JP5156314B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、空気入りタイヤ、特に、トラック・バス等の重荷重車両用の空気入りタイヤの、ビード部の発熱の抑制と、タイヤの軽量化とを実現できる、耐久性に優れる空気入りタイヤに関するものである。

空気入りタイヤの、ビード部の耐久性の向上および、タイヤの軽量化のため、例えば、特許文献１には、タイヤ最大幅位置と、ビード部外側面がリムフランジから離反する位置との間で、外側ゴム層に凹部を形成し、その凹部におけるタイヤ側部の総厚みを、タイヤ最大幅位置におけるタイヤ側部の総厚み以上とするとともに、凹部の最大深さを１．５ｍｍ以上とすることによって、ゴム重量を削減してタイヤの軽量化を図り、蓄熱を抑えることを企図した空気入りタイヤが記載されている。

しかるに、この特許文献１に記載され空気入りタイヤでは、負荷転動時に、凹部の形成箇所に、半径方向内方に向く圧縮歪および半径方向外方に向く引張り歪が繰り返し加わるため、更なる改良が望まれていた。
特開２０００−１５８９１９号公報

本発明の目的は、空気入りタイヤ、特には、ビード部の発熱の抑制と、タイヤの軽量化とを実現してなお、ビード部耐久性を大きく向上させることができる、耐久性に優れる空気入りタイヤ、なかでも重荷重車両用空気入りタイヤを提供することにある。

この発明にかかる空気入りタイヤは、トレッド部と、一対のサイドウォール部と、一対のビード部と、各ビード部に埋設されたビードコア間にトロイド状に延在する本体部及び各ビードコアの周りで折り返された折り返し部を持つ少なくとも一枚のカーカスプライからなるカーカスと、カーカスの、タイヤ幅方向外側に配置されるサイドゴムとを具え、タイヤ幅方向断面内で、サイドウォール部およびビード部の少なくとも一方の外側面で、サイドゴムに、カーカスよりタイヤ幅方向外側に中心を有する一つ以上の円弧からなる凹部を形成してなる空気入りタイヤにおいて、加硫成形後、適用リムへの組付け前のタイヤの、一対のビード部の、ビードコア中心を通る直線上での内面間隔を適用リムのリム幅よりも広くしてなり、一対のビード部の前記内面間隔が、適用リムのリム幅の１．１〜１．３倍であり、適用リムへの組付け前の、凹部の曲率半径が、１０〜２００ｍｍの範囲であり、凹部の半径方向内方端が、適用リムのリムフランジの円弧中心からカーカスの本体部に下ろした垂線と、タイヤ外表面との交点から、タイヤ外表面に沿って半径方向外方に測って５〜２５ｍｍの範囲に位置することを特徴とするものである。

ここで、「サイドウォール部およびビード部の少なくとも一方の外側面」とは、サイドウォール部もしくはビード部のいずれか一方のみならず、それらの両者にわたる外側面をも含む意である。

また、「一つ以上の円弧からなる凹部」とは、複数の円弧の組み合わせになる凹部をも含む意である。

「加硫成形後、適用リムへの組付け前のタイヤ」とは、タイヤ単体を立てた時に、路面と１８０°反対側に位置する部分で代用した断面形状の状態である。

「ビードコア中心を通る直線上での内面間隔」とは、上記位置で測定する一対のビードコア中心を結ぶ直線と交わるタイヤ内面同士の距離である。

「適用リム」とは、ＪＡＴＭＡ（ＴＨＥ Ｊａｐａｎ Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ Ｔｙｒｅ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒｓ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ， Ｉｎｃ．） ＹＥＡＲ ＢＯＯＫ、ＥＴＲＴＯ（Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｔｙｒｅ ａｎｄ Ｒｉｍ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｏｒｇａｎｉｓａｔｉｏｎ） ＳＴＡＮＤＡＲＤ ＭＡＮＵＡＬ、ＴＲＡ（ＴＨＥ ＴＩＲＥ ａｎｄ ＲＩＭ ＡＳＳＯＣＩＡＴＩＯＮ ＩＮＣ．）ＹＥＡＲ ＢＯＯＫ等に規定されたリムをいうものとする。

「適用リムのリム幅」とは、ＪＡＴＭＡ等に規定されたリムの、リム幅の呼び寸法をいうものとする。

ところで、かかるタイヤにおいては、凹部の半径方向内方端は、タイヤ外側面の、適用リムとの接触域よりも半径方向外方に位置させることが好ましい。

ここでより好ましくは、適用リムへの組付け前の、凹部の半径方向外方端を、タイヤ幅方向断面内で、タイヤ幅方向外側に凸となる曲線状をなすサイドウォール部の外側面との接点に位置させる。

空気入りタイヤでは、それを適用リムに組付けて規定の空気圧を充填すると、タイヤ外側面の凹部の形成箇所に半径方向外方に向く引張り歪が発生し、タイヤに荷重が負荷されると、その凹部の形成箇所には、荷重直下で、半径方向内方に向く圧縮歪が生じ、それ以外の部分では引張り歪が発生する。

