JP2016060409A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】チェーファのタイヤ内面側の巻き上げ端を起点としたクラックの発生を抑制し、耐久性に優れた空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】ビードコア１ａの回りで内側から外側に巻き上げられたカーカスプライ４と、ビードコア１ａの回りで外側から内側に巻き上げられたチェーファ６と、カーカスプライ４の内側に配置されたインナーライナーゴム５とを備える空気入りタイヤＴにおいて、カーカスプライ４とインナーライナーゴム５との間で、かつチェーファ６よりもインナーライナーゴム５側に、インナーライナーゴム５よりもモジュラスが高いスキージーゴム７が設けられ、スキージーゴム７は、チェーファ６の内側巻き上げ端６２Ｅを覆うように配置され、インナーライナーゴム５よりも厚みが大きい厚肉部７１と、厚肉部７１のタイヤ径方向内側及び外側にそれぞれ配置され、インナーライナーゴム５よりも厚みが小さい薄肉部７２，７３とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、ビードコアの回りで内側から外側に巻き上げられたカーカスプライと、ビードコアの回りで外側から内側に巻き上げられてカーカスプライを包むように配置されたチェーファとを備える空気入りタイヤに関する。

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タイヤでは、ビードコアの回りで巻き上げ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懸念があった。このため、下記特許文献１〜３に開示されるように、チェーファと呼ばれる補強部材をカーカスプライに沿って配置することが一般的に行われている。しかし、チェーファを配設していても、ビード部の張り出し変形に起因して耐久性が悪化することがあり、これを更に改善する余地があった。

図３は、ビード部の張り出し変形を説明する図である。走行時のタイヤにおいては、内圧と荷重が作用することによりサイドウォール部が大きく撓み、図のようにリムフランジ９１に沿ってビード部１が外側に張り出して変形する。このような張り出し変形がタイヤの転動に伴って繰り返されると、タイヤ内面を構成するインナーライナーゴム５が伸ばされ、チェーファ６のタイヤ内面側の巻き上げ端６２Ｅに大きな歪が作用し、それを起点としたクラックが発生しやすい。

特開２００５−２９７９２７号公報 特開平７−１９５９１８号公報 特開２０１３−１８８１６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、チェーファのタイヤ内面側の巻き上げ端を起点としたクラックの発生を抑制し、耐久性に優れた空気入り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、本発明の空気入りタイヤは、ビード部に埋設されたビードコアと、前記ビードコアのタイヤ径方向外側に配置されたゴムフィラーと、前記ビードコアの回りで内側から外側に巻き上げられたカーカスプライと、前記ビードコアの回りで外側から内側に巻き上げられて前記カーカスプライを包むように配置されたチェーファと、前記カーカスプライの内側に配置されたインナーライナーゴムとを備える空気入りタイヤにおいて、
前記カーカスプライと前記インナーライナーゴムとの間で、かつ前記チェーファよりも前記インナーライナーゴム側に、前記インナーライナーゴムよりもモジュラスが高いスキージーゴムが設けられ、
前記スキージーゴムは、前記チェーファの内側巻き上げ端を覆うように配置され、前記インナーライナーゴムよりも厚みが大きい厚肉部と、前記厚肉部のタイヤ径方向内側及び外側にそれぞれ配置され、前記インナーライナーゴムよりも厚みが小さい薄肉部とを備えるものである。

本発明の空気入りタイヤは、カーカスプライとインナーライナーゴムとの間で、かつチェーファよりもインナーライナーゴム側に、インナーライナーゴムよりもモジュラスが高いスキージーゴムが設けられている。本発明では、モジュラスの高いスキージーゴムの厚肉部でチェーファの内側巻き上げ端を覆っているため、インナーライナーゴムの伸びを抑制しつつ、チェーファの内側巻き上げ端での歪を効果的に低減できる。これにより、チェーファのタイヤ内面側の巻き上げ端を起点としたクラックの発生を抑制できる。また、スキージーゴムは、厚肉部のタイヤ径方向内側及び外側にそれぞれ薄肉部を備えるため、インナーライナーゴムの厚みを十分に確保することができるため、タイヤ内に充填された気体の透過を確実に阻止できる。

