JP2019098991A - グリーンタイヤ及び空気入りタイヤの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】空気入りタイヤにおける被覆ゴムとワイヤとのセパレーションによるビードコアの故障発生を防止ないし抑制する。【解決手段】グリーンタイヤ１のビードコア６は、ビードコア６の幅方向の断面においてビードコア６の幅方向及び径方向に間隔をあけて配置された複数本のビードワイヤ８と、ビードワイヤ８間に充填された被覆ゴム９とを備える。ビードコア６の径方向の外側面６ａは、ビードコア６の幅方向の断面において、径方向外向きに突状である。ビードコア６の径方向の内側面６ｂは、ビードコア６の幅方向の断面において、径方向内向きに突状である。【選択図】図１

Description

本発明は、グリーンタイヤ及び空気入りタイヤの製造方法に関する。

特許文献１には、空気入りタイヤのビードコアに関し、ビードワイヤの直径等の設定によって被覆ゴムとビードワイヤとのセパレーションを抑制することが開示されている。

特開２００８−０６２７３９号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたものを含め、従来の空気入りタイヤは、被覆ゴムとビードワイヤとのセパレーションによるビードコアの故障発生の防止に関して改善の余地がある。

本発明は、空気入りタイヤにおける被覆ゴムとワイヤとのセパレーションによるビードコアの故障発生を防止ないし抑制することを課題とする。

本発明の第１の態様は、一対のサイドウォール部の内径端にそれぞれ位置する環状のビードコアを備え、前記ビードコアは、前記ビードコアの幅方向の断面において、前記ビードコアの幅方向及び前記ビードコアの径方向に間隔をあけて配置された複数本のビードワイヤと、前記複数本のビードワイヤ間に充填された被覆ゴムとを備え、前記ビードコアの径方向の外側面は、前記ビードコアの幅方向の断面において、径方向外向きに突状であり、前記ビードコアの径方向の内側面は、前記ビードコアの幅方向の断面において、径方向内向きに突状である、グリーンタイヤを提供する。

一般に、グリーンタイヤを加硫成形した空気入りタイヤを製造する際、カーカスプライからビードコアに大きな張力が作用する傾向がある。そのため、仮にグリーンタイヤの状態でビードコアの径方向の外側面と内側面が、ビードコアの幅方向の断面において平坦な形状であると、加硫成形時に、カーカスプライからビードコアに作用する張力により、内側面がカーカスプライに沿って変形し、外側面はカーカスプライから作用する張力によって幅方向に収縮されて変形する。グリーンタイヤの状態で、ビードコアの外側面と内側面を突状とすることで、つまり、グリーンタイヤの状態のビードコアを加硫成形後と同様の形状としておくことで、加硫成形時にカーカスプライからビードコアに作用する張力による外側面と内側面の変形を抑制し、初期歪を減少させることができる。その結果、グリーンタイヤを加硫成形して得られた空気入りタイヤにおいて、ビードワイヤ周辺に生じる歪みに起因して被覆ゴムとビードワイヤがセパレーションしてビードコアに故障が発生するのを、効果的に防止ないし抑制できる。

前記外側面の前記ビードコアの幅方向の断面の形状は、曲率半径が５ｍｍ以上１５ｍｍ以下の円弧状であり、前記内側面の前記ビードコアの幅方向の断面の形状は、曲率半径が５ｍｍ以上１５ｍｍ以下の円弧状であることが好ましい。

前記外側面の前記ビードコアの幅方向の断面の形状は、曲率半径が前記ビードコアの幅方向の長さの５０％以上１５０％以下の円弧状であり、前記内側面の前記ビードコアの幅方向の断面の形状は、曲率半径が前記ビードコアの幅方向の長さの５０％以上１５０％以下の円弧状であることが好ましい。

