刚性强化环以及使用该刚性强化环的轮胎硫化方法

摘要

本发明提供一种在提高充气轮胎的尺寸精度的同时，不会降低设计自由度以及生产性的充气轮胎的硫化方法。一种轮胎硫化方法，其将生胎(T)设置在金属模具(1)内并将气囊(2)插入生胎(T)的内侧使其膨胀，从而向轮胎径向外侧按压并硫化成型，其特征在于，在相当于生胎(T)胎面部的区域的内周面和相当于气囊(2)胎面部的区域的外周面之间，介存有刚性强化环(3)的状态下，使气囊(2)膨胀。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于充气轮胎的硫化成型的环状构件以及使用该环状构件的轮胎硫化方法。

背景技术

作为对充气轮胎进行硫化成型的方法，在金属模具内部设置生胎后，在该生胎内部插入硫化用气囊，注入、填充蒸汽等使其膨胀，从而对生胎进行加压、加热的情况较多。但是，使用硫化用气囊的硫化成型中，可能发生充气轮胎的构成构件流动，不按照设计配置的情况。此时，存在无法发挥所期待的轮胎性能的问题。此外，要制造高性能的充气轮胎，需要进一步提高轮胎构成构件的配置精度。

为了提高充气轮胎的尺寸精度并提高轮胎性能，提出有将刚性型芯作为内模使用的硫化方法(例如参照专利文献1)。然而，使用刚性型芯的硫化方法中，存在以下问题：难以应对硫化时的轮胎的热膨胀，可适用的轮胎形状受到限制；难以从内模取下硫化后的轮胎，生产性较低；制造成本高。因此，需要一种在提高充气轮胎的尺寸精度的同时，不会降低设计自由度以及生产性的充气轮胎的硫化方法。

此外，作为对充气轮胎进行硫化成型的方法，还已知有在金属模具的内部设置生胎后，在该生胎内侧压入加热介质的硫化成型方法，即所谓的无气囊硫化(例如参照专利文献2、3)。

然而，无气囊硫化过程中，存在以下问题：生胎的厚度较厚的区域无法充分按压至金属模具，因而可适用的轮胎形状受到限制；还有硫化后的轮胎的内表面形状和尺寸精度不足。因此，需要一种对充气轮胎进行无气囊硫化的硫化方法，其可在确保无气囊硫化的优良生产性的同时，不降低硫化后的轮胎的内表面形状和尺寸精度。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2007-69497号公报

专利文献2：日本专利特开2001-260135号公报

专利文献3：日本专利特开2009-208394号公报

发明内容

发明要解决的问题

本发明的目的在于提供一种用于硫化成型的环状构件以及使用该环状构件的轮胎硫化方法，该环状构件在提高充气轮胎的尺寸精度的同时，不会降低设计自由度以及生产性。

技术方案

为达成上述目的，本发明的刚性强化环以及使用该刚性强化环的轮胎硫化方法由以下的(1)～(23)构成。

(1)一种刚性强化环，其为圆筒形的环，将生胎设置在金属模具内并将气囊从所述生胎的内侧向轮胎径向外侧按压且硫化成型时，其介存于相当于所述生胎胎面部的区域的内周面和相当于所述气囊胎面部的区域的外周面之间，其特征在于，使该环沿周向以规定量拉伸变形时所需的应力比使其沿周向以规定量压缩变形时所需的应力要大。

(2)根据(1)所述的刚性强化环，其特征在于，所述环的外径和硫化后的轮胎的内径大致相同，所述环的宽度和硫化后的轮胎的胎面部的宽度大致相同，并且，可与硫化后的轮胎以及气囊分离。

(3)根据(1)或(2)所述的刚性强化环，其特征在于，将使具有捻合结构的增强丝材料至少沿轮胎周向卷绕的增强体用未硫化橡胶包覆，使其构成硫化的环。

(4)根据(1)～(3)中任一项所述的刚性强化环，其特征在于，所述环的轮胎周向的拉伸刚性比所述气囊的轮胎周向的拉伸刚性要大。

(5)根据(1)～(4)中任一项所述的刚性强化环，其特征在于，所述环在其外周面具有凹部和凸部。

(6)根据(5)所述的刚性强化环，其特征在于，所述环的凹部和凸部沿周向连续延伸。

(7)根据(1)～(6)中任一项所述的刚性强化环，其特征在于，所述环由具有厚度t的主体部和配置在该主体部两侧的锥部构成，该锥部的厚度朝所述环的宽度方向外侧端部从所述厚度t开始递减。

(8)根据(7)所述的刚性强化环，其特征在于，所述锥部的外侧端部的厚度为所述厚度t的1/2以下。

(9)根据(7)或(8)所述的刚性强化环，其特征在于，从所述锥部的外侧端部至内侧端部的距离L与所述厚度t满足t≤L≤6t的关系。

(10)根据(7)～(9)中任一项所述的刚性强化环，其特征在于，至少所述锥部受到纤维增强处理。

(11)根据(10)所述的刚性强化环，其特征在于，所述锥部的径向外侧和/或内侧受到纤维增强处理。

(12)根据(1)～(11)中任一项所述的刚性强化环，其特征在于，所述环在其宽度方向两侧具有侧方环，该侧方环以抵接相当于所述生胎的胎面部至胎圈部的区域的内侧表面整个区域的方式延伸。

(13)根据(12)所述的刚性强化环，其特征在于，在所述侧方环的胎圈部，将与具有所述捻合结构的增强丝材料相同或不同的增强丝材料沿轮胎径向延伸，并且，使其沿轮胎周向空开间隔配置多个。

(14)一种轮胎硫化方法，其将生胎设置在金属模具内并将气囊插入所述生胎的内侧使其膨胀，从而向轮胎径向外侧按压并硫化成型，其特征在于，在相当于所述生胎胎面部的区域的内周面和相当于所述气囊胎面部的区域的外周面之间，介存有(1)～(13)中任一项所述的刚性强化环的状态下，使所述气囊膨胀。

(15)根据(14)所述的轮胎硫化方法，其特征在于，在(1)～(13)中任一项所述的刚性强化环的外周，制作将所述生胎的构成构件组装为一体的生胎组装体，并将该生胎组装体设置在所述金属模具内。

