JP4620862B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、必要なタイヤ横剛性等を確保しながらビードエーペックスゴムを小寸化した空気入りタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
空気入りタイヤでは、通常、図６（Ａ）に示すように、カーカスプライｃのプライ本体部ｃ１とプライ折返し部ｃ２との間に、ビードコアｄから半径方向外方にのびる硬質ゴムからなるビードエーペックスゴムｅを配置し、これによって、ビード部ａからサイドウォール部ｂにかけて補強し、必要なタイヤ横剛性を確保している。
【０００３】
このビードエーペックスゴムｅは、同じカテゴリのタイヤにおいてもタイヤサイズや要求性能などに応じてその高さは種々異なり、特に近年のタイヤの高性能化に伴い、タイヤ最大巾位置Ｍ近傍まで延在するものも出現する等、高寸化の傾向となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなビードエーペックスゴムｅの高寸化は、一方では以下の如き問題の発生原因となっている。
【０００５】
すなわち、ビードエーペックスゴムｅは、タイヤの製造工程に際して、図６（Ｂ）に示すように、予めビードコアｄの外周面に一体接合されたリング状のビード組立体ｆとして形成される。しかし、前記高寸化とともに、ビードエーペックスゴムｅの先端部にカールなどの変形が起こり易くなり、又巻回の始端ｅ１／終端ｅ２での端面形状が不一致となってジョイント不良を招くなど、品質や寸法精度の低下を招く。
【０００６】
又前記ビード組立体ｆは、図６（Ｃ）に示すように、製造工程において、成形ドラムｇに巻装されたカーカスプライｃ上に投入される。そして、カーカスプライｃの両端部がビード組立体ｆの廻りで折り返されるが、このとき直立するビードエーペックスゴムｅを一旦成形ドラムｇに沿って倒し込む作業が必要となる。しかし、前記高寸化は、このような倒し込みの作業効率を損ね、又時にはビードエーペックスゴムｅのビードコアｄからの剥がれを誘発するなど品質や歩留まりを低下する。又これによって形成される円筒状のタイヤカバーは、ビードエーペックスゴムｅの高さに応じた多品種となるため管理性に劣るものとなる。
【０００７】
又タイヤ変形時、ビード部ａは、リムフランジを中心に大きく屈曲変形し、このとき、ビードエーペックスゴムｅよりタイヤ軸方向外側のプライ折返し部ｃ２には大きな圧縮力が繰り返して作用する。しかし、前記高寸化に伴うビードエーペックスゴムｅのボリュームアップによって、前記圧縮力が増加するなど機械的疲労が高まり、カーカスコードに破断損傷を招くなどビード耐久性を著しく低下させる。
【０００８】
そこで、本発明は、プライ折返し部のタイヤ軸方向外側に補強エーペックスを配することを基本として、必要なタイヤ横剛性を確保しながらビードエーペックスゴムを小寸化でき、高寸なビードエーペックスゴムに起因する種々な前記問題点を解決しうる空気入りタイヤの提供を目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本願請求項１の空気入りタイヤの発明は、トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るプライ本体部に前記ビードコアの廻りでタイヤ軸方向内側から外側に折り返されるプライ折返し部を一連に設けたカーカスプライからなるカーカス、このカーカスのプライ本体部とプライ折返し部との間を通って前記ビードコアからタイヤ半径方向外方に先細状にのびるビードエーペックスゴムとを具え、
前記ビードエーペックスゴムは、タイヤ軸方向外側から内側に向かって半径方向外方に傾斜してのびる斜面Ｓ０と、前記ビードコアの上面に沿ってのびる底辺Ｓ１と、この底辺Ｓ１のタイヤ軸方向の内端から垂直に立上げた内側面Ｓ２とからなる略直角三角状をなし、
かつ前記折返し部は、前記斜面および前記プライ本体部に順次接することにより、この折返し部の前記斜面に接する下方領域と前記プライ本体部に接する上方領域とによってタイヤ軸方向内向きに凹む凹部を形成する一方、
該凹部に硬質ゴムからなる補強エーペックスを配するとともに、ビード部に配されこの補強エーペックスをビード部で覆うリムずれ防止用のクリンチゴムと、このクリンチゴムに半径方向外側部分で斜めに接しかつ前記補強エーペックスを覆うとともにサイドウォール部をなすサイドウォールゴムとを設けたことを特徴としている。
