JP2021167144A - ビード締め付け力予測方法、タイヤの製造方法及びタイヤ - Google Patents

ビード締め付け力予測方法、タイヤの製造方法及びタイヤ Download PDF

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Abstract

【課題】 設計パラメータからビード部の締め付け力を精度よく簡単に予測し得る方法、当該方法を用いたタイヤ製造方法及びタイヤを提供する。【解決手段】 ビード部4にビードコア5を備えたタイヤ1がホイールのリムRに装着されたときのビード部4の締め付け力BFを、予測する工程を含む、ビード締め付け力予測方法である。予測する工程は、ビードコアの内径IDw、リム径ODR及びビードコア5よりもタイヤ半径方向内側の厚さCtを用いて、ビード締め付け力BFを予測している。【選択図】 図2

Description

本発明は、タイヤのビード部の締め付け力を予測する方法、当該方法を用いたタイヤの製造方法及びタイヤに関する。
タイヤのビード部の締め付け力は、大きすぎるとリムへの取り付け作業性が悪化するおそれがあり、小さすぎるとリムずれ、リム外れ、空気漏れ等の問題が発生するおそれがある。例えば、下記特許文献1は、ビード部分のヒール面の形状を適正することで、締め付け力勾配及びビード締め付け力のばらつきを小さくした空気入りタイヤを提案している。
特開2017−193194号公報
しかしながら、特許文献1の空気入りタイヤは、試験機を用いてビード部の締め付け力を測定するか、シミュレーションでの構造計算をする必要があり、設計パラメータから簡単にビード締め付け力を予測することが望まれていた。
本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、設計パラメータからビード部の締め付け力を精度よく簡単に予測し得る方法、当該方法を用いたタイヤ製造方法及びタイヤを提供することを主たる目的としている。
本発明は、ビード部にビードコアを備えたタイヤがホイールのリムに装着されたときの前記ビード部の締め付け力を、下記式(1)を用いて予測する工程を含む、ビード締め付け力予測方法であることを特徴とする。
Figure 2021167144
ここで、
BF : ビード締め付け力[N]
εc : ビードコアよりもタイヤ半径方向内側の圧縮歪[%]
IDw: ビードコアの内径[mm]
ODR: リム径[mm]
Ct : ビードコアよりもタイヤ半径方向内側の厚さ[mm]
a1 : 圧縮歪から締め付け力を求めるための係数
a2 : 定数
本発明は、ビード部にビードワイヤから構成されたビードコアを備えたタイヤがホイールのリムに装着されたときの前記ビード部の締め付け力を、下記式(2)を用いて予測する工程を含む、ビード締め付け力予測方法であることを特徴とする。
Figure 2021167144
ここで、
BF : ビード締め付け力[N]
εc : ビードコアよりもタイヤ半径方向内側の圧縮歪[%]
IDw : ビードコアの内径[mm]
ODR : リム径[mm]
Ct : ビードコアよりもタイヤ半径方向内側の厚さ[mm]
BWST: ビードワイヤ構成
BWd : ビードワイヤ素線径
BWdn: ビードワイヤの最もタイヤ半径方向内側に並べられる本数[整数]
a3 : 圧縮歪から締め付け力を求めるための係数
a4 : ビードワイヤ構成から締め付け力を求めるための係数
a5 : 定数
本発明のビード締め付け力予測方法において、前記ビードコアよりタイヤ半径方向内側の厚さを、下記式(3)を用いて予測するのが望ましい。
Figure 2021167144
ここで、
ti : インナーライナーの厚さ[mm]
Ni : インナーライナーの数[整数]
tc : カーカスプライの厚さ[mm]
UNc: ビードコアよりもタイヤ半径方向内側に位置するカーカスプライの数[整数]
tch: チェーファーゴムの厚さ[mm]
Nch: チェーファーゴムの数[整数]
tj : その他の部材の厚さ[mm]
Nj : その他の部材の数[整数]
a6 : 定数
a7 : その他のゴムの厚さ[mm]
本発明のビード締め付け力予測方法において、許容されるリム径の最大値及び最小値を用いて、前記ビード締め付け力を予測するのが望ましい。
本発明は、上述のビード締め付け力予測方法により予測された前記ビード締め付け力が、1000〜10000Nとなるように前記ビード部を構成する工程を含む、タイヤの製造方法であることを特徴とする。
