JP2008254687A - 重荷重用空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】ビード補強層の半径方向外端からの亀裂の進展方向を特定できるビード部構造を規定することで、ビード部耐久性を向上させた重荷重用空気入りラジアルタイヤを提供する。
【解決手段】一対のビード部１間に延在するカーカスプライ２の外側に、非伸長性コードからなる一枚のビード補強層４を配設する。ビード補強層４の、タイヤ幅方向外側部分の外端４ａを、カーカスプライ２の巻上げ端２ａより外方に位置させるとともに、非伸長性コード５がタイヤ円周に対してなす角度を１５〜３０°とし、幅方向内側の半径方向外端４ｂを、リムフランジＲＦより外方に位置させ、タイヤＴの最大幅位置ＭＷから、リムフランジＲＦとの接点ＣＴでの半径方向領域で、規定の空気圧の５％に相当する微圧を充填した状態での、カーカスプライ２のパスラインを、規定の空気圧に対して±２０％充填した状態での自然平衡形状パスラインよりもタイヤ幅方向内側に位置させてなる。
【選択図】図１

Description

この発明は、トラック、バス等の重荷重車両に用いて好適な重荷重用空気入りラジカルタイヤに関するものであり、とくには、タイヤビード部の耐久性を向上させる技術を提案するものである。

従来の重荷重用空気入りラジカルタイヤでは、タイヤビード部で、一枚以上のカーカスプライの側部部分をビードコアの周りに、タイヤ幅方向の内側から外側に向けて巻き上げるとともに、そのビードコアからみてカーカスプライの外側で、ビードコアよりタイヤ幅方向内側の部分から、タイヤ幅方向外側の部分にわたる領域に、非伸長性コードからなる少なくとも一枚のビード補強層を、そのカーカスプライに沿わせて配設し、そして、そのビード補強層の、タイヤ幅方向外側の半径方向外端を、カーカスプライの巻上げ端より外方に位置させてなる補強構造が広く一般に採用されている。

しかるに従来は、タイヤの使用条件毎のタイヤビード部等の変形挙動とは無関係に、ビード補強層の、タイヤ幅方向外側の半径方向外端を、カーカスプライの巻上げ端より外方に位置させていたことから、とくには、ビード補強層のその半径方向外端からの亀裂の進行方向が、タイヤの使用条件によってまちまちであり、それ故に、ビード部の耐久性にばらつきが大きく、しかも、亀裂の進展を阻止するための適切な対策を講じ難いという問題があった。

この発明は、従来技術が抱えるこのような問題を解決することを課題とするものであり、それの目的とするところは、タイヤの使用条件のいかんにかかわらず、ビード部補強層の半径方向外端からの亀裂の進展方向を特定できるビード部構造を規定することで、亀裂の進展阻止対策を容易にするとともに、ビード部耐久性を総じて向上させた重荷重用空気入りラジアルタイヤを提供するにある。

この発明に係る重荷重用空気入りタイヤは、一対のビード部間にトロイダルに延在する、非伸長性のプライコードからなるカーカスプライの一枚以上を具え、このカーカスプライの側部部分を、ビード部に配設したビードコアの周りで、タイヤ幅方向の内側から外側に向けて巻き上げるとともに、ビードコアからみてカーカスプライの外側に、金属コード、芳香族ポリアミドコード等の非伸長性コードからなるビード補強層の少なくとも一枚をカーカスプライに沿わせて配設してなるものであって、ビード補強層の、タイヤ幅方向外側部分の半径方向外端を、カーカスプライの巻上げ端より外方に位置させるとともに、その半径方向外端で、非伸長性コードがタイヤ円周に対してなす角度を、１５〜３０°の範囲の角度とし、ビード補強層の、タイヤ幅方向内側部分の半径方向外端を、タイヤに組付けた適用リムのリムフランジより、たとえば２０〜５０ｍｍ外方に位置させ、また、適用リムに組付けたタイヤの最大幅位置から、少なくともリムフランジとの接点までの半径方向領域で、タイヤに規定の空気圧の５％に相当する微圧を充填した状態での、タイヤ幅方向断面内におけるカーカスプライのパスラインを、タイヤに、規定の空気圧に対して±２０％に相当する空気圧を充填した状態でのカーカスプライの自然平衡形状パスラインよりもタイヤ幅方向内側に位置させたものである。

