JP2012188013A - タイヤ及びタイヤ製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】断面四角形状のビードコアを備えたタイヤで、カーカスプライのコードパスのバラツキを低減させる。
【解決手段】タイヤ１は、ビード部材１０と、カーカスプライ２とを備えている。ビード部材１０は、一対のビード部３に設けられる。カーカスプライ２は、ビード部材１０の周りに配置される。ビード部材１０は、断面四角形状のビードコア１１と、ビードコア１１を被覆する被覆ゴム１２とからなる。ビード部材１０は、カーカスプライ２の配置前に半加硫される。被覆ゴム１２は、外面が凸曲面に形成された曲面部１２Ａを有する。曲面部１２Ａは、タイヤ半径方向内側かつタイヤ幅方向内側に位置するビードコア１１の角部１１Ａを覆う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、断面四角形状のビードコアを備えたタイヤ、及び、ビードコアの周りにカーカスプライを配置して生タイヤを製造するタイヤ製造方法に関する。

タイヤ製造工程では、複数のタイヤ構成部材により生タイヤを成形し、加硫モールド内で生タイヤを加硫する。これにより、空気入りタイヤ等のタイヤが製造される。また、生タイヤは、一般に、加硫モールド内のキャビティよりも小さく成形されて、加硫モールド内に収納される。その後、生タイヤ内でブラダーを膨張させて、生タイヤを拡張させる。生タイヤは、ブラダーにより、加硫モールドに押し付けられる。

生タイヤの拡張に伴い、カーカスプライ、及び、カーカスプライ中の複数のコードは、張力により、一対のビードコアからタイヤ幅方向の中央に向かってスリップする。その際、ビードコアとカーカスプライの間の抵抗の影響で、タイヤ周方向で、コードのスリップ量が不均一になることがある。これにより、一対のビードコア間のコードの長さと位置（コードパスという）にバラツキが生じる虞がある。特に、ビードコアが断面四角形状（例えば、矩形状）のときには、ビードコアの角部で、カーカスプライに大きな抵抗が付加されて、コードのスリップが抑制される。その結果、コードが均一にスリップし難くなり、カーカスプライのコードパスが、より不均一になり易くなる。

カーカスプライ中のコードパスの均一性は、ラジアルフォースバリエーション（ＲＦＶ）等のタイヤのユニフォミティと相関関係がある。即ち、コードパスのバラツキによっては、ユニフォミティへの影響が懸念される。そのため、断面四角形状のビードコアを備えたタイヤでは、ユニフォミティをより向上させる観点から、コードパスのバラツキを低減させることが求められている。

これに対し、従来のタイヤでは、スチールコードを複数周巻き付けてビードコアを形成した後、ビードコアの周囲に、ゴムシートと有機繊維からなる補強層を巻き付ける。カーカスプライがスリップする際には、補強層により、ビードコアの変形及び回転を抑制する。これにより、コードを均等にスリップさせて、コードパスのバラツキを低減している。ところが、補強層を設けると、ビードコアの周り、及び、タイヤのビード部の剛性が高くなる。そのため、リムに対するタイヤの組み付け性や、ビード部のリムフィット性に影響が生じる虞がある。

また、従来、ビードコアを充填ゴムで囲んだ後、充填ゴムの周りに、カーカスプライを巻き付けるタイヤが知られている（特許文献１参照）。
この従来のタイヤでは、カーカスプライとビードコアを直接接触させないため、ビードコアとカーカスプライの間の抵抗が小さくなる。しかしながら、カーカスプライがスリップする際に、コードにより充填ゴムが部分的に変形する虞がある。また、一部のコードが充填ゴムに押し込まれる虞もある。そのため、このタイヤでは、コードパスを低減させる充分な効果を得るのは難しい。

特許第３９０２１７０号公報

本発明は、これら従来の問題に鑑みなされたもので、その目的は、断面四角形状のビードコアを備えたタイヤで、カーカスプライのコードパスのバラツキを低減させて、タイヤのユニフォミティを向上させることである。

本発明は、一対のビード部に設けられたビード部材と、ビード部材の周りに配置されたカーカスプライとを備えたタイヤであって、ビード部材が、断面四角形状のビードコアと、ビードコアを被覆する被覆ゴムとからなり、カーカスプライの配置前に半加硫され、被覆ゴムが、タイヤ半径方向内側かつタイヤ幅方向内側に位置するビードコアの角部を覆い、外面が凸曲面に形成された曲面部を有するタイヤである。
また、本発明は、断面四角形状のビードコアの周りにカーカスプライを配置して生タイヤを製造するタイヤ製造方法であって、ビードコアに被覆ゴムを被覆してビード部材を形成する工程と、ビード部材を加熱して半加硫する工程と、半加硫後のビード部材の周りにカーカスプライを配置する工程とを有し、ビード部材を形成する工程が、タイヤ半径方向内側かつタイヤ幅方向内側に位置するビードコアの角部を覆う被覆ゴムの外面を凸曲面に形成する工程を有するタイヤ製造方法である。

