JP2009196602A - 重荷重用空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】他性能を悪化させずに高い安定性を得ることのできる重荷重用空気入りタイヤを提供すること。
【解決手段】標準空気圧の１０％の内圧を充填したときの断面形状において、リム径とカーカスの本体部１４Ａの外径との差の１／２をカーカス断面高さ寸法ＳＨとしたときに、本体部１４Ａの最大幅位置Ｃをタイヤ回転中心からタイヤ径方向外側へ０．６〜０．７ＳＨの範囲内とし、標準空気圧の１０％の内圧を充填したときの断面形状においてタイヤ赤道面から最大幅位置Ｃまでのタイヤ回転軸に沿って計測した距離をＷ_０、標準空気圧の１００％の内圧を充填したときのタイヤ赤道面からカーカスの本体部１４Ａの最大幅位置Ｂまでのタイヤ回転軸に沿って計測した距離をＷ_１としたときに、０．９０×Ｗ_１≦Ｗ_０≦０．９６×Ｗ_１を満たすことで、部材の追加や重量増を伴うことなく内圧充填時の前後ばねを高め、タイヤの安定性を高めることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、重荷重用空気入りタイヤに係り、特には、安定性を向上させた重荷重用空気入りタイヤに関する。

例えば、ローダー等の建設車両の安定性には、タイヤの前後ばねの寄与が大きい。タイヤの前後ばねをアップさせる手段としては例えば以下のような方法がある。
（１）カーカスに補強層を配置する。
（２）サイド部にインナーパッドを配置する。すでにインナーパッドが配置されている場合にはゲージをアップする（例えば、特許文献１参照）。
（３） カーカスコードの剛性をアップする。
（４） タイヤ断面積を大きくすることでエアボリュームをアップする。
特開２００２−２６４６１６号公報

ローダー用の重荷重用空気入りタイヤでは、車両の作業時（積荷の上げ下げ、移動等）に車両に揺れ等の問題が発生すると作業性が悪化するという問題があり、その問題を解決すべく上記の手段にて車両の安定性を向上させる構造が発明されたが、いずれも、部材あるいは重量増を伴う問題がある。

本発明は、上記問題を解決すべく成されたもので、部材、及び重量アップに伴うコストアップ、あるいは燃費悪化を回避しつつ、高い安定性を得ることのできる重荷重用空気入りタイヤを提供することが目的である。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであって、請求項１に記載の発明は、タイヤ赤道面を挟んで一方のビードコアと他方のビードコアをトロイド状に跨るカーカス、及び前記カーカスのタイヤ径方向外側に配置されたベルトを備えた重荷重用空気入りタイヤであって、前記カーカスは、前記一方のビードコアから前記他方のビードコアへ延びる本体部と、前記ビードコアをタイヤ径方向内側から外側へ向けて折り返す折返し部とを備え、標準リムに組み付けて標準空気圧の１０％の内圧を充填したときのタイヤ回転軸に沿った断面形状において、前記標準リムのリム径と前記カーカスの本体部の外径との差の１／２をカーカス断面高さ寸法ＳＨとしたときに、前記カーカスの本体部の最大幅位置Ｃは、タイヤ回転中心からタイヤ径方向外側へ０．６〜０．７ＳＨの範囲内にあり、前記標準リムに組み付けて前記標準空気圧の１０％の内圧を充填したときのタイヤ回転軸に沿った断面形状においてタイヤ赤道面から前記カーカスの本体部の最大幅位置Ｃまでのタイヤ回転軸に沿って計測した距離をＷ_０、前記標準リムに組み付けて前記標準空気圧の１００％の内圧を充填したときのタイヤ回転軸に沿った断面形状においてタイヤ赤道面から前記カーカスの本体部の最大幅位置Ｂまでのタイヤ回転軸に沿って計測した距離をＷ_１としたときに、０．９０×Ｗ_１≦Ｗ_０≦０．９６×Ｗ_１を満たす、ことを特徴としている。

