充气轮胎及其生产方法.pdf

一种充气轮胎，其减少了胎体帘布层与内、外芯件(5i、5o)的间隔并且提高了操纵稳定性。胎体帘布层的径向内端部被保持在内芯件与外芯件(5i、5o)之间而没有反包于胎圈芯。内、外芯件(5i、5o)由绕轮胎轴线螺旋地缠绕的胎圈帘线(10i、10o)的螺旋体制成。在内芯件(5i)中，胎圈帘线(10i)的最终捻向与在从轮胎轴向外侧观察的侧视图面中的胎圈帘线(10i)绕轮胎轴线的缠绕方向相同。在外芯件(5o)中，胎圈帘线(10o)的最终捻向与胎圈帘线(10o)的缠绕方向相反。

1.  一种充气轮胎，所述充气轮胎包括胎体，所述胎体包括从胎面部经胎侧部延伸至胎圈部的胎圈芯的胎体帘布层；其中
所述胎圈芯由轴向上的内芯件和外芯件制成，并且所述胎体帘布层的径向内端部被保持在所述内芯件与所述外芯件之间而没有反包于所述胎圈芯；
所述内芯件和所述外芯件由通过将由多个捻合的钢丝制成的胎圈帘线从径向内侧向径向外侧绕轮胎轴线螺旋地缠绕而成的螺旋体形成；并且
在所述内芯件中，所述胎圈帘线的最终捻向与在从轮胎轴向外侧观察的侧视图中的所述胎圈帘线绕所述轮胎轴线的缠绕方向相同；并且在所述外芯件中，所述胎圈帘线的最终捻向与在所述从轮胎轴向外侧观察的侧视图中的所述胎圈帘线绕所述轮胎轴线的缠绕方向相反。

2.  如权利要求1所述的充气轮胎，其中，所述内芯件中的所述胎圈帘线绕所述轮胎轴线的缠绕方向与所述外芯件中的所述胎圈帘线绕所述轮胎轴线的缠绕方向相同。

3.  如权利要求1或2所述的充气轮胎，其中，所述胎体帘布层具有在180摄氏度时的热收缩不低于1.5％的胎体帘线。

4.  一种用于充气轮胎的生产方法，所述充气轮胎包括胎体，所述胎体包括从胎面部经胎侧部延伸至胎圈部的胎圈芯的胎体帘布层，其中
所述生产方法包括生胎成型步骤，所述生胎成型步骤中利用外表面上具有轮胎成型表面的刚性芯、通过将包含所述胎圈芯和所述胎体帘布层的未硫化的轮胎部件按次序附于所述轮胎成型表面上来形成生胎；
所述生胎成型步骤包括：
第一芯件步骤，所述第一芯件步骤中通过将由多个捻合 的钢丝制成的胎圈帘线从径向内侧向径向外侧绕轮胎轴线螺旋地缠绕而在所述轮胎成型表面上形成内芯件，
胎体成型步骤，所述胎体成型步骤包括将所述胎体帘布层的径向内端部附于所述内芯件的轴向上的外侧表面的步骤，以及
第二芯件步骤，所述第二芯件步骤中通过将所述胎圈帘线从径向内侧向径向外侧绕所述轮胎轴线螺旋地缠绕而在所述胎体帘布层的所述径向内端部的轮胎轴向外侧处形成外芯件；以及
在所述第一芯件步骤中，所述胎圈帘线的最终捻向与在从所述轮胎轴向外侧观察的侧视图中的所述胎圈帘线绕所述轮胎轴线的缠绕方向相同，并且
在所述第二芯件步骤中，所述胎圈帘线的最终捻向与在从所述轮胎轴向外侧观察的侧视图中的所述胎圈帘线绕所述轮胎轴线的缠绕方向相反。

