JP2005212563A - 空気入りタイヤ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 必要な操縦安定性を確保しながらタイヤを軽量化でき、かつ優れたユニフォミティーを有して効率よく生産しうる。
【解決手段】 カーカス６の本体部６ａと折返し部６ｂとの間を通ってビードコア５からのびるビードエーペックスゴム８の、ビードコア５からの半径方向高さを１０〜２５ｍｍとする。前記折返し部６ｂのタイヤ軸方向外側面に重なって途切れる内端部１０Ｌから、タイヤ最大巾点Ｍを超えて半径方向外方にのびるゴム補強層１０を具える。該ゴム補強層１０とビードエーペックスゴム８とのゴム硬度の差を１５°以下とした。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ビード構造を改善することにより、必要な操縦安定性を確保しながらタイヤを軽量化でき、かつ優れたユニフォミティーを有して効率よく生産しうる空気入りタイヤ及びその製造方法に関する。

一般に、空気入りタイヤには、図５に示すように、ビード部ａを補強しかつ操縦安定性を確保するために、カーカスｂの本体部ｂ１と折返し部ｂ２との間を通ってビードコアｃから半径方向外方にのびる硬質のビードエーペックスゴムｄが配される。

そして、このようなタイヤを製造するには、生タイヤ成形時において、図６に示すように、成形ドラムｅの両端部にセットした直立状態のビードエーペックスゴムｄを、いったん成形ドラムｅ上に折り曲げて寝かせ（折曲げ工程ｋ）、この状態でカーカスｂの両端部ｂ２が折り返される。従って、ビードエーペックスゴムｄには、加硫成形され完成タイヤとなった状態においても、前記深い折り曲げに起因する内部応力が残留し、その強度を弱める結果を招いていた。またこれを補うため、ビードエーペックスゴムｄのゴムボリュウムを必要以上に大きくすることが要求され、タイヤの軽量化を阻害している。またビードエーペックスゴムｄはゴムボリュームが大であるため、前記折り曲げに労力を要するなど生産性を損ねるという問題もある。

そこで、特許文献１には、図７に示すように、成形ドラムｅの外周面近傍よりも低い小型のビードエーペックスゴムｄを用いて、前記折曲げ工程ｋを排除するとともに、このビードエーペックスゴムｄに連なるシート状のゴム補強層ｆを設けることにより、必要な操縦安定性を確保しながら生産性を向上させることが提案されている。

特開平１１−２０４２４号公報

しかしこのものは、ゴム補強層ｆを巻回した後にカーカスｂを折り返す、即ちゴム補強層ｆをカーカスｂの本体部ｂ１と折返し部ｂ２との間に介在させるものであるため、円筒状のカーカスｂをトロイド状に膨張させるシェーピング工程において、前記本体部ｂ１と折返し部ｂ２との間にずれが生じ、コード配列に乱れを招く恐れが生じる。

そこで本発明は、ゴム補強層をカーカスの折返し部のタイヤ軸方向外側面の側に配することを基本として、必要な操縦安定性を確保しながら生産性を向上させることができ、かつ軽量化に貢献しうるとともに、成型時のカーカス本体部と折返し部との間のずれを抑えてコード乱れを抑制し、ユニフォミティーの向上を図りうる空気入りタイヤ及びその製造方法を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本願請求項１の空気入りタイヤの発明は、トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至る本体部と、この本体部に連なりかつ前記ビードコアの廻りで折り返される折返し部とを有するカーカス、該本体部と折返し部との間を通って前記ビードコアからタイヤ半径方向外方にのびるビードエーペックスゴム、及び前記本体部のタイヤ軸方向外側に配されビード部からタイヤ半径方向外方にのびるゴム補強層を具え、
前記ビードエーペックスゴムは、前記ビードコアからの半径方向高さを１０〜２５ｍｍとするとともに、 前記ゴム補強層は、ゴム硬度（デュロメータＡ硬さ）が前記ビードエーペックスゴムのゴム硬度との差を１５°以下とした硬質のゴムからなり、かつ半径方向内端部が前記折返し部のタイヤ軸方向外側面に重なって途切れ、かつ外端部がタイヤ最大巾点よりも半径方向外方で途切れることを特徴としている。

