WO2013094300A1 - 重荷重用空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

　タイヤ（１）は、トレッド（２）と、このトレッド（２）の端から半径方向略内向きに延びる一対のサイドウォール（３）と、このサイドウォール（３）よりも半径方向略内側に位置する一対のビード（４）と、サイドウォール（３）からビード（４）にかけて位置するクリンチ部（５）とを備えており、クリンチ部（５）の外面に、リムフランジ（３０）の半径方向外側端に形成された凸状湾曲面（２２）が係合しうる凹状湾曲面（２１）が周方向に延在し、この凹状湾曲面（２１）の曲率半径Ｒ１の、上記リムフランジの凸状湾曲面（２２）の曲率半径Ｒに対する比Ｒ１／Ｒが、１．７ ≦ Ｒ１／Ｒ ≦ ２．５であり、凹状湾曲面（２１）の曲率半径Ｒ１及び凸状湾曲面（２２）の曲率半径Ｒがともに、タイヤ中心軸を含む面で切った断面における円弧の曲率半径である。

Description

重荷重用空気入りタイヤ

　本発明は、重荷重用空気入りタイヤに関する。詳細には、本発明は、トラック、バス等に装着される重荷重用空気入りタイヤに関する。

　重荷重が負荷されるトラックバス用のタイヤは、そのビード部の剛性に配慮がなされている。これは、荷重負荷時にビード部の撓みが大きくなるからである。すなわち、ビード部は、荷重が負荷されたときに、撓んで軸方向外側に倒れ込む。ビードエイペックスの半径方向中間部あたりには、カーカスプライの折り返し部の先端が位置している。市場調査によれば、一般的に、タイヤの側部における損傷の多くは、この折り返し部の先端近傍に発生している。

　一方で、市場においては、トラックバス用のタイヤに対する軽量化の要請が強くなっている。重荷重用空気入りタイヤの軽量化策として、ビードエイペックスの肉厚を薄くすることが選択されうる。このビードエイペックスの薄肉化に伴い、ビード部の剛性が低下する。荷重負荷時のビード部のタイヤ外方への倒れ込みが大きくなる。すなわち、ビード部の撓みが大きくなる。その結果、カーカスプライの折り返し部の先端の動きが大きくなり、損傷が生じやすくなる。この点は、有限要素法及びＣＴスキャンによる定量的な調査においても確認されている。タイヤの軽量化等のために、ビードエイペックスの厚さが薄くされても、ビード部の耐久性を低下させないタイヤ構造が渇望されている。

　かかる課題を解決するための技術が提案されている。この技術は、例えば、特許第３６４３１９１号公報に開示された、トラック及びバス用のラジアルタイヤに関するものである。このタイヤでは、ビード部の側面ゴムに、リムのフランジ部（以下、リムフランジという）の先端の湾曲凸面部が係合しうる湾曲凹面部が形成されている。タイヤに内圧及び荷重が負荷されたときに、リムフランジの湾曲凸面部が、ビード部の湾曲凹面部に係合し、フィットする。その結果、ビード部の湾曲凹面部とリムフランジの湾曲凸面部との接触面圧が均一化される、とのことである。また、上記側面ゴムのクリープ変化量も小さくなる、とのことである。

　しかしながら、上記技術では、ビード部の湾曲凹面部の曲率半径は、リムフランジの湾曲凸面部の曲率半径に近い値にされている。リムフランジの湾曲凸面部がビード部の湾曲凹面部にフィットする目的からである。その結果、タイヤに荷重が負荷され、ビード部が外方に倒れ込んだとき、ビードの、リムフランジの凸面部にフィットした部分の上の部分（カーカスプライの折り返し部の先端位置近傍）に歪みが集中しやすくなる。

特許第３６４３１９１号公報

　本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであり、タイヤの軽量化のためのビードエイペックスの軽量化に伴うビード部の耐久性の低下を抑制しうる重荷重用空気入りタイヤの提供にある。

