空気入りタイヤ及び空気入りタイヤの製造方法
【課題】空気入りタイヤの転がり抵抗を低減する構造を提供すること。
【解決手段】空気入りタイヤ１は、円筒形状かつ金属であって、少なくとも径方向の外側面が粗面である環状構造体１０と、環状構造体１０の外側に、環状構造体１０の周方向に向かって設けられてトレッド部となるトレッドゴム層１１と、ゴムで被覆された繊維を有し、環状構造体１０とトレッドゴム層１１とを含む円筒形状の構造体２の中心軸（Ｙ軸）と平行な方向における両側２Ｓに少なくとも設けられるカーカス部１２と、を含む。
【解決手段】空気入りタイヤ１は、円筒形状かつ金属であって、少なくとも径方向の外側面が粗面である環状構造体１０と、環状構造体１０の外側に、環状構造体１０の周方向に向かって設けられてトレッド部となるトレッドゴム層１１と、ゴムで被覆された繊維を有し、環状構造体１０とトレッドゴム層１１とを含む円筒形状の構造体２の中心軸（Ｙ軸）と平行な方向における両側２Ｓに少なくとも設けられるカーカス部１２と、を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気入りタイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
空気入りタイヤの転がり抵抗を低減することは、自動車の燃費を改善するために有用である。タイヤの転がり抵抗を低減するため、例えばシリカ配合のゴムをトレッドに適用する等の技術がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】土井昭政、「タイヤにおける最近の技術動向」、日本ゴム協会誌、１９９８年９月 Ｖｏｌ．７１、ｐ．５８８−５９４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されている空気入りタイヤの転がり抵抗を低減する手法は、材料に改良を加えるものであるが、空気入りタイヤの構造を変更することによって転がり抵抗を低減できる可能性もある。本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、空気入りタイヤの転がり抵抗を低減する構造及び空気入りタイヤの転がり抵抗を低減する構造の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した課題を解決するための手段は、円筒形状かつ金属であって、少なくとも径方向の外側面が粗面である環状構造体と、前記環状構造体の外側に、前記環状構造体の周方向に向かって設けられてトレッド部となるトレッドゴム層と、ゴムで被覆された繊維を有し、前記環状構造体と前記トレッドゴム層とを含む円筒形状の構造体の中心軸と平行な方向における両側に少なくとも設けられるカーカス部と、を含むことを特徴とする空気入りタイヤである。
【０００６】
上述した手段において、前記環状構造体は、径方向の内側面が粗面であることが好ましい。
【０００７】
また上述した手段において、粗面である前記径方向の外側面は、算術平均粗さＲａが０．５μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。
【０００８】
また上述した手段において、粗面である前記径方向の内側面は、算術平均粗さＲａが０．５μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。
【０００９】
また上述した手段において、前記トレッドゴム層のＪＩＳ硬度が４６以上８８以下であり、前記トレッドゴム層が前記環状構造体と接していることが好ましい。
【００１０】
また上述した手段において、ＪＩＳ硬度が４６以上８８以下であり、前記トレッドゴム層と前記環状構造体とを接着する接着ゴム層を含むことが好ましい。
【００１１】
また上述した手段において、前記環状構造体はステンレス鋼であり、粗面である前記径方向の外側面、又は粗面である径方向の外側面及び粗面である径方向の内側面のうち少なくとも一方の面は、前記ステンレス鋼の不動態皮膜を除去する処理を含む粗面化処理がされていることが好ましい。
【００１２】
また上述した手段において、前記環状構造体は、析出硬化系ステンレス鋼であることが好ましい。
【００１３】
また上述した手段において、前記粗面化処理は、酸処理であることが好ましい。
【００１４】
また上述した手段において、前記環状構造体は、複数の貫通孔を有することが好ましい。
【００１５】
上述した課題を解決するための手段は、円筒形状かつ金属であって、少なくとも径方向の外側面が粗面である環状構造体と、前記環状構造体の外側に、前記環状構造体の周方向に向かって設けられてトレッド部となるトレッドゴム層と、ゴムで被覆された繊維を有し、前記環状構造体と前記トレッドゴム層とを含む円筒形状の構造体の中心軸と平行な方向における両側に少なくとも設けられるカーカス部と、を含む空気入りタイヤの製造方法であって、少なくとも径方向の外側面が粗面化された環状構造体を得る手順と、前記環状構造体の外側に未加硫のトレッドゴム層を配置する手順と、前記未加硫のトレッドゴム層を加硫して前記トレッドゴム層と前記環状構造体とを結合させる手順と、を含む空気入りタイヤの製造方法である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、空気入りタイヤの転がり抵抗を低減する構造を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本実施形態に係るタイヤの子午断面図である。
【図２−１】図２−１は、本実施形態に係るタイヤが有する環状構造体の斜視図である。
【図２−２】図２−２は、本実施形態に係るタイヤが有する環状構造体の第１変形例を示す斜視図である。
【図２−３】図２−３は、本実施形態に係るタイヤが有する環状構造体の第２変形例を示す斜視図である。
【図３】図３は、本実施形態に係るタイヤが有するカーカス部の拡大図である。
【図４】図４は、環状構造体とゴム層との子午断面図である。
【図５】図５は、本実施形態に係るタイヤの製造方法の手順を示すフローチャートである。
【図６−１】図６−１は、本実施形態に係るタイヤが有する環状構造体の製造方法の手順を示す説明図である。
【図６−２】図６−２は、本実施形態に係るタイヤが有する環状構造体の製造方法の手順を示す説明図である。
【図６−３】図６−３は、本実施形態に係るタイヤが有する環状構造体の製造方法の手順を示す説明図である。
【図６−４】図６−４は、溶接部の厚みを示す断面図である。
【図７】図７は、従来の加硫金型を用いて本実施形態に係るタイヤを製造する例を示す図である。
【図８】図８は、本実施形態に係る加硫金型を用いて本実施形態に係るタイヤを製造する例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
【００１９】
空気入りタイヤ（以下、必要に応じてタイヤという）の転がり抵抗を低減するため、タイヤの偏心変形を極限まで高めると、タイヤと路面との接地面積が小さくなり接地圧が増加する。その結果、トレッド部の変形による粘弾性エネルギ損失が大きくなり、転がり抵抗が増加する。本発明者らは、この点に注目し、タイヤと路面との接地面積を確保し、かつ偏心変形を維持することによって、転がり抵抗を低減し、かつ操安性を向上させることを試みた。偏心変形とは、タイヤのトレッドリング（クラウン領域のこと）が円形を保ったまま垂直に変位する一次モードの変形である。タイヤと路面との接地面積を確保し、かつ偏心変形を維持するため、本実施形態に係るタイヤは、例えば、金属の薄板で製造される円筒形状の環状構造体の外側に、前記環状構造体の周方向に向かってゴム層を設け、このゴム層をトレッド部とする構造を採用する。
【００２０】
図１は、本実施形態に係るタイヤの子午断面図である。図２−１は、本実施形態に係るタイヤが有する環状構造体の斜視図である。図２−２は、本実施形態に係るタイヤが有する環状構造体の第１変形例を示す斜視図である。図２−３は、本実施形態に係るタイヤが有する環状構造体の第２変形例を示す斜視図である。図３は、本実施形態に係るタイヤが有するカーカス部の拡大図である。タイヤ１は、環状の構造体である。前記環状の構造体の中心を通る軸がタイヤ１の中心軸（Ｙ軸）となる。タイヤ１は、使用時において、内部に空気が充填される。
【００２１】
タイヤ１は、中心軸（Ｙ軸）を回転軸として回転する。Ｙ軸は、タイヤ１の中心軸かつ回転軸である。タイヤ１の中心軸（回転軸）であるＹ軸に直交し、かつタイヤ１が接地する路面と平行な軸をＸ軸、Ｙ軸とＸ軸とに直交する軸をＺ軸とする。Ｙ軸と平行な方向がタイヤ１の幅方向である。Ｙ軸を通り、かつＹ軸に直交する方向がタイヤ１の径方向である。また、Ｙ軸を中心とする周方向が空気入りタイヤ１の周方向である。
【００２２】
図１に示すように、タイヤ１は、円筒形状の環状構造体１０と、トレッドゴム層１１と、接着ゴム層２００と、カーカス部１２と、を含む。環状構造体１０は、円筒形状の部材である。トレッドゴム層１１は、環状構造体１０の外側１０ｓｏに、環状構造体１０の周方向に向かって設けられることで、タイヤ１のトレッド部となる。本実施形態では、接着ゴム層２００が、トレッドゴム層１１と環状構造体１０との間に設けられて、トレッドゴム層１１と環状構造体１０とを接着し、結合させている。接着ゴム層２００が存在しない場合には、トレッドゴム層１１と環状構造体１０とが直に接して互いに結合している。カーカス部１２は、図３に示すように、ゴム１２Ｒで被覆された繊維１２Ｆを有する。本実施形態において、図１に示すように、カーカス１２は、環状構造体１０の径方向内側を通って、両方のビード部１３間を連結している。すなわち、カーカス部１２は、両方のビード部１３、１３間で連続している。なお、カーカス部１２は、環状構造体１０の幅方向における両側に設けられて、両方のビード部１３、１３間で連続していなくてもよい。このように、カーカス部１２は、図１に示すように、少なくとも環状構造体１０とトレッドゴム層１１とを含む円筒形状の構造体２の中心軸（Ｙ軸）と平行な方向（すなわち幅方向）における両側に設けられていればよい。
【００２３】
タイヤ１は、構造体２の子午断面において、トレッドゴム層１１の外側１１ｓｏ（タイヤ１のトレッド面）と、環状構造体１０の外側１０ｓｏとが、トレッド面に形成された溝Ｓの部分を除いて同様の形状であり、平行（公差、誤差を含む）であることがより好ましい。
【００２４】
図２−１に示す環状構造体１０は、金属の構造体である。すなわち、環状構造体１０は、金属材料で造られている。環状構造体１０に用いる金属材料は、引張強度が４５０Ｎ／ｍ２以上２５００Ｎ／ｍ２以下であることが好ましく、６００Ｎ／ｍ２以上２４００Ｎ／ｍ２以下であることがより好ましく、さらには、８００Ｎ／ｍ２以上２３００Ｎ／ｍ２以下が好ましい。引っ張り強度がこのような範囲であれば、環状構造体１０は、充分な強度及び剛性を確保できるとともに、必要な靱性を確保できる。その結果、環状構造体１０は、十分な耐圧性能を確保できる。
【００２５】
環状構造体１０の引っ張り強度（ＭＰａ）と厚み（ｍｍ）との積を耐圧パラメータとする。耐圧パラメータは、タイヤ１に充填される気体の内圧に対する耐性の尺度となるパラメータである。耐圧パラメータは、２００以上１７００以下、２５０以上１６００以下とすることが好ましい。この範囲であれば、タイヤ１の使用圧力の上限を確保し、安全性を十分に確保することができる。また、前記範囲であれば、環状構造体１０の厚みを増加させず、また、破断強度の高い材料を用いる必要がないので、量産に好適である。環状構造体１０の厚みを増加させる必要がないため、環状構造体１０は繰り返し曲げの耐久性を確保できる。また、破断強度の高い材料を用いる必要がないことから、低コストで環状構造体１０及びタイヤ１を製造できる。乗用車用として、耐圧パラメータは、２００以上１０００以下が好ましく、２５０以上９５０以下がより好ましい。また、トラック／バス用タイヤ（ＴＢタイヤ）として、耐圧パラメータは、５００以上１７００以下が好ましく、６００以上１６００以下がより好ましい。
【００２６】
環状構造体１０に用いることができる金属材料は、引っ張り強度が前述した範囲であれば好ましいが、ばね鋼、高張力鋼、ステンレス鋼又はチタン（チタン合金を含む）を用いることが好ましい。これらのうち、ステンレス鋼は耐食性が高く酸化劣化しにくい。また、ステンレス鋼は、前述した引っ張り強度の範囲のものを得やすいので好ましい。ステンレス鋼を用いることにより、耐圧強度と繰り返し曲げの耐久性の両立が可能になる。
【００２７】
環状構造体１０をステンレス鋼で製造する場合、ＪＩＳ Ｇ４３０３の分類における、マルテンサイト系ステンレス鋼、フェライト系ステンレス鋼、オーステナイト系ステンレス鋼、オーステナイト・フェライト二相ステンレス鋼、析出硬化系ステンレス鋼を用いることが好ましい。これらのステンレス鋼を用いることにより、引っ張り強度及び靱性が優れた環状構造体１０とすることができる。また、前述したステンレス鋼のうち、特に、析出硬化系ステンレス鋼（ＳＵＳ６３０、ＳＵＳ６３１、ＳＵＳ６３２Ｊ１）を用いるとより好ましい。
