JP2019085052A - 重荷重用空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】ビード部の耐久性を向上する。【解決手段】ビードコア１２と、そのタイヤ径方向外側に配置されたビードフィラー１４と、ビードコアの周りをタイヤ軸方向内側から外側に巻き上げられたスチールコードを含むカーカスプライ１６と、カーカスプライをタイヤ径方向内側から覆うように設けられたスチールコードを含むチェーハー１８と、綿が練り込まれたゴムからなりビードコアとカーカスプライとの間に介在する補強シート２０と、を備える重荷重用空気入りタイヤである。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、重荷重用空気入りタイヤに関する。

トラックやバスなどに用いられる重荷重用空気入りタイヤにおいて、ビード部の耐久性を向上するために、ビードコアとカーカスプライとの間に補強シートとしてのフリッパーを介在させることが知られている。フリッパーは、ビード部全体の剛性を高めるとともに、ビードコアとカーカスプライとの擦れを防いでカーカスプライの損傷を抑制する。従来のフリッパーは、ナイロン繊維コードなどの有機繊維コードを引き揃えたものにゴムをトッピングしたものであり、その場合、ビード部の剛性を高めることはできるものの、角度を持つコードであるが故にフリッパー端（即ち、補強シートの端部）に歪みが集中して、故障の原因になることがある。

特許文献１には、スチールコードを含むカーカスプライとビードコアとの間に、短繊維を含むゴムからなるビードカバー（補強シート）を介在させることが記載されている。しかしながら、短繊維としては、カーボン繊維やアラミド繊維等の剛性の高いものが用いられており、綿を含有させることは記載されていない。

一方、特許文献２には、短繊維を含有させたゴムをビード部に設置することが記載されているが、ビードフィラーに相当するビード補強ゴム層に関するものであり、ビードコアとカーカスプライとの間に介在させる補強シートに関するものではない。

特開２００３−２３７３２４号公報 特開２００１−１３８７２０号公報

本発明の実施形態は、ビードコアとカーカスプライとの擦れを防ぐ補強シートを配設したものにおいて、補強シート端部での故障を抑制してビード部の耐久性を向上することができる重荷重用空気入りタイヤを提供することを目的とする。

本発明の実施形態に係る重荷重用空気入りタイヤは、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ビードフィラーと、前記ビードコアの周りをタイヤ軸方向内側から外側に巻き上げられたスチールコードを含むカーカスプライと、前記ビード部において前記カーカスプライをタイヤ径方向内側から覆うように設けられたスチールコードを含むチェーハーと、綿が練り込まれたゴムからなり前記ビードコアと前記カーカスプライとの間に介在する補強シートと、を備えたものである。

本発明の実施形態によれば、綿の練り込まれたゴムからなる補強シートにより、ビードコアとカーカスプライとの擦れを防ぐことができるとともに、該補強シートの端部での故障を抑制することができ、ビード部の耐久性を向上することができる。

一実施形態（実施例１）に係る空気入りタイヤのビード部の断面図である。 実施例２に係る空気入りタイヤのビード部の断面図である。 実施例３に係る空気入りタイヤのビード部の断面図である。 実施例４に係る空気入りタイヤのビード部の断面図である。 実施例５に係る空気入りタイヤのビード部の断面図である。

以下、実施形態について図面を参照して説明する。

本明細書において、タイヤ軸方向とは、タイヤ回転軸に平行な方向であって、タイヤ幅方向と同義であり、図において符号Ｙで示す。タイヤ軸方向内側とは、タイヤ軸方向においてタイヤ赤道面に近づく方向であり、図において符号Ｙｉで示す。タイヤ軸方向外側とは、タイヤ軸方向においてタイヤ赤道面から遠ざかる方向であり、図において符号Ｙｏで示す。また、タイヤ径方向（ラジアル方向）とは、タイヤ回転軸に垂直な方向であり、図において符号Ｚで示す。タイヤ径方向内側とは、タイヤ径方向においてタイヤ回転軸に近づく方向であり、図において符号Ｚｉで示す。タイヤ径方向外側とは、タイヤ径方向においてタイヤ回転軸から遠ざかる方向であり、図において符号Ｚｏで示す。

