JP4318402B2

JP4318402B2 - 重荷重用空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP4318402B2
Application number: JP2001043761A
Authority: JP
Inventors: 一起沼田
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2001-02-20
Filing date: 2001-02-20
Publication date: 2009-08-26
Anticipated expiration: 2021-02-20
Also published as: JP2002240516A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビード部の耐久性能を向上させた重荷重用空気入りタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
カーカスを係止させるビードコアの多くは金属ワイヤを複数回巻回したものが使用され、このビードコアにカーカスコードを、タイヤ軸方向内側から外側に巻上げ、又はタイヤ軸方向外側から内側に巻込むことにより係止している。
【０００３】
かかるビードコアによるカーカスの係止構造において、製造工程のばらつき、走行によるカーカスプロファイルの変化の影響によって、走行とともに金属のビードコアとカーカスコードとが接触することがあり、このような接触はカーカスコードの摩滅を招来し、その破断のおそれがあり、タイヤ寿命を損ないがちとなる。
【０００４】
このため、ビードコアとカーカスコードが接触しないように、両者の間に適正な間隙を隔てるためのビードラッピングの技術が、特願平１１−２５１９６７号により提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この技術により、カーカスコードの破断発生率はかなり低減されたが、検討の結果、ビードコアとカーカスコードが接触していないものにも、ビードコア付近においてカーカスコードの損傷が起こっているタイヤが見うけられた。
【０００６】
この原因の探求の結果として、タイヤ内圧充填状態においてカーカスコードにかかる張力が最も大きくなる部位はビードコア付近であり、これにより、ビードコアとビードコア付近のカーカスコード間に生じるせん断応力が、タイヤ走行での繰り返し変形により、走行中はさらに大きなものとなって、ビードコアとカーカスコードが接触しないときにも、大きなせん断力が繰り返し加わることにより、カーカスコードを被覆しているゴムとの接着が破壊されることがあることが見出された。このような機械的な接着破壊部分は微少であり、タイヤ全体の耐久性を低下させるほどには至らない。
【０００７】
他方、空気内圧保持を主目的として、タイヤ内腔面に配されたブチルゴムを主成分とする空気を通しにくいインナーライナは、通常、トレッドからサイドウォールを経てビード部で終端し、特に重荷重用空気入りタイヤにあっては、この終端位置がビードコア付近となっている場合が多く、そのため、ビードコアのタイヤ軸方向内方では、インナーライナがないか、あるいは、その一部のみしか存在していないが、空気がリークする量はきわめて微少であり、タイヤ全体からみて、空気内圧保持には影響はなかった。
【０００８】
ところが、カーカスコード表面に接着破壊が生じている場合、わずかな空気や水分が、接着破壊を起こしているカーカスコード表面に到達したときには、それが微少であってもカーカスコードを浸食することがあり、特に前記したカーカスコードにスチールコードを使用するトラック・バス用の重荷重用空気入りラジアルタイヤなどの場合において、カーカス外側にスチールコードからなる補強層を配置したものでも、侵入した空気及び水分が補強層のコード／ゴム間に浸入し、さらにはカーカスコードを損傷する場合がある。
