JP2019084863A

JP2019084863A - 重荷重用空気入りタイヤおよびその製造方法

Info

Publication number: JP2019084863A
Application number: JP2017212394A
Authority: JP
Inventors: 達也増山; Tatsuya Masuyama
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2017-11-02
Filing date: 2017-11-02
Publication date: 2019-06-06
Anticipated expiration: 2037-11-02
Also published as: JP7006143B2

Abstract

【課題】カーカス層の折り返し部を覆う複数の補強層のエッジセパレーションを防止することを可能にした重荷重用空気入りタイヤおよびその製造方法を提供する。【解決手段】カーカス層４の折り返し部の外側に複数の補強層８を有する重荷重用空気入りタイヤにおいて、複数の補強層８のそれぞれのタイヤ径方向外側の端部をタイヤ径方向にずらして配置することで、複数の補強層が重複している複層領域と、複数の補強層のうちの一層が単層で存在する単層領域とを形成し、補強層８を構成する有機繊維コードの単層領域におけるタイヤ周方向に対するコード角度θtsと複層領域におけるタイヤ周方向に対するコード角度θtcとが｜θts−θtc｜≦５°かつθtc≦４０°の関係を満たすようにする。【選択図】図１

Description

本発明は、カーカス層の折り返し部の外側にカーカス層の折り返し部の先端を覆う複数の補強層を備えた重荷重用空気入りタイヤおよびその製造方法に関し、更に詳しくは、複数の補強層のエッジセパレーションを防止することを可能にした重荷重用空気入りタイヤおよびその製造方法に関する。

トラック・バス等の車両に用いられる重荷重用空気入りタイヤでは、カーカス層のエッジセパレーションを防止するために、カーカス層の折り返し部の外側にカーカス層の折り返し部の先端を覆うように複数の補強層を設けることがある（例えば、特許文献１を参照）。このように複数の補強層を設ける場合には、通常、層間で補強層を構成する有機繊維コードを交差させる。また、補強層の端部に発生する歪みを分散させるために複数の補強層どうしの端部をずらして配置させる。この構造では、上記のように端部どうしがずれることで、複数の補強層が重複する領域（複層領域）と、複数の補強層が重複せずに複数の補強層のうちの一層が単層で存在する領域（単層領域）とが形成されることになる。

このような構造のタイヤを製造する場合、タイヤ製造時にリフトの影響を受けると、複層領域では、交差した有機繊維コードどうしが影響し合って各層の有機繊維コードのコード角度がタイヤ周方向に近付くように変形するので、成型ドラム上で補強層を積層する際に、この変形を見越して有機繊維コードのコード角度を設定することで、成型後のタイヤにおける有機繊維コードのコード角度も容易に設定できる。一方で、単層領域では、相手となる他の補強層が存在しないため、コードの変形が制限されず、コード角度をコントロールすることが難しい。特に、単層領域におけるコード角度は、複層領域におけるコード角度よりもタイヤ径方向に近付くように変形する傾向がある。単層領域においてコード角度がタイヤ径方向に近付く（即ち、コード端部においてコード角度が径方向に近付く）と、走行時の変形の影響を受けて補強層においてエッジセパレーションを生じ易くなるという問題がある。そのため、補強層が単層になった領域においてもコード角度を適正に設定して、補強層におけるエッジセパレーションを防止する更なる対策が求められている。

特開２０１７‐１１４４５１号公報

本発明の目的は、カーカス層の折り返し部を覆う複数の補強層のエッジセパレーションを防止することを可能にした重荷重用空気入りタイヤおよびそ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重荷重用空気入りタイヤは、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部と、前記トレッド部の両側に配置された一対のサイドウォール部と、これらサイドウォール部のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部とを備え、前記一対のビード部間に装架されて各ビード部に設けられたビードコアの廻りに折り返されたカーカス層と、前記カーカス層の折り返し部の外側に配置されて前記カーカス層の折り返し部の先端を覆う複数の補強層を有する重荷重用空気入りタイヤにおいて、前記複数の補強層のそれぞれのタイヤ径方向外側の端部が互いにタイヤ径方向にずれて配置されており、前記複数の補強層が重複している複層領域と、前記複数の補強層のうちの一層が単層で存在する単層領域とが形成され、前記補強層を構成する有機繊維コードの前記単層領域におけるタイヤ周方向に対するコード角度θtsと前記複層領域におけるタイヤ周方向に対するコード角度θtcとが｜θts−θtc｜≦５°かつθtc≦４０°の関係を満たすことを特徴とする。

