JP2012218528A - 重荷重用タイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】操縦安定性を高めつつビード耐久性を向上させる。
【解決手段】ビードコア下からカーカスのプライ本体部とビードエーペックスゴムとの間を通って半径方向外側にのびる補強ゴムシートを具える。補強ゴムシートは、複素弾性率Ｅ＊が３０〜７０ＭＰａ、かつ厚さｔが０．６〜３．０ｍｍのゴムからなる。補強ゴムシートの半径方向外端部は、タイヤ最大幅位置よりも半径方向内側かつ前記プライ折返し部の半径方向外端よりも半径方向外側で終端し、かつ補強ゴムシートの半径方向内端部は、前記ビードコアのコア中心点を通ってビードコアの半径方向内周面と直角に交わる縦基準線Ｘ１よりもタイヤ軸方向外側かつ前記ビードコアの半径方向外周面の延長線Ｘ２よりも半径方向内側の領域で終端する。
【選択図】図２

Description

本発明は、操縦安定性を高めつつビード耐久性を向上させた重荷重用タイヤに関する。

空気入りタイヤでは、荷重負荷時、ビード部がタイヤ軸方向外側に倒れ込むように変形し、その際、カーカスのプライ折返し部の側で圧縮歪が発生する。そしてこの圧縮歪が繰り返されることにより、前記プライ折返し部のカーカスコードにコードルースを招きビード損傷を誘発する。このビード損傷は、荷重負荷が大きいトラック、バス用等の重荷重用タイヤでより発生しやすい。

そこで重荷重用タイヤにおいては、従来、図５に示すように、カーカスのプライ本体部ａ１とプライ折返し部ａ２との間に配するビードエーペックスゴムｂを、高弾性のゴムからなる半径方向内方の下エーペックス部ｂ１と、低弾性のゴムからなる半径方向外方の上エーペックス部ｂ２との２層構造としたものが広く採用されている（例えば特許文献１など参照）。この構造では、高弾性の前記下エーペックス部ｂ１によりタイヤの横剛性を高めて操縦安定性を確保するとともに、低弾性の上エーペックス部ｂ２によって前記圧縮歪に起因するプライ折返し部ａ２への応力を緩和し、カーカスコードルースを抑制している。

そして近年、操縦安定性を向上させるために、ビードエーペックスゴムｂにおいて、上エーペックス部ｂ２のゴムボリュームに対する下エーペックス部ｂ１の比率を増し、タイヤの横剛性をさらに大きくすることが提案されている。しかしこの場合、下エーペックス部ｂ１のゴムボリュームの増加分、上エーペックス部ｂ２のゴムボリュームが減じるため、プライ折返し部ａ２への応力緩和効果が減じてカーカスコードルースが生じやすくなりビード耐久性を低下させるという問題が生じる。

特開２００２−２０５５０８号公報

そこで本発明は、ビードコア下からプライ本体部とビードエーペックスゴムとの間を通って半径方向外側にのびる高弾性の補強ゴムシートを設けることを基本として、
タイヤの横剛性を高めつつ圧縮歪に起因するプライ折返し部への応力緩和効果を高めることができ、操縦安定性を高めつつビード耐久性を向上させうる重荷重用タイヤを提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本願請求項１の発明は、トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るプライ本体部に、前記ビードコアの廻りでタイヤ軸方向内側から外側に折り返されるプライ折返し部を一連に設けたカーカスプライからなるカーカス、及び前記プライ本体部とプライ折返し部との間を通って前記ビードコアからタイヤ半径方向外側に先細状にのびるビードエーペックスゴムとを具える重荷重用タイヤであって、
ビードコア下から前記プライ本体部とビードエーペックスゴムとの間を通って半径方向外側にのびる補強ゴムシートを具えるとともに、
前記補強ゴムシートは、複素弾性率Ｅ＊が３０〜７０ＭＰａ、かつ厚さｔが０．６〜３．０ｍｍのゴムからなり
しかも前記補強ゴムシートの半径方向外端部は、タイヤ最大幅位置よりも半径方向内側かつ前記プライ折返し部の半径方向外端よりも半径方向外側で終端し、かつ補強ゴムシートの半径方向内端部は、前記ビードコアのコア中心点からビードコアの半径方向内周面と直角に半径方向内方にのびる縦基準線Ｘ１と前記ビードコアの半径方向外周面をタイヤ軸方向外側に延長した延長線Ｘ２との間の領域Ｙで終端することを特徴としている。

