JP5636739B2 - タイヤ用ビードコアおよび空気入りタイヤ - Google Patents

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Description

本発明は、タイヤ用ビードコアおよびそれを用いた空気入りタイヤ、特に、1本のワイヤーをリング状に複数回巻くことで形成されたタイヤ用ビードコアおよびそれを用いた空気入りタイヤに関する。
空気入りタイヤのビード部は、ビードコアと、ビードフィラーとを有している。ビードコアは、1本のスチールワイヤーを連続して螺旋状に巻いて列状に並べ、それを内層から外層へと多層に巻き重ねられたものがある。ビードコアは、例えば、断面形状が実質的に六角形になっている(特許文献1)。
また、カーカスの端部は、タイヤ内側から外側に折り返されるように曲げられて、ビード部を包み込むように配置されている。
特開2005−8112号公報
しかし、カーカスがビードコアに接触するとき、カーカスコードがビードコアのスチールワイヤーに直接接触してしまい、その結果フレッティングが発生するという問題がある。フレッティングが発生すると、両部材の磨耗および破損につながりやすい。なお、フレッティングが発生しやすい場所は、ビードコアの角部である。
このようなビードコアおよびカーカスのフレッティングを減らすために、従来から様々な提案がなされてきた。例えば、特許文献1では、タイヤの径方向内側でかつタイヤ軸方向内面側の角部分におけるビードワイヤーの数を、他の角部分より減らすことで、表面形状を滑らかにしている。
一般に、ビードコアにおいて、タイヤの径方向の最も内側でかつタイヤ軸方向の最も内側の角部分は、タイヤの充填空気圧により膨張しようとするタイヤをリムに押さえつけるために大きな張力に抗する強度が要求される。しかし、特許文献1に記載のビードコアは、タイヤの径方向の最も内側でかつタイヤ軸方向の最も内側の角部分に、ビードワイヤーを持たないため、ビードコアに十分な強度が得られず、ビードコアの耐久性が確保されない場合もある。
そこで、本発明は、ビードコアの耐久性、ひいてはタイヤの耐久性を向上することができるタイヤ用ビードコアおよびそれを有する空気入りタイヤを提供することを目的とする。
本発明の一態様は、1本のワイヤーをリング状に複数回巻くことで、第1の方向に並ぶ複数のワイヤー周回部を有する列を第1の方向と直交する第2の方向に複数段並べたビードコアである。第1の方向両側の端に位置するワイヤー周回部を除いて、前記ワイヤー周回部は、前記第1の方向において、隣接する列のワイヤー周回部の間に配置されており、前記ワイヤーの巻始め端を有するワイヤー周回部は、複数段に並べた前記列のうち、ワイヤー最内径列に含まれ、前記ワイヤーの巻始め端を有するワイヤー周回部は、前記第1の方向において、前記ワイヤー最内径列に隣接する第1ワイヤー隣接列における複数の周回部のうち、前記第1ワイヤー隣接列の両端に位置するワイヤー周回部を除く内側ワイヤー周回部の間に配置され、前記ワイヤー最内径列内のタイヤ最内径位置に配置されるワイヤー周回部は、前記ワイヤーの巻始め端および巻き終わり端を有さないワイヤー周回部である。
ワイヤーの巻始め端を有するワイヤー周回部は、第1の方向において、内側ワイヤー周回部のうち、最も外側に位置するワイヤー周回部を除くワイヤー周回部の間に配置されていることが好ましい。
ワイヤーの巻始め端を有するワイヤー周回部は、第1の方向において、第1ワイヤー隣接列の中心に位置する中心ワイヤー周回部と中心ワイヤー周回部に隣接するワイヤー周回部との間に配置されていることが好ましい。あるいは、ワイヤーの巻始め端を有するワイヤー周回部は、第1ワイヤー隣接列の中心に最も近い2つの中心近接ワイヤー周回部の間に配置されていることが好ましい。
ワイヤー最内径列は、巻始め端からタイヤ軸方向内面側に向かって巻かれた複数の周回部で構成されていることが好ましい。
ワイヤー最外径列は、タイヤ軸方向内面側からタイヤ軸方向外面側に向かって巻かれた複数の周回部で構成されており、
