JP2007084035A - 空気入りタイヤ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】トレッドゴムのユニフォーミティを低下させることなくタイヤの形状保持性及びベルト層の耐久性を向上させた空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】一対のビードコアと、前記ビードコアを巻回しトロイダル形状をなすカーカスと、トレッドゴムと、カーカスと、スチールコード７で補強された複数のベルト層６を備えた空気入りタイヤにおいて、ベルト層６の少なくとも１枚において、タイヤ幅方向中心におけるスチールコード７とタイヤ周方向とのなす角度θｃに対する、スチールコード７の角度ずれの最大値が３度以下であることを特徴とする空気入りタイヤとする。
【選択図】図２

Description

本発明は、空気入りタイヤに関し、より詳細には、加硫成型時のベルト層のスチールコードの角度ずれを防止することにより、耐久性を向上させた空気入りタイヤに関する。

タイヤの加硫成型においては、生タイヤのベルト下径と加硫後のタイヤのベルト下径との差が大きかった。その結果、ベルト層のスチールコードの角度ずれが生じて、ベルトの耐久性が低下する問題があった。ベルト層の形状変化を抑制する空気入りタイヤの製造方法として、特許文献１に記載された製造方法が知られている。ここで、ベルト下径とは、トレッドゴムとカーカスとの間に設けられる複数のベルト層のうち、最も内側にある（タイヤ回転軸に近い）ベルト層におけるタイヤの直径を言う。

また、トレッド部を加硫成型する、複数に分割されたセクターモールドと、サイドウォールを加硫成型するサイドプレートとからなる金型で加硫成型が行なわれることが多い。先ず、生タイヤのサイド部をサイドプレートで挟んだ後、タイヤ半径方向内側にセクターモールドを移動させて金型を閉じて生タイヤにトレッドを加硫成型する方法である。

このような金型による加硫成型において、各セクターモールドは、トレッド表面に溝を成型する突条を備えている。タイヤ加硫成型時において、セクターモールドの中央部にある突条は、タイヤの回転軸に向かって放射状に生タイヤに進入する。セクターモールドの端部にある突条は、回転軸に向かう方向からやや外向きの方向で、生タイヤに進入する。その結果、隣接するセクターモールドの突条が生タイヤのゴムを挟むように進入するため、トレッドゴムがタイヤ周方向に移動し、セクターモールドの分割位置に相当する位置においてトレッドゴムが厚くなり、加硫成型後のトレッドゴムの厚みが不均一になる（ユニフォーミティの低下）という問題点がある。

上記問題点が残っているため、加硫後のタイヤのベルト下径に比べて生タイヤのベルト下径を小さくして、加硫成型時におけるトレッドゴムのタイヤ周方向の移動を抑えていた。そのため、生タイヤの加硫成型時のベルト層のスチールコードの角度ずれを小さくすることと、加硫成型後のトレッドゴムの厚みを均一にさせることとを両立させることが困難であった。

特開２００２−３３７２４９号公報

しかし、特許文献１に記載の製造方法であっても、ベルト層の形状変化の抑制は不十分であった。すなわち、生タイヤから所定の直径の完成タイヤに加硫成型する際に、タイヤの直径は増大する。このとき、ベルト層を構成するスチールコード自体は延びないが、ベルト層のゴムは伸びてしまうので、ゴムの伸長に伴いスチールコードとタイヤ周方向とのなす角度は変化してしまう。かかる角度変化は、タイヤ幅方向のセンター領域では小さく、タイヤ幅方向のショルダー領域では大きくなり、幅方向で不均一な変化が起こる。

具体的には、ショルダー領域のスチールコードとタイヤ周方向とのなす角度は、３度以上大きくなることがあり、ショルダー領域のスチールコードのエンド数（１インチあたりのコード本数）も低下してしまう。その結果、ベルト層が有効に働く領域（ワーキングエリア）が実際のベルト幅に対して少なくなり、十分なベルト層の拘束力を得られないことがあった。

