JP4643868B2 - 重荷重用チューブレスタイヤ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、過荷重に対するビード耐久性を高めつつビードベース面におけるクラックの発生を抑制した重荷重用チューブレスタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
トラック・バス用等の重荷重用チューブレスタイヤでは、例えば、図４に示すように、偏平巾広なビードコアｂを用いて、リムＪに対する着座の安定性を高めるとともに、ビード部ａに、ビード剛性を高めかつ補強するスチールコードの補強コード層ｄを設ける構造が広く採用されている。なお前記補強コード層ｄは、通常、カーカスｃを介してビードコアｂの周りで折り返されるＵ字状のものが用いられる。
【０００３】
そしてこの種のタイヤでは、規定荷重（例えばＪＡＴＭＡ等で規定する最大負荷能力）よりも、２０％以上も重い過荷重状態で使用される場合があり、従って、かかる使用状態においても充分なビード耐久性を保持することが強く望まれている。そのために、近年、コア径Ｄｃをリム径Ｄｒ付近まで減じ、ビードコアｂの締め付け力をアップしてビード変形をさらに抑制することが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなビードコアｂの締め付け力のアップは、補強コード層ｄ下に配されるチェーファゴムｅへの負荷を増加させるだけでなく、前記補強コード層ｄとビードベース面ａ１との間の最短ゴム厚さＴｚの規制となり、ビードベース面ａ１にクラックｆを発生させ易くするという問題を誘発させる。
【０００５】
なお、単純にコア径Ｄｃを大きくして、前記最短ゴム厚さＴｚを厚く確保すれば前記クラックを防止できるが、ビードコアｂの締め付け力が低下するため、ビード変形が大きくなり、過荷重での耐久性を維持することができなくなる。
【０００６】
そこで本発明者が研究した結果、従来のタイヤでは、図５に示すように、加硫成形の影響により、ビードコア位置Ｘが１７．５〜２１．０ｍｍの範囲で大きくばら付いており、それに伴って前記最短ゴム厚さＴｚのばら付きも増大する。そして、このばら付きにより、前記最短ゴム厚さＴｚが１．８ｍｍを下回ったとき、前記クラックｆが発生し易くなることを究明し得た。なお前記ビードコア位置Ｘは、ビードコアｂの半径方向内縁点ｂ１のビードヒール点Ｐｈからのタイヤ軸方向距離として定義したものである。
【０００７】
本発明は、ビード部の外側面を所定の輪郭形状に規定することを基本として、加硫成形時のビードコア位置のばら付き、即ち前記最短ゴム厚さＴｚのばら付きを低く抑えることができ、過荷重に対するビード耐久性を高めつつビードベース面でのクラックの発生を抑制しうる重荷重用チューブレスタイヤの提供を目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本願請求項１の発明は、トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至る本体部に該ビードコアの周りで折り返される折返し部を設けたカーカスを具え、かつ１５°テーパリムのリム面にタイヤのビードベース面が装着される重荷重用チューブレスタイヤであって、
前記ビードコアは、コア幅Ｗｃとコア高さＨｃとの比Ｈｃ／Ｗｃであるコア偏平率が０．４〜０．５、しかも前記ビードコアの内径Ｄｃは前記１５°テーパリムのリム径Ｄｒ以上かつ差Ｄｃ−Ｄｒを０〜２．０ｍｍの範囲に抑えるとともに、
タイヤをリムに装着することなく両側のビード部のヒール点間の距離をリムのリム巾としたときのタイヤの子午断面において、