本発明によれば、断面四角形状のビードコアを備えたタイヤで、カーカスプライのコードパスのバラツキを低減させて、タイヤのユニフォミティを向上させることができる。

本実施形態のタイヤのビード部を示す断面図である。 本実施形態のビード部材を示す断面図である。 他の実施形態のタイヤのビード部を示す断面図である。 他の実施形態のビード部材を示す断面図である。 断面形状を変更したビード部材を示す断面図である。 比較品のビード部材を示す断面図である。

本発明のタイヤとタイヤ製造方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。
本実施形態のタイヤは、乗用車やトラック等の車両に使用される車両用タイヤである。以下では、乗用車用の空気入りタイヤを例に採り説明する。このタイヤは、一対のビード部と、一対のサイドウォール部と、トレッド部とを備える。サイドウォール部は、ビード部の半径方向外側に位置する。トレッド部は、一対のサイドウォール部の先端の間に設けられる。また、タイヤは、タイヤ構成部材により周知の構造に形成され、ビードコアとカーカスプライとを備える。タイヤは、トレッド部のカーカスの外周に、ベルトとトレッドゴムとを備える。

図１は、本実施形態のタイヤのビード部を示す断面図である。図１では、一方のビード部付近の構造をタイヤ幅方向（図１では、左右方向）の断面図で示している。他方のビード部は、図１に示すビード部の左方に位置する。
タイヤ１は、図示のように、カーカスプライ２と、ビード部３に配置されたビード部材１０とを備えている。

カーカスプライ２は、タイヤ１内で、一対のビード部３の間に配置される。また、カーカスプライ２は、一対のビード部３で、それぞれビード部材１０の周りに配置される。カーカスプライ２の端部２Ａは、ビード部材１０のタイヤ幅方向内側を通り、ビード部材１０の周りで、タイヤ半径方向（図１では、上下方向）の内側から外側に折り返す。端部２Ａは、ビード部材１０のタイヤ幅方向外側を通り、タイヤ半径方向外側に向かって配置される。カーカスプライ２は、ビード部３で、ビード部材１０を包み込むように配置される。カーカスプライ２は、例えば、有機繊維やスチールワイヤからなる複数のコード（図示せず）を並べて、コードの両面をゴムで被覆して形成される。カーカスプライ２中のコードは、タイヤ周方向に所定間隔を開けて、かつ、それぞれタイヤ周方向に対して直交して配置される。

図２は、本実施形態のビード部材１０を示す断面図である。図２では、図１のビード部材１０を拡大して示している。
ビード部材１０は、環状をなし、ビード部３内でタイヤ周方向に沿って配置されている。また、ビード部材１０は、一対のビード部３にそれぞれ設けられて、カーカスプライ２の内側に位置する。ビード部材１０は、断面四角形状（ここでは、正方形状）のビードコア１１と、ビードコア１１を被覆する被覆ゴム１２とからなる。ビード部材１０は、中心のビードコア１１と周辺の被覆ゴム１２とにより、断面円形状に形成されている。

ビードコア１１は、ゴムで被覆されたコードＣからなる。コードＣは、例えばスチールコードであり、タイヤ幅方向及びタイヤ半径方向に、複数列及び複数段（図２では、左右方向に４列、上下方向に４段）配置される。環状のビードコア１１を形成するときには、１本又は複数本のコードＣをタイヤ周方向に巻き付けて、コードＣを所定位置に配置する。ビードコア１１は、コードＣにより、タイヤ幅方向の断面形状が四角形状に形成される。

被覆ゴム１２は、ビードコア１１の周囲に設けられたゴム層であり、ゴムのみからなる。被覆ゴム１２は、ビードコア１１の外面を覆う。ビード部材１０は、被覆ゴム１２により断面円形状に形成される。また、被覆ゴム１２の直径は、ビードコア１１の対角線の長さと等しくなっている。ビード部材１０の外面は、被覆ゴム１２により、滑らかな湾曲面に形成される。ここでは、被覆ゴム１２は、カーカスプライ２のゴムと同種のゴムからなる。被覆ゴム１２は、未加硫の状態で、ビードコア１１に貼り付けられる。また、被覆ゴム１２は、ビード部材１０が断面円形状になるように、ビードコア１１の外面全体に被覆される。ビード部材１０は、カーカスプライ２の配置前に半加硫される。カーカスプライ２は、半加硫したビード部材１０の周りに配置される。

