JP2006335207A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】 タイヤの捩り剛性を高くして操縦安定性を高めると共に、高剛性とすることでビードエイペックス等の補強材を低減して乗り心地も高める。
【解決手段】 ビードコアはタイヤ径方向の内外で２分割されるビードコア内周層とビードコア外周層とからなり、該ビードコア外周面よりタイヤ径方向外方に延在する硬質ゴムからなるビードエイペックスを備え、カーカスはビードエイペックスおよびビードコア外周層のタイヤ軸方向外側を通って、ビードコア外周層とビードコア内周層との境界に至るカーカス本体部と、該境界位置でタイヤ軸方向内側へとタイヤ軸線方向と平行に屈曲してビードコア外周層とビードコア内周層の間を貫通した後にビードコア内周層内端面、底面および外端面を囲むように径方向および軸方向に折り返されるカーカス折り返し部とからなり、前記カーカス折り返し部の折り返し端は前記カーカス本体部の外側面に位置させている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、空気入りタイヤに関し、特に、カーカス・ラインを改良して、操縦安定性と乗り心地性能の両立を図るものである。

タイヤ性能のうち、操縦安定性と乗り心地性能を両立させるには、トラクション方向およびステア方向の捩り剛性を高くすると共に応答性を良くし、かつ、縦バネとなるタイヤ径方向の剛性を下げることで乗り心地の硬さを減少することが必要となる。
トレッド部からサイドウォール部を経てビード部に至りビードコアに巻き付けられるカーカスは、タイヤの骨格を形成するため、このカーカスの配置ラインがタイヤの捩り剛性に強い影響を及ぼす。よって、カーカス・ラインを捩り剛性が高い理想的なラインとすると操縦安定性が高められ、かつ、ビードエイペックス等の補強材を最小限として径方向の剛性を下げると乗り心地を改善されることとなる。

カーカスの配置ラインに関して従来種々の提案がなされており、一般的には、図５に示すように、ビード部１では、カーカス４はビードエイペックス２およびビードコア３のタイヤ軸線方向内側を通りビードコア３の周りをタイヤ軸方向内側から外側に折り返して固定されている。カーカス４の折り返し部４ａは、充填内圧および負荷荷重に対してカーカス４の吹き抜けを防止し、さらに、ビード部１の外側面の横剛性を高めるために、ビードエイペックス２を超えた高さ位置まで延在させている場合が多い。
しかしながら、前記構成とすると、タイヤの重量が増し燃費が増大するほか、ロードノイズが高くなり、乗り心地性能に問題があった。
さらに、前記カーカス４ではトレッド側に強く引っ張られた場合に、ビードコア３がカーカス４に引きずられて回転ズレを発生し、リムとの嵌合性を損ねるといった問題もあった。

これに対して、本出願人は、特開平４−２６０８０４号公報（特許文献１）において、図６に示すように、カーカス４をビードエイペックス２およびビードコア３のタイヤ軸方向外側を通り、ビードコア３の下面（底面）に沿って内側へと折り曲げたものを提供している。
前記構成とすることにより、ビードの横剛性が保持でき操縦安定性が損なわれないと共に、カーカスを高く巻き上げる必要がないためタイヤ重量を低減することができる。しかしながら、カーカスはビードコアの下面の折り曲げているだけであるため、カーカスの吹き抜けが発生しやすい問題がある。

また、本出願人は、特開２００４−９８９４号公報（特許文献２）において、図７に示す構造のタイヤを提供している。該タイヤでは、ビードコア３’をタイヤ軸方向外側に配される外ビードコア３Ａ’と、タイヤ軸方向内側に配される内ビードコア３Ｂ’とに分割すると共に傾斜面で向き合わせている。カーカス４’はビードエイペックス２の内周側よりビードコア３’の底面に達した後に底面に添わせ、その後、カーカス４’を外周より内周へと傾斜状に折り返し、該折り返し部４ａ’を内外ビードコア３Ａ’と３Ｂ’の傾斜面の間に通して内周側に配置したカーカス４’に重ねてビードエイペックス２に添わせている。

