JP6109703B2 - タイヤビード部材及び空気入りタイヤの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、タイヤのビード部に配置されるビード部材、及びそれを用いた空気入りタイヤの製造方法に関する。

空気入りタイヤのビード部を形成するために用いられるビード部材は、一般に、ビードワイヤを束ねて環状に形成したビードコアと、硬質ゴム等の未加硫ゴムからなるビードフィラーとで構成され、ビードコアの外周に断面三角形状をなすビードフィラーが環状に貼り付けられた構造となっている。

かかるビード部材１００は、図６に示すように、グリーンタイヤの成型工程において、成型ドラム１０２の外周にカーカスプライ１０４を巻き付けた後、カーカスプライ１０４の幅方向端部に外挿される。そして、ステッチャーローラ１０６を用いて、ビードフィラー１０８がカーカスプライ１０４の外周面に沿わせて押さえつけられる。その後、ビード部材１００を包み込むようにカーカスプライ１０４の端部１０５が折り返され、更にサイドウォールゴムが積層され、その後、カーカスプライの中央部を膨らませてタイヤ形状に沿った変形を行わせた後、クラウン部にベルトとトレッドゴムを積層し、しかる後にモールドに挿入して加硫成型することで、空気入りタイヤが得られる。

従来のビードフィラー１０８は、一般に、図６に示すように断面二等辺三角形状をなしている。そのため、ステッチャーローラ１０６を押さえつけてタイヤ内側に折り曲げたときに、ビードフィラー１０８とビードコア１１０との接合面１１２に剥離方向に力が作用し、ビードフィラー１０８とビードコア１１０との剥離によりタイヤ成型性が損なわれるおそれがある。また、ビードフィラー１０８の先端部では、折り曲げによる周長変化が大きく、先端部に大きな皺が発生してエア溜まりの要因になる。

特許文献１では、エア溜まりを抑制するために、図７に示すように、ビードフィラー１２０に屈曲部１２２を設けてタイヤ内側に折り曲げた形状に形成することが提案されている。この場合、ビードフィラー１２０の先端部における周長変化を抑えて、皺の発生によるエア溜まりは抑制することができる。しかしながら、屈曲部１２２においてカーカスプライ１２４との間にエアが溜まりやすく、エア溜まりを解消するには不十分である。

特許文献２には、ビードフィラーの内側面に切欠を設け、該切欠によってビードフィラーを段階的に屈曲させた状態にして、ビード部材をカーカスプライの外周に装着することが開示されている。しかしながら、このような切欠を設けると、ビードフィラーの厚みが不均一になって剛性が確保できず、また、切欠部分にエアが溜まりやすいという問題がある。

一方、特許文献３には、ビードフィラーのインジェクション成形後におけるモールドからの離型性を改善するために、ビードフィラーの断面形状を、変曲点を有する奇数次曲線と直線との組み合わせで構成することが開示されている。このように断面形状を直線部と曲線部で構成することは開示されているものの、成型ドラムとの関係で直線部と曲線部をどのように形成するかは開示されていない。

特開平９−３１５１１３号公報 特開平５−２００９０７号公報 特開平３−２８１２１１号公報

本発明は、上記の点に鑑み、ビードコアとビードフィラーとの剥離を抑制するとともに、ビードフィラーとカーカスプライとの間でのエア溜まりを抑制することを目的とする。

本発明に係るタイヤビード部材は、環状のビードコアの外周に未加硫ゴムからなるビードフィラーを設けたタイヤビード部材において、前記ビードフィラーの内側面が、周方向に垂直な断面形状において、前記ビードコアとの接合位置から径方向外方に延びて成型ドラムの側面に平行な直線部と、前記直線部の先端からタイヤ内側に向かって湾曲して延びる曲線部とからなり、前記曲線部の曲率半径が前記成型ドラムの外周面と前記側面とを繋ぐ湾曲状の角部の曲率半径よりも大きく、前記成型ドラムの法線方向における該成型ドラムと前記ビードフィラーとの距離が、前記直線部と前記曲線部との境界から前記ビードフィラーの先端に向けて漸増するよう設けられたものである。

