JP2021116044A - 空気入りタイヤ、空気入りタイヤの製造方法、及びタイヤ加硫金型 - Google Patents

Abstract

【課題】異常摩耗やノイズの発生を抑え、高速耐久性の低下を抑えつつ低燃費性及び操縦安定性を向上させる。【解決手段】本発明の空気入りタイヤＴは、トレッド１４にタイヤ赤道面ＣＬを挟んでタイヤ幅方向ＷＤに間隔をあけて配置された一対の周方向溝３４を備え、正規リムにリム組みし３０ｋＰａの内圧を充填した無負荷状態において、タイヤ幅方向中央部にタイヤ周方向全周にわたってタイヤ幅方向外側よりタイヤ径方向内方へ凹む凹形状部が形成され、正規リムにリム組みし３０ｋＰａの内圧を充填した無負荷状態において、タイヤ幅方向中央部に形成される前記凹形状部が、正規リムにリム組みし２５０ｋＰａの内圧を充填した無負荷状態において、タイヤ幅方向外側よりタイヤ径方向外方へ膨らんだ形状となり、正規リムにリム組みし３０ｋＰａの内圧を充填した無負荷状態において、タイヤ幅方向断面におけるトレッド１４の輪郭線のタイヤ幅方向中央部に形成される凹みのタイヤ幅方向両端４５が、一対の周方向溝３４に位置する。【選択図】 図１

Description

本発明は、空気入りタイヤ、空気入りタイヤの製造方法、及び当該空気入りタイヤを加硫成型するタイヤ加硫金型に関する。

空気入りタイヤにおいては、転がり抵抗を抑え、低燃費性を向上させるためにタイヤ内圧を高く設定する高内圧化が図られたり、また、操縦安定性を向上するためにベルトを構成するベルトコードをタイヤ周方向に対して大きく傾斜させて配置するベルトハイアングル化が図られている。

タイヤの高内圧化やベルトハイアングル化に伴ってタイヤ幅方向中央部における周方向の接地長が長くなり発熱量が増加する。そのため、高速走行時にタイヤ幅方向中央部に熱が溜まりやすく高速耐久性が低下するおそれがある。

なお、下記特許文献１には、タイヤのトレッドに面するモールドの型面が、その断面輪郭で、キャビティーに向かって凸の曲線からなるプロファイルを有するモールドで加硫成型される空気入りタイヤが開示されている。特許文献１に開示された空気入りタイヤでは、キャビティーの凸の曲線に対応した凹部と、当該凹部のタイヤ幅方向両側にタイヤ径方向外方へ膨らんだ凸部がトレッドに形成されている。そのため、タイヤ接地時にトレッドに形成された凸部において接地圧が局所的に増加し、凸部近傍において異常摩耗を生じさせたり、ノイズを発生させたりするおそれがある。

特開平１０−１５７４１０号

本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであり、異常摩耗やノイズの発生や高速耐久性の低下を抑えつつ低燃費性及び操縦安定性を向上させることができる空気入りタイヤ、空気入りタイヤの製造方法、及び当該空気入りタイヤを加硫成型するタイヤ加硫金型を提供することを目的とする。

本発明の空気入りタイヤは、一対のビードと、前記一対のビードからタイヤ径方向外方に延びる一対のサイドウォールと、前記一対のサイドウォールの径方向外端同士を連ねるトレッドと、前記トレッドからサイドウォールを経てビードにて係止されたカーカスプライと、前記トレッドにおける前記カーカスプライの外周側に配されたベルトとを備え、前記トレッドは、タイヤ赤道面を挟んでタイヤ幅方向に間隔をあけて配置された一対の周方向溝を備えた空気入りタイヤにおいて、正規リムにリム組みし３０ｋＰａの内圧を充填した無負荷状態において、タイヤ幅方向中央部にタイヤ周方向全周にわたってタイヤ幅方向外側よりタイヤ径方向内方へ凹む凹形状部が形成され、正規リムにリム組みし３０ｋＰａの内圧を充填した無負荷状態において、タイヤ幅方向中央部に形成される前記凹形状部が、正規リムにリム組みし２５０ｋＰａの内圧を充填した無負荷状態において、タイヤ幅方向外側よりタイヤ径方向外方へ膨らんだ形状となり、正規リムにリム組みし３０ｋＰａの内圧を充填した無負荷状態において、タイヤ幅方向断面における前記トレッドの輪郭線に形成される凹みのタイヤ幅方向両端が、前記一対の周方向溝に位置するものである。

