JP4410469B2

JP4410469B2 - 空気入りタイヤ、及びその製造方法

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Publication number: JP4410469B2
Application number: JP2002593168A
Authority: JP
Inventors: 和也鈴木
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2001-05-29
Filing date: 2002-05-20
Publication date: 2010-02-03
Anticipated expiration: 2022-05-20
Also published as: EP1391328A4; DE60228566D1; JPWO2002096676A1; WO2002096676A1; EP1391328B1; EP1391328A1; US7128114B2; US20040055689A1

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、操縦安定性能を向上させた空気入りタイヤ、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の高性能化に伴い、タイヤについても、高い操縦安定性とともに、乗り心地の向上も望まれ、さらに環境問題についての省資源の見地からタイヤの軽量化も要請されている。
【０００３】
他方、空気入りタイヤ、特に空気入りラジアルタイヤにおいて、タイヤの横剛性を増すことによりその操縦安定性能を高めうることは知られており、そのため、タイヤのサイドウォール部の曲げ剛性を増加させるため、カーカスを例えば２枚のカーカスプライから構成し、一方のカーカスプライをビードコアのタイヤ軸方向内側から外側に巻上げ、他方のカーカスプライの下方部をビードエーペックスのタイヤ軸方向外方に巻き下ろす、いわゆる１−１構造のものがある。
【０００４】
この構造のものは、２枚のカーカスプライがビードエーペックスを挟み込むこととなるため、タイヤのビード部にタイヤ軸方向の応力による曲げ変形が加わったとき、両側のビード部において、どちらかのカーカスプライに圧縮力が、他方のカーカスプライに引張力が作用することによって、曲げの中立線が硬質ゴムからなるビードエーペックス内に位置することとなり、横曲げ剛性が増し操縦安定性が向上する。
【０００５】
しかしながら、巻き下ろしたタイヤ軸方向外側のカーカスプライは、従来、その巻き下ろしの下方部端縁がビードコアのタイヤ半径方向外方にあるときには、第１のカーカスプライの巻上げ部のタイヤ軸方向外側、又は巻上げ部とビードエーペックスの間に下方部を位置させている。
【０００６】
しかしながら、かかる構造においては、巻き下ろしのカーカスプライの下方部端縁は殆ど自由端に近いものとなりやすく、ビード部に曲げ変形が加わったときの引張力に対し、十分に抗し得ず、ビードコアによって係止されたカーカスプライほどにはタイヤの横剛性向上に寄与できない。
【０００７】
なお、巻き下ろしのカーカスプライをビードコアのタイヤ半径方向内方から、タイヤ軸方向内方まで巻き込んで係止させ、ビード部での固定強度を高めることにより、横剛性を改善しうるが、タイヤ成形に際しての部材の組み上げが困難となり、生産性が低下し、かつこのカーカスプライの長さが増すことによりタイヤ重量も増加する。
【０００８】
さらにビード部に金属コードなどの高い剛性を有するコード材料からなる補強層を配置して、タイヤの曲げ剛性を向上させることもよく知られた手法ではあるが、タイヤ重量の増加が避けられず、かつ一般に乗り心地性能が低下する他、かかる補強層を用いないタイヤも多い。
【０００９】
また特開平６−３４４７１１号公報は、巻き下ろしのカーカスプライをビードエーペックスのタイヤ軸方向外方で折り畳むことによって、ビード部の剛性を高める構造を提案している。この提案のものは、スチールコードからなる補強層を用いるタイヤに比しては軽量化でき、かつ折り畳みによってビード部で挟圧程度を増し固定強度をある程度は向上できるが、固定強さのさらなる向上が望まれる。