本発明に係る空気入りタイヤの製造方法は、成型ドラムの外周面にカーカスプライを巻き付け、前記カーカスプライの幅方向端部の外周面に環状のビード部材を装着する空気入りタイヤの製造方法において、前記ビード部材は、環状のビードコアと、前記ビードコアの外周に設けた未加硫ゴムからなるビードフィラーとで構成され、前記ビード部材を前記カーカスプライの端部に装着した段階で、前記ビードフィラーの内側面が、周方向に垂直な断面形状において、前記ビードコアとの接合位置から径方向外方に延びて成型ドラムの側面に平行な直線部と、前記直線部の先端からタイヤ内側に向かって湾曲して延びる曲線部とからなり、前記曲線部の曲率半径が前記成型ドラムの外周面と前記側面とを繋ぐ湾曲状の角部の曲率半径よりも大きく、前記成型ドラムの法線方向における該成型ドラムと前記ビードフィラーとの距離が、前記直線部と前記曲線部との境界から前記ビードフィラーの先端に向けて漸増している。

本発明によれば、ビードフィラーの形状を上記のように設定することにより、ビードコアとビードフィラーとの剥離を抑制することができ、また、ビードフィラーとカーカスプライとの間でのエア溜まりを抑制することができる。

実施形態に係る空気入りタイヤの製造工程においてビード部材をカーカスプライの端部に装着した状態を示す成型ドラムの半断面図である。 図１の要部拡大断面図である。 実施形態に係るビード部材の断面図である。 実施形態においてビードフィラーをカーカスプライに押し付けた状態を示す要部拡大断面図である。 実施形態においてカーカスプライの端部を折り返した状態を示す要部拡大断面図である。 従来例に係るビード部材をカーカスプライの端部に装着した状態を示す断面図である。 特許文献１に相当する比較例に係るビード部材をカーカスプライの端部に装着した状態を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

実施形態に係る空気入りタイヤは、図示を省略したが、左右一対のビード部と、ビード部からタイヤ径方向外方に延びる一対のサイドウォール部と、左右のサイドウォール部間に設けられたトレッド部とを備える。ビード部には、環状のビードコアと、その外周に設けられた硬質ゴム製のビードフィラーからなるビード部材が埋設されている。タイヤ内部には、一対のビード部間にまたがって延びるカーカスが埋設され、カーカスは、トレッド部からサイドウォール部を通りビード部において両端部が係止された少なくとも１枚のカーカスプライからなる。カーカスプライは、平行配列された複数本のカーカスコードをゴム被覆してなるものであり、カーカスプライの両端部は、ビード部においてビード部材の内側から外側に巻き上げられる（折り返す）ことにより係止される。トレッド部におけるカーカスの外周側には、少なくとも２枚のベルトプライからなるベルトが設けられており、カーカスの外周でトレッド部を補強する。カーカスの内周には、空気圧保持のためのインナーライナー層がタイヤ内面の全体にわたって設けられる。

以上のタイヤ構造は、一般的な空気入りタイヤの構造と同じである。本実施形態は、ビード部材の構成に特徴があり、以下、実施形態に係る空気入りタイヤの製造方法について、ビード部材を中心に説明する。

図１は、実施形態に係る空気入りタイヤの製造工程において、ビード部材１０をカーカスプライ１２の幅方向両端部１３，１３に装着した状態を示す成型ドラム５０の半断面図である。

成型ドラム５０は、ドラム軸方向（即ち、タイヤ幅方向）に三分割されており、中央部に配された中央ドラム５２と、その両側に配された端部ドラム５４，５４とが各々独立して拡縮可能に構成されている。

図１に示すように、まず、成型ドラム５０の外周に、インナーライナー層となるインナーライナー部材１４が巻き付けられ、次いで、その外周に、カーカスプライ１２が巻き付けられる。カーカスプライ１２は、長手方向の片端部を巻き付け始端として成型ドラム５０上に固定した状態で、成型ドラム５０を回転させることで円筒形状に成型される。

