JP2013151198A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】ビードワイヤの締め付け力を維持しながら、嵌合圧を低減し、リム組み時の作業性及びビード部の耐久性を向上させた空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】ビード部４にビードコア５が配された空気入りタイヤ１である。前記ビードコア５は、第１のビードワイヤ９Ａと、式（１）で示される伸びαが前記第１のビードワイヤ９Ａよりも大きい第２のビードワイヤ９Ｂとを含む。第２のビードワイヤ９Ｂは、タイヤ半径方向の最も内側に少なくとも一本配される。
伸びα（％）＝ΔＬ／Ｌ×１００…（１）
Ｌ：無荷重でのビードワイヤ長さ
ΔＬ：単位荷重を作用させた時の伸び量
【選択図】図２

Description

本発明は、ビードコアの締め付け力を維持しながら、嵌合圧を低減し、リム組み時の作業性及び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。

乗用車用の空気入りタイヤのビードコアは、１本又は複数本のビードワイヤをタイヤ周方向に連続的に巻回して構成される。また、タイヤの各種性能を向上させるため、様々な態様のビードコアが提案されている。例えば、タイヤの軽量化を目的として、ビードワイヤの一部に有機繊維が用いられたビードコア（特許文献１参照）や、ロードノイズの吸収を目的として、ビードコア内部に振動吸収用の空隙が設けられたビードコア（特許文献２参照）が提案されている。

特開平７−９６７２０号公報 特開２００５−３３５５８４号公報

他方、近年、乗用車用の空気入りタイヤは低偏平化が著しく、またパンク状態でも走行可能なランフラットタイヤが増加している。このため、ビードコアの締め付け力を向上してリムずれ及びリム外れを抑制することが特に要求されている。このような要求に対し、通常、ビードコアの幅を広げたり、ビードコアに配されたビードワイヤの本数を増加するという対応がとられている。これにより、ビードコアの締め付け力が向上し、リムずれ及びリム外れが抑制される。

しかしながら、ビードコアの締め付け力が大きくなると、リム組み時、ビード部がリムに設けられたハンプを乗り越え難くなり、ハンプを乗り越えさせる時にの充填される空気圧（以下、この空気圧を「嵌合圧」と呼ぶ。）が大きくなる。このような大きな嵌合圧では、タイヤのビード部がハンプを乗り越えてリムフランジ面に密着したときの衝撃が過大となって、ビード部に損傷が生じてビード部の耐久性を低下させるおそれがある。

本発明は、以上のような問題に鑑み案出されたもので、ビードコアに配されたビードワイヤを、第１のビードワイヤと、この第１のビードワイヤよりも伸びが大きい第２のビードワイヤとを用いて形成するとともに、伸びの大きい前記第２のビードワイヤをタイヤ半径方向の最も内側に配することを基本として、ビードコアの締め付け力を維持しながら、嵌合圧を低減し、リム組み時の作業性及びビード部の耐久性を向上させた空気入りタイヤを提供することを主たる目的としている。

本発明のうち、請求項１記載の発明は、ビード部にビードコアが配された空気入りタイヤであって、タイヤ回転軸を含むタイヤ子午線断面において、前記ビードコアは、複数本のビードワイヤからなり、前記ビードワイヤは、第１のビードワイヤと、式（１）で示される伸びαが前記第１のビードワイヤよりも大きい第２のビードワイヤとを含み、前記第２のビードワイヤは、前記ビードコアのタイヤ半径方向の最も内側に少なくとも一本配されたことを特徴としている。
伸びα（％）＝ΔＬ／Ｌ×１００…（１）
Ｌ：無荷重でのビードワイヤ長さ
ΔＬ：単位荷重を作用させた時の伸び量

また請求項２記載の発明は、前記ビードコアは、タイヤ軸方向に並んだ複数本のビードワイヤからなるビードワイヤ層が、タイヤ半径方向に複数重なって構成され、前記第２のビードワイヤは、タイヤ半径方向の最も内側のビードワイヤ層である最内側ビードワイヤ層に少なくとも１本配された請求項１記載の空気入りタイヤである。