又請求項２の発明では、前記ビードエーペックスゴムは、少なくとも１層以上のゴム部からなり、かつ最も高弾性のゴムからなるゴム部の複素弾性率Ｅ＊を１２ＭＰａ以下としたことを特徴としている。

又請求項３の発明では、前記ビードエーペックスゴムは、１層のゴム部からなることを特徴としている。

前記複素弾性率Ｅ＊は、 ＪＩＳ−Ｋ６３９４の規定に準じて、次に示される条件で（株）岩本製作所製の「粘弾性スペクトロメータ」を用いて測定した値である。
・初期歪み（１０％）、
・振幅（±１％）、
・周波数（１０Ｈｚ）、
・変形モード（引張）、
・測定温度（７０℃）。

又本明細書では、特に断りがない限り、タイヤの各部の寸法等は、タイヤを正規リムにリム組みしかつ正規内圧を充填した正規内圧状態で特定される値とする。なお前記「正規リム」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、当該規格がタイヤ毎に定めるリムであり、例えばＪＡＴＭＡであれば標準リム、ＴＲＡであれば "Design Rim" 、或いはＥＴＲＴＯであれば "Measuring Rim"を意味する。又前記「正規内圧」とは、前記規格がタイヤ毎に定めている空気圧であり、ＪＡＴＭＡであれば最高空気圧、ＴＲＡであれば表"TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば "INFLATION PRESSURE"を意味するが、乗用車用タイヤの場合には１８０ｋＰａとする。

本発明は叙上の如く、ビードコア下からカーカスのプライ本体部とビードエーペックスゴムとの間を通って半径方向外側にのび、かつ複素弾性率Ｅ＊が３０〜７０ＭＰａ、厚さｔが０．６〜３．０ｍｍのゴムからなる補強ゴムシートを設けている。

この補強ゴムシートは、走行中にカーカスのプライ本体部に撓みを生じる際に、この撓みを抑制する働きをし、結果的に横バネ定数を高めるなどタイヤ横剛性を増加でき、操縦安定性を向上しうる。又本願の構造の場合、ビードエーペックスゴムのゴム弾性の増加、或いは低弾性の上エーペックス部のゴムボリュームの減少を招かないため、カーカスのプライ折返し部への応力緩和効果を高く発揮でき、カーカスコードルースを抑えてビード耐久性を向上させることができる。又重荷重用タイヤでは、ビードコアの角部のうち、ビードコアのコア中心点を通ってビードコアの半径方向内周面と直角に交わる縦基準線Ｘ１よりもタイヤ軸方向内側に位置する角部とカーカスコードとの間でフレッティングが強く発生するが、前記補強ゴムシートは、前記角部とカーカスコードとの間に介在して前記フレッティングを抑制する効果も有し、これによりビード耐久性をさらに向上させることが可能となる。

本発明の重荷重用タイヤの一実施例を示す断面図である。 そのビード部を拡大して示す断面図である。 ビード部をさらに拡大して示す断面図である。 ビードエーペックスゴムの他の例を示す断面図である。 従来の重荷重用タイヤのビード部を拡大して示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図１に示すように、本実施形態の重荷重用タイヤ１は、トレッド部２からサイドウォール部３をへてビード部４のビードコア５に至るトロイド状のカーカス６と、前記ビードコア５からタイヤ半径方向外側に向かって先細状にのびるビードエーペックスゴム８とを具える。

前記カーカス６は、スチール製のカーカスコードをタイヤ周方向に対して７０〜９０°の角度で配列した１枚以上、本例では１枚のカーカスプライ６Ａから形成される。このカーカスプライ６Ａは、ビードコア５、５間を跨るプライ本体部６ａの両端に、前記ビードコア５の回りをタイヤ軸方向内側から外側に折り返されるプライ折返し部６ｂを一連に具える。

又前記カーカス６の半径方向外側かつトレッド部２の内部には、ベルト層７が配される。このベルト層７は、スチール製のベルトコードを用いた少なくとも２枚のベルトプライから形成される。本例では、ベルトコードをタイヤ周方向に対して例えば６０±１５°の角度で配列された第１のベルトプライ７Ａと、その外側に重置されかつベルトコードをタイヤ周方向に対して例えば１０〜３５°の小角度で配列した第２〜第４のベルトプライ７Ｂ〜７Ｄとからなる４枚構造のものを例示している。

