(57)【要約】  本発明は、1本のビードワイヤをゴム被覆してなるストランドを環体状に従って巻き回して、該環体の軸方向へ複数列及び径方向へ複数段に積み重ねてなるビードコアをタイヤのビード部に埋設した空気入りタイヤであって、ビードコアは、前記環体の軸方向2列からなり、ビードワイヤの巻き始端及び巻き終端が、該巻き始端及び巻き終端が位置するそれぞれの列での径方向最外側の段に位置し、ビードワイヤの巻き始端及び巻き終端の少なくとも一方は、隣接する内周層のビードワイヤとの間の間隔が、他の隣接するビードワイヤ間の間隔より大きいことを特徴とする。
2012176447.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
1本のビードワイヤをゴム被覆してなるストランドを環体状に従って巻き回して、該環体の軸方向へ複数列及び径方向へ複数段に積み重ねてなるビードコアをタイヤのビード部に埋設した空気入りタイヤであって、
前記ビードコアは、前記環体の軸方向2列からなり、
前記ビードワイヤの巻き始端及び巻き終端が、該巻き始端及び巻き終端が位置するそれぞれの列での径方向最外側の段に位置し、
前記ビードワイヤの巻き始端及び巻き終端の少なくとも一方は、隣接する内周層のビードワイヤとの間の間隔が、他の隣接するビードワイヤ間の間隔より大きいことを特徴とする、空気入りタイヤ。
【請求項２】
前記巻き始端と隣接する内周層のとの間のビードワイヤの間隔が、他の隣接する間の間隔より大きい、請求項1に記載の空気入りタイヤ。
【請求項３】
前記巻き始端と隣接する内周層のとの間のビードワイヤの間隔及び、前記巻き終端と隣接する内周層との間のビードワイヤの間隔が、他の隣接する間の間隔より大きい、請求項1又は2に記載の空気入りタイヤ。
【請求項４】
前記巻き始端と隣接する内周層との間のビードワイヤの間隔が他の隣接するビードワイヤ間の間隔より大きい範囲は、前記巻き始端の端部から前記ビードワイヤの周上に沿って5mm離間した位置までの範囲以上の範囲であり、かつ、前記巻き始端の端部から前記ビードワイヤの周上に沿って1周した位置までの範囲以下の範囲である、請求項2又は3に記載の空気入りタイヤ。
【請求項５】
前記巻き終端と隣接する内周層との間のビードワイヤの間隔が他の隣接するビードワイヤ間の間隔より大きい範囲は、前記巻き終端の端部から前記ビードワイヤの周上に沿って5mm離間した位置までの範囲以上の範囲であり、かつ、前記巻き終端の端部から前記ビードワイヤの周上に沿って1周した位置までの範囲以下の範囲である、請求項3に記載の空気入りタイヤ。
【請求項６】
前記巻き始端と隣接する内周層との間のビードワイヤの間隔が他の隣接するビードワイヤ間の間隔より大きい範囲における、前記ビードワイヤの隣接ワイヤとの中心間距離は、他のワイヤ中心間距離の1.2倍以上5倍以下である、請求項4に記載の空気入りタイヤ。
【請求項７】
前記巻き終端と隣接する内周層との間のビードワイヤの間隔が他の隣接するビードワイヤ間の間隔より大きい範囲における、前記ビードワイヤの隣接ワイヤとの中心間距離は、他のワイヤ中心間距離の1.2以上5倍以下である、請求項5に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、空気入りタイヤ、特に、破壊強度とビード拡張力とに優れ、軽量化したビードコアを、タイヤのビード部に埋設した空気入りタイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
空気入りタイヤのビード部に埋設するビードコアには、1本のビードワイヤをゴム被覆したストランドを環体状に従って複数回巻き回してなる、いわゆるモノストランド構造のものがある(例えば、特許文献1)。
図1は、上記環体の軸方向の概略断面図である。このモノストランドビードは、図1に示すように、1本のビードワイヤ1をゴム被覆してなるストランドを環体の軸方向(図1のX軸の方向)に複数列及び径方向(図1のY軸の方向)へ複数段積み重ねてなる。【０００３】