本発明では、異常摩耗やノイズの発生や高速耐久性の低下を抑えつつ低燃費性及び操縦安定性を向上させることができる。

本発明の一実施形態の空気入りタイヤのタイヤ幅方向断面を示す図 図１の空気入りタイヤを加硫するタイヤ加硫金型の半断面図

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、実施形態に係る空気入りタイヤＴ（以下、「タイヤＴ」ということもある）を、タイヤ軸を含むタイヤ幅方向断面で切断した右側半断面図である。なお、タイヤＴは、左右対称のタイヤであるため、左側半分の図示を省略している。

以下の説明において、第１状態とは、正規リムにリム組みし２５０ｋＰａの内圧を充填し、タイヤＴに荷重を加えていない無負荷状態のことである。第２状態とは、正規リムにリム組みし３０ｋＰａの内圧を充填し、タイヤＴに荷重を加えていない無負荷状態のことである。

また、正規リムとは、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る。例えばＪＡＴＭＡであれば標準リム、ＴＲＡであれば"Design Rim"、ＥＴＲＴＯであれば"MeasuringRim"である。また正規荷重とは前記規格に定められている最大荷重のことである。

図１に示すタイヤＴは、左右一対のビード１０と、ビード１０からタイヤ径方向外方に延びる左右一対のサイドウォール１２と、サイドウォール１２のタイヤ径方向外方端同士を繋いで接地面を構成するトレッド１４とを備える。

図中、符号ＣＬは、タイヤ幅方向中心に相当するタイヤ赤道面を示す。ここで、タイヤ径方向とは、タイヤ回転軸に垂直な方向であり、図において符号ＲＤで示す。タイヤ径方向内側とはタイヤ回転軸に近づく方向であり、タイヤ径方向外側とはタイヤ回転軸から離れる方向である。タイヤ幅方向とは、タイヤ回転軸に平行な方向であり、図において符号ＷＤで示す。タイヤ幅方向内側とはタイヤ赤道面ＣＬに近づく方向であり、タイヤ幅方向外側とはタイヤ赤道面ＣＬから離れる方向である。タイヤ周方向とは、タイヤ回転軸を中心とした円周上の方向である。

一対のビード１０には、それぞれリング状のビードコア１６が埋設されている。ビードコア１６のタイヤ径方向外側には、タイヤ径方向外側に向かって先細り状をなす硬質ゴム製のビードフィラー１８が設けられている。

タイヤＴは、一対のビード１０間に跨がってトロイダル状に延びるカーカス層２０を備える。カーカス層２０は、トレッド１４から両側のサイドウォール１２を経てビード１０に至り、ビード１０においてビードコア１６の周りにタイヤ幅方向内側から外側に折り返されることにより、カーカス層２０の両端部が係止されている。カーカス層２０は、有機繊維コードからなるカーカスコードをタイヤ周方向に対して実質上直角になるように配列しゴムで被覆してなる少なくとも１枚のカーカスプライからなり、この例では２枚のカーカスプライで構成されている。

トレッド１４におけるカーカス層２０の外周側には、カーカス層２０とトレッドゴム２２との間にベルト２４が設けられている。ベルト２４は、少なくとも２枚のベルトプライで構成される。この例では、ベルト２４は、第１ベルトプライ２６と、その外周に重ねて配された第２ベルトプライ２８との２枚のベルトプライで構成されている。

このうち第１ベルトプライ２６が最も幅の広い最大幅ベルトプライであり、そのタイヤ幅方向外端がベルト２４のタイヤ幅方向端であるベルト端２４Ａに相当する。

ベルトプライ２６，２８は、スチールコード等のベルトコードとベルトコードを被覆する被覆ゴムとを備える。ベルトコードは、タイヤ周方向に対して例えば１０°以上４０°以下、好ましくは２５°以上４０°以下の傾斜角度で配列され、かつタイヤ幅方向Ｗに所定間隔で配設されている。２枚のベルトプライ２６，２８は、ベルトコードが互いに交差するよう配設されている。

また、ベルト２４のタイヤ径方向外側、即ちベルト２４とトレッドゴム２２との間には、コードをタイヤ周方向に螺旋状に巻回してなるベルト補強層３０が設けられている。
詳細には、ベルト補強層３０は、１本の有機繊維コード又は一列に並べた複数本の有機繊維コードをゴム被覆してなる帯状部材を、ベルト２４の外周でタイヤ周方向に螺旋状に巻回することにより形成されている。有機繊維コードの材質としては、例えば、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、アラミド繊維などが挙げられ、特に限定されない。