【発明の開示】
【００１０】
そこで本発明は、巻き下ろしのカーカスプライの下方部をビードエーペックス内に配置することを基本として、ビード部での固定強度を増すことにより、乗り心地を低下しかつタイヤ重量を増大することなくビード部の剛性を高め、タイヤの横剛性を向上しうる空気入りタイヤ、及びその製造方法の提供を目的としている。
【００１１】
本発明のうち第１の発明は、トレッド部からサイドウォール部を経てビード部のビードコアに至る本体部に前記ビードコアの回りをその内側から外側に折返す巻上げ部を有する第１のカーカスプライと、トレッド部からサイドウォール部を経て前記第１のカーカスプライの前記本体部と巻上げ部との間を通る第２のカーカスプライとを少なくとも有するカーカスを具えた空気入りタイヤであって、
前記第１のカーカスプライの前記巻上げ部は、前記ビードコアからタイヤ半径方向外方にのびるビードエーペックスのタイヤ軸方向外側に配されて前記ビードエーペックスの高さより大きく半径方向外側に延び、
かつ第２のカーカスプライは、ビードエーペックス上端に至る本体部に、前記ビードエーペックス内に入って終端する挿入部を有する下方部を連設し、
この第２のカーカスプライの下方部は、前記ビードエーペックスの先端から該ビードエーペックスのタイヤ軸方向外側に沿う覆い部と、該覆い部の下端から前記ビードエーペックス内に入って終端する前記挿入部とからなるとともに、
ビードコアの前記上面から前記第１のカーカスプライの巻上げ部の上端までの高さＨ９を、前記ビードコアの上面からカーカスの内面のタイヤ赤道面Ｃでの点までのカーカス高さＨ７の３０〜６０％であることを特徴としている。
【００１２】
このように構成することにより、第１、第２のカーカスプライによって、硬質ゴムからなるビードエーペックスの少なくともその一部を挟み込む形状となり、しかも強固に固定されるため、引張力を担持してビード部の横曲げ剛性を向上し、重量増加を招くことなく操縦安定性を高めうる。なおタイヤの縦剛性を維持するため、乗り心地についての影響も殆ど生じない。
【００１３】
又本発明のうち第２の発明は、前記請求項１に記載の空気入りタイヤを製造する製造方法であって、
成形フォーマ上に、インナーライナー、前記第１のカーカスプライ、前記ビードエーペックスのタイヤ軸方向の内側部分をなす内のビードエーペックス部、及び前記ビードコアを積載する第１の積載工程、
前記内のビードエーペックス部の外側に、前記第２のカーカスプライを載置する第２の積載工程、及び
前記第２のカーカスプライの外側の少なくとも一部を、前記ビードエーペックスのタイヤ軸方向の外側部分をなす外のビードエーペックス部と、前記ビードコアから軸方向外側にはみ出した前記第１のカーカスプライの巻上げ部とで覆う覆い工程、
を含むことを特徴としている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の一形態を図面に基づき説明する。
図１は、空気入りタイヤ１が、正規リム８に組まれかつ正規内圧を充填された状態を、乗用車用ラジアルタイヤを例に取り示しているが、小型トラック用タイヤ、トラック用タイヤ、その他二輪車用タイヤなど、各種のタイヤに適用しうる。
【００１５】
また本明細書において、「正規リム」とは、タイヤに応じて、ＪＡＴＭＡで規定する標準リム、ＴＲＡで規定する”ＤｅｓｉｇｎＲｉｍ”、或いはＥＴＲＴＯで規定する ”ＭｅａｓｕｒｉｎｇＲｉｍ”のいずれかに従って定め、また「正規内圧」とは、ＪＡＴＭＡで規定する最高空気圧、ＴＲＡの表”ＴＩＲＥＬＯＡＤＬＩＭＩＴＳＡＴＶＡＲＩＯＵＳＣＯＬＤＩＮＦＬＡＴＩＯＮＰＲＥＳＳＵＲＥＳ”に記載の最大値、或いはＥＴＲＴＯで規定する ”ＩＮＦＬＡＴＩＯＮＰＲＥＳＳＵＲＥ”のいずれかに従って定められる内圧をいう。
【００１６】
