JP4723837B2 - タイヤビード構造 - Google Patents

Description

本発明は、空気入りタイヤに関する。より詳しくは、本発明は、カーカスコードの半径方向内側端を固定するためにカーカスコードがビードコアワイヤに編み込まれた空気入りタイヤのビード構造に関する。

従来、空気入りタイヤは、ビード、トレッド、ベルト補強材およびカーカスを有する、ほぼドーナツ形の積層構造として製造されてきた。タイヤは、ゴム、織物および鋼鉄製品から作られる。製造技術のほとんどは、平らな帯またはシート材料から多数のタイヤ要素を組み立てることを伴っていた。各要素は、製造ドラム上に置かれ、要素の端が一致または重ね合わせられて接合部を形成するような長さに切断される。

組立ての第１の段階では、従来のカーカスは、普通は１つ以上のプライ、一対のサイドウォール、一対のエイペックス、インナーライナ（チューブレスタイヤ用）、一対のチェーファ、および、場合によっては一対のゴムショルダーストリップを含む。環状のビードコアを、このタイヤ製造の最初の段階で加えることもでき、プライは、ビードコアの周りで折り返されてプライ折り返し部を形成する。付加的な要素が用いられてもよく、または、上記の幾つかの要素と置き換えられても良い。

中間製品は、この組立ての第１の段階で筒状に形成される。筒状のカーカスは、次いで、第１の段階の終了後にドーナツ形に膨張させられる。トレッド内の補強ベルトが、同じ製造ドラムまたはワークステーションを用いて行われるタイヤ製造の第２の段階で、この中間製品に加えられる。

後にドーナツ状に形成される平らな要素からタイヤを作るこの方式では、タイヤの一様な形での製造能力が制限される。

１９７６年２月３日に発行された、Jacques Pouillouxの特許文献１には、カーカスプライを、周方向に延びるカーカスコードプライの端を有するリング状または円弧状に置くことが開示されている。その目的は、このように作られたタイヤの、ビード内の環状ビードコアをなくし、カーカスが、切断されたケーブルによって囲まれた端部で、半径方向に折り返されて横に向かった部分を持たないことである。また、円弧のリングを用いたプライを組み立て、その結果、個々のプライコードが、製造の初期段階で、平坦な構造で作られることに対して凸状のドーナツ形断面を横断して置かれることも述べられている。
特開米国特許第３，９３５，８９４号明細書

未解決な課題の一つは、タイヤをホイールリムに正しく設置しその位置に保持するためにタイヤの下部で高い力を達成しつつ、カーカスコードプライの半径方向内側の端をどのように固定するかである。従来技術は、コードの端部を垂直方向に隣接して置き、ビードワイヤの列を揃えることを教示している。

本発明は、小型のビード構造によって特徴付けられる改良されたビード部構造、およびカーカスプライコードとビードコードとのより強力な連結を有する空気入りタイヤに関する。

本発明の空気入りタイヤは、補強カーカスプライと、対向するビード部とを有し、カーカスプライは、第１の端部と第２の端部との間で連続的に曲げられた１つ以上のコードを有し、カーカスプライの第１の端部は、対向するビード部の一方に位置している。ビード部では、カーカスプライコードは、複数のビードワイヤ間に編み込まれている。カーカスプライコードをビードワイヤ間に編み込むことによって、ビードワイヤとカーカスコードとの接触面積が増し、タイヤのビード部でのカーカスプライの噛み合いも増す。好ましくは、カーカスプライコードは、カーカスプライの第１の端がジグザグの経路を進むように編み込まれる。

本発明の一つの態様では、ビードワイヤは周方向に向けられており、半径方向に延びる少なくとも２つのビード列を形成する。半径方向に延びる一つのビード列でビードワイヤは、半径方向に延びる隣のビード列のビードワイヤによって半径方向に補間されている。

本発明の他の態様では、半径方向に延びるビード列は、軸線方向に重なっている。ビード列の軸線方向の重なり距離ｘは、ビードワイヤの直径ｄ_Bの１０〜１００％である。

本発明の他の態様では、各列のビードワイヤは、ｚ≧２ｄ_C＋０．５ｄ_Bで与えられる距離ｚだけ間隔をあけて配置されており、ここで、ｄ_Cは、カーカスプライコードの直径であり、ｄ_Bは、ビードワイヤの直径である。

