(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円形断面を有する少なくとも１本のスチールワイヤを最密状態で層状に巻回してなる環状のビードコアを備えた空気入りタイヤにおいて、前記ビードコアの層の延長方向に沿って測定されるビードコア幅の中央位置を境にしてタイヤ軸方向内側の領域に含まれるスチールワイヤの総断面積をタイヤ軸方向外側の領域よりも大きくし、前記ビードコアの層の延長方向と直交する方向に沿って測定されるビードコア高さの中央位置を境にしてタイヤ径方向内側の領域に含まれるスチールワイヤの総断面積をタイヤ径方向外側の領域よりも大きくすると共に、前記ビードコアの各層のタイヤ軸方向最外側に位置するスチールワイヤを単一の直線上に連続的に並ぶように配列したことを特徴とする空気入りタイヤ。
【請求項２】
前記ビードコアの断面形状が実質的に五角形であ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】
前記ビードコアの底辺のタイヤ軸方向に対する傾斜角度が１５°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】
重荷重用タイヤであってチューブレス構造を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
【請求項５】
前記ビードコア上に配置されるビードフィラーを、前記ビードコアのタイヤ軸方向外側部分に隣接する内層と、前記ビードコアのタイヤ軸方向内側部分及び前記内層に隣接する中間層と、該中間層に隣接する外層とから構成し、前記内層を前記中間層よりも硬くし、前記中間層を前記外層よりも硬く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】
前記ビードコア及び該ビードコア上に配置されるビードフィラーを包み込むように複数本のスチールコードを含む補強層をビード部に埋設したことを特徴とする請求項１〜５のいずれか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、円形断面を有する少なくとも１本のスチールワイヤを最密状態で層状に巻回してなる環状のビードコアを備えた空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、ビード部の変形を効果的に抑制することを可能にした空気入りタイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
空気入りタイヤにおいて、円形断面を有する少なくとも１本のスチールワイヤを最密状態で層状に巻回してなる環状のビードコアが使用されている。特に、重荷重用空気入りタイヤにおいては、六角形の断面形状を有するビードコアが広く使用されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、ビードコアにおける応力の分布を均一にするために、六角形の断面形状を有するビードコアから断面視においてタイヤ軸方向外側かつタイヤ径方向外側に位置する一部のスチールワイヤを欠落させた異形断面を有するビードコアが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
しかしながら、上述した異形断面を有するビードコアは、理論的には応力分布の均一化が可能であるものの、実際にタイヤに適用した場合、リムからの反力を受けることによりビードコアに層崩れを生じ易く、ビード部の変形を十分に抑制することができないのが現状である。
【特許文献１】特開平６−３２１２４号公報
【特許文献２】特開平７−２７９０７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、ビード部の変形を効果的に抑制すること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】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明の空気入りタイヤは、円形断面を有する少なくとも１本のスチールワイヤを最密状態で層状に巻回してなる環状のビードコアを備えた空気入りタイヤにおいて、前記ビードコアの層の延長方向に沿って測定されるビードコア幅の中央位置を境にしてタイヤ軸方向内側の領域に含まれるスチールワイヤの総断面積をタイヤ軸方向外側の領域よりも大きくし、前記ビードコアの層の延長方向と直交する方向に沿って測定されるビードコア高さの中央位置を境にしてタイヤ径方向内側の領域に含まれるスチールワイヤの総断面積をタイヤ径方向外