空気入りタイヤ１は、トレッド面を形成するトレッド部２と、その両側のサイドウォール部３と、その半径方向内方のビード部４とからなり、ビード部４には、金属ワイヤを複数回螺旋状に巻いて形成されるビードコア５が配置されるとともに、このビードコア５のタイヤ半径方向外方に、ビードエーペックス６が配置される。
【００１７】
又空気入りタイヤ１には、前記トレッド部２からサイドウォール部３を経てビード部４のビードコア５に至る本体部９Ａに、このビードコア５の回りでタイヤ軸方向内側から外側に折返されて半径方向外方に前記ビードエーペックス６のタイヤ軸方向外側をのびる巻上げ部９Ｂを連設した第１のカーカスプライ９と、トレッド部２において第１のカーカスプライ９のタイヤ半径方向外方に配され、トレッド部２からサイドウォール部３を経て前記ビードエーペックス６の上端６ａ
に至る本体部１０Ａに下方部１０Ｂを設けた第２のカーカスプライ１０とからなるカーカス７を有し、かつ前記第２のカーカスプライ１０は、本例では、第１のカーカスプライの本体部９Ａと巻上げ部９Ｂとの間を通って巻き下ろす１−１構造をなしている。なお、第１，又は第２のカーカスプライ９，１０の枚数を増加した構造とすることもできる。
【００１８】
前記ビードエーペックス６は、本形態では、前記ビードコア５の上面（上面が傾斜しているときはタイヤ軸方向の中央点５ｃ）からの上端６ａまでのタイヤ半径方向距離であるビードエーペックス高さＨ６を、前記ビードコア５の前記上面からカーカス７の内面のタイヤ赤道面Ｃでの点までのカーカス高さＨ７の２５〜５５％程度と、通常のタイヤに比して高く設定している。
【００１９】
さらに、ビードコア５の前記上面から前記第１のカーカスプライ９の巻上げ部９Ｂの上端９ａまでの高さＨ９を、前記カーカス高さＨ７の３０〜６０％程度としている。なお、巻上げ部９Ｂはトレッド部２の下方まで延在させうるが、通常６０％を越えることは、タイヤ重量を増しかつ縦剛性を増加して乗心地を損ないやすい。またタイヤ最大巾位置の領域は大きな曲げ応力が作用しやすく、それを中心とするカーカス高さＨ７の３％、好ましくは５％の領域には巻上げ部９Ｂの上端９ａを位置させないのが好ましい。また２５％を下回ることはビード部４の横剛性を低下し、操縦安定性を損なう。
【００２０】
なお、好ましくは、前記第１のカーカスプライ９の巻上げ部９Ｂの上端９ａまでの高さＨ９を、前記ビードエーペックス高さＨ６よりも、この高さＨ６の４〜２５％程度で大とする。これにより、前記本体部９Ａと巻上げ部９Ｂとは、前記第２のカーカスプライ１０を介して隣接し、第２のカーカスプライ１０を強固に保持するのに役立つ。
【００２１】
なお、ビードエーペックス６は、デュロメータＡ硬さが７５〜９５°の硬質ゴムからなり、これに対して前記サイドウォール部３のサイドウォールゴムは硬度５０〜６０°のゴムからなる。なお本明細書において硬度とはこのデュロメータＡ硬さをいい、ＪＩＳ−Ｋ６２５３に基づくデュロメータータイプＡとして定義する。
【００２２】
前記第２のカーカスプライ１０の下方部１０Ｂは、本形態では、ビードエーペックス６の上端６ａから半径方向内方において該ビードエーペックス６の外側面と前記巻上げ部９Ｂとの間を通る覆い部１０Ｂ１と、その下端の入口ａでビードエーペックス６の内部に挿入されて終端する挿入部１０Ｂ２とからなる。なお前記挿入部１０Ｂ２のビードコア５の上面からの挿入高さＨａ、即ち前記入口ａのビードコア５の前記上面からの挿入高さＨａは、前記ビードエーペックス高さＨ６の０．２〜１．０倍（好ましくは０．２５〜０．７倍程度）とすることができる。そのため本発明においては０．２〜０．７倍としている。挿入高さＨａが０．２Ｈａよりも小であるときには、挿入部１０Ｂ２によるビードエーペックス６での固定効果に劣る。なお好ましくは前記のごとく０．２５〜０．７倍程度とすることにより、固定効果とともに第１，２のカーカスプライ９，１０によるビードエーペックス６の挟み込み効果を有効に発揮させうる。
【００２３】
