JP4383813B2 - 空気入りタイヤの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数のベルト層をストリップ片から構成した空気入りタイヤの製造方法に関し、さらに詳しくは、ベルト層を構成する整数枚のストリップ片をタイヤ全周にわたってより確実にバット接合することを可能にした空気入りタイヤの製造方法に関する。

一般に、空気入りタイヤのベルト層を成形するためのベルト材は、複数本のスチールコードを引き揃えてゴム被覆してなるカレンダー材をバイアスカットし、その切断片をカット端が両縁となるように継ぎ合わせることで得られる。一方、空気入りタイヤのベルト層はタイヤ仕様に応じてベルト幅やコード角度が相違する。そのため、タイヤ仕様毎に寸法が異なる多種類のベルト材を予め用意しておく必要がある。

その結果、従来のタイヤ生産設備では、多種類のベルト材を保管するための広いストックスペースが必要になる。また、特定のタイヤ仕様に合わせて加工されたベルト材は、他のタイヤ仕様のベルト材として転用できないため、タイヤ生産過程でベルト材の余りが発生し、材料が無駄になるという欠点がある。更に、多品種少量生産を行う場合には、タイヤ仕様を変更する際に、長尺のベルト材を巻き取ったドラムを交換する必要があるため生産性が悪いという欠点がある。

これに対して、複数本のスチールコードを引き揃えてゴム被覆してなる多数のストリップ片をタイヤ周方向に対して傾斜させつつ両側部が互いに突き合うように継ぎ合わせることで、所望の寸法を有するベルト層を形成することが提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）。この場合、タイヤ仕様毎の長尺ベルト材に起因する不都合を解消することができる。

しかしながら、空気入りタイヤのベルト層を多数のストリップ片から構成する場合、ストリップ片の幅は一定であることが望ましく、しかもベルト層のコード角度は予め設定されるので、ベルト層を構成する整数枚のストリップ片をタイヤ全周にわたってバット接合することは困難である。つまり、ストリップ片をタイヤ周方向に並べたとき、ベルト層の周方向の一部ではストリップ片同士がオーバーラップすることになる。また、任意のベルト層においてタイヤ全周にわたってバット接合が偶発的に形成されたとしても、他のベルト層は前記任意のベルト層に比べて周長が異なるため、その周方向の一部にストリップ片同士のオーバーラップを生じてしまう。そして、このようなストリップ片同士のオーバーラップはタイヤのユニフォミティを悪化させる要因になる。
特公昭５３−１１７２３号公報 特開平１１−９９５６４号公報

本発明の目的は、ベルト層を構成する整数枚のストリップ片をタイヤ全周にわたって確実にバット接合することを可能にした空気入りタイヤの製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の空気入りタイヤの製造方法は、トレッド部におけるカーカス層の外周側に、互いに重なり合う複数のベルト層を備えた空気入りタイヤを製造する方法において、複数本のスチールコードを引き揃えてゴム被覆してなる整数枚のストリップ片をタイヤ周方向に対して傾斜させつつ両側部が互いに突き合うように継ぎ合わせて各ベルト層のタイヤ１周分を形成する工程を有し、前記ストリップ片の幅をＡ、前記ベルト層のうち内周側から数えてｎ番目（ｎ≧１）のベルト層を構成するストリップ片のコマ数をＮ_n 、前記ｎ番目のベルト層の周長をＬ_n 、前記ｎ番目のベルト層のタイヤ周方向に対するコード角度をθ_n 、前記ｎ番目のベルト層のタイヤ周方向に対するコード角度の基本設計値をα_n 、各ベルト層の厚さをＧとしたとき、その厚さＧに起因して周長Ｌ _n が互いに異なる複数のベルト層を同一幅Ａを有する共通のストリップ片を用いて形成するに際し、コード角度θ_n がコマ数Ｎ_n を整数とする条件下で下式を満足するように前記ストリップ片の傾斜角度を基本設計値α_n に対して微調整することを特徴とするものである。 θ_n ＝ｓｉｎ^-1（Ｎ_n ×Ａ／〔Ｌ₁ ＋（ｎ−１）×２Ｇπ〕）

本発明の空気入りタイヤの製造方法では、ベルト層を形成するに際し、コード角度θ_n がコマ数Ｎ_n を整数とする条件下で上式を満足するようにストリップ片の傾斜角度を基本設計値α_n に対して微調整するから、ベルト層を構成する整数枚のストリップ片をタイヤ全周にわたって確実にバット接合することが可能になる。

