JP6828390B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、ビードコアを具えた空気入りタイヤに関する。

従来から、空気入りタイヤのビード部に埋設されたリング状のビードコアにおいて、例えば、ビードワイヤを渦巻状に巻き重ねたワイヤリングをタイヤ軸方向に複数並べた構造のものが知られている。

ビードワイヤは、例えば、複数本のフィラメントを撚り合わせた撚りコードからなるものが知られている。このようなビードワイヤは、ビード部の柔軟性を高めるので、このビードワイヤが設けられた空気入りタイヤは、優れた乗り心地性能を発揮する。しかしながら、この種のビードワイヤが設けられた空気入りタイヤは、空気入りタイヤが装着されるリムとビードコアとの拘束力が小さくなるので、操縦安定性能やユニフォミティが悪化しやすいという問題があった。

特許第４４０９９４７号公報

また、ビードワイヤは、例えば、単線コードからなるものが知られている。このようなビードワイヤは、大きな剛性を有するので、ビードコアとリムとの拘束力を高め得る。このため、このビードワイヤが設けられた空気入りタイヤは、優れた操縦安定性能やユニフォミティを発揮する。しかしながら、この種のビードワイヤが設けられた空気入りタイヤは、ビード部の柔軟性が低下するので、乗り心地性能が悪化しやすいという問題があった。

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、ビードコアを改善することを基本として、乗り心地性能、操縦安定性能及びユニフォミティをバランス良く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。

本発明は、ビード部にリング状のビードコアが埋設された空気入りタイヤであって、前記ビードコアは、ビードワイヤを渦巻状に巻き重ねたワイヤリングがタイヤ軸方向に複数並べられており、前記ワイヤリングは、前記ビードワイヤが複数本のフィラメントを撚り合わせた撚りコードからなる第１リングと、前記ビードワイヤが単線コードからなる第２リングとを含む。

本発明に係る空気入りタイヤは、前記撚りコードの曲げ剛性が、前記単線コードの曲げ剛性よりも小さいのが望ましい。

本発明に係る空気入りタイヤは、前記撚りコードの曲げ剛性が、前記単線コードの曲げ剛性の０．１０〜０．２９倍であるのが望ましい。

本発明に係る空気入りタイヤは、前記撚りコードの曲げ剛性が、１００N〜２６０Nであるのが望ましい。

本発明に係る空気入りタイヤは、前記撚りコードが、張力を２．５Nから４９．０Nまで増加させたときの伸度が、０．０３％以上であるのが望ましい。

本発明に係る空気入りタイヤは、前記ビードコアの最もタイヤ軸方向外側のワイヤリングが、前記第１リングであるのが望ましい。

本発明に係る空気入りタイヤは、前記ビードコアに含まれる前記第１リングの数が、前記第２リングの数と同じかそれ以上であるのが望ましい。

本発明に係る空気入りタイヤは、前記ビードコアにおいて、前記ビードワイヤの最大の渦巻数が、タイヤ軸方向に並べられた前記ワイヤリングの総数の１．５倍以上であるのが望ましい。

本発明に係る空気入りタイヤは、前記空気入りタイヤがフランジを有する正規リムにリム組みされ、かつ、正規内圧が充填された無負荷の正規状態において、前記ビードコアのタイヤ半径方向の外端が、前記フランジのタイヤ半径方向の外端よりもタイヤ半径方向の内側に位置するのが望ましい。

本発明に係る空気入りタイヤは、前記撚りコードが、コアフィラメントと、前記コアフィラメントの周囲に配されたシースフィラメントとを含む層撚り構造を有するのが望ましい。

本発明に係る空気入りタイヤは、前記撚りコードが、前記フィラメントが束ねて撚り合わされた束撚り構造を有するのが望ましい。

本発明の空気入りタイヤは、ビード部にリング状のビードコアが埋設されている。ビードコアは、ビードワイヤを渦巻状に巻き重ねたワイヤリングがタイヤ軸方向に複数並べられている。

ワイヤリングは、ビードワイヤが複数本のフィラメントを撚り合わせた撚りコードからなる第１リングと、ビードワイヤが単線コードからなる第２リングとを含んでいる。撚りコードからなる第１リングは、空気入りタイヤのビード部の柔軟性を高め、優れた乗り心地性能を発揮する。また、単線コードからなる第２リングは、空気入りタイヤのビード部の剛性を高く維持して、ビードコアとリムとの拘束力の低下を抑制し、操縦安定性能やユニフォミティを高める。