そして前記ビード部４には、前記プライ折返し部６ｂとプライ本体部６ａとの間を通って前記ビードコア５からタイヤ半径方向外側にのびるビードエーペックスゴム８が配される。前記ビードコア５は、例えばスチール製のビードワイヤを多列多段に巻回した断面多角形状（例えば断面６角形状）のコア本体５Ａを有し、本例ではこのコア本体５Ａの周囲を、ビードワイヤのバラケを防止する、例えばゴム層、キャンバス層などの周知のラッピング層５Ｂで被覆した場合を例示している。前記ビードコア５は、その半径方向内周面ＳＬがリムシート面Ｊ１と略平行となることによって、リムＪとの嵌合力を広範囲に亘って高めている。なお前記リムＪは、本例では、チューブレス用の１５°テーパーリムであり、従って、前記半径方向内周面ＳＬはタイヤ軸方向線に対して略１５°の角度で傾斜している。

次に、前記ビードエーペックスゴム８は、少なくとも１層以上のゴム部からなり、このうち最も高弾性のゴムからなるゴム部の複素弾性率Ｅ＊を１２ＭＰａ以下としている。本例では、図２に示すように、ビードエーペックスゴム８が、複素弾性率Ｅ＊が１２ＭＰａ以下の低弾性のゴムからなる１層のゴム部から形成される場合が示される。この前記ビードエーペックスゴム８の半径方向外端８Ｅは、前記プライ折返し部６ｂの半径方向外端６Ｅよりも半径方向外側に位置し、かつ前記プライ折返し部６ｂの半径方向外端６Ｅは、リムフランジＪｆ上端よりも半径方向外側に位置している。即ち、ビードエーペックスゴム８の外端８ＥのビードベースラインＢＬからの半径方向高さＨ８は、プライ折返し部６ｂの外端６ＥのビードベースラインＢＬからの半径方向高さＨ６よりも大、かつこの半径方向高さＨ６は、リムフランジＪｆの上端のビードベースラインＢＬからの半径方向高さＨｊよりも大である。従って、ビード部４が大きく変形するリムフランジＪｆ上端よりも半径方向外側の範囲において、前記プライ折返し部６ｂは、前記低弾性のビードエーペックスゴム８と隣接して終端している。その結果、ビード変形時にプライ折返し部６ｂとビードエーペックスゴム８との間で生じる剪断歪を、低弾性のビードエーペックスゴム８の伸縮によって吸収緩和することができる。

又このような低弾性のビードエーペックスゴム８を用いた場合にも、タイヤの横剛性を充分に高めて優れた操縦安定性を発揮させるために、本発明の重荷重用タイヤ１では、ビードコア下から前記プライ本体部６ａとビードエーペックスゴム８との間を通って半径方向外側にのびる補強ゴムシート１０を設けている。

この補強ゴムシート１０は、複素弾性率Ｅ＊が３０〜７０ＭＰａ、かつ厚さｔが０．６〜３．０ｍｍの高弾性のゴムシートから形成される。そして該補強ゴムシート１０の半径方向外端部１０Ｅ１は、タイヤ最大幅位置Ｐｍよりも半径方向内側かつ前記プライ折返し部６ｂの半径方向外端６Ｅよりも半径方向外側で終端している。即ち補強ゴムシート１０の外端部１０Ｅ１のビードベースラインＢＬからの半径方向高さＨ１０は、タイヤ最大幅位置ＰｍのビードベースラインＢＬからの半径方向高さＨＰよりも小、かつ前記プライ折返し部６ｂの半径方向高さＨ６よりも大である。

このような補強ゴムシート１０は、プライ本体部６ａと広範囲に亘って接合し、プライ本体部６ａに生じる撓みを抑制するため、タイヤの横バネ定数、即ちタイヤの横剛性を高めることができ、操縦安定性を向上しうる。そのためには、前記補強ゴムシート１０の半径方向外端部１０Ｅ１は、ビードエーペックスゴム８の半径方向外端８Ｅよりも半径方向外側で終端するのが好ましい。なお補強ゴムシート１０の半径方向高さＨ１０が、プライ折返し部６ｂの半径方向高さＨ６以下の場合には、タイヤの横バネ定数を充分に高めることができなくなり、操縦安定性の向上効果が発揮されなくなる。又ビード部４の変形量が増して、ビード耐久性にも不利を招く。逆に、前記半径方向高さＨ１０が前記半径方向高さＨＰ以上の場合には、横バネ定数のさらなる上昇が見込まれず、材料コストやタイヤ質量を不必要に増加させるという不利を招く。

