JP4666802B2 - 空気入りタイヤのビード部構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、乗用車、トラック、バス、産業車両、建設車両、航空機等に装着される空気入りタイヤ、なかでも重荷重を負荷される空気入りタイヤのビード部構造に関し、ＪＡＴＭＡ（日本自動車タイヤ協会；THE JAPAN AUTOMOBILE TIRE MANUFACTURERS ASSOCIATION, INC.）やＴＲＡ（THE TIRE and RIM ASSOCIATION, INC.）等で規格が定められ、タイヤサイズの選択に伴って、タイヤと一対一の関係で特定されるリム（この明細書で単に「規格リム」と云う）に組付けたタイヤの、ビード部の倒れ込み変形に起因するビードベースへのクラックの発生を有効に防止するものである。
【０００２】
【従来の技術】
重荷重を負荷されるリム組みタイヤのビード部は、タイヤの負荷転動時に、図３（ａ）に仮想線で例示するように、タイヤ幅方向外側に向くとともに半径方向内方に向く方向の倒れ込み変形を受け、この場合、ビード部ｂｄは、ビードコアｂｃの周りに回動するような変形形態をとるため、ビード部ｂｄの、通常は、リムｒｉのビードシートｂｓに密着するビードベースｂｂが、ビードコアｂｃの半径方向内方位置よりビードトゥ側で、ビードシートｂｓから浮き上がる方向に変形することになり、これがため、図３（ｂ）に示すように、ビードベースｂｂの、ビードコアｂｃの半径方向内方側部分に、歪の集中に起因するクラックｃｒが発生し易いという問題があった。
【０００３】
これに対しては、ビードコアの横断面積を大きくしたり、ビード部の、リムとの接触面に近接させてナイロンチェーファ、ワイヤチェーファ等を追加配置したりしてビードベースの、ビードシートへの接触面圧を高めてビード部の、リムに対する滑りを抑制することに加えて、ビード部の倒れ込み変形に際するビードベースの、上述したような浮き上がり変形を抑制することが行われているが、ビードコア横断面積の増加のおよび、チェーファ等の補強部材の追加配置はいずれも、タイヤ重量およびコストの増加を招く他、補強部材それ自体が、セパレーション等の故障の発生核となり易いという問題があった。
【０００４】
また、他の改善手法を講じても、車両の出力が大きく、荷重によるビード部の倒れ込み変形量が多い場合には、とくに、ビードベースクラックに対する十分な効果をもたらすことが難しいので、現実には、上述したような補強部材の追加と併せて、ビードコアの内周側に配設されるゴムチェーファのゴム弾性率を高めることで、かかる場合に対処することを余儀なくされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ゴムチェーファのゴム弾性率の増加は、ビード部のリム滑りに対しては有効であるものの、補強部材の追加によってなお、ビードベースが、ビードシートから浮き上がる場合には、ゴム弾性率が高いが故に、破断時の伸びが低いゴムチェーファに、より早期にクラックが発生するという問題があった。
【０００６】
この発明は、従来技術が抱えるこのような問題点を解決することを課題とするものであり、その目的は、ビードベースへのクラックの発生を有効に防止してビード部の耐久性を大きく向上させることができる空気入りタイヤのビード部構造を、また、他の目的は、ビード部のリム滑りを有効に抑制しつつ、ビードベースクラックの発生を防止することができる空気入りタイヤのビード部構造を提供するにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明の、空気入りタイヤのビード部構造は、規格リムのビードシートに緊密に嵌合される空気入りタイヤのビード部において、ビードシートに密着するビードベースと、ビードコアの周りに巻き返したカーカス、たとえばラジアルカーカスとの間に二種類以上のゴム層を配設したものであって、リム組み姿勢、より正確には所定の空気圧を充填した姿勢のタイヤの、少なくとも、ビードコアの内周側部分に配設されてビードベースの区画に寄与する内周側ゴム層の厚みを０．１ｍｍ以上とし、該内周側ゴム層の配設域をビードベースの全幅以上とするとともに、そのゴム層のゴムの、破断時の伸びを６００％以上とし、この内周側ゴム層のビードコア側に隣接させて配設される外周側ゴム層のゴムの、２５℃での１００％モジュラスを２．０ＭＰａ以上としたものである。
【０００８】
