JP2020026264A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】近年、環境負荷の低減の観点からタイヤの低燃費化が求められており、タイヤのさらなる軽量化が望まれていることから、ビードコアについて、強度等の性能を確保しつつ軽量化を図ることにより、軽量化を図った空気入りタイヤを提供することを目的とする。【解決手段】ビードコア２を備える空気入りタイヤ１０である。ビードコア２が、０．７５質量％を超える炭素を含有するスチールフィラメントを２〜１５本にて撚り合わせてなる撚りコードにより構成されている空気入りタイヤである。【選択図】図１

Description

本発明は、空気入りタイヤ（以下、単に「タイヤ」とも称する）に関し、詳しくは、ビードコアの改良に係る空気入りタイヤに関する。

一般に、空気入りタイヤは、トレッド部と、その両側から延びる一対のサイドウォール部およびビード部とを備え、一対のビード部間にトロイド状に延在するカーカスプライを骨格とする。カーカスプライの両端部は、一対のビード部にそれぞれ埋設された一対のビードコアの周りに巻き上げられ若しくは巻き付けられ、または、分割されたビードコアにより挟み込まれるなどによって係止される。

このようなビードコアとしては、特許文献１に開示されているように、通常、ビードワイヤを環状に複数回巻いたものが使用される。

特開２０１４−１９８５６５号公報

近年、環境負荷の低減の観点からタイヤの低燃費化が求められており、タイヤのさらなる軽量化が望まれている。これに伴い、ビードコアについても、強度等の性能を確保しつつ、軽量化を図ることが求められている。

そこで本発明の目的は、ビードコアの改良により強度を維持しながら軽量化を図った空気入りタイヤを提供することにある。

本発明者は、鋭意検討した結果、ビードコアを構成するビードワイヤを、１本のスチールフィラメントからなる単線コードから、複数本のスチールフィラメントを撚り合わせてなる撚りコードに変えることで、上記課題を解決できることを見出して、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の空気入りタイヤは、ビードコアを備える空気入りタイヤにおいて、
前記ビードコアが、０．７５質量％を超える炭素を含有するスチールフィラメントを２〜１５本にて撚り合わせてなる撚りコードにより構成されていることを特徴とするものである。

本発明のタイヤにおいては、前記撚りコードの撚り構造が、Ｌ＋Ｍ構造または１×Ｎ構造であることが好ましく、１＋６構造であることがより好ましい。また、本発明のタイヤにおいては、前記スチールフィラメントが、ブラスめっきされていることが好ましい。

本発明によれば、ビードコアの改良により強度を維持しながら軽量化を図った空気入りタイヤを実現することができた。

本発明の空気入りタイヤの一好適例を示す幅方向断面図である。 本発明の空気入りタイヤにおけるビードコアを構成する撚りコードの一好適例を示す軸方向に直交する方向の断面図である。 実施例１のビードコアを示す概略断面図である。 従来例１のビードコアを示す概略断面図である。

以下、本発明について、図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明の空気入りタイヤの一好適例の乗用車用タイヤを示す幅方向断面図である。

図示する乗用車用空気入りタイヤ１０は、接地部を形成するトレッド部１１と、このトレッド部１１の両側部に連続してタイヤ半径方向内方へ延びる一対のサイドウォール部１２と、各サイドウォール部１２の内周側に連続するビード部１３と、を備えている。トレッド部１１、サイドウォール部１２およびビード部１３は、一方のビード部１３から他方のビード部１３にわたってトロイド状に延びる１枚のカーカスプライ１からなるカーカスにより補強されている。また、図示する乗用車用タイヤ１０においては、一対のビード部１３にはそれぞれビードコア２が埋設され、カーカスプライ１は、このビードコア２の周りにタイヤ内側から外側に折り返して係止されている。

本発明においては、ビードコア２が、０．７５質量％を超える炭素を含有するスチールフィラメントを、２〜１５本にて撚り合わせてなる撚りコードにより構成されている点が重要である。ビードコアを構成するビードワイヤとして、従来使用されていた１本のスチールフィラメントからなる単線コードに代えて、上記高炭素鋼のスチールフィラメントからなる撚りコードを用いるものとしたことで、強度を維持しつつ、同一外径のビードワイヤとした場合におけるビードコア重量を低減でき、結果として強度を維持しながらタイヤの軽量化を図ることができるものとなった。また、従来使用されていた単線コードは伸線後に熱処理を施したスチールフィラメントからなるのに対し、上記撚りコードは伸線後に熱処理を施さないスチールフィラメントからなるので、より高い強度が得られる。よって、従来の単線コードを、同一外径の撚りコードに変えてスチール量を削減しても、ビードワイヤ自体の破断強度は向上するので、ビードコアとしての性能についても確保することができる。また、撚りコードからなるビードコア２としたことで、リムに対する嵌合性についても向上できる。

