(57)【要約】【課題】軽量化を図り転がり抵抗性を向上しながらビード耐久性を確保する。【解決手段】ビードコアは、環状のコア芯の廻りに、１本のシース線を螺旋状に巻き付けながらタイヤ周方向に複数回周回させることにより形成される複数のシース部からなるシース層を具える。コア芯はゴム硬度が７０〜９５の硬質のゴムからなり、かつ各前記シース線はスチールワイヤからなる。各前記シース部は、前記シース線の前記コア芯と直交する向きに対する巻き付け角度θを４５〜８９°の範囲とした。【選択図】図２
2014004900.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るカーカスを有する空気入りタイヤであって、
前記ビードコアは、環状のコア芯、及び前記コア芯の廻りに１本のシース線を螺旋状に巻き付けながら周方向に複数回周回させることにより形成される第１のシース部と、この第１のシース部の廻りに１本のシース線を螺旋状に巻き付けながら周方向に複数回周回させることにより形成される第２のシース部とを含む複数のシース部からなるシース層から形成され、
しかも前記コア芯はゴム硬度が７０〜９５の硬質のゴムからなり、かつ各前記シース線はスチールワイヤからなるとともに、
各前記シース部は、前記シース線の前記コア芯と直交する向きに対する巻き付け角度θを４５〜８９°の範囲としたことを特徴とする空気入りタイヤ。
【請求項２】
前記ビードコア、前記コア芯と直角な断面において、前記コア芯の断面積Ｓｃは、前記ビードコアの総断面積Ｓ０の１〜２０％の範囲であることを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤ。
【請求項３】
前記コア芯は、前記ゴム中に短繊維を含有したことを特徴とする請求項１叉は２記載の空気入りタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビード耐久性を確保しながら軽量化を達成したビードコアを有する空気入りタイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
タイヤのビード部には、カーカスの端部を固定しかつリムとの嵌合を保つべく円環状の強固なビードコアが設けられる。このビードコアａの一つとして、図７に示すように、環状のコア芯ｂの廻りに、シース線ｃ１を螺旋状に巻き付けながら周方向に複数回周回させてシース部ｃを１層以上形成した所謂ケーブルビード構造のものが知られており、前記コア芯ｂ及びシース線ｃ１としてスチールワイヤが使用されている。
【０００３】
しかし近年の省燃費化のために、このビードコアａにおいても軽量化が強く望まれる。そのため、前記コア芯ｂを、スチールワイヤに代えて例えばナイロン、ポリビニールアルコール、ポリエチレンテレフタレートなどの低モジュラスの合成樹脂材で形成することが提案されている（例えば特許文献１参照。）。これは、ケーブルビード構造では、ビードコアとしての強度及び締め付け力は、主に前記シース線ｃ１が受け持つため、前記コア芯ｂの強度に対する寄与率は比較的低いとの知見に基づきなされている。
【０００４】
しかし、前記コア芯ｂを合成樹脂材で形成した場合、ビードコアの強度及び締め付け力としては充分満足しうるレベルに達しうるが、曲げや捻りに対する剛性が不足する。そのため、タイヤのビード部の剛性が不足傾向となり、特に負荷荷重が大きい重荷重用タイヤやライトトラック用タイヤにおいてビード変形が大きくなり、ビード耐久性を低下させるという問題がある。叉、コア芯を合成樹脂材で環状に形成する場合、大きな成型金型が必要になるなど設備コストの上昇も招く。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３２１２４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで本発明は、コア芯をゴム硬度が７０〜９５の硬質のゴムにて形成することを基本として、ビードコアの強度や締め付け力を確保しながら剛性を高めることができ、タイヤの軽量化を図りながらビード耐久性を向上しうるとともに、設備コストの上昇を抑えうる空気入りタイヤを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本願請求項１の発明は、トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るカーカスを有する空気入りタイヤであって、
前記ビードコアは、環状のコア芯、及び前記コア芯の廻りに１本のシース線を螺旋状に巻き付けながら周方向に複数回周回させることにより形成される第１のシース部と、この第１のシース部の廻りに１本のシース線を螺旋状に巻き付けながら周方向に複数回周回させることにより形成される第２のシース部とを含む複数のシース部からなるシース層から形成され、
