JP6999397B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、軽量性、耐リム外れ性、及びタイヤ耐久性に優れた空気入りタイヤに関するものである。

タイヤのビード部は、ホイールのリム上に嵌合した状態を保つ性能である耐リム外れ性が高いことが望まれる。そのため、従来のタイヤのビードコアは、単線であり伸び性の低いスチールワイヤをビード線として用いて構成するのが一般的であった。しかし、近年のタイヤの軽量化の要請に伴い、ビード部にも軽量化が求められている。

また、上記のようなスチールワイヤからなるビード部を有するタイヤは、リムへの装着及びリムからの取り外しの作業（以下では、これらの作業を合わせて「リムへの着脱」という）を繰り返すと、特に内側のワイヤが過度に引き伸ばされ、さらには破断する場合もあるという問題があった。

これらの問題に関し、ビードコアを構成するビード線として、撚線であるコード等の、より伸び性の高い素材を部分的に用いることが提案されている。

例えば、特許文献１には、タイヤ軸方向内側に位置するビード線をスチールワイヤとし、外側のビード線を有機繊維コードとすることが記載されている。

また、特許文献２には、タイヤ軸方向内側のビード線をスチールワイヤとし、外側のビード線を撚線であるスチールコードとすることが記載されている。

さらに、特許文献３には、ビード線として伸縮性の異なる３種の素材を用い、最も伸び難いハードユニットの軸方向及び／又は径方向外側に、ミドルユニット及びソフトユニットを配することが記載されている。

スチールワイヤに代えて上記コードのような伸縮性の高いビード線を採用した場合、リムへの着脱は容易となり、また一般にコードはワイヤよりも軽量であるためタイヤの軽量化にも寄与する。しかしながら、リムへの着脱を容易にすると、通常は耐リム外れ性が低下する。また、上記特許文献１～３のビードコアは、いずれもタイヤ軸方向内側にスチールワイヤ等の伸縮性の低い素材を有しているため、リムへの着脱の繰り返しにより、それらの内側部分が引き伸ばされたり破断したりするという問題は依然として残されている。

また、特許文献４には、耐リム外れ性、リムへの着脱の容易さに加えて耐久性も考慮して、タイヤ径方向の最も内側であって、タイヤ軸方向の最も外側に、伸びがより大きいビードワイヤを少なくとも１本配することが記載されている。

しかしながら、この場合も、軽量性、耐リム外れ性及び耐久性について改善の余地があった。

特開２０１３－５６５６６号公報 特開２０１５－１６０５９９号公報 特開２０１５－９３５９２号公報 特開２０１３－１５１１９８号公報

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、軽量性、耐リム外れ性、及びタイヤ耐久性を従来よりも向上させた空気入りタイヤを提供することを目的とする。

本発明の空気入りタイヤは、上記の課題を解決するために、トレッド部からサイドウォール部を経てビード部にわたって設けられるカーカスと、ビード部に設けられカーカスが折り返されるビードコアとを備えた空気入りタイヤであって、上記ビードコアは、タイヤ周方向と直交する平面で切断した断面において、タイヤ軸方向に２本以上のビード線が並んだ構造を有し、タイヤ軸方向の最も内側のビード線がハイエロンゲーションスチールコード（以下では、「ＨＥスチールコード」と略記する場合がある）であり、タイヤ軸方向の最も外側のビード線がスチールワイヤであり、上記ＨＥスチールコードは、荷重－伸び曲線の変曲点における伸び率が１．０～３．０％の範囲内であるものとする。

上記空気入りタイヤは、ＨＥスチールコードの荷重－伸び曲線の変曲点における伸び率が、スチールワイヤの荷重－伸び曲線の降伏点における伸び率以上であるものとすることができる。

また、上記ビードコアは、タイヤ周方向と直交する平面で切断した断面において、タイヤ径方向にも２本以上のビード線が並んだ構造を有し、タイヤ径方向に並んだビード線が全て互いに同じ種類であるものとすることができる。

なお、本明細書における「ハイエロンゲーションスチールコード」とは、複数本のスチールフィラメントを撚り合わせて形成された高い伸び性を有するコードであり、荷重－伸び曲線が、低歪領域で傾きが小さく（すなわち低弾性率を示し）、高歪領域で傾きが大きく（すなわち高弾性率を示し）、両領域間に変曲点を有するものである。

本発明の空気入りタイヤは、変曲点における伸び率が所定の範囲内であるＨＥスチールコードをタイヤ軸方向内側に有し、外側にスチールワイヤを有するビードコアを備えることにより、軽量性、耐リム外れ性、及びタイヤ耐久性が従来よりも向上したものとなる。

