JP2019001413A - ビードコア及びその製造方法、空気入りタイヤ - Google Patents

ビードコア及びその製造方法、空気入りタイヤ Download PDF

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Abstract

【課題】本発明は、耐久性の高いビードコア、ビード部に該ビードコアを有する空気入りタイヤ、及びそのようなビードコアを得ることのできる、ビードコアの製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】本発明のビードコアは、１本以上のビードワイヤを被覆樹脂で被覆してなるストリップ部材が巻回されて段積みされた環状体を有するビードコアであって、前記環状体の軸方向断面において、隣接する段同士の界面は、非直線状である。本発明のビードコアの製造方法は、１本以上のビードワイヤを被覆樹脂で被覆してなるストリップ部材を巻回して段積みした環状体を形成する、環状体形成工程を含み、前記ストリップ部材は、ストリップ部材の延在方向に直交する断面において、前記環状体形成工程において隣接する段と接することとなる辺が非直線状である。【選択図】図１

Description

本発明は、ビードコア及びその製造方法、空気入りタイヤに関するものである。
従来、空気入りタイヤの部材を軽量化する等の目的により、被覆樹脂で被覆したビードワイヤからなるビードコアが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このようなビードコアにおいては、当該ビードワイヤの巻回数を少なくして生産性を高めるために、１本以上のビードワイヤを熱可塑性樹脂等の被覆樹脂で被覆したストリップ部材を段方向にのみ巻回して段積みした環状部材としたものも提案されている。かかるビードコアにおいては、隣接する段の被覆樹脂同士は、例えば溶着や接着により接合させることができる。
特開２０１１−２０７１５７号公報
しかしながら、上記の技術では、特に段積みした環状部材とした場合、タイヤに大きな横力等の力が作用した際等に、隣接する段の被覆樹脂の界面が剥離するおそれがあった。このため、被覆樹脂で被覆したストリップ部材を段方向に巻回して段積みしたビードコアの耐久性を向上させる余地があった。
そこで、本発明は、耐久性の高いビードコア、ビード部に該ビードコアを有する空気入りタイヤ、及びそのようなビードコアを得ることのできる、ビードコアの製造方法を提供することを目的とする。
本発明の要旨構成は、以下の通りである。
本発明のビードコアは、１本以上のビードワイヤを被覆樹脂で被覆してなるストリップ部材が巻回されて段積みされた環状体を有するビードコアであって、
前記環状体の軸方向断面において、隣接する段同士の界面は、非直線状であることを特徴とする。
本発明のビードコアによれば、ビードコアの耐久性を高めることができる。
本発明のビードコアでは、前記環状体の軸方向断面において、前記非直線状の前記界面は、前記環状体の軸方向の中央部に頂点を有し、該頂点から前記環状体の軸方向の両端に向かって、前記環状体の径方向の一方側に傾斜していることが好ましい。
この構成によれば、より一層ビードコアの耐久性を高めることができる。
本発明のビードコアの製造方法は、１本以上のビードワイヤを被覆樹脂で被覆してなるストリップ部材を巻回して段積みした環状体を形成する、環状体形成工程を含み、
前記ストリップ部材は、ストリップ部材の延在方向に直交する断面において、上辺及び下辺を有し、該上辺及び該下辺は、前記断面にて非直線状であることを特徴とする。
本発明のビードコアの製造方法によれば、耐久性の高いビードコアを得ることができる。
本発明のビードコアの製造方法では、前記断面において、前記上辺及び下辺は、前記ストリップ部材の幅方向の中央部に頂点を有し、該頂点から前記ストリップ部材の幅方向の両端に向かって、前記ストリップ部材の厚さ方向の一方側に傾斜していることが好ましい。
この方法によれば、より一層耐久性の高いビードコアを得ることができる。
本発明の空気入りタイヤは、ビード部を有し、該ビード部に上記のビードコアを有する。
本発明の空気入りタイヤによれば、耐久性の高いビードコアを有するものとすることができる。
本発明によれば、耐久性の高いビードコア、ビード部に該ビードコアを有する空気入りタイヤ、及びそのようなビードコアを得ることのできる、ビードコアの製造方法を提供することができる。
本発明の一実施形態にかかるビードコアをなす環状体の軸方向断面図である。 本発明の一実施形態のビードコアの概略側面図である。 本発明の他の実施形態のビードコアをなす環状体の軸方向断面図である。 本発明の別の実施形態のビードコアをなす環状体の軸方向断面図である。 ビード部に本発明の一実施形態にかかるビードコアを有する空気入りタイヤの、タイヤ幅方向部分断面図である。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に例示説明する。
図１は、本発明の一実施形態のビードコアをなす環状体の軸方向断面図である。本実施形態では、このビードコア１は、１本以上（図示例では２本）のビードワイヤ２を被覆樹脂３で被覆してなるストリップ部材４が巻回されて段積みされた（この断面では３段）環状体として構成されている。
この例では、１段のストリップ部材４で環状体の軸方向に並ぶビードワイヤ２は２本であるが、本発明は、この場合に特に限定されることなく、ビードワイヤ２の本数は、１本以上であればよい。また、図示例では、環状体は、この断面で３段段積みされた構成となっているが、２段以上であればよい。
