JP3056267B2 - 空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

空気入りラジアルタイヤ

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JP3056267B2
JP3056267B2 JP3044375A JP4437591A JP3056267B2 JP 3056267 B2 JP3056267 B2 JP 3056267B2 JP 3044375 A JP3044375 A JP 3044375A JP 4437591 A JP4437591 A JP 4437591A JP 3056267 B2 JP3056267 B2 JP 3056267B2
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靖雄 大沢
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • B60C15/0009Tyre beads, e.g. ply turn-up or overlap features of the carcass terminal portion
    • B60C15/0027Tyre beads, e.g. ply turn-up or overlap features of the carcass terminal portion with low ply turn-up, i.e. folded around the bead core and terminating at the bead core

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Tires In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、折り返し高さの低い
カーカス層を有する空気入りラジアルタイヤに関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、折り返し高さが低い、例えばリ
ム径ラインからカーカス層の折り返し部の半径方向外端
までの距離がカーカス高さの0.33倍以下である空気入り
ラジアルタイヤは、ビード部の剛性が低いため、荷重転
動によってビード部が軸方向外側に大きく倒れ込み、こ
の結果、折り返し部の半径方向外端部に繰り返し応力が
集中してセパレーションが発生するおそれがある。
【0003】このため、従来にあっては、例えば特開昭
52ー131305号公報に記載されているような、折
り返し部をカーカス層の本体部(ビードより軸方向内側
に位置するカーカス層)に密着させ、特に前記倒れ込み
時の影響の大きなリムフランジに対応する位置において
密着させ、これにより折り返しの係止効果を高めて前記
折り返し部の半径方向外端での応力集中を抑制するよう
にしたものが提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の空気入りラジアルタイヤにあっては、カーカ
ス層の折り返し部と本体部との間のゴムゲージが極めて
薄いため、負荷転動時における折り返し部と本体部との
間の剪断歪が著しく大きくなり、この結果、長期間走行
すると、折り返し部と本体部との間にセパレーションが
発生するおそれがあるという問題点がある。
【0005】この発明は、折り返し部の半径方向外端お
よび折り返し部と本体部との間の両セパレーションを効
果的に抑制してビード部耐久性を向上させることができ
る空気入りラジアルタイヤを提供することを目的とす
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者は前述
したビード部の剛性の低い原因を探求するため、鋭意研
究を重ねた結果、前記ビード部の剛性が低いのは、ビー
ド部の倒れ込み時におけるカーカス層の延在方向の内部
応力が折り返し部の位置では圧縮側となり、しかも、こ
の折り返し部内のコードは圧縮応力を受けたときの剛性
が極めて低い有機繊維であるためであることが判明し
た。このことから内部応力が引張側である領域に折り返
し部の少なくとも一部を配置すれば、ビード部の剛性を
高めることができることがわかった。このため、有限要
素法を用いてビード部における応力分布を解析し、図3
に示すように、タイヤ外表面から本体部までの距離の
0.6倍だけタイヤ外表面から離れた位置と本体部との間
