(57)【要約】【課題】  リムに対する嵌合特性を良好に維持しながら、ビードコアの軽量化を可能にした空気入りタイヤ及びその製造方法を提供する。【解決手段】  １本又は複数本のスチールワイヤＷを連続的に巻回して成形された環状のビードコア５をビード部３に埋設した空気入りタイヤにおいて、ビードコア５をタイヤから採取し、その単体のビードコア５を拡径する際の拡張力と歪みを測定したとき、下式（１）にて算出されるビードコア剛性係数ＫがＫ≧２５０（Ｎ／１％歪み／ｍｍ2 ）の関係を満足する。  Ｋ＝〔（Ｈ0.4 −Ｈ0.2 ）／（０．４％−０．２％）〕／Ｓ  ・・・（１）  但し、Ｈ0.2 ：０．２％歪み時の拡張力（Ｎ）        Ｈ0.4 ：０．４％歪み時の拡張力（Ｎ）        Ｓ：ビードコアのスチールワイヤ総断面積（ｍｍ2 ）【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１本又は複数本のスチールワイヤを連続的に巻回して成形された環状のビードコアをビード部に埋設した空気入りタイヤにおいて、前記ビードコアをタイヤから採取し、その単体のビードコアを拡径する際の拡張力と歪みを測定したとき、下式（１）にて算出されるビードコア剛性係数ＫがＫ≧２５０（Ｎ／１％歪み／ｍｍ2 ）の関係を満足することを特徴とする空気入りタイヤ。
Ｋ＝〔（Ｈ0.4 −Ｈ0.2 ）／（０．４％−０．２％）〕／Ｓ  ・・・（１）
但し、Ｈ0.2 ：０．２％歪み時の拡張力（Ｎ）
Ｈ0.4 ：０．４％歪み時の拡張力（Ｎ）
Ｓ：ビードコアのスチールワイヤ総断面積（ｍｍ2 ）
【請求項２】
前記ビードコア剛性係数Ｋが５００（Ｎ／１％歪み／ｍｍ2 ）≧Ｋ≧２５０（Ｎ／１％歪み／ｍｍ2 ）の関係を満足することを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
【請求項３】
前記スチールワイヤを被覆するインシュレーションゴムの２０℃での貯蔵弾性率Ｅ’がＥ’≧８．０ＭＰａであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の空気入りタイヤ。
【請求項４】
前記貯蔵弾性率Ｅ’が３５．０ＭＰａ≧Ｅ’≧８．０ＭＰａであることを特徴とする請求項３に記載の空気入りタイヤ。
【請求項５】
前記スチールワイヤに前記ビードコアの内径２Ｒに対して０．６０Ｒ以上１．１０Ｒ以下の曲率半径Ｒ’を持つ連続的な癖付けを施したことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
【請求項６】
前記スチールワイヤの癖付けの曲率半径Ｒ’が０．８８Ｒ以上０．９８Ｒ以下であることを特徴とする請求項５に記載の空気入りタイヤ。
【請求項７】
前記ビードコアを構成するスチールワイヤの使用体積Ｓｗと前記ビードコアにおけるスチールワイヤを被覆するインシュレーションゴムの使用体積Ｓｇとの比Ｓｇ／Ｓｗが０．４０以上１．００以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
【請求項８】
前記比Ｓｇ／Ｓｗが０．４０以上０．７５以下であることを特徴とする請求項７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、１本又は複数本のスチールワイヤを連続的に巻回して成形された環状のビードコアをビード部に埋設した空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、リムに対する嵌合特性を良好に維持しながら、ビードコアの軽量化を可能に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は、スチールワイヤを連続的に巻回して成形された環状のビードコアが埋設されている。このビードコアの剛性は、ビードアンシーティング抵抗値に大きな影響を及ぼす（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