なお、半加硫とは、未加硫のゴムを加硫して、加硫完了前の所定の状態に加硫することをいう。ビード部材１０は、例えば、未加硫と加硫完了の中間の状態に予め加硫（プレキュア）される。本実施形態では、半加硫後の被覆ゴム１２のムーニー粘度が、１００℃において、１６０〜２００ＭＬ（１＋４）（１００℃）の範囲内になるように、ビード部材１０を半加硫する。ムーニー粘度は、ムーニー粘度計で測定されるゴムの粘度の尺度である（ＪＩＳ Ｋ６３００−１）。ムーニー粘度の単位記号において、Ｍはムーニー粘度、Ｌはロータの形状でＬ形、（１００℃）は試験温度を表す。（１＋４）は、予熱時間１分間とロータの回転時間４分を表す。以下では、ムーニー粘度は、単位記号を付さずに表す。

タイヤ１を製造するときには、断面四角形状のビードコア１１を形成して、ビードコア１１に被覆ゴム１２を被覆する。これにより、ビードコア１１の周りにゴムを設けて、断面円形状のビード部材１０を形成する。その際、被覆ゴム１２の直径がビードコア１１の対角線の長さと等しいビード部材１０を形成する。続いて、ビード部材１０を、加熱装置により所定温度に加熱して、ビード部材１０のゴムを半加硫する。被覆ゴム１２は、ムーニー粘度が１６０〜２００の範囲内になるように半加硫する。

次に、従来のタイヤ製造工程と同様に、成形ドラムを使用して、ビード部材１０、カーカスプライ２、及び、他のタイヤ構成部材を組み立てて、生タイヤを製造する。その際、成形ドラム上で、カーカスプライ２の端部２Ａを、ビード部材１０の周りで折り返して、カーカスプライ２を、半加硫後のビード部材１０の周りに配置する。また、カーカスプライ２を含む筒状のタイヤ構成部材の中央を拡張させる等して、生タイヤを成形する。このようにして、断面四角形状のビードコア１１の周りにカーカスプライ２を配置して生タイヤを製造する。生タイヤは、加硫モールド内のキャビティよりも小さく成形して、加硫モールド内に収納する。その後、生タイヤ内でブラダーを膨張させて、生タイヤを拡張させる。生タイヤを、ブラダーにより加硫モールドに押し付けつつ加熱及び加硫して、タイヤ１を製造する。

以上説明したように、タイヤ１では、被覆ゴム１２によりビード部材１０を断面円形状に形成し、ビード部材１０を半加硫する。その後、ビード部材１０の周りにカーカスプライ２を配置する。生タイヤの拡張時には、カーカスプライ２が、円形状のビード部材１０の外面をスリップするため、カーカスプライ２とビード部材１０の間の抵抗が小さくなる。また、ビード部材１０が半加硫により変形し難くなり、カーカスプライ２が円滑にスリップする。その結果、カーカスプライ２がスリップし易くなる。カーカスプライ２中のコードは、タイヤ周方向で均等にスリップする。これにより、コードのスリップ量の均一性が高くなる。

従って、本実施形態によれば、断面四角形状のビードコア１１を備えたタイヤ１で、カーカスプライ２のコードパスのバラツキを低減させることができる。タイヤ１のユニフォミティを向上させることもできる。

被覆ゴム１２のムーニー粘度は、半加硫により、１６０〜２００の範囲内にするのが好ましい。ムーニー粘度が１６０未満であるときには、被覆ゴム１２が流動し易くなるため、カーカスプライ２を円滑にスリップさせる効果に影響が生じる虞がある。ムーニー粘度が２００を超えるときには、被覆ゴム１２が硬くなるため、加硫時のビード部３の成形に影響が生じる虞がある。ムーニー粘度が１６０〜２００の範囲内であるときには、ビード部材１０の変形を抑制しつつ、カーカスプライ２を適度にスリップさせることができる。

