JP2010089727A - 空気入りタイヤおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】金属線条体を適用したベルトを備え、耐久性を損なうことなく軽量化を実現した空気入りタイヤ、およびそのタイヤに対して高い生産効率を有する製造方法を提供する。
【解決手段】左右一対のビード部間に跨ってトロイド状に延びるカーカス４を骨格とし、該カーカス４のクラウン領域のタイヤ径方向外側に配置してなるベルト５を有する空気入りタイヤにおいて、ベルト５が、幅５０ｍｍあたり８０本以上の金属線条体をゴムでコーティングしてなる、幅１００ｍｍ以下の帯状部材にて形成されてなり、かつ、前記金属線条体が直径０．３０ｍｍ以下のスチールモノフィラメントである。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気入りタイヤおよびその製造方法に関し、詳しくは、金属線条体（モノフィラメン）を適用したベルトを備え、耐久性を損なうことなく軽量化を実現した空気入りタイヤ、およびそのタイヤに対して高い生産効率を有する製造方法に関する。

近年の空気入りラジアルタイヤには、自動車の燃費を向上させるために軽量で転がり抵抗が小さいことが要求される。軽量化を達成するためには、タイヤに用いる各部材をより薄く設計する手法が一般的である。かかる状況下、空気入りラジアルタイヤのスチールベルト層においても、例えば、特許文献１に見られるように、金属線条体のようなコード径の小さい部材を用いて、ベルト層を薄く設計し、軽量化する方法が知られている。

スチールベルト層に金属線条体を適用すると、タイヤ性能でのメリットだけでなく、コード製造工程における撚り線工程を省略することができ、これによりコード製造時の生産性向上も達成することができる。
実開昭６３−１９４０４号公報

空気入りラジアルタイヤのベルト層に対し、従来使用されている撚り線スチールコードの代わりにスチールモノフィラメントを適用しつつ、タイヤ強度を確保するためには、単位ベルト幅あたりのスチールモノフィラメントの本数を大幅に増やす必要がある。例えば、従来の１×５×０．２３（ｍｍ）構造のスチールコードを適用し、５０ｍｍ幅あたり３５本打ち込まれたベルト層と同量のスチール量を確保するためには、スチールモノフィラメント（０．２３ｍｍ）を５０ｍｍ幅あたり１７５本打ち込まなければならない。

しかしながら、従来から知られている大型カレンダー装置を用いた製法では、このようなベルト材を作製することは困難である。即ち、従来の製法では幅の広い大巻き反にゴムをコーティングする方法をとるため、ベルト材の打ち込みを増やすことは、コードを送り出すスプール数が飛躍的に増加することを意味する。その結果として、工程の巨大化や、コード生産切り替え時に発生する架け替え工数の増加を招き、生産性の低下という問題を生ずることになる。

そこで本発明の目的は、金属線条体を適用したベルトを備え、耐久性を損なうことなく軽量化を実現した空気入りタイヤ、およびそのタイヤに対して高い生産効率を有する製造方法を提供することにある。

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、金属線条体を適用するベルト材を工夫することにより上記目的を達成し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明の空気入りタイヤは、左右一対のビード部間に跨ってトロイド状に延びるカーカスを骨格とし、該カーカスのクラウン領域のタイヤ径方向外側に配置されたベルトを有する空気入りタイヤにおいて、
前記ベルトが、幅５０ｍｍあたり８０本以上の金属線条体をゴムでコーティングしてなる、幅１００ｍｍ以下の帯状部材にて形成されてなり、かつ、前記金属線条体が直径０．３０ｍｍ以下のスチールモノフィラメントであることを特徴とするものである。

また、本発明の製造方法は、前記空気入りタイヤを製造する方法において、前記金属線条体と同数のスプールから巻き出された金属線条体をゴムでコーティングして前記帯状部材を作製し、次いで、得られた帯状部材をベルト材として使用することを特徴とするものである。

本発明の製造方法においては、前記帯状部材を連続して貼り付けドラムに貼り付けてベルト材を形成し、次いで、得られたベルト材を用いて前記ベルトを形成するか、あるいは前記帯状部材を直接生タイヤに貼り付けてベルトを形成することができる。

本発明によれば、金属線条体を適用したベルトを備え、耐久性を損なうことなく軽量化を実現した空気入りラジアルタイヤを高い生産効率で提供することができる。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。
図１に、本発明の一実施の形態に係る空気入りタイヤを示す。図示するタイヤは、カーカスのクラウン領域に配設されて接地部を形成するトレッド部１と、このトレッド部１の両側部に連続してタイヤ半径方向内方へ延びる一対のサイドウォール部２と、各サイドウォール部２の内周側に連続するビード部３とを備えている。

