JPWO2008065832A1

JPWO2008065832A1 - 空気入りタイヤの製造方法

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Publication number: JPWO2008065832A1
Application number: JP2008546914A
Authority: JP
Inventors: 磯部　哲; 哲磯部
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2006-11-30
Filing date: 2007-10-23
Publication date: 2010-03-04
Anticipated expiration: 2027-10-23
Also published as: CN101541521A; EP2093045A4; EP2093045A1; WO2008065832A1; JP5040922B2; US20100032072A1

Abstract

ゴム被覆された１本又は複数本のスチールコードを含むジョイントレス材を用いて周方向補強層を形成するにあたって、ジョイントレス材の巻き付け位置のバラツキに起因するエア溜まりの発生を防止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。本発明の空気入りタイヤの製造方法は、トレッド部におけるカーカス層の外周側に、ゴム被覆された１本又は複数本のスチールコードを含むジョイントレス材をタイヤ周方向に配向させつつタイヤ軸方向に螺旋状に巻き付けて周方向補強層を形成するようにした空気入りタイヤの製造方法において、前記ジョイントレス材の横断面形状を実質的に平行四辺形とし、その平行四辺形の傾斜角度αを５°≦α≦２０°の範囲に設定したものである。

Description

本発明は、ゴム被覆された１本又は複数本のスチールコードを含むジョイントレス材を用いて周方向補強層を形成する空気入りタイヤを製造する方法に関し、更に詳しくは、ジョイントレス材の巻き付け位置のバラツキに起因するエア溜まりの発生を防止することを可能にした空気入りタイヤの製造方法に関する。

主に偏平率６０％以下の重荷重用ラジアルタイヤにおいて、トレッド部におけるカーカス層の外周側に、ゴム被覆された１本又は複数本のスチールコードを含むジョイントレス材からなる周方向補強層を追加することで、ベルト部の耐久性を高めることが提案されている。

従来、上述のようなジョイントレス材をタイヤ周方向に配向させつつタイヤ軸方向に螺旋状に巻き付けて周方向補強層を形成するに当たって、そのジョイントレス材の横断面形状は円形、正方形又は長方形になっている。つまり、ジョイントレス材が１本のスチールコードを含む場合は横断面形状が円形又は正方形であり、ジョイントレス材が複数本のスチールコードを含む場合は横断面形状が長方形である。しかしながら、ジョイントレス材の巻き付け時にその巻き付け位置にバラツキを生じると、それがタイヤ内部にエア溜まりを生じさせる原因になる。

このような不都合に鑑みて、ジョイントレス材にコードが埋設された主部と該主部から突き出す被覆ゴムからなる縁部とを設け、ジョイントレス材の巻き付け時に縁部を主部に対して重ね合わせることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、主部と縁部を備えたジョイントレス材を安定的に成形することは困難であり、或いは、成形コストが高くなるため、そのようなジョイントレス材を用いることは必ずしも最善策ではない。
日本国特開平８−１３２８２２号公報

本発明の目的は、ゴム被覆された１本又は複数本のスチールコードを含むジョイントレス材を用いて周方向補強層を形成するにあたって、ジョイントレス材の巻き付け位置のバラツキに起因するエア溜まりの発生を防止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。

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、トレッド部におけるカーカス層の外周側に、ゴム被覆された１本又は複数本のスチールコードを含むジョイントレス材をタイヤ周方向に配向させつつタイヤ軸方向に螺旋状に巻き付けて周方向補強層を形成するようにした空気入りタイヤの製造方法において、前記ジョイントレス材の横断面形状を実質的に平行四辺形とし、その平行四辺形の傾斜角度αを５°≦α≦２０°の範囲に設定したことを特徴とするものである。

