JP2007045323A - 空気入りバイアスタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】 ビード部に複数個のビードコアを備える空気入りバイアスタイヤにおいて、コストを抑えつつ、ビードコア周りに発生するセパレーションに端を発するビードバーストを抑えてビード部の耐久性を向上する。
【解決手段】 ４個の内でセパレーションの核となり易いタイヤ幅方向外側の第３ビードコア２０、及び第４ビードコア２２の高さＨ１を、タイヤ幅方向内側の第１ビードコア１６、及び第２ビードコア１８の高さＨ２よりも低く設定することで、第３ビードコア２０に巻き回される第３カーカスプライ３２のタイヤ負荷転動時の変位、及び第４ビードコア２２に巻き回される第４カーカスプライ３４のタイヤ負荷転動時の変位を各々小さくでき、これら第３ビードコア２０、及び第４ビードコア２２を核とするセパレーションの発生を抑えることが出来る。
【選択図】 図１

Description

本発明は、空気入りバイアスタイヤにかかり、特に、ビード部に複数のビードコアを備えた空気入りバイアスタイヤに関する。

従来、重荷重用バイアスタイヤのビード部耐久性を向上させるための手段として、ストランドビードの針数を増やす方法で補強することが一般的とされている（例えば、特許文献１参照。）。基本的には、内圧を保持するための強度に加えて、荷重によるタイヤ変形で発生する歪みに耐える必要があるため、それ以上の強度を持たせている。
現在、ごく一部の使用条件が厳しい鉱山にて稼動している、リム径５７インチサイズの鉱物掘削機（ホイールローダー）用タイヤにおいて、ビードバーストという不具合を発生する場合がある。

現象としては、ビードコア周りに発生するセパレーションが断面内の全周に渡り、それが周方向に行き渡ったときに、内部の空気が外部へ噴出するというものである。
通常であれば、従来のようにビードコアの針数増加による補強を施し、強度を増すことで対応するが、タイヤを装着するリムに寸法の制約から、製品ビード幅の限界に達しており、これ以上ビードコアを幅方向に針数を増すことが出来ず、高さ方向に増していくしかない状況にある。
一方、該現象のメカニズムを解明していくと、ビードコアを径方向に針数を増していくことは、かえってセパレーションの核となる部分の歪みを増すこととなるため、対応方法がない状況であった。
特開平０８−２１６６３２号公報

本発明は、上記問題を解決すべく成されたもので、コストを抑えつつ、ビードコア周りに発生するセパレーションに端を発するビードバーストを抑えてビード部の耐久性を向上することができる重荷重車両に好適な空気入りバイアスタイヤの提供を目的とする。

発明者らが種々実験検討を重ねた結果、以下のことが判明した。
先ず、現品確認の結果、複数あるビードコアの中でも、幅方向１番外側と２番目のビードコアからセパレーションを発生していることが分かった。
このセパレーションの発生のメカニズムは以下の通りであった。

先ず、タイヤが荷重を支えることでタイヤは変形するが、この時にセパレーションの核になる部分に最大の歪みをもたらすのは、カーカスプライ層が互いに交錯するバイアス構造のメカニズムから、踏込み部と蹴り出し部近傍であることが分かった。
この部分のカーカスの動きをタイヤの変形から説明すると、（１）図３（Ａ）に示すように、タイヤ１００が荷重を支えるために撓む。（２）タイヤ１００が撓むと踏込み部及び蹴り出し部近傍のタイヤ踏面部は斜め上方（矢印Ａ方向）へと押し上げられる。（３）図３（Ｂ）に示すように、サイド付近からビード部にかけての交錯するカーカスプライ層の片方のコード１０２は引っ張れられ、もう片方のコード１０４は圧縮力を受ける。カーカスコードの素材であるナイロンの特性として、引っ張り時に比較して圧縮時の変形は何倍も大きいため、引っ張りによる変形が支配的となる。（４）そして、セパレーションの核となる部分の動きは、前記の変形により（図３参照）、図４に示すように、複数本のコード（点線で図示）を埋設したカーカスプライ層１０６はビードコア１０８の下端部（径方向内側端部）を支点として周方向（矢印Ｂ方向）に前後する動きをとるため、ビードコア上端部のコア〜プライ層間に図５のような剪断変形（矢印Ｃ方向）が発生する。
これが原因となり、ビードコア周りのセパレーション１１０が発生していることが分かった。

