JP4450449B2

JP4450449B2 - 空気入りラジアルタイヤ

Info

Publication number: JP4450449B2
Application number: JP11644299A
Authority: JP
Inventors: 邦信門田
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1999-04-23
Filing date: 1999-04-23
Publication date: 2010-04-14
Anticipated expiration: 2019-04-23
Also published as: JP2000301916A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気入りラジアルタイヤに係り、特に、ビード部の耐久性を向上させた空気入りラジアルタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
トラック等、特に重荷重で使用され、摩耗後に再びトレッドを更生して複数回使用される空気入りラジアルタイヤにおいては、長期間の使用によってカーカス層の補強コード端末の応力集中部を起点にゴム中にセパレーションを生じ、タイヤが使用できなくなる問題がある。
【０００３】
こうしたカーカス端部のセパレーション故障に対して、タイヤを回転軸に沿った断面で見たときのビード部タイヤ外輪郭に凹部を設けてゴム厚さを減じることにより、ビード部での発熱性を低下させる技術（例えば、特開昭５７−１９１１０４号公報）が開示されているが、カーカス端末部でのゴムの厚さは、カーカス折返部分の存在であまり低減できず、耐久性向上効果は十分とは言えない。
【０００４】
さらに、特開平１０−１９３９２４号公報では、カーカス折返部を内側カーカス層に沿わせてビード部の厚さを減じ、タイヤ外輪郭に凹部を設けたものが提案されているが、カーカス層折返部外側のゴム厚さが減少すると負荷時にリムフランジからの突き上げによる剪断変形に対してカーカス層界面の剪断歪が増し、カーカス層と外側のゴムとの間でセパレーションが発生する問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、トラック、バス用の大型タイヤでは、環境への配慮や経済性からの更生回数の増加により使用条件が厳しくなっていることと、特に近年増加傾向の偏平率の低いタイヤではビード耐久性が悪化することから、従来技術を使用してもビード部でのセパレーション故障の防止は十分ではなく、ビード部故障に対する根本的な解決には至っていない。
【０００６】
本発明は上記事実を考慮し、優れたビード耐久性を有する重荷重車両に適した空気入りラジアルタイヤを提供することが目的である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、一方のビード部のビードコアから他方のビード部のビードコアへ延在する本体部と前記本体部に連続して設けられ前記ビードコアの外周に沿って巻き込んだ巻き込み部とを備えた実質的にラジアル方向に延びる複数本のスチールコードからなる少なくとも１枚のカーカス層よりなるカーカスと、前記カーカスのタイヤ半径方向外側に設けられ、前記カーカスのクラウン部を補強するベルトと、を備えた空気入りラジアルタイヤであって、タイヤ回転軸に沿った断面で見たときに、タイヤ最大幅位置よりもタイヤ半径方向内側において、タイヤ外輪郭が凹部を有すると共に、前記凹部は、標準リムに装着し標準空気圧充填のもとで正規荷重を負荷した時の前記ビード部の外皮とリムフランジとの離反点Ｐよりもタイヤ半径方向外側に位置することを特徴としている。
【０００８】
次に、請求項１に記載の空気入りラジアルタイヤの作用を説明する。
【０００９】
