JP4173683B2

JP4173683B2 - ビード補強層を備えた空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP4173683B2
Application number: JP2002123119A
Authority: JP
Inventors: 耕二高比良
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2002-04-24
Filing date: 2002-04-24
Publication date: 2008-10-29
Anticipated expiration: 2022-04-24
Also published as: JP2003312217A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、操縦安定性能と乗り心地性能を同時に向上させる効果を有するビード補強層を備え、その生産性を向上させた空気入りタイヤに関するものである。
【０００２】
【従来技術】
自動車は性能向上と高速道路の整備に伴って高速で長時間走行されるようになってきた。タイヤにも各種の性能の向上が求められている。その中でも、特に、操縦性能と乗り心地性能の向上が強く求められている。
【０００３】
従来、操舵に対する応答性を高めて操縦性能を向上させるために、タイヤの横剛性と前後剛性を増加させる手法が広く知られている。例えば、ビードフィラーを高硬度ゴム組成物で形成するか、又は（及び）ビード部にカーカスコードと交差する方向にコードを配列したビード補強層を配設するなどの手法を採用し、カーカス剛性を増加させて横剛性と前後剛性を高くする手法が古くから行われている。
【０００４】
しかし、ビード部からサイド部にかけて剛性が一様に高くなれば、縦剛性も高くなって、走行中路面の凹凸に乗り上げて生じた振動をタイヤの変形によって緩和する能力が低下し、リムを介して車体に伝えられる振動が大きくなり、乗り心地性能が低下するようになる。
【０００５】
このように、操縦性能と乗り心地性能は二律背反の関係にあり、これらの古くから行われている剛性を増加させる手法では、操縦性能と乗り心地性能の両者の一方を損なわずに他方を向上させることは困難であり、両者をバランスさせることで性能要求に応えることが余儀なくされていた。
【０００６】
乗り心地性能を損なわずに操縦安定性能を向上させるために、特開昭６２−２９４０３号公報記載の発明では、多数のスチールコードまたは有機繊維コードをカーカスプライのコードに対してほぼ直角に配列してなるビード補強層をビード部からサイド部にかけて配置することで、周方向のカーカス剛性を高くし、乗り心地を損なわずに操縦安定性を向上させたタイヤが提案されている。
【０００７】
この提案例では、その製造法の記載がないので明確ではないが、コード補強層を製造する一般的な方法を採用し、すなわちタイヤ製造工程において、複数本のコードを並列してゴム被覆したストリップをタイヤ半製品の巻き上げ部などに長手方向を周方向にして貼り付け、その両端を接合してエンドレスのビード補強層を形成しているものと推定されるが、このような構造では、柔軟で形状を保ちにくいストリップの両端を接合してエンドレスにする場合、通常両端を重ねる接ぎ方、所謂重ね接ぎが行われる。両端が重なっている接合部分は、コード密度が周辺より高くなるために、局部的に剛性が高くなってユニフォミティが低下する難点がある。
【０００８】
この難点を解消するために、特開２００１−１８７５２１号公報記載の発明では、スチールコードを渦巻き状に巻回したコード補強層をビード部に配設し、上下方向の剛性の増加を抑制しながら前後方向の剛性を増加させて乗り心地と操縦安定性を向上させたタイヤが提案されている。この提案例では、長尺コードが巻回されているので、エンドレスにするための接合部分を実質的に有さない点では優れているが、長尺コードの巻回に時間がかかり、その分、生産性が低下し、製造コストが高くなる難点がある。
【０００９】
