JP2008143291A

JP2008143291A - 重荷重用空気入りラジアルタイヤ

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Publication number: JP2008143291A
Application number: JP2006331253A
Authority: JP
Inventors: Junya Asari; 純也淺里
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2006-12-08
Filing date: 2006-12-08
Publication date: 2008-06-26
Anticipated expiration: 2026-12-08
Also published as: US8291952B2; JP4724103B2; ES2381046T3; EP2090445B1; EP2090445A1; US20100059161A1; CN101553372A; BRPI0720145A2; BRPI0720145B1; CN101553372B; ATE543667T1; WO2008072425A1; EP2090445A4

Abstract

【課題】ビード折返し外側の耐久性、カーカスのゴム層の耐久性、及び、カーカスコード切れの耐久性、の３つのビード耐久性を効率的に向上させた重荷重用空気入りラジアルタイヤを提供することを課題とする。
【解決手段】本発明に係る重荷重用空気入りラジアルタイヤのスチールラジアルカーカス１２は、メインカーカス部１２Ｍと折返し部１２Ｅとで構成される。標準リム２０にタイヤを組み込んで、タイヤ中心軸からの径方向位置が（Ｒ＋１．１８×Ｈｆ）であるタイヤ外側表面位置をＰ１、タイヤ中心軸からの径方向位置が（Ｒ＋０．８１×Ｈｆ）であるタイヤ外側表面位置をＰ２とし、Ｐ１及びＰ２からメインカーカス部１２Ｍに向けて引いた各法線と折返し部１２Ｅとの交点をそれぞれＴ１、Ｔ２とし、各法線とメインカーカス部１２Ｍとの交点をそれぞれＭ１、Ｍ２とすると、Ｔ１、Ｔ２、Ｍ１、Ｍ２は所定の相互位置関係となっている。
【選択図】図２

Description

本発明は、ビード部の耐久性向上を図った重荷重用空気入りラジアルタイヤに関する。

トラックバス及び建設車輌等には重荷重用空気入りラジアルタイヤが用いられている。ところで、近年の耐摩耗性技術向上やトレッドボリューム増加等に伴い、タイヤが廃品となるまでの繰り返し入力は、従前に比べて約２０％増加しているのが現状である。このため、従来技術では効果的にビード耐久性を保つことが難しくなっている。

この対策として、ビード部の耐久性を向上させた構造にすることが特許文献１、２に開示されている。しかし、特許文献１では、カーカスの折返し部でコードの強度が低くなり易いという弊害があった。
また、特許文献２では、カーカスの折返し部のコード切れ防止対策が施されている。しかし、カーカスコード切れの耐久性向上と、ビード折返し外側及びカーカスのゴム層の故障防止とには互いに背反性があり、特許文献２では、この３者の相互関係を考慮して３社のビード耐久性を全て向上させることは行われていない。
特開２００６−２１８９３６号公報特開２００６−１９９１１１号公報

本発明は、上記事実を考慮して、ビード折返し外側の耐久性、カーカスのゴム層の耐久性、及び、カーカスコード切れの耐久性、の３つのビード耐久性を効率的に向上させた重荷重用空気入りラジアルタイヤを提供することを課題とする。

請求項１に記載の発明は、一対のビードコアにトロイド状に跨るメインカーカス部と、前記メインカーカス部に連続し、ビードコアに沿ってタイヤ内側より外側に向けてラジアル方向に巻き上げた折返し部と、を有するスチールラジアルカーカスを少なくとも一層備えた重荷重用空気入りラジアルタイヤにおいて、標準リムにタイヤを組み込んで内圧５０ｋＰａとした状態で、タイヤセクションハイトをＳＨ、リム半径をＲ、標準リムのリムフランジ高さをＨｆとし、タイヤ中心軸からの径方向位置が（Ｒ＋１．１８×Ｈｆ）であるタイヤ外側表面位置をＰ１、タイヤ中心軸からの径方向位置が（Ｒ＋０．８１×Ｈｆ）であるタイヤ外側表面位置をＰ２とし、Ｐ１及びＰ２から前記メインカーカス部に向けて引いた各法線と前記折返し部との交点をそれぞれＴ１、Ｔ２とし、前記各法線と前記メインカーカス部との交点をそれぞれＭ１、Ｍ２とし、Ｐ１からＴ１までの距離をＷ１ｐｔ、Ｔ１からＭ１までの距離をＷ１ｔｍ、Ｔ２からＭ２までの距離をＷ２ｔｍ、Ｐ２からＴ２までの距離をＷ２ｐｔとすると、
ＳＨの５．３％＜Ｗ１ｐｔ＜ＳＨの６．８％式（１）
ＳＨの１．７％＜Ｗ１ｔｍ＜ＳＨの３．２％式（２）
ＳＨの２．８％＜Ｗ２ｔｍ＜ＳＨの４．３％式（３）
ＳＨの１．０％＜Ｗ１ｐｔ−Ｗ２ｐｔ＜ＳＨの３．０％式（４）
を満たすことを特徴とする。

