JP4213811B2 - 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】
本発明は、空気入りラジアルタイヤに係り、特に、ビード部の耐久性を向上させた空気入りラジアルタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
トラック等、特に重荷重で使用され、摩耗後に再びトレッドを更生して複数回使用される空気入りラジアルタイヤにおいては、長期間の使用によってカーカス層の補強コード端末の応力集中部を起点にゴム中にセパレーションを生じ、タイヤが使用できなくなる問題がある。
【０００３】
即ち、トラック、バス用タイヤのように高内圧を充填して使用されるタイヤでは、カーカス層が空気圧によりビードコアから引き抜けようとして、その端末部に大きな応力集中が生じるため、カーカス層の折返端末部に繰り返し変形が加わり、該端末部を起点とするセパレーション故障を発生するのである。
【０００４】
こうしたカーカス端部のセパレーション故障に対して、従来より、ビード部補強層をカーカス層の外側に配置したり、ビード部のゴム部材の配置や、さらにカーカス形状など多くの技術が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、トラック、バス用の大型タイヤでは、環境への配慮や経済性からの更生回数の増加により使用条件が厳しくなっていることと、特に近年増加傾向の偏平率の低いタイヤではビード耐久性が悪化することから、従来技術を使用してもビード部でのセパレーション故障の防止は十分ではなく、ビード部故障に対する根本的な解決には至っていない。
【０００６】
本発明は上記事実を考慮し、優れたビード耐久性を有する重荷重車両に適した空気入りラジアルタイヤを提供することが目的である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、一方のビード部のビードコアから他方のビード部のビードコアへ延在する本体部と前記本体部に連続して設けられ前記ビードコアの外周に沿って巻き込んだ巻込部とを有した実質的にラジアル方向に延びる複数本のスチールコードからなる少なくとも１枚のカーカス層よりなるカーカスと、前記カーカスのタイヤ半径方向外側に設けられ、前記カーカスのクラウン部を補強するベルトと、を備えた空気入りラジアルタイヤであって、ラジアル方向に対して傾斜した複数本のコードからなり、前記カーカス層のタイヤ外側で、前記ビードコアの周りに配置されるビード補強層を備え、前記ビード補強層のタイヤ軸方向外側の端末部より前記カーカス層の前記本体部に向けて延ばした垂線と前記本体部との交点における前記本体部の接線に対して、前記ビード補強層のタイヤ軸方向外側の端末部における前記ビード補強層の接線が、平行若しくはタイヤ外側へ傾斜していることを特徴としている。
【０００８】
次に、請求項１に記載の空気入りラジアルタイヤの作用を説明する。
【０００９】
請求項１に記載の空気入りラジアルタイヤでは、カーカス層を塑性変形によって癖付けしてビードコア外周面周りに巻き込み、応力集中源である端末部が負荷転動時に殆ど変形の生じないビードコア上に配置することで、カーカス層の端末部を起点とするセパレーション故障が根本的に解消される。
【００１０】
また、カーカス層のタイヤ外側で、かつビードコアの周りにビード補強層を配置したので、負荷転動時にリムフランジとの擦れによるタイヤ外皮の摩滅を防止することができる。
【００１１】
ビード部内には、ビード補強層の端末部が配置されるが、このビード補強層のタイヤ軸方向外側の端末部が従来タイヤのカーカス層端末部と同様の応力集中源となる。
【００１２】
即ち、負荷転動時に、ビード部がリムフランジ方向に倒れ込む曲げ変形をする際に、ビード補強層端末部近傍からタイヤ半径方向外側のカーカス層の本体部がタイヤ半径方向内側に沈み込むような変形をするために、ビード補強層端末部に大きな圧縮歪を生じさせる。
【００１３】
その際、ビード補強層端末部近傍が、カーカス層の本体部に向かって接近するように傾斜した配置では、端末部に直接より圧縮変形が生じやすい。
【００１４】
ここで、本発明では、ビード部補強層端末部の傾きが、カーカス層の本体部の傾きと等しいか（即ち、平行）、または端末部がタイヤ軸方向外側へより傾斜しているので、負荷転動時にカーカス層の本体部が沈み込み変形をしてもビード補強層端末部に生じる圧縮歪の発生を大幅に緩和することができ、これによりビード補強層端末部を起点とするセパレーションの発生を防止することができる。
【００１５】