本発明の空気入りタイヤは、前記チェーファの内側巻き上げ端からタイヤ内面へ引いた垂線上において、前記スキージーゴムの厚みが前記インナーライナーゴムの厚みよりも大きい。かかる構成によれば、チェーファのタイヤ内面側の巻き上げ端を起点としたクラックの発生を抑制できる。

本発明の空気入りタイヤにおいて、前記ゴムフィラーは、前記ビードコアに隣接する下部フィラーと、その下部フィラーのタイヤ径方向外側に配置され、下部フィラーよりもゴム硬度が低い上部フィラーとで構成されており、前記下部フィラーと前記上部フィラーとの界面位置からタイヤ内面へ引いた垂線上において、前記スキージーゴムの厚みが前記インナーライナーゴムの厚みよりも小さいことが好ましい。

下部フィラーと上部フィラーの界面位置は、リムフランジの高さに近いため、この界面位置付近ではエアー充填時にインナーライナーゴムが大きく伸ばされる。よって、この界面位置付近ではインナーライナーゴムの厚みを大きくすることで、タイヤ内に充填された気体の透過を確実に阻止できる。

本発明の空気入りタイヤにおいて、リム基準線を基準として前記カーカスプライの巻き上げ端の高さの１．７〜１．９倍の高さにおいて、前記スキージーゴムの厚みが前記インナーライナーゴムの厚みよりも小さいことが好ましい。

リム基準線を基準としてカーカスプライの巻き上げ端の高さの１．７〜１．９倍の高さでは、エアー充填時にインナーライナーゴムが最も伸ばされる。よって、この高さ付近ではインナーライナーゴムの厚みを大きくすることで、タイヤ内に充填された気体の透過を確実に阻止できる。

本発明の空気入りタイヤの一例を示すタイヤ子午線断面図 ビード部を拡大して示す断面図 ビード部の張り出し変形を説明する図

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タイヤの一例であり、規定リム装着時におけるタイヤ子午線断面が示されている。規定リム装着時は、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、同じくＪＡＴＭＡに規定される単輪最大負荷能力に対応する最高空気圧をかけた時の状態を指す。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って踏面を構成するトレッド部３とを備える。ビード部１には、ゴム被覆したビードワイヤを積層巻回した収束体よりなる環状のビードコア１ａが埋設され、そのビードコア１ａのタイヤ径方向外側にゴムフィラー１ｂが配置されている。

カーカスプライ４は、一対のビード部１に配設されたビードコア１ａ間で延在し、そのビードコア１ａの回りで内側から外側に巻き上げられている。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は、カーカスプライ４の巻き上げ部が配置され、その先端が巻き上げ端４Ｅとなる。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プライコードを、トッピングゴムで被覆して形成されている。プライコードとしては、スチールコードや有機繊維コードが好適に使用される。

カーカスプライ４の内側には、タイヤＴの内周面を構成するインナーライナーゴム５が設けられている。インナーライナーゴム５は、タイヤ内に充填された気体の透過を阻止する機能を有する。また、サイドウォール部２では、カーカスプライ４の外側に、タイヤＴの外壁面を構成するサイドウォールゴム９が設けられている。

チェーファ６は、ビードコア１ａの回りで外側から内側に巻き上げられてカーカスプライ４の外側に配置されている。本実施形態のチェーファ６は、カーカスプライ４を包むように外側から内側に巻き上げられている。チェーファ６は、スチールコードを含んでなるスチールチェーファで構成されている。スチールコードは、タイヤ周方向に対して斜め（例えば、傾斜角度が２０〜５０°）に配列され、トッピングゴムで被覆されている。

ゴムフィラー１ｂは、ビードコア１ａに隣接する断面丸型の下部フィラー１１と、その下部フィラー１１のタイヤ径方向外側に配置され、下部フィラー１１よりもゴム硬度が低い上部フィラー１２とを有する。下部フィラー１１の上面は、タイヤ径方向外側に凸となる湾曲面で形成されている。上部フィラー１２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やチェーファ６の外側巻き上げ端６１Ｅよりもタイヤ径方向外側に配置されている。