5.  如权利要求4所述的用于充气轮胎的生产方法，其中，所述第一芯件步骤中的所述胎圈帘线的缠绕方向与所述第二芯件步骤中的所述胎圈帘线的缠绕方向相同。

6.  如权利要求4或5所述的用于充气轮胎的生产方法，其中，所述胎体帘布层具有在180摄氏度时的热收缩不低于1.5％的胎体帘线。

充气轮胎及其生产方法
技术领域
本发明涉及一种具有如下胎圈结构的充气轮胎以及该充气轮胎的生产方法，在该胎圈结构中，胎体帘布层的径向内端部被保持在轴向上的内芯件与外芯件之间。
背景技术
近年来，提出了一种使用刚性芯(a)的生产方法(在下文中，称为“芯模制轮胎法”)，其中该刚性芯(a)具有与硫化轮胎的轮胎内表面构型几乎相同的外表面构型，如图11(A)所示。在该芯模制轮胎法中，将诸如内衬层橡胶、胎体帘布层、胎圈芯、环带帘布层、胎侧胶和胎面胶的轮胎部件按次序附于刚性芯(a)上。这样形成了未硫化轮胎(t)。未硫化轮胎(t)与刚性芯(a)一起被放置于硫化模具(b)中并且在作为内模的刚性芯(a)与作为外模的硫化模具(b)之间被硫化。
在该芯模制轮胎法中，很难采用如常规轮胎那样的使胎体帘布层的两个端部都反包于各个胎圈芯的结构。因此，以下专利文件1公开了图11(B)所示的结构。也就是说，胎圈芯(d)被划分成轴向上的内芯件和外芯件(d1、d2)。并且，胎体帘布层(c)的两个端部都被保持在该内芯件与外芯件(d1、d2)之间。内、外芯件(d1、d2)形成为通过将胎圈帘线(钢帘线)(e)绕轮胎轴线螺旋地缠绕而形成的螺旋体。
然而，在以芯模制轮胎法形成轮胎的情况下，调查发现胎体帘线的张力不够，并且这有可能降低转向稳定性。由于该原因，在硫化期间，胎圈芯(d)对胎体帘布层(c)的约束力变得不足，胎体帘布层(c)有可能沿松动方向(径向向外)从芯件(d1、d2)之间移出。因此，由于沿松动方向的运动，即使在硫化期间胎体帘线中发生热收缩，也不能充分施加沿胎体帘线方向的张力。
并且本发明人的研究结果表明：胎圈帘线(e)的捻向T以及胎圈 帘线(e)绕轮胎轴线J的缠绕方向R导致了沿松动方向的运动，如图12(A)所示。即，在常规芯件(d1、d2)中，胎圈帘线(e)绕轮胎轴线J的缠绕方向R是相同的，并且胎圈帘线(e)具有相同的捻向T。因此，如图12(B)所示，当内芯件和外芯件(d1、d2)中的一者(在图12(B)中为外芯件d2)中的胎体帘线(c1)发生热收缩(f)时，胎圈帘线(e)沿反捻方向旋转。由于帘线的钢丝易于沿反捻方向运动，因此胎体帘布层(c)易于沿热收缩方向运动并且不经受张力。
引用
专利文献
专利文件1：日本公布的未经审查的申请No.2006-160236
发明内容
本发明要解决的问题
本发明基于限制内芯件和外芯件中的胎圈帘线的最终捻向和缠绕方向，并且能够在抑制内、外芯件的胎体帘线松动的同时对胎体帘线施加张力，从而意在提供能够提高转向稳定性的充气轮胎以及制造该充气轮胎的方法。
解决问题的手段
根据本申请的第一发明，充气轮胎包括胎体，该胎体包括从胎面部经胎侧部延伸至胎圈部的胎圈芯的胎体帘布层。胎圈芯由轴向上的内、外芯件制成，并且胎体帘布层的径向内端部被保持在内芯件与外芯件之间而没有反包于胎圈芯。内芯件和外芯件由通过将由多个捻合的钢丝制成的胎圈帘线从径向内侧向径向外侧绕轮胎轴线螺旋地缠绕而成的螺旋体形成。并且在内芯件中，胎圈帘线的最终捻向与在从轮胎轴向外侧观察的侧视图中的胎圈帘线绕轮胎轴线的缠绕方向相同。在外芯件中，胎圈帘线的最终捻向与在从轮胎轴向外侧观察的侧视图中的胎圈帘线绕轮胎轴线的缠绕方向相反。