トレッド部１、サイドウォール部２およびビード部３は、一方のビード部３から他方のビード部３にわたってトロイド状に延びる少なくとも一枚のカーカス層（図示例では一枚のカーカス層）からなるカーカス４により補強されている。また、トレッド部１は、カーカス４のクラウン領域のタイヤ径方向外側に配設した少なくとも１層、図示する例では２層の第１ベルト層５ａと第２ベルト層５ｂとからなる交錯ベルト５により補強されている。カーカス４側のベルト層である第１ベルト層５ａおよび第２ベルト層５ｂは、そのコード打ち込み角度をタイヤ周方向に対して、好ましくは０〜３０°とする。

ここで、本発明においては、交錯ベルト５を構成する第１ベルト層５ａと第２ベルト層５ｂが、幅５０ｍｍあたり８０本以上、好ましくは９０〜１６０本の金属線条体をゴムでコーティングしてなる、幅１００ｍｍ以下、好ましくは２０〜６０ｍｍの帯状部材にて形成されてなる。これにより、耐久性を損なうことなく軽量化を実現することができ、また、その生産効率を高く維持することができる。

本発明において、撚り合わされることなく配置された金属線条体は、直線であっても、型付けがされていても構わないが、タイヤの軽量化を達成するためには、上下方向の型付けはできるだけ小さい方が望ましい。また、金属線条体が、引き揃えられた直線であると、ベルト層の上下方向のゲージを幾何学的に最薄とすることができるため、好ましい。

本発明の所期の効果を得る上で、金属線条体は、直径０．３０ｍｍ以下、好ましくは０．２０〜０．２８ｍｍのモノスチールフィラメントコードである。この径が０．３０ｍｍより太いと、表面歪増大による疲労性が悪化する他、タイヤクラウン部の曲率への追従性が低下する。一方、０．２０ｍｍより細いと、曲げ剛性の低下に伴い裁断時の作業性が低下し、コード製造時の断線による製造コストの上昇につながる。

また、金属線条体の引張り強さは、好適には２７００Ｎ／ｍｍ^２以上である。

本発明においては、カーカス４では、タイヤ周方向に対してほぼ直交する方向、例えば、７０〜９０°の角度で延びる有機繊維コード、例えば、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、アラミド繊維、ポリケトン繊維等を好適に用いることができる。

なお、本発明の空気入りタイヤは、ベルト構造の改良に係るものであり、その他の構造および材質については特に制限されるべきものではなく、既知の構造および材料を適宜採用することができる。

次に、本発明の空気入りタイヤの製造方法について以下に説明する。
本発明の製造方法では、金属線条体の本数と同数のスプールから巻き出された金属線条体をゴムでコーティングして帯状部材を作製し、次いで、得られた帯状部材をベルト材として使用する。

具体的には、金属線状体の本数と同数のスプールから巻き出された金属線条体を平行に配列させ、これに押出機により押し出されたゴムをコーティングして狭幅の帯状部材であるトリートを製造する。この際、本発明においては、帯状部材幅５０ｍｍあたり８０本以上の金属線条体をゴムでコーティングし、かつ、この帯状部材幅を１００ｍｍ以下とする。これにより、従来の製法による幅の広い大巻き反にゴムをコーティングすることを回避することができるため、工程の巨大化や、コード生産切り替え時に発生する架け替え工数の増加を防ぎ、生産性を高めることができる。

かかる帯状部材のベルト材は、例えば、特開２００１−０８８２２５号公報において知られているような、コーティング工程から裁断、ベルト貼り付けドラムへの配置まで連続して行う製造方法を採用し、この方法においてベルト寸法を規定することで、好適に所望のベルト材を製造することができる。

好ましくは、本発明の製造方法に対し、近年開発されているような加硫時にタイヤを拡張させないタイヤ製造工程を適用する。この場合は、貼り付けドラムを介さずに直接ベルト材を製造途中の円筒状の生タイヤに貼り付けるので、更なる生産性の効率化を達成することができる。

ベルト材中の金属線条体の配置についても、均一に配置するだけでなく、例えば、特開平６−２６２９０６号公報において報告されているような、金属線条体を束配置してタイヤを製造することもできる。

以下、本発明を実施例に基づき説明する。
下記表１及び表２に示す条件にてベルト材を作製した。ベルト材を作製する工程では、従来例および比較例１については従来用いられているカレンダー装置にてベルト材を作製した。