一実施形態に係る空気入りタイヤは、トラック又はバスに用いられる重荷重用タイヤであり、図示は省略するが、左右一対のビード部と、ビード部からタイヤ径方向外側に延びる一対のサイドウォール部と、左右のサイドウォール部のタイヤ径方向外方端部同士を連結するように両サイドウォール部間に設けられたトレッド部とを備える。本実施形態は、ビード部の構成に特徴があり、以下、図１を参照しながら、ビード部の構成について説明する。

図１に示すように、ビード部１０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１２と、該ビードコア１２のタイヤ径方向外側に配置されたゴム製のビードフィラー１４とが埋設されている。ビードコア１２は、この例では断面形状が六角形状をなすが、その他の多角形状でもよく、断面形状は特に限定されない。ビードフィラー１４は、ビードコア１２のタイヤ径方向外面からタイヤ径方向外側に向かって延びる硬質ゴム部材であり、先端ほど幅狭に形成されている。

空気入りタイヤには、一対のビード部１０間にまたがってトロイド状に延びるカーカスプライ１６が埋設されている。カーカスプライ１６は、不図示のトレッド部からサイドウォール部を通って延在し、ビード部１０において両端部が係止されている。カーカスプライ１６は、タイヤ周方向に対して略直交（８０°〜９０°）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なる。本実施形態では、プライコードはスチールコードであり、すなわち、カーカスプライ１６はスチールカーカスプライである。

カーカスプライ１６は、ビードコア１２の周りをタイヤ軸方向内側から外側に巻き上げられている。詳細には、カーカスプライ１６は、トレッド部から延びる本体部１６Ａがビードコア１２及びビードフィラー１４のタイヤ軸方向内側面に沿って配され、ビードコア１２の下側を通って外側に巻き上げられている（即ち、折り返されている）。そして、その巻き上げ部１６Ｂがビードコア１２及びビードフィラー１４のタイヤ軸方向外側面に沿って配されており、その先端（即ち、巻き上げ部１６Ｂの上端）が巻き上げ端１６ＢＥとなる。

ビード部１２におけるカーカスプライ１６の周りには、スチールコードを含むチェーハー１８が埋設されている。チェーハー１８は、カーカスプライ１６の折り返し部をタイヤ径方向内側から覆うように設けられている。

チェーハー１８は、スチールコードを用いた補強層（即ち、スチールチェーハー）であり、タイヤ周方向に対して例えば２０°〜５０°の傾斜角度で傾斜して配列したスチールコードに、トッピングゴムを被覆することで形成されている。チェーハー１８は、カーカスプライ１６の本体部１６Ａに沿ってビードコア１２のタイヤ軸方向内側に巻き上げられた内側部分１８Ａと、カーカスプライ１６の巻き上げ部１６Ｂに沿ってビードコア１２のタイヤ軸方向外側に巻き上げられた外側部分１８Ｂとからなる。

図１に示すように、ビードコア１２とカーカスプライ１６との間には、補強シート２０が介在している。補強シート２０は、ビードコア１２とカーカスプライ１６との擦れを抑制するシート状部材であり、フリッパーとして機能する。

補強シート２０は、ビードコア１２をタイヤ径方向内側から覆うように設けられており、ビードコア１２の下面側で折り返された断面Ｕ字状をなしている。補強シート２０のタイヤ軸方向内側部（即ち、内側への巻き上げ部）２０Ａは、ビードフィラー１４のタイヤ軸方向内側面に重ねられており、補強シート２０のタイヤ軸方向外側部（即ち、外側への巻き上げ部）２０Ｂは、ビードフィラー１４のタイヤ軸方向外側面に重ねられている。そのため、この例では、ビードコア１２のタイヤ軸方向外側では、補強シート２０の外側部２０Ｂ、カーカスプライ１６の巻き上げ部１６Ｂ、及びチェーハー１８の外側部分１８Ｂがこの順に重ねられている。また、ビードコア１２のタイヤ軸方向内側では、補強シート２０の内側部２０Ａ、カーカスプライ１６の本体部１６Ａ、及びチェーハー１８の内側部分１８Ａがこの順に重ねられている。

