JP2007022107A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】 カーカスプライの枚数の制約を受けることなく、カーカスプライの引き抜けと端部の歪を防止して、ビード部耐久性を向上させた空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】 空気入りタイヤは、ビードコア４を埋設した一対のビード部１と、プライコード２をゴム被覆してなり、一対のビード部間にわたってトロイド状に延びるカーカスプライ３とを具える。カーカスプライ３は、両ビード部間をトロイド状に延び、ビードコア４のタイヤ径方向外側を通り、ビードコアの周りにタイヤ幅方向内側から外側に向かって折り返された第１のプライ部分５と、両ビード部間をトロイド状に延び、ビードコア４のタイヤ幅方向外側を通る第２のプライ部分６とを有する。第１プライ部分５及び第２プライ部分６は、タイヤ周方向に沿って交互に配置される。
【選択図】 図１

Description

この発明は、一対のビード部と、プライコードをゴム被覆してなり、前記一対のビード部間にわたってトロイド状に延びる少なくとも１枚のカーカスプライとを具える空気入りタイヤに関し、特にかかるタイヤのカーカスプライ端部に発生する歪を低減して、ビード部の耐久性の向上を図る。

一般的な空気入りタイヤにあっては、タイヤの負荷転動にカーカスの引き抜けを防止するために、十分な周方向剛性を有するビードコアの周りに、タイヤ幅方向内側から外側に向かってカーカスプライを折り返し、カーカスプライの端部を、リムラインのタイヤ径方向外側にあるゴム部材中に埋込むことで、ビードコアにカーカスプライを強固に固定している。このような従来技術にあっては、タイヤの内圧充填及び負荷転動に起因して、ビード部内のカーカスプライに、タイヤの径方向外側及び幅方向外側に向かう張力が加わる。かかる張力が加わると、ビードコアの周方向への変形が困難なことから、カーカスプライはビードコアへの巻き付けを解く方向に移動し、ビードコアが捩られる。ビードコアが捩られると、サイドウォール部がタイヤ幅方向外側に膨らみ、リムフランジを支点として倒れ込み変形を繰り返す。この結果、ビード部のリムへの接触域よりもタイヤ径方向外側に位置するカーカスプライの端部に特に応力が集中しやすく、ここからセパレーションを生じ、カーカスプライの折返し部に沿って進行するおそれがあった。

このような倒れ込み変形を防止するため、従来より、ビードコアの回りに幅方向内側から外側に向かって折り返したインナープライと、ビードコアの回りに幅方向外側から内側に向かって折り返したアウタープライとの２枚のカーカスプライからなる、いわゆる１アップ１ダウン構成により、ビードコアを捩ろうとする力を互いに打ち消し合わせたタイヤが提案されている（例えば特許文献１〜４参照）。

特開２００４−２１７０４２号公報 特開平５−３０５８０３号公報 特開平４−２７８８１１号公報 特開平２−３４４１０号公報

特許文献１〜４に記載されたタイヤは、カーカスプライの端部をビードコア周辺に配置したので、サイドウォール部の倒れ込み変形の影響が少なく、応力集中によってプライ端部からセパレーションの発生するおそれがない。しかし、特許文献１〜４に記載されたタイヤは、２枚のカーカスプライを有することが必須であり、軽量化が困難な上、構造設計の自由度が限定される。

したがって、この発明は、従来技術が抱えるこのような問題点を解決することを課題とするものであり、その目的は、カーカスプライの枚数の制約を受けることなく、カーカスプライの引き抜けと端部の歪を防止して、ビード部耐久性を向上させた空気入りタイヤを提供することにある。