コードの巻回回数を低減するために、複数本のコードを並列してゴム被覆したリボンを渦巻き状に多数回巻回しながらビードフィラー表面に接着することも考えられるが、このようなリボンを渦巻状に巻回する場合、リボンが渦巻き状に一周するときのリボン内の渦巻き径方向で外方に位置するコードの軌跡が、内方に位置するコードの軌跡より長くなるにも拘わらず、リボン内のコードの長さは全て実質同じであるので、外側に位置するコードは内側に位置するコードと同じ渦巻き径になろうとして捲くれ上がり、リボン表面全面をビードフィラーに貼着することが困難となる。これを無理やり貼着すれば、渦巻き形状が乱れ、ユニフォミティ低下の原因になる。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑み、操縦安定性能と乗り心地性能を同時に向上させる効果を維持しながらコスト低減を図ることができる空気入りタイヤの提供を目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明者らは、操縦安定性能と乗り心地性能を同時に向上させる効果を維持することができるタイヤを提供するには、ビード補強層としてコードを渦巻き状に巻回して形成するのが効果的であるとの知見の下、複数本のコードを一度に巻回して、その巻回回数を低減しつつ外方に位置するコードの捲れ上がりを防止する方策について検討した。
【００１２】
その結果、同時に巻回する複数本の線状体（コード）を被包ゴムに埋設して、自転を容易にするために実質的に断面円形とした紐状体を用いて、これを渦巻状に巻回すれば、実質的に断面円形の紐状体は渦巻き径方向の配置が固定されず、紐状体自体が自転し、内部に位置する線状体が内側に位置になったり、外側になったりして相対位置を変えるので、複数本の線状体同士で巻回に必要な線状体長さに差異が生じないようになることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１３】
すなわち、本発明は、ビードフィラーを備えた一対のビードコア間にトロイド状に延在したカーカスと、該カーカスのクラウン部外面に配置されるベルトと、該ベルトを覆って配置するトレッドゴムと、該トレッドゴムに連なる一対のサイドウオールゴムとを備えた空気入りタイヤにおいて、ビード部からサイド部下方に至る領域にビード補強層が配設され、該ビード補強層は、複数本の線状体を被包ゴムに埋設して実質的に断面円形とされた紐状体が、タイヤ周方向に渦巻き状に多数回巻回されてなることを特徴とする空気入りタイヤを提供するものである。
【００１４】
上記構成によると、複数の線状体を相互に離隔して被包ゴムに埋設した断面が実質円形の紐状体をタイヤ周方向に渦巻き状に巻回してビード補強層を形成しているので、紐状体の巻回に従って、紐状体内の渦巻き径方向外方に位置する線状体の長さが相対的に短くなりかけると、巻回の際に発生する応力によって紐状体が自転し、外方の線状体が内方に、内方の線状体が外方に変位し、その際、自動的に各線状体の相対的長さが調節され、複数本の線状体の同時巻回が可能となる。
【００１５】
その結果、ストリップの両端を接合してエンドレスにする場合に生じるコード密度が部分的に高くなってユニフォミティ低下の原因になる接合個所が生じなくなり、また、同時に複数本の線状体が離隔されて巻回されるので、１本のコードを巻回する場合に比べて必要巻回回数が少なくなり、生産性を向上させることができる。
【００１６】
【発明の実施形態】
以下、本発明の一実施形態を図面を参照しながら説明する。図１は本発明のビード補強層を備えた空気入りタイヤの右半部横断面を示す。図１において、符号１はカーカス、２はカーカスプライ、３はビードコア、４はビード補強層、５はビードフィラーである。
【００１７】
カーカス１は、多数のコードをタイヤ周方向に対しほぼ直角に配列した単層又は複層のカーカスプライ２から構成されている。このカーカスプライ２は、断面が略楔形状のビードフィラー５を外周面に備えた一対のビードコア３間にトロイド状に延在され、その両端は、ビードコア３の周りでタイヤ軸方向内側から径方向外方に向かって折り返されてビードコア３に係止されるとともに、そのビードコア３及びビードフィラー５のタイヤ軸方向外側面に沿ってサイド部Ｓ側に延びる巻き上げ部６が設けられている。
【００１８】
巻き上げ部６の終端位置は、特に限定されないが、ビード部Ｂ内で終端すれば、縦剛性に関係するカーカスプライ２のタイヤ径方向成分が少なくなってビード補強層４を配設したことによる縦剛性増加の影響が小さくなり、乗り心地性能が維持されるとともに、コード使用量を少なくしてコスト合理化ができるので好ましい。ここで、ビード部Ｂとは、ビードベースＢｂからタイヤがリム組されるリム２１のフランジ２２の高さＧに対応する高さ位置に至る領域をいう。
【００１９】
なお、巻き上げ部６は、タイヤの操縦安定性能を重視する場合には、ベルト位置まで延在させ、その端をベルト８とカーカスプライ２とで挟持して終端とすることもできる。また、カーカスプライ２のビードコア３での折り返し方向は、本実施形態ではタイヤ軸方向内側から外側に向かって設定されているが、逆にタイヤ軸方向外側から内側に向かって折り返したものであってもよい。さらに、カーカスの構造としては、巻き上げ部がなくカーカスプライ２の端部がビードベース付近でビードコア３とリム２１とで挟まれた形態であってもよい。