【０００９】
本発明は、かかるビード部におけるコード、ゴム剥離に伴う損傷を防止しうる重荷重用空気入りタイヤの提供を目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、トレッド部からサイドウォール部を経てビード部（１）のビードコア（１０）で折り返されて係止されるプライからなるカーカス（２）と、タイヤ内腔面に配されかつ空気を透過しにくいゴムからなるインナーライナ（３）とを配した重荷重用空気入りタイヤであって、
前記インナーライナ（３）の内端Ｉｐは、前記ビードコア（１０）よりも半径方向内方に巻き込まれ、かつビードコア（１０）のタイヤ軸方向最内点Ｂｉを通る半径線、及び前記タイヤ軸方向最内点Ｂｉとタイヤ軸方向最外点Ｂｏとのタイヤ軸方向中点Ｂｃを通る半径線との間の領域に位置するとともに、
ビードコア（１０）の前記タイヤ軸方向最内点Ｂｉとタイヤ軸方向最外点Ｂｏとを通る直線Ｌ上での前記インナーライナ（３）の厚さＴを０．５ｍｍ〜２．０ｍｍとし、
さらに、カーカス（２）とインナーライナ（３）との間には、カーカス（２）のトッピングゴムと、インナーライナ（３）との間の界面の剥離を防ぐインスレーション（５）を介在させ、
このインスレーション（５）は、カーカス本体部（２ｂ）に沿ってインナーライナ（３）との間を延在してビードコア（１０）のタイヤ半径内方に巻き込まれ、インナーライナの内端Ｉｐを越えた位置で終端することにより、インナーライナ端Ｉｐとカーカス（２）の接触を防止するとともに、
前記ビード部（１）に、前記ビードコア（１０）のタイヤ半径方向内側に配されビードシート面に露出する基部（４ａ）と、この基部（４ａ）に連なりビードトウ部（ｔ）からタイヤ内腔面側を半径方向外側にのびる内の立上げ部（４ｂ）と、前記基部（４ａ）に連なりビードヒール部（ｈ）からタイヤ外面側を半径方向外側にのびる外の立上げ部（４ｃ）とを有するゴムチェーファ（４）が配され、
この内の立上げ部（４ｂ）の半径方向最外点Ｃｉと、ビードコア（１０）の半径方向最外点Ｂｈとの間のタイヤ半径方向の距離ｍが５ｍｍ以下であることを特徴とする重荷重用空気入りタイヤ。
【００１２】
さらに、請求項２記載の発明は、前記インスレーションは、少なくとも前記ビードコア（１０）の軸方向内方において、インナーライナ（３）の軸方向内面に接してかつインナーライナ（３）の内端Ｉｐでの厚さｎが１ｍｍ〜１．５ｍｍであることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態を図１に基づき説明する。
図１は、例えばトラック、バス、その他これらの類似車両に用いられる重荷重用空気入りタイヤＴ（以下、単に「空気入りタイヤ」ということがある。）を正規リムとして１５°深底のリムＪに装着しかつ正規内圧を充填した標準状態におけるビード部１の子午断面を示している。
【００１４】
なお本明細書において、「正規リム」とは、JATMA で規定する標準リム、TRA で規定する "Design Rim" 、或いはETRTO 規定する "MeAsuring Rim"のいずれかに従って定め、また「正規内圧」とは、JATMA で規定する最高空気圧、TRA の表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、或いはETRTO で規定する "INFLATION PRESSURE" のいずれかに従って定められる。
【００１５】
