JP4220049B2

JP4220049B2 - 空気入りラジアルタイヤ

Info

Publication number: JP4220049B2
Application number: JP00133299A
Authority: JP
Inventors: 雅英西畑
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 1999-01-06
Filing date: 1999-01-06
Publication date: 2009-02-04
Anticipated expiration: 2019-01-06
Also published as: JP2000198330A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気入りラジアルタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
空気入りラジアルタイヤは、通常、タイヤ径方向に走るカーカスとタイヤ周方向に走るベルトとを備えて構成され、更に、タイヤのｘ，ｙ，ｚ各方向における主たる剛性補強材として、ビードワイヤの外周側に硬質ゴム製のビードフィラーを備えている。
【０００３】
近年、タイヤの高性能化に伴ない、図７に示すように、ビードフィラー１００の外側面に、スチール等よりなるビード補強層１０２を配設することがなされている。
【０００４】
ところで、省資源が各方面から言われるようになり、タイヤも、薄肉・軽量化による材料使用量の低減および転がり抵抗の低減（燃費向上）の要求が高まっている。
【０００５】
しかしながら、上記従来の構造のままでタイヤの軽量化を図ると、タイヤ全体の剛性が不足することになり、上記要求に応えるためにタイヤの運動性能、特に操縦安定性を損ねるという問題がある。
【０００６】
すなわち、上記従来の構造においては、ビード補強層１０２がビード部１２のボリュームを高めており、また、このビード補強層１０２がスチールよりなる場合その大きな比重によりタイヤ重量を大きくする。さらに、ゴム製のビードフィラー１００とスチール等よりなるビード補強層１０２とを組合せているので、両者の剛性バランスをとるためにビードフィラー１００のボリュームが大きくなってしまう。これらが原因となり、タイヤ諸特性を維持しながら軽量化を図ることが困難となっている。
【０００７】
一方、上記ビード補強層を除去するために、ビードフィラーに金属又は非金属のコードを周方向に積層させて埋設させる構成が、特開昭６２−２３４７０４号公報に開示されている。かかる構成によれば、ビード部のボリュームを増加させることなく剛性を高めることができるので、上記従来の構造でタイヤを軽量化した場合に生じる操縦安定性の悪化を低減することができる。
【０００８】
しかしながら、単にビードフィラーにコードを積層埋設させたのみでは、タイヤの撓みを作りにくく、乗心地が悪化してしまうという問題がある。
【０００９】
そこで、本発明は、乗心地を犠牲にすることなく操縦安定性を維持させながら、軽量化を図ることのできる空気入りラジアルタイヤを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の空気入りラジアルタイヤは、ビードワイヤの外周側に配されたビードフィラーに、タイヤ周方向に走る有機繊維コードが埋設され、前記有機繊維コードの配設密度をタイヤ径方向外方ほど小さくすることにより、前記ビードフィラーの単位断面積当りの引張モジュラスをタイヤ径方向外方ほど小さくしたことを特徴とする。
【００１１】
