JP4262965B2 - 空気入りタイヤの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として建設現場で使用される建設車両用として好適な空気入りタイヤに関し、さらに詳しくは、トレッド部に埋設されるスチールコード層のセパレーション故障の発生を抑制し、空気入りタイヤの耐久性を向上するようにした空気入りタイヤの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
建設車両用空気入りタイヤでは、不整地走行時に突起物がトレッドを貫通して中途で走行不能になることを避けるため、トレッド部に１層以上のスチールコード層から構成される強固な保護層を埋設することが一般的である。
【０００３】
従来、このスチールコード層はカーカスラインに並行して配置されていたが、この場合、近年の車両の高出力化に伴って、スチールコード層の端末領域からのセパレーション故障が顕著に現れるようになっている。そのため、セパレーション故障対策として、スチールコード層の端末領域において、スチールコード層とカーカス層との間に、楔状の断面形状を有するクッションゴム層を配置することが行われている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
ところが、上記のようにクッションゴム層を付加した場合、本来の意図とは異なって走行初期段階でスチールコード層の端末からセパレーション故障が発生し易くなっている。
【０００５】
そこで、走行初期段階で故障したタイヤを解析した結果、セパレーション故障の発端となる最大幅スチールコード層の端末領域の特徴として、以下の点が確認された。第１に、スチールコード層の並びに乱れが認められる。つまり、コードが平行に並んでいないのである。第２に、タイヤ周方向に対するコード配置角度が狙いとする角度に比べて高い傾向にある。
【０００６】
これら現象は、楔状クッションゴム層を成形ドラム上で貼り合わせるに際し、スチールコード層が成形ドラム上でコンケイブ状（凹状）となり、タイヤモールド内ではコンベックス状（凸状）になる結果、スチールコード層の加硫時リフト率が中央領域より端末領域で小さくなるという不均一性に因るものである。
【０００７】
一般に、ラジアル構造を有する大型建設車両用空気入りタイヤでは、テンションメンバーとしての機能を有するスチールコード層（ベルト層）はタイヤ周方向に対するコード配置角度が１５度〜３０度の範囲を狙って設計される。この場合、ベルト層のリフト率は３〜８％の範囲にあることから、加硫工程でのベルト層のコード配置角度の変化は比較的小さくて済み、２度〜４度の範囲にある。従って、グリーンタイヤでのコード配置角度が３０度を超えることは殆どなく、互いに交差するスチールコード層の拘束力が強い。その結果、グリーンタイヤがタイヤモールド内に押し込められる工程で、スチールコード層の全幅にわたってコード配置角度の変化が均一になり易く、またコードの並びに乱れが生じることもない。
【０００８】
一方、バイアス構造又はベルテッドバイアス構造を有する大型建設車両用空気入りタイヤを成形する場合、スチールコード層（ベルト層）のリフト率が３０〜５５％の範囲になる。そのため、製品タイヤでのスチールコード層のコード配置角度として１５度〜３５度の範囲を狙う場合、グリーンタイヤでのコード配置角度を５５度〜６５度の範囲にしなければならない。この場合、クラウンセンター領域では、スチールコード層はパンタグラフ効果によって所定のコード配置角度になる。しかし、スチールコード層の端末領域に向かうに従って、互いに交差するスチールコード層の拘束力が弱まるため、端末領域ではパンタグラフ効果が期待できず、加硫リフト工程においてコード角度変化を起こさずにコード間隔が広がる動きが支配的となる。
【０００９】
ここで、タイヤサイズ４５／６５−４５ ５８ＰＲで、グリーンタイヤでのコード配置角度が５８度であるスチールコード層（ブレーカー層）を４層積層した空気入りタイヤについて、その製造上の問題点をより具体的に説明する。
【００１０】
図４は空気入りタイヤを製造するための従来の成形ドラムを示すものである。図４に示すように、成形ドラム２０は外径Ｄの円筒状をなし、ドラム軸方向の全域にわたって外周長が一定になっている。
【００１１】
上述した成形ドラム２０を用いて、楔状クッションゴム層を持たない空気入りタイヤ（図２）を成形する場合、図５に示すように、成形ドラム２０の外周上に複数層のカーカス層４を巻回し、該カーカス層４の幅方向両端部をそれぞれビードコア５の廻りに折り返し、カーカス層４の外周上のトレッド領域に複数層のスチールコード層６を巻回し、これらカーカス層４及びスチールコード層６を含むグリーンタイヤ２１を成形し、しかる後、該グリーンタイヤ２１をモールド内で加硫する。
【００１２】
このように製造された空気入りタイヤの場合、スチールコード層のタイヤ周方向に対するコード配置角度（度）及び単位幅当たりのコード打ち込み本数（本／５０ｍｍ）と、クラウンセンターからの距離との関係は、図８のようになる。但し、「１Ｂ」，「２Ｂ」，「３Ｂ」，「４Ｂ」はそれぞれカーカス側から数えて１〜４番目のスチールコード層を意味し、「Ｅｎｄ」はコード打ち込み本数を意味し、「Ａｎｇｌｅ」はコード配置角度を意味する。
【００１３】
図８の領域Ａは、スチールコード層が４層重なっている領域であり、パンタグラフ効果によるコード角度変化が支配的である。そのため、パンタグラフ効果に基づく計算値であるコード配置角度２７度±２度の範囲内に、実際のタイヤのコード配置角度が含まれていることが判る。
【００１４】
図８の領域Ｂは、スチールコード層の積層枚数が徐々に減少する領域であり、スチールコード層が４層、３層、２層となるに従い、積層されたスチールコード層同士の拘束力が弱くなる。そのため、パンタグラフ効果が弱まり、スチールコード層はコード角度変化を起こさずにコード間隔が広がろうとする動きの影響が現れてくる。
【００１５】
図８の領域Ｃは、最大幅スチールコード層が単層になる領域であり、この領域では自由端末となるため、スチールコード層はコード角度変化を伴わずにコード間隔が広がる動きが支配的となる。特に１層目の最大幅スチールコード層の端末領域ではグリーンタイヤでのコード配置角度（５８度）と実質的に変わらない約５７度である。