このビード部構造では、リム組みタイヤへの重荷重の負荷に起因してそのタイヤのビード部に発生する倒れ込み変形により、ビードベースのトゥ側部分が、リムのビードシートから、上述したように浮き上がり変形することがあっても、破断時の伸びが大きい内周側ゴム層の伸長作用の下で、そのビードベースへのクラックの発生を有効に抑制することができる。またここでは、内周側ゴム層に隣接させて配設した外周側ゴム層は、それ自身の大きい弾性率に基づき、ビード部の耐リム滑り性を高めるべく機能するので、耐リム滑りを高く維持しつつ、ビードベースクラックの発生を効果的に防止することができる。
【０００９】
ここで、内周側ゴム層の厚みが０．１ｍｍ未満の場合には、ビードベースクラックを十分に抑制することができず、このことは、そのゴム層のゴムの、破断時の伸びを６００％未満とした場合にも同様である。
また、外周側ゴム層のゴムの、１００％モジュラスを２．０ＭＰａ未満とした場合には、ビード部のすぐれた耐リム滑り性を確保することが難しい。
【００１０】
ここで好ましくは、内周側ゴム層の配設域をビードコアの最大幅以上、ひいては、ビードベースの全幅以上とするとともに、そのゴム層の厚みを２．０ｍｍ以下とする。
【００１１】
内周側ゴム層を、ビードコアの最大幅以上、ひいては、ビードベースの全幅以上にわたって配設することで、ビードベースクラックの発生を、広範囲にわたって一層有利に防止することができ、一方、破断時の伸びの大きい内周側ゴム層の厚みを２．０ｍｍを越える値とすると、ビードコアの内周側部分の全体的な弾性率が低下して、ビード部の耐リム滑り性が低下するおそれがある。
【００１２】
また好ましくは、外周側ゴム層のゴムの、２５℃での１００％モジュラスを２．５ＭＰａ以上とし、これにより、耐リム滑り性をより一層向上させる。
【００１３】
ところで、内周側ゴム層は、サイドゴムの半径方向内方側への延長部分をもって、またはインナライナゴムの同様の延長部分をもって一体的に構成することもでき、これらによれば、ビード部の構造を簡単にして、タイヤの成型作業性を向上させることができ、とくに後者によれば、在来の成型装置および成型方法の下で作業性を一層高めることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下にこの発明の実施の形態を図面に示すところに基づいて説明する。
図１はこの発明の実施の形態、リム組みタイヤへの空気圧の充填姿勢で示す要部横断面図である。
【００１５】
図中１はビード部を、２は、このビード部１に緊密に組付けた、タイヤに固有の規格リムをそれぞれ示し、３は、ビード部１に埋設したビードコアをそれぞれ示す。
【００１６】
ここでは、一枚以上のカーカスプライからなるカーカス４の側部部分４ａをビードコア３の周りで、半径方向外方へ巻返すとともに、そのビードコア３の外周側で、カーカス４の側部部分４ａと本体部分４ｂとの間にスティナ５を配設し、また、このビード部１の、リム２のビードシート６に密着するビードベース７と、上記カーカス４との間に二種類以上のゴム層、図では二層のゴム層８，９を、半径方向外方に向けて順次配設する。
なおここで、カーカスプライ、ひいては、カーカス４のコーティングゴムをもゴム層にカウントすると、カーカスとビードベースとの間に総計三層のゴム層が存在することになる。
【００１７】
ところでここでは、ビードシート６に密着するビードベース７の全幅を、破断時の伸びが６００％以上のゴムからなり、０．１ｍｍ以上、好ましくは２．０ｍｍ以下の厚みを有する内周側ゴム層８をもって区画し、そして、この内周側ゴム層８の外周側に隣接させて、２５℃での１００％モジュラスが２．０ＭＰａ以上、好ましくは２．５ＭＰａ以上のゴムからなる外周側ゴム層９を配設する。ここで、高弾性率のゴムからなるこの外周側ゴム層９は、図示のように、カーカス４に沿わせてほぼＵ字状に配設することが、ビード部１に所要の硬度ないしは剛性を付与し、また、リムとの接触圧を高め、耐リム滑り性を高める上で好ましが、このことは必須ではなく、そのゴム層９を、図に仮想線で示すように、カーカス４の内周側域だけに配設することも可能である。
なお、図中１０はサイドゴムを、１１はインナライナゴムをそれぞれ示す。
【００１８】
このように構成してなるビード部１によれば、ビード部１の倒れ込み変形に起因するビードベース７の浮き上がり変形に対し、破断時の伸びが６００％以上のゴムからなる内周側ゴム層８がすぐれた耐クラック性を発揮するので、ビードベースクラックの発生が有効に防止されることになる。
【００１９】
またここでは、内周側ゴム層８の厚みを２．０ｍｍ以下とすることと併せて、外周側ゴム層９のゴムの１００％モジュラス２．５ＭＰａ以上とすることで、ビード部１のリム２に対する滑りを一層効果的に防止することができる。
【００２０】
図２は、この発明の他の実施形態を、リムを省いて示す要部横断面図であり、図２（ａ）は、サイドゴム１０を半径方向内方側へ長く延在させて、その延長部分をもって、ビードベース７をその全幅にわたって区画する内周側ゴム層８を形成した場合を示し、図２（ｂ）は、インナライナゴム１１を半径方向内方側へ長く延在させて、その延長部分をもって同様の内周側ゴム層８を形成した場合を示す。
