JP2007083775A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】 カーカスプライをビードコアで挟み込む構造を有する空気入りタイヤにおいて、プライコードの引き抜け耐久性の向上、及び強力確保を実現する。
【解決手段】 ビードコア４Ａは、ビード部３がリムベースＲbに当接する部分に沿って配置されており、ビードコア４Ｂはビードコア４Ａと間隔を開けてタイヤ内面側に配置されている。リムフランジ固定点ｇ（リム径＋20mmのリムフランジＲf上の点）を通る水平線Ｌ₂と、リムフランジ固定点ｇを通り、ビード部３のタイヤ内面に垂直に引いた直線Ｌ₃との間の領域にビードコア４Ａ及び４Ｂの各々のタイヤ半径方向外側端部が存在する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、カーカスプライをビードコアで挟み込む構造を有する空気入りタイヤに関し、詳細にはカーカスプライとビードコアとの接触長等を規定することにより、プライコードの引き抜け耐久性を向上させた空気入りタイヤに関する。

一般に空気入りタイヤのビード部は、図８に示すように、所定本数のスチールコードからなるワイヤーを螺旋状に巻回し、積み重ねて形成したビードコア１４を包み込むように、そのビードコア１４の周りに、多数のプライコードを含有するカーカスプライ１５を、タイヤ軸方向内側から外側へ折り返すと共に、カーカスプライ本体と折り返し部との間にビードフィラーゴム１７を配置した構造を有する。

しかし、このような折り返し構造を有するカーカスプライを備えた空気入りタイヤの荷重負荷転動時には、折り返し部のプライコード切断端に大きな剪断歪みが作用し、その結果、折り返し部終端部分はセパレーション故障発生の原因となる。

そこで、このような問題点を解決するため、図９に示すように、カーカスプライ２５のコードを一対のビード部２３相互間で連続する往復配列とし、コードの往復反転部を、硬質ゴム層２８，２９を介して対をなすビードコア２４Ａ，２４Ｂ間に挟み込むようにした空気入りタイヤが提案された（特許文献１参照）。

しかしながら、特許文献１に開示された空気入りタイヤは、往復コードの反転部が硬質ゴム層２８，２９を介して単にビードコア２４Ａ，２４Ｂ間に挟み込まれているだけであるため、荷重負荷転動による走行が進むにつれて、ビードコア２４Ａ，２４Ｂからのカーカスプライ２５の引き抜けが発生し、十分なビード部耐久性が得られないという不具合がある。

そこで、このような問題点を解決するため、図１０に示すように、一対のビード部３３相互間にわたりトロイド状に延びるラジアルプライのカーカス３５を有し、各ビード部３３はタイヤ軸方向に対向する一対のビードコア３４Ａ，３４Ｂを備え、カーカス３５を一対のビードコア３４Ａ，３４Ｂ間で係止するタイヤ半径方向内側端部を有する空気入りタイヤにおいて、ビード部３３における一対の対向ビードコア３４Ａ，３４Ｂの少なくとも一方は、複数本の素線のうち少なくとも一部本数の素線の撚り合わせスチールコードからなり、かつ、そのスチールコードは、その断面の外輪郭包絡線が、ビードコア全周にわたり２本の対向平行線とその平行線の両端に連なる２個の対向円弧とから成る競技用トラックコース形状を有し、トラックコース形状の外輪郭断面を有するスチールコードは、対向平行線側をカーカスの上記内側端部に沿わせて配置してなることを特徴とする空気入りタイヤが提案された（特許文献２参照）。
特開平６−１７１３０６号公報 特開２００２−１２０１１号公報

しかしながら、特許文献２に開示された空気入りタイヤは、ビードコア３４Ａ，３４Ｂがビード部３３のタイヤ半径方向内側端付近に配置されているため、ビード部３３のタイヤ半径方向外側部３３Ａがタイヤ軸方向外側向きに剪断変形し、プライコードの強力低下が発生する。また、ビード部３３の耐圧性の確保が困難である。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、その目的は、カーカスプライをビードコアで挟み込む構造を有する空気入りタイヤにおいて、プライコードの引き抜け耐久性の向上、及び強力確保を実現することである。

