JP4264053B2 - 空気入りタイヤの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、乗り心地を損ねることなく操縦安定性を向上しうる空気入りタイヤの製造方法に関する。

空気入りタイヤにおいて、操縦安定性を向上させる試みが種々なされている。一般に、操縦安定性を向上させるためには、トレッド部やサイドウォール部の剛性を高めることが行われる。しかしながら、従来のこれらの手法は、乗り心地を犠牲にする。

発明者らは、カーカスのタイヤ内腔側に着目した。この部分には、一般にガスバリア性を有したインナーライナゴムが配されている。しかし、インナーライナゴムは、走行時の引張及び圧縮変形に対して実質的な抵抗力を示さない。つまり、従来の空気入りタイヤにおいて、カーカスのタイヤ内腔側は、何ら操縦安定性の向上に寄与していない。

下記特許文献１ないし３は、インナーライナにナイロンフィルム等を複合することを教える。しかし、これらの文献は、インナーライナゴムのガスバリア性の向上を目的としたもので、操縦安定性の向上を意図したものではない。また、前記ナイロンフィルムは、例えば伸びが２００〜５００％と非常に大きいもので、操縦安定性の向上には何ら寄与しない。

特開平７−４０７０２号公報 特開平７−１４９１０８号公報 特開平９−１６５４６９号公報

本発明は、以上のような実情に鑑み案出なされたもので、トレッド部のカーカスのタイヤ内腔面に、特定の物性を有した補強シートを配することを基本として、乗り心地を損ねることなく操縦安定性を向上しうる空気入りタイヤの製造方法をを提供することを目的としている。

本発明のうち請求項１記載の発明は、生タイヤを加硫してタイヤ基体を得る工程と、前記タイヤ基体のタイヤ内腔面に、厚さが２．０mm以下、タイヤ周方向に沿った引張剛性が１１〜２２０Ｎ／１０mm及びタイヤ軸方向に沿った引張剛性が１１〜１３０Ｎ／１０mmである補強シートを固着する工程とを含むことを特徴とする。

また請求項２記載の発明は、前記補強シートは、予め、シート基材の少なくとも一方の面に、粘着剤が塗布された粘着シート体からなることを特徴としている。

旋回時、タイヤにはスリップ角が与えられる。これにより、路面と接地しているトレッド領域には、面内曲げ変形が生じる。トレッド面と路面との間に十分な摩擦力が得られている場合、タイヤはこの面内曲げ剛性が大きいほど大きな横力を発生できる。本発明の空気入りタイヤは、カーカスのタイヤ内腔側に、タイヤ周方向及びタイヤ軸方向に高い引張剛性を具えた補強シートが配される。補強シートは、タイヤ内腔側からトレッド部の面内曲げ剛性ないし面内捻れ剛性を高める。これにより、本発明の空気入りタイヤの製造方法により得られる空気入りタイヤ（以下単に、空気入りタイヤ、乃至本発明の空気入りタイヤと呼ぶときがある）は、従来に比して大きな横力を発生させ、高い操縦安定性を発揮できる。

また補強シートは、その厚さが小さいため、面外曲げに対しては柔軟に変形できる。このため、補強シートは、トレッド部が路面に接地する度に生じる曲げ変形に対して何ら抵抗を示さず、ひいては乗り心地を犠牲にしない。むしろ、タイヤ内腔での振動を吸収し、乗り心地を向上させるのに役立つ。

以下本発明の空気入りタイヤの製造方法により得られる空気入りタイヤの一形態を図面に基づき説明する。
図１には本発明の空気入りタイヤが乗用車用ラジアルタイヤに適用された実施形態の断面図が示されている。本実施形態の空気入りタイヤ１は、トレッド部２と、その両端部からタイヤ半径方向内方にのびる一対のサイドウォール部３、３と、さらにその内方端に設けられた一対のビード部４、４とを有し、図にはチューブレスタイプのものが示される。また空気入りタイヤ１は、トレッド部２からサイドウォール部３を経てビード部４に至るトロイド状のカーカス６と、このカーカス６のタイヤ半径方向外側かつトレッド部２の内方に配されたベルト層７とが設けられる。

前記カーカス６は、例えば有機繊維コードを用いた少なくとも１枚、この例では１枚のカーカスプライ６Ａで構成される。本実施形態のカーカスプライ６Ａは、両側のビードコア５、５間をトロイド状に跨ってのびる本体部６ａと、この本体部６ａに連なりビードコア５の周りでタイヤ軸方向内側から外側に折り返された折返し部６ｂとを含んで構成される。