【００２８】
環状構造体１０の径方向における外側面１０ｓｏは、粗面である。好ましくは径方向における外側面１０ｓｏは、算術平均粗さＲａが、０．５μｍ以上５０μｍ以下であり、さらに好ましくは１μｍ以上４０μｍ以下であり、最も好ましくは２μｍ以上３５μｍ以下である。ここで、算術平均粗さＲａは、ＪＩＳＢ０６０１（１９９４）に従って定義され、基準長さｌにおけるＺ（ｘ）の絶対値の平均である。ここで、Ｚ（ｘ）は任意の位置ｘにおける粗さ曲線の高さを表す。環状構造体１０の径方向における外側面１０ｓｏが粗面であることで、粗面の凹部に環状構造体１０に直に接する接着ゴム層２００が食い込み、粗面の凹部に対し食い込んだ接着ゴム層２００がアンカーとなって、環状構造体１０とトレッドゴム層１１とを強固に結合させる。よって、タイヤ１の耐久性が向上する。環状構造体１０の径方向における外側面１０ｓｏの算術平均粗さＲａが、０．５μｍ以上であると、接着ゴム層２００がアンカーとして働く効果がより大きく、より強固に環状構造体１０とトレッドゴム層１１とが結合される。環状構造体１０の径方向における外側面１０ｓｏが、５０μｍ以下であると、環状構造体１０の径方向における外側面１０ｓｏを粗面とする処理に手間を要さずより簡便である。なお、環状構造体１０に直にトレッドゴム層１１が接していてもよいが、この場合は、トレッドゴム層１１が直接粗面の凹部に食い込んで、環状構造体１０とトレッドゴム層１１とが強固に結合する。環状構造体１０とトレッドゴム層１１とを結合させるために、接着剤を併用してもよい。
【００２９】
粗面は、環状構造体１０の外側面１０ｓｏを粗面化処理することにより形成できる。粗面化処理として、サンドブラスト処理等の機械的処理、酸処理等の化学的処理が挙げられる。粗面化が達成されれば処理の種類に限定はなく、異なる処理を併用してもよい。処理後に砂などのブラストメディアを除去する必要がないという点で、酸処理等の化学的処理が好ましい。特に、環状構造体１０がステンレス鋼で製造されている場合、ステンレス鋼の表面に存在する不動態皮膜を除去する化学的処理が好ましい。ステンレス鋼の表面に存在する不動態皮膜を除去する処理により、ステンレス鋼の表面が活性化され、環状構造体１０と接着ゴム層２００とが化学的に相互作用して、より強固に結合する。化学的処理として、例えば、硫酸と蓚酸との混合液による処理、リン酸とエチルアルコールとを含有する溶液による処理等が挙げられる。粗面化処理に加えて、環状構造体１０の表面と接着ゴム層２００との結合を促進させる他の処理を行ってもよい。例えば、環状構造体１０がステンレス鋼で製造されている場合、環状構造体１０の外側面１０ｓｏに存在する不動態皮膜を硫酸と蓚酸との混合液により除去したあと、酢酸等の酸を含む、シランカップリング剤の処理液を付着させる処理を行ってもよい。シランカップリング剤として、例えばビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィドが挙げられる。シランカップリング剤の処理液を環状構造体１０の表面に付着させる処理を行う場合、環状構造体１０に直に接するゴムの層（本実施形態では接着ゴム層２００）には、フェノール樹脂又はレゾルシン樹脂と、例えばヘキサメトキシメチルメラミン等のメチル基を供与する化合物とが配合されていることが好ましい。これにより、環状構造体１０に直に接するゴムと、環状構造体１０の外側面１０ｓｏとが、樹脂を介してより強固に結合する。
【００３０】
粗面化処理は、環状構造体１０が円筒形状に形成された後に行ってもよいし、環状構造体１０が円筒形状に形成される前に行ってもよい。例えば、環状構造体１０を、後で詳しく述べるように板状部材から形成する場合、環状構造体１０の外側面１０ｓｏとなる側の板状部材の板面を粗面化処理してから、円筒形状を形成してもよい。
【００３１】
環状構造体１０とトレッドゴム層１１とを、接着ゴム層２００が強固に結合させることで、環状構造体１０とトレッドゴム層１１との間で相互に力を伝達できる。接着ゴム層２００は、ＪＩＳ硬度が４６以上８８以下であることが好ましく、４８以上８０以下であることがさらに好ましく、５０以上７２以下であることが最も好ましい。ここで、ＪＩＳ硬度とは、ＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠して、温度２０℃において測定されたタイプＡデュロメーター硬さをいう。接着ゴム層２００のＪＩＳ硬度が４６以上８８以下であることで、粗面の凹部に対し食い込んだ接着ゴム層２００がより効果的にアンカーとなり、環状構造体１０とトレッドゴム層１１とをより強固に結合させる。接着ゴム層２００は、１００％伸長時のモジユラスが、１．８ＭＰａ以上１２ＭＰａ以下であることが好ましく、２ＭＰａ以上９ＭＰａ以下であることがさらに好ましく、２．２ＭＰａ以上７ＭＰａ以下であることが最も好ましい。環状構造体１０とトレッドゴム層１１との間に、接着ゴム層２００を設けているため、接着ゴム層２００の物性を、接着ゴム層２００と環状構造体１０との接着性を考慮して最適化することができると共に、トレッドゴム層１１の物性を、トレッドゴム層１１と環状構造体１０との接着性を考慮することなく、耐久性や走行性等を考慮して最適化することができる。
【００３２】
接着ゴム層２００は、厚さが０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下であることが好ましい。トレッドゴム層１１は、厚さが５ｍｍ以上１５ｍｍ以下であることが好ましい。
【００３３】
本実施形態においては、トレッドゴム層１１と環状構造体１０との間には、接着ゴム層２００が介在しているが、トレッドゴム層１１が環状構造体１０と直に接し、トレッドゴム層１１と環状構造体１０とが結合していてもよい。この場合、環状構造体１０の径方向における外側面１０ｓｏの粗面の凹部にはトレッドゴム層１１が食い込み、粗面の凹部に食い込んだトレッドゴム層１１がアンカーとなって、環状構造体１０とトレッドゴム層１１とは強固に結合する。トレッドゴム層１１は、環状構造体１０と直に接して結合する場合には、ＪＩＳ硬度が４６以上８８以下であることが好ましく、ＪＩＳ硬度が４８以上８０以下であることがさらに好ましく、ＪＩＳ硬度が５０以上７２以下であることが最も好ましい。トレッドゴム層１１のＪＩＳ硬度が４６以上８８以下の範囲にあることで、粗面の凹部に対し食い込んだトレッドゴム層１１がより効果的にアンカーとなり、環状構造体１０とトレッドゴム層１１とがより強固に接着する。トレッドゴム層１１が環状構造体１０と直に接する場合、トレッドゴム層１１は、１００％伸長時のモジュラスが、１．８ＭＰａ以上１２ＭＰａ以下であることが好ましく、２ＭＰａ以上９ＭＰａ以下であることがさらに好ましく、２．２ＭＰａ以上７ＭＰａ以下であることが最も好ましい。
【００３４】
図２−２に示す環状構造体１０ａのように、環状構造体１０ａの幅方向両側に、鋸の刃形状の凹凸部１０Ｔを設けてもよい。環状構造体１０ａの径方向外側には、図１に示すトレッドゴム層１１が取り付けられるが、凹凸部１０Ｔは、環状構造体１０ａとトレッドゴム層１１との結合を強化する作用がある。このため、凹凸部１０Ｔを有する環状構造体１０ａは、環状構造体１０ａとトレッドゴム層１１とがより確実に固定され、耐久性が向上するため好ましい。
【００３５】
また、環状構造体１０は、トレッドゴム層１１の径方向外側には露出しないことが好ましい。このようにすれば、環状構造体１０とトレッドゴム層１１とをより確実に固定できる。さらに、環状構造体１０は、トレッドゴム層１１内に埋設されていてもよい。このようにしても、環状構造体１０とトレッドゴム層１１とをより確実に固定できる。
【００３６】
図２−３に示す環状構造体１０ｂのように、環状構造体１０ｂは内周面と外周とを貫通する複数の貫通孔１０Ｈを有していてもよい。環状構造体１０ｂの径方向外側と径方向内側との少なくとも一方には接着ゴム層２００を介してトレッドゴム層１１が取り付けられる。接着ゴム層２００は、環状構造体１０ｂと物理的な結合及び化学的な結合により環状構造体１０ｂに取り付けられる。また接着ゴム層２００は、トレッドゴム層１１と化学的に結合する。貫通孔１０Ｈは、環状構造体１０ｂと、接着ゴム層２００との物理的な結合を強化する作用がある。このため、環状構造体１０は、化学的及び物理的な作用（アンカー効果）により結合強度が向上するので、トレッドゴム層１１は接着ゴム層２００を介して確実に固定される。その結果、タイヤ１の耐久性が向上する。なお、接着ゴム層２００を介してではなく、環状構造体１０ｂとトレッドゴム層１１とが直に接する場合には、環状構造体１０ｂとトレッドゴム層１１とが化学的及び物理的な作用により直接結合する。
【００３７】
貫通孔１０Ｈは、１つの断面積が０．１ｍｍ２以上１００ｍｍ２以下であることが好ましく、より好ましくは０．１２ｍｍ２以上８０ｍｍ２以下、さらに好ましくは０．１５ｍｍ２以上７０ｍｍ２以下である。このような範囲であれば、カーカス部１２の凹凸を抑制し、かつ、接着による結合、すなわち、化学的な結合も十分に利用することができる。さらに、上述した範囲であれば、上述した物理的作用、すなわち、アンカー効果が最も効果的に発生する。これらの作用により、環状構造体１０とトレッドゴム層１１との結合を強化することができる。
【００３８】
貫通孔１０Ｈの形状は問わないが、円形か楕円形が好ましい（本実施形態では円形）。また、貫通孔１０Ｈは、等価直径４×Ａ／Ｃ（Ｃは貫通孔１０Ｈの周長、Ａは貫通孔４Ｈの開口面積）を０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下とすることが好ましい。貫通孔１０Ｈは、形状が円形かつ直径は１．０ｍｍ以上８．０ｍｍ以下がより好ましい。このような範囲であれば、物理的及び化学的結合を有効に利用できるので、環状構造体１０ｂとトレッドゴム層１１とはより強固に結合される。なお、後述するように、貫通孔１０Ｈの等価直径又は直径は、すべて同一でなくてもよい。
【００３９】
貫通孔１０Ｈの面積の総和は、環状構造体１０の径方向外側の表面積に対して０．５％以上３０％が好ましく、より好ましくは１．０％以上２０％以下、さらに好ましくは１．５％以上１５％以下である。このような範囲であれば、物理的及び化学的結合を有効に利用しつつ、環状構造体１０ｂの強度も確保できる。その結果、環状構造体１０ｂとトレッドゴム層１１とはより強固に結合されるとともに、環状構造体１０ｂに必要な剛性を確保できる。なお、貫通孔１０Ｈの間隔は不等間隔であってもよいし、等間隔であってもよい。このようにすることで、タイヤ１の接地形状の制御することもできる。
【００４０】
環状構造体１０ｂは、複数の貫通孔１０Ｈが穿孔された長方形形状の板材の短辺同士を突き合わせて溶接することにより製造することができる。このようにすれば、比較的簡単に環状構造体１０ｂを製造することができる。また、環状構造体１０ｂの製造方法はこれに限定されるものではない。例えば、円柱の外周部に複数の穴を形成した後、円柱の内部を削り出すことにより、環状構造体１０ｂを製造してもよい。
【００４１】
トレッドゴム層１１は、合成ゴムや天然ゴム又はこれらを混合したゴム材料と、当該ゴム材料に補強材として添加される炭素やＳｉＯ２等を含む。トレッドゴム層１１は、無端のベルト状の構造体である。トレッドゴム層１１は、外側１１ｓｏに複数の溝によって形成されるトレッドパターンを有していてもよい。
【００４２】
カーカス部１２は、タイヤ１に空気を充填した際に、環状構造体１０とともに圧力容器としての役目を果たす強度メンバーである。カーカス部１２及び環状構造体１０は、内部に充填された空気の内圧によってタイヤ１に作用する荷重を支え、走行中にタイヤ１が受ける動的荷重に耐える。カーカス部１２は、環状構造体１０の径方向における内側面１０ｓｉと接し、環状構造体１０とカーカス部１２とは結合している。本実施形態において、タイヤ１のカーカス部１２は、内側にインナーライナー１４を有する。インナーライナー１４によって、タイヤ１の内部に充填された空気の漏洩を抑制する。両方のカーカス部１２は、径方向内側に、それぞれビード部１３を有する。ビード部１３は、タイヤ１が取り付けられるホイールのリムと嵌合する。
【００４３】
