JP5533704B2 - 空気入りタイヤ及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、レーシング用タイヤとして好適な空気入りタイヤ及びその製造方法に関し、更に詳しくは、サイド剛性を増大させた場合であっても、カーカスコードの破断を防止して耐久性を向上することを可能にした空気入りタイヤ及びその製造方法に関する。

空気入りタイヤは、一対のビード部間にカーカス層を装架し、トレッド部におけるカーカス層の外周側に複数層のベルト層を配置した構造を有しているが、特にレーシング用タイヤにおいては、サイド剛性を高めて操縦安定性を向上することが求められている。

空気入りタイヤのサイド剛性を高める手法としては、カーカス層の巻き上げ高さを増大させたり、カーカス層をバイアス構造としたり、或いは、ビード部やサイドウォール部に補強層を追加することが行われている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、空気入りタイヤのサイド剛性を増大させた場合、トレッド部とサイドウォール部との境界に位置する領域に応力が集中するため、当該領域にてカーカスコードの破断が発生し易いという問題がある。そのため、カーカスコードの破断を回避して耐久性を確保するという観点から、サイド剛性の増大が妨げられているのが現状である。

特開２００８−２４０６３号公報

本発明の目的は、サイド剛性を増大させた場合であっても、カーカスコードの破断を防止して耐久性を向上することを可能にした空気入りタイヤ及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空気入りタイヤは、一対のビード部間に少なくとも２層のカーカス層を装架し、これらカーカス層のタイヤ周方向に対するコード角度を６０°〜８６°の範囲に設定し、かつ前記カーカス層を層間でカーカスコードが互いに交差するように配置すると共に、トレッド部におけるカーカス層の外周側に複数層のベルト層を配置した空気入りタイヤにおいて、最も広いベルト層のエッジに対応するタイヤ内面のベルトエッジ対応位置からビードトウ側に向かってタイヤ子午線断面でのペリフェリー長で２０ｍｍの位置と前記ベルトエッジ対応位置との間の領域をショルダー相当領域と規定したとき、少なくとも前記ショルダー相当領域にて、最内側のカーカス層に含まれるカーカスコードと前記タイヤ内面との間に介在するゴム部分の厚さを０．０２ｍｍ〜１ｍｍとし、かつ該ゴム部分をゴム成分の８０重量％以上がジエン系ゴムであって該ジエン系ゴムを主体とするゴム組成物で構成したことを特徴とするものである。

また、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、上記空気入りタイヤを製造する方法であって、未加硫タイヤを成形した後、該未加硫タイヤを金型内で加硫する際に、タイヤ内面側の加硫温度をタイヤ外面側の加硫温度よりも低くすることを特徴とするものである。

本発明では、少なくともショルダー相当領域にて、最内側のカーカス層に含まれるカーカスコードとタイヤ内面との間に介在するゴム部分の厚さを１ｍｍ以下とし、かつ該ゴム部分をブチル系ゴムに比べて発熱が少ないジエン系ゴムを主体とするゴム組成物で構成することにより、サイド剛性を増大させた場合に応力が集中し易い領域でのカーカス層の発熱を可及的に抑制し、当該領域でのカーカスコードの破断を回避することができる。そのため、空気入りタイヤのサイド剛性を増大させた場合であっても、カーカスコードの破断を防止して耐久性を向上することができる。

本発明において、タイヤ内面の少なくともビードトウ側の領域にはインナーライナー層を配置することが好ましい。上述したショルダー相当領域ではゴム部分の厚さ及び材料を特定することが必要であるが、タイヤ内面の少なくともビードトウ側の領域にはインナーライナー層を配置することでビード部廻りのゴムボリュームを適宜調整すると良い。

本発明において、一対のビード部間には少なくとも２層のカーカス層を装架し、これらカーカス層のタイヤ周方向に対するコード角度を６０°〜８６°の範囲に設定し、かつカーカス層を層間でカーカスコードが互いに交差するように配置する。このようなベルテッドバイアス構造を採用することにより、空気入りタイヤのサイド剛性を効果的に増大させることができる。

