(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状体であり、複数本のビードワイヤを前記環状体の幅方向に互いに接するように並列に配置したものを前記環状体の径方向に積層状に複数回巻回して構成したビードリングであって、
前記ビードワイヤは、矩形状の断面を有し、該矩形状の断面の第一の辺に凸部を有し、該第一の辺と対向する第二の辺に凹部を有し、
前記環状体の径方向に隣接する、前記凸部及び前記凹部が、一対一に嵌合してなり、
前記ビードワイヤの断面において、前記矩形の第一及び第二の辺の延在方向に沿う方向をワイヤ幅方向とし、
前記矩形のワイヤ幅方向の中心位置Ｏに対する、前記凸部のワイヤ幅方向の中心位置Ａ１の、ワイヤ幅方向の一方向に沿った変位をＭ１（ｍｍ）とし、
前記矩形のワイヤ幅方向の中心位置Ｏに対する、前記凹部のワイヤ幅方向の中心位置Ａ２の、ワイヤ幅方向の前記一方向に沿った変位をＭ２（ｍｍ）とするとき、
前記中心位置Ａ１と前記中心位置Ａ２との、ワイヤ幅方向に沿った相対変位（Ｍ１−Ｍ２）（ｍｍ）の大きさは、
０＜｜Ｍ１−Ｍ２｜≦０．８
を満たすことを特徴とする、ビードリング。
【請求項２】
前記ビードリングは、断面平行四辺形状である、請求項１に記載のビードリング。
【請求項３】
タイヤのビード部に請求項１又は２に記載のビードリングを備えていることを特徴とする、空気入りタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気入りタイヤに供するビードリング、及び該ビードリングをビードコアとしてビード部に埋設した空気入りタイヤに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、タイヤとリムとの嵌合性を向上させる観点から、空気入りタイヤのビード部には、ビードコアが埋設されている。そして、ビード部に埋設されたビードコアは、トレッド部から一対のサイドウォール部を介して一対のビード部にわたってトロイダル状に延びるカーカスを係止する係止部材としても機能する。
【０００３】
ここで、従来、ビードコアとしては、ゴム被覆した断面円形のスチールワイヤ（鋼線）を巻き回して形成した環状体のものが用いられている。
しかし、断面円形のスチールワイヤをゴム被覆した後に巻き回してなるビードコアでは、ビードコア全体としての回転剛性が十分でなく、例えば、図１に示すように、タイヤの内圧充填時等にタイヤ径方向外方に向かう引張り力Ｆが負荷されると、ビードコア１全体が大きく回転変形してしまうという問題がある。すなわち、ゴム被覆したスチールワイヤを巻き回してなるビードコア１を有するタイヤでは、内圧充填時等にビードコア１全体が大きく回転変形し、その結果、ビードコア１の周りで折り返されてビードコア１に係止されているカーカス２の引き抜けや、カーカス２の端部（折り返し端）での応力（引張り応力）の発生による故障が生じることがある。
【０００４】
そこで、例えば特許文献１では、断面四角形のビードワイヤをタイヤ幅方向およびタイヤ径方向の双方に互いに接触するように巻き回してビードコアを形成することにより、互いに隣接するビードワイヤ同士の接触面積を大きくしてビードコア全体としての回転剛性を高めることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭４９−１１９３０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、断面四角形のビードワイヤを巻き回してなる上記従来のビードコアでは、タイヤ幅方向に並列に配置した複数本のビードワイヤを巻き回すことによりビードワイヤ同士をタイヤ幅方向およびタイヤ径方向の双方に接触させているので、ビードコアに径方向外側へ向かう外力が負荷された際に、図２に示すようにビードコア１内でビードワイヤ３同士の位置がずれ、ビードコア１の形状が崩れることがあった。また、図３に示すように、タイヤの横力発生時など、ビードコア１にタイヤ幅方向外側へ向かう力Ｆが負荷された場合にも、図３に示すようにビードコア１内でビードワイヤ３同士の位置がずれ、ビードコア１の形状が崩れることがあった。すなわち、上記従来のビードコアを有するタイヤには、図２、３に示すようにビードコア１の形状が崩れた場合に、ビードコア全体としての回転剛性が低下してしまい、その結果、ビード部の耐久性が低下してしまうという問題があった。
