JP5193278B2

JP5193278B2 - 空気入りタイヤ

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Publication number: JP5193278B2
Application number: JP2010280790A
Authority: JP
Inventors: 典克中田
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2010-12-16
Filing date: 2010-12-16
Publication date: 2013-05-08
Anticipated expiration: 2030-12-16
Also published as: CN102555690B; JP2012126298A; CN102555690A

Description

本発明は、ビードワイヤの巻き重ね方法を改善して、ビード部の耐久性を向上させた空気入りタイヤの製造方法に関する。

近年、図５に示されるように、内圧充填時のタイヤ内面形状に近似した外面Ｐを有した中子Ｎを用いた空気入りタイヤ１の製造方法（中子工法）が提案されている（下記特許文献１参照）。この種の製造方法では、中子Ｎの外側に、インナーライナー９、カーカスプライ６Ａ、ビードワイヤ１０、ベルト層７、トレッドゴム２Ｇ及びサイドウォールゴム３Ｇなどが順次貼り付けられることによって生カバー１ａが成形され、通常、中子Ｎとともに生カバー１ａが加硫される。この方法では、加硫中のカーカスやベルト等に作用するストレッチが小さく抑えられるため、空気入りタイヤのユニフォミティが向上するという利点がある。

特開２００６−１６０２３６号公報

ところで、上記の中子工法では、カーカスプライ６Ａの両端部を折り返すことができない。このため、中子工法で成形されるビードコア５には、ビードワイヤ１０をタイヤ半径方向の内側から外側に渦巻き状に巻き重ねてカーカスプライ６Ａの両側に配してカーカスプライ６Ａを挟む構造が採用されている。このようなビードコア５では、図６（ａ）に示されるように、ビードワイヤ１０の端部１０ｅが、タイヤ転動時のカーカスプライの引張力によって大きな応力を生じ易いビードコア５のタイヤ半径方向の最内層５ａに配される。このようなビードコアを有する空気入りタイヤ１は、ビードワイヤ１０の端部１０ｅへの応力集中により、該端部１０ｅでゴム剥離が生じ、これが成長してビード部４に損傷が生じるという問題があった。

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、中子を用いる中子工法において、ビードワイヤの巻き重ね方法を改善して、ビード部の耐久性を向上させた空気入りタイヤの製造方法を提供することを主たる目的としている。

本発明のうち請求項１記載の発明は、一対のビード部間をトロイド状に跨ってのびるカーカスプライからなるカーカスと、該カーカスプライのタイヤ半径方向内側の内端部のタイヤ軸方向の内外に配される内側コア及び外側コアからなるビードコアとを含む空気入りタイヤであって、前記内側コア及び外側コアは、それぞれ１本のビードワイヤをタイヤ回転軸の回りでかつ渦巻き状にｎ層（ｎは３以上の整数）巻き重ねて形成されるとともに、前記内側コア及び外側コアは、前記ビードワイヤの巻付け始端及び巻付け終端が、いずれも各コアのタイヤ半径方向の最外層に位置することを特徴とする空気入りタイヤである。

また請求項１記載の発明は、前記各内側コア及び外側コアは、前記ビードワイヤが、巻付け始端からタイヤ半径方向内側に向かって縮径する向きで最内層まで渦巻き状に巻き付けられた第１部分と、前記ビードワイヤが、前記最内層からタイヤ半径方向外側に拡径する向きで最外層の巻付け終端まで渦巻き状に巻き付けられた第２部分とからなることを特徴とする。

また請求項２記載の発明は、前記各内側コア及び外側コアは、前記第１部分のビードワイヤと、前記第２部分のビードワイヤとがタイヤ半径方向で縦並びとなる縦並び部を有する請求項１記載の空気入りタイヤである。

また請求項３記載の発明は、前記各内側コア及び外側コアは、前記第１部分のビードワイヤと、前記第２部分のビードワイヤとがタイヤ軸方向で横並びとなる横並び部を有する請求項１又は２記載の空気入りタイヤである。

