JP4448229B2

JP4448229B2 - ビードコア及びそれを用いた空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP4448229B2
Application number: JP2000123002A
Authority: JP
Inventors: 和美山崎
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2000-04-24
Filing date: 2000-04-24
Publication date: 2010-04-07
Anticipated expiration: 2020-04-24
Also published as: JP2001301430A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リム組性能や内圧保持性能を損ねることなく軽量化を達成したビードコア及びそれを用いた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ている。
【０００３】
そして、このビードコアａとして、例えば図５に示すように、１本の太径のコアｂの周囲にシース線ｃを螺旋状に巻き付けた断面円形状の所謂ケーブルビード構造のものが、良好な接地性が得られる、各シース線ｃが荷重を均一に分担して効率よく支持するためビードコアのコンパクト化及び軽量化に役立つ等の利点から使用されつつある。なおこのケーブルビード構造では、従来、コアｂとして炭素含有量０．４〜０．８％程度の鋼線が、又シース線ｃとして炭素含有量０．６５〜０．８８％程度の硬鋼線が用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年の省燃費化等に伴うタイヤ重量の削減のため、この種のビードコアａにおいても軽量化が強く望まれている。
【０００５】
なお本出願人は、特開２０００−２５４２９号公報において、例えばナイロンやポリエチレン等の融点２００゜Ｃ以上の有機繊維材のモノフィラメントを前記コアｂとして、又太さ１００００デニール以上の芳香族ポリアミド繊維コードをシース線ｃとして用いたケーブルビード構造のビードコアを開示している。
【０００６】
ここで、コアｂは、タイヤ成型時にコアｂに巻き付いているシース線ｃの形状を保ち、かつタイヤをリムに密着させ内圧保持するために必要であるため、コアｂの強力はあまり必要でない。しかし、前記公報のものは、コアｂ自体も有機繊維材で形成しているため、芳香族ポリアミド繊維コードからなるシース線ｃと併用した場合には、タイヤの剛性感不足を招くなど走行性能を損ねる恐れがあることが判明した。
【０００７】
そこで本発明は、コアを、金属材からなる中空のモノフィラメントで形成することを基本として、必要なリム組性能や内圧保持性能を確保でき、かつタイヤの剛性感不足を招くことなく軽量化を達成しうるビードコア及びそれを用いた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】
本発明のうち請求項１記載の発明は、コアと、このコアの周囲でシース線を螺旋状に巻き付けた１層以上のシースとを具え、前記コアは、金属材からなる直径が２．０〜８．０ｍｍの１本の中空のモノフィラメントからなりかつ中空部を囲む周壁の厚さを１．０ｍｍ以上とするとともに、前記シース線は、太さ１５０００デニール以上の芳香族ポリアミド繊維コードからなることを特徴とするビードコアである。
【０００９】
また請求項２の発明は、前記金属材は、比重が７．８５未満である請求項１記載のビードコアである。
【００１０】
また請求項３の発明は、前記金属材は、比重が４．５４以下である請求項１記載のビードコアである。
【００１１】
また請求項４の発明は、前記請求項１乃至３に記載のビードコアをビード部に埋設した空気入りタイヤである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態を、図示例とともに説明する。
図１は参考例のビードコア２を用いた空気入りタイヤＴ１の子午断面を示し、又図３は請求項１の発明のビードコア２０を用いた請求項４の発明の空気入りタイヤＴ２の子午断面を示している。
【００１３】
図１において、空気入りタイヤＴ１は、本例では、乗用車用タイヤであって、ビードコア２が埋設される両側のビード部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間にはカーカス６が架け渡されるとともに、前記トレッド部５の内方かつカーカス６の半径方向外側にはベルト層７が周方向に巻装される。
【００１４】
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の前記ビードコア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有機繊維コード、およびスチール等の金属繊維コード等が使用しうるが、軽量化の観点から有機繊維コードが好ましい。
