(57)【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具える空気入りタイヤであって、
前記ビードコアは、モノフィラメントを用いたコアと、このコアの周囲でシース線を螺旋状に巻付けることにより形成される１〜５層のシースとからなり、
前記シース線は、０．８〜２．６ｍｍの直径を有しかつ炭素含有量が０．６５〜０．８８％の硬鋼線材からなるとともに、
前記モノフィラメントは、１．５〜８．０ｍｍの直径を有し、しかも融点が２００゜Ｃ以上、熱収縮率が２％以下、かつ水分率が５％未満であって、しかも引張弾性率が１０００ｋｇ／mm2 以下の低モジュラスの合成樹脂材からなり、前記モノフイラメントは前記シース線を螺旋状に巻付ける心材として、かつ加硫成型時に巻付けられたシース線の形状を保つ心材として機能することを特徴とする空気入りタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リム組み性能に優れかつ空気保持性及び耐腐食性を損ねることなく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。
【０００２】
【従来の技術】
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って充填内圧を気密に保持するために円環状の強固なビードコアが設けられる。
【０００３】
このビードコアａとしては、従来、図３(A) 、(B) に示すように、硬鋼線ｂの多数本を横に並べた帯状のストランドｃを複数層に巻重ねた所謂テープビード構造ａ１、あるいは１本の硬鋼線ｂを螺旋状に連続巻きした所謂シングルワインド構造ａ２のほか、図３(C) に示すように、硬鋼線ｂ１からなるコアの廻りに、小径な複数の硬鋼線ｂ２を螺旋巻きした所謂ケーブルビード構造ａ３のものが知られている。
【０００４】
他方、近年の省燃費化等に伴うタイヤ重量の低減化のために、このビードコアａにおいても軽量化が強く望まれている。従って、前記硬鋼線ｂに代えて、この硬鋼線ｂに匹敵する高い引張弾性力を有する芳香族ポリアミド繊維コードを使用することが提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、芳香族ポリアミド繊維コードは、比重が小であるため軽量化の点で有利であるが、硬鋼線に比べて低荷重での伸びが大きくかつ破断時の伸度が小さいという特徴を有する。そのため、硬鋼線を芳香族ポリアミド繊維コードに置き換えた場合には、ビードコアに加わる急激な力をコード全体で負担し得ず、ビードコア強度を大巾に低下させてしまうという結果を招く。
【０００６】
そこで発明者は、特にケーブルビード構造ａ３に着目して研究した結果、ビードコアに用いられる複数の硬鋼線ｂのうちの一部を合成樹脂に置き換える、詳しくは、強度メンバーとしての寄与率が低いコアを合成樹脂のモノフィラメントで形成することにより、コアを硬鋼線で形成した従来のビードコアと略同程度の強度、空気保持性を維持しながら軽量化を達成できかつリム組み性能を向上しうることを究明しえた。
【０００７】
すなわち本発明は、ケーブルビード構造において、コアとして融点、熱収縮率及び水分率を規制した合成樹脂のモノフィラメントを用いることを基本として、必要なビードコア強度、空気保持性、耐腐食性などを保ちながら軽量化を達成でき、かつリム組み性能を向上しうる空気入りタイヤの提供を目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明は、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具える空気入りタイヤであって、
前記ビードコアは、モノフィラメントを用いたコアと、このコアの周囲でシース線を螺旋状に巻付けることにより形成される１〜５層のシースとからなり、
前記シース線は、０．８〜２．６ｍｍの直径を有しかつ炭素含有量が０．６５〜０．８８％の硬鋼線材からなるとともに、
前記モノフィラメントは、１．５〜８．０ｍｍの直径を有し、しかも融点が２００゜Ｃ以上、熱収縮率が２％以下、かつ水分率が５％未満であって、しかも引張弾性率が１０００ｋｇ／mm2 以下の低モジュラスの合成樹脂材からなり、モノフイラメントは前記シース線を螺旋状に巻付ける心材として、かつ加硫成型時に巻付けられたシース線の形状を保つ心材として機能することを特徴としている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図示例とともに説明する。