ここで、「適用リム」とは、タイヤのサイズに応じて下記の規格に規定されたリムを、「規定の空気圧」とは、下記の規格において、最大負荷能力に対応して規定される空気圧をいうものとし、最大負荷能力とは、下記の規格で、タイヤの負荷することが許容される最大の質量をいうものとする。
なお、ここでいう空気は、窒素ガス等の不活性ガスその他に置換することも可能である。
また、「タイヤの最大幅位置」とは、適用リムに組付けたタイヤ内に規定の空気圧を充填したときの、タイヤ最大幅位置をいう。

そして規格とは、タイヤが生産または使用される地域に有効な産業規格であり、たとえば、アメリカ合衆国では“THE TIRE and RIM ASSOCIATION INC.のYEAR BOOK”であり、欧州では、“THE European Tyre and Rim Technical OrganisationのSTANDARDS MANUAL”であり、日本では日本自動車タイヤ協会の“JATMA YEAR BOOK”である。

ところで、カーカスプライのパスラインを特定するに当ってのタイヤの基本姿勢を、規定の空気圧の５％に相当する微圧の封入状態で規定するのは、タイヤの断面形状が、全周にわたって一様化する自立状態を保つようにするためである。この一方で、規定の空気圧に対して±２０％に相当する空気圧を充填した状態を、タイヤの他の基本姿勢とするのは、タイヤの一般的な使用条件を考慮して、一般的な使用条件の下で、タイヤビード部等に所期したとおりの変形を生じさせることを意図したものである。

そしてまた、ここでの「カーカスプライの自然平衡形状パスライン」とは、実質非伸長性のコードであって、大きな張力が作用しても殆ど伸びることのないプライコードをもって形成されて、タイヤに充填される空気圧の作用を受ける、複数枚を可とするカーカスプライに、それとベルトとが重なる領域でのベルトからの反力以外に、実際上何の外力も作用しない場合、タイヤ幅方向断面内のカーカスプライの、ある位置における微小部分のコードの両端に、互いに反対向きの張力が生じ、これらの二方向の張力の、タイヤ内面に向く合力（ベルト反力を含む）と、この合力の反対向きのタイヤ充填空気圧による作用力との釣り合いの下で形成される、カーカスプライ（複数枚を含む）の厚みの中心を連ねるラインをいう。

従って、この発明に係る上記のタイヤのビード部構造の下では、タイヤ最大幅位置より半径方向内方領域のカーカスプライのパスラインは、規定の空気圧に対して±２０％に相当する充填空気圧がもたらす上記作用力と釣り合いをとるために、自然平衡形状パスラインに向けてタイヤの外側に向けて変形を生じることになる。

以上のような重荷重空気入りラジアルタイヤにおいてより好ましくは、カーカスプライの巻上げ端と、ビード補強層の、タイヤ幅方向外側の半径方向外端との半径方向距離を５〜２０ｍｍの範囲とするとともに、カーカスプライの巻上げ幅位置での、プライコードと、ビード補強層の非伸長性コードとの間のゴム厚みを１〜５ｍｍの範囲としてなる。

図１は、このような重荷重用空気入りラジアルタイヤを、対をなすビード部の一方について示すタイヤ幅方向断面図である。
図中１は、ビード部を、２は、一対のビード部間にトロイダルに延在する、非伸長性のプライコードからなる一枚以上、図では一枚のカーカスプライをそれぞれ示す。

ここに示すタイヤでは、このカーカスプライ２の側部部分を、ビード部１に配設したビードコア３の周りで、タイヤ幅方向の内側から外側に向けて巻き上げて配置するとともに、ビードコア３からみてカーカスプライ２の外側に、非伸長性のコードからなる一枚以上、図では、一枚のビード補強層４をカーカスプライ２に沿わせて配設し、そして、ビード補強層４の、タイヤ幅方向外側部分の半径方向外端４ａを、カーカスプライ２の巻上げ端２ａより外方に位置させ、好ましくは、それらの両端４ａ、２ａの半径方向距離を、５〜２０ｍｍの範囲とする。

またここでは、図２に模式的に示すように、ビード補強層４のタイヤ幅方向外側部分の半径方向外端４ａで、非伸長性コード５がタイヤ円周ｃに対してなす角度、すなわち、タイヤ円周ｃに引いた接線となす鋭角側の角度θを、１５〜３０°の範囲内の角度とする。