従って、タイヤの負荷転動中は、凹部の形成箇所に圧縮および引張りの歪が繰り返し生じることになり、その結果、凹部の形成箇所のゴムが疲労することになり、ビード部に、比較的早期に亀裂が発生するおそれがあった。

この場合、とくに引張り歪は、亀裂を開口する方向に作用する歪であるため、ビード部に亀裂を発生させる大きな要因となっている。

そこで、本発明の空気入りタイヤは、加硫成形後、適用リムへの組付け前のタイヤの、一対のビード部の、ビードコア中心を通る直線上での内面間隔を適用リムのリム幅よりも広くすることによって、タイヤの、適用リムに組付け時に、凹部の形成箇所に、半径方向内方に向く圧縮歪を予め発生させて、凹部形成箇所に発生する引張り歪の一部を、その予めの圧縮歪をもって打ち消すことで、従来のタイヤに比べ、引張り歪の絶対値が小さくなる。その結果、タイヤの負荷転動中の、ゴム疲労が緩和され、ビード部の耐久性が向上する。

以下に、図面を参照しながら本発明の空気入りタイヤを詳細に説明する。

図１は、本発明の空気入りタイヤの一の実施形態を、適用リムに組付け前の状態で、その適用リムとともに示すタイヤ幅方向断面図である。

図中１はトレッド部を、２はトレッド部１のそれぞれの側部に連続して半径方向内方へ延びる一対のサイドウォール部を、そして３はサイドウォール部２の半径方向内方に連続するビード部をそれぞれ示す。

図示の空気入りタイヤは、一対のビード部３と、各ビード部３に埋設配置された六角形断面のビードコア４間にトロイド状に延在する本体部５ａ及び、ビードコア４の周りで折り返された折り返し部５ｂを有する、一枚のカーカスプライからなるカーカス５を具える。

ここで、カーカスプライは、例えば、タイヤ周方向と直交する方向に延びるスチールコード、有機繊維コード等にて形成することができる。

カーカス５の半径方向外方にはベルト６およびトレッドゴム７が配置され、このトレッドゴム７の表面には、タイヤ周方向に延びる複数本の周溝等が形成されている。

サイドウォール部２およびビード部３では、カーカス５のタイヤ幅方向外側が、それの外側面に沿って、配置されたサイドゴム８によって覆われている。

また、ビード部３には、ビードコア４の半径方向外方で、カーカス５の本体部５ａと折り返し部５ｂとの間に半径方向外方に向けて厚みを漸減する略三角形断面形状のスティフナーゴム９を有する。

サイドウォール部２およびビード部３の外側面には、サイドゴム８に、カーカス５よりタイヤ幅方向外側に中心を有し、１０〜２００ｍｍの範囲とする、単一円弧からなる凹部１０が形成されている。

このように、サイドゴム８に凹部１０を設けることにより、サイドゴム８のゴム使用量が減少し、サイドゴム８を全体的に薄くすることができるため、タイヤ重量の軽量化を図ることができる。あわせて、カーカス５の折り返し部５ｂの端部付近のサイドゴム８の発熱によるゴムの軟化を抑制することができ、端部付近の熱劣化を低減することができる。この結果、折り返し部５ｂの端部からゴムの亀裂が発生することを抑えられる。

図２は、図１の空気入りタイヤを、適用リムに組付けて規定の空気圧を充填した状態のタイヤ幅方向断面を、タイヤの半部について示す図である。

図３は、図１のビード部とサイドウォール部の一部をより詳細に示す要部拡大断面図である。

加硫成形後、適用リム１１への組付け前のタイヤの、一対のビード部３の、ビードコア中心を通る直線上での内面間隔ｓを適用リム１１のリム幅ｒよりも広くすることにより、タイヤの、適用リム１１への組付け時に、凹部１０の形成箇所にカーカス５を曲げの中心として、ビード部３が凹部10側に曲げ変形するため、その曲げの内側に位置する凹部１０が圧縮されることになる。半径方向内方に向く圧縮歪を予め発生させて、引張り方向の歪の一部を圧縮方向に移動させることで、従来のタイヤに比べ、引張り歪の絶対値が小さくなる。その結果、タイヤの負荷転動中の、ゴム疲労が緩和され、ビード部３の耐久性が向上する。

また、ここで、一対のビード部３の内面間隔ｓを、適用リム１１のリム幅ｒの１．１〜１．３倍とした場合、適用リム１１に組付けて、内圧を充填した後であっても、凹部１０に発生する圧縮歪を保つことができる。

すなわち、それが１．１倍未満では、適用リムに組付けて規定の空気圧を充填時に凹部１０に引張り歪が発生する傾向がある。一方、１．３倍を越えると、適用リム１１へのリム組み性が困難になる傾向がある。

適用リム１１への組付け前の、凹部１０の曲率半径Ｒを１０〜２００ｍｍの範囲は、軽量化形状の設計に用いられる範囲であるので好ましい。

しかし、それが１０ｍｍ未満では、凹部１０が荷重時にビード部３の倒れ込み変形で更に圧縮歪が集中してしまい、圧縮歪により、耐久性が悪化する傾向がある。一方、２００ｍｍを越えると、凹部１０によるゴム抉り量が少なくなり、軽量化の割合が小さくなる傾向がある。

