JP6790374B2 - 空気入りタイヤ及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、空気入りタイヤ及びその製造方法に関し、詳しくは、内圧充填後のタイヤの形状を維持しつつ転がり抵抗を低減し得る空気入りタイヤ及びその製造方法に関する。

例えば、下記特許文献１には、カーカスコードの中間伸度をビード部側で大きくすることにより、乗り心地性を向上させた空気入りタイヤが提案されている。しかしながら、このような空気入りタイヤは、走行時にビード部付近の歪が大きい。このため、転がり抵抗が大きくなる傾向があった。

カーカスコードの全体の中間伸度を小さくした場合、タイヤに内圧を充填したときのトレッド部のタイヤ軸方向の膨張変形が妨げられ易い。この場合、例えば、タイヤ総幅が設計寸法よりも大幅に小さくなる等の傾向があった。

特開２００９−２０８６２３号公報

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、カーカスコードの中間伸度を改善することを基本として、転がり抵抗を低減し得る空気入りタイヤ及びその製造方法を提供することを主たる目的としている。

本発明は、カーカスを有する空気入りタイヤであって、前記カーカスは、トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至る有機繊維からなるカーカスコードを有し、前記カーカスコードは、前記トレッド部から前記ビード部まで中間伸度が漸減していることを特徴としている。

本発明の空気入りタイヤにおいて、前記ビード部での前記中間伸度は、前記トレッド部での前記中間伸度の０．６７倍以上であるのが望ましい。

本発明の空気入りタイヤにおいて、前記ビード部での前記中間伸度は５．５％以下であるのが望ましい。

本発明の空気入りタイヤにおいて、タイヤ赤道での前記中間伸度は７．０％以上であるのが望ましい。

本発明の空気入りタイヤにおいて、前記カーカスコードは、タイヤ赤道に対して８０〜９０°の角度で配列されているのが望ましい。

本発明の第２の態様は、上述の空気入りタイヤの製造方法であって、加硫成形後のタイヤをリムに装着しかつ所定の内圧に保持した状態で冷却する冷却工程を含み、前記リムは、前記ビード部を支持する一対のフランジ部を有し、前記一対のフランジ部の間のタイヤ軸方向の最大の距離は、加硫成形時でのタイヤ最大幅の０．５５〜０．７５倍であることを特徴としている。

本発明の空気入りタイヤの製造方法において、前記内圧は、前記空気入りタイヤの正規内圧の０．６０〜０．９０倍であるのが望ましい。

本発明の空気入りタイヤの製造方法において、前記冷却工程は、前記タイヤの内部の温度が９０±１０℃になったときに前記内圧を前記正規内圧の０．１０倍以下にする工程をさらに含むのが望ましい。

本発明の空気入りタイヤのカーカスは、トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至る有機繊維からなるカーカスコードを有し、カーカスコードは、トレッド部からビード部まで中間伸度が漸減している。

このようなカーカスコードは、トレッド部からビード部まで中間伸度が漸減していることにより、ビード部側で伸びを小さくして剛性を相対的に高め、走行時のビード部の変形を抑制することができる。このため、転がり抵抗が小さくなり、ひいては優れた低燃費性能が得られる。また、このようなカーカスコードを有する空気入りタイヤは、内圧充填時にトレッド部等がタイヤ軸方向に膨張変形し易く、設計通りのタイヤ総幅を得ることができる。

本発明の第２の態様は、上述した空気入りタイヤの製造方法であって、加硫成形後のタイヤをリムに装着しかつ所定の内圧に保持した状態で冷却する冷却工程を含み、前記リムは、ビード部を支持する一対のフランジ部を有している。一対のフランジ部の間のタイヤ軸方向の最大の距離は、加硫成形時でのタイヤ最大幅の０．５５〜０．７５倍である。