このようにビードフィラーにタイヤ周方向に走る有機繊維コードを埋設させることにより、ゴムのみからなる場合に比べ、剛性が大幅に向上する。そのため、小さなボリュームで大きな剛性を得ることができる。即ち、軽量化した場合でもビード部の剛性を維持することができる。しかも、その単位断面積当りの引張モジュラスが径方向外方ほど小さいので、ビードフィラーの剛性が径方向外方ほど低減して、タイヤを撓みやすくすることができる。以上より、乗心地を犠牲にすることなく操縦安定性を維持させながら、軽量化を図ることができる。
【００１４】
有機繊維コードの配設密度を変化させる場合、前記ビードフィラーが、有機繊維コードの埋設されたゴム製の紐状物をタイヤ周方向に積層巻回してなり、タイヤ径方向外方の領域で前記紐状物の間にゴム層を介在させることが好ましい。また、前記ビードフィラーが、有機繊維コードの埋設本数の異なる複数のゴム製の紐状物をタイヤ周方向に順次積層巻回してなり、タイヤ径方向外方の紐状物ほど有機繊維コードの埋設本数が少ないものを用いてもよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の１実施形態に係る空気入りラジアルタイヤについて図面を参照して説明する。
【００１６】
図１は、本実施形態に係るラジアルタイヤ１０の右側半分の断面図である。図において、１２はビード部、１４はサイド部、１６はショルダー部、１８はトレッド部、２０はカーカス、２２はベルトを示し、タイヤ１０は、左右１対のビード部１２、サイド部１４及びショルダー部１６と、両ショルダー部１６間にまたがるトレッド部１８とよりなる。なお、図中、Ｒはタイヤ１０のビード部１２が配されるリムを示している。
【００１７】
ビード部１２は、環状のワイヤよりなるビードワイヤ２４とその径方向外方に配された断面略三角形状のビードフィラー２６とを備える。
【００１８】
カーカス２０は、繊維又はスチールコードをタイヤ幅方向センター（赤道）に対してほぼ９０°の角度で配列した１枚又は複数枚のカーカスプライよりなり、トレッド部１８の径方向内側に配されて、そこからショルダー部１６及びサイド部１４を経て、左右のビード部１２において、ビードワイヤ２４及びビードフィラー２６の周りに内側から外側に向って巻上げられて係止されている。２０ａがこの巻上げられたカーカス２０のターンアップ部である。
【００１９】
前記ビードフィラー２６は、硬質ゴムに有機繊維コード２９を埋設せしめた複合体よりなる。この有機繊維コード２９は、タイヤ周方向に走り、径方向に積層した状態で埋設されている。かかる有機繊維コード２９としては、ナイロン，ポリエステル，アラミド等の有機繊維の単独若しくは撚合せた複合コードを用いることができる。
【００２０】
ビードフィラー２６は、図２に示すような１又は複数本の有機繊維コード２９が埋設されたゴム３０製の紐状物２８を１又は複数種用いて、これらを図３に示すようにタイヤ周方向に積層巻回して構成されている。このように周方向に螺旋状に巻回する構成は、有機繊維コード２９の切断端を少なくして耐久性を向上させる点、及びコード配設角度をほぼ０°としてタイヤ縦剛性ｋｚの過度なる上昇を抑制するという点で有効である。なお、このビードフィラー２６の高さ、即ち、ビードワイヤ２４の外周面から径方向外端までの距離は、２５ｍｍ以上であることが、剛性を確保する上で好ましい。
【００２１】
そして、本実施形態において、ビードフィラー２６は、その単位断面積当りの引張モジュラスが径方向外方ほど小さく構成されている。以下に、その具体例を説明する。
【００２２】
図４は、径方向外方ほど引張モジュラスの小さい有機繊維コード２９を埋設せしめた構成例（但し、参考例である。）を示している。
【００２３】
この例では、ビードフィラー２６は、２本の有機繊維コード２９をゴム３０に埋設してなる紐状物２８を３種用いて、これらを、図３，４に示すように、タイヤ周方向に順次積層巻回することにより形成されている。その際、径方向外方に巻回される紐状物２８ほど引張モジュラスの小さい有機繊維コード２９で構成したものを用いている。
【００２４】
