JP2014024408A - 空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】カーカスプライの巻き上げ端だけでなく、スチール保護層の端部での故障をも抑制して、ビード部の耐久性に優れる空気入りラジアルタイヤを提供する。
【解決手段】タイヤは、ビード部１のカーカスプライ４の外方に沿って配置されたスチール保護層６と、ビード部１のスチール保護層６の外方に沿って配置された有機繊維保護層７とを有する。スチール保護層６の外側端６２Ｅは、カーカスプライ４の巻き上げ端４Ｅよりもタイヤ径方向外側に配置され、スチール保護層６の内側端６１Ｅが、ビードコア１ａの上端からタイヤ径方向外側に２０ｍｍの地点Ｐよりもタイヤ径方向外側に配置されている。有機繊維保護層７の外側端７２Ｅは、スチール保護層６の外側端６２Ｅよりもタイヤ径方向外側に配置され、有機繊維保護層７の内側端７１Ｅが、スチール保護層６の内側端６１Ｅよりもタイヤ径方向外側に配置されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、ビード部の構造に特徴を有する耐久性の高い空気入りラジアルタイヤに関し、特に重荷重用空気入りラジアルタイヤとして有用である。

従来、特に産業車両や建設車両などの重量が重い車両に使用される空気入りラジアルタイヤでは、ビードコアの回りで巻き上げられたカーカスプライの巻き上げ端を起点として、セパレーションなどの故障を起こす心配があった。これに対し、特許文献１〜３に記載のように、ビード部のカーカスプライの外方に沿って保護層を配置し、ビード部の耐久性を向上する手法が公知である。しかし、国や地域によっては、非常に高い内圧で使用される場合があり、ビード部の耐久性を更に向上することが必要となる。

カーカスプライの巻き上げ端での故障を抑制するうえでは、特許文献１に開示されるような、スチールコードを含んだスチール保護層が適している。また、本発明者は、タイヤ幅方向内側に位置するスチール保護層の内側端を所定の高さに配置することで、カーカスプライの巻き上げ端に作用する歪みを効果的に低減できる、という知見を得ている。しかし、その反面、スチール保護層の内側端を起点として故障が生じる恐れがあり、これを改善する余地があることが判明した。

上記のようなスチール保護層の内側端を起点とする故障は、リムに装着したタイヤの外観から判別できないため、使用中に発見することは不可能に近い。また、この故障によってタイヤの内表面が損傷した場合には、タイヤ内部の空気がカーカスプライに到達し、錆を発生させるなどして品質劣化を引き起こす恐れがある。したがって、カーカスプライの巻き上げ端のみならず、スチール保護層の内側端や、タイヤ幅方向外側に位置するスチール保護層の外側端での故障についても十分な対策を講ずることが望まれる。

特開昭６３−１１０００６号公報 特開昭５９−１０９４０６号公報 特開平７−１３７５０７号公報

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、カーカスプライの巻き上げ端だけでなく、スチール保護層の端部での故障をも抑制して、ビード部の耐久性に優れる空気入りラジアルタイヤを提供することにある。

上記目的は、下記の如き本発明により達成することができる。即ち、本発明に係る空気入りラジアルタイヤは、一対のビード部と、前記ビード部の各々からタイヤ径方向外側に延びるサイドウォール部と、前記サイドウォール部の各々のタイヤ径方向外側端に連なるトレッド部と、前記ビード部に埋設されたビードコアと、前記トレッド部から前記サイドウォール部を経て前記ビード部に至り、前記ビードコアの周りでタイヤ幅方向の内側から外側に巻き上げられたカーカスプライとを備える空気入りラジアルタイヤにおいて、スチールコードを含み、前記ビード部の前記カーカスプライの外方に沿って配置され、前記ビードコアの周りでタイヤ幅方向の内側から外側に巻き上げられたスチール保護層と、有機繊維コードを含み、前記ビード部の前記スチール保護層の外方に沿って配置され、前記ビードコアの周りでタイヤ幅方向の内側から外側に巻き上げられた有機繊維保護層とを有し、タイヤ幅方向外側に位置する前記スチール保護層の外側端が、前記カーカスプライの巻き上げ端よりもタイヤ径方向外側に配置され、タイヤ幅方向内側に位置する前記スチール保護層の内側端が、前記ビードコアの上端からタイヤ径方向外側に２０ｍｍの地点よりもタイヤ径方向外側に配置され、タイヤ幅方向外側に位置する前記有機繊維保護層の外側端が、前記スチール保護層の外側端よりもタイヤ径方向外側に配置され、タイヤ幅方向内側に位置する前記有機繊維保護層の内側端が、前記スチール保護層の内側端よりもタイヤ径方向外側に配置されているものである。