本発明によれば、ベルト層をストリップ片から構成する場合の利点を活かすことができる。つまり、タイヤサイズを変更した時には、ストリップ片の傾斜角度、長さ、コマ数を変更することで多種類のサイズに対応し、同一幅のストリップ片を用いて種々のベルト層を形成することが可能になる。従って、タイヤ仕様毎のストックスペースを排除し、かつ端材の発生がなく、更に大がかりな段取り替え作業を不要にして多品種少量生産を効率良く行うことができる。

本発明において、ベルト層の層数は特に限定されるものではなく、例えば、２〜４層にすることができる。そして、互いに重なり合う少なくとも２層のベルト層について上記関係を設定すれば良く、必ずしも全てのベルト層について上記関係を設定する必要はない。勿論、全てのベルト層について上記関係を設定すれば、ユニフォミティの改善効果を最大限に得ることができる。

以下、本発明の構成について添付の図面を参照して詳細に説明する。

図１は本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示し、図２及び図３はそのベルト層を抽出して示すものである。図１において、１はトレッド部、２はサイドウォール部、３はビード部である。

図１に示すように、左右一対のビード部３，３間には、カーカス層４が装架されている。このカーカス層４は、各ビード部３に埋設されたビードコア５の廻りにタイヤ内側から外側へ巻き上げられている。一方、トレッド部１におけるカーカス層４の外周側には、複数本のスチールコードを引き揃えてゴム被覆してなる２層のベルト層Ｂが互いに重なり合うように埋設されている。

各ベルト層Ｂは、図２に示すように、複数本のスチールコードＣを引き揃えてゴム被覆してなる整数枚のストリップ片Ｓをタイヤ周方向に対して傾斜させつつ両側部が互いに突き合うように継ぎ合わせてタイヤ１周分を構成している。これらベルト層Ｂは、そのスチールコードＣが層間で互いに交差するように配置されている。

ここで、ストリップ片Ｓの幅をＡ、ベルト層Ｂのうち内周側から数えてｎ番目（ｎ≧１）のベルト層Ｂ_n を構成するストリップ片Ｓのコマ数をＮ_n 、ｎ番目のベルト層Ｂ_n の周長をＬ_n 、ｎ番目のベルト層Ｂ_n のタイヤ周方向に対するコード角度をθ_n 、各ベルト層Ｂの厚さをＧとしたとき、コード角度θ_n がコマ数Ｎ_n を整数とする条件下で下式を満足するようになっている。
θ_n ＝ｓｉｎ^-1（Ｎ_n ×Ａ／〔Ｌ₁ ＋（ｎ−１）×２Ｇπ〕）

次に、上記空気入りタイヤのベルト層の形成工程について説明する。図４は１番目のベルト層の形成工程を示し、図５はｎ番目のベルト層の形成工程を示すものである。

１番目のベルト層Ｂ₁ を形成する場合、図４に示すように、整数枚のストリップ片Ｓをタイヤ周方向Ｔに対して傾斜させつつ両側部が互いに突き合うように継ぎ合わせてタイヤ１周分とする。このとき、各ストリップ片Ｓのタイヤ周方向の長さ成分をａ₁ とすると、ａ₁ ＝Ａ／ｓｉｎθ₁ の関係が成り立つ。また、ストリップ片Ｓのコマ数はＮ₁ であるから、Ｌ₁ ＝Ｎ₁ ×ａ₁ となる。これら関係を整理すると下記（１）式が得られる。
θ₁ ＝ｓｉｎ^-1（Ｎ₁ ×Ａ／Ｌ₁ ） ・・・（１）

つまり、整数枚のストリップ片Ｓをタイヤ全周にわたってバット接合するためには、ベルト層Ｂ₁ のコード角度θ₁ が上記（１）式の関係を満足することが必要である。ここで、ベルト層Ｂ₁ のタイヤ周方向Ｔに対するコード角度の基本設計値α₁ が、バット接合に要求されるコード角度θ₁ に対して不一致である場合、ストリップ片Ｓのタイヤ周方向Ｔに対する傾斜角度を基本設計値α₁ から微調整し、上記（１）の関係を達成することが必要である。

