JP5297488B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、ビード部でのカーカスコードの破断を防止してビード部の耐久性を向上させた空気入りタイヤに関する。

図８には、従来の重荷重用の空気入りタイヤのビード部の一般的な構造が示される。ビード部ａには、通常、１本のスチールワイヤｗを多段多列に螺旋巻きされて断面六角形に形成されたビードコアｂと、該ビードコアｂの回りをタイヤ軸方向内側から外側に折り返されたカーカスプライｃ１を含むカーカスｃとが設けられる。そして、前記ビードコアｂのスチールワイヤｗの巻付け端ｗ１は、タイヤ半径方向の最内層のワイヤ列のタイヤ軸方向の最内側の位置（以下、単に「Ｂ点」という場合がある。）に設けられていた。

しかしながら、内圧充填によるカーカスプライｃ１の張力及びビード部の曲げ変形に伴うカーカスプライの変形によって、カーカスプライｃ１がタイヤ軸方向の最内側であるＣ点でビードコアｂのスチールワイヤｗの巻付け端ｗ１と強く接触して早期に破断に至るコード破断（以下、単に「ＣＢＵ」（Cord Broken Up）という。）が生じやすい。

また、前記スチールワイヤの巻付け端ｗ１は、いわゆる自由端となり、そのタイヤ軸方向内側には、他のスチールワイヤが存在していない。このため、タイヤの加硫成形時に生じるカーカスプライの張力等により、前記巻付け端ｗ１が前記Ｃ点の近傍まで移動する問題があった。この場合にも、スチールワイヤの鋭利な巻付け端ｗ１とカーカスプライｃ１との接触圧が大きくなりＣＢＵが発生し易くなる。

特開平０８−５７９８０号公報 特開２００６−２７３１１９号公報

本発明は、以上のような問題点に鑑み案出なされたもので、ビードコアを形成するスチールワイヤの巻付け端の配設位置を規定することを基本として、カーカスコードのＣＢＵを抑制し、ビード部の耐久性を向上させた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経てビード部のビードコアの回りをタイヤ軸方向内側から外側に折り返されたカーカスプライを含むカーカスで補強された空気入りタイヤであって、前記ビードコアは、１本のスチールワイヤをタイヤ軸方向にずらせて螺旋巻きされたワイヤ列がタイヤ半径方向に多段に重ねられた多段多列巻付構造を有し、しかも前記スチールワイヤの巻付け端は、タイヤ半径方向の最内層のワイヤ列のタイヤ軸方向最外側に位置する。

請求項１記載の発明は、前記ビード部は、前記ビードコアと前記カーカスプライとの間に、ビードコアの外周面を覆うラッピング材を具え、前記ラッピング材は、複数本の有機繊維コードの並列体がトッピングゴムで被覆された少なくとも１枚のプライからなり、前記ラッピング材の有機繊維コードは、太さが４２００〜４４００dtex、前記トッピングゴムのゴム硬度Ｈｔは、７３〜９０度であることを特徴とする。

また請求項２記載の発明は、前記ビードコアは、断面略六角形状をなす請求項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、前記ラッピング材の有機繊維コードは、コード間隔が０．３〜２．０mm、かつコード長手方向のタイヤ周方向に対する角度α１が２０〜７０度である請求項１又は２に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、前記ラッピング材は、巻き重ねられた２枚のプライからなり、夫々のプライの有機繊維コードは、タイヤ周方向に対して同方向に傾斜する請求項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、前記ラッピング材は、巻き重ねられた２枚のプライからなり、夫々のプライの有機繊維コードは、互いに交差するようにタイヤ周方向に対して逆方向に傾斜する請求項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６記載の発明は、前記ビードコアのタイヤ軸方向最内側の前記スチールワイヤと前記カーカスプライのカーカスコードとの最短距離は、０．４〜３．０mm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。

