JP4703013B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビード部の耐久性を向上させるようにワイヤーチェーフアー内側端を配置した空気入りタイヤに係り、特に建設車両用重荷重ラジアルタイヤに好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、タイヤのビード部には荷重負荷時においてリムのフランジへの大きな倒れ込み変形（図６に点線で示す）及び大きな周方向せん断変形がそれぞれ生じていた。特に、建設車両用重荷重ラジアルタイヤは内圧に対して加わる荷重が大きいことから、上記の変形の傾向が強く、結果としてビード部の背面であるプライターンアップ部に大きなせん断歪が生じ、ビード部の主たる故障原因とされる背面バルジと呼ばれているセパレーション故障が生じる要因となっていた。
【０００３】
これに対して上記の倒れ込み変形及び周方向せん断変形を抑制して耐セパレーション性を向上させる為に、カーカスライン形状の検討や、ビードコア周りのカーカス外側への補強材（例えばワイヤーチェーフアー等）の付加及び位置の検討等がなされ、ビート部の耐久性に関する問題点は解消されていた。
【０００４】
つまり、Ｋ−Ｆａｃｔｏｒを１．４５とし、２０００年度版ＴＲＡに基づくデザインリム１２４を使用した従来のタイヤサイズのワイヤーチェーフアー１１６の内側端は、図６に示す正規内圧時におけるＰ−Ａを結ぶ直線Ｌ１と水平線Ｙとで形成される角度θ２を３０±５度の範囲とするように、配置されていた。そして、このようにワイヤーチェーフアー１１６の内側端を配置することにより、ビード部１２２の耐久性はタイヤトレッドを完全に使い切るまで保証されるレベルとなり、問題は生じていなかった。
ここで、Ｋ−Ｆａｃｔｏｒとは、タイヤ負荷能力を示す値としてＴＲＡデザインガイドに基づいて規定されたものであり、適宜、Ｋ値という。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年、建設作業現場での一層の生産性向上を目的として、建設車両の大型化に伴ったタイヤの大型化や、より厳しい負荷でのタイヤの使用傾向が、顕著となってきている。
また、従来のダンプトラックに適用されるサイズのタイヤはＫ値を１．４５としているのに対し、約３０％高めてＫ値を１．８５としたタイヤサイズも新設されている。さらに、このＫ値を１．８５としたタイヤは、２０００年度版ＴＲＡに基づくタイヤサイズから求まるリムのフランジハイトに対して６５％〜７５％のフランジハイトのリムを適用することを特徴としている。
【０００６】
しかしながら、Ｋ値を高めると共に低フランジハイトのリムを適用したタイヤで、ワイヤーチェーフアー内側端を従来設計法に基づき配置した場合、図６に示す背面バルジＤ１が発生するだけでなく、ワイヤーチェーフアー内側端でセパレーションＤ２が発生し、タイヤライフが大幅に低下する欠点を有していた。
本発明は上記事実を考慮し、背面バルジの発生とワイヤーチェーフアー内側端でのセパレーションの発生をそれぞれ防止し得る空気入り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に記載の空気入りタイヤは、ビードコアを中心としてタイヤ外側に向けて折返される少なくとも一層のスチールラジアルカーカスを有した空気入りタイヤにおいて、タイヤ内面側から外面側に向けて巻き上げてスチールラジアルカーカスの外側に配置される少なくとも一層のワイヤーチェーフアーを有し、この空気入りタイヤに適用されるリムのフランジ半径の中心点をＰ点とし、タイヤ内圧負荷時におけるワイヤーチェーフアー内側端位置をＡ点とし、タイヤ内圧負荷時におけるリム離反点をＢ点としたときに、Ｐ−Ａを結ぶ直線とＰ−Ｂを結ぶ直線とで形成される角度θ１の範囲を４５度〜５５度とし、Ｋ値を１．８０〜２．００の範囲とし、Ｋ値を１．４５とした空気入りタイヤに適用されるリムのフランジハイトに対して６５％〜７５％のフランジハイトのリムを適用したことを特徴とする。
【０００８】
請求項１に係る空気入りタイヤの作用を以下に説明する。