本発明の第２の態様は、１列に引き揃えられた複数本のビードコアを被覆ゴムで被覆してなり、幅方向中央部の厚みが、幅方向両端部の厚みよりも厚いテープ状体を、縦積状に複数回巻回することで、ビードコアを製造し、前記ビードコアの径方向の外側面は、前記ビードコアの幅方向の断面において、径方向外向きに突状であり、前記ビードコアの径方向の内側面は、前記ビードコアの幅方向の断面において、径方向外向きに突状であり、前記ビードコアを備えるグリーンタイヤを加硫成形する、空気入りタイヤの製造方法を提供する。

本発明に係るグリーンタイヤを加硫成形して得られた空気入りタイヤは、被覆ゴムとワイヤとのセパレーションによるビードコアの故障発生を防止ないし抑制できる。

本発明の実施形態に係るグリーンタイヤの、子午線方向における模式的な部分断面図。 ビードコアの幅方向における模式的な断面図。 本発明の実施形態に係るビードコアを製造するためのテープ状体の模式的な断面図。 比較例に係るグリーンタイヤの、子午線方向における模式的な部分断面図。

図１は本発明の実施形態に係るグリーンタイヤ１を示す。図１では、ビードコア６を除き、グリーンタイヤ１を加硫成形して空気入りタイヤが得られた後の形状を示している。グリーンタイヤ１は、トロイダル状のケーシング２を備える。ケーシング２の内周面にはインナーライナ（図示せず）が設けられている。ケーシング２は、トレッド部（図示せず）のタイヤ幅方向外端部に連なってタイヤ径方向内側に延びる一対のサイドウォール部３と、各サイドウォール部３の内径端に位置する一対のビード部４とを備えている。トレッド部及びサイドウォール部３のタイヤ内面側には、一対のビード部４の間に架け渡されるようにカーカスプライ５が配設されている。本実施形態に係るグリーンタイヤ１は、フォークリフト用であり、カーカスプライ５が備えるコード（例えば、スチールコード又は有機繊維コード）はタイヤの径方向に対して斜めに配置されている。つまり、グリーンタイヤ１はバイアスタイヤである。

各ビード部４は、環状のビードコア６と、ビードコア６のタイヤ径方向外側に配置されている同様に環状のビードフィラー７とを備える。図において、ビードコア６の幅方向を符号Ｗで示し、ビードコア６の径方向を符号Ｒで示している。

図２を併せて参照すると、ビードコア６は、本実施形態ではスチール製のビードワイヤ８と、ビードワイヤ８間に充填された被覆ゴム（インシュレーションゴム）９とを備える。より具体的には、ビードコア６の幅方向の断面（グリーンタイヤ１の子午線方向での断面）において、複数本（本実施形態では７本）のビードワイヤ８がビードコア６の幅方向（タイヤ幅方向と同方向）に間隔を開けて配置され、複数本（本実施形態では８本）のビードワイヤ８がビードコア６の径方向（タイヤ径方向と同方向）に間隔を開けて配置されている。本実施形態では、ビードコア６の幅方向の断面において、複数本のビードワイヤ８がビードコア６の幅方向及びビードコア６の径方向にそれぞれ均一に配置されている。

本実施形態では、ビードコア６の幅方向の断面形状は概ね四角形である。より詳細には、ビードコア６は、ビードコア６の径方向の外側に位置する面である外側面６ａと、ビードコア６の径方向の内側に位置する面である内側面６ｂとを備える。また、ビードコア６は、外側面６ａと内側面６ｂをつなぐ、ビードコア６の幅方向の外側面６ｃと内側面６ｄとを備える。

ビードコア６の径方向の外側面６ａは曲面であり、ビードコア６の幅方向の断面における形状が径方向外向きに突出する円弧状である。また、ビードコア６の径方向の内側面６ｂは曲面であり、ビードコア６の幅方向の断面における形状が径方向内向きに突出する円弧状である。ビードコア６の幅方向の外側面６ｃと内側面６ｄはいずれも平坦面であり、ビードコア６の幅方向の断面における形状は、いずれも直線状である。

ビードコア６の径方向の外側面６ａの幅方向における断面形状の円弧の曲率半径α１は、５ｍｍ以上１５ｍｍ以下に設定される。また、この曲率半径α１は、ビードコア６の幅方向の長さＬの５０％以上１５０％以下に設定される。