なお、外周側ゴム層９は、図１に示すところとほぼ同様である。
【００２１】
これらの場合にも、内周側ゴム層８の厚みおよび、そのゴム層８のゴム破断時の伸びが先の条件を満たす限りにおいて、ビードベースクラックの発生を十分に防止することができる。
【００２２】
ところで、図１および２に示すいずれの実施形態においても、内周側ゴム層８を、ビードコア３の内周側部分だけに配設することもでき、この場合には、ゴム層８の配設域を、ビードコア３の最大幅、いいかえれば、リム軸線上へのビードコア３の投影幅以上とすることが好適である。
【００２３】
【実施例】
図１に示すビード部構造を有する、ＯＲＲ２３．５Ｒ２５のラジアルタイヤにおいて、内周側ゴム層の厚みおよび、そのゴムの破断時の伸びならびに、外周側ゴム層のゴムの、２５℃における１００％モジュラスを表１に示すように変化させた場合の、トルク付きドラムによるリム滑り試験と、ドラムによるビード耐久試験とを行ったところ表１に示す結果を得た。
【００２４】
なおここにおけるリム滑り試験では、タイヤの空気圧を０．７ＭＰａとし、回転速度を１０ｋｍ／ｈとするとともに、最大負荷能力の８０％の負荷から、１日に２０％ずつ負荷を増加させることとし、リムに制動力を常時作用させた場合につき、ドラムの転動前にリムとタイヤに施したマーキングのずれ量を、５日後に測定してリム滑りを評価した。
また、ビード耐久試験では、リム解き後のビードベースクラックの発生状況を検査して、発生したクラックの平均深さを測定することにより評価した。
【００２５】
【表１】

【００２６】
上記表によれば、実施例１〜４ではビードベースクラックの発生を有効に防止し得ることが明らかであり、なかでも、内周側ゴム層の厚みが比較的薄く、かつ、外周側ゴム層のゴムの１００％モジュラスが大きい実施例２では、リム滑りが大きく改善されることが解る。
【００２７】
【発明の効果】
以上にのべたところから明らかなように、この発明によれば、ビードコアの周りに巻き返したカーカスとビードベースとの間のゴム層構造を特定するとともに、ビードシートに密着する内周側ゴム層の厚みおよびそのゴムの破断時伸び、ならびに、内周側ゴム層に隣接する外周側ゴム層のゴムの１００％モジュラスを選択することで、ビードベースへのクラックの発生を、耐リム滑り性を低下させることなく有効に防止することができ、また、内周側ゴム層の厚みおよび上記１００％モジュラスをより適正に選択することで、耐リム滑り性をもまた大きく向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態を示す要部横断面図である。
【図２】 他の実施形態を示す要部横断面図である。
【図３】 従来技術を示す要部横断面図である。
【符号の説明】
１ ビード部
２ 規格リム
３ ビードコア
４ カーカス
４ａ 側部部分
４ｂ 本体部分
５ スティフナ
６ ビードシート
７ ビードベース
８ 内周側ゴム層
９ 外周側ゴム層
１０ サイドゴム
１１ インナライナゴム

Claims (5)

1. 規格リムのビードシートに緊密に嵌合される空気入りタイヤのビード部において、
   ビードシートに密着するビードベースと、ビードコアの周りに巻き返したカーカスとの間に二種類以上のゴム層を配設し、リム組み姿勢のタイヤの、少なくとも、ビードコアの内周側部分に配設されてビードベースの区画に寄与する内周側ゴム層の厚みを０．１ｍｍ以上とし、該内周側ゴム層の配設域をビードベースの全幅以上とするとともに、そのゴム層のゴムの、破断時の伸びを６００％以上とし、この内周側ゴム層のビードコア側に隣接させて配設される外周側ゴム層のゴムの、２５℃での１００％モジュラスを２．０ＭＰａ以上としてなる空気入りタイヤのビード部構造。
2. 内周側ゴム層の厚みを２．０ｍｍ以下としてなる請求項１に記載の空気入りタイヤのビード部構造。
3. 外周側ゴム層のゴムの、２５℃での１００％モジュラスを２．５ＭＰａ以上としてなる請求項１もしくは２に記載の空気入りタイヤのビード部構造。
4. 内周側ゴム層を、サイドゴムの半径方向内方側への延長部分にて構成してなる請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りタイヤのビード部構造。
5. 内周側ゴム層を、インナライナゴムの半径方向内方側への延長部分にて構成してなる請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りタイヤのビード部構造。

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