JP4746314B2

JP4746314B2 - 重荷重用空気入りラジアルタイヤ

Info

Publication number: JP4746314B2
Application number: JP2004368142A
Authority: JP
Inventors: 真之紅林
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2004-12-20
Filing date: 2004-12-20
Publication date: 2011-08-10
Anticipated expiration: 2024-12-20
Also published as: JP2006175892A

Description

本発明は、主に建設車輌等に使用される重荷重用空気入りラジアルタイヤに係り、特に地下鉱山等における使用のために、サイドウォール部における耐カット性、耐ダイアゴナルクラック性、ビード部の耐久性を向上させた重荷重用空気入りラジアルタイヤに関する。

従来、重荷重用空気入りラジアルタイヤでは、ビード部にワイヤーチェーファーやナイロンチェーファー等の補強材を配置して、該ビード部の耐久性を向上させていた（特許文献１参照）。
特開平１１−２２７４１２号公報

地下鉱山という特殊な使用条件下においてタイヤに要求される性能としては、トレッドの耐カット性及びサイドウォール部の耐カット性がある。

トレッドの耐カット性が要求されるのは、走行時の照明が車輌の前照灯のみであるため、前方視認性が悪く、トレッドをカットしてしまう機会が多いためである。サイドウォール部の耐カット性が要求されるのは、地下鉱山はトンネルのように走行路の道幅が狭いため、壁面への擦り付けが頻発して、サイドウォール部をカットしてしまう機会が多いためである。

このような条件の下、トレッドの耐カット性に関しては、タイヤ新品時の溝深さをＬ−５（ＴＲＡ：ＥＤＩ（ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＤｅｓｉｇｎＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）Ｐａｇｅ４−０２より算出）相当、即ち一般的な重荷重用タイヤの溝深さの２．５倍に設定し、一発貫通カットの低減を行っている。このため、重荷重用タイヤでは、カーカス高さ／タイヤ断面高さが８０乃至９０％に設定されている一般的な重荷重用タイヤよりも、カーカス高さが低く設定されている。

サイドウォール部の耐カット性については、カーカスの折返し部における折返し高さを高く設定することで補強を行い、加えて、ビードコア周りにナイロンチェーファー及びワイヤーチェーファーを配置して補強することで、カーカスの動きを抑制し、荷重時のタイヤ変形を抑制するといった対策を行っている。

ナイロンチェーファーは、ワイヤーチェーファーが高剛性であることに起因して、タイヤ成型時にカーカススチールプライとワイヤーチェーファーとが離反して適正位置から外れることを防止するため、該ワイヤーチェーファーを押さえ込むためのものであるから、タイヤ半径方向におけるナイロンチェーファーの高さは、ワイヤーチェーファーの高さよりも高くして、該ワイヤーチェーファーを覆うようにする必要がある。

ワイヤーチェーファーやナイロンチェーファーを必要とするため、ビードコア背面部のゴムゲージは５ｍｍ以上である必要があった。

一方、ワイヤーチェーファーやナイロンチェーファー等の補強部材は、ゴム部材との剛性に差があるため、部材端部において歪みが集中し易い。従ってビード部において、これらの部材を集中的に配置すると、補強部材の端部からクラックが発生したり、補強部材の端部にエア溜りが生じたりして、故障の原因となることがある。

このため、ワイヤーチェーファーやナイロンチェーファー等の補強部材を使用する場合には、各々の補強部材端部の間に少なくとも５ｍｍ以上の間隔を空けることが必要とされている。

即ち、製造上の制約により、ナイロンチェーファーの高さをワイヤーチェーファーの高さよりも高くして、更に各々の部材端部間に５ｍｍ以上の間隔を空ける必要があったため、ナイロンチェーファーの端部は必要以上に高い位置に配置されていた。

また、ナイロンチェーファーとカーカスの折返し部の間に緩衝ゴム層を配置する場合、該緩衝ゴム層に対してナイロンチェーファー及び折返し部の各々の歪みによる影響が出ないように、該緩衝ゴム層のゲージ設定や位置設定をしていたため、タイヤの性能上は何ら問題がないと考えられていた。