本発明の他の態様では、カーカスプライの第１の端は、ビードワイヤの半径方向内側にある。

タイヤは、第２のカーカスプライを有していてもよい。第２のカーカスプライは、第１の端および第２の端を有し、第１の端は、タイヤのビード部に位置しており、半径方向を向いた複数のビードワイヤの中に編み込まれていてもよい。第２の端がビードワイヤの中に編み込まれている場合、第１のカーカスプライと第２のカーカスプライとは、反対向きのジグザグ経路を進み、カーカスプライ間の幾つかのビードワイヤを取り囲む。

ビード部の一つは、半径方向に延びるビードワイヤの第３の列を有していてもよい。第３の列の中でビードワイヤは、第２の列のビードワイヤによって半径方向に補間されていてもよい。あるいは、第３の列は、軸線方向および半径方向に、他の列のビードワイヤと並んでいてもよい。第３の列は、半径方向の高さが他の列より低くてもよい。

（定義）
本発明では以下のように定義される。

「軸線方向」および「軸線方向に」は、ここでは、タイヤの回転軸線に平行な直線または方向について用いられる。

「ビード部」は、フリッパ、チッパ、エイペックス、トゥーガード、およびチェーファのような、設計リムに適合するための他の補強要素を持つあるいは持たない、張力部材、補強プライコードおよび成形品を有するタイヤの部分を意味する。半径方向内側のビードは、タイヤを保持してホイールリムに連結される。

「カーカス」は、ベルト構造、トレッド、アンダーとレッド、およびプライを覆うサイドウォールゴムとは別であるがビードを含むタイヤ構造を意味する。

「コード」は、タイヤのプライおよびビードを構成する補強ストランドを意味する。コードは主として高弾性材料の複数の束またはフィラメント群のストランドから形成されるが、モノフィラメントであってもよい。

「ゲージ」は、タイヤのどこかに用いられるコードの直径、または、プライを形成する個々のコードあるいは複数のコードの太さをいう。

「内側」は、タイヤの中の方を意味する。

「インナーライナ」は、チューブレスタイヤの内面を形成し、タイヤ内に膨張用の流体を収容するエラストマまたは他の材料の１つまたは複数の層を意味する。

「横」は、軸線方向を意味する。

「結合コード」は、１本のコードを形成するために捻られた、異なる素材を意味する。

「外側」は、タイヤの外の方を意味する。

「プライ」は、もし特定されなければ、タイヤの特定の領域を補強するためにゴムでコーティングされた複数のコードを意味する。「カーカスプライ」は、カーカスを補強するためにゴムでコーティングされた複数のコードを意味する。

「半径方向」および「半径方向に」は、タイヤの回転軸線に向かうかあるいはタイヤの回転軸線から離れる方向を意味する。

以下に、本発明を実施する最良の形態を示す。この記載は、本発明の主要部を示す目的でなされるものであり、意味を限定して解釈してはならない。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲を参照することによって決められる。

図１は、本発明による加硫したタイヤのビード部１０を示す。カーカスプライ１２は、サイドウォールで半径方向を向いたコード（カーカスコード）１４によって形成される。カーカスコード１４は、第１の半径方向内側端と、少なくとも半径方向外側の位置との間で連続的に曲げられている。コードの配置方法、および、どのようにコードをタイヤに配置するかは、本出願人による、２００３年２月１１日出願の米国特許出願番号10/365,374号「タイヤのカーカスプライ製造用の改良された方法および装置」、および代理人整理番号DN2003036号の米国特許出願「フレキシブル製造システムによるタイヤの製造方法」に記載されている。

タイヤは、一対のサイドウォール、これらサイドウォール間に延びるトレッド、トレッドの下に位置するベルトパッケージ、およびサイドウォールの半径方向内側に位置する一対の対向したビード部１０といった、従来のタイヤ要素を用いて形成される。ここで述べたビード部構造を除いて、上述したタイヤ要素は従来と同様であってよい。

図１に示すように、カーカスプライの半径方向内側端では、加硫された後のタイヤのビード部１０において、カーカスコード１４は、２つのビード列１６，１８の中に編み込まれている。各ビード列１６，１８は、周囲に間隔をあけた少なくとも３つのビードワイヤ２０を有する。ビードワイヤ２０の「列」は、カーカスプライ１２の片側の全てのビードワイヤ２０によって規定される。各ビード列１６，１８のビードワイヤ２０は、隣り合うビード列１８，１６のビードワイヤ２０によって半径方向に補間されている。カーカスコード１４を噛み合せるために、各列１６，１８のビードワイヤ２０は、隣り合う列１８，１６のビードワイヤ２０と軸線方向に重なっている。カーカスコード１４は、半径方向で補間されて軸線方向に重なっているビードワイヤ２０の周りでジグザグな経路を作るようにして、ビードワイヤ２０の周りに編み込まれている。ジグザグなカーカスプライの経路は、ビードワイヤ２０内にプライ１２が編み込まれているので、少なくとも４回、方向が変化する。

