JP4021521B2 - 重荷重用空気入りラジアルタイヤ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、トラック、バス、産業車両や建設車両などの重車両の使途に供する重荷重用空気入りラジアルタイヤに関し、特にタイヤビード部の重量増加を伴うことなくビード部耐久性を向上させた重荷重用空気入りラジアルタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記したような重車両に用いる重荷重用空気入りラジアルタイヤは負荷転動中ビード部に作用する力が大きいため、ビード部故障、主としてセパレーション故障が発生し勝ちであり、そのためこれまで耐セパレーション性を主とする各種のビード部耐久性向上手段が提案されていて、それらのうちナイロンチェーファやワイヤーチェーファなどの補強部材の追加配置によるビード部剛性の一層の向上や、カーカスラインの適正化による剛性分布の修正などが良く知られている。
【０００３】
これら改善手段はタイヤに対する所定空気圧充てん時及びその後の所定荷重負荷時の状態にて、いわゆるビード部倒れ込み変形の抑制に有効である一方、タイヤの荷重負荷転動時では、トレッド部の踏み込み部、蹴り出し部に対応するビード部位置に発生する円周方向剪断変形の抑制に有効であり、この種の変形抑制手段はビード部耐久性向上に寄与するため広く採用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし上記補強部材の追加配置は当然重量増加をもたらす上、材料費用及び製造工数の増加によるコストアップを招き、現状の厳しい価格競争時代にそぐわない。またカーカスラインの修正など重量増加によらない他の手段の適用は、確かに比較的マイルドな使用条件下で所期の効果を発揮する反面、使用条件が益々酷しくなる現状に適応することはできず、所期のビード部耐久性発揮に不十分であることが分かった。
【０００５】
さらに重車両用タイヤのうち、特に大型建設車両用空気入りラジアルタイヤではサイドウォール部の耐カット性向上のためカーカス折返し部の高さを他の種類のタイヤ対比大幅に高く設定し、時にタイヤ最大幅位置前後の高さに設定するいわゆるハイターンアップ構造を採用するのが一般であり、そのため折返し端部のセパレーション故障改善を対象とする従来手段は何れも有効な改善手段とはなり難い。なぜならタイヤの荷重負荷転動中最も大きな歪が作用するのはリムのフランジ高さ近傍位置であり、しかも上記大型タイヤは荷重負荷時の撓み率が他の種のタイヤ対比著しく大きいからである。
【０００６】
上記大型タイヤの場合は特に、上述したように大きな撓み率により荷重負荷転動時にリムのフランジと接触する領域に存在する、折返し端から程遠い折返し途中部分のプライに沿いセパレーション故障（ビード部故障）が発生するのが特異な点である。よってこの大型タイヤの特異な故障に対し先に述べた従来の改善手段も含めた従来手段は何れも市場要求を満たすビード部耐久性発揮の決め手とならないのも止むを得ない。
【０００７】
従ってこの発明の請求項１〜５に記載した発明は、タイヤ重量の増加やコスト上昇を伴うことなく、カーカスラインの適正化などでは対応できない程の過酷な使用条件の下でも十分優れたビード部耐久性を発揮し得る重荷重用空気入りラジアルタイヤの提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明の請求項１に記載した発明は、一対のビード部及び一対のサイドウォール部と、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り補強するラジアル配列コードのゴム被覆になるカーカスプライと、該カーカスプライの外周に配置したベルトとを備え、カーカスプライはビードコア周りをタイヤの内側から外側に向けて巻上げた折返し部を有する重荷重用空気入りラジアルタイヤにおいて、
上記タイヤとその標準リムとの組立体にそのタイヤの最高空気圧を充てんしたビード部外側表面のリムのフランジとの接触離反位置と、最高空気圧を充てんした組立体にそのタイヤの最大負荷能力に相当する荷重を負荷したビード部外側表面のリムのフランジとの接触離反位置との間に挟まれるビード部の接触面増加部分にその法線方向で対応するビード部領域のうち、カーカスプライ折返し部におけるコードからビード部外側表面までの領域に４層の互いに異なる硬度のゴム部材を配置し、
該ゴム部材のうち１層はカーカスプライコードの被覆ゴムとして、最も軟質のクッションゴムを上記被覆ゴムの外側面に沿って隣接配置すると共に最も硬質のインサートゴムを上記クッションゴムの外側面に沿って隣接配置して成り、
上記クッションゴムの１００％モジュラスが１９〜２０kgf/cm2であり、かつインサートゴムのクッションゴムに対する１００％モジュラス比の値が３〜3.6倍であることを特徴とする重荷重用空気入りラジアルタイヤである。