前記ベルト層７は、本実施形態ではタイヤ半径方向で重ねられた内、外２枚のベルトプライ７Ａ、７Ｂにより構成される。各ベルトプライ７Ａ、７Ｂは、スチールコードをタイヤ赤道Ｃに対して例えば１０〜４０°程度の小角度で傾けて配列され、スチールコードが互いに交差する向きに重ね合わされる。なお本実施形態では、高速耐久性などをさらに向上させるために、ベルト層７のタイヤ半径方向外側に、タイヤ周方向に沿って配列された有機繊維コードからなるバンド層９が設けられたものが例示される。

前記カーカス６のタイヤ内腔ｉ側には、ガスバリア性に優れたゴムからなるインナーライナ１０が配されている。ガスバリア性に優れたゴムとしては、例えばブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム又は臭素化ブチルゴム等のブチル系のゴムが好適に用いられる。また本実施形態のインナーライナ１０は、ビードコア５，５間のほぼ全域に亘ってトロイド状に配されている。このようなインナーライナ１０は、図示しないリムにタイヤが組み入れられた際、該リムとタイヤとが区画するタイヤ内腔ｉの空気を保持しうる。

また空気入りタイヤ１には、トレッド部２の前記カーカス６よりもタイヤ内腔側に、タイヤ周方向にのびる補強シート１１が配されている。「カーカスよりもタイヤ内腔側」とは、カーカス６を構成しているカーカスコード又はトッピングゴムのうち最もタイヤ内腔側にある部材よりも内側を意味する。本実施形態の補強シート１１は、トレッド部２におけるインナーライナ１０の内腔面１０ｉに固着され、補強シート１１がタイヤ内腔ｉに露出する態様で設けられたものが例示される。言い換えると、本実施形態の空気入りタイヤ１は、補強シート１１のタイヤ内腔ｉ側は他の部材によって覆われていない。

また補強シート１１は、図２に示されるように、その厚さｔが２．０mm以下、より好ましくは１．６mm以下に設定される。これによって、補強シート１１は、例えばタイヤ軸方向ｂに沿った仮想軸ＡＸ周りの曲げである面外曲げ方向の剛性を小にできる。従って、補強シート１１は、接地に伴うトレッド部２の曲げ変形に柔軟に追随し、乗り心地を犠牲にすることはない。なお補強シート１１の厚さｔが２．０mmよりも大きくなると、その面外曲げ剛性が大きくなって乗り心地を悪化させる。また補強シート１１は、後述のように、タイヤ周方向ａ及びタイヤ軸方向ｂに沿った引張剛性が限定されるため、強度上の観点よりその厚さｔの下限値を特に限定する必要はないが、実用上、例えば０．０２mm以上が好ましい。

また補強シート１１は、図２に示されるように、タイヤ周方向ａに沿った引張剛性が１１〜２２０Ｎ／１０mm及びタイヤ軸方向に沿った引張剛性が１１〜１３０Ｎ／１０mmの物性を具える。本明細書において、補強シート１１の各引張剛性は、各々の方向に単位長さの伸びを生じさせるのに必要な引張荷重を示し、この値が大きいほど個々の方向に伸び難い。本明細書では、補強シート１１の引張剛性をＪＩＳＺ０２３７の「粘着テープの引張強さの試験方法」の「引張強さ」に準じて測定する。

以上のような補強シート１１は、乗り心地を損ねることなく、タイヤ内腔ｉ側から路面と接地しているトレッド領域の面内曲げ剛性を高める。これによって、本発明の空気入りタイヤ１は、スリップ角が与えられた際に、より大きな横力を発生でき、ひいては高い操縦安定性を発揮しうる。また補強シート１１は、タイヤ周方向に高い剛性を具えるため、スリップ角が与えられていない状態での駆動又は制動時において、トレッド接地領域の周方向の伸びをタイヤ内腔ｉ側から抑制しうる。これにより、駆動及び制動時にもトレッド接地部分の変形を抑制し、高い駆動ないし制動性能を発揮しうる。また補強シート１１は、タイヤ内腔ｉ側での振動吸収効果、とりわけ突起乗り越え時のショック吸収性を顕著に向上させる。従って、補強シート１１は、意外にも乗り心地の向上にも寄与しうる。