　本発明に係る重荷重用空気入りタイヤは、
　その外面がトレッド面をなすトレッドと、
　それぞれがこのトレッドの端から半径方向略内向きに延びる一対のサイドウォールと、
　それぞれがこのサイドウォールよりも半径方向略内側に位置する一対のビードと、
　上記サイドウォールからビードにかけて位置するクリンチ部とを備えており、
　このクリンチ部の外面に、リムフランジの半径方向外側端に形成された凸状湾曲面が係合しうる凹状湾曲面が周方向に延在しており、
　この凹状湾曲面の曲率半径Ｒ１の、上記リムフランジの凸状湾曲面の曲率半径Ｒに対する比Ｒ１／Ｒが、
　　　　　　１．７ ≦ Ｒ１／Ｒ ≦ ２．５
であり、
　上記凹状湾曲面の曲率半径Ｒ１及び上記凸状湾曲面の曲率半径Ｒがともに、タイヤ中心軸を含む面で切った断面における円弧の曲率半径である。

　好ましくは、上記凹状湾曲面の断面における円弧の長さＬ１の、上記凸状湾曲面の曲率半径Ｒに対する比Ｌ１／Ｒが、
　　　　　　０．７ ≦ Ｌ１／Ｒ ≦ １．５　
である。

　好ましくは、上記トレッド及びサイドウォールに沿って、両ビードの間に架け渡されたカーカスプライをさらに備えており、
　上記各ビードが、コアとコアの半径方向外側に位置するビードエイペックスとを有しており、
　上記カーカスプライがコアの周りを内側から外側に折り返されることにより、このカーカスプライに主部及び折り返し部が形成されており、
　タイヤ中心軸に平行であり且つ上記コアの下端を通るビードベースラインから、上記カーカスプライの折り返し部の先端までの半径方向距離をＮ１としたとき、この半径方向距離Ｎ１の、上記凸状湾曲面の曲率半径Ｒに対する比Ｎ１／Ｒが、
　　　　　　２．１ ≦ Ｎ１／Ｒ ≦ ３．５
である。

　本発明に係る重荷重用空気入りタイヤによれば、タイヤの軽量化のためのビードエイペックスの軽量化に伴うビード部の耐久性の低下を抑制することが可能となる。

図１は、本発明の一実施形態に係る重荷重用空気入りタイヤを示す、その中心軸を含む面で切った断面図である。 図２は、図１のタイヤのビード部を主に示す拡大断面図である。

　以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。

　図１には、重荷重用空気入りタイヤ１が示されている。このタイヤ１は、トレッド２、サイドウォール３、ビード４、クリンチ部５、カーカス６、ベルト７、補強層８、カバーゴム９、インナーライナー１０及びチェーファー１１を備えている。このタイヤ１は、チューブレスタイプである。このタイヤ１は、トラック、バス等に装着される。クリンチ部５は、サイドウォール３の下部から、ビード４の外方のチェーファー１１にかけて形成されている。

　図１において、上下方向が半径方向であり、左右方向が軸方向であり、紙面に対して垂直な方向が周方向である。このタイヤ１は、図１中の一点鎖線ＣＬを中心としたほぼ左右対称の形状を呈する。この一点鎖線ＣＬは、タイヤ１の赤道面を表す。図１中、符号ＰＴで示されているのはトレッド２の端である。この端ＰＴは、トレッド２とサイドウォール３との境界である。トレッド２は、耐摩耗性に優れた架橋ゴムからなる。トレッド２は、半径方向外向きに凸な形状を呈している。トレッド２の外周面は、路面と接地するトレッド面１２を構成する。トレッド面１２には、溝１３が刻まれている。この溝１３により、トレッドパターンが形成されている。

　サイドウォール３は、トレッド２の端から半径方向略内向きに延びている。このサイドウォール３は、架橋ゴムからなる。サイドウォール３は、カーカス６の外傷を防止する。

　ビード４は、サイドウォール３の半径方向内側に位置している。ビード４は、コア１４と、このコア１４から半径方向外向きに延びるビードエイペックス１５とを備えている。コア１４はリング状であり、巻回された非伸縮性ワイヤー（典型的にはスチール製ワイヤー）を含む。ビードエイペックス１５は、半径方向外向きに先細りである。ビードエイペックス１５は、高硬度な架橋ゴムからなる。

