴的轮胎子午线截面中，胎面胶(2G)的外端(2Gt)和胎侧胶(3G)的外端(3Gt)形成朝向轮胎轴向外侧厚度以角度α、β递减的圆锥状，而且上述角度α与β之差的绝对值|α-β|是30度以下。

Description

充气轮胎及其制造方法

技术领域

本发明涉及胎面胶和胎侧胶由将橡胶带绕轮胎转动轴螺旋状卷绕的橡胶带层叠体形成的充气轮胎及其制造方法，具体就是一种抑制在它们的重叠部产生成型不良等的技术。

背景技术

在充气轮胎方面，近年提出了用橡胶带层叠体来形成胎面胶和胎侧胶等各种橡胶部件的绕带方式，其中橡胶带层叠体是将形成带状的长尺寸未硫化的橡胶带绕轮胎转动轴螺旋状卷绕而形成的(例如下述专利文献1等)。在这样的方式中，由于不需要大型的橡胶挤压机，因此能够使工厂设备小型化。另外，也无需对制造的每个轮胎所需的橡胶挤压机的喷嘴进行更换以及调整作业等。这种方式在近年的多品种少量生产的倾向较强的形势下具有巨大的优点。

然而，图3(b)所示，通过绕带方式形成的橡胶部件(橡胶带层叠体)容易在表面出现由橡胶带g的角产生的凸凹。因此，在这样的橡胶带层叠体相互重合的情况下，空气易被封入到凹凸间，进而除了容易产生成型不良以外，还有可能在硫化后使这部分成为耐久性的弱点。

专利文献1：日本特开2005-225278号公报

发明内容

本发明是鉴于以上那样的问题而做出的，其目的主要在于提供一种能够抑制在通过绕带方式形成的橡胶部件的重叠部封入空气，进而防止成型不良或降低耐久性的充气轮胎及其制造方法。

本发明中技术方案1所述的发明是一种充气轮胎，其特征在于，具有配置于胎面部的胎面胶和配置于胎侧部的胎侧胶，并且上述胎面胶的轮胎轴向的外端与上述胎侧胶的轮胎径向的外端相互重叠，上述胎面胶和上述胎侧胶均由橡胶带层叠体构成，其中上述橡胶带层叠体是通过将未硫化且带状的橡胶带沿轮胎周向螺旋状重叠卷绕而形成的，在包括轮胎转动轴的轮胎子午线截面中，上述胎面胶的上述外端形成：厚度朝向轮胎轴向外侧以角度α递减的圆锥状；上述胎侧胶的上述外端形成：厚度朝向轮胎径向外侧以角度β递减的圆锥状，上述角度α与β之差的绝对值|α-β|是30度以下。

另外，技术方案2所述的发明是在技术方案1所述的充气轮胎的基础上，在上述轮胎子午线截面中，上述胎侧胶具有比轮胎最大宽度位置更靠轮胎径向外侧延伸的外侧部分，并且在上述外侧部分中，在该外侧部分的外表面和内侧平行线之间的橡胶带的交界线，相对于上述外表面以30度以下的角度倾斜，其中该内侧平行线是在距该外表面1mm的内侧与外表面平行延伸的线。

另外，技术方案3所述的发明是在技术方案1或2所述的充气轮胎的基础上，在上述轮胎子午线截面中，上述胎侧胶具有：比轮胎最大宽度位置更靠轮胎径向外侧延伸的外侧部分、和比轮胎最大宽度位置更靠内侧延伸的内侧部分，在上述内侧部分的橡胶带的卷绕间距是在上述外侧部分的橡胶带的卷绕间距的0.5～0.8倍。