本発明では、ゴム被覆された１本又は複数本のスチールコードを含むジョイントレス材を用いて周方向補強層を形成するにあたって、ジョイントレス材の横断面形状を実質的に平行四辺形とし、その平行四辺形の傾斜角度αを規定することにより、ジョイントレス材の巻き付け位置にバラツキを生じた場合であっても、それに起因するエア溜まりの発生を防止することができる。しかも、横断面形状が平行四辺形をなすジョイントレス材は平行四辺形の開口部を有する口金を通して簡単に成形することができる。

本発明において、周方向補強層に用いるスチールコードの最外撚りがＳ撚りの場合はジョイントレス材の横断面形状を左下がりの平行四辺形として該ジョイントレス材の巻き付けをタイヤ軸方向右側から左側へ行い、周方向補強層に用いるスチールコードの最外撚りがＺ撚りの場合はジョイントレス材の横断面形状を右下がりの平行四辺形として該ジョイントレス材の巻き付けをタイヤ軸方向左側から右側へ行うことが好ましい。つまり、巻き付け時にジョイントレス材に発生する捩れの方向はスチールコードの撚り構造によって異なるため、その撚り構造に応じてジョイントレス材の横断面形状及び巻き付け方向を適正化することにより、エア溜まりの発生を更に効果的に防止することが可能になる。

周方向補強層に用いるスチールコードの外径は１．２ｍｍ〜２．２ｍｍであり、該周方向補強層におけるスチールコードの打ち込み本数は１７本／５０ｍｍ〜３０本／５０ｍｍであることが好ましい。周方向補強層に用いるスチールコードの外径及び打ち込み本数を上記範囲に設定することは、特に偏平率６０％以下の重荷重用ラジアルタイヤにおいて好適である。また、周方向補強層のコード角度はタイヤ周方向に対して０°〜５°であることが好ましい。

周方向補強層を形成する工程において、平行四辺形の開口部を有する口金を備えたゴム被覆装置を用いて１本又は複数本のスチールコードに対してゴムを被覆することでジョイントレス材を成形し、そのゴム被覆装置の口金から排出されるジョイントレス材を成形ドラムに直接供給することが好ましい。これにより、横断面形状が平行四辺形をなすジョイントレス材の形状を良好に維持した状態で周方向補強層を形成することができる。

図１は本発明の実施形態からなる重荷重用空気入りラジアルタイヤの要部を示す子午線半断面図である。図２は本発明の他の実施形態からなる重荷重用空気入りラジアルタイヤの要部を示す子午線半断面図である。図３は周方向補強層に用いるスチールコードを例示する断面図である。図４はゴム被覆された１本のスチールコードを含むジョイントレス材を示す断面図である。図５はゴム被覆された複数本のスチールコードを含むジョイントレス材を示す断面図である。図６はジョイントレス材の横断面形状と巻き付け方向の観測方向を示す説明図である。図７はスチールコードの最外撚りがＳ撚りの場合のジョイントレス材の挙動を示す断面図である。図８はスチールコードの最外撚りがＳ撚りの場合のジョイントレス材の巻き付け方向を示す断面図である。図９はスチールコードの最外撚りがＺ撚りの場合のジョイントレス材の挙動を示す断面図である。図１０はスチールコードの最外撚りがＺ撚りの場合のジョイントレス材の巻き付け方向を示す断面図である。図１１はジョイントレス材を成形するためのゴム被覆装置を示す平面図である。図１２は図１１のゴム被覆装置の口金を示す正面図である。

符号の説明

１トレッド部
２カーカス層
３ａ〜３ｄベルト層
４周方向補強層
４０ジョイントレス材
Ｃスチールコード

以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明の実施形態からなる重荷重用空気入りラジアルタイヤの要部を示すものである。図１に示すように、トレッド部１におけるカーカス層２の外周側には補強コードを含むベルト層３ａ〜３ｄが埋設されている。カーカス側から数えて１番目のベルト層３ａのタイヤ周方向に対するコード角度は４５°〜９０°であり、ベルト層３ｂ〜３ｄのタイヤ周方向に対するコード角度は５°〜３０°である。ベルト層の数は特に限定されるものではないが、ここでは重荷重用ラジアルタイヤにおいて一般的な４層構造が採用されている。カーカス層側から数えて２番目のベルト層３ｂと３番目のベルト層３ｃは補強コードが互いに交差する関係にある。これら交差関係にあるベルト層３ｂ，３ｃの間には周方向補強層４が配置されている。