側の領域よりも大きくすると共に、前記ビードコアの各層のタイヤ軸方向最外側に位置するスチールワイヤを単一の直線上に連続的に並ぶように配列したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明者は、タイヤをインフレートときに六角形の断面形状を有するビードコアに生じる応力の分布について調べたところ、ビードコアのタイヤ軸方向内側部分に生じる応力が相対的に大きく、ビードコアのタイヤ軸方向外側部分に生じる応力が相対的に小さいことを確認し、このような応力分布に対応するために、ビードコアのタイヤ軸方向内側かつタイヤ径方向内側の部分に存在するスチールワイヤを相対的に多くしたビードコア構造について鋭意研究した。その結果、ビードコアのタイヤ軸方向内側かつタイヤ径方向内側の部分に存在するスチールワイヤを相対的に多くしたビードコア構造は応力分布の均一化には有効であるものの、その断面形状が歪であるとビードコアに層崩れを生じ易く、ビード部の変形を十分に抑制することができないことを知見した。
【０００８】
そこで、本発明では、ビードコアのタイヤ軸方向内側かつタイヤ径方向内側の部分に存在するスチールワイヤを相対的に多くしたビードコア構造を採用すると共に、ビードコアの各層のタイヤ軸方向最外側に位置するスチールワイヤを単一の直線上に連続的に並ぶように配列したことにより、ビードコアにおける層崩れを回避し、ビード部の変形を効果的に抑制することを可能にしたのである。
【０００９】
本発明において、ビードコアの断面形状は実質的に五角形であることが好ましい。これにより、ビード部の変形をより効果的に抑制することができる。また、ビードコアの底辺のタイヤ軸方向に対する傾斜角度は１５°であることが好ましい。つまり、ビード部の変形を効果的に抑制するビードコア構造は、チューブレス構造を有する重荷重用タイヤのようにシール性や更生後のリム組み性が重視される用途において好適であり、そのようなタイヤはビードシートのテーパー角度が１５°に設定されたリムに装着されるのが一般的である。勿論、本発明は小形トラック用タイヤや乗用車用タイヤにも適用可能であることは言うまでもない。
【００１０】
ビードコア上に配置されるビードフィラーは、ビードコアのタイヤ軸方向外側部分に隣接する内層と、ビードコアのタイヤ軸方向内側部分及び内層に隣接する中間層と、該中間層に隣接する外層とから構成し、内層を中間層よりも硬くし、中間層を外層よりも硬くすることが好ましい。これにより、ビードコアのタイヤ軸方向外側部分を補強し、ビードコアにおける層崩れをより確実に回避することができる。
【００１１】
更に、ビードコア及び該ビードコア上に配置されるビードフィラーを包み込むように複数本のスチールコードを含む補強層をビード部に埋設することが好ましい。このような補強構造を上記ビードコアに組み合わせることにより優れたタイヤ性能を発揮することができる。
【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。本実施形態の空気入りタイヤは、チューブレス構造を有する重荷重用タイヤである。
【００１３】
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が装架されている。カーカス層４はビードコア５の廻りにタイヤ内側から外側へ巻き上げられている。ビードコア５上には高硬度のゴム組成物からなるビードフィラー６が配置されている。更に、ビード部３にはタイヤ周方向に対して傾斜する複数本のスチールコードを含む補強層７がビードコア５及びビードフィラー６を包み込むように埋設されている。
【００１４】
一方、トレッド部１におけるカーカス層４の外周側には複数層のベルト層８が埋設されている。これらベルト層８はタイヤ周方向に対して傾斜する補強コードを含み、ベルト層８のうち中間の２層の補強コードが層間で互いに交差するように配置されている。
【００１５】
図１に示すチューブレス構造を有する重荷重用タイヤは、ビードシートのテーパー角度が１５°に設定されたリムに装着されるため、ビードコア５の底辺のタイヤ軸方向に対する傾斜角度θが１５°に設定されている。
【００１６】
図２は上記空気入りタイヤのビードコアを拡大して示すものであり、図３はその変形例である。つまり、図２はθ＝１５°の場合であり、図３はθ＝０°の場合である。図２及び図３において、ビードコア５は、円形断面を有する少なくとも１本のスチールワイヤＳを最密状態（俵積み）で層状に巻回してなる環状体である。より具体的には、ビードコア５は７層の積層構造を有し、各層におけるスチールワイヤＳの巻回数がタイヤ径方向内側から外側に向かって順次７本、７本、７本、６本、５本、４本、３本になっている。