図１において、空気入りタイヤ１は、本例では、乗用車用タイヤであって、ビードコア２が通る両側のビード部３、３と、各ビード部３からタイヤ半径方向外向きにのびるサイドウォール部４と、その上端間を継ぐトレッド部５とを具える。又前記ビード部３、３間にカーカス６が架け渡されるとともに、このカーカス６の外側かつトレッド部５の内方にはベルト層７が周方向に巻装される。
【００１０】
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７０〜９０゜の角度で配列した１枚以上のカーカスプライから形成され、該カーカスプライは、前記トレッド部５からサイドウォール部４をへてビード部３のビードコア２の廻りで内側から外側に折り返されて係止される。前記カーカスコードとして、ナイロン、ポリエステル、レーヨン、芳香族ポリアミド等からなる合成樹脂コード、およびスチール等の金属繊維コード等が使用しうるが、軽量化の観点から合成樹脂コードが好ましい。
【００１１】
又前記ベルト層７は、複数のベルトプライ、本例では、ベルトコードをタイヤ赤道Ｃに対して、１０〜３０゜の角度で配列した２枚のベルトプライ７Ａ、７Ｂからなり、前記ベルトコードがプライ間で交差するようにコードの傾き方向を違えて重ね合わせている。
【００１２】
次に、前記ビードコア２は、ケーブルビード構造をなし、図２に拡大して示すように、モノフィラメント９Ａを用いたコア９と、このコア９の周囲でシース線１０Ａを螺旋状に巻付けることにより形成される１〜５層のシース１０とから形成される。本例では、１層のシース１０を有する場合が例示されている。
【００１３】
なおビードコア２としては、タイヤ１をリムに密着させて内圧を保持するためにある程度の硬さが必要であり、そのために前記モノフィラメント９Ａを、直径Ｋ１が１．５〜８．０ｍｍとした太い合成樹脂材から形成している。このモノフィラメント９Ａは、主に前記シース線１０Ａを螺旋状に巻付ける心材として、かつ加硫成型時に巻付けられたシース線１０Ａの形状を保つ心材として機能する。すなわちビードコア２としての強度は、主にシース線１０Ａが受け持つなどモノフィラメント９Ａに強度を殆ど負担させる必要はなく、従って、モノフィラメント９Ａとして、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引張弾性率が１０００ｋｇ／mm2 以下の低モジュラスの種々の合成樹脂材が使用できる。
【００１４】
しかし、モノフィラメント９Ａは、加硫成形工程での加熱、圧力によって軟化変形することなくビードコア２及びビード部３の形状及び寸法を保ちうることが必要である。従って、モノフィラメント９Ａの合成樹脂材として融点が２００゜Ｃ以上かつ熱収縮率が２％以下のものを採用する。又シース線１０Ａとして、硬鋼線材を用いるため、合成樹脂材中の水分が多すぎると、シース線１０Ａに錆などの腐食損傷を招きやすくなる。従って、合成樹脂材の水分率を５％未満に規制することが必要である。
【００１５】
ここで、「熱収縮率」は、モノフィラメント９Ａを無負荷状態かつ１８０℃の温度下で２０分間放置した時のモノフィラメント９Ａの熱収縮量Ｌｙと、放置前のモノフィラメント９Ａの長さＬｘとから、次式を用いて算出する。
・熱収縮率＝Ｌｙ／Ｌｘ
又「水分率」は、モノフィラメント９Ａの質量Ｍｘと、乾燥後の絶乾質量Ｍｙとから、次式を用いて算出する。
・水分率＝（Ｍｘ−Ｍｙ）／Ｍｙ
【００１６】
なお融点が２００゜Ｃ未満では、加硫熱によってビードコア２が変形し、リムとの嵌合不良、空気保持性及びリム組み性の低下などを招くほか、ビード強度を損ねるなど多くの問題を発生させる。又熱収縮率が２．０％をこえると、加硫熱によるビードコアの縮みが原因してビード径が小さくなり、リム組み性を著しく阻害する。又水分率が５％以上の時には、コア９に含有する水分によってシース線１０Ａに錆が発生し耐久性を損ねることとなる。
【００１７】
又前記モノフィラメント９Ａの直径Ｋ１が１．５ｍｍ未満の時には、シース１０からなる環状体の断面二次モーメントが小となるなどビードコア２の曲げ剛性を過度に減じ、又ビードコア２の強度及び剛性の低下を招く。逆に８．０ｍｍをこえると、ビードコア２が不必要に大型化し、タイヤ設計に支承をきたすとともに軽量化のメリットが期待できなくなる。
【００１８】
また前記シース線１０Ａとしては、従来のケーブルビード構造ａ３のビードコアに使用されているシース線（現行品）と同構成のものが好適に使用でき、本願では、０．８〜２．６ｍｍの直径Ｋ２を有しかつ炭素含有量が０．６５〜０．８８％の硬鋼線材が採用される。
【００１９】