【００１６】
上記空気入りタイヤを実車走行させた場合、スチールコード層がカーカスラインに沿って配置されているため、撓みの大きい使用条件では繰り返しの接地変形に起因するコード端末への応力集中が顕著に発生することになる。そのため、近年の高出力車両では、走行中期以降においてスチールコード層の端末領域を起点としてセパレーション故障を生じ易いのである。
【００１７】
一方、上述した成形ドラム２０を用いて、楔状クッションゴム層を有する空気入りタイヤ（図１）を成形する場合、図６に示すように、成形ドラム２０の外周上に複数層のカーカス層４を巻回し、該カーカス層４の幅方向両端部をそれぞれビードコア５の廻りに折り返し、カーカス層４の外周上のトレッド領域にクッションゴム層７を挟んで複数層のスチールコード層６を巻回し、これらカーカス層４とスチールコード層６との間隔をクッションゴム層７の厚さ配分に基づいてタイヤ軸方向外側に向けて徐々に大きくしたグリーンタイヤ２１を成形し、しかる後、該グリーンタイヤ２１をモールド内で加硫する。
【００１８】
このように製造された空気入りタイヤの場合、スチールコード層のタイヤ周方向に対するコード配置角度（度）及び単位幅当たりのコード打ち込み本数（本／５０ｍｍ）と、クラウンセンターからの距離との関係は、図９のようになる。
【００１９】
図９の領域Ａでは、パンタグラフ効果によるコード角度変化が支配的であり、図８との違いは認められない。図９の領域Ｂでは、図８に比べて加硫リフト工程でのコード角度変化が少なく、各スチールコード層でコード角度が高くなる傾向がある。図９の領域Ｃでは、コード配置角度がグリーンタイヤの状態よりも大きくなる傾向がある。特に問題となるのは、端末より内側でコード配置角度が６０度を超えた領域である。コード配置角度がグリーンタイヤの状態より大きくなった領域では、コードがタイヤ径方向に波状となる皺を形成する。
【００２０】
上記空気入りタイヤを実車走行させた場合、クッションゴム層の配置によりスチールコード層の曲率半径がトレッド接地面形状に近づくため、繰り返しの接地変形に起因するコード端末への応力集中は、本来、緩和される筈であるが、最大幅スチールコード層の端末領域でのコード配置角度が大きくなり過ぎるため応力緩和効果が十分に発揮されない。特に、コード端末に波状の皺部分が存在していると、走行初期段階でセパレーション故障が発生し易くなる。
【００２１】
【特許文献１】
特開２０００−１６０１９号公報
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、トレッド部に埋設されるスチールコード層のセパレーション故障の発生を抑制し、空気入りタイヤの耐久性を向上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。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
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、成形ドラムの外周上に少なくとも１層のカーカス層を巻回し、該カーカス層の幅方向両端部をそれぞれビードコアの廻りに折り返し、前記カーカス層の外周上のトレッド領域に少なくとも１層のスチールコード層を巻回し、これらカーカス層及びスチールコード層を含むグリーンタイヤを成形し、該グリーンタイヤをモールド内で加硫することにより、バイアス構造又はベルテッドバイアス構造を有する空気入りタイヤを製造する方法において、ドラム軸方向中央部で外周長が最大値となり、かつ該中央部からドラム軸方向外側に向かって外周長が漸減する形状に加工された成形ドラムを、前記カーカス層の巻回工程及び前記スチールコード層の巻回工程を含む前記グリーンタイヤの成形工程に用いたことを特徴とするものである。
【００２４】
また、本発明の空気入りタイヤの製造方法は、成形ドラムの外周上に少なくとも１層のカーカス層を巻回し、該カーカス層の幅方向両端部をそれぞれビードコアの廻りに折り返し、前記カーカス層の外周上のトレッド領域にクッションゴム層を挟んで少なくとも１層のスチールコード層を巻回し、これらカーカス層とスチールコード層との間隔を前記クッションゴム層の厚さ配分に基づいてタイヤ軸方向外側に向けて徐々に大きくしたグリーンタイヤを成形し、該グリーンタイヤをモールド内で加硫することにより、バイアス構造又はベルテッドバイアス構造を有する空気入りタイヤを製造する方法において、ドラム軸方向中央部で外周長が最大値となり、かつ該中央部からドラム軸方向外側に向かって外周長が漸減する形状に加工された成形ドラムを、前記カーカス層の巻回工程及び前記スチールコード層の巻回工程を含む前記グリーンタイヤの成形工程に用いると共に、最大幅を有するスチールコード層の端末位置での内周長がドラム軸方向中心位置での内周長より小さくなるように前記クッションゴム層の厚さ配分と前記成形ドラムの形状を設定したことを特徴とするものである。
【００２５】
このように成形ドラムの外周上にカーカス層及びスチールコード層を巻回してグリーンタイヤを成形するに際し、ドラム軸方向中央部で外周長が最大値となり、かつ該中央部からドラム軸方向外側に向かって外周長が漸減する形状に加工された成形ドラムを使用することにより、スチールコード層の端末側のリフト率を大きくし、その端末領域でのコード角度変化を大きくすることが可能になる。これにより、スチールコード層の端末領域におけるコード配置角度やコード間隔を適正化し、セパレーション故障の発生を防止することができる。特に、成形ドラムの外周上でスチールコード層がコンベックス形状となるように楔状のクッションゴム層の厚さ配分に合わせて成形ドラムのプロファイルを設定した場合、耐久性の向上効果が顕著になる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
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。
【００２７】