上記のようなビードコアは、ビードワイヤに張力を付与しながら形成するために、図1にて矢印で示すように、径方向内側から外側へ巻回するのが一般的であり、従って、通常ビードワイヤの巻き始端1sは径方向最内側に位置し、巻き終端1eは径方向最外側に位置する。
ここで、上記の構造のビードコアは、複合材料の特性により、タイヤ内圧充填時にビードワイヤ両端部(巻き始端1sと巻き終端1e)は張力をほぼ負担しない。
このため、ビードコアの破壊試験を行うと、特に巻き始端位置での応力集中により、当該位置での破壊が生じる可能性が高いことが知られている。
また、上記のように巻き始端が径方向最内側に位置すると、ビード拡張力(タイヤとリムとが嵌合する力)が低くなるという問題があった。【０００４】
さらに近年、環境への配慮から、できる限り資源を使わない軽量化したタイヤを開発することが望まれており、ことビードコアに関しては、上記環体の軸方向の列数及び径方向の段数を減らすことにより軽量化することが考えられる。
しかし、軸方向の列数の少ないビードコアは、ビード拡張力が低下し、また、軸方向の列数及び径方向の段数の少ないビードコアは、破壊強度が低下する。
このため、ビードコアを軽量化しつつも、上記破壊強度及びビード拡張力に優れたビードコアの開発が強く希求されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2003−25815号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記の問題を解決することを課題とするものであり、破壊強度及びビード拡張力に優れ、且つ軽量化したビードコアを、タイヤのビード部に埋設した空気入りタイヤを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
発明者らは、上記の課題を解決すべく、鋭意研究を重ねた。
その結果、上記した巻き始端位置での破壊は、タイヤ内圧充填時にビードワイヤ端が周方向に引き抜ける力により、図2に示すように、ビードワイヤ間のゴムにせん断変形が生じ、隣接するビードワイヤの張力が増大することが大きな原因の１つであることを見出した。
そして、発明者らは、上記のような環体構造において、ストランドをU字型の順序で巻回して、巻き始端及び巻き終端を径方向最外側に位置させることにより、破壊強度及びビード拡張力を向上させることができることの知見を得た。U字型に巻回してなるビードコアは、軸方向に2列の構造となるため、ビード部のスリム化(幅狭化)に伴う軽量化を達成することもできる。
さらに、発明者らは、ビードワイヤの端部(巻き始端又は巻き終端)と、該端部に隣接する層にあるビードワイヤとの間隔を大きくすることにより、上述したゴムのせん断変形による隣接ビードワイヤの張力の増大を抑制して、ビードコアの破壊強度を向上させることができることの新規知見も得た。【０００８】
本発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、その要旨構成は、以下の通りである。
(1)1本のビードワイヤをゴム被覆してなるストランドを環体状に従って巻き回して、該環体の軸方向へ複数列及び径方向へ複数段に積み重ねてなるビードコアをタイヤのビード部に埋設した空気入りタイヤであって、
前記ビードコアは、前記環体の軸方向2列からなり、
前記ビードワイヤの巻き始端及び巻き終端が、該巻き始端及び巻き終端が位置するそれぞれの列での径方向最外側の段に位置し、
前記ビードワイヤの巻き始端及び巻き終端の少なくとも一方は、隣接する内周層のビードワイヤとの間の間隔が、他の隣接するビードワイヤ間の間隔より大きいことを特徴とする、空気入りタイヤ。【０００９】
(2)前記巻き始端と隣接する内周層のとの間のビードワイヤの間隔が、他の隣接する間の間隔より大きい、上記(1)に記載の空気入りタイヤ。【００１０】
