JP4383158B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、ビード部の耐久性を向上しうる空気入りタイヤに関する。

図７には、リム組みされ所定の空気圧が充填された空気入りタイヤのビード部ｂの部分的な断面図が示されている。ビード部ｂは、負荷走行時にリムＪのリムフランジＪｆと接触、離間を繰り返すクリンチ領域には、通常、耐摩耗性に優れた比較的硬いゴムからなるクリンチゴムｃが配されている。

タイヤに荷重が作用すると、仮想線で示されるように、ビード部ｂはリムフランジＪｆの外端を支点として、タイヤ軸方向外側へ倒れ込むように変形する。クリンチゴムｃとカーカスコードｄ（ないしそのトッピングゴム）との界面には、それらの剛性差に起因したせん断歪（図において矢印で示される）が生じる。このせん断歪が大きくなると、カーカスコードとクリンチゴムとの界面にルースが生じる。このルースは、負荷走行によってビード部に広がり、最終的にはタイヤは走行不能に陥る。

発明者らは、この種の損傷について種々の研究を重ねたところ、タイヤを正規リムにリム組みしかつ正規内圧が充填されるとともに正規荷重が負荷された負荷状態において正規リムのリムフランジ外端の円弧面と接触する位置に特定形状の突起部を設けることにより、負荷走行時におけるビード部の曲げ変形量を低減させ、カーカスコードとクリンチゴムｃとの界面等で生じがちなコードルースを長期に亘って抑制しうることを知見した。

ビード部ないしサイドウォール部の外面に突起部を設けた先行技術としては下記の特許文献１が知られている。しかしながら、特許文献１の突起部は、負荷走行時にリムフランジ外端の円弧面と接触する位置に設けられてはいない。従って、特許文献１と本発明とは、構成において異なっており、特許文献１では本発明が期待する後述の種々の作用効果を奏することはできない。

特開２００１−１７１３１８号公報

以上のように、本発明の課題は、ビード部におけるカーカスコードないし各種コード層において、長期に亘ってコードルースを抑制しうる空気入りタイヤを提供することである。

本発明のうち請求項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のビードコアに至るカーカスを具えた空気入りタイヤであって、前記ビード部に、タイヤ軸方向外側に突出する少なくとも一つの突起部が設けられ、該突起部は、正規リムにリム組みされかつ正規内圧が充填されるとともに正規荷重が負荷された負荷状態においてその少なくとも一部が前記正規リムのリムフランジ外端の円弧面と接触する位置に設けられてなり、しかも前記突起部は、タイヤ軸を含むタイヤ子午線断面において、先端部がタイヤ軸方向外側に凸となる断面円弧状であるとともに、突出高さが１．０〜２．０mmかつ突出幅が１〜２０mmでタイヤ周方向に連続することを特徴としている。

本明細書において「正規リム」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、当該規格がタイヤ毎に定めるリムであり、例えばＪＡＴＭＡであれば標準リム、ＴＲＡであれば "Design Rim" 、或いはＥＴＲＴＯであれば "Measuring Rim"とする。また本明細書において「正規内圧」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている空気圧であり、ＪＡＴＭＡであれば最高空気圧、ＴＲＡであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば "INFLATION PRESSURE" とするが、タイヤが乗用車用である場合には１８０ｋＰａとする。また本明細書において「正規荷重」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている荷重であり、ＪＡＴＭＡであれば最大負荷能力、ＴＲＡであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば "LOAD CAPACITY"とし、タイヤが乗用車用の場合には前記荷重の８８％に相当する荷重とする。

また請求項２記載の発明は、前記突起部は、突出幅が１０〜２０mmである請求項１記載の空気入りタイヤである。

また請求項３記載の発明は、前記先端部は１．０〜２．０mmの曲率半径Ｒ３の円弧面からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の空気入りタイヤである。

また請求項４記載の発明は、前記ビード部は、タイヤ軸を含むタイヤ子午線断面において、タイヤ半径方向外側に配されかつタイヤ軸方向外側に凸となる曲率半径Ｒ１の外円弧面と、タイヤ半径方向内側に配されかつタイヤ軸方向内側に凸となる曲率半径Ｒ２の内円弧面と、前記外円弧部と前記内円弧部との間に設けられ前記突起部を形成する突起面とを含む外面形状を有する請求項１乃至３のいずれかに記載の空気入りタイヤである。