又請求項２の発明では、前記ビードコアは、環状の芯線の周囲にシース線を周方向に複数回螺旋巻きした断面円形状のケーブルビードであることを特徴としている。
又請求項３の発明では、前記ゴム補強層は、ゴム硬度が７５〜９５°かつ厚さを０．５〜１．５ｍｍとしたことを特徴としている。
又請求項４発明では、前記ゴム補強層は、前記ビードエーペックスゴムとはタイヤ軸方向の内外で重複する重複域を有するとともに、該重複域のタイヤ半径方向の巾Ｗ１を５〜２０ｍｍとしたことを特徴としている。

又請求項５の発明は、前記請求項１〜４の何れかに記載の空気入りタイヤの製造方法であって、
円筒状の成形ドラムの外周面上に、カーカスをその両端を成形ドラムの両端部からタイヤ軸方向にはみ出させて巻装するカーカス巻装工程、
前記成形ドラムの両端部の外側に、ビードコアの外周に、実質的に前記成形ドラムの外周面近傍よりも半径方向内方で途切れるビードエーペックスゴムを形成したビードコア組立体を配置するビードコア組立体配置工程、
前記カーカスのはみ出し部分を、前記ビードコア組立体の廻りで内から外に折り返す折返し工程、
及び前記折り返されたはみ出し部分の半径方向外側に、ゴム補強層を、前記はみ出し部分とは重なり部を有して巻装するゴム補強層巻装工程を含むことを特徴としている。

又請求項６の発明では、円筒状の成形ドラムの外周面上に、カーカスをその両端を成形ドラムの両端部からタイヤ軸方向にはみ出させて巻装するカーカス巻装工程、
前記成形ドラムの両端部の外側に、ビードコアの外周に、実質的に前記成形ドラムの外周面近傍よりも半径方向内方で途切れるビードエーペックスゴムを形成したビードコア組立体を配置するビードコア組立体配置工程、
及び前記カーカスのはみ出し部分を、前記ビードコア組立体の廻りで内から外に折り返す折返し工程を含むとともに、
前記カーカス巻装工程に先駆け、カーカスの両端にゴム補強層を重なり部を有して一体に連設することによって、前記折返し工程により折り返されるはみ出し部分の半径方向外側に、ゴム補強層を巻装したことを特徴としている。

本明細書では、特に断りがない限り、タイヤの各部の寸法等は、タイヤを正規リムにリム組しかつ正規内圧を充填した正規内圧状態で特定される値とする。なお前記「正規リム」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、当該規格がタイヤ毎に定めるリムであり、例えばＪＡＴＭＡであれば標準リム、ＴＲＡであれば "Design Rim" 、或いはＥＴＲＴＯであれば "Measuring Rim"を意味する。また前記「正規内圧」とは、前記規格がタイヤ毎に定めている空気圧であり、ＪＡＴＭＡであれば最高空気圧、ＴＲＡであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば "INFLATION PRESSURE" を意味するが、乗用車用タイヤの場合には１８０ｋＰａとする。

本発明は叙上の如く構成しているため、必要な操縦安定性を確保しながら生産性を向上させることができ、かつ軽量化に貢献しうるとともに、成型時のカーカス本体部と折返し部との間のずれを抑えてコード乱れを抑制でき、ユニフォミティーの向上を図りうる。

以下、本発明の実施の一形態を、図示例とともに説明する。
図１は本発明の空気入りタイヤが乗用車用タイヤである場合の正規内圧状態を示す断面図である。

図１において、空気入りタイヤ１は、トレッド部２からサイドウォール部３をへてビード部４のビードコア５に至るカーカス６と、トレッド部２の内方かつ前記カーカス６の半径方向外側に配されるベルト層７とを具える。