上記目的を達成するための本発明の重荷重用空気入りタイヤの製造方法は、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部と、前記トレッド部の両側に配置された一対のサイドウォール部と、これらサイドウォール部のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部とを備え、前記一対のビード部間に装架されて各ビード部に設けられたビードコアの廻りに折り返されたカーカス層と、前記カーカス層の折り返し部の外側に配置されて前記カーカス層の折り返し部の先端を覆う複数の補強層を有する重荷重用空気入りタイヤの製造方法において、前記複数の補強層を成形ドラム上に積層する際に、前記複数の補強層のドラム軸方向外側の端部をドラム軸方向にずらして積層し、前記複数の補強層が重複している複層領域と、前記複数の補強層のうちの一層が単層で存在する単層領域とを形成し、前記補強層を構成する有機繊維コードの前記単層領域におけるドラム周方向に対するコード角度θmsと前記複層領域におけるドラム周方向に対するコード角度θmcとが３°≦θmc−θms≦１０°の関係を満たすように、前記単層領域に存在する前記有機繊維コードに対して前記成形ドラム上で癖付けを施すことを特徴とする。

本発明では、上述のようにタイヤ成形時に補強層を構成する有機繊維コードが単層領域において特定のコード角度になるように癖付けされているので、製造時のリフトの影響を受けて変形した後のタイヤ（即ち、加硫後のタイヤ）では、単層領域におけるコード角度が良好になり、補強層のエッジセパレーションを防止することができる。

本発明の重荷重用空気入りタイヤでは、前記複層領域のタイヤ径方向長さがタイヤ断面高さの１３％〜３０％であり、前記単層領域のタイヤ径方向長さがタイヤ断面高さの１％〜１１％であることが好ましい。このようなタイヤでは、単層領域の有機繊維コードへのリフトの影響が大きくなるため、上述の本発明を適用することで、カーカス層のエッジセパレーションを防止するとともに、補強層のエッジセパレーションをより効果的に防止することができる。

本発明の重荷重用空気入りタイヤの製造方法では、単層領域に存在する有機繊維コードが成形ドラムの回転方向に対して成す角度θdcが鈍角となるように成形ドラムを回転させながら、単層領域において補強層に対してドラム軸方向内側からドラム軸方向外側に向かってステッチャー掛けをすることで単層領域に存在する有機繊維コードに対して癖付けを施すことが好ましい。このような方法を採用することで、有機繊維コードに癖付けを施す作業を成形工程中に容易に行うことができ、成形後のタイヤにおいてエッジセパレーションを防止するには有利になる。

このとき、単層領域に存在する有機繊維コードに対してステッチャー掛けをする際のステッチャーの移動速度Ｖs が５ｍｍ／ｓｅｃ以下であることが好ましい。更に、単層領域において補強層に対してステッチャー掛けをする工程が、ステッチャーをドラム軸方向内側からドラム軸方向外側に向かって移動速度Ｖs で移動する移動ステップと、ステッチャーを３秒〜１０秒間停止する停止ステップとを含むことが好ましい。このような方法を採用することで、有機繊維コードに対する上述の癖付けを適正に行うことが可能になり、成型後のタイヤにおいてエッジセパレーションを防止するには有利になる。

本発明の空気入りタイヤの子午線半断面図である。図１の空気入りタイヤのビード部近傍を拡大して示す説明図である。本発明の補強層の成形時の状態を模式的に示す説明図である。

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に示すように、本発明の空気入りタイヤは、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部１と、このトレッド部１の両側に配置された一対のサイドウォール部２と、サイドウォール部２のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部３とを備えている。尚、図１において、ＣＬはタイヤ赤道を示す。

