JP2008189083A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】空気入りタイヤのビード部の剛性段差を解消し、かつカーカスプライの端部をビードコアで確実に係止してビード部の耐久性を向上させる。
【解決手段】カーカスプライ２０の端部をビードコア３０のタイヤ周方向に延びるビードワイヤ３１、３２で両側から挟み込んで係止する。ビードコア３０は、異なる径のビードワイヤ３１、３２からなり、大径なビードワイヤ３１と小径なビードワイヤ３２とが、カーカスプライ２０の両側のそれぞれに沿って交互に複数配置され、かつカーカスプライ２０の両側間でカーカスプライ２０を挟んで対向するよう互い違いに配置されている。ビードコア３０は、カーカスプライ２０の端部を、この複数のビードワイヤ３１、３２で挟み込んで大径なビードワイヤ３１により対向する小径なビードワイヤ３２側に屈曲させ、ジグザグ状に噛み込んで係止する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、カーカスプライの端部をビード部に配置された複数のビードワイヤにより挟み込んで係止した空気入りタイヤに関し、特に、カーカスプライの端部を確実に係止してビード部の耐久性を向上させた空気入りタイヤに関する。

空気入りタイヤ、例えばラジアル構造の空気入りラジアルタイヤは、一対のビード部に配置されたビードコアと、その間に渡ってトロイダル状に延びる１層以上のカーカスプライとを備えており、カーカスプライ内には、スチールや有機繊維コード等のラジアル方向（タイヤ子午線方向）に延びるカーカスコードが複数本埋設されている。このカーカスプライは、一般に、複数本のカーカスコードを略平行に配列してゴムで被覆した後、コード方向に対して略９０°の角度で裁断等して形成され、タイヤ成型時に一対のビードコア間に渡って配置される。また、カーカスプライの両端部は、ビードコアの周りをタイヤ内側から外側に向かって巻き上げられて係止され、ビードコアから引き抜かれるのが防止されている。

ところが、このような構造の空気入りタイヤでは、カーカスプライの巻き上げ端部付近を境界に、カーカスプライの巻き上げ部の有無によりタイヤ径方向の剛性段差が生じ、タイヤ転動時の負荷荷重により、カーカスプライの巻き上げ端部に比較的大きなせん断歪みが発生する。その結果、この空気入りタイヤでは、カーカスコードの端部と周囲のゴムとの間で接着破壊が生じ、これを起点にセパレーションが進展してタイヤに故障が発生する恐れがある。

そこで、従来、このような問題を解消するため、カーカスプライの端部を、ビードコア周りに巻き上げずに、ビードコア（ビードワイヤ）間に挟み込んで係止し、カーカスプライの巻き上げ部をなくして、上記した剛性段差及びセパレーション等が生じるのを防止した空気入りタイヤが提案されている（特許文献１参照）。

この従来の空気入りタイヤでは、タイヤ周方向に延びるビードワイヤを、硬質ゴムを挟んでカーカスプライの端部の両側に沿って複数配置し、カーカスプライの端部を、これら複数のビードワイヤで両側から挟み込んで、ビードワイヤとカーカスコードとの間のせん断力により係止する。しかしながら、この従来の空気入りタイヤでは、カーカスプライの端部は、硬質ゴムを介して単に両側のビードワイヤ間に挟まれているだけであるため、大きな係止力が発生せず、カーカスプライ端部の充分な係止効果が得られないという問題がある。その結果、この従来の空気入りタイヤでは、タイヤの加硫成型時に作用する張力や走行中の繰り返し歪みにより、ビードコアからカーカスプライ（カーカスコード）が引き抜かれる、いわゆる引き抜け現象が生じ易く、ビード部の耐久性が低下する恐れがある。

このような問題に対し、従来、カーカスプライの端部を、複数のビードワイヤによりジグザグ状に挟み込み、その係止力を高めてビードコアから引き抜かれるのを抑制した空気入りタイヤも提案されている（特許文献２参照）。

図４は、この従来の空気入りタイヤのビード部を示すタイヤ幅方向の断面図である。
この空気入りタイヤ１００は、図示のように、ビード部１０１に設けられたビードコア１１０を一対の分割ビードコア１１１、１１２から構成し、それらをカーカスプライ１０２の端部を挟んで対向させて配置している。また、各分割ビードコア１１１、１１２のビードワイヤ１１１Ａ、１１２Ａを、タイヤ半径方向内側から外側（図では下側から上側）に向かって順に２列、１列、２列と繰り返し複数段積層し、それらの対向する面を互いに噛み合う凹凸面に形成している。

この空気入りタイヤ１００では、両分割ビードコア１１１、１１２の対抗する凹凸面でカーカスプライ１０２の端部を挟み込み、各凹凸面のビードワイヤ１１１Ａ、１１２Ａ同士を噛み合わせてカーカスプライ１０２の端部をジグザグ状に屈曲させて係止する。このビードワイヤ１１１Ａ、１１２Ａの噛み合いにより、カーカスプライ１０２の端部を強い力で係止してビードコア１１０に保持し、カーカスプライ１０２（カーカスコード）の引き抜け現象の発生を抑制している。

しかしながら、この従来の空気入りタイヤ１００では、ビードワイヤ１１１Ａ、１１２Ａを２列、１列と順次積層して組み合わせて凹凸面を形成するため、それらを所定位置に確実に配置して凹凸面の凹凸を均一に形成するのが難しく、それらの噛み合いも不均一になり易いという問題がある。その結果、場合によっては、一部のビードワイヤ１１１Ａ、１１２Ａの噛み合いによりカーカスプライ１０２の端部を係止することになり、その部分にカーカスプライ１０２から受ける力が集中して周囲のゴムに亀裂が発生する等、空気入りタイヤ１００に故障が生じ易くなる恐れがある。また、この空気入りタイヤ１００では、各分割ビードコア１１１、１１２の凹凸形状を安定して維持するのが難しく、例えば加硫成型中の圧力によりビードワイヤ１１１Ａ、１１２Ａの位置がずれたときや、或いは、走行を重ねてビードワイヤ１１１Ａ、１１２Ａの周囲のゴムが劣化して、それらの位置がずれたとき等に、凹凸面が変形して平坦になり易く、これに伴い、カーカスプライ１０２のカーカスコードがビードコア１１０から抜け易くなる恐れがある。