さらに、ビード補強層端末部は、カーカス層端末部と異なり、内圧によって引き抜かれようとする力を殆ど受けず、さらに、このビード部補強層のタイヤ軸方向外側の端末部は従来タイヤと異なりカーカス層の折返部が隣接しないこととラジアル方向に対しコードが傾斜配置していることから、負荷転動時にビード部の曲げ変形を生じた際にもビード補強層内のコードが角度変化することでコード端末部に生じる圧縮歪を緩和して応力集中が低減されるが、さらに端末部をより外方へ傾斜させてカーカス層本体部が沈み込んでも端末部での圧縮変形が生じ難くすることでビード部の耐久性が大幅に向上する。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の空気入りラジアルタイヤにおいて、前記ビード補強層のタイヤ軸方向外側の端末部と前記本体部との距離が、前記ビードコアのビードベースに対して平行に計測した最大幅の１．２倍以下であることを特徴としている。
【００１７】
次に、請求項２に記載の空気入りラジアルタイヤの作用を説明する。
【００１８】
ビード補強層端末部における圧縮歪の緩和を狙い、ビード補強層の端末部とカーカス層の本体部との距離を過大に広げてビード補強層の傾きを大きくすると、ビード補強層端末部でのゴムの厚みが増し、ビード部の発熱が増えて耐久性に悪影響を及ぼすので、ビード補強層端末部とカーカス層の本体部との距離は、ビードコアの最大幅を基準として、１．２倍以下に抑えることが好ましい。
【００１９】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の空気入りラジアルタイヤにおいて、前記ビード補強層のコードは、ラジアル方向に対して３０度〜８０度の範囲内の角度で傾斜していることを特徴としている。
【００２０】
次に、請求項３に記載の空気入りラジアルタイヤの作用を説明する。
【００２１】
ビード補強層のコードをラジアル方向に対して３０度〜８０度の範囲内の角度で傾斜させることが好ましいのは、このコードの角度が３０度未満になると、カーカス本体部が倒れ込んだ際に、カーカス層のスチールコードと同様にタイヤラジアル方向に近づく為、ビード補強層のコードの角度変化によるビード補強層の端末部での歪緩和が起きにくく、コード端部に大きな圧縮応力の集中が生じる。
【００２２】
一方、コードの角度が８０度を越えると、ビード補強のコードがほぼ周方向に向く為にビード補強層の剪断剛性が低下し、タイヤが転動時に踏み蹴りにてサイドウォールが回転方向にずれる周方向剪断変形のビードでの抑制効果が大幅に低下するので、リムフランジとタイヤ外皮との周方向のずれによる摩滅を有効に防止することが出来なくなり、ビード補強層としての役割が十分に発揮されなくなる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１に示すように、本実施形態の空気入りラジアルタイヤ１０は、一対のビードコア１２（図１では片側のみ図示）と、一対のビードコア１２にトロイド状に跨がるカーカス１４とを有している。
【００２４】
カーカス１４は、本実施形態では一枚のカーカス層（カーカスプライ）１６から構成されているが、カーカス層１６は２枚以上であっても良い。
【００２５】
カーカス層１６は、互いに平行に並べられた実質的にラジアル方向（好ましくはラジアル方向に対して±１０°以内）に沿って延びる複数本のスチールコード（図示せず）を備え、これら複数本のスチールコードが薄肉のコーティングゴム（図示せず）に埋設されている通常の構造のものである。
【００２６】
カーカス層１６は、一方のビード部１１のビードコア１２から他方のビード部１１のビードコア１２へ延在する本体部１６Ａと、ビードコア１２の外周に沿って巻き込んだ巻込部１６Ｂとを有している。
【００２７】
なお、カーカス層１６の巻込部１６Ｂの端末部１６Ｃの位置は、少なくともビードコア１２のタイヤ軸方向外側端よりもタイヤ軸方向内側で、ビードコア１２の上辺上に位置し、ビードコア１２の中心よりもタイヤ軸方向内側に位置することが好ましく、図１に示すように本体部１６Ａの近傍に位置すること（即ち、カーカス層１６がビードコア１２の周りを略１周すること。）が更に好ましい。
【００２８】
また、巻込部１６Ｂのスチールコードは、ビードコア１２の外周面に沿うようにタイヤ製造段階（少なくとも加硫前）で少なくとも１箇所以上の部位で塑性変形されており、製品タイヤにおいてここでのスチールコードには真っ直ぐな状態へ戻ろうとする力は生じていない。
【００２９】
このカーカス層１６のタイヤ外側には、ビード補強層（所謂チェーファー）１８がビードコアの周りに配置されている。
【００３０】
ビード補強層１８は、互いに平行とされ、ラジアル方向に対して３０度〜８０度の範囲内の角度で傾斜した複数本のコード（図示せず）をゴムで被覆したものである。なお、このビード補強層１８に用いるコードは、スチールコードでも良く、ナイロン等の有機繊維コードであっても良い。
【００３１】
ここで、ビード補強層１８は、ビードコア１２からタイヤ軸方向内側の端末部１８Ａにかけてはカーカス層１６の外周面に沿うように隣接して配置されているが、ビードコア１２からタイヤ軸方向外側の端末部１８Ｂにかけては、ビードコア１２から離れる方向に直線状に延びている。
【００３２】
このビード補強層１８は、ビード補強層１８のタイヤ軸方向外側の端末部１８Ｂよりカーカス層１６の本体部１６Ａに向けて延ばした垂線Ｌ１と本体部１６Ａの中心線との交点Ｄにおける、本体部１６Ａの中心線に引いた接線Ｌ２に対して、ビード補強層１８のタイヤ軸方向外側の端末部１８Ｂにおけるビード補強層１８の中心線に引いた接線Ｌ３が平行に設定されている。