補強シート２０は、綿（ワタ）が練り込まれたゴムからなる綿入りゴムシートである。綿としては、綿花、木綿などが挙げられる。綿を練り込むことにより補強されるので、カーカスプライ１６を保護する効果を高めることができ、またビード部１０の剛性向上にもつながる。また、綿入りゴムからなる補強シート２０は、従来のフリッパーのように角度を持つコードからなるものではないので、補強シート２０の端部での故障を抑制することができ、ビード部１０の耐久性を向上することができる。また、綿はアラミド繊維等の他の短繊維と比べて安価であることから、補強性とコストのバランスに優れ、更には、石油外資源の天然素材であることから環境性にも優れる。

綿を練り込むゴムとしては、タイヤ用ゴム組成物として一般に用いられている各種ゴム組成物が挙げられ、特に限定されない。例えば、ゴム成分としては、天然ゴム（ＮＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）等のジエン系ゴムの１種又は２種以上が挙げられ、好ましくは天然ゴムを含むことである。ゴム組成物には、カーボンブラックなどの充填剤、亜鉛華、老化防止剤、硫黄、加硫促進剤などの各種添加剤を配合することができる。綿はゴム成分及び各種添加剤とともに混練され、これにより短繊維である綿がゴム中に分散してなる綿入りの未加硫ゴムが得られる。かかる未加硫ゴムをシート状に成形した上で、ビードコアを含む他のタイヤ部材と組み合わせてグリーンタイヤを成形し、常法に従い加硫成型することにより、空気入りタイヤが得られる。

補強シート２０における綿の含有量は、特に限定しないが、補強シート２０全体を１００質量％として、５〜１５質量％であることが好ましい。５質量％以上であることにより、補強シート２０の剛性を高めて、ビードコア１２とカーカスプライ１６との間の厚みを確保することが容易となる。また、１５質量％以下であることにより、補強シート２０の加工性を向上することができる。

補強シート２０のゴム硬度は、特に限定しないが、ＪＩＳ Ｋ６２５３−３に準拠した常温でのデュロメータＡ硬さが８０〜９０であることが好ましい。このような硬さを持つ補強シート２０を用いることにより、剛性を高めて、ビード部１０の耐久性を向上することができる。

補強シート２０の厚みは、特に限定されず、例えば１．０〜２．０ｍｍでもよい。

本実施形態では、図１に示すように、補強シート２０は、そのタイヤ軸方向外側端（即ち、外側部２０Ｂの上端（タイヤ径方向外端））２０ＢＥの高さが、カーカスプライ１６の巻き上げ端１６ＢＥの高さよりも低く設定されている。また、補強シート２０のタイヤ軸方向内側端（即ち、内側部２０Ａの上端）２０ＡＥの高さが、カーカスプライ１６の巻き上げ端１６ＢＥの高さよりも低く設定されている。これにより、補強シート２０の端部２０ＡＥ，２０ＢＥでの歪みをより効果的に抑制することができる。詳細には、補強シート２０による補強効果も考慮して次のように設定されることが好ましい。

補強シート２０のタイヤ軸方向外側端２０ＢＥのノミナルリム径Ｎからの高さ（即ち、タイヤ径方向距離）をＨ１とし、カーカスプライ１６の巻き上げ端１６ＢＥのノミナルリム径Ｎからの高さをＨ２とし、補強シート２０のタイヤ軸方向内側端２０ＡＥのノミナルリム径Ｎからの高さをＨ４とする。ここで、ノミナルリム径とは、ＪＡＴＭＡの規格で定められるリム径（リム径の呼び）である。

このとき、Ｈ１、Ｈ２及びＨ４が、下記条件（１）及び（２）を満足する。
（１） ０．３≦Ｈ１／Ｈ２≦０．８
（２） ０．３≦Ｈ４／Ｈ２≦０．９
すなわち、Ｈ２に対するＨ１の比を０．３〜０．８とし、かつ、Ｈ２に対するＨ４の比を０．３〜０．９にする。このような範囲内に設定することにより、補強シート２０による補強効果を高めながら、補強シート２０の端部２０ＡＥ，２０ＢＥでの歪みを効果的に抑制することができる。詳細には、Ｈ１／Ｈ２が０．３以上であることにより、補強シート２０による補強効果を高めることができ、またＨ１／Ｈ２が０．８以下であることにより、補強シート２０の外側端２０ＢＥとカーカスプライ１６の巻き上げ端１６ＢＥとの距離を確保して、歪み抑制効果を高めることができる。Ｈ４／Ｈ２が０．３以上であることにより、補強シート２０による補強効果を高めることができ、また、Ｈ４／Ｈ２が０．９以下であることにより、補強シート２０の内側端２０ＡＥとチェーハー１８の内側端２０ＡＥとの距離を確保して、歪み抑制効果を高めることができる。Ｈ１／Ｈ２は、より好ましくは０．４〜０．６であり、Ｈ４／Ｈ２は、より好ましくは０．４〜０．８である。

