JP2013056566A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】軽量化を図り、耐リム外れ性を低下することなくタイヤをホイールに装着する際の嵌合圧を低減するようにした空気入りタイヤを提供すること。
【解決手段】空気入りタイヤ１０は、ビード部１６に設けられカーカス２２が折り返されるビードコア１８を備えている。ビードコア１８をタイヤ周方向と直交する平面で切断した断面は、ビード線３０がタイヤ径方向に並べられて形成された径方向列３２がタイヤ軸方向に並べられて構成されている。タイヤ軸方向の最も内側に位置する最内側径方向列３２Ａを構成するビード線３０は、スチールワイヤ３０Ａである。タイヤ軸方向の最も外側に位置する最外側径方向列３２Ｂを構成するビード線３０は、有機繊維コード３０Ｂである。
【選択図】図２

Description

本発明は、軽量化を図り耐リム外れ性を確保しつつタイヤをホイールに装着する際の嵌合圧を低減するようにした空気入りタイヤに関する。

今般、低燃費化の観点から車両の軽量化だけでなく、タイヤにおいても軽量化の要求が高まっている。タイヤの軽量化の要求が高まるにつれ、その一環としてビードコアの重量も問題となってきており、ビードコアの重量を低減することが望まれている。
一方、ビード部はホイールのリム上に嵌合した状態を保つ役割を有しており、耐リム外れ性が高いことが望まれる。
従来、ビードコアを構成するビード線に、スチールワイヤと有機繊維コードとを用い、ビードコアの強度を確保しつつビードコアの軽量化を図るようにした空気入りタイヤが種々提案されている。

特開２００９−２８０１１９ 特開２００２−２２３７ 特開平０７−９６７２０ 特開平０４−１８３６１３

しかしながら、耐リム外れ性を高めると、タイヤをホイールに装着し難くなる。例えば、ビードコアの内径を小さくすると、耐リム外れ性は向上するが、ホイールへの装着時にリムに対してのビード部の嵌合圧が高くなり、タイヤをホイールに装着し難くなる。
すなわち、タイヤをホイールに装着する際、装着作業が効率良く行われるためには、リムに対してのビード部の嵌合圧が低いことが望ましい。
このようなビード部の耐リム外れ性と嵌合圧は背反性能であるため、両性能を両立することは難しい。
本発明は前記事情に鑑み案出されたものであって、本発明の目的は、軽量化を図り、耐リム外れ性を確保しつつタイヤをホイールに装着する際の嵌合圧を低減するようにした空気入りタイヤを提供することにある。

前記目的を達成するため本発明は、トレッド部からサイドウォール部を経てビード部にわたって設けられるカーカスと、前記ビード部に設けられ前記カーカスが折り返されるビードコアとを備え、前記ビードコアをタイヤ周方向と直交する平面で切断した断面は、ビード線がタイヤ径方向に並べられて形成された径方向列がタイヤ軸方向に並べられて構成され、前記ビード線に、スチールワイヤと有機繊維コードとが用いられた空気入りタイヤであって、タイヤ軸方向の最も内側に位置する最内側径方向列を構成するビード線は、スチールワイヤであり、タイヤ軸方向の最も外側に位置する最外側径方向列を構成するビード線は、前記有機繊維コードであることを特徴とする。

本発明では、タイヤ軸方向の最も内側に位置する径方向列を構成するビード線を、全てスチールワイヤで形成することで、ビード部のタイヤ軸方向の内側に位置する箇所の剛性を確保し、耐リム外れ性を確保している。
また、タイヤ軸方向の最も外側に位置する径方向列を構成するビード線を全て有機繊維コードで形成することで、ビード部のタイヤ軸方向の外側に位置する箇所の剛性を小さくし、嵌合圧を低く抑えるようにしている。
したがって、軽量化を図り、耐リム外れ性を確保しつつタイヤをホイールに装着する際の嵌合圧を低減する上で有利となる。

