JP6272014B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、ビード部が補強された空気入りタイヤに関する。

近年、車両の高出力化及びタイヤの低偏平化に伴い、操縦安定性を向上させるため、ビード部の剛性を向上させることが要求されている。

例えば、図８に示されるように、ビード部ｂにビード補強層ｃが設けられた空気入りタイヤａが提案されている。ビード補強層ｃは、ビードエーペックスゴムｄのタイヤ軸方向外側に配され、カーカスプライｅの折返し部ｆに沿って形成される。このようなビード補強層ｃは、ビード部ｂの耐久性及び剛性を向上させ、ひいては操縦安定性を向上させる（例えば、下記特許文献１参照）。

しかしながら、このようなビード補強層ｃは、生タイヤ成形時の部材数を増加させ、生産性を低下させるという問題があった。特に、近年のタイヤ生産は、多品種少量生産の傾向が強い。このため、各タイヤサイズ毎にビード補強層ｃの部材を用意することは、生産性を大きく低下させる要因となっていた。

また、このようなビード補強層ｃは、ビードエーペックスゴムｄのタイヤ軸方向外側だけに配される。このため、ビード補強層ｃの張力を有効に利用しているとは言い難く、ビード補強層ｃによる重量増加に応じた十分なビード補強効果を得難いという問題があった。

特開２００４−３５１９９５号公報

本発明は、以上のような問題に鑑み案出されたもので、ビードエーペックスゴム、又は、ビードエーペックスゴムとビードコアとの複合体の回りに螺旋状に巻回されたビード補強材を具えることを基本として、生タイヤ成形時の部材数の増加を抑制して生産性を向上させ、かつ、高いビード補強効果を発揮して操縦安定性を向上させ得る空気入りタイヤを提供することを主たる目的としている。

本発明のうち、請求項１記載の発明は、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カーカスと、前記ビードコアからタイヤ半径方向外側に先細状にのびる断面略三角形状のビードエーペックスゴムとを具えた空気入りタイヤであって、前記ビードエーペックスゴム、又は、前記ビードエーペックスゴムと前記ビードコアとの複合体の回りに螺旋状に巻回されたビード補強材を具えることを特徴とする。

また、請求項２記載の発明は、前記ビード補強材は、前記ビードコアを含まずに前記ビードエーペックスゴムの回りに巻回される請求項１記載の空気入りタイヤである。

また、請求項３記載の発明は、前記ビード補強材は、前記複合体の回りに巻回される請求項１記載の空気入りタイヤである。

また、請求項４記載の発明は、前記ビード補強材は、タイヤ周方向に対する角度であるリード角αが３０〜８５°で巻回される請求項１乃至３のいずれかに記載の空気入りタイヤである。

また、請求項５記載の発明は、前記ビード補強材は、厚さが１．５mm以下のシート状である請求項１乃至４のいずれかに記載の空気入りタイヤである。

また、請求項６記載の発明は、前記ビード補強材は、長さ方向に直交する幅が３〜３０mmである請求項１乃至５のいずれかに記載の空気入りタイヤである。

また、請求項７記載の発明は、前記ビード補強材は、長さ方向にのびるコード材料を含むテープ状のプライである請求項１乃至６のいずれかに記載の空気入りタイヤである。

また、請求項８前記ビード補強材は、前記ビードエーペックスゴムのタイヤ軸方向の一方の側面部において、下記式（１）で示される強度指数Ｆが、３００〜２５００の範囲である請求項７記載の空気入りタイヤである。
Ｆ＝Ｌ×（５０×ｎ／（ｄ＋ｗ））×ｓｉｎα−−−（１）
（ただし、Ｌはコード材料１本を２％伸張させた時に発生する力（Ｎ）、ｎはビード補強材１本当たりに配されたコードの本数（本）、ｄはタイヤ周方向に隣合う前記ビード補強材の、該ビード補強材の長さ方向と直交する方向での離間距離（mm）、ｗはビード補強材の幅（mm）、αはビード補強材のタイヤ周方向に対する角度（°）である。）