ゴムフィラー１ｂとサイドウォールゴム９との間には、カーカスプライ４の巻き上げ端４Ｅとチェーファ６の外側巻き上げ端６１Ｅとを挟み込むようにして補強ゴム２０が設けられている。

カーカスプライ４とインナーライナーゴム５との間で、かつチェーファ６よりもインナーライナーゴム５側には、インナーライナーゴム５よりもモジュラスが高いスキージーゴム７（図１には不図示）が設けられている。スキージーゴム７は、インナーライナーゴム５の外側に沿って設けられ、カーカスプライ４又はチェーファ６の内側に隣接している。スキージーゴム７は、チェーファ６の内側巻き上げ端６２Ｅを覆うように配置されており、チェーファ６の内側巻き上げ端６２Ｅでの歪を低減して、内側巻き上げ端６２Ｅを起点としたクラックの発生を抑制できる。

スキージーゴム７は、インナーライナーゴム５よりも厚みが大きい厚肉部７１と、厚肉部７１のタイヤ径方向内側及び外側にそれぞれ配置され、インナーライナーゴム５よりも厚みが小さい内側薄肉部７２及び外側薄肉部７３とを備えている。チェーファ６の内側巻き上げ端６２Ｅは、厚肉部７１で覆われている。

スキージーゴム７の厚みは、チェーファ６の内側巻き上げ端６２Ｅの近傍が最も大きく、タイヤ径方向内側及び外側に向かうにつれて減少している。スキージーゴム７の厚みは、厚肉部７１においてインナーライナーゴム５の厚みより大きく、タイヤ径方向内側及び外側へ向かって徐々に減少して、内側薄肉部７２及び外側薄肉部７３においてインナーライナーゴム５の厚みよりも小さくなる。

本実施形態では、チェーファ６の内側巻き上げ端６２Ｅからタイヤ内面へ引いた垂線上において、スキージーゴム７の厚みがインナーライナーゴム５の厚みよりも大きくなっている。より具体的には、タイヤ内面に垂直な法線からなり、チェーファ６の内側巻き上げ端６２Ｅを通る基準線Ｌ１を想定したとき、この基準線Ｌ１上において、スキージーゴム７の厚みＹ１は、インナーライナーゴム５の厚みＸ１よりも大きい。すなわち、基準線Ｌ１は、厚肉部７１を横断している。

厚みＹ１に対する厚みＸ１の割合Ｘ１／Ｙ１は、０．６〜０．９であることが好ましい。すなわち、０．６≦Ｘ１／Ｙ１≦０．９の関係を満たすことが好ましい。また、インナーライナーゴム５の厚みＸ１は、１．２〜２．５ｍｍが好ましい。スキージーゴム７の厚みＹ１は、１．８〜３．０ｍｍが好ましい。

０．６＞Ｘ１／Ｙ１であると、インナーライナーゴム５の厚みＸ１が小さすぎて、タイヤ内に充填された気体の透過を阻止できずに酸化劣化のおそれがある。一方、Ｘ１／Ｙ１＞０．９であると、スキージーゴム７の厚みＹ１が小さすぎて接着性が悪くなりクラックが生じるおそれがある。

本実施形態では、下部フィラー１１と上部フィラー１２との界面位置１３からタイヤ内面へ引いた垂線上において、スキージーゴム７の厚みがインナーライナーゴム５の厚みよりも小さくなっている。より具体的には、タイヤ内面に垂直な法線からなり、下部フィラー１１と上部フィラー１２との界面位置１３を通る基準線Ｌ２を想定したとき、この基準線Ｌ２上において、スキージーゴム７の厚みＹ２は、インナーライナーゴム５の厚みＸ２よりも小さくなっている。すなわち、基準線Ｌ２は、内側薄肉部７２を横断している。なお、界面位置１３は、下部フィラー１１と上部フィラー１２との界面のタイヤ幅方向内側端とする。