図１は本発明が適用される建設車両用空気入りタイヤを示し、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。左右一対のビード部３，３間には複数層のカーカス層４が装架され、そのカーカス層４の幅方向両端部がそれぞれビードコア５の廻りに折り返されている。これらカーカス層４はタイヤ周方向に対して傾斜する複数本のコードを含み、これらコードが層間で互いに交差するバイアス構造になっている。カーカス層４のタイヤ周方向に対するコード角度は、クラウン部で３６度〜４３度であることが好ましい。
【００２８】
一方、トレッド部１におけるカーカス層４の外周側には、複数層のスチールコード層（ブレーカー層）６が埋設されている。これらスチールコード層６はタイヤ周方向に対して傾斜する複数本のコードを含み、これらコードが層間で互いに交差している。スチールコード層６のタイヤ周方向に対するコード角度は、クラウン部中央領域で２０度〜３５度であることが好ましい。
【００２９】
カーカス層４とスチールコード層６との間には、楔状の断面形状を有するクッションゴム層７が挟み込まれている。これにより、スチールコード層６はタイヤ軸方向外側に向けて徐々にカーカス層４から離間している。また、トレッド部１には必要に応じてラグ溝８などの溝が形成されている。
【００３０】
図３は本発明で使用される成形ドラムを示すものである。図３に示すように、成形ドラム１０はドラム軸方向中央部で外周長が最大値となり、かつ該中央部からドラム軸方向外側に向かって外周長が漸減している。つまり、成形ドラム１０はドラム軸方向中央部での外径Ｄｃがドラム軸方向外端部での外径Ｄｓよりも大きくなっている。
【００３１】
上述した成形ドラム１０を用いて、楔状クッションゴム層を有する空気入りタイヤ（図１）を成形する場合、図７に示すように成形ドラム１０の外周上に複数層のカーカス層４を巻回し、該カーカス層４の幅方向両端部をそれぞれビードコア５の廻りに折り返し、カーカス層４の外周上のトレッド領域にクッションゴム層７を挟んで複数層のスチールコード層６を巻回し、これらカーカス層４とスチールコード層６との間隔をクッションゴム層７の厚さ配分に基づいてタイヤ軸方向外側に向けて徐々に大きくしたグリーンタイヤ１１を成形する。その後、グリーンタイヤ１１を成形ドラム１０から外してモールド内に投入し、そのモールド内でグリーンタイヤ１１を所定のリフト率で膨径させて加硫する。なお、リフト率とはグリーンタイヤでの径方向寸法に対するモールド内で膨径させた状態での径方向寸法の比率である。
【００３２】
ここで、最大幅を有するスチールコード層６Ｘの端末位置６ａでの内周長がそのドラム軸方向中心位置６ｂでの内周長より小さくなるようにクッションゴム層７の厚さ配分と成形ドラム１０の形状を設定する。つまり、カーカス層４とスチールコード層６との間にクッションゴム層７を挿入することで、スチールコード層６をタイヤ幅方向外側に向かって徐々にカーカス層４から離間させると共に、最大幅を有するスチールコード層６に対する加硫時のリフト率をタイヤ幅方向に略均一にし、或いは、端末領域でのリフト率を中央領域でのリフト率をよりも大きくし、その端末領域でのコード角度変化を従来よりも大きくするのである。これにより、スチールコード層６の端末領域におけるコード配置角度やコード間隔を適正化し、セパレーション故障の発生を防止することができる。
【００３３】
特に、成形ドラム１０の外周上でスチールコード層６がコンベックス形状となるように楔状のクッションゴム層７の厚さ配分に合わせて成形ドラム１０のプロファイルを規定した場合、スチールコード層６は成形ドラム１０上でコンベックス状となり、タイヤモールド内でもコンベックス状となるので、加硫リフト工程においてコードの動きに無理がなくなる。
【００３４】
このように製造された空気入りタイヤの場合、スチールコード層のタイヤ周方向に対するコード配置角度（度）及び単位幅当たりのコード打ち込み本数（本／５０ｍｍ）と、クラウンセンターからの距離との関係は、図１０のようになる。但し、「１Ｂ」，「２Ｂ」，「３Ｂ」，「４Ｂ」はそれぞれカーカス側から数えて１〜４番目のスチールコード層を意味し、「Ｅｎｄ」はコード打ち込み本数を意味し、「Ａｎｇｌｅ」はコード配置角度を意味する。
【００３５】
上記空気入りタイヤでは、加硫時においてスムーズなコード角度変化が生じた結果、図１０に示すように、スチールコード層の端末領域においてコード配置角度が比較的小さくなっている。特に１層目の最大幅スチールコード層の端末領域でのコード配置角度は約４８度である。
【００３６】
上述した実施形態では楔状クッションゴム層を有する空気入りタイヤを製造する場合について説明したが、本発明は楔状クッションゴム層を持たない空気入りタイヤを製造する場合にも適用可能である。この場合も、図４に示す成形ドラム１０を使用することができる。
【００３７】
つまり、楔状クッションゴム層を持たない空気入りタイヤ（図２）を製造する場合、成形ドラム１０の外周上に複数層のカーカス層４を巻回し、該カーカス層４の幅方向両端部をそれぞれビードコア５の廻りに折り返し、カーカス層５の外周上のトレッド領域に複数層のスチールコード層６を巻回し、これらカーカス層４及びスチールコード層６を含むグリーンタイヤを成形し、しかる後、該グリーンタイヤをモールド内で加硫すれば良い。
【００３８】
この場合も、スチールコード層６の端末側のリフト率を大きくし、その端末領域でのコード角度変化を大きくする効果が得られるので、スチールコード層６の端末領域におけるコード配置角度やコード間隔を適正化し、セパレーション故障の発生を防止することができる。
【００３９】
【実施例】
タイヤサイズ４５／６５−４５ ５８ＰＲで、４層のスチールコード層（ブレーカー層）を備えた建設車両用空気入りタイヤを、従来例１，２及び実施例の製造方法によりそれぞれ製作した。なお、全てのスチールコード層について、スチールコードの撚り構造を３＋９＋１５×０．２１５＋０．１５とし、グリーンタイヤでのコード配置角度を５８度とし、グリーンタイヤでのコード打ち込み本数を１７本／５０ｍｍとした。
【００４０】
〔従来例１〕
図５に示すように、円筒状の成形ドラムを使用し、該成形ドラムの外周上に複数層のカーカス層を巻回し、該カーカス層の幅方向両端部をそれぞれビードコアの廻りに折り返し、カーカス層の外周上のトレッド領域に複数層のスチールコード層を巻回してグリーンタイヤを成形し、該グリーンタイヤをモールド内で加硫することで、図２に示す構造を有する空気入りタイヤを得た。加硫後におけるスチールコード層のコード配置角度及びコード打ち込み本数は図８の通りであった。