また請求項５記載の発明は、ロードインデックスが１００以上である請求項１ないし４のいずれかに記載の空気入りタイヤである。また請求項６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のビードコアに至るカーカスを具えた空気入りタイヤであって、前記ビード部に、タイヤ軸方向外側に突出する少なくとも一つの突起部が設けられ、該突起部は、正規リムにリム組みされかつ正規内圧が充填されるとともに正規荷重が負荷された負荷状態においてその少なくとも一部が前記正規リムのリムフランジ外端の円弧面と接触する位置に設けられてなり、しかも前記突起部は、タイヤ軸を含むタイヤ子午線断面において、先端部がタイヤ軸方向外側に凸となる断面円弧状であるとともに、前記先端部は、１．０〜２．０mmの曲率半径Ｒ３の円弧面からなることを特徴としている。

本発明の空気入りタイヤは、ビード部の、負荷走行時においてリムフランジ外端の円弧面と接触する位置に特定形状の突起部が設けられる。この突起部は、前記円弧面に接触するビード部の曲げ剛性を高め、リムフランジを支点としたビード部の局部的な倒れ込み量を低減しうる。また突起部は、先端部が円弧状をなすため、リムフランジの外端から受けた力をビード部の広い範囲に分散させる。従って、従来のように、リムフランジの外端の円弧面から集中的な荷重がビード部に伝わることがない。これらの相乗作用により、本発明の空気入りタイヤは、ビード部でのコードルースが長期に亘って抑制される。

以下、本発明の実施の一形態を図面に基づき説明する。
図１は本実施形態の空気入りタイヤ１と正規リムＪとの組立体についてのタイヤ軸を含むタイヤ子午線断面図が示されている。本実施形態の空気入りタイヤ１は、トレッド部２からサイドウォール部３を経てビード部４のビードコア５に至るカーカス６と、このカーカス６のタイヤ半径方向外側かつトレッド部２の内部に配されたベルト層７とを具えたラジアルタイヤが例示される。

前記カーカス６は、カーカスコードをタイヤ赤道Ｃに対して例えば７５゜〜９０゜、この例では実質的に９０゜の角度で配列したラジアル構造の１枚以上（本例では１枚）のカーカスプライ６Ａから構成される。カーカスコードは、本例ではポリエステルコードが採用されるが、これ以外にもナイロン、レーヨン、アラミドなどの有機繊維コードや必要によりスチールコードなどが採用される。

カーカスプライ６Ａは、一対のビードコア５、５間をトロイド状に跨る本体部６ａと、この本体部６ａからのびて前記ビードコア５の廻りでタイヤ軸方向内側から外側に折り返された折返し部６ｂとを含んでいる。またビード部４には、リムＪと接する部分に硬質ゴム、例えばＪＩＳＡ硬さが６０〜８０゜程度のクリンチゴム２０が配されている。

カーカスプライ６Ａの本体部６ａと折返し部６ｂとの間には、ビードコア５からタイヤ半径方向外側にのびかつ硬質ゴムからなるビードエーペックス８が配され、ビード部４が適宜補強される。前記ベルト層７は、ベルトコードをタイヤ赤道に対して例えば１０〜４５°の小角度で傾けて配列した少なくとも２枚、本例ではタイヤ半径方向内、外２枚のベルトプライ７Ａ、７Ｂを前記コードが互いに交差する向きに重ね合わせて構成されている。

図１、図２に示されるように、空気入りタイヤ１のビード部４には、タイヤ軸方向外側に突出する少なくとも一つの突起部９が設けられている。図２は、ビード部４の外面形状を表す輪郭図が示されている。本実施形態のビード部４の外面形状には、タイヤ半径方向外側に配されかつタイヤ軸方向外側に凸となる曲率半径Ｒ１の外円弧面１０と、タイヤ半径方向内側に配されかつタイヤ軸方向内側に凸となる曲率半径Ｒ２の内円弧面１１と、外円弧面１０と内円弧面１１との間に設けられた前記突起部９を形成する突起面１２とを含んでいる。内円弧面１１には、接点Ｐ１で実質的にタイヤ半径方向にのびる垂直面１３が連なるとともに、この垂直面１３の内方には、順次、ビードヒール面１４及びビードシート面１５が連なっている。なお符号ＢＬはビードベースラインを示す。