本実施形態では、また、図１に示すように、チェーハー１８は、そのタイヤ軸方向外側端（即ち、外側部分１８Ｂの上端）１８ＢＥの高さが、その内側に隣接するカーカスプライ１６の巻き上げ端１６ＢＥの高さよりも低く設定されている。また、チェーハー１８のタイヤ軸方向内側端（即ち、内側部分１８Ａの上端）１８ＡＥの高さが、カーカスプライ１６の巻き上げ端１６ＢＥの高さよりも高く設定されている。これにより、チェーハー１８の端部１８ＡＥ，１８ＢＥでの歪みをより効果的に抑制することができる。

詳細には、チェーハー１８のタイヤ軸方向外側端１８ＢＥのノミナルリム径Ｎからの高さをＨ３とし、チェーハー１８のタイヤ軸方向内側端１８ＡＥのノミナルリム径Ｎからの高さをＨ５として、Ｈ２、Ｈ３及びＨ５が下記条件（３）及び（４）を満足することが好ましい。
（３） ０．５≦Ｈ３／Ｈ２≦０．８
（４） １．１≦Ｈ５／Ｈ２≦１．３
すなわち、Ｈ２に対するＨ３の比を０．５〜０．８とし、かつ、Ｈ２に対するＨ５の比を１．１〜１．３にする。本実施形態のようにカースプライ１６とチェーハー１８がともにスチールコードからなる場合、ビード部１０では特にカーカスプライ１６の巻き上げ端１６ＢＥとチェーハー１８のタイヤ軸方向内側端１８ＡＥでの歪みが大きくなるが、上記条件（１）〜（４）を満足することにより、補強シート２０の端部２０ＡＥ，２０ＢＥでの歪みを抑制しつつ、カーカスプライ１６の巻き上げ端１６ＢＥ及びチェーハー１８の端部１８ＡＥ，１８ＢＥでの歪みも効果的に抑制することができる。Ｈ３／Ｈ２は、より好ましくは０．６〜０．７である。なお、Ｈ１とＨ３は一致していても、異なっていてもよい。

図１において、符号２２は、タイヤの内周面を構成する耐空気透過ゴム層としてのインナーライナーを示す。符号２４は、サイドウォール部におけるタイヤの外壁面を構成するサイドウォールゴムを示す。

本明細書における上記各寸法は、空気入りタイヤを正規リムに装着して正規内圧を充填した無負荷の正規状態でのものである。正規リムとは、ＪＡＴＭＡ規格における「標準リム」、ＴＲＡ規格における「Design Rim」、又はＥＴＲＴＯ規格における「Measuring Rim」である。正規内圧とは、ＪＡＴＭＡ規格における「最高空気圧」、ＴＲＡ規格における「TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES」に記載の「最大値」、又はＥＴＲＴＯ規格における「INFLATION PRESSURE」である。

本実施形態によれば、補強シート２０によりビードコア１２とカーカスプライ１６との擦れを防ぐことができる。また、補強シート２０が綿の練り込まれたゴムからなるため、補強シート２０のタイヤ軸方向外側端２０ＢＥでの故障を抑制することができる。そのため、ビード部１０の耐久性を向上することができる。

なお、以上説明したビード部１０の構成は、左右一対のビード部の両方に適用することが好ましいが、いずれか一方に適用してもよい。

上記実施形態の構成と効果を具体的に示すために、重荷重用空気入りラジアルタイヤ（サイズ：１１Ｒ２２．５）を試作し、ビード部の耐久性評価を行った、評価方法は以下のとおりである。