本発明は、上述のビード締め付け力予測方法により予測された前記ビード締め付け力が、1000〜10000Nのタイヤであることを特徴とする。
本発明のビード締め付け力予測方法は、ビード部にビードコアを備えたタイヤがホイールのリムに装着されたときの前記ビード部の締め付け力を、上記式(1)を用いて予測する工程を含んでいる。このようなビード締め付け力予測方法は、ビードコアの内径、リム径及びビードコアよりもタイヤ半径方向内側の厚さから、ビード部の締め付け力を予測することができる。このため、本発明のビード締め付け力予測方法は、設計パラメータからビード部の締め付け力を精度よく簡単に予測することができる。
本発明のビード締め付け力予測方法は、ビード部にビードワイヤから構成されたビードコアを備えたタイヤがホイールのリムに装着されたときの前記ビード部の締め付け力を、下記式(2)を用いて予測する工程を含んでいる。このようなビード締め付け力予測方法は、ビードコアの内径、リム径、ビードコアよりもタイヤ半径方向内側の厚さ、ビードワイヤ素線径及びビードワイヤの最もタイヤ半径方向内側に並べられる本数から、ビード部の締め付け力を予測することができる。このため、本発明のビード締め付け力予測方法は、設計パラメータからビード部の締め付け力を精度よく簡単に予測することができる。
本発明のタイヤの一実施形態を示す断面図である。 タイヤがホイールのリムに装着されたときを示す模式図である。
以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき詳細に説明される。
図1には、本実施形態のタイヤ1の正規状態における回転軸を含むタイヤ子午線断面図が示されている。本実施形態のタイヤ1は、乗用車等に装着されるゴム製の空気入りタイヤとして好適に用いられる。なお、タイヤ1は、乗用車用のゴム製空気入りタイヤに特定されるものではなく、例えば、重荷重用の空気入りタイヤや樹脂製の空気入りタイヤ等の様々なタイヤ1に応用され得る。
ここで、「正規状態」とは、タイヤ1がゴム製空気入りタイヤの場合、タイヤ1が正規リムにリム組みされ、かつ、正規内圧に調整された無負荷の状態である。以下、特に言及しない場合、タイヤ1の各部の寸法等は、この正規状態で測定された値である。
「正規リム」は、タイヤ1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ているリムであり、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" である。
「正規内圧」は、タイヤ1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" である。
図1に示されるように、本実施形態のタイヤ1は、タイヤ赤道Cを含んで環状に延びるトレッド部2と、トレッド部2の両側に延びる一対のサイドウォール部3と、サイドウォール部3に連なって延びる一対のビード部4とを含んでいる。本実施形態のビード部4は、ビードコア5を備えている。
タイヤ1は、例えば、一対のビード部4のビードコア5の間をトロイド状に跨るカーカス6を備えている。カーカス6は、少なくとも1枚、本実施形態では1枚のカーカスプライ6Aを含んでいる。カーカスプライ6Aは、例えば、タイヤ周方向に対して75〜90度の角度で配されたカーカスコード(図示省略)を含んでいる。カーカスコードとしては、例えば、芳香族ポリアミド又はレーヨン等の有機繊維コードが採用され得る。
カーカスプライ6Aは、例えば、一対のビードコア5間を跨って延びる本体部6aと、この本体部6aに連なり、かつ、ビードコア5の周りをタイヤ軸方向内側から外側に折り返された折返し部6bとを含んでいる。このようなカーカスプライ6Aは、ビードコア5のタイヤ半径方向内側に位置する部分を有している。
図2は、タイヤ1がホイールのリムRに装着されたときを示す模式図である。図2に示されるように、ビードコア5よりもタイヤ半径方向内側のゴム部材7は、例えば、タイヤ1がホイールのリムRに装着されたときに、図2において着色しているゴム部材7aに圧縮される。このため、タイヤ1がホイールのリムRに装着されたときには、ビード部4に締め付け力BFが発生している。このようなビード部4の締め付け力BFは、リムずれ、リム外れ等を抑制し、タイヤ1とリムRとの間の空気が漏れることを抑止することができる。
本実施形態のビード締め付け力予測方法は、ビード部4にビードコア5を備えたタイヤ1がホイールのリムRに装着されたときのビード部4の締め付け力BFを、下記式(1)を用いて予測する工程を含んでいる。
Figure 2021167144

