JP4021540B2

JP4021540B2 - 重荷重用空気入りラジアル・タイヤ

Info

Publication number: JP4021540B2
Application number: JP03584598A
Authority: JP
Inventors: 容一本坊; 修司安藤
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1998-02-18
Filing date: 1998-02-18
Publication date: 2007-12-12
Anticipated expiration: 2018-02-18
Also published as: JPH11227412A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は空気入りラジアル・タイヤに関するもので、特に、建設車両用タイヤに代表される重荷重用空気入りラジアル・タイヤに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、建設車両用タイヤ等の重荷重用空気入りラジアル・タイヤのビード部には、耐久性を向上するために、ワイヤー・チェーファーやナイロン・チェーファーなどの補強材がビード部に配置され、また、ビード部外側のリムと接触する位置に配置されたゴム・チェーファーは、リムとの擦れなどによる故障発生を防止するために、特にリム離反点近傍で十分な肉厚が確保されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の建設車両用タイヤ等の重荷重用空気入りラジアル・タイヤは、上記のように、ワイヤー・チェーファーやナイロン・チェーファーなどの補強材がビード部に配置され、十分な肉厚のゴム・チェーファーが配置されていたので、タイヤの重量増加によるコストの上昇および転がり抵抗の増加、ひいては燃料消費量の増加という不具合が生じる。また、ビード部のゴム・ボリュームを極端に増加すると、ビード部の発熱が大きくなり、高熱によるゴムとコード間の接着力低下やゴム部材自体の劣化などによるビード部故障を引き起こすことになる。さらに、それだけではなく、タイヤの成型工程で、ワイヤー・チェーファーやナイロン・チェーファーなどの補強材をビード部に貼り付ける必要があり、生産性を向上する阻害要因の一つとなっていた。
これらの不具合を解消するためには、従来の建設車両用タイヤ等の重荷重用空気入りラジアル・タイヤからワイヤー・チェーファーやナイロン・チェーファーなどの補強材を除去し、ゴム・チェーファーの肉厚を薄くすることが最も手っ取り早い手段であるが、タイヤに荷重が負荷されたときにビード部のリム・フランジへの倒れ込みが大きくなり、プライ背面およびプライ端部からの亀裂が発生してセパレーション故障につながりやすくなる傾向があるという不具合が生じる。また、ビード部へのせん断入力が大きくなって、ダイアゴナル・クラック（斜め方向の亀裂）故障が発生しやすくなるという不具合が生じる。
【０００４】
本発明の目的は、上記のような従来技術の不具合を解消し、ワイヤー・チェーファーやナイロン・チェーファーなどのビード部補強材を除去してコスト低減、軽量化および生産性向上を図るとともに、ビード部の肉厚や形状を適正化することによってビード部耐久性に優れた重荷重用空気入りラジアル・タイヤを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明による空気入りタイヤは、左右一対のビード部に設けられたビード・コアーと、クラウン部から両サイドを経て両ビード部に延び、該ビード・コアーをタイヤ内側から外側に向けて折り返してビード部に係留された、ラジアル・コード層よりなるカーカス・プライを備えた空気入りタイヤにおいて、