したがって、タイヤ変形（撓み）を抑えることが、セパレーションの核となる部分の歪みを低減することとなるため、内圧を上げるためにカーカスプライ層を増やす等の対応方法もあるが、前述したように製品ビード部幅の限界値があり、増すことが出来ない状況にある。

本発明のポイントは、前述の「コアの下端部を支点として周方向に前後する」点にある。セパレーションの核部となるビードコアの上端部（径方向外側端部）が高い位置にあるほどカーカスプライ層の変位は大きく、低い位置にあればあるほど変位が小さいことが分かる。
このことにより、セパレーション核である、幅方向外側のビードコアについて、コア高さを下げることが歪み低減には有効な方法となることが分かる。

また、強度として減らすことが出来ない場合は、外側から１番目と２番目で減らした針数を内側の１番目と２番目に足すことも有効な手段である。
但し、あまり下げ過ぎると、基本的な耐久性を下げることとなるため、下げる限界があるため、その歪み低減効果を下げることができる限界レベルを明確にしたことで、問題の不具合を解消しつつ、コストを抑えることが可能となった。

請求項１に記載の発明は、ビード部内に複数のビードコアを備え、各々のビードコアにカーカスプライを巻き回した空気入りバイアスタイヤであって、前記複数のビードコアの配置領域のタイヤ幅方向中央部を境にしてタイヤ幅方向外側に配置される少なくとも一つの前記ビードコアは、リム装着時のビードシートから径方向に計測する高さ寸法が、前記配置領域のタイヤ幅方向中央部を境にしてタイヤ幅方向内側に配置される前記ビードコアの高さ寸法よりも低く設定されている、ことを特徴としている。

次に、請求項１に記載の空気入りバイアスタイヤの作用を説明する。
ビード部内に複数のビードコアを備えた空気入りバイアスタイヤでは、タイヤ幅方向外側のビードコアがセパレーションの核となり易いが、請求項１に記載の空気入りバイアスタイヤでは、セパレーション核となるタイヤ幅方向外側のビードコアについて高さを低く設定することで、該ビードコアの巻き回されるカーカスプライのタイヤ負荷転動時の変位を小さくでき、セパレーションの発生を抑えることが出来る。

なお、上記セパレーションの発生抑制のために部材の追加等を行うことをしないので、コストを抑えることが出来る。
なお、ここでいうビードコアの配置領域とは、タイヤ幅方向最外側のビードコアのタイヤ幅方向最外端と、タイヤ幅方向最内側のビードコアのタイヤ幅方向最内端との間を意味する。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の空気入りバイアスタイヤにおいて、前記複数のビードコアのタイヤ径方向内側端同士を結ぶ仮想線が、リム装着時のビードシートと平行に設定されている、ことを特徴としている。

次に、請求項２に記載の空気入りバイアスタイヤの作用を説明する。
複数のビードコアのタイヤ径方向内側端同士を結ぶ仮想線を、リム装着時のビードシートと平行に設定したので、ビードベース部の面圧分布が均一化し、ビードコア周りに発生するセパレーションを抑えることが出来る。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の空気入りバイアスタイヤにおいて、タイヤ幅方向最外側に配置される前記ビードコアが、前記配置領域のタイヤ幅方向中央部を境にしてタイヤ幅方向内側に配置される前記ビードコアの高さ寸法よりも低く設定されている、ことを特徴としている。

次に、請求項３に記載の空気入りバイアスタイヤの作用を説明する。
タイヤ幅方向最外側に配置されるビードコアの高さ寸法を、ビードコアの配置領域のタイヤ幅方向中央部を境にしてタイヤ幅方向内側に配置されるビードコアの高さ寸法よりも低く設定することで、タイヤ幅方向最外側に配置されるビードコアを核とするセパレーションの発生を抑えることが出来る。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の空気入りバイアスタイヤにおいて、前記ビード部には、前記ビードコアが４個配置されており、４個の前記ビードコアのうち、タイヤ幅方向外側の２つのビードコアの高さ寸法が、タイヤ幅方向内側の２つのビードコアの高さ寸法よりも低く設定されている、ことを特徴としている。