しかも前記コア芯はゴム硬度が７０〜９５の硬質のゴムからなり、かつ各前記シース線はスチールワイヤからなるとともに、
各前記シース部は、前記シース線の前記コア芯と直交する向きに対する巻き付け角度θを４５〜８９°の範囲としたことを特徴としている。
【０００８】
また請求項２では、前記ビードコア、前記コア芯と直角な断面において、前記コア芯の断面積Ｓｃは、前記ビードコアの総断面積Ｓ０の１〜２０％の範囲であることを特徴としている。
【０００９】
また請求項３では、前記コア芯は、前記ゴム中に短繊維を含有したことを特徴としている。
【００１０】
なおゴム硬度は、ＪＩＳ−Ｋ６２５３に基づきデュロメータータイプＡにより、２３℃の環境下で測定したデュロメータＡ硬さである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ビードコアに上記構造を採用することにより、コア芯にスチール製のビードワイヤを用いた場合に比して軽量化を達成できる。叉、コア芯に合成樹脂材を用いた場合に比して、ビード部の剛性を高めうるなど走行時のビード変形を抑えてビード耐久性を向上させることができる。
【００１２】
叉コア芯を硬質のゴムにて形成する場合、所定断面形状で押出し成形される未加硫のゴム部材を所定長さで切断し、かつその両端面間をゴムの粘着力によって連結することにより環状に形成できる。叉この環状に連結された未加硫のコア芯は、例えば電子線等の放射線照射によって半加硫させることにより形状寸法を安定化させることができ、この状態でシース線を巻き付けることにより、ビードコアを精度良く形成することができる。なお半加硫のコア芯は、タイヤ加硫成形時に加硫され、前記連結部は強固に連結される。従って、ゴムの場合、環状のキャビティを有する大きな成型金型が不要であり、設備コストの上昇を抑えうる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の空気入りタイヤの一実施例を示す断面図である。
【図２】ビードコアを示す断面図である。
【図３】コア芯の形成方法を示す概念図である。
【図４】（Ａ）、（Ｂ）はシース線の巻き付け状態を示す側面図及び斜視図である。
【図５】コア芯の連結位置とシース線の終端位置との関係を示す概念図である。
【図６】シース線の巻き付け角度θを示す概念図である。
【図７】ケーブルビード構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図１において、本実施形態の空気入りタイヤ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を具える。本例では、前記空気入りタイヤ１が、トラック、バス用等の重荷重用タイヤとして形成される場合が例示される。
【００１５】
前記カーカス６は、カーカスコードをタイヤ赤道Ｃに対して例えば８０〜９０°の角度で配列した１枚以上、本例では１枚のカーカスプライ６Ａにより形成される。このカーカスプライ６Ａは、前記ビードコア５、５間を跨るトロイド状のプライ本体部６ａの両端に、前記ビードコア５の廻りをタイヤ軸方向内側から外側に折り返されるプライ折返し部６ｂを一連に具える。カーカスコードとして、スチールコードが好適であるが、必要に応じて芳香族ポリアミド、レーヨンなどの有機繊維コードを用いた複数枚のプライで構成することができる。
【００１６】
前記カーカスプライ６Ａのプライ折返し部６ｂとプライ本体部６ａとの間には、ビードコア５からタイヤ半径方向外側にのびる断面三角形状のビードエーペックスゴム８が配され、ビード部４からサイドウォール部３にかけて補強している。
【００１７】
本例では、前記ビード部４をさらに補強する目的で、スチールコードをタイヤ周方向に対して例えば１０〜６０゜の角度で配列したスチールコードプライからなるビード補強層９を設けている。このビード補強層９は、本例では、前記プライ折返し部６ｂに沿って立ち上がる外片９ｏと、前記プライ本体部６ａに沿って立ち上がる内片９ｉとを繋げた断面Ｕ字状をなす。ビード補強層９としては、例えば前記外片９ｏのみ、或いは内片９ｉのみで形成することもできる。
【００１８】
叉、前記カーカス６の半径方向外側かつトレッド部２の内部には、トレッド補強用のベルト層７が配される。
【００１９】