【００３３】
さらに、ビード部１１において、ビード補強層１８のタイヤ軸方向外側の端末部１８Ｂの中心線と本体部１６Ａの中心線との距離Ｓを、ビードベース１１Ａに対して平行に計測したビードコア１２の最大幅Ｗの１．２倍以下に設定することが好ましい。
【００３４】
また、ビード部１１には、ビードコア１２に巻かれたカーカス層１６の巻込部１６Ｂのタイヤ径方向外側にビード部１１の剛性を確保するスティフナー２０が設けられている。本実施形態のスティフナー２０は、スティフナー２０Ａ及びスティフナー２０Ｂから構成されている。
【００３５】
スティフナー２０Ａには、ビード部１１の変形を抑制するために比較的硬いゴムが使用されている。一方、スティフナー２０Ｂには、ビード補強層１８の端末部１８Ｂ付近の歪の緩和と、スティフナー２０Ａ内に直接亀裂が進展するのを防ぐ目的でスティフナー２０Ａとは異なるゴムが使用されている。
【００３６】
なお、スティフナー２０の構造は本実施形態のものに限定されるものではなく、図中の２点鎖線で示すように、スティフナー２０Ａをビードコア１２側の硬スティフナー２０Ａａとタイヤ径方向外側の軟スティフナー２０Ａｂとの異なる２つのゴムで構成しても良く、スティフナー２０Ｂを軟スティフナー２０Ａｂと同じゴム（即ち、スティフナー２０Ｂと軟スティフナー２０Ａｂとを一体化する。）としても良い。
【００３７】
また、図示はしないが、カーカス１４のタイヤ半径方向外側には、カーカス１４のクラウン部を補強するベルトが設けられている。
（作用）
本実施形態の空気入りラジアルタイヤ１０では、カーカス層１６のスチールコードを塑性変形によって癖付けしてビードコア１２の外周面周りに巻き込み、応力集中源である端末部１６Ｃを負荷転動時に殆ど変形の生じないビードコア１２に接するように配置したので、カーカス層１６の端末部１６Ｃを起点とするビード部１１内のゴムのセパレーション故障を防止することができる。
【００３８】
また、カーカス層１６のタイヤ外側に配置したビード補強層１８は、負荷転動時にリムフランジ２２との擦れによるタイヤ外皮の摩滅を防止する。
【００３９】
さらに、負荷転動時には、図２に示すように、ビード部１１がリムフランジ２２方向に倒れ込む曲げ変形をする際に（実線で示す状態から２点鎖線で示す状態）、ビード補強層１８の端末部１８Ａ近傍からカーカス層１６の本体部１６Ａがタイヤ半径方向内側に沈み込むような変形をするが、本実施形態では、ビード補強層１８の端末部１８Ｂ付近の傾きが、カーカス層１６の本体部１６Ａの傾きと等しい（即ち、平行）であるので、負荷転動時にカーカス層１６の本体部１６Ａが沈み込み変形をしても、圧縮の方向は矢印Ａで示すようにビード補強層１８の端末部１８Ｂにおけるビード補強層１８のコード（図示せず）に対して斜め方向となるので、ビード補強層１８の端末部１８Ｂに生じる圧縮歪（圧縮の方向は図２に示す矢印Ａ方向）の発生を大幅に緩和できる。このため、ビード補強層１８の端末部１８Ｂを起点とするセパレーションの発生を防止できるようになる。
【００４０】
さらに、ビード補強層１８の端末部１８Ｂ側は内圧によって引き抜かれようとする力を殆ど受けず、さらに、このビード補強層１８の端末部１８Ｂは従来タイヤと異なりカーカス層１６の巻込部１６Ｂ（従来タイヤのカーカス層の折返部に相当）が隣接しないことと、ラジアル方向に対しコードが傾斜配置されていることから、負荷転動時にビード部１１の曲げ変形が生じた際にもビード補強層１８内のコードが角度変化し難く、この変形によって端末部１８Ｂの径方向圧縮応力の集中が緩和される。
【００４１】
なお、ビード補強層１８の端末部１８Ｂと本体部１６Ａとの距離Ｓが、ビードコア１２の最大幅Ｗの１．２倍を越えると、ビード補強層１８の端末部１８Ｂ付近のゴムの厚みが増し、ビード部１１の発熱が増えて耐久性に悪影響を及ぼすことがある。
【００４２】
また、ビード補強層１８のコードのラジアル方向に対する角度が３０度未満になると、カーカス層１６の本体部１６Ａが倒れ込んだ際に、カーカス層１６のスチールコードと同様にタイヤラジアル方向に近づく為、ビード補強層１８のコードの角度変化によりビード補強層１８の端末部１８Ｂでの歪緩和が起きにくく、コード端部に直接大きな圧縮応力の集中が生じる。
【００４３】
一方、コードの角度が８０度を越えると、ビード補強層１８の剪断剛性が低下し、タイヤ転動時に生じる周方向剪断変形のビード部１１での抑制効果が低下するので、リムフランジ２２とタイヤ外皮との周方向のずれによる摩滅を有効に防止することが出来なくなる。
（他の実施形態）
なお、本実施形態のビード補強層１８は、ビードコア１２からタイヤ軸方向外側の端末部１８Ｂにかけては、ビードコア１２から離れる方向に直線状（カーカス層１６の外周面の接線状）に延びていたが、本発明はこれに限らず、図３に示すように、タイヤ外側に曲率中を有する半径Ｒの円弧状に屈曲した部分をビードコア１２近傍に有し、その外側の端末部１８Ｂ付近が直線状でかつ接線Ｌ２と平行であっても良く、図４に示すように、端末部１８Ｂ付近の直線状の部分がタイヤ外側へ開くように傾斜していても良い。