ここで、補強シート１１において、タイヤ周方向ａないしタイヤ軸方向ｂに沿った引張剛性が１１Ｎ／１０mm未満の場合、トレッド部２の面内曲げ剛性を十分に高めることができず、顕著な操縦安定性の向上効果を期待できない。逆に補強シート１１において、タイヤ周方向ａに沿った引張剛性が２２０Ｎ／１０mmよりも大又はタイヤ軸方向ｂに沿った引張剛性が１３０Ｎ／１０mmよりも大の場合、補強シート１１の剛性が過度に高められる結果、乗り心地、とりわけゴツゴツ感や突起乗り越え時の振動入力が顕著になるという不具合がある。

上述の観点より、補強シート１１のタイヤ周方向ａに沿った引張剛性は、より好ましくは１３Ｎ／１０mm以上、さらに好ましくは１５Ｎ／１０mm以上が望ましく、上限については、より好ましくは１００Ｎ／１０mm以下、さらに好ましくは６０Ｎ／１０mm以下が望ましい。同様に、補強シート１１のタイヤ軸方向ｂに沿った引張剛性は、より好ましくは１３Ｎ／１０mm以上、さらに好ましくは１５Ｎ／１０mm以上が望ましく、上限については、より好ましくは１００Ｎ／１０mm以下、さらに好ましくは６０Ｎ／１０mm以下が望ましい。

補強シート１１は、上述の物性値を具えるものであれば、その材質、組成等は特に限定されない。補強シート１１の具体例として、例えば布材料（不織布を含む）、紙材料又は樹脂シート材料などを挙げることができる。

布材料は、繊維及び／又は糸を織機、編機、フェルト製造法、熱融着又は他の方法によりシート状に形成されたもので、前記繊維には、例えば木綿、羊毛、絹、麻などの天然繊維又はレーヨン、ポリエステエル、ナイロン、ビニロン又はアセテート等の各種化学繊維などが採用される。特に好適には低コストかつ引張剛性の大きいスフ布、不織布、綿布等が望ましい。また紙材料としては、軽量かつ比較的強度の高いクラフト紙や薄葉紙等が好適である。さらに樹脂シート材料は、樹脂をフィルムやシート状に加工したもので、例えば樹脂には、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、セロハン、アクリル、ポリエステル、ポリエチレン、ポリイミド、ナイロン、アクリルフォーム又はポリウレタンフォーム等種々のものが採用できる。

また本実施形態の補強シート１１は、図３に示されるように、実質的に一定のタイヤ軸方向の幅でタイヤ周方向にのびるものが例示される。また補強シート１１の幅ＰＷの中心は、実質的にタイヤ赤道Ｃに揃えられている。従って、補強シート１１は、タイヤ赤道Ｃ

また図４及び図５に示されるように、補強シート１１は、その幅が変化するものでも良い。図４の例では、補強シート１１の側縁ｅは、タイヤ周方向にのびる直線部ｅ１と、タイヤ赤道Ｃ側へ凹むことにより補強シート１１の幅を減じる略三角形状の凹部ｅ２とがタイヤ周方向で交互に設けられる。つまりこの実施形態の補強シート１１は、タイヤ軸方向の幅が、幅ＰＷ１、ＰＷ２のようにタイヤ周方向で増減変化する。また、前記凹部ｅ２は、例えばタイヤ周方向に間欠的に設けられ、タイヤ赤道側とトレッドショルダ部側とで、インナーライナー１０の内径差を吸収するのに役立つ。従って、特に曲率が急激に変化するトレッド部２のショルダ側において、凹部ｅ２が補強シート１１の側縁付近での歪を緩和、吸収し、補強シート１１の側縁ｅを起点とした剥離や損傷などを長期に亘って抑制し耐久性を向上させ得る。

また、図５に示されるように、補強シート１１の側縁ｅは、直線部を含まないジグザグ状又は波状に形成できる。また上記各実施形態の補強シート１１は、１枚からなるものが示されているが、例えば図６に示されるように、タイヤ軸方向（及び／又はタイヤ周方向）に分割した複数個を含むものでも良い。

また補強シート１１の前記幅ＰＷが小さくなり過ぎると、トレッド部２の面内曲げ剛性をカーカス６のタイヤ内腔ｉ側から向上させる効果が十分に得られない傾向があり、逆に大きすぎると、該補強シート１１の側縁が曲率半径が小さくなるトレッド部２のショルダー部ないしサイドウォール部３側に接近し、この部分に皺や浮き上がり等が生じ、耐久性が懸念される。

このような観点より、補強シート１の前記幅ＰＷは、好ましくはトレッド接地幅ＴＷの１０％以上、より好ましくは２０％以上、さらに好ましくは４０％以上が望ましく、上限については９０％以下、より好ましくは８０％以下、さらに好ましくは７０％以下が望ましい。なお補強シート１１の幅が変化する場合には、その平均値が上述の範囲にあることが望ましい。同様に、タイヤ軸方向に複数個の補強シート１１が配されている場合には、それらの合計幅が前記範囲内にあることが望ましい。