一方、ｎ番目のベルト層Ｂ_n を形成する場合、図５に示すように、整数枚のストリップ片Ｓをタイヤ周方向Ｔに対して傾斜させつつ両側部が互いに突き合うように継ぎ合わせてタイヤ１周分とする。このとき、各ストリップ片Ｓのタイヤ周方向の長さ成分をａ_n とすると、ａ_n ＝Ａ／ｓｉｎθ_n の関係が成り立つ。また、ストリップ片Ｓのコマ数はＮ_n であるから、Ｌ_n ＝Ｎ_n ×ａ_n となる。ここで、１番目のベルト層Ｂ₁ の周長はＬ₁ であり、各ベルト層Ｂの厚さはＧであるから、Ｌ_n ＝Ｌ₁ ＋（ｎ−１）×２Ｇπとなる。これら関係を整理すると下記（２）式が得られる。
θ_n ＝ｓｉｎ^-1（Ｎ _n ×Ａ／〔Ｌ₁ ＋（ｎ−１）×２Ｇπ〕）・・・（２）

つまり、整数枚のストリップ片Ｓをタイヤ全周にわたってバット接合するためには、ベルト層Ｂ_n のコード角度θ_n が上記（２）式の関係を満足することが必要である。ここで
、ベルト層Ｂ_n のタイヤ周方向Ｔに対するコード角度の基本設計値α_n が、バット接合に要求されるコード角度θ_n に対して不一致である場合、ストリップ片Ｓのタイヤ周方向Ｔに対する傾斜角度を基本設計値α_n から微調整し、上記（２）の関係を達成することが必要である。

空気入りタイヤにおいて、複数のベルト層Ｂの周長は厚さＧに起因して互いに異なるが、本発明ではｎ番目のベルト層Ｂ_n のコード角度θ_n を厚さＧに応じて微調整する。その結果、同一幅Ａを有する共通のストリップ片Ｓを用いた場合であっても、全てのベルト層Ｂにおいてそれぞれ整数枚のストリップ片Ｓをタイヤ全周にわたって確実にバット接合することが可能になる。

本発明において、基本設計値α_n とコード角度θ_n との差は０．５°以下にすることが望ましい。この差が０．５°を超えると、予め設計された空気入りタイヤの性能に影響を及ぼすことになる。なお、図４では基本設計値α₁ とコード角度θ₁ との差が顕著であり、図５では基本設計値α_n とコード角度θ_n との差が顕著であるが、ここではコード角度とその基本設計値との関係を理解し易くするために角度差を過大に描写している。

本発明において、ベルト成形機は、複数本のスチールコードを引き揃えてゴム被覆してなるストリップ材を連続的に供給するストリップ供給装置と、前記ストリップ材を所定の切断角度で所定の長さに切断する切断装置と、前記ストリップ材から切断されたストリップ片をベルト周方向に移動させる搬送装置と、隣り合うストリップ片を接合するスプライス装置とから構成することができる。空気入りタイヤは、一般に、スチールコードの傾斜方向が互いに異なる複数のベルト層を有しているので、２台のベルト成形機を用意し、これらベルト成形機をストリップ材の傾斜方向が互いに異なるように設置することにより、あらゆる種類のベルト層を成形することが可能になる。

次に、実際に空気入りタイヤを製造する場合の計算手順について説明する。

実施例１
乗用車用空気入りタイヤ（１７５／６５Ｒ１４）において、共通のストリップ片の幅Ａを２πｍｍ、各ベルト層の厚さＧを２ｍｍ、１番目ベルト層の周長Ｌ₁ を２π×２６８ｍｍ、１番目ベルト層のコード角度の基本設計値α₁ を２０°、２番目ベルト層のコード角度の基本設計値α₂ を２０°とする。

先ず、１番目ベルト層を構成するストリップ片Ｓのコマ数Ｎ₁ を求める。α₁ ＝ｓｉｎ^-1（Ｎ₁ ×Ａ／Ｌ₁ ）より、Ｎ₁ ＝９１．６６である。ここで、コマ数Ｎ₁ を整数とする条件を満足するために、例えばＮ₁ ＝９２に切り上げる。Ｎ₁ ＝９２として、上記（２）式を用いると、θ₁ ＝ｓｉｎ^-1（〔９２×２π〕／〔２π×２６８〕）より、θ₁ ≒２０．０７°となる。このコード角度θ₁ は基本設計値α₁ に対して僅かな誤差である。

次に、２番目ベルト層についても上記と同様の計算を行う。Ｎ₂ ＝９２として、上記（２）式を用いると、θ₂ ＝ｓｉｎ^-1（〔９２×２π〕／〔２π×２６８＋４π〕）より、θ₂ ≒１９．９２°となる。このコード角度θ₂ は基本設計値α₁ に対して僅かな誤差である。