（試験例）
次に、本発明の効果を確かめるために、タイヤサイズが２８５／６０Ｒ２２．５である従来例のタイヤと本発明の適用された実施例のタイヤとを用意し、室内のドラム試験機にてタイヤの耐久試験を行った。
【００４４】
実施例１のタイヤは図１に示す構造のタイヤ、実施例２のタイヤは図３に示す構造のタイヤ、実施例３のタイヤは図４に示す構造のタイヤ、従来例のタイヤは図５に示す構造のタイヤである。
【００４５】
ここで、従来例のタイヤは、図５に示すように、カーカス層１６の折返部１６Ｄが、タイヤ半径方向外側へ向かうに従って本体部１６Ａに接近した構成である。
【００４６】
実施例１〜３及び従来例のタイヤのカーカス層は、何れも（１×３＋９＋１５）×０．１７５mm＋１×０．１５mmの構造のスチールコードを５ｃｍ当たり２６本の密度（測定部位：ビードコア周り）で平行に並べてゴム被覆したものであり、コード方向を実質的にラジアル方向としたものである。
【００４７】
実施例１〜３及び従来例のタイヤのビード補強層は、何れも（１×３＋９＋１５）×０．１７５mm＋１×０．１５mmの構造のスチールコードを５ｃｍ当たり２１本の密度（測定部位：ビードコア周り）で平行に並べてゴム被覆したものであり、コード方向をラジアル方向に対して６０度傾斜させたものである（測定部位：タイヤ軸方向外側の端末部）。
【００４８】
また、実施例１のタイヤでは距離Ｓ／最大幅Ｗが１．３倍であり、実施例２のタイヤでは距離Ｓ／最大幅Ｗが１．０倍であり、実施例３のタイヤでは距離Ｓ／最大幅Ｗが１．０倍である。
【００４９】
ドラム試験は、試験タイヤに内圧９００ｋＰａを充填した後に、半径１．７ｍのスチールドラム上に、５２００ｋｇの荷重にて圧着し、時速６０km/hにてビード部故障（セパレーション）発生まで走行させた。その際の室温は４６°Ｃであった。
【００５０】
評価は、ビード部故障が発生するまでの走行距離を測定し、従来例のタイヤがビード部故障を発生するまでの走行距離の逆数を１００とする指数で表した。なお、数値が大きい程ビード部故障を発生するまでの走行距離が長く、ビード部の耐久性に優れていることを表す。
【００５１】
【表１】
【００５２】
試験の結果、本発明の適用された実施例１〜３のタイヤは、ビード部でセパレーションを発生するまでの走行距離が大幅に延び、ビード部の耐久性が大幅に向上していることが分かった。
【００５３】
このため、本発明の適用された空気入りラジアルタイヤは、更生タイヤの台タイヤとして用いるのに適していることが分かる。
【００５４】
なお、従来例のタイヤでは、負荷転動してビード部１１が倒れ込む曲げ変形をする際に、図５に示すように圧縮の方向が矢印Ａで示すように折返部１６Ｄの端末部１６Ｃに対してコード方向となり、カーカス層１６の端末部１６Ｃ付近に大きな圧縮歪が発生する。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の空気入りラジアルタイヤは上記の構成としたので、ビード部の耐久性を向上することができる、という優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る空気入りラジアルタイヤのビード部の断面図である。
【図２】図１に示す空気入りラジアルタイヤのビード部の変形の様子を示す断面図である。
試験に用いた従来例に係る空気入りラジアルタイヤのビード部の断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係る空気入りラジアルタイヤのビード部の断面図である。
【図４】本発明の更に他の実施形態に係る空気入りラジアルタイヤのビード部の断面図である。
【図５】試験に用いた従来例に係る空気入りラジアルタイヤのビード部の断面図である。
【符号の説明】
１０ 空気入りラジアルタイヤ
１１ ビード部
１２ ビードコア
１４ カーカス
１６ カーカス層
１６Ａ 本体部
１６Ｂ 巻込部
１６Ｃ 端末部
１８ ビード補強層
１８Ｂ 端末部
Ｌ１ 垂線
Ｌ２ 接線
Ｌ３ 接線
Ｗ 最大幅
Ｓ 距離
【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係り、特に、ビード部の耐久性を向上させた空気入りラジアルタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
トラック等、特に重荷重で使用され、摩耗後に再びトレッドを更生して複数回使用される空気入りラジアルタイヤにおいては、長期間の使用によってカーカス層の補強コード端末の応力集中部を起点にゴム中にセパレーションを生じ、タイヤが使用できなくなる問題がある。
【０００３】
即ち、トラック、バス用タイヤのように高内圧を充填して使用されるタイヤでは、カーカス層が空気圧によりビードコアから引き抜けようとして、その端末部に大きな応力集中が生じるため、カーカス層の折返端末部に繰り返し変形が加わり、該端末部を起点とするセパレーション故障を発生するのである。