根据本申请的第二发明，提供一种用于如下充气轮胎的生产方法，该充气轮胎包括胎体，该胎体包括从胎面部经胎侧部延伸至胎圈部的胎 圈芯的胎体帘布层。该生产方法包括利用外表面上具有轮胎成型表面的刚性芯、通过将包含胎圈芯和胎体帘布层的未硫化的轮胎部件依次附于轮胎成型表面上来形成生胎的生胎成型步骤。该生胎成型步骤包括：通过将由多个捻合的钢丝制成的胎圈帘线从径向内侧向径向外侧绕轮胎轴线螺旋地缠绕而在轮胎成型表面上形成内芯件的第一芯件步骤；包括将胎体帘布层的径向内端部附于内芯件的轴向外侧表面的步骤的胎体成型步骤；以及通过将胎圈帘线从径向内侧向径向外侧绕轮胎轴线螺旋地缠绕而在胎体帘布层的径向内端部的轮胎轴向外侧上形成外芯件的第二芯件步骤。在第一芯件步骤中，胎圈帘线的最终捻向与在从轮胎轴向外侧观察的侧视图中的胎圈帘线绕轮胎轴线的缠绕方向同向。在第二芯件步骤中，胎圈帘线的最终捻向与在从轮胎轴向外侧观察的侧视图中的胎圈帘线绕轮胎轴线的缠绕方向相反。
发明效果
在本发明的内芯件中，如上文所公开的，胎圈帘线的最终捻向与在从轮胎轴向外侧观察的侧视图中的胎圈帘线绕轮胎轴线的缠绕方向相同。相反，在外芯件中，胎圈帘线的最终捻向与在从轮胎轴向外侧观察的侧视图中的胎圈帘线绕轮胎轴线的缠绕方向相反。
因此，当胎体帘线中发生热收缩时，内芯件和外芯件的胎圈帘线都沿变紧方向捻合。因此，热收缩方向上的约束力增大，并且能够将张力施加至胎体帘线。因此，能够提高转向稳定性。
附图说明
图1是示出了根据本发明的充气轮胎的示例的截面图。
图2是示出了胎圈芯的芯件的侧视图。
图3是示出了胎圈帘线在内芯件和外芯件中的捻向和缠绕方向的概念图。
图4是示出了芯件的形成方法的示例的图解立体图。
图5(A)和图5(B)是示出了该实施方式中的用于内芯件的胎圈帘线的截面图和图解立体图。
图6(A)和图6(B)是示出了该实施方式中的用于外芯件的胎圈帘线的截面图和图解立体图。
图7是解释了本发明的功能效果的胎圈芯的截面图。
图8是示出胎圈帘线在内芯件和外芯件中的捻向和缠绕方向的另一示例的概念图。
图9(A)和图9(B)是示出了具有由多个胎体帘布层制成的胎体的胎圈结构的示例的简洁的截面图。
图10(A)至10(C)是示出了第一芯件步骤、胎体成型步骤、以及第二芯件步骤的截面图。
图11(A)是解释了芯模制轮胎法的截面图，以及图11(B)是示出了待用于芯模制轮胎法的轮胎中的胎圈结构的截面图。
图12(A)是示出了常规胎圈芯的芯件的概念图，以及图12(B)是示出了该常规胎圈芯的芯件的问题点的截面图。
具体实施方式
在下文中，将详细描述本发明的实施方式。
如图1所示，根据本发明的充气轮胎1包括从胎面部2经胎侧部3延伸至胎圈部4的胎圈芯5的胎体6。在本实施方式中，环带层7布置在胎体6的径向外侧、并且在胎面部2的径向内侧。
环带层7由至少一个环带帘布层——在本实施方式中为两个环带帘布层7A、7B——形成，其中，环带帘线例如以相对于轮胎圆周方向成10度至35度的角度布置。环带层7的环带帘线在帘布层之间彼此相交。这样增大了环带刚度并且有力地加强了胎面部2。
在当前实施方式中，环带层7的径向外侧设置有由相对于圆周方向螺旋式缠绕的束带帘线制成的束带层9，以提高高速耐久性等。就束带层9而言，能够应用一对端束带帘布层以仅覆盖环带层7的轴向上的外端部以及应用全束带帘布层以覆盖环带层7的大致整个宽度。本实施方式示出了由单一全束带帘布层形成束带层9的情况。
胎体6由至少一个胎体帘布层——当前实施方式中为一个胎体帘布层6A——形成，其中，有机纤维胎体帘线例如以相对于轮胎圆周方向成70至90度的角度布置。胎体帘布层6A具有在胎圈部4、4之间延伸的环形形式。并且胎体帘布层6A的径向内端部6AE未反包于胎圈芯5而是保持在胎圈芯5中。
具体地，胎圈芯5由轴向上的内芯件和外芯件5i、5o制成。并且胎体帘布层6A的径向内端部6AE保持在内芯件和外芯件5i、5o之间。胎圈部4设置有以渐缩的方式分别从内、外芯件5i、5o朝向径向外侧延伸的内胎圈三角胶8i和外胎圈三角胶8o，从而在胎圈部4与胎侧部3之间进行加固。附图中的参考标记15是指用于防止轮辋移位的防擦胶。