また、このようなカーカスコードの引き抜け現象を防止する他の手法として、カーカスプライを２層又は３層以上重ね合わせて配置し、各カーカスプライの端部を、それぞれ両側からビードワイヤで挟み込むことで、ビードワイヤとカーカスコードとの接触領域を増やすことも考えられる。しかしながら、このようにした場合には、ビードワイヤによるカーカスプライ端部の係止力は確実に強くなるものの、カーカスプライを増加させた分だけ、空気入りタイヤのサイド部の剛性も高くなるため、操縦安定性能や乗り心地性能が低下し、かつ、製造コストが高くなる等、他の新たな問題が生じる。

特開平６−１７１３０６号公報 特開２００５−３２９９１４号公報

本発明は、前記従来の問題に鑑みなされたものであって、その目的は、空気入りタイヤの操縦安定性能や乗り心地性能を低下させることなく、ビード部に剛性段差が生じるのを防止し、かつカーカスプライの端部をビードコアで確実に係止して引き抜け現象が生じるのを防止し、ビード部の強度を確保して耐久性を向上させることである。

請求項１の発明は、一対のビード部間に渡って延びるカーカスプライと、前記ビード部に配置され、前記カーカスプライの端部をタイヤ周方向に延びる複数のビードワイヤで両側から挟み込んで係止するビードコアと、を備えた空気入りタイヤであって、前記複数のビードワイヤは、交互に配置された大径なビードワイヤと小径なビードワイヤとからなり、前記カーカスプライを挟んで前記大径なビードワイヤと前記小径なビードワイヤとが対向するように配置され、前記挟み込んだカーカスプライの端部を前記大径なビードワイヤにより対向する前記小径なビードワイヤ側に屈曲させることを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載された空気入りタイヤにおいて、前記大径なビードワイヤの径が、前記小径なビードワイヤの径の１．２〜４．０倍の範囲内にあることを特徴とする。
請求項３の発明は、一対のビード部間に渡って延びるカーカスプライと、前記ビード部に配置され、前記カーカスプライの端部をタイヤ周方向に延びる複数のビードワイヤで両側から挟み込んで係止するビードコアと、を備えた空気入りタイヤであって、前記ビードワイヤは、各々長手方向に沿って大径部と小径部とを交互に有し、前記複数のビードワイヤは、隣接するそれぞれの前記大径部と前記小径部とが対向するように、かつ前記カーカスプライを挟んでそれぞれの前記大径部と前記小径部とが対向するように配置され、前記挟み込んだカーカスプライの端部を前記大径部により対向する前記小径部側に屈曲させることを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項３に記載された空気入りタイヤにおいて、前記ビードワイヤの前記大径部及び小径部を、該ビードワイヤの径を長手方向に沿って連続して変化させて交互に拡径及び縮径させて形成したことを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項３又は４に記載された空気入りタイヤにおいて、前記ビードワイヤは、前記大径部の最大径が前記小径部の最小径の１．２〜４．０倍の範囲内にあることを特徴とする。
請求項６の発明は、請求項３ないし５のいずれかに記載された空気入りタイヤにおいて、前記ビードワイヤのタイヤ周方向断面の表面形状が、円弧、又は楕円弧、又は正弦波形状を組み合わせた形状、又は、それらを任意に組み合わせた形状に形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、空気入りタイヤの操縦安定性能や乗り心地性能を低下させることなく、ビード部に剛性段差が生じるのを防止でき、かつカーカスプライの端部をビードコアで確実に係止して引き抜け現象が生じるのを防止でき、ビード部の強度を確保して耐久性を向上させることができる。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態の空気入りタイヤの構造を模式的に示すタイヤ幅方向の断面図である。

この空気入りタイヤ１は、図示のように、一対のビード部２間に渡って延びる少なくとも１層又は２層（ここでは１層）のカーカスプライ２０と、各ビード部２に配置され、カーカスプライ２０の端部を挟み込んで係止するビードコア３０と、トレッド部３のカーカスプライ２０の外周側に配置された少なくとも２層（ここでは２層）のベルト層１０、１１と、その外周側に配置された少なくとも１層（ここでは１層）のベルト補強層１２と、トレッド部３の外周面を構成するトレッドゴム１３と、を備えている。

ベルト層１０、１１は、タイヤ半径方向に順に重ね合わせて配置されて、全体として略環状をなし、トレッド部３のタイヤ幅方向の略全域に亘って、カーカスプライ２０をタイヤ半径方向外側から覆うように隣接して配置されている。これら各ベルト層１０、１１のそれぞれには、例えばスチール等の金属や有機繊維等からなる複数本の剛性の高いコードが、タイヤ周方向（赤道方向）に対して所定の角度で傾斜して略平行に所定間隔で配列されている。この空気入りタイヤ１では、各ベルト層１０、１１内のコードを、タイヤ周方向に対して互いに逆方向に１５〜４５°の角度（ここでは３０°）で傾斜させ、それらが互いに交差（交錯）するように積層してトレッド部３の剛性を高め、操縦安定性能や低転がり抵抗性能等を確保している。