【０００４】
こうしたカーカス端部のセパレーション故障に対して、従来より、ビード部補強層をカーカス層の外側に配置したり、ビード部のゴム部材の配置や、さらにカーカス形状など多くの技術が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、トラック、バス用の大型タイヤでは、環境への配慮や経済性からの更生回数の増加により使用条件が厳しくなっていることと、特に近年増加傾向の偏平率の低いタイヤではビード耐久性が悪化することから、従来技術を使用してもビード部でのセパレーション故障の防止は十分ではなく、ビード部故障に対する根本的な解決には至っていない。
【０００６】
本発明は上記事実を考慮し、優れたビード耐久性を有する重荷重車両に適した空気入りラジアルタイヤを提供することが目的である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、一方のビード部のビードコアから他方のビード部のビードコアへ延在する本体部と前記本体部に連続して設けられ前記ビードコアの外周に沿って巻き込んだ巻込部とを有した実質的にラジアル方向に延びる複数本のスチールコードからなる少なくとも１枚のカーカス層よりなるカーカスと、前記カーカスのタイヤ半径方向外側に設けられ、前記カーカスのクラウン部を補強するベルトと、を備えた空気入りラジアルタイヤであって、ラジアル方向に対して傾斜した複数本のコードからなり、前記カーカス層のタイヤ外側で、前記ビードコアの周りに配置されるビード補強層を備え、前記ビード補強層のタイヤ軸方向外側の端末部より前記カーカス層の前記本体部に向けて延ばした垂線と前記本体部との交点における前記本体部の接線に対して、前記ビード補強層のタイヤ軸方向外側の端末部における前記ビード補強層の接線が、平行若しくはタイヤ外側へ傾斜していることを特徴としている。
【０００８】
次に、請求項１に記載の空気入りラジアルタイヤの作用を説明する。
【０００９】
請求項１に記載の空気入りラジアルタイヤでは、カーカス層を塑性変形によって癖付けしてビードコア外周面周りに巻き込み、応力集中源である端末部が負荷転動時に殆ど変形の生じないビードコア上に配置することで、カーカス層の端末部を起点とするセパレーション故障が根本的に解消される。
【００１０】
また、カーカス層のタイヤ外側で、かつビードコアの周りにビード補強層を配置したので、負荷転動時にリムフランジとの擦れによるタイヤ外皮の摩滅を防止することができる。
【００１１】
ビード部内には、ビード補強層の端末部が配置されるが、このビード補強層のタイヤ軸方向外側の端末部が従来タイヤのカーカス層端末部と同様の応力集中源となる。
【００１２】
即ち、負荷転動時に、ビード部がリムフランジ方向に倒れ込む曲げ変形をする際に、ビード補強層端末部近傍からタイヤ半径方向外側のカーカス層の本体部がタイヤ半径方向内側に沈み込むような変形をするために、ビード補強層端末部に大きな圧縮歪を生じさせる。
【００１３】
その際、ビード補強層端末部近傍が、カーカス層の本体部に向かって接近するように傾斜した配置では、端末部に直接より圧縮変形が生じやすい。
【００１４】
ここで、本発明では、ビード部補強層端末部の傾きが、カーカス層の本体部の傾きと等しいか（即ち、平行）、または端末部がタイヤ軸方向外側へより傾斜しているので、負荷転動時にカーカス層の本体部が沈み込み変形をしてもビード補強層端末部に生じる圧縮歪の発生を大幅に緩和することができ、これによりビード補強層端末部を起点とするセパレーションの発生を防止することができる。
【００１５】
さらに、ビード補強層端末部は、カーカス層端末部と異なり、内圧によって引き抜かれようとする力を殆ど受けず、さらに、このビード部補強層のタイヤ軸方向外側の端末部は従来タイヤと異なりカーカス層の折返部が隣接しないこととラジアル方向に対しコードが傾斜配置していることから、負荷転動時にビード部の曲げ変形を生じた際にもビード補強層内のコードが角度変化することでコード端末部に生じる圧縮歪を緩和して応力集中が低減されるが、さらに端末部をより外方へ傾斜させてカーカス層本体部が沈み込んでも端末部での圧縮変形が生じ難くすることでビード部の耐久性が大幅に向上する。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の空気入りラジアルタイヤにおいて、前記ビード補強層のタイヤ軸方向外側の端末部と前記本体部との距離が、前記ビードコアのビードベースに対して平行に計測した最大幅の１．２倍以下であることを特徴としている。
【００１７】
次に、請求項２に記載の空気入りラジアルタイヤの作用を説明する。
【００１８】
ビード補強層端末部における圧縮歪の緩和を狙い、ビード補強層の端末部とカーカス層の本体部との距離を過大に広げてビード補強層の傾きを大きくすると、ビード補強層端末部でのゴムの厚みが増し、ビード部の発熱が増えて耐久性に悪影響を及ぼすので、ビード補強層端末部とカーカス層の本体部との距離は、ビードコアの最大幅を基準として、１．２倍以下に抑えることが好ましい。
