JP2721359B2 - ビート部耐久性に優れる空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 空気入りラジアルタイマのビード部耐久性は、この種
のタイヤのうちとくにトラック、バスなどの使途に供さ
れる、重荷重用空気入りラジアルタイヤにおいてとくに
強く要請され、それと云うのは、使用条件が厳しいだけ
でなく、トレッドゴムの摩滅の度毎にそのリキャップ更
生のための台タイヤとして第三にわたるライフサイクル
を全うするを要するからである。

（従来の技術） 台タイヤとしての適否検査で検出されるこの種のタイ
ヤのビード部故障は、カーカスプライの巻上げ端の近傍
とくにタイヤの径方向外側で大きい引張り歪を生じたこ
とが主要因で、そこにゴム疲労、ひいてはセパレーショ
ンに至っているものが多い。

ビード部耐久性向上のためには、上記歪の緩和を図
り、またゴム疲労による亀裂の伸展を抑制するための補
強材の付加によるを例としていたが、このような付加は
生産性を害し、またコストの増加や発熱などの不利を伴
う。

（発明が解決しようとする課題） 一般に上掲のようにトラック、バスなどに用いる重荷
重用空気入りラジアルタイヤは、一対のビード部及びサ
イドウオール部と両サイドウオール部間にまたがるトレ
ッド部とからなり、ビード部の一方から他方へわたって
延在するコードのラジアル配列プライよりなるカーカス
をボディ補強としてそなえ、カーカスはそのうち少なく
とも１プライを、ビード部のビードコアをタイヤの内側
から外側へ向け巻上げたターン・アップ構造とするのが
基本となし、このようなカーカスの巻上げ端が、ビード
部耐久性を左右するところ、そこに対して直接に講じら
れた従来の対策は、いわゆる糊塗的であって実効にも乏
しい。

そこで重車両用の使途、つまり再三にわたる摩耗ライ
フのリキャップによる更新のための台タイヤとして適合
し得るようなビード部耐久性の向上を、特別な補強材の
使用を必要とせずして有利に実現することができる、カ
ーカスプロフィルについての研究開発を進め、この発明
に到達したものである。

（課題を解決するための手段） ビード部耐久性を支配するカーカスプライの巻上げ端
は、カーカスに働くタイヤの充てん内圧によって引抜き
方向の力を受けるとともにタイヤのサイドウオール部か
らビード部にかけて曲げ力も働くことから、巻上げ端に
面しているゴムには大きい引張り歪が作用することがビ
ード部故障の原因であり、従ってこの引張り歪を低減す
る圧縮応力を該ゴム中に導入（この圧縮応力を生起する
ことで引張り歪を低減する効果を生じ従って実際には引
張り応力が残る。）することに関する新しい観点に立脚
してこの発明は以下の構成を課題の解決手段とするもの
である。

すなわちこの発明は、一対のビード部及び一対のサイ
ドウォール部と、両サイドウォール部にまたがるトレッ
ド部とからなり、これら各部をビード部内に埋設したビ
ードコア相互間にわたって補強する１プライ以上のラジ
アル配列コードプライより成るカーカスを備え、カーカ
スは少なくとも１プライがビードコアの周りにタイヤ内
側から外側へ向け巻上げたターン・アップ構造に成り、
カーカスの内面にインナーライナを有する空気入りラジ
アルタイヤにおいて、 リムに組付けたタイヤに該タイヤの標準内圧の５％の
空気圧を充てんした荷重無負荷状態のタイヤ及びリム組
立体におけるタイヤの放射方向断面におけるカーカスパ
スライン上の、プライ巻上げ端のリム径ライン（RL）か
ら測った高さ（ｈ）に相当する高さ位置の近傍における
カーカスはその内面側に上記インナーライナのゴム厚肉
部を有し、 このゴム厚肉部の配置によりカーカスパスラインが、
プライ巻上げ端に向かって凸状に迂曲する曲率変化域
（ｖ）を形成するカーカスプロファイルを有し、 上記標準内圧の充てん下に曲率変化域（ｖ）をカーカ
スの曲げ変形の誘導部としてより大きなカーカス曲げ変
形を生じさせ、この大きな曲げ変形によりプライ巻上げ
端近傍のゴムに圧縮応力を生起させるカーカスを備える
ことを特徴とする、ビード部耐久性に優れる空気入りラ
ジアルタイヤである。