空気入りタイヤの半部断面図である。 ビード部の拡大図である。 (Ａ)〜(Ｇ)はビードコアの説明図である。 本発明の試験結果を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面にしたがって説明する。
図１に示すように、空気入りタイヤ１０はトレッド部１２と、トレッド部１２の両端からタイヤ半径方向内側に延びるサイドウォール部１４と、各サイドウォール部１４のタイヤ半径方向内側の端部に位置するビード部１６とを備えている。
各ビード部１６にはビードコア１８が設けられ、ビードコア１８の半径方向外側にタイヤ径方向外側に先細り状に延びるビードフィラー２０が設けられている。
カーカス２２がトレッド部１２からサイドウォール部１４を経てビード部１６にわたって設けられ、カーカス２２の両端は、ビードコア１８およびビードフィラー２０を挟むように、ビードコア１８で折り返されている。
トレッド部１２には、カーカス２２のタイヤ半径方向外側にベルト層２４が設けられている。

図２に示すように、ビードコア１８をタイヤ周方向と直交する平面で切断した断面は、コートゴム２８で被覆されたビード線３０がタイヤ径方向に並べられて形成された複数の径方向列３２が、タイヤ軸方向に並べられて構成されている。
複数の径方向列３２は、タイヤ軸方向の最も内側に位置する最内側径方向列３２Ａと、タイヤ軸方向の最も外側に位置する最外側径方向列３２Ｂと、それら最内側径方向列３２Ａと最外側径方向列３２Ｂとの間に位置する複数の中間径方向列３２Ｃとを含んで構成され、本実施の形態ではビードコア１８の断面は矩形状を呈している。
ビード線３０には、スチールワイヤ３０Ａと有機繊維コード３０Ｂとが用いられ、ビードコア１８の軽量化が図られている。この場合の有機繊維コード３０Ｂは、スチールワイヤ３０Ａよりも比重が小さく、タイヤの回転駆動時に生じるカーカス２２の高張力に耐え得る引張強度を有するものであることは無論のことである。
なお、図２〜図４において、スチールワイヤ３０Ａを白丸で示し、有機繊維コード３０Ｂを黒色系の色付きの丸で示している。

図３(Ａ)乃至(Ｇ)に示すビードコア１８は、最内側径方向列３２Ａを構成するビード線３０が、全てスチールワイヤ３０Ａで形成され、最外側径方向列３２Ｂを構成するビード線３０が、全て有機繊維コード３０Ｂで形成され、それら最内側径方向列３２Ａと最外側径方向列３２Ｂとの間に位置するビード線３０に、スチールワイヤ３０Ａと有機繊維コード３０Ｂとが用いられている。
なお、図３においてトウ側はタイヤ軸方向内側であり、ヒール側はタイヤ軸方向外側を示している。

より詳細に説明すると、図３(Ａ)に示すビードコア１８は、４本のビード線３０からなる径方向列３２がタイヤ軸方向に４つ並べられて構成され、最内側径方向列３２Ａを構成するビード線３０が、全てスチールワイヤ３０Ａで形成され、最外側径方向列３２Ｂを構成するビード線３０が、全て有機繊維コード３０Ｂで形成されている。
そして、そして２つの中間径方向列３２Ｃのうちタイヤ軸方向内側に位置する中間径方向列３２Ｃでは、タイヤ径方向の最も外側に位置するビード線３０が有機繊維コード３０Ｂで形成され、残りの３本のビード線３０がスチールワイヤ３０Ａで構成されている。
また、２つの中間径方向列３２Ｃのうちタイヤ軸方向外側に位置する中間径方向列３２Ｃでは、タイヤ径方向の最も内側に位置するビード線３０がスチールワイヤ３０Ａで形成され、残りの３本のビード線３０が有機繊維コード３０Ｂで構成されている。