上記したように、ビード部材１０は断面円形状に形成し、ビードコア１１は断面四角形状に形成する。本発明では、円形状とは、実質的に円形をなす形状のことをいう。即ち、円形は、完全な円形に限定されず、例えば、僅かに押し潰された円形や円形に近似した楕円形を含む。また、四角形状とは、実質的に四角形をなす形状のことをいう。四角形には、例えば、正方形、矩形、台形、平行四辺形、菱形を含む。従って、ビード部材１０は、実質的に円形と見なせる断面形状に形成されていればよい。ビードコア１１は、実質的に四角形と見なせる断面形状に形成されていればよい。ビードコア１１の断面形状によっては、ビードコア１１の２つの対角線の長さが異なることがある。この場合には、被覆ゴム１２は、ビードコア１１の長い方の対角線の長さと等しい直径に形成される。なお、ビード部材１０は、ビードコア１１に被覆ゴム１２を被覆した後、金型内で断面円形状に形成しつつ加熱して、半加硫するようにしてもよい。

次に、他の実施形態のタイヤやビード部材について説明する。
図３は、他の実施形態のタイヤ５のビード部３を示す断面図である。
タイヤ５は、基本的には、上記したタイヤ１（図１参照）と同様に構成されている。ただし、このタイヤ５では、図示のように、カーカスプライ２の配置の仕方がタイヤ１と異なる。カーカスプライ２の端部２Ａは、ビード部材１０の周りで、タイヤ半径方向の内側から外側に折り返す。また、端部２Ａは、ビード部材１０の外面に配置されて、ビード部材１０を覆う。このように、カーカスプライ２は、ビード部材１０に巻き付けて、ビード部材１０の周りに配置してもよい。

図４は、他の実施形態のビード部材１５を示す断面図である。
このビード部材１５では、図示のように、被覆ゴム１２の厚さが、上記したビード部材１０（図２参照）と比べて、全体に亘って厚くなっている。このように、被覆ゴム１２の直径は、ビードコア１１の対角線の長さより大きくしてもよい。ただし、被覆ゴム１２の直径を大きくしても、カーカスプライ２のコードパスのバラツキを低減させる効果は変化しない。そのため、被覆ゴム１２の直径は、ビードコア１１の対角線の長さと等しくするのが好ましい。このようにすることで、ビード部材１５の質量を小さくすることができる。タイヤ１、５のコストを低減することもできる。

なお、被覆ゴム１２は、ビードコア１１の所定位置の角部１１Ａを覆う曲面部１２Ａを有する。角部１１Ａは、ビードコア１１の４つの角部中で、タイヤ半径方向内側かつタイヤ幅方向内側に位置する内側角部である。曲面部１２Ａは、角部１１Ａの全体を覆い、角部１１Ａの両側に位置するビードコア１１の内面と側面まで設けられる。曲面部１２Ａの外面は、凸曲面に形成されており、湾曲した凸面からなる。曲面部１２Ａは、ビード部材１０、１５を形成するときに、角部１１Ａを覆う被覆ゴム１２の外面を凸曲面に形成することで、被覆ゴム１２に形成される。

被覆ゴム１２には、少なくとも、角部１１Ａを覆う曲面部１２Ａを設けるようにすればよい。曲面部１２Ａにより、カーカスプライ２を充分円滑にスリップさせることができる。その結果、コードのスリップ量の均一性が高くなるため、カーカスプライ２のコードパスのバラツキを低減させることができる。従って、被覆ゴム１２の外面は、全体を曲面に形成する他に、曲面部１２Ａを含む一部を曲面に形成してもよい。被覆ゴム１２の外面は、曲面部１２Ａのみ曲面に形成してもよい。被覆ゴム１２の形状に応じて、ビード部材１０、１５は、断面円形状以外の断面形状に形成してもよい。

図５は、断面形状を変更したビード部材１６を示す断面図である。
このビード部材１６は、図示のように、被覆ゴム１２により、断面四角形状（ここでは、正方形状）に形成されている。被覆ゴム１２は、ビードコア１１の外面に沿って被覆される。被覆ゴム１２の４つの角部は、ビードコア１１の４つの角部と位置を合わせて形成される。被覆ゴム１２の角部の外面は、凸曲面に形成される。被覆ゴム１２の外面は、角部でなだらかに変化する。被覆ゴム１２は、ビードコア１１の角部１１Ａを覆う曲面部１２Ａを有する。なお、曲面部１２Ａ以外の被覆ゴム１２の角部は、凸曲面以外の形状に形成してもよい。

以上、空気入りタイヤを例に説明したが、本発明は、空気以外の気体を充填したタイヤ、及び、その他の種々のタイヤにも適用できる。また、カーカスプライ２は、上記とは逆に、ビード部材１０、１５、１６のタイヤ幅方向外側を通り、ビード部材１０、１５、１６の周りで、タイヤ半径方向の内側から外側に折り返すようにしてもよい。