空気入りタイヤＴのカーカス２は、トレッド部からサイドウォール部（図示せず）を経て、ビード部1 のビードコア１０でタイヤ軸方向内側から外側に向けて折り返されて係止される本体部２ａと、この本体部２ａに連なり折り返された巻上げ部２ｂとからなり、本体部２ａと巻上げ部２ｂとの間にはビードエーペックス６を配置している。またカーカス２は、カーカスコードをタイヤ赤道に対して７０〜９０°の角度で配列したいわゆるラジアル構造をなし、本例では１枚のカーカスプライ、しかもスチールコードを採用している。
【００１６】
空気入りタイヤＴは、リムＪにリム組されることにより形成されるタイヤ内腔面に、トレッド、サイドウォールを経て、ビード部に至り、空気を透過しにくいゴムからなるインナーライナ３を配したチューブレスタイプをなす。なお、他の型式の空気入りタイヤ、カーカス構造とすることもできる。
【００１７】
前記空気を透過しにくいゴムとは、例えば、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴムなどであって、前記ブチルゴムは、60重量部以上を含有する。60未満であれば空気透過性能が著しく低下する。
【００１８】
本例では、以下のゴム組成物を採用する。

【００１９】
また、インナーライナ３は、前記のように、タイヤ内腔面に配されることによりトロイダル状をなし、かつカーカス２とともにビードコア１０のタイヤ半径方向内方に巻き込まれてビード部１内でその内端Ｉｐが終端する。
【００２０】
なお、従来構造のビード部構造では、タイヤ内腔面を覆うインナーライナ３はビードコア１０のタイヤ半径方向最外点Ｂｈ付近の高さで終端していた。その結果、前記したせん断力による接着破壊、剥離、空気及び水分によるカーカスコードの錆及び強力低下は、ビードコア１０のタイヤ半径方向最外点Ｂｈ付近、乃至その高さよりも半径方向内方で生じがちであった。
【００２１】
この発明の空気入りタイヤＴにおいては、前記ビードコア１０のタイヤ半径方向最外点Ｂｈよりも内方であって、該最外点Ｂｈから、カーカス２のタイヤ半径方向最内点Ｐｉまでの半径方向の領域Ａにおいて前記損傷を抑制するものであり、即ちインナーライナ内端Ｉｐを、この領域Ａをタイヤ半径方向内方に越えて位置させ、従ってインナーライナ３は前記領域Ａをその半径方向の全長さ範囲で覆っている。
【００２２】
また、インナーライナの内端Ｉｐのタイヤ軸方向位置は、ビードコア１０のタイヤ軸方向最内点Ｂｉと中点Ｂｃとを通る各半径線の間にあり、該中点Ｂｃとは、ビードコア１０のタイヤ軸方向最内点Biと、タイヤ軸方向最外点Ｂｏとの間の２等分中心点をいう。
【００２３】
ブチルゴム成分を多量に含むインナーライナ３は、一般的に他のゴム組成物に比べ接着性に劣るため、特にその端部は、動きの小さい場所で終端させるのがよく、そのため、ビードコア１の半径方向内方の前記領域Ａは、タイヤ転動中最も動きの少ない場所であり、インナーライナ端を配置するのに適している。しかしこの領域Ａでは前記のように剥離防止機能を十分に発揮しえず、とはいえ、ビードトウ端ｔまでタイヤ内腔面の全面に亘ってブチルゴム層を配置すると、ビード部外周面をなすチェーファ４とのゴム接着性が不良となりやすく、そのため、インナーライナ内端Ｉｐをビードコア１０のタイヤ半径方向内方、かつ前記のごとく最内点Ｂｉと中点Ｂｃとを通る半径線内に位置させている。
【００２４】
又インナーライナ３は、ビードコア１０のタイヤ軸方向最内点Ｂｉとタイヤ軸方向最外点Ｂｏとを通りタイヤ軸方向内方に向く直線L 上でのインナーライナ３の厚さＴを、0 ．5 ｍｍ〜２．０ｍｍとしている。0 ．5 ｍｍ未満では、空気や水分の透過を十分に防止できず，また２．０ｍｍを越えることは不必要である。
【００２５】