なお図２に拡大して示すごとく、挿入部１０Ｂ２はビードエーペックス６の略中間高さを前記入口ａとして挿入されるとともに、その端縁１０ａのタイヤ軸方向の位置は、ビードコア５のタイヤ軸方向中央点５ｃを中心としてタイヤ軸方向にビードコア５のタイヤ軸方向長さ５Ｌの１／４倍（好ましくは１／６倍）をタイヤ軸方向に隔てる範囲内とし、好ましくは前記中央点５ｃの近傍に位置させることにより、ビードエーペックス６による固定効果を向上できる。
【００２４】
さらに前記端縁１０ａは、本形態ではビードコア５の上面と接し、これによりビードエーペックス６をタイヤ軸方向の外のビードエーペックス部６Ａと内のビードエーペックス部６Ｂとに分割し、挿入部１０Ｂ２を、前記挿入高さＨａの全高さで固定している。なお、端縁１０ａと、前記ビードコア５の上面との間の半径方向の端縁高さＨ１０ａ（図５に示す）を、前記ビードエーペックス高さＨ６の０〜０．２倍程度とし、間隔を形成するときには、挿入部１０Ｂ２の内外においてビードエーペックス６を一体化でき、剛性向上に寄与させうる。なお、挿入部１０Ｂ２は、前記入口ａと端縁１０ａとの間を直線状とし、弛みを生じさせないことが、引張時の伸びを減じて固定効果を維持、向上させる。
【００２５】
さらに図１の形態においては、ビードエーペックス６は、外のビードエーペックス部６Ａと内のビードエーペックス部６Ｂにおいて、外のビードエーペックス部６Ａをより硬質、たとえば８５〜９５°の硬度からなるゴムを用いて、第２のカーカスプライ１０の固定強度を高め、内のビードエーペックス部６Ｂの硬度を７５〜８５°として、サイドウォール部３の曲げ変形を容易にすることによって乗り心地性能を向上させるように構成している。
【００２６】
なお、カーカス７の前記第１のカーカスプライ９、第２のカーカスプライ１０は、ナイロン、ポリエステル、レーヨン、芳香族ポリアミドなどの有機繊維コードからなり、かつタイヤ赤道ＣＯに対して８０〜９０°の角度で互いに平行に配列したラジアル配列のカーカスコード１０ｃ（図２に示す）を有し、かつカーカスコード１０ｃを引き揃えたコード並列体を、カーカストッピングゴム層１０ｒ内に埋設し、前記外のビードエーペックス部６Ａと内のビードエーペックス部６Ｂはこのカーカストッピングゴム層１０ｒを介在させて結合、固着している。さらに、空気入りタイヤ１は、タイヤ内腔面に配される、ブチルゴムなどの空気を通しにくいゴムからなるインナーライナー１３と、トレッド部２に配されるベルト層１１と、その外側に重置されるバンド層１２とを具え、かつビード部４には、リム８との接触面にリムずれ防止用のチェーファ（図示せず）などを配置することもできる。
【００２７】
なお、前記ベルト層１１は、ナイロン、レーヨン、芳香族ポリアミド繊維などの有機繊維コード、又はスチールコードをタイヤ赤道ＣＯに対して１５〜３５°の角度で配列したベルトプライを複数枚、本例では２枚重ね合わせて形成され、トレッド部２の剛性を高め、かつ前記バンド層１２は、前記ベルト層１１を全面に覆う１枚のバンドプライからなり、単数又は複数本のナイロン、芳香族ポリアミド繊維などの有機繊維コードをトッピングゴムにより被覆した長尺、小巾の帯状プライをタイヤ周方向に螺旋巻きすることにより形成され、高速走行時におけるベルト層１１のリフティングを防止し、高速性を高めかつベルト層１１端部の剥離を防ぐことにより耐高荷重性及び耐久性を高める。
【００２８】
図３は、かかるビード部構造を有する空気入りタイヤ１の製造方法の１例を示している。
（１）第１段階
図３（ａ）に示すように、成形フォーマー１４の上に、インナーライナー１３、第１のカーカスプライ９、内のビードエーペックス部６Ｂ、ビードコア５の順に積載する（第１の積載工程）。ここでビードコア５と内のビードエーペックス部６Ｂ内側とは予め一対に組み立てておくことが望ましい。ついで、第２のカーカスプライ１０をその端縁１０ａがビードコア５に達するように載置する（第２の積載工程）。
【００２９】
（２）第２段階
図３（ｂ）に示すように、外のビードエーペックス部６Ａをビードコア５に接するように第２のカーカスプライ１０の上に載置する。しかる後、図３（ｃ）に示すように、第１のカーカスプライ９をビードコア５の周りに巻き付け、外のビードエーペックス部６Ａを覆い、さらに第１のカーカスプライ９の上端９ａが内のビードエーペックス部６Ｂの上端６ａよりも、成形フォーマーの中心に近い位置となるように巻上げる（覆い工程）。