この空気入りタイヤは、ビードコアを中心としてタイヤ外側に向けて折返される少なくとも一層のスチールラジアルカーカスを有しており、また、タイヤ内面側から外面側に向けて巻き上げてこのスチールラジアルカーカスの外側に配置される少なくとも一層のワイヤーチェーフアーを有している。
さらに、本請求項では、Ｐ−Ａを結ぶ直線とＰ−Ｂを結ぶ直線とで形成される角度θ１の範囲が４５度〜５５度とされている。
【０００９】
つまり、例えば建設車両用等のタイヤに求められる基本性能は、完全に磨耗するまでいかに長く走り続けられるかであるのに対して、ワイヤーチェーフアー内側端位置とリム離反点とを相互に近づけて、角度θ１の値を上記の範囲より小さくすると、ワイヤーチェーフアー内側端でセパレーションを生じ、タイヤライフが低下する。
逆に角度θ１の値を上記の範囲より大きくすると、リムのフランジへの倒れ込み抑制効果が小さくなり、背面バルジが発生して耐久性が低下してしまう。
特にこれらの傾向は、Ｋ値を高め低フランジハイトのリムを適用したタイヤにて顕著となる。
【００１０】
以上より、角度θ１の範囲を４５度〜５５度としてワイヤーチェーフアー内側端を最適な位置に配置することにより、荷重負荷時における空気入りタイヤの変形に伴った背面バルジの発生を防止してタイヤライフを向上すると共に、ワイヤーチェーフアー内側端でのセパレーションの発生を防止してタイヤライフを向上することが、可能となった。
【００１２】
また、Ｋ値を１．８０〜２．００の範囲とし、Ｋ値を１．４５とした空気入りタイヤに適用されるリムのフランジハイトに対して６５％〜７５％のフランジハイトのリムを適用するという構成を有している。従って、本請求項によれば、Ｋ値を高めて低フランジハイトのリムを適用したタイヤにおいて、ワイヤーチェーフアー内側端を従来設計法に基づき配置した場合でも、背面バルジの発生を防止すると共に、ワイヤーチェーフアー内側端でのセパレーションの発生を防止して、タイヤライフを延ばすことが可能となった。
【００１３】
請求項２に係る空気入りタイヤの作用を以下に説明する。本請求項では請求項１と同様に作用するが、さらに、ワイヤーチェーフアーがスチール製であるという構成を有している。従って、スチール製であることよりワイヤーチェーフアーの剛性が高まって、より確実にカーカスがリムに直接触れないようになるだけでなく、ビード部をより確実に保護できるのに伴い、ビード部の耐久性が一層高まることになる。
【００１４】
請求項３に係る空気入りタイヤの作用を以下に説明する。本請求項では請求項１、２と同様に作用するが、さらに、ワイヤーチェーフアーを二層有するという構成を有している。従って、ワイヤーチェーフアーを二層配置したことにより、上記と同様にビード部の耐久性が一層高まることになる。
【００１５】
請求項４に係る空気入りタイヤの作用を以下に説明する。本請求項では請求項１から請求項３と同様に作用するが、さらに、ワイヤーチェーフアーの外周側に樹脂製のチェーフアーが配置される構成を有している。従って、ワイヤーチェーフアーの他に樹脂製のチェーフアーを配置したことで、上記と同様にビード部の耐久性が一層高まることになる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態に係る空気入りタイヤを図１から図４に示し、これらの図に基づき説明する。
本実施の形態の第１実施例に係る空気入りタイヤ１０の骨格を構成するトロイド状のスチールラジアルカーカスであるカーカス１２が、スチールコードをこの空気入りタイヤ１０の赤道面に対してほぼ直交する方向にそれぞれ配列した複数層の部材（図示せず）により、形成されている。
【００１７】
このカーカス１２の両端部近傍には、それぞれリング状にスチールワイヤーが巻かれて図１に示す断面が六角形状に束ねられたビードコア１４が、それぞれ配置されている。これら一対のビードコア１４（図１に一方のみ示す）にそれぞれカーカス１２の両端部が巻き付けられて、セクションハイトの４５〜５５％の高さにカーカス１２の端部が位置する形で、ビードコア１４を中心としてタイヤ外側に向けてカーカス１２が折返されている。