ビードワイヤ２は、任意の既知の材料を用いることができ、例えばスチールコードを用いることができる。スチールコードは、例えば、スチールのモノフィラメント又は撚り線からなるものとすることができる。また、ビードワイヤ２は、有機繊維やカーボン繊維等を用いることもできる。
また、被覆樹脂３は、例えば、熱可塑性エラストマーや熱可塑性樹脂を用いることができ、また、熱や電子線によって架橋が生じる樹脂や、熱転位によって硬化する樹脂を用いることもできる。熱可塑性エラストマーとしては、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー（ＴＰＯ）、ポリスチレン系熱可塑性エラストマー（ＴＰＳ）、ポリアミド系熱可塑性エラストマー（ＴＰＡ）、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー（ＴＰＵ）、ポリエステル系熱可塑性エラストマー（ＴＰＣ）、動的架橋型熱可塑性エラストマー（ＴＰＶ）等が挙げられる。また、熱可塑性樹脂としては、ポリウレタン樹脂、ポリオレフィン樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリアミド樹脂等が挙げられる。さらに、熱可塑性樹脂としては、例えば、ＩＳＯ７５−２又はＡＳＴＭ Ｄ６４８に規定されている荷重たわみ温度（０．４５ＭＰａ荷重時）が７８°Ｃ以上、かつ、ＪＩＳ Ｋ７１１３に規定される引張降伏強さが１０ＭＰａ以上、かつ、同じくＪＩＳ Ｋ７１１３に規定される引張破壊伸び（ＪＩＳ Ｋ７１１３）が５０％以上、かつ、ＪＩＳ Ｋ７２０６に規定されるビカット軟化温度（Ａ法）が１３０°Ｃ以上であるものを用いることができる。ビードワイヤ２を被覆する被覆樹脂３の引張弾性率（ＪＩＳ Ｋ７１１３：１９９５に規定される）は、５０ＭＰａ以上が好ましい。また、ビードワイヤ２を被覆する被覆樹脂３の引張弾性率は、１０００ＭＰａ以下とすることが好ましい。なお、ここでいう被覆樹脂３には、ゴム（常温でゴム弾性を示す有機高分子物質）は含まれないものとする。
本実施形態のビードコア１では、段同士は、例えば、熱板溶着等で被覆樹脂３を溶融させながらストリップ部材４を巻回して、溶融した被覆樹脂３が固化されて接合されている状態である。一方で、段同士を接着剤等により接着することにより接合された状態であってもよい。
図２は、本発明の一実施形態のビードコアの概略側面図である。図２では、簡単のため、ビードワイヤ２のみを図示し（図２においてはビードワイヤ２の中心線を示している）、被覆樹脂３は図示を省略している。図２に示すように、ビードワイヤ２は、巻き始端Ｅ１からこの断面視で環状体の軸Ｏの周りに渦巻状に巻回されている。Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３は周回位置であり、この例では、巻き終端Ｅ２は、少なくとも点Ｆ３より延びている。従って、任意の径方向位置で見てビードワイヤ２がこの例では３段以上段積みされている。最も巻き終端Ｅ２側に位置する周回位置（この例では点Ｆ３）から巻き終端（この例では点Ｅ２）までのビードワイヤの長さ（オーバーラップ長さ）は、特には限定しないが、例えば、点Ｆ２から点Ｆ３までの周回距離の１／２００〜１９９／２００とすることができる。該周回距離の１／２００以上とすることにより、径方向（段方向）に隣接するビードワイヤ２間で被覆樹脂同士が接する面積を大きくして、例えば接着力や溶着力を高めることができ、張力負担も低減することができ、一方で、該周回距離の１９９／２００以下とすることにより、ビードコアを軽量化することができるからである。同様の理由により、オーバーラップ長さは、点Ｆ２から点Ｆ３までの周回距離の１／１００〜２／３とすることが好ましく、点Ｆ２から点Ｆ３までの周回距離の１／５０〜１／３とすることがより好ましい。
本実施形態では、１本以上のビードワイヤ２を被覆樹脂３で被覆してなるストリップ部材４を巻回して段積みした環状体を形成する（環状体形成工程）。本実施形態では、溶融状態の被覆樹脂３をビードワイヤ２の外周側に被覆し、冷却により固化させることによって、ストリップ部材４を形成する。そして、ビードコア１をなす環状体は、ストリップ部材４を巻回して段積みすることにより形成することができ、段同士の接合は、例えば、熱板溶着等で被覆樹脂３を溶融させながらストリップ部材４を巻回して、溶融した被覆樹脂３を固化することにより行うことができる。あるいは、段同士を接着剤等により接着することにより接合することもできる。
本実施形態のビードコア１では、環状体の軸方向断面において、隣接する段同士の界面は、非直線状である。具体的には、図１に示すように、環状体の軸方向断面において、非直線状の界面５は、環状体の軸方向の中央部（中心及びその周辺部、図示例では中心）に頂点５ａを有し、該頂点５ａから環状体の軸方向の両端に向かって、環状体の径方向の一方側（この例では径方向内側）に、この例では直線状に傾斜している。さらに具体的には、ストリップ部材４は、この断面において、上辺及び下辺を有し、該上辺及び該下辺は、この断面にて非直線状であり、ストリップ部材４の幅方向の中央部（中心及びその周辺部、図示例では中心）に頂点を有し、該頂点からストリップ部材４の幅方向の両端に向かって、ストリップ部材４の厚さ方向の一方側（この例では厚さ方向で図示の下側）に、この例では直線状に傾斜している。なお、ストリップ部材４の断面形状は、例えば押し出し機を用いて所期した形状に成形することができる。
以下、本実施形態の作用効果について説明する。
本実施形態のビードコア１では、上述したように、環状体の軸方向断面において、隣接する段同士の界面は、非直線状である。このため、該界面が直線状である場合に比して、段同士の接合面積が大きく、段同士の接合力が高い。
従って、タイヤに大きな横力等の力が作用し、ビードコア１内でせん断変形が生じた場合でも、ビードコア１がくずれにくく、ビードコア１の耐久性を高めることができる。