ビードコア６の径方向の内側面６ｂの幅方向における断面形状の円弧の曲率半径α２は、５ｍｍ以上１５ｍｍ以下に設定される。この曲率半径α２は、ビードコア６の幅方向の長さＬの５０％以上１５０％以下に設定される。

本実施形態では、ビードコア６の幅方向の断面における、ビードコア６の外形輪郭の面積であるビードコア断面積に対して、被覆ゴム９の面積割合は、６５％以上７５％以下に設定されている。

また、本実施形態では、ビードコア６の幅方向の断面における、ビードコア６の幅方向に互いに隣接する２本のビードワイヤ８間の最小間隔Ａは、ビードコア６の直径Ｄの０．５２倍以上０．７３倍以下に設定されている。

さらに、本実施形態では、ビードコア６の幅方向の断面における、ビードコア６の径方向に互いに隣接する２本のビードワイヤ８間の最小間隔Ｂは、ビードコア６の直径Ｄの０．４１倍以上０．６３倍以下に設定されている。

さらにまた、本実施形態では、ビードコア６の幅方向の断面における、ビードコア６の外形輪郭に最も隣接しているビードワイヤ８から外形輪郭までのビードコア６の幅方向の最短距離Ｃ、つまり幅方向端部の被覆ゴムの厚みは、最小間隔Ａの１／２を上回るように設定されている。

図３を参照すると、本実施形態におけるビードコア６は、１列に引き揃えられた複数本（本実施形態では７本）のビードコア６を被覆ゴム９で被覆したテープ状体１０を、縦積み状に複数回（本実施形態では８回）巻回することで製造される。このテープ状体１０の面１０ａ（ビードコア６の径方向外側の面６ａに対応）と面１０ｂ（ビードコア６の径方向内側の面６ｂに対応）は、３０ｍｍ以上１２０ｍｍ以下の曲率半径β１，β２を有する突状の曲面である。そのため、このテープ状体１０は、幅方向中央部の厚みＴ１が、幅方向両端部の厚みＴ２よりも厚い。このような厚み分布を有するテープ状体１０を使用することで、径方向の外側面６ａと内側面６ｂが円弧状の曲面であるビードコア６が得られる。かかる一対のビードコア６を有するグリーンタイヤ１を加硫成形することで、空気入りタイヤが製造される。

一般に、グリーンタイヤを加硫成形した空気入りタイヤを製造する際、カーカスプライからビードコアに大きな張力が作用する傾向がある。この傾向は、本実施形態のようなバイアスタイヤの場合、特に顕著である。そのため、図４に示すように、ビードコア６の径方向の外側面６ａと内側面６ｂが平坦面で、ビードコア６の幅方向の断面における形状が直線上であると、加硫成形時に、カーカスプライ５からビードコア６に作用する張力により、内側面６ｂがカーカスプライ５に沿って変形し、外側面６ａはカーカスプライ５から作用する張力によって幅方向に収縮されて変形する。この変形により、加硫成形前は平坦面であった外側面６ａと内側面６ｂは、加硫成形後はいずれも突状の曲面となる。

本実施形態では、グリーンタイヤ１の状態で、ビードコア６の外側面６ａと内側面６ｂを突状の曲面とすることで、つまり、加硫成形後と同様の形状としておくことで、加硫成形時にカーカスプライ５からビードコア６に作用する張力による外側面６ａと内側面６ｂの変形を抑制し、初期歪を減少させることができる。その結果、グリーンタイヤ１を加硫成形して得られた空気入りタイヤにおいて、ビードワイヤ６周辺に生じる歪みに起因して被覆ゴム９とビードワイヤ８がセパレーションしてビードコア６に故障が発生するのを効果的に防止ないし抑制できる。

前述のように、ビードコア６の径方向の外側面６ａと内側面６ｂの幅方向における断面形状の円弧の曲率半径α１，α２を５ｍｍ以上１５ｍｍ以下に設定すると、図４のように、外側面６ａと内側面６ｂの、ビードコア６の幅方向の断面において平坦な形状である場合に加硫成形時に生じる変形後の曲率半径と同等となる。そのため、曲率半径α１，α２をこの範囲に設定することで、加硫成形時の外側面６ａと内側面６ｂの変形を最小限に抑制できる。