また請求項３記載の発明は、前記第２のビードワイヤは、前記最内側ビードワイヤ層のタイヤ軸方向の最も外側に配されている請求項２記載の空気入りタイヤである。

また請求項４記載の発明は、前記最内側ビードワイヤ層の全てが、前記第２のビードワイヤである請求項２又は３記載の空気入りタイヤである。

また請求項５記載の発明は、前記第２のビードワイヤは、式（２）で示される伸びの差βが、２０％以下である請求項１乃至４のいずれかに記載の空気入りタイヤである。
伸びの差β（％）＝（α２−α１）／α２×１００…（２）
α１：第１のビードワイヤの伸び
α２：第２のビードワイヤの伸び

また請求項６記載の発明は、前記第２のビードワイヤは、破断強度が前記第１のビードワイヤの破断強度の９０％以上である請求項１乃至５のいずれかに記載の空気入りタイヤである。

また請求項７記載の発明は、前記第１のビードワイヤはスチールワイヤであり、前記第２のビードワイヤは有機繊維コードである請求項１乃至６のいずれかに記載の空気入りタイヤである。

また請求項８記載の発明は、前記ビードコアは、前記ビードワイヤがタイヤ周方向に巻回されてなり、前記第２のビードワイヤは、前記第１のビードワイヤと一体に接続されてタイヤ周方向に連続する請求項１乃至７のいずれかに記載の空気入りタイヤである。

また請求項９記載の発明は、前記第１及び第２のビードワイヤは、夫々複数本のフィラメントを撚り合わせたコードからなり、前記第２のビードワイヤの撚り構造が、前記第１のビードワイヤの撚り構造と異なる請求項１乃至８のいずれかに記載の空気入りタイヤである。

本発明の空気入りタイヤは、ビードコアが、第１のビードワイヤと、この第１のビードワイヤよりも伸びが大きい第２のビードコアとを含み、この第２のビードワイヤは、タイヤ半径方向の最も内側に少なくとも一本配される。このような空気入りタイヤは、第１のビードワイヤがビードコアの締め付け力を維持する一方、ビード部がハンプを乗り越える際には、ビードコアの最もタイヤ半径方向内側に配される第２のビードワイヤが局部的に大きく伸びるため、嵌合圧を低減させることができ、リム組み時の作業性及びビード部の耐久性が向上する。

本発明の空気入りタイヤの一実施形態を示す断面図である。 図１のビード部を拡大した部分断面図である。 ハンプを乗り越える際のビード部の部分断面図である。 本発明の一実施形態を示すビードコアの断面図である。 本発明の一実施形態を示すビードコアの断面図である。 本発明の一実施形態を示すビードコアの断面図である。 （ａ）は、撚り構造の一例を示したビードワイヤの拡大図、（ｂ）は（ａ）のビードワイヤよりも撚り回数が少ないビードワイヤの拡大図、（ｃ）は単線ワイヤに波くせ付けを施したビードワイヤの拡大図である。

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図１は本実施形態の空気入りタイヤ１の正規状態におけるタイヤ軸を含むタイヤ子午線断面図である。ここで、正規状態とは、タイヤを正規リムにリム組みし、かつ、正規内圧を充填した無負荷の状態とする。以下、特に言及しない場合、タイヤの各部の寸法はこの正規状態で測定された値とする。

また前記「正規リム」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、当該規格がタイヤ毎に定めるリムであり、例えばＪＡＴＭＡであれば標準リム、ＴＲＡであれば "Design Rim" 、ＥＴＲＴＯであれば "Measuring Rim" とする。さらに「正規内圧」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている空気圧であり、ＪＡＴＭＡであれば最高空気圧、ＴＲＡであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば "INFLATION PRESSURE" とするが、タイヤが乗用車用である場合には１８０ｋＰａとする。

図１に示されるように、本実施形態の空気入りタイヤ１は、トレッド部２からサイドウォール部３を経てビード部４のビードコア５に至るカーカス６と、このカーカス６のタイヤ半径方向外側かつトレッド部２の内部に配されたベルト層７と、前記ビードコア５からタイヤ半径方向外方に向かって先細状にのびるビードエーペックスゴム８とが設けられており、この例では乗用車用のラジアルタイヤが示される。