なお、周方向補強層４はカーカス層２の外周側に配置されるが、図２のようにベルト層３ｃ，３ｄの間、即ち、交差関係にあるベルト層３ｂ，３ｃの外周側に配置しても良く、それ以外に、カーカス層２とベルト層３ａとの間、ベルト層３ａ，３ｂの間、或いは、保護用ベルト層３ｄの外周側に配置しても良い。

周方向補強層４は、ゴム被覆された１本又は複数本のスチールコードを含むジョイントレス材をタイヤ周方向に配向させつつタイヤ軸方向に螺旋状に巻き付けることで形成され、そのコード角度はタイヤ周方向に対して例えば０°〜５°である。この周方向補強層４は、特に偏平率６０％以下の重荷重用ラジアルタイヤにおいて高内圧によるトレッド部１の膨らみを抑える目的で設置されている。そのため、周方向補強層４に用いるスチールコードの外径は１．２ｍｍ〜２．２ｍｍであり、該周方向補強層におけるスチールコードの打ち込み本数は１７本／５０ｍｍ〜３０本／５０ｍｍであると良い。スチールコードの外径が１．２ｍｍ未満であると補強効果が不十分になるため耐久性が低下し、逆に２．２ｍｍを超えると周方向補強層の厚さが過大になる。また、スチールコードの打ち込み本数が１７本／５０ｍｍ未満であると補強効果が不十分になるため耐久性が低下し、逆に３０本／５０ｍｍを超えると空気入りタイヤの製造コストが増加する。

図３は周方向補強層に用いるスチールコードを例示するものである。図３において、スチールコードＣは、複数本のスチールフィラメントｆを撚り合わせてなる複数本の下撚りコードＣ₀を更に撚り合わせた撚り構造を有している。スチールコードＣの外径Ｒは外接円の直径である。周方向補強層４に用いるスチールコードＣとしては上記撚り構造を有するものが好ましいが、他の撚り構造であっても良い。

図４及び図５はそれぞれ周方向補強層を形成するためのジョイントレス材を例示するものである。図４はゴム被覆された１本のスチールコードＣを含むジョイントレス材４０を示している。一方、図５はゴム被覆された複数本のスチールコードＣを含むジョイントレス材４０を示している。いずれの場合も、ジョイントレス材４０の横断面形状は実質的に平行四辺形をなし、その平行四辺形の傾斜角度αが５°≦α≦２０°の範囲、より好ましくは、５°≦α≦１５°の範囲に設定されている。傾斜角度αとはタイヤ軸方向と略平行に配置される基準辺と該基準辺に対して傾斜する傾斜辺とを想定したとき、基準辺に対する垂線と傾斜辺とがなす角度である。

上述した空気入りラジアルタイヤを製造する場合、ベルト層３ａ〜３ｄ及び周方向補強層４からなるベルト部材の製造工程において、ゴム被覆された１本又は複数本のスチールコードＣを含むジョイントレス材４０をタイヤ周方向に配向させつつタイヤ軸方向に螺旋状に巻き付けて周方向補強層４を形成する。その一方で、カーカス層２を含む１次グリーンタイヤを成形する。そして、１次グリーンタイヤを膨径させつつ該１次グリーンタイヤのトレッド部に対応する位置に周方向補強層４を含むベルト部材を接合して２次グリーンタイヤを成形した後、該２次グリーンタイヤの加硫を行う。