另外，技术方案4所述的发明是在技术方案2或3所述的充气轮胎的基础上，在上述外侧部分的橡胶带的卷绕间距为5mm以上。

另外，技术方案5所述的发明是在技术方案1至4中任意一项所述的充气轮胎的基础上，上述绝对值|α-β|是20度以下。

本发明中技术方案6所述的发明是一种充气轮胎的制造方法，其特征在于，是用于制造如下的充气轮胎的方法，上述充气轮胎具有：配置于胎面部的胎面胶、和配置于胎侧部且轮胎径向外端与上述胎面胶的轮胎轴向外端重叠的胎侧胶，上述充气轮胎的制造方法包括以下工序：胎面胶成形的工序，通过将未硫化且带状的橡胶带沿轮胎周向螺旋状重叠卷绕，从而使上述胎面宽度方向的外端形成厚度以角度α′递减的圆锥状；胎侧胶成形的工序，通过将未硫化且带状的橡胶带沿轮胎周向螺旋状重叠卷绕，从而使上述胎侧胶的与上述胎面胶的上述外端重叠的外端形成厚度以角度β′递减的圆锥状；将上述胎面胶的外端和上述胎侧胶的外端重叠的工序，并且上述角度α′和β′之差|α′-β′|是30度以下。

另外，技术方案7所述的发明是在技术方案6所述的充气轮胎的制造方法的基础上，上述胎侧胶具有：比加工完成的轮胎的轮胎最大宽度位置更靠轮胎径向外侧延伸的外侧部分、和比轮胎最大宽度位置更靠内侧延伸的内侧部分，还包括如下的工序，即、在上述内侧部分以等于上述外侧部分的橡胶带的卷绕间距的0.5～0.8倍卷绕橡胶带。

另外，技术方案8所述的发明是在技术方案6或7所述的充气轮胎的制造方法的基础上，上述差|α′-β′|是20度以下。

在本发明的充气轮胎及其制造方法中，用橡胶带制作且相互重叠的胎面胶和胎侧部的外端，均由厚度以角度α、β递减的圆锥状形成，而且上述角度α与β之差的绝对值|α-β|被限制为较小。于是，通过减小两个橡胶的上述角度差，由此例如各橡胶表面形成的高低差的间距近似，在它们重叠时易相互咬合。因此，降低在重叠部封入空气的量，从而防止成型不良或降低耐久性。

附图说明

图1是本实施方式的充气轮胎的正规状态的剖视图。

图2是其要部放大图。

图3是本实施方式的橡胶带的剖视图。

图4(a)、(b)是橡胶带层叠体的端部的剖视图。

图5(a)、(b)是说明SOT构造和TOS构造的轮胎制造方法的剖视简图。

图6(a)、(b)是未硫化状态下的胎面胶和胎侧胶的各外端的剖视图。

图7是表示将未硫化的状态下的胎面胶和胎侧胶的各外端重叠的状态的剖视图。

图8是正规状态下的胎侧部的外表面附近的剖视图。

图9是说明橡胶带的交界线的角度θ的图8的要部放大图。

附图标记说明：1...充气轮胎；2...胎面部；2G...胎面胶；2Gt...胎面胶外端；3...胎侧部；3G...胎侧胶；3Gt...胎侧胶外端；g...橡胶带。

具体实施方式

以下，基于附图说明本发明的一个实施方式。

图1是本实施方式的充气轮胎1的正规状态的剖视图，图2中分别表示了其要部放大图。在此，上述正规状态是指将轮胎轮辋组装于正规轮辋J且填充了正规内压的无负载的状态，在未特殊说明的情况下，充气轮胎的各部的尺寸为该正规状态下的值。

另外，上述“正规轮辋”是在包括轮胎所依据的规格的规格体系中，该规格按每一轮胎规定的轮辋，例如，如果是JATMA，则为“标准轮辋”，如果是TRA，则为“Design Rim”，如果是ETRTO，则为“MeasuringRim”。

另外，上述“正规内压”是在包括轮胎所依据的规格的规格体系中，各规格按每一轮胎规定的空气压力，如果是JATMA，则为“最高空气压力”，如果是TRA，则为表“TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLDINFLATION PRESSURES”所记载的最大值，如果是ETRTO，则为“INFLATION PRESSURE”，然而在轮胎为轿车用的情况下为180kPa。