ベルト補強層３０を構成する有機繊維コードは、タイヤ幅方向中央部においてタイヤ周方向に対する傾斜角度が２度以下となるように配置され、実質的にタイヤ周方向に平行に延びるように配置されている。また、有機繊維コードは、トレッド１４に設けられた後述する凹形状部４２のタイヤ幅方向外側においてタイヤ周方向に対する傾斜角度が５〜３０度となるように配置されている。つまり、ベルト補強層３０は、タイヤ周方向に対する有機繊維コードの角度が、凹形状部４２のタイヤ幅方向内側より凹形状部４２のタイヤ幅方向外側において大きくなっている。

トレッド１４の表面には、タイヤ周方向に延びる４本の周方向溝が、タイヤ幅方向ＷＤに間隔をおいて設けられている。４本の周方向溝は、タイヤ赤道面ＣＬの両側に位置する一対のセンター主溝３２と、各センター主溝３２のタイヤ幅方向外側に位置する一対のショルダー主溝３４である。一対のセンター主溝３２及び一対のショルダー主溝３４は、２５０ｋＰａの内圧を充填した無負荷の第１状態や３０ｋＰａの内圧を充填した無負荷の第２状態において、タイヤ径方向内方へ凹んだ溝形状となる。

トレッド１４は、上記４本の周方向溝３２，３４により、タイヤ幅方向中央部に位置するセンター陸部３６と、トレッド１４のタイヤ幅方向端部に位置する一対のショルダー陸部３８と、センター陸部３６とショルダー陸部３８の間に位置する一対のメディエート陸部４０とに区画されている。

トレッド１４に設けられたトレッドゴム２２は、タイヤ幅方向外側よりタイヤ幅方向中央部においてゴム厚みが大きいことが好ましい。具体的には、タイヤ赤道面ＣＬでのゴム厚みＴｃが、ショルダー陸部３８でのゴム厚みＴｓより大きいことが好ましい。なお、ゴム厚みＴｃ及びＴｓとは、タイヤ内圧が０ｋＰａでタイヤに荷重を加えていない無負荷状態において、タイヤ赤道面ＣＬ及びショルダー陸部３８の輪郭線に対する法線でのゴム厚みであり、当該法線におけるタイヤ表面からベルト補強層３０までの線分の長さである。

上記のような本実施形態のタイヤＴは３０ｋＰａの内圧を充填した無負荷の第２状態において、トレッド１４のタイヤ幅方向中央部が、タイヤ周方向全周にわたってタイヤ幅方向外側よりタイヤ径方向内方へ凹んだ形状をなしている。

つまり、図１において実線で示すように、トレッド１４には、タイヤ幅方向中央部に複数の陸部（本実施形態では、センター陸部３６と、一対のメディエート陸部４０と、一対のショルダー陸部３８）におよぶタイヤ径方向内方へ凹んだ１つの凹形状部４２が、タイヤ周方向全周にわたって形成されている。

この凹形状部４２は、３０ｋＰａの内圧を充填した無負荷の第２状態においてトレッド１４の幅方向中央部に形成されるが、２５０ｋＰａの内圧を充填した無負荷の第１状態においてタイヤ幅方向外側よりタイヤ径方向外方へ膨らんだ形状となる。そのため、凹形状部４２は、第１状態及び第２状態においてタイヤ径方向内方へ凹んだ形状となる周方向主溝３２，３４と明確に区別されるものである。

本実施形態のタイヤＴでは、図１において実線で示すような第２状態において、タイヤ幅方向断面におけるトレッド１４の輪郭線に、凹形状部４２に対応する凹みが形成される。トレッド１４の輪郭線に形成される凹みは、タイヤ赤道面ＣＬから離れるほどタイヤ径方向外方へ向かうような凹状をなし、この凹みのタイヤ幅方向両端４５は、ショルダー主溝３４内に位置している。

トレッド１４の輪郭線に形成される凹みのタイヤ幅方向両端４５とは、トレッド１４のタイヤ幅方向断面の輪郭線の傾きが、タイヤ幅方向外側に行くほど径方向外方へ向かう傾斜から、タイヤ幅方向と平行になる位置、あるいは、タイヤ幅方向外側に行くほど径方向内方へ向かう傾斜に変わる位置である。図１に示すようにトレッド１４の輪郭線に形成される凹みのタイヤ幅方向両端４５のタイヤ幅方向外側が、タイヤ幅方向外側に行くほどタイヤ径方向内方へ向かうように傾斜している場合、凹みのタイヤ幅方向両端４５がトレッド１４において最もタイヤ径方向外方に位置することになる。

なお、輪郭線とは、タイヤ幅方向断面において各主溝３２，３４の開口端を通過してトレッド１４の接地面（外表面）を滑らかに結ぶように主溝３２，３４の開口部分が補完された曲線であり、通常、複数の円弧が共通の接線を持つ接点において接続された曲線である。

