JP4946112B2 - 重荷重用空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、重荷重用空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、ビード部の耐久性を改善するようにした重荷重用空気入りタイヤに関する。

従来、図２に示すように、ビード部２０に埋設したビードコア２１の外周側に配置したビードフィラー２２を、ビードコア２１に接する第１ビードフィラー２２Ａと、第１ビードフィラー２２Ａの外周側に隣接する第２ビードフィラー２２Ｂとから構成し、カーカス層２３の折り返し部２３Ａのエッジ２３ｅを第２ビードフィラー２２Ｂに隣接して配置するようにした重荷重用空気入りタイヤがある（例えば、特許文献１参照）。このようなタイヤでは、一般に第２ビードフィラー２２Ｂを第１ビードフィラー２２Ａを構成するゴムよりモジュラスが低いゴムから構成し、カーカス層２３の折り返し部２３Ａの歪みエネルギーを第２ビードフィラー２２Ｂで吸収するようにしている。

ところで、バスやトラックなどに用いられる重荷重用空気入りタイヤには高い荷重が負荷されるため、上述したビード構造を有する重荷重用空気入りタイヤでは、カーカス層２３の折り返し部２３Ａのエッジ部にセパレーションがしばしば発生することがあり、セパレーションに起因するビード部耐久性の低下が指摘され、その改善が強く求められていた。
特開２００１−２３９８１２号公報

本発明は、カーカス層折り返し部のセパレーションに起因するビード部耐久性の低下を改善することが可能な重荷重用空気入りタイヤを提供することにある。

上記目的を達成する本発明の重荷重用空気入りタイヤは、左右のビード部にビードコアをそれぞれ埋設し、該ビードコアの外周側にビードフィラーを連接し、該ビードフィラーを前記ビードコアに接する第１ビードフィラーと、該第１ビードフィラーの外周側に隣接し、前記第１ビードフィラーを構成するゴムよりモジュラスが低いゴムからなる第２ビードフィラーとから構成し、タイヤ径方向に延在するスチールコードをタイヤ周方向に所定の間隔で配列したカーカス層を左右のビード部間に延設し、該カーカス層を前記左右のビード部に埋設したビードコア間に延在するカーカス層本体と、前記ビードフィラーを該カーカス層本体との間で挟み込むようにしてビードコアの周りにタイヤ内側から外側に折り返した折り返し部とから構成し、該折り返し部のエッジを前記第２ビードフィラーに隣接して配置し、スチールコードを配列した補強層をビードコアの周りに前記カーカス層に沿って延設すると共にビードコア側から見て前記カーカス層の外側に隣接して配置した重荷重用空気入りタイヤであって、前記タイヤに装着するリムのビードベースラインからのリムランジ高さをＨ１、該ビードベースラインからそれぞれ、前記折り返し部に隣接する前記第１ビードフィラーと第２ビードフィラーの境界位置Ｂｏまでの高さをＨ２、前記折り返し部のエッジまでの高さをＨ３、前記カーカス層本体に隣接する前記第１ビードフィラーと第２ビードフィラーの境界位置Ｂｉまでの高さをＨ４、前記補強層の内側延設端までの高さをＨ５とする一方、前記折り返し部のエッジから前記カーカス層本体に引いた垂線Ｍに沿って前記折り返し部のエッジから測定した前記ビードフィラーの厚さをＴＧａ、前記垂線Ｍに平行に測定した前記ビードコアの幅をＢＷａとすると、下記式を満足することを特徴とする。
０．８０≦ＴＧａ／ＢＷａ≦１．０
１．１７≦Ｈ２／Ｈ１≦１．３７
Ｈ３≦Ｈ４≦Ｈ５

上述した本発明によれば、カーカス層本体に隣接する第１ビードフィラーと第２ビードフィラーの境界位置Ｂｉまでの高さＨ４を上記範囲に維持しつつ、ビードフィラーの厚さＴＧａをビードコアの幅ＢＷａとの関係で上述した範囲に特定し、カーカス層の折り返し部のエッジが位置する第２ビードフィラーを含む部分の厚さを適正化することにより、負荷時における第２ビードフィラーの歪みを抑制する一方、モジュラスが高い第１ビードフィラーのカーカス層折り返し側の境界位置を従来よりも高い上記範囲とすることで、負荷時にリムフランジから受ける反力が第２ビードフィラーに伝達されるのを抑えることができるので、カーカス層折り返し部のエッジが隣接する第２ビードフィラーの負荷時の歪みを効果的に抑制することができる。そのため、カーカス層折り返し部のエッジにセパレーションが発生するのを抑制し、ビード部耐久性を高めることが可能になる。