左右一対のビード部３間にはカーカス層４が装架されている。このカーカス層４は、タイヤ径方向に延びる複数本の補強コードを含み、各ビード部３に配置されたビードコア５の廻りにタイヤ幅方向内側からタイヤ幅方向外側に折り返されている。ビードコア５の外周上にはビードフィラー６が配置され、このビードフィラー６がカーカス層４の本体部４Ａと折り返し部４Ｂとにより包み込まれている。

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（図示の例では４層）のベルト層７が埋設されている。各ベルト層７は、タイヤ周方向に対して傾斜する複数本の補強コードを含む。この補強コードは層間で補強コードどうしが互いに交差するように配列されている。これらベルト層７において、補強コードのタイヤ周方向に対する傾斜角度は例えば１０°〜６０°の範囲に設定されている。尚、図示の例では、ベルト層７のみが設けられているが、更に、ベルト層７の外周側にベルト補強層を設けることもできる。

本発明では、上述の基本構造に加えて、更に、カーカス層４の折り返し部４Ｂのタイヤ径方向外側に、複数（図示の例では２層）の補強層８が埋設されている。各補強層８は、カーカス層４Ｂの折り返し部４Ｂの先端を覆うように、折り返し部４Ｂに沿って延在している。補強層８は、図２に示すように、タイヤ周方向に対して傾斜する複数本の有機繊維コード８ａを含む。各層の有機繊維コード８ａは層間で有機繊維コード８ａどうしが互いに交差するように配列されている。これら複数の補強層８は、それぞれのタイヤ径方向外側の端部が互いにタイヤ径方向にずれるように配置されている。特に、図示の例では、２層の補強層８のうちのタイヤ幅方向外側の層のタイヤ径方向外側の端部が、タイヤ幅方向内側の層のタイヤ径方向外側の端部よりもタイヤ径方向外側に位置している。

このように補強層８のタイヤ径方向端部が互いにタイヤ径方向にずれて配置されるので、図示のように、複数の補強層８が重複している複層領域Ｃと、複数の補強層８のうちの一層のみが単層で存在する単層領域Ｓとが形成されることになる。本発明では、これら各領域における有機繊維コード８ａのタイヤ周方向に対するコード角度が設定される。具体的には、補強層８を構成する有機繊維コード８ａの単層領域Ｓにおけるタイヤ周方向に対するコード角度θtsと複層領域Ｃにおけるタイヤ周方向に対するコード角度θtcとが｜θts−θtc｜≦５°かつθtc≦４０°の関係を満たしている。

この補強層８の構造では、複層領域Ｃにおけるコード角度θtcが適度に小さいことで、補強層８として充分な性能を発揮することができ、更に、単層領域Ｓにおけるコード角度θtsと複層領域Ｃにおけるコード角度θtcとの差が小さく設定されて単層領域Ｓにおけるコード角度θtsが高角度（タイヤ径方向に近い角度）にならないように設定されているので、補強層８のエッジセパレーション（特に、単層領域Ｓにおける補強層８の端部のセパレーション）を効果的に防止することができる。

このとき、複層領域Ｃにおけるコード角度θtcが４０°を超えると補強層８としての性能を充分に発揮できない。また、コード角度の差｜θts−θtc｜が５°を超えると、単層領域Ｓにおけるコード角度がタイヤ径方向に近付くため、補強層８のエッジセパレーションを防止することができない。単層領域Ｓにおけるコード角度θtsと複層領域Ｃにおけるコード角度θtcとは、好ましくは０°≦｜θts−θtc｜≦３°かつ２０°≦θtc≦４０°の関係を満たすとよい。

尚、図示の例では、タイヤ幅方向内側の端部についても複数の補強層８の端部どうしがタイヤ径方向にずれて配置されているが、製造時のリフトの影響を受けてコード角度の変動が生じるのは基本的にタイヤ径方向外側において補強層が単層になる部分（即ち、上述の単層領域Ｓ）である。そのため、タイヤ幅方向内側で補強層が単層になる部分については特にコード角度を限定する必要はなく、例えば複層領域Ｃのコード角度θtcと同等に設定すればよい。また、図示の例では、補強層８が２層の場合を例示したが、３層以上の補強層８を有する場合については、２層以上の補強層８が積層している領域を複層領域Ｃとし、補強層８が１層のみになる領域を単層領域Ｓとし、各領域におけるコード角度を上述のように設定すればよい。