ここにこの発明について、インナーライナ５のゴム厚
肉部５′が、インナーライナ全体の平均厚さに対し1.7
〜８倍の範囲内に厚みを有すること、より好ましくはイ
ンナーライナ５のゴム厚肉部５′が、インナーライナ全
体の平均厚さに対し２〜４倍の範囲内の厚みを有するこ
とが有効である。

またこの発明を実施するに当り、 カーカスパスラインの曲率変化域ｖが、これと隣り合
い曲率変化域ｖの曲率より小さな曲率の曲線からなる隣
接領域ｗと滑らかに連なり、該隣接領域ｗの曲線はタイ
ヤの内側に曲率中心を有すること、 カーカスパスラインの曲率変化域ｖが、ビードコアに
対し曲率変化域ｖより遠く位置してタイヤの外側に曲率
中心を有する曲線からなる隣接領域ｗ′と変曲点を介し
て滑らかに連なるものであること、 カーカスパスラインの曲率変化域ｖが、リム径ライン
RLからのカーカスパスライン最大高さＨの８％に相当す
る垂直距離ｇを、巻上げ端高さｈの上下にわたって隔て
るパスライン区域内に位置し、曲率変化域ｖは該区域内
のパスラインに沿って10mm以内の隔たりｌをおく２点
Ｍ、Ｎ間にわたり延びるものであること、 カーカスパスライン上の点Ｍ及び点Ｎそれぞれにおけ
る接線m,m′と接線n,n′との交角θが５〜90゜であるこ
と、 カーカスパスラインの曲率変化域ｖに連なる隣接領域
ｗのうちビードコアに対しより遠く位置する隣接領域ｗ
が、カーカスパスラインの最大高さＨの12〜24％に相当
する垂直距離（ｊ〜ｉ）をカーカスプライ巻上げ端の高
さｈから隔てるパスライン上の点ｋに至る間に、1/500
（mm^-1）以内の曲率をとる領域を有し、該領域のパスラ
イン長さがカーカスパスライン最大高さＨの12％以上で
あること、そして ビードコアに対し曲率変化域ｖより遠く位置する隣接
領域ｗ′を、カーカスパスラインの最大高さＨの24％に
相当する垂直距離ｉをカーカスプライ巻上げ端高さｈか
ら隔てるパスライン上の点に至るパスライン第２区域内
に位置する２点Ｐ、Ｑ間に設けること、 より好ましくは、ビードコアに対し曲率変化域ｖより
遠く位置する隣接領域ｗ′を、カーカスパスラインの最
大高さＨの12％に相当する垂直距離ｊをカーカスプライ
巻上げ端高さｈから隔てるパスライン上の点に至るパス
ライン第２区域内に位置する２点Ｐ、Ｑ間に設けること
が有用である。

この発明に従いカーカスプライの折返し部そのもので
はなくしてコードのラジアル配列プライの一方のビード
部から他方のビード部にわたる、カーカスパスラインの
トロイド状をなすカーカスプロファイルの特異形状によ
って、カーカスプライの折返し端の近傍ゴムに生じる引
張り歪の低減を図ることの新規発想の下では、従来の強
化対策に用いた補強材をビード部故障の回避のために付
加する必要はない。

尚、カーカス形状の測定に関し横積みなどによるくせ
を除くために、正規内圧充てん後に約24時間は放置し、
より好ましくは、１時間程度60km/h空車時程度の荷重下
に走行させた後測定すべきである。

