JP2010274790A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】ビードコアを埋設してなる一対のビード部を具え、このビードコアの周りに折り返してトロイド状に延びるカーカスを有する空気入りタイヤにおいて、このビードコアを改善することによって、ビード部の耐久性を大幅に向上させる空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】ビードコアを埋設してなる一対のビード部を具え、このビードコアの周りに折り返してトロイド状に延びるカーカスを有する空気入りタイヤは、そのビードコアが、タイヤ周方向に連続して延びる円環状体からなり、該円環状体が、少なくともタイヤ幅方向断面にてそれ自体一体の単一部材として形成されること特徴とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、ビードコアを埋設してなる一対のビード部を具え、このビードコアの周りに折り返してトロイド状に延びるカーカスを有する空気入りタイヤ、なかでも、建設車両用の重荷重用タイヤに関し、特に、ビードコアの回転剛性を高めることによって、ビード部の耐久性を向上させる技術を提案するものである。

従来の空気入りタイヤのビードコアには、例えば、特許文献１に記載されているように、タイヤ幅方向断面にて、タイヤ径方向で対向する２つの辺が平行かつ直線であり、タイヤ幅方向で対向する辺が、前記対向辺に対して垂直な、予め設定した直線から可変的である形状を有するビードワイヤで構成されるものがあり、このビードコアによって、加硫時のビードコアの崩れの抑制やリム組み性の良化等が達成される。

しかしながら、上記のような従来のビードコアは、タイヤの耐久性、特には、ビード部の耐久性には着眼されておらず、近年増加しつつある重荷重化への要求に照らしてみれば、ビード部の耐久性の観点から十分ではない。

ここで、ビード部の耐久性が著しく低下する原因としては、ビードワイヤが、空気充填時、荷重負荷時又は経時変化時にタイヤ幅方向断面にてカーカスが引き抜ける方向へ回転する変形を受け、この変形がビードコアの、カーカスの係留力を低下させ、その結果、カーカスの引抜けが生じることによるものが大部分である。したがって、ビード部の耐久性を向上させるためには、カーカスを係留するというビードコアの機能を高め、このカーカスの引抜けを十分に抑制することが必要とされる。

そこで、特許文献２に記載されているように、ビードワイヤが、タイヤ幅方向断面にて、一対の鋭角隅部をなす第一鋭角隅部及び第二鋭角隅部と、一対の鈍角隅部をなす第一鈍角隅部及び第二鈍角隅部とを有する平行四辺形断面を具え、前記第一鋭角隅部は、前記第二鋭角隅部のタイヤ幅方向外側であってタイヤ径方向内側にあり、前記第一鈍角隅部は、前記第一鋭角隅部のタイヤ幅方向内側であってタイヤ径方向外側にあり、前記第二鈍角部は、前記第一鋭角隅部のタイヤ幅方向内側にあり、かつタイヤ径方向において前記第一鋭角隅部と同一線上の位置又はこれより内側にある空気入りタイヤが提案されている。

このタイヤによれば、ビードワイヤのタイヤ幅方向断面を平行四辺形断面とし、かつタイヤ幅方向に隣接するビードワイヤの隣接面は、カーカスを引き抜こうとする方向に作用する応力を伝達し易い方向に互いに向き合っていることから、空気充填時、荷重負荷時あるいは経時変化時等にビードコアに加えられる回転応力は分散され、ビードコア全体として回転剛性を大きくしてカーカスの引抜けを抑制することができ、ひいてはビード部の耐久性を向上することができる。

特開昭６３−３１２２０７号公報 特開２００８−２５４６８４号公報

しかし、特許文献２に記載された空気入りタイヤは、複数本のビードワイヤを束ねてビードコアを形成していることは従来のものと変わらず、しかもそのビードワイヤがタイヤ幅方向断面にて特有の形状であることによって、ビードコアを形成することが複雑であった。

そこで、本発明は、空気入りタイヤのビード部構造の適正化を図ることによって、ビードコアの回転剛性を大きく高めてカーカス引抜け現象をより一層抑制し、もってビード部の耐久性を飛躍的に向上させるとともに、容易に製造することが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この発明に係る空気入りタイヤは、ビードコアを埋設してなる一対のビード部を具え、このビードコアの周りに折り返してトロイド状に延びるカーカスを有する空気入りタイヤにおいて、前記ビードコアは、タイヤ周方向に連続して延びる円環状体からなり、該円環状体は、少なくともタイヤ幅方向断面にてそれ自体一体の単一部材として形成されることを特徴とするものである。