また、図３(Ｂ)に示すビードコア１８は、４本のビード線３０からなる径方向列３２がタイヤ軸方向に５つ並べられて構成され、最内側径方向列３２Ａを構成するビード線３０が、全てスチールワイヤ３０Ａで形成され、最外側径方向列３２Ｂを構成するビード線３０が、全て有機繊維コード３０Ｂで形成されている。
そして、そして３つの中間径方向列３２Ｃのうち最もタイヤ軸方向内側に位置する中間径方向列３２Ｃでは、タイヤ径方向の最も外側に位置するビード線３０が有機繊維コード３０Ｂで形成され、残りの３本のビード線３０がスチールワイヤ３０Ａで構成されている。
また、３つの中間径方向列３２Ｃのうちタイヤ軸方向外側に位置する中間径方向列３２Ｃでは、タイヤ径方向の最も内側に位置するビード線３０がスチールワイヤ３０Ａで形成され、残りの３本のビード線３０が有機繊維コード３０Ｂで構成されている。
そして、残りの中間径方向列３２Ｃでは、タイヤ径方向の内側に位置する２本のビード線３０がスチールワイヤ３０Ａで形成され、残りの２本のビード線３０が有機繊維コード３０Ｂで構成されている。

また、図３(Ｃ)に示すビードコア１８は、５本のビード線３０からなる径方向列３２がタイヤ軸方向に５つ並べられて構成され、最内側径方向列３２Ａを構成するビード線３０が、全てスチールワイヤ３０Ａで形成され、最外側径方向列３２Ｂを構成するビード線３０が、全て有機繊維コード３０Ｂで形成されている。
そして、そして３つの中間径方向列３２Ｃのうち最もタイヤ軸方向内側に位置する中間径方向列３２Ｃでは、タイヤ径方向の最も外側に位置するビード線３０が有機繊維コード３０Ｂで形成され、残りの４本のビード線３０がスチールワイヤ３０Ａで構成されている。
また、３つの中間径方向列３２Ｃのうちタイヤ軸方向外側に位置する中間径方向列３２Ｃでは、タイヤ径方向の最も内側に位置するビード線３０がスチールワイヤ３０Ａで形成され、残りの４本のビード線３０が有機繊維コード３０Ｂで構成されている。
そして、残りの中間径方向列３２Ｃでは、タイヤ径方向の内側に位置する３本のビード線３０がスチールワイヤ３０Ａで形成され、残りの２本のビード線３０が有機繊維コード３０Ｂで構成されている。

また、図３(Ｄ)に示すビードコア１８は、５本のビード線３０からなる径方向列３２がタイヤ軸方向に５つ並べられて構成され、最内側径方向列３２Ａを構成するビード線３０が、全てスチールワイヤ３０Ａで形成され、最外側径方向列３２Ｂを構成するビード線３０が、全て有機繊維コード３０Ｂで形成されている。
そして、そして３つの中間径方向列３２Ｃのうち最もタイヤ軸方向内側に位置する中間径方向列３２Ｃでは、タイヤ径方向の最も外側に位置するビード線３０が有機繊維コード３０Ｂで形成され、残りの４本のビード線３０がスチールワイヤ３０Ａで構成されている。
また、３つの中間径方向列３２Ｃのうちタイヤ軸方向外側に位置する中間径方向列３２Ｃでは、タイヤ径方向の最も内側に位置するビード線３０がスチールワイヤ３０Ａで形成され、残りの４本のビード線３０が有機繊維コード３０Ｂで構成されている。
そして、残りの中間径方向列３２Ｃでは、タイヤ径方向の内側に位置する２本のビード線３０がスチールワイヤ３０Ａで形成され、残りの３本のビード線３０が有機繊維コード３０Ｂで構成されている。