ここで、「標準リム」とは、日本国内ではＪＡＴＭＡが発行する２００６年版のＹＥＡＲＢＯＯＫに定められた適用サイズにおける標準リムを指し、使用地又は製造地においてＴＲＡ規格、ＥＴＲＴＯ規格が適用される場合は各々の規格に従う。

本発明者は、請求項１を発明するにあたり、ビード折返し外側の耐久性、カーカスのゴム層の耐久性、及び、カーカスコード（フィラメント）の切れ耐久性の３つの耐久性について検討を加えた。そして、タイヤが荷重を受けて倒れこみ変形をする際に、ビード折返し外側のせん断歪、カーカス間のゴム層のせん断歪、及び折返しプライの圧縮歪が生じ、高いせん断歪又は圧縮歪が繰返し入力されることにより故障に至ることを見い出した。そして、これらの歪レベルを向上させるために、後述の解析や試験を行うとともに以下のような検討を行った。

（１）ビード折返し外側の耐久性、及び、カーカスのゴム層の耐久性について
Ｔ１部（Ｔ１付近）のビード折返し外側でセパレーションが発生するが、これは、タイヤが荷重を受けて倒れこみ変形をする際に、リムフランジヘの倒れこみが大きく、最もせん断歪が高くなる部位がＴ１部付近であるためである（例えば図３参照）。

Ｔ１部の倒れこみ抑制には、Ｗ１ｐｔを増やしリム接触部とＴ１との距離をかせぐことと、Ｗ１ｔｍを減らすことで荷重時も張力が大きいメインカーカス部（メインプライ）を折返し部（折返しプライ）に近づけることが有効であり（例えば図４参照）、Ｔ１部のせん断歪低減が図れる。

但しＷ１ｐｔを増やしすぎると発熱性の悪化により耐久性の低下が生じるので、許容限界値の設定が必要である。またＷ１ｔｍを減らしすぎるとカーカスのゴム層のせん断歪が悪化し耐久性の低下が生じるので、許容限界値の設定が必要である。具体的にはＷ１ｐｔがＳＨの５．３％より小さいか、Ｗ１ｔｍがＳＨの３．２％より大きい場合、使用条件の厳しいユーザー（高荷重等）にとってはビード折返し外側の十分な耐久性が確保されない。

またＷ１ｔｍがＳＨの１．７％よりも小さくなると、カーカスのゴム層のせん断歪が悪化しカーカスのゴム層のセパレーションがビード折返し外側のセパレーションよりも先に発生するので、現状ではこの１．７％が限界である。従って、ＳＨの１．７％＜Ｗ１ｔｍ＜ＳＨの３．２％、が必要条件として限定される。

一方、この条件が成立する場合であっても、Ｗ１ｐｔがＳＨの６．８％より大きくなると、従来品よりもビード部の温度が上昇してしまう。よって、ＳＨの５．３％＜Ｗ１ｐｔ＜ＳＨの６．８％、が必要条件として更に限定される。

（２）カーカスコード（フィラメント）切れ耐久性について
タイヤが荷重を受けて倒れこみ変形をする際に、カーカスの折返し部を曲げ変形の中立面（メインカーカス）に近い範囲に配置することで、折返し部ヘの圧縮力の入力量を低減させることができるので、圧縮歪を抑制することができる。

