JP5816214B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents
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Description
本発明は、ビード部のカーカスのタイヤ軸方向外側面に、帯状のゴムストリップから形成されたビード補強ゴム層を含む空気入りタイヤに関する。
従来、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に至るカーカスを具えた空気入りタイヤが知られている。近年、このような空気入りタイヤにおいて、ビード部のカーカスのタイヤ軸方向外側面には、ビード補強ゴム層が設けられている（例えば、下記特許文献１参照）。ビード補強ゴム層は、ビード部の耐久性が向上するように、ビード部の歪を抑制する。
このようなビード補強ゴム層として、タイヤサイズ等に応じて柔軟に形状を変えることができるように、ストリップワインド法により形成されたものが知られている（例えば、下記特許文献２参照）。
ストリップワインド法では、例えば、未加硫かつ幅が５〜３０mm程度の帯状のゴムストリップをタイヤ周方向へ螺旋状に巻き回すことにより、対象となる生補強ゴム層が形成される。この生補強ゴム層は、加硫により各ゴムストリップが一体化する。ストリップワインド法により成形された補強ゴム層は、隣り合うゴムストリップの界面を含んでいる。前記界面は、補強ゴム層の表面において、タイヤ周方向にのびている。
タイヤのトレッド部に入力された荷重（例えば、縦荷重）は、カーカスを介して、ビード補強ゴム層に集中的に作用する。特に、ビード補強ゴム層のカーカス側を向く内面には、大きな引張り応力が作用する。このため、ビード補強ゴム層をストリップワインド法により形成した場合、ビード補強ゴム層の内面に表れている界面に大きな引張り応力が作用し、前記界面で損傷が生じ易いという問題があった。
本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、ストリップワインド法により形成されたビード補強ゴム層の耐久性能を向上しう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に記載の発明は、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に至るトロイド状のカーカスを具えた空気入りタイヤであって、前記ビード部には、前記カーカスのタイヤ軸方向外側面に沿って配されたビード補強ゴム層が設けられ、前記ビード補強ゴム層は、タイヤ周方向へ螺旋状に巻き回された帯状のゴムストリップから形成されており、タイヤ回転軸を含むタイヤ子午線断面において、前記ビード補強ゴム層のタイヤ軸方向の内面及び外面それぞれには、隣接する前記ゴムストリップの界面があり、前記内面の前記界面の数が、前記外面の前記界面の数より少なく、前記ビード補強ゴム層のゴム硬度は、６０〜１００度であることを特徴とする空気入りタイヤである。
また請求項２記載の発明は、前記内側積層体の前記ゴムストリップの螺旋ピッチＰ１は、前記外側積層体の前記ゴムストリップの螺旋ピッチＰ２より大きい請求項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、前記内側積層体は、タイヤ半径方向外側から内側に巻き回された前記ゴムストリップを含み、前記外側積層体は、タイヤ半径方向内側から外側に巻き回された前記ゴムストリップを含む請求項１又は２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、前記内側積層体は、前記ゴムストリップの螺旋ピッチＰ１と前記ゴムストリップの幅Ｗとの比（Ｐ１／Ｗ）が、０．５〜０．８である請求項２又は３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、前記ビード補強ゴム層は、前記内側積層体と前記外側積層体とからなる二層構造である請求項２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、前記ゴムストリップの幅は、５〜３０mm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。