さて第１図〜第５図および第７図、第８図に、この発
明による空気入りラジアルタイヤのカーカスプロファイ
ルを例示した。

各図において１はビード部、２はサイドウオール部、
３はトレッド部であり、４はカーカス、５はインナライ
ナ、５′はそのゴム厚肉部、６はビードコア、７はベル
ト、９はウエッジゴム、そして８はリムをあらわすが、
各図ともタイヤをリム組した荷重無負荷状態のタイヤ及
びリム組立体にて標準内圧の５％の内圧を充てんした自
立姿勢でのタイヤの放射方向断面を左半ないしはその要
部について示し、ここで第１図〜第３図および第５図に
ついてカーカス４は太実線により簡略図解し、またビー
ドチェーファ、スティフナなどの一般的ビード補強部材
の図示は省略し、さらにインナライナ５については場合
により一部を省略した。

図１においてカーカス４に用いるコードのラジアル配
列プライは、ビードコア６のまわりにタイヤの内側から
外側へ巻上げ、その巻上げ端のビードベースすなわちリ
ム径ラインRLから測った高さをｈであらわすものとし
て、この発明に従うタイヤは、第８図に例示するよう
に、上記プライ巻上げ端高さｈに対応する位置の近傍に
インナーライナ５のゴム厚肉部５′を位置させるものと
して、これらにより上記タイヤのカーカスパスラインが
何れも上記プライ巻上げ端に向って迂曲する曲率変化域
ｖを形成する。

代案としてのタイヤは、第４図、第７図に例示するよ
うに、カーカス４のパスライン上の、プライ巻上げ端高
さｈに対応する位置の近傍におけるカーカス４の内面側
に配置した凸レンズ形断面のウエッジゴム９を有する。

上述した曲率変化域ｖは、先に述べたタイヤの自立姿
勢（第１図（ｂ）の実線参照）で第１図（ａ），（ｂ）
に示したようにプライの巻上げ端に向ってタイヤの内面
から見て凹む形状を呈するが、第１図（ｂ）にて破線で
示す標準内圧の充てん下には、この内圧に基くタイヤの
膨満変形につれてカーカス４のパスラインが滑らかに連
続するような変形をし、その結果プライの巻上げ端の近
傍のビード部１内に圧縮応力が生起し引張歪を低減す
る。

この圧縮応力は、内圧充てん無負荷状態での引張り歪
を低減するのでタイヤの走行時にビード部のプライ巻上
げ端における引張り歪の有効な低減がもたらされて、ビ
ード部故障が適切に回避されるわけである。

また巻上げ端高さｈと同様に測ったカーカス４のパス
ライン最大高さをＨであらわすものとして、第１図の例
では、巻上げ端高さｈの上下にわたって、最大高さＨの
８％に相当する垂直距離ｇをへだてる第１のパスライン
区域内で、パスラインに沿って10mm以内の隔りｌをおく
２点M,N間に、カーカスパスラインの曲率変化域ｖを位
置させるのであり、ここで点Ｍ及びＮにおけるカーカス
４のパスラインの接線ｍ−ｍ′及びｎ−ｎ′がリム径ラ
インRLとなす角θ_Ｍとθ_Ｎとの角度差すなわち接線ｍ−
ｍ′とｎ−ｎ′との交角θは５〜90゜であることがのぞ
ましい。

第２図には曲率変化域ｖの、ビードコア６からより遠
い隣接領域ｗについて、カーカスパスラインの最大高さ
Ｈの12〜24％に相当する垂直距離j,i（第１図（ａ）参
照）を巻上げ端高さｈから距てるパスライン上の点Ｋに
至る間に、1/500（mm^-1）以内の曲率をとる領域を有
し、その領域のパスライン長さがカーカスパスライン最
大高さ（Ｈ）の12％以上とした場合を示す。

この例でもビード部１のプライ巻上げ端近傍のゴムに
圧縮応力を生起し、引張り歪を低減するのは、第１図の
場合と同様である。

次に第３図ではやはり曲率変化域ｖのビードコア６か
らより遠い隣接領域ｗ′が、カーカスパスラインの最大
高さＨの12％に相当する垂直距離ｊ（第１図（ａ）参
照）を巻上げ端高さｈから距てる点に至るパスライン第
２区域内に位置する点P,Q間で、タイヤの外側に曲率中
心を有するものとした場合であって、やはり第１図の場
合と同様、ビード部１のプライ巻上げ端の近傍に圧縮応
力を生起し引張り歪を低減するのは第３図（ｃ）に示す
ところから明らかである。

