JP4690699B2 - 空気入りタイヤ及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、いわゆるストリップワインド法で形成されたトレッドゴムを有する空気入りタイヤ及びその製造方法に関する。

近年、図８に示されるように、略円筒状の表面を有する被巻付体ａに、リボン状の未加硫のゴムストリップｂをその側縁を重ねながら螺旋状に巻き付けることによってトレッドゴムｃを形成するいわゆるストリップワインド法が提案されている（下記特許文献１ないし２）。前記被巻付体ａには、例えば拡縮径可能な円筒状の成形フォーマが用いられる他、トロイド状の生カーカスにベルト層を巻き付けた生カバー基体が用いられる場合もあり得る。

特許第３４７７２８９号公報 特許第３３５２０４５号公報

しかしながら、従来のストリップワインド法では、図８に示したように、幅方向の一方から他方に向かって一方向にゴムストリップｂを螺旋状に巻き付けるものが多い。これにより形成されたトレッドゴムｃは、十分な厚さを得るためにゴムストリップｂの螺旋の巻き付けピッチＰが非常に小さくなる傾向がある。このため、巻き付け時の断面形状において、ゴムストリップｂが大きく斜めに傾き、ゴムストリップｂのタイヤ半径方向の外端側ｆと内端側ｇとの間に大きな周速差が生じる。巻付中、ゴムストリップｂは、周速が大きい外端側ｇに引き寄せられていく傾向があるため、ゴムストリップｂを精度良く所定の位置に巻き付けるのが難しい。これらの要因により、従来の方法では、トレッドゴムｃの各部の厚さ（ゲージ）の調整が非常に難しく、断面形状にバラツキが生じやすい。

また上述のトレッドゴムｃは、ゴムストリップの巻付け始端Ｓ１及び終端Ｓ２がいずれも該トレッドゴムｃのタイヤ軸方向の端部に位置する。このため、トレッドゴムｃの端部におけるゲージは、タイヤ周方向で均一にならない。トレッドゴムｃは、タイヤ軸方向外側に向かって厚さが漸減する断面形状を持つため、トレッドゴムの端部でのゲージの不均一は、ユニフォミティなどに大きな影響を与える。具体的な例で述べると、厚さが小さいトレッドゴムｃの端部において、厚さが３mmの部分と２mmの部分とが形成された場合、そのゲージのバラツキは３３％になる。しかし、厚さが大きいトレッドゴムｃの中央部において、厚さが１０mmの部分と９mmの部分とが生じたとしても、そのバラツキは１０％であり、ユニフォミティに与える影響は比較的小さい。

このように、トレッドゴムｃの端部でのゲージの不均一は、タイヤのユニフォミティをより顕著に悪化させまたタイヤの耐久性を低下させるため好ましくない。

本発明は、以上のような問題点に鑑み案出なされたもので、ゴムストリップを、幅方向の中央部から端部に向けて螺旋状に巻き付け内層部を形成し、この端部でゴムストリップを切断することなく該端部から中央部に向けて螺旋状に巻き付けることにより、内層部の外側に外層部を形成することを基本として、トレッドゴムの生産性を向上しつつ断面形状を精度良く仕上げるのに役立つ空気入りタイヤ及びその製造方法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、未加硫のトレッドゴムを形成するトレッドゴム形成工程を含む空気入りタイヤの製造方法であって、前記トレッドゴム形成工程は、未加硫かつリボン状のゴムストリップを、幅方向の中央部から端部に向けて螺旋状に巻き付け内層部を形成する段階と、前記端部でゴムストリップを切断することなく該端部から中央部に向けて螺旋状に巻き付けることにより、前記内層部のタイヤ半径方向外側に外層部を形成する段階とを含み、前記ゴムストリップは、前記中央部に、巻き付け始端と巻き付け終端とを有することを特徴とする。