以下、本発明の実施の形態について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、バスやトラックなどに使用される本発明の重荷重用空気入りタイヤの一実施形態の要部を示し、１はビード部、２はサイドウォール部である。左右のビード部１の外周側に左右のサイドウォール部２が連接され、その左右のサイドウォール部２の外周端部間に不図示のトレッド部が装架してある。

タイヤ内部には、タイヤ径方向に延在するスチールコードをタイヤ周方向に所定の間隔で配列してゴム層に埋設したカーカス層３が左右のビード部１間に延設され、その両端部がビード部１に埋設した断面形状が六角形状のビードコア４の周りにビードフィラー５を挟み込むようにしてタイヤ内側から外側に折り返されている。トレッド部のカーカス層３の外周側には、複数のベルト層（不図示）が設けられている。

ビードコア４の外周側に連接される断面略三角形状のビードフィラー５は、ビードコア４に接する第１ビードフィラー５Ａと、この第１ビードフィラー５Ａの外周側に隣接する第２ビードフィラー５Ｂとから構成されている。第１ビードフィラー５Ａと第２ビードフィラー５Ｂの境界位置は、タイヤ幅方向内側程タイヤ径方向外側に位置している。

第１ビードフィラー５Ａは５０％伸長時におけるモジュラスが３．５〜６．５ＭＰａのゴムから構成される一方、第２ビードフィラー５Ｂは５０％伸長時におけるモジュラスが０．４〜２．０ＭＰａのゴムから構成され、第１ビードフィラー５Ａを構成するゴムよりモジュラスが低いゴムから第２ビードフィラー５Ｂを構成している。なお、ここで言うモジュラスは、ＪＩＳ Ｋ６２５１（試験片としてダンベル状３号を使用）に準拠して測定するものである。

カーカス層３は、左右のビード部１に埋設したビードコア４間に延在するカーカス層本体３Ａと、ビードフィラー５をカーカス層本体３Ａとの間で挟み込むようにしてビードコア４の周りにタイヤ内側から外側に折り返される折り返し部３Ｂとから構成されている。折り返し部３Ｂは、第１ビードフィラー５Ａ及び第２ビードフィラー５Ｂに隣接しながら第２ビードフィラー５Ｂの中間部まで延在し、折り返し部３Ｂのエッジ３Ｂｅを第２ビードフィラー５Ｂに隣接して配置している。

スチールコード（不図示）を配列してゴム層に埋設した補強層６が、ビードコア４の周りにカーカス層３に沿って延設される共に、ビードコア４側から見てカーカス層３の外側に隣接して配置されている。タイヤ幅方向において外側に位置する補強層６の外側延設端６ａは、折り返し部３Ｂのエッジ３Ｂｅと折り返し部３Ｂに隣接する第１ビードフィラー５Ａと第２ビードフィラー５Ｂの境界位置Ｂｏとの間に位置し、各エッジを分散させて応力集中を回避している。

タイヤ幅方向において内側に位置する補強層６の内側延設端６ｂは、折り返し部３Ｂのエッジ３Ｂｅ以上の高さに位置し、負荷時のビードフィラー５の倒れ込みを抑制する効果を発揮させるようにしている。補強層６の内側延設端６ｂは、最大でもビードベースラインＢＬからカーカス層３の最大幅位置までの高さＨｏ（ｍｍ）の５０％の位置以下としてあり、これにより補強層６の内側延設端６ｂを変形し易いサイドウォール部部分より内周側に位置させ、エッジセパレーションを抑制している。

上述した空気入りタイヤは、１５°テーパ付きリムＲに装着されるが、その１５°テーパ付きリムＲのビードベースラインＢＬからのリムランジ高さをＨ１（ｍｍ）、ビードベースラインＢＬからそれぞれ、第１ビードフィラー５Ａと第２ビードフィラー５Ｂの境界位置Ｂｏまでの高さをＨ２（ｍｍ）、折り返し部３Ｂのエッジ３Ｂｅまでの高さをＨ３（ｍｍ）、カーカス層本体３Ａに隣接する第１ビードフィラー５Ａと第２ビードフィラー５Ｂの境界位置Ｂｉまでの高さをＨ４（ｍｍ）、補強層６の内側延設端６ｂまでの高さをＨ５（ｍｍ）とする一方、折り返し部３Ｂのエッジ３Ｂｅからカーカス層本体３Ａに引いた垂線Ｍに沿ってエッジ３Ｂｅから測定したビードフィラー５の厚さをＴＧａ（ｍｍ）、垂線Ｍに平行に測定したビードコア４の幅をＢＷａ（ｍｍ）とすると、下記式を満足するようになっている。
０．８０≦ＴＧａ／ＢＷａ≦１．０
１．１７≦Ｈ２／Ｈ１≦１．３７
Ｈ３≦Ｈ４≦Ｈ５