つまり、ビードコアを構成するスチールワイヤの使用量を増やした場合、ビードアンシーティング抵抗値が高くなり、逆にビードコアを構成するスチールワイヤの使用量を減らした場合、ビードアンシーティング抵抗値が低下することになる。そのため、ビードアンシーティング抵抗値に代表されるリムに対する嵌合特性を良好に維持しながら、スチールワイヤの使用量の削減に基づいてビードコアを軽量化することは困難である。
【特許文献１】特開２００１−２３３０２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、リムに対する嵌合特性を良好に維持しながら、ビードコアの軽量化を可能にした空気入りタイヤを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するための本発明の空気入りタイヤは、１本又は複数本のスチールワイヤを連続的に巻回して成形された環状のビードコアをビード部に埋設した空気入りタイヤにおいて、前記ビードコアをタイヤから採取し、その単体のビードコアを拡径する際の拡張力と歪みを測定したとき、下式（１）にて算出されるビードコア剛性係数ＫがＫ≧２５０（Ｎ／１％歪み／ｍｍ2 ）の関係を満足することを特徴とするものである。
Ｋ＝〔（Ｈ0.4 −Ｈ0.2 ）／（０．４％−０．２％）〕／Ｓ  ・・・（１）
但し、Ｈ0.2 ：０．２％歪み時の拡張力（Ｎ）
Ｈ0.4 ：０．４％歪み時の拡張力（Ｎ）
Ｓ：ビードコアのスチールワイヤ総断面積（ｍｍ2 ）
【発明の効果】
【０００６】
本発明者は、種々異なる空気入りタイヤからビードコアを採取し、これらビードコアを拡張させたとき拡張力（嵌合力）と直径変化量（歪み）を測定したところ、スチールワイヤの総断面積を揃えた条件であっても、歪みの増加に対する嵌合力の増加割合はビードコア毎に異なることを知見した。
【０００７】
そこで、本発明者は、上記（１）にて算出されるビードコア剛性係数Ｋを種々異ならせた条件でビードコアを成形し、そのビードコアを備えた空気入りタイヤのビードアンシーティング抵抗値を調べた結果、上記の如く規定されるビードコア剛性係数Ｋを大きくすることにより、ビードアンシーティング抵抗値を増大させながら、即ち、リムに対する嵌合特性を良好に維持しながら、ビードコアの軽量化が可能になることを見い出し、本発明に至ったのである。
【０００８】
本発明において、ビードコア剛性係数ＫはＫ≧２５０（Ｎ／１％歪み／ｍｍ2 ）の関係を満足することが必要であるが、５００（Ｎ／１％歪み／ｍｍ2 ）≧Ｋ≧２５０（Ｎ／１％歪み／ｍｍ2 ）の関係を満足することが好ましい。ビードコア剛性係数Ｋの上限値を規定することにより、偏芯嵌合が生じ難くなり、リム組み後のユニフォミティーの悪化を回避することができる。
【０００９】
また、ビードコアのスチールワイヤを被覆するインシュレーションゴムの２０℃での貯蔵弾性率Ｅ’はＥ’≧８．０ＭＰａ、望ましくは、３５．０ＭＰａ≧Ｅ’≧８．０ＭＰａにすることが好ましい。このような物性を有するインシュレーションゴムを採用することはビードコア剛性係数Ｋを適正化する上で有利である。貯蔵弾性率Ｅ’は、東洋精機社製の粘弾性スペクトロメータを使用して、温度２０℃、周波数２０Ｈｚ、初期歪み１０％、動歪み±２％の条件で測定したものである。
【００１０】
更に、ビードコアを構成するスチールワイヤにビードコアの内径２Ｒに対して０．６０Ｒ以上１．１０Ｒ以下、望ましくは、０．８８Ｒ以上０．９８Ｒ以下の曲率半径Ｒ’を持つ連続的な癖付けを施すことが好ましい。スチールワイヤに曲率半径Ｒ’の癖付けを施すことにより、ビードコア剛性係数Ｋを高めることができる。なお、タイヤ中のスチールワイヤの癖付けの曲率半径Ｒ’は、以下の方法により特定される。即ち、タイヤ中からスチールワイヤに傷が付かないように内径２Ｒのビードコアをくり抜いた後、タイヤ径方向外側に配置されたスチールワイヤの端末から２周分のスチールワイヤを新たに癖が付かないように丁寧に切り出す。そして、切り出されたスチールワイヤを平滑な床面に放置し、スチールワイヤが自然状態で形成する環状物の内径を周上で均等に離れた８箇所で測定し、その平均値の１／２を曲率半径Ｒ’とする。
【００１１】