このような製造方法は、リムのフランジ部の最大の距離が、加硫成形時でのタイヤ最大幅の０．５５〜０．７５倍と比較的小さく制限されている。これにより、冷却工程において、カーカスコードをビード部及びサイドウォール部において十分に伸ばしながらタイヤを冷却することができ、ひいては上述した空気入りタイヤを製造することができる。

本発明の一実施形態の空気入りタイヤを示す断面図である。 （ａ）は、図１のカーカスコードの拡大断面図であり、（ｂ）は、（ａ）で示されるカーカスコードの各位置での中間伸度を現すグラフである。 加硫成形時のタイヤの断面図である。 冷却工程で用いられる冷却装置の断面図である。 他の実施形態の冷却装置の断面図である。

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の正規状態におけるタイヤ回転軸を含むタイヤ子午線断面図である。本実施形態のタイヤ１は、例えば、乗用車用として好適に用いられる。

「正規状態」とは、タイヤ１を正規リム（図示省略）にリム組みし、かつ、正規内圧を充填した無負荷の状態である。以下、特に言及しない場合、タイヤ１の各部の寸法等はこの正規状態で測定された値である。

「正規リム」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" である。

「正規内圧」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" である。

図１に示されるように、本実施形態の空気入りタイヤ１は、トレッド部２からサイドウォール部３をへてビード部４のビードコア５に至るカーカス６と、トレッド部２の内方かつカーカス６の外側に配されるベルト層７とを有する。本実施形態のベルト層７は、例えば、スチールからなるベルトコードをタイヤ赤道Ｃに対して傾斜配列した複数のベルトプライ７Ａ、７Ｂで構成される。

本実施形態のカーカス６は、例えば、１枚のカーカスプライ６Ａで構成されている。カーカス６は、複数のカーカスプライ６Ａで構成されても良い。カーカスプライ６Ａは、並列された複数の有機繊維からなるカーカスコード６ｃがトッピングゴムで被覆されて構成されている。

カーカスプライ６Ａの各カーカスコード６ｃは、例えば、本体部６ａと折返し部６ｂとを含んでいる。本体部６ａは、例えば、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。折返し部６ｂは、例えば、本体部６ａに連なりビードコア５の廻りでタイヤ軸方向内側から外側に折り返されている。本体部６ａと折返し部６ｂとの間には、ビードコア５からタイヤ半径方向外側にのびる硬質ゴムからなるビードエーペックス８が配され、ビード部４が適宜補強される。

カーカスコード６ｃは、少なくとも、トレッド部２からサイドウォール部３をへてビード部４のビードコア５に至る。本実施形態のカーカスコード６ｃは、例えば、一方の折返し部６ｂの外端９ａから他方の折返し部６ｂの外端９ｂまでのびている。カーカスコード６ｃは、例えば、タイヤ赤道Ｃに対して８０〜９０°の角度で配列されるのが望ましい。カーカスコード６ｃの角度は、上記の範囲に限定されるものではなく、８０°よりも小さい角度とされても良い。

カーカスコード６ｃは、有機繊維で構成されており、例えば、ナイロン、ポリエステル又はレーヨン等が用いられる。好ましい態様として、本実施形態のカーカスコードには、ポリエステルが用いられている。このようなカーカスコード６ｃは、高い弾性率を有しつつ、低転がり抵抗や優れた生産性を期待することができる。

図２（ａ）には、本実施形態のカーカスコード６ｃの拡大断面図が示されている。図２（ｂ）には、図２（ａ）で示されるカーカスコード６ｃの各位置での中間伸度を表すグラフＧ１が示されている。図１及び図２（ａ）に示されるように、位置Ｐ１は、トレッド部２に相当し、具体的には、タイヤ赤道Ｃに一致している。位置Ｐ２は、バットレス部１１に相当し、具体的には、ベルト層７の外端とタイヤ最大幅位置１０との間の中央位置である。位置Ｐ３は、タイヤ最大幅位置１０に一致している。位置Ｐ４は、ビード部４に相当する。具体的には、本実施形態の位置Ｐ４は、タイヤの外面側に向かって凸となるサイドウォール部３のラジアス形状と、タイヤ内腔面側に向かって凸となるビード部４のラジアス形状との変曲点に該当する。