前記の目的を達成するため、この発明は、ビードコアを埋設した一対のビード部と、プライコードをゴム被覆してなり、前記一対のビード部間にわたってトロイド状に延びる少なくとも１枚のカーカスプライとを具える空気入りタイヤにおいて、前記カーカスプライのうちの１枚のカーカスプライは、両ビード部間をトロイド状に延び、ビードコアのタイヤ径方向外側を通り、ビードコアの周りにタイヤ幅方向内側から外側に向かって折り返された第１のプライ部分と、両ビード部間をトロイド状に延び、ビードコアのタイヤ幅方向外側を通る第２のプライ部分とを有し、前記第１及び第２のプライ部分は、タイヤ周方向に沿って交互に配置されることを特徴とする空気入りタイヤである。この構成によれば、応力の集中しやすいカーカスプライの端部をビードコア周辺に配置したので、サイドウォール部の倒れ込み変形の影響が少なく、応力集中によるプライ端部からのセパレーションの発生のおそれがない。しかも、同一カーカスプライ内に、ビードコアの回りに幅方向内側から外側に向かって折り返した第１プライ部分と、これとは反対に外側から内側に延びる第２プライ部分とが交互に存在しており、内圧充填及びタイヤの負荷転動に伴ってカーカスプライに作用する張力は第１プライ部分及び第２プライ部分の両方に加わるので、カーカスプライの枚数に制限がなく、カーカスプライが１枚の場合でも第２プライ部分に加わる張力によりサイドウォール部の倒れ込み変形を有効に抑制できる。

また、第１プライ部分及び第２プライ部分は、タイヤの最大幅位置よりもタイヤ径方向外側では同一のカーカスラインを有することが好ましい。ここで、「カーカスライン」とは、タイヤ幅方向断面内におけるカーカスプライの通り道あるいはカーカスプライの厚み中心位置をつないだ仮想線である

さらに、第１プライ部分及び第２プライ部分はそれぞれ１〜１０本のプライコードで構成されることが好ましい。

さらにまた、第１プライ部分の端部は第２プライ部分のタイヤ幅方向内側に位置することが好ましい。

加えて、第１プライ部分の端部はビードコアのタイヤ径方向外側に位置することが好ましい。

また、平行配列された複数本のコードをゴム被覆してなる少なくとも１枚の補強層を、その少なくとも一部がカーカスに沿うように配設することが好ましく、この場合には、補強層のうちの少なくとも１枚は前記第２プライ部分の端部を覆って延びることがさらに好ましい。

この発明によれば、カーカスプライ端部の歪の発生とサイドウォール部の倒れ込み変形が抑制されるので、空気入りタイヤの耐久性が向上する。

次に、図面を参照しつつ、この発明の実施の形態を説明する。図１は、この発明に従う代表的な空気入りタイヤ（以下「タイヤ」という。）のビード部の破断斜視図であり、図２は、図１のタイヤの幅方向左半断面図である。

この発明のタイヤは、一対のビード部１と、プライコード２をゴム被覆してなる少なくとも１枚（図１及び２では１枚）のカーカスプライ３とを具える。ビード部１にはビードコア４が埋設されている。カーカスプライ３は一方のビード部から他方のビード部までトロイド状に延び、その両端部がビードコア４に係留されている。なお、明確化のために図示は省略したが、この発明のタイヤが、補強ベルト層、スティフナー等の通常のタイヤに必要とされる構成要素を具えることは言うまでもない。

そして、この発明の構成上の主な特徴は、カーカスプライ３は、両ビード部１の間をトロイド状に延び、ビードコア４のタイヤ径方向外側を通り、ビードコア４の周りにタイヤ幅方向内側から外側に向かって折り返された第１のプライ部分５と、両ビード部１の間をトロイド状に延び、ビードコア４のタイヤ幅方向外側を通る第２のプライ部分６とを有すること、第１プライ部分５及び第２プライ部分６を、タイヤ周方向に沿って交互に配置することにある。

タイヤの内圧充填及び負荷転動に起因して、カーカスプライの端部には応力が集中し、歪が発生しやすい。この発明では、応力の集中しやすいカーカスプライの端部をビードコア周辺に配置したので、サイドウォール部の倒れ込み変形の影響が少なく、応力集中によるプライ端部からのセパレーションの発生のおそれがない。

また、前記のように、１アップ１ダウン構成とした従来のタイヤでは、ビードコアを捩ろうとする力をインナープライとアウタープライが互いに打ち消し合うことで、サイドウォール部の倒れ込み変形を抑制することができたが、１アップ１ダウン構成には２枚のカーカスプライが必須であり、軽量化及び構造設計の自由度が制限される。これに対し、この発明のタイヤでは、１枚のカーカスプライ中に、ビードコアを反時計回りに捩ろうとする第１プライ部分と、ビードコアを時計回りに捩ろうとする第２プライ部分とが並存しているので、これら第１及び第２プライ部分が、ビードコアを捩ろうとする力を互いに打ち消し合う。そして、１枚のプライでもサイドウォール部の倒れ込み変形を有効に防止することができるので、容易に軽量化を達成することができる上、構造設計の自由度が高い。