また請求項２記載の発明は、前記内層部は、ゴムストリップが一方の端部側から他方の端部側に向けて螺旋状に巻き付けられることにより形成された少なくとも１層のベース層の外側に形成され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である。

また請求項３記載の発明は、トレッド部にトレッドゴムが配された空気入りタイヤであって、前記トレッドゴムは、リボン状の未加硫のゴムストリップが、タイヤ回転軸の周りで螺旋状に巻き付けられたトレッドゴムを用いて形成され、かつ前記トレッドゴムは、前記ゴムストリップが幅方向の中央部から端部に向けて螺旋状に巻き付けられた内層部と、前記端部でゴムストリップを切断することなく該端部から中央部に向けてゴムストリップを螺旋状に巻き付けられた外層部とを含み、しかも前記ゴムストリップは、前記中央部に、巻き付け始端と巻き付け終端とを有することを特徴とする。

本発明の空気入りタイヤの製造方法では、トレッドゴムの形成工程において、未加硫かつリボン状のゴムストリップを、幅方向の中央部から端部に向けて螺旋状に巻き付け内層部を形成する段階と、前記端部でゴムストリップを切断することなく該端部から中央部に向けて螺旋状に巻き付けることにより、前記内層部のタイヤ半径方向外側に外層部を形成する段階とを含む。

このように、トレッドゴムが内層部及び外層部を含むため、ゴムストリップの螺旋の巻き付けピッチ（平均ピッチ）を大きくしても十分なトレッドゴム厚さを確保できる。従って、従来生じていたような巻き付け中の１本のストリップの大きな周速差を低減し、安定してかつ精度良くゴムストリップを巻き付け得る。また、ゴムストリップの巻き付けピッチが大きくできるため、その調整幅が増加し、ひいてはトレッドゴムの各部のゲージの調整を容易化しうる。

またトレッドゴムの端部には、ゴムストリップの巻付けの始端及び終端が位置しない。このため、トレッドゴムの端部でのゲージを周方向で均一化することができる。従って、従来に比してユニフォミティに優れた空気入りタイヤを容易に製造することができる。

以下、本発明の実施の一形態を図面に基づき説明する。
本発明では、空気入りタイヤ及びその製造方法を提供する。空気入りタイヤの製造方法は、未加硫のトレッドゴムを形成するトレッドゴム形成工程を含み、本発明ではこの工程に特徴がある。従って、本明細書ではこのトレッドゴム形成工程を中心に説明する。トレッドゴム形成工程以外の部分については慣例に従って適宜実施することができる。

図１及び図２には、トレッドゴム形成工程を説明する断面略図を示す。
本実施形態では、図１に仮想線で示されるように、幅方向に長くかつ端部においてタイヤ軸方向外側に向かって厚さが漸減している略台形の断面形状のトレッドゴム２が形成される。

トレッドゴム２は、例えば円筒状の成形フォーマＦを用いて作ることができる。成形フォーマＦは、ゴムストリップ３を強く巻き付けた場合でも変形しないため、精度の高いトレッドゴム２を形成するのに役立つ。成形フォーマＦの上に形成されたトレッドゴム２は、適宜そこから取り外され、他の部材と結合されて生カバー（図示省略）を構成する。そして、該生カバーを加硫することにより、空気入りタイヤが得られる。ただし、トレッドゴム２は、成形フォーマＦではなく、上で述べた生カバー基体などに直接形成される場合もある。

トレッドゴム形成工程は、未加硫かつリボン状のゴムストリップ３を、トレッドゴム２の幅方向の中央部２Ｃから端部２Ｅに向けて螺旋状に巻き付けることにより内層部４を形成する段階を含む。

図３には、ゴムストリップ３の一例が示される。本実施形態のゴムストリップ３は、
厚さｔに比して幅Ｗが大きい断面がほぼ矩形で形成される。該ゴムストリップ３は、例えば押出機等から未加硫の状態で連続して供給される。なお、ゴムに関して「未加硫」とは、加硫が完全に終えていない状態を意味する。従って、予備加硫されているに過ぎないものは未加硫とする。