又補強ゴムシート１０の前記複素弾性率Ｅ＊が３０ＭＰａを下回る場合、および前記厚さｔが０．６ｍｍを下回る場合にも、横バネ定数を充分に高めることができなくなり、操縦安定性の向上効果が発揮されなくなる。逆に、複素弾性率Ｅ＊が７０ＭＰａを上回ると、弾性がなくなり走行時に補強ゴムシート１０が破断するという問題があり、又厚さｔが３．０ｍｍを上回ると、同様に弾性がなくなり走行時に補強ゴムシート１０が破断するという問題がある。このような観点から、前記複素弾性率Ｅ＊の上限は、４５ＭＰａ以上が好ましく、又下限値は５５ＭＰａ以下が好ましい。又前記厚さｔの上限は１．２ｍｍ以上が好ましく、又下限値は２．０ｍｍ以下が好ましい。

又図３に示すように、前記補強ゴムシート１０の半径方向内端部１０Ｅ２は、前記ビードコア５のコア中心点Ｐ５からビードコア５の半径方向内周面ＳＬと直角に半径方向内方にのびる縦基準線Ｘ１と、前記ビードコア５の半径方向外周面ＳＵをタイヤ軸方向外側に延長した延長線Ｘ２との間の領域Ｙ内で終端している。

このように前記補強ゴムシート１０の内端部１０Ｅ２がビードコア下まで入り込むため、ビードコア５と補強ゴムシート１０とプライ本体部６ａとが一体となって、前述の高い補強効果が発揮される。なお重荷重用タイヤ１では、荷重負荷によってカーカスコードに張力が作用したとき、前記縦基準線Ｘ１よりもタイヤ軸方向内側の領域においては、ビードコア５の角部とカーカスコードとの間に強い擦れが発生し、カーカスコードにフレッティングが生じて損傷を招く傾向にある。しかし、前記補強ゴムシート１０の内端部１０Ｅ２が前記縦基準線Ｘ１よりもタイヤ軸方向外側に延在するため、ビードコア５の角部とカーカスコードとの間の前記擦れを抑えてフレッティングを抑制することができ、ビード耐久性をさらに向上させることが可能となる。

なお前記補強ゴムシート１０の内端部１０Ｅ２が、前記延長線Ｘ２を越えて半径方向外側に延在する場合には、この延在部分とプライ折返し部６ｂとの間で剪断歪が生じてビード耐久性の向上効果に不利を招く傾向となる。なお前記補強ゴムシート１０の内端部１０Ｅ２は、本例の如く、ビードコア５の半径方向外周面ＳＵに接して終端するのが耐久性の点で好ましい。

又前記ビードエーペックスゴム８では、複素弾性率Ｅ＊が１２ＭＰａを越えると、ビードエーペックスゴム８とプライ折返し部６ｂとの間の剪断歪が大きくなってカーカスコードルースが生じやすくなり、ビード耐久性の向上効果が充分に得られない。このような観点から、複素弾性率Ｅ＊の上限は７ＭＰａ以下が好ましい。しかし、ビードエーペックスゴム８の複素弾性率Ｅ＊が小さすぎると、前記補強ゴムシート１０によってもタイヤの横バネ定数を充分に確保することが困難となって、操縦安定性の低下を招いてしまう。このような観点から、前記複素弾性率Ｅ＊の下限値は３ＭＰａ以上が好ましい。

前記ビードエーペックスゴム８としては、図４に示すように、半径方向内方の下エーペックス部８Ａと、半径方向外方の上エーペックス部８Ｂとの２層構造とすることができる。この場合にも、高弾性側となる下エーペックス部８Ａの複素弾性率Ｅ＊は１２ＭＰａであることが好ましく、又低弾性側となる上エーペックス部８Ｂの複素弾性率Ｅ＊は３ＭＰａ以上であるのが好ましい。