従って、本発明の空気入りタイヤは、乗り心地性能、操縦安定性能及びユニフォミティがバランス良く向上する。

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のビード部の拡大図である。 本実施形態のワイヤリングの平面図である。 本実施形態の撚りコードの断面図である。 他の実施形態のビード部の断面図である。 他の実施形態の撚りコードの断面図である。 ビードワイヤの曲げ剛性を測定する要領を示す側面図である。

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は、本発明の一実施形態を示す空気入りタイヤ１（以下、単に「タイヤ」ということがある）の正規状態のタイヤ回転軸（図示省略）を含むタイヤ子午線断面図である。本発明は、自動二輪車用の他、乗用車用のタイヤ１として好適に用いられる。

「正規状態」とは、タイヤ１が正規リムＲＭ（以下、単に「リム」ということがある）にリム組みされかつ正規内圧が充填された無負荷の状態である。以下、特に言及されない場合、タイヤ１の各部の寸法等はこの正規状態で測定された値である。

「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" 、ETRTOであれば "Measuring Rim" である。

「正規内圧」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、各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 LIMITSAT VARIOUSCOLD INFLATION PRESSURES"に記載の最大値、ETRTOであれば "INFLATION PRESSURE" である。タイヤが乗用車用である場合、正規内圧は、１８０kPaである。

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からビード部４に至るカーカス６と、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、ビード部４に埋設されるビードコア５とを具える。

カーカス６は、少なくとも１枚、本実施形態では、１枚のカーカスプライ６Ａからなる。カーカスプライ６Ａは、一対のビードコア５（一方のビードコアは図示省略）間をトロイド状に跨る本体部６ａと、この本体部６ａの両側に連なりかつビードコア５の回りをタイヤ軸方向内側から外側に折り返された折返し部６ｂとを含んでいる。カーカスプライ６Ａは、タイヤ赤道Ｃに対して、例えば７５〜９０°の角度で傾けられたカーカスコードを含んでいる。カーカスコードには、例えば有機繊維コード又はスチールコードが採用される。

ベルト層７は、本実施形態では、タイヤ半径方向の内外に２枚のベルトプライ７Ａ、７Ｂで構成されている。ベルトプライ７Ａ、７Ｂは、タイヤ赤道Ｃに対して、例えば、１５〜４５゜の角度で傾斜して配列されたベルトコード（図示省略）を含んでいる。ベルトコードは、例えば、スチール、アラミド又はレーヨン等が好適に採用されている。

図２は、図１のビード部４の拡大図である。図２に示されるように、ビードコア５は、タイヤ軸方向に複数並べられたワイヤリング１０で形成されている。本実施形態のビードコア５は、２つのワイヤリング１０が並べられて形成されている。

図３は、ワイヤリング１０の平面図である。図３に示されるように、ワイヤリング１０は、本実施形態では、１本のビードワイヤ１１が渦巻状に巻き重ねられたリング状に形成されている。ワイヤリング１０は、ビードワイヤ１１の巻き付け始端１１ａと、巻き付け終端１１ｂとを具えている。特に限定されるものではないが、ユニフォミティを高める観点より、ビードワイヤ１１の巻き付け始端１１ａと巻き付け終端１１ｂとがタイヤ半径方向に揃えられているのが望ましい。

ワイヤリング１０の構造は、本実施形態のように、１本のビードワイヤ１１を巻き回して構成するいわゆるシングルワインド構造の他、いわゆるテープビード構造であってもよい。テープビード構造とは、複数本のビードワイヤ１１が並べられてなるテープ状のストリップが、タイヤ周方向に巻き回して構成されたものである。

ワイヤリング１０は、第１リング１３と、第２リング１４とを含んでいる。第１リング１３は、ビードワイヤ１１が複数本のフィラメント１５を撚り合わせた撚りコード１３ａ（図４に示す）から形成されている。第２リング１４は、ビードワイヤ１１が単線コード１４ａから形成されている。撚りコード１３ａからなる第１リング１３は、タイヤ１のビード部４の柔軟性を高めるので、優れた乗り心地性能を発揮する。また、単線コード１４ａからなる第２リング１４は、タイヤ１のビードワイヤ１１の剛性を高く維持し、ビードコア５とリムＲＭとの拘束力の低下を抑制するので、操縦安定性能を高める。従って、本発明のタイヤ１は、乗り心地性能、優れた操縦安定性能及びユニフォミティがバランス良く向上する。