本実施形態においては、環状構造体１０の径方向における内側面１０ｓｉも粗面である。好ましくは径方向における内側面１０ｓｉは、算術平均粗さＲａが、０．５μｍ以上５０μｍ以下であり、さらに好ましくは１μｍ以上４０μｍ以下であり、最も好ましくは２μｍ以上３５μｍ以下である。環状構造体１０の径方向における内側面１０ｓｉが粗面であることで、粗面の凹部にカーカス部１２が食い込み、粗面の凹部に対し食い込んだカーカス部１２がアンカーとなって、環状構造体１０とカーカス部１２とが強固に結合する。よって、環状構造体１０の径方向における外側面１０ｓｏのみが粗面である場合と比較して、よりタイヤ１の耐久性が向上する。環状構造体１０の径方向における内側面１０ｓｉの算術平均粗さＲａが、０．５μｍ以上であると、カーカス部１２がアンカーとして働く効果がより大きく、より強固に環状構造体１０とカーカス部１２とが結合する。環状構造体１０の径方向における内側面１０ｓｉが、５０μｍ以下であると、環状構造体１０の径方向における内側面１０ｓｉを粗面とする処理に手間を要さずより簡便である。
【００４４】
環状構造体１０の径方向における内側面１０ｓｉを粗面化する処理として、上述した環状構造体１０の径方向における外側面１０ｓｏを粗面化するための各種処理を適用することができる。粗面化処理は、環状構造体１０が円筒形状に形成された後に行ってもよいし、環状構造体１０が円筒形状に形成される前に行ってもよい。例えば、環状構造体１０を、後で詳しく述べるように板状部材から形成する場合、環状構造体１０の内側面１０ｓｉとなる側の板状部材の板面を粗面化処理してから、円筒形状を形成してもよい。環状構造体１０の径方向における外側面１０ｓｏを粗面化する方法と、環状構造体１０の径方向における内側面１０ｓｉを粗面化する方法とが異なっていてもよい。また、環状構造体１０の径方向における内側面１０ｓｉと環状構造体１０の径方向における外側面１０ｓｏとを同時に粗面化してもよいし、異なるタイミングで粗面化してもよい。
【００４５】
図４は、環状構造体とトレッドゴム層との子午断面図である。環状構造体１０の弾性率は、７０ＧＰａ以上２５０ＧＰａ以下が好ましく、８０ＧＰａ以上２３０ＧＰａ以下とすることがより好ましい。また。環状構造体１０の厚みｔｍは、０．１ｍｍ以上０．８ｍｍ以下とすることが好ましい。この範囲であれば、耐圧性能を確保しつつ、繰り返し曲げの耐久性を確保できる。環状構造体１０の弾性率と厚みｔｍとの積（剛性パラメータという）は、１０以上５００以下とすることが好ましく、１５以上４００以下とすることがより好ましい。
【００４６】
剛性パラメータを上記の範囲とすることにより、環状構造体１０は、子午断面内の剛性が大きくなる。このため、タイヤ１に空気を充填したとき、及びタイヤ１が路面に接地したときにおいては、環状構造体１０によってトレッド部となるトレッドゴム層１１の子午断面内における変形が抑制される。その結果、タイヤ１は、前記変形にともなう粘弾性エネルギの損失が抑制される。また、剛性パラメータを上記の範囲とすることにより、環状構造体１０は、径方向における剛性は小さくなる。このため、タイヤ１は、従来の空気入りタイヤと同様に、路面との接地部でトレッド部が柔軟に変形する。このような機能により、タイヤ１は、接地部における局所的な歪み及び応力の集中を回避しながら偏心変形するので、接地部における歪みを分散させることができる。その結果、タイヤ１は、接地部におけるトレッドゴム層１１の局所的な変形が抑制されるので、接地面積が確保され、転がり抵抗が低減される。
【００４７】
さらに、タイヤ１は、環状構造体１０の面内剛性が大きいこと及びトレッドゴム層１１の接地面積を確保できる結果、周方向における接地長さを確保できることから、舵角が入力されたときに発生する横力が大きくなる。その結果、タイヤ１は、大きなコーナーリングパワーを得ることができる。また、環状構造体１０を金属で製造した場合、タイヤ１の内部に充填された空気は環状構造体１０をほとんど透過しない。その結果、タイヤ１の空気圧の管理が容易になるという利点もある。このため、長期にわたり、タイヤ１に空気を充填しないような使用態様に対しても、タイヤ１の空気圧低下を抑制できる。
【００４８】
環状構造体１０の外側１０ｓｏと、トレッドゴム層１１の外側１１ｓｏとの距離ｔｒは、３ｍｍ以上２０ｍｍ以下であることが好ましい。距離ｔｒをこのような範囲とすることで、乗り心地を確保しつつ、コーナーリング時におけるトレッドゴム層１１の過度な変形を抑制できる。環状構造体１０の中心軸（Ｙ軸）と平行な方向、すなわち幅方向における環状構造体１０の寸法（環状構造体幅）Ｗｍは、図１に示す中心軸（Ｙ軸）と平行な方向におけるタイヤ１の総幅（ＪＡＴＭＡ規定リム幅のホイールに組んで３００ｋＰａの空気を充填した状態）Ｗの５０％（Ｗ×０．５）以上９５％（Ｗ×０．９５）以下とすることが好ましい。ＷｍがＷ×０．５よりも小さい場合、環状構造体１０の子午断面内における剛性が不足する結果、タイヤ幅に対して偏心変形を維持する領域が減少する。その結果、転がり抵抗を低減させる効果及びコーナーリングパワーも減少してしまうおそれがある。また、ＷｍがＷ×０．９５を超えると、接地時においてトレッド部が環状構造体１０を中心軸（Ｙ軸）方向に座屈変形させ、環状構造体１０の変形を招くおそれがある。Ｗ×０．５≦Ｗｍ≦Ｗ×０．９５とすることで、転がり抵抗を低減させつつコーナーリングパワーを維持し、さらに、環状構造体１０の変形も抑制できる。
【００４９】
タイヤ１は、図１に示す子午断面において、トレッドゴム層１１の外側１１ｓｏ、すなわちトレッド面のプロファイルは、溝Ｓの部分を除き、環状構造体１０の外側１０ｓｏと同様の形状であることが好ましい。このような構造により、タイヤ１の接地時や転動時においては、トレッド部となるトレッドゴム層１１と、環状構造体１０とは略同様に変形する。その結果、タイヤ１は、トレッドゴム層１１の変形が少なくなるので、粘弾性エネルギの損失はより小さくなり、転がり抵抗もより小さくなる。
【００５０】
トレッドゴム層１１の外側１１ｓｏと、環状構造体１０の外側１０ｓｏとが、タイヤ１の径方向外側に向かって突出したり、径方向内側に向かって突出したりすると、タイヤ１の接地部における圧力分布が不均一となる。その結果、接地部には局所的な歪み及び応力の集中が発生し、接地部においてトレッドゴム層１１が局所的に変形するおそれがある。本実施形態において、タイヤ１は、図１に示すように、トレッドゴム層１１の外側１１ｓｏ（タイヤ１のトレッド面）と、環状構造体１０の外側１０ｓｏとは同様の形状（好ましくは平行）であり、さらに、トレッドゴム層１１及び環状構造体１０（すなわち、構造体２）の中心軸（Ｙ軸）と平行（公差、誤差を含む）であることが好ましい。このような構造により、タイヤ１の接地部を略平坦にすることができる。そして、タイヤ１は、接地部における圧力分布が均一になるので、接地部の局所的な歪み及び応力の集中が抑制され、接地部におけるトレッドゴム層１１の局所的な変形が抑制される。その結果、タイヤ１は、粘弾性エネルギの損失は小さくなるので、転がり抵抗も小さくなる。また、タイヤは、接地部におけるトレッドゴム層１１の局所的な変形が抑制されるので、接地面積を確保でき、同時に周方向の接地長さを確保できる。このため、タイヤ１は、コーナーリングパワーも確保できる。
【００５１】
本実施形態においては、子午断面におけるトレッドゴム層１１の形状は、トレッドゴム層１１の外側１１ｓｏと環状構造体１０の外側１０ｓｏとがこれらの中心軸（Ｙ軸）と平行であることが好ましい。例えば、子午断面におけるトレッドゴム層１１の形状は、台形や平行四辺形であってもよい。子午断面におけるトレッドゴム層１１の形状が台形である場合、台形の上底と下底とのいずれがトレッドゴム層１１の外側１１ｓｏであってもよい。いずれの場合であっても、環状構造体１０の部分のみ、タイヤ１のトレッド面のプロファイル（溝の部分を除く）と平行であれば好ましい。次に、環状構造体の製造方法を説明する。
【００５２】
図５は、本実施形態に係るタイヤの製造方法の手順を示すフローチャートである。図６−１〜図６−３は、本実施形態に係るタイヤが有する環状構造体の製造方法の手順を示す説明図である。図６−４は、溶接部の厚みを示す断面図である。環状構造体１０を製造するにあたり、大きな金属の板状部材の両面に粗面化処理を行う（ステップＳ１０１）。粗面化処理として、上述したような各種方法が採用されるが、上述した方法には限定されない。次に、図６−１に示すように、平面視が長方形形状、かつ短手方向（図６−１の矢印Ｓで示す方向）における両端部２１ＴＳ、２１ＴＳの長手方向（図６−１の矢印Ｃで示す方向）における両端部２１ＴＬ、２１ＴＬ側に、短手方向と平行な方向の外側に突出する凸２２部を有する板材２０を作成する（ステップＳ１０２、図６−１）。板材２０は、例えば、大きな金属の板状部材を切断することにより得ることができる。
【００５３】
次に、板材２０の長手方向における両端部２０ＴＬ、２０ＴＬを突き合わせ、溶接によって接合する（ステップＳ１０３、図６−２）。長手方向における両端部２０ＴＬ、２０ＴＬは、板材２０の長手方向（図６−２の矢印Ｃで示す方向）と直交することが好ましい。このようにすれば、環状構造体１０が径方向に繰り返し変形することにより溶接部に繰り返し曲げが作用した場合、繰り返し曲げが作用する溶接部の長さを短くすることができるので、環状構造体１０の耐久性低下を抑制することができる。その結果、環状構造体１０をタイヤ１に用いた場合に、耐久性低下を抑制することができる。
【００５４】
溶接は、ガス溶接（酸素アセチレン溶接）、アーク溶接、ＴＩＧ（Tungsten Inert Gas）溶接、プラズマ溶接、ＭＩＧ（Metal Inert Gas）溶接、エレクトロスラグ溶接、電子ビーム溶接、レーザービーム溶接、超音波溶接等を用いることができる。このように、板材の両端部を溶接することにより、簡単に環状構造体１０を製造することができる。なお、溶接後の板材２０に、熱処理と圧延との少なくとも一方を施してもよい。このようにすることで、製造される環状構造体１０の強度を向上させることができる。熱処理は、例えば、析出硬化系ステンレス鋼を用いる場合、一例として、５００℃で６０分保持する。熱処理の条件は、得たい特性によって適宜変更することができるので、前述の条件に限定されるものではない。
【００５５】
次に、溶接後の凸部２２を除去して、図２−２に示す環状構造体１０を得る（ステップＳ１０４、図６−３）。なお、環状構造体１０に熱処理等を施す場合、凸部２２を切断した後に施すことが好ましい。熱処理等によって環状構造体１０の強度が向上するため、熱処理等を施す前に凸部２１を切断することにより、凸部２２の切断が容易になる。環状構造体１０が得られたら、環状構造体１０の外側に未加硫のトレッドゴム層を配置する。環状構造体１０と未加硫のトレッドゴム層との間には、未加硫の接着ゴム層を配置する。環状構造体１０の径方向における外面１０ｓｏに直にトレッドゴム層１１が接するタイヤの場合には、未加硫の接着ゴム層を配置しなくてよい。また、カーカス部１２を環状構造体１０に取り付け、ビード部１３をカーカス部１２に設けて、グリーンタイヤを作製する（ステップＳ１０５）。その後、グリーンタイヤを加硫して（ステップＳ１０６）、トレッドゴム層１１と環状構造体１０とを接着ゴム層２００を介して結合させ、図１に示すタイヤ１が完成する。なお、環状構造体１０の製造方法は、上述したものに限定されない。円柱を切削加工することにより環状構造体１０を製造してもよいし、押出成形により環状構造体１０を製造してもよい。また、環状構造体１０の粗面化処理は、環状構造体１０を円筒形状に形成する前に行っても、環状構造体１０を円筒形状に形成した後に行ってもよい。
【００５６】
環状構造体１０は、図６−３に示すように溶接部２０１を有する。図６−４に示すように、溶接部２０１は、その周辺よりも厚みが大きくなってもよい。溶接部２０１は、溶接部２０１を除く領域での厚みｔが０．１ｍｍ以上０．８ｍｍ以下、さらには０．１５ｍｍ以上０．７ｍｍ以下であることが好ましい。また、溶接部２０１は、溶接部２０１の周辺よりも厚みが大きい部分の厚みが、周辺の厚みの１．３倍以下、さらには１．２倍以下であることが好ましい。この範囲であれば、この範囲であれば、耐圧性能を確保しつつ、繰り返し曲げの耐久性を確保できる。溶接部２０１を除く領域とは、溶接前における板材２０の厚みであり、環状構造体１０においては、溶接部２０１以外であり、かつ厚みが一定になっている領域である。次に、グリーンタイヤを作製し、次にグリーンタイヤを加硫する手順（ステップＳ１０５及びステップＳ１０６）についてさらに詳しく述べる。
【００５７】
図７は、従来の加硫金型を用いて本実施形態及びその変形例に係るタイヤを製造する例を示す図である。図８は、本実施形態に係る加硫金型を用いて本実施形態及びその変形例に係るタイヤを製造する例を示す図である。これまでのような、角度をつけてスチールワイヤーを並列に配置し、ゴムで被覆したものを積層したタイヤは、加硫中にタイヤ内側から加硫ブラダーが膨張しながら接触することで、タイヤ自体も数％膨張して外側の加硫金型に押し当てられる。このため、圧力及び熱が作用して加硫が進行する。しかし、本実施形態に係るタイヤ１が有する環状構造体１０は、引張（膨張）方向の弾性率が極めて高いため、ブラダーの圧力によってタイヤ自体の膨張する程度が小さい。そのため、これまでのタイヤが加硫金型の寸法に対して小さい周長でグリーンタイヤを成形するのに対して、本実施形態に係るタイヤは、それより大きい寸法（加硫金型の寸法に近い寸法）でグリーンタイヤ１Ｇが成形される。