において、内部応力が引張側であることを見いだした。
このことから、タイヤ外表面から折り返し部(少なくと
も折り返し部の半径方向外端)までの距離を、タイヤ外
表面から本体部までの距離の 0.6倍以上としたのであ
る。ここで、内部応力の境界、即ち引張側から圧縮側に
変化する位置がタイヤ外表面から本体部までの距離の
0.5倍ではなく 0.6倍であるのは、本体部は内部に有機
繊維が埋設されているため剛性が高いが、本体部とタイ
ヤ外表面との間はゴムだけで剛性が低く、この結果、前
記境界は本体部寄りとなるからである。なお、図3にお
いては、タイヤ外表面を0、本体部の厚さ方向中央を1
としている。次に、折り返し部と本体部との間の距離が
変化したときの、これら折り返し部と本体部との間の剪
断歪を、有限要素法を用いて解析した。その結果を図4
に示すが、図4から明らかなように、タイヤ外表面から
折り返し部までの距離が、タイヤ外表面から本体部まで
の距離の 0.9倍を超えると、剪断歪が急激に増加するの
である。このことから折り返し部は前記 0.9倍の位置よ
りタイヤ外表面側に配置しなければならない。なお、図
4においてはタイヤ外表面を0、本体部の厚さ方向中央
を1とし、また、タイヤ外表面から本体部までの距離の
0.99倍の位置に折り返し部を配置したときの剪断歪を1
としている。ここで、折り返し部を本体部とほぼ平行に
延在させるようにする(この場合には折り返し部と本体
部との間の距離はいずれの位置でもほぼ一定となる)
と、前述のようにタイヤ外表面から折り返し部までの距
離を、タイヤ外表面から本体部までの距離の 0.6倍付近
としたとき、ビード部の厚さが非常に厚くなってしまう
のである。このような事態を防止するため、折り返し部
を途中において本体部に向かって急激に折り曲げること
も考えられるが、このようにすると、該折り曲げ部に大
きな応力が集中してしまうのである。このため、この発
明では、折り返し部を、本体部との間の距離が半径方向
外側に向かうに従い漸減するように配置している。
【0007】したがって、この発明は、幅方向両端部が
ビードの回りに軸方向内側から軸方向外側に向かって折
り返され、内部にラジアル方向に延びる有機繊維コード
が埋設されたトロイダル状のカーカス層と、カーカス層
の半径方向外側に配置されたベルト層と、ベルト層の半
径方向外側に配置されたトレッドと、を備え、リム径ラ
インからカーカス層の折り返し部の半径方向外端までの
距離がカーカス高さの0.33倍以下である空気入りラジア
ルタイヤにおいて、ビードより軸方向内側に位置するカ
ーカス層の本体部と前記カーカス層の折り返し部との間
の距離を半径方向外側に向かうに従い漸減させるととも
に、前記折り返し部の半径方向外端を通る本体部に対す
る法線上における、タイヤ外表面から折り返し部の半径
方向外端までの距離を、前記法線上におけるタイヤ外表
面から本体部までの距離の 0.6倍から 0.9倍の範囲内と
した空気入りラジアルタイヤである。
【0008】
【作用】今、この発明のタイヤが負荷を受けながら転動
しているとする。このとき、接地側のビード部は前記負
荷によって軸方向外側に倒れ込み、ビード部に引張側お
よび圧縮側の内部応力が発生する。ここで、前述のよう
にタイヤ外表面から折り返し部の半径方向外端までの距
離を、タイヤ外表面から本体部までの距離の 0.6倍以上
としたので、少なくとも折り返し部の半径方向外端部が
引張側内部応力の領域に位置することになり、ビード部
の剛性が高くなる。この結果、荷重転動時におけるビー
ド部の軸方向外側への倒れ込み量が小さくなり、折り返
し部の半径方向外端における応力集中が緩和されてセパ
レーションが抑制されるのである。また、タイヤ外表面
から折り返し部の半径方向外端までの距離を、前述のよ
うにタイヤ外表面から本体部までの距離の 0.9倍以下と
したので、負荷転動時に折り返し部と本体部との間に発
生する剪断歪を小さな値に抑えることができ、これらの
間のセパレーションを抑制することができる。さらに、
本体部と折り返し部との間の距離を半径方向外側に向か
うに従い漸減させるようにしているので、ビード部が異
常に厚くなったり、折り返し部の一部に応力集中が生じ
るようなことはない。
【0009】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図面に基づいて
説明する。図1、2において、11は乗用車に装着される
空気入りラジアルタイヤであり、このタイヤ11はリング
状のビード12がそれぞれ埋設された一対のビード部13
