JP2010036657A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】カーカスの折返し部近傍におけるゴムの亀裂やセパレーションを効率的に防止できる空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】本発明に係る空気入りタイヤは、一対のビードコア２，２と、ビードコア間２，２をトロイダル状に結ぶ本体部６およびビードコアの周りを巻回してタイヤ径方向外側に向かって延びる折返し部７からなるカーカス５と、一部が折返し部７にオーバーラップした状態でタイヤ径方向外側に向かって延設され、内部に波型スチールコードを有する補強層８とを備えている。カーカス５における折返し部７の断面高さは、本体部６の断面高さの１／５以下であり、補強層８のタイヤ径方向外側端８ａは、カーカス５の本体部６の断面高さの２／３に対応する位置よりもタイヤ径方向内側に配置されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、例えば、トラックやバス等の大型車両に用いられる空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、ビード部の耐久性を向上させて、カーカスの折返し部におけるセパレーション等を効率的に抑制することができる空気入りタイヤに関する。

一般に、車両走行時に空気入りタイヤに対して路面から負荷が掛かると、ビード部がタイヤ幅方向の外側と内側とに交互に倒れる変形を起こすため、カーカスの折返し部におけるタイヤ径方向外側端部の近傍に設けられたゴムに亀裂が生じるおそれがある。

この亀裂を防止するため、前記カーカスの折返し部のタイヤ幅方向外側に補強層を設けることにより、タイヤのビード部からサイド部における剛性を向上させる技術が開発されている（例えば、特許文献１等参照）。
特開平９−１９３６２５号公報（第３−４頁、図２）

しかしながら、前述した従来の空気入りタイヤでは、カーカスの折返し部のタイヤ径方向高さを高く設定している。このため、空気入りタイヤに対して路面から負荷が掛かると、折返し部におけるタイヤ径方向外側端の近傍部のゴムが周方向に沿って大きく伸縮を繰り返すことになり、折返し部近傍のゴムの亀裂やセパレーションを効率的に防止することが困難であるという問題があった。

そこで、本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、カーカスの折返し部近傍におけるゴムの亀裂やセパレーションを効率的に防止する空気入りタイヤを提供することを目的とする。

前述した課題を解決するため、本発明は、次のような特徴を有している。まず、本発明の第１の特徴において、空気入りタイヤ（空気入りタイヤ１）は、タイヤ幅方向に離間して対向配置された一対のビードコア（ビードコア２）と、これらのビードコア間をタイヤ径方向外側に向けてトロイダル状に結ぶ本体部（本体部６）およびビードコアの周りをタイヤ幅方向の内側から外側に巻回してタイヤ径方向外側に向かって延びる折返し部（折返し部７）からなるカーカス（カーカス５）と、該カーカスの本体部のタイヤ径方向外側に配置されたトレッド部（トレッド部１３）と、その少なくとも一部が前記折返し部にオーバーラップした状態でタイヤ径方向外側に向かって延設され、内部に周方向に沿って波状に延びる波型スチールコード（波型スチールコード１８）を有する補強層（補強層８）とを備えている。そして、前記カーカスにおける折返し部の断面高さ（折返し部７のタイヤ径方向高さｈｂ）は、本体部の断面高さ（本体部６のタイヤ径方向高さＨ）の１／４以下であり、前記補強層のタイヤ径方向外側端（タイヤ径方向外側端８ａ）は、カーカスの本体部の断面高さの２／３に対応する位置よりもタイヤ径方向内側に配置されている。

このように、前記カーカスにおける折返し部の断面高さは、本体部の断面高さの１／４以下という低い高さに設定したため、空気入りタイヤに対して路面負荷が掛かりビード部がタイヤ幅方向の外側と内側に折り曲げ変形を繰り返した場合でも、折返し部のタイヤ径方向外側端の周方向の伸縮代は小さくなり、歪み量を低減することができる。これらの伸縮代および歪み量は、カーカスの折返し部に設けた補強層によって、さらに低減される。これは、前記補強層の内部には、周方向に沿って波型スチールコードを設けたため、ビード部が折り曲げ変形し、折返し部のタイヤ径方向外側端が周方向に伸長した場合、波型スチールコードが略直線状に伸びるからである。

そして、補強層の一部は、折返し部にオーバーラップして結合しているため、補強層がカーカスから外れることがなく、セパレーションを効率的に抑制することができる。

また、前記補強層のタイヤ径方向外側端は、カーカスの本体部の断面高さの２／３に対応する位置よりもタイヤ径方向内側に配置されているため、ビード部が折り曲げ変形を繰り返した場合に、補強層のタイヤ径方向外側端における周方向の伸縮量および歪み量を小さく抑えることができる。