そしてさらには、カーカスプライ２のパスラインにつき、適用リムＲに組付けたタイヤＴの、最大幅位置ＭＷから、タイヤ外表面の少なくともリムフランジＦＲとの接点ＣＴまでの半径方向領域で、タイヤＴに、規定の空気圧の５％に相当する微圧を充填した状態での、図に実線で示すカーカスプライ２のパスラインを、タイヤＴに、規定の空気圧に対して±２０％に相当する空気圧を充填した状態での、図に破線で示す、カーカスプライ２の自然平衡形状パスラインよりもタイヤ幅方向内側に位置させる。

このことによれば、先にも述べたように、タイヤＴへの微圧の充填状態では、図の実線位置に存在するカーカスプライ２のパスラインが、タイヤＴへの充填内圧を、規定の空気圧に対して±２０％に相当するまで増加させたときには、図に破線で示す自然平衡形状パスライン位置まで変位することになり、この結果として、タイヤ側部の外輪郭線もまた、図に実線で示す位置から破線で示す位置まで変位することになる。

ところで、このタイヤにおいてより好ましくは、カーカスプライ２の巻上げ端２ａ位置での、プライコード２ｂと、ビード補強層４の非伸長性コード５との間のゴム厚みｔを１〜５ｍｍの範囲とする。

なお、図に示すところからは明らかではないが、この重荷重空気入りラジアルタイヤは、従来のこの種のタイヤと同様の、スティフナ、ベルト等の補強構造を有するとともに、接地面を形成するトレッドを有する。

このように構成してなる空気入りラジアルタイヤでは、タイヤに規定の空気圧に対して±２０％に相当する空気圧を充填することで、カーカスプライ２が、自然平衡形状パスライン位置に変位する結果として、タイヤ側部の外輪郭線がタイヤ幅方向外側に膨出することになるため、リムフランジＲＦより２０ｍｍ半径方向外方に存在するタイヤ表面が、半径方向外内側へ変位することになる。

これにより、ビード補強層４のタイヤ幅方向外側部分の半径方向外端部分が半径方向内向きの力を受けることになるので、その半径方向外端部分が、タイヤ外表面の、半径方向外方側への変位に起因する、半径方向外向きの力を受ける場合に比して、ビード補強層４の半径方向外端部分での亀裂進展を有効に抑制してタイヤビード部１の耐久性を有利に向上させることができる。

これをいいかえれば、ビード補強層の半径方向外端部分に、半径方向外向きの力が作用するときは、非伸長性コード５をタイヤ円周に対して１５〜３０°の範囲で傾けて延在させたその外端部分で、コード端部分に、半径方向外向きの引き起こし力が入力されることになる他、そのコード端部分に接着する微小ゴム部分に、図３に要部を、タイヤ側部からの透視状態で誇張して例示するように、半径方向外方に向く伸長変形が発生することになり、これにより、非伸長性コードのコード端位置から、ほぼ平行四辺形状に伸長形成される、元形状がほぼ方形状の微小ゴム部分６に、それの対角線方向への亀裂７が発生し易くなり、その亀裂７の進展に伴って、各コード端の亀裂７が円周方向へ連続し易くなるため、ビード補強層４の外端部分の全周にわたるセパレーションが早期に発生し易く、タイヤビード部１の耐久性の低さが否めない。
逆に、ビード補強層４の半径方向外端部分に半径方向内向きの力が作用するときは、対角線方向の亀裂がコード端と一致しないので、亀裂が発生し難く、進展し難くなる。

ところでここでは、半径方向外端４ａがカーカスプライ２の巻上げ端２ａより外方に位置するビード補強層４のその半径方向外端で、ビード補強層４を形成する非伸長性コード５がタイヤ円周ｃに対してなる角度を１５〜３０°の範囲内の角度とすることで、カーカスプライ２のパスラインの変更の効果が良く発揮されてビード部耐久性が向上することになる。

すなわち、その角度が１５未満では、カーカスプライ端２ａに対するビード補強層による効果が小さくなって、カーカスプライ端２ａへの故障の発生のおそれが高くなる。

一方それが３０°を越えると、ビード補強層の各コード端からの亀裂が周方向に繋がり易くなり、ビード部耐久性の低下の抑制が難しくなる。

そしてさらに、このタイヤでは、ビード補強層４の、タイヤ幅方向内側の半径方向外端を、タイヤに組付けた適用リムＲのリムフランジＲＦより外方に位置させることで、タイヤの転動時のカーカスプライ２の動きを抑制する効果が発生し、タイヤ幅方向外側に生じる歪を抑制することができる。