本発明の空気入りタイヤでは、ビードコアが、１本のスチールワイヤをタイヤ軸方向にずらせて螺旋巻きされたワイヤ列がタイヤ半径方向に多段に重ねられた多段多列巻付構造を有するが、スチールワイヤの巻付け端は、タイヤ半径方向の最内層のワイヤ列のタイヤ軸方向最外側に設けられる。一般に、ビード部が変形すると、それにつれてカーカスプライも変形するが、ビードコアのタイヤ半径方向の最内層のワイヤ列のタイヤ軸方向最外側の位置の半径方向内方領域では、カーカスプライはリムとビードコアとで強く挟まれ、殆ど変形しない。従って、スチールワイヤの前記巻始め端とカーカスプライとの相対的な変位が生じないため、ＣＢＵの発生を抑制できる。また、本発明では、スチールワイヤの巻付け端のタイヤ軸方向内側には、次に巻き付けられたスチールワイヤが位置しているため、巻付け端のタイヤ軸方向内側への移動も防止できる。従って、本発明の空気入りタイヤは、ＣＢＵの発生が長期に亘って抑制され、ビード部の耐久性が向上する。

本発明の一実施形態の空気入りタイヤの右半分の断面図である。 そのビード部を拡大して示す断面図である。 ビード部をさらに拡大して示す断面図である。 図３のＸ部拡大図である。 本実施形態のラッピング材のコード配列を説明する平面図である。 他の実施形態のラッピング材のコード配列を説明する平面図である。 スチールワイヤを螺旋巻きしてビードコアを成形する保持具の断面図である。 従来の空気入りタイヤのビード部の断面図である。

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乃至３に示されるように、本実施形態の空気入りタイヤ（以下、単に「タイヤ」という場合がある。）１は、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に至るカーカス６と、このカーカス６の半径方向外側かつトレッド部２の内部に配されるベルト層７とを具え、本実施形態では、重荷重用のものが示されている。

前記カーカス６は、一対のビードコア５、５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前記ビードコア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とを有する少なくとも１枚、本実施形態では１枚のカーカスプライ６Ａからなる。前記カーカスプライ６Ａは、図３に示されるように、例えばスチールからなりかつタイヤ赤道Ｃ方向に対して例えば７５〜９０°（本実施形態では９０°）の角度で配列されるカーカスコード６ｃと、該カーカスコード６ｃの配列体の両側に被覆されるトッピングゴム６ｄとからなる。

前記ベルト層７は、本実施形態では、タイヤ半径方向内外に配される合計４枚のベルトプライ７Ａ〜７Ｄから構成され、例えば最もタイヤ軸方向幅が大きいベルトプライ７Ｂが、タイヤ半径方向内側から２層目に配置されている。各ベルトプライ７Ａ〜７Ｄは、タイヤ赤道Ｃに対して１５〜５５°の角度で傾けられた例えばスチールコード等の高弾性のベルトコードを含む。そして、各ベルトプライ７Ａ〜７Ｄは、ベルトコードが互いに交差する部分を少なくとも一箇所設けて重ねられている。これによって、ベルト層７は、トレッド部２の略全幅に亘ってカーカス６をタガ締めし、トレッド部２の剛性を高めるため、負荷の大きい小型トラック用の構造として特に好適である。

また、カーカスプライ６Ａの本体部６ａと折返し部６ｂとの間には、前記ビードコア５からタイヤ半径方向外側に向かって先細状にのびるビード補強用のビードエーペックスゴム８が配される。

図２に拡大して示されるように、本実施形態のビードエーペックスゴム８は、例えば硬質のゴム層からなる半径方向内側の内エーペックス部８ａと、該内エーペックス部８ａよりも軟質のゴムからなる半径方向外方の外エーペックス部８ｂとから形成される。このような、ビードエーペックスゴム８は、ビード部４の変形に際して、十分な曲げ剛性を確保しつつカーカスプライ６Ａの折返し部６ｂに作用する剪断応力を緩和して、セパレーション等の損傷等を効果的に防止する。

また、前記ビード部４には、ビード補強層９が設けられる。このビード補強層９は、例えば、スチールコードのプライから構成される。ビード補強層９のスチールコードは、好ましくはタイヤ周方向に対して１０〜６０゜の角度で配列されるのが望ましい。また、前記スチールコードのプライは、好ましくはビードコア５のタイヤ半径方向内方を通る底片９ａに、本体部６ａのタイヤ軸方向内側面に沿ってのびる内片９ｉと、折返し部６ｂのタイヤ軸方向外側面に沿ってのびる外片９ｏとが設けられた断面Ｕ字状に形成される。このようなビード補強層９は、ビード部４の曲げ剛性を高める。