ビードワイヤ２０は、従来のいずれかのビードワイヤ材料で形成される。ビードワイヤ２０は、モノフィラメントであってもよいし、コードの束であってもよい。モノフィラメントまたはコードの束を形成するのに用いられる材料は、アラミド、鋼、カーボンファイバ、または他の高張力材料であってよい。ビードワイヤ２０は、始めに、タイヤ製造中のビードワイヤの配置を維持するのに十分な手段を提供し、その後、タイヤの加硫中の接合特性を提供するために、スキムコーティング（skim coat）される。スキムコーティングの厚さは、ビードワイヤ直径ｄ_Bと比べて僅かである。ビードワイヤ２０の直径ｄ_Bは、ビード部１０の必要な強度によって決められる。全てのビードワイヤの直径ｄ_Bは、同じであってもよいし、同じ列１６，１８の中、あるいは列ごとに異なっていてもよい。製造を簡略化するためには、さらに説明すると、各列の全てのビードワイヤの直径ｄ_Bは同じである。

カーカスコード１４は、従来のいずれかのワイヤ材料で形成される。ワイヤは、モノフィラメントであってもよいし、束ねた、あるいは撚り合わせたコードであってもよい。カーカスコード１４を形成するのに用いられる材料は、ポリエステル、ナイロン、グラスファイバ、アラミド、鋼、またはカーボンファイバであってもよい。カーカスコード１４は、始めに、タイヤ製造中のカーカスコードの配置を維持するのに十分な手段を提供し、その後、タイヤの加硫中の接合特性を提供するために、スキムコーティング（skim coat）される。カーカスコード１４の直径ｄ_Cは、ビード部の必要なカーカス強度によって決められ、ビードワイヤ２０の直径ｄ_Bより大きくても小さくてもよい。

ビードワイヤ２０の並びの周りにカーカスコード１４を編み込むことによって、カーカスコード１４は、２つのタイプの機械的な噛み合いを受ける。第１のタイプは、ビードワイヤの列に関連するコード経路の幾何学的配置による事実上の機械的な噛み合いである。カーカスコード１４は膨張によって引っ張られるので、プライ引張り力が作用してビード構造を強固にし（チャイニーズフィンガートラップと同様）、その結果、カーカスプライ１２のビードワイヤ２０との保持力が増す。第２のタイプの機械的な噛み合いは、ホイールリムフランジに対する力をビード構造に与えるタイヤの膨張圧に起因する。内側のビード面に対する力は、ビードワイヤ２０の列を共に押し、さらに、ビードワイヤ２０へのカーカスプライ１２の保持力および噛み合いが増す。２つのタイプの機械的かみ合いが付加されることによって、カーカスコード１４のビード材料への保持力が、周囲の材料の化学的な接着よりもさらに大きくなる。

タイヤのビード部１０は、図２に示すように組み立てられてもよい。第１のビード列１６の周方向に延びるビードワイヤ２０は、既に置かれたエラストマ層上に置かれ、タイヤの周方向に延びるワイヤは、最終的なタイヤの赤道面に平行である。少なくとも、エラストマ層はインナーライナ層を含む。個々のワイヤは、互いに独立して置かれる。または、ビードワイヤの接合量、またはビードを形成するのに必要な直径の異なる輪の数を減少するために、一つの列１６または１８のビードワイヤ２０は、エラストマ層上に渦巻状に置かれた１本のワイヤである。ビードワイヤ２０が渦巻状に置かれる場合、ビードワイヤ２０は、タイヤのビード部１０の断面に見られるようなワイヤ端を有する。

隣り合うビードワイヤ２０間に、次のビード列１８のビードワイヤ２０およびカーカスコード１４を第１の列１６にかみ合わせるのを可能にするための、長さｚのギャップ２２が形成される。カーカスコード１４はギャップ２２の中および外に編まれているので、ギャップはカーカスコード１４の直径ｄ_Cの少なくとも２倍の長さｚを持つ。ギャップの長さｚは、以下の式、
ｚ≧２ｄ_C＋０．５ｄ_B
を満たす。