上述のようにゴム被覆された１本又は複数本のスチールコードＣを含むジョイントレス材４０を用いて周方向補強層４を形成するにあたって、ジョイントレス材４０の横断面形状を実質的に平行四辺形とし、その平行四辺形の傾斜角度αを上記範囲に規定することにより、ジョイントレス材４０の巻き付け位置にバラツキを生じた場合であっても、それに起因するエア溜まりの発生を防止することができる。つまり、タイヤ軸方向に隣り合うジョイントレス材４０のピッチが小さ過ぎたり、大き過ぎたりした場合であっても、傾斜角度αに基づいて傾斜するジョイントレス材４０の側部同士が互いに重なり合うため、ジョイントレス材４０の相互間に大きな空隙が形成されたり、ジョイントレス材４０上に大きな突出部が形成されるのを回避することができる。ここで、傾斜角度αが５°未満であるとエア溜まりの発生を防止する効果が不十分になり、逆に２０°を超えるとスチールコードＣに対してゴム被覆を行う際にゴム剥げを生じ易くなる。このようなゴム剥げは耐久性を悪化させる要因となる。

上記タイヤ製造方法においては、周方向補強層４に用いるスチールコードＣの最外撚りに応じてジョイントレス材４０の横断面形状と巻き付け方向を適正化すると良い。即ち、周方向補強層４に用いるスチールコードＣの最外撚り（最終撚り工程での撚り）がＳ撚りの場合はジョイントレス材４０の横断面形状を左下がりの平行四辺形として該ジョイントレス材４０の巻き付けをタイヤ軸方向右側から左側へ行い、周方向補強層４に用いるスチールコードＣの最外撚りがＺ撚りの場合はジョイントレス材４０の横断面形状を右下がりの平行四辺形として該ジョイントレス材４０の巻き付けをタイヤ軸方向左側から右側へ行うようにする。なお、ジョイントレス材４０の横断面形状と巻き付け方向は、図６に示すように、成形ドラムＤに対してジョイントレス材４０を巻き付ける際、ジョイントレス材４０の進行方向と対向する側から見たときに観測される形状及び方向である。

図７はスチールコードの最外撚りがＳ撚りの場合のジョイントレス材の挙動を示し、図８はスチールコードの最外撚りがＳ撚りの場合のジョイントレス材の巻き付け方向を示すものである。図７に示すように、Ｓ撚りのスチールコードＣを含むジョイントレス材４０は張力が掛かると捩じれ変形を生じて元の形状（破線にて図示）から右側へ変形しようとする。そこで、図８に示すように、上記挙動を示すジョイントレス材４０を左下がりの平行四辺形として該ジョイントレス材４０の巻き付け方向を矢印Ａ１の方向（タイヤ軸方向右側から左側）とする。これにより、ジョイントレス材４０の周囲でのエア溜まりの発生をより効果的に防止することができる。

図９はスチールコードの最外撚りがＺ撚りの場合のジョイントレス材の挙動を示し、図１０はスチールコードの最外撚りがＺ撚りの場合のジョイントレス材の巻き付け方向を示すものである。図９に示すように、Ｚ撚りのスチールコードＣを含むジョイントレス材４０は張力が掛かると捩じれ変形を生じて元の形状（破線にて図示）から左側へ変形しようとする。そこで、図１０に示すように、上記挙動を示すジョイントレス材４０を右下がりの平行四辺形として該ジョイントレス材４０の巻き付け方向を矢印Ａ２の方向（タイヤ軸方向左側から右側）とする。これにより、ジョイントレス材４０の周囲でのエア溜まりの発生をより効果的に防止することができる。

図１１はジョイントレス材を成形するためのゴム被覆装置を示す平面図であり、図１２はその口金を示す正面図である。図１１において、ゴム被覆装置１０は、押出しヘッド１１と、押出しヘッド１１に取り付けられた口金１２とを備えている。口金１２は、図１２に示すように、平行四辺形をなす開口部１３を有している。このゴム被覆装置１０では、１本又は複数本のスチールコードＣが押出しヘッド１１の内部を通過する際にスチールコードＣの周囲にゴムが被覆され、横断面形状が実質的に平行四辺形をなすジョイントレス材４０が口金１２から排出されるようになっている。