本発明の空気入りタイヤは、ビードエーペックスゴム、又は、ビードエーペックスゴムとビードコアとの複合体の回りに螺旋状に巻回されたビード補強材を具える。このようなビード補強材は、ビードエーペックスゴム又は前記複合体と一体化されるため、生タイヤ成形時の部材数が増加しない。従って、生産性の悪化が防止される。また、このようなビード補強材は、巻回するピッチを調整することにより、ビード補強効果を調整することができる。このため、１種類のビード補強材を多品種のタイヤに用いることができ、生産性が向上する。

また、このようなビード補強材は、ビードエーペックスゴム又は前記複合体のタイヤ軸方向の両側面を補強することができる。このため、図８に示される従来のビード補強層と比較して、小さい重量増加でより大きなビード補強効果が得られる。従って、乗り心地性が低下することなく操縦安定性が向上する。

本発明の空気入りタイヤの一実施形態を示す断面図である。 図１のビード部の分解斜視図である。 本実施形態の生タイヤ成形時のビードエーペックスゴムの斜視図である。 他の実施形態の生タイヤ成形時のビードエーペックスゴムの斜視図である。 本実施形態の生タイヤ成形時のビードエーペックスゴムの側面図である。 本実施形態のビード補強材の斜視図である。 他の実施形態のビード補強材の斜視図である。 従来の空気入りタイヤの一例を示す断面図である。

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図１には、本実施形態の空気入りタイヤ１（以下、単に「タイヤ」ということがある。）の正規状態におけるタイヤ回転軸を含むタイヤ子午線断面図が示される。

正規状態とは、タイヤを正規リム（図示省略）にリム組みし、かつ、正規内圧を充填した無負荷の状態とする。以下、特に言及しない場合、タイヤの各部の寸法等はこの正規状態で測定された値とする。

「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"を意味する。「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"を意味するが、乗用車用タイヤの場合には１８０ｋＰａとする。

図１に示されるように、本実施形態の空気入りタイヤ１は、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に至るカーカス６と、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ビードエーペックスゴム８と、このカーカス６のタイヤ半径方向外側かつトレッド部２の内方に配されるベルト層７とを具え、本実施形態では乗用車用タイヤが示される。

カーカス６は、少なくとも１枚のカーカスプライ６Ａからなり、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本体部６ａと、ビードコア５の回りでタイヤ軸方向内側から外側に折り返された折返し部６ｂとを含む。カーカスプライ６Ａは、カーカスコードをトッピングゴムで被覆したコードプライであって、カーカスコードがタイヤ赤道Ｃに対して例えば７５゜〜９０゜の角度で傾けて配されている。カーカスコードには、ポリエステルコード、ナイロン、レーヨン、アラミドなどの有機繊維コードが好適に採用され得る。

カーカスプライ６Ａの折返し部６ｂは、ビードコア５の回りで折り返され、タイヤ半径方向外側にのび、例えば、ビードエーペックスゴム８のタイヤ半径方向の外端よりも外方で終端する。

ベルト層７は、ベルトコードがタイヤ赤道Ｃに対して例えば１０〜４０°の小角度で傾けて配列されたタイヤ半径方向内外２枚のベルトプライ７Ａ、７Ｂからなる。ベルト層７は、ベルトプライ７Ａ、７Ｂのベルトコードが互いに交差する向きに重ね合わされて構成される。

ビードコア５は、例えば、タイヤ子午線断面において矩形状に構成されている。このようなビードコア５は、例えば、１本のビードワイヤを多段多列に巻き重ねた所謂シングルワインド構造、又は、複数のビードワイヤを横に並べたテープ状体を複数層に巻回したテープビード構造によって形成される。

ビードエーペックスゴム８は、カーカスプライ６Ａの本体部６ａと折返し部６ｂとの間に配され、かつビードコア５からタイヤ半径方向外方に向かって先細状にのびる断面略三角形状である。ビードエーペックスゴム８は、ビードコア５のタイヤ半径方向外側に面する底面９と、本体部６ａに面して底面９からタイヤ半径方向外側にのる内側面１０と、折返し部６ｂと面して底面９からタイヤ半径方向外側にのびる外側面１１とを含む。ビードエーペックスゴム８は、例えば、ゴム硬度が７０〜９０度の硬質のゴム部材である。