また、ビードコアを構成するスチールワイヤの使用体積Ｓｗとビードコアにおけるスチールワイヤを被覆するインシュレーションゴムの使用体積Ｓｇとの比Ｓｇ／Ｓｗは、０．４０以上１．００以下、望ましくは、０．４０以上０．７５以下とすることが好ましい。これにより、ビードコア剛性係数Ｋを高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示すものである。図１において、１はトレッド部、２はサイドウォール部、３はビード部である。左右一対のビード部３，３間にはカーカス層４が装架され、このカーカス層４の端部がビードコア５の廻りにタイヤ内側から外側に折り返されている。トレッド部１におけるカーカス層４の外周側には、ベルト層６がタイヤ全周にわたって配置されている。これらベルト層６は、タイヤ周方向に対して傾斜する補強コードを含み、かつ層間で補強コードが互いに交差するように配置されている。
【００１３】
図２は図１の空気入りタイヤのビードコアを拡大して示すものである。図２に示すように、ビードコア５はスチールワイヤＷと該スチールワイヤＷを被覆するインシュレーションゴムＧとから構成されている。このビードコア５は１本又は複数本のスチールワイヤＷを連続的に巻回して成形されたものであり、タイヤ径方向に積層された多層構造を有している。ビードコア５を１本のスチールワイヤＷから成形する場合、１本のスチールワイヤＷをタイヤ軸方向の位置をずらしながら連続的に巻回して１つの層を形成し、そのような層の形成を繰り返すことにより、多層構造のビードコア５が得られる。一方、ビードコア５を複数本のスチールワイヤＷから成形する場合、タイヤ軸方向に並べられた複数本のスチールワイヤＷを連続的に巻回することにより、多層構造のビードコア５が得られる。
【００１４】
上記空気入りタイヤにおいては、ビードコア５をタイヤから切り出し、その単体のビードコア５を拡径する際の拡張力と歪みを測定したとき、下式（１）にて算出されるビードコア剛性係数ＫがＫ≧２５０（Ｎ／１％歪み／ｍｍ2 ）、好ましくは、５００（Ｎ／１％歪み／ｍｍ2 ）≧Ｋ≧２５０（Ｎ／１％歪み／ｍｍ2 ）の関係を満足している。  
Ｋ＝〔（Ｈ0.4 −Ｈ0.2 ）／（０．４％−０．２％）〕／Ｓ  ・・・（１）
但し、Ｈ0.2 ：０．２％歪み時の拡張力（Ｎ）
Ｈ0.4 ：０．４％歪み時の拡張力（Ｎ）
Ｓ：ビードコアのスチールワイヤ総断面積（ｍｍ2 ）
【００１５】
ここで、ビードコアの拡張力と歪みの測定方法について説明する。本発明では、ビードコアの拡張力と歪みの測定にホフマン社製のビード部拡張力試験機を使用する。このビード部拡張力試験機は、通常、タイヤの一部であるビード部の拡張力と歪みを測定するものであるが、ここではタイヤから切り出された単体のビードコアの拡張力と歪みの測定手段として使用する。これは、ビードコアとビードベースとの間に介在するゴム層の厚さの違いによる影響を排除した状態でビードコア本来の剛性を求めるためである。
【００１６】
図３〜図５はビード部拡張力試験機の要部を示すものである。図３〜図５に示すように、ビード部拡張力試験機は、８分轄されたリムブロック１１を周上に配置し、これらリムブロック１１を径方向外側に向かって拡張する際の拡張力と歪みを測定するように構成されている。各リムブロック１１は、その外周側にビードコア５を設置するための段差部１１ａを備えている。また、リムブロック１１の段差部１１ａとビードコア５との間には両者の相互接触を回避するためにゴムシート１２が配置される。ゴムシート１２は厚さを３ｍｍとし、１００％伸長時のモジュラスを３．０ＭＰａにすることが望ましい。ゴムシート１２としては、例えば、下記表１の配合のゴム組成物を１６０℃で２０分間加硫したものを使用することができる。
【００１７】
【表１】
2007302158.tif 000003
【００１８】
上記ビード部拡張力試験機を用いてビードコアの拡張力と歪みの測定する場合、周囲のゴムを削ぎ落としたビードコア５をゴムシート１２を挟んでリムブロック１１の段差部１１ａに設置し、全てのリムブロック１１を同時に６．４ｍｍ／分の拡張速度にて径方向外側へ押し広げ、その際の拡張力と歪み（径変化）を測定する。歪みの計算に際して、拡張力５０Ｎにおけるビードコア内径を基準とする。例えば、拡張力５０Ｎにおけるビードコアの内周長をスチール製の帯状のメジャーにより測定し、それをπで割った値をビードコア内径の基準とすれば良い。このビード部拡張力試験機を用いて得られるビードコアの拡張力をビードコアのスチールワイヤ総断面積で割った値はスチールワイヤ単位断面積当たりの抗張力（嵌合力）である。