さらにビード部の外周面には、リムＪへの装着を安定化させかつリムＪとの摩擦からビード部を保護するために前記チェーファ４が配置される。チェーファ４は、ビードコア１０のタイヤ半径方向内側に配されビードシート面に露出する基部４ａと、この基部４ａに連なりかつビードトウ部ｔからタイヤ内腔面側を半径方向外側にのびる内の立上げ部4bと、前記基部４ａに連なりかつビードヒール部ｈからタイヤ外面側を半径方向外側にのびる外の立上げ部４ｃとを有し、この内の立上げ部４ｂのタイヤ半径方向最外点Ｃｉとビードコア１０のタイヤ半径方向最外点Ｂｈとのタイヤ半径方向距離ｍは、その高さの差として５ｍｍ以内としている。なお５ｍｍを越えると、ビード耐久性の低下につながる。
【００２６】
さらに、本発明においては、カーカス２とインナーライナ３との間には、インスレーション５が配置される。前述のようにブチルゴムは接着性に劣るため、スチールコードからなるカーカス２を使用する場合、スチールコードのトッピングゴムと、ブチルゴムを多量に含むインナーライナ３とを直接接触させると、その界面で剥離が生じやすく、その防止のために、両者の間にインスレーション５を介在させる。インスレーション５は、例えば以下のゴム組成物からなる。
【００２７】

【００２８】
またこのインスレーション５は、インナーライナ３と同様、カーカス本体部２ｂに沿ってインナーライナ３との間を延在してビードコア１０のタイヤ半径内方に巻き込まれ、インナーライナの内端Ｉｐを越えた位置で終端することにより、インナーライナ端Ｉｐとカーカス２の接触を防止し、このようにインスレーション５は、少なくとも前記ビードコア１０のタイヤ軸方向最内点Ｂｉと、ビードコア１の半径方向最内点Ｂｄとの間の範囲を含んで配置される。また図１の形態では前記インナーライナ３の内面に接して配置されるとともに、ビードコア（10）のタイヤ半径方向最内点Ｂｄの半径方向内方位置での厚さｎを１ｍｍ〜１．５ｍｍとしている。これは、１ｍｍ未満であるとビードベースにクラックが生じやすくなる。
【００２９】
さらに図１に示すビード部１においては、カーカス２のビードコア１０での折返し部分を囲んでその外側にビード補強層７が配置される。このビード補強層７は、スチールコードをタイヤ周方向に対し、15°から45°の小角度で傾斜させたプライからなり、本例では１枚のプライからなる。
【００３０】
またこのビード補強層７は、ビードコア１０の半径方向内方でカーカス２に沿って湾曲する基部７ａと、そのタイヤ軸方向両側に巻き上げられ内外で立ち上がる内、外の折曲げ片７ｉ、７ｏからなり、それらの端部はともにビードコア１０のタイヤ半径方向最外点Ｂｈよりもタイヤ半径外方に、例えば前記領域Ａの０．５〜２．０倍程度の高さを付加した高さとしている。これにより、カーカス２を保護するとともに、ビード部全体の曲げ剛性を高め、荷重が加わったときのビード部の変形を抑制し、各部の歪みを減少させてタイヤのビード耐久性を向上させる。
【００３１】
図２は、他の実施の形態を示し、ビード補強層7 は、ビードコア１０の半径方向内方において、該ビードコア１０のタイヤ軸方向最内点Ｂｉとタイヤ軸方向の最外点Ｂｏとを通る半径線間の領域の前記基部７ａと、外の折曲げ片７ｏとを有し、前記外の折曲げ片７ｏの端部７ｏｅは、ビードコア１０のタイヤ半径方向最外点Ｂｈよりもタイヤ半径外方かつ図１の形態の場合と同様な高さに位置しているが、前記基部７ａのタイヤ軸方向内方の端縁が他方の端部７ａｅを形成している。
【００３２】
これは、省資源、低燃費の必要性からのタイヤの軽量化、及びゴム及びコードの材料とともに接着性の向上から、図１でのビード補強層７の前記内の折曲げ片７ｉを省略し、またこの構造において、インナーライナ内端Ｉｐは、前記他方の端部７ａｅのタイヤ軸方向外方かつ好ましくは前記中点Ｂｃのタイヤ軸方向内方に配置する。
【００３３】