また、前記カーカス６は、１枚のカーカスプライ６Ａからなり、トレッド部２からサイドウォール部３をへてビード部４のビードコア５に至るトロイド状の本体部６ａと、ビードコア５の周りでタイヤ軸方向内側から外側に折り返された折返し部６ｂとを含む。また、前記カーカスプライ６Ａは、カーカスコードをトッピングゴムで被覆したコードプライであって、本実施形態では前記カーカスコードがタイヤ赤道Ｃに対して例えば７５〜９０゜の角度で傾けて配されている。カーカスコードには、ポリエステルコード、ナイロン、レーヨン、アラミドなどの有機繊維コードが好適であり、必要によりスチールコードを採用することができる。

前記ベルト層７は、ベルトコードがタイヤ赤道Ｃに対して、例えば１５〜３５度の角度で傾斜して配列された２枚のベルトプライ７Ａ、７Ｂを、ベルトコードが交差する向きにタイヤ半径方向で重ね合わされて構成される。このベルトコードには、例えば、スチールコード、アラミド又はレーヨン等が好適に採用される。

前記ビードエーペックスゴム８は、硬質のゴムからなり、前記本体部６ａと折返し部６ｂとの間に配され、かつビードコア５からタイヤ半径方向外方に向かって先細状にのびる。これにより、ビード部４及びサイドウォール部３が補強される。

図２は、ビード部４を拡大した部分断面図であり、前記ビードコア５は、複数本のビードワイヤ９がタイヤ周方向に巻回されて構成される。本実施形態のビードコア５は、タイヤ軸方向に並んだ４本のビードワイヤ９からなるビードワイヤ層１０が、タイヤ半径方向に４段重なることにより、断面略矩形状をなす。ビードワイヤ９の本数及びビードコア５の断面形状は、本実施形態のものに限定されるものではない。

前記ビードワイヤ９は、第１のビードワイヤ９Ａと、下記の式（１）で示される伸びαが前記第１のビードワイヤ９Ａよりも大きい第２のビードワイヤ９Ｂとを含む。なお、両ワイヤを識別し易くするため、図面において、第２のビードワイヤ９Ｂにのみハッチングが施されている。
伸びα（％）＝ΔＬ／Ｌ×１００…（１）
Ｌ：無荷重でのビードワイヤ長さ
ΔＬ：単位荷重を作用させた時の伸び量

前記伸びαは、ビードワイヤ９がスチールワイヤである場合は、ＪＩＳ Ｇ３５１０の「スチールタイヤコード試験方法」における切断荷重及び切断時全伸び（６．４項）に準拠して測定され、ビードワイヤ長さ（つかみ間隔）２５０mm、引張速度１２５mm/minで、単位荷重を作用させたときの伸び量を測定して算出される。また、ビードワイヤ９が有機繊維コードである場合は、ＪＩＳ Ｌ１０１７の「化学繊維タイヤコード試験方法」の項において「一定荷重伸び率（８．７項）」の「標準時試験」により測定した一定荷重時の伸び率として前記伸びαが測定される。

第１のビードワイヤ９Ａは、ビードコア５の締め付け力を維持するためにビードコア５の主要部分を構成する一方、第２のビードワイヤ９Ｂは、嵌合圧を低減させるため、タイヤ半径方向の最も内側に少なくとも一本配される。これにより、第１のビードワイヤ９Ａがビードコア５全体としての締め付け力を維持する一方、第２のビードワイヤ９Ｂが最もビードベース面１２に近い箇所に配されるため、リム組み時には、第２のビードワイヤ９Ｂが局部的に伸び、ビードベース面１２がハンプ１１ａを乗り越える際の移動が容易となる。このため、嵌合圧を効果的に低減させることができ、リム組み時の作業性及びビード部４の耐久性が向上する。なお、本明細書において、「締め付け力」とは、正規状態でのビードベース面１２からリムベース面１１ｂに作用する圧力を意味する。