前記ベルト層７は、ベルトコードとしてスチールコードを用いた２枚以上のベルトプライから形成される。本例では、前記ベルト層７が、ベルトコードをタイヤ赤道Ｃに対して例えば６０±１０°程度の角度で配列した最内のベルトプライ７Ａと、タイヤ赤道Ｃに対して１０〜３０°の小角度で配列したベルトプライ７Ｂ、７Ｃ、７Ｄとの４層構造をなす場合が例示される。前記ベルト層７は、ベルトコードがプライ間で互いに交差する箇所を１箇所以上有することにより、ベルト剛性を高め、トレッド部２のほぼ全巾を強固に補強する。なおベルト層７として、従来構造のものも好適に採用しうる。
【００２０】
次に、前記ビードコア５は、図２にその断面を拡大して示すように、環状のコア芯１０と、その外側に配されるシース層１１とから形成される。
【００２１】
前記コア芯１０は、ゴム硬度が７０〜９５の硬質のゴムから形成される。このようなコア芯１０は、例えば図３に概念的に示すように、ゴム押出し機等によって押出し成形される未加硫のゴム部材２０を所定長さで切断し、かつその両端面２０Ａ間をゴムの粘着力によって連結することにより形成できる。叉環状に連結された未加硫のコア芯１０は、例えば電子線等の放射線照射によって半加硫させることにより形状寸法を安定化させることができる。そしてこの半加硫状態にてシース線を巻き付けることにより、ビードコア５を形成することができる。なお半加硫のコア芯１０は、タイヤ加硫成形時に加硫され、前記連結部は強固に連結される。このように、コア芯１０をゴムで形成する場合には、環状のキャビティを有する大きな成型金型が不要であり、設備コストの上昇を抑えることができる。
【００２２】
なおコア芯１０には、剛性をさらに高めるために、ゴム中に短繊維を含有されることができる。前記短繊維としては、例えば、ナイロン、ポリエステル、アラミド、レーヨン、ビニロン、コットン、セルロース樹脂、結晶性ポリブタジエンなどの有機繊維の他、例えば金属繊維、ウイスカ、ボロン、ガラス繊維等の無機繊維が挙げられ、これらは単独でも、又２種以上を組合わせて使用することもできる。短繊維の配合量は５０ｐｈｒ以下が好ましく、これを超えると、もろくなりクラックの起点になるという不利がある。なおコア芯１０のゴム成分としては、例えば、天然ゴム（ＮＲ）、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレインゴム（ＩＲ）等のジエン系ゴムの一種若しくは複数種を組み合わせたものが好適に使用できる。なおゴム成分には、前記ゴム硬度を含む物性を得るために、周知のゴム用添加剤を適宜配合することができる。
【００２３】
叉、前記シース層１１は、図２、４に示すように、前記コア芯１０の廻りに１本のシース線１２Ａを螺旋状に巻き付けながら周方向に複数回周回させることにより形成される第１のシース部１３Ａと、この第１のシース部１３Ａの廻りに１本のシース線１２Ｂを螺旋状に巻き付けながら周方向に複数回周回させることにより形成される第２のシース部１３Ｂとを含む複数のシース部１３から形成される。本例では、前記第２のシース部１３Ｂの外側に、この第２のシース部１３Ｂの廻りに１本のシース線１２Ｃを螺旋状に巻き付けながら周方向に複数回周回させることにより形成される第３のシース部１３Ｂを設けた３層構造のものが例示される。
【００２４】
前記シース線１２Ａ〜１２Ｃ（以下、総称するとき「シース線１２」と呼ぶ。）は、同一のスチールワイヤから形成されるとともに、このスチールワイヤとして、例えば炭素含有量が０．６５〜０．８８％の従来的な硬鋼線材が好適に採用しうる。シース線１２の直径は特に規制されないが、例えば１．４〜２．０ｍｍのものが好適に採用しうる。なお、シース線１２には、コア芯１０との接着性およびシース線１２同士の接着性を高めるために、巻き付けに先駆けて薄いゴムコーティングが施される。
【００２５】
図４に、第１のシース部１３Ａの形成状態が代表して示される。同図の如く、第１のシース部１３Ａは、１本のシース線１２Ａが前記コア芯１０の廻りを螺旋状に巻き付きながら周方向にｎ回周回することにより形成され、これにより、コア芯１０の周囲にｎ本のシース線周回部１２Ａ１が現れる。シース線１２Ａの巻き付けの始端部Ｅａと終端部Ｅｂとは、互いに向かい合わせで終端しており、この端部Ｅａ、Ｅｂ間の距離Ｌは５ｍｍ以下が好ましい。図５に概念的に示すように、最外側のシース部１３（本例では第３のシース部１３Ｃ）におけるシース線１２の終端位置Ｐｃは、前記コア芯１０における端面連結位置Ｑに対して、周方向に１８０±２０°位相角をずらすのが、前記端面連結位置Ｑでの損傷を防止する上で好ましい。なお他のシース線１２Ａ、１２Ｂの終端位置Ｐａ、Ｐｂは、特に規制されないが、前記位置Ｐｃ、Ｑ間で周方向に分散しているのが好ましい。
【００２６】
叉図６に第１のシース部１３Ａのシース線１２Ａを代表して示すように、各シース部１３において、シース線１２の前記コア芯１０と直交する向きに対する巻き付け角度θは４５〜８９°の範囲に規制されている。なおシース線１２Ａ、１２Ｃのコア芯１０廻りの巻き付け方向は、シース線１２Ｂのコア芯１０廻りの巻き付け方向と逆方向である。