カーカス・ラインが外側に凸の曲線から内側に凸の曲線に変わるビード部変曲点をＰとし、タイヤを正規リムに装着し正規内圧を充填した状態で、リム・フランジ円弧部の中心点をＱとし、正規荷重を静的に負荷したときのリム離反点をＲとしたときに、
（１）該ビード部変曲点Ｐと該リム・フランジ円弧部中心点Ｑとを結んだ直線のタイヤ回転軸方向に対する傾斜角度θが２０乃至４０度であり、
（２）該リム・フランジ円弧部中心点Ｑを通りタイヤ回転軸方向に４５度の方向に延びる直線上における、カーカス本体とカーカス折り返し部との距離Ａに対する、該リム離反点Ｒを通りカーカス本体に下ろした垂線上における、カーカス本体とカーカス折り返し部との距離Ｂの比率Ｂ／Ａが４０乃至１００％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。
【０００６】
また、上記目的を達成するために、本発明による空気入りタイヤでは、該リム・フランジ円弧部の曲率半径をｒ1 とし、該リム・フランジ円弧部に隣接してラジアル方向外側に位置するタイヤ外輪郭の曲率半径をｒ2 とし、該リム・フランジ円弧部中心点Ｑを通りタイヤ回転軸方向に延びる直線上におけるタイヤ表面からカーカス折り返し部のコード層の中心までの距離をＤ1 とし、該リム離反点Ｒからカーカス折り返し部のコード層の中心までの距離をＤ2 とし、該リム離反点Ｒのレベルとタイヤ最大幅のレベルとの中間のレベルに位置するタイヤ表面の中間点Ｓからカーカス折り返し部のコード層の中心までの距離をＤ3 とし、該中間点Ｓからカーカス本体のコード層の中心までの距離をＤ4 としたときに、（１）該タイヤ外輪郭の曲率半径ｒ2 が該リム・フランジ円弧部の曲率半径ｒ1の４乃至８倍であり、（２）該リム離反点Ｒからカーカス折り返し部のコード層の中心までの距離Ｄ2がタイヤ表面からカーカス折り返し部のコード層の中心までの距離Ｄ1 の１１０乃至１９０％であり、（３）該カーカス・プライの折り返し端が該中間点Ｓのレベルよりラジアル方向内側に位置し、該中間点Ｓからカーカス本体のコード層の中心までの距離Ｄ 4 がタイヤ表面からカーカス折り返し部のコード層の中心までの距離Ｄ 1 の１２５乃至１８０％である。
【０００７】
上記目的を達成するために、該ビード・コアーのラジアル方向外側に、該カーカス・プライのカーカス本体とカーカス折り返し部とに挟まれて、略三角形の断面形状を有するスティフナーを備え、タイヤ成型時に該スティフナーのカーカス本体側が内側に凹んだ湾曲状の形状をしていることが好ましい。
【０００８】
空気入りタイヤは、それぞれのサイズに応じて、ＪＡＴＭＡ（日本）、ＴＲＡ（米国）およびＥＴＲＴＯ（欧州）などが発行する規格に定められた標準リムに装着して使用され、この標準リムが通常正規リムと称される。本明細書でもこの慣用呼称に従い、「正規リム」とは、米国のタイヤとリムの協会であるＴＲＡが１９９７年度に発行したＹＥＡＲＢＯＯＫにおいて定められた、適用サイズ・プライレーティングにおける標準リムを指す。
同様に、本明細書において「正規荷重」および「正規内圧」とは、ＴＲＡが１９９７年度に発行したＹＥＡＲＢＯＯＫにおいて定められた、適用サイズ・プライレーティングにおける最大荷重および最大荷重に対応する空気圧を指す。
また、本明細書では、
「カーカス・ライン」とは、タイヤを正規リムに装着し正規内圧を充填し無負荷時の状態で、タイヤの回転軸を含むタイヤ断面におけるカーカス本体の厚み中心ラインを意味し、
「カーカス本体」とは、カーカスのビード折り返し部を除いた部分であって、クラウン部から両サイドを経て両ビード部まで延びている部分を指し、
「カーカス本体とカーカス折り返し部との距離」は、カーカス・プライを形成するラジアル・コード層の中心間の距離を指す。
【０００９】