撚りコード１３ａの曲げ剛性は、単線コード１４ａの曲げ剛性よりも小さいのが望ましい。撚りコード１３ａの曲げ剛性が単線コード１４ａの曲げ剛性よりも大きい場合、撚りコード１３ａの直径ｄ１（図４に示す）が過度に大きくなり、タイヤ質量が増加して乗り心地性能が悪化するおそれがある。なお、撚りコード１３ａの曲げ剛性が単線コード１４ａの曲げ剛性よりも過度に小さい場合、第１リング１３の剛性が大きく低下するので、操縦安定性能が悪化するおそれがある。

上述の作用をより効果的に発揮させるため、撚りコード１３ａの曲げ剛性は、単線コード１４ａの曲げ剛性の０．１０〜０．２９倍であるのが望ましい。

本明細書では、「曲げ剛性」は、図７に模式的に示すように、ビードワイヤ１１を、その撚りが解けないように１５０mmの長さで溶断して試験片１００を得ると共に、例えば米国テーバ社製の剛性度試験器（Model 150-D）等を用いて測定される剛性として定義される。具体的には、試験片１００の一端１０１を冶具２０１に固定すると共に、この固定端から１３０mmの長さでのびる試験片１００の他端１０２に試験片１００に対して垂直方向に力を負荷する。そして、該試験片１００の他端１０２での開き角度が４０゜になったときの抗力（曲げ硬さ）Nが測定される。

撚りコード１３ａの曲げ剛性は、１００N〜２６０Nであることが望ましい。撚りコード１３ａの曲げ剛性が１００N未満の場合、ビードコア５とリムＲＭとの拘束力が低下して、操縦安定性能に影響を及ぼすおそれがある。曲げ剛性が２６０Nを超える場合、ビード部４の柔軟性が小さくなり、乗り心地性能に影響を及ぼすおそれがある。また、曲げ剛性が２６０Nを超える場合、撚りコード１３ａが太くなり、タイヤ質量が増加して乗り心地性能が悪化するおそれがある。

撚りコード１３ａは、張力を２．５Nから４９．０Nまで増加させたときの伸度が、０．０３％〜０．７５％であることが望ましい。撚りコード１３ａの伸度が０．０３％未満の場合、ビードワイヤ１１の柔軟性が不足して、乗り心地性能に影響を及ぼすおそれがある。伸度が０．７５％を超える場合、ビードコア５とリムＲＭとの拘束力が低下して、操縦安定性能に影響を及ぼすおそれがある。

上述の作用を効果的に発揮させるために、単線コード１４ａは、前記伸度が、０．０３％〜０．０７％が望ましい。

図４は、本実施形態の撚りコード１３ａの断面図である。撚りコード１３ａは、複数本のコアフィラメント１５ａ、シースフィラメント１５ｂが撚り合わされた構造を有している。ビードワイヤ１１は、コアフィラメント１５ａを含む芯部分１８と、芯部分１８の周囲に配されるシースフィラメント１５ｂが撚り合わされた外層部分１９とからなる層撚り構造を有している。このような層撚り構造を有するビードワイヤ１１は、優れた柔軟性を発揮して、ビード部４の柔軟性を高める。

撚りコード１３ａのフィラメント１５の直径ｄ１は、０．１５〜０．４５mmが望ましい。直径ｄ１が０．１５mm未満の場合、ビードコア５の上記拘束力が低下して、操縦安定性能に影響を及ぼすおそれがある。直径ｄ１が０．４５mm以上の場合、ビード部４の柔軟性が不足して、乗り心地性能に影響を及ぼすおそれがある。

図２には、通常の走行状態のタイヤ１ａの輪郭が二点鎖線で示されている。図２に示されるように、タイヤ１は、例えば、走行状態では、リムＲＭのフランジＦに沿って、ビード部４がタイヤ軸方向の外側に屈曲変形する。このため、リムＲＭのリムベースＢには、タイヤ軸方向内側よりもタイヤ軸方向外側の方に、大きな荷重が作用する。このような観点より、第１リング１３は、ビードコア５の最もタイヤ軸方向外側に配されているのが望ましい。これにより、高い柔軟性を有する第１リング１３が大きな荷重を吸収するので、リムベースＢへの応力が、タイヤ軸方向の内外に亘って均等化される。従って、リムＲＭとタイヤ１との嵌合圧の変化が小さくなるので、操縦安定性能が向上する。本実施形態では、第１リング１３がビードコア５の最もタイヤ軸方向外側に配され、第２リング１４は、第１リング１３よりもタイヤ軸方向内側に配されている。