従って、そのタイヤ幅方向内側の半径方向外端を、リムフランジＲＦの外縁より半径方向内方に位置させると、カーカスプライ２の動きが大きくなり、ビード補強層４の幅方向外側の半径方向外端の歪が極大化し、その部分で故障が発生するおそれが高くなる。

またここで、カーカスプライ２の巻上げ端２ａと、ビード補強層４の半径方向外端４ａとの半径方向距離を５〜２０ｍｍ範囲とした場合には、カーカスプライ２からの拘束が適当となり、ビード補強層４の歪が適切な値になりやすい。

それら両端２ａ、４ａの半径方向距離が５ｍｍ未満では、ともに大きな歪を生じることになる巻上げ端２ａと、半径方向外端４ａとが近づきすぎることになって、それらの両端間への早期の亀裂、セパレーション等の発生のおそれが高くなる。一方２０ｍｍを越えると、カーカスプライの巻上げ端が低すぎて、カーカスプライの十分な耐引き抜け性の確保が難しくなり、または、ビード補強層の半径方向外端が高くなりすぎて、その端部での歪が大きくなりすぎるという問題が生じ易くなる。

加えて、カーカスプライ２の巻上げ端位置での、プライコード２ｂと、ビード補強層４の非伸長性コード５との間のゴム厚みｔを１〜５ｍｍの範囲とすることで、それらの間への亀裂の発生のおそれを有効に除去して、ビード部１の耐久性をより一層高めることができる。

すなわち、両コード間のゴム厚みｔが１ｍｍ未満では、変形挙動等が相互に異なるそれらのコード間のゴム厚みが不足して、そこに亀裂が発生し易く、５ｍｍを越えると、亀裂の発生防止効果が飽和して、逆に、タイヤ重量が不要に増加することになる。

図１は、この発明の実施の形態を一方のビード部について示すタイヤ幅方向断面図であり、図２は、図１に示すタイヤを、タイヤの側部からみて模式的に示すビード補強層の配設透視図である。

図１に示すチューブレスタイプの重荷重用空気入りラジアルタイヤは、適用リムＲを組付けるとともに、タイヤ内に規定の空気圧の５％に相当する微圧を充填した姿勢で示すものであり、このタイヤは、一対のビード部１間にトロイダルに延在する、金属コード、芳香族ポリアミドコード等の非伸長性のプライコード２ｂからなる、図では一枚のカーカスプライ２を具えるものであって、それの側部部分を、ビード部１に配設したビードコア３の周りで、タイヤ幅方向の内側から外側に向けて巻き上げるとともに、そのビードコア３からみてカーカスプライ２の外側に、これも非伸長性コード５からなる、図では、一枚のビード補強層４をカーカスプライ２に沿わせて配設してなるものである。

ここでは、ビード補強層４の、タイヤ幅方向外側部分の半径方向外端４ａを、タイヤへの充填空気圧のいかんにかかわらず、カーカスプライ２の巻上げ端２ａよりも外方に位置させるとともに、その半径方向外端で、非伸長性コード５が、図２に一点鎖線で示すタイヤ円周ｃに対してなす角度、すなわち、タイヤ円周ｃに引いた接線となす鋭角側の角度θを、タイヤの内圧条件のいかんにかかわらず、１５〜３０°の範囲内の角度とし、そして、ビード補強層４の、タイヤ幅方向内側部分の半径方向外端４ｂを、これも、タイヤの内圧条件のいかんにかかわらずタイヤＴに組付けた適用リムＲのリムフランジＲＦの高さより半径方向外側に位置させる。
なお、ビード補強層４のタイヤ幅方向内側部分の半径方向外端４ｂを上げすぎるとこの部分が故障原因となるため、リムフランジ高さ半径方向外側かつタイヤ幅方向外側部分の半径方向外端４ａ以下の位置にあるのが好ましい。

またここでは、適用リムＲに組付けたタイヤＴの最大幅位置ＭＷから、タイヤ外表面の、少なくともリムフランジＲＦとの接点ＣＴまでの半径方向領域において、タイヤＴに、規定の空気圧の５％に相当する微圧を充填した状態での、タイヤ幅方向断面内の、図に実線で示すカーカスプライ２のパスラインを、タイヤＴに、規定の空気圧に対して±２０％に相当する空気圧を充填した状態での、図に破線で示す、カーカスプライ２の自然平衡形状パスラインよりもタイヤ幅方向の内側に位置させる。