また請求項４記載の発明は、前記各内側コア及び外側コアの横並び部は、夫々のコアのタイヤ周方向に隣り合う横並び部のタイヤ周方向に対する角度が、等角度で形成される請求項３記載の空気入りタイヤである。

本発明の空気入りタイヤは、一対のビード部間をトロイド状に跨ってのびるカーカスプライからなるカーカスと、該カーカスプライのタイヤ半径方向内側の内端部のタイヤ軸方向の内外に配される内側コア及び外側コアからなるビードコアとを含む。そして、内側コア及び外側コアは、それぞれ１本のビードワイヤをタイヤ回転軸の回りでかつ渦巻き状にｎ層（ｎは３以上の整数）巻き重ねて形成されるとともに、前記内側コア及び外側コアは、前記ビードワイヤの巻付け始端及び巻付け終端が、いずれも各コアのタイヤ半径方向の最外層に位置する

このように本発明の空気入りタイヤは、ビードワイヤの両巻付け端がビードコアのタイヤ半径方向の最外側に配されるため、該ビードワイヤの端部への大きな応力集中を抑制できるため、該端部での損傷が防止され、ビード部の耐久性が向上する。

本発明の空気入りタイヤの右半面断面図である。ビード部の内側コアの側面図である。（ａ）は、図２の内側コアの第１部分、（ｂ）は、その第２部分の側面図である。（ａ）は、縦並び部を説明する図２のＡ−Ａ断面図、（ｂ）は、横並び部を説明する図２のＢ−Ｂ断面図である。中子工法により得られる生カバー及び中子の右半面断面図である。（ａ）は、従来のビードコアを説明するビード部の側面図、（ｂ）は、他の従来のビードコアを説明するビード部の側面図である。

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図１には、本実施形態の空気入りタイヤ（以下、単に「タイヤ」ということがある。）１の右半分の断面図を示す。該空気入りタイヤ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のビードコア５に至るカーカス６と、前記カーカス６のタイヤ半径方向外側かつトレッド部２の内部に配されるベルト層７と、前記カーカス６の内側であってタイヤ内腔面Ｍに配された空気非透過性に優れたゴムからなるインナーライナー９とを具えた乗用車用のものが示される。

なお、図１の空気入りタイヤ１は、正規リム（図示せず）にリム組みしかつ正規内圧を充填ししかも無負荷の状態である正規状態が示されている。

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１８０ｋＰａとする。

前記カーカス６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のビードコア５に至るカーカスコードを具えた少なくとも１枚のカーカスプライ６Ａから構成される。前記カーカスプライ６Ａは、例えば有機繊維からなるカーカスコードがタイヤ赤道Ｃ方向に対して例えば７５〜９０°の角度で配列されている。本実施形態のカーカスプライ６Ａは、一対のビード部４、４間をトロイド状に跨ってのびており、その両側のタイヤ半径方向内側の内端部６ｅは、ビードコア５で折り返されることなくビードコア５内で終端している。

前記ベルト層７は、少なくとも２枚、本実施形態ではタイヤ半径方向内、外２枚のベルトプライ７Ａ、７Ｂからなる。各ベルトプライ７Ａ、７Ｂは、タイヤ赤道Ｃに対して１５〜４０°の角度で傾けられた例えばスチールコード等の高弾性のベルトコードを有する。そして、各ベルトプライ７Ａ、７Ｂは、ベルトコードが互いに交差するように重ねられている。

前記ビードコア５は、本実施形態では、カーカスプライ６Ａのタイヤ半径方向内側の内端部６ｅのタイヤ軸方向の内側に配された内側コア１１と、前記内端部６ｅのタイヤ軸方向の外側に配された外側コア１２とを具える。なお、カーカスプライ６Ａの内端部６ｅとは、カーカスプライ６Ａの内端を含んだビード部４内をのびている部分である。