【００１０】
また請求項２の発明では、前記ビードエーペックスは、その半径方向外端のビードベースラインからの高さｈｂが、リムフランジ外端の高さｈｆの０．８〜１．３倍であることを特徴としている。
【００１１】
また請求項３の発明では、前記ビードエーペックスゴムのゴム硬度Ｈｂは７０〜９０度であり、前記補強エーペックスのゴム硬度Ｈｈは６５〜９５度しかもサイドウォール部をなすサイドウォールゴムのゴム硬度Ｈｓより大であることを特徴としている。
【００１２】
また請求項４の発明では、前記補強エーペックスと、前記サイドウォールゴムと、クリンチゴムとは、予め一体としたゴムシートを用いて形成されたことを特徴としている。さらに、請求項５の発明では、前記プライ折返し部は、その外端高さが、前記補強エーペックスの外端高さより小であることを特徴としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態を、図示例とともに説明する。
図１は、本実施形態のタイヤが乗用車用タイヤとして形成されるとともに正規リムＲにリム組みされかつ正規内圧を充填された無負荷の正規状態における子午線断面図を示している。なお前記「正規リム」とは、タイヤ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" 、或いはＥＴＲＴＯであれば "Measuring Rim"とする。また、前記「正規内圧」とは、前記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" であるが、乗用車用タイヤである場合には１８０ＫＰａとする。
【００１４】
図１において、空気入りタイヤ１は、トレッド部２と、このトレッド部２の両端からタイヤ半径方向内方にのびる一対のサイドウォール部３と、各サイドウォール部３の内方端に位置するビード部４とを具える。前記ビード部４、４間にはトロイド状のカーカス６が架け渡されるとともに、トレッド部２の内方かつ前記カーカス６の半径方向外側には強靱なベルト層７が巻装される。
【００１５】
前記ベルト層７は、例えば芳香族ポリアミド繊維コード及びスチールコード等の高弾性のベルトコードをタイヤ周方向に対して１０〜３５度の角度で配列した２枚以上、本例では、内外２枚のベルトプライ７Ａ、７Ｂからなる。前記ベルトコードは、プライ間で交差するように配列の向きを違えて配されており、これによってトレッド部２の略全巾を強いタガ効果を有して補強し、かつトレッド剛性を高めている。なおベルト層７のさらに外側に、ナイロン等の有機繊維コードをタイヤ周方向に対して５度以下の角度で例えば螺旋巻きしたバンド層（図示しない）を形成し、高速走行にともなうトレッド部２のリフティングを防止することが好ましい。
【００１６】
又前記カーカス６は、カーカスコードをタイヤ周方向に対して７５〜９０度の角度で配列したラジアル構造の１枚以上、本例では１枚のカーカスプライ６Ａから形成される。カーカスコードとして、ナイロン、ポリエステル、レーヨンから選択される有機繊維コードが好適に採用される。
【００１７】
このカーカスプライ６Ａは、トレッド部２からサイドウォール部３をへてビード部４のビードコア５に至るトロイド状のプライ本体部６ａの両側に、前記ビードコア５の廻りでタイヤ軸方向内側から外側に折返されるプライ折返し部６ｂを一連に具える。
【００１８】
なお前記ビードコア５は、ビードワイヤ（図示しない）を巻回することによって形成されたリング状をなし、本例では、複数本のビードワイヤを引き揃えた長尺な帯体を、半径方向内側から外側に渦巻状に巻回してなるテープビードタイプの場合を例示している。従って、ビードコア５は、本例では、断面矩形状をなし、その上面Ｓ１（半径方向外面）はタイヤ軸方向線と略平行に向けて配されている。ビードコア５としては、１本のビードワイヤを、螺旋状に連続巻きしたシングルワインドタイプのものも使用でき、この時、断面六角形状（偏平六角形状を含む）や断面円形状など種々な断面形状に形成できる。
【００１９】
そして、前記ビード部４には、このプライ本体部６ａとプライ折返し部６ｂとの間を通って前記ビードコア５からタイヤ半径方向外方に先細状にのびる硬質ゴムからなるビードエーペックスゴム８が配される。
