JP2977601B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

空気入りタイヤ

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JP2977601B2
JP2977601B2 JP2306864A JP30686490A JP2977601B2 JP 2977601 B2 JP2977601 B2 JP 2977601B2 JP 2306864 A JP2306864 A JP 2306864A JP 30686490 A JP30686490 A JP 30686490A JP 2977601 B2 JP2977601 B2 JP 2977601B2
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    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60CVEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C15/00Tyre beads, e.g. ply turn-up or overlap
    • B60C15/02Seating or securing beads on rims
    • B60C15/024Bead contour, e.g. lips, grooves, or ribs
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T152/00Resilient tires and wheels
    • Y10T152/10Tires, resilient
    • Y10T152/10495Pneumatic tire or inner tube
    • Y10T152/10819Characterized by the structure of the bead portion of the tire

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、ビード部の耐久性を向上させた空気入り
タイヤに関する。
従来の技術 従来、ビード部の耐久性を向上させた空気入りタイヤ
としては、例えば英国特許第1210935号明細書に記載さ
れているようなものが知られている。このものは、ビー
ドの軸方向内側にカーカスプライの本体部を有するとと
もに、ビードの軸方向外側に前記カーカスプライの本体
部に沿って延びる外側プライを有する空気入りタイヤに
おいて、前記外側プライの半径方向外端から半径方向外
側に10〜50mm離れたタイヤ外表面に深さが形成位置にお
けるタイヤ厚さの1/10〜1/2である凹みを形成し、該凹
みによって外側プライの半径方向外端に生じる亀裂を抑
制するようにしたものである。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、前述のような空気入りタイヤの凹みの
位置、形状を規定している数値範囲は、多くの種類のタ
イヤを網羅して決定したものであるため、特定種類のタ
イヤに凹みを形成する場合には単なる指針程度にしかな
らず、実際に前記範囲の中から適当な数値を選んで凹み
を形成しても、ビード部耐久性が向上しない場合の方が
多いという問題点がある。
課題を解決するための手段 その理由は、前述のような凹みを形成したとき、ビー
ド部耐久性が向上する理由を理論的に解明せず、多くの
試験を行って経験的に効果の生じる範囲を求めるように
していたからであった。
このような経緯から、本発明者は、外側プライの半径
方向外端に生じる亀裂の発生原因を求めて種々の検討を
行った。
この検討に当たって、発明者は最初に外側プライの半
径方向外端に生じる歪の解析を行った。その結果は、以
下の通りである。即ち、第1図に示すような空気入りタ
イヤ10が負荷転動していると、接地側のサイドウォール
部12は撓み、タイヤ最大幅位置11(外側プライ15の半径
方向外端16より半径方向外側に位置している)からビー
ド部13にかけてのサイドウォール部12は軸方向外側へと
曲げられる。ここで、ビードベース部14から外側プライ
15の半径方向外端16までのビード部13は、ビード17、カ
ーカスプライ18、補強プライ19等によって補強されてい
るため、サイドウォール部12に比較して剛性が高く、こ
の結果、前記サイドウォール部12は、見掛け上、外側プ
ライ15の半径方向外端16を固定支点として曲げ変形する
ことになる。そして、前述のようなサイドウォール部12
の曲げ変形により、サイドウォール部12からビード部13
にかけての各部に応力が繰り返し作用するが、外側プラ
イ15の半径方向外端16では、該外側プライ15内に埋設さ
れている補強用コードと、この補強用コードを囲むゴム
との間でモジュラスが著しく異なるため、前記補強用コ
ードを囲むゴムに応力が集中し、該ゴムの変形量が局所
的に大きくなって亀裂が発生するのである。
ここで、前述した曲げによるサイドウォール部12での