前記ビード部の外側面は、タイヤ最大巾点からのびる曲率半径Ｒ１の外膨らみの第１の円弧部と、この第１の円弧部に接点Ｐで内接しかつ前記ヒール点までのびしかも前記曲率半径Ｒ１よりも小さい曲率半径Ｒ２の第２の円弧部とを具え、しかも前記曲率半径の比Ｒ１／Ｒ２は１．０よりも大かつ３．０以下の範囲、かつ前記ヒール点から前記接点Ｐまでのタイヤ半径方向の距離Ｌｂと、前記ヒール点から前記接点Ｐまでのタイヤ軸方向の距離Ｌａとの比Ｌａ／Ｌｂは０．５５〜０．７５であることを特徴としている。
【０００９】
又請求項２の発明では、前記ビード部は、前記カーカスを介してビードコアの周りでＵ字に折返される補強コード層を具えるとともに、この補強コード層と前記ビードベース面との間の最短ゴム厚さＴｚは、１．８ｍｍ〜３．０ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項１に記載の重荷重用チューブレスタイヤ。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態を、図示例とともに説明する。図１は、本発明の重荷重用チューブレスタイヤの子午断面を示している。
【００１１】
図１において、重荷重用チューブレスタイヤ１（以下タイヤ１という）は、トレッド部２からサイドウォール部３をへてビード部４のビードコア５に至るカーカス６と、トレッド部２の内方かつカーカス６の半径方向外側に配されるベルト層７とを具える。
【００１２】
なお前記ベルト層７は、通常３、４枚のベルトプライから形成される。本例では、ベルト層７が、スチールコードのベルトコードをタイヤ周方向に対して例えば６０±１０°程度の角度で配列した半径方向最内のベルトプライ７Ａと、タイヤ周方向に対して３０°以下の小角度で配列したベルトプライ７Ｂ、７Ｃ、７Ｄとの４層構造を有するものを例示しており、ベルトコードがプライ間で互いに交差する箇所を１箇所以上設けることにより、ベルト剛性を高めトレッド部２を補強している。
【００１３】
又前記カーカス６は、カーカスコードをタイヤ周方向に対して７０〜９０°の角度で配列した１枚以上のカーカスプライからなり、本例ではカーカスコードにスチールコードを用いた１枚のカーカスプライ６Ａからなる場合を例示している。このカーカスプライ６Ａは、ビードコア５、５間を跨るプライ本体部６ａの両端に、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返すプライ折返し部６ｂを具える。
【００１４】
なおプライ折返し部６ｂの外端のビードベースラインＢＬからの半径方向高さｈ１は、例えばタイヤ断面高さＨの１０〜３０％に設定されるのが好ましく、１０％よりも小であると、ビード部４の曲げ剛性が低下する傾向があり、逆に３０％を越えると、プライ折返し部６ｂの外端が、屈曲の激しいタイヤ最大巾点Ｍに近づくためコードルースなどを起こしやすくする。なお前記ビードベースラインＢＬとは、ビード部４のヒール点Ｐｈを通るタイヤ軸方向線を意味する。
【００１５】
又前記プライ本体部６ａとプライ折返し部６ｂとの間には、ビードコア５から半径方向外方に向かって先細状にのびるビードエーペックスゴム８が配されるとともに、前記ビード部４には、カーカスプライ６Ａを包むように、ビードコア５の周りをカーカス６を介してＵ字に折り返す補強コード層９が設けられる。
【００１６】
この補強コード層９は、図２に示すように、前記プライ折返し部６ｂのタイヤ軸方向外側をタイヤ半径方向外方にのびる外の立ち上げ部９ｂと、プライ本体部６ａのタイヤ軸方向内側をタイヤ半径方向外方にのびる内の立ち上げ部９ａとを一体に具えた断面略Ｕ字状をなし、本例では、１枚のスチールコードのプライからなるものを例示している。