【００２０】
このビードエーペックスゴム８は、図２に拡大して示すように、タイヤ軸方向外側から内側に向かって半径方向外方に傾斜してのびる斜面Ｓ０を有する断面小三角形状をなし、本例では、前記上面Ｓ１を底辺とし、かつタイヤ軸方向内側面Ｓ２を垂直に立上げた略直角三角状で形成されている。
【００２１】
該ビードエーペックスゴム８では、前述の
【発明が解決しようとする課題】
の欄で述べた如き問題点を改善するため、その半径方向外端８ＥのビードベースラインＢＬからの高さｈｂを大巾に減じることが必要である。特に、製造工程におけるビードエーペックスゴムの倒し込み作業（図６（Ｃ））を不要とし、生産性を大巾に向上させるため、および前記プライ折返し部６ｂに作用する圧縮力を著減し、カーカスコードの破断損傷を確実に防止するために、前記高さｈｂをリムフランジ外端の高さｈｆの０．８〜１．３倍とするのが好ましい。なお、１．３倍を越えると、前記生産性の向上効果、およびカーカスコードの破断防止効果が充分に発揮されず、又０．８倍未満では、プライ折返し部６ｂの曲げ戻りによってビードエーペックスゴム８の前記外端８Ｅ近傍に空気溜まりが生じ、逆に耐久性を阻害する結果を招く。
【００２２】
なお前記「ビードベースラインＢＬ」とは、タイヤが基づく規格で定められるリム径位置を通るタイヤ軸方向線として定義される。
【００２３】
又カーカス６の前記プライ折返し部６ｂは、前記斜面Ｓ０およびプライ本体部６ａに順次接しながら半径方向外方に巻き上げられる。従って、プライ折返し部６ｂは、前記斜面Ｓ０に接する下方領域６ｂ１と、前記プライ本体部６ａに接する上方領域６ｂ２とからなるとともに、この各領域６ｂ１、６ｂ２によってタイヤ軸方向内向きに凹む凹部１０を形成する。なお本例では、プライ本体部６ａの外端６Ｅが、タイヤ最大巾位置Ｍの近傍領域或いは該近傍領域よりも半径方向外方で終端したハイターンアップ（ＨＴＵ）構造を有する場合を例示する。
【００２４】
そして、この凹部１０内には、硬質ゴムからなる補強エーペックス１１が配置され、ビード部４からサイドウォール部３にかけて補強する。これによって、前記ビードエーペックスゴム８の高さｈｂを大巾に減じたことに起因する剛性低下が阻止され、必要なビード剛性やタイヤ横剛性が確保される。
【００２５】
この補強エーペックス１１は、ビードエーペックスゴム８の前記外端８Ｅと略同高さに位置する最大厚さ部１１Ａから、厚さを漸減しつつ半径方向内外に延在し、その内端は、前記ビードエーペックスゴム８の内端と略同高さで終端する。従って、前記下方領域６ｂ１では、補強エーペックス１１とビードエーペックスゴム８とはタイヤ軸方向に重複し、剛性段差を生じることなく滑らかに接続する。なお本例では、前記最大厚さ部１１Ａにおける最大厚さＴ１が、前記ビードコア５のコア巾と略等しく設定された好ましい場合を例示している。
【００２６】
又前記補強エーペックス１１は、リムずれ防止用のクリンチゴム１２、およびサイドウォール部３をなすサイドウォールゴム１３とによってその外側面が被覆される。
【００２７】
前記クリンチゴム１２は、ビード部４のゴム外皮を形成する硬質ゴムであって、ビード外側面を形成する立上り部１２Ａと、この立上り部１２Ａに連なりコア下を通ってビード底面を形成するベース部１２Ｂとを一体に設けている。このクリンチゴム１２の露出面は、リムと接触するリム接触領域を少なくとも含み、これによってリムずれによる損傷を防止する。
【００２８】
又該クリンチゴム１２の半径方向外側部分には、軟質ゴムからなる柔軟なサイドウォールゴム１３が境界線１５を介して接続する。この境界線１５は、タイヤ軸方向外側から内側に向かって半径方向外方に傾斜し、その半径方向外端１５Ｅが、前記補強エーペックス１１の外側面と交差する。
【００２９】
ここで、前記ビードエーペックスゴム８のゴム硬度Ｈｂは、ビード剛性を充分確保しリム嵌合を確実に行うために、７０〜９０度とするのが好ましい。又前記補強エーペックス１１のゴム硬度Ｈｈは、タイヤ横剛性を確保し必要な操縦安定性を得るために、６５〜９５度とするのが好ましく、又当然ではあるがサイドウォールゴム１３のゴム硬度Ｈｓより大である。なお本例では、補強エーペックス１１のゴム硬度Ｈｈをクリンチゴム１２のゴム硬度Ｈｃより大とした好ましい場合を例示しており、該クリンチゴム１２およびサイドウォールゴム１３としてゴム硬度Ｈｃ、Ｈｓが夫々５５〜６５、および４５〜６５度のものが使用される。