ワイヤーの巻き終わり端を有するワイヤー周回部は、ワイヤー最外径列に含まれ、
ワイヤーの巻き終わり端を有するワイヤー周回部は、第1の方向において、ワイヤー最外径列に隣接する第2ワイヤー隣接列における複数の周回部のうち、第2ワイヤー隣接列の両端に位置するワイヤー周回部を除く内側ワイヤー周回部の間に配置されていることが好ましい。
本発明の別の一態様は、上記いずれかに記載のタイヤ用ビードコアをビード部に備えた空気入りタイヤである。
本発明に係るタイヤ用ビードコアおよび空気入りタイヤでは、ワイヤーの巻始め端を有するワイヤー周回部は、第1の方向において、ワイヤー最内径列に隣接する第1ワイヤー隣接列における複数の周回部のうち、第1ワイヤー隣接列の両端に位置するワイヤー周回部を除く内側ワイヤー周回部の間に配置され、さらに、ワイヤー最内径列内のタイヤ最内径位置に配置されるワイヤー周回部は、ワイヤーの巻始め端および巻き終わり端を有さないワイヤー周回部である。このため、ビードコアは十分な強度を得ることができ、ビードコアの耐久性、ひいてはタイヤの耐久性が確保される。
本発明の第1実施形態による重荷重用空気入りラジアルタイヤのセンターラインから右半分の断面を示す半断面図である。 本発明の第1実施形態におけるビードコアの概略断面図である。 本発明の第2実施形態におけるビードコアの概略断面図である。 従来例1のビードコアの概略断面図である。 従来例2のビードコアの概略断面図である。 従来例3のビードコアの概略断面図である。 従来例4のビードコアの概略断面図である。
以下、本発明の構成につき添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
(1)タイヤ全体の構造
図1は本発明の実施形態による重荷重用空気入りラジアルタイヤのセンターラインから右半分の断面を示す半断面図である。重荷重用空気入りタイヤ1は、トレッド部3と、サイドウォール部5と、ビード部7とから構成されている。重荷重用空気入りタイヤ1は、さらに、トレッド部3、サイドウォール部5およびビード部7にわたって延びるインナーライナー11およびカーカス13を有している。カーカス13は、スチールコードからなる。重荷重用空気入りラジアルタイヤとは、例えばJATMA YEAR BOOK 2008(日本自動車タイヤ協会規格)のC章に規定されるタイヤをいう。)
ビード部7は、スチールワイヤーからなるビードコア21と、ゴムからなるビードフィラー23とを有している。カーカス13の端部13aは、ビード部7を包み込むように、タイヤ内側からタイヤ外側に折り返されるように曲げられている。
ビードコア21は、リムとの嵌合性を向上させるために、ビード部7のビードベース面に傾斜角度を付けたテーパービードである。
(2)第1実施形態
図2を用いて、本発明の第1実施形態に係るビードコアを説明する。図2は、本発明の第1実施形態におけるビードコアの概略断面図である。
ビードコア21は、1本のワイヤーをリング状に複数回巻くことで、第1の方向に並ぶ複数のワイヤー周回部(図2に示す1〜36)を有する列を、第1の方向と直交する第2の方向に複数段並べて構成されている。第1の方向は、図に示すX方向であり、タイヤの軸方向に対して、リム底の傾斜面に対応するように、上述した傾斜角度(例えば、10.8度)を持って傾斜している。X方向において図右側が外面側であり、図左側が内面側である。第2の方向は、X方向に直交する、図に示すY方向であり、タイヤの径方向に対して上記傾斜角度を持って傾斜している。Y方向において図上側が外径側であり、図下側が内径側である。
具体的には、ビードコア21は、第1列51、第2列52、第3列53、第4列54、第5列55を有している。第1列51は、ワイヤー最内径列であり、第1ワイヤー周回部(1)〜第4ワイヤー周回部(4)から構成されている。第1ワイヤー周回部(1)は巻き始め端を有し、第2〜第4ワイヤー周回部(2〜4)は、タイヤ軸方向内面側(X方向左側)に向かって巻かれている。なお、第nワイヤ周回部(n)(nは自然数)は、n回目に巻かれた周回部を表す。