【０００７】
また、近年では、燃費を向上して環境負荷を低減する観点から、タイヤの軽量化が求められており、タイヤのビード部周辺部材の重量を軽減することが求められている。
【０００８】
そこで、本発明は、回転剛性を確保しつつ重量を低減し得る、空気入りタイヤに供するビードリングを提供することを目的とする。また、本発明は、上記ビードリングをビード部にビードコアとして埋設することにより、ビード部の耐久性が高くて軽量な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】
【０００９】
発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた。
その結果、発明者らは、所定の形状のビードワイヤを用いてビードリングを形成することにより、該ビードリングをビードコアとしてタイヤのビード部に埋設した場合に、所期した目的を有利に達成することができるとの新規知見を得た。
【００１０】
本発明は、上記の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）環状体であり、複数本のビードワイヤを前記環状体の幅方向に互いに接するように並列に配置したものを前記環状体の径方向に積層状に複数回巻回して構成したビードリングであって、
前記ビードワイヤは、矩形状の断面を有し、該矩形状の断面の第一の辺に凸部を有し、該第一の辺と対向する第二の辺に凹部を有し、
前記環状体の径方向に隣接する、前記凸部及び前記凹部が、一対一に嵌合してなり、
前記ビードワイヤの断面において、前記矩形の第一及び第二の辺の延在方向に沿う方向をワイヤ幅方向とし、
前記矩形のワイヤ幅方向の中心位置Ｏに対する、前記凸部のワイヤ幅方向の中心位置Ａ１の、ワイヤ幅方向の一方向に沿った変位をＭ１（ｍｍ）とし、
前記矩形のワイヤ幅方向の中心位置Ｏに対する、前記凹部のワイヤ幅方向の中心位置Ａ２の、ワイヤ幅方向の前記一方向に沿った変位をＭ２（ｍｍ）とするとき、
前記中心位置Ａ１と前記中心位置Ａ２との、ワイヤ幅方向に沿った相対変位（Ｍ１−Ｍ２）（ｍｍ）の大きさは、
０＜｜Ｍ１−Ｍ２｜≦０．８
を満たすことを特徴とする、ビードリング。
ここで、「環状体の幅方向」とは、ビードワイヤを巻き回して環状体を形成した際に環状体の軸方向となる方向をいうものとする。また、「環状体の径方向」とは、ビービワイヤを巻き回して積み重ねる方向であり、上記環状体の幅方向断面で見たときの円環面の半径方向である。
また、「矩形状の断面」とは、上記凸部及び凹部がないと仮想したときの断面が矩形であることをいうものとする。
さらに、「第一の辺」及び「第二の辺」は、矩形の長辺である。
【００１１】
ここで、「ワイヤ幅方向」とは、ビードワイヤの断面における、矩形の第一及び第二の辺（長辺）の延在方向に沿う方向をいうものとする。また、後述の「ワイヤ径方向」とは、ビードワイヤの断面における、矩形の短辺の延在方向に沿う方向をいうものとする。
【００１２】
（２）前記ビードリングは、断面平行四辺形状である、上記（１）に記載のビードリング。
なお、「断面平行四辺形状」とは、上記凸部及び凹部がないと仮想したときに、断面平行四辺形状であることをいうものとする。
【００１３】
（３）タイヤのビード部に上記（１）又は（２）に記載のビードリングを備えている、空気入りタイヤ。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、回転剛性を確保しつつ重量を低減し得るビードリングを提供することができる。