ここで、
BF : ビード締め付け力[N]
εc : ビードコア5よりもタイヤ半径方向内側の圧縮歪[%]
IDw: ビードコア5の内径[mm]
ODR: リム径[mm]
Ct : ビードコア5よりもタイヤ半径方向内側の厚さ[mm]
a1 : 圧縮歪εcから締め付け力BFを求めるための係数
a2 : 定数
このようなビード締め付け力予測方法は、ビードコア5の内径IDw、リム径ODR及びビードコア5よりもタイヤ半径方向内側の厚さCtから、ビード部4の締め付け力BFを予測することができる。このため、本実施形態のビード締め付け力予測方法は、設計パラメータからビード部4の締め付け力BFを精度よく簡単に予測することができる。
なお、係数a1及び定数a2は、それぞれ、予めタイヤビード締め付け力試験機を用いて測定された値から、多変量解析等により実験的に求められるのが望ましい。また、ビードコア5よりもタイヤ半径方向内側の厚さCtは、例えば、ビードコア5のタイヤ軸方向の中心5cでの厚さCtを代表値とすることができる。
より好ましい態様として、ビード締め付け力予測方法は、許容されるリム径ODRの最大値及び最小値を用いて、ビード締め付け力BFを予測している。ここで、許容されるリム径ODRの最大値及び最小値は、JATMAであれば"リム径ODR±0.4mm"、TRAであれば"リム径ODR±0.4mm"、ETRTOであれば"リム周長±1.2mm"である。
このようなビード締め付け力予測方法は、許容されるリム径ODRの範囲において、常にリムへの取り付け作業性と、リムずれ、リム外れ、空気漏れ等の抑制とを両立させることができる。
次に、第2の実施形態のビード締め付け力予測方法が説明される。
第2の実施形態のビード部4は、ビードワイヤ8から構成されたビードコア5を備えている。第2の実施形態のビード締め付け力予測方法は、ビード部4にビードワイヤ8から構成されたビードコア5を備えたタイヤ1がホイールのリムRに装着されたときのビード部4の締め付け力BFを、下記式(2)を用いて予測する工程を含んでいる。
Figure 2021167144