前記特許文献２の構成とすると、カーカス折り返し部４ａ’を内外ビードコア３Ａ’と３Ｂ’の傾斜させた合わせ面で挟持させることにより、カーカスを強固に固定でき、その吹き抜けを防止できると共に、ビードコアの回転ズレも防止することができる。
しかしながら、カーカス４はビードコア３’の底面から、内周側へと傾斜させて折り返され、ビードコア３’、ビードエイペックス２からなるビード部のタイヤ軸方向外側にはカーカスが存在しない状態となる。よって、ビード部の剛性分布に偏りが生じ、特に捩り剛性が低下する問題がある。

特開平４−２６０８０４号公報 特開２００４−９８９４号公報

本発明は前記問題に鑑みてなされたものであり、タイヤの骨格を形成するカーカスを最も高剛性となるラインに配置し、それにより、捩り剛性を高くして操縦安定性を高めると共に、高剛性とすることでビードエイペックス等の補強材を低減して乗り心地も高めることを課題としている。さらに、ビードコアにおいてカーカスの保持力を強め、カーカスの吹き抜けも防止できる構成とすることを課題としている。

前記課題を解決するため、本発明は、トレッド部からサイドウォール部を経てビードコアに至るカーカスを備えた空気入りタイヤであって、
前記ビードコアは、タイヤ径方向の内外で２分割されるビードコア内周層とビードコア外周層とからなり、該ビードコア外周面よりタイヤ径方向外方に延在する硬質ゴムからなるビードエイペックスを備え、
前記カーカスは、前記ビードエイペックスおよびビードコア外周層のタイヤ軸方向外側を通って、該ビードコア外周層とビードコア内周層との境界に至るカーカス本体部と、
該境界位置でタイヤ軸方向内側へとタイヤ軸線方向と平行に屈曲してビードコア外周層とビードコア内周層の間を貫通した後にビードコア内周層内端面、底面および外端面を囲むように径方向および軸方向に折り返されるカーカス折り返し部とからなり、
前記カーカス折り返し部は折り返し端は前記カーカス本体部の外側面に位置させていることを特徴とする空気入りタイヤを提供している。

前記のように、カーカスをビード部ではビードエイペックス、ビードコアの底面に到る全長に亙ってタイヤ軸方向外側に配置し、カーカスをタイヤプロファイルの外側を通して、大きなシングルラジアスのラインとしているため、最も高剛性とすることができる。よって、従来必要としていたビードエイペックスなどの補強材を最小限とすることができ、ハーシュネスショック等の乗り心地を改善できる。同時に、タイヤサイド部の剛性分布を均一に近づけることができるため、操縦安定性、特に応答性の向上を図ることできる。

さらに、ビードコアはタイヤ径方向の内外で２分割してビードコア外周層とビードコア内周層とに分割し、その境界位置で、カーカスをタイヤ軸方向外側からタイヤ軸方向内側へとタイヤ軸線方向と平行に屈曲してビードコア外周層とビードコア内周層の間を貫通し、その後にビードコア内周層内端面、底面および外端面を囲むように径方向および軸方向に折り返されるカーカス折り返し部を設け、これをカーカス本体部の外側面に位置させ、カーカス折り返し部をビードコア外周面と内周面とで挟持し、かつ、４箇所で折り返していることで、カーカスを強固に固定でき、吹き抜けの発生を防止することができる。
さらにまた、ビードコアのタイヤ軸方向の外側にカーカスの折り返し部を巻き上げて、その先端側をカーカス本体と重ねているため、ビードコアにおける捩り剛性を高めることができる。