また、上記ビードリングをビード部にビードコアとして埋設することにより、ビード部の耐久性が高くて軽量な空気入りタイヤを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】内圧充填時におけるビードコアの回転変形について説明するための図である。
【図２】内圧充填時におけるビードコアの形状の崩れについて説明するための図である。
【図３】内圧充填時におけるビードコアの形状の崩れについて説明するための図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかるタイヤのタイヤ幅方向断面図である。
【図５】図４に示すタイヤのビード部を拡大して示すタイヤ幅方向断面図である。
【図６】ビードワイヤの断面形状を示す図である。
【図７】オーバーラップについて説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図４は、本発明の一実施形態にかかる空気入りタイヤ（以下、タイヤと称する）のタイヤ幅方向断面図である。図４は、タイヤを適用リムＲに組み付け、ＪＡＴＭＡ等による規定内圧を充填し、無負荷状態とした際のタイヤ断面を示している。
図４に示すように、このタイヤ４は、一対のビード部５にトロイダル状に跨るカーカス６の径方向外側に、ベルト７、トレッド８を順に有している。図示例では、ベルト７は、２層のベルト７ａ、７ｂで構成されている。また、図示例では、トレッド８に３本の溝９が配設されている。図示例では、溝９は、タイヤ赤道面ＣＬを境界として対称に配設されている。
ここで、このタイヤ４は、ビード部５に、ビードリングがビードコア１０として埋設されている。また、図示例では、ビードコア１０の径方向外側に、ビードフィラ１１が配設されている。図示例で、ビードフィラ１１は、径方向外方に向かうにつれ幅が狭くなる、断面三角形状の形状である。
さらに、このタイヤ４では、一対のビード部５からタイヤ径方向外方に連なるサイドウォール部１２を有している。
【００１７】
図５は、図４に示すタイヤのビード部５を拡大して示すタイヤ幅方向断面図である。
図５に示すように、このビードコア１０は、タイヤ幅方向に複数列（図示例では５列）に並列する環状のビードワイヤ１３を複数段（図示例では７段）積層させてなるものである。なお、タイヤ幅方向に隣接するビードワイヤ１３は、ゴムを介さずに互いに接触している（すなわち、ビードワイヤ１３は、ゴム被覆することなく巻き回している）。
換言すれば、環状体であり、複数本のビードワイヤが環状体の幅方向に、互いに接するように並列に配置したものを、環状体の径方向に積層状に複数回巻回して構成してなるビードリングが、ビードコア１０としてタイヤのビード部５に埋設されている。
また、図示例では、ビードコア１０は、タイヤ幅方向に対して所定の角度θ１で傾斜している。角度θ１は、特に限定はしないが、例えばリムＲのビードシートと、ビードコア１０の内局面とが略平行になる大きさ（例えば、１５°以下）とすることができる。
【００１８】
次に、図６は、図５に示すビードコア１０を構成するビードワイヤ１３の断面形状を示す図である。
図６に示すように、本発明のビードリングを構成するビードワイヤ１３は、断面矩形状である。
そして、このビードワイヤ１３は、矩形の断面の一辺に凸部１４を有し、凸部１４を有する辺と対向する辺に凹部１５を有する。
ここで、再び図５を参照するに、このビードリング１０では、環状体の径方向に隣接するビードワイヤ１３の凸部１４及び凹部１５は、一対一に嵌合する。
【００１９】
このように、本発明のビードリングにあっては、環状体であり、複数本のビードワイヤを環状体の幅方向に互いに接するように並列に配置したものを環状体の径方向に積層状に複数回巻回して構成し、ビードワイヤは、矩形の断面を有し、該矩形の断面の第一の辺に凸部を有し、該第一の辺と対向する第二の辺に凹部を有し、環状体の径方向に隣接する、凸部及び凹部が一対一に嵌合してなることが肝要である。