次に、請求項１に記載の重荷重用空気入りタイヤの作用を説明する。
一般に、タイヤサイド部の剛性を高めることで空気入りタイヤの前後ばねを高められることが知られているが、タイヤサイド部に補強を加えたり、ゲージを厚くするのでは、部材が増加したり、タイヤ重量が増える問題がある。

請求項１に記載の重荷重用空気入りタイヤでは、カーカスの断面形状を上記のように最適化することで、タイヤサイド部において内圧充填時のタイヤ幅方向外側への膨出変形量が多くなる。このため、内圧を零から標準空気圧の１００％にすると、タイヤサイド部のカーカスに大きな張力が作用してタイヤサイド部の剛性が高くなり、タイヤの重量を増やすことなくタイヤの前後ばねを増大できる。

なお、カーカスの本体部の最大幅位置Ｃが、タイヤ回転中心からタイヤ径方向外側へ０．６ＳＨ未満になると、タイヤの前後ばねを十分に増大できない（ビード部の曲率が小さくなるため）。

一方、カーカスの本体部の最大幅位置Ｃが、タイヤ回転中心からタイヤ径方向外側へ０．７ＳＨよりも超えてしまうと、ベルト耐久性が低下する（ベルト張力減少のため。）。

また、０．９×Ｗ_１＞Ｗ_０になると、タイヤの前後ばねを十分に増大できない（エアボリュームが小さくなるため。）。
一方、Ｗ_０＞０．９６×Ｗ_１になると、タイヤの前後ばねを十分に増大させることが出来なくなる（ビード部の曲率が小さくなるため。）。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の重荷重用空気入りタイヤにおいて、前記標準リムに組み付けてタイヤ回転軸に沿った断面で見た時に、タイヤ回転軸からタイヤ径方向外側へリム径の１／２離間した位置を通ると共に前記タイヤ回転軸に平行な基準仮想線をＬ_０、前記標準空気圧の１０％の内圧を充填したときの前記カーカスの本体部の厚み中心線上において、前記基準仮想線Ｌ_０からタイヤ径方向外側へ０．２９ＳＨ離間した点をＡ、前記標準空気圧の１００％の内圧を充填したときの前記カーカスの本体部の厚み中心線上において、前記基準仮想線Ｌ_０からタイヤ径方向外側へ０．２９ＳＨ離間した点をＡ’、前記最大幅位置Ｂを通り前記タイヤ回転軸に平行な仮想線と、前記標準空気圧の１００％の内圧を充填したときの前記カーカスの本体部の厚み中心線とが交差する点をＢｃ、前記最大幅位置Ｃを通り前記タイヤ回転軸に平行な仮想線と、前記標準空気圧の１０％の内圧を充填したときの前記カーカスの本体部の厚み中心線とが交差する点をＣｃ、前記標準空気圧の１００％の内圧を充填したときの前記ベルトの幅方向端部を通る前記カーカスの本体部の法線と、前記標準空気圧の１００％の内圧を充填したときの前記カーカスの本体部の厚み中心線とが交差する点をＤａ、前記標準空気圧の１０％の内圧を充填したときの前記ベルトの幅方向端部を通る前記カーカスの本体部の法線と、前記標準空気圧の１０％の内圧を充填したときの前記カーカスの本体部の厚み中心線とが交差する点をＤｂ、前記標準空気圧の１００％の内圧を充填したときの前記ビードコアの径方向外側端を通り前記タイヤ回転軸に平行な仮想線と、前記標準空気圧の１００％の内圧を充填したときの前記カーカスの本体部の厚み中心線とが交差する点をＥ、前記標準空気圧の１００％の内圧を充填したときの前記点Ｄａ、前記点Ｂｃ、及び前記点Ｅを通る仮想円弧の曲率半径をＲａ、前記標準空気圧の１０％の内圧を充填したときの前記点Ｃｃと前記点Ａとの間における前記カーカスの本体部の厚み中心線の平均曲率半径をＲ_１、前記標準空気圧の１０％の内圧を充填したときの前記点Ｃｃと前記点Ｄｂとの間における前記カーカスの本体部の厚み中心線の平均曲率半径をＲ_２としたときに、Ｒａ＜Ｒ_１、Ｒ_２＜Ｒａを満足する、ことを特徴としている。