さらに、このビードコア１４の上部のカーカス１２間の隙間には、硬質ゴム製で先細り形状に形成された図示しないビードフィラーがそれぞれ埋設されており、また、カーカス１２の外側には、タイヤ内面側からタイヤ外面側に向けて巻き上げるようにスチールで形成された一層のワイヤーチェーフアー１６が配置され、その外側をゴム材２０で覆う形とされている。
【００１８】
以上より、ビードコア１４周りにカーカス１２が配置され、このカーカス１２の外側にワイヤーチェーフアー１６が配置された形でビード部２２が形成されることになる。また、カーカス１２が一対のビードコア１４に跨るように配置されることになり、この空気入りタイヤ１０の頂部となるクラウン部を貫通するようにこのカーカス１２がクラウン部内に埋設されている。さらに、図示しないものの、このクラウン部には、複数枚のベルト層及びトレッドが順次重ねられつつ配置されている。
そして、図１に示すように、リム２４のドラム部２４Ｂとこのリム２４の外周側に広がるフランジ２４Ａで、空気入りタイヤ１０の下端部となるビード部２２が支持されることで、この空気入りタイヤ１０はリム２４に装着されている。
【００１９】
一方、この空気入りタイヤ１０に適用されるリム２４のフランジ２４Ａの先端側は円弧状に形成されており、円弧状に形成されたフランジ２４Ａの円弧の半径の中心点をＰ点とする。さらに、タイヤ内圧負荷時におけるワイヤーチェーフアー１６の内側端の位置をＡ点とし、タイヤ内圧負荷時におけるフランジ２４Ａから空気入りタイヤ１０が離れる位置をリム離反点とし、この点をＢ点とする。
このようにＰ点、Ａ点及びＢ点を配置したときに、Ｐ−Ａを結ぶ直線Ｌ１とＰ−Ｂを結ぶ直線Ｌ２とで形成される角度θ１の範囲を５０±５度すなわち４５度〜５５度とし、Ｐ−Ａを結ぶ直線Ｌ１と水平線Ｙとで角度θ２が形成される。
【００２０】
他方、本実施例の空気入りタイヤ１０は、Ｋ値を１．８０〜２．００の範囲とし、２０００年度版ＴＲＡに基づくタイヤサイズから求まるＫ値を１．４５とした空気入りタイヤに適用されるリムのフランジハイトに対して６５％〜７５％のフランジハイトＨのリム２４を適用した。尚、ここで本実施例の空気入りタイヤ１０のサイズは、４０００Ｒ５７であり、ＴＲＡに定める２９．００／６．００のデザインリムに装着した状態で、内圧７００ＫＰａ時に角度θ１が具体体に５０度となっている。
【００２１】
次に、本実施例に係る空気入りタイヤ１０の作用を以下に説明する。
この空気入りタイヤ１０は、ビードコア１４を中心としてタイヤ外側に向けて折返される少なくとも一層のカーカス１２を有しており、また、タイヤ内面側から外面側に向けて巻き上げてこのカーカス１２の外側に配置されるスチール製で一層のワイヤーチェーフアー１６を有している。
さらに、本実施例では、Ｐ−Ａを結ぶ直線Ｌ１とＰ−Ｂを結ぶ直線Ｌ２とで形成される角度θ１の範囲が４５度〜５５度とされている。
【００２２】
つまり、建設車両用等のタイヤに求められる基本性能は、完全に磨耗するまでいかに長く走り続けられるかであるのに対して、ワイヤーチェーフアー１６の内側端位置とリム離反点とを相互に近づけて、角度θ１の値を上記の範囲より小さくすると、ワイヤーチェーフアー１６の内側端で部材が分離する故障であるセパレーションを生じ、タイヤライフが低下する。
逆に角度θ１の値を上記の範囲より大きくすると、リム２４のフランジ２４Ａへの倒れ込み抑制効果が小さくなり、背面バルジが発生して耐久性が低下してしまう。
【００２３】
以上より、角度θ１の範囲を４５度〜５５度としてワイヤーチェーフアー１６の内側端を最適な位置に配置することにより、荷重負荷時における空気入りタイヤ１０の変形に伴った背面バルジの発生を防止してタイヤライフを向上すると共に、ワイヤーチェーフアー１６の内側端でのセパレーションの発生を防止してタイヤライフを向上することが、可能となった。
【００２４】
一方、本実施例の空気入りタイヤ１０はＫ値を１．８０〜２．００の範囲とし、Ｋ値を１．４５とした空気入りタイヤに適用されるリムのフランジハイトに対して６５％〜７５％のフランジハイトＨのリム２４を適用している。
従って、Ｋ値を高めて低フランジハイトのリム２４を適用したタイヤにおいて、ワイヤーチェーフアー１６の内側端を従来設計法に基づき配置した場合でも、背面バルジの発生を防止すると共に、ワイヤーチェーフアー１６の内側端でのセパレーションの発生を防止して、タイヤライフを延ばすことが可能となった。