上述のように、単層領域Ｓと複層領域Ｃとでは製造時のリフトによって受ける影響が異なるため、単層領域Ｓと複層領域Ｃとのバランスを適正化することは、補強層としての性能を充分に発揮しながら、エッジセパレーションを防止するには有効である。具体的には、複層領域Ｃのタイヤ径方向長さＬc をタイヤ断面高さＳＨの１３％〜３０％にし、単層領域Ｓのタイヤ径方向長さＬs をタイヤ断面高さＳＨの１％〜１１％にすることが好ましい。このとき、複層領域Ｃのタイヤ径方向長さＬc がタイヤ断面高さＳＨの１３％よりも小さいとカーカス層折り返し端部の十分な補強効果が得られない。複層領域Ｃのタイヤ径方向長さＬc がタイヤ断面高さＳＨの３０％よりも大きいとタイヤ成形性が悪化し、また単層領域端部でセパレーションが発生しやすくなる。単層領域Ｓのタイヤ径方向長さＬs がタイヤ断面高さＳＨの１％よりも小さいと単層領域端部でセパレーションが発生しやすくなる。単層領域Ｓのタイヤ径方向長さＬs がタイヤ断面高さＳＨの１１％よりも大きいと補強効果を発揮しない単層領域が無駄に増大してタイヤコストが上がる。また径方向外側の単層領域コード角度が径方向により近づき、補強層端部でのセパレーション性が悪化する。

上述の構造を有する重荷重用空気入りタイヤは例えば以下に説明する方法で製造することができる。

本発明の重荷重用空気入りタイヤの製造方法は、図１のような基本構造を有する重荷重用空気入りタイヤを製造する一般的な方法を採用することができるが、成形ドラムＤ上に複数の補強層８を積層する工程（以下、積層工程という）を必ず含む。この積層工程において、図３に示すように、複数の補強層８のドラム軸方向外側の端部をドラム軸方向にずらして積層し、複数の補強層８が重複している複層領域Ｃと、複数の補強層８のうちの一層のみが単層で存在する単層領域Ｓとを形成する。そして、補強層８を構成する有機繊維コード８ａの単層領域Ｓにおけるドラム周方向に対するコード角度θmsと複層領域Ｃにおけるドラム周方向に対するコード角度θmcとが３°≦θmc−θms≦１０°の関係を満たすように、単層領域Ｓに存在する有機繊維コード８ａに対して成形ドラム上で癖付けを施す。尚、図３では、説明を簡潔にするために、成形ドラムＤおよび補強層８以外の要素は省略している。また、図３において、ＩＮが軸方向内側、ＯＵＴが軸方向外側である。

このような有機繊維コード８ａに対する癖付けは、任意の方法で行うことができる。例えば、単層領域Ｓに存在する有機繊維コード８ａが成形ドラムＤの回転方向Ｒに対して成す角度θdcが鈍角となるように成形ドラムＤを回転させながら、単層領域Ｓにおいて補強層８に対してドラム軸方向内側からドラム軸方向外側に向かってステッチャー掛けをすることで単層領域Ｓに存在する有機繊維コード８ａに対して癖付けを施すことができる。この方法では、ドラム回転中にステッチャー掛けをするという簡単な作業で、成形工程中に有機繊維コード８ａに癖付けを容易に施すことができる。角度θdcは鈍角であれば特に限定されないが例えば１３５°〜１６０°に設定するとよい。

この方法で更に適正な癖付けを行うには、例えば、単層領域Ｓに存在する有機繊維コード８ａに対してステッチャー掛けをする際のステッチャーの移動速度Ｖs を好ましくは５ｍｍ／ｓｅｃ以下、より好ましくは３ｍｍ／ｓｅｃ以下にするとよい。このようにステッチャー掛けの条件を設定することで、有機繊維コード８ａに対する上述の癖付けをより適正に行うことが可能になり、成型後のタイヤにおいてエッジセパレーションを防止するには有利になる。