本発明において用いる上記スチールフィラメントの炭素含有量は、高強度を確保する観点から０．７５質量％を超えることが必要であり、好適には０．８０質量％以上、より好適には０．８２質量％以上であって、好適には１．１０質量％以下、より好適には１．０２質量％以下である。

本発明において、ビードコア２に用いる上記撚りコードの具体的な撚り構造としては、Ｌ＋Ｍ構造または１×Ｎ構造とすることができる。Ｌ＋Ｍ構造としては、例えば、Ｌ＝１〜３の整数であり、Ｍ＝２〜９の整数であるものが挙げられる。Ｌ＋Ｍ構造としては、具体的には、Ｌ本のコア部分とＭ本のシース部分とが同一線径のスチールフィラメントからなる場合、１＋６構造、３＋９構造、３＋８構造等が挙げられ、Ｌ本のコア部分とＭ本のシース部分とが異線径のスチールフィラメントからなる場合、１＋３構造、１＋５構造、１＋７構造、１＋９構造、１＋１２構造等が挙げられる。また、１×Ｎ構造としては、例えば、Ｎ＝２〜１２の整数であるもの、特には、Ｎ＝２〜５の整数であるものが挙げられ、具体的には、１×３構造、１×４構造、１×５構造、１×６構造、１×９構造、１×１２構造等が挙げられる。本発明においては、特には、耐久性およびコード強力に優れる観点から、図２に示すような、同一線径の７本のスチールフィラメント２１からなる１＋６構造の撚りコード２２を用いることが好ましい。

本発明において、上記スチールフィラメントとしては、炭素含有量の範囲を満足するものであれば、具体的な線径や物性値等については、所望のビードコア形状および性能に応じて適宜選択することができ、特に制限されない。例えば、上記スチールフィラメントの引張強さは、好適には２１５０ＭＰａ以上、より好適には２９４０ＭＰａ以上であって、好適には４３００ＭＰａ以下、より好適には４０００ＭＰａ以下である。また、ビードワイヤとしての撚りコードの破断強力は、タイヤ種にもよるが、好適には２３００Ｎ以上、より好適には２４２０Ｎ以上であって、好適には３５００Ｎ以下、より好適には３４００Ｎ以下である。

また、上記スチールフィラメントには、ゴムとの接着性を向上するために、めっきが施されていることが好ましい。めっきの種類としては、特に制限はなく、ブラス（銅−亜鉛（Ｃｕ−Ｚｎ））めっき、亜鉛（Ｚｎ）めっき、スズ（Ｓｎ）めっき、ブロンズ（銅−スズ（Ｃｕ−Ｓｎ））めっき等の他、銅−亜鉛−スズ（Ｃｕ−Ｚｎ−Ｓｎ）めっきや銅−亜鉛−コバルト（Ｃｕ−Ｚｎ−Ｃｏ）めっき等の三元めっきなどを挙げることができる。特には、ブラスめっきされたスチールフィラメントを用いることで、ゴムとの接着性がより向上するので、好ましい。ブロンズめっき等の場合、撚りコードにおけるスチールフィラメント間の隙間を、ブロンズめっきとの接着性に優れたゴム配合からなるインシュレーションゴムにより充填することが必要となるが、ブラスめっきを用いることで、ベルト等の他の部材に使用されるのと同様の汎用のコーティングゴムを用いても、接着性を確保できるメリットがある。

本発明のタイヤにおいては、ビードコアを、上記スチールフィラメントからなる撚りコードにより構成した以外の点については、特に制限されるものではなく、常法に従い構成することができる。また、図示するタイヤは乗用車用タイヤであるが、本発明においてはタイヤ種についても特に制限されず、トラック・バス用タイヤや、建設車両用タイヤ、二輪車用タイヤ、航空機用タイヤ、農業用タイヤ等にも好適に適用することができ、いかなるタイヤに適用するものであっても、本発明の所期の効果を得ることができる。

カーカスプライ１は、タイヤの骨格をなす部材であり、少なくとも１枚、例えば、１〜３枚で配置される。図示するタイヤ１０においては、一対のビード部１３にそれぞれビードコア２が埋設され、カーカスプライ１は、このビードコア２の周りにタイヤ内側から外側に折り返して係止されているが、カーカスプライ１の係止方法はこれには限定されない。カーカスプライ１の補強コードとしては、例えば、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のポリエステル、ナイロンなどの有機繊維コードを用いることができる。