ＨＥスチールコードの荷重－伸び曲線の変曲点における伸び率が、スチールワイヤの荷重－伸び曲線の降伏点における伸び率以上である場合、タイヤ耐久性をより確実に向上させることができる。

また、ビードコアのタイヤ径方向に同種のビード線が並んでいる場合、グロメット方式で容易に生産できるため、安価で量産することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る空気入りタイヤの半断面図である。 本発明の一実施形態に係る空気入りタイヤのビードコアの構成を示す模式拡大断面図である。 ＨＥスチールコード、スチールワイヤ及び一般的なスチールコードの荷重－伸び曲線を示すグラフである。

以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。

図１に示す実施形態の空気入りタイヤＴは、乗用車用空気入りラジアルタイヤであって、左右一対のビード部１及びサイドウォール部２と、左右のサイドウォール部２の径方向外方端部同士を連結するように両サイドウォール部間に設けられたトレッド部３とを備えて構成されており、一対のビード部間にまたがって延びるカーカス４が設けられている。

カーカス４は、トレッド部３からサイドウォール部２をへて、ビード部１に埋設された環状のビードコア５にて両端部が係止された少なくとも１枚のカーカスプライからなる。カーカスプライは、有機繊維コード等からなるカーカスコードをタイヤ周方向に対して実質的に直角に配列してなる。

トレッド部３におけるカーカス４の外周側（即ち、タイヤ径方向外側）には、カーカス４とトレッドゴム部７との間に、ベルト６が配されている。ベルト６は、カーカス４のクラウン部の外周に重ねて設けられており、１枚又は複数枚のベルトプライ、通常は少なくとも２枚のベルトプライで構成することができ、本実施形態では、カーカス側の第１ベルトプライ６Ａと、トレッドゴム部側の第２ベルトプライ６Ｂとの２枚のベルトプライで構成されている。ベルトプライ６Ａ，６Ｂは、スチールコードをタイヤ周方向に対して所定の角度（例えば、１５～３５度）で傾斜させ、かつタイヤ幅方向に所定の間隔にて配列させてなるものである。各ベルトプライ６Ａ，６Ｂのスチールコードはコーティングゴムで被覆されており、上記２枚のベルトプライ６Ａ，６Ｂのスチールコードが互いに交差するように配設されている。

ベルト６の外周側（即ち、タイヤ径方向外側）には、ベルト６とトレッドゴム部７との間に、ベルト補強層８が設けられている。ベルト補強層８は、ベルト補強プライによりベルト６をその全幅で覆うキャッププライであり、タイヤ周方向に実質的に平行に配列したコードからなる。

図２は、上記空気入りタイヤＴのビードコア５を、タイヤ周方向と直交する平面で切断した模式拡大断面図である。図２において、符号９はＨＥスチールコードを示し、符号１０はスチールワイヤを示し、符号１１～１４はビード線列を示し、矢印ａはタイヤ軸方向内側を示し、矢印ｂはタイヤ軸方向外側を示し、矢印ｃはタイヤ径方向内側を示し、矢印ｄはタイヤ径方向外側を示す。

ビードコア５は、撚線であるＨＥスチールコード９がタイヤ径方向（矢印ｃ，ｄの方向）にそれぞれ５本並んだ２列のビード線列１１，１２と、単線であるスチールワイヤ１０がタイヤ径方向にそれぞれ５本並んだ２列のビード線列１３，１４からなり、ＨＥスチールコードからなるビード線列１１，１２が、スチールワイヤからなるビード線列１３，１４よりもタイヤ軸方向内側（矢印ａの指す向き）にある。

ハイエロンゲーション（ＨＥ）スチールコード９は、図３に示したように、荷重－伸び曲線において低歪領域と高歪領域との間に変曲点を有し、本発明ではこの変曲点における伸び率が１．０～３．０％の範囲内であるものとし、１．５～３．０％の範囲内であることが好ましい。また、ＨＥスチールコード９の荷重－伸び曲線の変曲点における伸び率は、スチールワイヤ１０の荷重－伸び曲線の降伏点における伸び率以上であることが好ましく、この伸び率よりも大きいことがより好ましい。

ＨＥスチールコードの具体的な構造や製法は限定されないが、複数本のスチールフィラメントを一般的なスチールコードよりも小さなピッチで緩く撚り合わせて、これらのフィラメントを互いに動き易くすることにより形成することができ、そのフィラメントの太さ、撚り合わせる本数や撚りピッチ等を適宜調整することにより、荷重－伸び曲線の変曲点における伸び率を所望の範囲内とすることができる。