【００１９】
図６はビードコアのスチールワイヤ単位断面積当たりの拡張力（Ｎ／ｍｍ2 ）と歪み（％）との関係を示すものである。図６は種々のビードコア５Ａ〜５Ｅのスチールワイヤ単位断面積当たりの拡張力が歪みに対して固有の傾きを持つことを示している。
【００２０】
本発明では、図６のように得られたビードコアの抗張力と歪みとの関係において、上式（１）より、歪み０．２％〜０．４％の範囲におけるスチールワイヤ単位断面積当たりの拡張力の傾きを求める。このような歪み０．２％〜０．４％の範囲の変形はビードアンシーティング抵抗値に対して大きな影響を与えるものである。
【００２１】
上述した空気入りタイヤにおいては、ビードコア剛性係数ＫをＫ≧２５０（Ｎ／１％歪み／ｍｍ2 ）の関係にしているので、ビードアンシーティング抵抗値を増大させながら、ビードコアを軽量化することができる。更に、５００（Ｎ／１％歪み／ｍｍ2 ）≧Ｋの条件を満たすことにより、偏芯嵌合が生じ難くなり、リム組み後のユニフォミティーの悪化を回避することができる。
【００２２】
また、ビードコア５のスチールワイヤＷを被覆するインシュレーションゴムＧの２０℃での貯蔵弾性率Ｅ’はＥ’≧８．０ＭＰａ、望ましくは、３５．０ＭＰａ≧Ｅ’≧８．０ＭＰａにすることが好ましい。貯蔵弾性率Ｅ’が８．０ＭＰａ未満であるとビードコアが変形し易くなり、逆に３５．０ＭＰａを超えるとビードコアの発熱性が高くなり、圧縮による永久歪みを生じ易くなる。
【００２３】
図７は図２のビードコアから切り出されたスチールワイヤからなる環状物を概略的に示すものである。スチールワイヤＷには、図３に示すように、ビードコア５の内径２Ｒ（Ｒ：半径）に対して０．６０Ｒ以上１．１０Ｒ以下、より好ましくは、０．８８Ｒ以上０．９８Ｒ以下の曲率半径Ｒ’を持つ連続的な癖付けが施されている。
【００２４】
このようにスチールワイヤＷに曲率半径Ｒ’を持つ連続的な癖付けを施した場合、タイヤ成形工程においてスチールワイヤ自体に引き締まろうとする力が作用するためビードコア５を構成するスチールワイヤＷに乱れや蛇行を生じ難くなり、スチールワイヤＷの材料特性を最大限に発揮することが可能になる。これにより、スチールワイヤＷの使用量を削減してビードコア５の軽量化を図った場合であっても、ビードアンシーティング抵抗値を増大させることができる。但し、曲率半径Ｒ’が０．６０Ｒ未満であると偏芯嵌合が生じ易くなり、逆に１．１０Ｒを超えるとビードアンシーティング抵抗値が小さくなる。
【００２５】
また、上述した空気入りタイヤにおいて、ビードコア５を構成するスチールワイヤＷの使用体積Ｓｗとビードコア５におけるインシュレーションゴムＧの使用体積Ｓｇとの比Ｓｇ／Ｓｗは０．４０以上１．００以下、より好ましくは、０．４０以上０．７５以下に設定されている。このようにインシュレーションゴムＧの使用体積Ｓｇを少なくすることにより、ビードアンシーティング抵抗値を増大させることができる。但し、比Ｓｇ／Ｓｗが上記範囲から外れるとビードアンシーティング抵抗値の増大効果が低下する。
【実施例】
【００２６】
タイヤサイズが２０５／５０Ｒ１６（リムサイズ１６×６ 1/2ＪＪ）であり、複数本のスチールワイヤを連続的に巻回して成形された環状のビードコアをビード部に埋設した空気入りタイヤにおいて、ビードコアを構成するスチールワイヤの使用量、ビードコア剛性係数Ｋ及びビードコアのインシュレーションゴムの２０℃での貯蔵弾性率Ｅ’を表２のように設定した比較例１〜２及び実施例１〜４のタイヤをそれぞれ製作した。但し、スチールワイヤ使用量については、比較例１を１００とする指数にて示した。比較例２及び実施例１〜４はいずれも比較例１に比べてビードコアを構成するスチールワイヤの使用量を減らしたものである。
【００２７】