【００１９】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の空気入りラジアルタイヤにおいて、前記ビード補強層のコードは、ラジアル方向に対して３０度〜８０度の範囲内の角度で傾斜していることを特徴としている。
【００２０】
次に、請求項３に記載の空気入りラジアルタイヤの作用を説明する。
【００２１】
ビード補強層のコードをラジアル方向に対して３０度〜８０度の範囲内の角度で傾斜させることが好ましいのは、このコードの角度が３０度未満になると、カーカス本体部が倒れ込んだ際に、カーカス層のスチールコードと同様にタイヤラジアル方向に近づく為、ビード補強層のコードの角度変化によるビード補強層の端末部での歪緩和が起きにくく、コード端部に大きな圧縮応力の集中が生じる。
【００２２】
一方、コードの角度が８０度を越えると、ビード補強のコードがほぼ周方向に向く為にビード補強層の剪断剛性が低下し、タイヤが転動時に踏み蹴りにてサイドウォールが回転方向にずれる周方向剪断変形のビードでの抑制効果が大幅に低下するので、リムフランジとタイヤ外皮との周方向のずれによる摩滅を有効に防止することが出来なくなり、ビード補強層としての役割が十分に発揮されなくなる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１に示すように、本実施形態の空気入りラジアルタイヤ１０は、一対のビードコア１２（図１では片側のみ図示）と、一対のビードコア１２にトロイド状に跨がるカーカス１４とを有している。
【００２４】
カーカス１４は、本実施形態では一枚のカーカス層（カーカスプライ）１６から構成されているが、カーカス層１６は２枚以上であっても良い。
【００２５】
カーカス層１６は、互いに平行に並べられた実質的にラジアル方向（好ましくはラジアル方向に対して±１０°以内）に沿って延びる複数本のスチールコード（図示せず）を備え、これら複数本のスチールコードが薄肉のコーティングゴム（図示せず）に埋設されている通常の構造のものである。
【００２６】
カーカス層１６は、一方のビード部１１のビードコア１２から他方のビード部１１のビードコア１２へ延在する本体部１６Ａと、ビードコア１２の外周に沿って巻き込んだ巻込部１６Ｂとを有している。
【００２７】
なお、カーカス層１６の巻込部１６Ｂの端末部１６Ｃの位置は、少なくともビードコア１２のタイヤ軸方向外側端よりもタイヤ軸方向内側で、ビードコア１２の上辺上に位置し、ビードコア１２の中心よりもタイヤ軸方向内側に位置することが好ましく、図１に示すように本体部１６Ａの近傍に位置すること（即ち、カーカス層１６がビードコア１２の周りを略１周すること。）が更に好ましい。
【００２８】
また、巻込部１６Ｂのスチールコードは、ビードコア１２の外周面に沿うようにタイヤ製造段階（少なくとも加硫前）で少なくとも１箇所以上の部位で塑性変形されており、製品タイヤにおいてここでのスチールコードには真っ直ぐな状態へ戻ろうとする力は生じていない。
【００２９】
このカーカス層１６のタイヤ外側には、ビード補強層（所謂チェーファー）１８がビードコアの周りに配置されている。
【００３０】
ビード補強層１８は、互いに平行とされ、ラジアル方向に対して３０度〜８０度の範囲内の角度で傾斜した複数本のコード（図示せず）をゴムで被覆したものである。なお、このビード補強層１８に用いるコードは、スチールコードでも良く、ナイロン等の有機繊維コードであっても良い。
【００３１】
ここで、ビード補強層１８は、ビードコア１２からタイヤ軸方向内側の端末部１８Ａにかけてはカーカス層１６の外周面に沿うように隣接して配置されているが、ビードコア１２からタイヤ軸方向外側の端末部１８Ｂにかけては、ビードコア１２から離れる方向に直線状に延びている。
【００３２】
このビード補強層１８は、ビード補強層１８のタイヤ軸方向外側の端末部１８Ｂよりカーカス層１６の本体部１６Ａに向けて延ばした垂線Ｌ１と本体部１６Ａの中心線との交点Ｄにおける、本体部１６Ａの中心線に引いた接線Ｌ２に対して、ビード補強層１８のタイヤ軸方向外側の端末部１８Ｂにおけるビード補強層１８の中心線に引いた接線Ｌ３が平行に設定されている。
【００３３】
さらに、ビード部１１において、ビード補強層１８のタイヤ軸方向外側の端末部１８Ｂの中心線と本体部１６Ａの中心線との距離Ｓを、ビードベース１１Ａに対して平行に計測したビードコア１２の最大幅Ｗの１．２倍以下に設定することが好ましい。
【００３４】
また、ビード部１１には、ビードコア１２に巻かれたカーカス層１６の巻込部１６Ｂのタイヤ径方向外側にビード部１１の剛性を確保するスティフナー２０が設けられている。本実施形態のスティフナー２０は、スティフナー２０Ａ及びスティフナー２０Ｂから構成されている。
【００３５】