本実施形態では、第２のビードワイヤ９Ｂは、タイヤ半径方向の最も内側のビードワイヤ層１０である最内側ビードワイヤ層１０Ａに少なくとも１本配される。これにより、ビードベース面１２がハンプ１１ａを乗り越える際、最内側ビードワイヤ層１０Ａに配された第２のビードワイヤ９Ｂが局部的に伸び、嵌合圧が低減する。

また、第２のビードワイヤ９Ｂは、最内側ビードワイヤ層１０Ａのタイヤ軸方向の最も外側に配されるのが好ましい。この場合、断面略矩形のビードコア５のヒール側の角部に、伸びの大きい第２のビードワイヤ９Ｂが配されるため、図３に示されるように、リム組み時、ビードヒール１２ａがハンプ１１ａに接触した状態で空気圧が充填された際、ハンプ１１ａに最初に押圧されるビードコア５の角部に配された第２のビードワイヤが局部的に大きく伸び、ビードヒール１２ａ及びビードベース面１２がハンプ１１ａを乗り越え易くなり、効果的に嵌合圧が低減する。

図４乃至図６には、ビードコア５の他の実施形態が示される。
嵌合圧が高い場合は、図４に示されるように、最内側ビードワイヤ層１０Ａのヒール側の複数本（この例では２本）のビードワイヤ９が第２のビードワイヤ９Ｂで構成されても良い。また、図５に示されるように、最内側ビードワイヤ層１０Ａの全てが、第２のビードワイヤ９Ｂで構成されても良い。必要に応じて第２のビードワイヤ９Ｂの本数が変更されることにより、ビードコア５の締め付け力を維持しながら、効果的に嵌合圧が低減する。

また、ビードコア５のヒール側の角部がハンプ１１ａを乗り越える際の抵抗が特に大きい場合は、図６に示されるように、最内側ビードワイヤ層１０Ａのヒール側の複数本のビードワイヤ９のみならず、そのタイヤ半径方向外側のビードワイヤ層１０のタイヤ軸方向の最も外側のビードワイヤ９とが、第２のビードワイヤ９Ｂで構成されるのが好適である。これにより、ビードヒール１２ａがハンプ１１ａを乗り越える際、３本の第２のビードワイヤ９Ｂが伸びるため、より一層嵌合圧が低減しうる。

前記第２のビードワイヤ９Ｂの本数は、特に限定されるものではないが、少なすぎると、嵌合圧の低減効果が十分に発揮され難く、逆に、多くなると、ビードコア５の締め付け力が低下するおそれがある。このような観点から、第２のビードワイヤ９Ｂの本数は、全てのビードワイヤ９に対して好ましくは２％以上、より好ましくは４％以上、さらに好ましくは６％以上が望ましく、また好ましくは４５％以下、より好ましくは３５％以下、さらに好ましくは２５％以下に設定されるのが望ましい。

前記第２のビードワイヤ９Ｂの伸びαは、第１のビードワイヤ９Ａよりも大きく設定されるが、大き過ぎると、通常走行時、第２のビードワイヤ９Ｂの伸びが過度に大きくなり、他のビードワイヤ９の負担が大きくなるおそれがあり、逆に小さ過ぎると、嵌合圧の低減効果が十分に発揮され難くなる。このような観点から、第２のビードワイヤ９Ｂは、下記の式（２）で示される伸びの差βが、２０％以下、より好ましくは１０％以下が望ましく、また５％以上、より好ましくは８％以上が望ましい。
伸びの差β（％）＝（α２−α１）／α２×１００…（２）
α１：第１のビードワイヤの伸び
α２：第２のビードワイヤの伸び

ビードコア５を構成するビードワイヤ９は、通常走行時、１本でも破断すると、それがきっかけとなって連鎖的に他のビードワイヤ９に破断が生じるおそれがある。このため、第２のビードワイヤ９Ｂの破断強度は、第１のビードワイヤ９Ａの破断強度の９０％以上であることが望ましく、より好ましくは９５％以上が望ましい。これにより、第１及び第２のビードワイヤ９Ａ及び９Ｂ間での破断強度の差を減じ、ビードワイヤ９の連鎖的な破断が抑制される。また、第２のビードワイヤ９Ｂが、第１のビードワイヤ９Ａより破断強度が大きい場合も望ましい。なお、前記破断強度は、前記伸びαの測定方法に準拠して測定され、試験片切断時の切断荷重を破断強度とする。