第2列52は、第1列51に隣接する第1ワイヤー隣接列であり、第5〜第12ワイヤー周回部(5〜12)から構成されている。第3列53は、第13〜第21ワイヤー周回部(13〜21)から構成されている。第4列54は、第22〜第29ワイヤー周回部(22〜29)から構成されている。第5列55は、第30〜第35ワイヤー周回部(30〜36)から構成されている。第5列55はワイヤー最外径列であって、第4列54は第5列に隣接する第2ワイヤー隣接列である。
以上の配列によって、ビードコア21は、概ね六角形のテーパービードを構成している。六角形の各頂点は、第36ワイヤー周回部(36)、第21ワイヤー周回部(21)、第4ワイヤー周回部(4),第12ワイヤー周回部(12)、第13ワイヤー周回部(13)、第30ワイヤー周回部(30)によって構成されている。このように、六角形の頂点のうち、ワイヤー最内径列である第1列51内のタイヤ最内径位置(図中の最も内径側の位置)に配置されるワイヤー周回部は、第4ワイヤー周回部(4)であり、第1周回部(1)および第36ワイヤー周回部(36)ではない。
第1ワイヤー周回部(1)は、前述のように第1列51においてX方向中間に配置されているので、ビードコア21の角部を構成していない。
第1列51〜第5列55の両端のワイヤー周回部(13,21)を除くワイヤー周回部(1〜20,22〜36)はいずれも、X方向において、隣接する列のワイヤー周回部の間に配置されている。
第1ワイヤー周回部(1)は、X方向において、第2列52における第8ワイヤー周回部(8)および第9ワイヤー周回部(9)の間に配置されている。この実施形態において、第8ワイヤー周回部(8)および第9ワイヤー周回部(9)は、第2列52の中心に最も近い2つの中心ワイヤー周回部である。
第1ワイヤー周回部(1)は、X方向において、第2列52の両端に位置するワイヤー周回部(5,12)を除く内側ワイヤー周回部(6〜11)の間に配置されていればよい。より好ましくは、第1ワイヤー周回部は、X方向において、内側ワイヤー周回部(6〜11)のうち、最も外側に位置するワイヤー周回部(6,11)を除くワイヤー周回部(7〜10)の間に配置されているほうがよい。
第1ワイヤー周回部は、X方向において、第2列52の中心に位置する中心ワイヤー周回部とそれに隣接するワイヤー周回部との間に配置されていてもよい。
第1実施形態における重荷重用空気入りタイヤ1では、ワイヤーの巻始め端を有する第1ワイヤー周回部(1)は、X方向において、第1列51に隣接する第2列52における複数の周回部(5〜12)のうち、第2列52の両端に位置するワイヤー周回部(5,12)を除く内側ワイヤー周回部(6〜11)の間に配置される。しかも、ワイヤー最内径列である第1列51内のタイヤ最内径位置に配置されるワイヤー周回部は、第4ワイヤー周回部(4)である。すなわち、ワイヤーの巻始め端を有する第1ワイヤー周回部(1)は、張力が最も大きく作用する最内径位置に設けられず、ワイヤーの巻始め端および巻き終わり端を有さないワイヤー周回部として第4ワイヤー周回部(4)が最内径位置に設けられる。このためビードコアの強度は向上する。
また、ワイヤーの巻始め端を有することにより段差を持つ第1ワイヤー周回部(1)は、X方向において、第2列52の両端に位置するワイヤー周回部(5,12)を除く内側ワイヤー周回部(6〜11)の間に配置され、上記最内径位置にワイヤーの巻始め端および巻き終わり端を有さない第4ワイヤー周回部(4)が配置される。このため、上記段差によって生じやすいカーカスのエンド乱れを防ぐこともできる。
第1実施形態では、タイヤ軸方向内面側により多くのワイヤー周回部を配置することで、タイヤ軸方向内面側の大きな張力に対して抗する程度の強度を持つことができる。そのため、重荷重用空気入りタイヤ1のビード重量当たりのビードコアの強度、およびビードコアの強度、ひいてはタイヤ強度が向上する。
(2)第2実施形態