　クリンチ部５は、サイドウォール３の半径方向略内側に位置している。クリンチ部５は、軸方向において、ビード４及びカーカス６よりも外側に位置している。図２に示されるように、クリンチ部５は、リムフランジ３０に係合し、締め付けられる部分である。

　カーカス６はカーカスプライ１６からなる。カーカスプライ１６は、両側のビード４の間に架け渡されており、トレッド２及びサイドウォール３に沿っている。カーカスプライ１６は、コア１４の周りを、軸方向内側から外側に向かって折り返されている。この折り返しにより、カーカスプライ１６には、主部１７と折り返し部１８とが形成されている。折り返し部１８は、チェーファー１１とビードエイペックス１５との間に積層されている。折り返し部１８の先端１８ａは、ビードエイペックス１５の半径方向中間近傍に位置している。

　本実施形態では、タイヤ１の軽量化を目的として、従来の同一サイズのタイヤより、ビードエイペックス１５の厚さを薄くしている。具体例で言えば、折り返し部１８の先端１８ａ位置でのビードエイペックス１５の厚さＴ１（図２）は、従来品では１１ｍｍ程度であるところ、本実施形態のタイヤ１では８ｍｍ程度である。この厚さＴ１は、換言すれば、折り返し部１８の先端１８ａ位置でのカーカスプライ１６同士の離間距離である。

　ベルト７は、カーカス６の半径方向外側に積層されている。ベルト７は、カーカス６を補強する。このタイヤ１では、ベルト７は、第一層７ａ、第二層７ｂ及び第三層７ｃからなる。図示されていないが、第一層７ａ、第二層７ｂ及び第三層７ｃのそれぞれは、並列された多数のコードとトッピングゴムとからなる。各コードは、スチールからなる。コードに、有機繊維が用いられてもよい。このコードは、赤道面に対して傾斜している。

　補強層８は、コア１４の周りを巻かれている。補強層８は、カーカスプライ１６と積層されている。補強層８は、並列された多数のコードとトッピングゴムとからなる。各コードは、スチールからなる。この補強層８は、スチールフィラーとも称される。補強層８は、タイヤ１の耐久性に寄与する。

　カバーゴム９は、ビードエイペックス１５の軸方向外側に位置している。カバーゴム９は、カーカスプライ１６の折り返し部１８に積層されている。折り返し部１８の先端１８ａは、カバーゴム９に覆われている。カバーゴム９により、端への応力集中が緩和される。補強層８の一端も、カバーゴム９に覆われている。カバーゴム９により、上記一端への応力集中が緩和される。

　チェーファー１１は、ビード４の近傍に位置している。チェーファー１１は、サイドウォール３から半径方向内向きに延在する。タイヤ１がリムに組み込まれると、このチェーファー１１がリムフランジ３０に当接する（図２）。この当接により、ビード４の近傍が保護される。チェーファー１１は、通常は布とこの布に含浸したゴムとからなる。ゴム単体からなるチェーファー１１が用いられてもよい。

　インナーライナー１０は、カーカス１０の内周面に接合されている。インナーライナー１０は、チェーファー１１から半径方向外向きに延在している。インナーライナー１０は、左右のチェーファー１１の間を架け渡されている。インナーライナー１０は、架橋ゴムからなる。インナーライナー１０には、空気遮蔽性に優れたゴムが用いられている。インナーライナー１０は、タイヤ１の内圧を保持する役割を果たす。

　図１及び図２に示されるように、クリンチ部５の外面、すなわちチェーファー１１の外面には、タイヤ周方向に延びる凹状湾曲面２１が形成されている。この凹状湾曲面２１は、タイヤ１の側部を一周している。この凹状湾曲面２１には、組み込まれたリムのフランジ３０の先端部が係合しうる。図２に示すように、この凹状湾曲面２１の、タイヤ１の中心軸を含む面で切った断面は、曲率半径Ｒ１の円弧２３である。上記リムフランジ３０の先端部には、上記凹状湾曲面２１に係合しうる凸状湾曲面２２が形成されている。この凸状湾曲面２２は、リムフランジ３０の端部を一周している。図２に示すように、この凸状湾曲面２２の、タイヤ１の中心軸を含む面で切った断面は、曲率半径Ｒの円弧２４である。