このタイヤでは、スチール保護層の外側端がカーカスプライの巻き上げ端よりもタイヤ径方向外側に配置されるとともに、スチール保護層の内側端が、ビードコアの上端からタイヤ径方向外側に２０ｍｍの地点よりもタイヤ径方向外側に配置されるため、カーカスプライの巻き上げ端に作用する歪みを効果的に低減できる。それでいて、有機繊維保護層の外側端が、スチール保護層の外側端よりもタイヤ径方向外側に配置されているため、スチール保護層の外側端を起点とする故障の発生を良好に抑制できる。

カーカスプライの巻き上げ端に作用する歪みは、カーカスプライが含むカーカスコードに作用する張力に起因するものであり、タイヤの内圧が高くなるにつれて、その張力は大きくなる傾向にある。本発明者は、ビードコアの上端からタイヤ径方向外側に２０ｍｍとなる領域で張力が高くなることを見出している。したがって、この領域のカーカスプライを覆うようにスチール保護層を配置することで、張力をスチールコードでも負担し、カーカスプライの巻き上げ端に作用する歪みを軽減できる。

このタイヤでは、スチール保護層の内側端が上記の如く配置されるため、その内側端での故障が懸念されるものの、有機繊維保護層の内側端がスチール保護層の内側端よりもタイヤ径方向外側に配置されることで、スチール保護層の内側端を起点とする故障を抑制できる。有機繊維保護層の内側端と外側端は、それぞれスチール保護層の内側端と外側端よりもタイヤ径方向外側に配置されるが、有機繊維コードはスチールコードよりも柔軟で、有機繊維保護層の端部に作用する歪みは比較的小さいため、故障に至る心配は少ない。

本発明の空気入りラジアルタイヤでは、前記スチール保護層の内側端が、ノミナルリム径を基準としてタイヤ断面高さの０．３５倍以下の高さに配置されているものが好ましい。これにより、スチール保護層の内側端において、高荷重による動的歪みが過度に大きくなることを防ぎ、スチール保護層の内側端での早期故障を良好に抑制できる。ノミナルリム径は、ＪＡＴＭＡの規格で定められるリム径である。

本発明の空気入りラジアルタイヤでは、前記有機繊維保護層の内側端が、ノミナルリム径を基準としてタイヤ断面高さの０．４５倍以下の高さに配置されているものが好ましい。これにより、有機繊維保護層の内側端において、高荷重による動的歪みが過度に大きくなることを防ぎ、有機繊維保護層の内側端での早期故障を良好に抑制できる。

本発明の空気入りラジアルタイヤでは、前記有機繊維保護層が少なくとも２層で構成されているものが好ましい。かかる構成によれば、スチール保護層の内側端や外側端での故障を効果的に抑制することができる。

本発明の空気入りラジアルタイヤの一例を示すタイヤ子午線断面図 図１のタイヤのビード部を拡大して示す断面図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１に示すタイヤＴは、本発明に係る空気入りラジアルタイヤの一例であり、標準リム装着時におけるタイヤ子午線断面が示されている。標準リム装着時は、タイヤサイズに対応してＪＡＴＭＡに規定されるリムにタイヤを装着し、空気圧５０ｋＰａの空気を充填した状態を指す。図２は、そのタイヤＴのビード部１を拡大して示す断面図である。

このタイヤＴは、一対のビード部１と、ビード部１からタイヤ径方向外側に延びるサイドウォール部２と、サイドウォール部２のタイヤ径方向外側端に連なるトレッド部３と、ビード部１に埋設されたビードコア１ａと、トレッド部３からサイドウォール部２を経てビード部１に至り、ビードコア１ａの周りでタイヤ幅方向の内側から外側に巻き上げられたカーカスプライ４とを備える。

ビードコア１ａは、ゴムで被覆したワイヤを積層巻回した収束体により構成され、タイヤ周方向に沿って環状に形成されている。ビードコア１ａのタイヤ径方向外側には、ゴムフィラー１ｂが配置されている。ゴムフィラー１ｂは、タイヤ径方向外側に向けて先細りとなる形状を有し、その先端は、カーカスプライ４の巻き上げ端４Ｅよりもタイヤ径方向外側に配置されている。