本発明の空気入りタイヤは、ビード部において、カーカスのタイヤ軸方向外側面に沿って配されたビード補強ゴム層が設けられている。前記ビード補強ゴム層は、タイヤ周方向へ螺旋状に巻き回された帯状のゴムストリップから形成されている。タイヤ回転軸を含むタイヤ子午線断面において、前記ビード補強ゴム層のタイヤ軸方向の内面及び外面それぞれには、隣接する前記ゴムストリップの界面があり、前記内面の前記界面の数が、前記外面の前記界面の数より少ない。
従って、本発明の空気入りタイヤでは、ビード補強ゴム層の内面において、損傷が生じ易い界面が少ないため、ストリップワインド法により形成されたビード補強ゴム層の耐久性能を向上しうる。
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（以下、単に「タイヤ」と記載される場合がある）１のタイヤ回転軸を含む子午線断面図が示されている。図１に示されるように、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に至るトロイド状のカーカス６を具えている。
図１には、本実施形態の空気入りタイヤ（以下、単に「タイヤ」と記載される場合がある）１のタイヤ回転軸を含む子午線断面図が示されている。図１に示されるように、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に至るトロイド状のカーカス６を具えている。
さらに、タイヤ１は、カーカス６のタイヤ半径方向外側に設けられたベルト層７と、カーカス６のタイヤ半径方向内側に配され、かつ、タイヤ内腔面８ａを形成するインナーライナ８と、サイドウォール部３において、カーカス６のタイヤ軸方向内側面に沿って配されたサイド補強ゴム層９と、ビード部４において、カーカス６のタイヤ軸方向外側面に沿って配されたビード補強ゴム層１０とを具えている。タイヤ１は、例えば、乗用車用のタイヤであって、パンク時にも走行可能なランフラットタイヤとして用いられる。
本明細書において、特に断りがない場合、タイヤ１の各部の寸法は、正規状態での値である。前記「正規状態」とは、タイヤ１が、正規リム（図示省略）にリム組みされかつ正規内圧が充填されしかも無負荷である状態である。
前記「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。
前記「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、例えば、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" である。
カーカス６は、有機繊維のカーカスコードをタイヤ赤道Ｃに対して例えば７０〜９０゜の角度で配列した１枚以上、本実施形態では２枚のカーカスプライから形成されている。該カーカスプライは、例えば、タイヤ赤道Ｃの位置で、タイヤ半径方向の内側に配されるインナープライ６Ａと、該インナープライ６Ａの外側に配されるアウタープライ６Ｂとを含んでいる。
図２には、図１のビード部４の拡大断面図が示されている。図１又は図２に示されるように、インナープライ６Ａは、例えば、ビード部４間を跨る本体部１１Ａと、ビードコア５でタイヤ半径方向内側から外側に折り返された折返し部１２Ａとを有している。アウタープライ６Ｂは、インナープライ６Ａと同様に、本体部１１Ｂと、折返し部１２Ｂとを有している。
図１に示されるように、ベルト層７は、ベルトコードをタイヤ赤道Ｃに対して、例えば、１０〜４０度の角度で配列した１枚以上、本実施形態では、タイヤ半径方向の内外２枚のベルトプライ７Ａ、７Ｂを含んでいる。ベルトプライ７Ａ、７Ｂは、ベルトコードが互いに交差する向きに重ねられている。本実施形態のベルトコードには、スチールコードや、必要に応じてアラミド、レーヨン等の高弾性の有機繊維コードが用いられる。
インナーライナ８は、例えば、ビード部４間をトロイド状に跨ってタイヤ内腔面８ａの略全域に配置されている。インナーライナ８は、タイヤ１の内圧を保持するために、空気非透過性に優れるのが望ましい。インナーライナ８は、例えば、ゴム中にハロゲン化ブチルを５０質量部以上含むブチル系ゴムから形成されている。