一般的に言って、タイヤの負荷転動時には、ビード部にトルクによるせん断変形が生じ、タイヤの表面から内側へそのせん断変形が伝わって行くが、特に、タイヤを正規リムに装着し正規内圧を充填した状態で、正規荷重を静的に負荷したときのリム離反点Ｒの近傍でこのせん断変形による歪が大きくなる。
本発明のタイヤでは、上述のように、
（１）カーカス・ラインが外側に凸の曲線から内側に凸の曲線に変わるビード部変曲点Ｐとリム・フランジ円弧部の中心点Ｑとを結んだ直線のタイヤ回転軸方向に対する傾斜角度θが２０乃至４０度であり、
（２）リム・フランジ円弧部の中心点Ｑを通りタイヤ回転軸方向に４５度の方向に延びる直線上における、カーカス本体とカーカス折り返し部との距離Ａに対する、正規荷重を静的に負荷したときのリム離反点Ｒを通りカーカス本体に下ろした垂線上における、カーカス本体とカーカス折り返し部との距離Ｂの比率Ｂ／Ａが４０乃至１００％であるので、タイヤの負荷時の倒れ込みによるリム反力が抑制される。その結果、ワイヤー・チェーファーやナイロン・チェーファーなどのビード部補強材を除去してコスト低減、軽量化および生産性向上を図るとともに、ビード部の耐久性を向上させることが可能となる。
【００１０】
本発明では、上述のように、カーカス・ラインが外側に凸の曲線から内側に凸の曲線に変わるビード部変曲点Ｐとリム・フランジ円弧部の中心点Ｑとを結んだ直線のタイヤ回転軸方向に対する傾斜角度θが２０乃至４０度であるので、タイヤに内圧を充填したときに、リム離反点Ｒ近傍でカーカスラインが自然平衡形状に向かい、タイヤの内側へ入る。これによって内圧充填時のリム反力が小さくなり、タイヤの負荷時の倒れ込みによるリム反力が抑制される。
ビード部変曲点Ｐとリム・フランジ円弧部の中心点Ｑとを結んだ直線のタイヤ回転軸方向に対する傾斜角度θが２０度より小さくなると、カーカス・プライに加わる張力が大きくなり過ぎて、カーカス本体側でセパレーション故障が生じやすくなり、またビード・コアーの角でカーカス・プライが擦れて故障が生じやすくなる傾向がある。
一方、ビード部変曲点Ｐとリム・フランジ円弧部の中心点Ｑとを結んだ直線のタイヤ回転軸方向に対する傾斜角度θが４０度より大きくなると、従来のタイヤの形状に近くなり、ワイヤー・チェーファーやナイロン・チェーファーなどのビード部補強材を除去すると、内圧充填時のリム反力が大きくなって、カーカス折り返し部の界面やビード部の表面で亀裂故障が生じやすくなる。
【００１１】
また、本発明では、上述のように、リム・フランジ円弧部の中心点Ｑを通りタイヤ回転軸方向に４５度の方向に延びる直線上における、カーカス本体とカーカス折り返し部との距離Ａに対する、正規荷重を静的に負荷したときのリム離反点Ｒを通りカーカス本体に下ろした垂線上における、カーカス本体とカーカス折り返し部との距離Ｂの比率Ｂ／Ａが４０乃至１００％であるが、この比率Ｂ／Ａが１００％より大きくなると、リム反力がカーカス折り返し部に伝わりやすくなって、カーカス折り返し部の界面の歪が増加し、界面でセパレーションが発生しやすくなる。
一方、上記の比率Ｂ／Ａが４０％より小さくなると、リム離反点Ｒ近傍でのビード部の曲げ剛性が低下し、カーカス折り返し部の界面でセパレーションが発生しやすくなり、またビード部の表面で亀裂故障が生じやすくなる。
【００１２】
また、本発明による空気入りタイヤでは、上述のように、リム・フランジ円弧部の曲率半径をｒ1 とし、リム・フランジ円弧部に隣接してラジアル方向外側に位置するタイヤ外輪郭の曲率半径をｒ2 とし、リム・フランジ円弧部の中心点Ｑを通りタイヤ回転軸方向に延びる直線上におけるタイヤ表面からカーカス折り返し部のコード層の中心までの距離をＤ1 とし、該リム離反点Ｒからカーカス折り返し部のコード層の中心までの距離をＤ2 とし、該リム離反点Ｒのレベルとタイヤ最大幅のレベルとの中間のレベルに位置するタイヤ表面の中間点Ｓからカーカス折り返し部のコード層の中心までの距離をＤ3 とし、該リム離反点Ｒのレベルとタイヤ最大幅のレベルとの中間のレベルに位置するタイヤ表面の中間点Ｓからカーカス本体のコード層の中心までの距離をＤ4 としたときに、