かかる工程においては、外、内のビードエーペックス部６Ａ，６Ｂの材質を同じとすることも、違えることもできる。
図４は他の工程の例を示す。
【００３０】
（１）第１段階
図４（ａ）に示すように、成形フォーマー１４上に、フォーマー側から、インナーライナー１３、第１のカーカスプライ９、ビードエーペックス６、ビードコア５、第２のカーカスプライ１０を載置する（第１、第２の積載工程）。ここでビードエーペックス６のゴムは外、内のビードエーペックス部６Ａ，６Ｂを小厚さの継ぎ部６Ｃで一連としたゴム成形品を用いている。
【００３１】
（２）第２段階
図４（ｂ）に示すように、第１のカーカスプライ９と外のビードエーペックス部６Ａとを一体として同時に巻上げ、外のビードエーペックス部６Ａを形成するとともに、第２のカーカスプライ１０を外、内のビードエーペックス部６Ａ，６Ｂで挟み込む（覆い工程）。
かかる工程により製造された空気入りタイヤ１のビード部を図６に示している。ビードコア５の周りには全体が同質のゴムからなり、かつ第２のカーカスプライ１０を固定するビードエーペックス６を形成している。この工程は、ビードエーペックス６の分割による工程の増加を防ぐことができる。
【００３２】
また、図５は、第２のカーカスプライ端縁１０ａをビードコア５の上面から高さＨ１０ａを離間して成形した場合を例示し、図３，４のいずれの工程によっても形成しうる。
【００３３】
具体例
タイヤサイズが２０５／５５Ｒ１６であり、かつ図１に示す構成を有するタイヤについて、試作するとともにその性能についてテストを行った（図１に示されるとおり、第１のカーカスプライの巻上げ部の高さＨ９と、カーカス高さＨ７との比Ｈ９／Ｈ７は、約４８％である）。なおテストに際して試供タイヤを国産乗用車に装着し、テストコースを走行させるとともに、ドライバーによる官能評価を比較例１を５とする１０段階法による指数で表示した。数値が大きいほど良好であることを示す。テスト結果を表１に示す。
【００３４】
表１
【００３５】
表１において操縦安定性、乗心地は以下のように測定している。
（１）操縦安定性
国産ＦＦ車に、試験タイヤを４輪装着し、タイヤテストコースのドライアスファルト路面上にて、ハンドル応答性、剛性感、グリップ等に関する特性をドライバーの官能評価により比較例１を１００とする指数で表示している。指数の大きい方が良好である。
【００３６】
（２）乗り心地
前記と同様、ドライアスファルト路面の段差路、ベルジャソ路（石畳の路面）、ビッツマン路（小石を敷き詰めた路面）等において、ゴツゴツ感、突き上げ、ダンピングに関して官能評価を行い、比較例１を１００とする指数表示であり、指数の大きい方が良好である。
【００３７】
テストの結果、実施例のものは比較例のものに比して操縦安定性に優れ、かつ乗り心地性でも劣らないことが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
以上のように、本発明の空気入りタイヤは、乗心地性を維持しつつ操縦安定性を高めることができ、乗用車用タイヤ、小型トラック用タイヤ、トラック用タイヤ、その他二輪車用タイヤなど、各種のタイヤに好適に適用しうる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
図１は、本発明の一実施の形態を右半分で示す断面図、
図２は、そのビード部を拡大して示す断面図、
図３（ａ）〜図３（ｃ）は、ビード部の成形工程の概略を示す線図、
図４（ａ）、図４（ｂ）は、他の成形工程を例示する線図、
図５は、ビード部の他の形態を例示する断面図、
図６は、ビード部のさらに他の態様を示す断面図である。

Claims

トレッド部からサイドウォール部を経てビード部のビードコアに至る本体部に前記ビードコアの回りをその内側から外側に折返す巻上げ部を有する第１のカーカスプライと、トレッド部からサイドウォール部を経て前記第１のカーカスプライの前記本体部と巻上げ部との間を通る第２のカーカスプライとを少なくとも有するカーカスを具えた空気入りタイヤであって、