請求項１に係る発明は、一対のビード部の各々に２つずつ配置されたビードコアと、トレッイド部からサイドウォール部を経て前記ビード部まで延設され、先端部が前記２つのビードコアに挟まれているカーカスプライとを備えた空気入りタイヤにおいて、前記２つのビードコアの各々のタイヤ半径方向外側端部を、リム径＋20mmのリムフランジ上の点を通る水平線と、前記点を通るタイヤ内面に垂直な直線との間の領域に配置したことを特徴とする空気入りタイヤである。
請求項２に係る発明は、請求項１記載の空気入りタイヤにおいて、前記カーカスプライが前記ビードコアに挟まれている長さが、前記カーカスプライの外径と前記リム径との差の1/2であるセクション高さの0.1倍以上0.5倍以下であることを特徴とする空気入りタイヤである。
請求項３に係る発明は、請求項１又は２記載の空気入りタイヤにおいて、前記カーカスプライのタイヤ軸方向外側に、コードがタイヤ周方向に配列されたゴム引きシートからなる補強層を、そのタイヤ半径方向内側端が前記水平線と前記直線との間の領域に存在するように配置したことを特徴とする空気入りタイヤである。
請求項４に係る発明は、請求項１から３の何れかに記載の空気入りタイヤにおいて、前記２つのビードコアは、１本のワイヤーを連続的に巻回することで形成されたものであることを特徴とする空気入りタイヤである。
請求項５に係る発明は、請求項１から４の何れかに記載の空気入りタイヤにおいて、前記ビードコアは、その厚み方向へのワイヤーの積み重ねの段数が２段以下であることを特徴とする空気入りタイヤである。

（作用）
請求項１、２に係る発明によれば、リム径＋20mmのリムフランジ上の点を通る水平線と、前記点を通るタイヤ内面に垂直な直線との間の領域に２つのビードコアのタイヤ半径方向外側端部が存在することで、ビード部のタイヤ半径方向外側部のタイヤ軸方向外側向の剪断変形を防止すると共に、ビードコアとそれに接するゴムとの間のセパレーションを防止することでプライコードの強力低下を抑える。
請求項３に係る発明によれば、ゴム補強層がビード部のカーカスプライの変形を抑制してビードコアとカーカスプライとの間のセパレーションを防止する。
請求項４に係る発明によれば、ビードコアの周方向非伸張性が一層強固となり、カーカスプライの引き抜け耐久性が向上する。
請求項５に係る発明によれば、ビードコアの剪断剛性の低下を抑えることで、カーカスプライの引き抜け耐久性を低下を防ぎ、かつタイヤ重量の増加を抑える。

本発明によれば、カーカスプライをビードコアで挟み込む構造を有する空気入りタイヤにおいて、プライコードの引き抜け耐久性の向上、及び強力確保を実現することができる。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は本発明の実施形態に係る空気入りタイヤの子午線断面の軸線方向の左半分を示す図、図２は図１におけるビード部と、リムとの組み付け関係を示す図、図３は図２におけるビードコアを構成するワイヤーの配列状態を示す図である。ここで、図２は図１の空気入りタイヤに正規内圧をかけて組み付け、荷重をかけていない状態を示している。また、リムとは"ＪＡＴＭＡ Year Book 2004"に記載されている適用サイズにおける標準リムである。

図１に示すように、この空気入りタイヤは、トレッド部１と、トレッド部１のタイヤ赤道Ｃの両側に連なる一対のサイドウォール部２と、サイドウォール部２のタイヤ半径方向内側端に連なる一対のビード部３とを備えている。一対のビード部３の各々には、一対のビードコア４Ａ，４Ｂが配置されている。また、トレッド部１からサイドウォール部２を経てビード部３に延設され、先端部が一対のビードコア４Ａ，４Ｂに挟まれて係留されるように、カーカスプライ５が配置され、カーカスプライ５のタイヤ半径方向外側には、２層のベルトプライからなる補強ベルト層６が配置されている。さらに、ビード部３におけるカーカスプライ５のタイヤ軸方向外側には補強層７が配置されている。