と、これらビード部13から略半径方向外側に向かって延
びる一対のサイドウォール部14と、これらサイドウォー
ル部14の半径方向外端同士を連ねる略円筒状のトレッド
部15と、を有する。そして、前記タイヤ11は一方のビー
ド部13から他方のビード部13まで延びるトロイダル状を
したカーカス層17によって補強され、このカーカス層17
は内部にラジアル方向(子午線方向)に延びる多数本の
有機繊維コードが埋設された少なくとも1枚、この実施
例では1枚のカーカスプライ18から構成されている。そ
して、このカーカス層17の幅方向両端部は前記ビード12
の回りにそれぞれ軸方向内側から軸方向外側に向かって
折り返され、これにより、カーカス層17はビード12より
軸方向内側の本体部21と軸方向外側の折り返し部22とか
ら構成されることになる。そして、これら本体部21と折
り返し部22との間には、半径方向内端がビード12に圧着
された断面三角形状のフィラー23の半径方向内端部が介
装され、これらのフィラー23は硬質ゴムから構成されて
いる。前記カーカス層17の半径方向外側にはベルト層25
が配置され、このベルト層25は少なくとも1枚、ここで
は2枚のベルトプライ26から構成されている。これらベ
ルトプライ26内にはタイヤ赤道面27に対して傾斜した多
数本の補強コードが埋設され、これらの補強コードは少
なくとも2枚のベルトプライ26において交差している。
前記ベルト層25の半径方向外側にはトレッドとしてのト
ップトレッド30が配置され、このトップトレッド30の外
周面には幅広の溝31、例えば主溝、横溝が形成されてい
る。また、カーカス層17の軸方向外側にはサイドトレッ
ド33が配置され、折り返し部22の軸方向外側および半径
方向内側には硬質ゴムからなるチェーファー34が配置さ
れている。
【0010】40はリムであり、このリム40は前記タイヤ
11のビード部13が着座される一対のビードシート部41
と、ビードシート部41の軸方向外端から略半径方向外側
に向かって延びるリムフランジ部42とを有する。
【0011】そして、このタイヤ11においては前記折り
返し部22の折り返し高さL、即ちリム径ライン45から折
り返し部22の半径方向外端46までの半径方向距離Lは、
カーカス高さH(リム径ライン45から、タイヤ赤道面27
とカーカス層17との交点までの半径方向距離)の0.33倍
以下と低い。なお、このL/Hの値は折り返し高さLの
低いタイヤ11においては、通常0.16から0.31の範囲であ
る。そして、このようなタイヤ11を走行させると、接地
側のビード部13が荷重を受けて軸方向外側に倒れ込む
が、前述のようにL/Hの値が0.33以下というように折
り返し高さLが低いと、ビード部13に対する補強効果が
小さいため、前記倒れ込み量が大きくなり、しかも、前
記倒れ込みによりビード部13内に生じる圧縮応力の領域
に前記折り返し部22が配置されていると、該折り返し部
22に埋設されている有機繊維コードの剛性が著しく小さ
くなるため、ビード部13の倒れ込み量がさらに大きくな
るのである。
【0012】このため、この実施例では、折り返し部22
の半径方向外端46を通り、かつ本体部21に対して直交す
る法線をSとしたとき、該法線S上におけるタイヤ外表
面Fから折り返し部22の半径方向外端46までの距離M
を、前記法線S上におけるタイヤ外表面Fから本体部21
までの距離Nの 0.6倍以上としている。このように距離
Mを距離Nの 0.6倍以上とすると、少なくとも折り返し
部22の半径方向外端部が引張側内部応力の領域に配置さ
れることになり、これにより、折り返し部22、ひいては
ビード部13の剛性が高くなってビード部13の倒れ込み量
が小さくなり、この結果、折り返し部22の半径方向外端
46での応力集中が緩和されてセパレーションが効果的に
抑制されるのである。そして、前記M/Nの値が1に近
くなるほど、引張側内部応力の領域に位置する折り返し
部22の長さが長くなってビード部13の剛性が向上するの
である。但し、M/Nの値が 0.9を超えると、タイヤ11
の負荷転動時における折り返し部22と本体部21との間の
剪断歪が著しく大きくなり、この結果、長期間走行する
と、折り返し部22と本体部21との間にセパレーションが
発生するおそれがある。このため、前記M/Nの値は
0.9以下でなければならない。なお、前記M/Nの値は
0.6から 0.8の範囲であることが、前記セパレーション
を確実に防止するために好ましい。また、この実施例で
