JP2009286182A

JP2009286182A - 重荷重用空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP2009286182A
Application number: JP2008138303A
Authority: JP
Inventors: Yukihiro Ogawa; 幸博小川
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2008-05-27
Filing date: 2008-05-27
Publication date: 2009-12-10
Anticipated expiration: 2028-05-27
Also published as: JP5169489B2

Abstract

【課題】ビード部におけるゴムの耐久性を向上すること。
【解決手段】ビード部１にて、ビードコア１１にスチールコードが巻き返されてなるカーカス１２と、カーカス１２の外周でリム２に対応する部位に配設されたクッションゴム１３とを備えた重荷重用空気入りタイヤにおいて、ビード部１の少なくともリムベース２１に対向する部位と、ビードコア１１に巻き返された位置のカーカス１２に沿う部位とに有機繊維層１５，１６を配設し、かつクッションゴム１３の２５℃での５０％モジュラスＭを１．０［ＭＰａ］≦Ｍ≦１．８［ＭＰａ］の範囲に設定すると共に、ビードコア１１におけるタイヤ径方向内側の底部域Ａでのクッションゴムの厚さｔを１．０［ｍｍ］≦ｔ≦２．０［ｍｍ］の範囲に設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ビード部におけるゴムの剥離を抑えた重荷重用空気入りタイヤに関するものである。

重荷重用空気入りタイヤのビード部は、タイヤの負荷運転時に、タイヤ幅方向外側およびタイヤ径方向内側に向く倒れ込み変形を受けることで、リムのビードシートに緊密するビードベースにひずみが集中し、該ビードベースにクラックが発生し易い問題があった。そこで、従来の重荷重用空気入りタイヤには、ビードベースを区画して配設される第１ゴム層の厚みを０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下とし、該第１ゴム層のゴムの破断時の伸びを６００％以上とし、前記第１ゴム層のビードコア側に隣接して配設される第２ゴム層のゴムの２５℃での１００％モジュラスを２．０ＭＰａ以上としたものがある。この重荷重用空気入りタイヤは、破断時の伸びが比較的大きい第１ゴム層の伸長作用によりビードベースのクラックを抑制し、かつ第２ゴム層の比較的大きい弾性率によりビード部の耐リム滑り性を高めてビードベースのクラックの発生を防止しようとしている（例えば、特許文献１参照）。

また、他の従来の重荷重用空気入りタイヤでは、ビード部のリムに対応する部位にゴム製のリムクッションを配置し、このビード部の少なくともリムベースに接触する範囲に、ゴムに繊維を埋設した複合材からなり、厚さ１ｍｍ以上の補強層を設けたものがある。この重荷重用空気入りタイヤは、補強層によりリムクッションの動きを抑制し、その変形を抑えようとしている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００２−３２６５０８号公報特開２００２−２２５５１７号公報

ところで、重荷重用空気入りタイヤにおいては、ビード部におけるカーカス外側のゴムの耐久性が低下する問題がある。この問題は、主にブレーキドラムからリムに伝達された熱が要因で、この熱によりゴムが硬化して伸長性が低下することで生じるクラックによるものであると考えられる。このような問題は、例えば、従来の重荷重用空気入りタイヤのゴムが耐えられる温度を超える状況下で発生し得る。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ビード部におけるゴムの耐久性を向上することのできる空気入りタイヤを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明にかかる重荷重用空気入りタイヤでは、ビード部にて、ビードコアにスチールコードが巻き返されてなるカーカスと、前記カーカスの外周でリムに対応する部位に配設されたクッションゴムとを備えた重荷重用空気入りタイヤにおいて、前記ビード部の少なくともリムベースに対向する部位と、前記ビードコアに巻き返された位置の前記カーカスに沿う部位とに有機繊維層が配設され、かつ前記クッションゴムの２５℃での５０％モジュラスＭが１．０［ＭＰａ］≦Ｍ≦１．８［ＭＰａ］の範囲に設定されていると共に、前記ビードコアにおけるタイヤ径方向内側の底部域での前記クッションゴムの厚さｔが１．０［ｍｍ］≦ｔ≦２．０［ｍｍ］の範囲に設定されていることを特徴とする。