(16)根据(14)所述的轮胎硫化方法，其特征在于，将(1)～(13)中任一项所述的所述刚性强化环插入预先成型的生胎的内腔，制作生胎组装体，并在其内侧插入气囊。

(17)根据(15)或(16)所述的轮胎硫化方法，其特征在于，将所述生胎组装体设置在可分割为多个的金属模具的内侧。

(18)一种刚性强化环，该环以以下方式配置：将生胎设置在金属模具内，在所述生胎的内侧压入加热介质并向轮胎径向外侧按压进行无气囊硫化时，其与相当于所述生胎的胎面部至胎圈部的区域的内侧表面整个区域抵接，其特征在于，在该环的所述胎面部和胎圈部，使该环沿周向以规定量拉伸变形时所需的应力比使其沿周向以规定量压缩变形时所需的应力要大。

(19)根据(18)所述的刚性强化环，其特征在于，在所述环的胎面部和胎圈部，将使具有捻合结构的增强丝材料至少沿轮胎周向卷绕的增强体用未硫化橡胶包覆，使其构成硫化的环。

(20)根据(19)所述的刚性强化环，其特征在于，在所述环的胎圈部，将与具有所述捻合结构的增强丝材料相同或不同的增强丝材料沿轮胎径向延伸，并且，使其沿轮胎周向空开间隔配置多个。

(21)一种轮胎硫化方法，其为将生胎设置在金属模具内，在所述生胎的内侧压入加热介质并向轮胎径向外侧按压的无气囊硫化方法，其特征在于，在使(18)～(20)中任一项所述的刚性强化环配置在相当于所述生胎的胎面部至胎圈部的区域的内侧表面整个区域的状态下，压入所述加热介质。

(22)根据(21)所述的轮胎硫化方法，其特征在于，在(18)～(20)中任一项所述的刚性强化环的外周，制作将所述生胎的构成构件组装为一体的生胎组装体，并将该生胎组装体设置在所述金属模具内。

(23)根据(22)所述的轮胎硫化方法，其特征在于，将所述生胎组装体设置在可分割为多个的金属模具的内侧。

有益效果

根据本发明的刚性强化环以及使用该刚性强化环的轮胎硫化方法，在生胎的胎面部的内周面和气囊的胎面部的外周面之间配置周向的拉伸应力大于压缩应力的刚性强化环进行硫化成型，因此，通过抑制气囊的外径呈圆形膨胀，可限定轮胎的内周面的形状并调节轮胎径向的厚度。此外，气囊向轮胎径向的膨胀受到抑制，向轮胎宽度方向的膨胀变大，因此，可使轮胎胎肩部的厚度变薄。由此，可提高充气轮胎的尺寸精度。再者，通过适当调节刚性强化环的外径、宽度，可进一步提高轮胎的设计自由度。而且，仅将刚性强化环与已有的气囊共同使用即可，因此，在维持生产性的同时不会使制造成本提高。此外，该轮胎硫化方法使用上述(1)～(13)的刚性强化环对生胎进行硫化，从而可以低成本稳定地制造尺寸精度高且高品质的充气轮胎。

根据第2方式的本发明的刚性强化环以及使用该刚性强化环的轮胎硫化方法，以与相当于生胎的胎面部至胎圈部的区域的内侧表面的整个区域抵接的方式，配置周向的拉伸应力大于周向的压缩应力的刚性强化环进行无气囊硫化，因此，该刚性强化环可保持轮胎的内表面形状良好，并且提高尺寸精度。此外，仅将刚性强化环配置在生胎的内周面即可，因此，可维持无气囊硫化的良好的生产性。该轮胎硫化方法使用上述(18)～(20)的刚性强化环对生胎进行无气囊硫化，从而可以低成本稳定地制造尺寸精度高且高品质的充气轮胎。

附图说明

图1是用子午线方向剖面模式化表示使用本发明的刚性强化环的轮胎硫化方法的实施方式的一例的说明图。

图2(a)(b)是模式化表示本发明的刚性强化环的实施方式的一例的说明图，图2(a)是刚性强化环的立体图，图2(b)是表示除去图2(a)的刚性强化环表面的一部分后的立体图。

图3是表示本发明的刚性强化环的实施方式的另外一例的立体图。

图4是模式化表示在图3的实施方式中，使外周面的形状不同的另外一例的剖面图。

图5是模式化表示在图3的实施方式中，使外周面的形状不同的另外又一例的剖面图。

图6是模式化表示在图3的实施方式中，使外周面的形状不同的另外又一例的剖面图。

图7(a)(b)(c)是模式化表示在图3的实施方式中，在外周面嵌合辅助环的一例的剖面图，图7(a)(b)(c)是分别模式化表示使辅助环的外周面的形状不同的一例的剖面图。

图8是表示本发明的刚性强化环的实施方式的另外又一例的立体图。

图9是将图8所示的刚性强化环的锥部部分放大后的剖面图。

图10(a)(b)(c)是相当于图9的部分剖面图，图10(a)是在锥部的径向外侧进行纤维增强处理后的刚性强化环的实施方式的剖面图，图10(b)是将主体部以及锥部的径向外侧进行纤维增强处理后的刚性强化环的实施方式的剖面图，图10(c)是将主体部和锥部的径向外侧以及锥部的径向内侧进行纤维增强处理后的刚性强化环的剖面图。

图11(a)(b)是表示除去刚性强化环的实施方式的表面的一部分后的立体图，图11(a)是将主体部以及锥部的径向外侧进行纤维增强处理后的刚性强化环的立体图，图11(b)是将主体部和锥部的径向外侧以及锥部的径向内侧进行纤维增强处理后的刚性强化环的立体图。

图12(a)(b)(c)是模式化表示本发明的刚性强化环的实施方式的另外又一例的说明图，图12(a)是除去刚性强化环的表面的一部分并在内部具有沿轮胎周向卷绕的增强体的立体图，图12(b)是在图12(a)的刚性强化环的周向的增强体的径向外侧具有增强丝材料，并将其表面的一部分除去2层显示的立体图，图12(c)是在图12(a)的刚性强化环的周向的增强体的径向外侧的锥部具有增强丝材料，并将其表面的一部分除去2层显示的立体图。