図３はさらに他の形態を示している。カーカス2 の巻上げ部２ｂは、前記ビードエーペックスゴム６の外側面に沿って、かつそのタイヤ半径方向の外端２ｔが、ビードエーペックスゴム６の外端６ｔをこえて半径方向外方にカーカス本体部２ａと小間隙を隔ててほぼ平行（０〜５゜の傾き内）にのびて近接領域を形成する。この近接領域内でカーカス本体部２ａはほぼ直線となる部分を有する。
【００３４】
さらに該ビードエーペックスゴム６の外端６ｔの近傍における巻上げ部２ｂとカーカス本体部２ａのカーカスコード間のコード間距離Ｔの最小値ｔmin は、カーカスコード径の０．１５〜７．０倍に設定され、ビード耐久性を維持している。
【００３５】
また図３の形態のタイヤにおいて、図１の形態の空気入りタイヤと同様に、インナーライナ３の内端Ｉｐは、この領域Ａをタイヤ半径方向内方にこえて位置し、かつインナーライナ最内点Ｉｐのタイヤ軸方向位置は、ビードコア１０のタイヤ軸方向最内点Ｂｉを通る半径線、及び前記タイヤ軸方向最内点Ｂｉと最外点Ｂｏとの間の前記中点Ｂｃを通る半径線の間にある。さらに、ビードコア１０のタイヤ軸方向最内点Ｂｉと最外点Ｂｏを通る直線L 上のインナーライナ３の厚さＴは、0 ．5 ｍｍ〜２．０ｍｍに設定される。
【００３６】
さらに、図１のタイヤと同じく、ビードシート面に露出する基部４ａと、タイヤ内腔面側を半径方向外側にのびる内の立上げ部４ｂと、タイヤ外面側を半径方向外側にのびる外の立上げ部４ｃとを有するゴムチェーファ４が配されるとともに、この内の立上げ部４ｂのタイヤ半径方向最外点Ｃｉとビードコア１０のタイヤ半径方向最外点Ｂｈとのタイヤ半径方向距離ｍは、5ｍｍ以内に設定されている
。
【００３７】
またカーカス２の本体部２ａとインナーライナ３との間には、インスレーション５が配置され、かつこのインスレーション５はインナーライナ３と同様、カーカス２に沿ってビードコア１０のタイヤ半径内方に巻き込まれ、インナーライナ端Ｉｐを越えて本例では前記中点Ｂｃのタイヤ軸方向外側、例えば前記カーカスの半径方向最内点Ｐｉの内方で終端し、インナーライナ３とカーカス２の接触をインナーライナ３の全範囲で防止している。
【００３８】
また図３の形態の空気入りタイヤには、図１の形態のタイヤが有するビード補強層を配置しないことにより、ビード部の剛性の低下からビードコア１０のタイヤ半径方向内方においてチェーファ４とインナーライナ３間の界面剥離が生じやすくなり，このため、インナーライナ３と、チェーファ４との間に介在する他のインスレーション８を配置している。
【００３９】
図３において、インスレーション８は、少なくとも、前記ビードコア１０のタイヤ軸方向内方からタイヤ半径方向内方位置に配置され、インナーライナ３のタイヤ軸方向内方及びタイヤ半径方向内方においてチェーファ４と隔離している。このインスレーション８はインナーライナ内端Ｉｐ位置における厚さＴｉが、１ｍｍ〜１．５ｍｍであることが好ましい。1 ｍｍ未満では、前記インナーライナ３とチェーファ４間の剥離を十分に防止できない。又１．５ｍｍより大では、チェーファ４のゲージの保持が困難となる。
【００４０】
図３の場合には、インスレーション８は、カーカス２の巻上げ部２ｂのタイヤ軸方向外方面全領域を覆い、ビードコア１０のタイヤ半径方向内方域を経て、領域Ａを半径方向外側にのび、チェーファ４の内の立上げ部４ｂのタイヤ半径方向最外点Ｃｉ付近で終端する。この構成により、損傷の発生しやすかった領域Ａでは、カーカス２のタイヤ軸方向外方に、インスレーション５、インナーライナ３、他のインスレーション８、チェーファ４の４層構造体が形成される。なお、チェーファ４の内の立上げ部４ｂのタイヤ半径方向最外点Ｃｉに、インスレーション８の内側上向き片の上端を一致させることも、１５ｍｍ、好ましくは８ｍｍ程度の範囲で互いに離間させることもできる。