次に、請求項２に記載の重荷重用空気入りタイヤの作用を説明する。
請求項２に記載の重荷重用空気入りタイヤでは、Ｒａ＜Ｒ_１、Ｒ_２＜Ｒａを同時に満足しているので、内圧を標準空気圧の１００％にした際にタイヤの前後ばねを増大させるに十分な剛性をタイヤサイド部に持たせることができる。

以上説明したように本発明の重荷重用空気入りタイヤによれば、部材、及び重量アップに伴うコストアップ、あるいは燃費悪化を回避しつつ、高い安定性を得ることができる、という優れた効果を有する。

以下に、本発明の一実施形態に係る空気入りタイヤ１０を図１乃至図７に従って説明する。
図１に示す本実施形態の空気入りタイヤ１０は建設車両用タイヤであり、１対のビードコア１２を備え、一方のビードコア１２から他方のビードコア１２（なお、図１では、タイヤ赤道面ＣＬの反対側の図示を省略している。）にカーカス１４がトロイド状に跨っている。

カーカス１４は、１枚以上のカーカスプライ１６から構成されており、カーカスプライ１６の端部は、タイヤ内側から外側へ向けてビードコア１２を折り返している。
一方のビードコア１２から他方のビードコア１２へ延びるカーカス１４の本体部１６Ａと、ビードコア１２を折り返している折返し部１６Ｂとの間には、断面略三角形のビードフィラー１８が配置されている。

カーカス１４のタイヤ径方向外側には、複数枚のベルトプライ２０からなるベルト２２が配置されている。
ベルト２２のタイヤ径方向外側にはトレッドゴム層２４が配置され、カーカス１４のタイヤ軸方向外側にはサイドゴム層２６が配置されている。
また、空気入りタイヤ１０の内面には、インナーライナー２８が配置されている。

ここで、図２には、タイヤ回転軸に沿った断面で見たときのカーカス１４が記載されており、実線は、空気入りタイヤ１０を標準リム（図示省略）に装着して標準空気圧の１０％内圧を付与したときのカーカス１４を示しており、点線は標準空気圧の１００％内圧を付与した時のカーカス１４を示している。

ここで、日本において、「標準リム」とはＪＡＴＭＡ（日本自動車タイヤ協会）のＹｅａｒ Ｂｏｏｋ２００８年度版で規定のリムであり、「標準空気圧」とはＪＡＴＭＡ（日本自動車タイヤ協会）のＹｅａｒ Ｂｏｏｋ２００８年度版の最大負荷能力（内圧−負荷能力対応表の太字荷重）に対応する空気圧（最大空気圧）である。
日本以外では、「標準空気圧」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、「標準リム」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。
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おり、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。

図２示すように、本実施形態の空気入りタイヤ１０は、上記標準空気圧の１００％内圧を充填したときのタイヤ回転軸（図示省略）に沿ったカーカス１４の断面形状（点線で図示）においてタイヤ赤道面ＣＬからカーカス１４の最大幅位置Ｂまでのタイヤ回転軸に沿って計測した距離をＷ_１、標準リムに組み付けて標準空気圧の１０％の内圧を充填したときのタイヤ回転軸に沿ったカーカス１４の断面形状（実線で図示）においてタイヤ赤道面ＣＬからカーカス１４の最大幅位置Ｃまでのタイヤ回転軸に沿って計測した距離をＷ_０としたときに、０．９０×Ｗ_１≦Ｗ_０≦０．９６×Ｗ_１を満たすようになっている。

また、空気入りタイヤ１０は、標準リムに組み付けて標準空気圧の１０％の内圧を充填したときのタイヤ回転軸に沿った断面形状において、標準リムのリム径とカーカス１４の本体部１４Ａの外径との差の１／２をカーカス断面高さ寸法ＳＨとしたときに、カーカス１４の本体部１４Ａの最大幅位置Ｃは、タイヤ回転中心からタイヤ径方向外側へ０．６〜０．７ＳＨの範囲内にある。