厚みＹ２に対する厚みＸ２の割合Ｘ２／Ｙ２は、１．２〜１．５であることが好ましい。すなわち、１．２≦Ｘ２／Ｙ２≦１．５の関係を満たすことが好ましい。また、インナーライナーゴム５の厚みＸ２は、１．８〜３．０ｍｍが好ましい。スキージーゴム７の厚みＹ１は、１．２〜２．５ｍｍが好ましい。

１．２＞Ｘ２／Ｙ２であると、インナーライナーゴム５の厚みＸ２が小さすぎてタイヤ内に充填された気体の透過を阻止できずに酸化劣化のおそれがある。一方、Ｘ２／Ｙ２＞１．５であると、インナーライナーゴム５の厚みＸ２が大きすぎてコスト面で不利となる。

本実施形態では、リム基準線ＮＬを基準としてカーカスプライ４の巻き上げ端４Ｅの高さｈ１の１．７〜１．９倍の高さｈ２において、スキージーゴム７の厚みがインナーライナーゴム５の厚みよりも小さくなっている。より具体的には、タイヤ内面に垂直な法線からなり、リム基準線ＮＬを基準として高さｈ２に位置するタイヤ内面を通る基準線Ｌ３を想定したとき、この基準線Ｌ３上において、スキージーゴム７の厚みＹ３は、インナーライナーゴム５の厚みＸ３よりも小さくなっている。すなわち、基準線Ｌ３は、外側薄肉部７３を横断している。

厚みＹ３に対する厚みＸ３の割合Ｘ３／Ｙ３は、１．２〜２．０であることが好ましい。すなわち、１．２≦Ｘ３／Ｙ３≦２．０の関係を満たすことが好ましい。また、インナーライナーゴム５の厚みＸ３は、２．０〜３．０ｍｍが好ましい。スキージーゴム７の厚みＹ３は、１．０〜２．５ｍｍが好ましい。

１．２＞Ｘ３／Ｙ３であると、インナーライナーゴム５の厚みＸ３が小さすぎてタイヤ内に充填された気体の透過を阻止できずに酸化劣化のおそれがある。一方、Ｘ３／Ｙ３＞２．０であると、インナーライナーゴム５の厚みＸ３が大きすぎてコスト面で不利となる。

なお、インナーライナーゴム５とスキージーゴム７の合計の厚みは、３．０〜５．５ｍｍが好ましい。

スキージーゴム７のモジュラスは、インナーライナーゴム５のモジュラスよりも高くなっている。ここでのモジュラスは、ＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠し、ダンベル３号を用いてサンプルを作製して引張試験を行い、３００％伸張時のモジュラス（Ｍ３００）（ＭＰａ）を測定した値である。インナーライナーゴム５のモジュラスＭ３００ｉとスキージーゴム７のモジュラスＭ３００ｓとは、５．０≦Ｍ３００ｓ／Ｍ３００ｉ≦７．０の関係を満たすことが好ましい。すなわち、スキージーゴム７のモジュラスＭ３００ｓは、インナーライナーゴム５のモジュラスＭ３００ｉの５．０〜７．０倍であることが好ましい。スキージーゴム７とインナーライナーゴム５のモジュラスがこの関係を満たすとき、チェーファ６の内側巻き上げ端６２Ｅでの歪を低減する効果が高く、インナーライナーゴム５の伸びを抑制する効果も高い。

本発明の空気入りタイヤは、スキージーゴムとインナーライナーゴムの厚み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。

本発明に係る空気入りタイヤは、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タイヤとして有用である。

以下、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２７５／８０Ｒ２２．５ １５１Ｊであり、ＪＡＴＭＡに規定されるサイズのリムに装着した。

耐久性試験では、内圧９００ｋＰａ及び速度４０ｋｍ／ｈの条件下において、タイヤをスチールドラム上で走行させ、荷重をＪＡＴＭＡ正規条件の２１０％として１６８時間走行させ、１６８時間毎に荷重を１０％ずつ増加させていき、ビード部に故障が発生したときの走行距離を評価した。比較例１の結果を１００としたときの指数で示し、数値が大きいほど耐久性に優れていることを示す。