　クリンチ部５の凹状湾曲面２１の円弧２３の曲率半径Ｒ１は、ビード４の耐久性向上のため、下記の大きさにされている。すなわち、凹状湾曲面２１の円弧２３の曲率半径Ｒ１は、リムフランジ３０の凸状湾曲面２２の円弧２４の曲率半径Ｒより大きくされている。凹状湾曲面２１の曲率半径Ｒ１の、凸状湾曲面の曲率半径Ｒに対する比Ｒ１／Ｒは、
　　　　　　１．７ ≦ Ｒ１／Ｒ ≦ ２．５　
とされている。この比Ｒ１／Ｒが１．７未満の場合、タイヤ１への荷重負荷時に、凹状湾曲面２１付近のゴムの動きが小さくなりすぎる。その結果、カーカスプライ１６の折り返し部１８の先端１８ａ付近に歪みが集中し、ビード４の耐久性を確保するのが難しくなるおそれがある。一方、比Ｒ１／Ｒが２．５を超えると、タイヤ１への荷重負荷時に、カーカスプライ１６の折り返し部１８の先端１８ａの動きを小さくすることが困難となる。その結果、ビード４の耐久性を確保するのが難しくなるおそれがある。

　上記構成によってタイヤ１のビード部耐久性が向上するので、タイヤ１の軽量化のために、ビードエイペックス１５の薄肉化が可能となる。

　上記凹状湾曲面２１の、タイヤ１の中心軸を含む面で切った断面（図２）は、長さＬ１を有している。すなわち、上記断面における曲率半径Ｒ１の円弧２３の長さはＬ１である。この凹状湾曲面２１の円弧２３の長さＬ１は、ビード４の耐久性向上のため、下記の長さにされるのが好ましい。すなわち、この円弧２３の長さＬ１の、リムフランジ３０の凸状湾曲面の曲率半径Ｒに対する比Ｌ１／Ｒは、
　　　　　　０．７ ≦ Ｌ１／Ｒ ≦ １．５　
とされる。この比Ｌ１／Ｒが０．７未満の場合、タイヤ１への荷重負荷時に、カーカスプライ１６の折り返し部１８の先端１８ａの動きを小さくすることが困難となる。その結果、ビード４の耐久性を確保するのが難しくなるおそれがある。一方、１．５を超えると、タイヤ１への荷重負荷時に、凹状湾曲面２１付近のゴムの動きが小さくなりすぎる。その結果、カーカスプライ１６の折り返し部１８の先端１８ａ付近に歪みが集中し、ビード４の耐久性を確保するのが難しくなるおそれがある。

　カーカスプライ１６の折り返し部１８は、ビード４の耐久性向上のため、以下の長さにされるのが好ましい。すなわち、ビードベースラインＢＬからカーカスプライ１６の折り返し部１８の先端１８ａまでの半径方向距離をＮ１としたとき、この距離Ｎ１の、上記凸状湾曲面の曲率半径Ｒに対する比Ｎ１／Ｒは、
　　　　　　２．１ ≦ Ｎ１／Ｒ ≦ ３．５
とされる。ビードベースラインＢＬとは、コア１４の下端を通る、タイヤ中心軸に平行な直線である。比Ｎ１／Ｒが２．１未満であると、折り返し部１８が短すぎて、成形後に折り返し部１８がビードエイペックス１５から剥がれやすくなるおそれがある。一方、比Ｎ１／Ｒが３．５を超えると、折り返し部１８が長くなり、折り返し部１８の先端１８ａが、タイヤ側部のうちの荷重負荷時に歪みの大きい範囲に位置してしまうおそれがある。その結果、荷重負荷時に折り返し部１８の先端１８ａの動きが大きくなり、ビード耐久性の向上が得られないおそれがある。