詳細には、図４に示すように、ビードフィラー２６をその径方向において３つの領域に分け、ビードワイヤ２４の直上に配される下部領域Ａを高モジュラス領域、その径方向外方に位置する中央領域Ｂを中モジュラス領域、さらにその外方に位置する上部領域Ｃを低モジュラス領域とする。そして、下部領域Ａを構成する紐状物２８ａには、有機繊維コード２９として、アラミドコード等の引張モジュラスの高いコードを用い、中央領域Ｂを構成する紐状物２８ｂには、アラミドとナイロン若しくはポリエステルとの複合コードといった引張モジュラスのより小さいコードを用い、さらに上部領域Ｃを構成する紐状物２８ｃには、ナイロンコード等のさらに引張モジュラスの小さいコードを用いる。なお、図中、３４はタイヤ成形時における空気の抱込みを防止するための環状のゴム部材を示している。
【００２５】
図５及び図６は、いずれも有機繊維コード２９の配設密度をビードフィラー２６の径方向外方ほど小さくした構成例を示している。
【００２６】
図５に示す例では、ビードフィラー２６が、３本の有機繊維コード２９をゴム３０に埋設してなる１種の紐状物２８を、タイヤ周方向に積層巻回してなり、その巻回時に、ビードフィラー２６の径方向外方領域において紐状物２８の積重ねられる層間にゴム層３２を介在させている。
【００２７】
詳細には、ビードフィラー２６をその径方向において３つの領域に分け、ビードワイヤ２４の直上に配される下部領域Ａを高密度領域、その径方向外方に位置する中央領域Ｂを中密度領域、さらにその外方に位置する上部領域Ｃを低密度領域とする。そして、下部領域Ａでは、紐状物２８が直接積み重ねられるように巻回し、中央領域Ｂでは、ゴム層３２を１層介在させて巻回し、上部領域Ｃでは、ゴム層３２を更にもう１層、合計２層介在させて巻回することにより、径方向外方ほど繊維密度の低いビードフィラー２６を形成している。
【００２８】
図６に示す例では、有機繊維コード２９の埋設本数の異なる３種の紐状物２８を用いて、これらを埋設本数の多いものから順次タイヤ周方向に積層巻回することによりビードフィラー２６が形成されている。詳細には、上記下部領域Ａでは３本、中央領域Ｂでは２本、上部領域Ｃでは１本の有機繊維コード２９がそれぞれ埋設された同一幅の紐状物２８をそれぞれ巻回することにより、径方向外方ほど繊維密度の低いビードフィラー２６を形成している。
【００２９】
なお、このように有機繊維コード２９の配設密度を径方向外方ほど小さくする場合、図６に示す埋設本数の異なる複数種の紐状物２８を用いて構成するよりも、図５に示す１種の紐状物２８を用いてゴム層３２を介在させる方が、有機繊維コード２９の切断端を少なくすることができる点より好ましい。
【００３０】
また、以上の構成例の如く、ビードフィラー２６が紐状物２８の巻回体である場合、かかるタイヤを製造するに際しては、予め紐状物２８を所定形状に巻回しておいて、タイヤ成形時にこの巻回体をビードワイヤ２４の外周に配してビードフィラー２６を形成しても、あるいは、タイヤ成形時にビードワイヤ２４の外周に紐状物２８を直接巻きつけてビードフィラー２６を形成してもよい。
【００３１】
なお、以上の構成例においては、いずれも紐状物２８として扁平な帯状のものを用いて、タイヤ幅方向に重ねずに径方向にのみ積み上げる構成としたが、本発明はこれに限定されることなく、例えば、図２（ｂ）に示す１本の有機繊維コード２９が埋設された断面円形の紐状物２８を用いて、タイヤ幅方向及び径方向に適宜に配しながら周方向に巻回する構成としてもよい。
【００３２】