トラック、バス用タイヤのように重荷重で使用されるタイヤは、負荷転動時にビード部がリムフランジの方向に大きく倒れ込む曲げ変形を生じるためにビード部での発熱が大きく、これがビード故障の主要因の一つとなっている。
【００１０】
請求項１に記載の空気入りラジアルタイヤでは、カーカス層を塑性変形によって癖付けしてビードコア外周面周りに巻き込み、応力集中源である端末部が負荷転動時に殆ど変形の生じないビードコア上に配置することで、カーカス層の端末部を起点とするセパレーション故障が根本的に解消され、ビード部のタイヤ外側を凹部形状とすることでビード部のゴム厚さが減少し、負荷転動時のビード部の発熱も低減するので、大幅にビード耐久性を向上することができる。
負荷転動時にビード部がリムフランジの方向に倒れ込む曲げ変形を生じるが、その際、タイヤ外皮がリムフランジに接触する領域が増大する。
負荷時にリムフランジと接触する領域でタイヤ外面を凹部形状とすると、空気圧充填姿勢のタイヤ外面とリムフランジとの空隙量が増大し、負荷時の曲げ変形量はこの領域近傍で増大してビード耐久性に悪影響を及ぼすため、凹部は正規荷重を負荷した時のビード部外皮とリムフランジとの離反点よりもタイヤ半径方向外側に設け、この凹部のタイヤ半径方向内側に位置するタイヤ外皮がリムフランジに接触する領域のタイヤ外皮はタイヤ外側に凸形状とすることが望ましい。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の空気入りラジアルタイヤにおいて、リムフランジの公称径位置を基準にタイヤ半径方向にビード最大幅ＷM の１．８倍よりも外側で、タイヤ最大幅位置までの外皮の厚さＴが、タイヤ最大幅位置での外皮の厚さＴW と実質的に等しいことを特徴としている。
【００１２】
次に、請求項２に記載の空気入りラジアルタイヤの作用を説明する。
【００１３】
一般に、タイヤ最大幅位置でのカーカス補強層からタイヤ外皮までのゴム厚さは、外傷を防ぐために必要なゴム厚さを確保すれば良く、ビード部等と比較すると薄く設定されているが、ビード部に関しても発熱だけを考慮すると薄い方が望ましい。
【００１４】
他方、リムにタイヤを係止するためにビードコアにはある程度の剛性が必要である。そのため、ビーコアの近傍までカーカス層外側のタイヤ外皮の厚さをタイヤ最大幅位置での厚さと同じように薄くすると、ビードコア近傍にビード曲げ変形が集中し、さらに急激にタイヤ輪郭形状が変化するので、タイヤ外皮の歪集中からタイヤ表面での亀裂発生が問題となる。
【００１５】
したがって、リムの公称径位置を基準に、タイヤ半径方向にビード最大幅の１．８倍より外側でタイヤ最大幅位置まで、タイヤ外皮（カーカス補強層の外側のタイヤ外皮）の厚さ（カーカス補強層のコードからタイヤ外輪郭までの距離）Ｔを、タイヤ最大幅位置での外皮の厚さと実質的に等しく（タイヤ最大幅位置での厚さの０．７倍から１．３倍の間）、１．８倍よりもタイヤ半径方向内側の領域では、ビードコア横までカーカス層からタイヤ外面までの厚さを漸増する（凹部の深さを漸減する）ことが好ましい。
【００２０】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の空気入りラジアルタイヤにおいて、標準リムに装着し、標準空気圧充填のもとで正規荷重を負荷したときのビード部外皮とリムフランジとの離反点Ｐにおける前記ビード部の厚さをＷP、ビード最大幅をＷMとしたときに、ＷP ／ＷM ≧０．９であることを特徴としている。
【００２１】
次に、請求項３に記載の空気入りラジアルタイヤの作用を説明する。
【００２２】
負荷時にリムフランジと接触する領域においてビード最大幅と比較して急激にビード幅を減じると、タイヤ外面とリムフランジとの空隙量が増してビード部の倒れ込み変形量が増大するので、標準空気圧充填のもとで正規荷重を負荷したときのビード部外皮とリムフランジとの離反点Ｐにおけるビード部の厚さＷP と、ビード最大幅ＷM との比率ＷP ／ＷM を０．９以上とすることが望ましい。
【００２３】