ベルト補強層１２は、ベルト層１０、１１のタイヤ半径方向外側に隣接して配置され、それらの全体を外側から覆うようにトレッド部３のタイヤ幅方向の略全域に亘って設けられている。このベルト補強層１２は、ナイロンコード等の有機繊維コードやスチールコード等の１本又は複数本のコードを、ベルト層１０、１１の外周側に、タイヤ周方向に沿うようにスパイラル状（らせん状）に所定間隔で巻き付けて形成され、この実質上タイヤ周方向に略平行に配置されたコードにより、高速転動時の遠心力によるタイヤの膨張を防ぎ、高速走行時の操縦安定性能を高めている。

トレッドゴム１３は、トレッド部３の路面等に接するゴム層であり、その表面（踏面）に、タイヤ周方向に延びる主溝や略タイヤ幅方向に延びるラグ溝等の各種の溝１４やサイプ等からなるトレッドパターンが形成されている。

カーカスプライ２０は、一対のビード部２に配置されたビードコア３０からサイド部４とトレッド部３を通ってトロイダル状に延び、そのタイヤ半径方向内側の両端部がビードコア３０に係止されている。また、カーカスプライ２０は、例えばポリエステル、ナイロン、レーヨン、アラミド等の有機繊維コードやスチールコード等の複数本のカーカスコードを有し、この複数本のカーカスコードを、空気入りタイヤ１のラジアル方向（子午線方向）に、即ちタイヤ周方向に対して略９０°の角度で延びるように配置しつつタイヤ周方向に所定間隔で配列させている。なお、各カーカスコードは、タイヤ製造時のばらつき等も含めて、実際にはタイヤ周方向に対して８５°〜９０°の角度で配置されている。

ビードコア３０は、カーカスプライ２０の端部を挟んで、そのタイヤ幅方向の内側及び外側に配置されたタイヤ周方向に延びる複数のビードワイヤ３１、３２からなり、ビードワイヤ３１、３２を、それぞれカーカスプライ２０の両側面に沿って、タイヤ半径方向内側から外側に向けて順次積層して形成され、それらでカーカスプライ２０の端部をタイヤ幅方向の両側から挟み込んで係止する。また、このビードコア３０のタイヤ半径方向外側には、硬質ゴムからなるビードフィラ（図示せず）が隣接して設けられており、タイヤ半径方向最外側に位置する各ビードワイヤ３１、３２の外周位置から、それぞれタイヤ半径方向外側に向かって先細り状に延びるように形成され、カーカスプライ２０の両側に沿って配置されている。

ここで、ビードワイヤ３１、３２は、所定の断面形状（ここでは略円形状）の線材であり、例えばメッキ処理を施した鋼線又はスチール素線の単線、複数本のスチール素線を撚り合わせたスチールコード、若しくは樹脂を含浸させた有機繊維コード等が使用できる。また、本実施形態のビードコア３０は、異なる２つの径のビードワイヤ３１、３２からなり、これらをカーカスプライ２０の端部に沿って、略タイヤ半径方向及びタイヤ幅方向に交互に互い違いに複数配置し、これらでカーカスプライ２０の端部を略ジグザグ状等に挟み込んで係止する。

図２は、この空気入りタイヤ１のビード部２付近の一部を拡大して示す斜視図であり、カーカスプライ２０に配置されたカーカスコード２１と、ビードコア３０内のビードワイヤ３１、３２とを抜き出して模式的に示す。
このビードコア３０は、図示のように、所定径に形成された大径な（太い）ビードワイヤ３１と、それよりも小径な（細い）ビードワイヤ３２と、からなり、それらをカーカスプライ２０（カーカスコード２１）端部の両側のそれぞれに、カーカスプライ２０（カーカスコード２１の長手方向）に沿って交互に所定間隔で、かつ互いに略平行になるように複数（図では６段）配置している。

また、このビードコア３０では、カーカスプライ２０の両側間で、大径なビードワイヤ３１と小径なビードワイヤ３２とを、カーカスプライ２０を挟んで対向するよう互い違いに配置している。即ち、両ビードワイヤ３１、３２を、カーカスプライ２０の両側間で配置順序をずらせて互い違いに同じ数だけ配置するとともに、それらを、大径なビードワイヤ３１と小径なビードワイヤ３２とがカーカスプライ２０を挟んで向かい合うように配置して、両側のビードワイヤ３１、３２を対向させている。

ビードコア３０は、このようにしてカーカスプライ２０側の対向面が互いに噛み合うような凹凸面になるようにビードワイヤ３１、３２を配置し、これら対向する複数のビードワイヤ３１、３２の凹凸面でカーカスプライ２０の端部を挟み込んで係止する。この挟み込まれたカーカスプライ２０（カーカスコード２１）の端部は、対向するビードワイヤ３１、３２同士（凹凸面）の噛み合いで、大径なビードワイヤ３１により対向する小径なビードワイヤ３２側に押し込まれて変位して屈曲する。その結果、カーカスプライ２０の端部は、全体としてジグザグ状や波状等、ビードワイヤ３１、３２の形状や配置等に応じた屈曲形状に変形し、ビードコア３０（ビードワイヤ３１、３２）により噛み込まれるようにして係止される。

なお、この空気入りタイヤ１では、カーカスプライ２０の両側のそれぞれに、大径及び小径なビードワイヤ３１、３２を１組として、この組を少なくとも２段以上で８段以下（ワイヤの断面本数では４本以上１６本以下）（ここでは３段、６本）、かつ、それぞれ同じ段数配置している。また、大径なビードワイヤ３１の径を、小径なビードワイヤ３２の径の１．２〜４．０倍の範囲内に形成している。更に、この空気入りタイヤ１では、カーカスプライ２０の最端部（切断端部）をビードコア３０（最内側のビードワイヤ３１、３２）の内周面から突出させ、タイヤ半径方向最内側（図では最下側）のビードワイヤ３１、３２により、カーカスプライ２０の切断端（図では下端）から所定距離だけタイヤ半径方向外側に離れた位置を挟み込んでいる。この突出長さは、空気入りタイヤ１の種類やサイズ等に応じて０．５〜５ｍｍ程度に形成され、ここでは約１ｍｍ程度突出させている。