以上のような空気入りラジアルタイヤにおいてより好ましくは、上述したところに加えて、カーカスプライ２の巻上げ端２ａと、ビード補強層４の半径方向外端４ａとの間の半径方向距離を５〜２０ｍｍの範囲とし、併せて、カーカスプライ２の巻上げ端位置での、プライコード２ｂと、ビード補強層４の非伸長性コード５との間のゴム厚みｔを１〜５ｍｍの範囲とする。

以上、図示のチューブレスタイプの重荷重用空気入りラジアルタイヤについて説明したが、これらのことは、チューブ入りタイプの重荷重用空気入りラジアルタイヤについてもまた同様である。

サイズが１１Ｒ２２．５の重荷重用ラジアルタイヤにつき、規定の空気圧を充填するとともに、最大負荷能力の２２０％の負荷の作用下でドラム耐久試験を行い、６０ｋｍ／ｈの速度で、ビード部外表面に亀裂が発生するまでの走行時間を、各種タイヤにつき五本ずつ測定したところ表１に示す結果を得た。

なお、表１中の、耐久性の指数値は、従来タイヤをコントロールとし、大きいほどすぐれた結果を示すものとした。

表１によれば、実施例タイヤはいずれも、従来タイヤに比して、すぐれたビード部耐久性を有することが明らかであり、なかでも実施例タイヤ２は、プライコード端と補強層コード端の間隔が十分離れているので、歪のコントロールを行い易くなり、プライコード端からの故障を防ぎ易くなって、とくにすぐれたビード部耐久性を有することが解かる。

この発明の実施の形態を一方のビード部について示すタイヤ幅方向断面図である。 図１に示すタイヤを、タイヤの側部から見て模式的に示すビード補強層の配設透視図である。 ビード補強層の半径方向外端部分への亀裂の発生態様を例示する説明図である。

符号の説明

１ ビード部
２ カーカスプライ
２ａ 巻き上げ端
２ｂ プライコード
３ ビードコア
４ ビード補強層
４ａ タイヤ幅方向外側部分の半径方向外端
４ｂ タイヤ幅方向内側部分の半径方向外端
５ 非伸長性コード
６ 微小ゴム部分
７、８ 亀裂
Ｔ タイヤ
Ｒ リム
ＲＦ リムフランジ
ＭＷ タイヤ最大幅位置
ＣＴ 接点
ｃ タイヤ円周
ｔ ゴム厚み

Claims (2)

1. 一対のビード部間に延在する非伸長性のプライコードからなるカーカスプライの一枚以上を具え、このカーカスプライの側部部分を、ビード部に配設したビードコアの周りで、タイヤ幅方向の内側から外側に向けて巻き上げるとともに、ビードコアからみてカーカスプライの外側に、非伸長性コードからなる少なくとも一枚のビード補強層をカーカスプライに沿わせて配設してなる重荷重用空気入りラジアルタイヤであって、
   ビード補強層の、タイヤ幅方向外側部分の半径方向外端を、カーカスプライの巻上げ端より外方に位置させるとともに、その半径方向外端で、非伸長性コードがタイヤ円周に対してなす角度を１５〜３０°の範囲内の角度とし、ビード補強層の、タイヤ幅方向内側部分の半径方向外端を、タイヤに組付けた適用リムのリムフランジ高さより外方に位置させ、適用リムに組付けたタイヤの最大幅位置から、少なくともリムフランジとの接点までの半径方向領域で、タイヤに規定の空気圧の５％に相当する微圧を充填した状態での、タイヤ幅方向断面内におけるカーカスプライのパスラインを、タイヤに、規定の空気圧に対して±２０％に相当する空気圧を充填した状態でのカーカスプライの自然平衡形状パスラインよりもタイヤ幅方向内側に位置させてなる重荷重用空気入りラジアルタイヤ。
2. カーカスプライの巻上げ端と、ビード補強層の、タイヤ幅方向外側の半径方向外端との半径方向距離を５〜２０ｍｍの範囲とするとともに、カーカスプライの巻上げ端位置での、プライコードと、ビード補強層の非伸長性コードとの間のゴム厚みを１〜５ｍｍの範囲としてなる請求項１に記載の重荷重用空気入りラジアルタイヤ。

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