前記カーカスは、カーカスコードをタイヤ赤道（周方向）に対して、例えば７５°〜９０°の角度で配列した１枚以上からなり、カーカスコードとして、ポリエステル、ナイロン、レーヨン、芳香族ポリアミド、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレートなどの有機繊維コードや、スチール等の金属コードが使用できる。
また、ビードコア外周層の外周面よりタイヤ径方向外方に延在するビードエイペックスは硬質ゴムから形成され、ＪＩＳＡ硬度が６５〜９８程度であることが好ましい。
ビードエイベックスの高さを高くすれば剛性は向上する一方、タイヤ径方向の剛性も下がらないため乗り心地が悪くなる傾向がある。よって、ビード部の剛性を維持しつつ、乗り心地性能も良好なものとするために、ビードエイペックスの高さを１０ｍｍ以上、好ましくは１５ｍｍ以上で、かつ、５０ｍｍ以下、好ましくは４０ｍｍ以下である。

前記ビードコア内周層とビードコア外周層を夫々構成するビードワイヤーの本数は同数としていると共に、該ビードコア内周層とビードコア外周層の断面は矩形状とすることが好ましい。
ビードコア内周層と外周層のビードワイヤーの本数を同数にすることにより、その間に貫通するカーカスを上下から均等に挟持することができる。また、ビードコア内周層と外周層の断面を矩形状とし、カーカスをビードコア内周層の矩形辺に沿って折り返すことにより、カーカスをタイヤプロファイルの外側に安定した状態で固定することができる。

ビードコア内周層およびビードコア外周層を構成するビードワイヤーとしては、スチールなどの金属非伸長コードが好ましい。また、芳香族ポリアミド繊維やピアノ線を用いることも可能である。このビードワイヤー１本を螺旋状に連続巻きしたいわゆるシングルワインド構造のものを層状に巻き重ねることにより、ビードコア内周層および外周層を形成することができる。本発明においては、１４インチサイズに相当するものにおいては、ビードワイヤーを４〜５列で、２〜３層巻き重ね、断面が矩形状のビードコア内周層および外周層が形成されることが好ましい。

また、前記カーカス折り返し部の折り返し端は前記ビードエイペックスの外側位置で前記カーカス本体部の外側面に重ね合わせていることが好ましい。
さらに、前記カーカス折り返し部は、ビードコア外周層とビードコア内周層との境界位置でタイヤ軸線と平行に屈曲する第一屈曲部と、該第一屈曲部の先端でタイヤ径方向中心側へと直角に屈曲する第二屈曲部と、第二屈曲部先端でタイヤ軸方向外方にタイヤ軸線と平行に屈曲する第三屈曲部と、該第三屈曲部の先端でタイヤ径方向外周側へと屈曲させて巻き上げ状とする第四屈曲部の先端をカーカス本体部の外面に重ねていることが好ましい。
前記構成とすることにより、カーカスをタイヤプロファイルの最も外側に通すことができ、特に、ビードコア外周層と内周層との間の面とビードコア外周層の底面、ビードコア外周層の内端面と外端面にカーカスがほぼ均等に通るため、ビード部端部における剛性分布をより均一に近づけることができる。

前記ビードワイヤーのうち、少なくとも前記カーカス折り返し部の第一屈曲部と接する位置のビードワイヤーは、ゴムあるいは柔軟繊維材で被覆していることが好ましい。
前記構成とすることにより、タイヤの動きによりビードワイヤーで挟まれる部分のカーカスがビードワイヤーとの摩擦により擦り切れることを防止することができる。擦り切れを防止する観点からは、前記ビードワイヤーを柔軟繊維材で被覆しさらにゴムで被覆していることが特に好ましい。
ビードワイヤーを被覆するゴムとしては、ＳＢＲ、ＮＲ，ＢＲ等が好適に用いられ、柔軟繊維材としては、ナイロンが好適に用いれる。

前記カーカス折り返し部のタイヤ軸線方向と平行な前記第一屈曲部および第三屈曲部には、接触する各ビードワイヤーの位置ずれ防止用の折り曲げ突起を設けていることが好ましい。前記構成とすることにより、タイヤの動きによっても、第一屈曲部および第三屈曲部におけるカーカスとそれに接触するビードワイヤーとの位置ずれを防止することができ、カーカスを強固に固定することができる。