【発明の実施の形態】
［第１の実施形態］
図１に示すように、本実施形態の空気入りラジアルタイヤ１０は、一対のビードコア１２（図１では片側のみ図示）と、一対のビードコア１２にトロイド状に跨がるカーカス１４とを有している。
【００２４】
カーカス１４は、本実施形態では一枚のカーカス層（カーカスプライ）１６から構成されているが、カーカス層１６は２枚以上であっても良い。
【００２５】
カーカス層１６は、互いに平行に並べられた実質的にラジアル方向（好ましくはラジアル方向に対して±１０°以内）に沿って延びる複数本のスチールコード（図示せず）を備え、これら複数本のスチールコードが薄肉のコーティングゴム（図示せず）に埋設されている通常の構造のものである。
【００２６】
カーカス層１６は、一方のビード部１１のビードコア１２から他方のビード部１１のビードコア１２へ延在する本体部１６Ａと、ビードコア１２の外周に沿って巻き込んだ巻込部１６Ｂとを有している。
【００２７】
なお、カーカス層１６の巻込部１６Ｂの端末部１６Ｃの位置は、少なくともビードコア１２のタイヤ軸方向外側端よりもタイヤ軸方向内側で、ビードコア１２の上辺上に位置し、ビードコア１２の中心よりもタイヤ軸方向内側に位置することが好ましく、図１に示すように本体部１６Ａの近傍に位置すること（即ち、カーカス層１６がビードコア１２の周りを略１周すること。）が更に好ましい。
【００２８】
また、巻込部１６Ｂのスチールコードは、ビードコア１２の外周面に沿うようにタイヤ製造段階（少なくとも加硫前）で少なくとも１箇所以上の部位で塑性変形されており、製品タイヤにおいてここでのスチールコードには真っ直ぐな状態へ戻ろうとする力は生じていない。
【００２９】
このカーカス層１６のタイヤ外側には、ビード補強層（所謂チェーファー）１８がビードコアの周りに配置されている。
【００３０】
ビード補強層１８は、互いに平行とされ、ラジアル方向に対して３０度〜８０度の範囲内の角度で傾斜した複数本のコード（図示せず）をゴムで被覆したものである。なお、このビード補強層１８に用いるコードは、スチールコードでも良く、ナイロン等の有機繊維コードであっても良い。
【００３１】
ここで、ビード補強層１８は、ビードコア１２からタイヤ軸方向内側の端末部１８Ａにかけてはカーカス層１６の外周面に沿うように隣接して配置されているが、ビードコア１２からタイヤ軸方向外側の端末部１８Ｂにかけては、ビードコア１２から離れる方向に直線状に延びている。
【００３２】
本実施形態の空気入りラジアルタイヤ１０では、図１に示すように、タイヤ回転軸に沿った断面で見たとき、タイヤ最大幅位置ＰW よりもタイヤ半径方向内側のタイヤ外面に凹部２４を有している（即ち、タイヤ外輪郭が凹部形状をしている。）。なお、図１は、無負荷状態を示している。
【００３３】
なお、ここでの凹部２４は、図１に示すように、タイヤ外面に平面Ｈ（２点鎖線）を押し付けたときに２点当たりとなり、平面Ｈとタイヤ外面との間に隙間ができる部分である。なお、本実施形態の凹部２４は、断面で見たときにタイヤ外側に曲率中心を有する略円弧形状である。
【００３４】
ここで、本実施形態において、標準リム２１に組み付けた空気入りラジアルタイヤ１０に標準空気圧を充填し、正規荷重を負荷させたとき、図２の実線に示すように（ちなみに、２点鎖線は無負荷状態）、ビード部１１の外面がリムフランジ２２から離間する点を離反点Ｐ、この離反点Ｐにおけるタイヤ内外面の２等分線をＬ１、図１に示すように離反点Ｐを通り２等分線Ｌ１に垂直な垂直線をＬ２、ビードコア１２の図心Ｑを通り垂直線Ｌ２に平行な平行線をＬ３、垂直線Ｌ２上でのビード厚さをＷP 、平行線Ｌ３上でのビード厚さ（以後、ビード最大幅という。）をＷM と定義する。
【００３５】
ここで、本実施形態において、標準リムとはＪＡＴＭＡ（日本自動車タイヤ協会）のＹｅａｒＢｏｏｋ１９９９年度版規定のリムであり、標準空気圧とはＪＡＴＭＡ（日本自動車タイヤ協会）のＹｅａｒＢｏｏｋ１９９９年度版の最大負荷能力に対応する空気圧であり、正規荷重とはＪＡＴＭＡ（日本自動車タイヤ協会）のＹｅａｒＢｏｏｋ１９９９年度版の単輪を適用した場合の最大負荷能力に相当する荷重である。