【００５８】
薄板円筒形状の環状構造体１０を用いたタイヤ１を製造する際に、環状構造体１０にリフトが作用しないため、図７に示すように、従来のタイヤよりも大きい寸法（外周長）のグリーンタイヤ１Ｇを成形して加硫する。図７に示す、従来の加硫金型１２０を用いた場合、サイドプレート１２０Ｓａ、１２０Ｓｂが閉じられた後、セクター１２０Ｃが閉まるときに環状構造体１０が径方向にバックリングするおそれがあった。すなわち、加硫金型１２０にグリーンタイヤ１Ｇが投入された後に、セクター１２０Ｃが閉まる際、セクター１２０Ｃの溝を形成する部分（すなわち突起）がグリーンタイヤ１Ｇのトレッド部に接触し、そのままトレッド部を内側へ必要以上に押してしまう。これは、ゴム流れが追いつかないためである。その結果、環状構造体１０が径方向にバックリングしてしまうおそれがあった。
【００５９】
その対策として、セクター１２０Ｃが閉まる前にブラダー１２１を昇圧するという方法があるが、その場合には、加硫前のグリーンタイヤ１Ｇに圧力を与える。本実施形態に係るタイヤ１は、サイドプレート１２０Ｓａ、１２０Ｓｂが閉じているため、ブラダー１２１の圧力Ｐｂに対して反力Ｐｒを発生する。また、環状構造体１０は弾性率が高い円筒であるため、自らの周方向の引張剛性によって反力Ｐｒを発生する。しかし、グリーンタイヤ１Ｇのバットレス部ＢＢにおいては反力Ｐｒが得られないため、未加硫状態のグリーンタイヤ１Ｇは圧力Ｐｂに耐えられずに吹き抜けが発生することがある。
【００６０】
そこで、本実施形態に係る空気入りタイヤの製造方法は、図８に示すような、セクター２０Ｃとサイドプレート２０Ｓａ、２０Ｓｂとの割り位置を適切な位置に変更した加硫金型２０を用いて、セクター２０Ｃを閉める前にブラダー２１を昇圧する。例えば、サイドプレート２０Ｓａ、２０Ｓｂが閉じてからセクター２０Ｃが閉じるまでの間に、ブラダー２１の圧力を０．２ＭＰａ〜２．０ＭＰａ、好ましくは０．３ＭＰａ〜１．０ＭＰａに上昇させる。このようにすることで、加硫時における環状構造体１０のバックリング及びグリーンタイヤ１Ｇのバットレス部ＢＢからの吹き抜けを回避できる。
【００６１】
加硫金型２０は、セクター２０Ｃと、それぞれ上下に配置されるサイドプレート２０Ｓａ、２０Ｓｂとを有する。セクター２０Ｃは、それぞれ周方向に向かって複数に分割されている。サイドプレート２０Ｓａ、２０Ｓｂは、連続したドーナツ状の円盤である。セクター２０Ｃとサイドプレート２０Ｓａ、２０Ｓｂとの割り位置ＳＰは、グリーンタイヤ１Ｇが有する環状構造体１０の幅方向内側の位置とする。このようにすることで、グリーンタイヤ１Ｇがブラダー２１からの圧力を受けた場合、バットレス部ＢＢにおいても、サイドプレート２０Ｓａ、２０Ｓｂから反力Ｐｒが得られるので、吹き抜けを回避できる。
【００６２】
セクター２０Ｃとサイドプレート２０Ｓａ、２０Ｓｂとの割り位置ＳＰは、環状構造体１０の幅方向外側における端部１０ｅから環状構造体幅Ｗｍの７０％以上１００％以下の位置とすることが好ましく、さらには、環状構造体幅Ｗｍの８０％以上９９．５％以下の位置とすることが好ましい。このようにすれば、サイドプレート２０Ｓａ、２０Ｓｂから反力Ｐｒを確実に得られるので、ブラダー２１の圧力Ｐｂによる吹き抜けを確実に回避できる。
【００６３】
本実施形態に係る空気入りタイヤの製造方法は、まず、円筒形状の環状構造体１０と、環状構造体１０の外側に、環状構造体１０の周方向に沿って設けられてトレッド部となる未加硫のトレッドゴム層１１Ｇと、未加硫のトレッドゴム層１１Ｇと環状構造体１０との間に配置される未加硫の接着ゴム層２００Ｇと、ゴムで被覆された繊維を有し、環状構造体１０と未加硫のトレッドゴム層１１Ｇとを含む円筒形状の構造体２Ｇの幅方向両側に少なくとも設けられるカーカス部１２と、を含む空気入りタイヤのグリーンタイヤ１Ｇを、加硫金型２０の内部に配置する。なお、接着ゴム層２００が存在せず、環状構造体１０とトレッドゴム層１１が直に接するタイヤを製造するには、環状構造体１０の外側に直に未加硫のトレッドゴム層１１Ｇが配置されたグリーンタイヤを、加硫金型２０の内部に配置すればよい。加硫金型２０は、環状構造体の幅方向内側の位置でサイドプレート２０Ｓａ、２０Ｓｂとセクター２０Ｃとが分割されている。
【００６４】
環状構造体１０は、未加硫のトレッドゴム層１１Ｇの径方向外側には露出しないことが好ましい。このようにすれば、加硫によって、環状構造体１０と未加硫のトレッドゴム層１１Ｇとをより確実に固定でき、タイヤ１の環状構造体１０とトレッドゴム層１１とがより確実に固定される。さらに、環状構造体１０は、未加硫のトレッドゴム層１１Ｇ内に埋設されていてもよい。このようにしても、環状構造体１０とトレッドゴム層１１とをより確実に固定できる。
【００６５】
次に、サイドプレート２０Ｓａ、２０Ｓｂを閉じた後、セクター２０Ｃを閉じる前に、グリーンタイヤ１Ｇの内部のブラダー２１を昇圧させる。そして、セクター２０Ｃを閉じて加硫を開始する。このようにすることで、本実施形態に係る空気入りタイヤの製造方法は、加硫時における環状構造体１０のバックリング及びグリーンタイヤ１Ｇのバットレス部ＢＢからの吹き抜けを回避できる。このように、本実施形態に係る空気入りタイヤの製造方法は、構造を変更することによって転がり抵抗を低減したタイヤ１を製造することができる。
【００６６】
次に、環状構造体の表面を粗面とすることで、環状構造体の表面と接着ゴム層との結合が強化されることを示す。環状構造体のモデルとして、析出硬化系ステンレス鋼の切片を用い、これにゴム層を接着した試験片を作製した。試験片の作製は、ＪＩＳＫ６２５６−２（２００６）に従った。以下に各試験片の作製方法を示す。
［試験片１］
表面に粗面化処理を行わない析出硬化系ステンレス鋼板（算術平均粗さＲａ＝０．１μｍ）に対して、以下の配合のゴムを加硫接着した。
天然ゴム・・・・・・・・・・・・・１００質量部
カーボンブラック・・・・・・・・・６０質量部
亜鉛華・・・・・・・・・・・・・・５質量部
老化防止剤・・・・・・・・・・・・１質量部
イオウ・・・・・・・・・・・・・・６質量部
促進剤・・・・・・・・・・・・・・１質量部
フェノール樹脂・・・・・・・・・・３質量部
ヘキサメトキシメチルメラミン・・・３質量部
加硫時間は、１５０℃で３０分間であった。
［試験片２］
析出硬化系ステンレス鋼板の表面に対し、サンドブラスト法により粗面化処理を行った。粗面化処理後の算術平均粗さＲａは、２μｍであった。得られた鋼板に対して、試験片１を作製する際に用いた配合のゴムを、試験片１と同様の条件で加硫接着した。
［試験片３］
析出硬化系ステンレス鋼板の表面に対し、以下の方法により粗面化処理を行った。鋼板を、硫酸と蓚酸との混合液に浸して、鋼板表面の不動態皮膜を除去した。除去後の算術平均粗さＲａは、５μｍであった。次いで、鋼板を酢酸を含むビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド溶液に浸した。次いで、鋼板表面に試験片１を作製する際に用いた配合のゴムを、試験片１と同様の条件で加硫接着した。
【００６７】
以上得られた試験片１〜３について、ゴム層の剥離試験を行い、試験片とゴム層との接着力を評価した。剥離試験は、ＪＩＳＫ６２５６−２（２００６）に従った。評価結果を以下に示す。
【００６８】
【表１】
【００６９】
表１から、試験片１と比較して、粗面化処理を行って、算術平均粗さＲａを０．５μｍ以上５０μｍ以下とした鋼板を用いて作製した試験片２および３の方が、より強固に鋼板とゴム層とが結合していることがわかる。また、析出硬化系ステンレス鋼板の不動態皮膜を除去する処理により粗面化処理を行った試験片３が、サンドブラスト法により粗面化処理を行った試験片２よりも、鋼板とゴム層とが強固に結合していることがわかる。
【００７０】
以上の結果から、環状構造体表面を粗面とすることで、粗面とした環状構造体の面と、粗面とした環状構造体の表面と直に接するゴム層とが、環状構造体の表面を粗面としない場合と比較してより強固に結合することがわかる。したがって、本実施形態に係る、円筒形状かつ金属であって、少なくとも径方向の外側面が粗面である環状構造体と、前記環状構造体の外側に、前記環状構造体の周方向に向かって設けられてトレッド部となるトレッドゴム層と、ゴムで被覆された繊維を有し、前記環状構造体と前記トレッドゴム層とを含む円筒形状の構造体の中心軸と平行な方向における両側に少なくとも設けられるカーカス部と、を含むことを特徴とする空気入りタイヤは、耐久性に優れていることがわかる。また、環状構造体がステンレス鋼、特に析出硬化系ステンレス鋼であることが好ましいことがわかる。さらに、粗面化処理は、ステンレス鋼の不動態被膜を除去する処理を含む処理、特に酸処理であることが好ましく、さらに硫酸と蓚酸との混合液により行うことが好ましいことがわかる。
【符号の説明】
【００７１】
１ 空気入りタイヤ（タイヤ）
２ 構造体
２Ｓ 両側
１０、１０ａ、１０ｂ 環状構造体
１０ｓｏ 外側
１０ｓｉ 内側
１０Ｔ 凹凸部
１１ ゴム層
１１ｓｏ 外側
１１ｓｉ 内側
１２ カーカス部
１２Ｆ 繊維
１２Ｒ ゴム
１３ ビード部
１４ インナーライナー
２０ 板材
２００ 接着ゴム層
２０１ 溶接部
Ｓ 溝
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気入りタイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
空気入りタイヤの転がり抵抗を低減することは、自動車の燃費を改善するために有用である。タイヤの転がり抵抗を低減するため、例えばシリカ配合のゴムをトレッドに適用する等の技術がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】土井昭政、「タイヤにおける最近の技術動向」、日本ゴム協会誌、１９９８年９月 Ｖｏｌ．７１、ｐ．５８８−５９４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されている空気入りタイヤの転がり抵抗を低減する手法は、材料に改良を加えるものであるが、空気入りタイヤの構造を変更することによって転がり抵抗を低減できる可能性もある。本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、空気入りタイヤの転がり抵抗を低減する構造及び空気入りタイヤの転がり抵抗を低減する構造の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した課題を解決するための手段は、円筒形状かつ金属であって、少なくとも径方向の外側面が粗面である環状構造体と、前記環状構造体の外側に、前記環状構造体の周方向に向かって設けられてトレッド部となるトレッドゴム層と、ゴムで被覆された繊維を有し、前記環状構造体と前記トレッドゴム層とを含む円筒形状の構造体の中心軸と平行な方向における両側に少なくとも設けられるカーカス部と、を含むことを特徴とする空気入りタイヤである。
【０００６】
上述した手段において、前記環状構造体は、径方向の内側面が粗面であることが好ましい。
【０００７】
また上述した手段において、粗面である前記径方向の外側面は、算術平均粗さＲａが０．５μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。
【０００８】
また上述した手段において、粗面である前記径方向の内側面は、算術平均粗さＲａが０．５μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。
【０００９】
また上述した手段において、前記トレッドゴム層のＪＩＳ硬度が４６以上８８以下であり、前記トレッドゴム層が前記環状構造体と接していることが好ましい。
【００１０】
また上述した手段において、ＪＩＳ硬度が４６以上８８以下であり、前記トレッドゴム層と前記環状構造体とを接着する接着ゴム層を含むことが好ましい。
【００１１】
また上述した手段において、前記環状構造体はステンレス鋼であり、粗面である前記径方向の外側面、又は粗面である径方向の外側面及び粗面である径方向の内側面のうち少なくとも一方の面は、前記ステンレス鋼の不動態皮膜を除去する処理を含む粗面化処理がされていることが好ましい。
【００１２】
また上述した手段において、前記環状構造体は、析出硬化系ステンレス鋼であることが好ましい。
【００１３】
また上述した手段において、前記粗面化処理は、酸処理であることが好ましい。
【００１４】
また上述した手段において、前記環状構造体は、複数の貫通孔を有することが好ましい。
【００１５】