また、３０ｋＰａの内圧を充填した無負荷の第２状態から２５０ｋＰａの内圧を充填した無負荷の第１状態になると、タイヤＴのトレッド１４は、タイヤ径方向外方へ膨らみ図１において二点鎖線で示すような形状となる。つまり、第１状態になると、第２状態においてトレッド１４の幅方向中央部に形成される凹形状部４２は無くなり、タイヤＴのトレッド１４の輪郭線が、図１において二点鎖線で示すように、サイドウォール１２からタイヤ赤道面ＣＬに近づくほどタイヤ径方向外方へなだらかに膨らんだ凸形状となる。

なお、タイヤＴは、使用時のタイヤ内圧を任意の圧力に設定することができるが、無負荷の状態においてトレッド１４の輪郭線が、図１において二点鎖線で示すように、サイドウォール１２からタイヤ赤道面ＣＬに近づくほどタイヤ径方向外方へなだらかに膨らんだ凸形状となるようにタイヤ内圧を設定することが好ましく、２５０ｋＰａ以上の内圧を充填して使用することが好ましい。

次に、本実施形態のタイヤ加硫金型１００について図２を参照して説明する。

タイヤ加硫金型１００は、グリーンタイヤ（未加硫タイヤ）を上記したタイヤＴのような形状に加硫成型する金型であり、コンテナを介して加硫機に取り付けられ、タイヤ加硫装置を構成するものである。

タイヤ加硫金型１００は、セクタ１０２、サイドウォール１２を成型する上下一対のサイドプレート１０４、及びビード１０を成型する上下一対のビードリング１０６を備える。セクタ１０２、上下一対のサイドプレート１０４及び上下一対のビードリング１０６の内側にタイヤＴの成型空間であるキャビティー１０８を形成する。

セクタ１０２は、タイヤＴのトレッド１４を形成する成型面を有する金型であり、タイヤ周方向に複数（例えば、７個）に分割されている。セクタ１０２は、タイヤ放射方向（タイヤ径方向Ｒ）に拡縮変位可能に設けられており、各セクタ１０２が型閉め位置に配置した型閉め状態では互いに寄り集まって環状をなしている。

セクタ１０２に設けられた成型面は、タイヤ幅方向中央部がタイヤ周方向全周にわたってタイヤ径方向内方へ凹み、タイヤ幅方向外側がタイヤ幅方向中央部よりタイヤ径方向外方へ膨らんだ形状をなしている。具体的には、セクタ１０２に設けられた成型面は、トレッド１４に凹形状部４２を成型するための凹成型面１１０と、凹形状部４２のタイヤ幅方向外側部分を成型するための凸成型面１１１と、センター主溝３２及びショルダー主溝３４を成型するための突条１１２とを備える。

凹成型面１１０は、センター陸部３６、一対のメディエート陸部４０及び一対のショルダー陸部３８にわたってタイヤ径方向内方へ凹んだ凹状の接地面を成型する。

以上よりなる加硫金型１００を用いてタイヤＴを製造するには、タイヤ加硫金型１００内に未加硫タイヤをセットして型閉めした後、内側に配置したブラダー１１４を膨張させて所定内圧（例えば、１６００ｋＰａ）に保持することで、グリーンタイヤを金型内面に押し当て、加熱状態に保持する。これによりグリーンタイヤが加硫成型され、図１に示すようなタイヤＴが得られる。なお、グリーンタイヤの成型は、公知の方法を用いて行うことができる。

上記した本実施形態のタイヤＴでは、正規リムにリム組みし３０ｋＰａの内圧を充填した無負荷の第２状態のトレッド１４のタイヤ幅方向中央部がタイヤ周方向全周にわたってタイヤ径方向内方へ凹んだ形状をなしている。そのため、上記した第３状態のように、第２状態からタイヤ内圧を更に充填したタイヤＴの使用時にタイヤ幅方向中央部における接地長が長くなるのを抑えることができる。その結果、タイヤ内圧を高く設定したり、ベルトプライ２６，２８を構成するベルトコードをタイヤ周方向に対して大きく傾斜させても、タイヤ幅方向中央部における発熱量が増加しにくくなり、高速耐久性の低下を抑えつつ低燃費性や操縦安定性を向上させることができる。

しかも、本実施形態のタイヤＴでは、第２状態においてトレッド１４の輪郭線に形成される凹みのタイヤ幅方向両端４５が、ショルダー主溝３４内に位置する。そのため、凹形状部４２のタイヤ幅方向両端がタイヤＴの使用時に接地することがなく、凹形状部４２のタイヤ幅方向両端近傍における異常摩耗を抑えることができたり、ノイズの発生を抑えることができる。