なお、ここで言うビードベースラインＢＬとは、タイヤに装着したリムＲのリム径位置を通る、タイヤ軸に平行な直線である。

このように本発明では、第１ビードフィラー５Ａと第２ビードフィラー５Ｂの境界位置Ｂｉの高さＨ４を上記範囲に維持しながら、ビードフィラー５の厚さＴＧａをビードコア４の幅ＢＷａとの関係で上記のように規定し、カーカス層３の折り返し部３Ｂのエッジ３Ｂｅが位置する第２ビードフィラー５Ｂを含む部分の厚さを適正化することで、負荷時における第２ビードフィラー５Ｂの歪みを抑制する一方、モジュラスが高い第１ビードフィラー５Ａの境界位置Ｂｏを従来よりも高い上記範囲とすることで、負荷時にリムフランジＲ１から受ける反力が第２ビードフィラー５Ｂに伝達されるのを抑えることが可能になる。従って、カーカス層３の折り返し部３Ｂのエッジ３Ｂｅが隣接する第２ビードフィラー５Ｂの負荷時の歪みを効果的に抑えることができるため、カーカス層３のエッジセパレーションを抑制し、ビード部耐久性を改善することができる。

ＴＧａ／ＢＷａが０．８より小さいと、厚さＴＧａが不十分となるため、第２ビードフィラー５Ｂの歪みを効果的に抑制することが難しくなる。逆にＴＧａ／ＢＷａが１．０より大きいと、厚さが大きくなり過ぎて耐熱性低下を招く。好ましくは、ＴＧａ／ＢＷａを０．９〜１．０の範囲にするのがよい。

Ｈ２／Ｈ１が１．１７未満であると、第１ビードフィラー５Ａによる反力低減効果が不十分であり、逆に１．３７を超えると、第１ビードフィラー５Ａに熱が蓄積され易くなるため、耐セパレーション性の点から好ましくない。好ましくは、Ｈ２とＨ１の差が５ｍｍ未満となるようにするのがよい。

境界位置Ｂｉまでの高さＨ４が折り返し部３Ｂの高さＨ３より低くなると、負荷時のカーカス層３の折り返し部３Ｂの変形歪を増加させるので好ましくない。逆に境界位置Ｂｉまでの高さＨ４が補強層６の内側延設端６ｂまでの高さＨ５より高くなると、境界位置Ｂｉでのセパレーションが発生する虞れがある。

図１に示すタイヤ子午線断面において、垂線Ｍとカーカス層３とにより囲まれたビードフィラー５の部分５Ｘ（斜線部）の断面積をＡ（ｍｍ² ）、第１ビードフィラー５Ａの断面積をＢ（ｍｍ² ）とすると、比Ｂ／Ａを０．６以下にするのが第１ビードフィラー５Ａの耐熱性の点から好ましい。比Ｂ／Ａの下限値としては、ビード部剛性保持の点から０．４５以上にすることが好ましい。

第１ビードフィラー５Ａの断面積Ｂとビードフィラー５の全断面積Ｃ（ｍｍ² ）との比Ｂ／Ｃとしては、０．３未満にするのが耐熱性の点からよい。比Ｂ／Ｃの下限値としては、ビード部剛性保持の点から０．１５以上にするのがよい。

タイヤサイズを１１Ｒ２２．５で共通にし、ＴＧａ／ＢＷａ、Ｈ２／Ｈ１、Ｂ／Ａ、Ｂ／Ｃ、高さＨ３，Ｈ４，Ｈ５を表１のようにした図１に示す構成を有する本発明タイヤ１〜５（実施例１〜５）と比較タイヤ１〜５（比較例１〜５）、及び従来タイヤ（従来例）をそれぞれ試験タイヤとして作製した。各試験タイヤ共に、第１ビードフィラーの５０％伸長時におけるモジュラスは５．３ＭＰａ、第２ビードフィラーの５０％伸長時におけるモジュラスは１．４ＭＰａで共通である。