ゴムストリップ３の幅Ｗ及び厚さｔは、特に限定されないが、好ましくは幅Ｗが１５〜３５mm及び厚さｔが０．５〜１．５mmが望ましい。前記幅Ｗが１５mm未満の場合又は厚さｔが０．５mm未満の場合、所定のトレッド断面形状を仕上げる際に、著しく多くの巻き付け回数を必要とし、生産性が低下する傾向がある。逆に前記幅Ｗが３５mmを超える場合又は厚さｔが１．５mmを超える場合、微妙なトレッドゴムの断面形状を作るのが困難になる傾向がある。

また、トレッドゴム２の幅方向の中央部２Ｃとは、トレッドゴム２の幅中心ＴＣの近傍の領域であり、該幅中心ＴＣを中心としたトレッドゴム最大幅ＴＷの３０％の範囲を少なくとも含むものとする。

本実施形態のトレッドゴム形成工程では、２本のゴムストリップ３が同時に使用される。図１及び図２では、理解しやすいように、一方のゴムストリップ３に薄い着色が施されるが、両者のゴム配合は同じである。各ゴムストリップ３、３は、各々独立して成形フォーマＦに巻き付けられる。これは、互いに独立して移動しうる図示しないストリップ供給具（アプリケータとも呼ばれる。）を２つ用いることにより実現しうる。

各々のゴムストリップ３の巻き付け始端Ｓ１は、トレッドゴム２の中央部２Ｃに設けられる。本実施形態では、巻き付け始端Ｓ１は、トレッドゴム２の幅中心ＴＣを挟んでその両側に設けられ、各々のゴムストリップ３の側縁は前記幅中心ＴＣを挟んで実質的に接している。そして、各ゴムストリップ３は、その始端Ｓ１から、それぞれ異なるトレッドゴム２の側縁２Ｅに向けて該端部２Ｅまで螺旋状に巻き付けられる。

また、ゴムストリップ３を中央部２Ｃから端部２Ｅに向かって螺旋状に巻き付ける場合、成形フォーマＦとゴムストリップ３との間の空気は、幅方向の両外側へと追い出される点でも好ましい。なおゴムストリップ３の螺旋状の巻付けは、例えば成形フォーマＦを回転させるとともに、ゴムストリップ３をその回転軸方向に移動させることにより実現しうる。

この実施形態では、各々のゴムストリップ３、３は、トレッドゴム２の中央部２Ｃで互いに交差し、それぞれ反対側の端部２Ｅ、２Ｅに向かって螺旋状に巻き付けられる。これは、２つのゴムストリップ３を成形フォーマＦの円周上の異なる位置で該成形フォーマＦに巻き付けることにより実現できる。ゴムストリップ３を幅中心ＴＣで交差させることにより、トレッドゴム２の中央部２Ｃにおいて隙間を無くすことができる。

また、内層部４は、各ゴムストリップ３の側縁を互いに重ねながら巻き付けられる。本実施形態では、中央部２Ｃから端部２Ｅ、２Ｅに向けて、徐々にゴムストリップ３の巻き付けピッチＰを小としている。これにより、内層部４のゲージは、端部２Ｅ側に向かって滑らかに増加させることができる。巻き付けピッチＰは、特に限定されないが、好ましくは３〜１０mm、より好ましくは５〜７mmが望ましい。

図１（Ｂ）には、ゴムストリップ３を中央部２Ｃから端部２Ｅまで巻き付けることによりトレッドゴム２の内層部４を形成した状態が示される。この状態において、最もタイヤ軸方向外側にあるゴムストリップＳ２、Ｓ２は、それぞれトレッドゴム２の各側の側縁２Ｅに位置している。内層部４は、トレッドゴム２の一方の端部２Ｅから他方の側縁２Ｅまで連続し、トレッドゴム２の最大幅ＴＷを形成する。