（１）タイヤ外輪郭の曲率半径ｒ2 がリム・フランジ円弧部の曲率半径ｒ1 の４乃至８倍であり、
（２）該リム離反点Ｒからカーカス折り返し部のコード層の中心までの距離Ｄ2 がタイヤ表面からカーカス折り返し部のコード層の中心までの距離Ｄ1 の１１０乃至１９０％であり、
（３）該カーカス・プライの折り返し端が該中間点Ｓのレベルよりラジアル方向外側に位置するときには、該中間点Ｓからカーカス折り返し部のコード層の中心までの距離Ｄ3 がタイヤ表面からカーカス折り返し部のコード層の中心までの距離Ｄ1 の７０乃至１１０％であること、もしくは、
該カーカス・プライの折り返し端が該中間点Ｓのレベルよりラジアル方向内側に位置するときには、該中間点Ｓからカーカス本体のコード層の中心までの距離Ｄ4 がタイヤ表面からカーカス折り返し部のコード層の中心までの距離Ｄ1 の１２５乃至１８０％であること
が好ましい。
これは、上記のようなビード部形状および構造を採用することによって、ワイヤー・チェーファーやナイロン・チェーファーなどのビード部補強材を除去してコスト低減、軽量化および生産性向上を図るとともに、ビード部耐久性に優れた重荷重用空気入りラジアル・タイヤが得られるからである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明に基づく実施例１乃至４の重荷重用空気入りラジアル・タイヤおよび従来例の重荷重用空気入りラジアル・タイヤについて説明する。タイヤ・サイズは、いずれも、２０．５Ｒ２５である。ＴＲＡが１９９７年度に発行したＹＥＡＲＢＯＯＫによれば、タイヤ・サイズ２０．５Ｒ２５に相当する正規リムは２５×１７．００／２．０で、正規内圧は５００ｋＰａで、正規荷重は９５００ｋｇである。
【００１４】
図１は本発明に従う実施例１の重荷重用空気入りラジアル・タイヤの一方のビード部の部分断面略図である。図２はタイヤ成型時のスティフナー４の断面図である。
実施例１の重荷重用空気入りラジアル・タイヤは、左右一対のビード部に設けられたビード・コアー１と、クラウン部から両サイドを経て両ビード部に延び、ビード・コアー１をタイヤ内側から外側に向けて折り返してビード部に係留された、ラジアル・コード層よりなるカーカス・プライ２と、ゴム・チェーファー３とを備えている。
カーカス・ラインが外側に凸の曲線から内側に凸の曲線に変わるビード部変曲点をＰとし、実施例１の重荷重用空気入りラジアル・タイヤを正規リム２５×１７．００／２．０に装着し正規内圧５００ｋＰａを充填した状態で、リム・フランジ円弧部の中心点をＱとし、正規荷重９５００ｋｇを静的に負荷したときのリム離反点をＲとしたときに、
ビード部変曲点Ｐとリム・フランジ円弧部中心点Ｑとを結んだ直線のタイヤ回転軸方向に対する傾斜角度θが３０度であり、
リム・フランジ円弧部の中心点Ｑを通りタイヤ回転軸方向に４５度の方向に延びる直線上における、カーカス本体２１とカーカス折り返し部２２との距離Ａに対する、リム離反点Ｒを通りカーカス本体に下ろした垂線上における、カーカス本体２１とカーカス折り返し部２２との距離Ｂの比率Ｂ／Ａが９５％である。
リム・フランジ円弧部に隣接してラジアル方向外側に位置するタイヤ外輪郭の曲率半径ｒ2 がリム・フランジ円弧部の曲率半径ｒ1 の２．５倍で、換言すればこれらの曲率半径の比ｒ1 ／ｒ2 が０．４である。