ＨＥスチールコード９とスチールワイヤ１０は、直径が同程度であることが好ましく、特に限定されないが０．５～３ｍｍ程度である。

直径が同程度の場合、ＨＥスチールコードはスチールワイヤよりも軽量であるため、これを用いることによりタイヤの軽量化が図れる。

そして荷重－伸び曲線の変曲点における伸び率が上記所定の範囲内であるＨＥスチールコードをタイヤ軸方向内側に有し、タイヤ軸方向外側にスチールワイヤを有することにより、適度な伸び性を示すＨＥスチールコードと伸び性の低いスチールワイヤの双方の長所が活かされ、タイヤの耐リム外れ性及び耐久性を共に向上させつつ、リムへの着脱も容易にすることができる。詳細には、タイヤをリムから取り外す場合、タイヤ周上の一箇所においてビード部をリムからタイヤ軸方向内側に落とし込んでから、タイヤ全周でビード部をリムから取り外す。そのため、ビードコアは、リムからの取り外し時にタイヤ軸方向内側部分がより大きく引き伸ばされる。この軸方向内側部分に伸び率の高いＨＥスチールコードを設けたことにより、タイヤをリムから取り外しやすくすることができる。また、ＨＥスチールコードの伸縮性により、リムへの着脱を繰り返しても、ビードコアの破壊を抑えることができ、耐久性を向上することができる。一方で、ビード部はリム組み状態においてそのタイヤ軸方向外側面がリムフランジと嵌合して固定される。かかるリムフランジに近いビードコアのタイヤ軸方向外側部分に、伸びにくいスチールワイヤが設けられているので、リムからの外れを防止することができる。そのため、リムへの着脱を繰り返しても、耐久性を確保することができ、また耐リム外れ性にも優れる。

ＨＥスチールコードの荷重－伸び曲線の変曲点における伸び率がスチールワイヤの荷重－伸び曲線の降伏点における伸び率以上である場合は、スチールワイヤが弾性限界に達するまでの範囲内においてＨＥスチールコードの低弾性での伸びが確保されるので、スチールワイヤよりも先にスチールコードが伸び易く、タイヤの耐久性をより確実に向上させることができる。

上記実施形態では、ビードコア５が５本のＨＥスチールコード９からなるビード線列２列と５本のスチールワイヤ１０からなるビード線列２列から構成された例を示したが、各ビード線列を構成するビード線の数及び種類、並びにビード線列の数はこれに限定されない。

すなわち、タイヤ軸方向の最も内側のビード線列にＨＥスチールコードが少なくとも１本含まれていることが本発明の要件であり、例えば、図２に示した４列のビード線列１１，１２，１３，１４のうちビード線列１１のみがＨＥスチールコードからなっていてもよく、ビード線列１１～１３の３列がＨＥスチールコードからなっていてもよい。

また、各ビード線列を構成する全てのビード線がそれぞれ同じ種類である必要もなく、本発明の目的とする効果が得られる限り、例えば、最も内側のビード線列（図２では符号１１）にＨＥスチールコード以外のビード線（例えばスチールワイヤや一般的なスチールコード）が混在していてもよく、最も外側のビード線列（図２では符号１４）にスチールワイヤ以外のビード線が混在していてもよい。

但し、一のビード線列を構成する全てのビード線がそれぞれ同じ種類である場合、タイヤ軸方向に配置する複数のビード線で予め帯状体を形成した後に、この帯状体をタイヤの周方向に巻き付けることにより積層してビードコアを形成するグロメット方式での製造が可能となるため、生産性向上に寄与する。

以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

下記表１に示す構造を有するビードコアを作製した。いずれのビードコアも、図２に示したように、タイヤ径方向に５本のビード線が並んだビード線列がタイヤ軸方向に４列並んだ構造を有し、実施例１～３はタイヤ軸方向内側にＨＥスチールコードからなるビード線列をそれぞれ１～３列有し、比較例１，２はタイヤ軸方向内側に通常のスチールコードからなるビード線列を２列有し、各実施例・比較例とも、それ以外のビード線列はスチールワイヤにより構成されている。

より具体的には、例えば実施例２のものは、上記実施形態で図２に基づいて説明した通り、タイヤ軸方向内側に各５本のＨＥスチールコードからなるビード線列を２列有し、それに隣接して軸方向外側に各５本のスチールワイヤからなるビード線列を２列有する。

用いたスチールワイヤ及びコードの直径は、ＪＩＳ Ｇ－３５１０に準拠し、所定の厚み計により測定した。

スチールコードの変曲点及びスチールワイヤの降伏点における伸び率（％）は、ＪＩＳ Ｇ－３５１０に準拠し、引張り試験機を用いて引張り試験をそれぞれ行って得られた荷重－伸び曲線から求めた。すなわち「変曲点における伸び率」は、ＪＩＳ Ｇ－３５１０に準拠して引張り試験を行い、そこから得られた荷重－伸び曲線において、２０～４０Ｎの低弾性率算出時の接線と、３００～４００Ｎの高弾性率算出時接線の交点を求め、その交点における伸びとした。また、「降伏点における伸び率」は、ＪＩＳ Ｇ－３５１０に準拠して引張り試験を行い、そこから得られた荷重－伸び曲線において伸びの増加に対して引張強さが一旦わずかに下降する点を降伏点として、その点における伸びとした。