上述した空気入りタイヤはレーシング用タイヤであることが好ましい。レーシング用タイヤにおいては、サイド剛性の増大により操縦安定性を向上することが要求されるが、インナーライナー層に基づく空気透過防止性能はあまり要求されないため、上記構造の適用対象として好適である。

上述した空気入りタイヤを製造するにあたって、未加硫タイヤを成形した後、該未加硫タイヤを金型内で加硫する際に、タイヤ内面側の加硫温度をタイヤ外面側の加硫温度よりも低くすることにより、カーカス層のコートゴムのオーバーキュアを回避することができる。即ち、ショルダー相当領域においてカーカスコードよりもタイヤ内面側のゴム部分の厚さを薄くした場合、カーカス層のコートゴムがオーバーキュアになり易いが、タイヤ内面側の加硫温度をタイヤ外面側の加硫温度よりも低くすることで当該領域でのオーバーキュアを防止することができる。これにより、カーカス層のコートゴムのクラックに起因するタイヤ故障を防止することができる。特に、未加硫タイヤのトレッド部のタイヤ外面での加硫温度を１３０℃〜１７０℃の範囲に設定し、未加硫タイヤのトレッド部のタイヤ内面での加硫温度をタイヤ外面での加硫温度の５５％〜９５％の範囲に設定することが好ましい。

本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示す子午線半断面図である。 本発明の他の実施形態からなる空気入りタイヤを示す子午線半断面図である。 本発明の更に他の実施形態からなる空気入りタイヤを示す子午線半断面図である。 本発明の更に他の実施形態からなる空気入りタイヤを示す子午線半断面図である。 本発明の更に他の実施形態からなる空気入りタイヤを示す子午線半断面図である。 図１〜図３の空気入りタイヤのショルダー相当領域におけるタイヤ内面部分を示す断面図である。 図４〜図５の空気入りタイヤのショルダー相当領域におけるタイヤ内面部分を示す断面図である。 本発明の実施形態からなる空気入りタイヤの製造方法で使用されるタイヤ加硫装置を示す断面図である。

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〜図５はそれぞれ本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示すものである。これらはいずれもレーシング用タイヤである。

図１〜図５において、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。一対のビード部３，３間には引き揃えられた複数本のカーカスコードをゴム被覆してなる２層のカーカス層４Ａ，４Ｂが配置され、これらカーカス層４Ａ，４Ｂが各ビード部３に配置されたビードコア５の廻りにタイヤ内側から外側に折り返されている。これらカーカス層４Ａ，４Ｂのタイヤ周方向に対するコード角度は６０°〜８６°の範囲に設定され、かつカーカス層４Ａ，４Ｂは層間でカーカスコードが互いに交差するように配置されている。カーカス層４Ａ，４Ｂのコード角度はタイヤ赤道位置Ｅで測定された角度である。このようなバイアス構造はサイド剛性を確保する上で有効である。カーカスコードとしては、ポリエステル繊維コード等の有機繊維コードが使用されている。また、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４Ａ，４Ｂの本体部分と折り返し部分との間に挟み込まれている。

トレッド部１におけるカーカス層４の外周側には引き揃えられた複数本のベルトコードをゴム被覆してなる２層のベルト層７Ａ，７Ｂが配置されている。ベルト層７Ａ，７Ｂのタイヤ周方向に対するコード角度は１５°〜４０°の範囲に設定され、かつベルト層７Ａ，７Ｂは層間でベルトコードが互いに交差するように配置されている。ベルト層７Ａ，７Ｂのコード角度はタイヤ赤道位置Ｅで測定された角度である。ベルトコードとしては、スチールコードを使用することが好ましいが、アラミド繊維コード等の高弾性の有機繊維コードを使用することも可能である。