リム離反点Ｒからカーカス折り返し部２２のコード層の中心までの距離Ｄ2 がリム・フランジ円弧部の中心点Ｑを通りタイヤ回転軸方向に延びる直線上におけるタイヤ表面からカーカス折り返し部２２のコード層の中心までの距離Ｄ1 の２５０％であり、カーカス・プライ２の折り返し部２２の端部が中間点Ｓのレベルよりラジアル方向外側に位置していて、リム離反点Ｒのレベルとタイヤ最大幅のレベルとの中間のレベルに位置するタイヤ表面の中間点Ｓからカーカス折り返し部２２のコード層の中心までの距離Ｄ3 がタイヤ表面からカーカス折り返し部２２のコード層の中心までの距離Ｄ1 の１２５％である。
実施例１重荷重用空気入りラジアル・タイヤは、ビード・コアー１のラジアル方向外側に、カーカス・プライ２のカーカス本体２１とカーカス折り返し部２２とに挟まれて、略三角形の断面形状を有するスティフナー４を備えていて、図２に示すように、タイヤ成型時にスティフナー４のカーカス本体側が内側に凹んだ湾曲状の形状をしている。
【００１５】
実施例２の重荷重用空気入りラジアル・タイヤは、ビード部変曲点Ｐとリム・フランジ円弧部の中心点Ｑとを結んだ直線のタイヤ回転軸方向に対する傾斜角度θが３５度であり、リム・フランジ円弧部の中心点Ｑを通りタイヤ回転軸方向に４５度の方向に延びる直線上における、カーカス本体２１とカーカス折り返し部２２との距離Ａに対する、リム離反点Ｒを通りカーカス本体に下ろした垂線上における、カーカス本体２１とカーカス折り返し部２２との距離Ｂの比率Ｂ／Ａが９０％であることを除いて、上記の実施例１の重荷重用空気入りラジアル・タイヤとほぼ同じタイヤである。
実施例３の重荷重用空気入りラジアル・タイヤは、ビード部変曲点Ｐとリム・フランジ円弧部の中心点Ｑとを結んだ直線のタイヤ回転軸方向に対する傾斜角度θが２５度であることを除いて、上記の実施例１の重荷重用空気入りラジアル・タイヤとほぼ同じタイヤである。
実施例４の重荷重用空気入りラジアル・タイヤは、リム・フランジ円弧部に隣接してラジアル方向外側に位置するタイヤ外輪郭の曲率半径ｒ2 がリム・フランジ円弧部の曲率半径ｒ1 の４．２倍で、換言すればこれらの曲率半径の比ｒ1 ／ｒ2 が０．２４であり、リム離反点Ｒからカーカス折り返し部２２のコード層の中心までの距離Ｄ2 がリム・フランジ円弧部の中心点Ｑを通りタイヤ回転軸方向に延びる直線上におけるタイヤ表面からカーカス折り返し部２２のコード層の中心までの距離Ｄ1 の１１５％であり、カーカス・プライ２の折り返し部２２の端部が中間点Ｓのレベルよりラジアル方向外側に位置していて、リム離反点Ｒのレベルとタイヤ最大幅のレベルとの中間のレベルに位置するタイヤ表面の中間点Ｓからカーカス折り返し部２２のコード層の中心までの距離Ｄ3 がタイヤ表面からカーカス折り返し部２２のコード層の中心までの距離Ｄ1 の８５％であることを除いて、上記の実施例１の重荷重用空気入りラジアル・タイヤとほぼ同じタイヤである。
従来例の重荷重用空気入りラジアル・タイヤは、ビード部変曲点Ｐとリム・フランジ円弧部の中心点Ｑとを結んだ直線のタイヤ回転軸方向に対する傾斜角度θが４８度であり、リム・フランジ円弧部の中心点Ｑを通りタイヤ回転軸方向に４５度の方向に延びる直線上における、カーカス本体２１とカーカス折り返し部２２との距離Ａに対する、リム離反点Ｒを通りカーカス本体に下ろした垂線上における、カーカス本体とカーカス折り返し部との距離Ｂの比率Ｂ／Ａが７５％であること、および、ビード部補強材としてワイヤー・チェーファーとナイロン・チェーファーを備えていることを除いて、上記の実施例１の重荷重用空気入りラジアル・タイヤとほぼ同じタイヤである。
【００１６】
上記実施例１乃至４の重荷重用空気入りラジアル・タイヤおよび上記従来例の重荷重用空気入りラジアル・タイヤについて、ビード部耐久性能の比較試験を実施した。