特に、ビードコア上面から、プライ間ゲージが凡そ一定の薄さになるＷ１ｔｍまでのプライ間ゲージが重要であり、ビードコア上面とＷ１ｔｍとの凡そ中間部であるＷ２ｔｍにおいてケースラインを絞ることで、ビードコア上から発生する折返し部への圧縮力の入力量が低減し、圧縮歪の低減量が大きくなる。

但しＷ２ｔｍを減らしすぎると、メインカーカス部と折返し部との間を形成しているゴム部分の剛性が小さくなり、荷重時の倒れこみが悪化し、ビード折返し外側の耐久性を悪化させてしまうため、許容限界値の設定が必要である。

また、局部的に大きく変形したカーカスラインＬ１（図５参照）やカーカスラインＬ２（図６参照）を形成することはタイヤ製造上困難であるので、Ｗ２ｔｍを絞る場合、Ｗ１ｐｔとＷ２ｐｔとの関係について許容限界値を設定する必要がある。

具体的にはＷ２ｔｍがＳＨの４．３％よりも大きくなると、従来品よりも切れ耐久性が悪化してしまう。またＷ２ｔｍがＳＨの２．８％よりも小さくなると、式（１）、式（２）が成立している場合であっても荷重時の倒れこみが悪化してせん断歪が悪化し、使用条件の厳しいユーザー（高荷重等）にとってはビード折返し外側の充分な耐久性が確保されない。従って、ＳＨの２．８％＜Ｗ２ｔｍ＜ＳＨの４．３％、が必要条件として限定される。

また製造上での限界として、Ｗ１ｐｔ−Ｗ２ｐｔがＳＨの１．０％よりも小さくなると図５に示すカーカスラインＬ１を描く状態となり、Ｗ１ｐｔ−Ｗ２ｐｔがＳＨの３．０％よりも大きくなると図６に示すカーカスラインＬ２を描く状態となる。従って、ＳＨの１．０％＜Ｗ１ｐｔ−Ｗ２ｐｔ＜ＳＨの３．０％、が必要条件として限定される。

請求項１に記載の発明では、このように、ビード部周辺のカーカスラインを変更することによって、部材を追加することなく、ビード折返し外側の耐久性、カーカスのゴム層の耐久性、及び、カーカスコード切れの耐久性、の３つのビード耐久性を向上させて、高寿命の重荷重用空気入りラジアルタイヤとすることができる。

本発明によれば、ビード折返し外側の耐久性、カーカスのゴム層の耐久性、及び、カーカスコード切れの耐久性、の３つのビード耐久性を効率的に向上させた重荷重用空気入りラジアルタイヤとすることができる。

以下、実施形態を挙げ、本発明の実施の形態について説明する。図１、図２に示すように、本発明の一実施形態に係る重荷重用空気入りラジアルタイヤ１０は、１層のスチールラジアルカーカス１２（以下、単にカーカス１２という）が配置されている。このカーカス１２は、ビード部１４のビードコア１６をトロイド状に跨るメインカーカス部１２Ｍと、ビードコア１６に沿ってタイヤ内側より外側に向けてラジアル方向に巻き上げた折返し部１２Ｅと、で構成される。カーカス１２の上側には複数枚のベルトで構成されるベルト層が形成されている。ベルト層のタイヤ径方向外側には、溝を配設したトレッド部１８が形成されている。なお、本実施形態では、重荷重用空気入りラジアルタイヤ１０の扁平率が９０％以上とされている。

本実施形態では、以下のように位置、距離などを規定する。
標準リム２０の半径をＲ、リムフランジ２２の高さをＨｆとして、タイヤ中心軸からの径方向位置が（Ｒ＋１．１８×Ｈｆ）であるタイヤ外側表面位置をＰ１、タイヤ中心軸からの径方向位置が（Ｒ＋０．８１×Ｈｆ）であるタイヤ外側表面位置をＰ２、とする。Ｐ１及びＰ２からメインカーカス部１２Ｍのカーカスライン（以下、メインカーカスラインという）１３Ｍに向けてそれぞれ引いた各法線と折返し部１２Ｅのカーカスライン（以下、折返し部カーカスラインという）１３Ｅとの交点をそれぞれＴ１、Ｔ２とする。また、上記各法線とメインカーカスライン１３Ｍとの交点をそれぞれＭ１、Ｍ２とする。また、Ｐ１からＴ１までの距離をＷ１ｐｔ、Ｔ１からＭ１までの距離をＷ１ｔｍ、Ｔ２からＭ２までの距離をＷ２ｔｍ、Ｐ２からＴ２までの距離をＷ２ｐｔとする。