上述充气轮胎1具有：胎体6，其从胎面部2经过胎侧部3而到达胎圈部4的胎圈芯5；带束层7，其配置在上述胎体6的轮胎径向外侧并且胎面部2的内部，在本实施方式中，其是表示轿车用的子午线轮胎。

上述胎体6由子午线构造的一枚以上、在本例中由一枚胎体帘布6A构成，其中该胎体帘布6A是将由有机纤维构成的胎体帘线相对于轮胎赤道C例如以75°～90°的角度排列而成。另外，胎体帘布6A具有：主体部6a，其从胎面部2经过胎侧部3而到达胎圈部4的胎圈芯5；折返部6b，其从该主体部6a延伸绕胎圈芯5从轮胎轴向内侧向外侧折返。这里，在胎体帘布6A的主体部6a与折返部6b之间配置由硬质橡胶构成的胎圈三角胶8，用于适宜地加强胎圈部4。

上述带束层7由将钢帘线相对于轮胎赤道C例如以10～40°的小角度倾斜排列的至少两枚，本例中是将轮胎径向内、外两枚带束层帘布7A、7B在带束层帘线相互交叉的方向上重叠而构成。

在上述带束层7的轮胎径向外侧配置有在胎面部2的几乎全宽的范围延伸的胎面胶2G。另外，在胎侧部3的胎体6的轮胎轴向外侧配置有在轮胎最大宽度位置M向轮胎径向内、外延伸的胎侧胶3G。这里，上述轮胎最大宽度位置M被确定为，在上述正规状态中胎体帘布6A的主体部6a伸出到轮胎轴向最外侧的轮胎径向的位置。另外，在带束层7的两端部和胎体6之间，配置有截面大致形成三角形状的缓冲胶CG。

如图2所示，上述胎面胶2G和胎侧胶3G均由橡胶带层叠体形成，该橡胶带层叠体通过将未硫化并且带状的橡胶带g沿轮胎周向螺旋状重叠卷绕而形成。换而言之，本实施方式的充气轮胎1是对用由这样的橡胶带层叠体构成的胎面胶2G和胎侧胶3G成形的生胎进行硫化而获得的。这里，图2中等用符号e表示的是即使硫化后也能够确认的橡胶带g的界面。

上述橡胶带g例如适合使用宽度Wg为5～50mm，并且厚度Tg为0.5～3.0mm的橡胶带。在上述宽度Wg小于5mm的情况下，在加工各橡胶材料时有可能增大卷绕圈数，相反如果超过50mm，则存在难以获得期望形状的橡胶材料的倾向。另外，在上述厚度Tg小于0.5mm的情况下，由于卷绕时容易断裂因此有可能降低卷绕作业性，相反如果超过3.0mm，则有可能使橡胶带层叠体10外表面产生的锯齿状的凹凸过度增大，因而易发生成型不良等。

本实施方式的橡胶带g在横截面中表示出两端部形成圆锥状的大致梯形状。如图4(a)、(b)排列比较的那样，在一边以相同的卷绕间距P沿轴向错开一边螺旋卷绕的情况下，截面梯形状的橡胶带g与截面矩形状的橡胶带相比较，能够更平滑地减小表面的凹凸进而有助于抑制成型不良或封入空气。然而不言而喻橡胶带不限定于截面梯形状。

这里，由于在将橡胶带g作成截面梯形状的情况下，能够更有效地发挥上述的效果，因此其两端部的圆锥角γ优选为5度以上，更优选为10度以上，并且优选为80度以下，更优选为60度以下。

如图1和图2所示，胎面胶2G的轮胎轴向外端2Gt、和胎侧胶3G的轮胎径向外端3Gt相互重叠。在本实施方式中，表示了胎侧胶3G以覆盖胎面胶2G的方式重叠的SOT(Sidewall Over Tread)构造。这样的构造的轮胎，例如图5(a)所示通过在圆筒状的型模F上在收缩的气袋Bd上卷绕橡胶带而形成胎侧胶3G，之后气袋B膨胀，在预先粘贴了胎面胶2G的膨胀状态的胎体6的侧部与胎侧胶3G粘贴而形成。

