JP2001055021A

JP2001055021A - タイヤのビードコア構造及び空気入りタイヤ

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Publication number: JP2001055021A
Application number: JP11231087A
Authority: JP
Inventors: Kuan Ban Doan; クアンバンドアン; Ichiro Shima; 一郎島
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 1999-08-18
Filing date: 1999-08-18
Publication date: 2001-02-27
Anticipated expiration: 2019-08-18
Also published as: JP4390163B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ビードコアの生産工程を複雑化させることな
く、ビードワイヤーの配置を良好に維持でき、高い耐久
性や優れた操縦安定性のタイヤが得られるビードコア構
造及びその構造を有する空気入りタイヤを提供する。【解決手段】空気入りタイヤのビード部Ｂに配置さ
れ、カーカス層２に囲まれたビードワイヤーの集束体と
して形成されるビードコア１の構造において、前記ビー
ドワイヤーを線径の異なる複数種のビードワイヤー３
ａ，３ｂで構成すると共に、最も線径の大きなビードワ
イヤー３ａをビードコア１の最内周の最もビードトウ側
に少なくとも配置してあることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気入りタイヤの
ビード部のビードコア構造及びそのビードコア構造を有
する空気入りタイヤに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、空気入りタイヤは、一対の環
状のビード部とそのビード部から各々外周側へ延びるサ
イドウォール部とそのサイドウォール部の各々の外周側
端同士を連ねるトレッド部とを備える。そして、図６に
示すように、当該ビード部Ｂにはカーカス層２に囲まれ
たビードワイヤー３の集束体として形成されるビードコ
ア１が配設される。このビードコア１は、タイヤを構成
する部材の中で最も剛性の高いものであり、ビード部Ｂ
においてカーカス層２の端部を係止してこれを支え、タ
イヤのビード部ＢをリムＲ上に嵌着した状態に保つとい
う役割を有する。

【０００３】上記のビードコア１を構成するビードワイ
ヤ３の本数およびその配置等は、タイヤサイズやタイヤ
構造の違い等によって異なるが、例えば乗用車用タイヤ
の場合は、図６のように子午線断面において１９本のビ
ードワイヤー３が長方形に近い形状で積層されたビード
コア構造などが採用される。またバス、トラック用等の
大型のタイヤの場合は、更に本数の多いビードコア構造
が採用される。

【０００４】このようなビードワイヤー３を積層して、
図６のように配置する方法としては、複数列に配置した
複数のビードワイヤー３をビードコア１の最内周から外
周側に巻回して積層する方法（グロメット式）と、一本
のビードワイヤー３をタイヤ軸方向にスライドさせなが
ら巻回して、ビードコア１の最内周から外周側に１層づ
つ積層する方法（シングルストランド式）が、現在主流
である。

【０００５】そして、空気入りタイヤは、上記の如き構
造を有するビードコアを配したビード部に、サイドウォ
ール部とトレッド部とを一体化した未加硫原料を、所定
の形状を有する成形型内で加圧成形し、加熱加硫する工
程を経て生産される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来のビードコア構造では、上記の生産工程において、
カーカス層の張力がビードコアに強い力でかかるため、
各ビードワイヤーの配置が乱れ易く、それらが不均一な
配置になったタイヤが得られ易い。その結果、ビードコ
アの剛性が不均一となり、タイヤの操縦安定性、乗り心
地特性、タイヤのユニフォーミティ性能の低下の要因と
なっていた。更に、ビードコアの形状が長方形に近いた
め、走行時のタイヤの変形に際し、ビードコアの特定の
部位に応力が集中し易く、ビード部の耐久性等が低くな
るという懸念もあった。

【０００７】一方、近年、タイヤの操縦安定性や乗り心
地特性、生産効率の向上等の観点から、種々の形態のビ
ードコア構造が提案されている。例えば、子午線断面に
おけるビードワイヤーの配置やその集束形状を工夫した
もの（特開平７−２０５６１８号公報）、ビードワイヤ
ーを他の材料と複合化したもの（特開平７−１５６６１
８号公報）、ビードコアの曲げ剛性指数を規定したもの
（特開平１０−５３０１１号公報）などが存在する。し
かし、ビードコア構造を過度に複雑化させることは、生
産効率の面であまり好ましくなく、また既存の設備も利
用し難くくなる。このため、従来の製造工程をあまり変
えることなく、上記の問題点を改善する技術が望まれて
いた。