【００４１】
インスレーション８は、接着性を向上させるため、天然ゴムまたはイソプレンゴムを主体とするポリマーと、強度を保持するため比較的高カーボンを含有するゴム組成物から形成される。さらに、スチールコードからなるカーカスプライと接触するため、有機酸コバルトを含有している。本例のインスレーション８に使用した２種類のゴム組成物を以下に示す。
【００４２】

【００４３】
【実施例】
タイヤサイズが１１Ｒ２２．５で、図１、２、３に示すビード構造を有する本発明タイヤを試作し、おのおのの従来構造と比較評価した。
その結果を表１に示す。
【００４４】
【表１】

【００４５】
表１の※で示すビード耐久試験条件は以下の通りである。
・リムサイズ：８．２５×２２．５
・荷重：５８．５２ｋＮ
・内圧：８００ｋＰＡ
・速度：２０ｋｍ／ｈ
以上の条件で、室内ドラム試験機上で走行させる。
【００４６】
【発明の効果】
以上のように、本発明により、ビード部の耐久性能を向上させることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を、正規リムに組み、正規内圧を充填した状態での、ビード部構造を示す断面図である。
【図２】他の形態を例示する断面図である。
【図３】さらに他の形態を例示する断面図である。
【符号の説明】
１ビード部
２カーカス
２ａ本体部
２ｂ巻上げ部
３インナーライナ
４チェーファ
５インスレーション
６ビードエーペックス
７ビード補強層
８インスレーション

Claims

トレッド部からサイドウォール部を経てビード部（１）のビードコア（１０）で折り返されて係止されるプライからなるカーカス（２）と、タイヤ内腔面に配されかつ空気を透過しにくいゴムからなるインナーライナ（３）とを配した重荷重用空気入りタイヤであって、
前記インナーライナ（３）の内端Ｉｐは、前記ビードコア（１０）よりも半径方向内方に巻き込まれ、かつビードコア（１０）のタイヤ軸方向最内点Ｂｉを通る半径線、及び前記タイヤ軸方向最内点Ｂｉとタイヤ軸方向最外点Ｂｏとのタイヤ軸方向中点Ｂｃを通る半径線との間の領域に位置するとともに、
ビードコア（１０）の前記タイヤ軸方向最内点Ｂｉとタイヤ軸方向最外点Ｂｏとを通る直線Ｌ上での前記インナーライナ（３）の厚さＴを０．５ｍｍ〜２．０ｍｍとし、
さらに、カーカス（２）とインナーライナ（３）との間には、カーカス（２）のトッピングゴムと、インナーライナ（３）との間の界面の剥離を防ぐインスレーション（５）を介在させ、
このインスレーション（５）は、カーカス本体部（２ｂ）に沿ってインナーライナ（３）との間を延在してビードコア（１０）のタイヤ半径内方に巻き込まれ、インナーライナの内端Ｉｐを越えた位置で終端することにより、インナーライナ端Ｉｐとカーカス（２）の接触を防止するとともに、
前記ビード部（１）に、前記ビードコア（１０）のタイヤ半径方向内側に配されビードシート面に露出する基部（４ａ）と、この基部（４ａ）に連なりビードトウ部（ｔ）からタイヤ内腔面側を半径方向外側にのびる内の立上げ部（４ｂ）と、前記基部（４ａ）に連なりビードヒール部（ｈ）からタイヤ外面側を半径方向外側にのびる外の立上げ部（４ｃ）とを有するゴムチェーファ（４）が配され、
この内の立上げ部（４ｂ）の半径方向最外点Ｃｉと、ビードコア（１０）の半径方向最外点Ｂｈとの間のタイヤ半径方向の距離ｍが５ｍｍ以下であることを特徴とする重荷重用空気入りタイヤ。
前記インスレーションは、少なくとも前記ビードコア（１０）の軸方向内方において、インナーライナ（３）の軸方向内面に接してかつインナーライナ（３）の内端Ｉｐでの厚さｎが１ｍｍ〜１．５ｍｍであることを特徴とする請求項１記載の重荷重用空気入りタイヤ。