（タイヤ製造試験）
本発明の効果を確認するため、断面円形状のビード部材１０（図２参照）を使用して、タイヤ１（以下、実施品１という）を製造した。また、被覆ゴム１２を厚くしたビード部材１５（図４参照）を使用して、タイヤ１（以下、実施品２という）を製造した。更に、断面正方形状のビード部材１６（図５参照）を使用して、タイヤ１（以下、実施品３という）を製造した。実施品１、２、３では、ビードコア１１を断面正方形状に形成した。実施品１の被覆ゴム１２の直径は、ビードコア１１の対角線の長さと等しい。実施品２の被覆ゴム１２の直径は、ビードコア１１の対角線の長さの１．０５倍である。また、実施品１、２、３との比較のため、比較例のタイヤ１（以下、比較品という）を製造した。

図６は、比較品のビード部材を示す断面図である。
比較品では、図示のように、ビード部材２０は、被覆ゴム１２がなく、実施品１、２、３と同じビードコア１１からなる。

実施品と比較品は、ＪＡＴＭＡ ＹＥＡＲ ＢＯＯＫ（２０１１、日本自動車タイヤ協会規格）で定めるタイヤサイズ２４５／４５Ｒ１８の乗用車用ラジアルプライタイヤである。実施品と比較品は、ラジアルフォースバリエーション（ＲＦＶ）を測定して、タイヤのユニフォミティを評価した。また、実施品と比較品の質量を測定して、測定結果を比較した。

表１に、実施品と比較品のビード部材１０、１５、１６、２０の構成、タイヤのユニフォミティの評価結果、及び、タイヤ質量を示す。タイヤのユニフォミティは、比較品の測定値を１００とした指数で表す。指数が小さいほど、ユニフォミティが良好である。タイヤ質量は、比較品の質量を１００とした指数で表す。指数が大きいほど、質量が大きいことを示している。

タイヤのユニフォミティは、比較品の１００に対して、実施品１、２、３では９５、９５、９８であった。実施品１、２、３のユニフォミティは、比較品よりも大幅に向上した。これより、本発明により、カーカスプライ２のコードパスのバラツキを低減させて、タイヤ１のユニフォミティを向上できることが分かった。タイヤ質量は、被覆ゴム１２が厚い実施品２の１０３に対して、被覆ゴム１２が薄い実施品１と実施品３では、１０２と小さくなっていた。

１・・・タイヤ、２・・・カーカスプライ、３・・・ビード部、５・・・タイヤ、１０・・・ビード部材、１１・・・ビードコア、１１Ａ・・・角部、１２・・・被覆ゴム、１２Ａ・・・曲面部、１５・・・ビード部材、１６・・・ビード部材、Ｃ・・・コード。

Claims (6)

1. 一対のビード部に設けられたビード部材と、ビード部材の周りに配置されたカーカスプライとを備えたタイヤであって、
   ビード部材が、断面四角形状のビードコアと、ビードコアを被覆する被覆ゴムとからなり、カーカスプライの配置前に半加硫され、
   被覆ゴムが、タイヤ半径方向内側かつタイヤ幅方向内側に位置するビードコアの角部を覆い、外面が凸曲面に形成された曲面部を有するタイヤ。
2. 請求項１に記載されたタイヤにおいて、
   ビード部材が、断面円形状に形成されたタイヤ。
3. 請求項２に記載されたタイヤにおいて、
   被覆ゴムの直径が、ビードコアの対角線の長さと等しいタイヤ。
4. 断面四角形状のビードコアの周りにカーカスプライを配置して生タイヤを製造するタイヤ製造方法であって、
   ビードコアに被覆ゴムを被覆してビード部材を形成する工程と、
   ビード部材を加熱して半加硫する工程と、
   半加硫後のビード部材の周りにカーカスプライを配置する工程とを有し、
   ビード部材を形成する工程が、タイヤ半径方向内側かつタイヤ幅方向内側に位置するビードコアの角部を覆う被覆ゴムの外面を凸曲面に形成する工程を有するタイヤ製造方法。
5. 請求項４に記載されたタイヤ製造方法において、
   ビード部材を形成する工程が、断面円形状のビード部材を形成する工程を有するタイヤ製造方法。
6. 請求項５に記載されたタイヤ製造方法において、
   ビード部材を形成する工程が、被覆ゴムの直径がビードコアの対角線の長さと等しいビード部材を形成する工程を有するタイヤ製造方法。

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