次に、この発明に従うタイヤの製造方法の一例を説明する。
この発明に従うタイヤの製造には、剛体コアを周方向に割出し作動させながら、その外周面上にカーカスコードを剛体コアの軸線方向に延在させて貼着する、いわゆるコア製法又は三次元製法と呼ばれるものが用いられる。このようなコア製法に用いる装置は、例えば本願人による特開２０００−５２４４８号公報に記載されており、この発明においても、前記公報に記載されたものと基本的に同様の装置を用いることができる。

図３〜６は、図１に示すタイヤの製造工程を示す。まず、図３に示すように、剛体コア７の上に、第１プライ部分５となるべきプライコード２ａを全周にわたって貼り付ける。このとき、後の工程で第２プライ部分６となるべきプライコード２ｂを貼り付けるための所定の周方向間隔を空けておく。次に、図４に示すように、カーカスプライ端部に相当する位置にリング状に形成されたビードコア４を配置する。ビードコア４の下方には第１プライ部分５の端部が突出しているので、これを図示しないブラダ、プッシャー等の折返し手段を用いてビードコア４の周りに巻き付け、図５に示すような状態を形成する。次いで、先の工程で空けられている所定の周方向間隔内に、第２プライ部分６となるべきプライコード２ｂを全周にわたって貼り付けると、図６に示すように、図１に示すタイヤのビード部構造が得られる。これに、未加硫のゴムストリップを巻回積層し、補強ベルト層、トレッド部等の他のタイヤ構成要素を取り付け、成型金型内で加硫成型を行えば、この発明のタイヤが得られる。

また、第１プライ部分５及び第２プライ部分６は、図２に示すように、タイヤの最大幅位置Ｍよりもタイヤ径方向外側では同一のカーカスラインを有していることが好ましい。換言すれば、第１プライ部分５のカーカスラインと第２プライ部分６のカーカスラインとの分岐点が、最大幅位置Ｍよりもタイヤ径方向内側に位置することが好ましい。最大幅位置Ｍよりもタイヤ径方向外側ではカーカスラインが一つとなるので、プライ間のせん断歪が少なくなり、分岐点よりもタイヤ径方向内側では第１プライ部分及び第２プライ部分が張力を分担するので、耐久性が一層向上するからである。

さらに、第１プライ部分５及び第２プライ部分６を、それぞれ１〜１０本のプライコードで構成することが好ましい。第１プライ部分５及び第２プライ部分６を１０本超のプライコードで構成すると、これらの部分の周方向長さが大きくなり、ビードコア４を捩ろうとする力を互いに打ち消し合う効果が低下するからである。かかる効果を高める観点からは、第１プライ部分５及び第２プライ部分６の部分の周方向長さが短いほど、すなわちこれらの部分を構成するプライコードの本数が少ないほど好ましく、１本のプライコードで構成することが最も好ましい。また、第１プライ部分５を構成するプライコードの本数と第２プライ部分６を構成するプライコードの本数とは、図１に示すように同じであってもよいが、異なっていてもよい。しかし、ビードコアを捩ろうとする力を互いに打ち消し合う効果を高める観点からは、第１プライ部分５と第２プライ部分６とに加わる張力を等しくすることが好ましく、したがって、第１プライ部分５を構成するプライコードの本数と第２プライ部分６を構成するプライコードの本数を同数とすることが好ましい。なお、図示は省略するが、この発明のタイヤの製造に当たっては、１本のプライコードを剛体コア上に折り返しながら往復させて貼り付けることもできる。この場合には、実際には第１プライ部分及び第２プライ部分を構成するプライコードの本数はいずれも１本であるが、便宜上、剛体コアの周方向への割出し作動により形成される、周方向に沿って延びるプライコードの部分を除外して考え、ラジアル方向に延びるプライコードの部分の数をもってプライコードの本数と呼ぶものとする。