比較例１
インナーライナーゴムの厚みとスキージーゴムの厚みを一定としたものを比較例１とした。インナーライナーゴムの厚みＸをスキージーゴムの厚みＹの０．７倍とした。スキージーゴムのモジュラスＭ３００ｓをインナーライナーゴム５のモジュラスＭ３００ｉの６倍とした。評価結果を表１に示す。

比較例２
インナーライナーゴムの厚みとスキージーゴムの厚みを表１のようにしたものを比較例２とした。スキージーゴムのモジュラスＭ３００ｓをインナーライナーゴムのモジュラスＭ３００ｉの０．５倍とし、スキージーゴムのモジュラスをインナーライナーゴムのモジュラスよりも低くした。評価結果を表１に示す。

比較例３
インナーライナーゴムの厚みとスキージーゴムの厚みを表１のようにしたものを比較例３とした。すなわち、スキージーゴムの厚肉部と薄肉部を逆に配置した。スキージーゴムのモジュラスＭ３００ｓをインナーライナーゴム５のモジュラスＭ３００ｉの６倍とした。評価結果を表１に示す。

実施例１及び２
インナーライナーゴムの厚みとスキージーゴムの厚みを表１のようにしたものを実施例１及び２とした。スキージーゴムのモジュラスＭ３００ｓをインナーライナーゴム５のモジュラスＭ３００ｉの６倍とした。評価結果を表１に示す。

表１の結果から以下のことが分かる。実施例１及び２の空気入りタイヤは、比較例１と比較して、耐久性に優れる。比較例２のようにスキージーゴムのモジュラスをインナーライナーゴムのモジュラスよりも低くすると、耐久性が悪化した。インナーライナーゴムの厚みとスキージーゴムの厚みの関係を比較例３のようにすると、チェーファの内側巻き上げ端での歪が大きくなり耐久性が悪化した。

４ カーカスプライ
５ インナーライナーゴム
６ チェーファ
６２Ｅ チェーファの内側巻き上げ端
１１ 下部フィラー
１２ 上部フィラー
１３ 界面位置

Claims (4)

1. ビード部に埋設されたビードコアと、前記ビードコアのタイヤ径方向外側に配置されたゴムフィラーと、前記ビードコアの回りで内側から外側に巻き上げられたカーカスプライと、前記ビードコアの回りで外側から内側に巻き上げられて前記カーカスプライを包むように配置されたチェーファと、前記カーカスプライの内側に配置されたインナーライナーゴムとを備える空気入りタイヤにおいて、
   前記カーカスプライと前記インナーライナーゴムとの間で、かつ前記チェーファよりも前記インナーライナーゴム側に、前記インナーライナーゴムよりもモジュラスが高いスキージーゴムが設けられ、
   前記スキージーゴムは、前記チェーファの内側巻き上げ端を覆うように配置され、前記インナーライナーゴムよりも厚みが大きい厚肉部と、前記厚肉部のタイヤ径方向内側及び外側にそれぞれ配置され、前記インナーライナーゴムよりも厚みが小さい薄肉部とを備えることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記チェーファの内側巻き上げ端からタイヤ内面へ引いた垂線上において、前記スキージーゴムの厚みが前記インナーライナーゴムの厚みよりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記ゴムフィラーは、前記ビードコアに隣接する下部フィラーと、その下部フィラーのタイヤ径方向外側に配置され、下部フィラーよりもゴム硬度が低い上部フィラーとで構成されており、
   前記下部フィラーと前記上部フィラーとの界面位置からタイヤ内面へ引いた垂線上において、前記スキージーゴムの厚みが前記インナーライナーゴムの厚みよりも小さい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. リム基準線を基準として前記カーカスプライの巻き上げ端の高さの１．７〜１．９倍の高さにおいて、前記スキージーゴムの厚みが前記インナーライナーゴムの厚みよりも小さいことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の空気入りタイヤ。
   
   
   

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