また、ベルト層の拘束力を小さくなるので、タイヤの走行距離が増加するにつれ、タイヤの寸法が局所的に大きくなる形状変化が発生し、タイヤ形状が不均一になることがあった。その結果、タイヤ形状を安定して保持する効果が得にくく、偏摩耗の原因となっていた。また、ベルト層の幅方向端部における歪みが大きくなり、ベルト層の耐久性が著しく低下することもあった。特に、大きなベルト層の拘束力を必要とする重荷重用タイヤにおいては、大きな問題となっていた。

セクターモールドによる加硫成型においては、生タイヤの加硫成型時のベルト層のスチールコードの角度ずれを小さくすることと、加硫成型後のトレッドゴムの厚みを均一にさせることとを両立させることが困難であった。

したがって、本発明の目的は、トレッドゴムのユニフォーミティを低下させることなくタイヤの形状保持性及びベルト層の耐久性を向上させた空気入りタイヤを提供することにある。

上記課題を解決するため鋭意検討した結果、本願発明の空気入りタイヤは、一対のビードコアと、前記ビードコアを巻回しトロイダル形状をなすカーカスと、トレッドゴムと、カーカスと、スチールコードで補強された複数のベルト層を備えた空気入りタイヤにおいて、
前記ベルト層の少なくとも１枚において、タイヤ幅方向中心における前記スチールコードとタイヤ周方向とのなす角度に対する、前記スチールコードの角度ずれの最大値が３度以下であることを特徴とする空気入りタイヤである。

スチールコードの角度ずれの最大値を３度以下にすることにより、ベルト層のショルダー領域においてもエンド数の低下を最小限に抑えられ、ベルト層による所望の拘束力が得られる。その結果、タイヤの走行距離が増えても、タイヤの形状変化が小さくなり、トレッドの偏摩耗の発生が抑制される。また、ベルト層の幅方向端部の歪みも低減されるので、ベルト層の耐久性も向上する。

更に、本願発明の空気入りタイヤは、タイヤ周方向に分割された複数のセクターモールドとサイドモールドとにより成型された空気入りタイヤであって、
前記セクターモールドの分割位置に相当する位置におけるトレッドゴムの厚さと、タイヤ全周に渡る前記トレッドの平均厚さとの差が０．４ｍｍ以下であることを特徴とする。

スチールコードの角度ずれを小さくするためには、後述するように生タイヤのベルト下径を加硫後のベルト下径に近づければよいが、既述したようにセクターモールドの分割位置に相当する位置におけるトレッドゴムの厚さが増大し、トレッドゴムのユニフォーミティが低下する恐れがある。しかし、セクターモールドがタイヤ周方向に可動な複数のピースと、隣接する前記ピース間に反発手段とを備えることにより、スチールコードの角度ずれを小さくし、かつ、ユニフォーミティが優れたタイヤが提供される。

本願発明の空気入りタイヤの製造方法は、加硫成型金型により空気入りタイヤを製造する方法であって、
生タイヤのベルト下径をＬ１、加硫後のベルト下径をＬ２とし、
０≦Ｌ２／Ｌ１−１≦０．０２
となるように生タイヤを成型し、
前記生タイヤの加硫後のベルト下径がＬ２になるように成型することを特徴とする空気入りタイヤの製造方法である。

タイヤ成型過程において、ベルト下径の変化（Ｌ２／Ｌ１−１）を０．０２以下にすることにより、生タイヤの径の変化を最小限に抑えることができる。その結果、ベルト層のスチールコードの角度ずれを最小限にすることができ、タイヤの形状保持性及びベルト層の耐久性を向上させることができる。

本願発明の空気入りタイヤの製造方法は、タイヤ周方向に分割された複数のセクターモールドと一対のサイドモールドとによって成型された空気入りタイヤであって、
前記セクターモールドは、タイヤ周方向に可動な複数のピースと、隣接する前記ピース間に反発手段とを備え、
生タイヤのベルト下径をＬ１、加硫後のベルト下径をＬ２とし、
０≦Ｌ２／Ｌ１−１≦０．０２
となるように予め成型された生タイヤを前記サイドモールドで挟み、
前記ピース間の間隔を徐々に減少させながら前記セクターモールドを縮径させて金型を閉じて前記生タイヤを成型することを特徴とする。