【００１７】
ここで、前記内の立ち上げ部９ａのビードベースラインＢＬからの高さｈ３を、外の立ち上げ部９ｂのビードベースラインＢＬからの高さｈ２よりも大（ｈ３＞ｈ２）に設定し、しかもその差ｈ３−ｈ２を、タイヤ断面高さＨの０．０３倍〜０．１７倍の範囲に規制するのが望ましい。この時、外の立ち上げ部９ｂの前記高さｈ２は、プライ折返し部６ｂの前記高さｈ１より小である。
【００１８】
なお、前記差ｈ３−ｈ２が０．０３×Ｈ未満では、ビード部４の曲げ剛性が不足傾向となり、ビード耐久性の向上効果が充分に見込めなくなる。逆に０．１７×Ｈを越えると、内の立ち上げ部９ａの外端が、屈曲の激しいタイヤ最大巾点Ｍに近づくためコードルースが起こりやすくなる。
【００１９】
このように補強コード層９は、ビード部４の曲げ剛性を大幅に高め、かつ過荷重走行において、プライ折返し部６ｂに作用する圧縮応力及びプライ本体部６ａに作用する引張応力を緩和してビード部４の耐久性を向上させる。
【００２０】
次に、前記ビードコア５は、その断面形状が、コア幅Ｗｃとコア高さＨｃとの比Ｈｃ／Ｗｃであるコア偏平率を０．４〜０．５とした横長偏平の六角形状をなし、その半径方向内辺がビードベース面ＳＡに沿って傾斜することによって、リムに対する着座の安定性を高めている。
【００２１】
なおコア偏平率が０．５を越えると、ビードコア５の安定性が不足し、過荷重走行においてビード部が動きやすくなるなど、ビード耐久性が損なわれる。逆にコア偏平率が０．４より小さい、即ち巾広となると、カーカスプライ６Ａのビードコア５からの半径方向への突出量ｇが増大するため、前記補強コード層９とビードベース面ＳＡとの間の最短ゴム厚さＴｚが実質的に低下する。その結果、ビードベース面ＳＡでクラックが発生し易くなる。又ビードベース面ＳＡ自体の巾広化を招くため、リム組みしにくくなり、かつリム組時の損傷も発生しやすくなる。
【００２２】
次に本実施形態では、前記過荷重におけるビード耐久性を確保するため、前記ビードコア５の内径Ｄｃを、１５°テーパリムＪのリム径Ｄｒ以上（Ｄｃ≧Ｄｒ）ではあるがその差Ｄｃ−Ｄｒを０〜２．０ｍｍの範囲に抑え、ビードコア５による締め付け力をアップしている。なお差が２．０ｍｍを越えると、締め付け力が不足し、ビード変形が大きくなって耐久性が損なわれる。逆に０ｍｍより小、即ちＤｃ＜Ｄｒでは、内径Ｄｃが小さすぎて前記最短ゴム厚さＴｚが不足し、クラックが発生し易くなる。
【００２３】
さらに本実施形態では、加硫成形時のビードコア位置Ｘのばら付きを抑え、前記最短ゴム厚さＴｚを高精度で安定して確保するために、以下の（１）〜（３）の構造を有するに特徴がある。
【００２４】
即ち、タイヤ１をリムＪに装着することなくヒール点Ｐｈ、Ｐｈの間の距離ＷＢ（ビード巾ＷＢという場合がある）をリムＪのリム巾Ｗｒとした状態Ｙのときのタイヤ子午断面（図１〜３に示す）において、
（１）ビード部４の外側面ＳＢが、タイヤ最大巾点Ｍからのびる曲率半径Ｒ１の外膨らみの第１の円弧部ＳＢ１と、この第１の円弧部ＳＢ１に接点Ｐで内接しかつ前記ヒール点Ｐｈまでのびしかも前記曲率半径Ｒ１よりも小さい曲率半径Ｒ２の第２の円弧部ＳＢ２とを具える；
（２）前記曲率半径の比Ｒ１／Ｒ２が、１．０よりも大かつ３．０以下の範囲である；
（３）前記ヒール点Ｐｈから前記接点Ｐまでのタイヤ半径方向の距離Ｌｂと、前記ヒール点Ｐｈから前記接点Ｐまでのタイヤ軸方向の距離Ｌａとの比Ｌａ／Ｌｂが、０．５５〜０．７５の範囲である；
ことが必要である。なお前記状態Ｙでのタイヤ形状は、加硫金型内でのタイヤ形状と略一致するものである。