さらに、本実施形態では、環状体の軸方向断面において、非直線状の界面５は、環状体の軸方向の中央部に頂点５ａを有し、該頂点５ａから環状体の軸方向両端に向かって、環状体の径方向の一方側、特に径方向内側に傾斜しているため、界面が直線状である場合に比して、断面２次モーメントが大きい。タイヤ荷重下でのカーカスが引き抜かれる力によって、ビードコア１は、回転する力を受けるが、断面２次モーメントが大きく、また、回転を妨げる方向の傾斜を有していることにより回転しにくくなり、このことによってもビードコア１の耐久性を向上させることができる。
以上のように、本実施形態のビードコアによれば、その耐久性を向上させることができる。
また、非直線状とすることで、製造時の位置決め精度も向上し、品質を安定させることができる。
図３は、本発明の他の実施形態のビードコアをなす環状体の軸方向断面図である。図３に示す例でも、環状体の軸方向断面において、隣接する段同士の界面５は、非直線状であるが、その形状は、図１に示す例と異なっている。具体的には、図３に示すように、環状体の軸方向断面において、非直線状の界面５は、環状体の径方向の一方側（この例では径方向内側）に曲率中心を有するように湾曲した形状である。さらに具体的には、ストリップ部材４は、この断面において、上辺及び下辺を有し、該上辺及び該下辺は、この断面にて非直線状であり、ストリップ部材４の上辺及び下辺は、ストリップ部材４の厚さ方向の一方側（この例では厚さ方向の図示下側）に曲率中心を有するように湾曲した形状である。
図３に示す他の実施形態においても、該界面が直線状である場合に比して、段同士の接合面積が大きく、段同士の接合力が高い。また、該界面が直線状である場合に比して、断面２次モーメントが大きい。従って、ビードコア１の耐久性を向上させることができる。
図４は、本発明の他の実施形態のビードコアをなす環状体の軸方向断面図である。図４に示す例でも、環状体の軸方向断面において、隣接する段同士の界面５は、非直線状であるが、その形状は、図１、図３に示す例と異なっている。具体的には、図４に示すように、環状体の軸方向断面において、非直線状の界面５は、環状体の軸方向の一方側半部においては、環状体の径方向の一方側（この例では径方向内側）に曲率中心を有するように湾曲した形状であり、かつ、環状体の軸方向の他方側半部においては、環状体の径方向の他方側（この例では径方向外側）に曲率中心を有するように湾曲した形状である。さらに具体的には、ストリップ部材４は、この断面において、上辺及び下辺を有し、該上辺及び該下辺は、この断面にて非直線状であり、ストリップ部材４の上辺及び下辺は、ストリップ部材４の幅方向の一方側半部においては、ストリップ部材４の厚さ方向の一方側（この例では厚さ方向の図示下側）に曲率中心を有するように湾曲した形状であり、かつ、ストリップ部材４の幅方向の他方側半部においては、ストリップ部材４の厚さ方向の他方側（この例では厚さ方向の図示上側）に曲率中心を有するように湾曲した形状である。
図４に示す他の実施形態においても、該界面が直線状である場合に比して、段同士の接合面積が大きく、段同士の接合力が高い。従って、ビードコア１の耐久性を向上させることができる。
図５は、ビード部に本発明の一実施形態にかかるビードコアを有する空気入りタイヤの、タイヤ幅方向部分断面図である。図５においては、タイヤ赤道面ＣＬを境界とするタイヤ幅方向半部のみを示しているが、図示しない他方の半部についても同様の構成である。一例としては、図５に示すように、一対のビード部に本発明の一実施形態にかかるビードコア１を埋設し、該ビードコア１にトロイダル状に跨るカーカス６のタイヤ径方向外側に、図示例で２層のベルト層からなるベルト７を有している。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に何ら限定されるものではない。例えば、図１に示す例の変形例として、環状体の軸方向断面において、非直線状の界面５は、環状体の軸方向中央部に頂点５ａを有し、該頂点５ａからビードコア１の軸方向両端に向かって、環状体の径方向の他方側（径方向外側）に（例えば直線状に）傾斜するように構成してもよい。また、図１に示す例では、環状体の軸方向断面において、界面５は、頂点５ａを中心として環状体の軸方向に略対称な形状であるが、非対称でもよい。また、図３に示す例の変形例として、環状体の軸方向断面において、非直線状の界面５は、環状体の径方向の他方側（径方向外側）に曲率中心を有するように湾曲した形状としてもよい。また、図３に示す例では、湾曲形状の曲率が略一定であるが、曲率が変化してもよい。また、図４に示す例の変形例として、環状体の軸方向断面において、非直線状の界面５は、環状体の軸方向の一方側半部においては、環状体の段方向の他方側（径方向外側）に曲率中心を有するように湾曲した形状であり、かつ、環状体の軸方向の他方側半部においては、環状体の段方向の一方側（径方向内側）に曲率中心を有するように湾曲した形状としてもよい。
また、環状体の軸方向断面において、非直線状の界面５は、ジグザグ状、波状（矩形波状も含む）等様々な形状とすることができる。さらに、本発明では、環状体の周囲をさらなる被覆樹脂で被覆したビードコアとしてもよい。
また、上辺と下辺は、隣接する段同士の界面が重なる際に密着する形状であることが好ましい。前記のごとく形成すれば、熱溶着等の接合時に隙間を生じることなく製造可能となるため、接合強度を一段と増すことができる。さらに、段積み時における位置決め精度が増すので、製造時のばらつきが生じ難く、品質が向上する。
１：ビードコア、 ２：ビードワイヤ、 ３：被覆樹脂、 ４：ストリップ部材、
５：界面、 ５ａ：頂点、 ６：カーカス、 ７：ベルト