図3を用いて、本発明の第2実施形態を説明する。図3は、本発明の第2実施形態におけるビードコアの概略断面図である。なお、以下の説明において、第1実施形態と同じ部分についての説明は適宜省略する。
第2実施形態のビードコアは、第1実施形態のビードコアに比べてワイヤー周回部の数を増やして、その増やした分をタイヤ軸方向内面側に配置することで強度向上を実現している。
ビードコア21は、1本のワイヤーをリング状に複数回巻くことで、X方向に並ぶ複数のワイヤー周回部(図3に示す1〜39)を有する列を、Y方向に複数段並べて構成されている。
具体的には、ビードコア21は、第1列61、第2列62、第3列63、第4列64、第5列65、第6列66を有している。
第1列61、第2列62,第3列63、第4列64、第5列65は、第1実施形態の第1列51,第2列52,第3列53,第4列54、第5列55と同じである。
第6列66は、ワイヤー最外径列であり、第37〜第39ワイヤー周回部(37〜39)から構成されている。第38〜第39ワイヤー周回部(38〜39)は、タイヤ軸方向外面側(X方向右側)に向かって巻かれており、第39ワイヤー周回部(3)は巻き終わり端を有する。
以上の配列によって、ビードコア21は、概ね六角形のテーパービードを構成している。六角形の各頂点は、第37ワイヤー周回部(37)、第21ワイヤー周回部(21)、第4ワイヤー周回部(4),第12ワイヤー周回部(12)、第13ワイヤー周回部(13)、第30ワイヤー周回部(30)によって構成されている。このように、六角形の頂点のうち、ワイヤー最内径列である第1列61内のタイヤ最内径位置(図中の最も内径側の位置)に配置されるワイヤー周回部は、第4ワイヤー周回部(4)であり、巻き始端を有する第1周回部(1)および巻き終わり端を有する第36ワイヤー周回部(39)ではない。
第6列66は、タイヤ軸方向内面側からタイヤ軸方向外面側に向かって巻かれた複数の周回部(37〜39)で構成されている。第39ワイヤー周回部は、X方向において、第5列65における複数の周回部(30〜36)のうち、第34ワイヤー周回部(34)と第33ワイヤー周回部(33)との間に配置されている。第39ワイヤー周回部は、第5列65における複数の周回部(30〜36)のうち、両端に位置するワイヤー周回部(30、36)を除く内側ワイヤー周回部(31〜35)の間に配置されていればよい。
第39ワイヤー周回部(39)は、前述のように第6列66においてX方向中間に配置されているので、ビードコア21の角部を構成していない。
第2実施形態では、第1実施形態の効果に加えて、第1実施形態よりワイヤー周回部の数を多くし、それらをタイヤ軸方向内面側に配置しているので、第1実施形態より、ビード重量当たりのビードコアの強度、およびビードコアの強度、ひいてはタイヤ強度が向上する。
(実施例、従来例)
重荷重用空気入りタイヤのビードコアの巻き方を種々変化させた重荷重用空気入りタイヤ(本発明に係る実施例1〜2、従来例1〜4)を作製して、タイヤ強度(ビードコアの強度)、ビード重量当たり強度(ビード重量当たりのビードコアの強度)、カーカスのターンアップ前の本体側のカーカスエンド乱れ指数、カーカスのターンアップ側エンド乱れ指数を調べた。
本発明に係る実施例1〜2、従来例1〜4のタイヤはいずれも、11R22.5サイズのタイヤであり、素線径1.83mmワイヤー1本巻のビードコアを用いた。それにより、タイヤ強度、ビード重量当たり強度、カーカスエンド乱れ指数、ターンアップ側エンド乱れ指数を評価した。各評価項目は、従来例1の評価結果を100とする指数(数値が大きいほど良好)を用いて評価した。
なお、タイヤ強度は、所定のリムに装着したタイヤの空洞領域に空気の代わりに水を徐々に充填し、ビードコアが破損するときの水圧により評価した。カーカスのターンアップ前の本体側のカーカスエンド乱れおよびカーカスのターンアップ側エンド乱れは、カーカスのタイヤ周方向に沿った50mm当たりのカーカスコードの本数をタイヤ周上の複数個所で測定し、その標準偏差で評価した。ビード重量当たり強度は、上記タイヤ強度の評価結果をビード重量で除算した値で評価した。