【００２５】
ここで、従来的なタイヤでは、前記図４の如く、ヒール点Ｐｈの近傍に、リムフランジに沿う凹円弧状の凹部ｍを設けている。この凹部ｍは加硫成形時、金型の凸部が押し入ることにより形成されるものであるが、そのときの押し圧力、及びそれに伴うゴム流れによって、ビードコアｂに不均一な外力が作用し、ビードコア位置Ｘをばら付かせていた。これに対して、本実施形態では、前記外側面ＳＢは、凹部ｍのない滑らかな曲線状をなすため、外力が均一化しビードコア位置Ｘが安定する。
【００２６】
又前記凹部ｍがない場合にも、第２の円弧部ＳＢ２が外側に倒れ込んだ形状（寝た形状）の場合には、加硫成型時、ビードコア５がタイヤ軸方向に移動しやすくなるなど、ビードコア位置Ｘが不安定となってばら付きが生じることが判明した。これは加硫時に生カバーが安定せず偏心した状態になりやすいことが原因と考えられる。
【００２７】
従って、本実施形態では、前記（２）、（３）の如く、曲率半径の比Ｒ１／Ｒ２を１．０よりも大かつ３．０以下の範囲、かつ距離の比Ｌａ／Ｌｂを０．５５〜０．７５の範囲に規制し、これにより、加硫成型時におけるビードコア５のタイヤ軸方向への変動を抑え、前記最短ゴム厚さＴｚを高精度で安定して確保している。
【００２８】
なお前記比Ｒ１／Ｒ２が３．０より大、及び比Ｌａ／Ｌｂが０．７５より大では、第２の円弧部ＳＢ２の倒れ込みが大きすぎ、ビードコア位置Ｘが不安定となってばら付きが大きくなる。逆に前記比Ｒ１／Ｒ２が１．０以下、及び比Ｌａ／Ｌｂが０．５５より小では、第２の円弧部ＳＢ２が立ちすぎ、ビードコア位置Ｘは安定化するが、ビード変形が大きくなり、過荷重時の耐久性を確保することができなくなる。
【００２９】
このように、最短ゴム厚さＴｚをばら付きなく安定して確保できるため、最短ゴム厚さＴｚを、図５に示すように、１．８〜３．０ｍｍの範囲に規制することが可能となり、クラックの発生を抑制できる。なお、発明者の調査の結果、最短ゴム厚さＴｚが１．８ｍｍ以上であれば、過荷重状態においても、クラックの発生が回避できることが判明している。また前記最短ゴム厚さＴｚを３．０ｍｍより大に設定することは、前記ビードコア５の偏平率が０．４〜０．５である点、及びビードコア５の内径Ｄｃがリム径Ｄｒ以下である点から判断して実質的に難しいものである。
【００３０】
なお図２中の符号１０は、ビード部４の外皮をなすリムずれ防止用のチェーファゴムであって、ゴム硬度（デュロメータＡ硬さ）が７５〜８５度の硬質ゴムが使用される。このチェーファゴム１０は、ビードベース面ＳＡをなす基部１０Ａと、外側面ＳＢをなし半径方向外方に立上がる立片部１０Ｂとを一体に具え、少なくともリムとの接触領域で露出することにより、摩耗強度を高めリムずれによる損傷を防止しうる。
【００３１】
又前記「ビードベース面ＳＡ」とは、１５°の角度で傾くリム面と着座するビード部４の底面であって、前記ヒール点Ｐｈからトウ点Ｐｔに至る領域で定義される。本例では、このビードベース面ＳＡは、ビードベースラインＢＬに対して２２〜２６°の角度θ（例えば約２４度）で傾斜する、実質的に折曲がりのない直線状の斜面からなる。これによって、必要なエアーイン性能を確保しながら、トウ点Ｐｔにおける内径を大きくでき、リムフランジへの乗り越し性を高めると同時にトウ欠けの発生を抑制できる。
【００３２】
以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。
【００３３】
【実施例】
図１に示す構造のタイヤ（サイズ３１５／８０Ｒ２２．５）を、表１の仕様に基づき試作するとともに、各試供タイヤのビード耐久性、及び最短ゴム厚さＴｚを測定し互いに比較した。表１以外の仕様は、各タイヤとも実質的に同じである。