前述したように、本発明によれば、カーカスがタイヤプロファイルの最も外側を通る構成となるため、ビード部の捩り剛性が向上するとともに、剛性分布も均一に近づけることができるため、操縦安定性を向上させることができる。よって、ビード部の剛性の向上にともない、従来必要としていたビードエイペックスなどの補強材の量を低減させることができるため、縦バネとなるタイヤ径方向の剛性が下がり、乗り心地を改善することができる。
また、カーカス折り返し部がビードコア外周面および内周面に挟持されるとともに、４箇所で折り返される構成とすることにより、タイヤの動きによっても、カーカスが強固に固定され、吹き抜けを防止することができる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１および図２は、本発明の第一実施形態の乗用車用の空気入りラジアルタイヤを示し、トレッド部１０からサイドウォール部１１をへて左右一対のビード部１２のビードコア１３の底面（タイヤ半径方向内端部分）Ｓの近傍まで１枚のカーカス２０を配置している。該カーカス２０はポリエステル、ナイロン等の有機繊維からなるカーカスコードをタイヤ赤道に対して７５〜９０度傾斜させて並設すると共にゴム被覆したラジアル配列のシート体からなる。

前記ビード部１２はビードコア１３の外周面よりタイヤ径方向外方に延在する断面略三角形状の硬質ゴムからなるビードエイペックス１４を備え、かつ、前記ビードコア１３はタイヤ径方向の内外で２分割し、ビードコア内周層１５とビードコア外周層１６とからなる。ビードコア内周層１５とビードコア外周層１６を夫々構成するビードワイヤー１５ａ、１６ａの本数は同数としていると共に、該ビードコア内周層１５とビードコア外周層１６の断面積は略同一面積の矩形状としている。本実施形態では、ビードコア内周層１５とビードコア外周層１６とも、ビードワイヤー１５ａ、１６ａをタイヤ軸方向に５本並設すると共に、内外周方向に２層配置（５Ｓ×２Ｔ）し、よって、それぞれ１０本のビードワイヤーより構成している。

前記カーカス２０は、ビード部１２ではビードエイペックス１４およびビードコア外周層１６のタイヤ軸方向外側を通し、該ビードコア外周層１６とビードコア内周層１５との境界に至るまでを屈曲および折り返し部のないカーカス本体部２０ａとしている。

前記ビードコア外周層１６とビードコア内周層１５の境界位置で、ビードコア外周層１６とビードコア内周層１５の間を貫通するようにカーカス２０を屈曲し、ビードコア外周層１６とビードコア内周層１５との間でカーカスを強固に狭持している。さらに、境界位置を貫通させた後に、ビードコア内周層１５を抱合するように屈曲して、その先端をビードコア内周層１５の外面に添わせると共にビードエイペックス１４の外面に添わせたカーカス本体部２０ａの外側に重ねるように巻き上げている。

詳細には、カーカス本体２０ａは前記境界位置に達した後、タイヤ軸方向内側へとタイヤ軸線方向と平行に屈曲させた第一屈曲部２０ｂを設けている。この第一屈曲部２０ｂの先端でタイヤ径方向中心側へと直角に屈曲する第二屈曲部２０ｃを設けている。この第二屈曲部２０ｃの先端でタイヤ軸方向外方にタイヤ軸線と平行に屈曲する第三屈曲部２０ｄを設けている。該第三屈曲部２０ｄの先端からタイヤ径方向外周側へと屈曲させて巻き上げ状とする第四屈曲部２０ｅを設けている。これら第一〜第四屈曲部２０ｂ〜２０ｅを合わせてカーカス折り返し部２０ｘとしている。