前記カーカス６は、カーカスコードをタイヤ周方向に対して例えば７０゜〜９０゜の角度で配列した１枚以上、本例では１枚のカーカスプライ６Ａからなり、このカーカスプライ６Ａは、前記ビードコア５、５間を跨る本体部６ａの両側に、該ビードコア５の廻りをタイヤ軸方向内側から外側に折り返されて係止される折返し部６ｂを一連に具える。カーカスコードとして、例えばナイロン、ポリエステル、レーヨン等の有機繊維コードが好適に用いられる。

前記ベルト層７は、ベルトコードをタイヤ周方向に対して例えば１０〜３５゜で配列した複数枚、本例では２枚のベルトプライ７Ａ、７Ｂからなり、各ベルトコードがプライ間相互で交差することにより、ベルト剛性を高め、トレッド部２をタガ効果を有して強固に補強している。ベルトコードとしては、スチールコードが好適であるが、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、芳香族ポリアミド等の高モジュラスの有機繊維コードも必要に応じて採用しうる。

なお本例では、高速耐久性を高めることを主目的として、前記ベルト層７の半径方向外側に、例えばナイロン等の有機繊維のバンドコードを周方向に対して５度以下の角度で配列させたバンド層９を設けている。このバンド層９としては、ベルト層７のタイヤ軸方向外端部のみを被覆する左右一対のエッジバンドプライ、及びベルト層７の略全巾を覆うフルバンドプライが適宜使用でき、本例では、１枚のフルバンドプライからなるものを例示している。

又前記ビード部４には、前記カーカス６の本体部６ａと折返し部６ｂとの間を通って、ビードコア５から半径方向外方に向かってのびる断面三角形状のビードエーペックスゴム８、及び前記本体部６ａのタイヤ軸方向外側に配されビード部４からタイヤ半径方向外方にのびるシート状のゴム補強層１０が設けられる。

なお前記ビードコア５は、例えば鋼線等からなるビードワイヤを多列多段に巻回したリング状体からなり、本例では線径０．８〜１．５ｍｍの１本のビードワイヤ（鋼線）を多列多段に螺旋巻きした例えば断面円形状の所謂シングルワインド構造のものを例示している。このようなシングルワインド構造は、ビードワイヤの途切れ部が１箇所だけであるため、断面矩形状の所謂テープビードに比して高いリム嵌合力が得られるなど、スチール量を低減できる。又断面円形状とすることによりビードコア巾をビードエーペックスゴム８の巾とともに軽減できるためビード部４のスリム化に役立ち、前記スチール量の低減と相俟って軽量化を促進できる。

又前記ビードエーペックスゴム８は硬質ゴムからなり、図２に示すように、前記ビードコア５からの半径方向高さＨ１を１０〜２５ｍｍの範囲と低く設定している。これによりビード部４をスリム化し、タイヤの軽量化を図るとともに乗り心地性を向上している。

又前記ゴム補強層１０は、そのゴム硬度（デュロメータＡ硬さ）が、前記ビードエーペックスゴム８のゴム硬度との差を１５°以下とした硬質のゴムシートからなり、本例では、ゴム硬度が７５〜９５°かつ厚さが０．５〜１．５ｍｍのものが使用される。このゴム補強層１０は、その半径方向内端部１０Ｌが前記折返し部６ｂのタイヤ軸方向外側面に重なって途切れ、かつ外端部１０Ｕがタイヤ最大巾点Ｍよりも半径方向外方で途切れる。又ゴム補強層１０は、前記折返し部６ｂを介して、ビードエーペックスゴム８とタイヤ軸方向の内外で重複する重複域Ｙを有するとともに、該重複域Ｙのタイヤ半径方向の巾Ｗ１を５〜２０ｍｍに設定している。