本明細書において、「ゴム硬度」は、ＪＩＳ−Ｋ６２５３の規定に準拠して、温度２３℃で測定されたＪＩＳデュロメータタイプＡによる硬さを意味する。

図２に示されるように、本発明の空気入りタイヤは、ビードエーペックスゴム８、又は、ビードエーペックスゴム８とビードコア５との複合体１２の回りに、螺旋状に巻回されたテープ状にのびるビード補強材１５を具える。図２の実施形態のビード補強材１５は、ビードコア５を含まずにビードエーペックスゴム８の回りに巻回されている。

図３は、本実施形態の生タイヤ成形前のビードエーペックスゴム８の斜視図である。ビード補強材１５は、例えば、ビードエーペックスゴム８の外側面１１に沿ってタイヤ半径方向外方に向かってのび、ビードエーペックスゴム８の先端８ｅで折り返され、ビードエーペックスゴム８の内側面１０に沿ってタイヤ半径方向内側にのび、螺旋状に巻回されている。ビード補強材１５は、ビードエーペックス８の底面９のタイヤ軸方向内側の端縁９ｉで折り返されて、底面９側でタイヤ軸方向にのび、かつ、タイヤ軸方向外側の端縁９ｏで折り返される。このようにビード補強材１５は、外側面１１、内側面１０及び底面９を巻回しながらタイヤ周方向に進行する螺旋状である。

図４に示されるように、ビード補強材１５は、ビードエーペックスゴム８とビードコア５との複合体１２の回りに巻回されても良い。即ち、ビード補強材１５は、例えば、複合体１２のタイヤ軸方向の内側で、タイヤ半径方向内側に向かって、ビードコア５のタイヤ半径方向内側のコア底面１６までのび、かつ、該コア底面１６のタイヤ軸方向両側の端縁１６ｉ、１６ｏで折り返され、複合体１２のタイヤ軸方向の外側をタイヤ半径方向外方に向かってのびる。このようなビード補強材１５は、ビードエーペックスゴム８とビードコア５とを一体的に巻回し、生タイヤ成形時の生産性を向上させる。

ビード補強材１５で螺旋状に巻回されたビードエーペックスゴム８又は複合体１２は、生タイヤ成形時の部材数を増加させないため、図８に示される従来のビード補強層ｃを配する場合と比較して、生産性を向上させる。また、ビード補強材１５の巻回するピッチが調整されることにより、ビード補強効果が自在に調整され得る。このため、１種類のビード補強材１５を複数品種のタイヤに用いることができる。これにより、ビード補強材１５の在庫の種類を大幅に減じることができ、多品種少量生産においても生産性が向上する。

さらに、このようなビード補強材１５は、ビードエーペックスゴム８の底面９、内側面１０、外側面１１に亘って、全体を均一に補強する。これにより、ビードエーペックスゴム８の多方向の変形をバランス良く抑制することができる。このため、従来のビード補強層と比較して、小さい重量増加でより大きなビード補強効果が得られ、乗り心地性が低下することなく、操縦安定性が向上する。

図５には、ビードエーペックスゴム８の外側面１１からみた側面図が示される。図５に示されるように、例えば、外側面１１上でタイヤ周方向Ａに隣合うビード補強材１５、１５は、その長さ方向と直交する方向での離間距離ｄを隔てて巻回される。離間距離ｄは、小さくなると、ビード補強材１５の巻回数が大きくなって生産性が低下するおそれがあり、大きくなると、ビード補強効果が低下するおそれがある。このため、離間距離ｄは、好ましくは１０mm以上、より好ましくは１５mm以上であり、好ましくは３０mm以下、より好ましくは２５mm以下である。

ビード補強材１５のタイヤ周方向Ａに対する角度であるリード角αは、小さくなると、ビード補強材１５の引張り強さを有効に利用することが困難となり、ビード補強効果が低下するおそれがある。逆に、リード角αが大きくなると、ビード補強材１５の巻回数が増加し、生産性が低下するおそれがある。このような観点から、リード角αは、好ましくは３０°以上、より好ましくは４５°以上であり、好ましくは８５°以下、より好ましくは８０°以下である。