応力分布を、タイヤ子午線断面において解析すると、ま
ず、サイドウォール部12は外側プライ15の半径方向外端
16を固定支点とするはりとみなすことができるので、サ
イドウォール部12の各部に生じる応力は、このはりに生
じる応力と同様であると考えることができる。このよう
な前提のもとで、はりの断面積を一定(サイドウォール
部12では肉厚を一定)とした場合、はり(サイドウォー
ル部12)の固定支点上において最大応力が発生(外側プ
ライ15の半径方向外端16において最大応力が発生)し、
該位置において亀裂が発生するのである。一方、はりの
断面積を自由端からの距離の平方根に比例させて増加さ
せた場合(サイドウォール部12の肉厚をタイヤ最大幅位
置11側からのある点からの距離の平方根に比例させて増
加させた場合)には、はり(サイドウォール部12)の各
部に作用する応力は平等となるが、このはりの途中に前
記平等応力となる断面積より狭い断面積の部分があると
(サイドウォール部12途中に、例えば凹み21を形成して
前記平等応力となる肉厚より薄い肉厚部分を設ける
と)、最大応力ははりの固定支点(外側プライ15の半径
方向外端16)ではなく、この狭い断面積の部分(凹み21
の部分)に発生すると考えられる。
しかしながら、実際の空気入りタイヤ10にあっては、
外側プライ15の半径方向外端16のタイヤ回転軸方向外側
にもゴムが付着しており、また、周囲のプライ等の影響
を受けるため、サイドウォール部12の肉厚を単純にタイ
ヤ最大幅位置11側からのある点からの距離の平方根に比
例させて増加させても、前述した効果が得られるわけで
はないと考えられる。
そこで、発明者は有限要素法を用いて、サイドウォー
ル部12の肉厚と負荷転動時に外側プライ15の半径方向外
端16に生じる応力、歪との関係を解析した。その結果、
サイドウォール部12の各部に平等応力を生じさせるに
は、サイドウォール部12の外表面の形状を、以下に定義
される式に従ったものとすれば良いことを見い出した。
ここで、hは外側プライ15の半径方向外端16からタイ
ヤ最大幅位置11に向かう曲線B−Bをh軸としたとき、
このh軸上での原点からの距離である。なお、曲線B−
Bは、外側プライ15の半径方向外端16を通り、カーカス
プライ18のビード17より軸方向内側に位置する本体部25
の厚さ方向中央線A−Aに平行な曲線である。また、d
は外側プライ15の半径方向外端16からタイヤ内側方向に
延び前記h軸に直交するd軸上での原点からの距離であ
り、さらに、sは外側プライ15の半径方向外端16から中
央線A−Aまでのd軸上での距離である。
このようなことから、外側プライ15の半径方向外端16
とタイヤ最大幅位置11との間のサイドウォール部12の外
表面に凹み21を形成したとき、該凹み21の一部がこの式
で定義される曲線C−Cより内側に入り込んでいると、
この部位において最大応力が発生し、これにより外側プ
ライ15の半径方向外端16に発生する応力が低減されてビ
ード部耐久性が向上するのである。なお、前記曲線C−
Cより内側に入り込むのは、一般には、凹み21の最深部
22であるが、最深部22ではなく最深部22から離れた部位
であってもよい。
そして、凹み21の深さを深くしてサイドウォール部12
の肉厚を薄くすればするほど、外側プライ15の半径方向
外端16での応力が低減され、ビード部耐久性が向上する
が、凹み21の一部が曲線D−Dを超えて中央線A−A側
に至ると、該部分に応力集中が発生して著大な歪が生
じ、この結果、しわや割れが発生してビード部耐久性が
逆に低下してしまうのである。ここで、曲線D−Dとは
中央線A−Aと曲線B−Bとの間に位置し、中央線A−
Aから1/3sだけ離れるとともに中央線A−Aに平行な曲
線である。このようなことから、凹み21はいかなる部位
も曲線D−Dよりタイヤ外表面側に位置していなければ
ならない。
以上の2つの理由から、外側プライ15の半径方向外端
16での応力を低減させビード部耐久性を向上させるに
は、凹み21の一部、例えば最深部22を、曲線C−Cと、
曲線D−Dと、d軸とで囲まれた領域に位置させなけれ
ばならない。
ここで、外側プライ15とは、ビード17より軸方向外側
のカーカスプライ18の折り返し部23またはビード17より
軸方向外側の補強プライ19のいずれかのうち、半径方向
外端がより高い位置にあるもの(半径方向外側に位置し
ているもの)をいう。また、前述した凹み21は空気入り
タイヤ10の周方向に連続して延びる周溝状であってもよ
く、また、多数設けるとともに周方向に互いに離して配
置したものでもよい。さらに、前記凹み21はその半分以
上が外側プライ15の半径方向外端16とタイヤ最大幅位置
11との間に位置していればよく、例えば凹み21の半径方
向外側部が部分的にタイヤ最大幅位置11を超えて半径方
向外側に延びていたり、あるいは、第1図に示すように
凹み21の半径方向内側部が部分的に外側プライ15の半径
方向外端16を超えて半径方向内側まで延びていてもよ
い。なお、前記凹み21は空気入りタイヤ10内に正規内圧