以下、上記ビードリングをタイヤのビード部にビードコアとして埋設した際の、本発明の作用効果について説明する。
【００２０】
本発明によれば、径方向に隣接するビードワイヤの凸部及び凹部が一対一に嵌合するため、相互に応力を伝達しやすい。よって、内圧充填時等にビードコアに回転応力が負荷されても、かかる回転応力は、各ビードワイヤ間で効果的に分散され、ビードコア全体として回転変形は小さくなり、換言すればビードコア全体の回転剛性が大きくなる。
また、ビードコアに回転応力が負荷された場合に、上記凸部及び凹部の嵌合により、径方向に隣接するビードワイヤの移動を制限するように作用するため、ビードワイヤのタイヤ径方向への移動は抑制される。
この結果、ビードコアに回転応力が負荷された際の各ビードワイヤのタイヤ幅方向断面における張力分布は均一化される。
特に、本発明によれば、径方向に隣接するビードワイヤの凸部及び凹部が径方向に嵌合するため、ビードワイヤのタイヤ幅方向への変位を抑制する効果が高い。このため、特に横力などの大きな力に起因するビードコアの回転を効果的に抑制することができる。
さらに、本発明よれば、図５に示すように、ビードコアが、輪郭（断面における矩形の各辺）に凹凸を有する、断面矩形状の形状であるため、この凹凸部分とゴムとが接触することにより、さらにビードコアの回転剛性が高まる。
【００２１】
このように、本発明のタイヤによれば、互いに径方向に隣接するビードワイヤ間でそれぞれ凸部及び凹部を形成することにより、ビードコア全体としての回転剛性を大きくしてカーカスの引き抜けを抑制することができ、従って、ビード部の耐久性は顕著に向上する。
従って、本発明のビードリングは、タイヤのビードコアとして用いた場合に、十分な回転剛性を有するため、ビードワイヤの幅方向の列数や径方向の層数を減らして、ビードコアの厚さ及び重量を減少させても、十分な回転剛性を確保することができる。
よって、本発明の空気入りタイヤでは、ビードコアの回転剛性の確保と、ビードコアの軽量化を両立することができるので、ビード部の耐久性の低下を抑制しつつ、タイヤ重量を低減することができる。
【００２２】
ここで、図６に示すように、矩形の第一及び第二の辺の延在方向に沿う方向をワイヤ幅方向というものとする。
このとき、ビードワイヤの断面における矩形形状について、ワイヤ幅方向の長さをＣ（ｍｍ）は、１．５〜２．５ｍｍとすることが好ましく、ワイヤ幅方向に直交する辺の長さＢ（ｍｍ）は、１〜１．７ｍｍとすることが好ましい。
【００２３】
また、本発明にあっては、図６に示すように、矩形のワイヤ幅方向の中心位置Ｏに対する、凸部１４のワイヤ幅方向の中心位置Ａ１の、ワイヤ幅方向の一方向に沿った変位をＭ１（ｍｍ）とし、矩形のワイヤ幅方向の中心位置Ｏに対する、凹部１５のワイヤ幅方向の中心位置Ａ２の、ワイヤ幅方向の上記一方向に沿った変位をＭ２（ｍｍ）とするとき、
中心位置Ａ１と中心位置Ａ２との、ワイヤ幅方向に沿った相対変位（Ｍ１−Ｍ２）（ｍｍ）の大きさは、
０＜｜Ｍ１−Ｍ２｜≦０．８
を満たす。
そして、この相対変位により、ビードコアの断面形状が平行四辺形状となることが好ましい。
なぜなら、上記相対変位を０ｍｍより大きくすることにより、ビードワイヤを環状体の径方向に積層するに当たり、環状体の軸方向にその相対変位に対応した長さだけずらしながら積層することができる。すなわち、例えば、図５、６に示すように、タイヤのビードコアとして用いた場合にタイヤ幅方向外側に対応するワイヤ幅方向に凸部をＭ１だけ変位させ、一方で、タイヤ幅方向内側に対応するワイヤ幅方向に凹部をＭ２だけ変位させることにより、ビードワイヤをタイヤ幅方向外側にずらしながら、タイヤ径方向外側に積層することができる。図５に示すように、このように形成されたビードリングは、断面平行四辺形状となる。