空気入りタイヤの製造方法
【課題】空気入りタイヤの転がり抵抗を低減する構造を提供すること。
【解決手段】円筒形状の環状構造体１０と、環状構造体１０の外側に、環状構造体１０の周方向に沿って設けられてトレッド部となる未加硫のゴム層１１Ｇと、ゴムで被覆された繊維を有し、環状構造体１０と未加硫のゴム層１１Ｇとを含む円筒形状の構造体２の幅方向両側に少なくとも設けられるカーカス部１２と、を含む空気入りタイヤのグリーンタイヤ１Ｇを、加硫金型２０の内部に配置する。加硫金型２０は、環状構造体の幅方向内側の位置でサイドプレート２０Ｓａ、２０Ｓｂとセクター２０Ｃとが分割されている。次に、サイドプレート２０Ｓａ、２０Ｓｂを閉じた後、セクター２０Ｃを閉じる前に、グリーンタイヤ１Ｇの内部のブラダー２１を昇圧させる。そして、セクター２０Ｃを閉じて加硫を開始する。
【解決手段】円筒形状の環状構造体１０と、環状構造体１０の外側に、環状構造体１０の周方向に沿って設けられてトレッド部となる未加硫のゴム層１１Ｇと、ゴムで被覆された繊維を有し、環状構造体１０と未加硫のゴム層１１Ｇとを含む円筒形状の構造体２の幅方向両側に少なくとも設けられるカーカス部１２と、を含む空気入りタイヤのグリーンタイヤ１Ｇを、加硫金型２０の内部に配置する。加硫金型２０は、環状構造体の幅方向内側の位置でサイドプレート２０Ｓａ、２０Ｓｂとセクター２０Ｃとが分割されている。次に、サイドプレート２０Ｓａ、２０Ｓｂを閉じた後、セクター２０Ｃを閉じる前に、グリーンタイヤ１Ｇの内部のブラダー２１を昇圧させる。そして、セクター２０Ｃを閉じて加硫を開始する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気入りタイヤの製造方法及び空気入りタイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
空気入りタイヤの転がり抵抗を低減することは、自動車の燃費を改善するために有用である。タイヤの転がり抵抗を低減するため、例えばシリカ配合のゴムをトレッドに適用する等の技術がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】土井昭政、「タイヤにおける最近の技術動向」、日本ゴム協会誌、１９９８年９月 Ｖｏｌ．７１、ｐ．５８８−５９４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
非特許文献１に記載されている空気入りタイヤの転がり抵抗を低減する手法は、材料に改良を加えるものであるが、空気入りタイヤの構造を変更することによって転がり抵抗を低減できる可能性もある。本発明は、構造を変更することによって転がり抵抗を低減した空気入りタイヤを製造する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、円筒形状の環状構造体と、前記環状構造体の外側に、前記環状構造体の周方向に沿って設けられてトレッド部となる未加硫のゴム層と、ゴムで被覆された繊維を有し、前記環状構造体と前記未加硫のゴム層とを含む円筒形状の構造体の幅方向両側に少なくとも設けられるカーカス部と、を含む空気入りタイヤのグリーンタイヤを、前記環状構造体の幅方向内側の位置でサイドプレートとセクターとが分割された加硫金型の内部に配置する手順と、前記サイドプレートを閉じた後、前記セクターを閉じる前に、前記グリーンタイヤの内部のブラダーを昇圧させる手順と、前記セクターを閉じて加硫を開始する手順と、を含むことを特徴とする空気入りタイヤの製造方法である。
【０００６】
本発明において、前記環状構造体は前記未加硫のゴム層に埋設されており、前記未加硫のゴム層の径方向外側における表面に露出しないことが好ましい。
【０００７】
本発明において、前記空気入りタイヤは、幅方向外側における前記環状構造体の端部から幅方向外側に向かって１５ｍｍまでの領域において、前記空気入りタイヤを所定の空気圧としたときの前記トレッド部の子午断面における輪郭形状は、前記空気入りタイヤの内側に向かって凹む円弧を有することが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、構造を変更することによって転がり抵抗を低減した空気入りタイヤを製造する方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本実施形態に係るタイヤの子午断面図である。
【図２−１】図２−１は、本実施形態に係るタイヤが有する環状構造体の斜視図である。
【図２−２】図２−２は、本実施形態に係るタイヤが有する環状構造体の平面図である。
【図３】図３は、本実施形態に係るタイヤが有するカーカス部の拡大図である。
【図４】図４は、環状構造体とゴム層との子午断面図である。
【図５】図５は、本実施形態の変形例に係るタイヤを示す子午断面図である。
【図６】図６は、従来の加硫金型を用いて本実施形態及びその変形例に係るタイヤを製造する例を示す図である。
【図７】図７は、本実施形態に係る加硫金型を用いて本実施形態及びその変形例に係るタイヤを製造する例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、均等の範囲のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。また、本実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
【００１１】
空気入りタイヤ（以下、必要に応じてタイヤという）の転がり抵抗を低減するため、タイヤの偏心変形を極限まで高めると、タイヤと路面との接地面積が小さくなり接地圧が増加する。その結果、トレッド部の変形による粘弾性エネルギ損失が大きくなり、転がり抵抗が増加する。本発明者らは、この点に注目し、タイヤと路面との接地面積を確保し、かつ偏心変形を維持することによって、転がり抵抗を低減し、かつ操安性を向上させることを試みた。偏心変形とは、タイヤのトレッドリング（クラウン領域のこと）が円形を保ったまま垂直に変位する一次モードの変形である。タイヤと路面との接地面積を確保し、かつ偏心変形を維持するため、本実施形態に係るタイヤは、例えば、金属の薄板で製造される円筒形状の環状構造体の外側に、前記環状構造体の周方向に向かってゴム層を設け、このゴム層をトレッド部として設置させる構造とする。
【００１２】
図１は、本実施形態に係るタイヤの子午断面図である。図２−１は、本実施形態に係るタイヤが有する環状構造体の斜視図である。図２−２は、本実施形態に係るタイヤが有する環状構造体の平面図である。図３は、本実施形態に係るタイヤが有するカーカス部の拡大図である。図１に示すように、タイヤ１は、環状の構造体である。前記環状の構造体の中心を通る軸がタイヤ１の中心軸（Ｙ軸）となる。タイヤ１は、使用時において、内部に空気が充填される。
【００１３】
タイヤ１は、中心軸（Ｙ軸）を回転軸として回転する。Ｙ軸は、タイヤ１の中心軸かつ回転軸である。タイヤ１の中心軸（回転軸）であるＹ軸に直交し、かつタイヤ１が接地する路面と平行な軸をＸ軸、Ｙ軸とＸ軸とに直交する軸をＺ軸とする。Ｙ軸と平行な方向がタイヤ１の幅方向である。Ｙ軸を通り、かつＹ軸に直交する方向がタイヤ１の径方向である。また、Ｙ軸を中心とする周方向が空気入りタイヤ１の周方向（図１の矢印ＣＲで示す方向）である。
【００１４】