このように共通のストリップ片Ｓを用いてベルト層を形成するに際し、１番目ベルト層のコード角度θ₁ を２０．０７°とし、２番目ベルト層のコード角度θ₂ を１９．９２°とすることにより、予め設計されたタイヤ性能を損なうことなく、２層のベルト層においてストリップ片をタイヤ全周にわたってバット接合することができる。

実施例２
トラック・バス用空気入りタイヤ（１０００Ｒ２０）において、共通のストリップ片の幅Ａを２πｍｍ、各ベルト層の厚さＧを３ｍｍ、１番目ベルト層の周長Ｌ₁ を２π×４８０ｍｍ、１番目ベルト層のコード角度の基本設計値α₁ を６０°、２番目ベルト層のコード角度の基本設計値α₂ を２０°、３番目ベルト層のコード角度の基本設計値α₃ を２０°、４番目ベルト層のコード角度の基本設計値α₄ を２０°とする。

先ず、１番目ベルト層を構成するストリップ片Ｓのコマ数Ｎ₁ を求める。α₁ ＝ｓｉｎ^-1（Ｎ₁ ×Ａ／Ｌ₁ ）より、Ｎ₁ ＝４１５．６９である。ここで、コマ数Ｎ₁ を整数とする条件を満足するために、例えばＮ₁ ＝４１６に切り上げる。Ｎ₁ ＝４１６として、上記（２）式を用いると、θ₁ ＝ｓｉｎ^-1（〔４１６×２π〕／〔２π×４８０〕）より、θ₁ ≒６０．０７°となる。このコード角度θ₁ は基本設計値α₁ に対して僅かな誤差である。

次に、２番目ベルト層を構成するストリップ片Ｓのコマ数Ｎ₂ を求める。α₂ ＝ｓｉｎ^-1（Ｎ₂ ×Ａ／〔Ｌ₁ ＋２Ｇπ〕）より、Ｎ₂ ＝１６５．１９である。ここで、コマ数Ｎ₂ を整数とする条件を満足するために、例えばＮ₂ ＝１６６に切り上げる。Ｎ₂ ＝１６６として、上記（２）式を用いると、θ₂ ＝ｓｉｎ^-1（〔１６６×２π〕／〔２π×４８０＋６π〕）より、θ₂ ≒２０．１０°となる。このコード角度θ₂ は基本設計値α₂ に対して僅かな誤差である。

次に、３番目ベルト層についても上記と同様の計算を行う。Ｎ₃ ＝１６６として、上記（２）式を用いると、θ₃ ＝ｓｉｎ^-1（〔１６６×２π〕／〔２π×４８０＋１２π〕）より、θ₃ ≒１９．９７°となる。このコード角度θ₃ は基本設計値α₃ に対して僅かな誤差である。

次に、４番目ベルト層についても上記と同様の計算を行う。Ｎ₄ ＝１６６として、上記（２）式を用いると、θ₄ ＝ｓｉｎ^-1（〔１６６×２π〕／〔２π×４８０＋１８π〕）より、θ₄ ≒１９．８４°となる。このコード角度θ₄ は基本設計値α₄ に対して僅かな誤差である。

このように共通のストリップ片Ｓを用いてベルト層を形成するに際し、１番目ベルト層のコード角度θ₁ を６０．０７°とし、２番目ベルト層のコード角度θ₂ を２０．１０°とし、３番目ベルト層のコード角度θ₃ を１９．９７°とし、４番目ベルト層のコード角度θ₄ を１９．８４°とすることにより、予め設計されたタイヤ性能を損なうことなく、４層のベルト層においてストリップ片をタイヤ全周にわたってバット接合することができる。

以上の実施例は単なる例示であり、本発明は上記実施例に限定されるものではない。例えば、ストリップ片Ｓの幅Ａは任意に増減することが可能である。しかしながら、ストリップ片Ｓの幅Ａを必要以上に大きくするとベルト層の狙いの設計に対する誤差が大きくなる。一方、ベルト層を狙いの設計通りに形成しようとすると、ストリップ片Ｓの幅Ａを狭くする必要があり、そのコマ数が増大して生産性が悪化する。従って、ストリップ片Ｓの幅Ａは５ｍｍ以上かつ１００ｍｍ以下が好ましい。

上述のようにベルト層のコード角度を微調整することにより、同一幅Ａを有する共通のストリップ片Ｓを用いてベルト層を形成する場合であっても端材を無くすことができる。そのため、ベルト層の切断装置からベルト層の成形装置（成形ドラム）へ材料を直接供給することが可能になる。勿論、ベルト層のコード角度は従来と同様に広い範囲から選択することが可能である。