【０００９】
ここに、上記標準リム、最高空気圧及び最大負荷能力とは、ＴＲＡ ＹＥＡＲＢＯＯＫ（１９９６年版）が記載する用語の定義に従い、標準リム（Design Rim)とは、所定のタイヤ種類、サイズ、プライレーティングなどにつき、この
ＹＥＡＲ ＢＯＯＫが定めるものであり、最大負荷能力とは、同じくＹＥＡＲ ＢＯＯＫが記載する「ラジアルプライタイヤの空気圧−負荷能力対応表」（TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES) に記載された太字の負荷能力値（lbs)を指し、だだし単輪(SINGLE)と複輪(DUAL)とが併記されているときは単輪(SINGLE)の値を採用するものとし、そして最高空気圧はこの最大負荷能力に対応する空気圧である。
【００１０】
また、請求項１に記載した発明を実施するに当り、この発明に係る「接触面増加部分にその法線方向で対応するビード部領域」とは、接触面増加部分の曲面上の任意の点を通り、この点における接平面に垂直な直線方向で接触面増加部分と相対するビード部領域を指す。実際上は、請求項２に記載した発明のように、上記接触面増加部分にその法線方向で対応するビード部領域が、タイヤに最高空気圧を充てんしたビード部外側表面のフランジとの接触離反位置からカーカスプライに下ろした法線と、上記荷重負荷の下におけるタイヤのビード部外側表面のフランジとの接触離反位置から、荷重を取り除いた最高空気圧充てんタイヤにおけるカーカスプライに下ろした法線との間に挟まれる領域であることが適合する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態の例を図１に基づき詳細に説明する。
図１は、この発明による重荷重用空気入りラジアルタイヤ（以下タイヤ又はラジアルタイヤという）１００を、先に触れたＴＲＡ ＹＥＡＲ ＢＯＯＫに記載した標準リム１０に組込んだ組立体の線図的要部断面図であり、各図におけるいずれのタイヤ１００もやはり先に触れた上記ＹＥＡＲ ＢＯＯＫに記載した最高空気圧を充てんしたときの、ビード部〜サイドウォール部のタイヤ半径方向（以下半径方向という）内側部分の左側断面図である。
【００１３】
図１において、タイヤ１００は一対のビード部１及び一対のサイドウォール部２（いずれも片側のみ示す）とトレッド部（図示省略）からなり、ビード部１内に埋設したビードコア３相互間にわたりこれらビード部１、サイドウォール部２及びトレッド部を補強するラジアル配列コード、特にスチールコードのゴム被覆になる１プライのカーカスプライ４と、このカーカスプライ４の外周でトレッド部を強化する複数層のコード交差層、特にスチールコード交差層を有するベルト（図示省略）とを備えるのは慣例に従う。
【００１４】
カーカスプライ４は、一対のビードコア３相互間にわたる本体としてのプライの他に、ビードコア３の回りをタイヤ内側からタイヤ外側（以下単に内側、外側という）に向けて巻上げた折返し部４ｔを有し、図に示す折返し部４ｔの例はタイヤ最大幅近傍まで延びるハイターンアップ構造である。各図でカーカスプライ４は、その両面を２本の曲線により簡略図解しているが、厚み中央にコード、望ましくはスチールコード（図示省略）を有し、その場合、各コードの周囲は隙間なく被覆ゴムが取り囲む。
【００１５】
サイドウォール部２のゴム５は図示を省略したトレッド部両側端からビード部１領域まで延び、ビード部１にてゴムチェーファ８とオーバーラップさせて連結する。そのときゴムチェーファ８の外側表面の半径方向外側端は配設目的からしてリム１０のフランジ１０ｆの外側縁を越える。
【００１６】
以上述べた各種構成部材とそれらの配置関係の下で、上記最高空気圧を充てんしたタイヤ１００とリム１０との組立体に、そのタイヤの最大負荷能力に相当する荷重（以下最大荷重という）を負荷すると、トレッド接地域に連なるビード部１及びサイドウォール部２はタイヤ幅方向外側及び半径方向内側それぞれに向けた撓曲変形、いわゆる倒れ込み変形を生じ、この倒れ込み変形により、ビード部１の外側表面のリム１０のフランジ１０ｆとの接触離反位置は、最高空気圧充てんのみの位置Ｂから位置Ａまで移動し、ビード部１の外側表面とフランジ１０ｆとの接触面は増加する。ここにいう接触離反位置とは、ビード部１がフランジ１０ｆと接触する半径方向最外側位置をいう。
【００１７】
ここに、接触離反位置Ａと接触離反位置Ｂとの間に挟まれるビード部１の外側表面を接触面増加部分と呼ぶものとし、この増加部分は接地域のトレッド周線に沿う向きに同一ではないので、接触離反位置Ａは倒れ込み変形が最大となる荷重直下乃至その近傍での位置とし、接触面増加部分は荷重を除いた時の無負荷状態で定める。なおビード部１の倒れ込み変形のありさまは接触離反位置Ａからの矢印で示すことで代表して図示を省略し、倒れ込み変形時に矢印の先端はリム１０のフランジ１０ｆ上の位置Ａｆと合致する。