セクターモールドがタイヤ周方向に可動な複数のピースと隣接する前記ピース間に反発手段とを備えることにより、トレッドに溝を成型する突条のタイヤ周方向の移動を抑えられ、セクターモールドの分割位置に相当する位置におけるトレッドゴムの厚さの増加を最小限にすることができ、ユニフォーミティの優れた空気入りタイヤを製造できる。

以下、図面を用いて、本発明に係る空気入りタイヤの実施の形態を説明する。図１は、本発明に係る空気入りタイヤのトレッドのショルダー部を含む概略半断面図である。図において、空気入りタイヤは、一対のビードコア（図示しない）を巻回しトロイダル形状をなすカーカス４、カーカス４のタイヤ半径方向外側に配置された４枚のベルト層５、ベルト層５のタイヤ半径方向外側に配置されたトレッド１を備える。ベルト層５の内、６はワーキングベルト層である。

なお、ビードコアを含むビード部（図示しない）とトレッド１とは、サイドウォール３で連結され、トレッド１には溝２が刻まれている。これらは、公知のタイヤの構造である。また、ベルト層５の中で、最もタイヤ半径方向内側にあるベルト層の直径がベルト下径である。

図２は、本発明の空気入りタイヤに使用されるワーキングベルト層６の展開図である。ワーキングベルト層６は、タイヤ周方向に対して斜めに伸びるスチールコード７により補強されている。スチールコード７とタイヤ周方向とがなす角度θとし、タイヤ幅方向中心線Ｃにおいてなす角度をθｃとする。なお、θｃは１４〜２５度となっており、スチールコード７は、単線、撚り線のいずれでも構わない。

図３は、横軸を中心線Ｃからの幅方向距離、縦軸をθｃに対する角度ずれ、すなわちθ−θｃとしたグラフである。従来例において角度ずれの最大値が３度を超えているが、本願発明においては、角度ずれの最大値は３度以下、より好ましくは１．５度以下になっている。その結果、ワーキングベルト層６のショルダー領域においてもエンド数の低下を最小限に抑えられ、ワーキングベルト層６による所望の拘束力が得られる。その結果、図４に示すように、タイヤの走行距離が増えても、タイヤの形状変化が小さくなり、トレッドの偏摩耗の発生が抑制される。図４は、タイヤの走行距離が増大したときのタイヤ形状の変形を示す図である。図４（ａ）は本発明の空気入りタイヤにおけるタイヤ形状の変化、図４（ｂ）は従来例の空気入りタイヤにおけるタイヤ形状の変化をそれぞれ示し、破線は新品時のタイヤ形状、実線は走行距離が増大したときのタイヤ形状である。また、ワーキングベルト層６の幅方向端部の歪みも低減されるので、ワーキングベルト層６の耐久性も向上する。

なお、かかる構造は、複数あるベルト層５のいずれに採用してもよく、すべてのベルト層５に採用してもよいが、実ワーキングベルト層６に採用することが好ましい。例えば、４枚のベルト層を備える重荷重用タイヤにおいて、図１に示したように実ワーキングベルト層６のすべてに上記構造を採用することができる。

本願発明の空気入りタイヤの製造方法に説明する。図５は、本発明の空気入りタイヤの製造過程を示す金型の半断面図である。図５（ａ）において、生タイヤＧは一対のサイドプレート３１により挟まれて、金型３０に装着されている。このとき、生タイヤＧのベルト下径をＬ１、加硫後のベルト下径をＬ２とすると、成型加硫前後のタイヤ径の変化（Ｌ２／Ｌ１−１）が０〜０．０２の範囲になるように、予め生タイヤが成型されている。なお、加硫後のベルト下径Ｌ２は、内圧５０ｋＰａでリムに装着したときのベルト下径に相当する。