本実施形態では、以下の条件が満たされている。
ＳＨの５．３％＜Ｗ１ｐｔ＜ＳＨの６．８％式（１）
ＳＨの１．７％＜Ｗ１ｔｍ＜ＳＨの３．２％式（２）
ＳＨの２．８％＜Ｗ２ｔｍ＜ＳＨの４．３％式（３）
ＳＨの１．０％＜Ｗ１ｐｔ−Ｗ２ｐｔ＜ＳＨの３．０％式（４）

式（１）が満たされていることにより、ビード部１４の温度を従来品から上昇させることなくビード折返し外側の耐久性を向上させることができる。式（２）が満たされていることにより、カーカスのゴム層の耐久性を従来品と同等以上とし、かつ、ビード部折り返し外側の耐久性を向上させることができる。式（３）が満たされていることにより、カーカスコードの切れに対する耐久性とビード折り返し外側の耐久性とを向上させることができる。式（４）が満たされていることにより、Ｗ２ｔｍを小さくしても、メインカーカスライン１３Ｍ、折返し部カーカスライン１３Ｅをタイヤ製造上可能なラインとすることができる。

従って、ビード折返し外側の耐久性、カーカス１２のゴム層の耐久性、及び、カーカスコード切れに対する耐久性の３つとも向上させることができ、高寿命の重荷重用空気入りラジアルタイヤ１０とすることができる。すなわち、従来品に比べ、新たに部材を追加することなく、ビード部１４の周辺のカーカスラインを変更することのみによって、上記３つの耐久性を全て向上させることができている。なお、カーカスコード（フィラメント）切れに対する耐久性向上には、ビードコア周辺部のカーカスラインの影響が大きく、本実施形態では、このことを利用してカーカスコード切れに対する耐久性の向上を効率的に実現させている。

＜解析例＞
本発明の効果を確かめるために、本発明者は、上記実施形態の重荷重用空気入りラジアルタイヤ１０の一例（以下、実施例のタイヤという）、従来例の重荷重用空気入りラジアルタイヤの一例（以下、従来例のタイヤという）、及び、比較のための重荷重用空気入りラジアルタイヤの四例（以下、比較例１〜４のタイヤという）について、荷重がかかったときにタイヤに生じる歪をＦＥＭ（有限要素法）で解析計算を行い、耐歪性を評価した。

本解析例では、タイヤは全て建設車両用タイヤ（ＯＲタイヤ）であり、タイヤサイズは全て４６／９０Ｒ５７である。

本試験例における各タイヤのビード部の諸条件を表１に示す。

本解析例では、全てのタイヤについて、標準リム（ＴＲＡ）に組み込み後、正規内圧（ＴＲＡ）、正規荷重（ＴＲＡ）における平押し時での歪をＦＥＭで計算した。そして、従来のタイヤにおける評価を評価指数１００とし、他のタイヤについては相対評価となる評価指数を算出した。評価結果を表１に併せて示す。表１で歪に関しては、評価指数が小さいほど性能が高いことを示す。

表１から判るように、実施例のタイヤでは、ビード折り返し外側のせん断歪、カーカスのゴム層のせん断歪、カーカスコードの圧縮歪の全てで評価が高くなっていた。

また、本解析例では、図３に示すように、タイヤが荷重を受けて倒れこみ変形をする際に、リムフランジ２２ヘの倒れこみが大きく、最もせん断歪が高くなる部位がＴ１部であることも確認された。

更に、本解析例では、図４に示すように、従来例のタイヤであるモデル１に比べ、本願発明のようにＷ１ｔｍを小さくしたモデル２のほうが、デフレート時（内圧５０ｋＰａ）におけるＴ１部の倒れ込みを小さくすることができ、発生するせん断歪を小さくすることができることも確認された。なお、モデル１とモデル２では、Ｗ１ｐｔを同じ値としている。