上述した空気入りタイヤの製造方法では、周方向補強層４を形成する工程において、平行四辺形の開口部１３を有する口金１２を備えたゴム被覆装置１０を用いて１本又は複数本のスチールコードＣに対してゴムを被覆することで横断面形状が実質的に平行四辺形をなすジョイントレス材４０を成形し、ゴム被覆装置１０の口金１２から排出されるジョイントレス材４０をリールに巻き取ることなく成形ドラムＤに対して直接供給することが望ましい。これにより、口金１２の開口部１３によって規定されるジョイントレス材４０の横断面形状を良好に維持した状態で周方向補強層４を形成することができる。

上述した空気入りタイヤの製造方法は、周方向補強層を備えた各種タイヤの製造に適用可能であるが、特に偏平率６０％以下の重荷重用ラジアルタイヤを製造する場合に好適である。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明したが、添付の請求の範囲によって規定される本発明の精神及び範囲を逸脱しない限りにおいて、これに対して種々の変更、代用及び置換を行うことができると理解されるべきである。

トレッド部におけるカーカス層の外周側に、ゴム被覆された複数本のスチールコードを含むジョイントレス材をタイヤ周方向に配向させつつタイヤ軸方向に螺旋状に巻き付けて周方向補強層を形成することにより、タイヤサイズ４３５／４５Ｒ２２．５の空気入りタイヤを製造するにあたって、ジョイントレス材の横断面形状を実質的に平行四辺形とし、その平行四辺形の傾斜角度αを種々異ならせた（実施例１〜２、従来例１及び比較例１〜２）。但し、周方向補強層に用いるスチールコードの最外撚り方向、巻き付け方向、外径及び打ち込み本数の条件は共通にした。

これら実施例１〜２、従来例１及び比較例１〜２について、下記の方法により、ゴム剥げ率とエア溜まり不良率を評価し、その結果を表１に示した。

ゴム剥げ率：
複数本のスチールコードを含むジョイントレス材を供給過程においてセンサーにより検査し、ジョイントレス材の全長に対してスチールコードが露出している部分の長さの比率（％）を求めた。

エア溜まり不良率：
完成タイヤに対してシェアログラフィー(Shearography)検査を行った。つまり、完成タイヤを真空下に配置してエア溜まりによる膨らみを目視により確認し、エア溜まり不良が発生したタイヤの比率（％）を求めた。

この表１から明らかなように、実施例１〜２ではゴム剥げ率及びエア溜まり不良率について良好な結果がえられた。一方、従来例１及び比較例１〜２ではゴム剥げ率又はエア溜まり不良率について良好な結果が得られなかった。

次に、トレッド部におけるカーカス層の外周側に、ゴム被覆された複数本のスチールコードを含むジョイントレス材をタイヤ周方向に配向させつつタイヤ軸方向に螺旋状に巻き付けて周方向補強層を形成することにより、タイヤサイズ４３５／４５Ｒ２２．５の空気入りタイヤを製造するにあたって、ジョイントレス材の横断面形状を実質的に平行四辺形とし、その平行四辺形の傾斜角度αを１０°とし、スチールコードの最外撚り方向及び巻き付け方向を種々異ならせた（実施例３〜６）。但し、周方向補強層に用いるスチールコードの外径及び打ち込み本数の条件は共通にした。

これら実施例３〜６について、上記の方法により、ゴム剥げ率とエア溜まり不良率を評価し、その結果を表２に示した。

この表２から、周方向補強層に用いるスチールコードの最外撚りがＳ撚りの場合はジョイントレス材の巻き付けをタイヤ軸方向右側から左側へ行い、周方向補強層に用いるスチールコードの最外撚りがＺ撚りの場合はジョイントレス材の巻き付けをタイヤ軸方向左側から右側へ行うことにより、エア溜まり不良率の低減効果が大きくなることが判る。