图13(a)(b)是模式化表示本发明的刚性强化环的实施方式的另外又一例的说明图，图13(a)是具有侧方环的刚性强化环的立体图，图13(b)是表示除去图13(a)的刚性强化环表面的一部分后的立体图。

图14是表示本发明的刚性强化环的实施方式的另外又一例，相当于图13(b)的说明图。

图15(a)(b)(c)是模式化表示硫化时的金属模具的开关的说明图，图15(a)是将生胎设置到金属模具时的轮胎赤道方向的剖面图，图15(b)是硫化时的轮胎赤道方向的剖面图，图15(c)是取出硫化后的轮胎时的轮胎赤道方向的剖面图。

图16是用子午线方向剖面模式化表示使用本发明的刚性强化环的轮胎硫化方法的实施方式的另外一例的说明图。

图17是在使用本发明的刚性强化环的实施例中，硫化时的膨胀后的气囊的剖面图。

图18是在表示现有技术的比较例中，硫化时的膨胀后的气囊的剖面图。

具体实施方式

以下，基于附图所示的实施方式对本发明的刚性强化环进行说明。

图1是模式化表示硫化成型时的金属模具1、硫化用气囊2(以下简称为“气囊2”)以及生胎T的说明图。图1表示通过气囊2膨胀，将生胎T按压至金属模具1的内表面的情形。此外，生胎T由胎面部T1、侧壁部T2以及胎圈部T3构成。

本发明中，在相当于生胎T的胎面部T1的区域的内周面，和相当于气囊2的胎面部T1的区域的外周面之间，配置有刚性强化环3。刚性强化环3为圆筒形的环，使其沿周向进行规定量的拉伸变形时所需的应力需要比使其沿周向进行规定量的压缩变形时所需的应力大。也就是说，刚性强化环3具有难以沿轮胎周向伸长但易于压缩的性质。

通过将刚性强化环3外嵌在气囊2的外周，硫化成型时，刚性强化环3在气囊2膨胀时难以沿周向伸长，其直径的变化受到抑制，因此，可抑制气囊的外径、尤其是胎冠部(胎面部)的中央部位违反轮胎设计者的意图呈圆形膨胀，并限制气囊2的外周形状。也就是说，通过使用刚性强化环3，可限定硫化成型过程中气囊2膨胀时的轮胎内周面形状，并可调节相当于胎面部的区域中的轮胎径向的厚度，从而可提高尺寸精度。因此，优选刚性强化环3在其轮胎周向的拉伸刚性大于气囊2的轮胎周向的拉伸刚性。

此外，外嵌有刚性强化环3的气囊2向轮胎径向的膨胀受到限制，因此，变得容易向刚性强化环3的开口部即轮胎宽度方向膨胀。由此，对于作为以前较迟接触到金属模具的内表面并难以充分施加按压力导致硫化时间延长的原因之一的生胎的胎肩区域，可进行充分的加热、加压处理。也就是说，通过使用刚性强化环3，可在将轮胎胎肩部的厚度变薄并提高尺寸精度的同时，缩短硫化时间。

刚性强化环3具有在其周向的拉伸应力大，并且周向的压缩应力小的特征。在轮胎硫化成型的初期阶段，进行离轮胎内表面近的帘布层和带束层的橡胶的硫化，在接下来的中期阶段以后，进行包括轮胎内部在内的轮胎剖面整体的硫化。进行未硫化橡胶的硫化时，由于热膨胀，橡胶的体积增大。因此，在中期阶段以后进行轮胎剖面整体的硫化时，由于热膨胀，在初期阶段进行过硫化的离轮胎内表面近的硫化橡胶以轮胎内腔周长收缩的方式向径向内侧变形。从而，在硫化成型的初期阶段，通过气囊2的膨胀而增大其周长的刚性强化环3需要在中期阶段以后缩短周长。本发明的刚性强化环3在周向的压缩应力小，因此，可跟上中期阶段以后的硫化橡胶的动作，可防止发生弯曲变形等的故障。

图2(a)(b)是模式化表示本发明的刚性强化环3的实施方式的一例的说明图。如图2(a)(b)所示，刚性强化环3为圆筒形的环，其尺寸并未作特别限定，但其外径与硫化后的轮胎的内径大致相同，环的宽度与硫化后的轮胎的胎面部的宽度大致相同即可。由此，可调节相当于轮胎的胎面部的区域的径向内侧的形状。

另外，图2(a)例示其外径在轮胎宽度方向一定的圆筒形的刚性强化环3，但刚性强化环3的外径并不限定于图示的示例。例如，制造将轮胎剖面的内周边缘设为直线状的充气轮胎时，可原样使用图2(a)例示的刚性强化环3。另一方面，制造将轮胎剖面的内周边缘设计为圆弧状的充气轮胎时，可使刚性强化环3的外径沿设计的圆弧向轮胎宽度方向变化。也就是说，根据设计的轮胎的剖面形状决定刚性强化环3的形状即可。由此，可进一步提高轮胎的设计自由度。

刚性强化环3具有周向的拉伸应力大于压缩应力的特征时，不特别限制其构成。作为刚性强化环3，例如，优选如图2(b)所示，将使具有捻合结构的增强丝材料4至少沿轮胎周向卷绕的增强体用未硫化橡胶5包覆，使其为硫化后的环。刚性强化环3由捻合结构的增强丝材料构成的硫化橡胶构成，从而，将周向的拉伸应力增大、周向的压缩应力减小的同时，不与未硫化橡胶以及气囊粘接即可。由此，能够使硫化后的轮胎的脱模性良好。此外，易于使刚性强化环3从自金属模具1取出的硫化完的轮胎内侧剥离并取出。

作为构成刚性强化环3的增强丝材料4，可列举有机纤维帘线、钢丝帘线。作为有机纤维帘线，例如，可例示有聚酯纤维帘线、聚酰胺纤维帘线、人造纤维帘线、芳纶纤维帘线、聚萘二甲酸乙二醇酯纤维帘线、聚烯烃酮纤维帘线、丙烯酸纤维帘线等。可适当确定这些纤维帘线的捻合结构，以在构成刚性强化环3时能得到规定的拉伸应力和压缩应力。此外，对增强丝材料4施加适当张力的同时，沿轮胎周向以螺旋状卷绕，从而形成增强体。通过增强丝材料4的捻合结构和卷绕时的张力，可调节刚性强化环3的周向的拉伸应力。