図１に示すように、タイヤ１は、円筒形状の環状構造体１０と、ゴム層１１と、カーカス部１２と、を含む。環状構造体１０は、円筒形状の部材である。ゴム層１１は、環状構造体１０の径方向外側における表面１０ｓｏに、環状構造体１０の周方向に向かって設けられることで、タイヤ１のトレッド部となる。カーカス部１２は、図３に示すように、ゴム１２Ｒで被覆された繊維１２Ｆを有する。本実施形態において、図１に示すように、カーカス部１２は、環状構造体１０の径方向内側を通って、両方のビード部１３間を連結している。すなわち、カーカス部１２は、両方のビード部１３、１３間で連続している。なお、カーカス部１２は、環状構造体１０の幅方向における両側に設けられて、両方のビード部１３、１３間で連続していなくてもよい。このように、カーカス部１２は、図３に示すように、少なくとも環状構造体１０とゴム層１１とを含む円筒形状の構造体２の中心軸（Ｙ軸）と平行な方向（すなわち幅方向）における両側に設けられていればよい。
【００１５】
タイヤ１は、構造体２の子午断面において、ゴム層１１の外側１１ｓｏ（タイヤ１のトレッド面）と、環状構造体１０の径方向外側における表面１０ｓｏとが、トレッド面に形成された溝Ｓの部分を除いて同様の形状であり、平行（公差、誤差を含む）であることがより好ましい。
【００１６】
図２−１、図２−２に示す環状構造体１０は、金属の構造体である。すなわち、環状構造体１０は、金属材料で造られている。環状構造体１０に用いる金属材料は、引張強度が４５０Ｎ／ｍ２以上２５００Ｎ／ｍ２以下であることが好ましく、６００Ｎ／ｍ２以上２４００Ｎ／ｍ２以下であることがより好ましく、さらには、８００Ｎ／ｍ２以上２３００Ｎ／ｍ２以下が好ましい。環状構造体１０は、引張強度がこのような範囲であれば、充分な強度及び剛性を確保できるとともに、必要な靱性を確保できる。環状構造体１０に用いることができる金属材料は、引張強度が前述した範囲であればよいが、ばね鋼、高張力鋼、ステンレス鋼又はチタン（チタン合金を含む）を用いることが好ましい。これらのうち、ステンレス鋼は耐食性が高く、また、前述した引張強度の範囲のものを得やすいので好ましい。
【００１７】
環状構造体１０の引張強度（ＭＰａ）と厚み（ｍｍ）との積を耐圧パラメータとする。耐圧パラメータは、タイヤ１に充填される気体（例えば、空気又は窒素等）の内圧に対する耐性の尺度となるパラメータである。耐圧パラメータは、２００以上１７００以下、２５０以上１６００以下とすることが好ましい。この範囲であれば、タイヤ１の使用圧力の上限を確保し、安全性を十分に確保することができる。また、前記範囲であれば、環状構造体１０の厚みを増加させず、また、破断強度の高い材料を用いる必要がないので、量産に好適である。環状構造体１０の厚みを増加させる必要がないため、環状構造体１０は繰り返し曲げの耐久性を確保できる。また、破断強度の高い材料を用いる必要がないことから、低コストで環状構造体１０及びタイヤ１を製造できる。乗用車用タイヤ（ＰＣタイヤ）として、耐圧パラメータは、２００以上１０００以下が好ましく、２５０以上９５０以下がより好ましい。小型トラック用タイヤ（ＬＴタイヤ）として、耐圧パラメータは、３００以上１２００以下が好ましく、３５０以上１１００以下がより好ましい。トラック／バス用タイヤ（ＴＢタイヤ）として、耐圧パラメータは、５００以上１７００以下が好ましく、６００以上１６００以下がより好ましい。
【００１８】
環状構造体１０をステンレス鋼で製造する場合、ＪＩＳ Ｇ４３０３の分類における、マルテンサイト系ステンレス鋼、フェライト系ステンレス鋼、オーステナイト系ステンレス鋼、オーステナイト・フェライト二相ステンレス鋼、析出硬化系ステンレス鋼を用いることが好ましい。これらのステンレス鋼を用いることにより、引張強度及び靱性が優れた環状構造体１０とすることができる。また、前述したステンレス鋼のうち、特に、析出硬化ステンレス鋼（ＳＵＳ６３１、ＳＵＳ６３２Ｊ１）を用いるとより好ましい。
【００１９】
環状構造体１０は、内周面と外周とを貫通する複数の貫通孔を有していてもよい。環状構造体１０の径方向外側と径方向内側との少なくとも一方にはゴム層１１が取り付けられる。ゴム層１１は、環状構造体１０と化学的な結合により環状構造体に取り付けられる。貫通孔は、環状構造体１０とゴム層１１との物理的な結合を強化する作用がある。このため、貫通孔を有する環状構造体１０は、化学的及び物理的な作用（アンカー効果）によりゴム層１１との結合強度が向上するので、ゴム層１１と確実に固定される。その結果、タイヤ１の耐久性が向上する。
【００２０】
貫通孔は、１つの断面積が０．１ｍｍ２以上１００ｍｍ２以下であることが好ましく、より好ましくは０．１２ｍｍ２以上８０ｍｍ２以下、さらに好ましくは０．１５ｍｍ２以上７０ｍｍ２以下である。このような範囲であれば、カーカス部１２の凹凸を抑制し、かつ、接着による結合、すなわち、化学的な結合も十分に利用することができる。さらに、上述した範囲であれば、上述した物理的作用、すなわち、アンカー効果が最も効果的に発生する。これらの作用により、環状構造体１０とゴム層１１との結合を強化することができる。
【００２１】
環状構造体１０が貫通孔を有する場合、その形状は問わないが、円形か楕円形が好ましい。また、貫通孔は、等価直径４×Ａ／Ｃ（Ｃは貫通孔の周長、Ａは貫通孔の開口面積）を０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下とすることが好ましい。貫通孔は、形状が円形かつ直径は１．０ｍｍ以上８．０ｍｍ以下がより好ましい。このような範囲であれば、物理的及び化学的結合を有効に利用できるので、環状構造体１０とゴム層１１とはより強固に結合される。なお、後述するように、貫通孔の等価直径又は直径は、すべて同一でなくてもよい。
【００２２】
貫通孔の面積の総和は、環状構造体１０の径方向外側の表面積に対して０．５％以上３０％が好ましく、より好ましくは１．０％以上２０％以下、さらに好ましくは１．５％以上１５％以下である。このような範囲であれば、物理的及び化学的結合を有効に利用しつつ、環状構造体１０の強度も確保できる。その結果、環状構造体１０とゴム層１１とはより強固に結合されるとともに、環状構造体１０に必要な剛性を確保できる。なお、貫通孔の間隔は不等間隔であってもよいし、等間隔であってもよい。このようにすることで、タイヤ１の接地形状の制御することもできる。
【００２３】
環状構造体１０は、長方形形状の板材又は複数の貫通孔が穿孔された長方形形状の板材の短辺投同士を突き合わせて溶接することにより製造することができる。このようにすれば、比較的簡単に環状構造体１０を製造することができる。また、環状構造体１０の製造方法はこれに限定されるものではない。例えば、円柱の外周部に複数の穴を形成した後、円柱の内部を削り出すことにより、環状構造体１０を製造してもよい。
【００２４】
環状構造体１０の径方向外側における表面１０ｓｏとゴム層１１の内側１１ｓｉとは互いに接触している。本実施形態において、環状構造体１０とゴム層１１とは、例えば接着剤によって固定されている。このような構造により、環状構造体１０とゴム層１１との間で相互に力を伝達できる。環状構造体１０とゴム層１１とを固定する手段は、接着剤に限定されるものではない。また、環状構造体１０は、ゴム層の径方向外側には露出しないことが好ましい。このようにすれば、環状構造体１０とゴム層１１とをより確実に固定できる。さらに、環状構造体１０は、ゴム層１１内に埋設されていてもよい。このようにしても、環状構造体１０とゴム層１１とをより確実に固定できる。
【００２５】
ゴム層１１は、合成ゴムや天然ゴム又はこれらを混合したゴム材料と、当該ゴム材料に補強材として添加される炭素やＳｉＯ２等を含む。ゴム層１１は、無端のベルト状の構造体である。図１に示すように、本実施形態において、ゴム層１１は、外側１１ｓｏに複数の溝（主溝）Ｓを有している。ゴム層１１は、溝Ｓの他にもラグ溝を有していてもよい。
【００２６】