このような、ゴム補強層１０は、前記小型のビードエーペックスゴム８と協働してビード部４からサイドウォール部３にかけてバランス良く補強することができ、軽量化を図りかつ優れた乗り心地性を発揮しながら必要な操縦安定性を確保しうる。又前記重複域Ｙを有することによりビードエーペックスゴム８との剛性段差をなくすとともに、前記折返し部６ｂの先端を被覆保護することにより該先端での損傷を防止している。しかも前記ビードエーペックスゴム８を小型化することで、生タイヤ成型時におけるビードエーペックスゴムの従来的な折曲げ工程ｋ（図６）が不要となり、生産性を向上することが可能となる。さらに、ゴム補強層１０がカーカス６の本体部６ａと折返し部６ｂとの間に介在しないため、シェーピング工程における本体部６ａと折返し部６ｂとの間のずれに起因するコード乱れを防止でき、ユニフォミティーを向上できる。

なおゴム補強層１０のゴム硬度が７５゜より小、及び厚さが０．５ｍｍより小の場合には、補強効果が不十分となるなど操縦安定性の確保が難しく、又ゴム硬度が９５゜より大、及び厚さが１．５ｍｍより大では乗り心地性を損ねる傾向となる。又前記重複域Ｙの巾Ｗ１が５ｍｍ未満では局部的な弱さを引きおこす可能性があり操縦安定性に不利があり、逆に２０ｍｍを超えるとタイヤ重量の不必要な増加を招く。又必要な操縦安定性を確保しつつ軽量化及び乗り心地性への悪影響を最低限に抑えるために、ゴム補強層１０のタイヤ最大巾点Ｍからの半径方向外方への突出高さＨ２を５〜１５ｍｍとするのが好ましい。

次に、本実施形態の空気入りタイヤ１の製造方法を以下に説明する。
この製造方法は、図３（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、カーカス巻装工程Ｓ１と、ビードコア組立体配置工程Ｓ２と、折返し工程Ｓ３と、ゴム補強層巻装工程Ｓ４とを含んでいる。

前記カーカス巻装工程Ｓ１とは、円筒状の成形ドラム２０の外周面２０ｓ上に、カーカス６をその両端を成形ドラム２０の両端部からはみ出させて円筒状に巻装する工程であり、本例では、このカーカス巻装工程Ｓ１に先駆け、成形ドラム２０の外周面２０ｓに、インナーライナゴム２１が円筒状に巻装される場合を例示している。

又前記ビードコア組立体配置工程Ｓ２では、ビードコア５の外周にビードエーペックスゴム８を一体に設けたビードコア組立体２２を、前記成形ドラム２０の両端部の外側かつ巻装された前記カーカス６上に配置する。この時、ビードエーペックスゴム８は、その上端が、成形ドラム２０の外周面近傍よりも半径方向内方となる高さ位置で途切れた小高さに形成されていることが必要である。ここで、前記「外周面近傍」とは、成形ドラム２０の前記外周面２０ｓから半径方向外方に８ｍｍ以下、好ましくは６ｍｍ以下、さらに好ましくは４ｍｍ以下の距離を隔たる領域範囲を意味する。

又前記折返し工程Ｓ３では、前記カーカス６のはみ出し部分２３を、前記ビードコア組立体２２の廻りで内から外に折り返す。このとき、ビードエーペックスゴム８の前記外周面２０ｓからの突出高さＬ１が前記８ｍｍ以下、即ちビードエーペックスゴム８が前記外周面近傍よりも半径方向内方で途切れる場合には、ビードエーペックスゴム８の突出部分を予め折り曲げる必要がなく、直接に前記折返し工程Ｓ３を行うことができ、従来的な折曲げ工程ｋ（図６）を排除しうる。なお前記突出部分がある場合、この突出部分は、前記はみ出し部分２３の折り返しに伴って折り曲げられることになるが、前記突出部分の厚さが小であるため残留する内部応力は小であり、強度の低下を防ぐことができる。

又前記ゴム補強層巻装工程Ｓ４では、折返し工程Ｓ３により折り返された前記はみ出し部分２３の半径方向外側に、シート状のゴム補強層１０を、前記はみ出し部分２３とは重なり部Ｘを有して円筒状に巻装する。