(3)前記巻き始端と隣接する内周層のとの間のビードワイヤの間隔及び、前記巻き終端と隣接する内周層との間のビードワイヤの間隔が、他の隣接する間の間隔より大きい、上記(1)又は(2)に記載の空気入りタイヤ。【００１１】
(4)前記巻き始端と隣接する内周層との間のビードワイヤの間隔が他の隣接するビードワイヤ間の間隔より大きい範囲は、前記巻き始端の端部から前記ビードワイヤの周上に沿って5mm離間した位置までの範囲以上の範囲であり、かつ、前記巻き始端の端部から前記ビードワイヤの周上に沿って1周した位置までの範囲以下の範囲である、上記(2)又は(3)に記載の空気入りタイヤ。【００１２】
(5)前記巻き終端と隣接する内周層との間のビードワイヤの間隔が他の隣接するビードワイヤ間の間隔より大きい範囲は、前記巻き終端の端部から前記ビードワイヤの周上に沿って5mm離間した位置までの範囲以上の範囲であり、かつ、前記巻き終端の端部から前記ビードワイヤの周上に沿って1周した位置までの範囲以下の範囲である、上記(3)に記載の空気入りタイヤ。【００１３】
(6)前記巻き始端と隣接する内周層との間のビードワイヤの間隔が他の隣接するビードワイヤ間の間隔より大きい範囲における、前記ビードワイヤの隣接ワイヤとの中心間距離は、他のワイヤ中心間距離の1.2倍以上5倍以下である、上記(4)に記載の空気入りタイヤ。【００１４】
(7)前記巻き終端と隣接する内周層との間のビードワイヤの間隔が他の隣接するビードワイヤ間の間隔より大きい範囲における、前記ビードワイヤの隣接ワイヤとの中心間距離は、他のワイヤ中心間距離の1.2以上5倍以下である、上記(5)に記載の空気入りタイヤ。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、破壊強度及びビード拡張力に優れたビードコアを製造してタイヤのビード部に用いることができる。
また、軽量化したビードコアをタイヤのビード部に埋設することにより、空気入りタイヤを軽量化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】従来の空気入りタイヤに用いるビードコアについて説明するための断面図である。
【図２】ビードワイヤ両端に隣接する内周層にかかる張力について説明するための図である。
【図３】本発明の空気入りタイヤに用いるビードコアについて説明するための断面図である。
【図４】ビードワイヤの端部と隣接する内周層との間隔について説明するための図である。
【図５】比較例に係るタイヤに用いるビードコアを示す断面図である。
【図６】本発明の空気入りタイヤに用いるビードコアの他の例について説明するための断面図である。
【図７】本発明の空気入りタイヤに用いるビードコアの別の例について説明するための断面図である。
【図８】比較例にかかる空気入りタイヤに用いるビードコアの他の例について説明するための断面図である。
【図９】比較例にかかる空気入りタイヤに用いるビードコアの別の例について説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図3は、本発明の空気入りタイヤに用いるビードコアの断面図である。
図3に示すように、このビードコアは、1本のビードワイヤ1をゴム被覆してなるストランドが巻回され、環体の軸方向に2列並んでいる。
また、ストランドは径方向に複数段、図示例で3段積み重なっている。
さらに、このビードコアは、巻き始端1s及び巻き終端1eが各列の径方向最外側に位置する。
上記ビードコアは、図3に矢印で巻回順序を示すように、一方の列における径方向外側から内側へ巻回し、次いで他方の列では径方向内側から外側に向かって巻回することにより製造することができる。
なお、図6、図7に示すように、軸方向の一方の列での径方向の段数と、他方の列での径方向の段数が異なっていてもよい。この場合も図6、図7に矢印で巻回順序を示すように、図3の場合と同様に、一方の列における径方向外側から内側へ巻回し、次いで他方の列では径方向内側から外側に向かって巻回することによって製造することができる。
【００１８】