上述した課題を解決するための手段は、円筒形状かつ金属であって、少なくとも径方向の外側面が粗面である環状構造体と、前記環状構造体の外側に、前記環状構造体の周方向に向かって設けられてトレッド部となるトレッドゴム層と、ゴムで被覆された繊維を有し、前記環状構造体と前記トレッドゴム層とを含む円筒形状の構造体の中心軸と平行な方向における両側に少なくとも設けられるカーカス部と、を含む空気入りタイヤの製造方法であって、少なくとも径方向の外側面が粗面化された環状構造体を得る手順と、前記環状構造体の外側に未加硫のトレッドゴム層を配置する手順と、前記未加硫のトレッドゴム層を加硫して前記トレッドゴム層と前記環状構造体とを結合させる手順と、を含む空気入りタイヤの製造方法である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、空気入りタイヤの転がり抵抗を低減する構造を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本実施形態に係るタイヤの子午断面図である。
【図２−１】図２−１は、本実施形態に係るタイヤが有する環状構造体の斜視図である。
【図２−２】図２−２は、本実施形態に係るタイヤが有する環状構造体の第１変形例を示す斜視図である。
【図２−３】図２−３は、本実施形態に係るタイヤが有する環状構造体の第２変形例を示す斜視図である。
【図３】図３は、本実施形態に係るタイヤが有するカーカス部の拡大図である。
【図４】図４は、環状構造体とゴム層との子午断面図である。
【図５】図５は、本実施形態に係るタイヤの製造方法の手順を示すフローチャートである。
【図６−１】図６−１は、本実施形態に係るタイヤが有する環状構造体の製造方法の手順を示す説明図である。
【図６−２】図６−２は、本実施形態に係るタイヤが有する環状構造体の製造方法の手順を示す説明図である。
【図６−３】図６−３は、本実施形態に係るタイヤが有する環状構造体の製造方法の手順を示す説明図である。
【図６−４】図６−４は、溶接部の厚みを示す断面図である。
【図７】図７は、従来の加硫金型を用いて本実施形態に係るタイヤを製造する例を示す図である。
【図８】図８は、本実施形態に係る加硫金型を用いて本実施形態に係るタイヤを製造する例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
【００１９】
空気入りタイヤ（以下、必要に応じてタイヤという）の転がり抵抗を低減するため、タイヤの偏心変形を極限まで高めると、タイヤと路面との接地面積が小さくなり接地圧が増加する。その結果、トレッド部の変形による粘弾性エネルギ損失が大きくなり、転がり抵抗が増加する。本発明者らは、この点に注目し、タイヤと路面との接地面積を確保し、かつ偏心変形を維持することによって、転がり抵抗を低減し、かつ操安性を向上させることを試みた。偏心変形とは、タイヤのトレッドリング（クラウン領域のこと）が円形を保ったまま垂直に変位する一次モードの変形である。タイヤと路面との接地面積を確保し、かつ偏心変形を維持するため、本実施形態に係るタイヤは、例えば、金属の薄板で製造される円筒形状の環状構造体の外側に、前記環状構造体の周方向に向かってゴム層を設け、このゴム層をトレッド部とする構造を採用する。
【００２０】
図１は、本実施形態に係るタイヤの子午断面図である。図２−１は、本実施形態に係るタイヤが有する環状構造体の斜視図である。図２−２は、本実施形態に係るタイヤが有する環状構造体の第１変形例を示す斜視図である。図２−３は、本実施形態に係るタイヤが有する環状構造体の第２変形例を示す斜視図である。図３は、本実施形態に係るタイヤが有するカーカス部の拡大図である。タイヤ１は、環状の構造体である。前記環状の構造体の中心を通る軸がタイヤ１の中心軸（Ｙ軸）となる。タイヤ１は、使用時において、内部に空気が充填される。
【００２１】
タイヤ１は、中心軸（Ｙ軸）を回転軸として回転する。Ｙ軸は、タイヤ１の中心軸かつ回転軸である。タイヤ１の中心軸（回転軸）であるＹ軸に直交し、かつタイヤ１が接地する路面と平行な軸をＸ軸、Ｙ軸とＸ軸とに直交する軸をＺ軸とする。Ｙ軸と平行な方向がタイヤ１の幅方向である。Ｙ軸を通り、かつＹ軸に直交する方向がタイヤ１の径方向である。また、Ｙ軸を中心とする周方向が空気入りタイヤ１の周方向である。
【００２２】
図１に示すように、タイヤ１は、円筒形状の環状構造体１０と、トレッドゴム層１１と、接着ゴム層２００と、カーカス部１２と、を含む。環状構造体１０は、円筒形状の部材である。トレッドゴム層１１は、環状構造体１０の外側１０ｓｏに、環状構造体１０の周方向に向かって設けられることで、タイヤ１のトレッド部となる。本実施形態では、接着ゴム層２００が、トレッドゴム層１１と環状構造体１０との間に設けられて、トレッドゴム層１１と環状構造体１０とを接着し、結合させている。接着ゴム層２００が存在しない場合には、トレッドゴム層１１と環状構造体１０とが直に接して互いに結合している。カーカス部１２は、図３に示すように、ゴム１２Ｒで被覆された繊維１２Ｆを有する。本実施形態において、図１に示すように、カーカス１２は、環状構造体１０の径方向内側を通って、両方のビード部１３間を連結している。すなわち、カーカス部１２は、両方のビード部１３、１３間で連続している。なお、カーカス部１２は、環状構造体１０の幅方向における両側に設けられて、両方のビード部１３、１３間で連続していなくてもよい。このように、カーカス部１２は、図１に示すように、少なくとも環状構造体１０とトレッドゴム層１１とを含む円筒形状の構造体２の中心軸（Ｙ軸）と平行な方向（すなわち幅方向）における両側に設けられていればよい。
【００２３】
タイヤ１は、構造体２の子午断面において、トレッドゴム層１１の外側１１ｓｏ（タイヤ１のトレッド面）と、環状構造体１０の外側１０ｓｏとが、トレッド面に形成された溝Ｓの部分を除いて同様の形状であり、平行（公差、誤差を含む）であることがより好ましい。
【００２４】
図２−１に示す環状構造体１０は、金属の構造体である。すなわち、環状構造体１０は、金属材料で造られている。環状構造体１０に用いる金属材料は、引張強度が４５０Ｎ／ｍ２以上２５００Ｎ／ｍ２以下であることが好ましく、６００Ｎ／ｍ２以上２４００Ｎ／ｍ２以下であることがより好ましく、さらには、８００Ｎ／ｍ２以上２３００Ｎ／ｍ２以下が好ましい。引っ張り強度がこのような範囲であれば、環状構造体１０は、充分な強度及び剛性を確保できるとともに、必要な靱性を確保できる。その結果、環状構造体１０は、十分な耐圧性能を確保できる。
【００２５】
環状構造体１０の引っ張り強度（ＭＰａ）と厚み（ｍｍ）との積を耐圧パラメータとする。耐圧パラメータは、タイヤ１に充填される気体の内圧に対する耐性の尺度となるパラメータである。耐圧パラメータは、２００以上１７００以下、２５０以上１６００以下とすることが好ましい。この範囲であれば、タイヤ１の使用圧力の上限を確保し、安全性を十分に確保することができる。また、前記範囲であれば、環状構造体１０の厚みを増加させず、また、破断強度の高い材料を用いる必要がないので、量産に好適である。環状構造体１０の厚みを増加させる必要がないため、環状構造体１０は繰り返し曲げの耐久性を確保できる。また、破断強度の高い材料を用いる必要がないことから、低コストで環状構造体１０及びタイヤ１を製造できる。乗用車用として、耐圧パラメータは、２００以上１０００以下が好ましく、２５０以上９５０以下がより好ましい。また、トラック／バス用タイヤ（ＴＢタイヤ）として、耐圧パラメータは、５００以上１７００以下が好ましく、６００以上１６００以下がより好ましい。
【００２６】
環状構造体１０に用いることができる金属材料は、引っ張り強度が前述した範囲であれば好ましいが、ばね鋼、高張力鋼、ステンレス鋼又はチタン（チタン合金を含む）を用いることが好ましい。これらのうち、ステンレス鋼は耐食性が高く酸化劣化しにくい。また、ステンレス鋼は、前述した引っ張り強度の範囲のものを得やすいので好ましい。ステンレス鋼を用いることにより、耐圧強度と繰り返し曲げの耐久性の両立が可能になる。
【００２７】
環状構造体１０をステンレス鋼で製造する場合、ＪＩＳ Ｇ４３０３の分類における、マルテンサイト系ステンレス鋼、フェライト系ステンレス鋼、オーステナイト系ステンレス鋼、オーステナイト・フェライト二相ステンレス鋼、析出硬化系ステンレス鋼を用いることが好ましい。これらのステンレス鋼を用いることにより、引っ張り強度及び靱性が優れた環状構造体１０とすることができる。また、前述したステンレス鋼のうち、特に、析出硬化系ステンレス鋼（ＳＵＳ６３０、ＳＵＳ６３１、ＳＵＳ６３２Ｊ１）を用いるとより好ましい。
【００２８】
環状構造体１０の径方向における外側面１０ｓｏは、粗面である。好ましくは径方向における外側面１０ｓｏは、算術平均粗さＲａが、０．５μｍ以上５０μｍ以下であり、さらに好ましくは１μｍ以上４０μｍ以下であり、最も好ましくは２μｍ以上３５μｍ以下である。ここで、算術平均粗さＲａは、ＪＩＳＢ０６０１（１９９４）に従って定義され、基準長さｌにおけるＺ（ｘ）の絶対値の平均である。ここで、Ｚ（ｘ）は任意の位置ｘにおける粗さ曲線の高さを表す。環状構造体１０の径方向における外側面１０ｓｏが粗面であることで、粗面の凹部に環状構造体１０に直に接する接着ゴム層２００が食い込み、粗面の凹部に対し食い込んだ接着ゴム層２００がアンカーとなって、環状構造体１０とトレッドゴム層１１とを強固に結合させる。よって、タイヤ１の耐久性が向上する。環状構造体１０の径方向における外側面１０ｓｏの算術平均粗さＲａが、０．５μｍ以上であると、接着ゴム層２００がアンカーとして働く効果がより大きく、より強固に環状構造体１０とトレッドゴム層１１とが結合される。環状構造体１０の径方向における外側面１０ｓｏが、５０μｍ以下であると、環状構造体１０の径方向における外側面１０ｓｏを粗面とする処理に手間を要さずより簡便である。なお、環状構造体１０に直にトレッドゴム層１１が接していてもよいが、この場合は、トレッドゴム層１１が直接粗面の凹部に食い込んで、環状構造体１０とトレッドゴム層１１とが強固に結合する。環状構造体１０とトレッドゴム層１１とを結合させるために、接着剤を併用してもよい。
【００２９】
粗面は、環状構造体１０の外側面１０ｓｏを粗面化処理することにより形成できる。粗面化処理として、サンドブラスト処理等の機械的処理、酸処理等の化学的処理が挙げられる。粗面化が達成されれば処理の種類に限定はなく、異なる処理を併用してもよい。処理後に砂などのブラストメディアを除去する必要がないという点で、酸処理等の化学的処理が好ましい。特に、環状構造体１０がステンレス鋼で製造されている場合、ステンレス鋼の表面に存在する不動態皮膜を除去する化学的処理が好ましい。ステンレス鋼の表面に存在する不動態皮膜を除去する処理により、ステンレス鋼の表面が活性化され、環状構造体１０と接着ゴム層２００とが化学的に相互作用して、より強固に結合する。化学的処理として、例えば、硫酸と蓚酸との混合液による処理、リン酸とエチルアルコールとを含有する溶液による処理等が挙げられる。粗面化処理に加えて、環状構造体１０の表面と接着ゴム層２００との結合を促進させる他の処理を行ってもよい。例えば、環状構造体１０がステンレス鋼で製造されている場合、環状構造体１０の外側面１０ｓｏに存在する不動態皮膜を硫酸と蓚酸との混合液により除去したあと、酢酸等の酸を含む、シランカップリング剤の処理液を付着させる処理を行ってもよい。シランカップリング剤として、例えばビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィドが挙げられる。シランカップリング剤の処理液を環状構造体１０の表面に付着させる処理を行う場合、環状構造体１０に直に接するゴムの層（本実施形態では接着ゴム層２００）には、フェノール樹脂又はレゾルシン樹脂と、例えばヘキサメトキシメチルメラミン等のメチル基を供与する化合物とが配合されていることが好ましい。これにより、環状構造体１０に直に接するゴムと、環状構造体１０の外側面１０ｓｏとが、樹脂を介してより強固に結合する。
【００３０】
粗面化処理は、環状構造体１０が円筒形状に形成された後に行ってもよいし、環状構造体１０が円筒形状に形成される前に行ってもよい。例えば、環状構造体１０を、後で詳しく述べるように板状部材から形成する場合、環状構造体１０の外側面１０ｓｏとなる側の板状部材の板面を粗面化処理してから、円筒形状を形成してもよい。
【００３１】
