JP2009190470A - Pneumatic tire - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to a pneumatic tire having an annular bead core formed by winding at least one steel wire having a circular cross section in a close-packed state in a layered manner, and more specifically, effectively suppressing deformation of a bead portion. The present invention relates to a pneumatic tire.
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)。 In a pneumatic tire, an annular bead core is used in which at least one steel wire having a circular cross section is wound in layers in a close-packed state. In particular, in heavy-duty pneumatic tires, bead cores having a hexagonal cross-sectional shape are widely used (see, for example, Patent Document 1).
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)。 Further, in order to make the stress distribution in the bead core uniform, an irregular cross-section in which a part of the steel wire located outside the tire axial direction and the tire radial direction in the cross-sectional view is omitted from the bead core having a hexagonal cross-sectional shape. The bead core which has is proposed (for example, refer patent document 2).
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。
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。 An object of the present invention is to provide a pneumatic tire that can effectively suppress deformation of a bead portion.
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。 In order to achieve the above object, a pneumatic tire according to the present invention is a pneumatic tire including an annular bead core formed by winding at least one steel wire having a circular cross section in a close-packed state in a layered manner. The bead core layer has a total cross-sectional area of the steel wire included in the inner region in the tire axial direction with respect to the center position of the bead core width measured along the extending direction of the layer larger than the outer region in the tire axial direction. The total cross-sectional area of the steel wire included in the inner area in the tire radial direction with the central position of the bead core height measured along the direction orthogonal to the extending direction of the tire being larger than the outer area in the tire radial direction The steel wires located on the outermost side in the tire axial direction of each layer of the bead core are arranged so as to be continuously arranged on a single straight line. It is intended.
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。 The present inventor investigated the distribution of stress generated in the bead core having a hexagonal cross-sectional shape when the tire is inflated. As a result, the stress generated in the inner portion of the bead core in the tire axial direction is relatively large. In order to confirm that the stress generated in the outer part is relatively small and to cope with such stress distribution, the steel wire existing in the inner part of the bead core in the tire axial direction and in the tire radial direction is relatively increased. We have studied earnestly about the bead core structure. As a result, the bead core structure in which the steel wires existing in the inner portion of the bead core in the tire axial direction and in the tire radial direction are relatively increased is effective for uniform stress distribution, but the cross-sectional shape is distorted. It has been found that the bead core tends to collapse and the deformation of the bead portion cannot be sufficiently suppressed.
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。 Therefore, the present invention employs a bead core structure in which the steel wires existing in the inner portion of the bead core in the tire axial direction and in the tire radial direction are relatively increased, and the steel positioned at the outermost side in the tire axial direction of each layer of the bead core. By arranging the wires so as to be continuously arranged on a single straight line, it is possible to avoid layer collapse in the bead core and to effectively suppress deformation of the bead portion.
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。 In the present invention, it is preferable that the cross-sectional shape of the bead core is substantially a pentagon. Thereby, a deformation | transformation of a bead part can be suppressed more effectively. The inclination angle of the bottom side of the bead core with respect to the tire axial direction is preferably 15 °. In other words, the bead core structure that effectively suppresses deformation of the bead part is suitable for applications in which sealing performance and rim assembly after rehabilitation are important, such as a heavy duty tire having a tubeless structure. In general, the bead seat is mounted on a rim having a taper angle of 15 °. Of course, it goes without saying that the present invention is also applicable to small truck tires and passenger car tires.
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。 The bead filler disposed on the bead core includes an inner layer adjacent to the outer side portion of the bead core in the tire axial direction, an intermediate layer adjacent to the inner side portion and the inner layer of the bead core in the tire axial direction, and an outer layer adjacent to the intermediate layer. The inner layer is preferably harder than the intermediate layer, and the intermediate layer is preferably harder than the outer layer. Thereby, the tire axial direction outer side part of a bead core can be reinforced, and the layer collapse in a bead core can be avoided more reliably.
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。 Furthermore, it is preferable to embed a reinforcing layer including a plurality of steel cords in the bead portion so as to wrap the bead core and the bead filler disposed on the bead core. By combining such a reinforcing structure with the bead core, excellent tire performance can be exhibited.
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。 Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows a pneumatic tire according to an embodiment of the present invention. The pneumatic tire of the present embodiment is a heavy duty tire having a tubeless structure.
