JP6455610B2

JP6455610B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP6455610B2
Application number: JP2018005767A
Authority: JP
Inventors: 康孝明石
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2018-01-17
Filing date: 2018-01-17
Publication date: 2019-01-23
Anticipated expiration: 2036-01-12
Also published as: JP2018079931A

Description

本発明は、ビード部におけるカーカス層の耐久性を改善することを可能にした空気入りタイヤに関する。

従来、空気入りタイヤは、一対のビード部にそれぞれ複数本の金属ワイヤを段列状に束ねてなるビードコアを備え、そのビードコアの廻りにカーカス層の両端部がタイヤ内側から外側へ巻き上げられた構造を有している。乗用車用タイヤでは四角形の断面形状を有するビードコア（例えば、特許文献１，２参照）が採用され、小型トラックを含む重荷重用タイヤでは六角形の断面形状を有するビードコア（例えば、特許文献３〜５参照）が採用されるのが一般的である。

ところで、小型トラック用タイヤにおいて、コストダウンの観点から、既存のカーカスコードから繊度を上げて強力を高めたカーカスコードを採用することにより、カーカス構造を３プライから２プライとすることが試みられている。このようにカーカス構造を２プライにする場合に、四角形や六角形等の断面形状を有する従来のビードコアを使用すると、負荷転動時にビード部、特に応力が集中しやすいビードコアの角部においてカーカス層に対する応力が集中して、カーカスコードの破断に繋がることがあり、その結果、ビード部におけるカーカス層の耐久性が低下してしまうという問題がある。

特開２０１４−１１７９７８号公報特開平７−２２３４１２号公報特開２０１４−１９８５６５号公報特開２０１２−２１８５５２号公報特開２０１２−１８８０１６号公報

本発明の目的は、ビード部におけるカーカス層の耐久性を改善することを可能にした空気入りタイヤを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の空気入りタイヤは、一対のビード部にそれぞれ金属ワイヤの複数の周回部分を段列状に束ねてなるビードコアを備え、前記ビード部間にタイヤ径方向に延びる複数本のカーカスコードを含む２層のカーカス層が装架され、該カーカス層が、前記ビードコアの廻りにタイヤ内側から外側に巻き上げられた内側カーカス層と、該内側カーカス層の巻き上げ部のタイヤ軸方向外側に端部が配置された外側カーカス層とから構成される空気入りタイヤにおいて、前記ビードコアが、タイヤ径方向に６〜７層を有すると共に、タイヤ径方向の中央部に位置する少なくとも２層の中央層と、該中央層よりもタイヤ径方向外側に位置する少なくとも２層の上層と、前記中央層よりもタイヤ径方向内側に位置する少なくとも２層の下層とを含み、前記中央層の金属ワイヤの周回部分の本数が同数かつ最大値であって６〜７本の範囲にあり、前記上層及び前記下層の金属ワイヤの周回部分の本数が前記中央層から遠くなるにしたがって前記最大値から１本ずつ減少し、前記内側カーカス層を構成するカーカスコードの総繊度が４０００〜５５００ｄｔｅｘの範囲にあることを特徴とするものである。

本発明では、上記ビードコアが、タイヤ径方向に６〜７層を有すると共に、タイヤ径方向の中央部に位置する少なくとも２層の中央層と、中央層よりもタイヤ径方向外側に位置する少なくとも２層の上層と、中央層よりもタイヤ径方向内側に位置する少なくとも２層の下層とを含み、その中央層の金属ワイヤの周回部分の本数が同数かつ最大値であって６〜７本の範囲にあり、これら上層及び下層の金属ワイヤの周回部分の本数が中央層から遠くなるにしたがって最大値から１本ずつ減少することにより、負荷転動時のビードコアの角部でのカーカス層に対する応力の集中を緩和し、応力を分散することが可能となる。その結果、ビード部におけるカーカス層の耐久性を向上することが可能となる。