【００２５】
他方、本実施例では、ワイヤーチェーフアー１６がスチール製であることから、ワイヤーチェーフアー１６の剛性が高まって、より確実にカーカス１２がリム２４に直接触れないようになるだけでなく、ビード部２２をより確実に保護できるのに伴い、ビード部２２の耐久性が一層高まることになる。
【００２６】
次に、本発明の第２実施例に係る空気入りタイヤを図２に示し、この図に基づき本実施例を説明する。尚、第１実施例で説明した部材と同一の部材には同一の符号を付して、重複した説明を省略する。
本実施例も第１実施例とほぼ同様の構造とされ、第１実施例と同様の作用効果を有しているが、ビードコア１４の断面が円形のケーブルビードとされるという相違を有している。さらに、本実施例の空気入りタイヤ１０のサイズは３７００Ｒ５７であり、ＴＲＡに定める２７．００／６．００のデザインリムに装着された状態で、内圧７００ＫＰａ時において角度θ１が５３度とされている。
【００２７】
次に、本発明の第３実施例に係る空気入りタイヤを図３に示し、この図に基づき本実施例を説明する。尚、第１実施例で説明した部材と同一の部材には同一の符号を付して、重複した説明を省略する。
本実施例も第１実施例とほぼ同様の構造となっているが、本実施例の空気入りタイヤ１０では、ワイヤーチェーフアー１６の外周側に樹脂製のチェーフアーであるナイロンチェーフアー１８が２層配置される構造とされている。但し、ビードコア１４の断面は第１実施例と同様に六角形の六角ビードに形成されている。
【００２８】
従って、第１実施例と同様の作用効果を有するだけでなく、ワイヤーチェーフアー１６の他にナイロンチェーフアー１８を２層配置したことで、剛性が高まってより確実にカーカス１２がリム２４に直接触れないようになるだけでなく、ビード部２２をより確実に保護できるのに伴い、ビード部２２の耐久性が一層高まることになる。
さらに、本実施例の空気入りタイヤ１０のサイズは５３／８０Ｒ６３であり、ＴＲＡに定める３６．００／５．００のデザインリムに装着された状態で、内圧７００ＫＰａ時において角度θ１が４７度とされている。
【００２９】
次に、本発明の第４実施例に係る空気入りタイヤを図４に示し、この図に基づき本実施例を説明する。尚、第１実施例で説明した部材と同一の部材には同一の符号を付して、重複した説明を省略する。
本実施例も第１実施例とほぼ同様の構造とされ、第１実施例と同様の作用効果を有しているが、ビードコア１４の断面が円形のケーブルビードとされるという相違を有している。さらに、本実施例の空気入りタイヤ１０では、ワイヤーチェーフアー１６を二層有する構造とされているので、第３実施例と同様にビード部２２の耐久性が一層高まることになる。
また、本実施例の空気入りタイヤ１０のサイズは５５／８０Ｒ６３であり、ＴＲＡに定める４４．００／５．００のデザインリムに装着された状態で、内圧７００ＫＰａ時において角度θ１が４８度とされている。
【００３０】
次に、本発明が適用された空気入りタイヤ１０の効果を確かめるべく、本発明の実施の形態と従来の空気入りタイヤとに関し、ドラム耐久試験をそれぞれ行った。そして、このドラム耐久試験の結果を表１及び図５に示すグラフに表すと共に、以下に説明する。
ここで４０００Ｒ５７サイズのタイヤを従来例とし、この従来例とＫ値を高めたタイヤとして５３／８０Ｒ６３サイズのものとをそれぞれドラム耐久試験にて評価し、比較した。
【００３１】
具体的には、両サイズのタイヤとも、第１実施例の構造で角度θ１を４０度、４５度、５０度、５５度、６０度としたものを作製し、ビード部に故障が発生するまで走行させて、その故障に至るまでの走行距離を比較し耐久指数として表１及び図５に表した。尚この際、従来設計法でのタイヤの角度θ１を５０度としたときの耐久レベルが基準となるように１００として、耐久指数を算出した。
【００３２】
【表１】

【００３３】
ここで、表１の故障Ａはワイヤーチェーフアー内側端でセパレーションが発生した場合であり、故障Ｂは背面バルジが発生した場合であり、故障Ｃはワイヤーチェーフアー内側端でセパレーションが発生すると共に背面バルジが発生した場合である。