【００２７】
このようなビードコア５は、コア芯１０をゴムで形成しているため、コア芯にスチール製のビードワイヤを用いた従来のビードコアに比して軽量化しうる。しかもゴム硬度が７０以上の硬質ゴムが使用されるため、コア芯に合成樹脂材を用いた場合に比して、ビード部の剛性を向上させることができ、走行時のビード変形を抑えてビード耐久性をスチール製のレベル近くまで向上させることが可能となる。
【００２８】
なおゴム硬度が７０を下回ると、コア芯１０自体の剛性低下以外に、コア芯１０内にシース線１２Ａが陥没する傾向を招くため、ビード部４の剛性が不十分となってビード耐久性を低下させる。叉ゴム硬度が９５を超えると、ゴム押出し機から押出された未加硫状態においてもゴムが充分硬いため、環状に成形することが難しくコア芯１０の生産性に問題が生じる。このような観点からゴム硬度の下限は８０以上が好ましく、叉上限は９０以下が好ましい。
【００２９】
叉前記巻き付け角度θが８９°を超えると、シース線１２を螺旋状に巻き付ける際に、コア芯１０との間にすべりが生じて巻き崩れや乱れが生じるなど、品質や生産性に問題が生じる。叉前記巻き付け角度θが小さくなるに従いシース線１２が破断し難くなるなどビード耐久性には好ましいが、巻き付け角度θが４５°を下回るとシース線１２がきれいに並べられなくなり巻き崩れ傾向となる他、シース線１２による周方向の抗力が減じてビードコア５が周方向に延びやすくなり、リム締め付け力が不十分となって操縦安定性を減じる傾向を招く。このような観点から前記巻き付け角度θの下限は５０°以上が好ましく、叉上限は７０°以下が好ましい。
【００３０】
叉ビード耐久性をより高めるためには、コア芯１０と直角な断面において、コア芯１０の断面積Ｓｃを、ビードコア５の総断面積Ｓ０の１〜２０％の範囲とするのが好ましい。断面積比Ｓｃ／Ｓ０が１％未満では、総断面積Ｓ０に占めるゴムの割合が過小となって軽量化のメリットがなくなり、逆に２０％を超えると、総断面積Ｓ０に占めるスチールの割合が過小となってビード耐久性の低下を招く。このような観点から前記断面積比Ｓｃ／Ｓ０の下限は５％以上が好ましく、上限は１０％以下が好ましい。なお軽量化の観点から、前記シース層１１の層数、即ちシース部１３の形成数を６以下、さらには５以下とするのも好ましい。
【００３１】
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うる。
【実施例】
【００３２】
図２に示す構造のビードコアを有する重荷重用タイヤ（１２．００Ｒ２４）を表１の仕様に基づき試作するとともに、各試供タイヤに用いたビードコアの質量、及び試供タイヤのビード耐久性、転がり抵抗性を測定し、互いに比較した。表１に記載以外は実質的に同仕様である。各ビードコアとも、シース線として、線径２．０ｍｍのスチールワイヤ（炭素含有量０．７２％の硬鋼線）を使用している。
【００３３】
（１）ビードコアの質量：
ビードコアの質量を測定し、比較例１を１００とする指数で評価した。数値が小なほど軽量である。
【００３４】
（２）ビード耐久性：
試供タイヤをリム（８．２５×２４）、内圧（７７５ｋＰａ）、縦荷重（基準荷重（３９．２３ｋＮ）の２倍）にて、ドラム上を速度６０ｋｍ／ｈにて走行させ、ビード部に損傷が発生するまでの走行時間を、比較例１を１００とする指数で評価した。数値が大なほどビード耐久性に優れている。
【００３５】
（３）転がり抵抗性：
転がり抵抗試験機を用い、リム（８．２５×２４）、内圧（７７５ｋＰａ）、縦荷重（基準荷重（３９．２３ｋＮ））にて、ドラム上を速度８０ｋｍ／ｈで走行するときの転がり抵抗を測定し、比較例１を１００とする指数で評価した。数値が小なほど転がり抵抗が少なく優れている。
【００３６】
【表１】
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【００３７】
表のように実施例のタイヤは、軽量化を図り転がり抵抗性を向上しながらビード耐久性を確保しうることが確認できる。なお比較例３はコア芯のゴム硬度が高すぎて、又比較例４は巻き付け角度θが小さすぎてビードコアを形成することができなかった。
【符号の説明】
【００３８】
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
１０   コア芯
１１   シース層
１２、１２Ａ〜１２Ｃ シース線
１３、１３Ａ〜１３Ｃ シース部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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