上記空気入りタイヤにおいて、最も広いベルト層７Ａのエッジに対応するタイヤ内面Ｓのベルトエッジ対応位置Ｐ１からビードトウ側に向かってタイヤ子午線断面でのペリフェリー長で２０ｍｍの位置Ｐ２とベルトエッジ対応位置Ｐ１との間の領域をショルダー相当領域Ｘと規定したとき、少なくともショルダー相当領域Ｘにて、最内側のカーカス層４Ａに含まれるカーカスコードＣ（図６及び図７参照）とタイヤ内面Ｓとの間に介在するゴム部分の厚さｔが１ｍｍ以下に設定され、そのゴム部分がジエン系ゴムを主体とするゴム組成物で構成されている。ここで、タイヤ内面Ｓのベルトエッジ対応位置Ｐ１とは最も広いベルト層７Ａのエッジからタイヤ内面Ｓへ垂線を下ろしたとき、その垂線がタイヤ内面Ｓと交差する位置である。

図１において、タイヤ内面Ｓのビードトウ側の領域にはインナーライナー層８が選択的に配置されている。その結果、ショルダー相当領域Ｘでは最内側のカーカス層４Ａがタイヤ内面Ｓに露出している。タイヤ内面Ｓの少なくともビードトウ側の領域にインナーライナー層８を配置することにより、ビード部廻りのゴムボリュームを適宜調整することができる。これにより、ビード部３廻りの形状を整え、リムに対する嵌合性を良好にすることができる。この場合、インナーライナー層８はビードトウを始点として該ビードトウからトレッド部側に向かってタイヤ子午線断面でのペリフェリー長で少なくとも１０ｍｍの位置、好ましくは、２０ｍｍ〜７０ｍｍの位置まで延在させることが好ましく、その厚さは０．５ｍｍ〜３．０ｍｍであると良い。

図２において、タイヤ内面Ｓにはインナーライナー層８が配置されていない。つまり、ショルダー相当領域Ｘでは最内側のカーカス層４Ａがタイヤ内面Ｓに露出している。

図３において、タイヤ内面Ｓのショルダー相当領域Ｘを除く領域にはインナーライナー層８が選択的に配置されている。その結果、ショルダー相当領域Ｘでは最内側のカーカス層４Ａがタイヤ内面Ｓに露出している。

これら図１〜図３の空気入りタイヤのショルダー相当領域Ｘにおいては、図６に示すように、最内側のカーカス層４ＡのカーカスコードＣとタイヤ内面Ｓとの間に介在するゴム部分の厚さｔ（カーカス層４Ａのコードゴムの厚さ）が０．０２ｍｍ〜１ｍｍ、好ましくは、０．０２ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲に設定されている。そして、最内側のカーカス層４ＡのカーカスコードＣとタイヤ内面Ｓとの間に介在するゴム部分は、カーカス層４Ａのコートゴムに使用されたジエン系ゴムを主体とするゴム組成物で構成されている。

図４において、タイヤ内面Ｓの全域にインナーライナー層８が配置されているが、インナーライナー層８の厚さはショルダー相当領域Ｘで局部的に薄くなっている。

図５において、タイヤ内面Ｓの全域にインナーライナー層８が配置されているが、インナーライナー層８の厚さはショルダー相当領域Ｘを含むタイヤ内面Ｓの全域で薄くなっている。

これら図４〜図５の空気入りタイヤのショルダー相当領域Ｘにおいては、図７に示すように、最内側のカーカス層４ＡのカーカスコードＣとタイヤ内面Ｓとの間に介在するゴム部分の厚さｔ（カーカス層４Ａのコードゴムの厚さとインナーライナー層８の厚さの総和）が０．０２ｍｍ〜１ｍｍ、好ましくは、０．０２ｍｍ〜１ｍｍの範囲に設定されている。そして、最内側のカーカス層４ＡのカーカスコードＣとタイヤ内面Ｓとの間に介在するゴム部分は、カーカス層４Ａのコートゴム及びインナーライナー層８に使用されたジエン系ゴムを主体とするゴム組成物で構成されている。