ビードコア６の径方向の外側面６ａと内側面６ｂの幅方向における断面形状の円弧の曲率半径α１，α２を、ビードコア６の幅方向の長さＬの５０％未満に設定した場合、つまり外側面６ａと内側面６ｂの曲率を過度に大きく設定した場合、ビードコア６の製造時に幅方向中央部と幅方向両端部の厚みの差が過度に大きくなるためビードコア６の製造が困難となる。一方、ビードコア６の径方向の外側面６ａと内側面６ｂの幅方向における断面形状の円弧の曲率半径α１，α２を、ビードコア６の幅方向の長さＬの、１５０％よりも大きく設定した場合、つまり外側面６ａと内側面６ｂの曲率を過度に小さく設定した場合、外側面６ａと内側面６ｂを突状の曲面とすることによる加硫成形時のビードコア６の変形抑制効果が殆ど得られない。従って、ビードコア６の径方向の外側面６ａ及び内側面６ｂの幅方向における断面形状の円弧の曲率半径α１，α２は、前述したように、ビードコア６の幅方向の長さＬの５０％以上１５０％以下に設定することが好ましい。

前述のようにビードコア断面積に対する被覆ゴム９の面積割合を６５％以上７５％に設定することで、ビードコア６の幅方向及びビードコア６の径方向に互いに隣接する２本のビードワイヤ８間に、被覆ゴム９が充填された隙間を十分に確保できる。被覆ゴム９が充填された十分な隙間を確保される。そのため、加硫成形時の被覆ゴム９のゴム流れ不良に起因して、隣接する２本のビードワイヤ８が互いに接触することを防止し、被覆ゴム９に対するビードワイヤ８の接着性を確保できる。従って、かかる面積設定によっても、このグリーンタイヤを加硫成形して得られた空気入りタイヤでは、被覆ゴム９とビードワイヤ８とのセパレーションによるビードコアの故障発生を効果的に防止ないし抑制できる。

加硫成形時の良好なゴム流れを確保するには、最小間隔Ａが広いことが好ましい。しかし、最小間隔Ａが広くなり過ぎると、加硫成形によって得られた空気入りタイヤにおいて、ビードコア６全体としての剛性が低くなり、走行によって変形がしやすくなり、他モードの故障に対する耐久性が低下し得る。前述のように、最小間隔Ａをビードコア６の直径Ｄの０．５２倍以上０．７３倍以下に設定することで、加硫成形時の良好なゴム流れと、加硫成形によって得られた空気入りタイヤにおけるビードコアの剛性確保とを両立できる。

加硫成形時の良好なゴム流れを確保するには、最小間隔Ｂが広いことが好ましい。しかし、最小間隔Ｂが広くなり過ぎると、加硫成形によって得られた空気入りタイヤにおいて、ビードコア６全体としての剛性が低くなる。また、最小間隔Ｂが広くなり過ぎると、加硫成形によって得られた空気入りタイヤをリムに装着した際に、ビードコア６の径方向の外側に位置するビードワイヤ８はリムから離れたより大きな位置に配置されてしまう。かかる配置も、他モードの故障に対する耐久性を低下生じ得る。前述のように、最小間隔Ｂを、ビードコアＤの直径の０．４１倍以上０．６３倍以下に設定することで、加硫成形時の良好なゴム流れと、加硫成形によって得られた空気入りタイヤにおけるビードコアの剛性確保とを両立できる。

ビードコア６の外形輪郭に最も隣接しているビードワイヤ８から外形輪郭までの最短距離Ｃを最小間隔Ａの１／２を上回るように設定し、最短距離Ｃを十分に確保することで、加硫成形時のゴム流れに起因するビードコア６の外形輪郭に最も隣接しているビードワイヤ８とカーカスプライ５の接触を防止し、ビードコア６とカーカスプライ５の接着性を確保できる。