また図２（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、本実施形態のトレッドゴム形成工程では、トレッドゴム２の端部２Ｅまで巻き付けられた前記ゴムストリップ３（Ｓ２）は、切断されることなく、該端部２Ｅから中央部２Ｃに向けて再び螺旋状に巻き付けられる。これにより、前記内層部４のタイヤ半径方向外側に外層部５が形成される。即ち、ゴムストリップ３は、トレッドゴム２の端部２Ｅで巻き付けの向きを逆方向（Ｕターン）とする。トレッドゴム２の端部２Ｅで巻き付けの向きを変えられたゴムストリップ３は、トレッドゴム２の中央部２Ｃまで巻き付けられ、本実施形態ではそこで切断される。

図２（Ｂ）に示されるように、各ゴムストリップ３の巻き付けの終端Ｓ３、Ｓ３は、
本実施形態ではトレッドゴム２の幅中心ＴＣに位置しかつ互いに重ねられている。これにより、外層部５も、トレッドゴム２のほぼ一方の外端２Ｅから他方の外端２Ｅまで連続してのびる。また、外層部５は、端部２Ｅ、２Ｅから中央部２Ｃに向かってゴムストリップ３の巻き付けピッチを徐々に大としている。これにより、中央部２Ｃ側のゲージを小としている。このような外層部５を内層部４の外側に形成することによって、中央部２Ｃがやや凹んだ断面略台形状のトレッドゴム２を精度良く形成しうる。

以上のようなトレッドゴム形成工程を経て作られたトレッドゴム２は、各部の厚さを内層部４及び／又は外層部５の巻き付けピッチを適宜変えることで調節できる。このため、トレッドゴム２の各部のゲージの調整が容易化でき、精度良く断面形状を仕上げるのに役立つ。またトレッドゴム２の端部２Ｅには、ゴムストリップ３の巻付けの始端Ｓ１及び終端Ｓ３が位置しない。このため、トレッドゴム２の端部２Ｅでのゲージを周方向で均一化し、ユニフォミティを向上することができる。

また、本実施形態では、２つのゴムストリップ３を同時に成形フォーマＦに巻き付けるとともに、幅中心ＴＣに関して線対称にゴムストリップ３を巻き付けて同期させることにより、短時間でトレッドゴム２を形成でき、生産性の向上にも役立つ。また、幅中心ＴＣに関して、実質的に線対称の断面形状を有するトレッドゴム２を形成できる。

なお巻き付け始端Ｓ１及び終端Ｓ３は、トレッドゴムの中央部２Ｃに位置するものの、該位置は比較的ユニフォミティへの影響が少ないのは前述した通りである。また図４（Ａ）、（Ｂ）には、図２のＸ−Ｘ及びＹ−Ｙ断面略図を示す。図４（Ａ）のように、２本のゴムストリップのうち、一方のゴムストリップ３において、巻き付け始端Ｓ１の手前かつその近傍に巻き付け終端Ｓ３を位置させることが望ましい。また、図４（Ｂ）に示されるように、他方のゴムストリップ３においては、巻き付け始端Ｓ１の手前かつその近傍に巻き付け終端Ｓ３を位置させるとともに、該巻き付け終端Ｓ３を、前記一方のゴムストリップ３の巻き付け終端Ｓ３の位置αからタイヤ周方向に実質的に１８０度を隔てる位置βに設けるのが望ましい。これによって、ゴムゲージの均一性や重量バランスがさらに向上し、より一層タイヤのユニフォミティを向上させ得る。

図５（Ａ）〜（Ｃ）には、本発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態のトレッドゴム形成工程は、１本のゴムストリップ３を用いて行われるものが例示される。先ず図５（Ａ）に示されるように、ゴムストリップ３は、その巻き付けの始端Ｓ１をトレッドゴム２の中央部２Ｃに固着され、一方の端部２Ｅに向かって該端部２Ｅまで螺旋状に巻き付けられる。これによりトレッドゴム２の最大幅の略半幅をなす内層部４ａが形成される。