上述した空気入りタイヤでは、少なくともショルダー相当領域Ｘにおいて、最内側のカーカス層４Ａに含まれるカーカスコードＣとタイヤ内面Ｓとの間に介在するゴム部分の厚さｔを１ｍｍ以下とし、かつ該ゴム部分をブチル系ゴムに比べて発熱が少ないジエン系ゴムを主体とするゴム組成物で構成しているので、サイド剛性を増大させた場合に応力が集中し易い領域でのカーカス層４Ａ，４Ｂの発熱を可及的に抑制し、当該領域でのカーカスコードＣの破断を回避することができる。そのため、操縦安定性の向上が要求されるレーシング用タイヤのような空気入りタイヤにおいて、サイド剛性を増大させた場合であっても、カーカスコードＣの破断を防止して耐久性を向上することができる。

ここで、ショルダー相当領域Ｘにおいて、最内側のカーカス層４Ａに含まれるカーカスコードＣとタイヤ内面Ｓとの間に介在するゴム部分の厚さｔが１ｍｍよりも大きいと、たとえ当該ゴム部分をジエン系ゴムを主体とするゴム組成物で構成したとしても、タイヤ走行時におけるカーカス層４Ａ，４Ｂの発熱が大きくなり、カーカスコードＣの破断を防止することが困難になる。

ジエン系ゴムを主体とするゴム組成物とは、ゴム成分の８０重量％以上がジエン系ゴムであるゴム組成物を意味する。このゴム組成物には、ジエン系ゴム以外の他のゴムを配合することも可能であるが、ゴム成分の全量をジエン系ゴムとすることが望ましい。ジエン系ゴムとしては、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、エポキシ化天然ゴム、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）及びその水添物等を挙げることができる。勿論、上記ゴム組成物には充填剤、軟化剤、老化防止剤、加硫剤、加硫促進剤等の配合剤を適宜添加することができる。

上述した空気入りタイヤは、通常の製造方法にて製造することが可能であるが、少なくともショルダー相当領域ＸにおいてカーカスコードＣよりもタイヤ内面側のゴム部分の厚さが薄くなっているため、カーカス層４Ａ，４Ｂのコートゴムがオーバーキュアになり易い。そのため、上記空気入りタイヤを製造する方法であって、未加硫タイヤを成形した後、該未加硫タイヤを金型内で加硫する際に、タイヤ内面側の加硫温度をタイヤ外面側の加硫温度よりも低くすることが望ましい。

図８は本発明の実施形態からなる空気入りタイヤの製造方法で使用されるタイヤ加硫装置を示すものである。図８において、Ｔは未加硫タイヤであり、１０は未加硫タイヤＴを加硫するための金型である。この金型１０は、未加硫タイヤＴのトレッド部を成形するための複数のセクター１１と、未加硫タイヤＴのサイドウォール部を成形するための下型１２及び上型１３と、未加硫タイヤＴのビード部を成形するための下側ビードリング型１４及び上側ビードリング１５とから構成されている。一方、未加硫タイヤＴを内側から押圧する筒状のブラダー１６は、その下端が下側ビードリング型１４と下側プランプ１７との間に把持され、その上端が上側プランプ１８と補助リング１９との間に把持されている。また、セクター１１の外側にはセクター１１を保持するブロック２０とヒーター２１が付設され、下型１２の下方にはヒーター２２が付設され、上型１３の上方にはヒーター２３が付設されている。

上述した空気入りタイヤを製造する場合、未加硫タイヤＴを成形した後、その未加硫タイヤＴを金型１０内に投入して型締めした後、金型１０をヒーター２１〜２３で加熱することにより、未加硫タイヤＴを加硫する。その際、通常であれば、ブラダー１６の内側に高温のスチームを充填し、未加硫タイヤＴを内外から同等の温度で加熱するが、ここではブラダー１５の内側にスチームの替わりに常温の窒素ガス等を充填することにより、タイヤ内面側の加硫温度をタイヤ外面側の加硫温度よりも低くする。これにより、カーカス層のコートゴムのオーバーキュアを回避し、コートゴムの物性の悪化を回避し、コートゴムのクラックからエアが吹き抜けてしまうようなタイヤ故障を防止することができる。