（評価試験）
比較例１及び実施例１のグリーンタイヤ１を加硫成形して製造した空気入りタイヤについて、ビードコアの耐久性の評価試験を行った。

比較例１のグリーンタイヤ１は図４に図示したもので、実施例１のグリーンタイヤ１は図１に図示したもの、つまり本発明の実施形態である。比較例１のグリーンタイヤ１では、ビードコア６の外側面６ａと内側面６ｂは平坦面であった。実施例１のグリーンタイヤ１では、ビードコア６の外側面６ａと内側面６ｂは突状の曲面であり、ビードコア６の幅方向の断面の形状は、曲率半径α１，α２が５ｍｍ以上１５ｍｍ以下の円弧状であった。また、実施例１のグリーンタイヤ１が備えるビードコア６では、曲率半径α１，α２はビードコア６の幅方向の長さＬの５０％以上１５０％以下であった。ビードコア１に関する諸元は、比較例１及び実施例１で共通とした。特に、比較例１及び実施例１のいずれについても、ビードワイヤ８はビードコア６の幅方向に７本、ビードコア６の径方向に８本であった。

評価方法としては、空気入りタイヤを２ｔフォークリフトに装着し、完全摩耗まで使用した。空気入りタイヤのサイズは７．００−１２で、リムサイズは１２×７．００、空気圧１０００ｋＰａであった。完全摩耗まで使用後のビードコアの故障の有無を確認した。

比較例１のグリーンタイヤ１から製造した空気入りタイヤでは、使用途中でビードコア６の故障が発生した。これに対して、実施例１のグリーンタイヤ１から製造した空気入りタイヤでは、使用後もビードコア６に損傷は見られなかった。

１ グリーンタイヤ
２ ケーシング
３ サイドウォール部
４ ビード部
５ カーカスプライ
６ ビードコア
６ａ 径方向の外側面
６ｂ 径方向の内側面
６ｃ 幅方向の外側面
６ｄ 幅方向の内側面
７ ビードフィラー
８ ビードワイヤ
９ 被覆ゴム
１０ テープ状体
１０ａ，１０ｂ 面

Claims (4)

1. 一対のサイドウォール部の内径端にそれぞれ位置する環状のビードコアを備え、
   前記ビードコアは、
   前記ビードコアの幅方向の断面において、前記ビードコアの幅方向及び前記ビードコアの径方向に間隔をあけて配置された複数本のビードワイヤと、
   前記複数本のビードワイヤ間に充填された被覆ゴムと
   を備え、
   前記ビードコアの径方向の外側面は、前記ビードコアの幅方向の断面において、径方向外向きに突状であり、
   前記ビードコアの径方向の内側面は、前記ビードコアの幅方向の断面において、径方向内向きに突状である、グリーンタイヤ。
2. 前記外側面の前記ビードコアの幅方向の断面の形状は、曲率半径が５ｍｍ以上１５ｍｍ以下の円弧状であり、
   前記内側面の前記ビードコアの幅方向の断面の形状は、曲率半径が５ｍｍ以上１５ｍｍ以下の円弧状である、請求項１に記載のグリーンタイヤ。
3. 前記外側面の前記ビードコアの幅方向の断面の形状は、曲率半径が前記ビードコアの幅方向の長さの５０％以上１５０％以下の円弧状であり、
   前記内側面の前記ビードコアの幅方向の断面の形状は、曲率半径が前記ビードコアの幅方向の長さの５０％以上１５０％以下の円弧状である、請求項１に記載のグリーンタイヤ。
4. １列に引き揃えられた複数本のビードコアを被覆ゴムで被覆してなり、幅方向中央部の厚みが、幅方向両端部の厚みよりも厚いテープ状体を、縦積状に複数回巻回することで、ビードコアを製造し、前記ビードコアの径方向の外側面は、前記ビードコアの幅方向の断面において、径方向外向きに突状であり、前記ビードコアの径方向の内側面は、前記ビードコアの幅方向の断面において、径方向外向きに突状であり、
   前記ビードコアを備えるグリーンタイヤを加硫成形する、
   空気入りタイヤの製造方法。

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