以上説明した本実施形態のラジアルタイヤ１０であると、ビードフィラー２６にタイヤ周方向に走る有機繊維コード２９を埋設させているので、ゴムのみからなる場合に比べて、剛性が大幅に向上する。そのため、小さなボリュームで大きな剛性を得ることができるので、ビード部１２の剛性を維持しながら、その低ボリューム化と軽量化とを達成することができる。しかも、その単位断面積当りの引張モジュラスが径方向外方ほど小さいので、ビードフィラー２６の剛性が径方向外方ほど低減し、そのため、タイヤを撓みやすくして乗心地を改善することができる。以上より、乗心地を犠牲にすることなく操縦安定性を維持しながら、タイヤの軽量化を図ることができる。
【００３３】
なお、このように単位断面積当りの引張モジュラスをタイヤ径方向外方ほど小さくする構成としては、上記のようにビードフィラー２６を径方向に複数の領域に分けて段階的に変化させても、あるいは、例えば、厚みが漸次変化するゴム層を紐状物２８とともに巻回することにより、ビードフィラー２６の径方向で漸次変化させてもよい。
【００３４】
【実施例】
上述した効果を確かめるために、タイヤサイズを２０５／５５Ｒ１６として、以下のような実施例を行なった。
【００３５】
実施例１〜３
表１に示すタイヤ構成により実施例１〜３の各タイヤを作成した。各タイヤにおけるビードフィラー２６の構造は以下のとおりである。なお、カーカスプライとしては、１５００デニールのポリエステルの２本撚りコードの打込み本数２６本／インチのものを用いた。
【００３６】
実施例１（参考例）：図４に示す構造。下部領域Ａの高さを０〜１２ｍｍ、中央領域Ｂの高さを１２〜２１ｍｍ、上部領域Ｃの高さを２１〜３０ｍｍに設定した。紐状物２８は、幅４．５ｍｍ、厚み１．５ｍｍのものを用いた。そして、各領域において巻回する紐状物２８の有機繊維コード２９として、下部領域Ａでは、１５００デニールのアラミドの２本撚りコード（引張モジュラス＝４０ｋＮ／ｍｍ^２）、中央領域Ｂでは、８４０デニールのナイロン６６と１５００デニールのアラミドとを撚合せたコード（引張モジュラス＝８ｋＮ／ｍｍ^２）、上部領域Ｃでは、１２６０デニールのナイロン６６の２本撚りコード（引張モジュラス＝４ｋＮ／ｍｍ^２）を用いた。
【００３７】
実施例２：図５に示す構造。各領域の高さ及び紐状物２８の幅及び厚みは実施例１と同様。有機繊維コード２９は、１２６０デニールのナイロン６６の２本撚りコード（引張モジュラス＝４ｋＮ／ｍｍ^２）を用いた。下部領域Ａでは、紐状物２８のみで巻回し、中央領域Ｂでは、厚み１．５ｍｍの同一幅を有するゴム層３２を１層介在させて巻回し、上部領域Ｃでは、該ゴム層３２を２層介在させて巻回した。
【００３８】
実施例３：図６に示す構造。各領域の高さ及び紐状物２８の幅及び厚みは実施例１と同様。有機繊維コード２９は、１２６０デニールのナイロン６６の２本撚りコード（引張モジュラス＝４ｋＮ／ｍｍ^２）を用いた。
【００３９】
実施例１〜３のタイヤにつき、タイヤ重量を測定し、２０００ｃｃのＦＲ車に装着して、操縦安定性、乗心地性及びロードノイズ性能を測定した。結果を表１に示す。なお、操縦安定性、乗心地性及びロードノイズ性能は、実車走行時における官能評価であり、表１には、後記の比較例１のタイヤの値を１００としたときの指数表示で表わしている。数値は大きい方が性能が良いことを示す。
【００４０】
【表１】

比較例１〜３
表１に示すタイヤ構成により比較例１〜３の各タイヤを作成し、実施例１〜３と同様にしてタイヤの物性を測定した。結果を表１に示す。
【００４１】
なお、比較例１のタイヤは、軽量化されていない従来の一般的なタイヤであり、ビードフィラー構造としては、図８に示す構造を用いた。即ち、ビードフィラー１００として、底辺７ｍｍ、高さ３５ｍｍの三角形の断面構造を有する硬質ゴム部材を用い、その外側面に２＋２×０．２５ｍｍのスチールコードよりなるビード補強層１０２を、角度２０°、打込み本数１９本／インチで、４５ｍｍの高さまで配した。
【００４２】
比較例２のタイヤは、比較例１と同一のビードフィラー構造とし、カーカスのプライ枚数を、比較例１の２枚から１枚に減じて軽量化を図ったタイヤである。