また、前記ビード部４には、クリンチゴム１９が設けられる。該クリンチゴム１９は、ビード部４のタイヤ半径方向内面であるビードベース面４ｓをなすベース部１９ａと、そのタイヤ軸方向外端部から半径方向外側に立ち上がり、少なくともリムＲのリムフランジＲｊと接触する領域において、ビード外側面をなす立上げ部１９ｂとを具える。このようなクリンチゴム１９は、ビード部４のリムずれやカーカス６とリムとの接触摩耗を防止する。

前記ビードコア５は、タイヤ軸を含むタイヤ子午断面において、前記リムＲのリムシートＲｓに沿ってのびるコア内周面５Ｌと、該コア内周面５Ｌの半径方向外側かつコア内周面平行なコア外周面５Ｕとを含む断面横長の略六角形状で構成される。このようなビードコア５は、前記リムシートＲｓに対して安定した嵌合力を発揮するとともに、ビードコア５の断面中心を中心したねじれ剛性を高めるのに役立つ。

また、ビードコア５は、１本のスチールワイヤ１０をタイヤ軸方向にずらせて螺旋巻きしたワイヤ列Ｓがタイヤ半径方向外側に多段、本実施形態では６段に重ねられた多段多列巻付構造を有する。

本発明のスチールワイヤの巻付け端１０ｅ（巻付け始めとなる巻付け始端１０ｓ）は、タイヤ半径方向の最内層のワイヤ列Ｓ１のタイヤ軸方向最外側の位置（以下、「Ａ点」という場合がある。）に設けられる。そして、１本の前記スチールワイヤ１０を切断することなく、螺旋の向きを交互に変えながら６段のワイヤ列を形成し、巻付け終端１０ｔをタイヤ半径方向の最外層のワイヤ列Ｓｇのタイヤ軸方向最外側の位置（以下、「Ｆ点」という場合がある。）又はタイヤ軸方向最内側の位置（以下、「Ｅ点」という場合がある。）に設けられる。本実施形態では、巻付け終端１０ｔは、Ｆ点に設けられる。

一般に、ビード部が変形すると、それにつれてカーカスプライ６Ａ（カーカスコード６ｃ）も変形するが、ビードコアのタイヤ半径方向の最内層のワイヤ列のタイヤ軸方向最外側の位置の半径方向内方領域では、カーカスプライ６ＡはリムＲとビードコア５とで強く挟まれ、殆ど変形しない。従って、スチールワイヤ１０の前記巻付け始端１０ｓとカーカスプライ６Ａとの相対的な変位が生じないため、ＣＢＵの発生を抑制できる。

また、本発明では、スチールワイヤ１０の巻付け始端１０ｓのタイヤ軸方向内側には、次に巻き付けられたスチールワイヤが位置している。このため、タイヤの加硫成形やインフレート等による張力が、カーカスプライ６Ａのタイヤ半径方向外側へ作用しても、巻付け始端１０ｓのタイヤ軸方向内側（例えばＣ点側）への移動も防止できる。従って、本発明の空気入りタイヤは、ＣＢＵの発生が長期に亘って抑制され、ビード部の耐久性が向上する。

図４には、図３のＸ部の拡大図が示される。本実施形態のビードコア５は、前記スチールワイヤ１０に予め未加硫のビードコーティングゴム１４を付着させ、これを螺旋巻きすることで形成される。このため、スチールワイヤ１０間の隙間は、ビードコーティングゴム１４が配される。このようなビードコーティングゴム１４は、各スチールワイヤ１０の移動を防止してＣＢＵを抑制するのに役立つ。

また、図３乃至５に示されるように、本実施形態では、ビードコア５と前記カーカスプライ６Ａとの間に、ビードコア５の外周面を覆うラッピング材１１が設けられている。

前記ラッピング材１１は、複数本の有機繊維コード１２の並列体をトッピングゴム１３で被覆した少なくとも１枚のプライ、本実施形態では２枚のプライ１１Ａ、１１Ｂからなる。このようなラッピング材１１は、前記ビードコア５の外周面を包囲し、その変形を防止するとともに、前記スチールワイヤの巻付け端１０ｅとカーカスプライ６Ａのカーカスコード６ｃとの距離を確実に確保してフレッティングを防止しうる。従って、このような実施形態では、さらにＣＢＵの発生が抑制される。