又このゴム補強層巻装工程Ｓ４の後、従来のタイヤ製造方法と同様、例えばサイドウオールゴムの貼り付け工程などを経て、トロイド状へのシェーピング工程が行われるが、このときゴム補強層１０はカーカス６の本体部６ａと折返し部６ｂとの間に介在せずに折返し部６ｂの外側に配されている。従って、カーカス６が円筒状からトロイド状にシェーピングされる際の本体部６ａと折返し部６ｂとの間のコード乱れが抑えられ、ユニフォミティーを向上できる。

なおシェーピング工程の後のリング状トレッド部材の貼り着工程、加硫成形工程等は、従来タイヤと同様のものが実施される。

次に、製造方法の他の実施形態（第２の実施形態）を図４（Ａ）〜（Ｃ）に示す。
この製造方法では、前述の実施形態（第１の実施形態）と同様、カーカス巻装工程Ｓ１と、ビードコア組立体配置工程Ｓ２と、折返し工程Ｓ３とが順次行われる。しかし、前記ゴム補強層巻装工程Ｓ４に代わり、前記カーカス巻装工程Ｓ１に先駆け、カーカス６の両端に、予めゴム補強層１０を重なり部Ｘを有して一体に連設しておくことが相違している。

そしてカーカス６にゴム補強層１０を予め一体連結した連結体２５を用いることにより、前記ゴム補強層巻装工程Ｓ４を行うことなく、前記折返し工程Ｓ３のみによって、折り返されるはみ出し部分２３の半径方向外側にゴム補強層１０を配設することができる。即ち第２の本実施形態ではゴム補強層巻装工程Ｓ４を排除でき、生産性をさらに向上させることができる。

このとき、前記連結体２５におけるカーカス６とゴム補強層１０との連結を確実なものとするために、前記重なり部Ｘの巾Ｌ２を５ｍｍ以上確保することが好ましい。なお巾Ｌ２の上限は、ビードエーペックスゴム８の前記高さＨ１、前記重複域Ｙの巾Ｗ１、及び折返し部６ｂの折り返し高さによって規制される。

以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。

タイヤサイズが１７５／６５Ｒ１４でありかつ表１の仕様に基づく乗用車用タイヤを、第２の実施形態の製造方法を用いて試作するとともに、各試供タイヤのタイヤ重量、バネ定数（縦バネ定数、横バネ定数）、操縦安定性、乗り心地性を比較評価した。

（１）タイヤ重量：
タイヤ１本当たりの重量を測定した。

（２）バネ定数（縦バネ定数、横バネ定数）：
供試タイヤをリム組みし、内圧（２００ｋＰａ）を充填し、縦荷重４．０ｋＮを作用させたときの縦撓みを計測し、この縦撓みで前記縦加重を除すことにより縦バネ定数を求めた。また縦荷重４．０ｋＮ、横力５００Ｎの荷重を作用させたときの横変位を計測し、この横変位を横力で除すことにより横バネ定数を求めた。いずれも従来例を１００とする指数で表示した。

（３）操縦安定性、及び乗心地性：
供試タイヤをリム組みし、内圧（２００ｋＰａ）の条件にて乗用車（１５００ｃｃのＦＦ車）の全輪に装着し、テストコース（乾燥路面）を走行させた時の操縦安定性、及び乗心地性を、ドライバーの官能評価により従来例を１００とする指数で表示した。数値が大きいほど良好である。

表の如く、実施例のタイヤは、ビードエーペックスゴムを小型化しその折り曲げ工程の排除により生産性を向上した場合にも、必要な操縦安定性を確保でき、しかも乗り心地性の向上と軽量化とを達成しうるのが確認できる。

本発明の空気入りタイヤの一実施例を示す断面図である。 ビード部を拡大して示す断面図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、タイヤ製造方法の第１の実施形態におけるカーカス巻装工程、ビードコア組立体配置工程、折返し工程、及びゴム補強層巻装工程を示す略図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、タイヤ製造方法の第２の実施形態におけるカーカス巻装工程、ビードコア組立体配置工程、折返し工程を示す略図である。 従来タイヤのビードエーペックスゴムを示す断面図である。 その製造工程の一例を説明する略図である 他の従来タイヤの製造工程の一例を説明する略図である