【００１８】
上記の倒れ込み変形に伴うビード部１の、リム１０のフランジ１０ｆとの接触面増加部分上の任意の点Ｐからの法線ＶL°方向（矢印方向）で接触面増加部分に対応するビード部１の領域Ｒのうち、カーカスプライ４の折返し部４ｔにおけるコード（図示省略）、望ましくはスチールコードからビード部外側表面までの領域Ｒ０に４層の互いに異なる硬度をもつゴム部材を配置するものとする。ここに法線ＶLとは接触面増加部分の曲面（図１では曲線）上の任意の一点Ｐを通り、この点Ｐにおける接平面（図１では接線）に垂直な直線を指す。
【００１９】
上述したビード部１の領域Ｒは、先に述べたビード部１の外側表面の接触離反位置（半径方向最外側位置）Ａからカーカスプライ４に下ろす法線Ｌ１と、ビード部１の外側表面の接触離反位置（半径方向最外側位置）Ｂからカーカスプライ４に下ろす法線Ｌ２との間に挟まれる領域に特定すること、従ってカーカスプライ４の折返し部４ｔのコードからビード部外側表面までの領域Ｒ０もこの領域Ｒ内とすることが実用上好都合である。領域Ｒ０はタイヤ全周にわたるのは勿論であり、この領域Ｒ０に４層の互いに異なる硬度のゴム部材を配置するものとし、このとき折返し部４ｔの被覆ゴムを１層のゴム部材と数える。
【００２０】
コードの被覆ゴムを除く残余の３層のゴム部材のうち折返し部４ｔの外側表面に沿って隣接配置するゴム部材は、クッションゴム６であり、このクッションゴム６は領域Ｒ０にて最軟質ゴム部材であることを要する。さらに残りの２層のゴム部材のうちクッションゴム６の外側表面に沿って最硬質のインサートゴム７を配置する。
【００２１】
上記クッションゴム６はその１００％モジュラスが１９〜２０kgf/cm2であること、そして上記インサートゴム７の１００％モジュラスはクッションゴム６の１００％モジュラスの３〜3.6倍であることが必要である。これらのことからカーカスプライ４のコード被覆ゴムの硬度乃至１００％モジュラスは両ゴム部材の間の値とするのは勿論である。なお上記クッションゴム６は一般にベルト端部に使用するクッションゴムと同様な応力緩和機能をもたせるため名付けたゴム部材であり、インサートゴム７は文字通り複数部材間に挿入するゴム部材である。
【００２２】
ここで、先に述べたサイドウォール部２からビード部１に至る間の倒れ込み変形が生じるとき、ビード部１はあたかもビードコア３を支点とする回転形態を採る。その結果領域ＲO に存在するゴムは、折返し部４ｔ、より正確には折返し部４ｔのコード、特にスチールコードとリム１０のフランジ１０ｆとの間で著しく圧縮される。この大きな圧縮歪はフランジ１０ｆに沿って半径方向外側に向けゴムに大きな流動変位を生じさせるので、ゴムは大きな剪断変形を受けることになる。この剪断変形はカーカスプライ４の折返し部４ｔの外側表面に伝達される結果、従来タイヤは走行距離が進むにつれ折返し部４ｔのコード、特にスチールコードとその被覆ゴムとの界面に、乃至はコード近傍のゴムにセパレーションを発生させることになる。
【００２３】
これに対し前記構成になるビード部１は、領域Ｒ０において、折返し部４ｔの外側表面に沿って最軟質のゴム部材、すなわちクッションゴム６を隣接配置することにより、倒れ込み変形時にリム１０のフランジ１０ｆ側から伝達される剪断変形を最軟質ゴム部材が吸収し、折返し部４ｔ外側表面に作用する剪断応力を大幅に緩和することができる。この緩和効果を実際上セパレーション発生阻止にまで高めるには最軟質ゴム部材であるクッションゴム６の１００％モジュラスが２０kgf/cm２以下でなければならない。
【００２４】
さらに領域Ｒ０において、クッションゴム６の外側表面に沿って最硬質ゴム部材、すなわちインサートゴム７を隣接配置することにより、倒れ込み変形時に領域Ｒ０に存在するゴムの流動変位を少なくし、これにより折返し部４ｔ外側表面に作用する剪断応力を緩和することができる。しかも仮に最軟質ゴム部材（クッションゴム６）のみの配置とすればビード部１の剛性不足を来して倒れ込み変形量が増大する結果、折角の最軟質ゴム部材を設けた効果が減殺される他、フランジ１０ｆとこれに倒れ込み接触するビード部ゴムとの間の相対的動きが増してゴムの摩耗が促進されるところ、最軟質ゴム部材（クッションゴム６）と最硬質ゴム部材（インサートゴム７）とを組合わせ配置することにより、これらの不具合を排除することができる。上記効果を有効に発揮させるためには、最硬質ゴム部材の１００％モジュラスの最軟質ゴム部材の１００％モジュラスに対する比の値が３倍以上であることを要する。
【００２５】
その一方、最硬質ゴム部材乃至これに近い高硬度のゴム部材のみを領域ＲO に適用すれば折返し部４ｔのセパレーション発生は必至であり、よって上に述べたように最軟質ゴム部材と最硬質ゴム部材との組合せ配置の構成とすることにより、十分な剛性を付与させた上で折返し部４ｔの外側表面に作用する剪断歪を有利に低減させることができ、ビード部１の耐セパレーション性を顕著に向上させることができる。