【００１７】
ここで、ビードコア５の層の延長方向に沿って測定されるビードコア幅Ｗの中央位置Ｗｃを境にしてタイヤ軸方向内側の領域Ｗｉに含まれるスチールワイヤＳの総断面積はタイヤ軸方向外側の領域Ｗｏのそれよりも大きくなるように設定され、ビードコア５の層の延長方向と直交する方向に沿って測定されるビードコア高さＨの中央位置Ｈｃを境にしてタイヤ径方向内側の領域Ｈｉに含まれるスチールワイヤＳの総断面積はタイヤ径方向外側の領域Ｈｏのそれよりも大きくなるように設定されている。図２及び図３において、領域Ｗｉには２１．５本分のスチールワイヤＳが含まれ、領域Ｗｏには１７．５本分のスチールワイヤＳが含まれ、一方、領域Ｈｉには２４本分のスチールワイヤＳが含まれ、領域Ｈｏには１５本分のスチールワイヤＳが含まれている。更に、ビードコア５の各層のタイヤ軸方向最外側に位置するスチールワイヤＳは単一の直線Ｌ上に連続的に並ぶように配列されている。
【００１８】
本発明者は、タイヤをインフレートときに六角形の断面形状を有するビードコアに生じる応力の分布について調べたところ、図４に示すように、ビードコアのタイヤ軸方向内側部分に生じる応力Ｆが相対的に大きく、ビードコアのタイヤ軸方向外側部分に生じる応力Ｆが相対的に小さいことを確認した。そこで、ビードコアにおける応力分布を均一化するために、ビードコア５のタイヤ軸方向内側かつタイヤ径方向内側の部分（領域Ｗｉと領域Ｈｉとが重複する領域）に存在するスチールワイヤＳを相対的に多くしたビードコア構造を採用する。つまり、より大きな応力Ｆが生じる部分により多くのスチールワイヤＳを配置するのである。
【００１９】
また、ビードコア５のタイヤ軸方向内側かつタイヤ径方向内側の部分に存在するスチールワイヤＳを相対的に多くしたビードコア構造を採用することに加えて、ビードコア５の各層のタイヤ軸方向最外側に位置するスチールワイヤＳを単一の直線Ｌ上に連続的に並ぶように配列することにより、ビードコア５における層崩れを回避し、ビード部５の変形を効果的に抑制することができる。つまり、ビードコア５の各層のタイヤ軸方向最外側に位置するスチールワイヤＳが単一の直線Ｌ上に連続的に並ぶように配列しておらず、例えば、直線Ｌの途中でスチールワイヤＳが欠落していると、その欠落部分を起点としてビードコア５に層崩れを生じ易くなる。
【００２０】
なお、ビードコア５の各層のタイヤ軸方向最外側に位置する全てのスチールワイヤＳが単一の直線Ｌ上に連続的に並ぶように配列されていることが望ましいが、タイヤ径方向最内側の層のタイヤ軸方向最外側（図中、右端）に位置するスチールワイヤＳは欠落させても良い。また、単一の直線Ｌ上に並ぶスチールワイヤＳはその断面中心が厳密に直線Ｌ上に存在する必要はなく製造誤差等により若干ずれていても良い。但し、両端のスチールワイヤＳの断面中心を通る直線Ｌに対して中間のスチールワイヤＳが重なるような配列であることが必要である。
【００２１】
上記空気入りタイヤにおいて、ビードコア５の断面形状は実質的に五角形になっている。ビードコア５の断面形状を図示のような五角形とした場合、応力分布を均一化する効果と層崩れを防止する効果を最大限に発揮し、ビード部３の変形を効果的に抑制することができる。特に、ビードコア５のタイヤ軸方向最内側の層が最も多くのスチールワイヤＳを含むような配列とした場合、ビード部３におけるビードコア５の位置を適正化し、ビード部３の変形を効果的に抑制することができる。
【００２２】
そして、チューブレス構造を有する重荷重用タイヤにおいて、ビードコア５の底辺のタイヤ軸方向に対する傾斜角度を１５°とすることにより、ビード部３の変形を効果的に抑制し、シール性や更生後のリム組み性を改善することができる。
【００２３】
図５及び図６はそれぞれ本発明の空気入りタイヤにおけるビードフィラーの変形例を示すものである。図５及び図６において、ビードフィラー６は、ビードコア５のタイヤ軸方向外側部分に隣接する内層６ａと、ビードコア５のタイヤ軸方向内側部分及び内層６ａに隣接する中間層６ｂと、該中間層６ｂに隣接する外層６ｃとから構成されている。内層６ａは中間層６ｂよりも硬いゴム組成物から構成され、中間層６ｂは外層６ｃよりも硬いゴム組成物から構成されている。このように内層６ａを中間層６ｂよりも硬くし、中間層６ｂを外層６ｃよりも硬くすることにより、ビードコア５のタイヤ軸方向外側部分を補強し、ビードコア５における層崩れをより確実に回避することができる。
【００２４】