このように前記ビードコア２では、実質的な強度メンバーであるシース線１０Ａが層状に取巻まく環状構造となり、しかも各シース線１０Ａがコア９の廻りを螺旋状に位置替えする。そのため応力が集中することがなく、各シース線１０Ａの強度を有効に発揮させることができ、ビードコア２の強度及びビード締め付け力を効果的に向上させうる。又ビードコア２の断面形状が、カーカスコードに沿った円形状となるため、ビード締め付け力をさらに向上させることができる。
【００２０】
しかし、前記シース線１０Ａの１本当たりの強度が過小なときには、前記向上効果を損ねる結果を招くとともに、シース線１０Ａの総本数およびシース１０の層数が増加してビードコア２の形状寸法が大型化し、タイヤ設計並びに製造に支承をきたす。従って、シース線１０Ａは、前述の如く、直径Ｋ２を０．８〜２．６ｍｍ、炭素含有量を０．６５〜０．８８％とすることが必要である。なお炭素含有量が０．８８％より大及び直径が２．６ｍｍより大では、過剰品質となるばかりか剛性が増大してリム組み性を阻害し、又シース線１０Ａを巻き付ける際の型付け・曲げが行い難くビードコア２の製造効率を低下する。
【００２１】
なお本例では、シース１０が１層のものを例示してるが、要求するタイヤ性能に応じて１〜５層の範囲で適宜設定することができる。又各シース線１０Ａは同構成のものを用いることが好ましいが、シース毎（層毎）にシース線の直径あるいは炭素含有量を違えることもできる。
【００２２】
また本願のタイヤは、乗用車用タイヤに限定されることなく、重荷重用タイヤ、小型トラック用タイヤ、自動二輪車用タイヤ、あるいは航空機用タイヤなど、種々なタイヤとして形成することができる。
【００２３】
【実施例】
図１の構造を有するタイヤサイズ１９５／８０Ｒ１５の乗用車用タイヤを、表１の仕様に記載のビードコアを用いて試作するとともに、この試作タイヤのビードコア重量、リム組み性能、空気保持性、シース線の腐食状態をテストし、その結果を表１に記載した。
【００２４】
(1)   ビードコア重量：
ビードコアのみの重量を測定した。カッコ内は、比較例１を１００とした指数であり値が小なほど軽量である。
(2)   リム組み性能：
試供タイヤをＪＡＴＭＡで規定される標準リム（５．５ＪＪ×１５）にリム組みする際の作業性を、作業者のフィーリングにより「良好」、「普通」、「悪」の３段階で評価した。
(3)   空気保持性：
前記標準リムにリム組したタイヤに、内圧Ｐ１（２４０ｋｐａ）を充填し、２ヶ月間常温で（２０〜３０゜Ｃ）で放置した後のタイヤの内圧Ｐ２を測定し、圧力比Ｐ２／Ｐ１で評価した。値が大なほど空気保持性が高く良好である。
(4)   シース線の腐食状態：
前記標準リムにリム組したタイヤに、水３００ミリリットルを入れかつ内圧２４０ｋｐａを充填した後、８０゜Ｃのオーブン中に２ヶ月間放置した。放置中は、水が蒸発しないように、１週間毎に３００ミリリットルの水を順次追加する。又放置後、タイヤからビードコアを取出し、コアと接しているシース線の２本を剥ぎ取ってその接触部分を拡大鏡で観察し、錆の発生の有無を確認した。
【００２５】
【表１】
0004021987.tif 000002
【００２６】
・比較例２は、コアの直径が過小であるため、ビードコアの曲げ剛性及び強度が減じ、内圧充填中にタイヤがバーストして、空気保持性及び耐腐食性のテストが困難となった。
・比較例３は、コアの熱収縮率が過大であるため、加硫成型時の加熱によってビードコアが縮み、ビード径が小さくなってリム組が困難となった。
・比較例４は、コアの水分率が過大であるため、コアに含有する水分によってシース線に錆が発生し耐久性を損ねる。
・比較例５は、コアの融点が低すぎるため、加硫成型時の加熱、加圧によってビードコア及びビード部の変形を招き、リム組み性、空気保持性、耐腐食性のテストができなくなった。
【００２７】
【発明の効果】
叙上の如く、本発明はケーブルビード構造において、コアとして融点、熱収縮率及び水分率を規制した合成樹脂のモノフィラメントを用いているため、必要なビードコア強度、空気保持性、耐腐食性などを保ちながら軽量化を達成できかつリム組み性能を向上しうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例のタイヤの断面図である。
【図２】ビードコアを拡大して示す断面図である。
【図３】  (A) 、(B) 、(C) は、従来のビードコアを説明する断面図である。
【符号の説明】
２  ビードコア
３  ビード部
４  サイドウォール部
５  トレッド部
６  カーカス
９  コア
９Ａ  モノフィラメント
１０  シース
１０Ａ  シース線
【図１】
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【図２】
0004021987.tif 000004
【図３】
0004021987.tif 000005