次いで、カーカスプライ１２の幅方向両端部１３，１３の外周面に、それぞれ環状のビード部材１０，１０が装着される。ビード部材１０を装着する際には、図示されるように、端部ドラム５４は中央ドラム５２に対して縮径されており、従って、中央ドラム５２の外周面６０と端部ドラム５４の外周面６４との間には所定の段差が形成されている。ビード部材１０は、この段差部５５の外側に沿わせて装着されており、すなわち、端部ドラム５４の幅方向内側端縁の外周に装着されている。

ビード部材１０は、図２及び図３に拡大して示すように、鋼線等のビードワイヤを束ねて環状に形成したビードコア１６と、硬質ゴム等の未加硫ゴムからなるビードフィラー１８とで構成され、断面矩形のビードコア１６の外周面に、断面形状が先端側ほど細く形成された環状のビードフィラー１８が接合一体化されている。かかるビード部材１０の製造方法は特に限定されず、例えば、ビードフィラーを射出成型によりビードコアと一体化してもよく、射出成型した環状のビードフィラーをビードコアに貼り付けてもよく、押出成型した帯状のビードフィラーをビードコアの外周面に貼り付けて環状に形成してもよい。

ビードコア１６の内周面は、図２に示すように、端部ドラム５４の外周面６４に巻き付けられたカーカスプライ１２の外周面に隙間なく当接した状態に外嵌している。また、ビードコア１６のタイヤ幅方向内側面は、中央ドラム５２の側面（軸方向端面）５６を覆うカーカスプライ１２に対して隙間なく当接した状態に配置されている。

ビードフィラー１８の内側面（タイヤ幅方向における内側面）２０は、図２及び図３に示す周方向に垂直な断面形状において、ビードコア１６との接合位置２２から径方向外方Ｋ１に延びる直線部２４と、該直線部２４の先端からタイヤ内側に向かって湾曲して延びる曲線部２６とからなる。

直線部２４は、成型ドラム５０の側面（詳細には、中央ドラム５２の軸方向端面）５６に平行であり、成型ドラム５０の軸芯に略垂直な環状の平面部（この平面部は側面５６に平行である。）を構成している。直線部２４は、中央ドラム５２の側面５６を覆うカーカスプライ１２に対して隙間なく当接した状態に配置されている。直線部２４の高さ（即ち、上記接合位置２２から直線部２４と曲線部２６との境界２８の径方向位置までの距離）Ｈは、特に限定しないが、２〜７ｍｍであることが好ましい。

直線部２４は、曲線部２６との境界２８を接点として当該曲線部２６と接する直線状部分である。そのため、曲線部２６は、直線部２４の先端（上端）から滑らかに接続されており、境界２８からタイヤ幅方向内側Ｗ１に向かって湾曲しながら径方向外方Ｋ１に延びている。曲線部２６は、直線部２４によって構成される上記環状の平面部の外周端からタイヤ幅方向内側Ｗ１に向かって湾曲して延びる環状の湾曲面部を構成しており、かかる内周側の平面部と外周側の湾曲面部とで、ビードフィラー１８の内側面が構成されている。

曲線部２６の曲率半径Ｒ１は、成型ドラム５０の角部５８の曲率半径Ｒ２よりも大きく設定されている（Ｒ１＞Ｒ２）。詳細には、図２に示すように、成型ドラム５０（詳細には、中央ドラム５２）の側面５６は、ドラム軸芯に対して垂直な壁面であり、上記断面形状においてドラム側の直線部を構成している。この側面５６と、成型ドラム５０（詳細には、中央ドラム５２）の外周面６０と、を繋ぐ面取り部としての角部５８は、湾曲面状をなしており、上記断面形状においてドラム側の曲線部を構成している。そして、この湾曲状の角部５８の曲率半径Ｒ２が、ビードフィラー１８の曲線部２６の曲率半径Ｒ１よりも小さい。

図２に示すように、直線部２４と曲線部２６との境界２８の径方向位置は、成型ドラム５０における側面５６と角部５８との境界６２の径方向位置と一致するように設定されている。ビード部材１０をカーカスプライ１２の端部１３に装着した状態では、ビードコア１６と端部ドラム５４の外周面６４との間には、カーカスプライ１２が介在するので（インナーライナー部材１４は介在しない。）、ビードコア１６の高さとともにカーカスプライ１２の厚みを加味して、上記境界２８と境界６２の高さが一致するように設定される。