さらにまた、第１プライ部分５の端部８は第２プライ部分６のタイヤ幅方向内側に位置すること、すなわち、タイヤ幅方向断面にて、第２プライ部分６が第１プライ部分５の端部８を覆うように延びることが好ましい。第２プライ部分６が第１プライ部分５の端部８を拘束するので、第１プライ部分５に張力が加わっても、これがタイヤ径方向外側に引き抜けるのを有効に防止できるからであり、また、第２プライ部分６自体は、図示しないリムとビードコア４の間に挟みこまれるので、やはり引き抜けが防止できるからである。第１プライ部分５の端部８は、図２に示すように、ビードコア４のタイヤ幅方向外方にあってもよいが、図７に示すように、タイヤ径方向外側に延ばすこともできる。従来のタイヤと異なり、端部８は第２プライ部分６で覆われており、応力が第１プライ部分５と第２プライ部分６とに分散されるので、プライ端部８を比較的径方向外側に配置してもプライ端部への応力の集中を回避できる。

図８は、この発明に従う他の実施態様のタイヤのビード部のタイヤ幅方向断面を示す。この実施態様では、第１プライ部分５は、ビードコア４の周りにタイヤ幅方向内側から外側に向かって折り返され、ビードコア４の幅方向最外端の外方を通り、端部８がビードコア４のタイヤ径方向外側に位置するようにタイヤ幅方向外側から内側に向かって折り返されている。このように、第１プライ部分５をビードコア４に巻き付けるように折り返せば、ビードコア４による第１プライ部分５の係留効果が高まり、第１プライ部分５の引き抜けが防止できるので、ビード部耐久性が一層向上する。さらに、第２プライ部分６で第１プライ部分５の端部８を覆うことができるので、プライ端部への応力の集中を回避できる。

また、図９に示すように、平行配列された複数本のコードをゴム被覆してなる少なくとも１枚の補強層９を、その少なくとも一部がカーカスプライ３に沿うように配設することが好ましい。かかる補強層９は、カーカスプライ３に加わる張力を分散して負担するので、カーカスプライ３の引き抜けが一層有効に防止されるからである。かかる補強層９としては、タイヤ周方向に対して比較的小さな角度で延在するスチールコード又は有機繊維コードをゴム被覆したものが特に好適であり、例えば３＋８の撚りスチールコードや１２６０ｄ／２の６６ナイロンコードのゴム引き層、又はこれらの複数層をコードの延在方向が互いに交差するように積層したもの等を挙げることができるが、これに限定されない。

さらに、補強層９の配設位置は、図９の例に限定されず、図１０に示すように、第１プライ部分５のタイヤ幅方向外側に１層、第２プライ部分６のタイヤ幅方向外側に１層を配設してもよく、図１１に示すように、１層の補強層９でビードコア４及びプライ端部の全体を覆ってもよい。また、図１２及び１３に示すように、応力の集中しやすいプライ端部に沿わせて２枚以上の補強層を配置すれば、張力を分散する効果が高まり、ビード部耐久性が一層向上する。

なお、上述したところは、この発明の実施形態の一部を示したにすぎず、この発明の趣旨を逸脱しない限り、これらの構成を相互に組み合わせたり、種々の変更を加えたりすることができる。例えば、カーカスプライが１枚の場合を例にとって説明を行ったが、タイヤに要求される強度に応じて、第１プライ部分及び第２プライ部分を具えるカーカスプライのタイヤ幅方向内側又は外側に１枚又はそれ以上のカーカスプライを配設することもできる。

次に、この発明に従う空気入りタイヤを試作し性能評価を行ったので、以下に説明する。

実施例のタイヤは、タイヤサイズが１１Ｒ２２．５のトラック及びバス用１５°テーパーラジアルタイヤであり、図７に示すようなビード部構造を有しており、カーカスは１枚のカーカスプライで構成されており、このカーカスプライの第１プライ部分及び第２プライ部分はそれぞれ１本のプライコードで構成されている。

比較のため、タイヤサイズが実施例のタイヤと同じであり、実施例のタイヤと同じプライコードでカーカスプライを構成しているものの、カーカスプライの全ての端部が六角形のビードコアの回りをタイヤ幅方向内側から外側に折り返されて巻き付けられた従来例のタイヤについても併せて試作した。