【００４１】
〔従来例２〕
図６に示すように、円筒状の成形ドラムを使用し、該成形ドラムの外周上に複数層のカーカス層を巻回し、該カーカス層の幅方向両端部をそれぞれビードコアの廻りに折り返し、カーカス層の外周上のトレッド領域にクッションゴム層を挟んで複数層のスチールコード層を巻回してグリーンタイヤを成形し、該グリーンタイヤをモールド内で加硫することで、図１に示す構造を有する空気入りタイヤを得た。加硫後におけるスチールコード層のコード配置角度及びコード打ち込み本数は図９の通りであった。
【００４２】
〔実施例〕
図７に示すように、ドラム軸方向中央部からドラム軸方向外側に向かって外周長が漸減する成形ドラムを使用し、該成形ドラムの外周上に複数層のカーカス層を巻回し、該カーカス層の幅方向両端部をそれぞれビードコアの廻りに折り返し、カーカス層の外周上のトレッド領域にクッションゴム層を挟んで複数層のスチールコード層を巻回してグリーンタイヤを成形し、該グリーンタイヤをモールド内で加硫することで、図１に示す構造を有する空気入りタイヤを得た。加硫後におけるスチールコード層のコード配置角度及びコード打ち込み本数は図１０の通りであった。
【００４３】
図８〜図１０より、各タイヤの最大幅スチールコード層についての結果を抽出し、その比較結果を図１１に示した。この図１１から判るように、実施例の製造方法で得られた空気入りタイヤの最大幅スチールコード層は、従来例１，２の製造方法で得られた空気入りタイヤの最大幅スチールコード層に比べて、特に端末領域でコード配置角度が小さくなっていた。
【００４４】
次に、従来例１，２及び実施例の製造方法により多数の空気入りタイヤを製造し、これらタイヤを同様の使用条件で実車走行により評価し、その結果を図１２に示した。図１２は使用開始からの経過月と累積故障発生率との関係を示すものである。
【００４５】
図１２に示すように、従来例１の製造方法で得られた空気入りタイヤは、累積故障発生率が最終的に１２％に到達した。従来例２の製造方法で得られた空気入りタイヤは、２７ヵ月経過した時点では従来例１の場合に比べて改善されているが、未だ十分ではなかった。これに対して、実施例の製造方法で得られた空気入りタイヤは、２０ヵ月経過した時点で累積故障発生率が０％であって明らかな改善効果が認められた。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、成形ドラムの外周上にカーカス層及びスチールコード層を巻回してグリーンタイヤを成形するに際し、ドラム軸方向中央部で外周長が最大値となり、かつ該中央部からドラム軸方向外側に向かって外周長が漸減する形状に加工された成形ドラムを使用することにより、スチールコード層の端末側のリフト率を大きくし、その端末領域でのコード角度変化を大きくすることが可能になる。これにより、スチールコード層の端末領域におけるコード配置角度やコード間隔を適正化し、セパレーション故障の発生を抑制し、空気入りタイヤの耐久性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される建設車両用空気入りタイヤの一例を示す子午線半断面図である。
【図２】本発明が適用される建設車両用空気入りタイヤの他の例を示す子午線半断面図である。
【図３】本発明で使用される成形ドラムの一例を示す断面図である。
【図４】従来の成形ドラムの一例を示す断面図である。
【図５】従来の成形ドラムを用いて、楔状クッションゴム層を持たない空気入りタイヤを成形する際の成形ドラム上での積層構造を示す断面図である。
【図６】従来の成形ドラムを用いて、楔状クッションゴム層を有する空気入りタイヤを成形する際の成形ドラム上での積層構造を示す断面図である。
【図７】本発明に係る成形ドラムを用いて、楔状クッションゴム層を有する空気入りタイヤを成形する際の成形ドラム上での積層構造を示す断面図である。
【図８】楔状クッションゴム層を持たない空気入りタイヤを従来の製造方法で製造した場合について、スチールコード層のコード配置角度及びコード打ち込み本数と、クラウンセンターからの距離との関係を示すグラフである。
【図９】楔状クッションゴム層を有する空気入りタイヤを従来の製造方法で製造した場合について、スチールコード層のコード配置角度及びコード打ち込み本数と、クラウンセンターからの距離との関係を示すグラフである。
【図１０】楔状クッションゴム層を有する空気入りタイヤを本発明の製造方法で製造した場合について、スチールコード層のコード配置角度及びコード打ち込み本数と、クラウンセンターからの距離との関係を示すグラフである。
【図１１】図８〜図１０より各タイヤの最大幅スチールコード層についての結果を抽出して示すグラフである。
【図１２】累積故障発生率と経過月との関係を示すグラフである。
【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
６ スチールコード層（ブレーカー層）
６Ｘ 最大幅スチールコード層
６ａ 最大幅スチールコード層の端末位置
６ｂ 最大幅スチールコード層の中心位置
７ クッションゴム層
８ ラグ溝
１０ 成形ドラム
１１ グリーンタイヤ
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として建設現場で使用される建設車両用として好適な空気入りタイヤに関し、さらに詳しくは、トレッド部に埋設されるスチールコード層のセパレーション故障の発生を抑制し、空気入りタイヤの耐久性を向上するようにした空気入りタイヤの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
建設車両用空気入りタイヤでは、不整地走行時に突起物がトレッドを貫通して中途で走行不能になることを避けるため、トレッド部に１層以上のスチールコード層から構成される強固な保護層を埋設することが一般的である。
【０００３】