本発明の空気入りタイヤ１では、図２に内側コア１１が代表して示されるように、内側コア１１及び外側コア１２は、それぞれ１本のビードワイヤ（内側コア１１を形成するビードワイヤ１３、外側コア１２を形成するビードワイヤ１４）をタイヤ回転軸の回りでかつ渦巻き状にｎ層（ｎは３以上の整数であって、本実施形態では、５層に形成されている。）に巻き重ねて形成されている。また、内側コア１１は、ビードワイヤ１３の巻付け始端１３ａ及び巻付け終端１３ｂが、内側コア１１のタイヤ半径方向の最外層１１ａに位置し、本実施形態では、両巻付け端１３ａ、１３ｂが、ゴムを充填する小隙間ｓを有して対向して配されている。同様に、外側コア１２は、ビードワイヤ１４の巻付け始端（図示せず）及び巻付け終端（図示せず）が、外側コア１２のタイヤ半径方向の最外層１２ａに位置されるとともに、両巻付け端が小隙間を有して対向して配されている。

このような空気入りタイヤ１は、ビードワイヤ１３の両巻付け端１３ａ及び１３ｂの双方が、タイヤ転動時にカーカスプライの引張力によって大きな応力を受けるビードコア５のタイヤ半径方向の最内層１１ｂに配されることがない。従って、本発明の空気入りタイヤ１は、両巻付け端１３ａ及び１３ｂに生じる応力集中を抑制し、該両巻付け端１３ａ及び１３ｂのゴム剥離が防止され、ビード部４の耐久性が向上する。なお、本実施形態では、外側コア１２は、内側コア１１と同一構造かつ同一形状で形成されるため、これ以降、特に内側コア１１と同じ部分は簡略して説明する。

また、本実施形態の内側コア１１は、図３（ａ）に示されるように、ビードワイヤ１３が、巻付け始端１３ａからタイヤ半径方向内側に向かって縮径する向きで最内層１１ｂまで渦巻き状に巻き付けられた第１部分１６と、図３（ｂ）に示されるように、前記ビードワイヤ１３が、最内層１１ｂからタイヤ半径方向外側に拡径する向きで最外層１１ａの巻付け終端１３ｂまで渦巻き状に巻き付けられた第２部分１７とからなる。このような第１部分１６及び第２部分１７は、個々にビードワイヤ１３がタイヤ軸方向に重なり合うところがないため、タイヤのユニフォミティを高く維持できる。同様に、外側コア１２も、第１部分と第２部分とから形成されている。

前記内側コア１１の第１部分１６は、ビードワイヤ１３が、実質的に一定の曲率半径で湾曲する等径部１８ａと、この等径部１８ａに連なりかつ曲率半径を徐々に減じる縮径部１８ｂとを含んで形成される。本実施形態では、このタイヤ周方向に隣り合う縮径部１８ｂ、１８ｂ間のタイヤ周方向に対する角度θ１は、実質的に等角度で配される。また、本実施形態の第２部分１７は、ビードワイヤ１３が、実質的に一定の曲率半径で湾曲する等径部１９ａと、この等径部１９ａに連なりかつ曲率半径を徐々に増加する拡径部１９ｂとを含んで形成され、該隣り合う拡径部１９ｂ、１９ｂ間のタイヤ周方向に対する角度θ２が、実質的に等角度で配される。このような第１部分１６、第２部分１７は、さらにタイヤのユニフォミティを高く維持するのに役立つ。本実施形態では、前記角度θ１及びθ２が、９０度で形成される。なお、前記「実質的に等角度」とは、前記角度θ（θ１、θ２）が等角度で形成される場合は勿論、夫々の角度θが、θ±１０度の範囲にある場合も含まれる。

また、図２及びそのＡ−Ａ断面である図４（ａ）に拡大して示されるように、内側コア１１は、第１部分１６のビードワイヤ１３と、第２部分１７のビードワイヤ１３とがタイヤ半径方向で例えば密着して縦並びとなる縦並び部２０を有する。このような縦並び部２０は、タイヤのユニフォミティ、とりわけラテラルフォースバリエーション（ＬＦＶ）を高く維持するのに役立つ。図２に示されるように、本実施形態では、縦並び部２０が、内側コア１１の主要部を形成する。