【００３６】
日本以外では、荷重とは下記規格に記載されている適用サイズにおける単輪の最大荷重（最大負荷能力）のことであり、内圧とは下記規格に記載されている単輪の最大荷重（最大負荷能力）に対応する空気圧のことであり、リムとは下記規格に記載されている適用サイズにおける標準リム（または、”Approved Rim" 、”Recommended Rim"）のことである。
【００３７】
規格は、タイヤが生産又は使用される地域に有効な産業規格によって決められている。例えば、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 Tire and Rim Technical OrganizationのStandards Manual”である。
【００３８】
この空気入りラジアルタイヤ１０は、リムフランジ２２の公称径位置を基準に、タイヤ半径方向にビード最大幅ＷM の１．８倍離れた位置Ｐ1 よりもタイヤ半径方向外側で、タイヤ最大幅位置ＰW （なお、図中Ｗmax はタイヤ最大幅。）までの外皮（ゴム部分）の厚さＴ（カーカス層１６のスチールコードからタイヤ外表面（外輪郭）までの距離）が、タイヤ最大幅位置ＰW での外皮の厚さＴW （カーカス層１６のスチールコードからタイヤ外表面（外輪郭）までの距離）と実質的に等しく（ここで実質的とは、タイヤ最大幅位置ＰW での外皮の厚さＴW の０．７倍から１．３倍の間の厚さ。）設定されていることが好ましい。
【００３９】
本実施形態では、垂直線Ｌ２上でのビード厚さＷP ／ビード部１１のビード最大幅ＷM が０．８８に設定されている。
【００４０】
また、ビード部１１には、ビードコア１２に巻かれたカーカス層１６の巻込部１６Ｂのタイヤ径方向外側にビード部１１の剛性を確保するスティフナー２０が設けられている。
【００４１】
なお、図示はしないが、カーカス１４のタイヤ半径方向外側には、カーカス１４のクラウン部を補強するベルトが設けられている。
（作用）
本実施形態の空気入りラジアルタイヤ１０では、カーカス層１６のスチールコードを塑性変形によって癖付けしてビードコア１２の外周面周りに巻き込み、応力集中源である端末部１６Ｃを負荷転動時に殆ど変形の生じないビードコア１２に接するように配置したので、カーカス層１６の端末部１６Ｃを起点とするビード部１１内のゴムのセパレーション故障を防止することができる。
【００４２】
さらに、ビード部１１の外面に凹部２４を設けることでビード部１１のゴム厚さが減少し、負荷転動時のビード部１１の発熱も低減するので、大幅にビード耐久性を向上することができる。
【００４３】
また、カーカス層１６のタイヤ外側に配置したビード補強層１８は、負荷転動時にリムフランジ２２との擦れによるタイヤ外皮の摩滅を防止する。
【００４４】
さらに、ビード補強層１８の端末部１８Ｂ側は内圧によって引き抜かれようとする力を殆ど受けず、さらに、このビード補強層１８の端末部１８Ｂは従来タイヤと異なりカーカス層１６の巻込部１６Ｂ（従来タイヤのカーカス層の折返部に相当）が隣接しないことと、ラジアル方向に対しコードが傾斜配置されていることから、負荷転動時にビード部１１の曲げ変形が生じた際にもビード補強層１８内のコードが角度変化し難く、この変形によって端末部１８Ｂの径方向圧縮応力の集中が緩和される。
【００４５】
なお、位置Ｐ1 よりもタイヤ半径方向外側の外皮の厚さＴが、タイヤ最大幅位置ＰW での外皮の厚さＴW と実質的に等しくされていない、即ち、厚さＴが厚さＴW より薄くなると（Ｔが０．７ＴW よりも小さい場合）、ビードコア１２近傍が薄くなり過ぎ、ビードコア１２近傍にビード曲げ変形が集中し、さらに急激にタイヤ輪郭形状が変化するので、タイヤ外皮の歪集中からタイヤ表面での亀裂が発生し易くなる。