ここで、
BF : ビード締め付け力[N]
εc : ビードコア5よりもタイヤ半径方向内側の圧縮歪[%]
IDw : ビードコア5の内径[mm]
ODR : リム径[mm]
Ct : ビードコア5よりもタイヤ半径方向内側の厚さ[mm]
BWST: ビードワイヤ構成
BWd : ビードワイヤ素線径[mm]
BWdn: ビードワイヤ8の最もタイヤ半径方向内側に並べられる本数[整数]
a3 : 圧縮歪から締め付け力を求めるための係数
a4 : ビードワイヤ構成から締め付け力を求めるための係数
a5 : 定数
このようなビード締め付け力予測方法は、ビードコア5の内径IDw、リム径ODR、ビードコア5よりもタイヤ半径方向内側の厚さCt、ビードワイヤ素線径BWd及びビードワイヤの最もタイヤ半径方向内側に並べられる本数BWdnから、ビード部4の締め付け力BFを予測することができる。このため、本実施形態のビード締め付け力予測方法は、設計パラメータからビード部4の締め付け力BFを精度よく簡単に予測することができる。
なお、係数a3、係数a4及び定数a5は、それぞれ、予めタイヤビード締め付け力試験機を用いて測定された値から、多変量解析等により実験的に求められるのが望ましい。また、ビードワイヤ8の最もタイヤ半径方向内側に並べられる本数BWdnは、例えば、図2の例では、3本である。
第2の実施形態のビード締め付け力予測方法は、上述のビード締め付け力予測方法と同様、許容されるリム径ODRの最大値及び最小値を用いて、ビード締め付け力BFを予測している。このようなビード締め付け力予測方法は、許容されるリム径ODRの範囲において、常にリムへの取り付け作業性と、リムずれ、リム外れ、空気漏れ等の抑制とを両立させることができる。
上記式(1)又は上記式(2)を用いてビード締め付け力を予測する方法において、ビードコア5よりタイヤ半径方向内側の厚さCtは、下記式(3)を用いて予測されるのが望ましい。
Figure 2021167144

ここで、
ti : インナーライナーの厚さ[mm]
Ni : ビードコア5よりもタイヤ半径方向内側に位置するインナーライナーの数[整数]
tc : カーカスプライ6Aの厚さ[mm]
UNc: ビードコア5よりもタイヤ半径方向内側に位置するカーカスプライ6Aの数[整数]
tch: チェーファーゴムの厚さ[mm]
Nch: ビードコア5よりもタイヤ半径方向内側に位置するチェーファーゴムの数[整数]
tj : その他の部材の厚さ[mm]
Nj : ビードコア5よりもタイヤ半径方向内側に位置するその他の部材の数[整数]
a6 : 定数
a7 : その他のゴムの厚さ[mm]
このようなビード締め付け力予測方法は、ビードコア5よりタイヤ半径方向内側の厚さCtを精度よく簡単に求めることができる。なお、ビードコア5よりもタイヤ半径方向内側に位置するインナーライナー、カーカスプライ6A、チェーファーゴム及びその他の部材は、存在しない場合には、それぞれの数として0が入力される。また、その他のゴムの厚さa7も、存在しない場合には、0が入力される。
次に、上述のビード締め付け力予測方法を用いたタイヤ1の製造方法が説明される。
本実施形態のタイヤ1の製造方法は、上述のビード締め付け力予測方法により予測されたビード締め付け力BFが、一定の範囲となるようにビード部4を構成する工程を含んでいる。
ビード締め付け力BFの一定の範囲は、好ましくは、1000〜10000Nである。予測されたビード締め付け力BFが1000Nよりも大きいことで、リムずれ、リム外れ、空気漏れ等を抑制することができる。このような観点から、ビード締め付け力BFの下限値は、好ましくは、1200Nであり、より好ましくは、1500Nであり、更に好ましくは、1700Nである。
予測されたビード締め付け力BFが10000Nよりも小さいことで、良好なリムへの取り付け作業性を維持することができる。このような観点から、ビード締め付け力BFの上限値は、好ましくは、8000Nであり、より好ましくは、7000Nであり、更に好ましくは、6500Nである。
次に、上述のビード締め付け力予測方法を用いたタイヤ1が説明される。
本実施形態のタイヤ1は、上述のビード締め付け力予測方法により予測されたビード締め付け力BFが、1000〜10000Nである。このようなタイヤ1は、リムへの取り付け作業性と、リムずれ、リム外れ、空気漏れ等の抑制とを両立することができる。
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、上述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得る。
図1の基本構造を有するタイヤが3種類試作され、実施例として、式(1)〜(3)を用いて、ビード締め付け力が計算された。比較例として、下記式(4)を用いて、ビード締め付け力が計算された。なお、係数a8及び定数a9は、それぞれ、予め別の測定された値から、実験的に求められた。
Figure 2021167144
ここで、
BF : ビード締め付け力[N]
Ct : ビードコアよりもタイヤ半径方向内側の厚さ[mm]
a8 : 厚さから締め付け力を求めるための係数
a9 : 定数
試作されたタイヤに対し、これらの計算結果である予測値と、タイヤビード締め付け力試験機を用いて測定されたビード締め付け力の測定結果との比較試験が行われた。結果は、予測値/測定値*100(%)の比で求められ、比が100に近いほど、測定値との差が小さく、予測精度に優れていることを示す。試験の結果が、表1に示される。
Figure 2021167144
試験の結果、いずれのタイヤにおいても、実施例のビード締め付け力の予測値は、比較例よりも測定値に近く、設計パラメータからビード部の締め付け力を精度よく簡単に予測可能であることが確認された。
1 タイヤ
4 ビード部
5 ビードコア