図６に示されるように、本実施形態のビード補強材１５は、例えば、幅方向に偏平な断面略矩形状であり、実質的に一定の幅ｗ及び厚さｔを有して長さ方向にのびる。

ビード補強材１５の幅ｗは、小さくなると、ビードエーペックスゴム８又は複合体１２に巻き付ける回数が多くなって生産性が低下するおそれがあり、大きくなると、タイヤのユニフォミティを低下させるおそれがある。このため、ビード補強材１５の幅ｗは、好ましくは３mm以上、より好ましくは８mm以上であり、また、好ましくは３０mm以下、より好ましくは２５mm以下である。

ビード補強材１５の厚さｔは、大きくなると、ビードエーペックスゴム８又は複合体１２の表面に段差が生じ易くなり、この段差に空気が残って成形不良が生じるおそれがある。逆に、ビード補強材１５の厚さｔは、小さくなると、ビード補強効果が得られないおそれがある。このため、ビード補強材１５厚さｔは、好ましくは１．５mm以下、より好ましくは１．２mm以下であり、好ましくは０．５mm以上、より好ましくは０．８mm以上である。

ビード補強材１５は、主材料２０の内部に、該主材料２０を補強する副材料２１が配される。

本実施形態の主材料２０は、例えば、ゴムであり、好ましくはビードエーペックスゴム８よりも柔らかいゴム、とりわけゴム硬度が４０〜６０度のトッピングゴムが用いられる。主材料２０は、ゴムに限定されず、例えば、樹脂フィルムなどが用いられる。

本実施形態の副材料２１は、長さ方向に平行にのびるコード材料２３である。このような副材料２１は、主材料２０の長さ方向の引張り強さを効果的に向上させ、ひいてはビードエーペックスゴム８又は複合体１２を効果的に補強しうる。

本実施形態のコード材料２３の材質は、例えば、ナイロン、ＰＥＴ、ＰＥＮ、芳香族ポリアミドなどの有機繊維コードが好適に採用される。コード材料２３には、引張強さが大きいものが望ましい。例えば、コード材料は、その１本を２％伸張させた時に発生する力Ｌが、好ましくは３０Ｎ以上、より好ましくは５０Ｎ以上のものが望ましい。

コード材料２３の総繊度ｆは、小さくなると、ビード補強効果が低下するおそれがあり、大きくなると、ビードエーペックスゴム８等に巻回し難くなるおそれがある。このため、コード材料２３の総繊度ｆは、好ましくは１３００dtex以上、より好ましくは１４００dtex以上であり、また、好ましくは１８００dtex以下、より好ましくは１７００dtex以下である。

同様の観点から、ビード補強材１５中に含まれるコード材料の本数Ｂは、好ましくは６本以上、より好ましくは８本以上であり、また、好ましくは１４本以下、より好ましくは１２本以下である。さらに、ビード補強材１５の幅５ｃｍ当たりのコードの本数であるエンズＥは、例えば、４０〜６０本／５ｃｍに設定される。

ビード補強材１５によるビード補強効果は、ビード補強材１５の内部に配されるコード材料２３の本数、繊度等だけでなく、ビード補強材１５の巻回するピッチや、タイヤ周方向に対するリード角αによっても、変化しうる。ビード補強材１５によるビード補強効果は、下記式（１）で示される強度指数Ｆで定量化されうる。
Ｆ＝Ｌ×（５０×ｎ／（ｄ＋ｗ））×ｓｉｎα−−−（１）
ただし、Ｌはコード材料１本を２％伸張させた時に発生する力（Ｎ）、ｎはビード補強材１本当たりに含まれるコード材料の本数（本）、ｄは図５で示されるように、タイヤ周方向に隣合うビード補強材１５の、該ビード補強材１５の長さ方向と直交する方向での離間距離（mm）、ｗはビード補強材１５の幅（mm）、αはビード補強材１５のタイヤ周方向に対するリード角（°）である。