また、凹部１０の半径方向内方端１０ｂが、タイヤ外側面の、適用リム１１との接触域よりも半径方向外方に位置することにより、凹部１０の垂直の負荷質量時のビード部３の倒れ込み量を抑制して、ビード部３の耐久性を向上させることができる。

凹部１０の半径方向外方端１０ａが、タイヤ幅方向外側に凸となる曲線状をなすサイドウォール部２の外側面との接点に位置することにより、半径方向外方端１０ａの歪の集中を防ぐことができるとともに、外観を損なわない傾向がある。

凹部１０の半径方向内方端１０ｂが、適用リム１１のリムフランジ１１ｆの円弧中心からカーカス５の本体部５ａに下ろした垂線ｐと、タイヤ外表面との交点から、タイヤ外表面に沿って半径方向外方に測って５〜２５ｍｍの範囲に位置することにより、ビード部３でゴムの総厚みの最も厚い部分を軽量化することができる。

すなわち、それが５ｍｍ未満では、負荷転動時に適用リム１１のリムフランジ１１ｆに接する部分の面積が小さくなり、耐久性が低下する傾向がある。一方、２５ｍｍを越えると、凹部１０のゴム抉り量が少なくなり、軽量化の割合が小さくなる傾向がある。

次に、図１に示すような構造を有する、タイヤのサイズが２７５／８０Ｒ２２．５のタイヤを試作し、表１に示すように、それぞれの諸元を変化させた実施例タイヤ１、実施例タイヤ２および、比較例タイヤ１、比較例タイヤ２のそれぞれにつき、ビード部の耐久性を、評価した。

なお、本発明ではビード部以外のタイヤ構造については改変を要しないため、従来の空気入りタイヤの構造とほぼ同様とした。

実施例タイヤ１、実施例タイヤ２および、比較例タイヤ１、比較例タイヤ２のそれぞれを、リムサイズ８．２５×２２．５のリムに装着し、内圧を９００ｋＰａとし、ドラム試験機上に取り付け、負荷質量４２２５ｋｇ、試験速度６０ｋｍ／ｈ、直径１．７ｍのドラム上を繰り返し走行させ、ビード部の故障が発生するまでの走行距離として、表２に示す。

表２の結果から、実施例タイヤ１、実施例タイヤ２は、比較例タイヤ１、比較例タイヤ２に対して、内面間隔を広げることにより、ドラム走行距離が二倍以上と飛躍的に向上した。

本発明の空気入りタイヤの一の実施形態を、適用リムに組付け前の状態のタイヤ幅方向断面について示す図である。 図１の空気入りタイヤを、適用リムに組付けて規定の空気圧を充填した状態のタイヤ幅方向断面半図である。 図１のビード部とサイドウォール部の一部をより詳細に示す要部拡大断面図である。

符号の説明

１ トレッド部
２ サイドウォール部
３ ビード部
４ ビードコア
５ カーカス
６ ベルト
７ トレッドゴム
８ サイドゴム
９ スティフナーゴム
１０ 凹部
１０ａ 半径方向外方端
１０ｂ 半径方向内方端
１１ 適用リム
１１ｆ リムフランジ

Claims (3)

1. トレッド部と、一対のサイドウォール部と、一対のビード部と、各ビード部に埋設されたビードコア間にトロイド状に延在する本体部及び各ビードコアの周りで折り返された折り返し部を持つ少なくとも一枚のカーカスプライからなるカーカスと、カーカスの、タイヤ幅方向外側に配置されるサイドゴムとを具え、タイヤ幅方向断面内で、サイドウォール部およびビード部の少なくとも一方の外側面で、サイドゴムに、カーカスよりタイヤ幅方向外側に中心を有する一つ以上の円弧からなる凹部を形成してなる空気入りタイヤにおいて、
   加硫成形後、適用リムへの組付け前のタイヤの、一対のビード部の、ビードコア中心を通る直線上での内面間隔を適用リムのリム幅よりも広くしてなり、
   一対のビード部の前記内面間隔が、適用リムのリム幅の１．１〜１．３倍であり、
   適用リムへの組付け前の、凹部の曲率半径が、１０〜２００ｍｍの範囲であり、
   凹部の半径方向内方端が、適用リムのリムフランジの円弧中心からカーカスの本体部に下ろした垂線と、タイヤ外表面との交点から、タイヤ外表面に沿って半径方向外方に測って５〜２５ｍｍの範囲に位置することを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 凹部の半径方向内方端が、タイヤ外側面の、適用リムとの接触域よりも半径方向外方に位置する請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 適用リムへの組付け前の、凹部の半径方向外方端が、タイヤ幅方向断面内で、タイヤ幅方向外側に凸となる曲線状をなすサイドウォール部の外側面との接点に位置する請求項１または２に記載の空気入りタイヤ。

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