・ビード部耐久性：試作タイヤを２２．５×７．５０のリムに組み、９００ｋＰａの内圧を充填し、半径１．７ｍの表面が平滑なスチールドラム上にＪＡＴＭＡ基準荷重の２１０％で圧着し、速度４０ｋｍ／ｈで１６８時間走行させた。速度一定で、１６８時間毎に負荷荷重を１０％ずつ増やし、ビード部が破壊するまで走行させた。室温は４０℃に設定した。破壊するまでの時間について、比較例１を１００とした指数で表示した。数値が大きいほど、耐久性が良好である。

実施例１〜５及び比較例１に係るタイヤの構成を表１に示す。実施例１は図１に示すビード部構成を持つ例であり、補強シート２０としては、天然ゴムに充填剤としてのカーボンブラックを配合したタイヤ用ゴム組成物に綿を添加し混練した綿入りゴムを用いた。綿の含有量は１０質量％とし、綿入りゴムのゴム硬度は８５とした。また補強シート２０の厚みは１．５ｍｍとした。

実施例２は、図２に示すビード部構成を持つ例であり、実施例１に対して補強シート２０の外側端２０ＢＥの高さＨ１を低くしたものであり、その他は全て実施例１と同じである。

実施例３は、図３に示すビード部構成を持つ例であり、実施例１に対して補強シート２０の外側端２０ＢＥの高さＨ１を高くしたものであり、その他は全て実施例１と同じである。

実施例４は、図４に示すビード部構成を持つ例であり、実施例１に対して補強シート２０の内側端２０ＡＥの高さＨ４を低くしたものであり、その他は全て実施例１と同じである。

実施例５は、図５に示すビード部構成を持つ例であり、実施例１に対して補強シート２０の内側端２０ＡＥの高さＨ４を高くしたものであり、その他は全て実施例１と同じである。

比較例１は、図１に示す構成において、補強シート２０としてナイロンコードを含む従来のフリッパー（ＮＹフリッパー）を用いた例であり、補強シート２０以外は実施例１と同じ構成とした。

表１に示すように、従来のフリッパーを用いた比較例１に対し、本実施形態に係る実施例１〜５であると、ビード部の耐久性を大幅に向上することができた。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これら実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１０…ビード部、１２…ビードコア、１４…ビードフィラー、１６…カーカスプライ、１６ＢＥ…カーカスプライの巻き上げ端、１８…チェーハー、１８ＡＥ…チェーハーのタイヤ軸方向内側端、１８ＢＥ…チェーハーのタイヤ軸方向外側端、２０…補強シート、２０ＡＥ…補強シートのタイヤ軸方向内側端、２０ＢＥ…補強シートのタイヤ軸方向外側端、Ｎ…ノミナルリム径

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ビードフィラーと、
   前記ビードコアの周りをタイヤ軸方向内側から外側に巻き上げられたスチールコードを含むカーカスプライと、
   前記ビード部において前記カーカスプライをタイヤ径方向内側から覆うように設けられたスチールコードを含むチェーハーと、
   綿が練り込まれたゴムからなり前記ビードコアと前記カーカスプライとの間に介在する補強シートと、
   を備える重荷重用空気入りタイヤ。
2. 前記補強シートのタイヤ軸方向外側端のノミナルリム径からの高さＨ１と、前記カーカスプライの巻き上げ端のノミナルリム径からの高さＨ２と、前記補強シートのタイヤ軸方向内側端のノミナルリム径からの高さＨ４が、下記条件（１）及び（２）を満足する、請求項１に記載の重荷重用空気入りタイヤ。
   （１） ０．３≦Ｈ１／Ｈ２≦０．８
   （２） ０．３≦Ｈ４／Ｈ２≦０．９
3. 前記カーカスプライの巻き上げ端のノミナルリム径からの高さＨ２と、前記チェーハーのタイヤ軸方向外側端のノミナルリム径からの高さＨ３と、前記チェーハーのタイヤ軸方向内側端のノミナルリム径からの高さＨ５が、下記条件（３）及び（４）を満足する、請求項２に記載の重荷重用空気入りタイヤ。
   （３） ０．５≦Ｈ３／Ｈ２≦０．８
   （４） １．１≦Ｈ５／Ｈ２≦１．３
4. 前記補強シートにおける綿の含有量が５〜１５質量％である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の重荷重用空気入りタイヤ。

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