さらに空気入りタイヤ１０は、標準リムに組み付けてタイヤ回転軸に沿った断面で見た時に、タイヤ回転軸からタイヤ径方向外側へリム径の１／２離間した位置を通ると共にタイヤ回転軸に平行な基準仮想線をＬ_０、標準空気圧の１０％の内圧を充填したときのカーカス１４の本体部１４Ａの厚み中心線上において、基準仮想線Ｌ_０からタイヤ径方向外側へ０．２９ＳＨ離間した点をＡ（図３参照）、標準空気圧の１００％の内圧を充填したときのカーカス１４の本体部１４Ａの厚み中心線上において（カーカス１４が複数枚のカーカスプライ１４からなる場合は図４参照）、基準仮想線Ｌ_０からタイヤ径方向外側へ０．２９ＳＨ離間した点をＡ’（図３参照）、最大幅位置Ｂを通りタイヤ回転軸に平行な仮想線と標準空気圧の１００％の内圧を充填したときのカーカス１４の本体部１４Ａの厚み中心線とが交差する点をＢｃ（図５参照）、最大幅位置Ｃを通りタイヤ回転軸に平行な仮想線と標準空気圧の１０％の内圧を充填したときのカーカス１４の本体部１４Ａの厚み中心線とが交差する点をＣｃ（図６参照）、標準空気圧の１００％の内圧を充填したときのベルト２２の幅方向端部を通るカーカス１４の本体部１４Ａの法線と標準空気圧の１００％の内圧を充填したときのカーカス１４の本体部１４Ａの厚み中心線とが交差する点をＤａ（図７参照）、標準空気圧の１０％の内圧を充填したときのベルト２２の幅方向端部を通るカーカス１４の本体部１４Ａの法線と標準空気圧の１０％の内圧を充填したときのカーカス１４の本体部１４Ａの厚み中心線とが交差する点をＤｂ（図示省略）、標準空気圧の１００％の内圧を充填したときのビードコア１２の径方向外側端を通りタイヤ回転軸に平行な仮想線と標準空気圧の１００％の内圧を充填したときのカーカス１４の本体部１４Ａの厚み中心線とが交差する点をＥ（図２参照）、標準空気圧の１００％の内圧を充填したときの点Ｄａ、点Ｂｃ、及び点Ｅを通る仮想円弧の曲率半径をＲａ（図２参照）、標準空気圧の１０％の内圧を充填したときの点Ｃｃと点Ａとの間におけるカーカス１４の本体部１４Ａの厚み中心線の平均曲率半径をＲ_１（図２参照）、標準空気圧の１０％の内圧を充填したときの点Ｃｃと点Ｄｂとの間におけるカーカス１４の本体部１４Ａの厚み中心線の平均曲率半径をＲ_２（図２参照）としたときに、Ｒａ＜Ｒ_１、Ｒ_２＜Ｒａを同時に満足することが好ましい。

なお、上述した様にカーカス１４の断面形状を決めるためには、例えば、サイドゴム層２６の厚さ及び剛性（ゴム硬度）、トレッドゴム層２４の厚さ及び剛性（ゴム硬度）、ベルト２２の幅及び剛性（コードの太さ、打ち込み数、タイヤ周方向に対する角度、プライの枚数等）、ビード部からトレッドへ渡っての補強部材、加硫モールドの内面形状等を種々決定することで行うことが出来る。
また、リムに装着した空気入りタイヤ１０のカーカス１４の形状は、例えば、Ｘ線による撮影（ＣＴスキャン等）によって測定できる。

（作用）
次に、本実施形態の空気入りタイヤ１０の作用を説明する。
本実施形態の空気入りタイヤ１０では、カーカス１４の断面形状を上記のように最適化したので、タイヤサイド部において内圧充填時のタイヤ幅方向外側への膨出変形量を多くでき、内圧を標準空気圧の１００％にすることで、タイヤサイド部のカーカス１４に大きな張力を発生させてタイヤサイド部の剛性を高くでき、これにより、タイヤの重量を増やすことなくタイヤの前後ばねを増大することができる。