図4は、図3に示すビードコアのビードワイヤ端部付近を示す図である。
図4に示すように、本発明のタイヤに用いるビードコアにあっては、ビードワイヤの巻き始端1s及び巻き終端1eの少なくともいずれか一方と、該端部(巻き始端1s及び巻き終端1eの少なくともいずれか一方)に隣接する内周層のビードワイヤとの間の間隔が、他のビードワイヤ間の間隔(より内周側の層間の間隔)より大きいことが肝要である。
以下、本発明の作用効果について説明する。
【００１９】
まず、本発明によれば、ビードワイヤの巻き始端及び巻き終端の少なくともいずれか一方と、該端部に隣接する内周層のビードワイヤとの間の間隔が大きいため、上述したゴムのせん断変形による隣接ビードワイヤの張力の増大を抑制して、ビードコアの破壊強度を向上させることができる。
【００２０】
また、本発明によれば、このビードコアは、巻き始端及び巻き終端が径方向最外側にあるため、これらの端部にかかる応力の集中を緩和して、破壊強度を向上させることができる。
さらに、巻き始端及び巻き終端が径方向内側にないため、ビード拡張力も向上する。
【００２１】
加えて、本発明によれば、このビードコアは、環体の軸方向に2列のみの構造であるため、タイヤのビード部に用いることによって、ビード部のスリム化(幅狭化)により、タイヤを軽量化することができる。
【００２２】
加えてまた、ビードコアの製造の観点においては、環体の軸方向に2列の構造とすることにより、上述のように、一方の列における径方向外側から内側へ巻回し、次いで他方の列では径方向内側から外側に向かって巻回することによって、巻き始端及び巻き終端を径方向最外側へ位置させることができる。
しかも、このように巻き始端及び巻き終端が径方向最外側に位置することにより、他層のワイヤの干渉を受けずに、作業性良く、巻き始端や巻き終端と隣接内周層との間のワイヤ間距離を制御することができる。
従って、本発明のタイヤに用いるビードコアは、製造容易性も兼ね備えている。
【００２３】
ここで、本発明においては、特に巻き始端と隣接する内周層のとの間のビードワイヤの間隔を他の隣接するビードワイヤ間の間隔より大きくすることが好ましい。
巻き始端の周方向引き抜けに起因するせん断変形の緩和が期待されるからである。
また、巻き始端と隣接する内周層のとの間のビードワイヤの間隔のみならず、巻き終端と隣接する内周層との間のビードワイヤの間隔も、他の隣接するビードワイヤ間の間隔より大きくすることがより好ましい。
ビードワイヤの両端において、隣接する内周層との間のゴムのせん断変形による隣接ビードワイヤの張力の増大を抑制して、ビードコアの破壊強度を向上させることができるからである。
【００２４】
また、本発明においては、巻き始端から、ビードワイヤの周上の5mmから1周までの範囲において、当該巻き始端と隣接する内周層との間隔を、他の隣接するビードワイヤ間の間隔より大きくすることが好ましい。
換言すれば、当該巻き始端と隣接する内周層との間隔を、他の隣接するビードワイヤ間の間隔より大きくする範囲を、当該巻き始端の端部からビードワイヤの周上に沿って5mm離間した位置までの範囲以上の範囲とし、かつ、当該巻き始端の端部からビードワイヤの周上を1周した位置までの範囲以下の範囲とすることが好ましい。
なぜなら、巻き始端と隣接する内周層との間隔を、他の隣接するビードワイヤ間の間隔より大きくする範囲が、ビードワイヤの周上の5mm未満の範囲だと、上記のゴムのせん断変形を十分に緩和することができず、一方で、ビードワイヤの周上1周超の範囲としても、それ以上のせん断変形の緩和効果が期待されないためである。
ここで、「ビードワイヤの1周」の周長は、図4に示すように、ビードワイヤの巻き始端1sに隣接する内周層上の、巻き始端1sに対応する点を1tとするとき、点1sから点1tまでの周回長さをいう。
【００２５】
同様に、本発明においては、巻き終端から、ビードワイヤの周上の5mmから1周までの範囲において、当該巻き終端と隣接する内周層との間隔を、他の隣接するビードワイヤ間の間隔より大きくすることが好ましい。