アウタープライ６Ｂの本体部１１Ｂと折返し部１２Ｂとの間には、ビードコア５からタイヤ半径方向外側に先細状にのびるビードエーペックスゴム１３が配置されている。ビードエーペックスゴム１３は、例えば、硬質ゴムからなり、ビード部４の曲げ剛性が補強される。ビードエーペックスゴム１３のゴム硬度は、例えば、６０〜９５度であるのが望ましい。
前記「ゴム硬度」は、ＪＩＳ−Ｋ６２５３に準拠し、２３℃の環境下におけるデュロメータータイプＡによる硬さである。
サイド補強ゴム層９は、例えば、カーカス６のタイヤ軸方向内側で、タイヤ周方向に連続して配されている。サイド補強ゴム層９は、インナープライ６Ａの本体部１１Ａに対して法線方向に測定される厚さが、中央部からタイヤ半径方向の内端９ｉ及び外端９ｏに向かって漸減する断面略三日月状に形成されている。
サイド補強ゴム層９の内端９ｉは、例えば、ビードエーペックスゴム１３のタイヤ半径方向外端よりもタイヤ半径方向内側、かつ、ビードコア５よりもタイヤ半径方向外側に設けられている。サイド補強ゴム層９の外端９ｏは、例えば、ベルト層７のタイヤ軸方向外端よりもタイヤ軸方向内側の位置に設けられている。
サイド補強ゴム層９は、サイドウォール部３の曲げ剛性を高め、ランフラット走行時のタイヤの縦撓みを効果的に低減しうる。該作用をより効果的に発揮させるために、サイド補強ゴム層９のゴム硬度は、例えば、６０〜９５度であるのが望ましい。
図２に示されるように、ビード補強ゴム層１０は、ビード部４において、カーカス６のタイヤ軸方向外側に沿って、タイヤ周方向に連続して配されている。ビード補強ゴム層１０は、例えば、インナープライ６Ａの折返し部１２Ａに対して法線方向に測定される厚さが、中央部からタイヤ半径方向の内端１０ｉ及び外端１０ｏに向かって漸減する形状を有している。
ビード補強ゴム層１０の内端１０ｉは、例えば、ビードエーペックスゴム１３のタイヤ半径方向内端よりもタイヤ半径方向内側、かつ、ビードコア５のタイヤ半径方向内端５ｉよりもタイヤ半径方向外側に設けられている。ビード補強ゴム層１０の外端１０ｏは、例えば、ビードエーペックスゴム１３のタイヤ半径方向外端よりもタイヤ半径方向外側、かつ、サイド補強ゴム層９の厚さが最大となる位置よりもタイヤ半径方向内側に設けられている。
ビード補強ゴム層１０は、サイド補強ゴム層９とビードエーペックスゴム１３とに跨って配置され、ビード部４の曲げ剛性をバランス良く高めることができ、ランフラット走行時のタイヤの縦撓みがさらに効果的に低減される。このような作用をより効果的に発揮させるために、ビード補強ゴム層１０のゴム硬度は、例えば、６０〜１００度、より好ましくは、７０〜９０度であるのが望ましい。
本実施形態のビード補強ゴム層１０は、例えば、タイヤサイズ等に応じて柔軟に形状を変更できるように、ストリップワインド法により、タイヤ周方向へ螺旋状に巻き回された帯状のゴムストリップ１５から形成されている。従って、本発明のタイヤ１は、優れた生産性を有する。
図３には、タイヤ１の子午線断面を含む概略斜視図が示されている。図２又は３に示されるように、ビード補強ゴム層１０は、タイヤ子午線断面において、タイヤ軸方向の内面Ｓｉ及び外面Ｓｏを含んでいる。ビード補強ゴム層１０の内面Ｓｉ及び外面Ｓｏそれぞれには、隣接するゴムストリップ１５の界面１６が表れている。本実施形態では、例えば、内面Ｓｉに３つの界面１６が表れ、外面Ｓｏに７つの界面１６が表れている。従って、ビード補強ゴム層１０は、タイヤ子午線断面において、内面Ｓｉの界面１６の数が、外面Ｓｏの界面１６の数より少ない。
このようなビード補強ゴム層１０では、その内面Ｓｉにおいて、損傷が生じ易い界面１６の数が少ない。従って、ストリップワインド法により形成されたビード補強ゴム層１０の耐久性能を向上しうる。特に、タイヤ１の内圧が抜けたランフラット走行時において、優れた耐久性能を示す。
図２に示されるように、ビード補強ゴム層１０は、例えば、内面Ｓｉを含む内側積層体１０Ａと、外面Ｓｏを含む外側積層体１０Ｂとを含んでいる。各積層体１０Ａ、１０Ｂは、ゴムストリップ１５の巻重ね体である。
図４（Ａ）には、タイヤ生カバーの製造工程での内側積層体１０Ａの概略断面図が示され、図４（Ｂ）には、外側積層体１０Ｂの概略断面図が示されている。