なお、カーカスの最大幅位置Ｃが、タイヤ回転中心からタイヤ径方向外側へ０．６ＳＨ未満になると、空気入りタイヤ１０の前後ばねを十分に増大できない（ビード部の曲率が小さくなるため）。

一方、カーカスの最大幅位置Ｃが、タイヤ回転中心からタイヤ径方向外側へ０．７ＳＨよりも超えてしまうと、ベルト耐久性が低下する（ベルト２２の張力減少のため。）。

また、０．９０×Ｗ_１＞Ｗ_０になると、空気入りタイヤ１０の前後ばねを十分に増大できない（エアボリュームが小さくなるため。）。
一方、Ｗ_０＞０．９６×Ｗ_１になると、タイヤの前後ばねを十分に増大させることが出来なくなる（ビード部の曲率が小さくなるため。）。

［その他の実施形態］
上記実施形態では、本発明を建設車両用タイヤに適用した例を示したが、本発明は他の種類のタイヤに適用することも出来る。

（試験例）
本発明の効果を確かめるために、従来例の空気入りタイヤ、及び本発明の適用された実施例の空気入りタイヤを試作し、タイヤの前後ばね（定数）、安定性実車フィーリングの比較を行った。
従来例と実施例とでは、下記の表１に記載した通り、カーカスの形状（最大幅位置Ｃの高さ、及びタイヤ赤道面〜最大幅位置Ｃの距離Ｗ_０）が異なっている他は、全て同等の構造である。

タイヤの前後ばね（定数）の試験方法：一般的に知られている様に、標準リムに装着して標準空気圧を充填したタイヤを路面上で荷重をかけ、リムを回転しないように固定し、路面またはタイヤを前後方向に移動させ、そのときの前後力Ｆと移動量Ｘから前後ばね（＝Ｆ／Ｘ）が求められる。なお、試験は、タイヤを１９．５０／２．５のリムに装着して内圧を５００ｋＰａ、荷重を１２．１５ｔｏｎとして行った。
評価は、従来例の前後ばねを１００とする指数表示とし、数値が大きいほど前後ばねが大きいことを表している。

安定性実車フィーリング：実作業を行ってフィーリングを確かめた。なお、試験は、タイヤを１９．５０／２．５のリムに装着して内圧を５００ｋＰａ、荷重を１２．１５ｔｏｎとして行った。
評価は、従来例を基準とするフィーリング相対評価とした。

本発明の一実施形態に係る重荷重用空気入りタイヤの断面図である。 カーカスを示す断面図である。 点Ａ付近のカーカスの拡大断面図である。 点Ａ付近の他の実施形態に係るカーカスの拡大断面図である。 Ｂ付近のカーカスの拡大断面図である。 Ｃ付近のカーカスの拡大断面図である。 ベルト端付近の拡大断面図である。

符号の説明

１０ 重荷重用空気入りタイヤ
１２ ビードコア
１４ カーカス
１６ カーカスプライ
１８ ビードフィラー
２２ ベルト
２４ トレッドゴム層
２６ サイドゴム層
Ａ 点
Ｂ 最大幅位置
Ｂｃ 点
Ｃ 最大幅位置
Ｃｃ 点
ＣＬ タイヤ赤道面
Ｄａ 点
Ｄｂ 点
Ｅ 点
Ｌ_０ 基準仮想線
ＳＨ 寸法

Claims (2)