本明細書において、「中間伸度」とは、ＪＩＳ Ｌ１０１７の化学繊維タイヤコード試験方法に準拠し、規格で定められた一定荷重が負荷されたときの伸度（％）を意味する。本実施形態では、例えば、カーカスプライから、前記各位置Ｐ１乃至Ｐ４を中心として両側に引っ張り試験機の掴み代を確保したコード片がサンプリングされ、中間伸度が測定される。

図１並びに図２（ａ）及び（ｂ）に示されるように、本発明のカーカスコードは、トレッド部２（位置Ｐ１）からビード部４（位置Ｐ４）まで中間伸度が漸減している。即ち、位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３及びＰ４でのカーカスコード６ｃの中間伸度Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３及びＥ４は、Ｅ１＞Ｅ２＞Ｅ３＞Ｅ４の関係を有している。

カーカスコード６ｃの中間伸度が、トレッド部２からビード部４まで漸減していることにより、カーカスコード６ｃのビード部４側での伸びを相対的に小さくして、ビード部４での剛性を相対的に高め、走行時のビード部４の変形を抑制することができる。このため、本発明のタイヤ１は、転がり抵抗が小さくなり、ひいては優れた低燃費性能を発揮することができる。また、カーカスコード６ｃは、トレッド部２側の伸びが相対的に大きいので、内圧充填時にトレッド部２等がタイヤ軸方向に膨張変形し易く、設計通りのタイヤ総幅を提供することができる。

他方、比較例として、図２（ｂ）の破線で描かれたグラフＧ２で示されるように、ビード部４側での中間伸度が大きい場合、ビード部の歪が大きくなるので、転がり抵抗の低減効果を期待できない。このような比較例のタイヤと比較して、本発明のタイヤは、転がり抵抗を効果的に低減することができる。

上述の効果をさらに高めるために、カーカスコード６ｃの中間伸度は、位置Ｐ１から位置Ｐ４まで間の全領域で滑らかに漸減しているのが望ましい。これにより、タイヤ走行時の応力がカーカスプライ全体に分散し、操縦安定性と乗り心地性とを両立させることができる。

トレッド部２での中間伸度は、好ましくは６．８％以上、より好ましくは７．０％以上であり、好ましくは８．０％以下、より好ましくは７．５％以下である。本実施形態では、位置Ｐ１における中間伸度Ｅ１が７．０〜７．５％に設定されている。

バットレス部１１又はサイドウォール部３での中間伸度は、例えば、５．５％〜６．５％であるのが望ましい。本実施形態では、位置Ｐ２における中間伸度Ｅ２が６．０％〜６．５％に設定され、位置Ｐ３における中間伸度Ｅ３が５．３％〜５．８％に設定されている。これにより、走行時のサイドウォール部３及びバットレス部１１の歪が抑制され、ひいては転がり抵抗を小さくすることができる。

ビード部４での中間伸度は、例えば、５．５％以下であるのが望ましい。本実施形態では、位置Ｐ４での中間伸度Ｅ４が４．８％〜５．５％に設定されている。これにより、走行時のビード部４の歪が効果的に抑制される。このため、転がり抵抗が小さくなるだけでなく、操縦安定性の向上も期待することができる。

ビード部４でのカーカスコード６ｃの中間伸度は、好ましくはトレッド部２でのカーカスコードの中間伸度の好ましくは０．６７倍以上、より好ましくは０．７２倍以上であるのが望ましい。これにより、トレッド部２での中間伸度とビード部４での中間伸度との差が過度に大きくならず、カーカスプライに作用する応力が分散される。