環状構造体１０とトレッドゴム層１１とを、接着ゴム層２００が強固に結合させることで、環状構造体１０とトレッドゴム層１１との間で相互に力を伝達できる。接着ゴム層２００は、ＪＩＳ硬度が４６以上８８以下であることが好ましく、４８以上８０以下であることがさらに好ましく、５０以上７２以下であることが最も好ましい。ここで、ＪＩＳ硬度とは、ＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠して、温度２０℃において測定されたタイプＡデュロメーター硬さをいう。接着ゴム層２００のＪＩＳ硬度が４６以上８８以下であることで、粗面の凹部に対し食い込んだ接着ゴム層２００がより効果的にアンカーとなり、環状構造体１０とトレッドゴム層１１とをより強固に結合させる。接着ゴム層２００は、１００％伸長時のモジユラスが、１．８ＭＰａ以上１２ＭＰａ以下であることが好ましく、２ＭＰａ以上９ＭＰａ以下であることがさらに好ましく、２．２ＭＰａ以上７ＭＰａ以下であることが最も好ましい。環状構造体１０とトレッドゴム層１１との間に、接着ゴム層２００を設けているため、接着ゴム層２００の物性を、接着ゴム層２００と環状構造体１０との接着性を考慮して最適化することができると共に、トレッドゴム層１１の物性を、トレッドゴム層１１と環状構造体１０との接着性を考慮することなく、耐久性や走行性等を考慮して最適化することができる。
【００３２】
接着ゴム層２００は、厚さが０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下であることが好ましい。トレッドゴム層１１は、厚さが５ｍｍ以上１５ｍｍ以下であることが好ましい。
【００３３】
本実施形態においては、トレッドゴム層１１と環状構造体１０との間には、接着ゴム層２００が介在しているが、トレッドゴム層１１が環状構造体１０と直に接し、トレッドゴム層１１と環状構造体１０とが結合していてもよい。この場合、環状構造体１０の径方向における外側面１０ｓｏの粗面の凹部にはトレッドゴム層１１が食い込み、粗面の凹部に食い込んだトレッドゴム層１１がアンカーとなって、環状構造体１０とトレッドゴム層１１とは強固に結合する。トレッドゴム層１１は、環状構造体１０と直に接して結合する場合には、ＪＩＳ硬度が４６以上８８以下であることが好ましく、ＪＩＳ硬度が４８以上８０以下であることがさらに好ましく、ＪＩＳ硬度が５０以上７２以下であることが最も好ましい。トレッドゴム層１１のＪＩＳ硬度が４６以上８８以下の範囲にあることで、粗面の凹部に対し食い込んだトレッドゴム層１１がより効果的にアンカーとなり、環状構造体１０とトレッドゴム層１１とがより強固に接着する。トレッドゴム層１１が環状構造体１０と直に接する場合、トレッドゴム層１１は、１００％伸長時のモジュラスが、１．８ＭＰａ以上１２ＭＰａ以下であることが好ましく、２ＭＰａ以上９ＭＰａ以下であることがさらに好ましく、２．２ＭＰａ以上７ＭＰａ以下であることが最も好ましい。
【００３４】
図２−２に示す環状構造体１０ａのように、環状構造体１０ａの幅方向両側に、鋸の刃形状の凹凸部１０Ｔを設けてもよい。環状構造体１０ａの径方向外側には、図１に示すトレッドゴム層１１が取り付けられるが、凹凸部１０Ｔは、環状構造体１０ａとトレッドゴム層１１との結合を強化する作用がある。このため、凹凸部１０Ｔを有する環状構造体１０ａは、環状構造体１０ａとトレッドゴム層１１とがより確実に固定され、耐久性が向上するため好ましい。
【００３５】
また、環状構造体１０は、トレッドゴム層１１の径方向外側には露出しないことが好ましい。このようにすれば、環状構造体１０とトレッドゴム層１１とをより確実に固定できる。さらに、環状構造体１０は、トレッドゴム層１１内に埋設されていてもよい。このようにしても、環状構造体１０とトレッドゴム層１１とをより確実に固定できる。
【００３６】
図２−３に示す環状構造体１０ｂのように、環状構造体１０ｂは内周面と外周とを貫通する複数の貫通孔１０Ｈを有していてもよい。環状構造体１０ｂの径方向外側と径方向内側との少なくとも一方には接着ゴム層２００を介してトレッドゴム層１１が取り付けられる。接着ゴム層２００は、環状構造体１０ｂと物理的な結合及び化学的な結合により環状構造体１０ｂに取り付けられる。また接着ゴム層２００は、トレッドゴム層１１と化学的に結合する。貫通孔１０Ｈは、環状構造体１０ｂと、接着ゴム層２００との物理的な結合を強化する作用がある。このため、環状構造体１０は、化学的及び物理的な作用（アンカー効果）により結合強度が向上するので、トレッドゴム層１１は接着ゴム層２００を介して確実に固定される。その結果、タイヤ１の耐久性が向上する。なお、接着ゴム層２００を介してではなく、環状構造体１０ｂとトレッドゴム層１１とが直に接する場合には、環状構造体１０ｂとトレッドゴム層１１とが化学的及び物理的な作用により直接結合する。
【００３７】
貫通孔１０Ｈは、１つの断面積が０．１ｍｍ２以上１００ｍｍ２以下であることが好ましく、より好ましくは０．１２ｍｍ２以上８０ｍｍ２以下、さらに好ましくは０．１５ｍｍ２以上７０ｍｍ２以下である。このような範囲であれば、カーカス部１２の凹凸を抑制し、かつ、接着による結合、すなわち、化学的な結合も十分に利用することができる。さらに、上述した範囲であれば、上述した物理的作用、すなわち、アンカー効果が最も効果的に発生する。これらの作用により、環状構造体１０とトレッドゴム層１１との結合を強化することができる。
【００３８】
貫通孔１０Ｈの形状は問わないが、円形か楕円形が好ましい（本実施形態では円形）。また、貫通孔１０Ｈは、等価直径４×Ａ／Ｃ（Ｃは貫通孔１０Ｈの周長、Ａは貫通孔４Ｈの開口面積）を０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下とすることが好ましい。貫通孔１０Ｈは、形状が円形かつ直径は１．０ｍｍ以上８．０ｍｍ以下がより好ましい。このような範囲であれば、物理的及び化学的結合を有効に利用できるので、環状構造体１０ｂとトレッドゴム層１１とはより強固に結合される。なお、後述するように、貫通孔１０Ｈの等価直径又は直径は、すべて同一でなくてもよい。
【００３９】
貫通孔１０Ｈの面積の総和は、環状構造体１０の径方向外側の表面積に対して０．５％以上３０％が好ましく、より好ましくは１．０％以上２０％以下、さらに好ましくは１．５％以上１５％以下である。このような範囲であれば、物理的及び化学的結合を有効に利用しつつ、環状構造体１０ｂの強度も確保できる。その結果、環状構造体１０ｂとトレッドゴム層１１とはより強固に結合されるとともに、環状構造体１０ｂに必要な剛性を確保できる。なお、貫通孔１０Ｈの間隔は不等間隔であってもよいし、等間隔であってもよい。このようにすることで、タイヤ１の接地形状の制御することもできる。
【００４０】
環状構造体１０ｂは、複数の貫通孔１０Ｈが穿孔された長方形形状の板材の短辺同士を突き合わせて溶接することにより製造することができる。このようにすれば、比較的簡単に環状構造体１０ｂを製造することができる。また、環状構造体１０ｂの製造方法はこれに限定されるものではない。例えば、円柱の外周部に複数の穴を形成した後、円柱の内部を削り出すことにより、環状構造体１０ｂを製造してもよい。
【００４１】
トレッドゴム層１１は、合成ゴムや天然ゴム又はこれらを混合したゴム材料と、当該ゴム材料に補強材として添加される炭素やＳｉＯ２等を含む。トレッドゴム層１１は、無端のベルト状の構造体である。トレッドゴム層１１は、外側１１ｓｏに複数の溝によって形成されるトレッドパターンを有していてもよい。
【００４２】
カーカス部１２は、タイヤ１に空気を充填した際に、環状構造体１０とともに圧力容器としての役目を果たす強度メンバーである。カーカス部１２及び環状構造体１０は、内部に充填された空気の内圧によってタイヤ１に作用する荷重を支え、走行中にタイヤ１が受ける動的荷重に耐える。カーカス部１２は、環状構造体１０の径方向における内側面１０ｓｉと接し、環状構造体１０とカーカス部１２とは結合している。本実施形態において、タイヤ１のカーカス部１２は、内側にインナーライナー１４を有する。インナーライナー１４によって、タイヤ１の内部に充填された空気の漏洩を抑制する。両方のカーカス部１２は、径方向内側に、それぞれビード部１３を有する。ビード部１３は、タイヤ１が取り付けられるホイールのリムと嵌合する。
【００４３】
本実施形態においては、環状構造体１０の径方向における内側面１０ｓｉも粗面である。好ましくは径方向における内側面１０ｓｉは、算術平均粗さＲａが、０．５μｍ以上５０μｍ以下であり、さらに好ましくは１μｍ以上４０μｍ以下であり、最も好ましくは２μｍ以上３５μｍ以下である。環状構造体１０の径方向における内側面１０ｓｉが粗面であることで、粗面の凹部にカーカス部１２が食い込み、粗面の凹部に対し食い込んだカーカス部１２がアンカーとなって、環状構造体１０とカーカス部１２とが強固に結合する。よって、環状構造体１０の径方向における外側面１０ｓｏのみが粗面である場合と比較して、よりタイヤ１の耐久性が向上する。環状構造体１０の径方向における内側面１０ｓｉの算術平均粗さＲａが、０．５μｍ以上であると、カーカス部１２がアンカーとして働く効果がより大きく、より強固に環状構造体１０とカーカス部１２とが結合する。環状構造体１０の径方向における内側面１０ｓｉが、５０μｍ以下であると、環状構造体１０の径方向における内側面１０ｓｉを粗面とする処理に手間を要さずより簡便である。
【００４４】
環状構造体１０の径方向における内側面１０ｓｉを粗面化する処理として、上述した環状構造体１０の径方向における外側面１０ｓｏを粗面化するための各種処理を適用することができる。粗面化処理は、環状構造体１０が円筒形状に形成された後に行ってもよいし、環状構造体１０が円筒形状に形成される前に行ってもよい。例えば、環状構造体１０を、後で詳しく述べるように板状部材から形成する場合、環状構造体１０の内側面１０ｓｉとなる側の板状部材の板面を粗面化処理してから、円筒形状を形成してもよい。環状構造体１０の径方向における外側面１０ｓｏを粗面化する方法と、環状構造体１０の径方向における内側面１０ｓｉを粗面化する方法とが異なっていてもよい。また、環状構造体１０の径方向における内側面１０ｓｉと環状構造体１０の径方向における外側面１０ｓｏとを同時に粗面化してもよいし、異なるタイミングで粗面化してもよい。
【００４５】
図４は、環状構造体とトレッドゴム層との子午断面図である。環状構造体１０の弾性率は、７０ＧＰａ以上２５０ＧＰａ以下が好ましく、８０ＧＰａ以上２３０ＧＰａ以下とすることがより好ましい。また。環状構造体１０の厚みｔｍは、０．１ｍｍ以上０．８ｍｍ以下とすることが好ましい。この範囲であれば、耐圧性能を確保しつつ、繰り返し曲げの耐久性を確保できる。環状構造体１０の弾性率と厚みｔｍとの積（剛性パラメータという）は、１０以上５００以下とすることが好ましく、１５以上４００以下とすることがより好ましい。
【００４６】
剛性パラメータを上記の範囲とすることにより、環状構造体１０は、子午断面内の剛性が大きくなる。このため、タイヤ１に空気を充填したとき、及びタイヤ１が路面に接地したときにおいては、環状構造体１０によってトレッド部となるトレッドゴム層１１の子午断面内における変形が抑制される。その結果、タイヤ１は、前記変形にともなう粘弾性エネルギの損失が抑制される。また、剛性パラメータを上記の範囲とすることにより、環状構造体１０は、径方向における剛性は小さくなる。このため、タイヤ１は、従来の空気入りタイヤと同様に、路面との接地部でトレッド部が柔軟に変形する。このような機能により、タイヤ１は、接地部における局所的な歪み及び応力の集中を回避しながら偏心変形するので、接地部における歪みを分散させることができる。その結果、タイヤ１は、接地部におけるトレッドゴム層１１の局所的な変形が抑制されるので、接地面積が確保され、転がり抵抗が低減される。
【００４７】
さらに、タイヤ１は、環状構造体１０の面内剛性が大きいこと及びトレッドゴム層１１の接地面積を確保できる結果、周方向における接地長さを確保できることから、舵角が入力されたときに発生する横力が大きくなる。その結果、タイヤ１は、大きなコーナーリングパワーを得ることができる。また、環状構造体１０を金属で製造した場合、タイヤ１の内部に充填された空気は環状構造体１０をほとんど透過しない。その結果、タイヤ１の空気圧の管理が容易になるという利点もある。このため、長期にわたり、タイヤ１に空気を充填しないような使用態様に対しても、タイヤ１の空気圧低下を抑制できる。
【００４８】
環状構造体１０の外側１０ｓｏと、トレッドゴム層１１の外側１１ｓｏとの距離ｔｒは、３ｍｍ以上２０ｍｍ以下であることが好ましい。距離ｔｒをこのような範囲とすることで、乗り心地を確保しつつ、コーナーリング時におけるトレッドゴム層１１の過度な変形を抑制できる。環状構造体１０の中心軸（Ｙ軸）と平行な方向、すなわち幅方向における環状構造体１０の寸法（環状構造体幅）Ｗｍは、図１に示す中心軸（Ｙ軸）と平行な方向におけるタイヤ１の総幅（ＪＡＴＭＡ規定リム幅のホイールに組んで３００ｋＰａの空気を充填した状態）Ｗの５０％（Ｗ×０．５）以上９５％（Ｗ×０．９５）以下とすることが好ましい。ＷｍがＷ×０．５よりも小さい場合、環状構造体１０の子午断面内における剛性が不足する結果、タイヤ幅に対して偏心変形を維持する領域が減少する。その結果、転がり抵抗を低減させる効果及びコーナーリングパワーも減少してしまうおそれがある。また、ＷｍがＷ×０．９５を超えると、接地時においてトレッド部が環状構造体１０を中心軸（Ｙ軸）方向に座屈変形させ、環状構造体１０の変形を招くおそれがある。Ｗ×０．５≦Ｗｍ≦Ｗ×０．９５とすることで、転がり抵抗を低減させつつコーナーリングパワーを維持し、さらに、環状構造体１０の変形も抑制できる。