これら各試験タイヤを以下に示す方法により、耐久性の評価試験を行ったところ、表１に示す結果を得た。

耐久性
各試験タイヤをＪＡＴＭＡ規定のリムに装着し、空気圧を７００ｋＰａにしてドラム試験機に取り付け、速度を４５ｋｍ／ｈ、負荷荷重をＪＡＴＭＡで規定される最大荷重の１４０％の条件下でビード部に亀裂が発生するまでの走行距離を測定し、その結果を従来タイヤを１００とする指数値で示した。この値が大きい程、ビード部耐久性が優れている。１０５以上が顕著な効果ありとする。

表１から、本発明タイヤは、ビード部耐久性を改善できることがわかる。

本発明の重荷重用空気入りタイヤの一実施形態を示すビード部のタイヤ子午線断面図である。 従来の重荷重用空気入りタイヤのビード部のタイヤ子午線断面図である。

符号の説明

１ ビード部
２ サイドウォール部
３ カーカス層
３Ａ カーカス層本体
３Ｂ 折り返し部
３Ｂｅ エッジ
４ ビードコア
５ ビードフィラー
５Ａ 第１ビードフィラー
５Ｂ 第２ビードフィラー
６ 補強層
６ａ 外側延設端
６ｂ 内側延設端
ＢＬ ビードベースライン
Ｒ リム
Ｒ１ リムフランジ

Claims (6)

1. 左右のビード部にビードコアをそれぞれ埋設し、該ビードコアの外周側にビードフィラーを連接し、該ビードフィラーを前記ビードコアに接する第１ビードフィラーと、該第１ビードフィラーの外周側に隣接し、前記第１ビードフィラーを構成するゴムよりモジュラスが低いゴムからなる第２ビードフィラーとから構成し、タイヤ径方向に延在するスチールコードをタイヤ周方向に所定の間隔で配列したカーカス層を左右のビード部間に延設し、該カーカス層を前記左右のビード部に埋設したビードコア間に延在するカーカス層本体と、前記ビードフィラーを該カーカス層本体との間で挟み込むようにしてビードコアの周りにタイヤ内側から外側に折り返した折り返し部とから構成し、該折り返し部のエッジを前記第２ビードフィラーに隣接して配置し、スチールコードを配列した補強層をビードコアの周りに前記カーカス層に沿って延設すると共にビードコア側から見て前記カーカス層の外側に隣接して配置した重荷重用空気入りタイヤであって、
   前記タイヤに装着するリムのビードベースラインからのリムランジ高さをＨ１、該ビードベースラインからそれぞれ、前記折り返し部に隣接する前記第１ビードフィラーと第２ビードフィラーの境界位置Ｂｏまでの高さをＨ２、前記折り返し部のエッジまでの高さをＨ３、前記カーカス層本体に隣接する前記第１ビードフィラーと第２ビードフィラーの境界位置Ｂｉまでの高さをＨ４、前記補強層の内側延設端までの高さをＨ５とする一方、前記折り返し部のエッジから前記カーカス層本体に引いた垂線Ｍに沿って前記折り返し部のエッジから測定した前記ビードフィラーの厚さをＴＧａ、前記垂線Ｍに平行に測定した前記ビードコアの幅をＢＷａとすると、下記式を満足する重荷重用空気入りタイヤ。
   ０．８０≦ＴＧａ／ＢＷａ≦１．０
   １．１７≦Ｈ２／Ｈ１≦１．３７
   Ｈ３≦Ｈ４≦Ｈ５
2. タイヤ子午線断面において、前記垂線Ｍとカーカス層により囲まれたビードフィラーの部分の断面積をＡ、前記第１ビードフィラーの断面積をＢとすると、比Ｂ／Ａが０．６以下である請求項１に記載の重荷重用空気入りタイヤ。
3. 前記ビードフィラーの全断面積をＣとすると、比Ｂ／Ｃが０．３未満である請求項２に記載の重荷重用空気入りタイヤ。
4. 前記補強層の外側延設端を前記第１ビードフィラーと第２ビードフィラーの境界位置Ｂｏと前記折り返し部のエッジとの間に位置させた請求項１，２または３に記載の重荷重用空気入りタイヤ。
5. 前記ビードコアの断面形状が六角形状である請求項１乃至４のいずれか１項に記載の重荷重用空気入りタイヤ。
6. 前記リムが１５°テーパ付きリムである請求項１乃至５のいずれか１項に記載の重荷重用空気入りタイヤ。

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