カーカス部１２は、タイヤ１に空気を充填した際に、環状構造体１０とともに圧力容器としての役目を果たす強度メンバーである。カーカス部１２及び環状構造体１０は、内部に充填された空気の内圧によってタイヤ１に作用する荷重を支え、走行中にタイヤ１が受ける動的荷重に耐える。本実施形態において、タイヤ１のカーカス部１２は、内側にインナーライナー１４を有する。インナーライナー１４によって、タイヤ１の内部に充填された空気の漏洩を抑制する。両方のカーカス部１２は、径方向内側に、それぞれビード部１３を有する。ビード部１３は、タイヤ１が取り付けられるホイールのリムと嵌合する。なお、カーカス部１２は、ホイールのリムと機械的に結合していてもよい。
【００２７】
図４は、環状構造体とゴム層との子午断面図である。環状構造体１０の弾性率は、７０ＧＰａ以上２５０ＧＰａ以下が好ましく、８０ＧＰａ以上２３０ＧＰａ以下とすることがより好ましい。また。環状構造体１０の厚みｔｍは、０．１ｍｍ以上０．８ｍｍ以下とすることが好ましい。この範囲であれば、耐圧性能を確保しつつ、繰り返し曲げの耐久性を確保できる。環状構造体１０の弾性率と厚みｔｍとの積（剛性パラメータという）は、１０以上５００以下とすることが好ましく、１５以上４００以下とすることがより好ましい。
【００２８】
剛性パラメータを上記の範囲とすることにより、環状構造体１０は、子午断面内の剛性が大きくなる。このため、タイヤ１に空気を充填したとき、及びタイヤ１が路面に接地したときにおいては、環状構造体１０によってトレッド部となるゴム層１１の子午断面内における変形が抑制される。その結果、タイヤ１は、前記変形にともなう粘弾性エネルギの損失が抑制される。また、剛性パラメータを上記の範囲とすることにより、環状構造体１０は、径方向における剛性は小さくなる。このため、タイヤ１は、従来の空気入りタイヤと同様に、路面との接地部でトレッド部が柔軟に変形する。このような機能により、タイヤ１は、接地部における局所的な歪み及び応力の集中を回避しながら偏心変形するので、接地部における歪みを分散させることができる。その結果、タイヤ１は、接地部におけるゴム層１１の局所的な変形が抑制されるので、接地面積が確保され、転がり抵抗が低減される。
【００２９】
さらに、タイヤ１は、環状構造体１０の面内剛性が大きく、またゴム層１１の接地面積を確保できるので、周方向における接地長さを確保できる。このため、タイヤ１は、舵角が入力されたときに発生する横力が大きくなる。その結果、タイヤ１は、大きなコーナリングパワーを得ることができる。また、環状構造体１０を金属で製造した場合、タイヤ１の内部に充填された空気は環状構造体１０をほとんど透過しない。その結果、タイヤ１の空気圧の管理が容易になるという利点もある。このため、長期にわたり、タイヤ１に空気を充填しないような使用態様に対しても、タイヤ１の空気圧低下を抑制できる。
【００３０】
環状構造体１０の径方向外側における表面１０ｓｏと、ゴム層１１の外側１１ｓｏとの距離ｔｒ（ゴム層１１の厚み）は、３ｍｍ以上２０ｍｍ以下であることが好ましい。距離ｔｒをこのような範囲とすることで、乗り心地を確保しつつ、コーナリング時におけるゴム層１１の過度な変形を抑制できる。環状構造体１０の中心軸（Ｙ軸）と平行な方向、すなわち幅方向における環状構造体１０の寸法（環状構造体幅）Ｗｍは、図１に示す中心軸（Ｙ軸）と平行な方向におけるタイヤ１の総幅（ＪＡＴＭＡ規定リム幅のホイールに組んで３００ｋＰａの空気を充填した状態）Ｗの５０％（Ｗ×０．５）以上９５％（Ｗ×０．９５）以下とすることが好ましい。ＷｍがＷ×０．５よりも小さい場合、環状構造体１０の子午断面内における剛性が不足する結果、タイヤ幅に対して偏心変形を維持する領域が減少する。その結果、転がり抵抗を低減させる効果及びコーナリングパワーも減少してしまうおそれがある。また、ＷｍがＷ×０．９５を超えると、接地時においてトレッド部が環状構造体１０を中心軸（Ｙ軸）方向に座屈変形させ、環状構造体１０の変形を招くおそれがある。Ｗ×０．５≦Ｗｍ≦Ｗ×０．９５とすることで、転がり抵抗を低減させつつコーナリングパワーを維持し、さらに、環状構造体１０の変形も抑制できる。
【００３１】
タイヤ１は、図１に示す子午断面において、ゴム層１１の外側１１ｓｏ、すなわちトレッド面のプロファイルは、溝Ｓの部分を除き、環状構造体１０の径方向外側における表面１０ｓｏと同様の形状であることが好ましい。このような構造により、タイヤ１の接地時や転動時においては、トレッド部となるゴム層１１と、環状構造体１０とは略同様に変形する。その結果、タイヤ１は、ゴム層１１の変形が少なくなるので、粘弾性エネルギの損失はより小さくなり、転がり抵抗もより小さくなる。
【００３２】
ゴム層１１の外側１１ｓｏと、環状構造体１０の径方向外側における表面１０ｓｏとが、タイヤ１の径方向外側に向かって突出したり、径方向内側に向かって突出したりすると、タイヤ１の接地部における圧力分布が不均一となる。その結果、接地部には局所的な歪み及び応力の集中が発生し、接地部においてゴム層１１が局所的に変形するおそれがある。本実施形態において、タイヤ１は、図３に示すように、ゴム層１１の外側１１ｓｏ（タイヤ１のトレッド面）と、環状構造体１０の径方向外側における表面１０ｓｏとは同様の形状（好ましくは平行）であり、さらに、ゴム層１１及び環状構造体１０（すなわち、構造体２）の中心軸（Ｙ軸）と平行（公差、誤差を含む）であることが好ましい。このような構造により、タイヤ１の接地部を略平坦にすることができる。そして、タイヤ１は、接地部における圧力分布が均一になるので、接地部の局所的な歪み及び応力の集中が抑制され、接地部におけるゴム層１１の局所的な変形が抑制される。その結果、タイヤ１は、粘弾性エネルギの損失は小さくなるので、転がり抵抗も小さくなる。また、タイヤは、接地部におけるゴム層１１の局所的な変形が抑制されるので、接地面積を確保でき、同時に周方向の接地長さを確保できる。このため、タイヤ１は、コーナリングパワーも確保できる。
【００３３】
本実施形態においては、子午断面におけるゴム層１１の形状は、ゴム層１１の外側１１ｓｏと環状構造体１０の径方向外側における表面１０ｓｏとがこれらの中心軸（Ｙ軸）と平行であれば、特に形状は限定されない。例えば、子午断面におけるゴム層１１の形状は、台形や平行四辺形であってもよい。子午断面におけるゴム層１１の形状が台形である場合、台形の上底と下底とのいずれがゴム層１１の外側１１ｓｏであってもよい。いずれの場合であっても、環状構造体１０の部分のみ、タイヤ１のトレッド面のプロファイル（溝の部分を除く）と平行であればよい。
【００３４】
図５は、本実施形態の変形例に係るタイヤを示す子午断面図である。タイヤ１Ａのトレッド面の形状は、子午断面において、幅方向外側（より具体的には、ゴム層１１の接地面とタイヤ１のサイド部ＳＳとの間）が、タイヤ１の内側に向かって凹んでいる。すなわち、タイヤ１は、幅方向外側において、幅方向内側よりもゴム層１１の厚みが小さくなっている。タイヤ１のトレッド面の形状及びゴム層１１を上述したようにすることで、転がり抵抗を低減しつつコーナリングパワーを確保することができる。
【００３５】
タイヤ１は、幅方向外側における環状構造体１０の端部１０ｔから幅方向外側に向かって１５ｍｍまでの領域において、タイヤ１を所定の空気圧としたときのトレッド部の子午断面における輪郭形状は、タイヤ１の内側に向かって凹む円弧１５を有する。円弧１５は、タイヤ１の径方向外側かつ幅方向外側に中心を有する。円弧の曲率半径は、３ｍｍ以上１５０ｍｍ以下が好ましく、さらには５ｍｍ以上１００ｍｍ以下がより好ましく、８ｍｍ以上７０ｍｍ以下が最も好ましい。このようにすることで、環状構造体１０の幅方向外側における端部のゴムの量が適切になるので、よりコーナリングパワーを確保することができる。前記所定の空気圧は、ＪＡＴＭＡ規定リム幅のホイールにタイヤ１Ａを組んだときにおける空気圧であり、３００ｋＰａである。
【００３６】