このようなビードリングをビードコアとしてビード部に埋設したタイヤによれば、図５において、丸で囲んで示すように、ビードコアのタイヤ幅方向外側のスペースを削減することができるため、スティフナーの幅を狭くしてタイヤの重量を低減することができる。また、図５に示すように、ビードコアのタイヤ幅方向外側のスペースが狭いことにより、外力が負荷された際に、ビードワイヤのタイヤ幅方向外側への移動が抑制され、従って、ビードコアの回転剛性がさらに向上し、タイヤのビード部の耐久性がさらに向上するからである。なお、図５に示すように、凹部をタイヤ幅方向内側に変位させ、凸部をタイヤ幅方向外側に変位させることにより、タイヤ径方向外側に向かうにつれてタイヤ幅方向外側に傾斜する、平行四辺形状のビードコアを形成することができる。
一方で、上記相対変位を０．８ｍｍ以下とすることにより、凹部により区画される端部のワイヤ幅方向の幅Ｄ（ｍｍ）を確保して、ビードワイヤ自体の耐久性を確保することができるからである。
さらに、図５に示すように、リムフランジの立ち上がり角θＲ１を、タイヤ幅方向断面において、ビードコアの径方向最外側および最内側の点からタイヤ幅方向に平行な直線を引き、この２つの直線とリムフランジとの交点を結んだ直線が径方向とのなす鋭角で定義する。また、図５に示すように、ビードコアのオフセット角θβを、径方向最外側のビードワイヤと径方向最内側且つ幅方向最外側のビードワイヤ間を結ぶ直線がタイヤ径方向となす角度で定義する。このとき、ビードコアのオフセット角θβは、リムフランジの立ち上がり角θＲ１と同角度とすることが好ましく、例えば、トラックバス用タイヤの場合は、θＲ１は２０°程度であるため、θβも２０°程度とすることが好ましい。θβがθＲ１と大きくずれると、ビードコアの上面に大きな力が加わりビードコアが変形してしまうからである。
【００２４】
さらに、図６に示すように、凸部１４の高さｈ１は、０．３〜０．６ｍｍとすることが好ましく、幅ｗ１は、０．３〜１．０ｍｍとすることが好ましい。
また、図５に示すように、凹部１５の深さｈ２及び幅ｗ２は、上記の凸部との嵌合性を勘案して決定することができ、金属加工の精度等にもよるが、例えば、凹部１５の深さｈ２は、高さｈ１より０．０２ｍｍ程度大きくすることができ、幅ｗ２は、幅ｗ１より０．０２ｍｍ程度大きくすることができる。
上記のように、凸部及び凹部を一定以上の大きさとすることにより、製造時において、凸部及び凹部の角部が丸みを帯びてしまうのを抑制することができ、また、嵌合する力を確保することができるからであり、一方で、凸部及び凹部を一定以下の大きさとすることにより上記幅Ｄの大きさを確保してビードワイヤ自体の耐久性を確保することができるからである。
ここで、幅ｗ１は、図６に示すように、凸部１４と、その両側の平坦部との間の距離をいうものとし、また、幅ｗ２は、図６に示すように、開口幅をいうものとする。
【００２５】
また、本発明においては、図６に示すように、ビードワイヤの断面において、凸部１４の側壁１４ａのワイヤ幅方向に対する傾斜角度φ１は、７０〜９０°とするのが好ましく、凹部１５により区画される側壁１５ａのワイヤ幅方向に対する傾斜角度φ２は、７０〜９０°とすることが好ましく、φ１＝φ２とするのが好ましい。
φ１、φ２を７０°以上とすることにより、凹凸が嵌合してビードワイヤが変形するのを抑制することができるからであり、この観点からφ１、φ２は、９０°に近い角度とすることがより好ましい。
【００２６】
ここで、図７は、本発明の一実施形態にかかるビードリングの概略側面図である。
図７に示すように、本発明のビードリングにあっては、ビードワイヤ１３の巻き始端１３ａと巻き終端１３ｂとが互いに異なる周方向位置に位置すること（いわゆるオーバーラップすること）が好ましい。
そして、ビードコア１０の中心軸線と巻き始端１３ａとを通る仮想面と、ビードコア１０の中心軸線と巻き終端１３ｂとを通る仮想面とのなす角度θ２は、６０°〜９０°であることが好ましい。