次に、上述した空気入りタイヤの製造方法の一例が図面に基づき説明される。図３には、加硫成形時のタイヤ１の断面図が示されている。図３に示されるように、本実施形態の製造方法では、生タイヤ１ａが加硫金型２０内で加硫成形される。

次に、本実施形態の製造方法では、加硫成形されたタイヤ１が冷却される（冷却工程）。

図４には、冷却工程で用いられる冷却装置１４の断面図が示されている。図４に示されるように、冷却装置１４は、例えば、タイヤ１を支持するためのリム１５と、リム１５に支持されたタイヤ１に内圧を充填するための内圧充填手段１８とを有している。

リム１５は、例えば、タイヤ１のビード部４に装着され、タイヤ１を支持することができる。本実施形態のリム１５は、例えば、タイヤ軸方向の両側に配されかつ互いに離間可能な第１ビード保持板２３及び第２ビード保持板２４を有している。リム１５は、第１ビード保持板２３と第２ビード保持板２４との間でタイヤ１を支持することができる。

第１ビード保持板２３及び第２ビード保持板２４は、それぞれ、ビード底面に接触する底面部２５と、ビード部４を支持する一対のフランジ部１６、１６とを有している。一対のフランジ部１６、１６の間のタイヤ軸方向の最大の距離Ｌ１は、加硫成形時におけるタイヤ最大幅Ｗ１（図３に示す）の０．５５〜０．７５倍である。

内圧充填手段１８は、例えば、公知のコンプレッサー等が採用され、リム１５に支持されたタイヤ１に内圧を供給することができる。

冷却工程では、加硫成形後のタイヤ１がリム１５に装着され、内圧充填手段１８によって所定の内圧に保持した状態でタイヤ１が冷却される。本実施形態では、例えば、タイヤ１が前記状態で自然冷却される。但し、冷却工程は、このような態様に限定されるものではなく、例えば、送風機等を用いて強制的に冷却するものでも良い。このような冷却工程は、加硫後から徐々に熱収縮を開始するカーカスコード６ｃに所定の張力を付与し、カーカスコード６ｃの過度な熱収縮を抑制することができる。

本実施形態の製造方法は、冷却工程において、上述のように、リム１５の一対のフランジ部１６、１６間の距離Ｌ１が比較的小さく設定されている。従って、カーカスコード６ｃのビード部４側には、トレッド部２側よりも大きい引っ張り応力Ｆ１が作用する。これにより、冷却工程において、カーカスコードをビード部及びサイドウォール部において十分に引っ張りながらタイヤを冷却することができる。これにより、ひいては上述した中間伸度を具えた空気入りタイヤを製造することができる。

冷却工程でのタイヤ１の内圧は、前記正規内圧の好ましくは０．６０倍以上、より好ましくは０．６５倍以上であり、好ましくは０．９０倍以下、より好ましくは０．８５倍以下である。これにより、カーカスコード６ｃに適度に応力を作用させることができる。例えば、前記内圧が前記正規内圧の０．６０倍よりも小さい場合、サイドウォール部３からビード部４にかけての中間伸度が過度に小さくなるおそれがある。逆に、前記内圧が前記正規内圧の０．９０倍よりも大きい場合、中間伸度が過度に大きくなり、上述した範囲の中間伸度が得られないおそれがある。

タイヤ１は、上記内圧を充填した状態で、好ましくは１０分以上、より好ましくは１５分以上保持されるのが望ましい。これにより、カーカスコードの収縮が効果的に抑制される。

冷却工程において、タイヤ１の内部の温度が９０±１０℃になったときにタイヤ１の内圧を前記正規内圧の０．１０倍以下に低下させる工程をさらに含むのが望ましい。これにより、カーカスコード６ｃに応力が殆ど作用していない状態で、カーカスコード６ｃを９０℃付近から常温まで冷却させることができる。このような冷却工程は、カーカスコードの過度な伸びを抑制し、その耐久性を高めるのに役立つ。