これら試験タイヤについて、ビードアンシーティング抵抗値及びリム組後のラジアル・フォース・バリエーション（ＲＦＶ）を測定し、その結果を表２に併せて示した。ビードアンシーティング抵抗値は、ＪＩＳ  Ｄ４２３０  ６．２項のビードアンシーティング試験に準拠して求めた。ＲＦＶについては、試験タイヤをリムサイズ１６×６ 1/2ＪＪのホイールに組み付け、空気圧を２００ｋＰａとして、直径１７０７ｍｍの回転ドラムを備えたドラム試験機に装着し、ＪＡＳＯ  Ｃ６０７−８７の規格に準拠して、ＲＦＶの最大ピークから最小ピークまでの値（ＰＰ値）を測定した。そして、各試験タイヤについて５本ずつ上記ＲＦＶ測定を行い、その平均値を求めた。
【００２８】
【表２】
2007302158.tif 000004
【００２９】
この表２から判るように、実施例１〜４のタイヤは、比較例１に比べてビードコアを軽量化したものであるが、ビードアンシーティング抵抗値が十分に大きいものであった。但し、実施例４のタイヤについてはリム組後のＲＦＶの悪化が認められた。一方、比較例２のタイヤは、ビードコア剛性係数Ｋが小さ過ぎるため、ビードコアの軽量化に伴ってビードアンシーティング抵抗値も低下していた。
【００３０】
次に、タイヤサイズが２０５／５０Ｒ１６（リムサイズ１６×６ 1/2ＪＪ）であり、複数本のスチールワイヤを連続的に巻回して成形された環状のビードコアをビード部に埋設した空気入りタイヤにおいて、ビードコアを構成するスチールワイヤの使用量、ビードコア剛性係数Ｋ及びビードコアのインシュレーションゴムの２０℃での貯蔵弾性率Ｅ’を表３のように設定した実施例５〜９のタイヤをそれぞれ製作した。但し、スチールワイヤ使用量については、比較例１を１００とする指数にて示した。実施例５〜９はいずれも比較例１に比べてビードコアを構成するスチールワイヤの使用量を減らしたものである。
【００３１】
これら試験タイヤについて、新品時及び乾熱劣化後のビードアンシーティング抵抗値を測定し、その結果を表３に併せて示した。乾熱劣化後のビードアンシーティング抵抗値については、試験タイヤをリム組みして内圧３５０ｋＰａとして温度８０℃の雰囲気で４週間保持した後、ビードアンシーティング抵抗値を測定した。
【００３２】
【表３】
2007302158.tif 000005
【００３３】
この表３から判るように、実施例５〜９のタイヤは、比較例１に比べてビードコアを軽量化したものであるが、新品時のビードアンシーティング抵抗値が十分に大きいものであった。特に、ビードコアのインシュレーションゴムの２０℃での貯蔵弾性率Ｅ’が８．０ＭＰａ〜３５．０ＭＰａの範囲内にある場合、乾熱劣化後においても良好なビードアンシーティング抵抗値が維持されていた。一方、ビードコアのインシュレーションゴムの２０℃での貯蔵弾性率Ｅ’が８．０ＭＰａ未満であると、初期のビードアンシーティング抵抗値が相対的に低くなるため乾熱劣化後のビードアンシーティング抵抗値が不足し、ビードコアのインシュレーションゴムの２０℃での貯蔵弾性率Ｅ’が３５．０ＭＰａを超えると、加熱されたビードコアのインシュレーションゴムに生じる圧縮永久歪みが大きく乾熱劣化後のビードアンシーティング抵抗値が不足していた。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示す子午線半断面図である。
【図２】図１の空気入りタイヤのビードコアを拡大して示す断面図である。
【図３】ビード部拡張力試験機の要部を示す平面図である。
【図４】図３のビード部拡張力試験機にタイヤから切り出された単体のビードコアを設置した状態を示す平面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図６】ビードコアのスチールワイヤ単位断面積当たりの拡張力（Ｎ／ｍｍ2 ）と歪み（％）との関係を示すグラフである。
【図７】図２のビードコアから切り出されたスチールワイヤを示す平面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  トレッド部
２  サイドウォール部
３  ビード部
４  カーカス層
５  ビードコア
６  ベルト層
Ｗ  スチールワイヤ
Ｇ  インシュレーションゴム
【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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