図６は、従来の加硫金型を用いて本実施形態及びその変形例に係るタイヤを製造する例を示す図である。図７は、本実施形態に係る加硫金型を用いて本実施形態及びその変形例に係るタイヤを製造する例を示す図である。これまでのような、角度をつけてスチールワイヤーを並列に配置し、ゴムで被覆したものを積層したタイヤは、加硫中にタイヤ内側から加硫ブラダーが膨張しながら接触することで、タイヤ自体も数％膨張して外側の加硫金型に押し当てられる。このため、圧力及び熱が作用して加硫が進行する。しかし、本実施形態に係るタイヤ１、１Ａが有する環状構造体１０は、引張（膨張）方向の弾性率が極めて高いため、ブラダーの圧力によってタイヤ自体の膨張する程度が小さい。そのため、これまでのタイヤが加硫金型の寸法に対して小さい周長でグリーンタイヤを成形するのに対して、本実施形態に係るタイヤは、それより大きい寸法（加硫金型の寸法に近い寸法）でグリーンタイヤ１Ｇが成形される。
【００３７】
薄板円筒形の環状構造体１０を用いたタイヤ１、１Ａを製造する際に、環状構造体１０にリフトが作用しないため、図６に示すように、従来のタイヤよりも大きい寸法（外周長）のグリーンタイヤ１Ｇを成形して加硫する。図６に示す、従来の加硫金型１２０を用いた場合、サイドプレート１２０Ｓａ、１２０Ｓｂが閉じられた後、セクター１２０Ｃが閉まるときに環状構造体１０が径方向にバックリングするおそれがあった。すなわち、加硫金型１２０にグリーンタイヤ１Ｇが投入された後に、セクター１２０Ｃが閉まる際、セクター１２０Ｃの溝を形成する部分（すなわち突起）がグリーンタイヤ１Ｇのトレッド部に接触し、そのままトレッド部を内側へ必要以上に押してしまう。これは、ゴム流れが追いつかないためである。その結果、環状構造体１０が径方向にバックリングしてしまうおそれがあった。
【００３８】
その対策として、セクター１２０Ｃが閉まる前にブラダー１２１を昇圧するという方法があるが、その場合には、加硫前のグリーンタイヤ１Ｇに圧力を与える。本実施形態に係るタイヤ１、１Ａは、サイドプレート１２０Ｓａ、１２０Ｓｂが閉じているため、ブラダー１２１の圧力Ｐｂに対して反力Ｐｒを発生する。また、環状構造体１０は弾性率が高い円筒であるため、自らの周方向の引張剛性によって反力Ｐｒを発生する。しかし、グリーンタイヤ１Ｇのバットレス部ＢＢにおいては反力Ｐｒが得られないため、未加硫状態のグリーンタイヤ１Ｇは圧力Ｐｂに耐えられずに吹き抜けが発生することがある。
【００３９】
そこで、本実施形態に係る空気入りタイヤの製造方法は、図７に示すような、セクター２０Ｃとサイドプレート２０Ｓａ、２０Ｓｂとの割り位置を適切な位置に変更した加硫金型２０を用いて、セクター２０Ｃを閉める前にブラダー２１を昇圧する。例えば、サイドプレート２０Ｓａ、２０Ｓｂが閉じてからセクター２０Ｃが閉じるまでの間に、ブラダー２１の圧力を０．２ＭＰａ〜２．０ＭＰａ、好ましくは０．３ＭＰａ〜１．０ＭＰａに上昇させる。このようにすることで、加硫時における環状構造体１０のバックリング及びグリーンタイヤ１Ｇのバットレス部ＢＢからの吹き抜けを回避できる。
【００４０】
加硫金型２０は、セクター２０Ｃと、それぞれ上下に配置されるサイドプレート２０Ｓａ、２０Ｓｂとを有する。セクター２０Ｃは、それぞれ周方向に向かって複数に分割されている。サイドプレート２０Ｓａ、２０Ｓｂは、連続したドーナツ状の円盤である。セクター２０Ｃとサイドプレート２０Ｓａ、２０Ｓｂとの割り位置ＳＰは、グリーンタイヤ１Ｇが有する環状構造体１０の幅方向内側の位置とする。このようにすることで、グリーンタイヤ１Ｇがブラダー２１からの圧力を受けた場合、バットレス部ＢＢにおいても、サイドプレート２０Ｓａ、２０Ｓｂから反力Ｐｒが得られるので、吹き抜けを回避できる。
【００４１】
セクター２０Ｃとサイドプレート２０Ｓａ、２０Ｓｂとの割り位置ＳＰは、環状構造体１０の幅方向外側における端部１０ｔから環状構造体幅Ｗｍの７０％以上１００％以下の位置とすることが好ましく、さらには、環状構造体幅Ｗｍの８０％以上９９．５％以下の位置とすることが好ましい。このようにすれば、サイドプレート２０Ｓａ、２０Ｓｂから反力Ｐｒを確実に得られるので、ブラダー２１の圧力Ｐｂによる吹き抜けを確実に回避できる。
【００４２】
本実施形態に係る空気入りタイヤの製造方法は、まず、円筒形状の環状構造体１０と、環状構造体１０の外側に、環状構造体１０の周方向に沿って設けられてトレッド部となる未加硫のゴム層１１Ｇと、ゴムで被覆された繊維を有し、環状構造体１０と未加硫のゴム層１１Ｇとを含む円筒形状の構造体２Ｇの幅方向両側に少なくとも設けられるカーカス部１２と、を含む空気入りタイヤのグリーンタイヤ１Ｇを、加硫金型２０の内部に配置する。加硫金型２０は、環状構造体の幅方向内側の位置でサイドプレート２０Ｓａ、２０Ｓｂとセクター２０Ｃとが分割されている。
【００４３】
環状構造体１０は、未加硫のゴム層１１Ｇの径方向外側には露出しないことが好ましい。このようにすれば、加硫によって、環状構造体１０と未加硫のゴム層１１Ｇとをより確実に固定でき、タイヤ１、１Ａの環状構造体１０とゴム層１１とがより確実に固定される。さらに、環状構造体１０は、未加硫のゴム層１１Ｇ内に埋設されていてもよい。このようにしても、環状構造体１０と未加硫のゴム層１１Ｇ及びゴム層１１とをより確実に固定できる。
【００４４】
次に、サイドプレート２０Ｓａ、２０Ｓｂを閉じた後、セクター２０Ｃを閉じる前に、グリーンタイヤ１Ｇの内部のブラダー２１を昇圧させる。そして、セクター２０Ｃを閉じて加硫を開始する。このようにすることで、本実施形態に係る空気入りタイヤの製造方法は、加硫時における環状構造体１０のバックリング及びグリーンタイヤ１Ｇのバットレス部ＢＢからの吹き抜けを回避できる。このように、本実施形態に係る空気入りタイヤの製造方法は、構造を変更することによって転がり抵抗を低減したタイヤ１、１Ａを製造することができる。
【００４５】
図５に示すタイヤ１Ａは、転がり抵抗を低減しつつ、コーナリングパワーを確保するために、環状構造体１０の幅方向外側の付近でゴム層１１の厚みを薄くしている。このようなタイヤ１Ａの製造においては、本実施形態に係る空気入りタイヤの製造方法が特に効果的である。なお、編み入りブラダーでショルダー部、バットレス部の膨らみを防止したり、剛性中子を用いて加硫したりしてもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１、１Ａ 空気入りタイヤ（タイヤ）
１Ｇ グリーンタイヤ
２、２Ｇ 構造体
１０ 環状構造体
１０ｔ 端部
１１ ゴム層
１１Ｇ 未加硫のゴム層
１２ カーカス部
１３ ビード部
１４ インナーライナー
１５ 円弧
２０、１２０ 加硫金型
２０Ｓａ、２０Ｓｂ、１２０Ｓａ、１２０Ｓｂ サイドプレート
２０Ｃ、１２０Ｃ セクター
２１、１２１ ブラダー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気入りタイヤの製造方法及び空気入りタイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
空気入りタイヤの転がり抵抗を低減することは、自動車の燃費を改善するために有用である。タイヤの転がり抵抗を低減するため、例えばシリカ配合のゴムをトレッドに適用する等の技術がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】土井昭政、「タイヤにおける最近の技術動向」、日本ゴム協会誌、１９９８年９月 Ｖｏｌ．７１、ｐ．５８８−５９４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