さらに、タイヤ周方向断面にて、前記ビードコアのオーバーラップ部分が存在しないことが好ましい。

さらに、タイヤ幅方向断面にて、前記ビードコアは多角形の断面形状を有することが好ましい。

さらに、タイヤ幅方向断面にて、前記ビード部のビードベースは、タイヤ幅方向に対して＋５°以上かつ＋２０°以下の角度で傾斜することが好ましい。

さらに、タイヤ幅方向断面にて、前記ビード部のビードベースは、リムの胴部のテーパ角の＋１°以上かつ＋５°以下の角度で傾斜することが好ましい。

さらに、この発明に係るタイヤとリムの組立体は、上記いずれかの空気入りタイヤをリムに組み付けてなるタイヤとリムの組立体である。

さらに、前記リムは、複数の部材から構成される分割リムであることが好ましい。

ここで「分割リム」とは、タイヤ幅方向両端部に配置するフランジが分割式、すなわち一側リムと他側リムとに分割できるリムをいい、タイヤをリム組みする際にタイヤのビード部にフランジを乗り越えさせる必要がないものをいう。

かかる空気入りタイヤにあっては、ビードコアを、複数のビードワイヤの集合体として構成するのではなく、タイヤ幅方向断面にてそれ自体一体の単一部材とすることによって、ビードコアの崩れ現象が生じることはなくなり、そのビードコアの崩れによるビードコアの回転剛性の低下を完全に防止できるため、高いビードコアの回転剛性を得ることが可能となる。また、ビードコアがタイヤ幅方向断面にて単一部材であるため、ビードワイヤを複数回巻回することなく、容易にビードコアを製造することができる。

この発明の一実施形態における空気入りタイヤのタイヤ幅方向の断面半図である。 この発明の空気入りタイヤから取り出した状態のビードコアの斜視図である。 （ａ）、（ｂ）はそれぞれ、この発明のビードコアの他の実施形態を示すタイヤ幅方向の断面図である。 （ａ）、（ｂ）はそれぞれ、この発明のビードコアの他の実施形態を示すタイヤ幅方向の断面図である。 ビードベースの、タイヤ幅方向に対する傾斜角を示すタイヤ幅方向の断面図である。 リムの胴部のテーパ角を示すタイヤ幅方向の断面図である。 この発明の空気入りタイヤに適用される分割リムのタイヤ幅方向断面図である。 この発明の空気入りタイヤに適用される分割リムの、他の実施形態を示すタイヤ幅方向断面図である。

以下に、図面を参照しながら、この発明の実施形態を説明する。図１は、この発明に従う代表的な空気入りタイヤ１のタイヤ幅方向の断面を示すものである。この空気入りタイヤ１は、慣例に従い、ビード部２に埋設される一対のビードコア３、そのビードコア３からサイド部４を経てトレッド部５に至るトロイド状のカーカス６、そのカーカス６のクラウン部のタイヤ半径方向外側に位置する、複数層のベルト層からなるベルト７を具える。

カーカス６は、スチールコードをラジアル配列又はバイアス配列してなる一枚以上のカーカスプライからなる。また、ベルト７は、例えば、低角度ベルト層を、複数層のベルト層のうち最もタイヤ半径方向内側に配置し、その低角度ベルト層のタイヤ半径方向外側に、高角度ベルト層、さらに、その高角度ベルト層のタイヤ半径方向外側に、保護ベルト層を配置する構成とすることができる。

図１に示すように、この実施形態の空気入りタイヤ１におけるビードコア３は、複数のビードワイヤにより構成するのではなく、例えば単一材料をリング形状に削り出すことによって、タイヤ幅方向断面にて一体の単一部材として形成する。ビードコア３は、少なくともタイヤ幅方向断面にてそれ自体一体の単一部材として形成されていればよいので、一又は複数の棒状部材の端部同士を溶接してリング状にビードコア３を構成することや、両端部を互いに係合できるように形成した端部、例えばかしめ又は連結素子（図示省略）等を設けた端部を具える複数本の棒状部材をタイヤ周方向に連結させてビードコア３を構成してもよい。なお、図１に示すビードコア３のタイヤ幅方向断面は円形となっているが、これに限定されず、後述する多角形でもよい。