ビードワイヤ１１の最大の渦巻数は、ワイヤリング１０の総数の１．５倍以上であるのが望ましい。ワイヤリング１０の総数の１．０倍を超えてタイヤ半径方向外側に巻き重ねられたビードワイヤ１１は、タイヤ１の内圧充填及び荷重の負荷時において大きな張力を発生するので、ビードコア５の上記拘束力を高め、操縦安定性能を向上する。本実施形態では、ワイヤリング１０は、タイヤ軸方向に２列に並べられ、かつタイヤ半径方向に８段巻き重ねられている。このため、本実施形態のタイヤ１では、ワイヤリング１０のタイヤ半径方向の最内のビードワイヤ１１Ａから３段目のビードワイヤ１１Ｂと最外側の８段目のビードワイヤ１１Ｃとの間で大きな張力が発生するので、ビードコア５の上記拘束力が大きく高められる。

ビードワイヤ１１の最大の渦巻数が過度に大きくなる場合、タイヤ質量が増加して、乗り心地性能が悪化するおそれがある。このため、ビードコア５のタイヤ半径方向の外端５ｏは、フランジＦのタイヤ半径方向の外端Ｆｏよりもタイヤ半径方向の内側に位置しているのが望ましい。すなわち、ビードコア５の外端５ｏの径Ｒ１は、フランジＦの外端Ｆｏの径Ｒ２よりも小さいのが望ましい。このようなタイヤ１は、ビード部４が、フランジＦに沿って屈曲変形しやすくなり、サイドウォール部３からビード部４にかけて適度な柔軟性が維持される。

図５は、他の実施形態のビード部４の断面図である。この実施形態のビード部４は、タイヤ軸方向に３列に並べられたワイヤリング１０で形成されている。即ち、ワイヤリング１０は、最もタイヤ軸方向外側に設けられた外側部１０ａ、最もタイヤ軸方向内側に設けられた内側部１０ｂ、及び、外側部１０ａと内側部１０ｂとの間に設けられた中間部１０ｃを含んでいる。

この実施形態では、外側部１０ａは、第１リング１３で形成されている。このように、第１リング１３が、ビードコア５のタイヤ軸方向の最も外側に配されているので、上述の通り、タイヤ１の操縦安定性能が高く維持される。

内側部１０ｂは、この実施形態では、第２リング１４で形成されている。また、中間部１０ｃは、第１リング１３で形成されている。このように、リムベースＢの内側部１０ｂが配される領域よりも大きな荷重が作用する中間部１０ｃが配される領域に第１リング１３が形成されているので、中間部１０ｃに作用する荷重も第１リング１３によって吸収される。このため、リムベースＢに対する応力の変化がより小さくなるので、リムＲＭとタイヤ１との嵌合圧が均等化されるので、操縦安定性能が向上する。

なお、内側部１０ｂは、第１リング１３で形成され、中間部１０ｃは、第２リング１４で形成されていても良い。このような態様のビードコア５は、第２リング１４のタイヤ軸方向の内外で、ビードコア５の剛性バランスが高く確保されるので、図５に記載されたビードコア５に比して、とりわけ、直進走行時での乗り心地性能が高く維持される。

このように、ビードコア５が、３つ以上のワイヤリング１０で形成される場合、第１リング１３の数が、第２リング１４の数と同じかそれ以上であるのが望ましい。これにより、ビードコア５の柔軟性やビード部４の剛性がバランス良く確保されるので、操縦安定性能と乗り心地性能やユニフォミティとが効果的に高められる。

この実施形態のワイヤリング１０は、ビードワイヤ１１がタイヤ半径方向に５段巻き重ねられている。このような実施形態においても、上述の作用を効果的に発揮させるため、ビードワイヤ１１のタイヤ半径方向の渦巻数が、ワイヤリング１０の総数の１．５倍以上であるのが望ましい。また、ビードコア５の外端５ｏは、フランジＦの外端Ｆｏよりもタイヤ半径方向の内側に位置しているのが望ましい。

図６は、他の実施形態の撚りコード１３ａの断面図である。この実施形態の撚りコード１３ａは、複数のフィラメント１５ｃが束ねて撚り合わされた束撚り構造を有している。このような束撚り構造を有する撚りコード１３ａは、図４に示される撚りコード１３ａと比較すると安価であり、ビードコア５のコストダウンに寄与する。