【００４９】
タイヤ１は、図１に示す子午断面において、トレッドゴム層１１の外側１１ｓｏ、すなわちトレッド面のプロファイルは、溝Ｓの部分を除き、環状構造体１０の外側１０ｓｏと同様の形状であることが好ましい。このような構造により、タイヤ１の接地時や転動時においては、トレッド部となるトレッドゴム層１１と、環状構造体１０とは略同様に変形する。その結果、タイヤ１は、トレッドゴム層１１の変形が少なくなるので、粘弾性エネルギの損失はより小さくなり、転がり抵抗もより小さくなる。
【００５０】
トレッドゴム層１１の外側１１ｓｏと、環状構造体１０の外側１０ｓｏとが、タイヤ１の径方向外側に向かって突出したり、径方向内側に向かって突出したりすると、タイヤ１の接地部における圧力分布が不均一となる。その結果、接地部には局所的な歪み及び応力の集中が発生し、接地部においてトレッドゴム層１１が局所的に変形するおそれがある。本実施形態において、タイヤ１は、図１に示すように、トレッドゴム層１１の外側１１ｓｏ（タイヤ１のトレッド面）と、環状構造体１０の外側１０ｓｏとは同様の形状（好ましくは平行）であり、さらに、トレッドゴム層１１及び環状構造体１０（すなわち、構造体２）の中心軸（Ｙ軸）と平行（公差、誤差を含む）であることが好ましい。このような構造により、タイヤ１の接地部を略平坦にすることができる。そして、タイヤ１は、接地部における圧力分布が均一になるので、接地部の局所的な歪み及び応力の集中が抑制され、接地部におけるトレッドゴム層１１の局所的な変形が抑制される。その結果、タイヤ１は、粘弾性エネルギの損失は小さくなるので、転がり抵抗も小さくなる。また、タイヤは、接地部におけるトレッドゴム層１１の局所的な変形が抑制されるので、接地面積を確保でき、同時に周方向の接地長さを確保できる。このため、タイヤ１は、コーナーリングパワーも確保できる。
【００５１】
本実施形態においては、子午断面におけるトレッドゴム層１１の形状は、トレッドゴム層１１の外側１１ｓｏと環状構造体１０の外側１０ｓｏとがこれらの中心軸（Ｙ軸）と平行であることが好ましい。例えば、子午断面におけるトレッドゴム層１１の形状は、台形や平行四辺形であってもよい。子午断面におけるトレッドゴム層１１の形状が台形である場合、台形の上底と下底とのいずれがトレッドゴム層１１の外側１１ｓｏであってもよい。いずれの場合であっても、環状構造体１０の部分のみ、タイヤ１のトレッド面のプロファイル（溝の部分を除く）と平行であれば好ましい。次に、環状構造体の製造方法を説明する。
【００５２】
図５は、本実施形態に係るタイヤの製造方法の手順を示すフローチャートである。図６−１〜図６−３は、本実施形態に係るタイヤが有する環状構造体の製造方法の手順を示す説明図である。図６−４は、溶接部の厚みを示す断面図である。環状構造体１０を製造するにあたり、大きな金属の板状部材の両面に粗面化処理を行う（ステップＳ１０１）。粗面化処理として、上述したような各種方法が採用されるが、上述した方法には限定されない。次に、図６−１に示すように、平面視が長方形形状、かつ短手方向（図６−１の矢印Ｓで示す方向）における両端部２１ＴＳ、２１ＴＳの長手方向（図６−１の矢印Ｃで示す方向）における両端部２１ＴＬ、２１ＴＬ側に、短手方向と平行な方向の外側に突出する凸２２部を有する板材２０を作成する（ステップＳ１０２、図６−１）。板材２０は、例えば、大きな金属の板状部材を切断することにより得ることができる。
【００５３】
次に、板材２０の長手方向における両端部２０ＴＬ、２０ＴＬを突き合わせ、溶接によって接合する（ステップＳ１０３、図６−２）。長手方向における両端部２０ＴＬ、２０ＴＬは、板材２０の長手方向（図６−２の矢印Ｃで示す方向）と直交することが好ましい。このようにすれば、環状構造体１０が径方向に繰り返し変形することにより溶接部に繰り返し曲げが作用した場合、繰り返し曲げが作用する溶接部の長さを短くすることができるので、環状構造体１０の耐久性低下を抑制することができる。その結果、環状構造体１０をタイヤ１に用いた場合に、耐久性低下を抑制することができる。
【００５４】
溶接は、ガス溶接（酸素アセチレン溶接）、アーク溶接、ＴＩＧ（Tungsten Inert Gas）溶接、プラズマ溶接、ＭＩＧ（Metal Inert Gas）溶接、エレクトロスラグ溶接、電子ビーム溶接、レーザービーム溶接、超音波溶接等を用いることができる。このように、板材の両端部を溶接することにより、簡単に環状構造体１０を製造することができる。なお、溶接後の板材２０に、熱処理と圧延との少なくとも一方を施してもよい。このようにすることで、製造される環状構造体１０の強度を向上させることができる。熱処理は、例えば、析出硬化系ステンレス鋼を用いる場合、一例として、５００℃で６０分保持する。熱処理の条件は、得たい特性によって適宜変更することができるので、前述の条件に限定されるものではない。
【００５５】
次に、溶接後の凸部２２を除去して、図２−２に示す環状構造体１０を得る（ステップＳ１０４、図６−３）。なお、環状構造体１０に熱処理等を施す場合、凸部２２を切断した後に施すことが好ましい。熱処理等によって環状構造体１０の強度が向上するため、熱処理等を施す前に凸部２１を切断することにより、凸部２２の切断が容易になる。環状構造体１０が得られたら、環状構造体１０の外側に未加硫のトレッドゴム層を配置する。環状構造体１０と未加硫のトレッドゴム層との間には、未加硫の接着ゴム層を配置する。環状構造体１０の径方向における外面１０ｓｏに直にトレッドゴム層１１が接するタイヤの場合には、未加硫の接着ゴム層を配置しなくてよい。また、カーカス部１２を環状構造体１０に取り付け、ビード部１３をカーカス部１２に設けて、グリーンタイヤを作製する（ステップＳ１０５）。その後、グリーンタイヤを加硫して（ステップＳ１０６）、トレッドゴム層１１と環状構造体１０とを接着ゴム層２００を介して結合させ、図１に示すタイヤ１が完成する。なお、環状構造体１０の製造方法は、上述したものに限定されない。円柱を切削加工することにより環状構造体１０を製造してもよいし、押出成形により環状構造体１０を製造してもよい。また、環状構造体１０の粗面化処理は、環状構造体１０を円筒形状に形成する前に行っても、環状構造体１０を円筒形状に形成した後に行ってもよい。
【００５６】
環状構造体１０は、図６−３に示すように溶接部２０１を有する。図６−４に示すように、溶接部２０１は、その周辺よりも厚みが大きくなってもよい。溶接部２０１は、溶接部２０１を除く領域での厚みｔが０．１ｍｍ以上０．８ｍｍ以下、さらには０．１５ｍｍ以上０．７ｍｍ以下であることが好ましい。また、溶接部２０１は、溶接部２０１の周辺よりも厚みが大きい部分の厚みが、周辺の厚みの１．３倍以下、さらには１．２倍以下であることが好ましい。この範囲であれば、この範囲であれば、耐圧性能を確保しつつ、繰り返し曲げの耐久性を確保できる。溶接部２０１を除く領域とは、溶接前における板材２０の厚みであり、環状構造体１０においては、溶接部２０１以外であり、かつ厚みが一定になっている領域である。次に、グリーンタイヤを作製し、次にグリーンタイヤを加硫する手順（ステップＳ１０５及びステップＳ１０６）についてさらに詳しく述べる。
【００５７】
図７は、従来の加硫金型を用いて本実施形態及びその変形例に係るタイヤを製造する例を示す図である。図８は、本実施形態に係る加硫金型を用いて本実施形態及びその変形例に係るタイヤを製造する例を示す図である。これまでのような、角度をつけてスチールワイヤーを並列に配置し、ゴムで被覆したものを積層したタイヤは、加硫中にタイヤ内側から加硫ブラダーが膨張しながら接触することで、タイヤ自体も数％膨張して外側の加硫金型に押し当てられる。このため、圧力及び熱が作用して加硫が進行する。しかし、本実施形態に係るタイヤ１が有する環状構造体１０は、引張（膨張）方向の弾性率が極めて高いため、ブラダーの圧力によってタイヤ自体の膨張する程度が小さい。そのため、これまでのタイヤが加硫金型の寸法に対して小さい周長でグリーンタイヤを成形するのに対して、本実施形態に係るタイヤは、それより大きい寸法（加硫金型の寸法に近い寸法）でグリーンタイヤ１Ｇが成形される。
【００５８】
薄板円筒形状の環状構造体１０を用いたタイヤ１を製造する際に、環状構造体１０にリフトが作用しないため、図７に示すように、従来のタイヤよりも大きい寸法（外周長）のグリーンタイヤ１Ｇを成形して加硫する。図７に示す、従来の加硫金型１２０を用いた場合、サイドプレート１２０Ｓａ、１２０Ｓｂが閉じられた後、セクター１２０Ｃが閉まるときに環状構造体１０が径方向にバックリングするおそれがあった。すなわち、加硫金型１２０にグリーンタイヤ１Ｇが投入された後に、セクター１２０Ｃが閉まる際、セクター１２０Ｃの溝を形成する部分（すなわち突起）がグリーンタイヤ１Ｇのトレッド部に接触し、そのままトレッド部を内側へ必要以上に押してしまう。これは、ゴム流れが追いつかないためである。その結果、環状構造体１０が径方向にバックリングしてしまうおそれがあった。
【００５９】
その対策として、セクター１２０Ｃが閉まる前にブラダー１２１を昇圧するという方法があるが、その場合には、加硫前のグリーンタイヤ１Ｇに圧力を与える。本実施形態に係るタイヤ１は、サイドプレート１２０Ｓａ、１２０Ｓｂが閉じているため、ブラダー１２１の圧力Ｐｂに対して反力Ｐｒを発生する。また、環状構造体１０は弾性率が高い円筒であるため、自らの周方向の引張剛性によって反力Ｐｒを発生する。しかし、グリーンタイヤ１Ｇのバットレス部ＢＢにおいては反力Ｐｒが得られないため、未加硫状態のグリーンタイヤ１Ｇは圧力Ｐｂに耐えられずに吹き抜けが発生することがある。
【００６０】
そこで、本実施形態に係る空気入りタイヤの製造方法は、図８に示すような、セクター２０Ｃとサイドプレート２０Ｓａ、２０Ｓｂとの割り位置を適切な位置に変更した加硫金型２０を用いて、セクター２０Ｃを閉める前にブラダー２１を昇圧する。例えば、サイドプレート２０Ｓａ、２０Ｓｂが閉じてからセクター２０Ｃが閉じるまでの間に、ブラダー２１の圧力を０．２ＭＰａ〜２．０ＭＰａ、好ましくは０．３ＭＰａ〜１．０ＭＰａに上昇させる。このようにすることで、加硫時における環状構造体１０のバックリング及びグリーンタイヤ１Ｇのバットレス部ＢＢからの吹き抜けを回避できる。
【００６１】
加硫金型２０は、セクター２０Ｃと、それぞれ上下に配置されるサイドプレート２０Ｓａ、２０Ｓｂとを有する。セクター２０Ｃは、それぞれ周方向に向かって複数に分割されている。サイドプレート２０Ｓａ、２０Ｓｂは、連続したドーナツ状の円盤である。セクター２０Ｃとサイドプレート２０Ｓａ、２０Ｓｂとの割り位置ＳＰは、グリーンタイヤ１Ｇが有する環状構造体１０の幅方向内側の位置とする。このようにすることで、グリーンタイヤ１Ｇがブラダー２１からの圧力を受けた場合、バットレス部ＢＢにおいても、サイドプレート２０Ｓａ、２０Ｓｂから反力Ｐｒが得られるので、吹き抜けを回避できる。
【００６２】
セクター２０Ｃとサイドプレート２０Ｓａ、２０Ｓｂとの割り位置ＳＰは、環状構造体１０の幅方向外側における端部１０ｅから環状構造体幅Ｗｍの７０％以上１００％以下の位置とすることが好ましく、さらには、環状構造体幅Ｗｍの８０％以上９９．５％以下の位置とすることが好ましい。このようにすれば、サイドプレート２０Ｓａ、２０Ｓｂから反力Ｐｒを確実に得られるので、ブラダー２１の圧力Ｐｂによる吹き抜けを確実に回避できる。
【００６３】
本実施形態に係る空気入りタイヤの製造方法は、まず、円筒形状の環状構造体１０と、環状構造体１０の外側に、環状構造体１０の周方向に沿って設けられてトレッド部となる未加硫のトレッドゴム層１１Ｇと、未加硫のトレッドゴム層１１Ｇと環状構造体１０との間に配置される未加硫の接着ゴム層２００Ｇと、ゴムで被覆された繊維を有し、環状構造体１０と未加硫のトレッドゴム層１１Ｇとを含む円筒形状の構造体２Ｇの幅方向両側に少なくとも設けられるカーカス部１２と、を含む空気入りタイヤのグリーンタイヤ１Ｇを、加硫金型２０の内部に配置する。なお、接着ゴム層２００が存在せず、環状構造体１０とトレッドゴム層１１が直に接するタイヤを製造するには、環状構造体１０の外側に直に未加硫のトレッドゴム層１１Ｇが配置されたグリーンタイヤを、加硫金型２０の内部に配置すればよい。加硫金型２０は、環状構造体の幅方向内側の位置でサイドプレート２０Ｓａ、２０Ｓｂとセクター２０Ｃとが分割されている。
【００６４】