将由上述增强丝材料4构成的增强体以用未硫化橡胶5的片材夹入等方式进行包覆并硫化，可获得刚性强化环3。作为未硫化橡胶5的包覆方法，也可以预先用未硫化橡胶包覆增强丝材料4，然后将其沿轮胎周向以螺旋状卷绕。

此外，构成刚性强化环3的橡胶成分并未作特别限定，为通常构成硫化气囊用橡胶组合物和轮胎用橡胶组合物的橡胶成分即可。作为橡胶成分，例如可例示丁基橡胶、硅橡胶、氟橡胶、天然橡胶、异戊二烯橡胶、丁二烯橡胶、丁苯橡胶等。

刚性强化环3的厚度并未作特别限定，但优选为1～10mm，更优选为2～7mm。刚性强化环3的厚度不足1mm时，存在不能充分获得调节硫化成型时的轮胎内周面形状的作用的可能性。此外，刚性强化环3的厚度超过10mm时，存在不能充分获得在硫化成型的中期阶段以后使周长缩短的作用的可能性。此外，根据硫化的轮胎的形状和大小等，刚性强化环3的最佳厚度并不相同。

此处，有时会存在需要将轮胎内表面成型为预期的形状的情况。例如，为了提高行驶时的直行稳定性而在轮胎内表面形成沿轮胎周向延伸的条状花纹，或在轮胎内表面设置信息设备和传感器设备等时，需要在轮胎内表面形成用于放置这些设备的平台。作为在轮胎内表面进行成型的手法，有在气囊的外表面形成凹凸并将该凹凸形状转印到轮胎内表面的方法，但由于气囊是收缩自如的橡胶袋，因此，难以将轮胎内表面成型为所期望的形状。此外，可使用刚性型芯作为内模，在该刚性型芯的外表面形成凹凸并将该凹凸形状转印到轮胎内表面，但存在具有刚性型芯的硫化装置的通用性低、设备成本高的缺点。

本发明中，如图3例示所示，通过在刚性强化环3的外周面配置凹部3A和凸部3B，可在轮胎内表面成型各种形状。凹部3A和凸部3B可连续或不连续地配置在刚性强化环3的外周面。优选凹部3A和凸部3B沿刚性强化环3的周向连续延伸。

图4～图6是模式化表示使刚性强化环3的凹部3A和凸部3B的剖面形状各异的示例的剖面图。图4的刚性强化环3中，以大致相同的宽度交互配置有凹部3A和凸部3B。图5的刚性强化环3中，凹部3A以深度和宽度不同的方式配置。此外，图6的刚性强化环3，其外周面由与图5的刚性强化环3基本相同的凹部3A和凸部3B构成，同时，通过使内周面的直径变化，使刚性强化环3的宽度方向中央的区域的厚度t1和宽度方向外侧的区域的厚度t2不同。图6的刚性强化环3中，从多个凹部3A的底部至刚性强化环3的内周面的厚度基本相同，因此，气囊膨胀时的压力大致均等地传递至生胎。此外，刚性强化环3的厚度整体上变薄，从而，从气囊至生胎的热传导延迟减小，可抑制硫化时间变长。

此外，作为对应各种成型的变化的方法，如图7(a)～(c)例示所示，也可在刚性强化环3的凹部3A嵌合其他的辅助环10。生胎T的硫化成型时，将可根据各种成型形状更换的辅助环10嵌合至刚性强化环3的凹部3A，从而可易于向生胎的内周面进行各种形状的成型。图7(a)所示的辅助环10具有其他的凹部。图7(b)所示的辅助环10具有锯齿形的外周面。图7(c)所示的辅助环10具有底部宽度较宽的凹部。通过使用这种辅助环10，可以在硫化时进行用于将构件和传感器等安装至轮胎内表面的形状加工。

本发明的刚性强化环3可使轮胎宽度方向端部的厚度薄于中央区域的厚度，从宽度方向端部附近的规定位置朝向端部设置锥部6，使厚度逐渐变薄即可。也就是说，如图8例示所示，可由主体部7和配置在其两侧的锥部6构成刚性强化环3。本体部7在刚性强化环3的宽度方向中央具有基本一定的厚度t。锥部6配置在主体部7的两侧，其厚度以以下方式形成：从与主体部7相接的内侧端部9开始，朝向刚性强化环3的宽度方向外侧端部8，从主体部的厚度t开始递减。刚性强化环3具有锥部6，从而可使刚性强化环3的端部边界线处的轮胎内周面的形状变化变得缓和。也就是说，对生胎T进行硫化时，可减小在轮胎内周面与刚性强化环3相接的区域以及与气囊2相接的区域的边界处形成的凸起。

图9是将刚性强化环3的锥部6以及主体部7的一部分放大后的剖面图。图9中，锥部6的外侧端部8的厚度te优选为刚性强化环3的主体部7的厚度t的1/2以下。通过将锥部6的外侧部8的厚度te设为主体部7的厚度t的1/2以下，可在使硫化轮胎的内周面外观变得良好并抑制行驶时的动态疲劳等故障的同时，充分确保硫化成型时重复使用的刚性强化环3在硫化成型时重复使用时的使用寿命。也就是说，可抑制轮胎行驶时的动态疲劳等故障，并生产品质更高的轮胎。锥部6的外侧端部8的厚度te优选为主体部7的厚度t的1/6～1/2，更优选为1/5～1/3。

再者，本发明中，从锥部6的外侧端部8至内侧端部9的距离L相对于主体部7的厚度t满足以下关系即可：优选为t≤L≤6t，更优选为2t≤L≤5t。通过将距离L设为t以上，可使倾斜变得缓和，并可减轻阶差状态。此外，通过将距离L设为6t以下，可提高胎冠部(胎面部)的形状精度，同时促进至胎肩部的压力负荷和热传递。另外，锥部6的外侧端部8为刚性强化环3的宽度方向外侧端部，锥部6的内侧端部9为与主体部7的边界。锥部6的尺寸可根据轮胎的种类和形状等适当决定。