図３、図４（Ａ）又は図４（Ｂ）に示されるように、ビード補強ゴム層１０は、例えば、生カバーのカーカスプライが折り返された折返し部の外側面に沿って、ゴムストリップ１５が巻き重ねられて形成される。ビード補強ゴム層１０の外側には、例えば、サイドウォールゴムＳＧ等のゴム部材が貼り付けられ生カバーが作られる。生カバーは、慣例に従って加硫される。
内側積層体１０Ａは、例えば、インナープライ６Ａの折返し部１２Ａに沿って、タイヤ半径方向外側から内側に螺旋状に巻き回されたゴムストリップ１５を含んでいる。外側積層体１０Ｂは、例えば、内側積層体１０Ａに沿って、タイヤ半径方向内側から外側に巻き回されたゴムストリップ１５を含んでいる。これら内側積層体１０Ａと外側積層体１０Ｂとは、例えば、連続する１本のゴムストリップ１５からなるのが望ましい。
図４（Ａ）又は図４（Ｂ）に示されるように、内側積層体１０Ａは、例えば、ゴムストリップ１５が、螺旋ピッチＰ１で巻き回されて形成されている。一方、外側積層体１０Ｂは、例えば、ゴムストリップ１５が、螺旋ピッチＰ２で巻き回されて形成されている。内側積層体１０Ａの螺旋ピッチＰ１は、外側積層体１０Ｂの螺旋ピッチＰ２より大きいのが望ましい。これによって、容易にタイヤ子午線断面でのビード補強ゴム層１０の内面Ｓｉの界面１６の数を、ビード補強ゴム層１０の外面Ｓｏの界面１６の数より少なくできる。
内側積層体１０Ａは、螺旋ピッチＰ１とゴムストリップ１５の幅Ｗとの比（Ｐ１／Ｗ）が、例えば、０．５〜０．８の範囲であるのが望ましい。前記比（Ｐ１／Ｗ）が０．５未満の場合、ビード補強ゴム層１０の内面Ｓｉの界面１６の数が十分に減じられないおそれがある。逆に、前記比（Ｐ１／Ｗ）が０．８より大きい場合、ゴムストリップ１５同士の重なりが減少し、界面１６において、ゴムストリップ１５が剥離し易くなるおそれがある。このような観点から、前記比（Ｐ１／Ｗ）は、より好ましくは、０．６〜０．７の範囲である。
外側積層体１０Ｂは、螺旋ピッチＰ２とゴムストリップ１５の幅Ｗとの比（Ｐ２／Ｗ）が、比（Ｐ１／Ｗ）より小さいのが望ましい。前記比（Ｐ２／Ｗ）は、例えば、０．５未満であり、より好ましくは、０．２〜０．４の範囲である。外側積層体１０Ｂのタイヤ軸方向の厚さは、内側積層体１０Ａのそれよりも大きい。このため、本実施形態のビード補強ゴム層１０は、ゴムストリップ１５をタイヤ半径方向に一往復巻き回すことにより、予め設定された形状に形成される。従って、本発明のタイヤ１では、ストリップワインド法において、ゴムストリップ１５をタイヤ半径方向に複数回往復させることなく、予め設定された形状のビード補強ゴム層１０を形成でき、その生産性をより向上しうる。
ゴムストリップ１５は、例えば、押出装置（図示省略）により、連続して押出される。本実施形態のゴムストリップ１５の幅Ｗは、例えば、５〜３０mm程度である。前記幅Ｗが５mm未満の場合、ビード補強ゴム層１０の内面Ｓｉに表れる界面１６の数が多くなるおそれがある。逆に、幅Ｗが３０mmより大きい場合、ゴムストリップ１５を巻き回すことにより、ビード補強ゴム層１０を予め設定された形状に形成することが困難となる。このような観点から、ゴムストリップ１５の幅Ｗは、より好ましくは、５〜２０mmである。
本実施形態のゴムストリップ１５の厚さｔは、例えば、０．５〜２．０mm程度である。前記厚さｔが０．５mm未満の場合、ビード補強ゴム層１０の内側積層体１０Ａを介して外側積層体１０Ｂに縦荷重が作用するおそれがある。逆に、厚さｔが２．０mmより大きい場合、幅Ｗと同様に、ゴムストリップ１５を巻き回すことにより、ビード補強ゴム層１０を予め設定された形状に形成することが困難となる。このような観点から、ゴムストリップ１５の厚さｔは、より好ましくは、０．５〜１．０mmである。
上記本実施形態では、ビード補強ゴム層１０において、内面Ｓｉの界面１６の数を、外面Ｓｏの界面１６の数より少なくするために、内側積層体１０Ａと外側積層体１０Ｂとで、ゴムストリップ１５の螺旋ピッチＰ１、Ｐ２を変更している。しかし、本発明のタイヤ１では、ゴムストリップ１５の螺旋ピッチＰ１、Ｐ２によらず、例えば、内側積層体１０Ａと外側積層体１０Ｂとで、ゴムストリップ１５の幅や厚さを変更することにより、内面Ｓｉの界面１６の数を、外面Ｓｏの界面１６の数より少なくしても良い。