また、同一金型で空気入りタイヤを成形する場合であっても、速度規格をＳＲからＨＲへ変更したり、ＨＲからＶＲやＺＲへ変更する場合、ベルトカバー層と称する有機繊維コードからなる補強層をベルト層の外周側に追加することが行われる。この場合、ベルト層の周長を数ｍｍ程度短くする必要があるが、その際にもコード角度を微調整することでタイヤ全周にわたってストリップ片Ｓをバット接合することができる。

なお、サイズ違いによりベルト層の周長が大きく変わる場合にはストリップ片Ｓのコマ数を変更することで対応し、更に複数のベルト層における周長差についてはストリップ片Ｓの角度調整で対応すれば良い。

以上説明したように本発明によれば、トレッド部におけるカーカス層の外周側に、互いに重なり合う複数のベルト層を備えた空気入りタイヤにおいて、複数本のスチールコードを引き揃えてゴム被覆してなる整数枚のストリップ片をタイヤ周方向に対して傾斜させつつ両側部が互いに突き合うように継ぎ合わせて各ベルト層のタイヤ１周分を構成すると共に、これらベルト層の厚さを考慮しつつコード角度を適正化するから、ベルト層を構成する整数枚のストリップ片をタイヤ全周にわたって確実にバット接合することが可能になる。従って、同一幅のストリップ片を用いて種々のベルト層を形成することができ、多品種少量生産を効率良く行うことができる。

本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示す子午線断面図である。 本発明の実施形態からなる空気入りタイヤのベルト層を抽出して示す平面図である。 本発明の実施形態からなる空気入りタイヤのベルト層を抽出して示す断面図である。 本発明における１番目のベルト層の形成工程を示す平面図である。 本発明におけるｎ番目のベルト層の形成工程を示す平面図である。

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 カーカス層
５ ビードコア
Ｂ ベルト層
Ｂ₁ １番目のベルト層
Ｂ₂ ２番目のベルト層
Ｃ スチールコード
Ｓ ストリップ片

Claims (5)

1. トレッド部におけるカーカス層の外周側に、互いに重なり合う複数のベルト層を備えた空気入りタイヤを製造する方法において、複数本のスチールコードを引き揃えてゴム被覆してなる整数枚のストリップ片をタイヤ周方向に対して傾斜させつつ両側部が互いに突き合うように継ぎ合わせて各ベルト層のタイヤ１周分を形成する工程を有し、前記ストリップ片の幅をＡ、前記ベルト層のうち内周側から数えてｎ番目（ｎ≧１）のベルト層を構成するストリップ片のコマ数をＮ_n 、前記ｎ番目のベルト層の周長をＬ_n 、前記ｎ番目のベルト層のタイヤ周方向に対するコード角度をθ_n 、前記ｎ番目のベルト層のタイヤ周方向に対するコード角度の基本設計値をα_n 、各ベルト層の厚さをＧとしたとき、その厚さＧに起因して周長Ｌ _n が互いに異なる複数のベルト層を同一幅Ａを有する共通のストリップ片を用いて形成するに際し、コード角度θ_n がコマ数Ｎ_n を整数とする条件下で下式を満足するように前記ストリップ片の傾斜角度を基本設計値α_n に対して微調整する空気入りタイヤの製造方法。
   θ_n ＝ｓｉｎ^-1（Ｎ_n ×Ａ／〔Ｌ₁ ＋（ｎ−１）×２Ｇπ〕）
2. 前記ベルト層を形成するに際し、コード角度θ_n がコマ数Ｎ_n を整数とする条件下で前記式を満足するように前記ストリップ片の傾斜角度を基本設計値α_n とコード角度θ_n との差が０．５°以下となる範囲で微調整する請求項１に記載の空気入りタイヤの製造方法。
3. 前記ベルト層を形成するに際し、前記式にコード角度θ_n として基本設計値α_n を代入してコマ数Ｎ_n を算出し、その算出されたコマ数Ｎ_n を直近の整数に置き換えて前記式からコード角度θ_n を算出し、その算出されたコード角度θ_n を満足するように前記ストリップ片の傾斜角度を基本設計値α_n に対して微調整する請求項１に記載の空気入りタイヤの製造方法。
4. 前記ストリップ片の幅Ａが５ｍｍ以上かつ１００ｍｍ以下である請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りタイヤの製造方法。
5. 前記ベルト層の層数が２〜４層である請求項１〜４のいずれかに記載の空気入りタイヤの製造方法。

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