刚性强化环3具有周向的拉伸应力大于压缩应力的特征时，不特别限制其构成。作为构成刚性强化环3的材料，例如有硫化橡胶和树脂等。刚性强化环3的主体部7的厚度并未作特别限定，但优选为1～10mm，更优选为2～7mm。刚性强化环3的主体部7的厚度不足1mm时，存在不能充分获得调节硫化成型时的轮胎内周面形状的作用的可能性。此外，刚性强化环3的主体部7的厚度超过10mm时，存在不能充分获得在硫化成型的中期阶段以后使周长缩短的作用的可能性。此外，根据硫化的轮胎的形状和大小等，主体部7的最佳厚度并不相同。

此外，优选刚性强化环3至少对锥部6进行纤维增强处理。通过对锥部6进行纤维增强处理，可提高刚性强化环3的耐久性(硫化成型时可重复使用的次数)。尤其是锥部6的厚度相对于中央部的厚度t较薄，对生胎T进行硫化后，将刚性强化环3从硫化轮胎取下时，其可能会破碎或破损，容易构成导致刚性强化环3破损的原因。因此，对锥部6进行纤维增强处理在提高刚性强化环3的耐久性方面是有效的。作为锥部6的纤维增强处理方法，可在刚性强化环3的径向外侧和/或内侧表面粘贴纤维增强材料，或者也可以将纤维增强材料埋设在构成刚性强化环3的橡胶里。

图10(a)～(c)是放大显示锥部6的一部分的剖面图。图10(a)～(c)中，至少对锥部6进行了纤维增强处理。图10(a)例示的实施方式中，锥部6和主体部7的一部分的径向外侧通过纤维增强材料11进行纤维增强处理。图10(b)例示的实施方式中，宽度方向的整个区域，即锥部6和主体部7的全宽的径向外侧通过纤维增强材料11进行纤维增强处理。此外，图10(c)的实施方式在图10(b)的实施方式的基础上，将锥部6和主体部7的一部分的径向内侧通过纤维增强材料11进行纤维增强处理。另外，只要纤维增强的范围至少包括锥部6在内就不对其作特别限定，不限定于上述示例。再者，可以是刚性强化环3的径向外侧和径向内侧的两侧，也可以是径向外侧一侧，还可以是径向内侧一侧。根据硫化对象的轮胎种类和形状，轮胎硫化后的取下难易度、转印至轮胎的凸起部分的状态等不同，因此，可适当决定通过纤维增强材料11进行纤维增强处理的范围。

此外，图11(a)(b)是至少对锥部6进行了纤维增强处理的刚性强化环3的整体除去外侧表面的一部分后进行显示的模式化立体图。图11(a)例示的实施方式中，锥部6和主体部7的一部分的径向外侧通过纤维增强材料12进行纤维增强处理。此外，图11(b)例示的实施方式中，宽度方向的整个区域，即锥部6和主体部7的全宽的径向外侧通过纤维增强材料12进行纤维增强处理。

作为纤维增强材料11、12，例如可使用聚酯纤维、聚酰胺纤维、人造纤维、芳纶纤维、聚萘二甲酸乙二醇酯纤维、聚烯烃酮纤维、丙烯酸纤维等。另外，纤维增强材料11、12是丝状还是布状均可，纤维方向也未作限定。作为纤维增强处理的方法，例如有将浸入有橡胶的布叠放在刚性强化环3上进行硫化的方法等。构成纤维增强材料11、12的纤维相对于刚性强化环的周向，优选形成30°以上的角度，更优选形成30°～60°的角度。由此，可有效强化锥部6和主体部7的连接。

本发明中，具有锥部6的刚性强化环3如图12(a)～(c)所示，具有沿轮胎周向卷绕的增强丝材料4即可。图12(a)～(c)是除去刚性强化环3的实施方式的外侧表面的一部分，或其内侧的层的一部分后进行显示的模式化立体图。图12(a)所示的刚性强化环3中，将使具有捻合结构的增强丝材料4沿轮胎周向卷绕的增强体埋设在主体部7中。图12(a)的示例中，锥部6的内侧端部9位于增强丝材料4的宽度方向外侧。但是，内侧端部9的位置并不限定于该示例，也可与由增强丝材料4构成的增强体沿宽度方向重合。图12(b)的刚性强化环3是通过取向环的宽度方向的纤维增强材料12对图12(a)的主体部7和锥部6的径向外侧进行纤维增强处理的实施方式的立体图。图12(c)的刚性强化环3是通过取向环的宽度方向的纤维增强材料12对图12(a)的主体部6和部分主体部7的径向外侧进行纤维增强处理的实施方式的立体图。也可如图12(b)(c)中的例示所示，将使用增强丝材料4的增强体和纤维增强材料12进行组合。通过将使用增强丝材料4的增强体和纤维增强材料12进行组合，可进一步提高刚性强化环3的耐久性。另外，纤维增强的范围并未作特别限定。

本发明的刚性强化环如图13(a)(b)所示，可构成为在由圆筒形的环构成的主体部7的宽度方向两侧具有侧方环14的刚性强化环13。侧方环14可以是两侧开口的中空圆锥梯形的环。该侧方环14可以与相当于生胎的胎面部T1至胎圈部T3的区域的内侧表面的整个区域抵接的方式延伸。也就是说，刚性强化环13是以与相当于生胎T的胎面部T1至胎圈部T3的区域的内侧表面整个区域抵接的方式配置的环，其特征在于，在该环的胎面部T1和胎圈部T3中，使该环沿周向以规定量拉伸变形时所需的应力比使其沿周向以规定量压缩变形时所需的应力要大。

图16是模式化表示无气囊硫化时的金属模具1、刚性强化环13和生胎T的说明图。图16中，表示通过压入加热介质M，将生胎T按压至金属模具1的内表面的情形。此外，生胎T由胎面部T1、侧壁部T2以及胎圈部T3构成。