このようにカーカスパスラインに簡便かつ確実に曲率
変化域ｖを形成するという手法を採用することにより、
ビード部に特別な補強材の使用を必要とせず、ビード部
耐久力を向上させることができるのでタイヤの品質上も
また生産性の面でのメリットは大きい。

（作 用） この発明による曲率変化域ｖを含む特異のカーカスプ
ロファイルは、この発明に従い第４図、第５図及び第７
図に示すようにカーカス４のタイヤ内面側に予め曲率変
化率ｖに対応して断面凸レンズ状のウエッジゴム９を配
置し、また第８図のように曲率変化域ｖに対応した位置
に局部的に厚さの異なるゴム厚肉部５′を形成したイン
ナライナ５を使用して、タイヤの成形加硫の際モールド
内壁からタイヤ回転軸方向内側のカーカスプライまで、
またはタイヤ内壁までのゴムゲージの分布を制御するこ
とで実現できる。それというのも加硫時のいわゆる“ゴ
ム流れ”によるカーカスラインの変動、ばらつきはウエ
ッジゴム９またはゴム厚肉部５′により厳密に抑制する
ことができるからである。

またカーカスパスラインの曲率変化域ｖに対応する位
置にて加硫用ブラダーにブラダーの周上で連続した突条
を設けることによりカーカスのパスラインに第６図に示
すような曲率変化域ｖを得ることもできる。

かくして得られた、空気入りタイヤの標準内圧の５％
の内圧を充てんした自立姿勢で、その放射方向断面にお
けるカーカスプロファイルが、タイヤ内面から見て、通
常は一連りの曲線によって形成される基本のカーカスパ
スラインから局部的に迂曲する、凹部を呈するカーカス
パスラインの曲率変化域ｖを有している。この凹部はタ
イヤに正規内圧を充てんしたときのカーカス及びこれに
付随するゴムの曲げ変形を誘導してこの凹部に曲げ変形
を集中的に生じさせることにより大きな圧縮応力を生起
させ、カーカス４の巻上げ端に面するビード部１のゴム
中に生じる引張り歪を相殺的に低減させ、従ってビード
部耐久性向上を達成する。

ここに変形を集中させるにはカーカスパスラインが上
記凹部においてその他の部分に比べて著しく大きな曲率
に成っている必要があり、カーカスに沿った長さが10mm
以下の距りをおく２点M,Nでのカーカスパスラインの接
線ｍ−ｍ′,n−ｎ′がリム径ラインRLに対してなす角度
差が５度以上である部分が存在していなければならな
い。

また凹部に集中させたタイヤの変形の効果でプライ巻
上げ端に生ずる引張り歪を低減させるには、凹部とプラ
イ端部とが十分近接していなければならない。つまり第
１図〜第３図のように、リム径ラインRLからとったプラ
イ巻上げ端高さｈよりカーカスラインの最大高さＨの±
８％の範囲の高さ、ｈ−ｇからｈ＋ｇの高さにあるカー
カスパスライン上に上述の凹部が存在していなければな
らない。

ところで上述の凹部の曲率が他の部分に比べて十分に
大きくても、これを広範囲にわたらせると、タイヤに標
準内圧を充てんしたときに期待するような変形の集中が
得られない。

従って凹部よりタイヤ回転軸の側ならびにタイヤトレ
ッドの側には、曲率の小さい部分が存在する必要があ
る。しかしながらカーカスプライ近傍に配した凹部より
タイヤ回転軸の側にはスティフナやチェーファ等の補強
部材が配置されているため剛性が大きく、この位置での
カーカスプロファイルは空気充てんによるタイヤの変形
には大きな影響を受けない。従って第１図のようにカー
カスパスラインの凹部に近接し、これよりタイヤ踏面の
側の部分においてカーカスラインの最大高さＨの12％以
上の十分な長さにわたって、カーカスパスラインの曲率
半径が500mm以上で、十分に曲率が小さいようにするこ
とがのぞましい。