換言すれば、当該巻き終端と隣接する内周層との間隔を、他の隣接するビードワイヤ間の間隔より大きくする範囲を、当該巻き終端の端部からビードワイヤの周上に沿って5mm離間した位置までの範囲以上の範囲とし、かつ、当該巻き終端の端部からビードワイヤを1周した位置までの範囲以下の範囲とすることが好ましい。
なぜなら、巻き終端と隣接する内周層との間隔を、他の隣接するビードワイヤ間の間隔より大きくする範囲が、ビードワイヤの周上の5mm未満の範囲だと、上記のゴムのせん断変形を十分に緩和することができず、一方で、ビードワイヤの周上1周超の範囲としても、それ以上のせん断変形の緩和効果が期待されないためである。
ここで、「ビードワイヤの1周」の周長は、ビードワイヤの巻き終端の端部から、巻き終端に隣接する内周層上の、巻き終端に対応する点までの周回長さをいう。
【００２６】
さらに、上記の巻き終端を始点として、ビードワイヤの周上の5mmから1周までの範囲において、ビードワイヤと隣接ワイヤとの中心間距離は、その他ワイヤ同士のそれに対して、1.2 倍以上5倍以下とすることが好ましい。
すなわち、巻き始端と隣接する内周層との間のビードワイヤの間隔が他の隣接するビードワイヤ間の間隔より大きい範囲における、ビードワイヤの隣接ワイヤとの中心間距離を、他のワイヤ中心間距離の1.2倍以上5倍以下とすることが好ましい。
1.2倍以上とすることにより、より一層小さなコア形状の変化で最低限の効果を得ることができるからであり、一方で5倍以下とすることにより、ワイヤ間ゴムのせん断変形を十分緩和をしつつもコア断面のアンバランスによるユニフォミティに与える悪影響も最小限に抑えることができるからである。
【００２７】
同様に、上記の巻き終端を始点として、ビードワイヤの周上の5mmから1周までの範囲において、ビードワイヤと隣接ワイヤとの中心間距離は、その他ワイヤ同士のそれに対して、1.2倍以上5倍以下とすることが好ましい。
すなわち、巻き終端と隣接する内周層との間のビードワイヤの間隔が他の隣接するビードワイヤ間の間隔より大きい範囲における、ビードワイヤの隣接ワイヤとの中心間距離を、他のワイヤ中心間距離の1.2以上5倍以下とすることが好ましい。
1.2 倍以上とすることにより、より一層小さなコア形状の変化で最低限の効果を得ることができるからであり、一方で5倍以下とすることにより、ワイヤ間ゴムのせん断変形を十分緩和をしつつもコア断面のアンバランスによるユニフォミティに与える悪影響も最小限に抑えることができるからである。
【実施例】
【００２８】
本発明の効果を確かめるため、発明例1〜3として、軸方向に2列の構造で、巻き始端及び巻き終端が径方向最外側にあり、ビードワイヤの巻き始端及び巻き終端のうち少なくとも一方とその内周層との間隔を他の隣接ビードワイヤ間の間隔より大きく設けた、ビードコアを製造し、これをビード部に埋設してなる空気入りタイヤを試作した。
また、比較例1として、図5に示すように、軸方向に2列からなり、巻き始端が径方向最内側にあり、巻き終端が径方向最外側にあるビードコアを製造し、これをビード部に埋設してなる空気入りタイヤを試作した。
さらに、比較例2として、図3に示すように、軸方向に2列の構造で、巻き始端及び巻き終端が径方向最外側にあるが、ビードワイヤの両方の端部が、該端部とその内周層との間隔が他の隣接ビードワイヤ間の間隔と同じであるビードコアを製造し、これをビード部に埋設してなる空気入りタイヤを試作した。
各タイヤの諸元を表1に示している。
ここで、発明例1、2において、巻き始端と隣接する内周層との間隔を、他の隣接するビードワイヤ間の間隔より大きくする範囲は、巻き始端からビードワイヤの周上5mmの範囲とし、一方で、巻き終端と隣接する内周層との間隔を、他の隣接するビードワイヤ間の間隔より大きくする範囲は、巻き始端からビードワイヤの周上5mmの範囲とした。
なお、発明例1〜3において、「ビードワイヤの1周」の周長は、巻き始端側で1045mm、巻き終端側で1045mmである。【００２９】