次に、請求項４に記載の空気入りバイアスタイヤの作用を説明する。
タイヤ幅方向外側に配置される２つのビードコアの高さ寸法を、タイヤ幅方向内側に配置されるビードコアの高さ寸法よりも低く設定することで、タイヤ幅方向外側に配置される２つのビードコアを核とするセパレーションの発生を抑えることが出来る。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の空気入りバイアスタイヤにおいて、前記複数のビードコアのうち最も低いビードコアの高さをＨ１、最も高いビードコアの高さをＨ２としたときに、Ｈ１＝０．８〜０．９Ｈ２の関係を満たす、ことを特徴としている。

次に、請求項５に記載の空気入りバイアスタイヤの作用を説明する。
Ｈ１＜０．８Ｈ２では、ビードコアの断面積が小さくなり過ぎて、基本的な耐久性を損なうことになる。
一方、Ｈ１＞０．９Ｈ２では、セパレーションの発生を抑える効果が不十分となる。

以上説明したように本発明の空気入りバイアスタイヤによれば、コストを抑えつつ、ビードコア周りに発生するセパレーションに端を発するビードバーストを抑えて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。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。
図１に示すように、リム１２に装着された本実施形態の空気入りバイアスタイヤ１０のビード部１４には、タイヤ幅方向内側から第１ビードコア１６、第２ビードコア１８、第３ビードコア２０、及び第４ビードコア２２が配置されている。
本実施形態では、各ビードコアのタイヤ径方向内側端同士を結ぶ仮想線ＦＬが、リム１２のビードシート２４と平行に設定されている。

ここで、第１ビードコア１６〜第４ビードコア２２の配置される配置領域２６のタイヤ幅方向中央部を境にしてタイヤ幅方向外側に配置される少なくとも一つのビードコアは、リム装着時のビードシート２４から径方向に計測する高さ寸法Ｈを、配置領域２６のタイヤ幅方向中央部を境にしてタイヤ幅方向内側に配置されるビードコアの高さ寸法Ｈよりも低く設定する必要がある。
図２に示すように、最も低いビードコアの高さをＨ１、最も高いビードコアの高さをＨ２としたときに、Ｈ１＝０．８〜０．９Ｈ２の関係を満たすことが好ましい。

各ビードコアは、各々図示しないビードワイヤーを断面形状で矩形となるように複数回巻回することで形成されており、第１ビードコア１６、及び第２ビードコア１８においては、ビードワイヤーを隣接して１９列並べて１段目を形成し、各段を径方向外側へ３８段巻回させて形成しており、第３ビードコア２０、及び第４ビードコア２２においては、ビードワイヤーを隣接して１９列並べて１段目を形成し、各段を径方向外側へ３２段巻回させて形成しており、図２に示すように、本実施形態では、第３ビードコア２０、及び第４ビードコア２２の径方向高さがＨ１、第１ビードコア１６、及び第２ビードコア１８の径方向高さがＨ２であり、Ｈ１とＨ２の関係はＨ１＝０．８４Ｈ２となっている。

第１ビードコア１６には複数枚の第１のカーカスプライ２８が、第２ビードコア１８には複数枚の第２のカーカスプライ３０が、第３ビードコア２０には複数枚の第３のカーカスプライ３２が、第４ビードコア２２には複数枚の第４のカーカスプライ３４がそれぞれタイヤ幅方向内側から外側に向けて巻き上げられている。

これら各カーカスプライは、簾状に並べた複数本のナイロンコードをゴム被覆した一般的な構成のものであり、タイヤをバイアス構造とするために隣接する同士ではコードの傾斜方向が互いに逆方向とされている。
なお、ビード部１４には、各ビードコアのタイヤ径方向内側からビード部外側面側にかけて補強層３６が埋設されている。

（作用）
次に、本実施形態の空気入りバイアスタイヤ１０の作用を説明する。
本実施形態の空気入りバイアスタイヤ１０では、４個の内でセパレーションの核となり易いタイヤ幅方向外側の第３ビードコア２０、及び第４ビードコア２２の高さＨ１を、タイヤ幅方向内側の第１ビードコア１６、及び第２ビードコア１８の高さＨ２よりも低く設定したので、第３ビードコア２０に巻き回される第３カーカスプライ３２のタイヤ負荷転動時の変位、及び第４ビードコア２２に巻き回される第４カーカスプライ３４のタイヤ負荷転動時の変位を各々小さくでき、これら第３ビードコア２０、及び第４ビードコア２２を核とするセパレーションの発生を抑えることが出来る。