得られたビードコアを用いて、タイヤサイズが１９５／６５Ｒ１５のラジアルタイヤを常法に従い加硫成形した。各タイヤについて、ビードコア以外の構成は、全て共通の構成とした。

ベルトプライにおけるスチールコードは、２＋１ｘ０．２７構造とし、打ち込み本数を１８束／２５．４ｍｍとした。ベルトプライにおけるスチールコードの角度は、タイヤ周方向に対して＋２５°／－２５°とした。ベルト補強プライには、ナイロン６６コード（９４０ｄｔｅｘ／２）を２８本／２５ｍｍ使用した。カーカスプライはＰＥＴのコード１６７０ｄｔｅｘ／２を打ち込み本数２３本／２５ｍｍで１プライとした。

得られた各タイヤにつき、質量を測定して、従来例を１００として質量係数を指数表示した。また、リムへの着脱を１００回行った後に、以下の方法により耐リム外れ性及びタイヤ耐久性を評価した。結果を表１に示す。

耐リム外れ性：ＪＩＳ Ｄ４２３０に準拠して測定し、得られたビードアンシーティング値を従来例のタイヤを１００として指数表示した。この指数が大きいほど耐リム外れ性が優れていることを示す。

タイヤ耐久性：ＦＭＶＳＳ１０９（ＵＴＱＧ）に準拠し、表面が平滑な鋼製の直径１７００ｍｍの回転ドラムを有するドラム試験機により、次のようにして測定した。試験タイヤを内圧２２０ｋＰａで、ＪＩＳ規定の標準リムに組み付け、荷重は、ＪＡＴＭＡ規定の最大荷重の８８％とした。８０ｋｍ／ｈの速度で慣らし走行させた後、一旦放冷し、再度空気圧を調整した後に、本走行を行った。本走行は、１２０ｋｍ／ｈから開始し、以降、３０分間経過毎に速度を８ｋｍ／ｈずつ増加させつつ、故障が発生するまで走行させた。故障発生までの本走行の総走行距離を、従来例のタイヤを１００として指数表示する。数字が大きいほど耐久性に優れることを示す。

表１に示した通り、荷重－伸び曲線の変曲点における伸び率が所定の範囲内であるＨＥスチールコードをタイヤ軸方向内側に有するビードコアを備えた実施例１～３のタイヤは、スチールワイヤのみからなるビードコアを備えた従来例のタイヤより軽量性に優れ、耐リム外れ性及び耐久性も大きく向上していた。

これに対し、実施例２のＨＥスチールコードに代えて変曲点における伸び率が規定した範囲外であるスチールコードを有するビードコアを備えた比較例１及び比較例２のタイヤは、耐リム外れ性が従来例より劣り、耐久性は従来例と同程度であり、実施例と比較すると大きく劣っていた。

本発明の空気入りタイヤは、乗用車、ライトトラック、バス等の各種車両に用いることができる。

Ｔ……タイヤ
１……ビード部
２……サイドウォール部
３……トレッド部
４……カーカス
５……ビードコア
６……ベルト
６Ａ…第１ベルトプライ
６Ｂ…第２ベルトプライ
７……トレッドゴム部
８……ベルト補強層
９……ハイエロンゲーション（ＨＥ）スチールコード
１０……スチールワイヤ
１１～１４……ビード線列

Claims (3)

1. トレッド部からサイドウォール部を経てビード部にわたって設けられるカーカスと、
   前記ビード部に設けられ、前記カーカスが折り返されるビードコアを備えた空気入りタイヤであって、
   前記ビードコアは、タイヤ周方向と直交する平面で切断した断面において、タイヤ軸方向に２本以上のビード線が並んだ構造を有し、タイヤ軸方向の最も内側のビード線がハイエロンゲーションスチールコードであり、タイヤ軸方向の最も外側のビード線がスチールワイヤであり、
   前記ハイエロンゲーションスチールコードは、荷重－伸び曲線の変曲点における伸び率が１．０～３．０％の範囲内である、空気入りタイヤ。
2. 前記ハイエロンゲーションスチールコードの荷重－伸び曲線の変曲点における伸び率が、スチールワイヤの荷重－伸び曲線の降伏点における伸び率以上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。
3. 前記ビードコアは、タイヤ周方向と直交する平面で切断した断面において、タイヤ径方向にも２本以上のビード線が並んだ構造を有し、タイヤ径方向に並んだビード線が全て互いに同じ種類であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。

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