次いで、図５（ｂ）に示すように、ブラダー又は他の拡径機構（図示しない）により生タイヤＧの内側が支持されると共に、セクターモールド３２は生タイヤＧのトレッドを囲むように金型３０が閉じられる。このとき、セクターモールド３２に設けられた突条（図示しない）が生タイヤＧに進入し、トレッドに溝などが成型される。なお、金型３０の開閉は公知の機構に行なわれる。また、２ピースモールドによる加硫成型に使用してもよい。

かかる製造方法によれば、成型加硫過程におけるベルト下径の変化（Ｌ２／Ｌ１−１）が小さいため、加硫時における、ベルト層のスチールコードの角度ずれを小さくすることができる。その結果、上述したように、タイヤの形状保持性及びベルト層の耐久性を向上させた空気入りタイヤを製造することができる。なお、ベルト下径の変化（Ｌ２／Ｌ１−１）を０〜０．０１にすることがより好ましい。

更に好ましい実施の態様では、図８に示すようにセクターモールドがタイヤ周方向に可動な複数のピースと、隣接するピース間に反発手段を備えた金型によりタイヤを製造することができる。図において、セクターモールド３２は、更に分割されたピース３３ａ〜３３ｅを備えて、各ピース間には反発手段６０ａ、６０ｂを備え、隣接するセクターモールドのピース間にも反発手段６０ｃを備えている。また、ピースは、トレッドに溝を成型する突条５１ａ、５２ｂを備える。そして、金型が開いた状態では、反発手段６０ａ〜６０ｃにより各ピース間には間隙が開いている。

生タイヤＧを金型に装着した後、セクターモールド３２が縮径して金型が閉じるが、反発手段６０により徐々の間隙を狭めながら金型が閉じられる。したがって、セクターモールド３２の中央部の突条５１ａはタイヤ回転軸に向かう方向Ｒ１、Ｒ２に沿って生タイヤＧに進入する。同様にセクターモールド３２の端部の突条５１ｂはタイヤ回転軸に向かう方向Ｒ１、Ｒ２に沿って生タイヤＧに進入する。その結果、隣接する突条５１ｂは、生タイヤＧを挟むことなく生タイヤＧに進入する。したがって、セクターモールド３２の分割位置に相当する位置におけるトレッドゴムの厚みが厚くなることを抑制でき、ユニフォーミティの高い空気入りタイヤを製造することができる。

また、金型が開いた状態で、セグメントモールド３２の中央部から離れたピースの間隔をより大きくすることが好ましい。例えば、ピース３３ａと３３ｂ（３３ｄと３３ｅ）との間隔がピース３３ｂと３３ｃ（３３ｃと３３ｄ）との間隔より大きくすることが好ましい。これは、反発手段６０をバネとして、反発手段６０ａに比べて、反発手段６０ｂの自然長をより長くしたり、バネ定数を大きくすることで実現できる。

ここで、図９を用いて、Ｎ個のセグメントに均等分割されたモールドについて考える。図９は、金型が閉じセグメントの溝骨（タイヤの溝を形成する突条）４０の骨底部（溝底に相当する部分）が生タイヤＧに接触し始めた状態及び金型が完全に閉じた状態を示している。