また、上記ビードコアの廻りに巻き上げられたカーカス層は１層であり、そのカーカス層を構成するカーカスコードの総繊度が４０００〜５５００ｄｔｅｘの範囲にある。特に、上記空気入りタイヤは重荷重用であることが好ましい。従来、重荷重向けのタイヤではビード部におけるカーカス層の耐久性を高めるために、ビード部におけるカーカス層の巻上げ枚数を２層とすることが一般的である。しかしながら、総繊度の高いカーカスコードと上述する本発明のビードコアの構造を採用することにより、ビード部におけるカーカス層の耐久性を維持したまま、カーカス層の巻上げ枚数の削減をすることができ、コスト性を改善することが可能となる。

本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示す子午線断面図である。本発明の空気入りタイヤにおけるビードコアの一例を示す断面図である。従来例の空気入りタイヤにおけるビードコアの一例を示す断面図である。従来例の空気入りタイヤにおけるビードコアの他の一例を示す断面図である。

以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。図１及び図２は本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示すものである。なお、図１において、ＣＬはタイヤ中心線である。

図１に示すように、本実施形態の空気入りタイヤは、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部１と、該トレッド部１の両側に配置された一対のサイドウォール部２，２と、これらサイドウォール部２のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部３，３とを備えている。

一対のビード部３，３間にはタイヤ径方向に延びる複数本のカーカスコードを含むカーカス層４が装架されている。カーカス層４は、トレッド部１においてタイヤ径方向内側に位置する内側カーカス層４Ａと、トレッド部１においてタイヤ径方向外側に位置する外側カーカス層４Ｂとを包含するものである。各ビード部３には環状のビードコア５が埋設されており、そのビードコア５の外周上にゴム組成物からなるビードフィラー６が配置されている。内側カーカス層４Ａは、ビードコア５の廻りにタイヤ内側から外側に巻き上げられ、ビードコア５及びビードフィラー６を包み込むように構成されている。また、外側カーカス層４Ｂは、その端部が内側カーカス層４Ａの巻き上げ部のタイヤ軸方向外側に配置され、ビードコア５の側方位置まで延在している。これらカーカス層４Ａ，４Ｂを構成するカーカスコードとしては、ナイロンやポリエステル等の有機繊維コードが好ましく使用される。各ビード部３にはチェ−ファ−９が配置され、チェ−ファ−９のタイヤ軸方向外側の端部は内側カーカス層４Ａと外側カーカス層４Ｂとの間に配置され、ビードコア５の側方位置まで延在している。

一方、トレッド部１におけるカーカス層４の外周側には複数層のベルト層７が埋設されている。これらベルト層７はタイヤ周方向に対して傾斜する複数本の補強コードを含み、かつ層間で補強コードが互いに交差するように配置されている。ベルト層７において、補強コードのタイヤ周方向に対する傾斜角度は例えば１０°〜４０°の範囲に設定されている。ベルト層７の補強コードとしては、スチールコードが好ましく使用される。

ベルト層７の外周側には、高速耐久性の向上を目的として、補強コードをタイヤ周方向に対して例えば５°以下の角度で配列してなる少なくとも１層のベルトカバー層８が配置されている。ベルトカバー層８は少なくとも１本の補強コードを引き揃えてゴム被覆してなるストリップ材をタイヤ周方向に連続的に巻回したジョイントレス構造とすることが望ましい。また、ベルトカバー層８はベルト層７の幅方向の全域を覆うように配置しても良く、或いは、ベルト層７の幅方向外側のエッジ部のみを覆うように配置しても良い。ベルトカバー層８の補強コードとしては、ナイロンやアラミド等の有機繊維コードが好ましく使用される。

なお、上述したタイヤ内部構造は空気入りタイヤにおける代表的な例を示すものであるが、これに限定されるものではない。

図２は本発明の空気入りタイヤにおけるビードコアの一例を示すものである。図２に示すように、上記空気入りタイヤにおいて、各ビードコア５はタイヤ周方向に巻回された金属ワイヤ５０から構成され、金属ワイヤ５０の複数の周回部分５０Ａがタイヤ軸方向Ｔｗに並ぶ複数の列とタイヤ径方向Ｔｒに重なる複数の層１０を形成している。

また、各ビードコア５は、タイヤ径方向の層数が６層で構成され、タイヤ径方向の中央部に位置する２層の中央層１０Ａと、中央層１０Ａよりもタイヤ径方向外側に位置する２層の上層１０Ｂと、中央層１０Ａよりもタイヤ径方向内側に位置する２層の下層１０Ｃとから構成されている。