成型ドラム（詳細には、中央ドラム）５２の法線方向における成型ドラム５２とビードフィラー１８との距離は、直線部２４と曲線部２６との境界２８からビードフィラー１８の先端３０に向けて漸増している。成型ドラム５２の法線方向とは、図２に示す周方向に垂直な断面形状において、成型ドラム５２の表面、即ち上記の側面５６、角部５８及び外周面６０に対する各法線の方向である。この法線方向における成型ドラム５２とビードフィラー１８との離間距離が、直線部２４では一定であり、上記境界２８からビードフィラー１８の先端３０に近づくにつれて徐々に大きくなっている。

一実施形態として、直線部２４と曲線部２６との境界２８での成型ドラム５２とビードフィラー１８間の上記法線方向での距離をＡとし、成型ドラム５２の角部５８と外周面６０との境界６６での成型ドラム５２とビードフィラー１８間の上記法線方向での距離をＢとし、ビードフィラー１８の先端３０での成型ドラム５２とビードフィラー１８間の上記法線方向での距離をＣとする。このとき、１．１×Ａ＜Ｂ＜５×Ａであり、かつ、１．１×Ｂ＜Ｃ＜１０×Ａであることが好ましい。なお、上記Ａは、図２に示すように、カーカスプライ１２とインナーライナー部材１４との合計厚みであり、この位置を含む直線部２４では、カーカスプライ１２とビードフィラー１８との間には隙間はなく、ここからビードフィラー１８の先端３０に向かってカーカスプライ１２との間の隙間３３が徐々に大きくなっている。

ビードフィラー１８の外側面（タイヤ幅方向における外側面）３２の断面形状については、特に限定しないが、この例では、図３に示すように、内側面２０と同様に、ビードコア１６との接合位置２２から径方向外方Ｋ１に延びる直線部３４と、該直線部３４の先端からタイヤ内側に向かって湾曲して延びる曲線部３６とからなり、ビードフィラー１８の断面形状が先端側ほど細くなるように設定されている。

以上の通りにカーカスプライ１２の幅方向両端部の外周面にビード部材１０を装着した後、図４に示すように、ステッチャーローラ６８などの押圧部材を用いて、ビードフィラー１８をカーカスプライ１２の外周面に沿わせて押さえつける。かかる押圧は、ビードフィラー１８の外側面３２に対して、ビードフィラー１８の径方向内側端部（即ち、ビードコア１６に対する接合位置２２の近傍）からビードフィラー１８の先端３０にかけてタイヤ幅方向内側に向かって行われる。

その後、図５に示すように、ビード部材１０を包み込むようにカーカスプライ１２の両端部１３を折り返す（即ち、ターンアップする）。このようなターンアップは、例えば、ターンアップ用のブラダーやステッチャーローラなどを用いて行うことができる。

ターンアップ後の工程は従来の製造方法と同様であり、サイドウォール部となるサイドウォール部材が所定位置に配設された後、中央部を膨らませてタイヤ形状に沿った変形が行われ、踏面部にベルト層となるベルトプライおよびトレッド部材が配設されることで、グリーンタイヤが成型される。得られたグリーンタイヤを、加硫成形型であるモールドにセットし、加硫成型することにより空気入りタイヤが得られる。

以上よりなる本実施形態であると、図２に示すように、ビード部材１０をカーカスプライ１１の端部１３に装着した段階で、ビードフィラー１８の断面形状が、そのタイヤ幅方向内側の成型ドラム１０の断面形状（即ち、中央ドラム５２の端部形状）に沿うように、直線部２４と曲線部２６を有して、タイヤ幅方向内側に湾曲した形状をなしている。そのため、この段階からステッチャーローラ６８でビードフィラー１８をカーカスプライ１２の外周面に沿わせて押さえつけるときに、ビードフィラー１８とビードコア１６との接合面に作用する剥離方向の力（ビードフィラー１８がタイヤ幅方向内側に倒れ込むような力）を小さくすることができ、ビードフィラー１８とビードコア１６との剥離を抑制することができる。