また、図３(Ｅ)に示すビードコア１８は、６本のビード線３０からなる径方向列３２がタイヤ軸方向に５つ並べられて構成され、最内側径方向列３２Ａを構成するビード線３０が、全てスチールワイヤ３０Ａで形成され、最外側径方向列３２Ｂを構成するビード線３０が、全て有機繊維コード３０Ｂで形成されている。
そして、そして３つの中間径方向列３２Ｃのうち最もタイヤ軸方向内側に位置する中間径方向列３２Ｃでは、タイヤ径方向の最も外側に位置するビード線３０が有機繊維コード３０Ｂで形成され、残りの５本のビード線３０がスチールワイヤ３０Ａで構成されている。
また、３つの中間径方向列３２Ｃのうちタイヤ軸方向外側に位置する中間径方向列３２Ｃでは、タイヤ径方向の最も内側に位置するビード線３０がスチールワイヤ３０Ａで形成され、残りの５本のビード線３０が有機繊維コード３０Ｂで構成されている。
そして、残りの中間径方向列３２Ｃでは、タイヤ径方向の内側に位置する３本のビード線３０がスチールワイヤ３０Ａで形成され、残りの３本のビード線３０が有機繊維コード３０Ｂで構成されている。

また、図３(Ｆ)に示すビードコア１８は、３本のビード線３０からなる径方向列３２がタイヤ軸方向に５つ並べられて構成され、最内側径方向列３２Ａを構成するビード線３０が、全てスチールワイヤ３０Ａで形成され、最外側径方向列３２Ｂを構成するビード線３０が、全て有機繊維コード３０Ｂで形成されている。
そして、そして３つの中間径方向列３２Ｃのうちタイヤ軸方向内側に位置する２つの中間径方向列３２Ｃでは、タイヤ径方向の最も外側に位置するビード線３０が有機繊維コード３０Ｂで形成され、残りの２本のビード線３０がスチールワイヤ３０Ａで構成されている。
そして、残りの中間径方向列３２Ｃでは、タイヤ径方向の内側に位置する１本のビード線３０がスチールワイヤ３０Ａで形成され、残りの２本のビード線３０が有機繊維コード３０Ｂで構成されている。

また、図３(Ｇ)に示すビードコア１８は、３本のビード線３０からなる径方向列３２がタイヤ軸方向に５つ並べられて構成され、最内側径方向列３２Ａを構成するビード線３０が、全てスチールワイヤ３０Ａで形成され、最外側径方向列３２Ｂを構成するビード線３０が、全て有機繊維コード３０Ｂで形成されている。
そして、そして３つの中間径方向列３２Ｃのうち最もタイヤ軸方向内側に位置する中間径方向列３２Ｃでは、タイヤ径方向の最も外側に位置するビード線３０が有機繊維コード３０Ｂで形成され、残りの２本のビード線３０がスチールワイヤ３０Ａで構成されている。
そして、残りの２つの中間径方向列３２Ｃでは、タイヤ径方向の内側に位置する１本のビード線３０がスチールワイヤ３０Ａで形成され、残りの２本のビード線３０が有機繊維コード３０Ｂで構成されている。

本実施の形態では。最内側径方向列３２Ａを構成するビード線３０が、全てスチールワイヤ３０Ａで形成され、最外側径方向列３２Ｂを構成するビード線３０が、全て有機繊維コード３０Ｂで形成されているので、次の効果が奏される。
空気入りタイヤ１０がホイールのリムに装着された状態で、耐リム外れ性は、ビード部１６のタイヤ軸方向の内側に位置する箇所の剛性に起因することが知られている。すなわち、ビード部１６のタイヤ軸方向の内側に位置する箇所の剛性を高めると、ビード部１６が変形しにくくなってハンプを乗り越えにくくなり、耐リム外れ性が確保される。
本実施の形態では、タイヤ軸方向の最も内側に位置する径方向列３２を構成するビード線３０を、全てスチールワイヤ３０Ａで形成することで、ビード部１６のタイヤ軸方向の内側に位置する箇所の剛性を確保し、耐リム外れ性を確保している。

また、空気入りタイヤ１０をホイールのリムに装着する際、ビード部１６のタイヤ軸方向の外側に位置する箇所の剛性を低くすると、ビード部１６が変形し易くなってハンプを乗り越え易くなることが考えられる。
本実施の形態では、タイヤ軸方向の最も外側に位置する径方向列３２を構成するビード線３０を全て有機繊維コード３０Ｂで形成することで、ビード部１６のタイヤ軸方向の外側に位置する箇所の剛性を低くし、空気入りタイヤ１０の装着時にハンプを乗り越え易くし、嵌合圧を低く抑えるようにしている。
したがって、本実施の形態の空気入りタイヤ１０によれば、軽量化を図り、耐リム外れ性を確保しつつタイヤをホイールに装着する際の嵌合圧を低減する上で有利となる。