如图2所示，内、外芯件5i、5o由通过将胎圈帘线10从径向内侧向径向外侧绕轮胎轴线J螺旋地缠绕而制成的螺旋体形成。当前实施方式示出了如图1所示的芯件5i、5o中的每一者沿轮胎轴向方向形成一列的情况。因此，在胎圈帘线10的有限的缠绕数量之内，能够将芯件5i、5o的径向高度设置在最大值、能够增大与胎体帘布层6A的接触面积、以及能够提高对胎体帘布层6A的两个端部6AE的锁紧力。此外，根据需求，芯件5i、5o中的一者或两者还能够形成为两列以提高胎圈的刚性。
并且在当前实施方式中，如图3中示意性示出的：(1)在内芯件5i中，胎圈帘线10i的最终捻向Ti与在从轮胎轴向外侧观察的侧视图中的胎圈帘线10i绕轮胎轴线J的缠绕方向Ri相同，以及(2)在外芯件5o中，胎圈帘线10o的最终捻向To与在从轮胎轴向外侧观察的侧视图中的胎圈帘线10o绕轮胎轴线J的缠绕方向Ro相反。换言之，Ti＝Ri并且To≠Ro。
例如，如在图4中示意性示出的，通过将胎圈帘线10抵靠着旋转着的刚性芯(a)进行按压使相应的芯件5i、5o中的每一者形成为螺旋形式。因此，在正常情况下，内芯件5i中的胎圈帘线10i的缠绕方向Ri和外芯件5o中的胎圈帘线10o的缠绕方向Ro变得相同(Ri＝Ro)。图2和图3示出了缠绕方向Ri和Ro中的每一者为“逆时针旋转”的情况。
因此，在当前实施方式中，对于内芯件5i，最终捻向Ti为“逆时针旋转”的Z-捻合帘线被用作胎圈帘线10i。该最终捻向Ti为与缠绕方向Ri相同的方向。对于外芯件5o，最终捻向To为“顺时针旋转”的S-捻合帘线被用作胎圈帘线10o。该最终捻向To为与缠绕方向Ro相反的方向。换言之，Ti≠To。
具体地，如图5所示，胎圈帘线10i由多个钢丝F通过捻合在一起而制成。在当前实施方式中，胎圈帘线10i具有包括芯11和护套12的层捻合结构，该芯11通过将三个钢丝F捻合在一起而制成，护套12通过将设置在芯11外侧的8个钢丝F捻合在一起而制成。这时，护套12的捻向(等同于最终捻向Ti)被限定为“逆时针旋转”(Z-捻合)。
然而，如图6所示，胎圈帘线10o具有除捻向之外的与胎圈帘线10i相同的结构。并且护套12的捻向(等同于最终捻向To)被限定为“顺时针旋转”(S-捻合)。
就胎圈帘线10i、10o而言，当已明确了最终捻向Ti、To时，能够采用各种捻合结构，例如诸如通过将n个钢丝F捻合而制成的束捻合结构(1×n)、通过捻合成具有相同的捻向和相同的捻距而制成的斜捻合结构(m/n)、以及通过将m个钢绞线(各个钢绞线通过先将n个钢丝F捻合而获得)捻合而制成的多重捻合结构(m×n)。
为如上所述地进行构造，如图7中所示，当胎体帘线6c内发生热收缩(f)时，内芯件5i的胎圈帘线10i和外芯件5o的胎圈帘线10o分别沿帘线的最外侧的捻合的变紧方向被捻合。这样允许约束力逆着热收缩(f)的方向有效地起作用，并且允许对胎体帘线6c施以张力以及提高转向稳定性。当帘线具有不大于50mm的最终捻距时更好地产生这种效果。
附带地，当胎体帘线6c本身的热收缩太小时，即使约束力增大，也不能提高转向稳定性，因为没有对胎体帘线6c施以张力。因此，在本发明中，当胎体帘线6c在180度下的热收缩优选地不低于1.5％、更优选地不低于2.0％时更有效地提高了转向稳定性。根据JIS-L1017的章节8.10(b)中所示的“加热后的干—热收缩(方法B)”，上述“热收缩”意味着在无载荷状态下将帘线加热五分钟之后的干热收缩。
自然地，当内芯件5i中的胎圈帘线10i的缠绕方向Ri和外芯件5o 中的胎圈帘线10o的缠绕方向Ro均为“顺时针旋转”时，对于内芯件5i，采用具有“顺时针旋转”(S-捻合)的最终捻向Ti的胎圈帘线10i。而对于外芯件5o，采用具有“逆时针旋转”(Z-捻合)的最终捻向To的胎圈帘线10o。