従来、このスチールコード層はカーカスラインに並行して配置されていたが、この場合、近年の車両の高出力化に伴って、スチールコード層の端末領域からのセパレーション故障が顕著に現れるようになっている。そのため、セパレーション故障対策として、スチールコード層の端末領域において、スチールコード層とカーカス層との間に、楔状の断面形状を有するクッションゴム層を配置することが行われている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
ところが、上記のようにクッションゴム層を付加した場合、本来の意図とは異なって走行初期段階でスチールコード層の端末からセパレーション故障が発生し易くなっている。
【０００５】
そこで、走行初期段階で故障したタイヤを解析した結果、セパレーション故障の発端となる最大幅スチールコード層の端末領域の特徴として、以下の点が確認された。第１に、スチールコード層の並びに乱れが認められる。つまり、コードが平行に並んでいないのである。第２に、タイヤ周方向に対するコード配置角度が狙いとする角度に比べて高い傾向にある。
【０００６】
これら現象は、楔状クッションゴム層を成形ドラム上で貼り合わせるに際し、スチールコード層が成形ドラム上でコンケイブ状（凹状）となり、タイヤモールド内ではコンベックス状（凸状）になる結果、スチールコード層の加硫時リフト率が中央領域より端末領域で小さくなるという不均一性に因るものである。
【０００７】
一般に、ラジアル構造を有する大型建設車両用空気入りタイヤでは、テンションメンバーとしての機能を有するスチールコード層（ベルト層）はタイヤ周方向に対するコード配置角度が１５度〜３０度の範囲を狙って設計される。この場合、ベルト層のリフト率は３〜８％の範囲にあることから、加硫工程でのベルト層のコード配置角度の変化は比較的小さくて済み、２度〜４度の範囲にある。従って、グリーンタイヤでのコード配置角度が３０度を超えることは殆どなく、互いに交差するスチールコード層の拘束力が強い。その結果、グリーンタイヤがタイヤモールド内に押し込められる工程で、スチールコード層の全幅にわたってコード配置角度の変化が均一になり易く、またコードの並びに乱れが生じることもない。
【０００８】
一方、バイアス構造又はベルテッドバイアス構造を有する大型建設車両用空気入りタイヤを成形する場合、スチールコード層（ベルト層）のリフト率が３０〜５５％の範囲になる。そのため、製品タイヤでのスチールコード層のコード配置角度として１５度〜３５度の範囲を狙う場合、グリーンタイヤでのコード配置角度を５５度〜６５度の範囲にしなければならない。この場合、クラウンセンター領域では、スチールコード層はパンタグラフ効果によって所定のコード配置角度になる。しかし、スチールコード層の端末領域に向かうに従って、互いに交差するスチールコード層の拘束力が弱まるため、端末領域ではパンタグラフ効果が期待できず、加硫リフト工程においてコード角度変化を起こさずにコード間隔が広がる動きが支配的となる。
【０００９】
ここで、タイヤサイズ４５／６５−４５ ５８ＰＲで、グリーンタイヤでのコード配置角度が５８度であるスチールコード層（ブレーカー層）を４層積層した空気入りタイヤについて、その製造上の問題点をより具体的に説明する。
【００１０】
図４は空気入りタイヤを製造するための従来の成形ドラムを示すものである。図４に示すように、成形ドラム２０は外径Ｄの円筒状をなし、ドラム軸方向の全域にわたって外周長が一定になっている。
【００１１】
上述した成形ドラム２０を用いて、楔状クッションゴム層を持たない空気入りタイヤ（図２）を成形する場合、図５に示すように、成形ドラム２０の外周上に複数層のカーカス層４を巻回し、該カーカス層４の幅方向両端部をそれぞれビードコア５の廻りに折り返し、カーカス層４の外周上のトレッド領域に複数層のスチールコード層６を巻回し、これらカーカス層４及びスチールコード層６を含むグリーンタイヤ２１を成形し、しかる後、該グリーンタイヤ２１をモールド内で加硫する。
【００１２】
このように製造された空気入りタイヤの場合、スチールコード層のタイヤ周方向に対するコード配置角度（度）及び単位幅当たりのコード打ち込み本数（本／５０ｍｍ）と、クラウンセンターからの距離との関係は、図８のようになる。但し、「１Ｂ」，「２Ｂ」，「３Ｂ」，「４Ｂ」はそれぞれカーカス側から数えて１〜４番目のスチールコード層を意味し、「Ｅｎｄ」はコード打ち込み本数を意味し、「Ａｎｇｌｅ」はコード配置角度を意味する。
【００１３】
図８の領域Ａは、スチールコード層が４層重なっている領域であり、パンタグラフ効果によるコード角度変化が支配的である。そのため、パンタグラフ効果に基づく計算値であるコード配置角度２７度±２度の範囲内に、実際のタイヤのコード配置角度が含まれていることが判る。
【００１４】
図８の領域Ｂは、スチールコード層の積層枚数が徐々に減少する領域であり、スチールコード層が４層、３層、２層となるに従い、積層されたスチールコード層同士の拘束力が弱くなる。そのため、パンタグラフ効果が弱まり、スチールコード層はコード角度変化を起こさずにコード間隔が広がろうとする動きの影響が現れてくる。
【００１５】
図８の領域Ｃは、最大幅スチールコード層が単層になる領域であり、この領域では自由端末となるため、スチールコード層はコード角度変化を伴わずにコード間隔が広がる動きが支配的となる。特に１層目の最大幅スチールコード層の端末領域ではグリーンタイヤでのコード配置角度（５８度）と実質的に変わらない約５７度である。
【００１６】
上記空気入りタイヤを実車走行させた場合、スチールコード層がカーカスラインに沿って配置されているため、撓みの大きい使用条件では繰り返しの接地変形に起因するコード端末への応力集中が顕著に発生することになる。そのため、近年の高出力車両では、走行中期以降においてスチールコード層の端末領域を起点としてセパレーション故障を生じ易いのである。
【００１７】
一方、上述した成形ドラム２０を用いて、楔状クッションゴム層を有する空気入りタイヤ（図１）を成形する場合、図６に示すように、成形ドラム２０の外周上に複数層のカーカス層４を巻回し、該カーカス層４の幅方向両端部をそれぞれビードコア５の廻りに折り返し、カーカス層４の外周上のトレッド領域にクッションゴム層７を挟んで複数層のスチールコード層６を巻回し、これらカーカス層４とスチールコード層６との間隔をクッションゴム層７の厚さ配分に基づいてタイヤ軸方向外側に向けて徐々に大きくしたグリーンタイヤ２１を成形し、しかる後、該グリーンタイヤ２１をモールド内で加硫する。