【００３４】
（１）ビード耐久性;
ドラム試験機を用い、試供タイヤを、リム（９．００×２２．５）、内圧（８５０ｋＰａ）、速度（２０ｋｍ／ｈ）、荷重（７８．３６ｋＮ）の条件にて、ビード部に損傷が発生するまでの走行時間を測定し、比較例１を９２とした指数で評価した。値が大きいほど優れている。なお規定荷重内での使用ならば７０以上あればよい。
【００３５】
（２）最短ゴム厚さＴｚ;
各２本の試供タイヤに対し、ＣＴスキャンを用いて、左右のビード部の断面映像を、タイヤ周方向に等間隔でそれぞれ８箇所づつ撮影した。そして、画像上で、コア下での最短ゴム厚さＴｚを測定し、そのときのばら付きを比較した。
【００３６】
【表１】

【００３７】
【発明の効果】
叙上の如く本発明は構成しているため、加硫成形時のビードコア位置のばら付き、即ち前記最短ゴム厚さのばら付きを低く抑えることができ、過荷重に対するビード耐久性を高めつつビードベース面でのクラックの発生を抑制しうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の重荷重用チューブレスタイヤの一実施例を示す断面図である。
【図２】そのビード部を拡大して示す断面図である。
【図３】ビード部の輪郭形状を示す線図である。
【図４】従来のビード構造を説明する断面図である。
【図５】従来構造のビード部のビードコア位置のばら付きを説明する線図である。
【符号の説明】
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
６ａ 本体部
６ｂ 折返し部
９ 補強コード層
Ｍ タイヤ最大巾点
Ｐｈ ヒール点
ＳＡ ビードベース面
ＳＢ ビード部の外側面
ＳＢ１ 第１の円弧部
ＳＢ２ 第２の円弧部

Claims (2)

1. トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至る本体部に該ビードコアの周りで折り返される折返し部を設けたカーカスを具え、かつ１５°テーパリムのリム面にタイヤのビードベース面が装着される重荷重用チューブレスタイヤであって、
   前記ビードコアは、コア幅Ｗｃとコア高さＨｃとの比Ｈｃ／Ｗｃであるコア偏平率が０．４〜０．５、しかも前記ビードコアの内径Ｄｃは前記１５°テーパリムのリム径Ｄｒ以上かつ差Ｄｃ−Ｄｒを０〜２．０ｍｍの範囲に抑えるとともに、
   タイヤをリムに装着することなく両側のビード部のヒール点間の距離をリムのリム巾としたときのタイヤの子午断面において、
   前記ビード部の外側面は、タイヤ最大巾点からのびる曲率半径Ｒ１の外膨らみの第１の円弧部と、この第１の円弧部に接点Ｐで内接しかつ前記ヒール点までのびしかも前記曲率半径Ｒ１よりも小さい曲率半径Ｒ２の第２の円弧部とを具え、
   しかも前記曲率半径の比Ｒ１／Ｒ２は１．０よりも大かつ３．０以下の範囲、かつ前記ヒール点から前記接点Ｐまでのタイヤ半径方向の距離Ｌｂと、前記ヒール点から前記接点Ｐまでのタイヤ軸方向の距離Ｌａとの比Ｌａ／Ｌｂは０．５５〜０．７５であることを特徴とする重荷重用チューブレスタイヤ。
2. 前記ビード部は、前記カーカスを介してビードコアの廻りでＵ字に折返される補強コード層を具えるとともに、この補強コード層と前記ビードベース面との間の最短ゴム厚さＴｚは、１．８ｍｍ〜３．０ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項１に記載の重荷重用チューブレスタイヤ。

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