【００４６】
なお、ビード補強層１８のコードのラジアル方向に対する角度が３０度未満になると、カーカス層１６の本体部１６Ａが倒れ込んだ際に、カーカス層１６のスチールコードと同様にタイヤラジアル方向に近づく為、ビード補強層１８のコードの角度変化によるビード補強層１８の端末部１８Ｂでの歪緩和が起きにくく、コード端部に大きな圧縮応力の集中が生じる。
【００４７】
一方、コードの角度が８０度を越えると、ビード補強層１８のコードがほぼ周方向に向く為にビード補強層１８の剪断剛性が低下し、タイヤが転動時に踏み蹴りにてサイドウォールが回転方向にずれる周方向剪断変形のビード部１１での抑制効果が大幅に低下するので、リムフランジ２２とタイヤ外皮との周方向ずれによる摩滅を有効に防止することが出来なくなり、ビード補強層１８としての役割が十分に発揮されなくなる。
［第２の実施形態］
本発明の空気入りラジアルタイヤの第２の実施形態を図３にしたがって説明する。なお、前述した実施形態と同一構成に関しては同一符号を付し、その説明は省略する。
【００４８】
図３に示すように、本実施形態の空気入りラジアルタイヤ１０では、第１の実施形態と同様に凹部２４が形成されているが、凹部２４が第１の実施形態よりも深く、垂直線Ｌ２上でのビード厚さＷP ／ビード部１１のビード最大幅ＷM が０．８５に設定されているものである。
【００４９】
なお、作用効果は第１の実施形態と同様である。
［第３の実施形態］
本発明の空気入りラジアルタイヤの第３の実施形態を図４にしたがって説明する。なお、前述した実施形態と同一構成に関しては同一符号を付し、その説明は省略する。
【００５０】
図４に示すように、本実施形態の空気入りラジアルタイヤ１０では、ビード部１１の離反点Ｐよりもタイヤ半径方向外側に凹部２４が形成されており、凹部２４よりもタイヤ半径方向内側では、ビード部１１の外表面がタイヤ内側に曲率中心を有する略円弧凸状に形成されている。
【００５１】
本実施形態では、垂直線Ｌ２上でのビード厚さＷP ／ビード部１１のビード最大幅ＷM は、０．９２に設定されている。
【００５２】
本実施形態の空気入りラジアルタイヤ１０では、離反点Ｐ付近の外皮がタイヤ外側に凸形状であり、垂直線Ｌ２上でのビード厚さＷP ／ビード部１１のビード最大幅ＷM を０．９以上としたので、第１の実施形態及び第２の実施形態よりも負荷時のビード部１１の倒れ込み変形を抑えることができ、これにより発熱をより一層抑えることができる。
（試験例）
次に、本発明の効果を確かめるために、タイヤサイズが２８５／６０Ｒ２２．５である従来例のタイヤと本発明の適用された実施例のタイヤとを用意し、室内のドラム試験機にてタイヤの耐久試験を行った。
【００５３】
実施例１のタイヤは図１に示す構造のタイヤ、実施例２のタイヤは図３に示す構造のタイヤ、実施例３のタイヤは図４に示す構造のタイヤ、従来例のタイヤは図５に示す構造のタイヤである。
【００５４】
ここで、従来例のタイヤは、図５に示すように、ビード部１１の外面に凹部の形成されていないタイヤである。
【００５５】
実施例１〜３及び従来例のタイヤのカーカス層は、何れも（１×３＋９＋１５）×０．１７５mm＋１×０．１５mmの構造のスチールコードを５ｃｍ当たり２６本の密度（測定部位：ビードコア周り）で平行に並べてゴム被覆したものであり、コード方向を実質的にラジアル方向としたものである。
【００５６】
実施例１〜３及び従来例のタイヤのビード補強層は、何れも（１×３＋９＋１５）×０．１７５mm＋１×０．１５mmの構造のスチールコードを５ｃｍ当たり２１本の密度（測定部位：ビードコア周り）で平行に並べてゴム被覆したものであり、コード方向をラジアル方向に対して６０度傾斜させたものである（測定部位：タイヤ軸方向外側の端末部）。
【００５７】
なお、実施例１のタイヤではＷP ／ＷM が０．８８であり、実施例２のタイヤではＷP ／ＷM が０．８５であり、実施例３のタイヤではＷP ／ＷM が０．９２である。