強度指数Ｆは、コード材料が含まれた部分の幅（ｗ）とコード材料が含まれない部分の幅（ｄ）とを含めた範囲での５ｃｍ当たりのコード材料の本数（＝５０×ｎ／（ｄ＋ｗ））に、コード材料１本を２％伸張させた時に発生する力Ｌを乗じ、かつ、これにｓｉｎαを乗じている。これにより、ビード補強材１５がビードエーペックスゴム８又は複合体１２に与えるビード補強効果が定量化される。即ち、離間距離ｄ及びリード角度αが異なる巻回状態であっても、強度指数Ｆによりビード補強効果の相違を比較することができる。

強度指数Ｆは、小さくなると、十分なビード補強効果が得られないおそれがある。逆に、強度指数Ｆが大きくなると、剛性が過大となって乗り心地性が悪化するおそれがある。このため、強度指数Ｆは、好ましくは３００以上、より好ましくは８００以上であり、好ましくは２５００以下、より好ましくは２０００以下である。

ビード補強層１５の副材料２１は、コード材料２３に限定されず、例えば、無機又は有機繊維からなるシート状の織物でも良い。該織物の材質は、例えば、炭素繊維が好適に用いられる。

図７に示されるように、副材料２１は、長さ方向にのびる短繊維でも良い。短繊維は、例えば、ナイロン、ポリエステル、アラミド、レーヨン、ビニロン、芳香族ポリアミド、コットン、セルロース樹脂などを採用しうる。短繊維２２は、好ましくは１００〜８００μｍ程度の長さを持っている。このような短繊維２２を含むビード補強材１５は、コード材料を含まない分、重量を小さくでき、燃費性能を向上させることができる。

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されうる。

図１の基本構造をなし、図３又は図４の形態で巻回されたビード補強材を有する乗用車用空気入りタイヤ（１９５／６５Ｒ１５）が試作された。また、比較例として、ビード補強層及びビード補強材を具えない空気入りタイヤ（比較例１）、及び、図８に示すビード補強層を有する空気入りタイヤ（比較例２及び３）も試作された。また、各試供タイヤの操縦安定性及び乗り心地性がテストされ、かつ、生産時の不良率も測定された。テスト方法は以下の通りである。

＜操縦安定性、乗り心地性＞
下記条件にて試作タイヤがテスト車両に装着され、ドライアスファルトのタイヤテストコースを走行した際の操縦安定性及び乗り心地性が、ドライバーの官能評価により評価された。結果は、実施例１の操縦安定性及び乗り心地性を夫々７５点とする１００点法で表示され、数値が大きい程良好である。
装着リム：１５×６ＪＪ
内圧：２００ｋＰａ
テスト車両：排気量２０００ｃｃの国産乗用車
タイヤ装着位置：全輪

＜不良率＞
タイヤ２００本を生産したときのビード部に発生したエア残り不良の不良率が測定された。結果は、生産本数に対する不良タイヤの本数の割合であり、数値が大きい程不良率が大きいことを示す。
テストの結果が表１に示される。

テストの結果、実施例のタイヤは、比較例に比べ、操縦安定性及び乗り心地性が向上しているのが確認できた。

１ 空気入りタイヤ
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
８ ビードエーペックスゴム
１２ 複合体
１５ ビード補強材

Claims (6)

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カーカスと、前記ビードコアからタイヤ半径方向外側に先細状にのびる断面略三角形状のビードエーペックスゴムとを具えた空気入りタイヤであって、
   前記ビードエーペックスゴム、又は、前記ビードエーペックスゴムと前記ビードコアとの複合体の回りに螺旋状に巻回されたビード補強材を具え、
   前記ビード補強材は、前記ビードエーペックスゴムよりも柔らかいトッピングゴムの内部に、前記ビード補強材の長さ方向にのびる有機繊維コードを含むテープ状のプライであることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記ビード補強材は、前記ビードコアを含まずに前記ビードエーペックスゴムの回りに巻回される請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. 前記ビード補強材は、前記複合体の回りに巻回される請求項１記載の空気入りタイヤ。
4. 前記ビード補強材は、タイヤ周方向に対する角度であるリード角αが３０〜８５°で巻回される請求項１乃至３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
5. 前記ビード補強材は、厚さが１．５mm以下のシート状である請求項１乃至４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
6. 前記ビード補強材は、長さ方向に直交する幅が３〜３０mmである請求項１乃至５のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

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