また、図２及びそのＢ−Ｂ断面である図４（ｂ）に示されるように、本実施形態の内側コア１１は、前記第１部分１６のビードワイヤ１３と、前記第２部分１７のビードワイヤ１３とがタイヤ軸方向で横並びとなる横並び部２１を有する。本実施形態の横並び部２１は、前記縮径部１８ｂと拡径部１９ｂとが、交差することにより形成されている。このような横並び部２１は、１本のビードワイヤ１３で各コアを形成する場合、前記両巻付け端１３ａ及び１３ｂを前記最外層１１ａに位置させるのに必要となる。

さらに、図２に示されるように、本実施形態では、前記横並び部２１は、タイヤ周方向に隣り合う横並び部２１、２１のタイヤ周方向に対する角度θ３が、実質的に等角度で形成されるのが望ましい。このように横並び部２１を等ピッチに配することにより、横並び部２１を設けたことによるタイヤのユニフォミティの低下を最小限にすることができる。なお、前記「実質的に等角度」とは、前記角度θ３が等角度で形成される場合は勿論、夫々の角度θ３が、θ３±１０度の範囲にある場合も含まれる。このような縦並び部及び横並び部は、外側コア１２にも設けられる。

なお、図１に示されるように、本実施形態のビード部４には、ビードコア５のタイヤ半径方向内側及び前記外側コア１２のタイヤ軸方向外側のリム（図示しない）と接触する領域に、硬質のゴムからなるチェーファーゴム４ｇが配されている。また、内側コア１１のタイヤ軸方向の内側、外側コア１２のタイヤ軸方向の外側からそれぞれタイヤ半径方外側に先細状でのびる内、外のエーペックス８ｉ、８ｏが設けられる。このようなチェーファーゴム４ｇ及びエーペックス８ｉ、８ｏは、ビード部４の曲げ剛性を高め、操縦安定性を向上するのに役立つ。

以上のように構成された空気入りタイヤ１は、図５に示したような生カバー１ａを加硫成形することにより製造される。

次に、本発明の空気入りタイヤ１の製造方法が説明される。本実施形態の空気入りタイヤ１は、例えば、図５に示したような中子Ｎを用いて製造される。

本実施形態の中子Ｎは、例えば５％内圧状態のタイヤの内面形状に近似した三次元の外面Ｐと、この外面Ｐのビード側の端部に連なりかつタイヤ軸方向外側に突出する一対のフランジ面Ｆとを有している。ここでいうタイヤの内面形状とは、これから製造しようとするタイヤ１の内面形状である。また「５％内圧状態」とは、前記正規状態から内圧を、正規内圧の５％の内圧まで減圧した状態とする。この５％内圧状態のタイヤの断面形状は、加硫金型の中でのタイヤの断面形状に近似している。ただし、中子Ｎの外面Ｐは、必ずしもこのような形状に限定されるものではない。

本実施形態では、先ず、中子Ｎの外面Ｐに、チェーファーゴム４ｇの基部４ｇａと、前記インナーライナー９とが貼り付けられ、次に、これら基部４ｇａとインナーライナー９とのビード部４のタイヤ軸方向外側に前記内のエーペックス８ｉが貼り付けられる。

チェーファーゴム４ｇの基部４ｇａは、例えば断面Ｌ字状で構成され、中子Ｎのフランジ面Ｆに載置されてリング状に巻き付けられる。

また、インナーライナー９は、例えば、未加硫かつリボン状をなすゴムストリップ（図示せず）を中子Ｎの外面Ｐに、その円周方向に沿って巻き付けることにより三次元曲面上にしわなく形成される。ゴムストリップは、例えば幅Ｗが５〜３５mm程度、厚さｔが０．５〜２．０mm程度が好適である。本実施形態では、前記インナーライナー９と基部４ｇａとで、中子Ｎの外面Ｐの全域が被覆される。