次に、トレッドゴム２の端部２Ｅまで巻き付けられたゴムストリップ３は、該端部２Ｅで切断されることなく該端部２Ｅから中央部２Ｃに向けて該中央部２Ｃまで螺旋状に巻き付けられる。これにより、略半幅の内層部４ａのタイヤ半径方向外側に、略半幅の外層部５ａを形成することができる（図５（Ｂ））。

また、中央部２Ｃまで巻き付けられたゴムストリップ３は、そのまま他方の端部２Ｅに向かって該端部２Ｅまで螺旋状に巻き付けられる。これにより、残りの略半幅の内層部４ｂが形成される。そして、ゴムストリップ３は、この端部２Ｅで切断されることなく再び該端部２Ｅから中央部２Ｃに向けて該中央部２Ｃまで螺旋状に巻き付けられる。これにより、内層部４ｂのタイヤ半径方向外側に、残りの略半幅の外層部５ｂ形成することができる（図５（Ｃ））。

この実施形態のトレッドゴム形成工程では、１本のゴムストリップ３を用いて図１及び図２のとほぼ同様のトレッドゴム２を形成しうるため、トレッドゴム形成設備を簡素化するのに役立つ。

また、トレッドゴム形成工程は、上述のように内層部４と外層部５とを形成する段階を含んでいれば、さらに他の種々の段階を含むことができる。例えば、図６（Ａ）又は（Ｂ）に示されるように、ゴムストリップ３が一方の端部２Ｅ側から他方の端部２Ｅ側に向けて螺旋状に巻き付けられることにより形成された少なくとも１層のベース層７を予め形成し、その外側に前記内層部４及び外層部５を形成することができる。

ベース層７は、図６（Ａ）のように１種のゴムストリップ３で形成されたものでも良いし、さらには図６（Ｂ）のようにゴムストリップ３の配合を異ならせた２層構造のものでも良い。またベース層７は、ベルト層と貼り合わされるため、そのゴムストリップ３には、ベルト層のトッピングゴムとの接着性に優れたゴム配合を用いるのが好ましい。

また好ましくは、ベース層７の巻き付け始端Ｓ１及び巻き付け終端Ｓ３も、トレッドゴム２の両側の端部２Ｅよりも幅方向内側に位置している。これにより、トレッドゴム２の端部でのゲージを均一化するのに役立つ。

図７には、上述のようなトレッドゴム２を用いて作られた空気入りタイヤ１の部分拡大図が示される。該空気入りタイヤ１は、トロイド状のカーカス２１と、その外側に配されたベルト層２２とを含み、ベルト層２２の外側にはトレッドゴム２３（加硫済み）が配されている。

前記トレッドゴム２３は、上述の方法により形成された未加硫のトレッドゴム２を用いて形成される。この実施形態では、最も半径方向内側に配されたベース層７と、その外側に配されかつゴムストリップが幅方向の中央部から端部に向けて螺旋状に巻き付けられた内層部４と、その外側に形成され、該端部から中央部２Ｃに向けてゴムストリップ３を螺旋状に巻き付けられた外層部５とを含んでいる。このようなトレッドゴム２３は、トレッド端Ｔｅよりも幅方向の内側に、それぞれゴムストリップの巻き付け始端Ｓ１及び巻き付け終端Ｓ３を有するため、タイヤのユニフォミティやトレッドゴムの耐久性を向上させるのに役立つ。なお加硫後においても、タイヤを鋭利な刃物で切断することにより、その断面にゴムストリップ３の境界面を薄く観察することができる。従って、前記各巻き付け始端Ｓ１及び巻き付け終端Ｓ３の位置は特定が可能である。