スティフナー２０Ａには、ビード部１１の変形を抑制するために比較的硬いゴムが使用されている。一方、スティフナー２０Ｂには、ビード補強層１８の端末部１８Ｂ付近の歪の緩和と、スティフナー２０Ａ内に直接亀裂が進展するのを防ぐ目的でスティフナー２０Ａとは異なるゴムが使用されている。
【００３６】
なお、スティフナー２０の構造は本実施形態のものに限定されるものではなく、図中の２点鎖線で示すように、スティフナー２０Ａをビードコア１２側の硬スティフナー２０Ａａとタイヤ径方向外側の軟スティフナー２０Ａｂとの異なる２つのゴムで構成しても良く、スティフナー２０Ｂを軟スティフナー２０Ａｂと同じゴム（即ち、スティフナー２０Ｂと軟スティフナー２０Ａｂとを一体化する。）としても良い。
【００３７】
また、図示はしないが、カーカス１４のタイヤ半径方向外側には、カーカス１４のクラウン部を補強するベルトが設けられている。
（作用）
本実施形態の空気入りラジアルタイヤ１０では、カーカス層１６のスチールコードを塑性変形によって癖付けしてビードコア１２の外周面周りに巻き込み、応力集中源である端末部１６Ｃを負荷転動時に殆ど変形の生じないビードコア１２に接するように配置したので、カーカス層１６の端末部１６Ｃを起点とするビード部１１内のゴムのセパレーション故障を防止することができる。
【００３８】
また、カーカス層１６のタイヤ外側に配置したビード補強層１８は、負荷転動時にリムフランジ２２との擦れによるタイヤ外皮の摩滅を防止する。
【００３９】
さらに、負荷転動時には、図２に示すように、ビード部１１がリムフランジ２２方向に倒れ込む曲げ変形をする際に（実線で示す状態から２点鎖線で示す状態）、ビード補強層１８の端末部１８Ａ近傍からカーカス層１６の本体部１６Ａがタイヤ半径方向内側に沈み込むような変形をするが、本実施形態では、ビード補強層１８の端末部１８Ｂ付近の傾きが、カーカス層１６の本体部１６Ａの傾きと等しい（即ち、平行）であるので、負荷転動時にカーカス層１６の本体部１６Ａが沈み込み変形をしても、圧縮の方向は矢印Ａで示すようにビード補強層１８の端末部１８Ｂにおけるビード補強層１８のコード（図示せず）に対して斜め方向となるので、ビード補強層１８の端末部１８Ｂに生じる圧縮歪（圧縮の方向は図２に示す矢印Ａ方向）の発生を大幅に緩和できる。このため、ビード補強層１８の端末部１８Ｂを起点とするセパレーションの発生を防止できるようになる。
【００４０】
さらに、ビード補強層１８の端末部１８Ｂ側は内圧によって引き抜かれようとする力を殆ど受けず、さらに、このビード補強層１８の端末部１８Ｂは従来タイヤと異なりカーカス層１６の巻込部１６Ｂ（従来タイヤのカーカス層の折返部に相当）が隣接しないことと、ラジアル方向に対しコードが傾斜配置されていることから、負荷転動時にビード部１１の曲げ変形が生じた際にもビード補強層１８内のコードが角度変化し難く、この変形によって端末部１８Ｂの径方向圧縮応力の集中が緩和される。
【００４１】
なお、ビード補強層１８の端末部１８Ｂと本体部１６Ａとの距離Ｓが、ビードコア１２の最大幅Ｗの１．２倍を越えると、ビード補強層１８の端末部１８Ｂ付近のゴムの厚みが増し、ビード部１１の発熱が増えて耐久性に悪影響を及ぼすことがある。
【００４２】
また、ビード補強層１８のコードのラジアル方向に対する角度が３０度未満になると、カーカス層１６の本体部１６Ａが倒れ込んだ際に、カーカス層１６のスチールコードと同様にタイヤラジアル方向に近づく為、ビード補強層１８のコードの角度変化によりビード補強層１８の端末部１８Ｂでの歪緩和が起きにくく、コード端部に直接大きな圧縮応力の集中が生じる。
【００４３】
一方、コードの角度が８０度を越えると、ビード補強層１８の剪断剛性が低下し、タイヤ転動時に生じる周方向剪断変形のビード部１１での抑制効果が低下するので、リムフランジ２２とタイヤ外皮との周方向のずれによる摩滅を有効に防止することが出来なくなる。
（他の実施形態）
なお、本実施形態のビード補強層１８は、ビードコア１２からタイヤ軸方向外側の端末部１８Ｂにかけては、ビードコア１２から離れる方向に直線状（カーカス層１６の外周面の接線状）に延びていたが、本発明はこれに限らず、図３に示すように、タイヤ外側に曲率中を有する半径Ｒの円弧状に屈曲した部分をビードコア１２近傍に有し、その外側の端末部１８Ｂ付近が直線状でかつ接線Ｌ２と平行であっても良く、図４に示すように、端末部１８Ｂ付近の直線状の部分がタイヤ外側へ開くように傾斜していても良い。
（試験例）
次に、本発明の効果を確かめるために、タイヤサイズが２８５／６０Ｒ２２．５である従来例のタイヤと本発明の適用された実施例のタイヤとを用意し、室内のドラム試験機にてタイヤの耐久試験を行った。
【００４４】
実施例１のタイヤは図１に示す構造のタイヤ、実施例２のタイヤは図３に示す構造のタイヤ、実施例３のタイヤは図４に示す構造のタイヤ、従来例のタイヤは図５に示す構造のタイヤである。
【００４５】
ここで、従来例のタイヤは、図５に示すように、カーカス層１６の折返部１６Ｄが、タイヤ半径方向外側へ向かうに従って本体部１６Ａに接近した構成である。
【００４６】