【０００８】そこで、本発明の目的は、ビードコアの生
産工程を複雑化させることなく、ビードワイヤーの配置
を良好に維持でき、高い耐久性や優れた操縦安定性のタ
イヤが得られるビードコア構造及びその構造を有する空
気入りタイヤを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的は、下記の如き
本発明により達成できる。即ち、本発明のビードコア構
造は、空気入りタイヤのビード部に配置され、カーカス
層に囲まれたビードワイヤーの集束体として形成される
ビードコアの構造において、前記ビードワイヤーを線径
の異なる複数種のビードワイヤーで構成すると共に、最
も線径の大きなビードワイヤーをビードコアの最内周の
最もビードトウ側に少なくとも配置してあることを特徴
とする。

【００１０】上記において、前記複数種のビードワイヤ
ーをそれぞれビードコアの最内周から外周側に巻回して
積層すると共に、少なくとも最もビードトウ側に最も線
径の大きなビードワイヤーを積層してあることが好まし
い。

【００１１】また、前記ビードワイヤーが、線径１．６
〜２．２ｍｍのものと線径０．９〜１．６ｍｍのものと
で構成されていることが好ましい。

【００１２】一方、本発明の空気入りタイヤは、一対の
環状のビード部とそのビード部から各々外周側へ延びる
サイドウォール部とそのサイドウォール部の各々の外周
側端同士を連ねるトレッド部とを備える空気入りタイヤ
において、前記ビード部が上記いずれかに記載のビード
コア構造を有することを特徴とする。

【００１３】［作用効果］本発明は次のようなＦＥＭ解
析の結果に基づいてなされたものである。即ち、図１に
示すように配置された各ビードワイヤーに１〜１９まで
の番号を付して、タイヤを装着した状態で各ビードワイ
ヤーにかかる応力を相対的な指数で表すと、図２に示す
グラフのようになる。これによると、応力の大きい順で
３番目までのものが、最もビードトウ側のビードワイヤ
ー（番号：１，３，６）に相当し、また、応力の大きい
順で６番目までのものが、最もビードトウ側とその次の
ビードワイヤー（番号：１，３，６，１０，２，５）に
相当する。一方、図３はビードコアの周囲に配置される
各ビードワイヤーが、タイヤの生産工程においてタイヤ
の軸方向と径方向にどの程度変位するか示すものであ
る。これによると、径方向に最も変位が大きいのが、最
もビードトウ側の最内周のビードワイヤー（番号：１）
であり、軸方向に最も変位が大きいのが最もビードトウ
側の最内周から２番目のビードワイヤー（番号：３）で
ある。なお、ＦＥＭ解析は、構造物の物性を調査するた
めに、構造物を有限要素に分割し、各々の要素で記述さ
れる運動方程式（応力を質量マトリックス、減衰マトリ
ックス、剛性マトリックス及び変位との関数で表した
式）を微積分等の演算により求める解析手法であり、タ
イヤの各種特性の予測に利用されている。

【００１４】本発明のビードコア構造によると、最も線
径の大きなビードワイヤーをビードコアの最内周の最も
ビードトウ側に配置してあるため、上記のＦＥＭ解析結
果から予測される応力の偏りやビードワイヤーの変位に
対して、特に有効な改善対策となる。即ち、応力が大き
な部位やビードワイヤーの変位が大きい部位に、最も線
径の大きなビードワイヤーが配置されることにより、タ
イヤ生産時にビードワイヤーの配置が良好（均一）に維
持されるため、タイヤの操縦安定性や乗り心地特性等を
改善することができる。また、車両走行時においても、
タイヤの変形時にカーカス層からの大きな張力を受ける
部位に、最も線径の大きなビードワイヤーが配置されて
いるため、大きな線径による支持形態（曲率半径が大）
とその剛性により、タイヤの耐久性や操縦安定性を高め
ることができる。一方、剛性を必要としない部位に、よ
り線径の小さいものを配置することができるため、材料
コストや軽量化の面でも有利になる。更に、特定位置に
配置されるビードワイヤーの線径を変えるだけでよいた
め、ビードコアの生産工程をあまり複雑化させることが
なく、既存の設備も利用し易い。