なおビード部４には、従来タイヤと同様、スチール製の補強コードを用いたビード補強コード層１１を設けることができる。このビード補強コード層１１は、前記プライ本体部６ａのタイヤ軸方向内側面に沿って半径方向にのびる内片部１１ｉと、プライ折返し部６ｂのタイヤ軸方向外側面に沿って半径方向にのびる外片部１１ｏと、その間を継ぐ底片部１１ｍとからなるＵ字状をなし、前記補強コードをタイヤ周方向に対して例えば４０〜７０°の角度で傾斜配列させた１枚の補強コードプライから形成される。なお内片部１１ｉおよび外片部１１ｏのビードベースラインからの半径方向高さは、従来タイヤと同様、プライ折返し部６ｂの半径方向高さＨ６より小であるのが好ましい。

以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。

図１の基本構造を有する重荷重用タイヤ（サイズ１１Ｒ２２．５）を、表１の仕様に基づき試作するとともに、各試供タイヤのビード耐久性、および横バネ定数を測定し、互いに比較した。なお表１に記載の補強ゴムシートおよびビードエーペックスゴムの仕様のみ相違し、それ以外の仕様は夫々同仕様である。

共通仕様は、以下のとうりである。
・タイヤ最大幅位置の半径方向高さＨＰ：１１０ｍｍ
・カーカスプライのプライ折返し部の半径方向高さＨ６：４０ｍｍ
・ビードエーペックスゴムの半径方向高さＨ８：８０ｍｍ

（１）ビード耐久性：
ドラム試験機を用い、タイヤをリム（７．５０×２２．５）、内圧（７００ｋＰａ）、縦荷重（２７．２５ｋＮの３倍）の条件下にて速度５０ｋｍ／ｈで走行させ、ビード部に損傷が発生するまでの走行時間を測定した。評価は、比較例１の走行時間を１００とした指数で表示した。数値が大きい程良好である。

（２）横バネ定数：
タイヤをリム（７．５０×２２．５）、内圧（７００ｋＰａ）、縦荷重（２７．２５ｋＮ）の条件下にて静的に変形させた後、横荷重を負荷した際の横バネ定数を測定した。評価は、比較例１の測定値を１００とした指数で表示した。数値が大きい程、操縦安定性に優れ良好である。なお数値が１２０を越えると、乗り心地性が悪化する。

表の如く実施例のタイヤは、操縦安定性を高めつつビード耐久性を向上させうるのが確認できる。

２ トレッド部
３ サイドウォール部
４ ビード部
５ ビードコア
６ カーカス
６Ａ カーカスプライ
６ａ プライ本体部
６ｂ プライ折返し部
８ ビードエーペックスゴム
１０ 補強ゴムシート
１０Ｅ１ 半径方向外端部
１０Ｅ２ 半径方向内端部
Ｐ５ コア中心点
ＳＬ 半径方向内周面
ＳＵ 半径方向外周面
Ｘ２ 延長線Ｘ２
Ｘ１ 縦基準線Ｘ１

Claims (3)

1. トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るプライ本体部に、前記ビードコアの廻りでタイヤ軸方向内側から外側に折り返されるプライ折返し部を一連に設けたカーカスプライからなるカーカス、及び前記プライ本体部とプライ折返し部との間を通って前記ビードコアからタイヤ半径方向外側に先細状にのびるビードエーペックスゴムとを具える重荷重用タイヤであって、
   ビードコア下から前記プライ本体部とビードエーペックスゴムとの間を通って半径方向外側にのびる補強ゴムシートを具えるとともに、
   前記補強ゴムシートは、複素弾性率Ｅ＊が３０〜７０ＭＰａ、かつ厚さｔが０．６〜３．０ｍｍのゴムからなり
   しかも前記補強ゴムシートの半径方向外端部は、タイヤ最大幅位置よりも半径方向内側かつ前記プライ折返し部の半径方向外端よりも半径方向外側で終端し、かつ補強ゴムシートの半径方向内端部は、前記ビードコアのコア中心点からビードコアの半径方向内周面と直角に半径方向内方にのびる縦基準線Ｘ１と前記ビードコアの半径方向外周面をタイヤ軸方向外側に延長した延長線Ｘ２との間の領域Ｙで終端することを特徴とする重荷重用タイヤ。
2. 前記ビードエーペックスゴムは、少なくとも１層以上のゴム部からなり、かつ最も高弾性のゴムからなるゴム部の複素弾性率Ｅ＊を１２ＭＰａ以下としたことを特徴とする請求項１記載の重荷重用タイヤ。
3. 前記ビードエーペックスゴムは、１層のゴム部からなることを特徴とする請求項２記載の重荷重用タイヤ。

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