【００２０】
カーカス１のクラウン部Ｃの径方向外面には、スチールコードを周方向に対して１５〜２５#のコード角度で配列した２枚のベルトプライ７、７を重合したベルト８が配置され、このベルト８を覆うようにトレッドゴム９が配置され、トレッドゴム９のタイヤ幅方向両側に一対のサイドウオールゴム１０が連なって配置される。
【００２１】
一方、カーカスプライ２のタイヤ内側には、タイヤ内圧を保持するためのインナーライナー１１が接合され、ビード部Ｂの外層にはインナーライナー１１に連続してビード部を補強するゴムチェーファー１２が形成され、このゴムチェーファ１２に連続してリムストリップ１３がサイドウオールゴム１０まで連なっている。
【００２２】
ビードコア３のタイヤ半径方向外側には、サイド部Ｓに向かって延びる断面先細の略楔形形状に形成されたビードフィラー５が接合され、ビード部Ｂの剛性を補強するようにしている。
【００２３】
図２は、ビード補強層とビードコア及びビードフィラーとの相対位置関係を示す側面図、図３はスチール素線と線状体と被包ゴムとの相対関係を概念的に示す紐状体の横断面図である。図２に示すように、ビード補強層４は、ビードフィラー５のタイヤ軸方向外側面に設けられており、３本の線状体１４が被包ゴム１５に埋設されてなる紐状体１６を、ビードフィラー５のタイヤ軸方向外側面において、タイヤ回転軸Ｘと同心に渦巻き状に多数回巻回して構成されている。
【００２４】
そして、紐状体１６をビードフィラーの内径側端１７近傍に巻回始点１６ａを定めてビードフィラー軸方向外側面に貼着しながら渦巻き状に巻回し、ビードフィラーの外径端１８から食み出さないように巻回終点１６ｂを定めて形成される。そして、ビード補強層４のタイヤ軸方向外側にはカーカスプライ２の巻上げ部６が接合される。
【００２５】
図３に示すように、ビード補強層４を構成する紐状体１６は、太さが０．１２５mmの銅合金メッキを施した３本のスチール素線１９を撚り合わせた１×３×０．１２５で表されるコード構造を有するスチールコードを線状体１４（各線状体の径は例えば０．２７ｍｍ）にし、これら線状体１４の３本を紐状体１６の中心Ｘの回りに互いに間隔をおいて配置し、被包ゴム１５により被覆したもので、その断面が実質円形（例えば、径が１．１ｍｍ）に形成されている。
【００２６】
この紐状体１６は、実質的に断面円形に形成されているので、渦巻き状に巻回するときに発生する応力を緩和する方向に自転することになり、この紐状体１６の自転に従って、その中心軸Ｘ回りに配置された線状体１４も中心軸Ｘの周りを旋回し、互いの相対位置を変えることが可能になる。
【００２７】
各線状体１４は、ナイロン、ポリエステル。アラミド、レイヨン、ビニロンなどの有機繊維コード、スチールコードなどのタイヤに使用される一般コード、スチール素線を波形に形付けした波形素線、スチール素線をコイル状に形付けしたコイル素線などから選択される。これらの線状体１４は、被包ゴム１５との接着力を高めるための表面処理を施こすのが好ましい。
【００２８】
これらの中でも、波形素線及びコイル素線は、変形して容易に伸長する形状を有しているので、これらでビード補強層４を形成する場合、被包ゴム１４が流動性を有する未加硫状態のとき、言い換えれば、製造工程においては、ヤング率の高いスチール素線であっても円滑に渦巻き状に巻回ができ、ユニフォミティに関係する加硫成型時の金型への形沿いがよく、被包ゴムが加硫されて流動性を失ったとき、言い換えれば製品タイヤになったとき、前記素線の変形に対しての抵抗が大きくなって紐状体の剛性が未加硫時より大きくなる。
【００２９】
一般コードとモジュラスを同じにした波形素線またはコイル素線で形成したビード補強層４を備えたタイヤは、一般コードのビード補強層を備えたタイヤより周方向のカーカス剛性が大幅に大きくなるので、波形素線またはコイル素線は好ましい。
【００３０】
ビード補強層４の配設位置は、図１に示すようなビードフィラー５と巻き上げ部６の間に限定されるものではなく、図４〜図７に示す位置に配設してもよい。図４はビード補強層４をビードフィラー５とカーカスプライ本体２との間に配置した構成例を示す。図５はビードフィラー５を硬度の高い下部フィラー５ａと硬度が下部フィラーより低い上部フィラー５ｂとから構成し、ビードフィラー５のタイヤ軸方向内側下部から外側上方に向かって斜めに延びる両フィラーの界面５ｃに沿ってビード補強層４を配置した構成例である。
【００３１】
図６は、ビードフィラー５を硬度の異なる２種類のゴムで下部フィラー５ａと上部フィラー５ｂを構成し、ビードフィラーのタイヤ軸方向外側下部から内側上方に向かって延びる両フィラーの界面５ｄに沿ってビード補強層４を配置した構成例である。
【００３２】