表1は、本発明に係る実施例1〜2と、従来例1〜4の仕様と評価結果を示している。なお、実施例1は前述の図2に示す第1実施形態に該当し、実施例2は前述の図3に示す第2実施形態に該当する。従来例1は従来の一般的形状である。従来例2は特開平8−108714号公報に該当する。従来例3は、特開2005−8112号公報に該当する。実施例4は特開2007−55465号公報に該当する。従来例1〜4のビードコアの形態については、図4〜7に示す。
なお、以下の説明では、前記実施形態における最内径層を「最下層」と記し、第1ワイヤー周回部を「巻始め端」と記している。
表1から明らかなように、実施例1および実施例2は、従来例1に比べて、ターンアップ側エンド乱れ指数は変わらないが、タイヤ強度、ビード重量当たり強度、およびカーカスエンド乱れ指数が向上している。実施例2は、実施例1に比べて、タイヤ強度およびビード重量当たり強度が向上している。
実施例1および実施例2において、カーカスエンド乱れ指数が従来例1より向上する理由は、実施例1および実施例2では、従来例1とは異なり、巻始め端を含むワイヤー周回部が最下層・最内面(最内径位置)に配置されていないからである。
実施例1および実施例2において、ビード重量当たり強度およびタイヤ強度が従来例1より向上する理由は、ビードコア21の最下層・最内面(最内径位置)において、不連続となる巻始め端を有する第1周回部(1)が配置されず、しかも、実施例1および実施例2ではタイヤ軸方向内面側により多くのワイヤー周回部を配置することで、タイヤ軸方向内面側の大きな張力に抗する強度を持たせたためである。したがって、実施例1は、従来例1に比べて巻数が少ないにもかかわらず、上記良好な結果が得られている。なお、実施例2は、実施例1より巻数が多く、しかも、多い分のビードワイヤーをタイヤ内面側に配置しているので、実施例1より、ビード重量当たり強度およびタイヤ強度が向上している。
従来例2は、実施例1および実施例2に比べて、ターンアップ側エンド乱れ指数が低下している。その理由は、従来例2では、最下層・最外面に巻始め端が存在するためである。
表1から明らかなように、実施例1および実施例2は、従来例3および従来例4に比べて、ターンアップ側エンド乱れ指数は変わらないが、タイヤ強度、ビード重量当たり強度、およびカーカスエンド乱れ指数が向上している。
実施例1および実施例2において、カーカスエンド乱れ指数が従来例3および従来例4より良い理由は、実施例1および実施例2は、従来例3および従来例4とは異なり、巻始め端を含むワイヤー周回部を最下層・最内面(最内径位置)に配置していないからである。
実施例1および実施例2において、タイヤ強度およびビード重量当たり強度が従来例3および従来例4より良い理由は、実施例1および実施例2では、ビードコア21の最下層・最内面(最内径位置)において、不連続となる巻始め端を有する第1周回部(1)が配置されず、しかも、従来例3および従来例4より軸方向内面側のワイヤー周回部の本数が多いためである。
次に、実施例1および実施例2に加えて、巻始め端位置を最下層の中心位置からずらした実施例3〜6を用いて、各実施例同士の性能を比較した。
表2は、実施例3〜6を、上記実施例1,2とともに比較して示している。
カーカスエンド乱れ指数およびターンアップ側エンド乱れ指数に関しては、実施例1〜6までの全てにおいて好ましい結果が得られた。
実施例3〜4同士を比較すると、タイヤ強度に関しては、実施例5、実施例3、実施例4、実施例6の順番で良い結果となった。
以上、本発明のタイヤ用ビードコアおよび空気入りタイヤについて詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
1 重荷重用空気入りタイヤ
3 トレッド部
5 サイドウォール部
7 ビード部
11 インナーライナー
13 カーカス
13a 端部
21 ビードコア
23 ビードフィラー