以上説明した空気入りタイヤ１を製造するには、例えばグリーンタイヤ（生タイヤ）の成型時に剛体コア等の外面にカーカスプライ２０を配置する前に、まず、その下層となるタイヤ構成部材の外面の所定位置に、ビードワイヤ３１、３２をタイヤ周方向に沿って巻き付ける。この巻き付けは、各１本ずつの大径及び小径なビードワイヤ３１、３２を１組とし、これをタイヤ半径方向内側から外側に向かって所定回数、順次半径を大きくしながら行い、これにより、ビードコア３０のカーカスプライ２０を挟んだ一方側（タイヤ幅方向内側）を形成する。次に、その上にカーカスプライ２０を配置した後、ビードワイヤ３１、３２を、カーカスプライ２０を挟んで前記一方側のビードワイヤ３１、３２と対向する所定位置に同様に巻き付けて、ビードコア３０のカーカスプライ２０を挟んだ他方側（タイヤ幅方向外側）を形成し、これら両側のビードワイヤ３１、３２によりカーカスプライ２０の端部を挟み込む。

続いて、他のタイヤ構成部材を貼り付ける等してグリーンタイヤを成型し、加硫金型内で加硫成型して製品タイヤを製造する。この加硫成型時に、内型からの圧力でビード部２が外型に押し付けられてビードコア３０に両側から圧力が作用し、カーカスプライ２０を挟んで互い違いに対向配置されたビードワイヤ３１、３２が互いに噛み合い、それらで挟み込んだカーカスプライ２０の端部を、ジグザグ状等に屈曲させて係止してビードコア３０（ビード部２）に固定する。

本実施形態の空気入りタイヤ１は、このビードワイヤ３１、３２の噛み合いにより、カーカスプライ２０の端部を屈曲させて噛み込むように係止するため、カーカスプライ２０及びカーカスコード２１の端部のビードコア３０からの引き抜け抵抗を増加させることができ、その係止力を高めて強い力で確実に係止することができる。加えて、カーカスプライ２０をビードコア周りに巻き上げずに係止できるため、上記したカーカスプライ２０の巻き上げ端部を挟んだビード部２の剛性段差及び、それに起因するセパレーションや故障の発生を防止することもできる。

また、この空気入りタイヤ１では、異なる２つの径のビードワイヤ３１、３２を交互に、かつカーカスプライ２０を挟んで対向するよう互い違いに配置したため、加硫成型時の圧力等が作用したときに、それらがカーカスプライ２０を挟んで噛み合う位置に自然に移動して配置される等、各ビードワイヤ３１、３２が所定の噛み合い位置からずれて成型され難く、カーカスプライ２０の端部を確実かつ均一に屈曲させて挟み込むことができる。その結果、カーカスプライ２０の端部をビードコア３０全体で略均等に係止でき、カーカスプライ２０から受ける力が一部のビードワイヤ３１、３２に集中せずに分散されるため、ビードワイヤ３１、３２の周囲のゴムに亀裂等が発生するのを抑制することができる。同時に、このビードコア３０の構造では、成型後には、各ビードワイヤ３１、３２が、その噛み合い位置から移動し難くなり、カーカスプライ２０端部の屈曲形状及び噛み込みを安定して維持できるため、カーカスプライ２０の端部を、より長期に渡って確実に係止することができる。

更に、この空気入りタイヤ１では、カーカスプライ２０の数を増加させずに、その端部の係止力を高めることができるため、カーカスプライ２０の増加による上記したサイド部の高剛性化及び、それに伴う操縦安定性能や乗り心地性能の低下等を防止することができる。

従って、本実施形態によれば、空気入りタイヤ１の操縦安定性能や乗り心地性能を低下させることなく、ビード部２に剛性段差が生じるのを防止できるとともに、カーカスプライ２０の端部をビードコア３０で確実かつ強固に係止することができる。これにより、カーカスプライ２０（カーカスコード２１）がビードコア３０から引き抜かれる引き抜け現象が生じるのを効果的に防止できる等、ビード部２の強度を確保してその耐久性を向上させることができる。

ここで、カーカスプライ２０の最端部は、両側のタイヤ半径方向最内側のビードワイヤ３１、３２の内周面に対して突出させて配置するのが望ましい。このようにすることで、それら各ビードワイヤ３１、３２によるカーカスプライ２０の挟み込み位置が、カーカスプライ２０の切断端から離れた位置になり、その端部をビードコア３０により確実に係止でき、かつ加硫成型時にビードコア３０内に空気溜まりが生じるのを防止することができる。この突出長さは、カーカスプライ２０の最端部をビードワイヤ３１、３２の内周面から確実に突出させつつ、上記した各効果が得られる充分な長さに設定され、空気入りタイヤ１の種類やサイズ等にもよるが、０．５〜５ｍｍ程度が望ましく、１〜３ｍｍ程度がより望ましい。

また、カーカスプライ２０の端部を複数回屈曲させて充分な係止効果を得るため、ビードコア３０は、カーカスプライ２０の両側のそれぞれに、大径及び小径なビードワイヤ３１、３２を１組として、この組を少なくとも２段（ワイヤの断面本数では４本）、より好ましくは３段以上配置して形成するのが望ましい。これが２段よりも少ない場合には、カーカスプライ２０の端部の屈曲及び、それを挟み込むビードワイヤ３１、３２の数が不充分となり、端部の係止力が不足して、カーカスプライ２０がビードコア３０から抜け易くなる恐れがある。この段数が多いほど、その分だけ端部の係止力が高くなりカーカスプライ２０がビードコア３０から抜け難くなるが、必要以上に多くするとビード部２のリム組性能が低下するため、段数は８段以下にするのが望ましい。