更に、この方法では、ステッチャーを所定の移動速度Ｖs で移動させるだけでなく、一時的にステッチャーを停止してもよい。具体的には、単層領域Ｓにおいて補強層８に対してステッチャー掛けをする工程が、ステッチャーをドラム軸方向内側からドラム軸方向外側に向かって移動速度Ｖs で移動する移動ステップと、ステッチャーを３秒〜１０秒間停止する停止ステップとを含むようにしてもよい。尚、ステッチャーを停止するとは、ステッチャーの移動速度Ｖs を０ｍｍ／ｓｅｃとして、ステッチャーを補強層８の任意の位置で保持することである。特に、ステッチャーが補強層８のドラム軸方向外側の先端に達したときに停止ステップを行うことで、有機繊維コード８ａに対して確実な癖付けを行うことができる。

上述の方法（ステッチャー掛けの条件や停止ステップの有無など）は、例えば対象となる重荷重用空気入りタイヤのサイズや構造に応じて、適宜組み合わせて採用することができる。いずれにしても、上述の方法によって製造された重荷重用空気入りタイヤでは、補強層８のコード角度などが上述のように適正化されるので、補強層８としての良好な性能を発揮しながら、補強層８におけるエッジセパレーションを効果的に防止することができる。

タイヤサイズが２７５／７０Ｒ２２．５であり、図１に示す基本構造を有し、癖付け条件として、補強層を構成する有機繊維コードの単層領域におけるドラム周方向に対するコード角度θmsと複層領域におけるドラム周方向に対するコード角度θmcとの角度差θmc−θms、単層領域に存在する有機繊維コードが成形ドラムの回転方向に対して成す角度θdc、ステッチャー掛けをする際のステッチャーの移動速度Ｖs 、停止ステップの時間を表１のように設定し、且つ、タイヤ構造として、補強層を構成する有機繊維コードの単層領域におけるタイヤ周方向に対するコード角度θtsと複層領域におけるタイヤ周方向に対するコード角度θtcとの差｜θts−θtc｜、補強層を構成する有機繊維コードの単層領域におけるタイヤ周方向に対するコード角度θtsおよび複層領域におけるタイヤ周方向に対するコード角度θtcの実数値、タイヤ断面高さＳＨに対する単層領域のタイヤ径方向長さＬｓの割合Ｌｓ／ＳＨ×１００％、タイヤ径方向長さがタイヤ断面高さＳＨに対する複層領域のタイヤ径方向長さＬｃの割合Ｌｃ／ＳＨ×１００％を表１のように設定して、従来例１、比較例１〜３、実施例１〜１０の１４種類の空気入りタイヤを作製した。

尚、表１の「角度θdc」の欄について、この欄は、成形ドラムの回転方向に対して鈍角であるか鋭角であるかを示すものである。また、表１の「停止ステップ」の欄において、時間「０ｓｅｃ」は、停止ステップを行わなかったことを意味する。停止ステップを行った例ではいずれも、ステッチャーが補強層８のドラム軸方向外側の先端に達したときに停止ステップを行った。

これら空気入りタイヤについて、下記の評価方法により、耐補強層エッジセパレーション性を評価し、その結果を表１に併せて示した。

耐補強層エッジセパレーション性
各試験タイヤを、ＪＡＴＭＡで規定される１５°テーパーの規定リムのリムホイールにリム組みし、空気圧をＪＡＴＭＡで規定される規定空気圧の１１０％、荷重をＪＡＴＭＡで規定される規定荷重の１５０％とし、ドラム径１７０７．６ｍｍのドラム試験機を用いてドラム耐久試験を実施し、一定距離（１万ｋｍ）を走行後に、タイヤ周上の８箇所のビード部サンプルを作成し、補強層のエッジ部の故障断面数を測定した。評価結果は、従来例１の測定値の逆数を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど故障断面数が小さく、耐補強層エッジセパレーション性に優れることを意味する。