尚、上記の耐久指数はドラム耐久試験より算出したが、このドラム耐久試験は、正規内圧の状態で１５０％の荷重を加え、ドラム径５ｍのもので速度８ｋｍ／ｈの速さで直進させる形の試験条件で実施された。また、４０００Ｒ５７サイズのタイヤの正規内圧は７００ｋＰａとされ１００％荷重は６０ｔｏｎであり、５３／８０Ｒ６３サイズのタイヤの正規内圧は６００ｋＰａとされ１００％荷重は８３．２ｔｏｎであった。
【００３４】
以上の結果として、図５のグラフに示すように、角度θ１の値を５０度を境に小さくして行くと、ワイヤーチェーフアー内側端でセパレーションを生じ、タイヤライフが低下する。この逆に、角度θ１を５０度を境に大きくして行くと、リムのフランジへの倒れ込み抑制効果が小さくなり、背面バルジが発生して耐久性が低下してしまう。特にこれらの傾向は、Ｋ値を高め低フランジハイトのリムを適用したタイヤにて顕著となる。
また、本発明に対応するＫ値を高めた５３／８０Ｒ６３サイズのタイヤでは、従来例の最大の耐久指数の値である１００より遙に高い１３０以上の値を確保できる４５度から５５度の範囲が、有効角度域とされる。
【００３５】
尚、本発明の実施の形態において、Ｋ値を１．８０〜２．００の範囲としたが、従来のダンプトラックに適用されるようなＫ値を１．４５としたサイズのタイヤでも同様の作用効果が発揮されることになるので、Ｋ値の範囲は１．８０〜２．００の範囲には限定されない。
【００３６】
【発明の効果】
本発明の空気入りタイヤは上記構成としたので、背面バルジの発生とワイヤーチェーフアー内側端でのセパレーションの発生をそれぞれ防止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】本発明の第１実施例に係る空気入りタイヤの要部を示す断面図である。
【図２】本発明の第２実施例に係る空気入りタイヤの要部を示す断面図である。
【図３】本発明の第３実施例に係る空気入りタイヤの要部を示す断面図である。
【図４】本発明の第４実施例に係る空気入りタイヤの要部を示す断面図である。
【図５】ドラム耐久試験の結果を表すグラフであって角度θ１と耐久指数の関係を表すグラフを示す図である。
【図６】従来技術に係る空気入りタイヤの要部を示す断面図である。
【符号の説明】
１０ 空気入りタイヤ
１２ カーカス
１４ ビードコア
１６ ワイヤーチェーフアー
２２ ビード部
２４ リム
２４Ａ フランジ

Claims (4)

1. ビードコアを中心としてタイヤ外側に向けて折返される少なくとも一層のスチールラジアルカーカスを有した空気入りタイヤにおいて、
   タイヤ内面側から外面側に向けて巻き上げてスチールラジアルカーカスの外側に配置される少なくとも一層のワイヤーチェーフアーを有し、
   この空気入りタイヤに適用されるリムのフランジ半径の中心点をＰ点とし、タイヤ内圧負荷時におけるワイヤーチェーフアー内側端位置をＡ点とし、タイヤ内圧負荷時におけるリム離反点をＢ点としたときに、
   Ｐ−Ａを結ぶ直線とＰ−Ｂを結ぶ直線とで形成される角度θ１の範囲を４５度〜５５度とし、
   Ｋ値を１．８０〜２．００の範囲とし、
   Ｋ値を１．４５とした空気入りタイヤに適用されるリムのフランジハイトに対して６５％〜７５％のフランジハイトのリムを適用したことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. ワイヤーチェーフアーがスチール製であることを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. ワイヤーチェーフアーを二層有した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. ワイヤーチェーフアーの外周側に樹脂製のチェーフアーが配置されたことを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の空気入りタイヤ。

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