カーカスプライ４は、トレッド部３からサイドウォール部２を経てビード部１に至る本体部４１に、ビードコア１ａ及びゴムフィラー１ｂのタイヤ幅方向外側に配置される巻き上げ部４２を一連に設けてある。巻き上げ端４Ｅは、巻き上げ部４２の端部である。カーカスプライ４は、タイヤ周方向に対して略直交する方向に配列した複数のカーカスコードをゴムで被覆して形成されている。カーカスコードの材料には、スチール等の金属や、ポリエステル、レーヨン、ナイロン、アラミド等の有機繊維が好適に使用される。

本実施形態では、チューブ５を内蔵したチューブ付きタイヤの例を示す。但し、本発明の空気入りラジアルタイヤは、チューブを内蔵しないチューブレスタイヤであってもよい。チューブレスタイヤである場合には、タイヤＴの内表面が、タイヤ内部に充填された気体の透過を阻止するインナーライナーゴムによって構成される。

また、タイヤＴは、スチールコードを含んだスチール保護層６を有する。スチール保護層６は、ビード部１のカーカスプライ４の外方に沿って配置され、ビードコア１ａの周りでタイヤ幅方向の内側から外側に巻き上げられている。換言すると、スチール保護層６は、本体部４１のタイヤ幅方向内側に位置する内側部６１に、巻き上げ部４２のタイヤ幅方向外側に位置する外側部６２を一連に設けてある。内側端６１Ｅは、タイヤ幅方向内側に位置するスチール保護層６（内側部６１）の端部であり、外側端６２Ｅは、タイヤ幅方向外側に位置するスチール保護層６（外側部６２）の端部である。

スチール保護層６は、タイヤ径方向に対して傾斜する方向に配列した複数のスチールコードをゴムで被覆して形成されている。この複数のスチールコードは相互に平行に配列されており、タイヤ径方向に対する傾斜角度は、例えば５０〜８０°に設定される。スチール保護層６は、カーカスプライ４を包むようにして、カーカスプライ４に外方から接している。スチールコードのエンド数（コード幅方向１インチあたりのコード本数）は１０本／インチ以上が好ましく、スチールコードのコード径は０．９ｍｍ以上が好ましい。

更に、タイヤＴは、有機繊維コードを含んだ有機繊維保護層７を有する。有機繊維保護層７は、ビード部１のスチール保護層６の外方に沿って配置され、ビードコア１ａの周りでタイヤ幅方向の内側から外側に巻き上げられている。換言すると、有機繊維保護層７は、内側部６１のタイヤ幅方向内側に位置する内側部７１に、外側部６２のタイヤ幅方向外側に位置する外側部７２を一連に設けてある。内側端７１Ｅは、タイヤ幅方向内側に位置する有機繊維保護層７（内側部７１）の端部であり、外側端７２Ｅは、タイヤ幅方向外側に位置する有機繊維保護層７（外側部７２）の端部である。

有機繊維保護層７は、タイヤ径方向に対して傾斜する方向に配列した複数の有機繊維コードをゴムで被覆して形成されている。この複数の有機繊維コードは相互に平行に配列されており、タイヤ径方向に対する傾斜角度は、例えば３０〜６０°に設定される。有機繊維コードの材料としては、ナイロンやポリエステル、レーヨン、アラミド等が例示される。有機繊維保護層７は、スチール保護層６を包むようにして、スチール保護層６に外方から接している。有機繊維コードのエンド数は１５本／インチ以上が好ましく、有機繊維コードのコード径は０．４ｍｍ以上が好ましい。

スチール保護層６の外側端６２Ｅは、カーカスプライ４の巻き上げ端４Ｅよりもタイヤ径方向外側に配置され、スチール保護層６の内側端６１Ｅは、ビードコア１ａの上端からタイヤ径方向外側に２０ｍｍの地点Ｐよりもタイヤ径方向外側に配置されている。また、有機繊維保護層７の外側端７２Ｅは、スチール保護層６の外側端６２Ｅよりもタイヤ径方向外側に配置され、有機繊維保護層７の内側端７１Ｅは、スチール保護層６の内側端６１Ｅよりもタイヤ径方向外側に配置されている。

上記の如く端部を配置したスチール保護層６により、カーカスプライ４の巻き上げ端４Ｅを起点としたセパレーションなどの故障を抑制できる。更には、上記の如く端部を配置した有機繊維保護層７により、スチール保護層６の端部を起点としたセパレーションなどの故障を抑制できる。特に、ビードコア１ａの上端から地点Ｐまでの領域Ｘでは、カーカスコードに作用する張力が相対的に高いため、この領域Ｘのカーカスプライ４を覆うようにスチール保護層６を配置することで、張力をスチールコードでも負担し、巻き上げ端４Ｅに作用する歪みを軽減できる。