また、ビードフィラー１８とカーカスプライ１２との間の隙間３３が、根元側の直線部２４では存在せず、直線部２４と曲線部２６との境界２８から先端３０に向かって漸増するように構成されているので、図４に示すようにステッチャーローラ６８でタイヤ内側に向かって順次押圧していくときに、ビードフィラー１８とカーカスプライ１２との間からエアが抜け易い。そのため、ビードフィラー１８とカーカスプライ１２との間でのエア溜まりを効果的に抑制することができる。よって、これらの剥離やエア溜まりに起因するタイヤ成型不良を効果的に抑制することができる。

また、本実施形態であると、ビードフィラー１８における直線部２４と曲線部２６との境界２８の位置を、成型ドラム１０における側面５６と角部５８との境界６２の位置と一致させたので、ステッチャーローラ６８で押圧するときに上記接合面に作用する剥離方向の力をより効果的に抑えることができ、エア溜まりの抑制効果にも優れる。

以上の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。

１０…ビード部材、１２…カーカスプライ、１６…ビードコア、１８…ビードフィラー
２０…内側面、２２…接合位置、２４…直線部、２６…曲線部
２８…直線部と曲線部の境界、３０…ビードフィラーの先端
５０…成型ドラム、５６…側面、５８…角部、６０…外周面、６２…側面と角部との境界
Ｒ１…曲線部の曲率半径、Ｒ２…角部の曲率半径、Ｋ１…径方向外方

Claims (5)

1. 環状のビードコアの外周に未加硫ゴムからなるビードフィラーを設けたタイヤビード部材において、
   前記ビードフィラーの内側面が、周方向に垂直な断面形状において、前記ビードコアとの接合位置から径方向外方に延びて成型ドラムの側面に平行な直線部と、前記直線部の先端からタイヤ内側に向かって湾曲して延びる曲線部とからなり、前記曲線部の曲率半径が前記成型ドラムの外周面と前記側面とを繋ぐ湾曲状の角部の曲率半径よりも大きく、前記成型ドラムの法線方向における該成型ドラムと前記ビードフィラーとの距離が、前記直線部と前記曲線部との境界から前記ビードフィラーの先端に向けて漸増するよう設けられた
   ことを特徴とするタイヤビード部材。
2. 前記ビードフィラーにおける前記直線部と前記曲線部との境界の径方向位置が、前記成型ドラムにおける前記側面と前記角部との境界の径方向位置と一致するよう設けられたことを特徴とする請求項１記載のタイヤビード部材。
3. 成型ドラムの外周にカーカスプライを巻き付け、前記カーカスプライの幅方向端部の外周面に環状のビード部材を装着する空気入りタイヤの製造方法において、
   前記ビード部材は、環状のビードコアと、前記ビードコアの外周に設けた未加硫ゴムからなるビードフィラーとで構成され、前記ビード部材を前記カーカスプライの端部に装着した段階で、前記ビードフィラーの内側面が、周方向に垂直な断面形状において、前記ビードコアとの接合位置から径方向外方に延びて成型ドラムの側面に平行な直線部と、前記直線部の先端からタイヤ内側に向かって湾曲して延びる曲線部とからなり、前記曲線部の曲率半径が前記成型ドラムの外周面と前記側面とを繋ぐ湾曲状の角部の曲率半径よりも大きく、前記成型ドラムの法線方向における該成型ドラムと前記ビードフィラーとの距離が、前記直線部と前記曲線部との境界から前記ビードフィラーの先端に向けて漸増している
   ことを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。
4. 前記カーカスプライの端部に装着した前記ビード部材の前記ビードフィラーを前記カーカスプライの外周面に沿わせて押さえつけ、その後、前記ビード部材を包み込むように前記カーカスプライの端部を折り返すことを特徴とする請求項３記載の空気入りタイヤの製造方法。
5. 前記ビードフィラーにおける前記直線部と前記曲線部との境界の径方向位置が、前記成型ドラムにおける前記側面と前記角部との境界の径方向位置と一致していることを特徴とする請求項３又は４記載の空気入りタイヤの製造方法。

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