しかしながら、タイヤ成型工程において、カーカスをビードコアの内側から外側に巻き返すときに、２層のバイアス積層構造を有するナイロンチェーファーが、いわゆるパンタグラフ変形し、これにつられてカーカスの折返し部が変形してしまい、タイヤの軸方向から見てタイヤ半径方向に延びているカーカス本体部のコードに対して、折返し部のプライのコードが平行とならず、角度が付いてしまうことが判明した。

これは、ナイロンチェーファーの変形が折返し部に伝播しないようなゲージが、ナイロンチェーファー端部の緩衝ゴム層に確保されていないことが要因と考えられる。また、従来は各補強部材端部の歪みレベルを確認して緩衝ゴム層の位置設定をしていただけで、タイヤ成型時における部材の変形までは深く検討していなかったことも原因の一つである。

折返し部のコードと該折返し部に連続したカーカス本体部のコードとの間に、大きな角度、例えば２０°以上の角度が付いてしまうと、荷重時のタイヤ変形により、折返し部と該折返し部に沿ったゴム部材との間の界面にせん断応力が作用して亀裂が生じたり、また、折返し部が破断する等の故障の原因となることが判明している。

本発明は、上記事実を考慮して、耐サイドカット性、耐ダイアゴナルカット性の向上及びビード部の耐久性向上に加え、タイヤの製造過程でナイロンチェーファーがパンタグラフ変形しても、カーカスの折返し部のプライのコードが大きく変形することを抑制し、タイヤの故障を防止することを目的とする。

請求項１の発明は、一対のビード部間をトロイド状に跨り該ビード部に配置したビードコア周りに内側から外側に巻き返してなる折返し部を有しタイヤ断面高さに対するカーカス高さの割合が６８乃至８０％であり前記カーカス高さに対する前記ビードコアの中心を基準とした前記折返し部の折返し高さの割合が６２乃至７２％であるカーカスと、前記ビード部の前記カーカスの外側に沿って配置された少なくとも１層のワイヤーチェーファー及び２層の有機繊維を有するチェーファー層とを備えた重荷重用空気入りラジアルタイヤであって、前記折返し部の前記折返し高さに対する前記ビードコアの中心を基準とした前記折返し部側での有機繊維の高さの割合が４０乃至５０％であり、前記折返し部と前記チェーファー層との間に緩衝ゴム層が配置されていること、を特徴としている。

ここで、有機繊維とは、例えば脂肪族ポリアミド（ナイロン）をコードに使用したチェーファーである。

タイヤ断面高さに対するカーカス高さの割合の範囲を６８乃至８０％としたのは、トレッドの貫通カットの低減を図ったからであり、６８％に満たないと、トレッドの貫通カットの低減効果はあるものの、トレッドゴムが厚くなり過ぎて発熱の問題が生じ、８０％を超えると、カーカスの折返し部のプライ端でセパレーションが生じ易くなるからである。

なお、カーカス高さとは、タイヤ断面高さのタイヤ中心側基準点からカーカスのクラウン部の中央における該カーカスの中心までのタイヤ半径方向における距離をいう。カーカスが複数層で構成されている場合には、その平均高さまでの距離をいう。

また、カーカス高さに対するビードコアの中心を基準とした折返し部の折返し高さの割合を６２乃至７２％としたのは、サイドウォール部の耐カット性を考慮したものであり、６２％に満たないとサイドカット抑制効果が不十分となり、７２％を超えるとカーカスの折返し部のプライ端でセパレーションが生じ易くなるからである。

折返し部の折返し高さに対するビードコアの中心を基準とした折返し部側での有機繊維の高さの割合を４０乃至５０％としたのは、４０％に満たないとタイヤ成型時にカーカスプライとワイヤーチェーファーとが離反して適正位置から外れてしまい、５０％を超えると荷重時に有機繊維端部にて亀裂が発生し故障核となるからである。

請求項１に記載の重荷重用空気入りラジアルタイヤでは、折返し部とチェーファー層との間に緩衝ゴム層を配置しているので、タイヤの製造過程で有機繊維がパンタグラフ変形した場合に、該変形の影響がカーカス折返し部のプライに及んで該プライのコードが大きく変形してしまうことを抑制することができ、該コードの変形に起因するタイヤの故障を未然に防止することができる。