このような、タイヤ幅方向断面にて一体の単一部材からなるビードコア３は、スチール等によって形成することができるが、その剛性は引張剛性で１５０〜２１０ＧＰａ程度であることが好ましい。

図１に示すカーカス６は、ビードコア３の周りにタイヤの内から外へ巻き返すことによって、ビードコア３にその両端が固定されているところ、タイヤ１の空気充填時、荷重負荷時又は経時変化時等にカーカス６が引き抜けようとするため、カーカス６に巻回されるビードコア３はこのカーカス６の引抜け方向の回転応力を受ける。従来の、複数のビードワイヤの集合体として構成されるビードコアはこの回転応力を受け続けることによって、ビードコアの崩れ現象が発生し、このビードコアの崩れがビードコアの、カーカスを係留する力を大幅に低下させ、ビード部の耐久性が著しく減少する。

これに対して、本発明の空気入りタイヤ１よれば、そのビードコア３が上述したような、タイヤ幅方向断面にて一体の単一部材として形成されているため、ビードコアの崩れという現象は発生せず、タイヤ１に外力が作用することによってビードコア３がカーカス６の引抜け方向に回転応力を受け続けたとしても、常に安定して高いカーカス６の係留力が発揮される。よって、ビード部２の耐久性を大きく向上することができる。

さらに、このような構成によって、この発明に従う空気入りタイヤ１のビードコア３は、複数のビードワイヤの集合からなる従来のビードコアに必要とされる、製造時におけるビードコアの崩れを抑制するための、金属帯又はテキスタイル等による集束固定は不要である。よって、このような集束固定を配置しないことによりタイヤ１の真円度が高まるため、より一層タイヤ１のユニフォーミティが向上し、タイヤ１のユニフォーミティに依存する様々な性能、例えばトレッド部５の摩耗性能等が向上する。また、ビードコア３を形成する上で、これを集束固定する必要がなくなるため、ビードコア３の製造が著しく容易となる。

ここで、ビードコア３の端部がタイヤ周方向にオーバーラップすると、タイヤ周上の他の部分の質量に比してこのオーバーラップ部分の質量が大きいものとなり、タイヤ周方向における質量の均一性が少なからず損なわれるおそれがあるため、ビードコア３は、タイヤ周方向断面にてそのオーバーラップ部分が存在せず、図２に示すような、均一な円環であることが好ましい。オーバーラップ部分が存在しないことによって、ビードコア３のユニフォーミティが確保され、ひいては、リム組後のフォースバリエーションのより一層の抑制、トレッド部５の摩耗性能等の向上が達成される。また、タイヤ周方向において、ビードコアに応力集中の生じる箇所が無くなるので、さらなるビードコアの耐久性を得ることができる。

ビードコア３は、そのタイヤ幅方向の断面形状を多角形、好ましくは図３（ａ）に示す六角形、より好ましくは図３（ｂ）に示す四角形とすることができる。一体の剛体であるビードコア３の、タイヤ幅方向の断面形状を多角形とすることによって、ビードコア３のタイヤ幅方向断面の角部、特にタイヤ径方向内側（図４の下方側）の２つの角部がカーカスの周囲のゴム組成物に食い込み、カーカス引抜け方向のビードコア３の回転をより有効に抑制する。

また、タイヤ１が回転して走行する際に、路面に対する接地面付近のカーカス６は引抜けが生じるのに対し、接地していない面付近のカーカス６は引抜けが生じないことによって、タイヤ１の負荷転動時にビードコア３のねじれが発生するところ、この多角形断面のビードコア３におけるタイヤ幅方向断面の角部によりビードコア３のねじれ剛性が高まるため、このような場合にもビードコア３による、カーカス６の係留力を高く維持することができ、さらにビード部５の耐久性を向上させることが可能となる。

ビードコア３の軽量化の観点からは、図４（ａ）に示すような中空のビードコア３を用いることが好ましい。この場合、上述したように単一材料をリング形状に削り出すことによって中空ビードコア３を形成することは困難であるため、直線形状の中空パイプ等をリング状に周回させ、その端部同士を溶接等により連結して形成する。