セグメント分割数をＮ、金型が完全に閉じた状態での金型内の直径をＤ_１、生タイヤの直径をＤ_２、金型の溝骨高さ（タイヤの溝深さに相当する）をＨとすると、金型が完全に閉じた状態で金型中心（タイヤ回転軸に相当する点）から各セグメント（溝骨４０）を見込む角度を２θ_１（ｒａｄ）とし、セグメントが生タイヤに接触し始めた状態で各セグメント（溝骨４０）を見込む角度を２θ_２（ｒａｄ）、セグメント間の間隙ΔＬを見込む角度をθ_３（ｒａｄ）とする。また、金型が完全に閉じた状態での金型内の直径をＤ_１、生タイヤの直径をＤ_２とし、セグメント（溝骨４０）の周長をＬとする。
まず、金型が閉じた状態での半径はＤ_１／２−Ｈであるので、
Ｌ・Ｎ＝２π（Ｄ_１／２−Ｈ）
Ｌ＝π／Ｎ・（Ｄ_１−２Ｈ）・・・（Ａ）
が成り立つ。」また、上記各状態で溝骨４０を見込む角度から、
Ｌ＝（Ｄ_１／２−Ｈ）・２θ_１＝（Ｄ_２／２）・２θ_２
となるので、
θ_１＝Ｌ／（Ｄ_１−２Ｈ）， θ_２＝Ｌ／Ｄ_２・・・（Ｂ）
を得る。また、ΔＬ＝については、
ΔＬ＝（Ｄ_２／２）・θ_３
θ_３＝２θ_１−２θ_２
であるので、
ΔＬ＝Ｄ_２・（θ_１−θ_２）・・・（Ｃ）
となる。
式（Ａ）〜（Ｃ）より、
ΔＬ＝（π／Ｎ）・（Ｄ_２−Ｄ_１＋２Ｈ）
を得る。

したがって、トレッドに溝を成型する突条のタイヤ周方向の移動を抑え、セクターモールドの分割位置に相当する位置におけるトレッドゴムの厚さの増加を最小限にするためには、ΔＬを小さくすることが求められる。すなわち、セグメント分割数Nを大きくするか、Ｄ_１とＤ_２とを近づける、あるいはＨを小さくすることが必要である。

図１０は、一例としてセグメント分割数Ｎとセグメント間の間隙ΔＬとの関係を示すグラフである。従来方法では、予め生タイヤの直径を小さくしているのでＤ_２−Ｄ_１＋２Ｈは小さい（例えば６ｍｍ）。したがって、セグメント分割数Ｎ＝１０であっても、センター部で１．８ｍｍ、ショルダー部で４．３ｍｍのセグメント間の間隙ΔＬを達成している。本願発明の方法では、生タイヤの直径をＤ_２が大きいため必然的にＤ_２−Ｄ_１＋２Ｈが大きくなる（例えば２９ｍｍ）。従来方法と同程度のセグメント間の間隙ΔＬを達成するには、セクター分割数Nを４０以上にすることが好ましい。すなわち、セクター分割数Nをピースの数に置き換えて考えて、４０以上のピースで構成される金型とすることが好ましい。

（実施例Ｉ）
１０個のセクターモールドと一対のサイドプレートで構成される金型により、実施例及び従来例のタイヤを試作し、スチールコードの角度ずれを測定した。タイヤサイズは、１１Ｒ２２．５で、結果を図６に示す。図において、実施例１、実施例２、従来例１のベルト下径の変化（Ｌ２／Ｌ１−１）は、それぞれ０．０、０．０２、０．０４である。これによれば、ベルト下径の変化（Ｌ２／Ｌ１−１）を０．０２以下にすることで、角度ずれを３度以下に抑えることができた。

（実施例ＩＩ）
実施例１及び従来例１のタイヤを１０トントラックに装着し、２００００ｋｍ走行後、内面成長量を測定した。結果を図７に示す。これによれば、本願発明のタイヤは、走行距離の増大に伴う形状変化が小さいことが判る。なお、内面成長量とは、走行により生じる径方向への経時形状変化の量を言う。

（実施例ＩＩＩ）
更に、タイヤサイズが２７５／７０Ｒ２２．５である実施例３及び従来例２のタイヤを試作し、ベルト耐久性の評価を行なった。結果は、表１に示す。なお、ベルト耐久性は、ＥＣＥ５４の耐久試験に準拠してドラム走行し故障するまでの走行距離である。同じサイズの従来例１を１００とした指数で表している。