【００１５】
又前記ベルト層７は、複数枚のベルトプライ、本例では、ベルトコードをタイヤ赤道Ｃに対して、１０〜３５゜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。
【００１６】
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、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層以上のシース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。
【００１７】
ここで、ケーブルビード構造では、ビードコア２としての強度は、主に前記シース線１０Ａが受け持つため、前記コア９の強度に対する寄与率は比較的低い。しかしながら、コア９は、シース線１０Ａを螺旋状に巻付ける心材として、或いは加硫成型時にシース線１０Ａの形状を保つ心材として機能するだけでなく、ビードコアの寸法を安定化させる、タイヤをリムに密着させて内圧を保持する、及びタイヤに剛性感を付与するためにも重要である。
【００１８】
すなわち、コア９を金属材料で形成し、ある程度の剛性及び硬さを確保することが重要である。しかしながらその反面、軽量化を図ることも重要である。
【００１９】
従って、参考例では、前記コア９を、鉄よりも軽い比重７．８５未満の軽量の金属材からなる直径Ｄ１が１．５〜８．０ｍｍの１本の中実のモノフィラメント９Ａによって形成している。この金属材として、特に軽金属として知られるアルミニウム、チタン及びこれらを含有する各種合金が好適に使用できる。
【００２０】
なお、前記直径Ｄ１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。
【００２１】
なお前記コア９を有機繊維材で形成した場合には、前述の剛性感不足に加え、加硫時の熱による軟化や収縮によってビードコア２の形状や寸法が精度低下傾向となり、リムとの嵌合不良、内圧保持性能、及びリム組み性能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恐れがある。
【００２２】
次に、前記シース線１０Ａには、太さ１５０００デニール以上の芳香族ポリアミド繊維コード１１を使用する。なお芳香族ポリアミド繊維コード１１では、撚りに伴うコードの伸びをできるだけ抑え、ビードコア用コードとして不可欠な優れた寸法安定性および充分なビード締め付け力等を確保することが必要である。そのために、本例では、フィラメントの束を一方向に捻ってなる所謂束撚り構造を採用している。なお要求によりフィラメントの２つの束（ストランド）を撚り合わせた所謂双撚り構造等も採用できる。
【００２３】
又前記芳香族ポリアミド繊維コード１１では、フィラメントのまとまりの確保、及びゴムとの接着性の確保のために、その表面を、例えばレゾルシン−ホルマリン−ラテックス系（ＲＦＬ系）等の接着用樹脂で被覆する。この接着用樹脂としては他に、エポキシ化合物、イソシアナート化合物、エチレン尿素化合物、メチロールメラミン化合物、トリジアン化合物等も併用できる。なお接着用樹脂は、コード特性を維持するために、芳香族ポリアミド繊維コード１１の重量の５〜１２％の範囲内に制限することが好まし。
【００２４】
ここで、本実施形態のビードコア２に、硬鋼線を用いた現行のビードコアと同レベルの強度及びビード締め付け力を発揮させるためには、前記シース線１０Ａに、従来の硬鋼線と同等若しくはそれ以上の強力が必要である。そのために本願では、前述の如く、太さ１５０００デニール以上の芳香族ポリアミド繊維コード１１を使用している。なお１２００００デニール以上では過剰品質となるばかりか剛性が増大してリム組性を阻害する傾向となり好ましくない。なお前記「太さ」とは、ＪＩＳＬ１０１７で規定する正量繊度を意味する。
【００２５】
次に、図３に、本発明のビードコア２０を用いた請求項４の発明の空気入りタイヤＴ２を示す。
【００２６】
この空気入りタイヤＴ２は、ビード部３に、図４に拡大して示す如き構造のビードコア２０を埋設することを特徴とし、本例では、それ以外は前記空気入りタイヤＴ１と同構成をなす場合を例示している。又前記ビードコア２０は、コア２１と、このコア２１の周囲でシース線１０Ａを螺旋状に巻き付けた１層以上のシース１０とを具えている。
【００２７】
ここで、本実施形態のビードコア２０と前記ビードコア２との相違点は、前記ビードコア２のコア９が、比重が７．８５未満の金属材からなる直径Ｄ１が１．５〜８．０ｍｍの１本の中実のモノフィラメント９Ａからなるのに対して、ビードコア２０のコア２１が、金属材からなる直径Ｄ２が２．０〜８．０ｍｍの１本の中空のモノフィラメント２１Ａから形成されることである。
【００２８】