この重荷重用空気入りタイヤによれば、リムベースに対向して配設された有機繊維層により、ビードベースに対するクラック抑止の効果を発揮する。また、カーカスに沿って配設された有機繊維層により、表面積が増してゴム材との接着力が向上することからゴム材の剥離が抑制される。また、クッションゴムの２５℃での５０％モジュラスＭが１．０［ＭＰａ］≦Ｍ≦１．８［ＭＰａ］の範囲に設定されたことで、ビード部の耐リム滑り性が確保され、かつ熱によるゴム材の硬化が抑えられる。また、クッションゴムの厚さｔが１．０［ｍｍ］≦ｔ≦２．０［ｍｍ］の範囲に設定されたことで、リムベースに対するビードベースのシール性に必要な圧縮量（締付力）が得られ、かつビード部の耐リム滑り性が確保される。この結果、熱によるゴム材の硬化が低減され、かつビード部の耐リム滑り性が向上されてリムとの摩擦が低減されることで、ビード部のビードベースのクラックの発生を抑制でき、ビード部におけるゴムの耐久性を向上することができる。しかも、スチールコードからのゴム材の耐剥離力が向上されるので、ビード部におけるゴムの耐久性をさらに向上することができる。

また、本発明にかかる重荷重用空気入りタイヤでは、前記カーカスに沿う部位に配設された有機繊維層は、前記リムベースと平行になる態様でビードトウ側の端部が前記カーカスから離反され、かつビードトウ側の前記端部が前記ビードコアよりもビードトウ側に延在して設けられていることを特徴とする。

この重荷重用空気入りタイヤによれば、リムベースと平行な有機繊維層が、ビードベースの屈曲に対し、これを抑えるように作用するのでゴム割れをさらに抑制できる。

また、本発明にかかる重荷重用空気入りタイヤでは、前記カーカスと、前記カーカスに沿う部位に配設された有機繊維層との間に、スチールコードからなるカーカス補強層を備え、前記カーカス補強層は、前記リムベースと平行になる態様でビードトウ側の端部が前記カーカスから離反され、かつビードトウ側の前記端部が前記ビードコアよりもビードトウ側に延在して設けられていることを特徴とする。

この重荷重用空気入りタイヤによれば、リムベースと平行なカーカス補強層が、ビードベースの屈曲に対し、これを抑えるように作用するのでゴム割れをさらに抑制できる。

また、本発明にかかる重荷重用空気入りタイヤでは、前記リムベースに対向する部位に配設された有機繊維層が平織りに形成されており、前記カーカスに沿う部位に配設された有機繊維層が簾織りに形成されていることを特徴とする。

この重荷重用空気入りタイヤによれば、平織りされた有機繊維層は、縦横の撚り糸を１本ずつ交差させて織ったもので、撚り糸の方向性を持たず、クッションゴムの動きを抑えるので、クッションゴムのゴム割れを抑制できる。また、簾織りされた有機繊維層は、一方向の撚り糸を並べて編み連ねたもので、撚り糸の方向性を持ち、タイヤ製造時での伸び変形に追従するので、ゴム流れ不良を低減し、このゴム流れ不良から生じるクラックの発生を抑制できる。

本発明にかかる重荷重用空気入りタイヤは、熱によるゴム材の硬化が低減され、かつビード部の耐リム滑り性が向上してリムとの摩擦が低減されることで、ビード部のビードベースのクラックの発生を抑制できる。しかも、スチールコードからのゴム材の耐剥離力を向上できる。この結果、高熱の状況下にあっても、ビード部におけるゴムの剥離の発生を効果的に抑えられる。

以下に、本発明にかかる重荷重用空気入りタイヤの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、この実施の形態の構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的同一のものが含まれる。また、この実施の形態に記載された複数の変形例は、当業者自明の範囲内にて任意に組み合わせが可能である。

図１は、本発明の実施の形態にかかる重荷重用空気入りタイヤのビード部を示す子午断面図、図２および図３は、本発明の他の実施の形態にかかる重荷重用空気入りタイヤのビード部を示す子午断面図、図４は、本発明の実施の形態にかかる重荷重用空気入りタイヤの性能試験の結果を示す図表である。