その他の特徴において、前記補強層における波型スチールコードは、タイヤ径方向の外側方向および内側方向に向けて交互に起伏する波状に形成され、波長に対する振幅の比は、０．２５〜０．５が好ましい。波長に対する振幅の比が０．２５未満の場合は、空気入りタイヤに路面負荷が掛かってビード部が折り曲げ変形して補強層が周方向に伸びた場合、波型スチールコードが完全に伸びて破断しやすくなる。その一方、０．５を超えると、波の振幅が大きくなりすぎて周方向に伸びやすくなるため、補強層による補強効果を十分に得られにくい。以上より、波長に対する振幅の比は、０．２５〜０．５が好ましい。

その他の特徴において、前記波型スチールコードは、正弦波、三角波、および、方形波の少なくともいずれかの形状に形成されている。

その他の特徴において、前記カーカスの折返し部と補強層とのタイヤ径方向に沿ったオーバーラップ長さは、カーカスの断面高さに対して０以上１／４以下が好ましい。

その他の特徴において、前記カーカスにおける折返し部の断面高さは、本体部の断面高さの１／５以下が更に好ましく、前記補強層のタイヤ径方向外側端は、カーカスの本体部の断面高さの１／１０に対応する位置よりもタイヤ径方向内側に配置されていることが好ましい。

その他の特徴において、前記補強層における波型スチールコードの波長に対する振幅の比は、０．３０〜０．４０が更に好ましい。

本発明によれば、カーカスの折返し部における耐久性を向上させて亀裂やセパレーションを効率的に防止できる空気入りタイヤを提供することができる。

次に、本発明に係る空気入りタイヤの実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一または類似の符号を付している。ただし、図面は概略的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。

したがって、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

図１は本発明の実施形態に係る空気入りタイヤを示す一部断面斜視図、図２は図１のタイヤ幅方向の断面図である。

図１，２に示すように、環状に形成された空気入りタイヤ１の内周側には、タイヤ幅方向に離間して対向配置されたビードコア２，２と、該ビードコア２，２のタイヤ径方向外側に配置されたビードフィラー３，３と、からなるビード部４，４が一対に設けられている。

また、本実施形態に係る空気入りタイヤ１には、カーカスコードおよびゴムからなり、前記一対のビード部同士４，４を結ぶカーカス５が設けられている。該カーカス５は、前記一対のビードコア同士２，２をタイヤ径方向外側に向けてトロイダル状に連結する本体部６と、ビードコア２の周りをタイヤ幅方向の内側から外側に巻回してタイヤ径方向外側に向かって延びる折返し部７とから構成されている。そして、折返し部７の上部のタイヤ幅方向外側には、タイヤ径方向外側に向けて延びる補強層８のタイヤ径方向内側端部が結合されている。

なお、カーカス５のタイヤ幅方向内側には、チューブに相当する気密性の高いゴムからなるインナーライナー９が設けられている。

さらに、前記カーカス５の本体部６の頂部近傍には、周方向に沿って帯状に形成されたベルト層１０が形成されている。該ベルト層１０は、カーカス５の本体部６の上に結合された第１ベルト層１１と、該第１ベルト層１１のタイヤ径方向外側に配設された第２ベルト層１２とから構成され、後述するトレッド部１３を補強する機能を有する。

前記第２ベルト層１２のタイヤ径方向外側には、空気入りタイヤ１の回転時に路面に接するトレッド部１３と、該トレッド部１３のタイヤ幅方向両側に配置された一対のショルダー部１４，１４およびサイドウォール部１５，１５とが設けられている。前記トレッド部１３の表面には、トレッドパターンと呼ばれる溝１６が複数形成され、これらの溝１６は、トレッド部１３と路面との間に入った水を排出したり、スリップを防止する機能を有する。なお、図１，２において、符号ＣＬはタイヤ赤道線を示す。

図３は本発明の実施形態に係るカーカスと補強層を示す斜視図、図４は図３の正面図、および、図５及び図６は本発明の実施形態に係る補強層に埋設された波型スチールコードの波型形状を示す概略図である。

図３に示すように、カーカス５の本体部および折返し部には、タイヤ幅方向およびタイヤ径方向に沿ってカーカスコード１７が埋設されている。また、図３に示すように、カーカス５の折返し部７にオーバーラップして配設された補強層８には、非伸張性の波型スチールコード１８が複数埋設されている。これらの波型スチールコード１８は、タイヤ径方向の外側方向と内側方向とに向けて交互に起伏を繰り返しながら空気入りタイヤ１の周方向に沿って波状に延びている。ここで、波型スチールコード１８の波形状は、正弦波、三角波、または、方形波のいずれが好ましいが、本実施形態では、正弦波の場合を示している。

