JP4448229B2 - ビードコア及びそれを用いた空気入りタイヤ - Google Patents
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Description
【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 (4)
- 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。
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