前記ラッピング材１１の有機繊維コード１２には、例えば、ナイロン、レーヨン、ポリエステル、芳香族ポリアミド又はビニロン等の繊維が採用される。また、該有機繊維コード１２は、太さＤ１が４２００〜４４００dtexである。なお、特に限定されるものではないが、有機繊維コード１２は、コード間隔Ｗ１が０．３〜２．０mm、かつコード長手方向のタイヤ周方向に対する角度α１が２０〜７０度のものが好ましい。

即ち、有機繊維コード１２の太さＤ１（図５に示す）が小さくなると、フレッティング防止効果が低下するとともに、ラッピング材１１としての強度が確保され難くなるおそれがある。逆に、前記太さＤ１が大きくなると、ビードコア５の外周面をラッピング材１１で包囲し難くなる傾向がある。なお、この太さＤ１は、トータル繊度を意味している。同様の観点より、有機繊維コード１２のコード間隔Ｗ１（図５に示す）は、より好ましくは０．４mm以上が望ましく、またより好ましくは１．５mm以下が望ましい。

また、前記ラッピング材１１の有機繊維コード１２のコード長手方向のタイヤ周方向に対する角度α１（図５に示す）が小さくなると、有機繊維コード１２がスチールワイヤ１０、１０間にめり込み易くなり、カーカスプライ６Ａと巻付け端１０ｅとを接近させるおそれがある。逆に、前記角度α１が大きくなると、有機繊維コード１２とカーカスコード６ｃとの配設角度が近似し、有機繊維コード１２がカーカスプライ６Ａにめり込み易くなり、カーカスコード６ｃとスチールワイヤの巻付け端１０ｅとの距離が十分に確保され難い傾向がある。このような観点により、前記角度α１は、より好ましくは３０度以上が望ましく、またより好ましくは６０度以下が望ましい。

前記ラッピング材１１を構成するトッピングゴム１３のゴム硬度Ｈｔは、７３度以上であり、また、９０度以下である。トッピングゴム１３のゴム硬度Ｈｔは、好ましくは８７度以下が望ましい。ゴム硬度Ｈｔが小さいと、スチールワイヤの巻付け端１０ｅを固定する能力が低下するおそれがある。逆に、前記ゴム硬度Ｈｔが大きいと、トッピングゴム１３の混練中にゴム焼けが発生し、ひいてはラッピング材１１の品質ないし強度が低下するおそれがある。なお、前記ゴム硬度は、ＪＩＳ−Ｋ６２５３に基づき、温度２３℃においてデュロメータータイプＡにより測定したデュロメータＡ硬さである。

また、図４に示されるように、本実施形態の空気入りタイヤ１では、Ｃ点又はＢ点におけるビードコア５のタイヤ軸方向最内側のスチールワイヤ１０と、前記カーカスコード６ｃとの最短距離Ｌ１が、好ましくは０．４mm以上、より好ましくは０．６mm以上が望ましく、また好ましくは３．０mm以下、より好ましくは２．５mm以下が望ましい。該最短距離Ｌ１が大きいと、走行時の発熱によってカーカスコード６ｃとビードコア５との間が剥離してビード部の耐久性が悪化するおそれがあり、逆に、最短距離Ｌ１が小さいと、スチールワイヤの巻付け端１０ｅとカーカスプライ６Ａとが接触して、ＣＢＵが生じ易くなるおそれがある。

本実施形態のラッピング材１１は、２枚のプライ１１Ａ、１１Ｂから構成されているため、前記最短距離Ｌ１を前記規定の範囲に容易に確保できる。このとき、図５に示されるように、前記２枚のプライ１１Ａ、１１Ｂの各有機繊維コード１２ａ、１２ｂは、互いに交差するようにタイヤ周方向に対して逆方向に傾斜する配列とするのが望ましい。これにより、カーカスプライ６Ａとスチールワイヤ１０とのフレッティングをより確実に防止し、ＣＢＵがさらに効果的に抑制され得る。また、前記２枚のプライ１１Ａ、１１Ｂの各有機繊維コード１２ａ、１２ｂは、タイヤ周方向に対して同一角度で配列されることがさらに望ましい。これにより、上述のＣＢＵを抑制する効果がさらに向上される。