以上、本発明の空気入りタイヤ１が詳細に説明されたが、本発明は上記の具体的な実施形態に限定されることなく種々の態様に変更して実施される。

図１の基本構造をなすサイズ１８０／５５ＺＲ１７の自動二輪車用空気入りタイヤが、表１の仕様に基づき試作され、乗り心地性能、操縦安定性能及びユニフォミティがテストされた。各仕様の空気入りタイヤにおいて、ビードコアは、略Ｕ字状の溝を有する環状の冶具にゴムで被覆されたスチールのビードワイヤが巻き回されて形成された。また、カーカスには、２／１４００dtexのナイロンコードが５１本／５０mmで打ち込まれて形成されたカーカスプライが用いられ、生タイヤが成形された。テスト方法は、以下の通りである。
単線コードの曲げ剛性：９００N
単線コードの伸度：０．０３２％

＜乗り心地性能＞
各試供タイヤがサイズＭＴ５．５０×１７のリムに装着され、内圧２９０kPa、荷重１．３kN、速度１５km/hの条件下で、高さ５mm長さが５mmの突起を乗り越えた際に、発生する反力及び収束するまでの時間が測定された。結果は、実施例１を１００とする指数で表され、数値が大きいほど良好である。

＜操縦安定性能＞
各テストタイヤが、上記の条件で、排気量１３００ccの自動二輪車の後輪に装着された。なお、前輪には、市販タイヤが装着されている。そして、テストライダーが、上記テスト車両をドライアスファルト路面の周回コースであるテストコースを走行させ、このときの応答性、剛性感、グリップ力、荒れた路面での安定性及び過渡特性に関する走行特性がテストライダーの官能により評価された。結果は、実施例１を１００とする評点で表され、数値が大きいほど良好である。

＜ユニフォミティ＞
各テストタイヤについて、JASO C607：2000の「自動車用タイヤのユニフォミティ試験方法」の試験条件に準拠して、ラジアルランアウト（ＲＲＯ）が測定された。結果は、測定値の逆数を用い、実施例１を１００とする指数であり、数値が小さい程、タイヤのユニフォミティが優れていることを示す。
テスト結果が表１に示される。

表１から明らかなように、実施例の空気入りタイヤは、比較例に比べて乗り心地性能と、操縦安定性能やユニフォミティとが有意にバランス良く向上していることが確認できた。

１ 空気入りタイヤ
４ ビード部
５ ビードコア
１０ ワイヤリング
１１ ビードワイヤ
１３ 第１リング
１３ａ 撚りコード
１４ 第２リング
１４ａ 単線コード
１５ フィラメント

Claims (10)

1. ビード部にリング状のビードコアが埋設された空気入りタイヤであって、
   前記ビードコアは、ビードワイヤを渦巻状に巻き重ねたワイヤリングがタイヤ軸方向に複数並べられており、
   前記ワイヤリングは、
   前記ビードワイヤが複数本のフィラメントを撚り合わせた撚りコードからなる第１リングと、
   前記ビードワイヤが単線コードからなる第２リングとを含み、
   前記ワイヤリングは、最もタイヤ軸方向外側に設けられた外側部、最もタイヤ軸方向内側に設けられた内側部、及び、前記外側部と前記内側部との間に設けられた中間部を含み、
   前記外側部及び前記内側部は、前記第１リングで形成され、
   前記中間部は、前記第２リングで形成される空気入りタイヤ。
2. 前記撚りコードの曲げ剛性は、前記単線コードの曲げ剛性よりも小さい請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. 前記撚りコードの曲げ剛性は、前記単線コードの曲げ剛性の０．１０〜０．２９倍である請求項２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記撚りコードの曲げ剛性は、１００N〜２６０Nである請求項１乃至３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
5. 前記撚りコードは、張力を２．５Nから４９．０Nまで増加させたときの伸度が、０．０３％以上である請求項１乃至４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
6. 前記ビードコアに含まれる前記第１リングの数が、前記第２リングの数と同じかそれ以上である請求項１乃至５のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
7. 前記ビードコアにおいて、前記ビードワイヤの最大の渦巻数は、タイヤ軸方向に並べられた前記ワイヤリングの総数の１．５倍以上である請求項１乃至６のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
8. 前記空気入りタイヤがフランジを有する正規リムにリム組みされ、かつ、正規内圧が充填された無負荷の正規状態において、
   前記ビードコアのタイヤ半径方向の外端は、前記フランジのタイヤ半径方向の外端よりもタイヤ半径方向の内側に位置する請求項１乃至７のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
9. 前記撚りコードは、コアフィラメントと、前記コアフィラメントの周囲に配されたシースフィラメントとを含む層撚り構造を有する請求項１乃至８のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
10. 前記撚りコードは、前記フィラメントが束ねて撚り合わされた束撚り構造を有する請求項１乃至８のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

Images