该实施方式中，生胎T成型为与硫化后的轮胎形状相近的形状，刚性强化环13以与相当于该生胎T的胎面部T1至胎圈部T3的区域的内侧表面整个区域抵接的方式配置。刚性强化环13在胎面部和胎圈部，沿周向进行规定量的拉伸变形时所需的应力比沿周向进行规定量的压缩变形时所需的应力大。也就是说，刚性强化环13具有难以沿轮胎周向伸长但易于压缩的性质。此外，刚性强化环13在高温、高压下具有气密性，通过无气囊硫化时压入的加热介质，将生胎向轮胎径向外侧的金属模具内表面按压并硫化。

无气囊硫化时，通过配置刚性强化环13，可使轮胎内侧的形状良好。此外，可提高相当于胎面部至胎圈部的区域的轮胎的尺寸精度。

刚性强化环13具有在其周向的拉伸应力大，并且周向的压缩应力小的特征。在轮胎硫化成型的初期阶段，进行离轮胎内表面近的帘布层和带束层的橡胶的硫化，在接下来的中期阶段以后，进行包括轮胎内部在内的轮胎剖面整体的硫化。进行未硫化橡胶的硫化时，由于热膨胀，橡胶的体积增大。因此，在中期阶段以后进行轮胎剖面整体的硫化时，由于热膨胀，在初期阶段进行过硫化的离轮胎内表面近的硫化橡胶以轮胎内腔周长收缩的方式向径向内侧变形。从而，在硫化成型的初期阶段增大其周长的刚性强化环2，需要在中期阶段以后缩短周长。本发明的刚性强化环13在周向的压缩应力小，因此，可跟上中期阶段以后的硫化橡胶的动作，可防止发生弯曲变形等的故障。

刚性强化环13为与相当于生胎的胎面部至胎圈部的区域的内侧表面整个区域抵接的环时，不特别限定其形状。优选在与胎面部T1的内侧抵接的区域中为圆筒形的环，在与侧壁部T2至胎圈部T3的内侧抵接的区域中为两侧开口的中空圆锥梯形的环。

图13(a)(b)是模式化表示刚性强化环13的实施方式的一例的说明图。如图13(a)(b)所示，刚性强化环13是将圆筒形的两侧的直径缩小的环，即圆筒形的环和连接至其两侧的中空圆锥梯形的环相组合的形状。刚性强化环13的尺寸并未作特别限定，但其外径与硫化后的轮胎的内径大致相同即可。由此，可调节相当于轮胎的胎面部至胎圈部的区域的径向内侧的形状。

图13(a)例示相当于胎面部的区域的外径在轮胎宽度方向一定的圆筒形的刚性强化环3，但刚性强化环13的胎面部即主体部7的外径并不限定于图示的示例。例如，制造将胎面部的内周边缘设为直线状的充气轮胎时，可原样使用图13(a)例示的刚性强化环13。另一方面，制造将胎面部的内周边缘设计为圆弧状的充气轮胎时，可使刚性强化环13的外径沿设计的圆弧向轮胎宽度方向变化。关于相当于侧壁部至胎圈部的区域的侧方环14，也可做同样设定。也就是说，根据设计的轮胎的剖面形状决定主体部7和侧方环14构成的刚性强化环13的形状即可。由此，可进一步提高轮胎的设计自由度。

刚性强化环13具有周向的拉伸应力大于压缩应力的特征时，不特别限制其构成。作为刚性强化环13，例如，优选如图13(b)所示，胎面部T1和胎圈部T3中，将使具有捻合结构的增强丝材料4至少沿轮胎周向卷绕的增强体用未硫化橡胶5包覆，使其为硫化后的环。通过将刚性强化环3设为在胎面部T1和胎圈部T3埋设增强丝材料4的构成，可增大周向的拉伸应力，减小周向的压缩应力。此外，由于刚性强化环13是由硫化橡胶构成的环，因此，未硫化橡胶和该硫化橡胶不粘结，从而易于从自金属模具1取出的硫化完的轮胎内侧剥离并取出。

此外，在相当于胎面部T1和胎圈部T3的区域，对增强丝材料4施加适当张力的同时，沿轮胎周向以螺旋状卷绕，从而形成增强体。增强丝材料4的纬密可根据周向的拉伸应力决定，胎面部T1和胎圈部T3的纬密可以相同也可以不同。

刚性强化环13如图14例示所示，在相当于胎圈部T3的区域，将沿轮胎径向延伸的多个纤维增强材料12沿轮胎周向空开间隔配置即可。也就是说，可层叠将纤维增强材料12拉齐并涂有橡胶的未硫化橡胶板，以使纤维增强材料12沿轮胎径向延伸，也可将竹帘织物结构的纤维增强材料12埋设至胎圈部T3。如此，通过配置沿周向卷绕的增强丝材料4和沿径向延伸的纤维增强材料12，可增大刚性强化环13的胎圈部T3的刚性，并且在无气囊硫化时，能更有效地进行生胎的胎圈部的按压，同时，可提高此时所需的刚性强化环13的耐久性。纤维增强材料12的纬密可根据胎圈部所需的耐久性适当决定。另外，沿周向卷绕的增强丝材料4和沿径向延伸的纤维增强材料12的种类以及结构可以相同也可以不同。

作为构成刚性强化环13的增强丝材料4以及纤维增强材料12，可列举有机纤维帘线、钢丝帘线。作为有机纤维帘线，例如，可例示有聚酯纤维帘线、聚酰胺纤维帘线、人造纤维帘线、芳纶纤维帘线、聚萘二甲酸乙二醇酯纤维帘线、聚烯烃酮纤维帘线、丙烯酸纤维帘线等。可适当确定这些纤维帘线的捻合结构，以在构成刚性强化环13时能得到规定的拉伸应力和压缩应力或所需的耐久性。通过增强丝材料4的捻合结构和沿周向以螺旋状卷绕时的张力，可调节刚性强化环13的周向的拉伸应力。

将由上述增强丝材料4和纤维增强材料12构成的增强体以用未硫化橡胶5的片材夹入等方式进行包覆并硫化，可获得刚性强化环13。作为未硫化橡胶5的包覆方法，也可以预先准备用未硫化橡胶包覆增强丝材料4的橡胶条，然后将其沿轮胎周向以螺旋状卷绕。

此外，构成刚性强化环13的橡胶成分并未作特别限定，为通常构成轮胎用橡胶组合物的橡胶成分即可。作为橡胶成分，例如可例示天然橡胶、异戊二烯橡胶、丁二烯橡胶、丁苯橡胶等。