符号の説明

２ トレッド部
３ サイドウォール部
４ ビード部
５ ビードコア
６ カーカス
６ａ 本体部
６ｂ 折返し部
８ ビードエーペックスゴム
１０ ゴム補強層
１０Ｌ 内端部
１０Ｕ 外端部
Ｍ タイヤ最大巾点
Ｓ１ カーカス巻装工程、
Ｓ２ ビードコア組立体配置工程
Ｓ３ 折返し工程
Ｓ４ ゴム補強層巻装工程
Ｘ 重なり部
Ｙ 重複域

Claims (6)

1. トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至る本体部と、この本体部に連なりかつ前記ビードコアの廻りで折り返される折返し部とを有するカーカス、該本体部と折返し部との間を通って前記ビードコアからタイヤ半径方向外方にのびるビードエーペックスゴム、及び前記本体部のタイヤ軸方向外側に配されビード部からタイヤ半径方向外方にのびるゴム補強層を具え、
   前記ビードエーペックスゴムは、前記ビードコアからの半径方向高さを１０〜２５ｍｍとするとともに、 前記ゴム補強層は、ゴム硬度（デュロメータＡ硬さ）が前記ビードエーペックスゴムのゴム硬度との差を１５°以下とした硬質のゴムからなり、かつ半径方向内端部が前記折返し部のタイヤ軸方向外側面に重なって途切れ、かつ外端部がタイヤ最大巾点よりも半径方向外方で途切れることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記ビードコアは、環状の芯線の周囲に、シース線を周方向に複数回螺旋巻きした断面円形状のケーブルビードであることを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記ゴム補強層は、ゴム硬度が７５〜９５°かつ厚さを０．５〜１．５ｍｍとしたことを特徴とする請求項１又は２記載の空気入りタイヤ。
4. 前記ゴム補強層は、前記ビードエーペックスゴムとはタイヤ軸方向の内外で重複する重複域を有するとともに、該重複域のタイヤ半径方向の巾Ｗ１を５〜２０ｍｍとしたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の空気入りタイヤ。
5. 請求項１〜４の何れかに記載の空気入りタイヤの製造方法であって、
   円筒状の成形ドラムの外周面上に、カーカスをその両端を成形ドラムの両端部からタイヤ軸方向にはみ出させて巻装するカーカス巻装工程、
   前記成形ドラムの両端部の外側に、ビードコアの外周に、実質的に前記成形ドラムの外周面近傍よりも半径方向内方で途切れるビードエーペックスゴムを形成したビードコア組立体を配置するビードコア組立体配置工程、
   前記カーカスのはみ出し部分を、前記ビードコア組立体の廻りで内から外に折り返す折返し工程、
   及び前記折り返されたはみ出し部分の半径方向外側に、ゴム補強層を、前記はみ出し部分とは重なり部を有して巻装するゴム補強層巻装工程を含むことを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。
6. 請求項１〜４の何れかに記載の空気入りタイヤの製造方法であって、
   円筒状の成形ドラムの外周面上に、カーカスをその両端を成形ドラムの両端部からタイヤ軸方向にはみ出させて巻装するカーカス巻装工程、
   前記成形ドラムの両端部の外側に、ビードコアの外周に、実質的に前記成形ドラムの外周面近傍よりも半径方向内方で途切れるビードエーペックスゴムを形成したビードコア組立体を配置するビードコア組立体配置工程、
   及び前記カーカスのはみ出し部分を、前記ビードコア組立体の廻りで内から外に折り返す折返し工程を含むとともに、
   前記カーカス巻装工程に先駆け、カーカスの両端にゴム補強層を重なり部を有して一体に連設することによって、前記折返し工程により折り返されるはみ出し部分の半径方向外側に、ゴム補強層を巻装したことを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。

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