　以上のごとく構成された重荷重用空気入りタイヤ１に対し、ビードの耐久性能を評価する試験、及び、重量評価のためのころがり抵抗性能を評価する試験が行われる。ビードの耐久性能の評価試験は、駆動ドラムを有する台上試験装置を用いて行われる。供試タイヤ１のサイズは、１１Ｒ２２．５である。供試タイヤ１が、リム幅７．５０×２２．５の試験用リムに装着される。試験用リムのフランジ部先端には、凸状湾曲面２２が形成されている。供試タイヤの試験内圧はＪＡＴＭＡ規格に規定の７００ｋＰａであり、供試タイヤに負荷される縦荷重はＪＡＴＭＡ規格に規定の荷重（２７．２５ｋＮ）の３倍の荷重である８１．７５ｋＮである。縦荷重とは、タイヤに対し、タイヤ半径方向に負荷される荷重である。供試タイヤは、この負荷状態で、駆動ドラムによって走行させられる。走行速度は３０ｋｍ／ｈである。そして、供試タイヤ１のビード部に損傷が発生するまでの走行時間が測定、記録される。走行時間の長い供試タイヤの方がビードの耐久性能が優れている。

　ころがり抵抗性能の評価試験は、ころがり抵抗試験機を用いて行われる。上記ビード耐久性評価試験におけると同一サイズの供試タイヤが、リム幅７．５０×２２．５の上記試験用リムに装着される。供試タイヤの試験内圧はＪＡＴＭＡ規格に規定の７００ｋＰａであり、供試タイヤに負荷される縦荷重はＪＡＴＭＡ規格に規定の２７．２５ｋＮである。供試タイヤは、この負荷状態で、駆動ドラムによって走行させられる。走行速度は８０ｋｍ／ｈである。この走行中にころがり抵抗値が測定される。ころがり抵抗の測定値の小さい供試タイヤの方がころがり抵抗性能が優れている。これらのビード耐久性評価試験及びころがり抵抗評価試験により、以上に説明された構成を有するタイヤの耐久性確保がなされうることが確認される。

　以下、実施例によって本発明の効果が明らかにされるが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるべきではない。

　［実施例１－４］
　実施例１から４として、図１及び図２に示された、凹状湾曲面２１を有する重荷重用空気入りタイヤ１が製作された。このタイヤ１のサイズは、１１Ｒ２２．５である。上記凹状湾曲面２１の諸元（前述した比Ｒ１／Ｒ、比Ｌ１／Ｒ）は表１に示されるとおりである。また、ビードエイペックス１５の高さＮ１に関する数値も表１に示されるとおりである。折り返し部１８の先端１８ａ位置における、ビードエイペックス１５の厚さＴ１も表１に示されるとおりである。これらの供試タイヤ１に対して、前述したビード耐久性評価試験及びころがり抵抗評価試験が行われた。供試タイヤ１は、凸状湾曲面２２を有するリムフランジ３０に装着された。タイヤの試験内圧は７００ｋＰａである。ビード耐久性評価試験においてタイヤに負荷される縦荷重は８１．７５ｋＮであり、ころがり抵抗評価試験においてタイヤに負荷される縦荷重は２７．２５ｋＮである。タイヤの走行速度は、ビード耐久性評価試験では３０ｋｍ／ｈであり、ころがり抵抗評価試験では８０ｋｍ／ｈである。これらの試験結果（評価結果）が表１に示されている。

　［実施例５－１３］
　実施例５から１３として、図１及び図２に示された、凹状湾曲面２１を有する重荷重用空気入りタイヤ１が製作された。これらの供試タイヤ１の凹状湾曲面２１の諸元、ビードエイペックス１５の高さＮ１、及び、厚さＴ１に関する各数値は、表２に示されるとおりである。これらのタイヤ１のその他の構成及び試験条件は、前述の実施例１と同一である。これらのタイヤ１に対する試験の結果（評価結果）が表２に示されている。

　［比較例１、２］
　比較例１及び２として、重荷重用空気入りタイヤが製作された。これらの供試タイヤは凹状湾曲面２１を有していない。これらの供試タイヤのビードエイペックス１５の高さＮ１、及び、厚さＴ１に関する各数値は、表１に示されるとおりである。これらのタイヤのその他の構成及び試験条件は、前述の実施例１と同一である。これらのタイヤに対する試験の結果（評価結果）が表１に示されている。