また、内のエーペックス８ｉは、フランジ面Ｆに載置された基部４ｇａのタイヤ半径の外側、かつ前記内側コア１１のタイヤ軸方向の内側部分に配されている。このような内のエーペックス８ｉは、内側コア１１のビードワイヤ１３が、インナーライナー９を損傷させるのを防止する。

次に、本実施形態では、内のエーペックス８ｉのタイヤ軸方向外側に、内側コア１１を形成する内側工程が行われる。この工程では、前記第１部分１６を形成する第１ステップと第２部分１７を形成する第２ステップとを有することを特徴とする。

第１ステップは、前記フランジ面Ｆよりもタイヤ半径方向外側の所定の位置に、ビードワイヤ１３の巻付け始端１３ａを貼り付ける段階を含む。ビードワイヤ１３の外周面は、予め未加硫ゴムで被覆されている。また、この工程では、内のエーペックス８ｉも未加硫ゴムであるため、ビードワイヤ１３は、容易に内のエーペックス８ｉに貼付できる。

そして、例えば、中子Ｎをタイヤ回転軸回りに回転させることにより、図示しないビードワイヤ１３の供給装置から連続して供給されるビードワイヤ１３がタイヤ半径方向内側に向かって渦巻き状に巻き重ねられる。このとき、例えば、図示しないローラ等のビードワイヤ押圧装置により、ビードワイヤ１３を内のエーペックス８ｉに押圧しつつ巻き付けるのが望ましい。なお、本実施形態の第１部分１６は、図３（ａ）に示されるように、ビードワイヤ１３は、例えば、前記巻付け始端１３ａからタイヤ周方向に９０度、２７０度、５４０度及び７２０度移動した位置に前記縮径部１８ｂが配されている。

本実施形態では、ビードワイヤ１３が約２．５周巻き付けられることにより、第１部分１６が形成されて、引き続き第２ステップが開始される。この第２ステップでも、ビードワイヤ１３が約２．５周巻き付けられることにより、第２部分１７が形成される。本実施形態の第２部分１７は、図３（ｂ）に示されるように、ビードワイヤ１３は、例えば、第１部分１６の終端部１６ａからタイヤ周方向に１８０度、３６０度、４５０度及び６３０度移動した位置に前記拡径部１９ｂが配されている。これにより、縮径部１８ｂと拡径部１９ｂとが交差する横並び部２１が形成される。なお、縮径部１８ｂ及び拡径部１９ｂの配設位置は、上述のような位置に限定されるものではない。

次に、内側コア１１のタイヤ軸方向の外側に、前記カーカスプライ６Ａの内端部６ｅが貼付られるカーカス貼付け工程が行われる。該工程では、例えば、タイヤ周方向の長さに比してタイヤのラジアル方向に長い複数の短冊状のプライ片１６を、内側コア１１のタイヤ軸方向外側かつタイヤ周方向に連ねることにより、三次元形状のカーカスプライ６Ａが精度良く形成される。

次に、カーカス６が成形された後、外側コア１２を形成する外側工程が行われる。この工程でも、内側工程と同様に、第１部分を形成する第１ステップと第２部分を形成する第２ステップとからなる。

このようにして、内側コア１１のビードワイヤの巻付け始端１３ａ及び巻付け終端１３ｂが内側コア１１のタイヤ半径方向の最外層１１ａに位置されるとともに、外側コア１２のビードワイヤの巻付け始端及び巻付け終端が外側コア１２のタイヤ半径方向の最外層１２ａに位置される。

そして、図５に示されるように、外のエーペックス８ｏ、チェーファーゴム４ｇの基部４ｇａと連なり、かつビード外側面を形成する副部４ｇｂ、ベルト層７、サイドウォールゴム３Ｇ、トレッドゴム２Ｇ等がそれぞれ貼り付けられる。このようにして中子Ｎの外面Ｐに生カバー１ａが形成される。