この比較試験は、正規内圧５００ｋＰａを供試タイヤに充填し、８ｋｍ／ｈの速度で室内ドラム試験機による耐久試験であり、荷重はステップ・ロード方式とし、第一ステップは正規荷重９５００ｋｇの１５０％を負荷して３×２４時間走行、第二ステップは正規荷重の１７０％負荷でさらに３×２４時間走行、第三ステップは正規荷重の１９０％負荷の状態でさらに３×２４時間走行、以降第三ステップと同一条件で故障が発生するまで走行させるという試験条件である。
【００１７】
上記の比較試験の結果、故障が発生するまで走行時間を、上記従来例のタイヤを１００として指数表示で示すと、上記実施例１のタイヤは１１２で、上記実施例２のタイヤは１０５で、上記実施例３のタイヤは１１８で、上記実施例４のタイヤは１３１であった。数字が大きいほどビード部耐久性能が優れていることを示している。
【００１８】
上記の比較試験の結果を、供試タイヤの概要とともに表１に示す。
【００１９】
【表１】

【００２０】
【発明の効果】
上記の表１に示す比較試験の結果から、本発明による実施例１乃至４の重荷重用空気入りラジアル・タイヤは従来例の重荷重用空気入りラジアル・タイヤに比べ、ビード部耐久性に優れたタイヤであることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による空気入りタイヤのビード部の断面図である。
【図２】タイヤ成型時のスティフナーの断面図である。
【符号の説明】
１ビード・コアー
２ラジアル・カ−カス
２１カ−カス本体
２２カ−カス折り返し部
３ゴム・チェーファー
４スティフナー
Ｐビード部変曲点
Ｑリム・フランジ円弧部の中心点
Ｒリム離反点
Ｓ中間点

Claims

左右一対のビード部に設けられたビード・コアーと、クラウン部から両サイドを経て両ビード部に延び、該ビード・コアーをタイヤ内側から外側に向けて折り返してビード部に係留された、ラジアル・コード層よりなるカーカス・プライを備えた空気入りタイヤにおいて、カーカス・ラインが外側に凸の曲線から内側に凸の曲線に変わるビード部変曲点をＰとし、タイヤを正規リムに装着し正規内圧を充填した状態で、リム・フランジ円弧部の中心点をＱとし、正規荷重を静的に負荷したときのリム離反点をＲとしたときに、（１）該ビード部変曲点Ｐと該リム・フランジ円弧部中心点Ｑとを結んだ直線のタイヤ回転軸方向に対する傾斜角度θが２０乃至４０度であり、（２）該リム・フランジ円弧部中心点Ｑを通りタイヤ回転軸方向に４５度の方向に延びる直線上における、カーカス本体とカーカス折り返し部との距離Ａに対する、該リム離反点Ｒを通りカーカス本体に下ろした垂線上における、カーカス本体とカーカス折り返し部との距離Ｂの比率Ｂ／Ａが４０乃至１００％であり、該リム・フランジ円弧部の曲率半径をｒ１とし、該リム・フランジ円弧部に隣接してラジアル方向外側に位置するタイヤ外輪郭の曲率半径をｒ２とし、該リム・フランジ円弧部中心点Ｑを通りタイヤ回転軸方向に延びる直線上におけるタイヤ表面からカーカス折り返し部のコード層の中心までの距離をＤ１とし、該リム離反点Ｒからカーカス折り返し部のコード層の中心までの距離をＤ２とし、該リム離反点Ｒのレベルとタイヤ最大幅のレベルとの中間のレベルに位置するタイヤ表面の中間点Ｓからカーカス本体のコード層の中心までの距離をＤ４としたときに、（４）該タイヤ外輪郭の曲率半径ｒ２が該リム・フランジ円弧部の曲率半径ｒ１の４乃至８倍であり、（５）該リム離反点Ｒからカーカス折り返し部のコード層の中心までの距離Ｄ２がタイヤ表面からカーカス折り返し部のコード層の中心までの距離Ｄ１の１１０乃至１９０％であり、（６）該カーカス・プライの折り返し端が該中間点Ｓのレベルよりラジアル方向内側に位置し、該中間点Ｓからカーカス本体のコード層の中心までの距離Ｄ４がタイヤ表面からカーカス折り返し部のコード層の中心までの距離Ｄ１の１２５乃至１８０％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。