【００３０】
なお本願でいうゴム硬度とは、ＪＩＳ−Ｋ６２５３に基づくデュロメータータイプＡによって測定したデュロメータＡ硬さを意味する。
【００３１】
又本例では、前記ビードベースラインＢＬからのプライ折返し部６ｂの外端高さをｈａ、前記クリンチゴム１２の外端高さをｈｃ、前記補強エーペックス１１の外端高さをｈｈとしたとき、ｈａ＞ｈｈ＞ｈｃとした場合を例示している。すなわち、前記プライ折返し部６ｂの外端６Ｅが、補強エーペックス１１を越え、柔軟なサイドウォールゴム１３に接して終端する。この時、該外端６Ｅに集中する剪断力の緩和が期待できる。
【００３２】
なおプライ折返し部６ｂとしては、図３（Ａ）、（Ｂ）に示す如く、その外端高さを、補強エーペックス１１の外端高さｈｈより小（ｈａ＜ｈｈ）とするのも良い。図３（Ａ）には、例えばプライ折返し部６ｂが、タイヤ最大巾位置Ｍの前記近傍領域よりも半径方向内方で終端したローターンアップ（ＬＴＵ）構造を採用することによりｈａ＜ｈｈとした場合が、又図３（Ｂ）には、補強エーペックス１１が、タイヤ最大巾位置Ｍの前記近傍領域を越えて半径方向外方に延在することによりｈａ＜ｈｈとした場合が夫々示されている。係る場合には、逆にプライ折返し部６ｂの前記外端６Ｅが、硬質の補強エーペックス１１で拘束されるためその動きが抑えられ、その結果、前記外端６Ｅでのコードルース抑制に期待がもてる。
【００３３】
なお前記補強エーペックス１１の外端高さｈｈは、タイヤのカテゴリ、タイヤサイズ、或いはタイヤの要求性能などに応じて種々設定される。
【００３４】
次に、このような空気入りタイヤ１は、図４に略示する如く、前記補強エーペックス１１とクリンチゴム１２とサイドウォールゴム１３とを予め一体に押出し成形したゴムシート２０を用いることにより効率よく形成しうる。
【００３５】
すなわち、図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、タイヤ製造工程において、成形ドラム２１上で巻装されたカーカスプライ６Ａの両端部を、前記ビード組立体２２の廻りで折り返し、円筒状のタイヤカバー２３を形成した後、このタイヤカバー２３に、各ゴム１１、１２、１３を一体化した前記ゴムシート２０を貼り着する。又クリンチゴム１２とサイドウォール部１３とを予め一体に押出し成形したゴムシートを用い、補強エーペックス１１のみ成形ドラム２１上で別貼りしてもよい。
【００３６】
このとき、前記ビードエーペックスゴム８は小寸であるため、カーカスプライ６Ａの折り返しに際し、ビードエーペックスゴム８の倒し込み作業が不要となる。又タイヤカバー２３を、タイヤのカテゴリやタイヤサイズに応じて共通化が図れるなど品種を削減でき、生産性や管理性を改善しうる。
【００３７】
又前記ビード組立体２２を形成するに対しても、前記ビードエーペックスゴム８が小寸であるため、カールなどの変形が起こり難く断面形状が安定しているため、ジョイント不良が改善され品質や寸法精度を向上できる。
【００３８】
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、本発明は図示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うる。
【００３９】
【実施例】
タイヤサイズが１９５／６５Ｒ１５の乗用車用タイヤを表１の仕様に基づき試作するとともに、該試作タイヤの高速耐久性、ビード耐久性、操縦安定性、乗り心地性をテストしその結果を表１に記載した。
【００４０】
（１）高速耐久性：
ドラム試験機を用い、リム（６．０ＪＪ）、内圧（３００ｋＰａ）、荷重（４．４ＫＮ）の下で、ＥＣＥ３０により規定された荷重／速度性能テストに準拠して、ステップスピード方式により実施した。テストは、逐次走行速度を上昇させるとともに、タイヤが破壊したときの速度と時間を測定した。
【００４１】
（２）ビード耐久性：
ドラム試験機を用い、リム（６．０ＪＪ）、内圧（２５０ｋＰａ）、荷重（１１．３６ＫＮ；規格荷重の１．５５倍）の下で、速度６０ｋｍ／ｈで１００時間走行させ、その後タイヤを解体してビード損傷の有無を確認した。
【００４２】
（３）操縦安定性および乗り心地性：