ここで、カーカスプライ５は、プライコードがラジアル方向に配列された公知のラジアルプライであり、ベルト補強層６は、それを構成する２層のベルトプライのコードの配列方向がタイヤ周方向（赤道Ｃの方向）に対して互いに反対向きに傾斜した公知の傾斜ベルトプライである。また、補強層７は、ビード部３のカーカスプライ５の変形を抑制して、ビードコア４Ａ，４Ｂとカーカスプライ５との間のセパレーションを防止するためのものであり、タイヤ周方向に配列されたコードのゴム引きシートからなる。

ビードコア４Ａ，４Ｂは、スチールワイヤーのような周方向に非伸長性のワイヤーを螺旋状に巻回し、積み重ねて形成したものであり、図２に示すように、ビードコア４Ａは、ビード部３のビードベース（ビード部３のリムベースＲbに当接する面）側に配置されており、ビードコア４Ｂはビードコア４Ａと間隔を開けてタイヤ内面側に配置されている。ビードコア４Ａ、４Bがそれぞれタイヤ軸腺方向外側、内側に配置されているとも言える。また、カーカスプライ５の先端部はビードコア４Ａと４Ｂとに挟まれているが、先端は両ビードコアの間を抜けてビード部３の先端方向へ延びている。

さらに、リムフランジ固定点ｇ（ここでは、リム径（リムの直径）＋20mmのリムフランジＲf上の点）を通る水平線Ｌ₂と、リムフランジ固定点ｇを通り、ビード部３のタイヤ内面に垂直に引いた直線Ｌ₃との間の領域にビードコア４Ａ及び４Ｂの各々のタイヤ半径方向外側端部が存在するように配置されている。水平線Ｌ₂はタイヤ周方向全体としてタイヤ軸線を中心としたリム径＋20mmの円柱又は円筒の外周面を構成すると言える。また、直線Ｌ₃はタイヤ周方向全体としてタイヤ軸線を中心とした円錐の側面を構成すると言える。なお、図１の直線Ｌ₁はリム径に対応する水平線である。

ビードコア４Ａ及び４Ｂの各々のタイヤ半径方向外側端部を上記の領域に配置した理由を説明する。ビードコア４Ａ又は４Ｂのタイヤ半径方向外側端部が直線Ｌ₃よりもタイヤ半径方向外側に存在すると、タイヤの変形する領域に変形しにくいビードコアが存在することになり重荷重使用時にビードコアと、それに接するゴムとの間でセパレーションが発生する。また、ビードコア４Ａ又は４Ｂのタイヤ半径方向外側端部が水平線Ｌ₂よりもタイヤ半径方向内側に存在すると、図１０を参照しながら説明したように、ビード部３のタイヤ半径方向外側部がタイヤ軸方向外側向きに剪断変形し、プライコードの強力低下が発生し、かつビード部３の耐圧性の確保が困難になる。そこで、これらの問題が発生しないようにするために、上記の領域に配置した。

また、図２及び図３において、カーカスプライ５の先端部がビードコア４Ａ，４Ｂ間に挟まれている部分の長さ、即ち図２におけるビードコア４Ａ，４Ｂのタイヤ半径方向外側端部の共通の接線とカーカスプライ５との交点ｈからビードコア４Ａ，４Ｂのタイヤ半径方向内側端部の共通の接線とカーカスプライ５との交点ｉ迄の長さ（ペリフェリ長さ）は、カーカスプライ５の外径とリム径との差の1/2であるセクション高さＨの0.1倍以上0.5倍以下とした。その理由は、0.1倍未満であると、内圧によりカーカスプライ５にかかる張力でカーカスプライ５がビードコア４Ａ，４Ｂ間から引き抜けし易くなり、0.5倍を超えると、荷重時のカーカスプライ５の変形が大きい領域にビードコア４Ａ，４Ｂが配置されてしまい、ビードコア４Ａ，４Ｂとカーカスプライ５との間のセパレーションやフレッティングによるカーカスプライ５のプライコード切れが懸念されるからである。