更に、大径なビードワイヤ３１の径は、小径なビードワイヤ３２の径の１．２〜４．０倍の範囲内になるように形成するのが望ましい。これは、１．２倍未満では、両ビードワイヤ３１、３２の径の差が小さくなり過ぎ、カーカスプライ２０の屈曲（変位量）も小さくなって、充分な係止力が得られない恐れがあるからである。また、４．０倍よりも大きいと、両ビードワイヤ３１、３２の径の差が大きくなり過ぎて小径なビードワイヤ３２の存在が薄くなり、やはりカーカスプライ２０の屈曲及び係止力が小さくなるとともに、小径なビードワイヤ３２が加硫成型時に位置ずれし易くなり、所定の噛み合い位置に配置し難くなる恐れがあるからである。

なお、これら各ビードワイヤ３１、３２には、上記したように、鋼線やスチール素線の単線、スチールコード、有機繊維コード等が使用でき、例えば、鋼線としては、従来から使用されている線径が０．８〜２．０ｍｍ程度の通常の硬鋼線材や、その表面にブロンズメッキ処理を施した線材等を使用できる。また、ビードワイヤ３１、３２は、直径が０．８〜２．０ｍｍ程度の断面略円形状のスチール素線の単線や、一辺が０．８〜３．０ｍｍ程度の正方形や長方形等の断面矩形状のスチール製の角線等であってもよく、ブラスメッキ処理した線径が０．１５〜０．５ｍｍ程度のスチール素線を、複数本撚り合わせたスチールコード等の金属製のコードであってもよい。同様に、ビードワイヤ３１、３２は、有機繊維コード、例えば総繊度が３，０００〜１０，０００ｄｔｅｘ程度のナイロン、ポリエステル、アラミド等の繊維コードにＲＦＬ（レゾルシン・フォルムアルデヒド・ラテックス）樹脂等のゴムとの接着性を有する硬化性樹脂を含浸させた撚りコード等でもよい。

また、本実施形態では、断面円形状のビードワイヤ３１、３２を使用したが、これらは、例えば断面楕円形状や矩形状、多角形状等、他の断面形状のものであってもよい。このように、ビードワイヤ３１、３２を他の断面形状に形成した場合には、主に、それぞれ対向するビードワイヤ３１、３２のカーカスプライ２０を挟み込んで変位させる方向（以下、変位方向という）のワイヤ断面幅（太さ）により、カーカスプライ２０の屈曲量（変位量）が変化する。従って、このような断面円形状以外のビードワイヤ３１、３２の場合に、その径というときには、上記した変位方向のワイヤ断面幅（太さ）のことをいう。

更に、本実施形態のカーカスプライ２０は、複数本の並列されたカーカスコード２１からなるが、このカーカスプライ２０は、例えば複数本の並列させたカーカスコード２１をゴムで被覆してシート状の反物とし、それを裁断等して所定形状に形成したものを使用してもよく、又は、ゴムで被覆した１本のカーカスコード２１を所定長さに切断し、１本ずつ下層のタイヤ構成部材上にラジアル方向に配置して形成してもよい。

加えて、カーカスプライ２０は、ゴムで被覆された１本のカーカスコード２１を、切断せずにビード部２で折り返して連続配置して形成（以下、折り返し構造のカーカスプライという）してもよい。この折り返し構造のカーカスプライ２０は、例えば１本のゴム被覆カーカスコード２１を、一方のビード部２から他方のビード部２までラジアル方向に配置し、そこで折り返してタイヤ周方向に所定距離だけ離れた位置で、他方のビード部２に向かって再びラジアル方向に配置して折り返し、これを順次タイヤ周方向にずらせて繰り返し行い、タイヤ周方向の全体に亘って配置して形成される。このように、１本のカーカスコード２１によりカーカスプライ２０を形成すれば、カーカスプライ２０及び空気入りタイヤ１の製造効率を効果的に向上させることができる。

以上、２種類のビードワイヤ３１、３２により形成したビードコア３０について説明したが、次に、１種類のビードワイヤによりビードコアを形成する他の実施形態について説明する。
図３は、この他の実施形態のビード部２付近の一部を拡大して示す斜視図であり、カーカスプライ２０のカーカスコード２１と、ビードコア５０内のビードワイヤ５１とを抜き出して模式的に示す。

このビードコア５０のビードワイヤ５１は、図示のように、断面円形状に形成されるとともに、所定径に形成された径の大きい（太い）大径部５１Ａと、それよりも径の小さい（細い）小径部５１Ｂとが、長手方向に沿って交互に所定ピッチで繰り返し形成されている。これら大径部５１Ａ及び小径部５１Ｂは、ビードワイヤ５１の径を連続して又は不連続に変化させて形成できるが、本実施形態のビードワイヤ５１では、その径を長手方向に沿って連続して変化させて交互に所定ピッチで拡径及び縮径させている。これにより、最大径位置を中心にその長手方向の両方向の所定範囲を含む大径部５１Ａ（少なくとも平均径よりも大径な凸部）と、それよりも全体として径が小さく、最小径位置を中心にその長手方向の両方向の所定範囲を含む小径部５１Ｂ（少なくとも平均径よりも小径な凹部）とを、交互に形成している。また、このビードワイヤ５１では、その表面を滑らかに連続して湾曲する曲面状に形成するとともに、大径部５１Ａの最大径を小径部５１Ｂの最小径の１．２〜４．０倍の範囲内に形成している。