【００２６】
また最軟質ゴム部材の１００％モジュラスが２０kgf/cm2 を超えると剪断応力を十分に緩和することができず、この点でモジュラスは成るべく小さい値であるのが望ましく、また最硬質ゴム部材の最軟質ゴム部材に対する１００％モジュラス比の値が３倍未満では先に述べた不具合を十分に払拭することができず、この点で倍率の値は成るべく大なるほど良い結果が得られる。
【００２７】
なお領域Ｒ０における４層の互いに異なる硬度のゴム部材は、図１に示すように、領域Ｒ０から半径方向外側に向けて延びる断面形状を有することを可とする。また図１に示す符号９はスティフナであり、そのうち９ａは硬スティフナ、９ｂは軟スティフナであり、符号１１はインナーライナである点は従来構造に従うが、特に最硬質ゴム部材と最軟質ゴム部材との関連で最適な硬度及び配置を考慮するのが良い。
【００２８】
【実施例】
建設車両用ラジアルタイヤ１００でサイズが３７．００Ｒ５７であり、カーカスプライ４は１プライでラジアル配列スチールコードのゴム被覆になる。ビード部１〜サイドウォール部２に至る構成は図１に従う。この図１に従う実施例の効果を検証するため、図２に同様断面を示す従来例のタイヤ１００Ａを準備した。これらのタイヤにおけるゴム部材の１００％モジュラスＭ100°（単位はkgf/cm２）の値を表１に示す。
【００２９】
【表１】
【００３０】
上記５種類のタイヤを供試タイヤとして、ドラムによるビード部耐久性試験を実施して比較評価した。試験方法及び試験条件は下記の通り。
（１）ベルト故障を先行させず、確実にビード部故障が発生するように、トレッド部のトレッドゴムを削り取った。
（２）最高空気圧７kgf/cm2 を充てんし、表面速度１０km/hで回転するドラムに当初荷重は５１．５トン（ほぼ最大荷重に相当する１００％ロード）を負荷し、所定時間走行後は段階的に荷重を増加させ、５種類のタイヤの何れか１種類のタイヤにビード部故障が生じたところで試験は全数打ち切りとする。
【００３１】
予測通り従来例のタイヤに外観から明確に確認できるビード部故障（ビード部外側の故障）が発生したので、全タイヤの試験を打ち切り、試験機から取り外してビード部故障の有無及び故障の程度を解剖により確かめた。
【００３２】
その結果、従来例は解剖に付すまでもなく、著しいセパレーション故障が領域Ｒ０周りに発生していたのに対し、実施例は折返し部４ｔの外側に外観からそれと認めることができない微小なセパレーションが見出される程度に止まっていた。なお試みに新品タイヤ重量を測定しところいずれのタイヤも重量がほぼ同じであった。
【００３３】
【発明の効果】
この発明によれば、補強部材などの追加部材の配置を必要とせず、よってタイヤ重量増加を伴うことなく高生産性を保持した上で、ビード部耐久性を有利に向上させることができる重荷重用空気入りラジアルタイヤを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明による一実施形態例タイヤの要部断面図である。
【図２】 従来タイヤの要部断面図である。
【符号の説明】
１ ビード部
２ サイドウォール部
３ ビードコア
４ カーカスプライ
４ｔ 折返し部
５ サイドウォールゴム
６ クッションゴム
７ インサートゴム
８ ゴムチェーファ
９ スティフナ
９ａ 硬スティフナ
９ｂ 軟スティフナ
１０ リム
１０ｆ フランジ
１００、１００Ａ 重荷重用空気入りラジアルタイヤ
Ａ 最大荷重負荷時ビード部のリムフランジとの接触離反位置
Ｂ 最高空気圧充てん時ビード部のリムフランジとの接触離反位置
Ｌ1 、Ｌ2 位置Ａ、位置Ｂからカーカスプライへの法線
Ｒ 法線Ｌ1 、Ｌ2 が区画するビード部領域
ＲO ビード部領域のうち折返し部コードより外側領域
【発明の属する技術分野】
この発明は、トラック、バス、産業車両や建設車両などの重車両の使途に供する重荷重用空気入りラジアルタイヤに関し、特にタイヤビード部の重量増加を伴うことなくビード部耐久性を向上させた重荷重用空気入りラジアルタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記したような重車両に用いる重荷重用空気入りラジアルタイヤは負荷転動中ビード部に作用する力が大きいため、ビード部故障、主としてセパレーション故障が発生し勝ちであり、そのためこれまで耐セパレーション性を主とする各種のビード部耐久性向上手段が提案されていて、それらのうちナイロンチェーファやワイヤーチェーファなどの補強部材の追加配置によるビード部剛性の一層の向上や、カーカスラインの適正化による剛性分布の修正などが良く知られている。
【０００３】