図３には、図２のＡ部拡大図が示されている。前記突起面１２は、突起部９の先端部９ａを形成しかつタイヤ軸方向外側に凸となる曲率半径Ｒ３の中央部１２ａと、その両端からそれぞれ接点Ｐ２又はＰ３を介して前記内円弧面１１又は外円弧面１０に滑らかに連なる裾部１２ｂ、１２ｂとで構成されている。このように、突起部９の先端部９ａは、円弧状に形成される。また突起面１２は、外円弧部１０及び内円弧面１１との間で滑らかに形成されるため、タイヤの負荷走行時において大きな表面歪が集中することがない点で好ましいものとなる。

また図４には、正規リムＪにリム組みされかつ正規内圧が充填されるとともに無負荷とした無負荷状態のビード部４の外面形状を実線で、正規荷重が負荷された負荷状態の外面形状を仮想線でそれぞれ示している。突起部９は、この実施形態において、無負荷状態では正規リムＪのリムフランジＪｆには接触しないが負荷状態では前記円弧面Ｊｆｒに接触する位置に設けられている。このような突起部９を設ける位置は、正規リムＪが定まれば、タイヤの横剛性に応じて容易に決定することができる。

上述のような位置に設けられた突起部９は、局部的に厚さを増すことによりビード部４の曲げ剛性を高める。これにより、リムフランジＪｆの円弧面Ｊｆｒを支点としたビード部の倒れ込み変形量を低減しうる。

また突起部９は、先端部９ａが円弧状をなすため、リムフランジ外端の円弧面Ｊｆｒから受けた力を突起部９を中心としてそのタイヤ半径方向内外に分散させる働きをなす。従って、従来のように、局部的な荷重が円弧面Ｊｆｒを介してビード部４に伝わることがない。これらの相乗作用により、本発明の空気入りタイヤ１は、ビード部４における例えばカーカスコードとクリンチゴム２０との間のせん断歪を低減でき、ひいてはコードルースが長期に亘って抑制される。なお突起部９が前記無負荷状態においてリムフランジＪｆとは接触しないため、本実施形態の空気入りタイヤ１はリム組み性を損ねることもない。

本実施形態の突起部９は、図３に示すように、最大の突出高さｈが１．０〜２．０mm、かつ、突出幅ｗが１〜２０mmでタイヤ周方向に連続するものが例示される。突出高さｈは、外円弧部１０と内円弧部１１とに接点Ｐ２及びＰ３で接する接線Ｋを基準に測定される。前記突出高さが１．０mm未満又は突出幅ｗが１．０mm未満であると、ビード部４の曲げ剛性を向上する効果が十分に得られない傾向があり、逆に突出高さｈが２．０mmを超える場合又は突出幅ｗが２０mmを超える場合、リムとの接触部から外れ易くなり、効果が発揮されないばかりかタイヤ重量の増加を招くという不具合があり好ましくない。なおとりわけ突出幅ｗについては、より好ましくは１０mm以上、かつ１５mm以下が望ましい。

また突起部９は、その先端部９ａを形成する中央部１２ａの曲率半径Ｒ３が１．０〜２．０mmが望ましい。前記曲率半径Ｒ３が、１．０mm未満であると、突起部９の先端部の剛性が不足し、比較的早期にゴム欠け等が生じて欠損するおそれがあり、逆に２．０mmを超えると、負荷走行時において、リムフランジ外端の円弧面Ｊｆｒから受ける力をビード部４に広く分散する能力が低下するため好ましくない。

以上本発明の実施形態について説明したが、本発明は種々のカテゴリーの空気入りタイヤに適用することができる。とりわけラジアルタイヤの中でも、ロードインデックスが１００以上のタイヤ、具体的には小型トラック用のラジアルタイヤに特に好ましく適用することができる。これは、ロードインデックスが１００を超えるタイヤは負荷される荷重が大きく、特にビード部におけるコードルースが生じやすいという事情に基づいている。