＜試験例＞
また、本発明の効果を確かめるために、本発明者は、上記の実施例のタイヤ、比較例１〜４のタイヤ、及び、従来例のタイヤを実際に製造し、ビード部の耐久テストを行って耐久性を評価した。

本試験例では、全てのタイヤについて、標準リムに組み込み後、正規内圧、速度８ｋｍ／ｈ及びドラム径５ｍのもと、正規荷重（ＴＲＡ）の１００％にてビード部の温度を測定した。測定結果を表１に併せて示す。

その後、正規荷重（ＴＲＡ）の１７０％にて５００時間のドラム走行をさせた。そして、５００時間走行できた場合、できなかった場合の何れの場合であっても、ビード部を切断してビード部の故障状況を評価した。評価結果を表１に併せて示す。

表１から判るように、実施例のタイヤ及び比較例１〜４のタイヤでは、何れも、従来例のタイヤに比べて走行可能時間が長かった。また、実施例のタイヤ及び比較例２〜４のタイヤでは、何れも５００時間の走行が可能であった。

そして、実施例のタイヤでは、１）ビード部１４の折返し外側の耐久性、２）カーカスのゴム層の耐久性、３）カーカスコード（フィラメント）の切れに対する耐久性、の３つのビード部耐久性を全て充分に満足させることができた。

以上、実施形態を挙げて本発明の実施の形態を説明したが、上記実施形態は一例であり、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。また、本発明の権利範囲が上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。

本発明の一実施形態に係る重荷重用空気入りラジアルタイヤのタイヤ径方向断面図である。本発明の一実施形態に係る重荷重用空気入りラジアルタイヤのビード部の断面図である。解析例で、ビード部のせん断歪の分布を示す解析モデル図である（ドットが濃いほどせん断歪が大きい高いことを示す）。解析例で、荷重時におけるビード部の形状を示す解析モデル図である。タイヤ製造上で困難なカーカスライン形状の例を示すビード部の断面図である。タイヤ製造上で困難なカーカスライン形状の例を示すビード部の断面図である。

符号の説明

１０重荷重用空気入りラジアルタイヤ
１２スチールラジアルカーカス
１２Ｅ折返し部
１２Ｍメインカーカス部
２０リム（標準リム）

Claims

一対のビードコアにトロイド状に跨るメインカーカス部と、前記メインカーカス部に連続し、ビードコアに沿ってタイヤ内側より外側に向けてラジアル方向に巻き上げた折返し部と、を有するスチールラジアルカーカスを少なくとも一層備えた重荷重用空気入りラジアルタイヤにおいて、
標準リムにタイヤを組み込んで内圧５０ｋＰａとした状態で、タイヤセクションハイトをＳＨ、リム半径をＲ、標準リムのリムフランジ高さをＨｆとし、
タイヤ中心軸からの径方向位置が（Ｒ＋１．１８×Ｈｆ）であるタイヤ外側表面位置をＰ１、タイヤ中心軸からの径方向位置が（Ｒ＋０．８１×Ｈｆ）であるタイヤ外側表面位置をＰ２とし、
Ｐ１及びＰ２から前記メインカーカス部に向けて引いた各法線と前記折返し部との交点をそれぞれＴ１、Ｔ２とし、
前記各法線と前記メインカーカス部との交点をそれぞれＭ１、Ｍ２とし、
Ｐ１からＴ１までの距離をＷ１ｐｔ、Ｔ１からＭ１までの距離をＷ１ｔｍ、Ｔ２からＭ２までの距離をＷ２ｔｍ、Ｐ２からＴ２までの距離をＷ２ｐｔとすると、
ＳＨの５．３％＜Ｗ１ｐｔ＜ＳＨの６．８％
ＳＨの１．７％＜Ｗ１ｔｍ＜ＳＨの３．２％
ＳＨの２．８％＜Ｗ２ｔｍ＜ＳＨの４．３％
ＳＨの１．０％＜Ｗ１ｐｔ−Ｗ２ｐｔ＜ＳＨの３．０％
を満たすことを特徴とする重荷重用空気入りラジアルタイヤ。