これら改善手段はタイヤに対する所定空気圧充てん時及びその後の所定荷重負荷時の状態にて、いわゆるビード部倒れ込み変形の抑制に有効である一方、タイヤの荷重負荷転動時では、トレッド部の踏み込み部、蹴り出し部に対応するビード部位置に発生する円周方向剪断変形の抑制に有効であり、この種の変形抑制手段はビード部耐久性向上に寄与するため広く採用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし上記補強部材の追加配置は当然重量増加をもたらす上、材料費用及び製造工数の増加によるコストアップを招き、現状の厳しい価格競争時代にそぐわない。またカーカスラインの修正など重量増加によらない他の手段の適用は、確かに比較的マイルドな使用条件下で所期の効果を発揮する反面、使用条件が益々酷しくなる現状に適応することはできず、所期のビード部耐久性発揮に不十分であることが分かった。
【０００５】
さらに重車両用タイヤのうち、特に大型建設車両用空気入りラジアルタイヤではサイドウォール部の耐カット性向上のためカーカス折返し部の高さを他の種類のタイヤ対比大幅に高く設定し、時にタイヤ最大幅位置前後の高さに設定するいわゆるハイターンアップ構造を採用するのが一般であり、そのため折返し端部のセパレーション故障改善を対象とする従来手段は何れも有効な改善手段とはなり難い。なぜならタイヤの荷重負荷転動中最も大きな歪が作用するのはリムのフランジ高さ近傍位置であり、しかも上記大型タイヤは荷重負荷時の撓み率が他の種のタイヤ対比著しく大きいからである。
【０００６】
上記大型タイヤの場合は特に、上述したように大きな撓み率により荷重負荷転動時にリムのフランジと接触する領域に存在する、折返し端から程遠い折返し途中部分のプライに沿いセパレーション故障（ビード部故障）が発生するのが特異な点である。よってこの大型タイヤの特異な故障に対し先に述べた従来の改善手段も含めた従来手段は何れも市場要求を満たすビード部耐久性発揮の決め手とならないのも止むを得ない。
【０００７】
従ってこの発明の請求項１〜５に記載した発明は、タイヤ重量の増加やコスト上昇を伴うことなく、カーカスラインの適正化などでは対応できない程の過酷な使用条件の下でも十分優れたビード部耐久性を発揮し得る重荷重用空気入りラジアルタイヤの提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明の請求項１に記載した発明は、一対のビード部及び一対のサイドウォール部と、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り補強するラジアル配列コードのゴム被覆になるカーカスプライと、該カーカスプライの外周に配置したベルトとを備え、カーカスプライはビードコア周りをタイヤの内側から外側に向けて巻上げた折返し部を有する重荷重用空気入りラジアルタイヤにおいて、
上記タイヤとその標準リムとの組立体にそのタイヤの最高空気圧を充てんしたビード部外側表面のリムのフランジとの接触離反位置と、最高空気圧を充てんした組立体にそのタイヤの最大負荷能力に相当する荷重を負荷したビード部外側表面のリムのフランジとの接触離反位置との間に挟まれるビード部の接触面増加部分にその法線方向で対応するビード部領域のうち、カーカスプライ折返し部におけるコードからビード部外側表面までの領域に４層の互いに異なる硬度のゴム部材を配置し、
該ゴム部材のうち１層はカーカスプライコードの被覆ゴムとして、最も軟質のクッションゴムを上記被覆ゴムの外側面に沿って隣接配置すると共に最も硬質のインサートゴムを上記クッションゴムの外側面に沿って隣接配置して成り、
上記クッションゴムの１００％モジュラスが１９〜２０kgf/cm2であり、かつインサートゴムのクッションゴムに対する１００％モジュラス比の値が３〜3.6倍であることを特徴とする重荷重用空気入りラジアルタイヤである。
【０００９】
ここに、上記標準リム、最高空気圧及び最大負荷能力とは、ＴＲＡ ＹＥＡＲＢＯＯＫ（１９９６年版）が記載する用語の定義に従い、標準リム（Design Rim)とは、所定のタイヤ種類、サイズ、プライレーティングなどにつき、この
ＹＥＡＲ ＢＯＯＫが定めるものであり、最大負荷能力とは、同じくＹＥＡＲ ＢＯＯＫが記載する「ラジアルプライタイヤの空気圧−負荷能力対応表」（TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES) に記載された太字の負荷能力値（lbs)を指し、だだし単輪(SINGLE)と複輪(DUAL)とが併記されているときは単輪(SINGLE)の値を採用するものとし、そして最高空気圧はこの最大負荷能力に対応する空気圧である。
【００１０】