次に、トレッド部におけるカーカス層の外周側に、ゴム被覆された複数本のスチールコードを含むジョイントレス材をタイヤ周方向に配向させつつタイヤ軸方向に螺旋状に巻き付けて周方向補強層を形成することにより、タイヤサイズ４３５／４５Ｒ２２．５の空気入りタイヤを製造するにあたって、ジョイントレス材の横断面形状を実質的に平行四辺形とし、その平行四辺形の傾斜角度αを１０°とし、スチールコードの外径及び打ち込み本数を種々異ならせた（実施例７〜９）。但し、周方向補強層に用いるスチールコードの最外撚り方向及び巻き付け方向の条件は共通にした。

これら実施例７〜９について、上記の方法により、ゴム剥げ率とエア溜まり不良率を評価し、その結果を表３に示した。

また、実施例７〜９及び前述の実施例３について、下記の方法により、耐久性、重量、製造コストを評価し、その結果を表３に併せて示した。

耐久性：
各試験タイヤをリムサイズ２２．５×１４．００のリムに装着し、空気圧９００ｋＰａにしてドラム試験機に取り付け、速度４５ｋｍ／ｈ、荷重６８．６５ｋＮで走行試験を実施し、タイヤが破壊するまでの走行距離を測定した。評価結果は、実施例３を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど耐久性が優れていることを意味する。

重量：
各試験タイヤの重量を測定した。評価結果は、実施例３を１００とする指数にて示した。この指数値が小さいほど軽量であることを意味する。

製造コスト：
各試験タイヤの製造コストを求めた。評価結果は、実施例３を１００とする指数にて示した。この指数値が小さいほど製造コストが低いことを意味する。

この表３から、周方向補強層に用いるスチールコードの打ち込み本数が規定範囲を下回ると耐久性が悪化し、周方向補強層に用いるスチールコードの外径が規定範囲を下回ると耐久性が悪化し、周方向補強層に用いるスチールコードの打ち込み本数が規定範囲を上回ると製造コストが増加することが判る。

Claims

トレッド部におけるカーカス層の外周側に、ゴム被覆された１本又は複数本のスチールコードを含むジョイントレス材をタイヤ周方向に配向させつつタイヤ軸方向に螺旋状に巻き付けて周方向補強層を形成するようにした空気入りタイヤの製造方法において、前記ジョイントレス材の横断面形状を実質的に平行四辺形とし、その平行四辺形の傾斜角度αを５°≦α≦２０°の範囲に設定したことを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。
前記周方向補強層に用いるスチールコードの最外撚りがＳ撚りの場合は前記ジョイントレス材の横断面形状を左下がりの平行四辺形として該ジョイントレス材の巻き付けをタイヤ軸方向右側から左側へ行い、前記周方向補強層に用いるスチールコードの最外撚りがＺ撚りの場合は前記ジョイントレス材の横断面形状を右下がりの平行四辺形として該ジョイントレス材の巻き付けをタイヤ軸方向左側から右側へ行うことを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤの製造方法。
前記周方向補強層に用いるスチールコードの外径が１．２ｍｍ〜２．２ｍｍであり、該周方向補強層におけるスチールコードの打ち込み本数が１７本／５０ｍｍ〜３０本／５０ｍｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の空気入りタイヤの製造方法。
前記周方向補強層のコード角度がタイヤ周方向に対して０°〜５°であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りタイヤの製造方法。
前記周方向補強層を形成する工程において、平行四辺形の開口部を有する口金を備えたゴム被覆装置を用いて１本又は複数本のスチールコードに対してゴムを被覆することで前記ジョイントレス材を成形し、前記ゴム被覆装置の口金から排出される前記ジョイントレス材を成形ドラムに直接供給することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の空気入りタイヤの製造方法。