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、本発明はこれら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うる。
表１の仕様に基いて、図１〜３に示した基本構造を有するランフラットタイプの乗用車用タイヤが試作され、それらの性能がテストされた。また、比較のために、ビード補強ゴム層がタイヤ半径方向の一方へのゴムストリップの巻き付けにより形成されたタイヤ（比較例１）が試作され、同様にテストされた。なお、比較例１のタイヤは、ビード補強ゴム層において、ゴムストリップの幅と螺旋ピッチとの比が０．３である。
主な共通仕様は下記の通りである。
主な共通仕様は下記の通りである。
タイヤサイズ：２４５／４０Ｒ１８
リムサイズ：８Ｊ
ゴムストリップの幅Ｗ：２０mm
ゴムストリップの厚さ：１mm
比（Ｐ２／Ｗ）：０．３
テスト方法は、次の通りである。
リムサイズ：８Ｊ
ゴムストリップの幅Ｗ：２０mm
ゴムストリップの厚さ：１mm
比（Ｐ２／Ｗ）：０．３
テスト方法は、次の通りである。
＜ランフラット耐久性能＞
各テスト用タイヤがバルブコアを取り去った上記リムにリム組みされ、内圧零の状態で、ドラム試験機を用いてＥＣＥ３０により規定された荷重／速度性能テストに準拠し、ステップスピード方式により実施された。テストは、逐次走行速度を上昇させるとともに、タイヤが破壊するまでの速度と時間とが測定された。評価は、比較例１を１００とした指数で示され、数値が大きいほどランフラット耐久性能に優れる。
各テスト用タイヤがバルブコアを取り去った上記リムにリム組みされ、内圧零の状態で、ドラム試験機を用いてＥＣＥ３０により規定された荷重／速度性能テストに準拠し、ステップスピード方式により実施された。テストは、逐次走行速度を上昇させるとともに、タイヤが破壊するまでの速度と時間とが測定された。評価は、比較例１を１００とした指数で示され、数値が大きいほどランフラット耐久性能に優れる。
表１に示されるように、実施例のタイヤは、ランフラット耐久性能を向上しうることが確認できた。
１ 空気入りタイヤ
４ ビード部
６ カーカス
１０ ビード補強ゴム層
１５ ゴムストリップ
１６ 界面
Ｓｉ 内面
Ｓｏ 外面
４ ビード部
６ カーカス
１０ ビード補強ゴム層
１５ ゴムストリップ
１６ 界面
Ｓｉ 内面
Ｓｏ 外面
Claims (6)
- 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に至るトロイド状のカーカスを具えた空気入りタイヤであって、
前記ビード部には、前記カーカスのタイヤ軸方向外側面に沿って配されたビード補強ゴム層が設けられ、
前記ビード補強ゴム層は、タイヤ周方向へ螺旋状に巻き回された帯状のゴムストリップから形成されており、
タイヤ回転軸を含むタイヤ子午線断面において、前記ビード補強ゴム層のタイヤ軸方向の内面及び外面それぞれには、隣接する前記ゴムストリップの界面があり、前記内面の前記界面の数が、前記外面の前記界面の数より少なく、
前記ビード補強ゴム層のゴム硬度は、６０〜１００度であることを特徴とする空気入りタイヤ。
- 前記内側積層体の前記ゴムストリップの螺旋ピッチＰ１は、前記外側積層体の前記ゴムストリップの螺旋ピッチＰ２より大きい請求項１記載の空気入りタイヤ。
- 前記内側積層体は、タイヤ半径方向外側から内側に巻き回された前記ゴムストリップを含み、前記外側積層体は、タイヤ半径方向内側から外側に巻き回された前記ゴムストリップを含む請求項１又は２記載の空気入りタイヤ。
- 前記内側積層体は、前記ゴムストリップの螺旋ピッチＰ１と前記ゴムストリップの幅Ｗとの比（Ｐ１／Ｗ）が、０．５〜０．８である請求項２又は３記載の空気入りタイヤ。
- 前記ビード補強ゴム層は、前記内側積層体と前記外側積層体とからなる二層構造である請求項２乃至４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
- 前記ゴムストリップの幅は、５〜３０mm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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