さらに、補強層７のタイヤ半径方向内側端が水平線Ｌ₂と、直線Ｌ₃との間の領域に存在するように配置した。その理由は、水平線Ｌ₂よりもタイヤ半径方向内側に配置すると、補強層７をビードコア４Ａ，４Ｂに挟まれるようになるため、カーカスプライ５が引き抜け易くなってしまい、水平線Ｌ₂よりもタイヤ半径方向外側に配置すると、補強層７の端からのセパレーションが発生し易くなるからである。

また、ビードコア４Ａ，４Ｂの各々は、モノフィラメント（１本のワイヤー）を連続して螺旋状に巻回して形成することが好適である。これにより、ビードコア４Ａ，４Ｂのタイヤ周方向の非伸縮性が一層強固になり、カーカスプライ５が一層引き抜け難くなる。

さらに、図３に示すように、２つのビードコア４Ａ，４Ｂは、その厚み方向に対してワイヤー４１の積み上げ段数を２段以下に形成することが好適であり、本実施形態では２段にした。３段以上にすると、ビードコア４Ａ，４Ｂの剪断剛性が低下することでカーカスプライ５が引き抜け易くなり、タイヤ重量の増加にもつながるからである。

また、本実施形態に係る空気入りタイヤを成型するときは、製品タイヤの内面形状と対応する外面形状を有する剛体コアを用いることが好ましい。このようにコアを用いて成型すると、カーカスプライ５の端部がビードコア４Ａ，４Ｂ間で強固に挟まれ、プライコードの引き抜けを防止できるとともに、ビードコア４Ａ，４Ｂの積み上げ段列の乱れが生じないからである。

［実施例］
本発明の実施例及び比較例１乃至３を試作し、評価試験を行った結果について以下に説明する。この評価試験において、「タイヤサイズ：275/80R22.5、リムサイズ：8.25×22.5、内圧：800kPa（8.0kgf/cm²）、荷重：最大負荷能力の100％」は実施例及び比較例１乃至３について共通である。また、実施例のタイヤは図１乃至３に示す構造を有し、比較例１は図８に示す構造を有する。さらに、比較例２はカーカスプライを挟持するビードコアのタイヤ半径方向外側端部が図２の直線Ｌ₃よりもタイヤ半径方向外側に存在する構造（図９に相当）を有し、比較例３はカーカスプライを挟持するビードコアのタイヤ半径方向外側端部が図２の直線Ｌ₂よりもタイヤ半径方向内側に存在する構造（図１０に相当）を有するものである。

図４乃至７は、それぞれ実施例及び比較例１乃至３の耐圧性、耐久性、プライコード強力、タイヤ重量を示す棒グラフである。これらのグラフにおいて、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄはそれぞれ、比較例１、２、３、実施例を表す。また、図４における安全率は、水圧試験を行い、タイヤが破壊されたときの水圧が正規内圧の何倍であるかを示している。タイヤが破壊されたとは、カーカスプライがビードコアから引き抜けたことを意味する。また、図５の耐久性は、正規内圧、200％荷重でドラム走行試験を行い、故障に至る迄の走行距離を示したものである。このときの走行速度は時速60kmである。さらに、図６のプライコード強力は、上記ドラム走行試験後のタイヤを解剖してプライコードを取り出し、その引っ張り試験でコード破断時の強力を測定したものである。また、図７タイヤ重量は比較例１を100とした指数であり、値が小さい程軽いことを意味する。