実施例１〜３及び従来例のタイヤのカーカス層は、何れも（１×３＋９＋１５）×０．１７５mm＋１×０．１５mmの構造のスチールコードを５ｃｍ当たり２６本の密度（測定部位：ビードコア周り）で平行に並べてゴム被覆したものであり、コード方向を実質的にラジアル方向としたものである。
【００４７】
実施例１〜３及び従来例のタイヤのビード補強層は、何れも（１×３＋９＋１５）×０．１７５mm＋１×０．１５mmの構造のスチールコードを５ｃｍ当たり２１本の密度（測定部位：ビードコア周り）で平行に並べてゴム被覆したものであり、コード方向をラジアル方向に対して６０度傾斜させたものである（測定部位：タイヤ軸方向外側の端末部）。
【００４８】
また、実施例１のタイヤでは距離Ｓ／最大幅Ｗが１．３倍であり、実施例２のタイヤでは距離Ｓ／最大幅Ｗが１．０倍であり、実施例３のタイヤでは距離Ｓ／最大幅Ｗが１．０倍である。
【００４９】
ドラム試験は、試験タイヤに内圧９００ｋＰａを充填した後に、半径１．７ｍのスチールドラム上に、５２００ｋｇの荷重にて圧着し、時速６０km/hにてビード部故障（セパレーション）発生まで走行させた。その際の室温は４６°Ｃであった。
【００５０】
評価は、ビード部故障が発生するまでの走行距離を測定し、従来例のタイヤがビード部故障を発生するまでの走行距離の逆数を１００とする指数で表した。なお、数値が大きい程ビード部故障を発生するまでの走行距離が長く、ビード部の耐久性に優れていることを表す。
【００５１】
【表１】
試験の結果、本発明の適用された実施例１〜３のタイヤは、ビード部でセパレーションを発生するまでの走行距離が大幅に延び、ビード部の耐久性が大幅に向上していることが分かった。
【００５３】
このため、本発明の適用された空気入りラジアルタイヤは、更生タイヤの台タイヤとして用いるのに適していることが分かる。
【００５４】
なお、従来例のタイヤでは、負荷転動してビード部１１が倒れ込む曲げ変形をする際に、図５に示すように圧縮の方向が矢印Ａで示すように折返部１６Ｄの端末部１６Ｃに対してコード方向となり、カーカス層１６の端末部１６Ｃ付近に大きな圧縮歪が発生する。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の空気入りラジアルタイヤは上記の構成としたので、ビード部の耐久性を向上することができる、という優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る空気入りラジアルタイヤのビード部の断面図である。
【図２】図１に示す空気入りラジアルタイヤのビード部の変形の様子を示す断面図である。
試験に用いた従来例に係る空気入りラジアルタイヤのビード部の断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係る空気入りラジアルタイヤのビード部の断面図である。
【図４】本発明の更に他の実施形態に係る空気入りラジアルタイヤのビード部の断面図である。
【図５】試験に用いた従来例に係る空気入りラジアルタイヤのビード部の断面図である。
【符号の説明】
１０ 空気入りラジアルタイヤ
１１ ビード部
１２ ビードコア
１４ カーカス
１６ カーカス層
１６Ａ 本体部
１６Ｂ 巻込部
１６Ｃ 端末部
１８ ビード補強層
１８Ｂ 端末部
Ｌ１ 垂線
Ｌ２ 接線
Ｌ３ 接線
Ｗ 最大幅
Ｓ 距離
Claims (3)
- 一方のビード部のビードコアから他方のビード部のビードコアへ延在する本体部と前記本体部に連続して設けられ前記ビードコアの外周に沿って巻き込んだ巻き込み部とを備えた実質的にラジアル方向に延びる複数本のスチールコードからなる少なくとも１枚のカーカス層よりなるカーカスと、
前記カーカスのタイヤ半径方向外側に設けられ、前記カーカスのクラウン部を補強するベルトと、を備えた空気入りラジアルタイヤであって、
ラジアル方向に対して傾斜した複数本のコードからなり、前記カーカス層のタイヤ外側で、前記ビードコアの周りに配置されるビード補強層を備え、
前記ビード補強層のタイヤ軸方向外側の端末部より前記カーカス層の前記本体部に向けて延ばした垂線と前記本体部との交点における前記本体部の接線に対して、前記ビード補強層のタイヤ軸方向外側の端末部における前記ビード補強層の接線が、平行若しくはタイヤ外側へ傾斜していることを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。 - 前記ビード補強層のタイヤ軸方向外側の端末部と前記本体部との距離が、前記ビードコアのビードベースに対して平行に計測した最大幅の１．２倍以下であることを特徴とする請求項１に記載の空気入りラジアルタイヤ。
- 前記ビード補強層のコードは、ラジアル方向に対して３０度〜８０度の範囲内の角度で傾斜していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の空気入りラジアルタイヤ。
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