刚性强化环13的厚度并未作特别限定，但优选为1～10mm，更优选为2～5mm。刚性强化环13的厚度不足1mm时，存在不能充分获得调节硫化成型时的轮胎内周面形状的作用的可能性。此外，刚性强化环13的厚度超过10mm时，存在不能充分获得在硫化成型的中期阶段以后使周长缩短的作用的可能性。

以下，对使用刚性强化环3、13的充气轮胎的硫化方法进行说明。仅将刚性强化环3、13与已有的气囊2共同使用并硫化成型即可，因此，在维持以往的生产性的同时不会使制造成本提高。此外，刚性强化环13可用于无气囊硫化，仅配置在生胎的内周面，就能在维持良好的生产性的同时，使轮胎的内表面形状保持良好，并能提高尺寸精度。

本发明的轮胎硫化方法如图1所示，在使上述刚性强化环3介存于相当于生胎T的胎面部T1的区域的内周面和气囊2的外周面之间的状态下将其设置在金属模具1内，并使气囊2膨胀，从而进行硫化成型。如上所述，由于是在气囊2的外周外嵌刚性强化环3的构成，因此，轮胎内周侧的形状由刚性强化环3的外周形状规定，同时，可使胎肩部的生胎的按压有效地发挥作用。

本发明的硫化方法中，可在刚性强化环3的外周，制作将生胎T的构成构件组装为一体的生胎组装体，并可将获得的生胎组装体设置在金属模具1内。由此，可将刚性强化环3切实配置在相当于生胎T的胎面部T1的区域的内周面，并可进一步提高轮胎的尺寸精度。

此外，作为其他的实施方式，可用通常的方法预先成型生胎T，在获得的生胎T的内腔插入刚性强化环3制作生胎组装体，并将其设置在金属模具1内。由此，可容易地制作生胎组装体。

作为设置获得的生胎组装体的金属模具，如图15(a)～(c)所示，可优选使用可分割为多个的金属模具1。图15(a)(b)(c)是用轮胎的赤道方向剖面图模式化表示硫化成型时的金属模具的开关的说明图。图15(a)是将生胎设置到金属模具时的轮胎赤道方向的金属模具1、生胎T以及刚性强化环3的剖面图，图15(b)是硫化时的轮胎赤道方向的金属模具1、生胎T以及刚性强化环3的剖面图，图15(c)是取出硫化后的轮胎时的轮胎赤道方向的金属模具1、生胎T以及刚性强化环3的剖面图。另外，图15(a)～(c)中省略了气囊。

如图15(a)例示所示，通过使用可分割为多个的组合金属模具1，可易于将具有与硫化成型后的轮胎直径基本相同的直径的生胎组装体设置到金属模具1内。像这样的组合金属模具的分割数量可根据轮胎形状和轮胎尺寸决定。

通过本发明的轮胎硫化方法获得的充气轮胎具有与设计值相近的尺寸精度，因此，可切实达成期望的轮胎性能。例如，使用图2(a)中例示的圆筒形的刚性强化环进行硫化成型的充气轮胎将胎面部平整化，并能防止胎面部的中央区域的厚度变薄，可设为大致均一的厚度。由此，可进一步减小充气轮胎的滚动阻力。

此外，本发明的轮胎硫化方法如图16所示，在使上述刚性强化环13配置在相当于金属模具1内设置的生胎T的胎面部T1至胎圈部T3的区域的内侧表面的整个区域的状态下，压入加热介质M，从而进行无气囊硫化。通过使用刚性强化环13的无气囊硫化，能使硫化后的轮胎的内表面形状变得良好，并能提高尺寸精度。此外，仅将刚性强化环13配置在生胎的内周面即可，因此，可维持无气囊硫化的良好的生产性。

本发明的硫化方法中，在刚性强化环13的外周，制作将生胎T的构成构件组装为一体的生胎组装体，并将获得的生胎组装体设置在金属模具1内进行无气囊硫化即可。由此，可将刚性强化环13切实配置在相当于生胎T的胎面部T1至胎圈部T3的区域的内周面。

作为设置所获得的生胎组装体的金属模具，可优选使用可分割为多个的组合金属模具。通过使用可分割为多个的金属模具1，可易于将具有与硫化成型后的轮胎直径基本相同的直径的生胎组装体设置到金属模具1内。像这样的组合金属模具的分割数量可根据轮胎形状和轮胎尺寸决定。

本发明中，通过无气囊的轮胎硫化方法获得的充气轮胎具有与设计值相近的轮胎形状和尺寸精度，因此，可更为切实地达成期望的轮胎性能。例如，使用图13(a)中例示的刚性强化环进行无气囊硫化成型的充气轮胎可将胎面部平整化并且保持其厚度大致均一，同时，可使其内表面形状变得良好。由此，可进一步减小充气轮胎的滚动阻力。

以下，利用实施例，对本发明进行更详细的说明，但本发明的范围并不仅限于这些实施例。

实施例

实施例1～4

制造相同规格的生胎(轮胎尺寸205/55R16)时，实施例1～4中使用刚性强化环进行硫化成型，比较例1中不使用刚性强化环。另外，作为刚性强化环，使用将聚酯纤维帘线(总纤度2200dtex、捻合结构为46×46(2根捻合)的帘线)沿轮胎周向呈螺旋状以50根/50mm卷绕，并用丁基橡胶包覆进行硫化的圆筒形的环(直径570mm、厚度t＝2.3mm)。此外，实施例1中使用了没有锥部的刚性强化环，实施例2～4中使用了具有表1所示尺寸的锥部的刚性强化环。实施例2、3、4中使用的刚性强化环的锥部外侧端部至内侧端部的距离L和外侧端部的厚度te如表1所示均不相同。此外，实施例4中使用的刚性强化环为如下所述的刚性强化环：在硫化前的径向外侧整个宽度上，将浸透橡胶的平织织布(聚酯纤维制、200dtex、纬密为经线、纬线各为10根/12.7mm宽)以丝相对于周向±45度的角度排列的方式进行粘帖，并对将其硫化后的锥部进行纤维增强处理。

[表1]