なお、図６に示されるように、ラッピング材１１の２枚のプライ１１Ａ、１１Ｂの有機繊維コード１２ａ、１２ｂは、タイヤ周方向に対して同方向に傾斜させても良い。

上述のようなビードコア５は、例えば図７に示されるような保持具２０を用いて成形される。該保持具２０は、スチールワイヤ１０を巻き付けるための円周方向にのびる成形用の溝２１が設けられた円盤状で形成されている。前記溝２１は、タイヤ半径方向最内層のワイヤ列を形成する溝底面２１ａが一方側から他方側に向かって拡径しており、その傾斜角度βは前記リムシートＲｓの勾配にほぼ等しく約１５度である。また、溝底面２１ａには、前記拡径側の端に、スチールワイヤ１０の巻付け始端１０ｓを位置決めしてズレを防止するための凹溝ｇが設けられている。このような保持具２０は、スチールワイヤ１０の巻付け始端１０ｓの巻付け初期の位置ずれを防止でき、型ズレすることなく本発明に用いられるビードコアを能率良く成形することができる。

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し得る。

図１〜４の基本構造を有するサイズ１１Ｒ２２．５の重荷重用タイヤが、表１の仕様に基づいて試作され、これについて以下のドラム走行テストが行われた。なお表１以外の仕様は実質的に同一である。

＜ドラム耐久テスト＞
各試供タイヤをリム８．２５×２０に装着し、ラッピング材の有機繊維コードはナイロンとして、速度２０km／ｈで直径１７００mmのドラムをスリップ角０度及びキャンバー角０度で走行させた。そして、スチールワイヤとカーカスコードとのフレッティング発生までの走行時間を比較した。評価は、比較例１の走行時間を１００とした指数で表示した。数値が大きいほど良好である。
荷重：５８．８４ｋＮ
内圧：１０００ｋＰａ
テストの結果を表１に示す。

テストの結果、実施例のものは、比較例に比べて走行時間が長く、ビード部の耐久性が向上していることが理解できる。また、ラッピング材の有機繊維コードの太さを大きく、またはそのコード間隔を小さくすると、走行時間は長くなるが、製造に時間がかかるという不具合点がある。さらに、矩形状のビードコアについても同様のテストを行ったが、本テスト結果と同じ傾向が示された。

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
６Ａ カーカスプライ
１０ スチールワイヤ
１０ｅ スチールワイヤの巻付け端
Ｓ ワイヤ列
Ｓ１ タイヤ半径方向の最内層のワイヤ列

Claims (6)

1. トレッド部からサイドウォール部を経てビード部のビードコアの回りをタイヤ軸方向内側から外側に折り返されたカーカスプライを含むカーカスで補強された空気入りタイヤであって、
   前記ビードコアは、１本のスチールワイヤをタイヤ軸方向にずらせて螺旋巻きされたワイヤ列がタイヤ半径方向に多段に重ねられた多段多列巻付構造を有し、
   しかも前記スチールワイヤの巻付け端は、タイヤ半径方向の最内層のワイヤ列のタイヤ軸方向最外側に位置し、
   前記ビード部は、前記ビードコアと前記カーカスプライとの間に、ビードコアの外周面を覆うラッピング材を具え、
   前記ラッピング材は、複数本の有機繊維コードの並列体がトッピングゴムで被覆された少なくとも１枚のプライからなり、
   前記ラッピング材の有機繊維コードは、太さが４２００〜４４００dtex、
   前記トッピングゴムのゴム硬度Ｈｔは、７３〜９０度であることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記ビードコアは、断面略六角形状をなす請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. 前記ラッピング材の有機繊維コードは、コード間隔が０．３〜２．０mm、かつコード長手方向のタイヤ周方向に対する角度α１が２０〜７０度である請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記ラッピング材は、巻き重ねられた２枚のプライからなり、
   夫々のプライの有機繊維コードは、タイヤ周方向に対して同方向に傾斜する請求項１乃至３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
5. 前記ラッピング材は、巻き重ねられた２枚のプライからなり、
   夫々のプライの有機繊維コードは、互いに交差するようにタイヤ周方向に対して逆方向に傾斜する請求項１乃至３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
6. 前記ビードコアのタイヤ軸方向最内側の前記スチールワイヤと前記カーカスプライのカーカスコードとの最短距離は、０．４〜３．０mm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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