また、図４に示すように、前記折返し部７のタイヤ径方向高さｈｂは、折返し部７におけるタイヤ径方向内側端７ａ（即ち、本体部６におけるタイヤ径方向内側端と実質的に同一）からタイヤ径方向外側端７ｂまでのタイヤ径方向に沿った断面高さである。また、カーカス５の本体部６のタイヤ径方向高さＨは、本体部６におけるタイヤ径方向内側端６ａ（即ち、折返し部７におけるタイヤ径方向内側端７ａと実質的に同一）から、本体部６における最もタイヤ径方向外側の部位６ｂ（本実施形態では、本体部６のタイヤ幅方向の中央部）までのタイヤ径方向に沿った断面高さである。

さらに、カーカス５の本体部６におけるタイヤ径方向内側端６ａの断面位置から、補強層８におけるタイヤ径方向外側端８ａまでの高さをｈａとする。この場合、カーカス５の本体部６のタイヤ径方向高さＨに対する高さｈａの比（ｈａ／Ｈ）は、２／３以下に設定されている。即ち、前記補強層８のタイヤ径方向外側端８ａは、カーカス５の本体部６におけるタイヤ径方向高さＨの２／３に対応する高さ位置よりもタイヤ径方向内側に配置されている。

また、図５及び図６に示すように、本実施形態による波型スチールコード１８の波型形状は、正面視で、波長がλ、振幅がａである正弦曲線（サインカーブ）である。ここで、波長λに対する振幅ａの比ａ／λは、０．２５〜０．５が好ましく、０．３０〜０．４０が更に好ましい。

<作用・効果>
本実施形態において、前記補強層８における波型スチールコード１８は、タイヤ径方向の外側方向および内側方向に向けて交互に起伏する波状に形成されている。この波型形状の波長λに対する振幅ａの比は、０．２５〜０．５が好ましい。波長λに対する振幅ａの比が０．２５未満の場合は、空気入りタイヤ１に路面負荷が掛かってビード部４が折り曲げ変形して補強層８が周方向に伸びた場合、波型スチールコード１８が完全に伸びて破断しやすくなる。その一方、０．５を超えると、波の振幅ａが大きくなりすぎて周方向に伸びやすくなるため、補強層８による補強効果を十分に得られにくい。以上より、波長λに対する振幅ａの比は、０．２５〜０．５が好ましい。

また、前記実施形態における前記波型スチールコード１８は、正弦波に形成されている。この正弦波の形状にすることによって、補強層８が伸縮したときに、波型スチールコード１８も柔軟に追従して伸縮しやすいという効果がある。

前記カーカス５の折返し部７と補強層８とのタイヤ径方向に沿ったオーバーラップ長さｘは、カーカス５の断面高さＨに対して０以上１／４以下が好ましい。折返し部７と補強層８とをオーバーラップさせることによって、タイヤに荷重が掛かって折返し部７がタイヤ幅方向に折り曲げ変形した場合に、折返し部７が補強層８によって確実に補強されるため、ビード部４の剛性を向上させることができる。

前記カーカス５における折返し部７の断面高さｈｂは、本体部６の断面高さの１／５以下が更に好ましく、前記補強層８のタイヤ径方向外側端８ａは、カーカス５の本体部６の断面高さＨの１／１０に対応する位置よりもタイヤ径方向内側に配置されていることが更に好ましい。また、前記補強層８における波型スチールコード１８の波長λに対する振幅ａの比は、０．３０〜０．４０が更に好ましい。

これらの寸法比に設定すると、空気入りタイヤ１に対して路面負荷が掛かりビード部４がタイヤ幅方向の外側と内側に折り曲げ変形を繰り返した場合でも、折返し部７のタイヤ径方向外側端の周方向の伸縮代は更に小さくなり、歪み量を更に低減することができる。従って、カーカス５の折返し部７近傍におけるゴムの亀裂やセパレーションをさらに効率的に防止できる。

<その他の実施形態>
前述したように、本発明の実施形態を通じて本発明の内容を開示したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

例えば、前記実施形態では、波型スチールコード１８の波型形状は、正弦波の場合を例にとって説明したが、方形波や三角状の波であっても良い。

また、前記実施形態では、空気入りタイヤ１は、ビード部４やベルト層１０を備える一般的なラジアルタイヤを例にとって説明したが、ラジアルタイヤ以外のバイアスタイヤ等でも良い。

このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態などを含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は、前述の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