Claims (6)

  1. 1本のワイヤーをリング状に複数回巻くことで、第1の方向に並ぶ複数のワイヤー周回部を有する列を前記第1の方向と直交する第2の方向に複数段並べたビードコアであって、
    前記第1の方向は、ビードコアが用いられるタイヤが装着されるリム底の傾斜面に対応する傾斜角度で、タイヤ内面側かつタイヤ径方向内側に向かって傾くようにタイヤの軸方向に対して傾斜しており、
    前記第2の方向はタイヤ径方向に対し前記傾斜角度で傾斜しており、
    前記第2の方向に並べた複数の列のうち、ワイヤー周回部の数が最大値となる最大列は、ワイヤー最内径列およびワイヤー最外径列から離れており、
    前記ワイヤー最内径列と前記最大列の間の列が有するワイヤー周回部の数は、前記最大列から前記ワイヤー最内径列側に1段近づくに連れて1ずつ減少し、
    前記ワイヤー最外径列と前記最大列の間の列が有するワイヤー周回部の数は、前記最大列から前記ワイヤー最外径列側に1段近づくに連れて1ずつ減少し、
    前記第1の方向両側の端に位置するワイヤー周回部を除いて、前記ワイヤー周回部は、前記第1の方向において、隣接する列のワイヤー周回部の間に配置されており、
    前記ワイヤーの巻始め端を有するワイヤー周回部は、前記ワイヤー最内径列に含まれ、
    前記ワイヤーの巻始め端を有するワイヤー周回部は、前記第1の方向において、前記ワイヤー最内径列に隣接する第1ワイヤー隣接列における複数のワイヤー周回部のうち、前記第1ワイヤー隣接列の両端に位置するワイヤー周回部を除く内側ワイヤー周回部の間、かつ、前記内側ワイヤー周回部の中心よりもタイヤ外面側に配置され、
    前記第2の方向に並べた複数の列のうち、前記ワイヤー最内径列を除く各列の巻き始めのワイヤー周回部は、前記各列にタイヤ径方向内側に隣接する列の巻き終わりのワイヤー周回部と隣接して配置され、
    前記ワイヤー最内径列においてタイヤ軸方向の最も内面側かつ最もタイヤ最内径位置に配置されるワイヤー周回部は、前記第1ワイヤー隣接列においてタイヤ軸方向の最も内面側に配置されるワイヤー周回部、および、前記内側ワイヤー周回部のうちタイヤ軸方向の最も内面側に配置されるワイヤー周回部と隣接し、かつ、前記ワイヤーの巻始め端および巻き終わり端を有さないワイヤー周回部である、ことを特徴とする、タイヤ用ビードコア。
  2. 前記ワイヤーの巻始め端を有するワイヤー周回部は、前記第1の方向において、前記内側ワイヤー周回部のうち、最も外側に位置するワイヤー周回部を除くワイヤー周回部の間に配置されている、請求項1に記載のタイヤ用ビードコア。
  3. 前記ワイヤーの巻始め端を有するワイヤー周回部は、前記第1の方向において、前記第1ワイヤー隣接列の中心に位置する中心ワイヤー周回部と前記中心ワイヤー周回部に隣接するワイヤー周回部との間に配置されている、あるいは、前記第1ワイヤー隣接列の中心に最も近い2つの中心近接ワイヤー周回部の間に配置されている、請求項2に記載のタイヤ用ビードコア。
  4. 前記ワイヤー最内径列は、前記巻始め端からタイヤ軸方向内面側に向かって巻かれた複数の周回部で構成されている、請求項1〜3のいずれかに記載のタイヤ用ビードコア。
  5. 前記ワイヤー最外径列は、タイヤ軸方向内面側からタイヤ軸方向外面側に向かって巻かれた複数の周回部で構成されており、
    前記ワイヤーの巻き終わり端を有するワイヤー周回部は、ワイヤー最外径列に含まれ、
    前記ワイヤーの巻き終わり端を有するワイヤー周回部は、前記第1の方向において、前記ワイヤー最外径列に隣接する第2ワイヤー隣接列における複数の周回部のうち、前記第2ワイヤー隣接列の両端に位置するワイヤー周回部を除く内側ワイヤー周回部の間に配置されている、請求項4に記載のタイヤ用ビードコア。
  6. 請求項1〜5のいずれかに記載のタイヤ用ビードコアをビード部に備えた空気入りタイヤ。
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