前記第１のカーカスプライの前記巻上げ部は、前記ビードコアからタイヤ半径方向外方にのびるビードエーペックスのタイヤ軸方向外側に配されて前記ビードエーペックスの高さより大きく半径方向外側に延び、
かつ第２のカーカスプライは、ビードエーペックス上端に至る本体部に、前記ビードエーペックス内に入って終端する挿入部を有する下方部を連設し、
この第２のカーカスプライの下方部は、前記ビードエーペックスの先端から該ビードエーペックスのタイヤ軸方向外側に沿う覆い部と、該覆い部の下端から前記ビードエーペックス内に入って終端する前記挿入部とからなるとともに、
ビードコアの前記上面から前記第１のカーカスプライの巻上げ部の上端までの高さＨ９を、前記ビードコアの上面からカーカスの内面のタイヤ赤道面Ｃでの点までのカーカス高さＨ７の３０〜６０％であることを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤ。
前記ビードエーペックスは、前記ビードコアの上面からの上端までのタイヤ半径方向距離であるビードエーペックス高さＨ６を、前記カーカス高さＨ７の２５〜５５％としたことを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤ。
前記挿入部の前記ビードコア上面からの挿入高さＨａは、前記ビードエーペックス高さＨ６の０．２〜０．７倍であることを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項記載の空気入りタイヤ。
前記下方部の端縁は、ビードコア上面との間の半径方向の高さＨ１０ａが前記ビードエーペックス高さＨ６の０〜０．２倍、かつ前記端縁のタイヤ軸方向の位置は、ビードコアのタイヤ軸方向中央点を中心としてタイヤ軸方向にビードコアのタイヤ軸方向長さの１／４倍をタイヤ軸方向に隔てる範囲内にあることを特徴とする請求の範囲第１項〜第３項のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
トレッド部からサイドウォール部を経てビード部のビードコアに至る本体部に前記ビードコアの回りをその内側から外側に折返す巻上げ部を有する第１のカーカスプライと、
トレッド部からサイドウォール部を経て前記第１のカーカスプライの前記本体部と巻上げ部との間を通りかつビードエーペックス内に入って終端する挿入部を有する第２のカーカスプライとを有し、請求項１記載の空気入りタイヤを製造する製造方法であって、
成形フォーマ上に、インナーライナー、前記第１のカーカスプライ、前記ビードエーペックスのタイヤ軸方向の内側部分をなす内のビードエーペックス部、及び前記ビードコアを積載する第１の積載工程、
前記内のビードエーペックス部の外側に、前記第２のカーカスプライを載置する第２の積載工程、及び
前記第２のカーカスプライの外側の少なくとも一部を、前記ビードエーペックスのタイヤ軸方向の外側部分をなす外のビードエーペックス部と、前記ビードコアから軸方向外側にはみ出した前記第１のカーカスプライの巻上げ部とで覆う覆い工程、
を含むことを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。
前記覆い工程は、前記第２のカーカスプライの外側の少なくとも一部に、前記外のビードエーペックス部を載置した後、前記第１のカーカスプライの巻上げ部を巻上げることを特徴とする請求の範囲第５項記載の空気入りタイヤの製造方法。
前記第１の積載工程は、前記ビードコアの内側を通る継ぎ部を介して前記巻上げ部の上に位置する外のビードエーペックス部を接続した内のビードエーペックスゴム部が用いられるとともに、
前記覆い工程は、前記第１のカーカスプライの巻上げ部を巻上げることにより、前記外のビードエーペックス部を第２のカーカスプライの外側に配することを特徴とする請求の範囲第５項記載の空気入りタイヤの製造方法。