上記２層の中央層１０Ａにおいて、それぞれの金属ワイヤの周回部分５０Ａの本数は同数であり、かつ金属ワイヤの周回部分５０Ａの本数はビードコア５を構成する全ての層１０の中で最大値（Ｎ）となる。一方、上層１０Ｂ及び下層１０Ｃにおいて、それぞれの金属ワイヤの周回部分５０Ａの本数は、中央層１０Ａから遠くなるにしたがって上記最大値（Ｎ）から１本ずつ減少するように配置されている。

即ち、上記それぞれの層において、金属ワイヤの周回部分５０Ａの本数は、最大値（Ｎ）となる中央層１０Ａでは６本、中央層１０Ａに隣接する上層１０Ｂ及び下層１０Ｃでは５本、更に層１０の中でタイヤ径方向の両端に位置する上層１０Ｂ及び下層１０Ｃでは４本で構成されている。これにより、ビードコア５の断面形状が実質的に八角形となっている。

ここで、従来のようにビードコア５の断面形状が四角形である場合（図３参照）やビードコア５の断面形状が六角形である場合（図４参照）、ビードコア５の角部（図３又は図４の破線部）でカーカスコードとビードコア５が接しており、このビードコア５の角部においてカーカス層４に対する応力が集中し易く、カーカス層４の破断に繋がることがある。

これに対して、本発明の空気入りタイヤにおけるビードコア５では、２層の中央層１０Ａは互いに隣接しており、それぞれの金属ワイヤの周回部分５０Ａはタイヤ軸方向に対して同位置に配置されている。即ち、２層の中央層１０Ａにおいてタイヤ軸方向の両端部に位置する金属ワイヤの周回部分５０Ａの外縁がタイヤ径方向に対して揃うことで、カーカスコードとビードコア５が接する領域を平坦な形状とすることが可能となる。これにより、カーカスコードとビードコア５が接する領域でのカーカス層４に対する応力の集中を緩和し、応力の分散することが可能となる。その結果、ビード部３におけるカーカス層４の耐久性を向上することが可能となる。

また、上記空気入りタイヤにおいては、ビードコア５の廻りに巻き上げられたカーカス層４が１層であり、カーカス層４を構成するカーカスコードの総繊度が４０００〜５５００ｄｔｅｘの範囲に設定されている。このような空気入りタイヤは小型トラック用を含む重荷重用タイヤとして好適である。これにより、高内圧かつ高荷重の条件下で使用される重荷重用タイヤにおいて、カーカス層４の耐久性を維持しつつ、カーカス層４の巻上げ枚数を削減し、コスト性を改善することが可能となる。

上記空気入りタイヤにおいて、中央層１０Ａの金属ワイヤの周回部分５０Ａの本数は４〜７本の範囲とし、ビードコア５のタイヤ径方向の層数は４〜７層の範囲とするのが良い。更に、より好ましくは金属ワイヤの周回部分５０Ａの本数が６〜７本の範囲であり、ビードコア５のタイヤ径方向の層数が６〜７層の範囲である。これにより、ビード部３におけるカーカス層４の耐久性とコスト性の両立が可能となる。ここで、金属ワイヤの周回部分５０Ａの本数及びビードコア５のタイヤ径方向の層数が上記範囲より大きくなる場合はコストが悪化し、他方で小さくなる場合はビードコア５の底面及び側面で形成される平坦な領域が狭くなり、ビード部３におけるカーカス層４に対する応力の分散効果が小さくなり、更には、ビード自体の安全率の確保が難しくなる。

なお、上述した本発明の実施形態では、ビードコア５の構造において、ビードコア５の中心を通るタイヤ軸方向線に対称の構造について説明したが、必ずしもビードコア５の中心を通るタイヤ軸方向線に対称の構造とする必要はない。即ち、上層１０Ｂと下層１０Ｃのそれぞれの層数が異なるものであっても良い。

タイヤサイズ２３５／８５Ｒ１６で、一対のビード部にそれぞれ金属ワイヤの複数の周回部分を段列状に束ねてなるビードコアを備え、そのビードコアの廻りにカーカス層の両端部がタイヤ内側から外側へ巻き上げられた空気入りタイヤにおいて、ビードコアの構成を種々異ならせた実施例１，２のタイヤを製作した。