また、本実施形態では、タイヤ周方向に対するベルト補強層３０を構成する有機繊維コードの角度が、凹形状部４２のタイヤ幅方向内側より凹形状部４２のタイヤ幅方向外側において大きくなっている。そのため、タイヤ幅方向外側においてベルト補強層３０による拘束力が過度に大きくなるのを抑えることができ、タイヤ幅方向外側における接地長が過度に短くなることがなく、良好な接地形状を維持することができる。

また、本実施形態において、トレッド１４のタイヤ幅方向中央部のゴム厚みＴｃをタイヤ幅方向外側のゴム厚みＴｓより大きくしたり、第１状態においてベルト２４の最大ベルト幅Ｗｂをタイヤ最大幅Ｗｃの７５％以上としたり、使用時のタイヤ内圧を２５０ｋＰａ以上としたり、ベルトプライ２６，２８を構成するベルトコードをタイヤ周方向に対して２５°以上４０°以下の傾斜角度で配設させたりすることで、低燃費性や操縦安定性を向上させることができる。

（変更例）
上記の実施形態は、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。この新規な実施形態は、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。
例えば、上記した実施形態では、第２状態において凹形状部４２に対応してトレッド１４の輪郭線に形成される凹みのタイヤ幅方向両端４５を、タイヤ赤道面ＣＬから最も離れた位置にある一対のショルダー主溝３４内に配置する場合について説明したが、例えば、一対のセンター主溝３２内に凹みのタイヤ幅方向両端４５を配置したり、一方のセンター主溝３２と、タイヤ赤道面ＣＬを挟んで反対側に設けられたショルダー主溝３４内に凹みのタイヤ幅方向両端４５を配置してもよい。

Ｔ…タイヤ、１０…ビード、１２…サイドウォール、１４…トレッド、１６…ビードコア、１８…ビードフィラー、２０…カーカス層、２２…トレッドゴム、２４…ベルト、２６…第１ベルトプライ、２８…第２ベルトプライ、３０…ベルト補強層、３２…センター主溝、３４…センター主溝、３６…センター陸部、３８…ショルダー陸部、４０…メディエート陸部、４２…凹形状部、４５…凹みのタイヤ幅方向両端

Claims (6)

1. 一対のビードと、前記一対のビードからタイヤ径方向外方に延びる一対のサイドウォールと、前記一対のサイドウォールの径方向外端同士を連ねるトレッドと、前記トレッドからサイドウォールを経てビードにて係止されたカーカスプライと、前記トレッドにおける前記カーカスプライの外周側に配されたベルトとを備え、
   前記トレッドは、タイヤ赤道面を挟んでタイヤ幅方向に間隔をあけて配置された一対の周方向溝を備えた空気入りタイヤにおいて、
   正規リムにリム組みし３０ｋＰａの内圧を充填した無負荷状態において、タイヤ幅方向中央部にタイヤ周方向全周にわたってタイヤ幅方向外側よりタイヤ径方向内方へ凹む凹形状部が形成され、
   正規リムにリム組みし３０ｋＰａの内圧を充填した無負荷状態において、タイヤ幅方向中央部に形成される前記凹形状部が、正規リムにリム組みし２５０ｋＰａの内圧を充填した無負荷状態において、タイヤ幅方向外側よりタイヤ径方向外方へ膨らんだ形状となり、
   正規リムにリム組みし３０ｋＰａの内圧を充填した無負荷状態において、タイヤ幅方向断面における前記トレッドの輪郭線に形成される凹みのタイヤ幅方向両端が、前記一対の周方向溝に位置する空気入りタイヤ。
2. 前記凹みのタイヤ幅方向両端が、タイヤ赤道面から最も離れた位置にある周方向溝に位置する請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記ベルトのタイヤ径方向外側に繊維コードを有するベルト補強層を備え、
   タイヤ周方向に対する前記繊維コードの角度が、前記凹形状部のタイヤ幅方向内側よりタイヤ幅方向外側において大きい請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記トレッドのタイヤ幅方向中央部の厚みが、タイヤ幅方向外側の厚みより大きい請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の空気入りタイヤを加硫成型するタイヤ加硫金型において、
   前記トレッドを成型するトレッド成型金型を備え、前記トレッド成型金型の成型面は、タイヤ幅方向中央部がタイヤ周方向全周にわたってタイヤ径方向内方へ凹んでいるタイヤ加硫金型。
6. 請求項５に記載の金型内に未加硫タイヤをセットし、未加硫タイヤを加硫成型する空気入りタイヤの製造方法。

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