また、請求項１に記載した発明を実施するに当り、この発明に係る「接触面増加部分にその法線方向で対応するビード部領域」とは、接触面増加部分の曲面上の任意の点を通り、この点における接平面に垂直な直線方向で接触面増加部分と相対するビード部領域を指す。実際上は、請求項２に記載した発明のように、上記接触面増加部分にその法線方向で対応するビード部領域が、タイヤに最高空気圧を充てんしたビード部外側表面のフランジとの接触離反位置からカーカスプライに下ろした法線と、上記荷重負荷の下におけるタイヤのビード部外側表面のフランジとの接触離反位置から、荷重を取り除いた最高空気圧充てんタイヤにおけるカーカスプライに下ろした法線との間に挟まれる領域であることが適合する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態の例を図１に基づき詳細に説明する。
図１は、この発明による重荷重用空気入りラジアルタイヤ（以下タイヤ又はラジアルタイヤという）１００を、先に触れたＴＲＡ ＹＥＡＲ ＢＯＯＫに記載した標準リム１０に組込んだ組立体の線図的要部断面図であり、各図におけるいずれのタイヤ１００もやはり先に触れた上記ＹＥＡＲ ＢＯＯＫに記載した最高空気圧を充てんしたときの、ビード部〜サイドウォール部のタイヤ半径方向（以下半径方向という）内側部分の左側断面図である。
【００１３】
図１において、タイヤ１００は一対のビード部１及び一対のサイドウォール部２（いずれも片側のみ示す）とトレッド部（図示省略）からなり、ビード部１内に埋設したビードコア３相互間にわたりこれらビード部１、サイドウォール部２及びトレッド部を補強するラジアル配列コード、特にスチールコードのゴム被覆になる１プライのカーカスプライ４と、このカーカスプライ４の外周でトレッド部を強化する複数層のコード交差層、特にスチールコード交差層を有するベルト（図示省略）とを備えるのは慣例に従う。
【００１４】
カーカスプライ４は、一対のビードコア３相互間にわたる本体としてのプライの他に、ビードコア３の回りをタイヤ内側からタイヤ外側（以下単に内側、外側という）に向けて巻上げた折返し部４ｔを有し、図に示す折返し部４ｔの例はタイヤ最大幅近傍まで延びるハイターンアップ構造である。各図でカーカスプライ４は、その両面を２本の曲線により簡略図解しているが、厚み中央にコード、望ましくはスチールコード（図示省略）を有し、その場合、各コードの周囲は隙間なく被覆ゴムが取り囲む。
【００１５】
サイドウォール部２のゴム５は図示を省略したトレッド部両側端からビード部１領域まで延び、ビード部１にてゴムチェーファ８とオーバーラップさせて連結する。そのときゴムチェーファ８の外側表面の半径方向外側端は配設目的からしてリム１０のフランジ１０ｆの外側縁を越える。
【００１６】
以上述べた各種構成部材とそれらの配置関係の下で、上記最高空気圧を充てんしたタイヤ１００とリム１０との組立体に、そのタイヤの最大負荷能力に相当する荷重（以下最大荷重という）を負荷すると、トレッド接地域に連なるビード部１及びサイドウォール部２はタイヤ幅方向外側及び半径方向内側それぞれに向けた撓曲変形、いわゆる倒れ込み変形を生じ、この倒れ込み変形により、ビード部１の外側表面のリム１０のフランジ１０ｆとの接触離反位置は、最高空気圧充てんのみの位置Ｂから位置Ａまで移動し、ビード部１の外側表面とフランジ１０ｆとの接触面は増加する。ここにいう接触離反位置とは、ビード部１がフランジ１０ｆと接触する半径方向最外側位置をいう。
【００１７】
ここに、接触離反位置Ａと接触離反位置Ｂとの間に挟まれるビード部１の外側表面を接触面増加部分と呼ぶものとし、この増加部分は接地域のトレッド周線に沿う向きに同一ではないので、接触離反位置Ａは倒れ込み変形が最大となる荷重直下乃至その近傍での位置とし、接触面増加部分は荷重を除いた時の無負荷状態で定める。なおビード部１の倒れ込み変形のありさまは接触離反位置Ａからの矢印で示すことで代表して図示を省略し、倒れ込み変形時に矢印の先端はリム１０のフランジ１０ｆ上の位置Ａｆと合致する。
【００１８】
上記の倒れ込み変形に伴うビード部１の、リム１０のフランジ１０ｆとの接触面増加部分上の任意の点Ｐからの法線ＶL°方向（矢印方向）で接触面増加部分に対応するビード部１の領域Ｒのうち、カーカスプライ４の折返し部４ｔにおけるコード（図示省略）、望ましくはスチールコードからビード部外側表面までの領域Ｒ０に４層の互いに異なる硬度をもつゴム部材を配置するものとする。ここに法線ＶLとは接触面増加部分の曲面（図１では曲線）上の任意の一点Ｐを通り、この点Ｐにおける接平面（図１では接線）に垂直な直線を指す。
【００１９】
上述したビード部１の領域Ｒは、先に述べたビード部１の外側表面の接触離反位置（半径方向最外側位置）Ａからカーカスプライ４に下ろす法線Ｌ１と、ビード部１の外側表面の接触離反位置（半径方向最外側位置）Ｂからカーカスプライ４に下ろす法線Ｌ２との間に挟まれる領域に特定すること、従ってカーカスプライ４の折返し部４ｔのコードからビード部外側表面までの領域Ｒ０もこの領域Ｒ内とすることが実用上好都合である。領域Ｒ０はタイヤ全周にわたるのは勿論であり、この領域Ｒ０に４層の互いに異なる硬度のゴム部材を配置するものとし、このとき折返し部４ｔの被覆ゴムを１層のゴム部材と数える。