以下の説明において、タイヤ径方向とは、重荷重用空気入りタイヤの回転軸（図示せず）と直交する方向をいい、タイヤ径方向内側とはタイヤ径方向において回転軸に向かう側、タイヤ径方向外側とはタイヤ径方向において回転軸から離れる側をいう。また、タイヤ幅方向とは、前記回転軸と平行な方向をいい、タイヤ幅方向内側とはタイヤ幅方向においてタイヤ赤道面に向かう側、タイヤ幅方向外側とはタイヤ幅方向においてタイヤ赤道面から離れる側をいう。また、タイヤ周方向とは、前記回転軸を中心軸とする周り方向をいう。

本実施の形態にかかる重荷重用空気入りタイヤは、タイヤ径方向の最も外側部分に形成されて走行時に路面と接触するトレッド部（図示省略）を有し、このトレッド部のタイヤ幅方向外側から、タイヤ径方向内側の所定の位置までに、サイドウォール部（図示省略）が設けられている。そして、サイドウォール部のタイヤ径方向内側には、図１に示すビード部１が設けられている。このビード部１は、重荷重用空気入りタイヤのタイヤ赤道面の対称位置で２箇所に設けられており、リム２のリムベース２１に嵌合する部位である。なお、図１では、ビード部１の一方（子午断面の左側）のみを示している。

ビード部１には、ビードコア１１と、カーカス１２と、クッションゴム１３と、カーカス補強層１４と、２つの有機繊維層１５，１６とが設けられている。

ビードコア１１は、スチールワイヤであるビードワイヤを複数束ねてリング状に巻くことにより形成されている。

カーカス１２は、スチールコードがゴム材で被覆されたもので、タイヤ周方向にトロイド状に掛け回され、かつスチールコードのタイヤ幅方向の端部がビードコア１１に対してタイヤ幅方向内側（ビードトウ側）からビードコア１１のタイヤ径方向内側を通ってタイヤ幅方向外側（ビードヒール側）に巻き返されてタイヤの骨格を構成するものである。カーカス１２のスチールコードは、重荷重用空気入りタイヤのタイヤ赤道線に対して９０度の角度を有して設けられている。

クッションゴム１３は、カーカス１２の外周に配設されたゴム材のうち、ビードコア１１に巻き返されたカーカス１２の外周であって、リム２に対応してリムベース２１に嵌合する部位に配設されたものである。本実施の形態でのクッションゴム１３は、ＪＩＳＫ６２５１による２５℃での５０％モジュラスＭが１．０［ＭＰａ］≦Ｍ≦１．８［ＭＰａ］の範囲に設定されていると共に、ビードコア１１におけるタイヤ径方向内側の底部域Ａ（ビードコア１１からリムベース２１に直交して引いた線の最も広い範囲）での厚さｔが１．０［ｍｍ］≦ｔ≦２．０［ｍｍ］の範囲に設定されている。

カーカス補強層１４は、スチールコードからなり、ビードコア１１に巻き返されたカーカス１２の外周に沿って配設されている。

有機繊維層１５は、ビード部１が嵌合するリムベース２１に対向する部位であるビードベース１０に配設されている。また、有機繊維層１６は、カーカス補強層１４の外周であって、ビードコア１１に巻き返されたカーカス１２に沿う部位に配設されている。なお、有機繊維層１５，１６の材質としては、例えばアラミド繊維、レーヨン繊維、ポリエステル繊維などの撚り糸が用いられる。また、有機繊維層１５は、ゴム材により被覆されたもの、あるいはゴムを介してビードベース１０に配設されてリムベース２１に接触するものがある。