【００５８】
ドラム試験は、試験タイヤに内圧９００ｋＰａを充填した後に、半径１．７ｍのスチールドラム上に、５２００ｋｇの荷重にて圧着し、時速６０km/hにてビード部故障（セパレーション）発生まで走行させた。その際の室温は４６°Ｃであった。
【００５９】
評価は、ビード部故障が発生するまでの走行距離を測定し、従来例のタイヤがビード部故障を発生するまでの走行距離の逆数を１００とする指数で表した。なお、数値が大きい程ビード部故障を発生するまでの走行距離が長く、ビード部の耐久性に優れていることを表す。
【００６０】
【表１】

【００６１】
試験の結果、本発明の適用された実施例１〜３のタイヤは、ビード部でセパレーションを発生するまでの走行距離が大幅に延び、ビード部の耐久性が大幅に向上していることが分かった。
【００６２】
このため、本発明の適用された空気入りラジアルタイヤは、更生タイヤの台タイヤとして用いるのに適していることが分かる。
【００６３】
また、ＷP ／ＷM を０．９より大きく設定した実施例３のタイヤでは、負荷時のビード部の倒れ込み変形が実施例１，２よりも少なく、ビード部の耐久性が更に向上した。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の空気入りラジアルタイヤは上記の構成としたので、ビード部の耐久性を向上することができる、という優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る空気入りラジアルタイヤのビード部の断面図である。
【図２】図１に示す空気入りラジアルタイヤのビード部の変形の様子を示す断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る空気入りラジアルタイヤのビード部の断面図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る空気入りラジアルタイヤのビード部の断面図である。
【図５】試験に用いた従来例に係る空気入りラジアルタイヤのビード部の断面図である。
【符号の説明】
１０空気入りラジアルタイヤ
１１ビード部
１２ビードコア
１４カーカス
１６カーカス層
１８ビード補強層
２１標準リム
２２リムフランジ
２４凹部
Ｐ離反点
ＰW タイヤ最大幅位置
ＷM ビード最大幅

Claims

一方のビード部のビードコアから他方のビード部のビードコアへ延在する本体部と前記本体部に連続して設けられ前記ビードコアの外周に沿って巻き込んだ巻き込み部とを備えた実質的にラジアル方向に延びる複数本のスチールコードからなる少なくとも１枚のカーカス層よりなるカーカスと、
前記カーカスのタイヤ半径方向外側に設けられ、前記カーカスのクラウン部を補強するベルトと、を備えた空気入りラジアルタイヤであって、
タイヤ回転軸に沿った断面で見たときに、タイヤ最大幅位置よりもタイヤ半径方向内側において、タイヤ外輪郭が凹部を有すると共に、前記凹部は、標準リムに装着し標準空気圧充填のもとで正規荷重を負荷した時の前記ビード部の外皮とリムフランジとの離反点Ｐよりもタイヤ半径方向外側に位置する、ことを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
リムフランジの公称径位置を基準にタイヤ半径方向にビード最大幅ＷM の１．８倍よりも外側で、タイヤ最大幅位置までの外皮の厚さＴが、タイヤ最大幅位置での外皮の厚さＴW と実質的に等しいことを特徴とする請求項１に記載の空気入りラジアルタイヤ。
標準リムに装着し、標準空気圧充填のもとで正規荷重を負荷したときのビード部外皮とリムフランジとの離反点Ｐにおける前記ビード部の厚さをＷP、ビード最大幅をＷMとしたときに、
ＷP ／ＷM ≧０．９であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の空気入りラジアルタイヤ。