表１から明らかなように、実施例１〜９はいずれも、従来例１に対して、耐補強層エッジセパレーション性が向上した。一方、比較例１は癖付け時に角度θmcと角度θmsの大小が逆転しており、比較例２は癖付け時の角度差θmc−θmsが小さ過ぎ、比較例３は癖付け時の角度差θmc−θmsが大き過ぎるため、いずれの場合も有機繊維コードに対して適切な癖付けを行うことができず、成型後の空気入りタイヤにおいてはコード角度θtcの実数値やコード角度の差｜θts−θtc｜が適切な関係を満たさなくなり、耐補強層エッジセパレーション性を向上することはできなかった。

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ビードフィラー
７ベルト層
８補強層
８ａ有機繊維コード
ＣＬタイヤ赤道
Ｄタイヤ成形ドラム
Ｒドラム回転方向

Claims

タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部と、前記トレッド部の両側に配置された一対のサイドウォール部と、これらサイドウォール部のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部とを備え、前記一対のビード部間に装架されて各ビード部に設けられたビードコアの廻りに折り返されたカーカス層と、前記カーカス層の折り返し部の外側に配置されて前記カーカス層の折り返し部の先端を覆う複数の補強層を有する重荷重用空気入りタイヤにおいて、
前記複数の補強層のそれぞれのタイヤ径方向外側の端部が互いにタイヤ径方向にずれて配置されており、前記複数の補強層が重複している複層領域と、前記複数の補強層のうちの一層が単層で存在する単層領域とが形成され、前記補強層を構成する有機繊維コードの前記単層領域におけるタイヤ周方向に対するコード角度θtsと前記複層領域におけるタイヤ周方向に対するコード角度θtcとが｜θts−θtc｜≦５°かつθtc≦４０°の関係を満たすことを特徴とする重荷重用空気入りタイヤ。
前記複層領域のタイヤ径方向長さがタイヤ断面高さの１３％〜３０％であり、前記単層領域のタイヤ径方向長さがタイヤ断面高さの１％〜１１％であることを特徴とする請求項１に記載の重荷重用空気入りタイヤ。
タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部と、前記トレッド部の両側に配置された一対のサイドウォール部と、これらサイドウォール部のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部とを備え、前記一対のビード部間に装架されて各ビード部に設けられたビードコアの廻りに折り返されたカーカス層と、前記カーカス層の折り返し部の外側に配置されて前記カーカス層の折り返し部の先端を覆う複数の補強層を有する重荷重用空気入りタイヤの製造方法において、
前記複数の補強層を成形ドラム上に積層する際に、前記複数の補強層のドラム軸方向外側の端部をドラム軸方向にずらして積層し、前記複数の補強層が重複している複層領域と、前記複数の補強層のうちの一層が単層で存在する単層領域とを形成し、前記補強層を構成する有機繊維コードの前記単層領域におけるドラム周方向に対するコード角度θmsと前記複層領域におけるドラム周方向に対するコード角度θmcとが３°≦θmc−θms≦１０°の関係を満たすように、前記単層領域に存在する前記有機繊維コードに対して前記成形ドラム上で癖付けを施すことを特徴とする重荷重用空気入りタイヤの製造方法。
前記単層領域に存在する前記有機繊維コードが前記成形ドラムの回転方向に対して成す角度θdcが鈍角となるように前記成形ドラムを回転させながら、前記単層領域において前記補強層に対してドラム軸方向内側からドラム軸方向外側に向かってステッチャー掛けをすることで前記単層領域に存在する前記有機繊維コードに対して前記癖付けを施すことを特徴とする請求項３に記載の重荷重用空気入りタイヤの製造方法。
前記単層領域における前記補強層に対してステッチャー掛けをする際のステッチャーの移動速度Ｖs が５ｍｍ／ｓｅｃ以下であることを特徴とする請求項４に記載の重荷重用空気入りタイヤの製造方法。
前記単層領域において前記補強層に対してステッチャー掛けをする工程が、前記ステッチャーをドラム軸方向内側からドラム軸方向外側に向かって前記移動速度Ｖs で移動する移動ステップと、前記ステッチャーを３秒〜１０秒間停止する停止ステップとを含むことを特徴とする請求項５に記載の重荷重用空気入りタイヤの製造方法。