特に、未加硫タイヤＴのトレッド部のタイヤ外面での加硫温度は１３０℃〜１７０℃の範囲に設定し、未加硫タイヤＴのトレッド部のタイヤ内面での加硫温度はタイヤ外面での加硫温度の５５％〜９５％の範囲に設定すると良い。このような加硫温度を選択することにより、タイヤ全体としての加硫を効果的に進行させながら、カーカス層のコートゴムのオーバーキュアを回避することができる。

上述した実施形態では２層のカーカス層を備えた空気入りタイヤの場合について説明したが、本発明は少なくとも１層のカーカス層を有する空気入りタイヤに適用することが可能である。

タイヤサイズ３３０／７１０Ｒ１８で、一対のビード部間に２層のカーカス層を装架し、トレッド部におけるカーカス層の外周側に２層のベルト層を配置した空気入りタイヤにおいて、インナーライナー層の構造及び材料を種々異ならせた従来例１、比較例１〜２及び実施例１〜５のタイヤを製作した。各カーカス層のコートゴムはジエン系ゴムを主体とするゴム組成物で構成し、コートゴムのコードより外側となる部分の厚さは０．１ｍｍとした。加硫工程においては、未加硫タイヤを金型内でタイヤ内外から約１５０℃の温度で約２２分間加熱した。

従来例１のタイヤは、タイヤ内面の全域にブチル系ゴムを主体とするゴム組成物からなる厚さ１．４ｍｍのインナーライナー層を配置したものである。

比較例１のタイヤは、タイヤ内面の全域にブチル系ゴムを主体とするゴム組成物からなる厚さ０．９ｍｍのインナーライナー層を配置したものである。

比較例２のタイヤは、タイヤ内面の全域にジエン系ゴムを主体とするゴム組成物からなる厚さ１．４ｍｍのインナーライナー層を配置したものである。

実施例１のタイヤは、図１に示すように、タイヤ内面のビードトウ側の領域にジエン系ゴムを主体とするゴム組成物からなる厚さ１．４ｍｍのインナーライナー層を選択的に配置したものである。

実施例２のタイヤは、図２に示すように、タイヤ内面からインナーライナー層を排除したものである。

実施例３のタイヤは、図３に示すように、タイヤ内面のショルダー相当領域を除く領域にジエン系ゴムを主体とするゴム組成物からなる厚さ１．４ｍｍのインナーライナー層を選択的に配置したものである。

実施例４のタイヤは、図４に示すように、タイヤ内面の全域にジエン系ゴムを主体とするゴム組成物からなるインナーライナー層を配置し、インナーライナー層のショルダー相当領域での厚さを０．９ｍｍとし、それ以外の領域での厚さを１．４ｍｍとしたものである。

実施例５のタイヤは、図５に示すように、タイヤ内面の全域にジエン系ゴムを主体とするゴム組成物からなる厚さ０．９ｍｍのインナーライナー層を配置したものである。

従来例１、比較例１〜２及び実施例１〜５について、ショルダー相当領域における最内側のカーカス層のカーカスコードとタイヤ内面との間に介在するゴム部分の厚さｔは表１の通りである。

これら試験タイヤについて、下記の評価方法により耐久性を評価し、その結果を表１に併せて示した。

耐久性：
ドラム表面が平滑で直径１７０７ｍｍの鋼製ドラムを備えた室内ドラム試験機を用い、試験タイヤをリムサイズ１８×１３Ｊのホイールに組付けて空気圧を１４０ｋＰａとし、速度２５０ｋｍ／ｈ及びキャンバー角度２°の条件にて走行試験を実施した。その際、荷重と走行時間を規定した複数のステップを表１のように設定し、タイヤが破壊するまで走行試験を継続した。表１において、ステップを完走した場合を「ｃｌｅａｒ」にて示し、ステップの途中ではタイヤが破壊した場合は破壊までの経過時間を示した。より高荷重のステップまで到達するほど耐久性が優れていることを意味する。