然而，充气轮胎1与上述的构造相反，可以是胎面胶2G覆盖胎侧胶3G的所谓的TOS(Tread Over Sidewall)构造。在这种情况下，例如图5(b)所示，在卷绕安装于型模F上的圆筒状的胎体6的外侧卷绕橡胶带g形成胎侧胶3G，之后，在环状膨胀的胎体6上粘贴胎面胶2G(省略图示)。

在本实施方式的充气轮胎1中，在包括轮胎转动轴的轮胎子午线截面中，胎面胶2G的上述外端2Gt形成：厚度朝向轮胎轴向外侧以角度α递减的圆锥状。同样，上述胎侧胶3G的上述外端3Gt也形成：厚度朝向轮胎径向外侧以角度β递减的圆锥状。而且，上述角度α与β之差的绝对值|α-β|被限制在30度以下，更优选限制在20度以下，最优选限制在10度以下。

图6(a)、(b)表示未硫化状态下的胎面胶2G和胎侧胶3G的各外端2Gt、3Gt的横截面。胎面胶2G被作成胎面宽度方向的外端2Gt厚度以角度α′递减的圆锥状。另外，胎侧胶3G也被作成与胎面胶2G的上述外端2Gt重叠的外端3Gt厚度以角度β′递减的圆锥状。这里，上述角度α′和β′是，从卷绕始端的橡胶带g的边缘k1引到第3层橡胶带g的边缘k3的直线，与连接第3层橡胶带g的边缘k3和从该边缘k3引到橡胶材料的内周面i的垂线的垂点N的直线所形成的角度。

另外，图7是表示未硫化状态的胎面胶2G的外端2Gt与胎侧胶3G的外端3Gt重合的重叠部j的放大图。

上述角度α′、β′均为橡胶带g的卷绕间距P的函数。即，当橡胶带g的卷绕间距P较小时则上述角度α′和β′增大，相反当橡胶带g的卷绕间距P较大时，则上述角度α′和β′减小。而且，由于上述角度之差|α′-β′|较小，因此各外端2Gt与3Gt重合时各橡胶材料表面的高低差的间距也近似，因此易于相互紧密咬合。因此，在胎面胶2G与胎侧胶3G的重叠部j降低空气的封入量，进而防止成型不良或降低耐久性。另外，上述各外端2Gt与3Gt重合的区域的刚性分布均匀，因此易在行驶性能方面获得平衡，也易于性能协调。

未硫化的状态下的角度之差|α′-β′|通过各种试验确认为，即使在硫化后的轮胎中实质上也大致保持为上述角度之差|α-β|。如图2所示，硫化后的上述角度α、β在将胎面胶2G的外端2Gt的顶部设为A点、将胎侧胶3G的外端3Gt的顶部设为B点、将从A点到胎侧胶3G的外表面的垂线L1的垂点设为D点、将从B点到胎面胶2G的轮胎径向内侧的轮廓线的垂线L2的垂点设为E点时，定义如下。

角度α＝∠EAB，角度β＝∠ABD。

作为最优选的方式，图7所示，在包括任意的轮胎转动轴的轮胎子午线截面中，胎面胶2G的外端2Gt的凹凸和胎侧胶3G的外端3Gt的凹凸中的至少一个，更优选如图7那样重叠部j的全部凹凸以相互咬合的方式重叠。由此，能够更可靠地抑制在重叠部j封入空气。

另外，如果减小上述角度α或β，由于各橡胶的外端2Gt、3Gt的刚性降低，有可能降低粘贴作业时的生产率，因此均优选为5度以上，更优选为10度。相反，如果增大上述角度α或β，由于橡胶带g的卷绕间距P减小有可能使生产率变差，因此均优选为80度以下，更优选为60度以下。这里，在未硫化(生胎)的状态下的上述角度α′和β′优选为也限定在与上述同样的角度范围。