【００１８】
このように製造された空気入りタイヤの場合、スチールコード層のタイヤ周方向に対するコード配置角度（度）及び単位幅当たりのコード打ち込み本数（本／５０ｍｍ）と、クラウンセンターからの距離との関係は、図９のようになる。
【００１９】
図９の領域Ａでは、パンタグラフ効果によるコード角度変化が支配的であり、図８との違いは認められない。図９の領域Ｂでは、図８に比べて加硫リフト工程でのコード角度変化が少なく、各スチールコード層でコード角度が高くなる傾向がある。図９の領域Ｃでは、コード配置角度がグリーンタイヤの状態よりも大きくなる傾向がある。特に問題となるのは、端末より内側でコード配置角度が６０度を超えた領域である。コード配置角度がグリーンタイヤの状態より大きくなった領域では、コードがタイヤ径方向に波状となる皺を形成する。
【００２０】
上記空気入りタイヤを実車走行させた場合、クッションゴム層の配置によりスチールコード層の曲率半径がトレッド接地面形状に近づくため、繰り返しの接地変形に起因するコード端末への応力集中は、本来、緩和される筈であるが、最大幅スチールコード層の端末領域でのコード配置角度が大きくなり過ぎるため応力緩和効果が十分に発揮されない。特に、コード端末に波状の皺部分が存在していると、走行初期段階でセパレーション故障が発生し易くなる。
【００２１】
【特許文献１】
特開２０００−１６０１９号公報
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、トレッド部に埋設されるスチールコード層のセパレーション故障の発生を抑制し、空気入りタイヤの耐久性を向上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。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
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、成形ドラムの外周上に少なくとも１層のカーカス層を巻回し、該カーカス層の幅方向両端部をそれぞれビードコアの廻りに折り返し、前記カーカス層の外周上のトレッド領域に少なくとも１層のスチールコード層を巻回し、これらカーカス層及びスチールコード層を含むグリーンタイヤを成形し、該グリーンタイヤをモールド内で加硫することにより、バイアス構造又はベルテッドバイアス構造を有する空気入りタイヤを製造する方法において、ドラム軸方向中央部で外周長が最大値となり、かつ該中央部からドラム軸方向外側に向かって外周長が漸減する形状に加工された成形ドラムを、前記カーカス層の巻回工程及び前記スチールコード層の巻回工程を含む前記グリーンタイヤの成形工程に用いたことを特徴とするものである。
【００２４】
また、本発明の空気入りタイヤの製造方法は、成形ドラムの外周上に少なくとも１層のカーカス層を巻回し、該カーカス層の幅方向両端部をそれぞれビードコアの廻りに折り返し、前記カーカス層の外周上のトレッド領域にクッションゴム層を挟んで少なくとも１層のスチールコード層を巻回し、これらカーカス層とスチールコード層との間隔を前記クッションゴム層の厚さ配分に基づいてタイヤ軸方向外側に向けて徐々に大きくしたグリーンタイヤを成形し、該グリーンタイヤをモールド内で加硫することにより、バイアス構造又はベルテッドバイアス構造を有する空気入りタイヤを製造する方法において、ドラム軸方向中央部で外周長が最大値となり、かつ該中央部からドラム軸方向外側に向かって外周長が漸減する形状に加工された成形ドラムを、前記カーカス層の巻回工程及び前記スチールコード層の巻回工程を含む前記グリーンタイヤの成形工程に用いると共に、最大幅を有するスチールコード層の端末位置での内周長がドラム軸方向中心位置での内周長より小さくなるように前記クッションゴム層の厚さ配分と前記成形ドラムの形状を設定したことを特徴とするものである。
【００２５】
このように成形ドラムの外周上にカーカス層及びスチールコード層を巻回してグリーンタイヤを成形するに際し、ドラム軸方向中央部で外周長が最大値となり、かつ該中央部からドラム軸方向外側に向かって外周長が漸減する形状に加工された成形ドラムを使用することにより、スチールコード層の端末側のリフト率を大きくし、その端末領域でのコード角度変化を大きくすることが可能になる。これにより、スチールコード層の端末領域におけるコード配置角度やコード間隔を適正化し、セパレーション故障の発生を防止することができる。特に、成形ドラムの外周上でスチールコード層がコンベックス形状となるように楔状のクッションゴム層の厚さ配分に合わせて成形ドラムのプロファイルを設定した場合、耐久性の向上効果が顕著になる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
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。
【００２７】
図１は本発明が適用される建設車両用空気入りタイヤを示し、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。左右一対のビード部３，３間には複数層のカーカス層４が装架され、そのカーカス層４の幅方向両端部がそれぞれビードコア５の廻りに折り返されている。これらカーカス層４はタイヤ周方向に対して傾斜する複数本のコードを含み、これらコードが層間で互いに交差するバイアス構造になっている。カーカス層４のタイヤ周方向に対するコード角度は、クラウン部で３６度〜４３度であることが好ましい。
【００２８】
一方、トレッド部１におけるカーカス層４の外周側には、複数層のスチールコード層（ブレーカー層）６が埋設されている。これらスチールコード層６はタイヤ周方向に対して傾斜する複数本のコードを含み、これらコードが層間で互いに交差している。スチールコード層６のタイヤ周方向に対するコード角度は、クラウン部中央領域で２０度〜３５度であることが好ましい。
【００２９】
カーカス層４とスチールコード層６との間には、楔状の断面形状を有するクッションゴム層７が挟み込まれている。これにより、スチールコード層６はタイヤ軸方向外側に向けて徐々にカーカス層４から離間している。また、トレッド部１には必要に応じてラグ溝８などの溝が形成されている。