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。
In FIG. 1, 1 is a tread portion, 2 is a sidewall portion, and 3 is a bead portion. A carcass layer 4 is mounted between the pair of left and right bead portions 3 and 3. The carcass layer 4 is wound up around the
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。 On the other hand, a plurality of belt layers 8 are embedded on the outer peripheral side of the carcass layer 4 in the tread portion 1. These belt layers 8 include reinforcement cords that are inclined with respect to the tire circumferential direction, and the middle two layers of the reinforcement cords of the belt layer 8 are disposed so as to intersect each other between the layers.
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。
Since the heavy duty tire having the tubeless structure shown in FIG. 1 is mounted on a rim having a bead seat taper angle set to 15 °, the inclination angle θ of the bottom side of the
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。
FIG. 2 is an enlarged view of the bead core of the pneumatic tire, and FIG. 3 is a modification thereof. That is, FIG. 2 shows the case of θ = 15 °, and FIG. 3 shows the case of θ = 0 °. 2 and 3, the
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。
Here, the total cross-sectional area of the steel wire S included in the region Wii on the inner side in the tire axial direction with respect to the central position Wc of the bead core width W measured along the extending direction of the layer of the
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。 The present inventor examined the distribution of stress generated in the bead core having a hexagonal cross-sectional shape when the tire is inflated. As shown in FIG. 4, the stress F generated in the inner portion in the tire axial direction of the bead core is relatively It was confirmed that the stress F generated in the outer portion of the bead core in the tire axial direction was relatively small. Therefore, in order to make the stress distribution in the bead core uniform, a relatively large amount of steel wire S is present in a portion inside the tire core in the tire axial direction and inside in the tire radial direction (a region where the region Wi and the region Hi overlap). Adopted bead core structure. That is, more steel wires S are arranged in a portion where a larger stress F is generated.
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。
Further, in addition to adopting a bead core structure in which the steel wires S present in the inner portion in the tire axial direction and in the tire radial direction of the
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。
It is desirable that all the steel wires S positioned on the outermost side in the tire axial direction of each layer of the
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。
In the pneumatic tire described above, the cross-sectional shape of the
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。
In the heavy duty tire having a tubeless structure, the inclination angle of the bottom of the
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。
5 and 6 each show a modification of the bead filler in the pneumatic tire of the present invention. 5 and 6, the
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。
Here, the JIS hardness of the inner layer 6a is preferably 70 to 90, the JIS hardness of the
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。
The
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。
In the pneumatic tire, the reinforcing layer 7 including a plurality of steel cords is embedded in the bead portion 3 so as to wrap the
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。 Table 1 shows the structure of a bead core in a pneumatic tire having an annular bead core formed by winding a steel wire having a circular cross section with a diameter of 1.55 mm in a tire size 11R22.5 14PR in a close-packed state in a layered state. The pneumatic tires of the conventional examples 1 to 3 and the examples 1 and 2 were made different as described above.
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。 The tire of Conventional Example 1 includes a bead core having a hexagonal cross-sectional shape. The tires of the conventional examples 2 and 3 are provided with a bead core having a deformed cross section in which a part of the steel wire located on the outer side in the tire axial direction and the outer side in the tire radial direction is omitted from the bead core having a hexagonal cross section. . The tires of Examples 1 and 2 are each provided with a bead core having a pentagonal cross-sectional shape.
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。 About these test tires, the hydraulic fracture strength and the amount of bead deformation were evaluated by the following methods, and the results are also shown in Table 1.
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。
Hydraulic fracture strength:
Water pressure was loaded inside the test tire, and the maximum water pressure until failure occurred was measured. The evaluation results are shown as an index with Conventional Example 1 as 100. A larger index value means higher hydraulic fracture strength.
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。
Bead deformation:
Using an indoor drum tester, a drum test run of 20000 km was performed for each test tire under the conditions of an air pressure of 760 kPa and a load of 35 kN, and the amount of change (°) in the taper angle of the bead base before and after the run was obtained. The evaluation results are shown as an index with the conventional example 1 as 100, using the reciprocal of the measured value. A larger index value means a smaller bead deformation amount.
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。 As is apparent from Table 1, the tire of Example 1 had high hydraulic fracture strength and a small amount of bead deformation in comparison with Conventional Examples 1 and 2 in which the number of windings of the steel wire was 54. On the other hand, the tire of Example 2 had a high hydraulic fracture strength and a small amount of bead deformation in comparison with Conventional Example 3 in which the number of windings of the steel wire was 46. Further, in the tire of Example 2, the bead deformation amount was smaller than that of Conventional Example 1 although the number of windings of the steel wire was reduced as compared with Conventional Example 1.
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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Tread part 2 Side wall part 3 Bead part 4
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