スチール保護層６の内側端６１Ｅは、ノミナルリム径ＮＤを基準としてタイヤ断面高さＴＨの０．３５倍以下の高さに配置されていることが好ましい。即ち、内側端６１Ｅの高さＨＢｉは、タイヤ断面高さＴＨの３５％以下が好ましく、３５％未満がより好ましい。また、巻き上げ端４Ｅでの故障をより良好に抑制するうえで、地点Ｐから内側端６１Ｅまでのタイヤ径方向距離Ｌ１は２０ｍｍ以上が好ましい。

有機繊維保護層７の内側端７１Ｅは、ノミナルリム径ＮＤを基準としてタイヤ断面高さＴＨの０．４５倍以下の高さに配置されていることが好ましい。即ち、内側端７１Ｅの高さＨＣｉは、タイヤ断面高さＴＨの４５％以下が好ましく、４５％未満がより好ましい。また、内側端６１Ｅでの故障をより良好に抑制するうえで、内側端６１Ｅから内側端７１Ｅまでのタイヤ径方向距離Ｌ２は１０ｍｍ以上が好ましい。

カーカスプライ４の巻き上げ端４Ｅは、ノミナルリム径ＮＤを基準としてタイヤ断面高さＴＨの０．１５倍以上の高さに配置されていることが好ましい。即ち、巻き上げ端４Ｅの高さＨＡｏは、タイヤ断面高さＴＨの１５％以上が好ましい。この割合は、１５％を超えることがより好ましい。

スチール保護層６の外側端６２Ｅは、ノミナルリム径ＮＤを基準としてタイヤ断面高さＴＨの０．３５倍以下の高さに配置されていることが好ましい。即ち、外側端６２Ｅの高さＨＢｏは、タイヤ断面高さＴＨの３５％以下が好ましく、３５％未満がより好ましい。これにより、外側端６２Ｅにおいて高荷重による動的歪みが過度に大きくなることを防ぎ、外側端６２Ｅでの早期故障を良好に抑制できる。また、巻き上げ端４Ｅでの故障をより良好に抑制するうえで、巻き上げ端４Ｅから外側端６２Ｅまでのタイヤ径方向距離Ｌ３は１０ｍｍ以上が好ましい。

有機繊維保護層７の外側端７２Ｅは、ノミナルリム径ＮＤを基準としてタイヤ断面高さＴＨの０．４５倍以下の高さに配置されていることが好ましい。即ち、外側端７２Ｅの高さＨＣｏは、タイヤ断面高さＴＨの４５％以下が好ましく、４５％未満がより好ましい。これにより、外側端７２Ｅにおいて高荷重による動的歪みが過度に大きくなることを防ぎ、外側端７２Ｅでの早期故障を良好に抑制できる。また、外側端６２Ｅでの故障をより良好に抑制するうえで、外側端６２Ｅから外側端７２Ｅまでのタイヤ径方向距離Ｌ４は１０ｍｍ以上が好ましい。

有機繊維保護層は少なくとも二層で構成されることが好ましく、本実施形態の有機繊維保護層７は、タイヤ径方向に対する有機繊維コードが相互に逆向きに傾斜するように重ねられた二層で構成されている。上述した有機繊維保護層の端部の位置関係は、その有機繊維保護層を構成する複数の層のうち少なくとも１層により満たされていればよいが、本実施形態のように全ての層により満たされていることが好ましい。

本実施形態では、スチール保護層６の外側端６２Ｅにカバー部材８をＵ字状に取り付けて、その外側端６２Ｅを起点とした故障の発生、特にセパレーションの発生及び進展を抑制するようにしている。カバー部材８は、ナイロンコードなどの有機繊維コードにより構成されている。

本発明の空気入りラジアルタイヤは、ビード部を上記の如く構成すること以外は、通常の空気入りタイヤと同等であり、従来公知の材料、形状、構造、製法などが何れも本発明に採用することができる。上記の如きビード構造は、少なくとも片側のビード部に適用されていればよいが、両側のビード部に適用することが好ましい。

本発明に係る空気入りラジアルタイヤは、ビード部の耐久性に優れるため、トラックやバス、産業車両、建設車両などの車両重量が重い車両に使用される重荷重用空気入りラジアルタイヤとして有用である。