前記構成からなるタイヤでは、タイヤの骨格を構成するカーカス２０を、ビード部１２において、カーカス本体２０ａをビードエイペックス１４のタイヤ軸方向外側からビードコア外周層１６のタイヤ軸方向外側を通を通し、かつ、ビートコア内周層１５の外側には折り返し部２０ｘの第四屈曲部２０ｅを配置してタイヤ軸方向外側の全長に亙ってカーカス２０を配置している。
このように、カーカス２０のラインを大きなシングルラジアスのラインとし、タイヤサイドの剛性分布を均一化しているため、トラクション方向およびステア方向の捩り剛性を強くすることができ、操縦安定性を図ることができる。
かつ、前記のように、カーカス２０のラインを剛性が最も高くなるラインとしていると共に、ビードエイペックス１４の外側にカーカス本体２０ａを配置していることと合わせて、ビードエイペックス１４による補強作用を減少できる。その結果、配置するビードエイペックス１４の最小とすることができ、乗り心地を快適とすることができる。

また、ビードコア外周層１６とビードコア内周層１５との境界位置でタイヤ軸方向内側へと折り曲げてビードコア外周層１６とビードコア内周層１５の間を貫通させているため、カーカス折り返し部２０ｘを強固に挟持できる。さらに、カーカス折り返し部２０ｘでは第一、第二、第三屈曲部２０ｂ〜２０ｃを順次直角方向に屈曲させた後、ビートコア内周層１５の外側で巻き上げ、ビートコア内周層１５を完全に抱合する構成としているため、ビードコア内周層の軸線方向の剛性を高めることが出来ると共に、カーカスの吹き抜け発生を防止できる。
特に、ビードコア外周層１６とビードコア内周層１５を同一数のビードワイヤーで構成すると共に同一断面形状の矩形状として、境界位置をタイヤ軸線方向と平行とし、貫通させるカーカス折り返し部２０ｘの第一屈曲部２０ｂを内外方向から均一な力で挟持することで、強固にカーカス折り返し部を保持でき、カーカスの吹き抜けを確実に防止することができる。

図３は本発明の第二実施形態を示し、前記ビードワイヤー１５ａ、１６ａのうち、カーカス折り返し部２０ｘの第一屈曲部２０ｂと接する位置のビードワイヤー１５ａａ、１６ａａを、ナイロンからなる柔軟繊維材３０をＳＢＲからなるゴム３１でトッピングしたもので被覆している。
前記構成とすると、タイヤの動きにより、ビードワイヤー１５ａａと１６ａａで挟まれる第一屈曲部２０ｂが前記ビードワイヤーとの摩擦により擦り切れることを防止できる。

図４は、本発明の第三実施形態を示し、前記カーカス折り返し部２０ｘの第一屈曲部２０ｂと第三屈曲部２０ｄに、接触するビードワイヤーの位置ずれ防止用の凹凸状折り曲げ突起２１を設けている。これにより、タイヤの動きによっても、第一屈曲部２０ｂおよび第三屈曲部２０ｄとそれに接触するビードワイヤーとの位置ずれを防止して、カーカスを強固に固定することができる。

以下、本発明の空気入りタイヤの実施例および比較例について詳述する。
（実施例１、２）
タイヤサイズが１７５／６５Ｒ１４であり、図１、図２の構成を有するタイヤを表１に示す仕様に基づき試作した。
（比較例１）
カーカスがビードエイペックスおよびビードコアのタイヤ軸線方向内側を通り、ビードコアの周りをタイヤ軸方向内側から外側に折り返して固定する従来の構成のタイヤとした。

実施例１、２、比較例１のタイヤについて、質量、縦バネ定数、横バネ定数、操縦安定性、乗り心地、ロードノイズを測定した。

なお、表１において、質量は、比較例１のタイヤの質量を１００とする指数で表示している。また、縦バネ定数、横バネ定数も比較例１の縦バネ定数、横バネ定数を１００とする指数で表示している。

（操縦安定性の官能評価）
試作タイヤをリム（５．５ＪＪ×１４）、空気圧（前輪２２０ｋＰａ、後輪１９０ｋＰａ）にて国産１３００ｃｃ級前輪駆動車の全輪に装着し、ドライアスファルトのタイヤテストコースを走行し、ハンドル応答性、剛性感、グリップ等に関する特性をドライバーの官能評価により比較例１を６点とする１０点法で表示している。値の大きい方が良好である。