ビード線３０に用いる有機繊維コード３０Ｂとして、スチールワイヤ３０Ａよりも比重が小さく、タイヤの回転駆動時に生じる前記カーカス２２の高張力に耐え得る引張強度を有するものであれば、従来公知の様々なコードを使用できるが、その中でもアラミド繊維コードが好適である。
本実施の形態では、有機繊維コード３０Ｂとしてアラミド繊維コードが用いられている。

また、最内側径方向列３２Ａと最外側径方向列３２Ｂの間に位置するビード線３０に対してスチールワイヤ３０Ａの占有率を大きくし過ぎると、軽量化効果が小さく、嵌合圧の低減効果も小さくなり、反対に、スチールワイヤ３０Ａの占有率を小さくし過ぎると、耐リム外れ性の効果が小さくなる。
したがって、最内側径方向列３２Ａと最外側径方向列３２Ｂとの間に位置するビード線３０に対してスチールワイヤ３０Ａが占有する占有率を３０％以上７０％以下に形成すると、軽量化を図り、耐リム外れ性を確保しつつタイヤをホイールに装着する際の嵌合圧を低減する上でより有利となる。

また、空気入りタイヤ１０がホイールのリムに装着された状態で、空気入りタイヤ１０に作用するせん断応力は、タイヤ軸方向の内側かつタイヤ径方向内側の箇所により大きく作用することが知られている。
そこで、せん断応力に対して強いスチールワイヤ３０Ａを、有機繊維コード３０Ｂに比べ、タイヤ軸方向内側かつタイヤ径方向内側に多く位置し、有機繊維コード３０Ｂを、スチールワイヤ３０Ａに比べ、タイヤ軸方向外側かつタイヤ径方向外側に多く配置すると、せん断応力に対処する上で有利となり、軽量化を図り、耐リム外れ性を低下することなくタイヤをホイールに装着する際の嵌合圧を低減する上でより有利となる。

なお、スチールワイヤ３０Ａと有機繊維コード３０Ｂとに同一直径のものを用いると、ビード線３０を整然と並べやすくビードコア１８を簡単に製造する上で有利となり、また、タイヤユニフォミティを確保し、操縦安定性を高める上でより有利となる。

重量、耐リム外れ性、嵌合圧についての試験を行ない、その結果を図４に示す。
試験条件は以下の通りである。
タイヤサイズ：２１５／５５Ｒ１７
リム：１７×７Ｊ
従来例、比較例、実施例のビードコア１８の断面構造は図４に示す通りである。
スチールワイヤ３０Ａと有機繊維コード３０Ｂとして同一直径(１.２ｍｍ)のものを用い、有機繊維コード３０Ｂとしてアラミド繊維コードを用いた。
図４において、「スチールワイヤの占有率」とは、最内側径方向列３２Ａと最外側径方向列３２Ｂとの間に位置するビード線３０に対してスチールワイヤ３０Ａが占有する割合である。

重量比、耐リム外れ性、嵌合圧の評価方法は次の通りである。
[重量比]
重量比は従来例のビードコア１８の重量を１００とする指数で示し、指数値が大きいほど軽量化が図れていることを意味している。
[耐リム外れ性]
タイヤがホイールに装着された状態のビードアンシーティング値(ｋＮ)をＪＩＳ Ｄ４２３０の規定に準拠して測定し、公的規格を１００(基準)とした指数で示し、この値が大きいほど耐リム外れ性に優れていることを意味している。
[嵌合圧]
タイヤをホイールに装着する際、リムに対してのビード部１６の嵌合圧を、従来例のビードコア１８を１００とする指数で示し、指数値が大きいほど嵌合圧が小さく、ホイールへの装着が簡単になされることを意味している。この嵌合圧は、弊社テストパネラーによる官能評価である。