また、比較例２、３および実施例１〜３では、特開２０００−１５７１７号公報に記載されているような既知のインシュレーション装置にてベルト材を作製した。このインシュレーション装置は、複数の金属線条体を所望の配列に配置させるインサート部と、かかる金属線条体に未加硫ゴムをインシュレーション方式でコーティングするインシュレーション部と、コーティングされたベルト材の外郭形状を所望の形状に成形する口金と、を備えるものである。このインシュレーション装置にて製造されたベルト材は、連続して裁断され、ドラムに直接貼り付けた。このドラムへの貼り付けに際し、実施例１および比較例２では、ドラム貼り付け作業性の評価を行った。ドラムへの貼り付けが良好な場合を「○」、不良の場合を「×」とした。

さらに、比較例３および実施例１〜３については、製造されたベルト材を用いて図１に示す交錯ベルトを備える構造の空気入りタイヤを作製した。タイヤサイズは２２５／５０Ｒ１７とし、第１ベルト層５ａと第２ベルト層５ｂのスチールモノフィラメント（直径：０．２３ｍｍ）の打ち込み角度は、タイヤ周方向に対して夫々＋２２°および−２２°とした。

得られた各実施例および比較例の供試タイヤを実車に装着し、国内を１万ｋｍ走行した後、タイヤを解剖し、ベルトの疲労状態を目視で観察した。疲労状態の良好なものを「○」とし、不良なものを「×」とした。

比較例１で示すように、従来の製法でスチールモノフィラメントを適用したベルト部材を作製すると、必要なスチール量を満たすために膨大なスプール数が必要になり、生産効率の低下は避けられなかった。例えば、別のベルト種を作製するときに発生する切り替え工数やスプールを配置するのに必要な床面積は、必要なスプール数に比例するため、現行の設備や手法にスチールモノフィラメントを適用することは、大幅に生産性を損なうことになる。

これに対し、実施例１、２はスチールモノフィラメントがゴムでコーティングされた後に連続して裁断され、ドラムに直接貼り付けられており、幅狭の環状部材の適用によりコードの打ち込み数は増大するものの、スプール数の増加を抑制することができた。

一方、比較例２で示されるような帯状の部材幅が広い平板を、曲率を持つ円筒状のドラムに貼り付けると、部材貼り付け時の効率性が悪化し、ドラム貼り付け作業性の悪化を伴った。以上の結果、１００ｍｍ以下の幅を持つベルト部材において、ドラム作業性への悪影響を排除することができ、高い生産効率が得られることが確かめられた。

表２における実施例２では、実施例１対比スチールモノフィラメント径を太くすることでスチールモノフィラメント１本あたりの強力を上昇させ、打ち込みを減らしたときの結果を示しているが、この結果からスチールモノフィラメント径を太くすることでベルトの打ち込みを減らし、スプール数を低減させることが可能となることが分かる。また、実施例２より、幅５０ｍｍあたり８０本以上スチールモノフィラメントを打ち込むことで、タイヤ強度低下を招かずに製造効率の向上を図ることができた。

これに対し、比較例３に見られるように、スチールモノフィラメント径が太すぎるとベルト疲労性が低下してしまった。

以上のことから、０．３０ｍｍ以下のスチールモノフィラメント径を持つときにベルト疲労性を損なわず、製造効率を高めることができることが確認された。

実施例３では、実施例１対比スチールモノフィラメント自体の抗張力を３６００Ｎ／ｍｍ^２程度高めた結果、打ち込み数を低下させ、かつ、帯状部材の幅を狭くし、必要なスプール数を低減しても良好なベルト疲労性が得られることが確かめられた。

本発明の一好適例の空気入りタイヤを示す片側断面図である。

符号の説明

１ トレッド部
２ サイドウォール部
３ ビード部
４ カーカス
５ａ 第１ベルト層
５ｂ 第２ベルト層
５ 交錯ベルト

Claims (4)

1. 左右一対のビード部間に跨ってトロイド状に延びるカーカスを骨格とし、該カーカスのクラウン領域のタイヤ径方向外側に配置されたベルトを有する空気入りタイヤにおいて、
   前記ベルトが、幅５０ｍｍあたり８０本以上の金属線条体をゴムでコーティングしてなる、幅１００ｍｍ以下の帯状部材にて形成されてなり、かつ、前記金属線条体が直径０．３０ｍｍ以下のスチールモノフィラメントであることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 請求項１記載の空気入りタイヤを製造する方法において、
   前記金属線条体の本数と同数のスプールから巻き出された金属線条体をゴムでコーティングして前記帯状部材を作製し、次いで、得られた帯状部材をベルト材として使用することを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。
3. 前記帯状部材を連続して貼り付けドラムに貼り付けてベルト材を形成し、次いで、得られたベルト材を用いて前記ベルトを形成する請求項２記載の製造方法。
4. 前記帯状部材を直接生タイヤに貼り付けて前記ベルトを形成する請求項２記載の製造方法。

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