を充填したときにも凹みとして残っていなくてはなら
ず、また、外側プライ15の半径方向外端16はタイヤ外表
面に露出していてはならない。
作用 外側プライ15の半径方向外端16とタイヤ最大幅位置11
との間のタイヤ外表面に凹み21を形成する場合には、該
凹み21の一部、例えば最深部22を前述した曲線C−C
と、曲線D−Dと、d軸とで囲まれた領域に位置させ
る。これにより、凹み21が前記領域に入り込んだ部位の
サイドウォール部12により大きな応力が発生し、これに
より外側プライ15の半径方向外端16を囲むゴムに発生す
る応力、歪が低減され、ビード部耐久性が向上するので
ある。
実施例 例1 外側プライ15の半径方向外端16とタイヤ最大幅位置11
との間のタイヤ外表面に凹み21を形成した空気入りタイ
ヤ10(タイヤサイズは11/70 R22.5)を全部で12種類準
備したが、そのうちの8種類は凹み21の全ての部位、こ
こでは凹み21を代表する最深部22が前記領域から外れて
いる比較タイヤであり、残り4種類は凹み21の一部、こ
こでは最深部22が前記領域内に位置している供試タイヤ
である。ここで、各タイヤは、外側プライ15の半径方向
外端16(h軸とd軸との交点である原点)から凹み21の
最深部22までのh軸上での距離およびd軸上での距離を
別表1および第2図に示すように互いに異ならせている
が、前記h、d軸上での距離は距離sを1単位長さとし
て表示している。次に、各タイヤに8.0kg/cm2の内圧を
充填した後、5000kgの荷重を作用させながらドラム上を
時速60kmで故障が発生するまで走行させた。その結果を
別表1に示すが、この別表1から明らかなように、供試
タイヤにあってはビード部耐久性が比較タイヤより飛躍
的に向上している。なお、別表1における走行距離指数
100は実際には24000kmである。
例2 この実施例では、タイヤサイズを10.00 R20とした以
外は別表2に示すように前記例1と同一の諸元の空気入
りタイヤを合計12種類準備した。次に、これらタイヤに
7.25kg/cm2の内圧を充填した後、5000kgの荷重を作用さ
せながらドラム上を時速60kmで故障が発生するまで走行
させた。その結果を別表2に示すが、この別表2から明
らかなように、供試タイヤにあってはビード部耐久性が
比較タイヤより飛躍的に向上している。なお、別表2に
おける走行距離指数100は実際には38000kmである。この
ように種類の全く異なる空気入りタイヤでも、この発明
を適用すれば、ビード耐久性を同様に向上させることが
できる。
発明の効果 以上説明したように、この発明によれば、凹みの形成
部位にしわや割れを発生させることなく、ビード部耐久
性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例をビード部近傍の子午線断
面図、第2図は実施例に用いた各タイヤの凹みの最深部
の位置を示す説明図である。 10……空気入りタイヤ、11……タイヤ最大幅位置 15……外側プライ、16……半径方向外端 17……ビード、18……カーカスプライ 21……凹み、25……本体部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−56210(JP,A) 特開 平4−151309(JP,A) 特開 昭55−19685(JP,A) 特開 昭56−160204(JP,A) 特開 昭62−295708(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B60C 15/00 B60C 13/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ビードの軸方向内側にカーカスプライの本
    体部を有するとともに、ビードの軸方向外側に前記カー
    カスプライの本体部に沿って延びる外側プライを有し、
    外側プライの半径方向外端と該外側プライの半径方向外
    端より半径方向外側に位置するタイヤ最大幅位置との間
    のタイヤ外表面に凹みが形成された空気入りタイヤにお
    いて、前記カーカスプライの本体部の厚さ方向中央線を
    A−Aとするとともに、外側プライの半径方向外端を通
    る前記中央線A−Aに平行な曲線をB−Bとし、また、
    外側プライの半径方向外端からタイヤ最大幅位置に向か
    う前記曲線B−Bをh軸とするとともに、外側プライの
    半径方向外端からタイヤ内側方向に延び前記h軸に直交
    する軸をd軸とし、さらに、外側プライの半径方向外端
    から中央線A−Aまでのd軸上での距離をsとするとと
    もに、中央線A−Aと曲線B−Bとの間で中央線A−A
    から1/3sだけ離れ該中央線A−Aに平行な曲線をD−D
    としたとき、式 で定義される曲線C−Cと、前記曲線D−Dと、d軸と
    で囲まれた領域に、前記凹みの一部を位置させるように
    したことを特徴とする空気入りタイヤ。
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