全てのビード線３０をスチールワイヤ３０Ａで形成した従来例と、全てのビード線３０をアラミド繊維コードで形成した比較例１とを比較すると、比較例１では従来例に比べ、重量比、嵌合圧が向上するものの耐リム外れ性が低い。
比較例２，３では、ビード線３０にスチールワイヤ３０Ａとアラミド繊維コードを用いているものの、最内側径方向列３２Ａを構成するビード線３０が、全てスチールワイヤ３０Ａで形成されておらず、また、最外側径方向列３２Ｂを構成するビード線３０が、全てアラミド繊維コードで形成されていないため、従来例に比べて耐リム外れ性が低下しており、嵌合圧と耐リム外れ性の双方を向上することができない。

実施例１〜７は、ビード線３０にスチールワイヤ３０Ａとアラミド繊維コードとを用い、最内側径方向列３２Ａを構成するビード線３０が、全てスチールワイヤ３０Ａで形成され、また、最外側径方向列３２Ｂを構成するビード線３０が、全てアラミド繊維コードで形成されている点では共通している。
実施例１では、最内側径方向列３２Ａと最外側径方向列３２Ｂとの間に位置するビード線３０に対してのスチールワイヤ３０Ａの占有率が０％となっているため、重量比、嵌合圧が向上しているものの、耐リム外れ性は従来例と同等に確保するに留まっている。
実施例２では、最内側径方向列３２Ａと最外側径方向列３２Ｂとの間に位置するビード線３０に対してのスチールワイヤ３０Ａの占有率が１００％となっているため、重量比、耐リム外れ性が向上しているものの、嵌合圧の効果が小さい。
実施例３〜７によれば、最内側径方向列３２Ａと最外側径方向列３２Ｂとの間に位置するビード線３０に対してのスチールワイヤ３０Ａの占有率がほぼ３０％〜７０％の範囲となっているので、重量比、耐リム外れ性、嵌合圧の全てが向上している。

１０……空気入りタイヤ、１２……トレッド部、１４……サイドウォール部、１６……ビード部、１８……ビードコア、２０……ビードフィラー、２２……カーカス、３０……ビード線、３０Ａ……スチールワイヤ、３０Ｂ……有機繊維コード、３２……径方向列、３２Ａ……最内側径方向列、３２Ｂ……最外側径方向列、３２Ｃ……中間径方向列。

Claims (5)

1. トレッド部からサイドウォール部を経てビード部にわたって設けられるカーカスと、
   前記ビード部に設けられ前記カーカスが折り返されるビードコアとを備え、
   前記ビードコアをタイヤ周方向と直交する平面で切断した断面は、ビード線がタイヤ径方向に並べられて形成された径方向列がタイヤ軸方向に並べられて構成され、
   前記ビード線に、スチールワイヤと有機繊維コードとが用いられた空気入りタイヤであって、
   タイヤ軸方向の最も内側に位置する最内側径方向列を構成するビード線は、スチールワイヤであり、
   タイヤ軸方向の最も外側に位置する最外側径方向列を構成するビード線は、前記有機繊維コードである、
   ことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記有機繊維コードはアラミド繊維コードである、
   ことを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. 前記最内側径方向列と前記最外側径方向列との間に位置する前記ビード線に対して前記スチールワイヤが占有する占有率が３０％以上７０％以下である、
   ことを特徴とする請求項１または２記載の空気入りタイヤ。
4. 前記スチールワイヤは、前記有機繊維コードに比べ、タイヤ軸方向内側かつタイヤ径方向内側に多く位置し、
   前記有機繊維コードは、前記スチールワイヤに比べ、タイヤ軸方向外側かつタイヤ径方向外側に多く位置している、
   ことを特徴とする請求項１乃至３に何れか１項記載の空気入りタイヤ。
5. 前記スチールワイヤの直径と前記有機繊維コードの直径は同一である、
   ことを特徴とする請求項１乃至３に何れか１項記載の空気入りタイヤ。

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