【００２０】
コードの被覆ゴムを除く残余の３層のゴム部材のうち折返し部４ｔの外側表面に沿って隣接配置するゴム部材は、クッションゴム６であり、このクッションゴム６は領域Ｒ０にて最軟質ゴム部材であることを要する。さらに残りの２層のゴム部材のうちクッションゴム６の外側表面に沿って最硬質のインサートゴム７を配置する。
【００２１】
上記クッションゴム６はその１００％モジュラスが１９〜２０kgf/cm2であること、そして上記インサートゴム７の１００％モジュラスはクッションゴム６の１００％モジュラスの３〜3.6倍であることが必要である。これらのことからカーカスプライ４のコード被覆ゴムの硬度乃至１００％モジュラスは両ゴム部材の間の値とするのは勿論である。なお上記クッションゴム６は一般にベルト端部に使用するクッションゴムと同様な応力緩和機能をもたせるため名付けたゴム部材であり、インサートゴム７は文字通り複数部材間に挿入するゴム部材である。
【００２２】
ここで、先に述べたサイドウォール部２からビード部１に至る間の倒れ込み変形が生じるとき、ビード部１はあたかもビードコア３を支点とする回転形態を採る。その結果領域ＲO に存在するゴムは、折返し部４ｔ、より正確には折返し部４ｔのコード、特にスチールコードとリム１０のフランジ１０ｆとの間で著しく圧縮される。この大きな圧縮歪はフランジ１０ｆに沿って半径方向外側に向けゴムに大きな流動変位を生じさせるので、ゴムは大きな剪断変形を受けることになる。この剪断変形はカーカスプライ４の折返し部４ｔの外側表面に伝達される結果、従来タイヤは走行距離が進むにつれ折返し部４ｔのコード、特にスチールコードとその被覆ゴムとの界面に、乃至はコード近傍のゴムにセパレーションを発生させることになる。
【００２３】
これに対し前記構成になるビード部１は、領域Ｒ０において、折返し部４ｔの外側表面に沿って最軟質のゴム部材、すなわちクッションゴム６を隣接配置することにより、倒れ込み変形時にリム１０のフランジ１０ｆ側から伝達される剪断変形を最軟質ゴム部材が吸収し、折返し部４ｔ外側表面に作用する剪断応力を大幅に緩和することができる。この緩和効果を実際上セパレーション発生阻止にまで高めるには最軟質ゴム部材であるクッションゴム６の１００％モジュラスが２０kgf/cm２以下でなければならない。
【００２４】
さらに領域Ｒ０において、クッションゴム６の外側表面に沿って最硬質ゴム部材、すなわちインサートゴム７を隣接配置することにより、倒れ込み変形時に領域Ｒ０に存在するゴムの流動変位を少なくし、これにより折返し部４ｔ外側表面に作用する剪断応力を緩和することができる。しかも仮に最軟質ゴム部材（クッションゴム６）のみの配置とすればビード部１の剛性不足を来して倒れ込み変形量が増大する結果、折角の最軟質ゴム部材を設けた効果が減殺される他、フランジ１０ｆとこれに倒れ込み接触するビード部ゴムとの間の相対的動きが増してゴムの摩耗が促進されるところ、最軟質ゴム部材（クッションゴム６）と最硬質ゴム部材（インサートゴム７）とを組合わせ配置することにより、これらの不具合を排除することができる。上記効果を有効に発揮させるためには、最硬質ゴム部材の１００％モジュラスの最軟質ゴム部材の１００％モジュラスに対する比の値が３倍以上であることを要する。
【００２５】
その一方、最硬質ゴム部材乃至これに近い高硬度のゴム部材のみを領域ＲO に適用すれば折返し部４ｔのセパレーション発生は必至であり、よって上に述べたように最軟質ゴム部材と最硬質ゴム部材との組合せ配置の構成とすることにより、十分な剛性を付与させた上で折返し部４ｔの外側表面に作用する剪断歪を有利に低減させることができ、ビード部１の耐セパレーション性を顕著に向上させることができる。
【００２６】
また最軟質ゴム部材の１００％モジュラスが２０kgf/cm2 を超えると剪断応力を十分に緩和することができず、この点でモジュラスは成るべく小さい値であるのが望ましく、また最硬質ゴム部材の最軟質ゴム部材に対する１００％モジュラス比の値が３倍未満では先に述べた不具合を十分に払拭することができず、この点で倍率の値は成るべく大なるほど良い結果が得られる。
【００２７】
なお領域Ｒ０における４層の互いに異なる硬度のゴム部材は、図１に示すように、領域Ｒ０から半径方向外側に向けて延びる断面形状を有することを可とする。また図１に示す符号９はスティフナであり、そのうち９ａは硬スティフナ、９ｂは軟スティフナであり、符号１１はインナーライナである点は従来構造に従うが、特に最硬質ゴム部材と最軟質ゴム部材との関連で最適な硬度及び配置を考慮するのが良い。
【００２８】
【実施例】