言い換えると、コア９では、鉄より軽量の金属材を用いることにより軽量化を図っているのに対して、コア２１ではモノフィラメント２１Ａを中空なパイプ状とすることにより軽量化を図っている。従って、コア２１では金属材であるならば特に規制されることがなく、前述の比重が７．８５未満の軽量の金属材の他、比重が７．８５以上の金属材、例えば鉄、銅、ニッケルなど種々のものが採用できる。なおコストや強度等の観点から鉄が好ましい。
【００２９】
しかしながら、この中空のモノフィラメント２１Ａでは、中空部２２を囲む周壁の厚さｔを１．０ｍｍ以上確保しなければ、変形しやすく加硫後のビードコア２０の形状が維持できないことが判明した。従って、本実施形態では、前記直径Ｄ２の下限値を２．０ｍｍ以上、すなわち直径Ｄ２を２．０〜８．０ｍｍの範囲に規制するとともに、前記周壁の厚さｔを１．０ｍｍ以上に設定している。
【００３０】
このように、本願のビードコア２０では、金属材からなる中空のモノフィラメント２１Ａで形成しているため、芳香族ポリアミド繊維コード１１からなるシース線１０Ａとバランス良く好適にマッチングできる。その結果、必要なリム組性能や内圧保持性能を確保しつつ、タイヤの剛性感不足を解消しうる。しかも大幅な軽量化の達成も可能となる。
【００３１】
なお本例では、シース１０が１層からなる好ましい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１０Ａの太さを違えることもできる。
【００３２】
またタイヤＴ１、Ｔ２は、乗用車用に限定されることなく、重荷重用、小型トラック用、自動二輪車用、あるいは航空機用など、種々なタイヤとして形成しうる等、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。
【００３３】
【実施例】
図１、３の構造を有するタイヤサイズ２０５／５５ＺＲ１６の乗用車用タイヤを、表１の仕様のビードコアを用いて試作するとともに、この試供タイヤのビードコア総重量、リム組み性能、内圧保持性能をテストし、その結果を表１に記載した。
【００３４】
(1) ビードコア総重量：
タイヤ成形前のビードコアの重量を測定した。
【００３５】
(2) リム組み性能：
試供タイヤをＪＡＴＭＡで規定される標準リム（６．５ＪＪ×１６）にリム組みする際に、ビード部が変形していないかどうか、及びリム組み作業性を作業者のフィーリングにより比較例１を３とする５段階で評価した。指数の大きい方が良好である。
【００３６】
(3) 内圧保持性能：
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（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。値が大なほど内圧保持性能が高く良好である。
【００３７】
(4) タイヤの剛性感
試供タイヤを標準リム（６．５ＪＪ×１６）、標準内圧（２４０ｋＰａ）を乗用車用タイヤの全輪に装着し、ドライアスファルトコースにてテスト走行したときのタイヤ剛性感をドライバーの官能評価により比較例１を３とする５段階で評価した。指数の大きい方が良好である。
【００３８】
【表１】

【００３９】
実施例のタイヤは、鋼線を用いた比較例１（従来品）と同程度のリム組性能や内圧保持性能を発揮しながら、大幅な軽量化を達成しうるのが確認できる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明は叙上の如く構成しているため、必要なリム組性能や内圧保持性能を確保でき、かつタイヤの剛性感不足を招くことなく軽量化を達成しうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】参考例を示すタイヤの断面図である。
【図２】それに用いるビードコアを拡大して示す断面図である。
【図３】本発明の実施態様を示すタイヤの断面図である。
【図４】それに用いるビードコアを拡大して示す断面図である。
【図５】従来のケーブルビード構造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
９コア
９Ａ中実のモノフィラメント
１０Ａシース線
１０シース
２０ビードコア
２１コア
２１Ａ中空のモノフィラメント
２２中空部

Claims

コアと、このコアの周囲でシース線を螺旋状に巻き付けた１層以上のシースとを具え、
前記コアは、金属材からなる直径が２．０〜８．０ｍｍの１本の中空のモノフィラメントからなりかつ中空部を囲む周壁の厚さを１．０ｍｍ以上とするとともに、前記シース線は、太さ１５０００デニール以上の芳香族ポリアミド繊維コードからなることを特徴とするビードコア。
前記金属材は、比重が７．８５未満である請求項１記載のビードコア。
前記金属材は、比重が４．５４以下である請求項１記載のビードコア。
請求項１乃至３のいずれかに記載のビードコアをビード部に埋設した空気入りタイヤ。