ビードコア５０は、このような形状の１種類のビードワイヤ５１を、カーカスプライ２０（カーカスコード２１）の端部の両側のそれぞれに、タイヤ周方向に延びるように配置しつつ、カーカスプライ２０（カーカスコード２１の長手方向）に沿って所定間隔で、かつ互いに略平行になるように複数（図では６段）配置している。また、このビードコア５０では、カーカスプライ２０の両側のそれぞれで、互いに隣接するそれぞれのビードワイヤ５１の大径部５１Ａと小径部５１Ｂとを、タイヤ周方向に所定距離だけずらせて互い違いに配置し、隣接する一方のビードワイヤ５１の大径部５１Ａを他方のビードワイヤ５１の小径部５１Ｂにそれぞれ隣接して位置させ、それらが互いに噛み合うように対向させて配置している。更に、このビードコア５０では、カーカスプライ２０の両側のビードワイヤ５１を、カーカスプライ２０を挟んで向かい合う位置に隣接して配置するとともに、これら互いに隣接するそれぞれのビードワイヤ５１の大径部５１Ａと小径部５１Ｂとを、上記と同様にタイヤ周方向にずらせて互い違いに配置し、カーカスプライ２０を挟んで両ビードワイヤ５１の大径部５１Ａと小径部５１Ｂとを対向させている。

ビードコア５０は、このようにしてカーカスプライ２０側の対向面が互いに噛み合うような凹凸面になるようにビードワイヤ５１を配置し、その長手方向及びカーカスコード２１の長手方向に沿って凹凸を繰り返す凹凸面を形成し、これら対向する複数のビードワイヤ５１の凹凸面でカーカスプライ２０の端部を挟み込んで係止する。この挟み込まれたカーカスプライ２０（カーカスコード２１）の端部は、対向するビードワイヤ５１同士（凹凸面）の噛み合いで、各大径部５１Ａにより対向する小径部５１Ｂ側に押し込まれて変位して屈曲する。その結果、カーカスプライ２０の端部は、全体としてジグザグ状や波状等、ビードワイヤ５１の形状や配置等に応じた屈曲形状に変形し、ビードコア５０（ビードワイヤ５１）により噛み込まれるようにして係止される。

なお、ここでは、ビードワイヤ５１を、カーカスプライ２０の両側のそれぞれに、４段以上１６段以下（ここでは６段）の同じ段数配置している。また、上記したカーカスプライ２０（図２参照）と同様に、このカーカスプライ２０でも、その最端部（ここでは折り返し端部）を、ビードコア５０（タイヤ半径方向最内側のビードワイヤ５１）の内周面から０．５〜５ｍｍ程度（ここでは約１ｍｍ程度）突出させている。ただし、このカーカスプライ２０は、１本のカーカスコード２１により形成された折り返し構造のカーカスプライ２０であり、その製造効率を向上させている。

以上説明したビードコア５０を備える空気入りタイヤ１も、上記と同様にグリーンタイヤの成型及び加硫成型等を経て製造される。この加硫成型時に、ビードコア５０に両側から作用する圧力により、カーカスプライ２０を挟んで対向するビードワイヤ５１の大径部５１Ａと小径部５１Ｂとが互いに噛み合い、それらで挟み込んだカーカスプライ２０の端部をジグザグ状等に屈曲させて係止する。

従って、このビードコア５０でも、カーカスプライ２０の端部を屈曲させて噛み込むように強固に係止できる等、上記したビードコア３０（図２参照）と同様の各効果等を得ることができる。それに加えて、このビードコア５０では、１種類のビードワイヤ５１によりカーカスプライ２０の端部を屈曲形状にして係止できるため、２種類のビードワイヤ３１、３２を用意する必要がある上記したビードコア３０（図２参照）に比べて、製造効率をより向上させることもできる。また、このビードコア５０では、１種類のビードワイヤ５１を、その中心線をジグザグ状に配置等せずに、タイヤ周方向及びカーカスプライ２０に沿って中心線を合わせて配置する等、規則的に配置するだけで複数のビードワイヤ５１のカーカスプライ２０側の面が凹凸面になるため、カーカスプライ２０を係止する凹凸面を容易に形成することができ、その端部を確実に係止することができる。

ここで、カーカスプライ２０を、より均一に屈曲させて係止するため、その両側のそれぞれで、互いに隣接するビードワイヤ５１の大径部５１Ａと小径部５１Ｂとが互いに噛み合うように、ビードワイヤ５１を配置するのが望ましい。また、カーカスプライ２０の端部を複数回屈曲させて充分な係止効果を得るため、ビードコア５０は、カーカスプライ２０の両側のそれぞれに、ビードワイヤ５１を４段、より好ましくは６段以上配置して形成するのが望ましい。これが４段よりも少ない場合には、カーカスプライ２０の端部の屈曲及び、それを挟み込むビードワイヤ５１の数が不充分となり、端部の係止力が不足して、カーカスプライ２０がビードコア５０から抜け易くなる恐れがある。この段数が多いほど、その分だけ端部の係止力が高くなりカーカスプライ２０がビードコア５０から抜け難くなるが、必要以上に多くするとビード部２のリム組性能が低下するため、段数は１６段以下にするのが望ましい。

更に、ビードワイヤ５１は、その径を長手方向に沿って連続して変化させる等して、例えば、タイヤ周方向断面の表面形状を、円弧、又は楕円弧、又は正弦波形状等の曲線を組み合わせた形状、又は、それら１以上の形状を任意に組み合わせた形状に形成する等、その表面を、滑らかに湾曲等して連続する曲面状に形成するのが望ましい。このようにすることで、ビードワイヤ５１の表面でカーカスコード２１や周囲のゴム等を傷つけるのを防止でき、それらに起因する欠陥や故障等が発生するのを抑制できる。