比較例３のタイヤは、図９に示すビードフィラー構造を有する。すなわち、実施例２で用いた紐状物２８をビードワイヤ２４の外周に巻回して３０ｍｍの高さまで積み上げたものであり、ビードフィラーの単位断面積当り引張モジュラスが径方向で一定のものである。
【００４３】
表１に示すように、実施例１〜３のタイヤは、比較例１のタイヤに比べて大幅な軽量化が図られている。
【００４４】
そして、比較例２のタイヤが比較例１に対し操縦安定性が大きく低下していたのに対して、実施例１〜３ではその低下幅が小さい。
【００４５】
また、実施例１〜３のタイヤでは、比較例３のタイヤに比べて乗心地性が改善されていた。すなわち、比較例３のタイヤは、乗心地性が比較例２に比べて大きく低下しており、軽量化していない比較例１のタイヤよりも悪化していた。これに対して、実施例１〜３のタイヤは、比較例２と同等又はやや低下する程度であり、比較例１よりも優れていた。
【００４６】
以上のように、実施例１〜３のタイヤでは、比較例２のタイヤに対して、乗心地を犠牲にすることなく操縦安定性を向上させることができる。
【００４７】
また、実施例１〜３のタイヤは、比較例２，３のタイヤに対してロードノイズ性能が改善されていた。
【００４８】
【発明の効果】
本発明の空気入りラジアルタイヤであると、ビードフィラーにタイヤ周方向に走る有機繊維コードを埋設させ、このビードフィラーの単位断面積当りの引張モジュラスを径方向外方ほど小さくすることにより、乗心地を犠牲にすることなく操縦安定性を維持させながら、タイヤの軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施形態に係る空気入りラジアルタイヤの右側半分の断面図である。
【図２】紐状物の断面斜視図であり、（ａ）は３本の有機繊維コードが埋設された例、（ｂ）は１本の有機繊維コードが埋設された例をそれぞれ示している。
【図３】本実施形態におけるビードフィラーの側面図である。
【図４】実施例１のビードフィラーの断面構造を示す模式図である。
【図５】実施例２のビードフィラーの断面構造を示す模式図である。
【図６】実施例３のビードフィラーの断面構造を示す模式図である。
【図７】従来の空気入りラジアルタイヤのビード部の断面図である。
【図８】比較例１，２のビードフィラーの断面構造を示す模式図である。
【図９】比較例３のビードフィラーの断面構造を示す模式図である。
【符号の説明】
１０……空気入りラジアルタイヤ
１２……ビード部
２４……ビードワイヤ
２６……ビードフィラー
２８……紐状物
２８ａ…下部領域を構成する紐状物
２８ｂ…中央領域を構成する紐状物
２８ｃ…上部領域を構成する紐状物
２９……有機繊維コード
３２……ゴム層
Ａ……下部領域
Ｂ……中央領域
Ｃ……上部領域

Claims

ビードワイヤの外周側に配されたビードフィラーに、タイヤ周方向に走る有機繊維コードが埋設され、前記有機繊維コードの配設密度をタイヤ径方向外方ほど小さくすることにより、前記ビードフィラーの単位断面積当りの引張モジュラスをタイヤ径方向外方ほど小さくしたことを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
前記ビードフィラーが、有機繊維コードの埋設されたゴム製の紐状物をタイヤ周方向に積層巻回してなり、タイヤ径方向外方の領域で前記紐状物の間にゴム層を介在させることにより、前記有機繊維コードの配設密度をタイヤ径方向外方ほど小さくしたことを特徴とする請求項１記載の空気入りラジアルタイヤ。
前記ビードフィラーが、有機繊維コードの埋設本数の異なる複数のゴム製の紐状物をタイヤ周方向に順次積層巻回してなり、タイヤ径方向外方の紐状物ほど有機繊維コードの埋設本数が少ないものを用いることにより、前記有機繊維コードの配設密度をタイヤ径方向外方ほど小さくしたことを特徴とする請求項１記載の空気入りラジアルタイヤ。