【００１５】前記複数種のビードワイヤーをそれぞれビ
ードコアの最内周から外周側に巻回して積層すると共
に、少なくとも最もビードトウ側に最も線径の大きなビ
ードワイヤーを積層してある場合、次のような作用効果
を奏する。即ち、タイヤを装着した状態で生じる応力の
大きい順で３番目までのものが、最もビードトウ側のビ
ードワイヤーであり、また、タイヤの生産時にタイヤの
軸方向と径方向に各々最も変位するビードワイヤーが、
最もビードトウ側に存在する。このため、最もビードト
ウ側に最も線径の大きなビードワイヤーを積層すること
により、ビードワイヤーの配置を更に良好に維持するこ
とができ、タイヤの耐久性や操縦安定性をより高めるこ
とができる。また、最もビードトウ側に最も線径の大き
なビードワイヤーを積層してあるため、走行時のタイヤ
の変形に対して、高い曲げ反力、捩じり反力を発生しつ
つも、剪断力に対しては柔軟に変形するので、操縦安定
性が更に向上する。

【００１６】前記ビードワイヤーが、線径１．６〜２．
２ｍｍのものと線径０．９〜１．６ｍｍのものとで構成
されている場合、２種の線径とすることにより、ビード
コアの生産工程を複雑化させずに済み、また、線径の比
率が適当な範囲となるため、各ビードワイヤーに対して
適当な曲げ剛性等を付与することができ、上記の如き作
用効果を十分に得ることができる。

【００１７】一方、本発明の空気入りタイヤは、上記い
ずれかに記載のビードコア構造を有するため、上述の如
き作用効果を奏することができ、ビードコアの生産工程
を複雑化させることなく、ビードワイヤーの配置を良好
に維持でき、高い耐久性や優れた操縦安定性の空気入り
タイヤを提供することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら、ビードコア構造、空気入りタイ
ヤの順で説明する。

【００１９】（ビードコア構造）図４は空気入りタイヤ
のビード部Ｂの子午線断面を示すものである。本実施形
態では、ビードワイヤーを線径の異なる２種のビードワ
イヤー３ａ，３ｂで構成し、線径の大きい方のビードワ
イヤー３ａをビードコア１の最もビードトウ側と２番目
の列とに積層して配置した例を示す。

【００２０】図４に示すように、ビードコア１は、空気
入りタイヤのビード部Ｂに配置され、タイヤの内側から
外側へ向けて折返されたカーカス層２に囲まれたビード
ワイヤー３ａ，３ｂの集束体として形成されている。そ
の際、２種のビードワイヤー３ａ，３ｂが使用されてい
るが、ビードワイヤー３ａとしては線径１．６〜２．２
ｍｍのものを、ビードワイヤー３ｂとしては線径０．９
〜１．６ｍｍのものを使用するのが好ましい。また、前
者の線径と後者の線径の比率（前者／後者）は、１．０
を超えて２．４以下が好ましく、１．３〜１．６がより
好ましい。当該範囲とすることにより、各ビードワイヤ
ーに対して適当な曲げ剛性等を付与することができ、タ
イヤの操縦安定性をより向上させることができる。な
お、ビードワイヤーの断面形状は、円形以外のものでも
よく、その場合、上記の線径とは同一断面積を有する円
形に換算した場合の線径を指す。

【００２１】ビードワイヤー３ａ，３ｂの材質として
は、従来からタイヤに使用されている各種の線材が何れ
も使用可能であり、例えば、ゴムとの接着性を高めるた
めにブロンズメッキなどを施した硬鋼線材などが好適に
使用できる。なお、ビードワイヤー３ａと３ｂとで異な
る材質のものを使用することも可能であるが、その場合
でも、ビードワイヤー３ａの方が線材としての剛性が高
くなるようにするのが好ましい。