加えて、ビードワイヤ５１は、大径部５１Ａの最大径が小径部５１Ｂの最小径の１．２〜４．０倍の範囲内になるように形成するのが望ましい。これは、１．２倍未満では、大径部５１Ａ及び小径部５１Ｂの径の差が小さくなり過ぎ、カーカスプライ２０の屈曲（変位量）も小さくなって、充分な係止力が得られない恐れがあり、逆に、４．０倍よりも大きいと、それらの差が大きくなり過ぎて小径部５１Ｂの存在が薄くなり、やはりカーカスプライ２０の屈曲及び係止力が小さくなるからである。

なお、本実施形態では、カーカスプライ２０の両側のそれぞれで、及びカーカスプライ２０を挟んで、隣接するビードワイヤ５１のそれぞれの大径部５１Ａと小径部５１Ｂとを対向させて配置したが、これらは、それぞれ最大径位置と最小径位置とがタイヤ周方向等にある程度ずれた状態で対向していてもよい。このような場合でも、カーカスプライ２０側の面に凹凸が形成され、カーカスプライ２０を屈曲させて係止することができる。また、このビードワイヤ５１には、上記したビードワイヤ３１、３２と同様に、種々の鋼線やスチール素線の単線、スチールコード、有機繊維コード等が使用でき、その断面形状も、同様に円形状以外の他の形状に形成しもよい。従って、ビードワイヤ５１の径とは、上記した変位方向のワイヤ断面幅（太さ）のことである。

（タイヤ試験）
本発明の効果を確認するため、以上説明した２種類の構造のビード部２（ビードコア３０、５０）（図２、図３参照）等を備えた実施例の空気入りタイヤ１（図１参照）（以下、実施品１、２という）と、１つの径のビードワイヤでビードコアを形成した従来例（比較例）の空気入りタイヤ１（以下、従来品という）とを試作し、以下の条件でタイヤ耐久性試験及び走行試験を行った。

実施品と従来品はいずれも、ＪＡＴＭＡ ＹＥＡＲ ＢＯＯＫ（２００６、日本自動車タイヤ協会規格）で定めるタイヤサイズ２０５／４５Ｒ１７（外径６１６ｍｍ）の乗用車用ラジアルプライタイヤであり、使用リムはリム幅７インチの７Ｊ×１７である。

各タイヤ（図１参照）にはそれぞれ、上記した１層のカーカスプライ２０、２層のベルト層１０、１１、１層のベルト補強層１２、及びビードフィラ（図示せず）等を配置した。カーカスプライ２０は、ナイロンを撚って直径０．７ｍｍにしたカーカスコード２１を、ビード部２での配置（打ち込み）間隔が５０本／５０ｍｍになるようにラジアル方向に配置して形成した。ベルト層１０、１１は、直径０．２５ｍｍのスチール単線を３本撚った１×３タイプのスチールコードを、それぞれ５０本／５０ｍｍの間隔で配列させて形成したが、各ベルト層１０、１１のコードは、タイヤ周方向に対して互いに逆方向の３０°の角度で傾斜させて交差（交錯）させた。ベルト補強層１２は、直径０．７ｍｍに撚ったナイロンコードを、ベルト層１０、１１の外周側にタイヤ周方向に沿うようにスパイラル状に巻き付け、４０本／５０ｍｍの間隔で配置して形成した。また、トレッドゴム１３や各溝１４等も同じように形成したが、ビードコア３０、５０は、各タイヤ毎に異なるように形成した。

実施品１（図２参照）では、直径が２．４ｍｍと１．２ｍｍの硬鋼線材の単線をブロンズメッキ処理した２種類のビードワイヤ３１、３２を、上記したように互い違いに配置してビードコア３０を形成し、これにより、カーカスプライ２０の端部を挟み込んで屈曲させて係止した。具体的には、カーカスプライ２０のタイヤ幅方向内側では、タイヤ半径方向最内側に２．４ｍｍの大径なビードワイヤ３１を、その外側に１．２ｍｍの小径なビードワイヤ３２を配置し、これら２本を１組として順次サイドウォール方向（半径が大きくなる方向）に向かって３回巻き付け、計６段のビードワイヤ３１、３２を配置した。一方、カーカスプライ２０の逆側（外側）では、大径なビードワイヤ３１と小径なビードワイヤ３２の順序を逆にして同様に計６段、内側のビードワイヤ３１、３２と対向させて配置し、これらでカーカスプライ２０の端部を両側から挟み込んで係止した。また、実施品１のカーカスプライ２０は、所定長さに切断した複数本のカーカスコード２１から形成し、その最端部（切断端部）を、ビードコア３０（最内側のビードワイヤ３１、３２）の内周面から１ｍｍ程度突出させた。

実施品２（図３参照）では、ビードワイヤ５１として、大径部５１Ａ及び小径部５１Ｂを有する断面円形状のブロンズメッキ処理した１種類の硬鋼線材の単線を使用し、このビードワイヤ５１を、上記したように配置してビードコア５０を形成し、これにより、カーカスプライ２０の端部を挟み込んで屈曲させて係止した。具体的には、このビードワイヤ５１は、大径部５１Ａの最大径が２．４ｍｍに、小径部５１Ｂの最小径が１．２ｍｍになり、それら最大径位置と最小径位置の長手方向距離が１．８ｍｍになるように、その径を長手方向に沿って連続して滑らかに変化させ、交互に拡径及び縮径させて形成した。このビードワイヤ５１を、カーカスプライ２０の両側のそれぞれに、隣接するビードワイヤ５１の大径部５１Ａと小径部５１Ｂとを対向させて互い違いに、タイヤ半径方向内側から外側に向かって６回巻き付けてビードコア５０を形成し、これらによりカーカスプライ２０の端部を両側から挟み込んで係止した。また、実施品２のカーカスプライ２０は、１本のカーカスコード２１により形成した折り返し構造のカーカスプライ２０であり、その最端部（折り返し端部）を、ビードコア５０（最内側のビードワイヤ５１）の内周面から１ｍｍ程度突出させた。