表１から明らかなように、実施例１〜５のタイヤは、従来例１との対比において、過酷な走行条件での耐久性が優れていた。

これに対して、比較例１のタイヤは、ショルダー相当領域でのゴム部分の厚さｔが１．０ｍｍであるものの、インナーライナー層がブチル系ゴムを主体とするゴム組成物で構成されているため、耐久性の改善効果が不十分であった。

比較例２のタイヤは、インナーライナー層がジエン系ゴムを主体とするゴム組成物で構成されているものの、ショルダー相当領域でのゴム部分の厚さｔが１．５ｍｍであるため、耐久性の改善効果が不十分であった。

次に、加硫条件を異ならせたこと以外は実施例１〜５と同様の構造を有するは実施例６〜１０のタイヤを製作した。これら実施例６〜１０の加硫工程においては、未加硫タイヤを金型内に投入し、タイヤ内面側の加硫温度をタイヤ外面側の加硫温度よりも低くした。より具体的には、未加硫タイヤのトレッド部のタイヤ外面での加硫温度を約１６０℃とし、未加硫タイヤのトレッド部のタイヤ内面での加硫温度を約１２０℃とするように加硫条件を調整しつつ約２２分間加熱した。

これら試験タイヤについて、上述の評価方法により耐久性を評価し、その結果を表２に併せて示した。

表２から判るように、加硫工程においてタイヤ内面側の加硫温度をタイヤ外面側の加硫温度よりも低くすることによりタイヤの耐久性が更に改善され、特にショルダー相当領域でのゴム部分の厚さｔが小さい場合に耐久性の改善効果が顕著に現れていた。

１ トレッド部
２ サイドウォール部
３ ビード部
４Ａ，４Ｂ カーカス層
５ ビードコア
６ ビードフィラー
７Ａ，７Ｂ ベルト層
８ インナーライナー層
１０ 金型
Ｃ カーカスコード
Ｓ タイヤ内面
Ｘ ショルダー相当領域

Claims (5)

1. 一対のビード部間に少なくとも２層のカーカス層を装架し、これらカーカス層のタイヤ周方向に対するコード角度を６０°〜８６°の範囲に設定し、かつ前記カーカス層を層間でカーカスコードが互いに交差するように配置すると共に、トレッド部におけるカーカス層の外周側に複数層のベルト層を配置した空気入りタイヤにおいて、最も広いベルト層のエッジに対応するタイヤ内面のベルトエッジ対応位置からビードトウ側に向かってタイヤ子午線断面でのペリフェリー長で２０ｍｍの位置と前記ベルトエッジ対応位置との間の領域をショルダー相当領域と規定したとき、少なくとも前記ショルダー相当領域にて、最内側のカーカス層に含まれるカーカスコードと前記タイヤ内面との間に介在するゴム部分の厚さを０．０２ｍｍ〜１ｍｍとし、かつ該ゴム部分をゴム成分の８０重量％以上がジエン系ゴムであって該ジエン系ゴムを主体とするゴム組成物で構成したことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記タイヤ内面の少なくともビードトウ側の領域にインナーライナー層を配置したことを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. レーシング用タイヤ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。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りタイヤを製造する方法であって、未加硫タイヤを成形した後、該未加硫タイヤを金型内で加硫する際に、タイヤ内面側の加硫温度をタイヤ外面側の加硫温度よりも低くすることを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。
5. 前記未加硫タイヤのトレッド部のタイヤ外面での加硫温度を１３０℃〜１７０℃の範囲に設定し、前記未加硫タイヤのトレッド部のタイヤ内面での加硫温度を前記タイヤ外面での加硫温度の５５％〜９５％の範囲に設定したことを特徴とする請求項４に記載の空気入りタイヤの製造方法。

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