【００２２】各々のビードワイヤー３ａ，３ｂの間隙部
分にはゴム等が充填されているが、これはタイヤの構成
材料と同種のゴム原料等を予め被覆したビードワイヤー
３ａ，３ｂが、通常、積層時に使用されるためである。

【００２３】ビードワイヤー３ａ，３ｂの積層方法は、
各々についてシングルストランド式で行ってもよいが、
グロメット式の方が本発明には適している。つまり、ビ
ードワイヤー３ａと３ｂとを、各々２列に配置してゴム
原料で被覆した帯状体（リボン体）をそれぞれ用意し、
前者については帯状体を３層積層し、後者については帯
状体を３層積層した後、ビードトウ側のビードワイヤー
３ｂのみを更に１層積層することにより、図４に示すよ
うなビードコア１が積層体として得られる。

【００２４】（空気入りタイヤ）本発明の空気入りタイ
ヤは、一対の環状のビード部とそのビード部から各々外
周側へ延びるサイドウォール部とそのサイドウォール部
の各々の外周側端同士を連ねるトレッド部とを備える空
気入りタイヤにおいて、前記ビード部が以上のようなビ
ードコア構造を有することを特徴とするものである。従
って、ビードコア構造以外の部分については、従来の空
気入りタイヤの構造、材料、形状、大きさ等が何れも採
用できる。また、空気入りタイヤの生産工程について
も、前述のようなビードワイヤー３ａ，３ｂの積層方法
を利用してビードコア１を製造する点以外は、従来のタ
イヤの生産工程に準じて行うことができる。

【００２５】［別実施形態］（１）前述の実施形態では、図４に示すようなビードコ
ア構造の例を示したが、図５（ａ）〜図５（ｄ）に示す
ようなビードコア構造であってもよい。即ち、ビードワ
イヤーを線径の異なる２種のビードワイヤー３ａ，３ｂ
で構成し、線径の大きい方のビードワイヤー３ａをビー
ドコア１の最もビードトウ側のみに積層して配置した構
造（図５（ａ）参照）、線径の大きい方のビードワイヤ
ー３ａをビードコア１の最もビードトウ側と２番目と３
番目の列とに積層して配置した構造（図５（ｂ）参
照）、ビードワイヤーを線径の異なる３種のビードワイ
ヤー３ａ，３ｂ，３ｃで構成し、線径の大きい順に、ビ
ードトウ側から１列＋１列＋２列づつ積層配置した構造
（図５（ｃ）参照）、又は最内周の最もビードトウ側と
それに近接する合計４本のビードワイヤーを線径の大き
いビードワイヤー３ａとし、残りのビードワイヤーを線
径の小さいビードワイヤー３ｂとした構造（図５（ｄ）
参照）なども採用することができる。つまり、本発明の
ビードコア構造は、最も線径の大きなビードワイヤーを
ビードコアの最内周の最もビードトウ側に少なくとも配
置してあればよいため、線径の大きいビードワイヤーの
本数の比率を変えたり、ビードワイヤーの線径の種類を
３種以上にしたり、線径の大きいビードワイヤーの配置
を変えたりすることが可能である。

【００２６】なお、図５（ａ）〜図５（ｃ）に示すビー
ドコア構造を有するビードコアは、前述の実施形態に準
じて製造することができるが、図５（ｄ）に示すビード
コア構造の場合、次のようにして製造するのが好まし
い。即ち、ビードワイヤー３ａをシングルストランド方
式で２列×２層だけ積層した後、ビードワイヤー３ｂを
シングルストランド方式で最内周から外周側へと３層目
まで２列×３層だけ積層し、４層目からはビードワイヤ
ー３ａの外周を覆うように全体にビードワイヤー３ｂを
巻回して、最外層まで積層する方法が好ましい。

【００２７】（２）前述の実施形態では、乗用車用タイ
ヤの場合を主に想定して、比較的少ない本数のビードワ
イヤーで構成されるビードコア構造を例示したが、バ
ス、トラック用等の大型のタイヤの場合は、更に本数の
多いビードコア構造が採用される。また、いずれの場合
でも、タイヤサイズやタイヤ構造の違い等によって、全
体の本数を更に少なくしたり、逆に多くすることが適宜
可能である。