は、本体部21と折り返し部22との間の距離Pを半径方向
外側に向かうに従い漸減させるようにしている。このよ
うに距離Pを漸減させる際、折り返し部22は直線状に延
在していても、また、軸方向外側に凸状に屈曲していて
も、軸方向内側に凹状に屈曲していてもよい。そして、
前述のように距離Pを半径方向外側に向かうに従い漸減
させると、ビード部が異常に厚くなったり、折り返し部
の一部に応力集中が生じるようなことはない。なお、前
記H、L、M、Nの値は、カーカス層17が1枚のカーカ
スプライ18から構成されている場合には、該カーカスプ
ライ18の厚さ方向中央において測定した値とし、カーカ
ス層17が複数枚のカーカスプライ18から構成されている
場合には、全カーカスプライ18の厚さ方向中央において
測定した値とする。
【0013】次に、試験例を説明する。この試験に当た
っては、M/Nの値が 0.3である比較タイヤ1と、M/
Nの値が 0.5である比較タイヤ2と、M/Nの値が0.95
である比較タイヤ3と、M/Nの値が 0.7である供試タ
イヤと、を準備した。ここで、各タイヤはサイズが 165
SR13で、L/Hの値が0.21であり、また、50%モジュ
ラスが50kg/cm2の硬質ゴムフィラーおよび50%モジュラ
スが25kg/cm2の硬質ゴムチェーファーを有している。次
に、このような各タイヤをリム径4 1/2Jの正規リムに
装着した後、 1.9kg/cm2の正規内圧を充填した。次に、
このような各タイヤに850kgfの荷重(正規荷重の2倍の
荷重)を作用させながらドラム上を80km/hで4万km走行
させた。その結果は、比較タイヤ1では1万5千km走行
した時点で折り返し部の半径方向外端部にセパレーショ
ンが発生し、比較タイヤ2では2万5千km走行した時点
で折り返し部の半径方向外端部にセパレーションが発生
し、比較タイヤ3では2万5千km走行した時点で折り返
し部と本体部との間にセパレーションが発生したが、供
試タイヤでは完走時点においていずれの箇所にもセパレ
ーションの発生はなかった。
【0014】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、折り返し部の半径方向外端および折り返し部と本体
部との間の両セパレーションを効果的に抑制してビード
部耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例を示す子午線断面図であ
る。
【図2】図1のA部拡大断面図である。
【図3】ビード部における内部応力とタイヤ外表面から
の距離との関係を示すグラフである。
【図4】本体部と折り返し部との間における剪断応力と
タイヤ外表面から折り返し部までの距離との関係を示す
グラフである。
【符号の説明】
11…空気入りラジアルタイヤ 12…ビード 17…カーカス層 21…本体部 22…折り返し部 25…ベルト層 30…トレッド 45…リム径ライン 46…半径方向外端 L…距離 H…カーカス高さ P…距離 S…法線 F…タイヤ外表面 M…距離 N…距離
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B60C 15/00 B60C 15/06

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】幅方向両端部がビードの回りに軸方向内側
    から軸方向外側に向かって折り返され、内部にラジアル
    方向に延びる有機繊維コードが埋設されたトロイダル状
    のカーカス層と、カーカス層の半径方向外側に配置され
    たベルト層と、ベルト層の半径方向外側に配置されたト
    レッドと、を備え、リム径ラインからカーカス層の折り
    返し部の半径方向外端までの距離がカーカス高さの0.33
    倍以下である空気入りラジアルタイヤにおいて、ビード
    より軸方向内側に位置するカーカス層の本体部と前記カ
    ーカス層の折り返し部との間の距離を半径方向外側に向
    かうに従い漸減させるとともに、前記折り返し部の半径
    方向外端を通る本体部に対する法線上における、タイヤ
    外表面から折り返し部の半径方向外端までの距離を、前
    記法線上におけるタイヤ外表面から本体部までの距離の
    0.6倍から 0.9倍の範囲内としたことを特徴とする空気
    入りラジアルタイヤ。
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