図５には、本発明の他の実施形態の冷却装置１４の断面図が示されている。図５に示されるように、この実施形態では、タイヤ１の外周面側に、環状の拘束体１７をトレッド部２の中央部に接触させて、トレッド部２の前記膨張変形を抑制することができる。これにより、トレッド部２側での中間伸度を大きく確保しながら、ビード部４側の中間伸度を小さくすることができる。また、拘束体１７の内径及びタイヤ軸方向の幅を変更して、トレッド部との接触面積を調整することにより、カーカスコード６ｃの中間伸度の分布を適宜変更することができる。

以上、本発明の一実施形態の空気入りタイヤ及びその製造方法が詳細に説明されたが、本発明は、上記の具体的な実施形態に限定されることなく、種々の態様に変更して実施され得る。

図１の基本構造を有するサイズ２１５／５０Ｒ１８の空気入りタイヤが、上述した製造方法で表１の仕様に基づき試作された。比較例１として、ビード部での中間伸度がトレッド部での中間伸度よりも大きいタイヤが試作された。比較例２として、図２（ｂ）のグラフＧ２で示されるように、バットレス部からビード部に向かって中間伸度が漸増しているタイヤが試作された。

各タイヤの共通仕様は、以下の通りである。
カーカスの仕様：１枚のカーカスプライ（各カーカスコードはタイヤ赤道に対して９０°）
カーカスコードの材料：ポリエステル
リム：１８×７．０
タイヤ内圧：２４０kPa

各タイヤについて、設計寸法に対するタイヤ総幅の比、及び、転がり抵抗が測定された。テスト方法は、以下の通りである。

＜設計寸法に対するタイヤ総幅の比＞
上記リムに装着されかつ上記内圧が充填されたときのタイヤ総幅が測定され、設計寸法に対する比が計算された。結果は、テストタイヤの総幅／設計寸法（％）で示され、１００に近い程、設計通りの寸法が得られていることを示す。

＜転がり抵抗＞
各試供タイヤの転がり抵抗が、転がり抵抗試験機で測定された。詳細な条件は下記の通りである。結果は、比較例１の転がり抵抗を１００とする指数であり、数値が小さい程、転がり抵抗が小さいことを示す。
縦荷重：５kN
速度：８０km/h
テストの結果が表１に示される。

テストの結果、実施例のタイヤは、転がり抵抗が小さいことが確認できた。また、実施例のタイヤは、比較例のタイヤよりも設計通りの寸法が得られていることが確認できた。

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
６ｃ カーカスコード

Claims (7)

1. カーカスを有する空気入りタイヤであって、
   前記カーカスは、トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至る有機繊維からなるカーカスコードを有し、
   前記カーカスコードは、前記トレッド部から前記ビード部まで中間伸度が漸減しており、
   タイヤ赤道での前記中間伸度は７．０％以上であることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記ビード部での前記中間伸度は、前記トレッド部での前記中間伸度の０．６７倍以上である請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記ビード部での前記中間伸度は５．５％以下である請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記カーカスコードは、タイヤ赤道に対して８０〜９０°の角度で配列されている請求項１乃至３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載された空気入りタイヤの製造方法であって、
   加硫成形後のタイヤをリムに装着しかつ所定の内圧に保持した状態で冷却する冷却工程を含み、
   前記リムは、前記ビード部を支持する一対のフランジ部を有し、
   前記一対のフランジ部の間のタイヤ軸方向の最大の距離は、加硫成形時でのタイヤ最大幅の０．５５〜０．７５倍であることを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。
6. 前記内圧は、前記空気入りタイヤの正規内圧の０．６０〜０．９０倍である請求項５記載の空気入りタイヤの製造方法。
7. 前記冷却工程は、前記タイヤの内部の温度が９０±１０℃になったときに前記内圧を前記正規内圧の０．１０倍以下にする工程をさらに含む請求項５又は６記載の空気入りタイヤの製造方法。

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