前記各供試タイヤを、サイズ８．２５×２２．５のリムに装着してタイヤ車輪とし、このタイヤ車輪に空気圧７００ｋＰａ（相対圧）を適用し、走行速度６０ｋｍ／ｈ、タイヤ負荷荷重２９．４ｋＮの条件下でドラム試験機上を１０，０００ｋｍ走行させた後、タイヤを解体してカーカス端部に発生した歪を測定した。歪の測定は、タイヤの外面に、リムフランジ高さより１０ｍｍの間隔で基準線を引き、２９．４ｋＮの荷重をタイヤに加え、その前後におけるカーカスプライ端部に対応する位置における基準線間の距離の変化量を測定し、この測定値によって評価した。

この結果、実施例のタイヤは、従来例のタイヤに比べて、カーカス端部に発生した歪が５％少ないことが分かった。したがって、実施例のタイヤは、従来例のタイヤに比べて、ビード部耐久性が向上する。

以上の説明から明らかなように、この発明によって、カーカスプライの枚数の制約を受けることなく、カーカスプライの引き抜けと端部の歪を防止して、ビード部耐久性を向上させた空気入りタイヤを提供することが可能となった。

この発明に従う代表的な空気入りタイヤのビード部の破断斜視図である。 図１に示すタイヤのタイヤ幅方向左半断面図である。 この発明の製造工程を説明するための図である。 この発明の製造工程を説明するための図である。 この発明の製造工程を説明するための図である。 この発明の製造工程を説明するための図である。 この発明に従う他の空気入りタイヤのビード部のタイヤ幅方向断面図である。 この発明に従う他の空気入りタイヤのビード部のタイヤ幅方向断面図である。 この発明に従う他の空気入りタイヤのビード部のタイヤ幅方向断面図である。 この発明に従う他の空気入りタイヤのビード部のタイヤ幅方向断面図である。 この発明に従う他の空気入りタイヤのビード部のタイヤ幅方向断面図である。 この発明に従う他の空気入りタイヤのビード部のタイヤ幅方向断面図である。 この発明に従う他の空気入りタイヤのビード部のタイヤ幅方向断面図である。

符号の説明

１ ビード部
２、２ａ、２ｂ プライコード
３ カーカスプライ
４ ビードコア
５ 第１プライ部分
６ 第２プライ部分
７ 剛体コア
８ 第１プライ部分の端部
９ 補強層

Claims (8)

1. ビードコアを埋設した一対のビード部と、プライコードをゴム被覆してなり、前記一対のビード部間にわたってトロイド状に延びる少なくとも１枚のカーカスプライとを具える空気入りタイヤにおいて、
   前記カーカスプライのうちの１枚のカーカスプライは、両ビード部間をトロイド状に延び、ビードコアのタイヤ径方向外側を通り、ビードコアの周りにタイヤ幅方向内側から外側に向かって折り返された第１のプライ部分と、両ビード部間をトロイド状に延び、ビードコアのタイヤ幅方向外側を通る第２のプライ部分とを有し、
   前記第１及び第２のプライ部分は、タイヤ周方向に沿って交互に配置されることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記第１プライ部分及び第２プライ部分は、タイヤの最大幅位置よりもタイヤ径方向外側では同一のカーカスラインを有する、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記第１プライ部分は１〜１０本のプライコードで構成される、請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記第２プライ部分は１〜１０本のプライコードで構成される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の空気入りタイヤ。
5. 前記第１プライ部分の端部は前記第２プライ部分のタイヤ幅方向内側に位置する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の空気入りタイヤ。
6. 前記第１プライ部分の端部は前記ビードコアのタイヤ径方向外側に位置する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の空気入りタイヤ。
7. 平行配列された複数本のコードをゴム被覆してなる少なくとも１枚の補強層を、その少なくとも一部がカーカスに沿うように配設してなる、請求項１〜６のいずれか一項に記載の空気入りタイヤ。
8. 前記補強層のうちの少なくとも１枚は前記第２プライ部分の端部を覆って延びる、請求項７に記載の空気入りタイヤ。

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