前記補強シート１１の前記幅ＰＷは、空気入りタイヤ１を正規リムにリム組みし、かつ、正規内圧を充填した無負荷の正規状態で測定された値とする。ここで、「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" 、ＥＴＲＴＯであれば "Measuring Rim"とする。また「正規内圧」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、各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" とするが、タイヤが乗用車用である場合には一律に１８０ｋＰａとする。

またトレッド接地幅ＴＷは、前記正規状態の空気入りタイヤ１を、キャンバー角０度で平面に正規荷重で押し付けたときの接地端間のタイヤ軸方向距離とする。なお「正規荷重」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、各規格がタイヤ毎に定めている荷重であり、ＪＡＴＭＡであれば最大負荷能力、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 "LOAD CAPACITY"であるが、タイヤが乗用車用の場合には前記荷重の８８％に相当する荷重とする。

また本実施形態の補強シート１１は、タイヤ周方向に連続してのびており、実質的に環状に配されている。補強シート１１は、このような環状に配された態様に限定されるものではないが、その周方向長さが小さすぎるとトレッド部２の補強エリアが小さくなるため好ましくない。このような観点より、例えば図７に示されるように、実質的に環状をなしていない補強シート１１の場合、その両端１１ａ、１１ｂとタイヤ回転軸ＣＬとがなす円周角αが１８０度以上、より好ましくは２００度以上に亘ってタイヤ周方向に配されているのが望ましい。

また補強シート１１は、種々の方法でインナーライナ１０に固着でき、例えば接着剤などが好適である。特に補強シート１１は、タイヤ周方向及びタイヤ半径方向の引張剛性が非常に大きいため、生タイヤを加硫したタイヤ基体を得た後、そのタイヤ内腔面に接着することが望ましい。

前記接着剤としては、例えば合成ゴムを有機溶剤に溶解した溶液型、及び水に分散させたラテックス型などの合成ゴム系が挙げられる。特に好ましい態様として、補強シート１１は、予め、シート基材と、その少なくとも一方の面に塗布された粘着剤とを含む粘着シート体として準備することができる。

前記シート基材には、上述した各種の材料が採用できる。また粘着剤には、例えば天然ゴムや合成ゴムに粘着付与剤、軟化剤、老化防止剤などの公知の添加剤を混合したゴム系粘着材、ガラス転移温度の異なる複数のアクリル酸エステルと他種官能性単量体とを共重合したアクリル系粘着材（高耐熱性、難燃性、低温接着タイプっを含む）、シリコーンゴムと樹脂からなるシリコーン系粘着材、及びポリエーテルやポリウレタン系の粘着剤等を用いることができる。エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を用いた熱硬化性粘着材は、接着時に加熱（例えば１３０℃、３０分程度）が必要であるが、前述の液状の接着剤の塗布に比して、作業時間が短くかつ効率的であるため好ましく採用しうる。

そして、以上のような粘着シート体として準備された補強シート１１を、生タイヤを加硫して得られたタイヤ基体のタイヤ内腔面に貼り付けることによって、本実施形態の空気入りタイヤ１を簡単に製造しうる。

また空気入りタイヤ１は、高速走行時、一般に内部温度が１２０℃程度まで上昇する場合がある。従って、補強シート１１は、常温時だけでなく高温時の接着強度も充分に確保する必要がある。好ましくは、補強シート１１において、２５℃（常温）における剥離強度は０．１４７Ｎ／１０mm（０．０１５kgf ／mm）以上であり、かつ、１２５℃（高温）における剥離強度は０．０５８８Ｎ／１０mm（０．００６kgf ／mm）以上であるのが好ましい。

ここで、前記剥離強度は、次の測定方法によって得られた値とする。
図８に示すように、空気入りタイヤ１から、試験片として、インナーライナ１０と補強シート１１とを一体に切り出すとともに、それらの界面をナイフ等で離間させ、長さＬ＝２０mmの非接着部１５を形成する。そして、補強シート１１及びインナーライナ１０をそれぞれ１８０度反対側に引張試験器を用いて引っ張り、両者の間に剥離が生じた時の引張り力（Ｎ）を試験片の幅で除した値を剥離強度とする。なお試験片は、タイヤ軸方向の幅２０mm、タイヤ周方向の長さ１２０mmとする。タイヤ周方向の一端側には前記比接着部１５が設けられる。