図７には、ビードワイヤ９のいくつかの実施形態が示される。
第１のビードワイヤ９Ａは、例えばスチールワイヤが望ましく、本実施形態では、図７（ａ）に示されるように、伸びが小さいスチールの単線ワイヤで構成される。これにより、十分な締め付け力が発揮され、リムずれ及びリム外れが防止される。また、第１のビードワイヤ９Ａは、第２のビードワイヤ９Ｂよりも伸びαが小であれば良く、図７（ｂ）や（ｃ）に示されるように、スチールフィラメント９ａを撚り合わせたスチールコードも採用しうる。

第２のビードワイヤ９Ｂは、伸びαが第１のビードワイヤ９Ａよりも大きいものが採用され、本実施形態では、図７（ｂ）又は（ｃ）に示されるように、複数のスチールのフィラメント９ａを撚り合わせたコードからなるスチールワイヤが採用される。これにより、第２のビードワイヤ９Ｂには第１のビードワイヤ９Ａよりも大きい伸びαが与えられる。

第２のビードワイヤは、スチールの単線ワイヤが採用されても良い。この場合、第２のビードワイヤ９Ｂの伸びαを、第１のビードワイヤ９Ａよりも大にするべく、例えば図７（ｄ）に示されるように、第２のビードワイヤ９Ｂの断面積が、第１のビードワイヤ９Ａの断面積よりも小に設定される。なお、図７（ｄ）に示されるように、第２のビードワイヤ９Ｂに、波くせ付けが施されても良い。

また、第２のビードワイヤ９Ｂは、第１のビードワイヤ９Ａと一体に接続されてタイヤ周方向に連続することが望ましい。これにより、タイヤ生産時、例えば１本のビードワイヤ９を連続して巻回することができ、生産性が向上しうる。なお、第１及び第２のビードワイヤ９Ａ及び９Ｂの接続は、例えばカシメ又は溶接により行われる。

さらに、第２のビードワイヤ９Ｂには、有機繊維コードも採用されうる。この場合、前記伸びの差βが大となり、効果的に嵌合圧が低減される他、ビードコア５の軽量化により、燃費性能が向上しうる。第２のビードワイヤ９Ｂの有機繊維コードとしては、例えばアラミド等の引張強度が高い有機繊維コードが好適である。

前記第１及び第２のビードワイヤ９Ａ及び９Ｂの両方に、複数本のフィラメント９ａを撚り合わせたコードを用いることもできる。この場合、第２のビードワイヤ９Ｂの撚り構造は、第１のビードワイヤ９Ａの撚り構造と異なる態様が採用される。例えば、図７（ａ）及び（ｂ）に示されるように、単位長さ当たりの撚り回数を相違させて、第１のビードワイヤよりも伸びαが大きい第２のビードワイヤ９Ｂが採用される。

本発明は、タイヤ軸方向両側のビードコア５に配されるが、必要に応じて、どちらか片側にのみ配されても良い。例えば、ハンプ１１ａ及びリムベース面１１ｂの形状が、タイヤ軸方向の一方側と他方側とで異なっており、一方側のハンプ１１ａ及びリムベース面１１ｂの形状が他方側よりも嵌合し難い形状の場合は、該一方側に、本発明のビードコア５が配されたビード部４を配する。これにより、両側に本発明のビードコア５を配するよりも、リムずれ性能が低下し難くなる。

以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。

図１の基本構造をなすサイズが１７５／６０Ｒ１５の空気入りタイヤが表１の仕様に基づき試作されるとともに、各試供タイヤについて、リムずれ量及び嵌合圧がテストされた。また、前記第２のビードワイヤが設けられていない従来タイヤが、比較例として同様のテストがされた。テスト方法は以下の通りである。