このように構成された重荷重用空気入りタイヤでは、ビードベース１０に配設された有機繊維層１５により、ビードベース１０に対するクラック抑止の効果を発揮する。また、カーカス１２に沿って配設された有機繊維層１６により、表面積が増してゴム材との接着力が向上することからゴム材の剥離が抑制される。また、クッションゴム１３の２５℃での５０％モジュラスＭが１．０［ＭＰａ］≦Ｍ≦１．８［ＭＰａ］の範囲に設定されたことで、ビード部１の耐リム滑り性が確保され、かつ熱によるゴム材の硬化が抑えられる。５０％モジュラスＭが１．０［ＭＰａ］未満であると、ビード部１の耐リム滑り性が確保できず、５０％モジュラスＭが１．８［ＭＰａ］を超えると、熱によるゴム材の硬化が抑えられなくなる。また、ビードコア１１におけるタイヤ径方向内側の底部域Ａでのクッションゴム１３の厚さｔが１．０［ｍｍ］≦ｔ≦２．０［ｍｍ］の範囲に設定されたことで、リムベース２１に対するビードベース１０のシール性に必要な圧縮量（締付力）が得られ、かつビード部１の耐リム滑り性が確保される。厚さｔが１．０［ｍｍ］未満であると、リムベース２１に対するビードベース１０のシール性に必要な圧縮量が得られず、厚さｔが２．０［ｍｍ］を超えると、ビード部１の耐リム滑り性が確保できなくなる。

すなわち、本実施の形態にかかる重荷重用空気入りタイヤによれば、熱によるゴム材の硬化が低減され、かつビード部１の耐リム滑り性が向上されてリムとの摩擦が低減されることで、ビード部１のビードベース１０のクラックの発生を抑制でき、ビード部１におけるゴムの剥離の発生を効果的に抑えることが可能になる。しかも、スチールコードからのゴム材の耐剥離力が向上されるので、高熱の状況下にあっても、ビード部１におけるゴムの耐久性を向上することが可能になる。

なお、ビードベース１０に配設された有機繊維層１５は、平織りされたものであることが好ましい。平織りされた有機繊維層１５は、縦横の撚り糸を１本ずつ交差させて織ったもので、撚り糸の方向性を持たず、クッションゴム１３の動きを抑えるので、クッションゴム１３のゴム割れを抑制できる。

また、カーカス１２に沿う有機繊維層１６は、簾織りされたものであることが好ましい。簾織りされた有機繊維層１６は、一方向の撚り糸を並べて編み連ねたもので、撚り糸の方向性を持ち、タイヤ製造時での伸び変形に追従するので、ゴム流れ不良を低減し、このゴム流れ不良から生じるクラックの発生を抑制できる。この簾織りの有機繊維層１６は、撚り糸がタイヤ製造時での伸び変形に応じて移動できるように配置することがより好ましく、これによりゴム流れ不良をより効果的に低減できる。

また、本実施の形態にかかる重荷重用空気入りタイヤでは、図２に示すように、カーカスに沿う有機繊維層１６が、リムベース２１と平行になる態様でビードトウ側の端部１６ａがカーカス１２から離反されている。さらに有機繊維層１６の端部１６ａは、ビードコア１１よりもビードトウ側に延在して設けられている。

かかる構成によれば、リムベース２１と平行な有機繊維層１６が、ビードベース１０の屈曲に対し、これを抑えるように作用するのでゴム割れをさらに抑制できる。

また、本実施の形態にかかる重荷重用空気入りタイヤでは、図３に示すように、カーカス補強層１４が、リムベース２１と平行になる態様でビードトウ側の端部１３ａがカーカス１２から離反されている。さらにカーカス補強層１４の端部１４ａは、ビードコア１１よりもビードトウ側に延在して設けられている。

かかる構成によれば、リムベース２１と平行なカーカス補強層１４が、ビードベース１０の屈曲に対し、これを抑えるように作用するのでゴム割れをさらに抑制できる。

本実施の形態では、条件が異なる複数種類の重荷重用空気入りタイヤについて、リム滑りおよびビードベースクラックの数に関する性能試験が行われた（図４参照）。

この性能試験では、タイヤサイズ２９５／８０Ｒ２２．５の重荷重用空気入りタイヤを、正規リムに組み付け、正規内圧を充填し、正規荷重を加えた。なお、ここでいう正規リムとは、ＪＡＴＭＡに規定される「適用リム」、ＴＲＡに規定される「Design Rim」、あるいはＥＴＲＴＯに規定される「Measuring Rim」をいう。また、正規内圧とは、ＪＡＴＭＡに規定される「最高空気圧」、ＴＲＡに規定される「TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES」の最大値、あるいはＥＴＲＴＯに規定される「INFLATION PRESSURES」をいう。また、正規荷重とは、ＪＡＴＭＡに規定される「最大負荷能力」、ＴＲＡに規定される「TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES」の最大値、あるいはＥＴＲＴＯに規定される「LOAD CAPACITY」をいう。