Claims (5)

  1. １本以上のビードワイヤを被覆樹脂で被覆してなるストリップ部材が巻回されて段積みされた環状体を有するビードコアであって、
    前記環状体の軸方向断面において、隣接する段同士の界面は、非直線状であることを特徴とする、ビードコア。
  2. 前記環状体の軸方向断面において、前記非直線状の前記界面は、前記環状体の軸方向の中央部に頂点を有し、該頂点から前記環状体の軸方向の両端に向かって、前記環状体の径方向の一方側に傾斜している、請求項１に記載のビードコア。
  3. １本以上のビードワイヤを被覆樹脂で被覆してなるストリップ部材を巻回して段積みした環状体を形成する、環状体形成工程を含み、
    前記ストリップ部材は、ストリップ部材の延在方向に直交する断面において、上辺及び下辺を有し、該上辺及び該下辺は、前記断面にて非直線状であることを特徴とする、ビードコアの製造方法。
  4. 前記断面において、前記上辺及び下辺は、前記ストリップ部材の幅方向の中央部に頂点を有し、該頂点から前記ストリップ部材の幅方向の両端に向かって、前記ストリップ部材の厚さ方向の一方側に傾斜している、請求項３に記載のビードコアの製造方法。
  5. 一対のビード部を有し、前記ビード部に、請求項１又は２に記載のビードコアを有する、空気入りタイヤ。
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