以上本発明の実施形態について説明したが、本発明の空気入りタイヤは、各種のカテゴリーの空気入りタイヤに用いることができる。

図２及び図７に示したトレッドゴムを用いてそれぞれサイズ１１Ｒ２２．５Ｒの重荷重用空気入りタイヤを２０本づつ製造した。トレッドゴム以外は、トレッドパターン及び内部構造の全てにおいて同一とした。そして、各供試タイヤについて、ユニフォミティとトレッドゴムの耐久性とについて評価を行った。評価の方法は、次の通りである。

＜ユニフォミティ＞
各供試タイヤについて、のラジアルランナウト（ＲＲＯ）を測定し（ｎ＝２０の平均値）、比較例のＲＲＯを１００とする指数で表示した。数値が小さいほど良好である。

＜トレッドゴムの耐久性＞
各供試タイヤを７．５０×２２．５のリムに装着し、空気圧７００ｋＰａ、荷重５０ｋＮ、速度１００km／Ｈで半径１．７ｍのドラム上を５万km走行させた後、トレッドゴムを目視にて観察するとともに、目視観察後、トレッドゴムを解体し、内部の損傷状況を調べた。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、比較例に比べてユニフォミティを向上していることが確認できる。またトレッドゴムの耐久性について考察すると、比較例ではトレッドゴムの端部でゴムストリップが終端しているため、その位置を起点としたクラックが生じたものと考えられる。また実施例では、トレッドゴムの端部にゴムストリップの端部が位置していないため、ゲージのバラツキがなく、かつ、クラックが生じていないものと考えられる。

（Ａ）、（Ｂ）は、トレッドゴムの形成手順を説明する断面略図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、トレッドゴムの形成手順を説明する断面略図である。 ゴムストリップの斜視図である。 （Ａ）は図２のＸ−Ｘ位置の断面略図、（Ｂ）は図２のＹ−Ｙ位置の断面略図である。 他の実施形態のトレッドゴムの形成手順を説明する断面略図である。 （Ａ）、（Ｂ）はベース層を説明する断面図である。 空気入りタイヤの部分断面図である。 従来のトレッドゴムの断面図である。

符号の説明

１ 空気入りタイヤ
２ トレッドゴム（未加硫）
２３ トレッドゴム（加硫済）
２Ｃ トレッドゴムの中央部
２Ｅ トレッドゴムの端部
３ ゴムストリップ
Ｓ１ ゴムストリップの巻き付け始端
Ｓ３ ゴムストリップの巻き付け始端
Ｆ 成形フォーマ

Claims (3)

1. 未加硫のトレッドゴムを形成するトレッドゴム形成工程を含む空気入りタイヤの製造方法であって、
   前記トレッドゴム形成工程は、
   未加硫かつリボン状のゴムストリップを、幅方向の中央部から端部に向けて螺旋状に巻き付け内層部を形成する段階と、
   前記端部でゴムストリップを切断することなく該端部から中央部に向けて螺旋状に巻き付けることにより、前記内層部のタイヤ半径方向外側に外層部を形成する段階とを含み、
   前記ゴムストリップは、前記中央部に、巻き付け始端と巻き付け終端とを有することを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。
2. 前記内層部は、ゴムストリップが一方の端部側から他方の端部側に向けて螺旋状に巻き付けられることにより形成された少なくとも１層のベース層の外側に形成され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。
3. トレッド部にトレッドゴムが配された空気入りタイヤであって、
   前記トレッドゴムは、リボン状の未加硫のゴムストリップが、タイヤ回転軸の周りで螺旋状に巻き付けられたトレッドゴムを用いて形成され、
   かつ前記トレッドゴムは、前記ゴムストリップが幅方向の中央部から端部に向けて螺旋状に巻き付けられた内層部と、前記端部でゴムストリップを切断することなく該端部から中央部に向けてゴムストリップを螺旋状に巻き付けられた外層部とを含み、
   しかも前記ゴムストリップは、前記中央部に、巻き付け始端と巻き付け終端とを有することを特徴とする空気入りタイヤ。

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