以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施し得る。

本発明の効果を確認するために、図５に示した中子を用いて本発明のビードコアを有するタイヤ及び図６（ａ）、（ｂ）に示される従来のビードコアを有するタイヤを加硫成形して、空気入りタイヤが試作され、破壊水圧及びユニフォミティがテストされた。主な共通仕様は、以下の通りである。

カーカスプライ数：１枚
カーカスコード材料：ポリエステル
カーカスコード角：８８°（対タイヤ赤道）
ベルトプライ数：２枚
ベルトコード材料：スチール
ベルトコード角：＋２８°、−２８゜（対タイヤ赤道）
ビードワイヤのゴム硬度：８０度
ビードワイヤのワイヤ材料：スチール
タイヤサイズ：１９５／６５Ｒ１５

＜破壊水圧＞
各試供タイヤを６．０ＪＪ×１５のリムでリム組みし、バルブからタイヤ内腔に水を充填し、ビードコアが破断したときの破壊水圧を夫々５回測定し、破壊水圧の平均値を求めた。結果は、従来例１を１００とする指数で評価した。数値が大きいほうが良好である。

＜ユニフォミティ＞
タイヤユニフォミティ試験機を用い、ＪＡＳＯＣ６０７：２０００の「自動車用タイヤのユニフォミティ試験方法」に準拠して、ＲＦＶを測定した。
タイヤの測定条件は、以下の通りである。
タイヤ回転速度：６０ｒｐｍ
空気圧：２００ｋＰａ
縦荷重：４．６３ｋＮ
結果は、５本のタイヤの平均値であって、従来例１の逆数を１００とする指数で評価した。数値が大きいほうが良好である。テストの結果が表１に示される。

表１で示されるように、実施例のタイヤは、従来例に比して破壊水圧及びユニフォミティが優れていることが理解できる。

１空気入りタイヤ
２トレッド部
５ビードコア
４ビード部
６カーカス
６Ａカーカスプライ
１１内側コア
１２外側コア
１３内側コアのビードワイヤ
１３ａ巻付け始端
１３ｂ巻付け終端
１４外側コアのビードワイヤ

Claims

一対のビード部間をトロイド状に跨ってのびるカーカスプライからなるカーカスと、該カーカスプライのタイヤ半径方向内側の内端部のタイヤ軸方向の内外に配される内側コア及び外側コアからなるビードコアとを含む空気入りタイヤであって、
前記内側コア及び外側コアは、それぞれ１本のビードワイヤをタイヤ回転軸の回りでかつ渦巻き状にｎ層（ｎは３以上の整数）巻き重ねて形成されるとともに、
前記内側コア及び外側コアは、前記ビードワイヤの巻付け始端及び巻付け終端が、いずれも各コアのタイヤ半径方向の最外層に位置し、
前記各内側コア及び外側コアは、前記ビードワイヤが、巻付け始端からタイヤ半径方向内側に向かって縮径する向きで最内層まで渦巻き状に巻き付けられた第１部分と、
前記ビードワイヤが、前記最内層からタイヤ半径方向外側に拡径する向きで最外層の巻付け終端まで渦巻き状に巻き付けられた第２部分とからなることを特徴とする空気入りタイヤ。
前記各内側コア及び外側コアは、前記第１部分のビードワイヤと、前記第２部分のビードワイヤとがタイヤ半径方向で縦並びとなる縦並び部を有する請求項１記載の空気入りタイヤ。
前記各内側コア及び外側コアは、前記第１部分のビードワイヤと、前記第２部分のビードワイヤとがタイヤ軸方向で横並びとなる横並び部を有する請求項１又は２記載の空気入りタイヤ。
前記各内側コア及び外側コアの横並び部は、夫々のコアのタイヤ周方向に隣り合う横並び部のタイヤ周方向に対する角度が、等角度で形成される請求項３記載の空気入りタイヤ。