さらに、図４（ｂ）に示す、タイヤ幅方向の断面形状が異形のビードコア３は、ビードコア３の回転の抑制及び軽量化の２つの点で有効である。すなわち、カーカス引抜け方向にビードコア３を回転させる力が生じた場合に、タイヤ幅方向断面にて、カーカスに隣接する、ビードコア３のタイヤ径方向内側（図４（ｂ）の下方側）の２つの角部、及びビードコア３のタイヤ径方向外側（図４（ｂ）の上方側）の凸部が、より一層ビードコア３の回転抵抗を高める一方で、断面形状が四角形のビードコア３よりも異形ビードコア３は体積が小さいので、ビードコア３の軽量化が達成される。

また、タイヤ幅方向断面にて、ビード部２におけるビードベース９の傾斜角αは、タイヤ幅方向に対して＋５°以上かつ＋２０°以下の角度であることが好ましい。このようにリム８の胴部１１の傾斜角よりビードベース９の傾斜角を大きくすることで、リム８に馴染みにくい、一体のビードコア３のリム８に対する嵌合圧を高め、ビードコア３のリム８への馴染みをより向上することができる。なお、ビードベース９の傾斜角αは、ビードヒール１０を中心に、図５に示す方向を正としている。

さらに好ましくは、ビード部２におけるビードベース９の傾斜角αを、図６に示す、適用されるリム８の胴部１１のテーパ角βの＋１°以上かつ＋５°以下の角度とすることが好ましい。このような構成にすることで、これらの角度α、βを同じ大きさとした場合に比して、ビードベース部のゴム組成物の肉厚が増加し、タイヤ幅方向が単一部材であるビードコア３を埋設してなるビード部２と、リム８との密着性をより大きく高めることができる。

すなわち、ビードベース部の傾斜角αを、リム８の胴部１１のテーパ角βの＋１度未満とすれば、ビード部２とリム８との密着性を高めるという効果があまり得られない一方で、ビードベース部の傾斜角αを、リム８の胴部１１のテーパ角βの＋５度を超えるものとする場合には、ビードベース部のゴム厚が大きすぎることによって、リム組性の悪化を招くおそれがある。

ここで、ビードコア３を有するタイヤ１に組み付けるリム８を、図７に示すような、一方のフランジ１２ｂを取り外すことができる分割リム８とすることが好ましい。これにより、タイヤ周方向剛性の高い、タイヤ幅方向断面にて一体の剛体ビードコア３のリム組が容易となる。より詳細に、図８に一例として示す分割リム８においては、ロックリング１４、シートバンド１３及びフランジ１２ｂを順次取り外し、分割リム８の胴部１１にビードコア３を組み付けた後に、フランジ１２ｂ及びシートバンド１３を嵌め込み、ロックリング１４により固定することでリム組が完了するので、ビード部２にフランジ１２を乗り越えさせることが不要となる。

なお、本発明に従う空気入りタイヤ１が適用されるリム８の、フランジ１２と胴部１１との連結部をタイヤ幅方向断面にて曲線ではなく角とし、これに適用する本発明に従う空気入りタイヤ１のビードヒール部を、この連結部に対応して角部とすることにより、ビード部２とリム８との係止力及び密着性をより増大させることができる。

上述したところはこの発明の実施形態の一部を示したにすぎず、この発明の趣旨を逸脱しない限り、これらの構成を組相互に組み合わせたり、種々の変更を加えたりすることができる。

次に、この発明に従うタイヤ（実施例）を試作し性能評価を行ったので、以下に説明する。

試験に用いたタイヤはいずれも、タイヤサイズ５９／８０Ｒ６３の建設車両用タイヤである。

実施例１のタイヤは、図１に示した構造をビード部２に有するタイヤであり、そのビードコア３は、スチールにより形成し、タイヤ幅方向断面にて直径９６ｍｍの中実の円形断面である一体の単一部材からなり、タイヤ周方向にそのオーバーラップ部分が存在しない円環である。また、このタイヤは、カーカス６の両端部がビードコア３の周りにタイヤ内側から外側に折り返され、トレッド部５のカーカス６外周側にはベルト７を配置した構成である。なお、ビード部２以外の構造については慣例の空気タイヤに従うものであり説明を省略する。