これらに対し、従来品１では、直径が１．６ｍｍの単一径のビードワイヤを、カーカスプライ２０の端部の両側に、それぞれカーカスプライ２０を挟んで対向するよう６回巻き付けてビードコアを形成し、これにより、カーカスプライ２０の端部を屈曲させずに直線状に挟み込んで係止した。従来品１のビードワイヤの材質やカーカスプライ２０等の他の構成は実施品１と同様である。

耐久性試験は、各タイヤを７Ｊ×１７のリムにリム組みして内圧２２０ｋＰａに調整し、ドラム径３ｍの表面が平滑な鋼製ドラムを備えたドラム試験機（周辺温度４４±３℃）を用いて実施した。試験は、各タイヤを、ドラム上で速度８０ｋｍ／ｈの一定速度で走行（回転）させ、まず、６ｋＮの荷重を負荷した状態で１０時間走行させた後、次に、負荷荷重を１ｋＮ増やして同じく１０時間走行させ、更に負荷荷重を１ｋＮ増やして１０時間走行させ、このように、１０時間毎に負荷荷重を１ｋＮずつ増やしながらタイヤに故障が発生するまで走行させて行った。なお、各タイヤに発生した故障は、いずれもカーカスプライ２０（カーカスコード２１）がビードコアのビードワイヤ間から引き抜かれてビード部２で発生していた。

この耐久性試験の試験結果は、各タイヤに故障が発生するまでの合計走行距離を計測し、各計測結果を、従来品を基準に比較して評価した。以下、試験結果について説明するが、各合計走行距離は、従来品の走行距離（４１５０ｋｍ）を１００とした指数で表し、その値が大きいほど結果が良好でビード部２の耐久性が高いことを示している。

試験の結果、合計走行距離指数は、従来品の１００に対して、実施品１では１１８、実施品２では１２３と大きくなっており、両実施品１、２ともに合計走行距離が長くなり、ビード部２の耐久性が大きく向上したことが分かった。

次に、各タイヤを実車に装着してテストコースにて走行試験を行い、操縦安定性能と乗り心地性能とを比較評価した。
その結果、実施品１、２及び従来品との間で差は認められなかった。

以上の結果から、本発明により、空気入りタイヤ１の操縦安定性能や乗り心地性能を低下させることなく、ビード部２に剛性段差が生じるのを防止でき、かつカーカスプライ２０の端部をビードコアで確実に係止して引き抜け現象が生じるのを防止でき、ビード部２の強度を確保して耐久性を向上できることが証明された。

本実施形態の空気入りタイヤの構造を模式的に示すタイヤ幅方向の断面図である。 本実施形態の空気入りタイヤのビード部付近の一部を拡大して示す斜視図である。 他の実施形態の空気入りタイヤのビード部付近の一部を拡大して示す斜視図である。 従来の空気入りタイヤのビード部を示すタイヤ幅方向の断面図である。

符号の説明

１・・・空気入りタイヤ、２・・・ビード部、３・・・トレッド部、４・・・サイド部、１０・・・ベルト層、１１・・・ベルト層、１２・・・ベルト補強層、１３・・・トレッドゴム、１４・・・溝、２０・・・カーカスプライ、２１・・・カーカスコード、３０・・・ビードコア、３１・・・ビードワイヤ、３２・・・ビードワイヤ、５０・・・ビードコア、５１・・・ビードワイヤ、５１Ａ・・・大径部、５１Ｂ・・・小径部。

Claims (6)

1. 一対のビード部間に渡って延びるカーカスプライと、前記ビード部に配置され、前記カーカスプライの端部をタイヤ周方向に延びる複数のビードワイヤで両側から挟み込んで係止するビードコアと、を備えた空気入りタイヤであって、
   前記複数のビードワイヤは、交互に配置された大径なビードワイヤと小径なビードワイヤとからなり、前記カーカスプライを挟んで前記大径なビードワイヤと前記小径なビードワイヤとが対向するように配置され、前記挟み込んだカーカスプライの端部を前記大径なビードワイヤにより対向する前記小径なビードワイヤ側に屈曲させることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 請求項１に記載された空気入りタイヤにおいて、
   前記大径なビードワイヤの径が、前記小径なビードワイヤの径の１．２〜４．０倍の範囲内にあることを特徴とする空気入りタイヤ。
3. 一対のビード部間に渡って延びるカーカスプライと、前記ビード部に配置され、前記カーカスプライの端部をタイヤ周方向に延びる複数のビードワイヤで両側から挟み込んで係止するビードコアと、を備えた空気入りタイヤであって、
   前記ビードワイヤは、各々長手方向に沿って大径部と小径部とを交互に有し、
   前記複数のビードワイヤは、隣接するそれぞれの前記大径部と前記小径部とが対向するように、かつ前記カーカスプライを挟んでそれぞれの前記大径部と前記小径部とが対向するように配置され、前記挟み込んだカーカスプライの端部を前記大径部により対向する前記小径部側に屈曲させることを特徴とする空気入りタイヤ。
4. 請求項３に記載された空気入りタイヤにおいて、
   前記ビードワイヤの前記大径部及び小径部を、該ビードワイヤの径を長手方向に沿って連続して変化させて交互に拡径及び縮径させて形成したことを特徴とする空気入りタイヤ。
5. 請求項３又は４に記載された空気入りタイヤにおいて、
   前記ビードワイヤは、前記大径部の最大径が前記小径部の最小径の１．２〜４．０倍の範囲内にあることを特徴とする空気入りタイヤ。
6. 請求項３ないし５のいずれかに記載された空気入りタイヤにおいて、
   前記ビードワイヤのタイヤ周方向断面の表面形状が、円弧、又は楕円弧、又は正弦波形状を組み合わせた形状、又は、それらを任意に組み合わせた形状に形成されていることを特徴とする空気入りタイヤ。

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