リム（６．０ＪＪ）、内圧（２００ｋＰａ）にて乗用車（２０００ｃｃ）の全輪に装着し、前席に２名乗車してドライアスファルトのテストコースを走行し、ドライバーの官能評価により１０点法で評価した。数値が大きいほど、操縦安定性および乗り心地性に優れている。
【００４３】
【表１】

【００４４】
表の如く、実施例のタイヤは、従来例と略同等の高速耐久性、操縦安定性、乗り心地性等を維持しながら、ビードエーペックスゴムを小寸化でき、そのメリットの一つであるカーカスコードの圧縮疲労性の破断損傷を防止しビード耐久性を向上しうるのが確認できる。
【００４５】
【発明の効果】
叙上の如く本発明は、プライ折返し部のタイヤ軸方向外側に補強エーペックスを配しているため、必要なタイヤ横剛性を確保しながらビードエーペックスゴムを小寸化でき、高寸なビードエーペックスゴムに起因する種々な前記問題点を解決しうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例のタイヤの断面図である。
【図２】ビード部を拡大して示す断面図である。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）は、ビード構造の他の実施例を示す断面図である。
【図４】ゴムシートを例示する断面図である。
【図５】（Ａ）、（Ｂ）は本発明の作用効果の一部を説明する製造工程の説明図である。
【図６】（Ａ）〜（Ｃ）は従来タイヤおよびその問題点を説明する線図である。
【符号の説明】
２ トレッド部
３ サイドウォール部
４ ビード部
５ ビードコア
６ カーカス
６Ａ カーカスプライ
６ａ プライ本体部
６ｂ プライ折返し部
６ｂ１ 下方領域
６ｂ２ 上方領域
８ ビードエーペックスゴム
１０ 凹部
１１ 補強エーペックス
１２ クリンチゴム
１３ サイドウォールゴム
２０ ゴムシート
ＢＬ ビードベースライン
Ｓ０ 斜面

Claims (5)

1. トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るプライ本体部に前記ビードコアの廻りでタイヤ軸方向内側から外側に折り返されるプライ折返し部を一連に設けたカーカスプライからなるカーカス、このカーカスのプライ本体部とプライ折返し部との間を通って前記ビードコアからタイヤ半径方向外方に先細状にのびるビードエーペックスゴムとを具え、
   前記ビードエーペックスゴムは、タイヤ軸方向外側から内側に向かって半径方向外方に傾斜してのびる斜面Ｓ０と、前記ビードコアの上面に沿ってのびる底辺Ｓ１と、この底辺Ｓ１のタイヤ軸方向の内端から垂直に立上げた内側面Ｓ２とからなる略直角三角状をなし、
   かつ前記折返し部は、前記斜面および前記プライ本体部に順次接することにより、この折返し部の前記斜面に接する下方領域と前記プライ本体部に接する上方領域とによってタイヤ軸方向内向きに凹む凹部を形成する一方、
   該凹部に硬質ゴムからなる補強エーペックスを配するとともに、ビード部に配されこの補強エーペックスをビード部で覆うリムずれ防止用のクリンチゴムと、このクリンチゴムに半径方向外側部分で斜めに接しかつ前記補強エーペックスを覆うとともにサイドウォール部をなすサイドウォールゴムとを設けてなる空気入りタイヤ。
2. 前記ビードエーペックスは、その半径方向外端のビードベースラインからの高さｈｂが、リムフランジ外端の高さｈｆの０．８〜１．３倍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。
3. 前記ビードエーペックスゴムのゴム硬度Ｈｂは７０〜９０度であり、前記補強エーペックスのゴム硬度Ｈｈは６５〜９５度しかもサイドウォール部をなすサイドウォールゴムのゴム硬度Ｈｓより大であることを特徴とする請求項１又は２記載の空気入りタイヤ。
4. 前記補強エーペックスと、前記サイドウォールゴムと、クリンチゴムとは、予め一体としたゴムシートを用いて形成されたことを特徴とする請求項１、２又は３記載の空気入りタイヤ。
5. 前記プライ折返し部は、その外端高さが、前記補強エーペックスの外端高さより小である請求項１乃至４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

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