図４に示すように、耐圧性については、ビードコアが直線Ｌ₃よりもタイヤ半径方向外側に配置された比較例２が最高であり、ビードコアが直線Ｌ₂よりもタイヤ半径方向内側に配置した比較例３は安全率が低すぎて実用化が困難である。実施例のタイヤは折り返し構造のカーカスプライを備えた従来例と同等の耐圧性を確保している。

図５に示す耐久性については、実施例のタイヤは最も長い3.2万km走行しており、最良の結果を得ている。図６に示すプライコード強力については、3.2万km走行後においても、新品時の50％程度の強力を維持するという最良の結果を得ている。図７に示すタイヤ重量については、折り返し構造のカーカスプライを備えた比較例１と比べると、実施例及び比較例２、３は、重量が15乃至20％低下しており、実施例のタイヤは２番目に軽量（18％低下）である。

このように、実施例のタイヤは、耐久性及びプライコード強力について比較例１乃至３のどれよりも優れていることを確認できた。

本発明の実施形態に係る空気入りタイヤの子午線断面のタイヤ軸方向の左半分を示す断面図である。 図１におけるビード部とリムとの組み付け関係を示す図である。 図２におけるビードコアを構成するワイヤーの配列状態を示す図である。 実施例及び比較例１乃至３の耐圧性を示す棒グラフである。 実施例及び比較例１乃至３の耐久性を示す棒グラフである。 実施例及び比較例１乃至３の耐プライコード強力を示す棒グラフである。 実施例及び比較例１乃至３のタイヤ重量を示す棒グラフである。 折り返し部を有するカーカスプライを備えた従来の空気入りタイヤのビード部の構成を示す図である。 カーカスプライをビードコアで挟み込む構造を有する従来の空気入りタイヤのビード部の構成の一例を示す図である。 カーカスプライをビードコアで挟み込む構造を有する従来の空気入りタイヤのビード部の構成の別の一例を示す図である。

符号の説明

１・・・トレッド部、２・・・サイドウォール部、３・・・ビード部、４Ａ，４Ｂ・・・ビードコア、５・・・カーカスプライ、７・・・補強層、４１・・・ビードワイヤー、Ｈ・・・セクション高さ、Ｌ₁・・・リム径に対応する水平線、Ｌ₂・・・リム固定点を通る水平線、Ｌ₃・・・リム固定点を通るタイヤ内面に垂直な直線、Ｒf・・・リムフランジ。

Claims (5)

1. 一対のビード部の各々に２つずつ配置されたビードコアと、トレッド部からサイドウォール部を経て前記ビード部まで延設され、先端部が前記２つのビードコアに挟まれているカーカスプライとを備えた空気入りタイヤにおいて、
   前記２つのビードコアの各々のタイヤ半径方向外側端部を、リム径＋20mmのリムフランジ上の点を通る水平線と、前記点を通るタイヤ内面に垂直な直線との間の領域に配置したことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 請求項１記載の空気入りタイヤにおいて、
   前記カーカスプライが前記ビードコアに挟まれている長さが、前記カーカスプライの外径と前記リム径との差の1/2であるセクション高さの0.1倍以上0.5倍以下であることを特徴とする空気入りタイヤ。
3. 請求項１又は２記載の空気入りタイヤにおいて、
   前記カーカスプライのタイヤ軸方向外側に、コードがタイヤ周方向に配列されたゴム引きシートからなる補強層を、そのタイヤ半径方向内側端が前記水平線と前記直線との間の領域に存在するように配置したことを特徴とする空気入りタイヤ。
4. 請求項１から３の何れかに記載の空気入りタイヤにおいて、
   前記２つのビードコアは、１本のワイヤーを連続的に巻回することで形成されたものであることを特徴とする空気入りタイヤ。
5. 請求項１から４の何れかに記載の空気入りタイヤにおいて、
   前記ビードコアは、その厚み方向へのワイヤーの積み重ねの段数が２段以下であることを特徴とする空気入りタイヤ。

Images