実施例１，２において、カーカス層の枚数、カーカス層の巻上げ枚数、カーカスコードの総繊度（ｄｔｅｘ）、ビードコアの構造、ビードコアの断面形状を表１のように設定した。

また、従来例１〜３及び比較例１のタイヤを用意した。従来例１のタイヤは、カーカス層の巻上げ枚数を２枚とし、カーカスコードの総繊度を３３４０ｄｔｅｘとし、四角形の断面形状を有するビードコアを用いたものである。従来例２のタイヤは、カーカス層の枚数を２枚とし、カーカス層の巻上げ枚数を１枚としたこと以外は従来例１と同じ構造を有する。従来例３のタイヤは、六角形の断面形状を有するビードコアを用いたこと以外は従来例２と同じ構造を有する。また、四角形の断面形状を有するビードコアを用いたこと以外は実施例２と同じ構造を有する比較例１のタイヤを用意した。

これら試験タイヤについて、下記試験方法により、ビード部におけるカーカス層の耐久性及びコストを評価し、その結果を表１に併せて示した。

ビード部におけるカーカス層の耐久性：
各試験タイヤをリムサイズ１６×６．５Ｊのホイールに組み付け、速度６０ｋｍ／ｈ、ＪＡＴＭＡ規格の最大空気圧の１３０％、ＪＡＴＭＡ規格の最大荷重の１５０％、スリップ角２°の条件下でドラム試験機にて走行試験を実施した。ビード部に故障が発生するまで走行させ、その走行距離を測定した。評価結果は、従来例を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほどビード部におけるカーカス層の耐久性が優れていることを意味する。

コスト：
各試験タイヤのコストを算出した。評価結果は、算出値の逆数を用い、従来例を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほどコストが低いことを意味する。

表１から判るように、実施例１，２の空気入りタイヤはいずれも従来例１との対比において、ビード部におけるカーカス層の耐久性、及びコストが同時に改善されていた。

一方、従来例２においては、カーカス層の枚数及びカーカス層の巻上げ枚数を減らしたため、コストは改善されたものの、ビード部におけるカーカス層の耐久性が大幅に悪化した。従来例３においては、カーカス層の枚数及びカーカス層の巻上げ枚数を減らし、かつビードコアの断面形状を六角形としたため、コストは改善されたものの、ビード部におけるカーカス層の耐久性が悪化した。また、比較例１においては、ビードコアの断面形状を四角形としたため、ビード部におけるカーカス層の耐久性が悪化した。

１トレッド部
２サイドウォール部
３ビード部
４カーカス層
４Ａ内側カーカス層
４Ｂ外側カーカス層
５ビードコア
６ビードフィラー
７ベルト層
８ベルトカバー層
９チェーファー
１０層
１０Ａ中央層
１０Ｂ上層
１０Ｃ下層
５０金属ワイヤ
５０Ａ周回部分

Claims

一対のビード部にそれぞれ金属ワイヤの複数の周回部分を段列状に束ねてなるビードコアを備え、前記ビード部間にタイヤ径方向に延びる複数本のカーカスコードを含む２層のカーカス層が装架され、該カーカス層が、前記ビードコアの廻りにタイヤ内側から外側に巻き上げられた内側カーカス層と、該内側カーカス層の巻き上げ部のタイヤ軸方向外側に端部が配置された外側カーカス層とから構成される空気入りタイヤにおいて、
前記ビードコアが、タイヤ径方向に６〜７層を有すると共に、タイヤ径方向の中央部に位置する少なくとも２層の中央層と、該中央層よりもタイヤ径方向外側に位置する少なくとも２層の上層と、前記中央層よりもタイヤ径方向内側に位置する少なくとも２層の下層とを含み、前記中央層の金属ワイヤの周回部分の本数が同数かつ最大値であって６〜７本の範囲にあり、前記上層及び前記下層の金属ワイヤの周回部分の本数が前記中央層から遠くなるにしたがって前記最大値から１本ずつ減少し、前記内側カーカス層を構成するカーカスコードの総繊度が４０００〜５５００ｄｔｅｘの範囲にあることを特徴とする空気入りタイヤ。
重荷重用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。