（ロードノイズの官能評価）
前記車両を用い、スムース路面を速度６０ｋｍ／ｈｒにて走行させ、車内騒音をドライバーの官能評価により比較例１を6点とする１０点法で表示している。値の大きい方が良好である。

実施例１では、ビードエイペックスの高さＨを３０ｍｍと低く設定しても、高い捩り剛性が維持できるため、良好な操縦安定性が得られると共に、ビードエイペックスの高さが低いため縦バネ定数を下げることができ、乗り心地、ロードノイズともに比較例１より良好な結果が得られた。
実施例２では、ビードエイペックスの高さを比較例１と同様の４０ｍｍとしたため、乗り心地、ロードノイズについては改善が見られなかったものの、捩り剛性はさらに高く維持できるため、比較例１に比べて操縦安定性は大変良好な結果が得られた。

本発明の第一実施形態の空気入りタイヤを示す断面図である。 本発明の第一実施形態におけるビード部の拡大断面図である。 本発明の第二実施形態の要部拡大図である。 本発明の第三実施形態におけるビード部の拡大断面図である。 従来例を示す図面である。 従来例を示す図面である。 従来例を示す図面である。

符号の説明

１０ トレッド部
１１ サイドウォール部
１２ ビード部
１３ ビードコア
１４ ビードエイペックス
１５ ビードコア内周層
１６ ビードコア外周層
１５ａ，１６ａ ビードワイヤー
２０ カーカス
２０ａ カーカス本体
２０ｂ 第一屈曲部
２０ｃ 第二屈曲部
２０ｄ 第三屈曲部
２０ｅ 第四屈曲部
２０ｘ カーカス折り返し部
２１ 折り曲げ突起

Claims (6)

1. トレッド部からサイドウォール部を経てビードコアに至るカーカスを備えた空気入りタイヤであって、
   前記ビードコアは、タイヤ径方向の内外で２分割されるビードコア内周層とビードコア外周層とからなり、該ビードコア外周面よりタイヤ径方向外方に延在する硬質ゴムからなるビードエイペックスを備え、
   前記カーカスは、前記ビードエイペックスおよびビードコア外周層のタイヤ軸方向外側を通って、該ビードコア外周層とビードコア内周層との境界に至るカーカス本体部と、
   該境界位置でタイヤ軸方向内側へとタイヤ軸線方向と略平行に屈曲してビードコア外周層とビードコア内周層の間を貫通した後にビードコア内周層内端面、底面および外端面を囲むように径方向および軸方向に折り返されるカーカス折り返し部とからなり、
   前記カーカス折り返し部は折り返し端は前記カーカス本体部の外側面に位置させていることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記ビードコア内周層とビードコア外周層を夫々構成するビードワイヤーの本数は同数としていると共に、該ビードコア内周層とビードコア外周層の断面積は矩形状としている請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記カーカス折り返し部の折り返し端は前記ビードエイペックスの外側位置で前記カーカス本体部の外側面に重ね合わせている請求項１または請求項２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記カーカス折り返し部は、ビードコア外周層とビードコア内周層との境界位置でタイヤ軸線と平行に屈曲する第一屈曲部と、該第一屈曲部の先端でタイヤ径方向中心側へと直角に屈曲する第二屈曲部と、第二屈曲部先端でタイヤ軸方向外方にタイヤ軸線と平行に屈曲する第三屈曲部と、該第三屈曲部の先端でタイヤ径方向外周側へと屈曲させて巻き上げ状とする第四屈曲部の先端をカーカス本体部の外面に重ねている請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
5. 前記ビードワイヤーのうち、少なくとも前記カーカス折り返し部の第一屈曲部と接する位置のビードワイヤーは、ゴムあるいは柔軟繊維材で被覆している請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
6. 前記カーカス折り返し部のタイヤ軸線方向と平行な前記第一屈曲部および第三屈曲部には、接触する各ビードワイヤーの位置ずれ防止用の折り曲げ突起を設けている請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。

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