非特許文献１に記載されている空気入りタイヤの転がり抵抗を低減する手法は、材料に改良を加えるものであるが、空気入りタイヤの構造を変更することによって転がり抵抗を低減できる可能性もある。本発明は、構造を変更することによって転がり抵抗を低減した空気入りタイヤを製造する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、円筒形状の環状構造体と、前記環状構造体の外側に、前記環状構造体の周方向に沿って設けられてトレッド部となる未加硫のゴム層と、ゴムで被覆された繊維を有し、前記環状構造体と前記未加硫のゴム層とを含む円筒形状の構造体の幅方向両側に少なくとも設けられるカーカス部と、を含む空気入りタイヤのグリーンタイヤを、前記環状構造体の幅方向内側の位置でサイドプレートとセクターとが分割された加硫金型の内部に配置する手順と、前記サイドプレートを閉じた後、前記セクターを閉じる前に、前記グリーンタイヤの内部のブラダーを昇圧させる手順と、前記セクターを閉じて加硫を開始する手順と、を含むことを特徴とする空気入りタイヤの製造方法である。
【０００６】
本発明において、前記環状構造体は前記未加硫のゴム層に埋設されており、前記未加硫のゴム層の径方向外側における表面に露出しないことが好ましい。
【０００７】
本発明において、前記空気入りタイヤは、幅方向外側における前記環状構造体の端部から幅方向外側に向かって１５ｍｍまでの領域において、前記空気入りタイヤを所定の空気圧としたときの前記トレッド部の子午断面における輪郭形状は、前記空気入りタイヤの内側に向かって凹む円弧を有することが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、構造を変更することによって転がり抵抗を低減した空気入りタイヤを製造する方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本実施形態に係るタイヤの子午断面図である。
【図２−１】図２−１は、本実施形態に係るタイヤが有する環状構造体の斜視図である。
【図２−２】図２−２は、本実施形態に係るタイヤが有する環状構造体の平面図である。
【図３】図３は、本実施形態に係るタイヤが有するカーカス部の拡大図である。
【図４】図４は、環状構造体とゴム層との子午断面図である。
【図５】図５は、本実施形態の変形例に係るタイヤを示す子午断面図である。
【図６】図６は、従来の加硫金型を用いて本実施形態及びその変形例に係るタイヤを製造する例を示す図である。
【図７】図７は、本実施形態に係る加硫金型を用いて本実施形態及びその変形例に係るタイヤを製造する例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、均等の範囲のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。また、本実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
【００１１】
空気入りタイヤ（以下、必要に応じてタイヤという）の転がり抵抗を低減するため、タイヤの偏心変形を極限まで高めると、タイヤと路面との接地面積が小さくなり接地圧が増加する。その結果、トレッド部の変形による粘弾性エネルギ損失が大きくなり、転がり抵抗が増加する。本発明者らは、この点に注目し、タイヤと路面との接地面積を確保し、かつ偏心変形を維持することによって、転がり抵抗を低減し、かつ操安性を向上させることを試みた。偏心変形とは、タイヤのトレッドリング（クラウン領域のこと）が円形を保ったまま垂直に変位する一次モードの変形である。タイヤと路面との接地面積を確保し、かつ偏心変形を維持するため、本実施形態に係るタイヤは、例えば、金属の薄板で製造される円筒形状の環状構造体の外側に、前記環状構造体の周方向に向かってゴム層を設け、このゴム層をトレッド部として設置させる構造とする。
【００１２】
図１は、本実施形態に係るタイヤの子午断面図である。図２−１は、本実施形態に係るタイヤが有する環状構造体の斜視図である。図２−２は、本実施形態に係るタイヤが有する環状構造体の平面図である。図３は、本実施形態に係るタイヤが有するカーカス部の拡大図である。図１に示すように、タイヤ１は、環状の構造体である。前記環状の構造体の中心を通る軸がタイヤ１の中心軸（Ｙ軸）となる。タイヤ１は、使用時において、内部に空気が充填される。
【００１３】
タイヤ１は、中心軸（Ｙ軸）を回転軸として回転する。Ｙ軸は、タイヤ１の中心軸かつ回転軸である。タイヤ１の中心軸（回転軸）であるＹ軸に直交し、かつタイヤ１が接地する路面と平行な軸をＸ軸、Ｙ軸とＸ軸とに直交する軸をＺ軸とする。Ｙ軸と平行な方向がタイヤ１の幅方向である。Ｙ軸を通り、かつＹ軸に直交する方向がタイヤ１の径方向である。また、Ｙ軸を中心とする周方向が空気入りタイヤ１の周方向（図１の矢印ＣＲで示す方向）である。
【００１４】
図１に示すように、タイヤ１は、円筒形状の環状構造体１０と、ゴム層１１と、カーカス部１２と、を含む。環状構造体１０は、円筒形状の部材である。ゴム層１１は、環状構造体１０の径方向外側における表面１０ｓｏに、環状構造体１０の周方向に向かって設けられることで、タイヤ１のトレッド部となる。カーカス部１２は、図３に示すように、ゴム１２Ｒで被覆された繊維１２Ｆを有する。本実施形態において、図１に示すように、カーカス部１２は、環状構造体１０の径方向内側を通って、両方のビード部１３間を連結している。すなわち、カーカス部１２は、両方のビード部１３、１３間で連続している。なお、カーカス部１２は、環状構造体１０の幅方向における両側に設けられて、両方のビード部１３、１３間で連続していなくてもよい。このように、カーカス部１２は、図３に示すように、少なくとも環状構造体１０とゴム層１１とを含む円筒形状の構造体２の中心軸（Ｙ軸）と平行な方向（すなわち幅方向）における両側に設けられていればよい。
【００１５】
タイヤ１は、構造体２の子午断面において、ゴム層１１の外側１１ｓｏ（タイヤ１のトレッド面）と、環状構造体１０の径方向外側における表面１０ｓｏとが、トレッド面に形成された溝Ｓの部分を除いて同様の形状であり、平行（公差、誤差を含む）であることがより好ましい。
【００１６】
図２−１、図２−２に示す環状構造体１０は、金属の構造体である。すなわち、環状構造体１０は、金属材料で造られている。環状構造体１０に用いる金属材料は、引張強度が４５０Ｎ／ｍ２以上２５００Ｎ／ｍ２以下であることが好ましく、６００Ｎ／ｍ２以上２４００Ｎ／ｍ２以下であることがより好ましく、さらには、８００Ｎ／ｍ２以上２３００Ｎ／ｍ２以下が好ましい。環状構造体１０は、引張強度がこのような範囲であれば、充分な強度及び剛性を確保できるとともに、必要な靱性を確保できる。環状構造体１０に用いることができる金属材料は、引張強度が前述した範囲であればよいが、ばね鋼、高張力鋼、ステンレス鋼又はチタン（チタン合金を含む）を用いることが好ましい。これらのうち、ステンレス鋼は耐食性が高く、また、前述した引張強度の範囲のものを得やすいので好ましい。
【００１７】
環状構造体１０の引張強度（ＭＰａ）と厚み（ｍｍ）との積を耐圧パラメータとする。耐圧パラメータは、タイヤ１に充填される気体（例えば、空気又は窒素等）の内圧に対する耐性の尺度となるパラメータである。耐圧パラメータは、２００以上１７００以下、２５０以上１６００以下とすることが好ましい。この範囲であれば、タイヤ１の使用圧力の上限を確保し、安全性を十分に確保することができる。また、前記範囲であれば、環状構造体１０の厚みを増加させず、また、破断強度の高い材料を用いる必要がないので、量産に好適である。環状構造体１０の厚みを増加させる必要がないため、環状構造体１０は繰り返し曲げの耐久性を確保できる。また、破断強度の高い材料を用いる必要がないことから、低コストで環状構造体１０及びタイヤ１を製造できる。乗用車用タイヤ（ＰＣタイヤ）として、耐圧パラメータは、２００以上１０００以下が好ましく、２５０以上９５０以下がより好ましい。小型トラック用タイヤ（ＬＴタイヤ）として、耐圧パラメータは、３００以上１２００以下が好ましく、３５０以上１１００以下がより好ましい。トラック／バス用タイヤ（ＴＢタイヤ）として、耐圧パラメータは、５００以上１７００以下が好ましく、６００以上１６００以下がより好ましい。