本発明の構成と効果を具体的に示すため、ビード部の耐久性試験を行ったので、以下に説明する。試験に供したタイヤのサイズは１１．００Ｒ２０であり、８．００Ｖのリムに装着した。このタイヤのタイヤ断面高さは２８７ｍｍであり、ノミナルリム径からビードコアの上端までのタイヤ径方向距離は２６ｍｍである。

耐久性試験では、内圧８３０ｋＰａ、荷重３３５０ｋｇｆ（２４時間ごとに１０％増加）、速度２５ｋｍ／ｈの条件において、直径１７００ｍｍのドラム上で、ビード部が故障するまでタイヤを走行させた。そして、その走行距離に対し、比較例１の結果を１００としたときの指数で評価した。また、試験走行後のタイヤに対し、スチール保護層の内側端と有機繊維保護層の内側端でのクラック（セパレーションが進展したもの）の有無を確認した。

各例のビード構造と評価結果を表１に示す。比較例１ではスチール保護層を設けていないが、その他の構造は共通である。カーカスコードは、ワイヤ構造が３＋９＋１５×０．１７５、エンド数が１５本／インチである。スチールコードは、ワイヤ構造が３＋９＋１５×０．１７５、エンド数が１４本／インチ、タイヤ径方向に対する傾斜角度が６０°である。有機繊維保護層は、有機繊維コードとしてナイロンコードを含み、エンド数が１８本／インチ、コード径が０．６ｍｍ、タイヤ径方向に対する傾斜角度が５０°である。

表１に示すように、比較例３，４は、故障を起こすまでの走行距離が比較例１，２に比べて長かったものの、タイヤの内表面にクラックが確認された。これに対し、実施例１，２では、故障を起こすまでの走行距離が比較例１，２に比べて長く、それでいてタイヤの内表面にクラックが確認されなかった。以上より、実施例１，２は、比較例１〜４に比べてビード部の耐久性に優れていると言える。

１ ビード部
１ａ ビードコア
２ サイドウォール部
３ トレッド部
４ カーカスプライ
４Ｅ 巻き上げ端
６ スチール保護層
７ 有機繊維保護層
６１Ｅ スチール保護層の内側端
６２Ｅ スチール保護層の外側端
７１Ｅ 有機繊維保護層の内側端
７２Ｅ 有機繊維保護層の外側端

Claims (4)

1. 一対のビード部と、前記ビード部の各々からタイヤ径方向外側に延びるサイドウォール部と、前記サイドウォール部の各々のタイヤ径方向外側端に連なるトレッド部と、前記ビード部に埋設されたビードコアと、前記トレッド部から前記サイドウォール部を経て前記ビード部に至り、前記ビードコアの周りでタイヤ幅方向の内側から外側に巻き上げられたカーカスプライとを備える空気入りラジアルタイヤにおいて、
   スチールコードを含み、前記ビード部の前記カーカスプライの外方に沿って配置され、前記ビードコアの周りでタイヤ幅方向の内側から外側に巻き上げられたスチール保護層と、
   有機繊維コードを含み、前記ビード部の前記スチール保護層の外方に沿って配置され、前記ビードコアの周りでタイヤ幅方向の内側から外側に巻き上げられた有機繊維保護層とを有し、
   タイヤ幅方向外側に位置する前記スチール保護層の外側端が、前記カーカスプライの巻き上げ端よりもタイヤ径方向外側に配置され、タイヤ幅方向内側に位置する前記スチール保護層の内側端が、前記ビードコアの上端からタイヤ径方向外側に２０ｍｍの地点よりもタイヤ径方向外側に配置され、
   タイヤ幅方向外側に位置する前記有機繊維保護層の外側端が、前記スチール保護層の外側端よりもタイヤ径方向外側に配置され、タイヤ幅方向内側に位置する前記有機繊維保護層の内側端が、前記スチール保護層の内側端よりもタイヤ径方向外側に配置されていることを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
2. 前記スチール保護層の内側端が、ノミナルリム径を基準としてタイヤ断面高さの０．３５倍以下の高さに配置されている請求項１に記載の空気入りラジアルタイヤ。
3. 前記有機繊維保護層の内側端が、ノミナルリム径を基準としてタイヤ断面高さの０．４５倍以下の高さに配置されている請求項１または２に記載の空気入りラジアルタイヤ。
4. 前記有機繊維保護層が少なくとも２層で構成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気入りラジアルタイヤ。

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