（実施例ＩＶ）
１０個のセクターモールドを更に４個のピースに分割し４０個のピースを備える金型（表２で、１０×４と表記）、１０個のセクターモールドを備えたのみの金型（表２で、１０×１と表記）によりタイヤを試作して、試作されたタイヤのトレッドゴムの平均厚みに対するセクターモールドの分割位置に相当する位置におけるトレッドゴムの厚みの増加を測定した。ベルト下径の変化（Ｌ２／Ｌ１−１）と共に結果を表２に示す。なお、タイヤサイズは、２７５／７０Ｒ２２．５である。

以上より、成型加硫前後のベルト下径の変化（Ｌ２／Ｌ１−１）を０．０２以下として、タイヤを成型することによりスチールコードの角度ずれを３度以下にすることができ、タイヤの形状保持性及びベルト層の耐久性を向上させることができた。更に、金型のセクターモールドがタイヤ周方向に可動な複数のピースと隣接する前記ピース間に反発手段とを備えることにより、ユニフォーミティの優れた空気入りタイヤを製造できた。

図１は、本発明に係る空気入りタイヤのトレッドのショルダー部を含む概略半断面図である。 図２は、本発明の空気入りタイヤに使用されるベルト層の展開図である。 図３は、本発明の空気入りタイヤに使用されるベルト層のスチールコードの角度ずれを示すグラフである。 図４は、タイヤの走行距離が増大したときのトレッドの変形を示す図である。 図５は、本発明の空気入りタイヤの製造過程を示す金型の半断面図である。 図６は、ベルト下径の変化（Ｌ２／Ｌ１−１）によるベルト層のスチールコードの角度ずれを示すグラフである。 図７は、２００００ｋｍ走行後のタイヤの内面成長量を示すグラフである。 図８は、分割されたピースを備えるセクターモールドによる空気入りタイヤの製造過程を示す図である。 図９は、セグメント間の間隙を説明する図である。 図１０は、セグメント分割数Ｎとセグメント間の間隙ΔＬとの関係を示すグラフである。

符号の説明

１ トレッド
２ 溝
３ サイドウォール
４ カーカス
５ ベルト層
６ ワーキングベルト層
７ スチールコード
３０ 金型
３１ サイドプレート
３２ セクターモールド
３３ａ〜３３ｅ ピース

Claims (4)

1. 一対のビードコアと、前記ビードコアを巻回しトロイダル形状をなすカーカスと、トレッドゴムと、カーカスと、スチールコードで補強された複数のベルト層を備えた空気入りタイヤにおいて、
   前記ベルト層の少なくとも１枚において、タイヤ幅方向中心における前記スチールコードとタイヤ周方向とのなす角度に対する、前記スチールコードの角度ずれの最大値が３度以下であることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. タイヤ周方向に分割された複数のセクターモールドとサイドモールドとによって成型された空気入りタイヤであって、
   前記セクターモールドの分割位置に相当する位置におけるトレッドゴムの厚さと、タイヤ全周に渡るトレッドゴムの平均厚さとの差が０．４ｍｍ以下である請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 加硫成型金型により空気入りタイヤを製造する方法であって、
   生タイヤのベルト下径をＬ１、加硫後のベルト下径をＬ２とし、
   ０≦Ｌ２／Ｌ１−１≦０．０２
   となるように生タイヤを成型し、
   前記生タイヤの加硫後のベルト下径がＬ２になるように成型することを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。
4. タイヤ周方向に分割された複数のセクターモールドと一対のサイドモールドとによって成型された空気入りタイヤであって、
   前記セクターモールドは、タイヤ周方向に可動な複数のピースと、隣接する前記ピース間に反発手段とを備え、
   生タイヤのベルト下径をＬ１、加硫後のベルト下径をＬ２とし、
   ０≦Ｌ２／Ｌ１−１≦０．０２
   となるように予め成型された生タイヤを前記サイドモールドで挟み、
   前記ピース間の間隔を徐々に減少させながら前記セクターモールドを縮径させて金型を閉じて前記生タイヤを成型することを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。

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