また、本実施形態の空気入りバイアスタイヤ１０では、上記セパレーションの発生抑制のために部材の追加等を行うことをしていないので、コストを抑えることが出来る。
なお、Ｈ１＜０．８Ｈ２では、ビードコアの断面積が小さくなり過ぎて、基本的な耐久性を損なうことになる。一方、Ｈ１＞０．９Ｈ２では、セパレーションの発生を抑える効果が不十分となる。
なお、複数のビードコアのタイヤ径方向内側端同士を結ぶ仮想線ＦＬを、リム装着時のビードシート２４と平行に設定したので、ビードベース部の面圧分布が均一化し、ビードコア周りに発生するセパレーションを抑えることが出来る。

［他の実施形態］

上述した条件が満たされれば、ビードワイヤーの列数及び段数、ビードコアの数、ビードコアの断面形状は本実施形態のものに限らない。
また、タイヤ幅方向外側のビードコアの高さを低くした分、タイヤ幅方向内側のビードコアの高さを高くしても良い。

（試験例）
本発明の効果を確かめるために実車を用いてビード部の耐久試験を３ヶ所の鉱山で行った。なお、試験車両は３ヶ所と同一の車両を用いた。試験条件、及び試験結果は以下の表１に記載した通りである。

上記表内の「※タイヤ断面内コア周りセパレーション長さ」とは、タイヤ周上８箇所を等間隔にラジアル方向に切断した断面にて、ビードコア周りのセパレーションを各断面にて測定し、一番大きい長さを示している。

試験の結果から、本発明の適用された実施例のタイヤは、従来例のタイヤ対比で大幅に耐久性が向上していることが分かる。

実施形態に係る空気入りバイアスタイヤのビード部の断面図である。 ビードコアの断面図である。 （Ａ）はタイヤの一部分を示す側面図であり、（Ｂ）はカーカスの一部分を示す側面図である。 ビードコアとカーカスの一部分を示す斜視図である。 （Ａ）はビードコア付近の断面図であり、（Ｃ）は図５（Ａ）の矢印Ｄ部分のゴムにかかる剪断力を示す説明図である。

符号の説明

１０ 空気入りバイアスタイヤ
１２ リム
１４ ビード部
１６ 第１ビードコア
１８ 第２ビードコア
２０ 第３ビードコア
２２ 第４ビードコア
２４ ビードシート
２６ 配置領域
２８ 第１カーカスプライ
３０ 第２カーカスプライ
３２ 第３カーカスプライ
３４ 第４カーカスプライ

Claims (5)

1. ビード部内に複数のビードコアを備え、各々のビードコアにカーカスプライを巻き回した空気入りバイアスタイヤであって、
   前記複数のビードコアの配置領域のタイヤ幅方向中央部を境にしてタイヤ幅方向外側に配置される少なくとも一つの前記ビードコアは、リム装着時のビードシートから径方向に計測する高さ寸法が、前記配置領域のタイヤ幅方向中央部を境にしてタイヤ幅方向内側に配置される前記ビードコアの高さ寸法よりも低く設定されている、ことを特徴とする空気入りバイアスタイヤ。
2. 前記複数のビードコアのタイヤ径方向内側端同士を結ぶ仮想線が、リム装着時のビードシートと平行に設定されている、ことを特徴とする請求項１に記載の空気入りバイアスタイヤ。
3. タイヤ幅方向最外側に配置される前記ビードコアが、前記配置領域のタイヤ幅方向中央部を境にしてタイヤ幅方向内側に配置される前記ビードコアの高さ寸法よりも低く設定されている、ことを特徴とする請求項２に記載の空気入りバイアスタイヤ。
4. 前記ビード部には、前記ビードコアが４個配置されており、４個の前記ビードコアのうち、タイヤ幅方向外側の２つのビードコアの高さ寸法が、タイヤ幅方向内側の２つのビードコアの高さ寸法よりも低く設定されている、ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の空気入りバイアスタイヤ。
5. 前記複数のビードコアのうち最も低いビードコアの高さをＨ１、最も高いビードコアの高さをＨ２としたときに、Ｈ１＝０．８〜０．９Ｈ２の関係を満たす、ことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の空気入りバイアスタイヤ

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