【００１８】
環状構造体１０をステンレス鋼で製造する場合、ＪＩＳ Ｇ４３０３の分類における、マルテンサイト系ステンレス鋼、フェライト系ステンレス鋼、オーステナイト系ステンレス鋼、オーステナイト・フェライト二相ステンレス鋼、析出硬化系ステンレス鋼を用いることが好ましい。これらのステンレス鋼を用いることにより、引張強度及び靱性が優れた環状構造体１０とすることができる。また、前述したステンレス鋼のうち、特に、析出硬化ステンレス鋼（ＳＵＳ６３１、ＳＵＳ６３２Ｊ１）を用いるとより好ましい。
【００１９】
環状構造体１０は、内周面と外周とを貫通する複数の貫通孔を有していてもよい。環状構造体１０の径方向外側と径方向内側との少なくとも一方にはゴム層１１が取り付けられる。ゴム層１１は、環状構造体１０と化学的な結合により環状構造体に取り付けられる。貫通孔は、環状構造体１０とゴム層１１との物理的な結合を強化する作用がある。このため、貫通孔を有する環状構造体１０は、化学的及び物理的な作用（アンカー効果）によりゴム層１１との結合強度が向上するので、ゴム層１１と確実に固定される。その結果、タイヤ１の耐久性が向上する。
【００２０】
貫通孔は、１つの断面積が０．１ｍｍ２以上１００ｍｍ２以下であることが好ましく、より好ましくは０．１２ｍｍ２以上８０ｍｍ２以下、さらに好ましくは０．１５ｍｍ２以上７０ｍｍ２以下である。このような範囲であれば、カーカス部１２の凹凸を抑制し、かつ、接着による結合、すなわち、化学的な結合も十分に利用することができる。さらに、上述した範囲であれば、上述した物理的作用、すなわち、アンカー効果が最も効果的に発生する。これらの作用により、環状構造体１０とゴム層１１との結合を強化することができる。
【００２１】
環状構造体１０が貫通孔を有する場合、その形状は問わないが、円形か楕円形が好ましい。また、貫通孔は、等価直径４×Ａ／Ｃ（Ｃは貫通孔の周長、Ａは貫通孔の開口面積）を０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下とすることが好ましい。貫通孔は、形状が円形かつ直径は１．０ｍｍ以上８．０ｍｍ以下がより好ましい。このような範囲であれば、物理的及び化学的結合を有効に利用できるので、環状構造体１０とゴム層１１とはより強固に結合される。なお、後述するように、貫通孔の等価直径又は直径は、すべて同一でなくてもよい。
【００２２】
貫通孔の面積の総和は、環状構造体１０の径方向外側の表面積に対して０．５％以上３０％が好ましく、より好ましくは１．０％以上２０％以下、さらに好ましくは１．５％以上１５％以下である。このような範囲であれば、物理的及び化学的結合を有効に利用しつつ、環状構造体１０の強度も確保できる。その結果、環状構造体１０とゴム層１１とはより強固に結合されるとともに、環状構造体１０に必要な剛性を確保できる。なお、貫通孔の間隔は不等間隔であってもよいし、等間隔であってもよい。このようにすることで、タイヤ１の接地形状の制御することもできる。
【００２３】
環状構造体１０は、長方形形状の板材又は複数の貫通孔が穿孔された長方形形状の板材の短辺投同士を突き合わせて溶接することにより製造することができる。このようにすれば、比較的簡単に環状構造体１０を製造することができる。また、環状構造体１０の製造方法はこれに限定されるものではない。例えば、円柱の外周部に複数の穴を形成した後、円柱の内部を削り出すことにより、環状構造体１０を製造してもよい。
【００２４】
環状構造体１０の径方向外側における表面１０ｓｏとゴム層１１の内側１１ｓｉとは互いに接触している。本実施形態において、環状構造体１０とゴム層１１とは、例えば接着剤によって固定されている。このような構造により、環状構造体１０とゴム層１１との間で相互に力を伝達できる。環状構造体１０とゴム層１１とを固定する手段は、接着剤に限定されるものではない。また、環状構造体１０は、ゴム層の径方向外側には露出しないことが好ましい。このようにすれば、環状構造体１０とゴム層１１とをより確実に固定できる。さらに、環状構造体１０は、ゴム層１１内に埋設されていてもよい。このようにしても、環状構造体１０とゴム層１１とをより確実に固定できる。
【００２５】
ゴム層１１は、合成ゴムや天然ゴム又はこれらを混合したゴム材料と、当該ゴム材料に補強材として添加される炭素やＳｉＯ２等を含む。ゴム層１１は、無端のベルト状の構造体である。図１に示すように、本実施形態において、ゴム層１１は、外側１１ｓｏに複数の溝（主溝）Ｓを有している。ゴム層１１は、溝Ｓの他にもラグ溝を有していてもよい。
【００２６】
カーカス部１２は、タイヤ１に空気を充填した際に、環状構造体１０とともに圧力容器としての役目を果たす強度メンバーである。カーカス部１２及び環状構造体１０は、内部に充填された空気の内圧によってタイヤ１に作用する荷重を支え、走行中にタイヤ１が受ける動的荷重に耐える。本実施形態において、タイヤ１のカーカス部１２は、内側にインナーライナー１４を有する。インナーライナー１４によって、タイヤ１の内部に充填された空気の漏洩を抑制する。両方のカーカス部１２は、径方向内側に、それぞれビード部１３を有する。ビード部１３は、タイヤ１が取り付けられるホイールのリムと嵌合する。なお、カーカス部１２は、ホイールのリムと機械的に結合していてもよい。
【００２７】
図４は、環状構造体とゴム層との子午断面図である。環状構造体１０の弾性率は、７０ＧＰａ以上２５０ＧＰａ以下が好ましく、８０ＧＰａ以上２３０ＧＰａ以下とすることがより好ましい。また。環状構造体１０の厚みｔｍは、０．１ｍｍ以上０．８ｍｍ以下とすることが好ましい。この範囲であれば、耐圧性能を確保しつつ、繰り返し曲げの耐久性を確保できる。環状構造体１０の弾性率と厚みｔｍとの積（剛性パラメータという）は、１０以上５００以下とすることが好ましく、１５以上４００以下とすることがより好ましい。
【００２８】
剛性パラメータを上記の範囲とすることにより、環状構造体１０は、子午断面内の剛性が大きくなる。このため、タイヤ１に空気を充填したとき、及びタイヤ１が路面に接地したときにおいては、環状構造体１０によってトレッド部となるゴム層１１の子午断面内における変形が抑制される。その結果、タイヤ１は、前記変形にともなう粘弾性エネルギの損失が抑制される。また、剛性パラメータを上記の範囲とすることにより、環状構造体１０は、径方向における剛性は小さくなる。このため、タイヤ１は、従来の空気入りタイヤと同様に、路面との接地部でトレッド部が柔軟に変形する。このような機能により、タイヤ１は、接地部における局所的な歪み及び応力の集中を回避しながら偏心変形するので、接地部における歪みを分散させることができる。その結果、タイヤ１は、接地部におけるゴム層１１の局所的な変形が抑制されるので、接地面積が確保され、転がり抵抗が低減される。
【００２９】
さらに、タイヤ１は、環状構造体１０の面内剛性が大きく、またゴム層１１の接地面積を確保できるので、周方向における接地長さを確保できる。このため、タイヤ１は、舵角が入力されたときに発生する横力が大きくなる。その結果、タイヤ１は、大きなコーナリングパワーを得ることができる。また、環状構造体１０を金属で製造した場合、タイヤ１の内部に充填された空気は環状構造体１０をほとんど透過しない。その結果、タイヤ１の空気圧の管理が容易になるという利点もある。このため、長期にわたり、タイヤ１に空気を充填しないような使用態様に対しても、タイヤ１の空気圧低下を抑制できる。
【００３０】