　［比較例３－５］
　比較例３から５として、重荷重用空気入りタイヤが製作された。これらの供試タイヤの凹状湾曲面２１の諸元、ビードエイペックス１５の高さＮ１、及び、厚さＴ１に関する各数値は、表１に示されるとおりである。これらのタイヤのその他の構成及び試験条件は、前述の実施例１と同一である。これらのタイヤに対する試験の結果（評価結果）が表１に示されている。

　［評価］
　表１及び表２に、実施例１から１３及び比較例１から４の各タイヤの性能評価結果が示されている。ビード耐久性評価試験の結果は、比較例１の結果を１００とした指数値によって示されている。この数値が大きいほど良好である。ころがり抵抗評価試験の結果も、比較例１の結果を１００とした指数値によって示されている。この数値は小さいほど良好である。この評価結果から、本発明の優位性は明らかである。

　以上説明された重荷重用空気入りタイヤは、種々のトラック、バス等の車両に適用されうる。

　　　１・・・タイヤ
　　　２・・・トレッド
　　　３・・・サイドウォール
　　　４・・・ビード
　　　５・・・クリンチ部
　　　６・・・カーカス
　　１４・・・コア
　　１５・・・ビードエイペックス
　　１６・・・カーカスプライ
　　１７・・・主部
　　１８・・・折り返し部
　　２１・・・（クリンチ部の）凹状湾曲面
　　２２・・・（リムフランジの）凸状湾曲面
　　２３・・・（凹状湾曲面の）円弧
　　２４・・・（凸状湾曲面の）円弧
　　３０・・・リムフランジ
　　ＣＬ・・・赤道面
　　　Ｒ・・・（凸状湾曲面の）円弧の曲率半径
　　Ｒ１・・・（凹状湾曲面の）円弧の曲率半径
　　Ｌ１・・・（凹状湾曲面の）円弧の長さ
　　Ｎ１・・・（折り返し部の）先端位置の高さ
　　Ｔ１・・・ビードエイペックスの厚さ

Claims (3)

1. 　その外面がトレッド面をなすトレッドと、
   　それぞれがこのトレッドの端から半径方向略内向きに延びる一対のサイドウォールと、
   　それぞれがこのサイドウォールよりも半径方向略内側に位置する一対のビードと、
   　上記サイドウォールからビードにかけて位置するクリンチ部とを備えており、
   　このクリンチ部の外面に、リムフランジの半径方向外側端に形成された凸状湾曲面が係合しうる凹状湾曲面が周方向に延在しており、
   　この凹状湾曲面の曲率半径Ｒ１の、上記リムフランジの凸状湾曲面の曲率半径Ｒに対する比Ｒ１／Ｒが、
   　　　　　　１．７ ≦ Ｒ１／Ｒ ≦ ２．５
   であり、
   　上記凹状湾曲面の曲率半径Ｒ１及び上記凸状湾曲面の曲率半径Ｒがともに、タイヤ中心軸を含む面で切った断面における円弧の曲率半径である重荷重用空気入りタイヤ。
2. 　上記凹状湾曲面の断面における円弧の長さＬ１の、上記凸状湾曲面の曲率半径Ｒに対する比Ｌ１／Ｒが、
   　　　　　　０．７ ≦ Ｌ１／Ｒ ≦ １．５　
   である請求項１に記載の重荷重用空気入りタイヤ。
3. 　上記トレッド及びサイドウォールに沿って、両ビードの間に架け渡されたカーカスプライをさらに備えており、
   　上記各ビードが、コアとコアの半径方向外側に位置するビードエイペックスとを有しており、
   　上記カーカスプライがコアの周りを内側から外側に折り返されることにより、このカーカスプライに主部及び折り返し部が形成されており、
   　タイヤ中心軸に平行であり且つ上記コアの下端を通るビードベースラインから、上記カーカスプライの折り返し部の先端までの半径方向距離をＮ１としたとき、この半径方向距離Ｎ１の、上記凸状湾曲面の曲率半径Ｒに対する比Ｎ１／Ｒが、
   　　　　　　２．１ ≦ Ｎ１／Ｒ ≦ ３．５
   である請求項１又は２に記載の重荷重用空気入りタイヤ。

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