【００２８】（３）前述の実施形態では、ビードワイヤ
ーが直上に積層される積層形態（矩形配置）を有するビ
ードコア構造を例示したが、本発明は、このような積層
形態に限定されるものではない。

【００２９】

【実施例】以下、本発明の効果を確認するための実施例
等について説明する。表１に示すビードコア構造と線径
とを有する空気入りタイヤ（サイズ：２０５／５５Ｒ１
６）をそれぞれ作製し、次のような水圧バースト試験と
操縦安定性試験を行った。また、ＦＥＭ解析によりタイ
ヤ作製時の各ビードワイヤーの変位量を計算して（図３
および図７参照）、その分布から変位量のバラツキを求
め、相対的な指数（小さい程バラツキが小）として表し
た。なお、ビードワイヤーの線径は、その総断面積が何
れの例でも同一になるように設定した。

【００３０】水圧バースト試験は、試験タイヤをリム組
みして、チューブ内に水を注入し加圧する方法で行な
い、安全基準に基いて設定された圧力値で破断が生じる
か否かで判定し、従来例を１００として指数で表示し
た。また、操縦安定性試験は、各タイヤを乗用車に装着
し、専門のドライバーにより操縦安定性を限界性能、応
答性能、直進性能の観点から相対的に評価し、従来例を
１００として指数で表示した。

【００３１】その結果を表１に示した。

【００３２】

【表１】上記の結果から明らかなように、異なる線径のビードワ
イヤーを使用した本発明の実施例の場合、変位量のバラ
ツキが小さく、水圧バースト試験と操縦安定性試験の結
果が、同一線径のものを使用した従来例と比較して大幅
に改善されていた。

【００３３】特に線径が１．７ｍｍと１．２ｍｍ（線径
比：約１．４倍）のビードワイヤーを使用した場合に
は、操縦安定性がより良好になっており、この線径比を
含む範囲が特に好ましいことが分かる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の作用効果を説明するためのＦＥＭ解析
の前提となるビードワイヤーの配置を示す図

【図２】本発明の作用効果を説明するためのＦＥＭ解析
によるビードワイヤーの位置と応力との関係を示すグラ
フ

【図３】本発明の作用効果を説明するためのＦＥＭ解析
によるビードワイヤーの位置と変位量との関係を示すグ
ラフ

【図４】本発明のビードコア構造の一例を示す子午線断
面図

【図５】別実施形態のビードコア構造の一例を示す子午
線断面図

【図６】従来のビードコア構造の一例を示す子午線断面
図

【図７】実施例１のタイヤ作製時の各ビードワイヤーの
変位量をＦＥＭ解析により計算した結果を示すグラフ
（図３の従来例に対応するもの）

【符号の説明】

１ビードコア２カーカス層３ビードワイヤー３ａビードワイヤー（大径）３ｂビードワイヤー（小径）Ｂビード部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】空気入りタイヤのビード部に配置され、
カーカス層に囲まれたビードワイヤーの集束体として形
成されるビードコアの構造において、前記ビードワイヤーを線径の異なる複数種のビードワイ
ヤーで構成すると共に、最も線径の大きなビードワイヤ
ーをビードコアの最内周の最もビードトウ側に少なくと
も配置してあることを特徴とするタイヤのビードコア構
造。
【請求項２】前記複数種のビードワイヤーをそれぞれ
ビードコアの最内周から外周側に巻回して積層すると共
に、少なくとも最もビードトウ側に最も線径の大きなビ
ードワイヤーを積層してある請求項１記載のビードコア
構造。
【請求項３】前記ビードワイヤーが、線径１．６〜
２．２ｍｍのものと線径０．９〜１．６ｍｍのものとで
構成されている請求項１又は２に記載のビードコア構
造。
【請求項４】一対の環状のビード部とそのビード部か
ら各々外周側へ延びるサイドウォール部とそのサイドウ
ォール部の各々の外周側端同士を連ねるトレッド部とを
備える空気入りタイヤにおいて、前記ビード部が請求項１〜３いずれかに記載のビードコ
ア構造を有することを特徴とする空気入りタイヤ。