環状構造体１０の径方向外側における表面１０ｓｏと、ゴム層１１の外側１１ｓｏとの距離ｔｒ（ゴム層１１の厚み）は、３ｍｍ以上２０ｍｍ以下であることが好ましい。距離ｔｒをこのような範囲とすることで、乗り心地を確保しつつ、コーナリング時におけるゴム層１１の過度な変形を抑制できる。環状構造体１０の中心軸（Ｙ軸）と平行な方向、すなわち幅方向における環状構造体１０の寸法（環状構造体幅）Ｗｍは、図１に示す中心軸（Ｙ軸）と平行な方向におけるタイヤ１の総幅（ＪＡＴＭＡ規定リム幅のホイールに組んで３００ｋＰａの空気を充填した状態）Ｗの５０％（Ｗ×０．５）以上９５％（Ｗ×０．９５）以下とすることが好ましい。ＷｍがＷ×０．５よりも小さい場合、環状構造体１０の子午断面内における剛性が不足する結果、タイヤ幅に対して偏心変形を維持する領域が減少する。その結果、転がり抵抗を低減させる効果及びコーナリングパワーも減少してしまうおそれがある。また、ＷｍがＷ×０．９５を超えると、接地時においてトレッド部が環状構造体１０を中心軸（Ｙ軸）方向に座屈変形させ、環状構造体１０の変形を招くおそれがある。Ｗ×０．５≦Ｗｍ≦Ｗ×０．９５とすることで、転がり抵抗を低減させつつコーナリングパワーを維持し、さらに、環状構造体１０の変形も抑制できる。
【００３１】
タイヤ１は、図１に示す子午断面において、ゴム層１１の外側１１ｓｏ、すなわちトレッド面のプロファイルは、溝Ｓの部分を除き、環状構造体１０の径方向外側における表面１０ｓｏと同様の形状であることが好ましい。このような構造により、タイヤ１の接地時や転動時においては、トレッド部となるゴム層１１と、環状構造体１０とは略同様に変形する。その結果、タイヤ１は、ゴム層１１の変形が少なくなるので、粘弾性エネルギの損失はより小さくなり、転がり抵抗もより小さくなる。
【００３２】
ゴム層１１の外側１１ｓｏと、環状構造体１０の径方向外側における表面１０ｓｏとが、タイヤ１の径方向外側に向かって突出したり、径方向内側に向かって突出したりすると、タイヤ１の接地部における圧力分布が不均一となる。その結果、接地部には局所的な歪み及び応力の集中が発生し、接地部においてゴム層１１が局所的に変形するおそれがある。本実施形態において、タイヤ１は、図３に示すように、ゴム層１１の外側１１ｓｏ（タイヤ１のトレッド面）と、環状構造体１０の径方向外側における表面１０ｓｏとは同様の形状（好ましくは平行）であり、さらに、ゴム層１１及び環状構造体１０（すなわち、構造体２）の中心軸（Ｙ軸）と平行（公差、誤差を含む）であることが好ましい。このような構造により、タイヤ１の接地部を略平坦にすることができる。そして、タイヤ１は、接地部における圧力分布が均一になるので、接地部の局所的な歪み及び応力の集中が抑制され、接地部におけるゴム層１１の局所的な変形が抑制される。その結果、タイヤ１は、粘弾性エネルギの損失は小さくなるので、転がり抵抗も小さくなる。また、タイヤは、接地部におけるゴム層１１の局所的な変形が抑制されるので、接地面積を確保でき、同時に周方向の接地長さを確保できる。このため、タイヤ１は、コーナリングパワーも確保できる。
【００３３】
本実施形態においては、子午断面におけるゴム層１１の形状は、ゴム層１１の外側１１ｓｏと環状構造体１０の径方向外側における表面１０ｓｏとがこれらの中心軸（Ｙ軸）と平行であれば、特に形状は限定されない。例えば、子午断面におけるゴム層１１の形状は、台形や平行四辺形であってもよい。子午断面におけるゴム層１１の形状が台形である場合、台形の上底と下底とのいずれがゴム層１１の外側１１ｓｏであってもよい。いずれの場合であっても、環状構造体１０の部分のみ、タイヤ１のトレッド面のプロファイル（溝の部分を除く）と平行であればよい。
【００３４】
図５は、本実施形態の変形例に係るタイヤを示す子午断面図である。タイヤ１Ａのトレッド面の形状は、子午断面において、幅方向外側（より具体的には、ゴム層１１の接地面とタイヤ１のサイド部ＳＳとの間）が、タイヤ１の内側に向かって凹んでいる。すなわち、タイヤ１は、幅方向外側において、幅方向内側よりもゴム層１１の厚みが小さくなっている。タイヤ１のトレッド面の形状及びゴム層１１を上述したようにすることで、転がり抵抗を低減しつつコーナリングパワーを確保することができる。
【００３５】
タイヤ１は、幅方向外側における環状構造体１０の端部１０ｔから幅方向外側に向かって１５ｍｍまでの領域において、タイヤ１を所定の空気圧としたときのトレッド部の子午断面における輪郭形状は、タイヤ１の内側に向かって凹む円弧１５を有する。円弧１５は、タイヤ１の径方向外側かつ幅方向外側に中心を有する。円弧の曲率半径は、３ｍｍ以上１５０ｍｍ以下が好ましく、さらには５ｍｍ以上１００ｍｍ以下がより好ましく、８ｍｍ以上７０ｍｍ以下が最も好ましい。このようにすることで、環状構造体１０の幅方向外側における端部のゴムの量が適切になるので、よりコーナリングパワーを確保することができる。前記所定の空気圧は、ＪＡＴＭＡ規定リム幅のホイールにタイヤ１Ａを組んだときにおける空気圧であり、３００ｋＰａである。
【００３６】
図６は、従来の加硫金型を用いて本実施形態及びその変形例に係るタイヤを製造する例を示す図である。図７は、本実施形態に係る加硫金型を用いて本実施形態及びその変形例に係るタイヤを製造する例を示す図である。これまでのような、角度をつけてスチールワイヤーを並列に配置し、ゴムで被覆したものを積層したタイヤは、加硫中にタイヤ内側から加硫ブラダーが膨張しながら接触することで、タイヤ自体も数％膨張して外側の加硫金型に押し当てられる。このため、圧力及び熱が作用して加硫が進行する。しかし、本実施形態に係るタイヤ１、１Ａが有する環状構造体１０は、引張（膨張）方向の弾性率が極めて高いため、ブラダーの圧力によってタイヤ自体の膨張する程度が小さい。そのため、これまでのタイヤが加硫金型の寸法に対して小さい周長でグリーンタイヤを成形するのに対して、本実施形態に係るタイヤは、それより大きい寸法（加硫金型の寸法に近い寸法）でグリーンタイヤ１Ｇが成形される。
【００３７】
薄板円筒形の環状構造体１０を用いたタイヤ１、１Ａを製造する際に、環状構造体１０にリフトが作用しないため、図６に示すように、従来のタイヤよりも大きい寸法（外周長）のグリーンタイヤ１Ｇを成形して加硫する。図６に示す、従来の加硫金型１２０を用いた場合、サイドプレート１２０Ｓａ、１２０Ｓｂが閉じられた後、セクター１２０Ｃが閉まるときに環状構造体１０が径方向にバックリングするおそれがあった。すなわち、加硫金型１２０にグリーンタイヤ１Ｇが投入された後に、セクター１２０Ｃが閉まる際、セクター１２０Ｃの溝を形成する部分（すなわち突起）がグリーンタイヤ１Ｇのトレッド部に接触し、そのままトレッド部を内側へ必要以上に押してしまう。これは、ゴム流れが追いつかないためである。その結果、環状構造体１０が径方向にバックリングしてしまうおそれがあった。
【００３８】
その対策として、セクター１２０Ｃが閉まる前にブラダー１２１を昇圧するという方法があるが、その場合には、加硫前のグリーンタイヤ１Ｇに圧力を与える。本実施形態に係るタイヤ１、１Ａは、サイドプレート１２０Ｓａ、１２０Ｓｂが閉じているため、ブラダー１２１の圧力Ｐｂに対して反力Ｐｒを発生する。また、環状構造体１０は弾性率が高い円筒であるため、自らの周方向の引張剛性によって反力Ｐｒを発生する。しかし、グリーンタイヤ１Ｇのバットレス部ＢＢにおいては反力Ｐｒが得られないため、未加硫状態のグリーンタイヤ１Ｇは圧力Ｐｂに耐えられずに吹き抜けが発生することがある。
【００３９】
そこで、本実施形態に係る空気入りタイヤの製造方法は、図７に示すような、セクター２０Ｃとサイドプレート２０Ｓａ、２０Ｓｂとの割り位置を適切な位置に変更した加硫金型２０を用いて、セクター２０Ｃを閉める前にブラダー２１を昇圧する。例えば、サイドプレート２０Ｓａ、２０Ｓｂが閉じてからセクター２０Ｃが閉じるまでの間に、ブラダー２１の圧力を０．２ＭＰａ〜２．０ＭＰａ、好ましくは０．３ＭＰａ〜１．０ＭＰａに上昇させる。このようにすることで、加硫時における環状構造体１０のバックリング及びグリーンタイヤ１Ｇのバットレス部ＢＢからの吹き抜けを回避できる。