另外，图8表示正规状态下的在包括轮胎转动轴的轮胎子午线截面处的胎侧部3外表面附近的放大剖视图(但该部分是除在胎侧部3的外表面3A凸现文字或图案等的装饰部以外的部分)。在图8中，在胎侧胶3G的比轮胎最大宽度位置M更向轮胎径向外侧延伸的外侧部分3Go内，其外表面3A和距该外表面3A 1mm内侧与外表面3A平行延伸的内侧平行线PL之间的橡胶带g的交界线e，相对于上述外表面以30度以下倾斜，更优选为以10～30度的角度θ倾斜。

在胎侧部3的上述外侧部分3Go中，行驶中作用的表面变形比较大。因此，在胎侧部的外侧部分3Go中，通过将橡胶带g的交界线e相对于外表面3A限制在30度以下较小的角度θ，由此即使对于胎侧部3的较大的弯曲变形，也能够有效地防止以橡胶带g的交界线e为起点产生裂缝，从而进一步提高耐久性。

如图9放大表示的那样，上述角度θ是由经过胎侧部3的外表面3A与橡胶带g的交界线e的交点X的切线TL，和从上述交点X沿着交界线e与内侧平行线PL相交的点S延伸的直线XS所形成的角度。

另外，发明人着眼于在生胎成型时的定型工序中，胎侧部的外侧部分3Go在轮胎轴向外侧形成凸状的比较大的变形。并发现这样的变形，对胎侧胶3G的橡胶带g作用长度方向的张力，并使存留的空气在橡胶带g、g间分散，并且，将空气按压并排出到外部。另一方面，在内侧部分3Gi中，在上述定型工序中变形量也比较小，因此难以排出橡胶带g、g间存留的空气。

因此，本实施方式的胎侧胶3G，在比轮胎最大宽度位置M更靠轮胎径向内侧延伸的内侧部分3Gi的橡胶带g的卷绕间距Pi，为在外侧部分3Go的橡胶带g的卷绕间距Po的0.5～0.8倍进行相对较小的卷绕。于是，由于胎侧胶3G的卷绕间距在各区域不同，因此在外侧部分3Go中，减小露出到外表面3A的橡胶带的交界线e从而提高耐久性，并且在内侧部分3Gi中由于橡胶带g相对紧密地重叠卷绕，因此能够确保空气的排气通路更多。

这里，虽然与外侧部分3Go相比，内侧部分3Gi的外表面3A中橡胶带g的交界线e出现的较多，然而由于该部分变形量较少因此实质上不会产生耐久性变差。

另外，在上述外侧部分3Go的橡胶带的卷绕间距Po优选为5mm以上，更优选为7mm以上。如果上述卷绕间距Po小于5mm，则在外侧部分3Go上出现多条橡胶带的交界线e，因而容易引起以那些位置为起点的裂缝。另一方面，如果上述卷绕间距Po过大，由于以充分的厚度形成胎侧胶3G很困难，因此优选为30mm以下，更优选为25mm以下。

以上说明了本发明的实施方式，然而本发明不限定于上述具体的实施方式，还能够变形为各种方式而实施。另外，上述实施方式中，以轿车用子午线轮胎为例进行了说明，然而本发明也能够适用于摩托车用或载重车用等各种类型的轮胎。

实施例

基于表1的规格，分别制造了轮胎尺寸215/45ZR17的轿车用子午线轮胎1000条。而且，对各轮胎因在胎面胶与胎侧胶的重叠部(胎壁部)存留空气而产生的成型不良的发生率、缺陷(外观不良)发生率以及鼓耐久性进行了测试。鼓耐久性测试的条件如下，将到产生损伤为止的时间以比较例为100的指数表示。数值越大越优越。