また上述の曲率半径が小さい部分のかわりにタイヤ内
面から見てカーカスプライが凸部を形成する部分を有し
ていても、同様に空気充てんによるタイヤの変形を凹部
に集中させてカーカスプライ端部の歪を低減させること
により、ビード部の耐久性を向上させることができる。

つまり、第３図のように凹部よりタイヤ放射方向外側
であり、かつリム径ラインRLよりとったカーカスプライ
端高さｈよりタイヤ踏面の側にカーカスラインの最大高
さＨの24％、タイヤ回転軸の側にＨの８％の範囲の高
さ、望ましくは踏面の側にＨの12％、タイヤ回転軸の側
にＨの８％の範囲の高さにて、タイヤ内面から見てカー
カスプライ４が凸部を形成していることも効果的であ
る。

またケースラインの変動を十分に抑制するにはインナ
ライナの平均厚さの1.7倍から８倍、望ましくは２倍か
ら４倍の厚さを凹部近傍に有することも一層のぞまし
い。

（実施例） 実施例１ さて第４図にこの発明の実施例を示したようにナイロ
ンチェーファ２枚、ワイヤーチェーファ１枚を有するラ
グパターンタイヤ（サイズ10.00 R20）において、リム
径ラインRLからのカーカスラインの最大高さＨ＝233m
m、プライ端高さｈ＝66.5mmであり、カーカスパスライ
ン上で高さ72mm（ｈ＋0.024H）と65.5mm（ｈ−0.004H）
とに位置する、長さ7mmをへだてた２点M,Nにおけるカー
カスパスラインの接線のリム径ラインRLに対する角度差
が6.0゜であり、このカーカスプライのタイヤ内面から
見て凹部を形成する部分に隣接してこの部分よりタイヤ
踏面の側のカーカスパスラインが長さ30mm（0.129H）に
わたり事実上直線状であり、一方カーカスプライとこれ
に隣接するナイロンチェーファとの間に幅20mm、最大厚
さ2mmであるレンズ状ゴムを配置したタイヤを試作し、
ドラム走行テストにおいてビード部耐久性を試験したと
ころ、従来方式の自然平衡形状カーカスプロファイルの
タイヤに比べて走行距離が約16％増加した。

実施例２ 第５図のようにやはりナイロンチェーファ２枚、ワイ
ヤーチェーファ１枚を有するリブパターンタイヤ（サイ
ズ10.00R20）において、リム径ラインRLからのカーカス
ラインの最大高さＨ＝241mm、プライ端高さｈ＝67mmで
あり、カーカスパスライン上で高さ65.7mm（ｈ−0.005
H）と59.2mm（ｈ−0.032H）とに位置して長さ7.8mmをへ
だてた２点M,Nにおけるカーカスパスラインの接線のタ
イヤ回転軸に対する角度の差が14゜であり、このカーカ
スプライのタイヤ内面から見て凹部を形成する部分に近
接してこの部分よりタイヤ踏面の側で高さ90mm（ｈ＋0.
099H）までのカーカスプライがタイヤ内面から見たとき
に凸部を形成し一方インナライナのタイヤ軸方向内側に
幅20mm、最大厚さ2.7mmである断面凸レンズ状のウエッ
ジゴムを有するタイヤを試作し、ドラム走行テストにお
いてビード部耐久性を試験したところ、従来方式の自然
平衡形状のタイヤに比べて走行距離が約15％増加した。

実施例３ 第８図のようにナイロンチェーファ２枚、ワイヤーチ
ェーファ１枚を有するリブパターンタイヤ（サイズ10.0
0R20）において、リム径ラインRLからのカーカスライン
の最大高さＨ＝241mm、プライ端高さｈ＝67mmであり、
カーカスパスライン上で高さ68.3mm（ｈ＋0.005H）と6
2.8mm（ｈ−0.017H）とに位置する長さ6mmをへだてた２
点M,Nにおけるカーカスパスラインの接線のリム径ライ
ンRLに対する角度の差が６゜であり、このカーカスプラ
イがタイヤ内面から見てインナーライナ５のゴム厚肉部
５′により凹部を形成する部分に近接してこの部分より
タイヤ踏面の側で高さ95mm（ｈ＋0.116H）までのカーカ
スプライがタイヤ内面から見たときに凸部を形成してい
るタイヤを試作し、ドラム走行テストにおいてビード部
耐久性を試験したところ、従来方式の自然平衡形状のタ
イヤに比べて走行距離が約18％増加した。