【００４０】
加硫金型２０は、セクター２０Ｃと、それぞれ上下に配置されるサイドプレート２０Ｓａ、２０Ｓｂとを有する。セクター２０Ｃは、それぞれ周方向に向かって複数に分割されている。サイドプレート２０Ｓａ、２０Ｓｂは、連続したドーナツ状の円盤である。セクター２０Ｃとサイドプレート２０Ｓａ、２０Ｓｂとの割り位置ＳＰは、グリーンタイヤ１Ｇが有する環状構造体１０の幅方向内側の位置とする。このようにすることで、グリーンタイヤ１Ｇがブラダー２１からの圧力を受けた場合、バットレス部ＢＢにおいても、サイドプレート２０Ｓａ、２０Ｓｂから反力Ｐｒが得られるので、吹き抜けを回避できる。
【００４１】
セクター２０Ｃとサイドプレート２０Ｓａ、２０Ｓｂとの割り位置ＳＰは、環状構造体１０の幅方向外側における端部１０ｔから環状構造体幅Ｗｍの７０％以上１００％以下の位置とすることが好ましく、さらには、環状構造体幅Ｗｍの８０％以上９９．５％以下の位置とすることが好ましい。このようにすれば、サイドプレート２０Ｓａ、２０Ｓｂから反力Ｐｒを確実に得られるので、ブラダー２１の圧力Ｐｂによる吹き抜けを確実に回避できる。
【００４２】
本実施形態に係る空気入りタイヤの製造方法は、まず、円筒形状の環状構造体１０と、環状構造体１０の外側に、環状構造体１０の周方向に沿って設けられてトレッド部となる未加硫のゴム層１１Ｇと、ゴムで被覆された繊維を有し、環状構造体１０と未加硫のゴム層１１Ｇとを含む円筒形状の構造体２Ｇの幅方向両側に少なくとも設けられるカーカス部１２と、を含む空気入りタイヤのグリーンタイヤ１Ｇを、加硫金型２０の内部に配置する。加硫金型２０は、環状構造体の幅方向内側の位置でサイドプレート２０Ｓａ、２０Ｓｂとセクター２０Ｃとが分割されている。
【００４３】
環状構造体１０は、未加硫のゴム層１１Ｇの径方向外側には露出しないことが好ましい。このようにすれば、加硫によって、環状構造体１０と未加硫のゴム層１１Ｇとをより確実に固定でき、タイヤ１、１Ａの環状構造体１０とゴム層１１とがより確実に固定される。さらに、環状構造体１０は、未加硫のゴム層１１Ｇ内に埋設されていてもよい。このようにしても、環状構造体１０と未加硫のゴム層１１Ｇ及びゴム層１１とをより確実に固定できる。
【００４４】
次に、サイドプレート２０Ｓａ、２０Ｓｂを閉じた後、セクター２０Ｃを閉じる前に、グリーンタイヤ１Ｇの内部のブラダー２１を昇圧させる。そして、セクター２０Ｃを閉じて加硫を開始する。このようにすることで、本実施形態に係る空気入りタイヤの製造方法は、加硫時における環状構造体１０のバックリング及びグリーンタイヤ１Ｇのバットレス部ＢＢからの吹き抜けを回避できる。このように、本実施形態に係る空気入りタイヤの製造方法は、構造を変更することによって転がり抵抗を低減したタイヤ１、１Ａを製造することができる。
【００４５】
図５に示すタイヤ１Ａは、転がり抵抗を低減しつつ、コーナリングパワーを確保するために、環状構造体１０の幅方向外側の付近でゴム層１１の厚みを薄くしている。このようなタイヤ１Ａの製造においては、本実施形態に係る空気入りタイヤの製造方法が特に効果的である。なお、編み入りブラダーでショルダー部、バットレス部の膨らみを防止したり、剛性中子を用いて加硫したりしてもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１、１Ａ 空気入りタイヤ（タイヤ）
１Ｇ グリーンタイヤ
２、２Ｇ 構造体
１０ 環状構造体
１０ｔ 端部
１１ ゴム層
１１Ｇ 未加硫のゴム層
１２ カーカス部
１３ ビード部
１４ インナーライナー
１５ 円弧
２０、１２０ 加硫金型
２０Ｓａ、２０Ｓｂ、１２０Ｓａ、１２０Ｓｂ サイドプレート
２０Ｃ、１２０Ｃ セクター
２１、１２１ ブラダー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形状の環状構造体と、前記環状構造体の外側に、前記環状構造体の周方向に沿って設けられてトレッド部となる未加硫のゴム層と、ゴムで被覆された繊維を有し、前記環状構造体と前記未加硫のゴム層とを含む円筒形状の構造体の幅方向両側に少なくとも設けられるカーカス部と、を含む空気入りタイヤのグリーンタイヤを、前記環状構造体の幅方向内側の位置でサイドプレートとセクターとが分割された加硫金型の内部に配置する手順と、
前記サイドプレートを閉じた後、前記セクターを閉じる前に、前記グリーンタイヤの内部のブラダーを昇圧させる手順と、
前記セクターを閉じて加硫を開始する手順と、
を含むことを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。
【請求項２】
前記環状構造体は前記未加硫のゴム層に埋設されており、前記未加硫のゴム層の径方向外側における表面に露出しない請求項１に記載の空気入りタイヤの製造方法。
【請求項３】
前記空気入りタイヤは、
幅方向外側における前記環状構造体の端部から幅方向外側に向かって１５ｍｍまでの領域において、前記空気入りタイヤを所定の空気圧としたときの前記トレッド部の子午断面における輪郭形状は、前記空気入りタイヤの内側に向かって凹む円弧を有する請求項１又は２に記載の空気入りタイヤの製造方法。
【請求項１】
円筒形状の環状構造体と、前記環状構造体の外側に、前記環状構造体の周方向に沿って設けられてトレッド部となる未加硫のゴム層と、ゴムで被覆された繊維を有し、前記環状構造体と前記未加硫のゴム層とを含む円筒形状の構造体の幅方向両側に少なくとも設けられるカーカス部と、を含む空気入りタイヤのグリーンタイヤを、前記環状構造体の幅方向内側の位置でサイドプレートとセクターとが分割された加硫金型の内部に配置する手順と、
前記サイドプレートを閉じた後、前記セクターを閉じる前に、前記グリーンタイヤの内部のブラダーを昇圧させる手順と、
前記セクターを閉じて加硫を開始する手順と、
を含むことを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。
【請求項２】
前記環状構造体は前記未加硫のゴム層に埋設されており、前記未加硫のゴム層の径方向外側における表面に露出しない請求項１に記載の空気入りタイヤの製造方法。
【請求項３】
前記空気入りタイヤは、
幅方向外側における前記環状構造体の端部から幅方向外側に向かって１５ｍｍまでの領域において、前記空気入りタイヤを所定の空気圧としたときの前記トレッド部の子午断面における輪郭形状は、前記空気入りタイヤの内側に向かって凹む円弧を有する請求項１又は２に記載の空気入りタイヤの製造方法。
【図１】
【図２−１】
【図２−２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２−１】
【図２−２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２４５７０６（Ｐ２０１２−２４５７０６Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１９６７１（Ｐ２０１１−１１９６７１）
【出願日】平成２３年５月２７日（２０１１．５．２７）
【出願人】（０００００６７１４）横浜ゴム株式会社 (4,905)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２７日（２０１１．５．２７）
【出願人】（０００００６７１４）横浜ゴム株式会社 (4,905)
【Ｆターム（参考）】
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