実施例２のタイヤは、そのビードコア３のタイヤ幅方向の断面形状を、上辺、下辺及び高さ６０ｍｍ、最大幅９６ｍｍの六角形としたこと以外の構成は、実施例２と同様である。

実施例３のタイヤは、そのビードコア３のタイヤ幅方向の断面形状を、幅９６ｍｍ、高さ６０ｍｍの平行四辺形としたこと以外の構成は、実施例２と同様である。

従来例のタイヤは、上記ビードコア３の代わりに、その断面形状が、上辺、下辺及び高さ６０ｍｍ、最大幅９６ｍｍの六角形になるように、スチールからなる２．１ｍｍ径の一本のビードワイヤをらせん状に巻回してビードコアを形成したこと以外の構成は、実施例２と同様である。

これらの各試験タイヤを、リム幅１１１７．６ｍｍ、リム径１６００．１ｍｍ、フランジ高さ１２７ｍｍ、胴部のテーパ角５°の分割リム８に組み付け、タイヤの内圧を６００ｋＰａ（相対圧）に調整し、ドラム速度８ｋｍ／ｈで１２時間にわたってドラム荷重を負荷するドラム耐久試験を実施し、ビード部の耐久性を評価した。ドラム荷重は、試験開始時に正規荷重９９６．４ｋＮの１５０％の荷重として、以後段階的に正規荷重を１０％ずつ加えながら、最終的に正規荷重の１８０％を負荷するステップロード方式とした。その結果を表１に示す。なお、表１の評価結果は、従来例のタイヤの値を１００とした指数で表しており、数値が大きいほど耐久性が高いことを表している。

また、カーカスの引抜け方向の、ビードコアの回転剛性を評価するため、これらの試験タイヤを分割リム８に組み付けた後に、内圧６００ｋＰａ（相対圧）を充填する前と後でビード部をＣＴスキャン装置にて撮影し、内圧充填前後でビードコアが回転した角度を算出した。その結果も表１に示す。なお、表１の評価結果は、角度が小さいほど、ビードコアの回転が抑制されており、その回転剛性が高いことを表している。

表１から、従来例のビードワイヤの集合体として構成されるビードコアを有するタイヤよりも、本発明に従う無端円環状のビードコア３を有するタイヤのほうが、ビード部の耐久性が大幅に向上し、さらに、本発明に従うタイヤは、従来例のタイヤと比較して、ビードコアにカーカス引抜け方向の回転応力が生じた場合に、そのビードコアの回転角度が大きく抑制されることが分かる。

この発明の空気入りタイヤによれば、空気入りタイヤのビード部構造の適正化することでビードコアの崩れ現象を完全に抑制することができるとともに、ビードコアによるカーカスの係留力を高めることができるため、ビード部の耐久性が向上する。また、そのようなビード部構造の適正化により、ビードコアの形成が容易となる。

１：空気入りタイヤ
２：ビード部
３：ビードコア
４：サイド部
５：トレッド部
６：カーカス
７：ベルト
８：リム
９： ビードベース
１０：ビードヒール
１１：胴部
１２：フランジ
１３：シートバンド
１４：ロックリング
α：タイヤ幅方向断面にて、ビードベースのタイヤ幅方向に対する傾斜角
β：リムの胴部のテーパ角

Claims (7)

1. ビードコアを埋設してなる一対のビード部を具え、このビードコアの周りに折り返してトロイド状に延びるカーカスを有する空気入りタイヤにおいて、前記ビードコアは、タイヤ周方向に連続して延びる円環状体からなり、該円環状体は、少なくともタイヤ幅方向断面にてそれ自体一体の単一部材として形成されることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. タイヤ周方向断面にて、前記ビードコアのオーバーラップ部分が存在しない請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. タイヤ幅方向断面にて、前記ビードコアは多角形の断面形状を有する請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
4. タイヤ幅方向断面にて、前記ビード部のビードベースは、タイヤ幅方向に対して＋５°以上かつ＋２０°以下の角度で傾斜する請求項１〜３のいずれか一項に記載の空気入りタイヤ。
5. タイヤ幅方向断面にて、前記ビード部のビードベースは、リムの胴部のテーパ角の＋１°以上かつ＋５°以下の角度で傾斜する請求項４に記載の空気入りタイヤ。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の空気入りタイヤを、リムに組み付けてなるタイヤとリムの組立体。
7. 前記リムは、複数の部材から構成される分割リムである請求項６に記載のタイヤとリムの組立体。

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