図７はビードコア３にタイヤ内側から外側に向かって折り返し、その端部に形成した巻き上げ部６を覆うように、タイヤ軸方向外側にビード補強層４を配置した構成例である。
【００３３】
ビード補強層４の形成手順は、特に限定されないが、図１〜図３に示すビード補強層４をビードフィラー５に沿って配置したタイヤは、製造に際してグリーンタイヤ成型工程とは別のビードコア３にビードフィラー５を立設して一体化する従来の工程において、ビードコア３にビードフィラー５を立設した後、ビードフィラー５の表面に沿って紐状体１６を渦巻状に巻回してこれらを一体化したビード組立体を組立完成させた後、このビード組立体を成型機上で従来と同じ手順でグリーンタイヤに組み込むことができ、高価な成型機の生産性を低下させることがない。また、このような手法で組立てられるタイヤは、ビード補強層４を形成するために別に高価な成型機を必要とすることなく、複数本の線状体を一度に巻回することができるので、生産性を向上させることができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかな通り、本発明によると、渦巻き状に巻回してビード補強層を形成する紐状体が、複数本の線状体を被包ゴムに埋設した構造としたので、巻回してビード補強層が形成される際に発生する巻回方向の応力を緩和しようとして紐状体が自転し、線状体の相対長さのアンバランスが調整できる。
【００３５】
その結果、複数本の紐状体を同時に巻回することが可能となって従来の１本のコードを巻回していた方法より生産性が高くなり、渦巻き状のビード補強層を備えたことによる操縦性能と乗り心地性能を同時に向上させる効果を維持しながらコスト低減を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す右半部横断面図である。
【図２】ビード補強層とビードコアとビードフィラーとの相対関係を概念的に示すビード部の縦断面図である。
【図３】スチール素線と線状体と被包ゴムとの相対関係を概念的に示す紐状体の横断面図である。
【図４】図１に示すタイヤの変形例の右半部の要部拡大図である。
【図５】図１に示すタイヤの別の変形例の右半部の要部拡大図である。
【図６】図１に示すタイヤの別の変形例の右半部の要部拡大図である。
【図７】図１に示すタイヤの別の変形例の右半部の要部拡大図である。
【符号の説明】
１カーカス
２カーカスプライ
３ビードコア
４ビード補強層
５ビードフィラー
６巻き上げ部
８ベルト
９トレッドゴム
１０サイドウオールゴム
１９素線
１４線状体
１５被包ゴム
１６紐状体

Claims

ビードフィラーを備えた一対のビードコア間にトロイド状に延在したカーカスと、該カーカスのクラウン部外面に配置されるベルトと、該ベルトを覆って配置するトレッドゴムと、該トレッドゴムに連なる一対のサイドウオールゴムとを備えた空気入りタイヤにおいて、ビード部からサイド部下方に至る領域にビード補強層が配設され、該ビード補強層は、紐状体がタイヤ周方向に渦巻き状に多数回巻回されてなり、前記紐状体は、複数本の線状体を紐状体の中心の回りに互いに間隔をおいて配置し、被包ゴムに埋設して実質的に断面円形とされたことを特徴とする空気入りタイヤ。
前記線状体が有機繊維コードである請求項１記載の空気入りタイヤ。
前記線状体がスチールコードである請求項１記載の空気入りタイヤ。
前記線状体が波形またはコイル状に形付けしたスチール素線から構成される請求項１記載の空気入りタイヤ。
前記ビード補強層がビードフィラーのタイヤ回転軸方向外側面に沿って配置された請求項１〜４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
前記ビード補強層がビードフィラーのタイヤ回転軸方向内側面に沿って配置された請求項１〜４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
前記カーカスは、その両側端部がビードコアの周りをタイヤ半径方向外側に折り返されてカーカス本体側に沿う巻き上げ部が形成され、該巻き上げ部がビード部で終端するとともに、前記ビード補強層がビードフィラーのタイヤ回転軸方向外側面に沿って配置された請求項１〜５のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
前記ビードフィラーは、ビードコアに隣接する下段フィラーと、該下段フィラーよりもタイヤ半径方向外方に位置して下段フィラーより硬度が低い上段フィラーとから構成され、前記ビード補強層が前記下段フィラーと上段フィラーとに挟まれて配置された請求項１〜４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。