次いで、カーカスコード１４が半径方向に延びて置かれる。カーカスコード１４は、タイヤの赤道面に対して９０°傾いたものとして示されるが、赤道面に対して７５°まで、より小さな角度で傾いていてもよい。各カーカスコードは、図に示すように、半径方向においてビードワイヤの下方で終端となっていてもよいし、または、上に折り返されて他のカーカスコード１４を形成してもよい。カーカスコード１４が置かれた後、次のビード列１８の周方向に延びるビードワイヤ２０が置かれる。第２のビード列の各ビードワイヤ２０は、第１のビード列１６の隣り合うビードワイヤ２０間にギャップｚで置かれる。タイヤのビード部１０の断面における第２のビード列１８のワイヤ端の数は、第１のビード列１８のワイヤ端の数と同じであってもよいし同じでなくともよい、すなわちビードワイヤ２０の数が多くても少なくてもよい。

半径方向内側端では、カーカスコード１４は、ビードワイヤ２０の半径方向下方に延びて、長さＬの尾部２４を形成している。第２のビード列１８は、ビードワイヤ２０を用いて形成されているので、カーカスコード１４は、ギャップ２２の中に押し付けられる。各ビードワイヤ２０はビード列１８に当てられるので、カーカスコードは次第に、図１に示すジグザグ構造を形成する。尾部の長さＬは、カーカスコード１４がギャップ２２に押し込まれるにつれてゆっくりと減少する。最終的な尾部の長さＬは、理想的には、ビードワイヤの直径ｄ_Bよりも小さい。

第１の軸線方向の重なりｘは、加硫に先立って、より容易に測定されるが、加硫後に、以下のステップによって測定されてもよい。そのステップとは、各ビード列１６，１８でビードワイヤ２０の中心線を通る第１の直線を引き、第１の直線に平行で、ビードワイヤ２０がカーカスコード１４に接する位置である各ビードワイヤ２０のエッジに接する第２の直線を引き、各ビード列１６，１８についての第２の直線の重なりを測定する、というステップである。この軸線方向の重なりは、列の軸線方向の重なりと呼んでもよい。

第２のタイプの軸線方向の重なりは、タイヤの赤道面に平行に測定した場合、ビードワイヤの重なりと呼んでもよい。この重なりは、以下のステップによって測定される。そのステップとは、軸線方向内側のビード列１６においてビードワイヤ２０がカーカスコード１４と接する位置である１本のビードワイヤ２０と接しタイヤの赤道面に平行な第１の直線を引き、他方のビード列１８ではない第１のビードワイヤ２０の半径方向内側のビードワイヤ２０と接しタイヤの赤道面に平行な第２の直線を引き、タイヤの赤道面を横断する方向で第１の直線と第２の直線の重なり量を測定する、というステップである。

列の軸線方向の重なりｘは、好ましくはビードワイヤの直径ｄ_Bの５〜１００％の範囲である。ビードワイヤの重なりは、２つのビード列の傾き角に一部影響され、ビード列の傾き角はタイヤの半径方向に対して５°〜５０°で変化する。

図３に示すビード部では、２層タイヤビード部が示されている。第２のカーカスプライ２６は、第２のビード列１８の軸線方向外側に置かれる。第２のカーカスプライも、第２のビード列１８に関してジグザグに進行する。第２のカーカスプライ２６のジグザグ経路は、第１のカーカスプライ１２のジグザグ経路と反対であり、プライ１２，２６の間で第２のビード列１８のビードワイヤ２０を包囲し、プライ１２，２６は、第２のビード列１８のビードワイヤ２０間で互いに接する。

円周方向に延びる第３のビード列２８は、第２のカーカスプライ２６で固定するために第２のカーカスプライ２６の軸線方向外側に配置されてもよい。第３の列２８のビードワイヤ２０は、他のビードワイヤと同じ構成であってもよい。製造の際に未加硫のタイヤに巻かれる場合、ビードワイヤ２０は、第２のビード列１８のビードワイヤ２０間のギャップ内に配置される。このように配置されると、第１および第３のビード列は、第１のビード列１６のビードワイヤ２０と軸線方向に隣り合い、第２のビード列のビードワイヤ２０によって半径方向に補間される。

図４は、ビード部の他の構造を示す。２つの重なったビード列１６，１８においてビードワイヤ２０の軸線方向の重なりｘは最大である。第２のカーカスプライ３０は、第２の列１８の軸線方向外側に付け加えられる。第２のカーカスプライ３０は、どんな製造公差にもかかわらず平坦な進路を通る。第２のカーカスプライ３０は、第１のカーカスプライ１２と、第２のビード列１８のワイヤ２０との両方に接する。