次に、本発明の効果を明確にするため、実施例１〜３および比較例１，２に係る空気入りタイヤ１を用いて行った試験結果について説明する。

実施例１〜３および比較例１，２に係る空気入りの供試タイヤの構成は、下記の表１に示すとおりである。

なお、供試タイヤは、ＴＢＲ ２７５／８０Ｒ２２．５を使用し、ホイールサイズは、８．２５Ｊ×２２．５であった。また、下記の表１において、ｈａは、カーカス５の本体部６におけるタイヤ径方向内側端６ａから、補強層８におけるタイヤ径方向外側端８ａまでの高さであり、カーカス５の折返し部７のタイヤ径方向高さｈｂは、折返し部７のタイヤ径方向内側端７ａからタイヤ径方向外側端７ｂまでの距離である。そして、ａ／λは、補強層８における波型スチールコード１８の波型形状の波長λに対する振幅ａであり、ｘはカーカス５の折返し部７と補強層８とのオーバーラップ長さである。

表１に示すように、例えば、実施例１に係る供試タイヤは、ｈａが、カーカス５の本体部６のタイヤ径方向高さＨの１／２であり、ａ／λは０．２５であり、ｘは３０ｍｍである。また、比較例１に係る供試タイヤは、従来のタイヤと同等サイズおよび形状であり、補強層８が設けられておらず、カーカス５の折返し部７がタイヤ径方向の外側に向かって長く延びている。従って、ｈａが、カーカス５の本体部６のタイヤ径方向高さＨの１／６であり、ａ／λとｘは０ｍｍである。

これらの各供試タイヤを、８．２５Ｊ×２２．５のサイズのホイールに組み付けたのち、８７５ｋＰａの空気圧に調整した。次いで、各供試タイヤに、最大負荷能力の１．５倍に相当する荷重を負荷した状態でドラム上を６０ｋｍ／ｈの速度で走行させ、ビード部４からサイドウォール部１５までの部位に損傷が生じて走行不能になるまでの走行距離を測定した。そして、従来の空気入りタイヤに相当する比較例１に係るタイヤの走行距離を基準の１００として、各各供試タイヤの耐久指数を算出した。この耐久指数が高いほど、長距離の走行が可能となって耐久性能が向上することを意味する。

表１から明らかなように、それぞれの耐久指数を比較すると、実施例１〜３が比較例１〜２よりも大幅に高くなった。補強層８を設けなかった比較例１については、補強層８を設けた実施例１〜３よりも耐久指数が低かった。また、比較例２については、補強層を設けても、補強層と折返し部とをオーバーラップさせなかったため、耐久指数が低かったものと思われる。

本発明の実施形態に係る空気入りタイヤを示す一部断面斜視図である。 本発明の実施形態に係る空気入りタイヤのタイヤ幅方向の一部断面図である。 本発明の実施形態に係るカーカスと補強層を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るカーカスと補強層との寸法比率を示す概略図である。 本発明の実施形態に係るカーカスと補強層を示す正面図である。 本発明の実施形態に係る補強層に埋設された波型スチールコードの波型形状を示す概略図である。

符号の説明

１…空気入りタイヤ
２…ビードコア
３…ビードフィラー
４…ビード部
５…カーカス
６…本体部
７…折返し部
８…補強層
１８…波型スチールコード

Claims (6)

1. タイヤ幅方向に離間して対向配置された一対のビードコアと、これらのビードコア間をタイヤ径方向外側に向けてトロイダル状に結ぶ本体部およびビードコアの周りをタイヤ幅方向の内側から外側に巻回してタイヤ径方向外側に向かって延びる折返し部からなるカーカスと、該カーカスの本体部のタイヤ径方向外側に配置されたトレッド部と、その少なくとも一部が前記折返し部にオーバーラップした状態でタイヤ径方向外側に向かって延設され、内部に周方向に沿って波状に延びる波型スチールコードを有する補強層とを備え、
   前記カーカスにおける折返し部の断面高さは、本体部の断面高さの１／４以下であり、
   前記補強層のタイヤ径方向外側端は、カーカスの本体部の断面高さの２／３に対応する位置よりもタイヤ径方向内側に配置されていることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記補強層における波型スチールコードは、タイヤ径方向の外側方向および内側方向に向けて交互に起伏する波状に形成され、波長に対する振幅の比は、０．２５〜０．５であることを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記波型スチールコードは、正弦波、三角波、および、方形波の少なくともいずれかの形状に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記カーカスの折返し部と補強層とのタイヤ径方向に沿ったオーバーラップ長さは、カーカスの本体部の断面高さに対して０以上１／４以下に設定したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
5. 前記カーカスにおける折返し部の断面高さは、本体部の断面高さの１／５以下であり、前記補強層のタイヤ径方向外側端は、カーカスの本体部の断面高さの１／１０に対応する位置よりもタイヤ径方向内側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
6. 前記補強層における波型スチールコードの波長に対する振幅の比は、０．３０〜０．４０であることを特徴とする請求項２に記載の空気入りタイヤ。

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