【表１】
2012176447.tif 000003
【００３０】
上記各タイヤに対して以下の試験を行った。
《破壊強度》
タイヤサイズ155/65R13の上記各タイヤをリムサイズ13×4.5Jの規定リムにリム組みした後、水を注入し、水圧破壊テストを実施し、ビードコアが破壊したときの圧力を評価した。
評価結果は、比較例を100としたときの指数で表し、数値が大きい方が破壊強度に優れていることを示す。
《ビード拡張力》
ホフマン社製ビード拡張力試験機の8分割リムブロック上に、測定対象の空気入りタイヤの片側ビード部を配置して、タイヤのビード部を、径方向外側に向かって押し広げた時の変化量からビード拡張力を指数評価した。
指数は、従来例にかかるタイヤの拡張力を100とし、数値が大きい方の拡張力が高いことを示している。
これらの試験の評価結果を表2に示す。【００３１】
【表２】
2012176447.tif 000004
【００３２】
表2に示すように、発明例1〜3に係るタイヤは、比較例1にかかるタイヤより、ビード拡張力、破壊強度に優れ、比較例2にかかるタイヤより破壊強度に優れていることがわかる。【００３３】
次に、従来例タイヤとして、図1に示す従来のビードコアをビード部に埋設したタイヤを用意し、発明例1および従来例タイヤについて、タイヤ重量を測定した。従来例タイヤの重量を100としたときの指数評価を行った結果を以下の表3に示す。なお、数値が小さい方が軽量化されていることを示す。【００３４】
【表３】
2012176447.tif 000005
【００３５】
表３に示すように、発明例1にかかるタイヤは従来例タイヤより狭幅化により軽量化されていることがわかる。【００３６】
次に、他のワイヤ中心間距離に対する、巻き始端の端部および巻き終端の端部の隣接ワイヤとの中心間距離(以下の表4においては、それぞれ「巻き始端側の中心間距離の比」、「巻き終端側の中心間距離の比」としている)を変化させた、発明例4〜13にかかるタイヤを試作し、上記と同様に破壊強度を評価する試験を行った。表4に各タイヤの諸元及び評価結果を示す。
また、表4においては、比較例1を100とした指数で性能を示し、数値が大きい方が破壊強度に優れていることを示している。
なお、発明例4〜13は表4に示す諸元以外については発明例1と同様のタイヤである。【００３７】
【表４】
2012176447.tif 000006
【００３８】
表4に示すように、巻き始端および巻き終端の、他のワイヤ中心間距離に対する隣接ワイヤとの中心間距離の比を適切化した発明例5〜7および発明例10〜12は、より一層破壊強度に優れていることがわかる。
また、発明例7と発明例8との比較、および、発明例12と発明例13との比較により、「巻き始端側の中心間距離の比」および「巻き終端側の中心間距離の比」を、それぞれ「5」とすれば十分に破壊強度を向上させることができていることがわかる。従って、「巻き始端側の中心間距離の比」および「巻き終端側の中心間距離の比」を、それぞれ「5以下」とすれば、破壊強度を十分に向上させつつも、タイヤのユニフォミティに与える影響を抑えることができる。
【符号の説明】
【００３９】
1  ビードワイヤ
1s  巻き始端
1e  巻き終端
【図１】
2012176447.tif 000007
【図２】
2012176447.tif 000008
【図３】
2012176447.tif 000009
【図４】
2012176447.tif 000010
【図５】
2012176447.tif 000011
【図６】
2012176447.tif 000012
【図７】
2012176447.tif 000013
【図８】
2012176447.tif 000014
【図９】
2012176447.tif 000015
【国際調査報告】
2012176447.tif 000016
2012176447.tif 000017
2012176447.tif 000018
2012176447.tif 000019