【００３０】
図３は本発明で使用される成形ドラムを示すものである。図３に示すように、成形ドラム１０はドラム軸方向中央部で外周長が最大値となり、かつ該中央部からドラム軸方向外側に向かって外周長が漸減している。つまり、成形ドラム１０はドラム軸方向中央部での外径Ｄｃがドラム軸方向外端部での外径Ｄｓよりも大きくなっている。
【００３１】
上述した成形ドラム１０を用いて、楔状クッションゴム層を有する空気入りタイヤ（図１）を成形する場合、図７に示すように成形ドラム１０の外周上に複数層のカーカス層４を巻回し、該カーカス層４の幅方向両端部をそれぞれビードコア５の廻りに折り返し、カーカス層４の外周上のトレッド領域にクッションゴム層７を挟んで複数層のスチールコード層６を巻回し、これらカーカス層４とスチールコード層６との間隔をクッションゴム層７の厚さ配分に基づいてタイヤ軸方向外側に向けて徐々に大きくしたグリーンタイヤ１１を成形する。その後、グリーンタイヤ１１を成形ドラム１０から外してモールド内に投入し、そのモールド内でグリーンタイヤ１１を所定のリフト率で膨径させて加硫する。なお、リフト率とはグリーンタイヤでの径方向寸法に対するモールド内で膨径させた状態での径方向寸法の比率である。
【００３２】
ここで、最大幅を有するスチールコード層６Ｘの端末位置６ａでの内周長がそのドラム軸方向中心位置６ｂでの内周長より小さくなるようにクッションゴム層７の厚さ配分と成形ドラム１０の形状を設定する。つまり、カーカス層４とスチールコード層６との間にクッションゴム層７を挿入することで、スチールコード層６をタイヤ幅方向外側に向かって徐々にカーカス層４から離間させると共に、最大幅を有するスチールコード層６に対する加硫時のリフト率をタイヤ幅方向に略均一にし、或いは、端末領域でのリフト率を中央領域でのリフト率をよりも大きくし、その端末領域でのコード角度変化を従来よりも大きくするのである。これにより、スチールコード層６の端末領域におけるコード配置角度やコード間隔を適正化し、セパレーション故障の発生を防止することができる。
【００３３】
特に、成形ドラム１０の外周上でスチールコード層６がコンベックス形状となるように楔状のクッションゴム層７の厚さ配分に合わせて成形ドラム１０のプロファイルを規定した場合、スチールコード層６は成形ドラム１０上でコンベックス状となり、タイヤモールド内でもコンベックス状となるので、加硫リフト工程においてコードの動きに無理がなくなる。
【００３４】
このように製造された空気入りタイヤの場合、スチールコード層のタイヤ周方向に対するコード配置角度（度）及び単位幅当たりのコード打ち込み本数（本／５０ｍｍ）と、クラウンセンターからの距離との関係は、図１０のようになる。但し、「１Ｂ」，「２Ｂ」，「３Ｂ」，「４Ｂ」はそれぞれカーカス側から数えて１〜４番目のスチールコード層を意味し、「Ｅｎｄ」はコード打ち込み本数を意味し、「Ａｎｇｌｅ」はコード配置角度を意味する。
【００３５】
上記空気入りタイヤでは、加硫時においてスムーズなコード角度変化が生じた結果、図１０に示すように、スチールコード層の端末領域においてコード配置角度が比較的小さくなっている。特に１層目の最大幅スチールコード層の端末領域でのコード配置角度は約４８度である。
【００３６】
上述した実施形態では楔状クッションゴム層を有する空気入りタイヤを製造する場合について説明したが、本発明は楔状クッションゴム層を持たない空気入りタイヤを製造する場合にも適用可能である。この場合も、図４に示す成形ドラム１０を使用することができる。
【００３７】
つまり、楔状クッションゴム層を持たない空気入りタイヤ（図２）を製造する場合、成形ドラム１０の外周上に複数層のカーカス層４を巻回し、該カーカス層４の幅方向両端部をそれぞれビードコア５の廻りに折り返し、カーカス層５の外周上のトレッド領域に複数層のスチールコード層６を巻回し、これらカーカス層４及びスチールコード層６を含むグリーンタイヤを成形し、しかる後、該グリーンタイヤをモールド内で加硫すれば良い。
【００３８】
この場合も、スチールコード層６の端末側のリフト率を大きくし、その端末領域でのコード角度変化を大きくする効果が得られるので、スチールコード層６の端末領域におけるコード配置角度やコード間隔を適正化し、セパレーション故障の発生を防止することができる。
【００３９】
【実施例】
タイヤサイズ４５／６５−４５ ５８ＰＲで、４層のスチールコード層（ブレーカー層）を備えた建設車両用空気入りタイヤを、従来例１，２及び実施例の製造方法によりそれぞれ製作した。なお、全てのスチールコード層について、スチールコードの撚り構造を３＋９＋１５×０．２１５＋０．１５とし、グリーンタイヤでのコード配置角度を５８度とし、グリーンタイヤでのコード打ち込み本数を１７本／５０ｍｍとした。
【００４０】
〔従来例１〕
図５に示すように、円筒状の成形ドラムを使用し、該成形ドラムの外周上に複数層のカーカス層を巻回し、該カーカス層の幅方向両端部をそれぞれビードコアの廻りに折り返し、カーカス層の外周上のトレッド領域に複数層のスチールコード層を巻回してグリーンタイヤを成形し、該グリーンタイヤをモールド内で加硫することで、図２に示す構造を有する空気入りタイヤを得た。加硫後におけるスチールコード層のコード配置角度及びコード打ち込み本数は図８の通りであった。
【００４１】
〔従来例２〕
図６に示すように、円筒状の成形ドラムを使用し、該成形ドラムの外周上に複数層のカーカス層を巻回し、該カーカス層の幅方向両端部をそれぞれビードコアの廻りに折り返し、カーカス層の外周上のトレッド領域にクッションゴム層を挟んで複数層のスチールコード層を巻回してグリーンタイヤを成形し、該グリーンタイヤをモールド内で加硫することで、図１に示す構造を有する空気入りタイヤを得た。加硫後におけるスチールコード層のコード配置角度及びコード打ち込み本数は図９の通りであった。
【００４２】
〔実施例〕