実施例４ 第７図のようにナイロンチェーファ２枚、ワイヤーチ
ェーファ１枚を有するブロックパターンタイヤ（サイズ
11/70R22.5）において、リム径ラインRLからのカーカス
ラインの最大高さＨ＝165.5mm、プライ端高さｈ＝34mm
であり、カーカスパスライン上で高さ46.3mm（ｈ＋0.07
4H）と42.1mm（ｈ＋0.049H）とにある長さ5.2mmをへだ
てた２点M,Nにおけるカーカスパスラインの接線のリム
径ラインRLに対する角度の差が8.5゜であり、このカー
カスプライのタイヤ内面から見て凹部を形成する部分に
近接してこの部分よりタイヤ踏面の側のカーカスパスラ
インが長さ22mm（0.133H）にわたり事実上直線状であ
り、２枚のチェーファの間に幅20mm最大厚さ2.5mmのレ
ンズ状補強ゴムを配置したタイヤを試作し、ドラム走行
テストにおいてビード部耐久性を試験したところ、従来
方式の自然平衡形状のタイヤに比べて走行距離が約12％
増加した。

（発明の効果） この発明によれば重荷重用ラジアルタイヤの再三の更
新による、再生ライフサイクルの伸長に必要な優れたビ
ード部耐久性が確保される。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図はこの発明に従うカーカスパスラインを
例示したタイヤ断面図であり、 第４図、第５図および第７図、第８図は実施例のタイヤ
断面図、 第６図は別の具体例のタイヤ断面図である。 １……ビード部、２……サイドウオール部 ３……トレッド部、４……カーカス ５……インナライナ、５′……ゴム厚肉部 ６……ビードコア、７……ベルト ８……リム、９……ウエッジゴム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−47203（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−194904（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−283002（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−42706（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−99501（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−98602（ＪＰ，Ｕ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一対のビード部及び一対のサイドウォール
   部と、両サイドウォール部にまたがるトレッド部とから
   なり、これら各部をビード部内に埋設したビードコア相
   互間にわたって補強する１プライ以上のラジアル配列コ
   ードプライより成るカーカスを備え、カーカスは少なく
   とも１プライがビードコアの周りにタイヤ内側から外側
   へ向け巻上げたターン・アップ構造に成り、カーカスの
   内面にインナーライナを有する空気入りラジアルタイヤ
   において、 リムに組付けたタイヤに該タイヤの標準内圧の５％の空
   気圧を充てんした荷重無負荷状態のタイヤ及びリム組立
   体におけるタイヤの放射方向断面におけるカーカスパス
   ライン上の、プライ巻上げ端のリム径ライン（RL）から
   測った高さ（ｈ）に相当する高さ位置の近傍におけるカ
   ーカスはその内面側に上記インナーライナのゴム厚肉部
   を有し、 このゴム厚肉部の配置によりカーカスパスラインが、プ
   ライ巻上げ端に向かって凸状に迂曲する曲率変化域
   （ｖ）を形成するカーカスプロファイルを有し、 上記標準内圧の充てん下に曲率変化域（ｖ）をカーカス
   の曲げ変形の誘導部としてより大きなカーカス曲げ変形
   を生じさせ、この大きな曲げ変形によりプライ巻上げ端
   近傍のゴムに圧縮応力を生起させるカーカスを備えるこ
   とを特徴とする、ビード部耐久性に優れる空気入りラジ
   アルタイヤ。
2. 【請求項２】インナーライナ（５）のゴム厚肉部
   （５′）が、インナーライナ全体の平均厚さに対し1.7
   〜８倍の範囲内の厚みを有する特許請求の範囲第１項に
   記載したタイヤ。
3. 【請求項３】インナーライナ（５）のゴム厚肉部
   （５′）が、インナーライナ全体の平均厚さに対し２〜
   ４倍の範囲内の厚みを有する特許請求の範囲第１項に記
   載したタイヤ。