1. タイヤ赤道面を挟んで一方のビードコアと他方のビードコアをトロイド状に跨るカーカス、及び前記カーカスのタイヤ径方向外側に配置されたベルトを備えた重荷重用空気入りタイヤであって、
   前記カーカスは、前記一方のビードコアから前記他方のビードコアへ延びる本体部と、前記ビードコアをタイヤ径方向内側から外側へ向けて折り返す折返し部とを備え、
   標準リムに組み付けて標準空気圧の１０％の内圧を充填したときのタイヤ回転軸に沿った断面形状において、前記標準リムのリム径と前記カーカスの本体部の外径との差の１／２をカーカス断面高さ寸法ＳＨとしたときに、前記カーカスの本体部の最大幅位置Ｃは、タイヤ回転中心からタイヤ径方向外側へ０．６〜０．７ＳＨの範囲内にあり、
   前記標準リムに組み付けて前記標準空気圧の１０％の内圧を充填したときのタイヤ回転軸に沿った断面形状においてタイヤ赤道面から前記カーカスの本体部の最大幅位置Ｃまでのタイヤ回転軸に沿って計測した距離をＷ_０、前記標準リムに組み付けて前記標準空気圧の１００％の内圧を充填したときのタイヤ回転軸に沿った断面形状においてタイヤ赤道面から前記カーカスの本体部の最大幅位置Ｂまでのタイヤ回転軸に沿って計測した距離をＷ_１としたときに、
   ０．９０×Ｗ_１≦Ｗ_０≦０．９６×Ｗ_１を満たす、ことを特徴とする重荷重用空気入りタイヤ。
2. 前記標準リムに組み付けてタイヤ回転軸に沿った断面で見た時に、タイヤ回転軸からタイヤ径方向外側へリム径の１／２離間した位置を通ると共に前記タイヤ回転軸に平行な基準仮想線をＬ_０、
   前記標準空気圧の１０％の内圧を充填したときの前記カーカスの本体部の厚み中心線上において、前記基準仮想線Ｌ_０からタイヤ径方向外側へ０．２９ＳＨ離間した点をＡ、
   前記標準空気圧の１００％の内圧を充填したときの前記カーカスの本体部の厚み中心線上において、前記基準仮想線Ｌ_０からタイヤ径方向外側へ０．２９ＳＨ離間した点をＡ’、
   前記最大幅位置Ｂを通り前記タイヤ回転軸に平行な仮想線と、前記標準空気圧の１００％の内圧を充填したときの前記カーカスの本体部の厚み中心線とが交差する点をＢｃ、
   前記最大幅位置Ｃを通り前記タイヤ回転軸に平行な仮想線と、前記標準空気圧の１０％の内圧を充填したときの前記カーカスの本体部の厚み中心線とが交差する点をＣｃ、
   前記標準空気圧の１００％の内圧を充填したときの前記ベルトの幅方向端部を通る前記カーカスの本体部の法線と、前記標準空気圧の１００％の内圧を充填したときの前記カーカスの本体部の厚み中心線とが交差する点をＤａ、
   前記標準空気圧の１０％の内圧を充填したときの前記ベルトの幅方向端部を通る前記カーカスの本体部の法線と、前記標準空気圧の１０％の内圧を充填したときの前記カーカスの本体部の厚み中心線とが交差する点をＤｂ、
   前記標準空気圧の１００％の内圧を充填したときの前記ビードコアの径方向外側端を通り前記タイヤ回転軸に平行な仮想線と、前記標準空気圧の１００％の内圧を充填したときの前記カーカスの本体部の厚み中心線とが交差する点をＥ、
   前記標準空気圧の１００％の内圧を充填したときの前記点Ｄａ、前記点Ｂｃ、及び前記点Ｅを通る仮想円弧の曲率半径をＲａ、
   前記標準空気圧の１０％の内圧を充填したときの前記点Ｃｃと前記点Ａとの間における前記カーカスの本体部の厚み中心線の平均曲率半径をＲ_１、
   前記標準空気圧の１０％の内圧を充填したときの前記点Ｃｃと前記点Ｄｂとの間における前記カーカスの本体部の厚み中心線の平均曲率半径をＲ_２としたときに、
   Ｒａ＜Ｒ_１、Ｒ_２＜Ｒａを満足する、ことを特徴とする請求項１に記載の重荷重用空気入りタイヤ。

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