図７に示すように、ドラム軸方向中央部からドラム軸方向外側に向かって外周長が漸減する成形ドラムを使用し、該成形ドラムの外周上に複数層のカーカス層を巻回し、該カーカス層の幅方向両端部をそれぞれビードコアの廻りに折り返し、カーカス層の外周上のトレッド領域にクッションゴム層を挟んで複数層のスチールコード層を巻回してグリーンタイヤを成形し、該グリーンタイヤをモールド内で加硫することで、図１に示す構造を有する空気入りタイヤを得た。加硫後におけるスチールコード層のコード配置角度及びコード打ち込み本数は図１０の通りであった。
【００４３】
図８〜図１０より、各タイヤの最大幅スチールコード層についての結果を抽出し、その比較結果を図１１に示した。この図１１から判るように、実施例の製造方法で得られた空気入りタイヤの最大幅スチールコード層は、従来例１，２の製造方法で得られた空気入りタイヤの最大幅スチールコード層に比べて、特に端末領域でコード配置角度が小さくなっていた。
【００４４】
次に、従来例１，２及び実施例の製造方法により多数の空気入りタイヤを製造し、これらタイヤを同様の使用条件で実車走行により評価し、その結果を図１２に示した。図１２は使用開始からの経過月と累積故障発生率との関係を示すものである。
【００４５】
図１２に示すように、従来例１の製造方法で得られた空気入りタイヤは、累積故障発生率が最終的に１２％に到達した。従来例２の製造方法で得られた空気入りタイヤは、２７ヵ月経過した時点では従来例１の場合に比べて改善されているが、未だ十分ではなかった。これに対して、実施例の製造方法で得られた空気入りタイヤは、２０ヵ月経過した時点で累積故障発生率が０％であって明らかな改善効果が認められた。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、成形ドラムの外周上にカーカス層及びスチールコード層を巻回してグリーンタイヤを成形するに際し、ドラム軸方向中央部で外周長が最大値となり、かつ該中央部からドラム軸方向外側に向かって外周長が漸減する形状に加工された成形ドラムを使用することにより、スチールコード層の端末側のリフト率を大きくし、その端末領域でのコード角度変化を大きくすることが可能になる。これにより、スチールコード層の端末領域におけるコード配置角度やコード間隔を適正化し、セパレーション故障の発生を抑制し、空気入りタイヤの耐久性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される建設車両用空気入りタイヤの一例を示す子午線半断面図である。
【図２】本発明が適用される建設車両用空気入りタイヤの他の例を示す子午線半断面図である。
【図３】本発明で使用される成形ドラムの一例を示す断面図である。
【図４】従来の成形ドラムの一例を示す断面図である。
【図５】従来の成形ドラムを用いて、楔状クッションゴム層を持たない空気入りタイヤを成形する際の成形ドラム上での積層構造を示す断面図である。
【図６】従来の成形ドラムを用いて、楔状クッションゴム層を有する空気入りタイヤを成形する際の成形ドラム上での積層構造を示す断面図である。
【図７】本発明に係る成形ドラムを用いて、楔状クッションゴム層を有する空気入りタイヤを成形する際の成形ドラム上での積層構造を示す断面図である。
【図８】楔状クッションゴム層を持たない空気入りタイヤを従来の製造方法で製造した場合について、スチールコード層のコード配置角度及びコード打ち込み本数と、クラウンセンターからの距離との関係を示すグラフである。
【図９】楔状クッションゴム層を有する空気入りタイヤを従来の製造方法で製造した場合について、スチールコード層のコード配置角度及びコード打ち込み本数と、クラウンセンターからの距離との関係を示すグラフである。
【図１０】楔状クッションゴム層を有する空気入りタイヤを本発明の製造方法で製造した場合について、スチールコード層のコード配置角度及びコード打ち込み本数と、クラウンセンターからの距離との関係を示すグラフである。
【図１１】図８〜図１０より各タイヤの最大幅スチールコード層についての結果を抽出して示すグラフである。
【図１２】累積故障発生率と経過月との関係を示すグラフである。
【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
６ スチールコード層（ブレーカー層）
６Ｘ 最大幅スチールコード層
６ａ 最大幅スチールコード層の端末位置
６ｂ 最大幅スチールコード層の中心位置
７ クッションゴム層
８ ラグ溝
１０ 成形ドラム
１１ グリーンタイヤ
Claims (2)
- 成形ドラムの外周上に少なくとも１層のカーカス層を巻回し、該カーカス層の幅方向両端部をそれぞれビードコアの廻りに折り返し、前記カーカス層の外周上のトレッド領域に少なくとも１層のスチールコード層を巻回し、これらカーカス層及びスチールコード層を含むグリーンタイヤを成形し、該グリーンタイヤをモールド内で加硫することにより、バイアス構造又はベルテッドバイアス構造を有する空気入りタイヤを製造する方法において、ドラム軸方向中央部で外周長が最大値となり、かつ該中央部からドラム軸方向外側に向かって外周長が漸減する形状に加工された成形ドラムを、前記カーカス層の巻回工程及び前記スチールコード層の巻回工程を含む前記グリーンタイヤの成形工程に用いた空気入りタイヤの製造方法。
- 成形ドラムの外周上に少なくとも１層のカーカス層を巻回し、該カーカス層の幅方向両端部をそれぞれビードコアの廻りに折り返し、前記カーカス層の外周上のトレッド領域にクッションゴム層を挟んで少なくとも１層のスチールコード層を巻回し、これらカーカス層とスチールコード層との間隔を前記クッションゴム層の厚さ配分に基づいてタイヤ軸方向外側に向けて徐々に大きくしたグリーンタイヤを成形し、該グリーンタイヤをモールド内で加硫することにより、バイアス構造又はベルテッドバイアス構造を有する空気入りタイヤを製造する方法において、ドラム軸方向中央部で外周長が最大値となり、かつ該中央部からドラム軸方向外側に向かって外周長が漸減する形状に加工された成形ドラムを、前記カーカス層の巻回工程及び前記スチールコード層の巻回工程を含む前記グリーンタイヤの成形工程に用いると共に、最大幅を有するスチールコード層の端末位置での内周長がドラム軸方向中心位置での内周長より小さくなるように前記クッションゴム層の厚さ配分と前記成形ドラムの形状を設定した空気入りタイヤの製造方法。
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