評価方法は、前処理として、試験タイヤを８０℃の温度中に３週間置いて乾熱処理を施し、この試験タイヤのトレッド面同士を一定荷重で接触させた状態で一方を駆動側とし他方を従動側として、駆動側の試験タイヤを２０［ｋｍ／ｈ］で１０日間回転させた。その後、リム滑り長さ（リムに対するタイヤのズレ量）、およびビードベースクラックの数を計測した。

比較例１および比較例２の重荷重用空気入りタイヤは、各有機繊維層を有さず、かつクッションゴムが適正化されていない。比較例３の重荷重用空気入りタイヤは、ビードベースの有機繊維層のみ有し、クッションゴムが適正化されている。比較例４の重荷重用空気入りタイヤは、カーカスに沿う有機繊維層のみ有し、クッションゴムが適正化されている。比較例５の重荷重用空気入りタイヤは、各有機繊維層を有しているが、クッションゴムが適正化されていない。一方、実施例１〜実施例４の重荷重用空気入りタイヤは、各有機繊維層を有し、かつクッションゴムが適正化されている。また実施例５の重荷重用空気入りタイヤは、カーカスに沿う有機繊維層の端部およびカーカス補強層の端部がカーカスから離反されている。

図４の試験結果に示すように、実施例１〜実施例５の重荷重用空気入りタイヤでは、それぞれリム滑り長さが短く、ビードベースクラックの数が減少していることが分かる。すなわち、リム滑りおよびビードベースクラックによるゴムの剥離の発生が抑えられ、ビード部におけるゴムの耐久性が向上していることが分かる。

以上のように、本発明にかかる重荷重用空気入りタイヤは、ビード部におけるゴムの耐久性を向上することに適している。

本発明の実施の形態にかかる重荷重用空気入りタイヤのビード部を示す子午断面図である。本発明の他の実施の形態にかかる重荷重用空気入りタイヤのビード部を示す子午断面図である。本発明の他の実施の形態にかかる重荷重用空気入りタイヤのビード部を示す子午断面図である。本発明の実施の形態にかかる重荷重用空気入りタイヤの性能試験の結果を示す図表である。

符号の説明

１ビード部
１１ビードコア
１２カーカス
１３クッションゴム
１４カーカス補強層
１４ａカーカス補強層の端部
１５，１６有機繊維層
１６ａ有機繊維層の端部
２リム
２１リムベース
Ａビードコアの底部域

Claims

ビード部にて、ビードコアにスチールコードが巻き返されてなるカーカスと、前記カーカスの外周でリムに対応する部位に配設されたクッションゴムとを備えた重荷重用空気入りタイヤにおいて、
前記ビード部の少なくともリムベースに対向する部位と、前記ビードコアに巻き返された位置の前記カーカスに沿う部位とに有機繊維層が配設され、かつ前記クッションゴムの２５℃での５０％モジュラスＭが１．０［ＭＰａ］≦Ｍ≦１．８［ＭＰａ］の範囲に設定されていると共に、前記ビードコアにおけるタイヤ径方向内側の底部域での前記クッションゴムの厚さｔが１．０［ｍｍ］≦ｔ≦２．０［ｍｍ］の範囲に設定されていることを特徴とする重荷重用空気入りタイヤ。
前記カーカスに沿う部位に配設された有機繊維層は、前記リムベースと平行になる態様でビードトウ側の端部が前記カーカスから離反され、かつビードトウ側の前記端部が前記ビードコアよりもビードトウ側に延在して設けられてい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。
前記カーカスと、前記カーカスに沿う部位に配設された有機繊維層との間に、スチールコードからなるカーカス補強層を備え、前記カーカス補強層は、前記リムベースと平行になる態様でビードトウ側の端部が前記カーカスから離反され、かつビードトウ側の前記端部が前記ビードコアよりもビードトウ側に延在して設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の重荷重用空気入りタイヤ。
前記リムベースに対向する部位に配設された有機繊維層が平織りに形成されており、前記カーカスに沿う部位に配設された有機繊維層が簾織りに形成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載の重荷重用空気入りタイヤ。