如图8中概念性示出的，当内芯件5i中的胎圈帘线10i的缠绕方向Ri为“逆时针旋转”而外芯件5o的胎圈帘线10o的缠绕方向Ro为“顺时针旋转”时，具有“逆时针旋转”(Z-捻合)的最终捻向Ti、To的同样的帘线可分别用于胎圈帘线10i、10o。同时，当内芯件5i中的胎圈帘线10i的缠绕方向Ri为“顺时针旋转”而外芯件5o中的胎圈帘线10o的缠绕方向Ro为“逆时针旋转”时，具有“顺时针旋转”(S-捻合)的最终捻向Ti、To的同样的帘线可分别用于胎圈帘线10i、10o。
此外，在胎体帘布层6A的数量为多个——例如、如图9(A)所示、两个胎体帘布层6A——的情况下，该多个胎体帘布层6A能够被保持在内芯件5i和外芯件5o之间。然而，如图9(B)所示，优选设置多对内、外芯件5i、5o并且将各个胎体帘布层6A保持在相应的内芯件5i和外芯件5o之间，从而提高约束力。
接下来，将详细描述制造充气轮胎1的方法。该生产方法包括生胎成型步骤和硫化步骤(在图11(A)中示出)。在生胎成型步骤中，通过使用在外表面上设置有轮胎成型表面(as)的刚性芯(a)(如图4所示)，将未硫化的轮胎部件连续地附于轮胎成型表面(as)上。从而形成生胎(t)。在硫化步骤中，生胎(t)与刚性芯(a)一起被放置于硫化模具(b)中并且被硫化然后成型。
如图10(A)-(C)所示，生胎成型步骤包括第一芯件步骤S1、胎体成型步骤S2和第二芯件步骤S3。在第一芯件步骤S1中，与未硫化轮胎一起上胶的胎圈帘线10i在轮胎成型表面(as)上绕轮胎轴线从径向内侧向径向外侧螺旋地缠绕，从而形成内芯件5i。附图标记16是指内衬层橡胶。
胎体成型步骤S2包括将胎体帘布层6A的径向内端部6AE附于内芯件5i的轴向外侧表面的步骤S2a。
在第二芯件步骤S3中，在在胎体帘布层6A的径向内端部6AE的轴向外侧处，已上胶的胎圈帘线10o从径向内侧向径向外侧绕轮胎轴线 螺旋地缠绕，从而形成外芯件5o。
同时，如图3和图8所示，在第一芯件步骤S1中，胎圈帘线10i的最终捻向Ti具有与在从轮胎轴向外侧观察的侧视图中的胎圈帘线10i绕轮胎轴线J的缠绕方向Ri相同的方向。在第二芯件步骤S3中，胎圈帘线10o的最终捻向To具有与在从轮胎轴向外侧观察的侧视图中的胎圈帘线10o绕轮胎轴线J的缠绕方向Ro相反的方向。
上文已经详细描述了本发明的特别优选的实施方式，本发明不限于所示实施方式，其能够通过对各方面进行修改来实施。
示例
为确认本发明的效果，具有图1所示的内部结构的充气轮胎(225/40R18)是以芯模制轮胎法制造而成的。各个试验轮胎的胎圈结构基于表1所示的规格。在转向稳定性方面对各个试验轮胎进行了测试，并且对比了测试结果。在各个轮胎中，位于轮胎赤道线的一侧的胎圈芯和位于轮胎赤道线的另一侧的胎圈芯具有如表1所示的相同结构。
表1所示的胎圈帘线具有除捻向之外的相同的规格，比如捻合结构(2/7×0.37)、1.41mm的帘线直径、以及50mm的捻距。在胎体帘线方面，帘线为1670/2分特(dtex)的PET、1840/2分特的人造纤维、1100/2分特的芳族聚酰胺。
转向稳定性:在轮辋(8.5J)和内部压力(210kPa)的情况下，将试验轮胎安装到车辆(2000cc，FR汽车)的全部四个轮子上，并且在冈山国际赛道的道路上(连续行驶五圈)对制动、转向、加速、操纵、单圈时间方面进行测试。以职业驾驶员的感觉检验来进行评价并且以一至十的等级显示评价。数值越大，则其在转向稳定性方面越为有利。

如表中所示的当前实施方式的轮胎的极佳的转向稳定性得以证实。
附图标记描述
1 充气轮胎
2 胎面部
3 胎侧部
4 胎圈部
5 胎圈芯
5i 内芯件
5o 外芯件
6 胎体
6A 胎体帘布层
6AE 内端部
10、10i、10o 胎圈帘线
F 钢丝
Ri、Ro 缠绕方向
S1 第一芯件步骤
S2 胎体成型步骤
S3 第二芯件步骤
Ti、To 捻向