＜リムずれ量＞
各テストタイヤを１５×６ＪＪの正規リムに装着し、内圧２５０ｋＰａ充填後、室内にて７２時間自然放置後、車両に装着して、速度５０ｋｍ／ｈからの急停車を１度実施した後、タイヤとリムとのずれ量が測定された。結果は、比較例を１００とした指数であり、数値が小さい程リムずれ量が小さいことを示す。

＜嵌合圧＞
各テストタイヤを前記正規リムに装着する際の嵌合圧が測定された。結果は、比較例を１００とした指数であり、数値が小さい程嵌合圧が小さいことを示す。
テスト結果を表１に示す。

テストの結果、実施例１乃至９は、比較例と比べてリムずれ量及び嵌合圧が低減しているのが確認できる。

２ トレッド部
３ サイドウォール部
４ ビード部
５ ビードコア
６ カーカス
７ ベルト層
８ ビードエーペックスゴム
９ ビードワイヤ
１０ ビードワイヤ層
１１ リム

本発明の空気入りタイヤの一実施形態を示す断面図である。 図１のビード部を拡大した部分断面図である。 ハンプを乗り越える際のビード部の部分断面図である。 本発明の一実施形態を示すビードコアの断面図である。 本発明の一実施形態を示すビードコアの断面図である。 本発明の一実施形態を示すビードコアの断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、撚り構造の一例を示したビードワイヤの拡大図、（ｃ） は（ｂ）のビードワイヤよりも撚り回数が少ないビードワイヤの拡大図、（ｄ）は単線ワイヤに波くせ付けを施したビードワイヤの拡大図である。

Claims (9)

1. ビード部にビードコアが配された空気入りタイヤであって、
   タイヤ回転軸を含むタイヤ子午線断面において、前記ビードコアは、複数本のビードワイヤからなり、
   前記ビードワイヤは、第１のビードワイヤと、式（１）で示される伸びαが前記第１のビードワイヤよりも大きい第２のビードワイヤとを含み、
   前記第２のビードワイヤは、前記ビードコアのタイヤ半径方向の最も内側に少なくとも一本配されたことを特徴とする空気入りタイヤ。
   伸びα（％）＝ΔＬ／Ｌ×１００…（１）
   Ｌ：無荷重でのビードワイヤ長さ
   ΔＬ：単位荷重を作用させた時の伸び量
2. 前記ビードコアは、タイヤ軸方向に並んだ複数本のビードワイヤからなるビードワイヤ層が、タイヤ半径方向に複数重なって構成され、
   前記第２のビードワイヤは、タイヤ半径方向の最も内側のビードワイヤ層である最内側ビードワイヤ層に少なくとも１本配された請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. 前記第２のビードワイヤは、前記最内側ビードワイヤ層のタイヤ軸方向の最も外側に配されている請求項２記載の空気入りタイヤ。
4. 前記最内側ビードワイヤ層の全てが、前記第２のビードワイヤである請求項２又は３記載の空気入りタイヤ。
5. 前記第２のビードワイヤは、式（２）で示される伸びの差βが、２０％以下である請求項１乃至４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
   伸びの差β（％）＝（α２−α１）／α２×１００…（２）
   α１：第１のビードワイヤの伸び
   α２：第２のビードワイヤの伸び
6. 前記第２のビードワイヤは、破断強度が前記第１のビードワイヤの破断強度の９０％以上である請求項１乃至５のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
7. 前記第１のビードワイヤはスチールワイヤであり、前記第２のビードワイヤは有機繊維コードである請求項１乃至６のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
8. 前記ビードコアは、前記ビードワイヤがタイヤ周方向に巻回されてなり、
   前記第２のビードワイヤは、前記第１のビードワイヤと一体に接続されてタイヤ周方向に連続する請求項１乃至７のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
9. 前記第１及び第２のビードワイヤは、夫々複数本のフィラメントを撚り合わせたコードからなり、
   前記第２のビードワイヤの撚り構造が、前記第１のビードワイヤの撚り構造と異なる請求項１乃至８のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

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