将对实施例1和比较例1的硫化成型时膨胀的气囊的剖面形态进行模拟后的结果显示在图17和图18中。图17所示的实施例1的气囊膨胀后的剖面形态中，相当于胎面部的区域平整，可使将胎面部平整化后的充气轮胎的厚度设为大致均一并进行硫化。再者，也可期待气囊膨胀并充分按压轮胎胎肩部。

另一方面，图18所示的比较例1的气囊膨胀后的剖面形态中，在相当于胎面部的区域，气囊向径向外侧呈圆形膨胀。因此，要对将胎面部平整化后的充气轮胎进行硫化成型时，就会担心胎面部的中央区域的厚度会变薄。此外，可以发现，与实施例1相比，至轮胎胎肩部的气囊的膨胀较少。

对实施例1～4以及比较例1中获得的轮胎的内周面进行观察后发现，实施例1～4的轮胎内周面中相当于胎面部的区域的剖面形状是平整的。与此相比，发现比较例1的轮胎内周面中相当于胎面部的区域的剖面形状为曲线状的凹状，并且胎面部的橡胶厚度不均一。此外，实施例2、3、4的轮胎内周面中，在刚性强化环的抵接部的端部形成厚度小于te的凸起。实施例1中，在刚性强化环的抵接部的端部形成厚度小于t的凸起。

将实施例1～4以及比较例1中得到的轮胎分别安装至轮辋(16×6.5J)，然后将空气压力设为JATMA规定的空气压力，使用基于JIS D4230的室内转鼓试验机(鼓直径1707mm)，测定试验荷重为2.94kN，速度为50km/小时时的阻力，设为滚动阻力。作为其结果，以比较例1的轮胎阻力为指数100，记载在表1的“滚动阻力”栏中。该指数越小，表示滚动阻力越小，越良好。从表1可知，实施例1～4的轮胎阻力均为90。由此，可发现用本发明的方法进行硫化成型的实施例1～4的充气轮胎，其胎面部以更为平整的方式形成，大幅减小了滚动阻力。

接下来，使用实施例1～4的刚性强化环重复进行硫化成型，对刚性强化环发生故障为止的硫化次数(可使用次数；刚性强化环等的使用寿命、更换时期)进行了比较。实施例1的圆筒状的环为420次，实施例2的刚性强化环的硫化次数为400次，实施例3的刚性强化环为350次，实施例4的刚性强化环为500次。根据实施例4的刚性强化环的结果，通过对锥部进行纤维增强处理，可确保与圆筒形的环同等的使用寿命。

将实施例1～4以及比较例1中得到的充气轮胎分别安装至轮辋(16×6.5J)，然后将空气压力设为JATMA规定的空气压力，使用基于JIS D4230的室内转鼓试验机(鼓直径1707mm)，在试验荷重为4.4kN、速度根据行驶时间可变条件下进行了轮胎耐久试验。其结果为，耐久试验后，未发现实施例2～4的充气轮胎的轮胎内表面状态出现问题。另一方面，确认到实施例1的充气轮胎在凸起部分产生裂纹。由此，可发现实施例2～4的充气轮胎通过将轮胎内表面的凸起变小，在使轮胎内周面的外观变得良好的同时，提高了轮胎耐久性。

实施例5、6

制造相同规格的充气轮胎(轮胎尺寸205/55R16)时，比较例2、3中，通过气囊表面加工或使用刚性型芯进行硫化成型，实施例5、6中，使用刚性强化环进行硫化成型，制造了实施例5、6以及比较例2、3的充气轮胎。

另外，实施例5的刚性强化环中，如图5所示，在刚性强化环的两端部未设置倾斜面。实施例6的刚性强化环中，如图6所示，在根据刚性强化环的凹部深度改变厚度的厚壁部和薄壁部的阶差部，在与硫化用气囊抵接的面设置倾斜面，同时，以使刚性强化环的两端部朝向宽度方向外侧逐渐变薄的方式，在该两端部中与硫化用气囊抵接的面设置倾斜面。

关于这些试验轮胎，对成型精度、制造成本、硫化方法的通用性、热传导的效率性各项目进行评估，并将其结果显示在表2中。

成型精度、硫化方法的通用性、热传导的效率性；

上述各项目为优时用“◎”表示，良时用“○”表示，差时用“×”表示。

制造成本：

将制造成本控制得非常低时用“◎”表示，制造成本低时用“○”表示，高时用“×”表示。

[表2]

从表2可知，通过使用本发明的刚性强化环制造充气轮胎，实施例5、6的轮胎在轮胎内表面进行了高精度的成型，同时，可以低成本制造这些轮胎。此外，这种充气轮胎的制造方法的通用性较高。

实施例7

制造相同规格的生胎(轮胎尺寸205/55R16)时，实施例7中，使用图13所示的刚性强化环进行无气囊硫化，比较例4中不使用刚性强化环。另外，作为刚性强化环，使用与相当于胎面部至胎圈部的区域的内侧表面整个区域抵接的环，即将聚酯纤维帘线(总纤度2200dtex、捻合结构为46×46(2根捻合)的帘线)沿轮胎周向呈螺旋状以50根/50mm卷绕，并用天然橡胶包覆进行硫化的圆筒形的环(直径570mm、厚度2.3mm)。

目视观察了实施例7及比较例4中通过无气囊硫化得到的充气轮胎的内表面形状。实施例7中得到的充气轮胎的轮胎内表面形状良好，胎面部的槽和刀槽的形态也良好。另一方面，比较例4中得到的充气轮胎的轮胎内表面形状未显示为模具所按压的良好外观、不整齐，且发现胎面部的槽和刀槽的形态存在缺陷，胎圈部的形状不整齐，为存在凹凸的状态。

符号说明

1 金属模具

2 硫化气囊

3 刚性强化环

3A 凹部

3B 凸部

4 增强丝材料

5 未硫化橡胶

6 锥部

7 主体部

8 锥部的外侧端部(刚性强化环的宽度方向外侧端部)

9 锥部的内侧端部(与主体部的边界)

10 辅助环

11 纤维增强材料

12 纤维增强材料

13 刚性强化环

14 侧方环

T 生胎

T1 胎面部

T2 侧壁部

T3 胎圈部