環状構造体１０は、未加硫のトレッドゴム層１１Ｇの径方向外側には露出しないことが好ましい。このようにすれば、加硫によって、環状構造体１０と未加硫のトレッドゴム層１１Ｇとをより確実に固定でき、タイヤ１の環状構造体１０とトレッドゴム層１１とがより確実に固定される。さらに、環状構造体１０は、未加硫のトレッドゴム層１１Ｇ内に埋設されていてもよい。このようにしても、環状構造体１０とトレッドゴム層１１とをより確実に固定できる。
【００６５】
次に、サイドプレート２０Ｓａ、２０Ｓｂを閉じた後、セクター２０Ｃを閉じる前に、グリーンタイヤ１Ｇの内部のブラダー２１を昇圧させる。そして、セクター２０Ｃを閉じて加硫を開始する。このようにすることで、本実施形態に係る空気入りタイヤの製造方法は、加硫時における環状構造体１０のバックリング及びグリーンタイヤ１Ｇのバットレス部ＢＢからの吹き抜けを回避できる。このように、本実施形態に係る空気入りタイヤの製造方法は、構造を変更することによって転がり抵抗を低減したタイヤ１を製造することができる。
【００６６】
次に、環状構造体の表面を粗面とすることで、環状構造体の表面と接着ゴム層との結合が強化されることを示す。環状構造体のモデルとして、析出硬化系ステンレス鋼の切片を用い、これにゴム層を接着した試験片を作製した。試験片の作製は、ＪＩＳＫ６２５６−２（２００６）に従った。以下に各試験片の作製方法を示す。
［試験片１］
表面に粗面化処理を行わない析出硬化系ステンレス鋼板（算術平均粗さＲａ＝０．１μｍ）に対して、以下の配合のゴムを加硫接着した。
天然ゴム・・・・・・・・・・・・・１００質量部
カーボンブラック・・・・・・・・・６０質量部
亜鉛華・・・・・・・・・・・・・・５質量部
老化防止剤・・・・・・・・・・・・１質量部
イオウ・・・・・・・・・・・・・・６質量部
促進剤・・・・・・・・・・・・・・１質量部
フェノール樹脂・・・・・・・・・・３質量部
ヘキサメトキシメチルメラミン・・・３質量部
加硫時間は、１５０℃で３０分間であった。
［試験片２］
析出硬化系ステンレス鋼板の表面に対し、サンドブラスト法により粗面化処理を行った。粗面化処理後の算術平均粗さＲａは、２μｍであった。得られた鋼板に対して、試験片１を作製する際に用いた配合のゴムを、試験片１と同様の条件で加硫接着した。
［試験片３］
析出硬化系ステンレス鋼板の表面に対し、以下の方法により粗面化処理を行った。鋼板を、硫酸と蓚酸との混合液に浸して、鋼板表面の不動態皮膜を除去した。除去後の算術平均粗さＲａは、５μｍであった。次いで、鋼板を酢酸を含むビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド溶液に浸した。次いで、鋼板表面に試験片１を作製する際に用いた配合のゴムを、試験片１と同様の条件で加硫接着した。
【００６７】
以上得られた試験片１〜３について、ゴム層の剥離試験を行い、試験片とゴム層との接着力を評価した。剥離試験は、ＪＩＳＫ６２５６−２（２００６）に従った。評価結果を以下に示す。
【００６８】
【表１】
【００６９】
表１から、試験片１と比較して、粗面化処理を行って、算術平均粗さＲａを０．５μｍ以上５０μｍ以下とした鋼板を用いて作製した試験片２および３の方が、より強固に鋼板とゴム層とが結合していることがわかる。また、析出硬化系ステンレス鋼板の不動態皮膜を除去する処理により粗面化処理を行った試験片３が、サンドブラスト法により粗面化処理を行った試験片２よりも、鋼板とゴム層とが強固に結合していることがわかる。
【００７０】
以上の結果から、環状構造体表面を粗面とすることで、粗面とした環状構造体の面と、粗面とした環状構造体の表面と直に接するゴム層とが、環状構造体の表面を粗面としない場合と比較してより強固に結合することがわかる。したがって、本実施形態に係る、円筒形状かつ金属であって、少なくとも径方向の外側面が粗面である環状構造体と、前記環状構造体の外側に、前記環状構造体の周方向に向かって設けられてトレッド部となるトレッドゴム層と、ゴムで被覆された繊維を有し、前記環状構造体と前記トレッドゴム層とを含む円筒形状の構造体の中心軸と平行な方向における両側に少なくとも設けられるカーカス部と、を含むことを特徴とする空気入りタイヤは、耐久性に優れていることがわかる。また、環状構造体がステンレス鋼、特に析出硬化系ステンレス鋼であることが好ましいことがわかる。さらに、粗面化処理は、ステンレス鋼の不動態被膜を除去する処理を含む処理、特に酸処理であることが好ましく、さらに硫酸と蓚酸との混合液により行うことが好ましいことがわかる。
【符号の説明】
【００７１】
１ 空気入りタイヤ（タイヤ）
２ 構造体
２Ｓ 両側
１０、１０ａ、１０ｂ 環状構造体
１０ｓｏ 外側
１０ｓｉ 内側
１０Ｔ 凹凸部
１１ ゴム層
１１ｓｏ 外側
１１ｓｉ 内側
１２ カーカス部
１２Ｆ 繊維
１２Ｒ ゴム
１３ ビード部
１４ インナーライナー
２０ 板材
２００ 接着ゴム層
２０１ 溶接部
Ｓ 溝
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形状かつ金属であって、少なくとも径方向の外側面が粗面である環状構造体と、
前記環状構造体の外側に、前記環状構造体の周方向に向かって設けられてトレッド部となるトレッドゴム層と、
ゴムで被覆された繊維を有し、前記環状構造体と前記トレッドゴム層とを含む円筒形状の構造体の中心軸と平行な方向における両側に少なくとも設けられるカーカス部と、
を含むことを特徴とする空気入りタイヤ。
【請求項２】
前記環状構造体は、径方向の内側面が粗面である請求項１に記載の空気入りタイヤ。
【請求項３】
粗面である前記径方向の外側面は、算術平均粗さＲａが０．５μｍ以上５０μｍ以下である請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
【請求項４】
粗面である前記径方向の内側面は、算術平均粗さＲａが０．５μｍ以上５０μｍ以下である請求項１から３のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
【請求項５】
前記トレッドゴム層のＪＩＳ硬度が４６以上８８以下であり、前記トレッドゴム層が前記環状構造体と接している請求項１から４のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
【請求項６】
ＪＩＳ硬度が４６以上８８以下であり、前記トレッドゴム層と前記環状構造体とを接着する接着ゴム層を含む請求項１から４のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
【請求項７】
前記環状構造体はステンレス鋼であり、粗面である前記径方向の外側面、又は粗面である前記径方向の外側面及び粗面である前記径方向の内側面のうち少なくとも一方の面は、前記ステンレス鋼の不動態皮膜を除去する処理を含む粗面化処理がされている請求項１から６のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
【請求項８】
前記環状構造体は、析出硬化系ステンレス鋼である請求項１から７のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
【請求項９】
前記粗面化処理は、酸処理である請求項１から８のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
【請求項１０】
前記環状構造体は、複数の貫通孔を有する請求項１から９のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
【請求項１１】
円筒形状かつ金属であって、少なくとも径方向の外側面が粗面である環状構造体と、
前記環状構造体の外側に、前記環状構造体の周方向に向かって設けられてトレッド部となるトレッドゴム層と、
ゴムで被覆された繊維を有し、前記環状構造体と前記トレッドゴム層とを含む円筒形状の構造体の中心軸と平行な方向における両側に少なくとも設けられるカーカス部と、
を含む空気入りタイヤの製造方法であって、
少なくとも径方向の外側面が粗面化された環状構造体を得る手順と、
前記環状構造体の外側に未加硫のトレッドゴム層を配置する手順と、
前記未加硫のトレッドゴム層を加硫して前記トレッドゴム層と前記環状構造体とを結合させる手順と、
を含む空気入りタイヤの製造方法。
【請求項１】
円筒形状かつ金属であって、少なくとも径方向の外側面が粗面である環状構造体と、
前記環状構造体の外側に、前記環状構造体の周方向に向かって設けられてトレッド部となるトレッドゴム層と、
ゴムで被覆された繊維を有し、前記環状構造体と前記トレッドゴム層とを含む円筒形状の構造体の中心軸と平行な方向における両側に少なくとも設けられるカーカス部と、
を含むことを特徴とする空気入りタイヤ。
【請求項２】
前記環状構造体は、径方向の内側面が粗面である請求項１に記載の空気入りタイヤ。
【請求項３】
粗面である前記径方向の外側面は、算術平均粗さＲａが０．５μｍ以上５０μｍ以下である請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
【請求項４】
粗面である前記径方向の内側面は、算術平均粗さＲａが０．５μｍ以上５０μｍ以下である請求項１から３のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
【請求項５】
前記トレッドゴム層のＪＩＳ硬度が４６以上８８以下であり、前記トレッドゴム層が前記環状構造体と接している請求項１から４のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
【請求項６】
ＪＩＳ硬度が４６以上８８以下であり、前記トレッドゴム層と前記環状構造体とを接着する接着ゴム層を含む請求項１から４のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
【請求項７】
前記環状構造体はステンレス鋼であり、粗面である前記径方向の外側面、又は粗面である前記径方向の外側面及び粗面である前記径方向の内側面のうち少なくとも一方の面は、前記ステンレス鋼の不動態皮膜を除去する処理を含む粗面化処理がされている請求項１から６のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
【請求項８】
前記環状構造体は、析出硬化系ステンレス鋼である請求項１から７のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
【請求項９】
前記粗面化処理は、酸処理である請求項１から８のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
【請求項１０】
前記環状構造体は、複数の貫通孔を有する請求項１から９のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
【請求項１１】
円筒形状かつ金属であって、少なくとも径方向の外側面が粗面である環状構造体と、
前記環状構造体の外側に、前記環状構造体の周方向に向かって設けられてトレッド部となるトレッドゴム層と、
ゴムで被覆された繊維を有し、前記環状構造体と前記トレッドゴム層とを含む円筒形状の構造体の中心軸と平行な方向における両側に少なくとも設けられるカーカス部と、
を含む空気入りタイヤの製造方法であって、
少なくとも径方向の外側面が粗面化された環状構造体を得る手順と、
前記環状構造体の外側に未加硫のトレッドゴム層を配置する手順と、
前記未加硫のトレッドゴム層を加硫して前記トレッドゴム層と前記環状構造体とを結合させる手順と、
を含む空気入りタイヤの製造方法。
【図１】
【図２−１】
【図２−２】
【図２−３】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６−１】
【図６−２】
【図６−３】
【図６−４】
【図７】
【図８】
【図２−１】
【図２−２】
【図２−３】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６−１】
【図６−２】
【図６−３】
【図６−４】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−１１９３（Ｐ２０１３−１１９３Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３２５１３（Ｐ２０１１−１３２５１３）
【出願日】平成２３年６月１４日（２０１１．６．１４）
【出願人】（０００００６７１４）横浜ゴム株式会社 (4,905)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１４日（２０１１．６．１４）
【出願人】（０００００６７１４）横浜ゴム株式会社 (4,905)
【Ｆターム（参考）】
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