轮辋：17×7J

空气压：200kPa

载荷：8.02kN

速度：80km/h。

这里，虽然橡胶带配比不同，然而胎面胶和胎侧胶共同使用图3表示的横截面为梯形、宽度Wg为15mm、厚度Tg为1.5mm、圆锥角γ为45度的橡胶带。

测试结果表示于表1，确认了实施例的轮胎大幅度降低了成型不良并且耐久性优越。

表1：

本发明能够优选作为车辆用充气轮胎利用。

Claims (8)

1.一种充气轮胎，其特征在于，具有配置于胎面部的胎面胶和配置于胎侧部的胎侧胶，并且所述胎面胶的轮胎轴向的外端与所述胎侧胶的轮胎径向的外端相互重叠，

所述胎面胶和所述胎侧胶均由橡胶带层叠体构成，其中所述橡胶带层叠体是通过将未硫化且带状的橡胶带沿轮胎周向螺旋状重叠卷绕而形成的，

在包括轮胎转动轴的轮胎子午线截面中，所述胎面胶的所述外端形成：厚度朝向轮胎轴向外侧以角度α递减的圆锥状；所述胎侧胶的所述外端形成：厚度朝向轮胎径向外侧以角度β递减的圆锥状，

所述角度α与β之差的绝对值|α-β|是30度以下。

2.根据权利要求1所述的充气轮胎，其中

在所述轮胎子午线截面中，所述胎侧胶具有比轮胎最大宽度位置更靠轮胎径向外侧延伸的外侧部分，并且

在所述外侧部分中，在该外侧部分的外表面和内侧平行线之间的橡胶带的交界线，相对于所述外表面以30度以下的角度倾斜，其中该内侧平行线是在距该外表面1mm的内侧与外表面平行延伸的线。

3.根据权利要求1或2所述的充气轮胎，其中

在所述轮胎子午线截面中，所述胎侧胶具有：比轮胎最大宽度位置更靠轮胎径向外侧延伸的外侧部分、和比轮胎最大宽度位置更靠内侧延伸的内侧部分，

在所述内侧部分的橡胶带的卷绕间距是在所述外侧部分的橡胶带的卷绕间距的0.5～0.8倍。

4.根据权利要求2或3所述的充气轮胎，其中在所述外侧部分的橡胶带的卷绕间距为5mm以上。

5.根据权利要求1至4的任意一项所述的充气轮胎，其中所述绝对值|α-β|是20度以下。

6.一种充气轮胎的制造方法，其特征在于，是用于制造如下的充气轮胎的方法，所述充气轮胎具有：配置于胎面部的胎面胶、和配置于胎侧部且轮胎径向外端与所述胎面胶的轮胎轴向外端重叠的胎侧胶，

所述充气轮胎的制造方法包括以下工序：

胎面胶成形的工序，通过将未硫化且带状的橡胶带沿轮胎周向螺旋状重叠卷绕，从而使所述胎面宽度方向的外端形成厚度以角度α′递减的圆锥状；

胎侧胶成形的工序，通过将未硫化且带状的橡胶带沿轮胎周向螺旋状重叠卷绕，从而使所述胎侧胶的与所述胎面胶的所述外端重叠的外端形成厚度以角度β′递减的圆锥状；

将所述胎面胶的外端和所述胎侧胶的外端重叠的工序，

并且所述角度α′和β′之差|α′-β′|是30度以下。

7.根据权利要求6所述的充气轮胎的制造方法，其中

所述胎侧胶具有：比加工完成的轮胎的轮胎最大宽度位置更靠轮胎径向外侧延伸的外侧部分、和比轮胎最大宽度位置更靠内侧延伸的内侧部分，

还包括如下的工序，即、在所述内侧部分以等于所述外侧部分的橡胶带的卷绕间距的0.5～0.8倍卷绕橡胶带。

8.根据权利要求6或7所述的充气轮胎的制造方法，其中所述差|α′-β′|是20度以下。

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