図示するタイヤにおいては、カーカスプライ１のクラウン部タイヤ半径方向外側に、コード方向がタイヤ周方向に対して傾斜する２枚のベルト３ａ，３ｂからなるベルト層３が配置されている。ベルト層３は、少なくとも１枚、例えば、２〜４枚で配置され、２枚以上の場合には、少なくとも一部の層間でコード方向が交錯するよう配置される。ベルト層３の補強コードとしては、スチールコードの他、有機繊維コードを用いることもできる。

また、図示するタイヤにおいては、ベルト層３のタイヤ半径方向外側に、ベルト層３の全幅以上にわたって配置されるキャップ層４、および、ベルト層３の両端部を覆う領域に配置されるレイヤー層５のうちのいずれか一方または双方を設けることができる。キャップ層４およびレイヤー層５は、通常、多数本のコードを引き揃えてゴムにより被覆してなる一定幅のストリップを、タイヤ周方向に螺旋状に巻回することにより形成される。キャップ層４およびレイヤー層５はそれぞれ単独で設けてもよく、併用してもよい。また、２層以上のキャップ層４や２層以上のレイヤー層５の組み合わせであってもよい。

さらに、図示するタイヤにおいては、ビードコア２のタイヤ半径方向外側に、断面先細り状のビードフィラー６が配置されている。さらにまた、図示はしないが、タイヤの最内層には、通常、ゴム材料または樹脂材料からなるインナーライナーが配置されている。なお、タイヤに充填する気体としては、通常の、または酸素分圧を調整した空気の他、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスを用いることができる。

以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
下記の表１，２中に示す条件に従って、下側から順次、３本、４本、４本、４本にて、外径１．２６ｍｍのビードワイヤを並べて形成した列を積層したビードコアについて、検討を行った。各ビードコアの条件としては、ビードワイヤに使用するスチールフィラメントには下記表１，２中に示すめっきを施し、各ビードワイヤは、下記表１，２中に示す被覆ゴムにより被覆するものとした。実施例１および比較例１の撚りコードは同一外径０．４２ｍｍのスチールフィラメントを７本用いた構造であり、実施例２〜５の撚りコードはそれぞれ外径の異なる２種のスチールフィラメントを用いた構造であり、実施例６〜１０の撚りコードはそれぞれ同一外径のスチールフィラメントを用いた構造である。

図３に、実施例１のビードコアの概略断面図を、図４に、従来例１のビードコアの概略断面図を、それぞれ示す。図示する実施例１のビードコア３０は、スチールフィラメント３１を撚り合わせた撚りコード３２からなり、従来例１のビードコア４０は、スチールフィラメント４１よりなる単線コード４２からなる。

上記条件に従う各ビードワイヤの破断強力および各ビードコアの重量を算出して、重量については従来例１のビードコアを１００とする指数にて示した。これらの結果を、下記の表１，２中に併せて示す。

＊）括弧内はＬ＋Ｍ構造のＬ本のスチールフィラメント（コア部分のフィラメント）の引張強さを示す。

次に、上記条件に従う実施例１および従来例１のビードコアを試作して、これらを用いて、タイヤサイズ２０５／５５ Ｒ１６の供試タイヤを作製した。試作した各ビードコアの重量および各供試タイヤの重量を実測した結果を、それぞれ従来例１を１００とする指数にて、下記の表３中に示す。

上記表中に示すように、本発明によれば、ビードコアの強度を確保しつつ、重量を低減することができ、これを用いることで、従来よりも軽量化を図った空気入りタイヤが得られることが確かめられた。

１ カーカス
２，３０，４０ ビードコア
３ ベルト層
３ａ，３ｂ ベルト
４ キャップ層
５ レイヤー層
６ ビードフィラー
１０ 乗用車用空気入りタイヤ
１１ トレッド部
１２ サイドウォール部
１３ ビード部
２１，３１，４１ スチールフィラメント
２２，３２ 撚りコード
４２ 単線コード

Claims (4)

1. ビードコアを備える空気入りタイヤにおいて、
   前記ビードコアが、０．７５質量％を超える炭素を含有するスチールフィラメントを２〜１５本にて撚り合わせてなる撚りコードにより構成されていることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記撚りコードの撚り構造が、Ｌ＋Ｍ構造または１×Ｎ構造である請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. 前記撚りコードの撚り構造が、１＋６構造である請求項２記載の空気入りタイヤ。
4. 前記スチールフィラメントが、ブラスめっきされている請求項１〜３のうちいずれか一項記載の空気入りタイヤ。

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