タイヤサイズが１７５／７５Ｒ１５の小型トラック用の空気入りラジアルタイヤを表１に仕様に基づき試作するととともに、そのビード部の耐久性についてテストを行った。また性能を比較するために、図５に示されるように、断面略三角形状の突起部を有するタイヤ（比較例１）、及び、図６に示されるように、突起部の無いタイヤ（比較例２）についても合わせて試作し、性能を比較した。なお突起部のみを異ならせており、タイヤの内部構造やゴム配合についてはいずれも同一としている。またビード部の外面形状に関して共通する仕様は、次の通りとした。

外円弧面の曲率半径Ｒ１：８５mm
内円弧面の曲率半径Ｒ２：１０．５mm
突出高さ（実施例及び比較例１）ｈ＝１．５mm
突出幅（実施例及び比較例１）ｗ＝１２mm
テスト方法は次の通りである。

＜ビード部の耐久性＞
各供試タイヤをサイズ１５×５ 1/2Ｋのリムにリム組みし、ＪＡＴＭＡ規格の最大空気圧と最大荷重とを負荷し、速度６０km／Ｈ、スリップ角２゜でドラム試験機上を走行させ４００００kmを走行させることにより行った。なお走行途中でビード部が損傷したものについてはその走行距離を記録した。
テストの結果などを表１に示す。

テストの結果、実施例のタイヤは、４００００kmを損傷なしに完走することができ、ビード部の耐久性について有意な技術的効果を確認することができた。比較例については、いずれもカーカスコードとクリンチゴムとの間に明らかなルースが生じており、これが損傷の基点となったものと推察される。

本発明の実施形態を示す空気入りタイヤの断面図である。 そのビード部の外面形状を示す輪郭図である。 そのＡ部拡大図である。 正規状態、負荷状態を示すビード部の断面図である。 比較例１の突起部を示す部分断面図である。 比較例２のビード部の部分輪郭図である。 従来のビード部の変形状体を説明する断面図である。

符号の説明

１ 空気入りタイヤ
２ トレッド部
３ サイドウォール部
４ ビード部
５ ビードコア
６ カーカス
７ ベルト層
９ 突起部
９ａ 突起部の先端部
Ｊ 正規リム
Ｊｆ リムフランジ
Ｊｆｒ リムフランジ外端の円弧面

Claims (6)

1. トレッド部からサイドウォール部を経てビード部のビードコアに至るカーカスを具えた空気入りタイヤであって、
   前記ビード部に、タイヤ軸方向外側に突出する少なくとも一つの突起部が設けられ、
   該突起部は、正規リムにリム組みされかつ正規内圧が充填されるとともに正規荷重が負荷された負荷状態においてその少なくとも一部が前記正規リムのリムフランジ外端の円弧面と接触する位置に設けられてなり、
   しかも前記突起部は、タイヤ軸を含むタイヤ子午線断面において、先端部がタイヤ軸方向外側に凸となる断面円弧状であるとともに、突出高さが１．０〜２．０mmかつ突出幅が１〜２０mmでタイヤ周方向に連続することを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記突起部は、突出幅が１０〜２０mmである請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. 前記先端部は、１．０〜２．０mmの曲率半径Ｒ３の円弧面からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記ビード部は、タイヤ軸を含むタイヤ子午線断面において、
   タイヤ半径方向外側に配されかつタイヤ軸方向外側に凸となる曲率半径Ｒ１の外円弧面と、
   タイヤ半径方向内側に配されかつタイヤ軸方向内側に凸となる曲率半径Ｒ２の内円弧面と、
   前記外円弧部と前記内円弧部との間に設けられ前記突起部を形成する突起面とを含む外面形状を有する請求項１乃至３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
5. ロードインデックスが１００以上である請求項１ないし４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
6. トレッド部からサイドウォール部を経てビード部のビードコアに至るカーカスを具えた空気入りタイヤであって、
   前記ビード部に、タイヤ軸方向外側に突出する少なくとも一つの突起部が設けられ、
   該突起部は、正規リムにリム組みされかつ正規内圧が充填されるとともに正規荷重が負荷された負荷状態においてその少なくとも一部が前記正規リムのリムフランジ外端の円弧面と接触する位置に設けられてなり、
   しかも前記突起部は、タイヤ軸を含むタイヤ子午線断面において、先端部がタイヤ軸方向外側に凸となる断面円弧状であるとともに、
   前記先端部は、１．０〜２．０mmの曲率半径Ｒ３の円弧面からなることを特徴とする空気入りタイヤ。

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