Claims (6)

  1. ビード部にビードコアを備えたタイヤがホイールのリムに装着されたときの前記ビード部の締め付け力を、下記式(1)を用いて予測する工程を含む、
    ビード締め付け力予測方法。
    Figure 2021167144
    ここで、
    BF : ビード締め付け力[N]
    εc : ビードコアよりもタイヤ半径方向内側の圧縮歪[%]
    IDw: ビードコアの内径[mm]
    ODR: リム径[mm]
    Ct : ビードコアよりもタイヤ半径方向内側の厚さ[mm]
    a1 : 圧縮歪から締め付け力を求めるための係数
    a2 : 定数
  2. ビード部にビードワイヤから構成されたビードコアを備えたタイヤがホイールのリムに装着されたときの前記ビード部の締め付け力を、下記式(2)を用いて予測する工程を含む、
    ビード締め付け力予測方法。
    Figure 2021167144
    ここで、
    BF : ビード締め付け力[N]
    εc : ビードコアよりもタイヤ半径方向内側の圧縮歪[%]
    IDw : ビードコアの内径[mm]
    ODR : リム径[mm]
    Ct : ビードコアよりもタイヤ半径方向内側の厚さ[mm]
    BWST: ビードワイヤ構成
    BWd : ビードワイヤ素線径
    BWdn: ビードワイヤの最もタイヤ半径方向内側に並べられる本数[整数]
    a3 : 圧縮歪から締め付け力を求めるための係数
    a4 : ビードワイヤ構成から締め付け力を求めるための係数
    a5 : 定数
  3. 前記ビードコアよりタイヤ半径方向内側の厚さを、下記式(3)を用いて予測する、請求項1又は2に記載のビード締め付け力予測方法。
    Figure 2021167144
    ここで、
    ti : インナーライナーの厚さ[mm]
    Ni : インナーライナーの数[整数]
    tc : カーカスプライの厚さ[mm]
    UNc: ビードコアよりもタイヤ半径方向内側に位置するカーカスプライの数[整数]
    tch: チェーファーゴムの厚さ[mm]
    Nch: チェーファーゴムの数[整数]
    tj : その他の部材の厚さ[mm]
    Nj : その他の部材の数[整数]
    a6 : 定数
    a7 : その他のゴムの厚さ[mm]
  4. 許容されるリム径の最大値及び最小値を用いて、前記ビード締め付け力を予測する、請求項1ないし3のいずれか1項に記載のビード締め付け力予測方法。
  5. 請求項1ないし4のいずれか1項に記載のビード締め付け力予測方法により予測された前記ビード締め付け力が、1000〜10000Nとなるように前記ビード部を構成する工程を含む、
    タイヤの製造方法。
  6. 請求項1ないし4のいずれか1項に記載のビード締め付け力予測方法により予測された前記ビード締め付け力が、1000〜10000Nである、
    タイヤ。
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