第２のカーカスプライ３０の軸線方向外側は、ビードワイヤ３４からなる第３のビード列３２であってもよい。ビード列３２のビードワイヤ３４は、半径方向および軸線方向に揃えられている。ビード列３２は、半径方向の高さが他のビード列１６，１８の半径方向高さより低くてもよい。このような構成は、ビード部の半径方向内側端で、より高い強度が要求される場合に有効である。これは、ビードの上部よりも広い基部を有する従来のビードコアを用いるのと似ている。もし、ビード領域の基部により大きな基部が要求されない場合、第３のビード列３２は、半径方向の高さが他のビード列１６，１８と同様であってもよい。ビード部の強度特性の更なる調整のために、第３のビード列３２のビードワイヤ３４は、第１および第２のビード列１６，１８のビードワイヤ２０と異なっていてもよい。高さを変更できる第３のビード列３２、またはビードワイヤの特性は、第２のカーカスプライ３０がない場合も用いてよい。

本発明の他の側面では、図５および図６に示すように、各ビード列で半径方向に直接隣り合うビードワイヤ２０の数が異なっていてもよい。図５に示すビード部では、第１のビード列３６は、間隔をあけたビードワイヤ２０の対３８で形成されている。第２のビード列４０のビードワイヤ２０は、ギャップ２２内に配置された単一のワイヤである。第２のビード列４０も、第１のビード列３６と同様にビードワイヤの対を有していてもよく、この場合、ギャップ２２は第２のビード列４０の並んだワイヤを受け入れるのに十分に広い。

図６に示すビード部では、各ビード列４２，４４のビードワイヤは、単独のワイヤとワイヤの対３８とを混合したものである。ワイヤの対３８は、ビード部の半径方向内側端および外側端に配置されており、単独のワイヤはそれらの間に配置されている。しかしながら、この構成は、要求されるビード特性に応じて変更してもよい。

例えば、航空機用タイヤ、駆動用タイヤあるいは操舵用タイヤといった大型トラック用タイヤ、オフロード用タイヤ、農業用タイヤ、鉱業用タイヤなどの、より大きなサイズまたはヘビーデューティータイヤ用に、カーカスプライの数、ビード列の数だけでなくそれらがどのように適用されるか、およびビード列でのビードワイヤの数を含む、厳密なビード部構造を変更してもよい。カーカスプライの数および配置を変更することは、複数のビードワイヤ間に編み込まれた一つのカーカスプライがある限りは、本発明の範囲内である。例えば、一例であり本発明を限定しない意味で、一対の隣り合うカーカスコードが、ジグザグに単独のコードとして、２つのビード列のワイヤに集合的に織られていてもよい。また、ビード列の数を増やしたり、ビード列のワイヤの数を変更したり、あるいはワイヤの直径を変更したりすることも、本発明の範囲内である。

タイヤビード部の断面図である。 ビード部へのワイヤの編み込み順および間隔を示す。 ビードワイヤおよびカーカスプライ構造の他の例を示す。 ビードワイヤおよびカーカスプライ構造の他の例を示す。 ビードワイヤおよびカーカスプライ構造の他の例を示す。 ビードワイヤおよびカーカスプライ構造の他の例を示す。

符号の説明

１０ ビード部
１２，２６，３０ カーカスプライ
１４ カーカスコード
１６，１８，２８，３２，３６，４０，４４ ビード列
２０，３４ ビードワイヤ
２２ ギャップ
２４ 尾部

Claims (3)

1. 補強カーカスプライと、対向するビード部とを有し、前記カーカスプライは、第１の端部と第２の端部との間で連続的に曲げられた一つ以上のコードを有し、カーカスプライコードは、周方向を向いた複数のビードワイヤ中に編み込まれており、
   周方向を向いた前記ビードワイヤは、半径方向に延びる少なくとも２つのビードワイヤの列を形成し、半径方向に延びる一つの列のビードワイヤは、隣り合う列のビードワイヤに対して、半径方向にオフセットされており、かつ、軸線方向に重なっており、
   各列のビードワイヤは半径方向に距離Ｚだけ間隔をあけて配置されており、前記距離Ｚは、前記カーカスプライコードの直径をｄ _Ｃ 、前記ビードワイヤの直径をｄ _Ｂ としたとき、Ｚ≧２ｄ _Ｃ ＋０．５ｄ _Ｂ の条件を満たすことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記カーカスプライのコードは、前記カーカスプライの前記第１の端部がジグザグに進むように編み込まれていることを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記一つの列のビードワイヤと、該ビードワイヤと隣り合う列の前記ビードワイヤとの軸線方向における重なり量が、前記ビードワイヤの直径の５〜１００％であることを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。

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