角度θ２を６０°以上とすることにより、巻き始端と巻き終端との位置を十分に離間させて応力の集中を緩和し、ビードリングの耐久性を向上させることができ、一方で、角度θ２を９０°以下とすることにより、オーバーラップ部分を一定量以下として、タイヤのユニフォーミティを確保することができるからである。
【００２７】
ここで、上述した環状体のビードリングの形成は、特に限定されることなく、常法に従って、ドラムの外周にビードワイヤを巻き付けることにより行うことができる。なお、図３に示すように、ビードコア１０をタイヤ幅方向に対して所定の角度θ１で傾斜させる場合には、予め所定のくせ付けを行ったビードワイヤ１３をドラムの外周に巻き付けることによりビードコア１０を形成することができる。
また、上記した、凸部及び凹部を有するビードワイヤも、常法により製造することができ、特には限定しないが、例えばダイス法などにより製造することができる。
【実施例】
【００２８】
本発明の効果を確かめるため、発明例及び参考例及び比較例にかかるビードリングを以下のようにして製造し、このビードリングをビードコアとしてタイヤのビード部に埋設した空気入りタイヤについて以下に説明する評価を行った。
【００２９】
まず、参考例１、発明例２として、図５に示すような構成を有するビードリングを試作した。次いで、試作したビードリングを用いて、図４に示すような断面形状を有する空気入りタイヤを常法に従い製造した。
また、従来例として、それぞれ図１、図２に示すような構成を有するビードリングを用意した。次いで、用意したビードリングを用いて、常法に従って空気入りタイヤを製造した。
上記各タイヤの諸元は、以下の表１に示してある。
なお、参考例１、発明例２において、凸部の高さｈ１は、０．４ｍｍ、幅ｗ１は、０．５ｍｍ、側壁の傾斜角度φ１は８０°で共通であり、凹部の深さｈ２は、０．４２ｍｍ、幅ｗ２は、０．５２ｍｍ、側壁の傾斜角度φ２は、８０°で共通である。
また、従来例において、径１．８３ｍｍのビードワイヤを用いた。
なお、各タイヤは、タイヤサイズ２７５／８０Ｒ２２．５のトラックバス用ラジアルタイヤである。
【００３０】
【表１】
0005823843.tif 000002
【００３１】
上記各タイヤに対して、以下の評価を行った。
＜重量＞
ビードコアの質量を測定した。そして、従来例の質量を１００として指数評価した。以下の表２において、数値が小さいほどタイヤが軽量であることを示す。
＜ビード部耐久性＞
上記各タイヤを適用リムに装着し、内圧が９００ｋＰａ（相対圧）となるように内部に空気を充填した後、ドラム試験機を用いてビード部が故障するまでの走行距離を測定した。なお、測定条件は、室温：４５℃、荷重：正規荷重の１８０％（５７ｋＮ）、速度：６０ｋｍ／ｈとした。そして、従来例の走行距離を１００として指数評価した。以下の表２において、数値が大きいほどビード部が故障するまでの走行距離が長くてビード部耐久性が高いことを示す。
これらの評価結果を以下の表２に示す。
【００３２】
【表２】
0005823843.tif 000003
【００３３】
表２に示すように、参考例１、発明例２にかかる空気入りタイヤは、軽量でありつつもビード部耐久性を確保できていることがわかる。
【符号の説明】
【００３４】
１  ビードコア
２  カーカス
３  ビードワイヤ
４  タイヤ
５  ビード部
６  カーカス
７  ベルト
７ａ、７ｂ  ベルト層
８  トレッド
９  溝
１０  ビードコア（ビードリング）
１１  ビードフィラ
１２  サイドウォール部
１３  ビードワイヤ
１３ａ  巻き始端
１３ｂ  巻き終端
Ｒ  リム
【図１】
0005823843.tif 000004
【図２】
0005823843.tif 000005
【図３】
0005823843.tif 000006
【図４】
0005823843.tif 000007
【図５】
0005823843.tif 000008
【図６】
0005823843.tif 000009
【図７】
0005823843.tif 000010