ここで、内層６ａのＪＩＳ硬さは７０〜９０とし、中間層６ｂのＪＩＳ硬さは５０〜８５とし、外層６ｃのＪＩＳ硬さは３０〜７０とすることが望ましい。また、内層６ａのＪＩＳ硬さと中間層６ｂのＪＩＳ硬さとの差は１０〜２０とし、中間層６ｂのＪＩＳ硬さと外層６ｃのＪＩＳ硬さとの差は１０〜２０とすることが望ましい。ＪＩＳ硬さはＪＩＳ  Ｋ６２５３に規定されるデュロメータ硬さ試験に準拠し、デュロメータ（タイプＡ）を用いて測定される硬さである。
【００２５】
なお、ビードフィラー６にはビードコア５の構成に対応させて図５や図６の構成を採用することが好ましいが、ビードフィラー６を単一のゴム組成物から構成したり、ビードフィラー６を２種類のゴム組成物から構成することも可能である。
【００２６】
上記空気入りタイヤでは、ビードコア５及びビードフィラー６を包み込むように複数本のスチールコードを含む補強層７をビード部３に埋設しているが、このような補強構造を上述のビードコア５に組み合わせた場合、ビード部３の形状安定性を著しく向上し、優れたタイヤ性能を発揮することができる。補強層７に含まれるスチールコードのタイヤ周方向に対する傾斜角度は０°〜３０°の範囲にすれば良い。
【実施例】
【００２７】
タイヤサイズ１１Ｒ２２．５  １４ＰＲで、直径１．５５ｍｍの円形断面を有する１本のスチールワイヤを最密状態で層状に巻回してなる環状のビードコアを備えた空気入りタイヤにおいて、ビードコアの構造を表１のように種々異ならせた従来例１〜３及び実施例１，２の空気入りタイヤを製作した。
【００２８】
従来例１のタイヤは、六角形の断面形状を有するビードコアを備えたものである。従来例２，３のタイヤは、六角形の断面形状を有するビードコアからタイヤ軸方向外側かつタイヤ径方向外側に位置する一部のスチールワイヤを欠落させた異形断面を有するビードコアを備えたものである。実施例１，２のタイヤは、五角形の断面形状を有するビードコアを備えたものである。
【００２９】
これら試験タイヤについて、下記の方法により、水圧破壊強度及びビード変形量を評価し、その結果を表１に併せて示した。
【００３０】
水圧破壊強度：
試験タイヤの内部に水圧を負荷し、破壊を生じるまでの最大水圧を測定した。評価結果は、従来例１を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど水圧破壊強度が高いことを意味する。
【００３１】
ビード変形量：
室内ドラム試験機を用い、空気圧７６０ｋＰａ、荷重３５ｋＮの条件で、各試験タイヤについて２００００ｋｍのドラム試験走行を実施し、その走行前後におけるビードベースのテーパー角度の変化量（°）を求めた。評価結果は、測定値の逆数を用い、従来例１を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほどビード変形量が小さいことを意味する。
【００３２】
【表１】
0005071137.tif 000002
【００３３】
表１から明らかなように、実施例１のタイヤは、スチールワイヤの巻回数を５４とした従来例１，２との対比において、水圧破壊強度が高く、ビード変形量が少ないものであった。一方、実施例２のタイヤは、スチールワイヤの巻回数を４６とした従来例３との対比において、水圧破壊強度が高く、ビード変形量が少ないものであった。また、実施例２のタイヤは、スチールワイヤの巻回数を従来例１よりも減らしているにも拘らず、ビード変形量が従来例１よりも少ないものとなっていた。
【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】本発明の空気入りタイヤにおけるビードコアの変形例を示す断面図である。
【図４】タイヤをインフレートしたときに六角形の断面形状を有するビードコアに生じる応力の分布を説明するためのビード部の断面図である。
【図５】本発明の空気入りタイヤにおけるビードフィラーの変形例を示す断面図である。
【図６】本発明の空気入りタイヤにおけるビードフィラーの他の変形例を示す断面図である。
【図７】試験タイヤに採用したビードコアを示し、（ａ）は従来例１の構造であり、（ｂ）は従来例２の構造であり、（ｃ）は実施例１の構造であり、（ｄ）は従来例３の構造であり、（ｅ）は実施例２の構造である。
【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  ビードフィラー
７  補強層
８  ベルト層
Ｓ  スチールワイヤ
【図１】
0005071137.tif 000003
【図２】
0005071137.tif 000004
【図３】
0005071137.tif 000005
【図４】
0005071137.tif 000006
【図５】
0005071137.tif 000007
【図６】
0005071137.tif 000008
【図７】
0005071137.tif 000009