建設車両用ラジアルタイヤ１００でサイズが３７．００Ｒ５７であり、カーカスプライ４は１プライでラジアル配列スチールコードのゴム被覆になる。ビード部１〜サイドウォール部２に至る構成は図１に従う。この図１に従う実施例の効果を検証するため、図２に同様断面を示す従来例のタイヤ１００Ａを準備した。これらのタイヤにおけるゴム部材の１００％モジュラスＭ100°（単位はkgf/cm２）の値を表１に示す。
【００２９】
【表１】
上記５種類のタイヤを供試タイヤとして、ドラムによるビード部耐久性試験を実施して比較評価した。試験方法及び試験条件は下記の通り。
（１）ベルト故障を先行させず、確実にビード部故障が発生するように、トレッド部のトレッドゴムを削り取った。
（２）最高空気圧７kgf/cm2 を充てんし、表面速度１０km/hで回転するドラムに当初荷重は５１．５トン（ほぼ最大荷重に相当する１００％ロード）を負荷し、所定時間走行後は段階的に荷重を増加させ、５種類のタイヤの何れか１種類のタイヤにビード部故障が生じたところで試験は全数打ち切りとする。
【００３１】
予測通り従来例のタイヤに外観から明確に確認できるビード部故障（ビード部外側の故障）が発生したので、全タイヤの試験を打ち切り、試験機から取り外してビード部故障の有無及び故障の程度を解剖により確かめた。
【００３２】
その結果、従来例は解剖に付すまでもなく、著しいセパレーション故障が領域Ｒ０周りに発生していたのに対し、実施例は折返し部４ｔの外側に外観からそれと認めることができない微小なセパレーションが見出される程度に止まっていた。なお試みに新品タイヤ重量を測定しところいずれのタイヤも重量がほぼ同じであった。
【００３３】
【発明の効果】
この発明によれば、補強部材などの追加部材の配置を必要とせず、よってタイヤ重量増加を伴うことなく高生産性を保持した上で、ビード部耐久性を有利に向上させることができる重荷重用空気入りラジアルタイヤを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明による一実施形態例タイヤの要部断面図である。
【図２】 従来タイヤの要部断面図である。
【符号の説明】
１ ビード部
２ サイドウォール部
３ ビードコア
４ カーカスプライ
４ｔ 折返し部
５ サイドウォールゴム
６ クッションゴム
７ インサートゴム
８ ゴムチェーファ
９ スティフナ
９ａ 硬スティフナ
９ｂ 軟スティフナ
１０ リム
１０ｆ フランジ
１００、１００Ａ 重荷重用空気入りラジアルタイヤ
Ａ 最大荷重負荷時ビード部のリムフランジとの接触離反位置
Ｂ 最高空気圧充てん時ビード部のリムフランジとの接触離反位置
Ｌ1 、Ｌ2 位置Ａ、位置Ｂからカーカスプライへの法線
Ｒ 法線Ｌ1 、Ｌ2 が区画するビード部領域
ＲO ビード部領域のうち折返し部コードより外側領域
Claims (2)
- 一対のビード部及び一対のサイドウォール部と、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り補強するラジアル配列コードのゴム被覆になるカーカスプライと、該カーカスプライの外周に配置したベルトとを備え、カーカスプライはビードコア周りをタイヤの内側から外側に向けて巻上げた折返し部を有する重荷重用空気入りラジアルタイヤにおいて、
上記タイヤとその標準リムとの組立体にそのタイヤの最高空気圧を充てんしたビード部外側表面のリムのフランジとの接触離反位置と、最高空気圧を充てんした組立体にそのタイヤの最大負荷能力に相当する荷重を負荷したビード部外側表面のリムのフランジとの接触離反位置との間に挟まれるビード部の接触面増加部分にその法線方向で対応するビード部領域のうち、カーカスプライ折返し部におけるコードからビード部外側表面までの領域に４層の互いに異なる硬度のゴム部材を配置し、
該ゴム部材のうち１層はカーカスプライコードの被覆ゴムとして、最も軟質のクッションゴムを上記被覆ゴムの外側面に沿って隣接配置すると共に最も硬質のインサートゴムを上記クッションゴムの外側面に沿って隣接配置して成り、
上記クッションゴムの１００％モジュラスが１９〜２０kgf/cm2であり、かつインサートゴムのクッションゴムに対する１００％モジュラス比の値が３〜3.6倍であることを特徴とする重荷重用空気入りラジアルタイヤ。 - 上記接触面増加部分にその法線方向で対応するビード部領域が、タイヤに最高空気圧を充てんしたビード部外側表面のフランジとの接触離反位置からカーカスプライに下ろした法線と、上記荷重負荷の下におけるタイヤのビード部外側表面のフランジとの接触離反位置から、荷重を取り除いた最高空気圧充てんタイヤにおけるカーカスプライに下ろした法線との間に挟まれる領域である請求項１に記載したタイヤ。
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