なお補強シート１１とインナーライナ１０との接着性を向上するために、インナーライナ１０の内側面１０ｉは平滑に仕上げられていることが望ましい。通常、前記内腔面１０ｉには、図９に示されるように、加硫時に用いられるブラダーのエア抜き用の溝が反転して転写された突条１４がタイヤ周方向に隔設される。しかし、このような突条は補強シート１１と内腔面１０ｉとの接着強度を低下させる。従って、好ましくは、少なくとも補強シート１１が接着され内腔面１０ｉの所定の幅の領域Ｙについては、前記突条１４を研磨等により除去し、予め平滑化することが望ましい。

なお図３ないし図６の実施形態では、前記ブラダーに、表面に排気溝のない平滑なものが使用されたことによって、当初から内腔面１０ｉ全体が平滑に仕上げられたものが例示されている。特に好ましくは、空気入りタイヤは、インナーライナ１０の内腔面１０ｉにインサイドペイント（離型剤）を用いることなく加硫成形されるのが良い。これにより、内腔面１０ｉと補強シート１１との接着剤による接着性がさらに向上する。

以上本発明の空気入りタイヤについて説明したが、上記実施形態はあくまで一例であって、本発明は種々の態様に変形して実施しうるのは言うまでもない。

表１の仕様に基づいて乗用車用の空気入りラジアルタイヤ（サイズ：２１５／４５ＺＲ１７）を試作し、操縦安定性及び乗り心地についてテストした。実施例の補強シートは、いずれも図３のように側縁をタイヤ周方向に沿った直線状のものとした。また、補強シートを具えた実施例及び比較例の空気入りタイヤは、いずれも補強シートとして、シート基材の一方の面に粘着剤を塗布した粘着シート体として準備しておき、これを加硫済みのタイヤ基体のインナーライナの内腔面に貼り付けることによって、空気入りタイヤを製造した。テストは次の通りである。

＜操縦安定性＞
各供試タイヤを下記の条件でテスト車両の全輪に装着し、プロのテストドライバー１名乗車にてテストコースを走行し、ニュートラル付近の手応え及びレーンチェンジ性能を評価した。ニュートラル付近の手応えは、微小舵角走行時にハンドルから運転者に伝わる力を評価した。またレーンチェンジ性能は、緩、急二種類のレーンチェンジを行い、それぞれの車両の動きのスムーズさをドライバーの官能評価により評価した。結果は、従来例を１００とする指数で示される。数値が大きいほど良好である。
リム：１７×７ＪＪ
内圧：２００ｋＰａ
テスト車両：排気量２０００cm³ の国産ＦＲ車

＜乗り心地＞
上と同じ条件で、良路、不整路及び突起段差路の３種のテストコースを走行し、それぞれの走行路について、ゴツゴツ感、ブルブル感、突起乗り越え時のショック吸収性及びダンピング等を総合してドライバーの官能により評価した。結果は、従来例を１００とする指数で示される。数値が大きいほど良好である。
テストの結果などを表１に示す。

テストの結果、実施例のタイヤは、乗り心地を全く犠牲にすることなく操縦安定性を向上しており、本発明の有意な効果が確認できた。

本実施形態の空気入りタイヤの断面図である。 補強シートの部分斜視図である。 タイヤ内腔側から見たタイヤの説明図である。 補強シートの他の実施形態を示すタイヤ内腔側から見たタイヤの説明図である。 補強シートの他の実施形態を示すタイヤ内腔側から見たタイヤの説明図である。 補強シートの他の実施形態を示すタイヤ内腔側から見たタイヤの説明図である。 空気入りタイヤをタイヤ赤道面で切断した断面図である。 補強シートの剥離強度を説明する断面図である。 空気入りタイヤの内腔を説明する説明図である。

符号の説明

１ 空気入りタイヤ
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 カーカスプライ
７ ベルト層
８ ビードエーペックスゴム
１０ インナーライナ
１０ｉ インナーライナの内腔面
１１ 補強シート
ｉ タイヤ内腔

Claims (2)

1. 生タイヤを加硫してタイヤ基体を得る工程と、前記タイヤ基体のタイヤ内腔面に、厚さが２．０mm以下、タイヤ周方向に沿った引張剛性が１１〜２２０Ｎ／１０mm及びタイヤ軸方向に沿った引張剛性が１１〜１３０Ｎ／１０mmである補強シートを固着する工程とを含むことを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。
2. 前記補強シートは、予め、シート基材の少なくとも一方の面に、粘着剤が塗布された粘着シート体からなることを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤの製造方法。

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