請求項２の発明は、請求項１に記載の重荷重用空気入りラジアルタイヤにおいて、前記緩衝ゴム層は、タイヤ外側に位置する前記有機繊維の端部と前記折返し部における前記プライの端部との間まで延びていることを特徴としている。

請求項２に記載の重荷重用空気入りラジアルタイヤでは、有機繊維の端部におけるセパレーションを防ぐことができ、カーカスの折返し部のプライのコードに角度が付いてしまうことを有効に抑制することができる。

以上説明したように、本発明の重荷重用空気入りラジアルタイヤによれば、耐サイドカット性、耐ダイアゴナルカット性の向上及びビード部の耐久性向上に加え、タイヤの製造過程で有機繊維がパンタグラフ変形しても、カーカスの折返し部のプライが大きく変形することを抑制でき、タイヤの故障を防止できる、という優れた効果を有する。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。本実施の形態に係る重荷重用空気入りラジアルタイヤ１０は、図１において、カーカス１２と、チェーファー層１４とを有している。

カーカス１２は、一対のビード部１６間をトロイド状に跨り、該ビード部１６に配置したビードコア１８周りに内側から外側に巻き返してなる折返し部１２Ａを有している。

重荷重用空気入りラジアルタイヤ１０のタイヤ断面高さＳＨに対するカーカス高さＣＨの割合は、６８乃至８０％であり、カーカス高さＣＨに対するビードコア１８の中心を基準とした折返し部１２Ａの折返し高さＴＨの割合は、６２乃至７２％である。

ここで、タイヤ断面高さＳＨに対するカーカス高さＣＨの割合の範囲を６８乃至８０％としたのは、トレッド２０を厚くすることで該トレッド２０の貫通カットの低減を図ったからであり、６８％に満たないと、トレッド２０の貫通カットの低減効果はあるものの、トレッドゴムが厚くなり過ぎて発熱の問題が生じ、８０％を超えると、カーカス１２の折返し部１２Ａにおけるプライの端部１２Ｃでセパレーションが生じ易くなるからである。

また、カーカス高さＣＨに対するビードコア１８の中心を基準とした折返し部１２Ａの折返し高さＴＨの割合を６２乃至７２％としたのは、サイドウォール部２２の耐カット性を考慮したものであり、６２％に満たないとサイドカット抑制効果が不十分となり、７２％を超えるとカーカス１２の折返し部１２Ａにおけるプライの端部１２Ｃでセパレーションが生じ易くなるからである。

チェーファー層１４は、ビード部１６のカーカス１２の外側に沿って配置された少なくとも１層のワイヤーチェーファー２４及び２層のナイロンチェーファー（有機繊維）２６を有するものである。ワイヤーチェーファー２４は、ナイロンチェーファー２６の内側に配置され、タイヤの外側及び内側の何れにおいても、該ナイロンチェーファー２６に覆われている。

ビードコア１８の中心を基準としたワイヤーチェーファー２４の高さＷ１とナイロンチェーファー２６の高さＮ１との関係は、Ｗ１＜Ｎ１である。

これは、ワイヤーチェーファー２４の剛性が高いため、ナイロンチェーファー２６によりワイヤーチェーファー２４を包み込むように押さえておかないと、タイヤ成型時にカーカス１２とワイヤーチェーファー２４とが離反して、適正な位置から外れてしまうためである。

折返し部１２Ａの高さＴＨに対する、ビードコア１８の中心を基準とした折返し部１２Ａ側でのナイロンチェーファー２６の高さＮ１の割合は、図１において、４０乃至５０％である。このようにしたのは、４０％に満たないとタイヤ成型時にカーカス１２とワイヤーチェーファー２４とが離反して適正位置から外れてしまい、５０％を超えると荷重時にナイロンチェーファー２６端部にて亀裂が発生し故障核となるからである。

折返し部１２Ａとチェーファー層１４との間には、緩衝ゴム層２８が配置されている。緩衝ゴム層２８を設けたのは、タイヤの製造過程でナイロンチェーファー２６がパンタグラフ変形したときに、これに伴ってカーカス１２の折返し部１２Ａにおけるプライのコード１２Ｂが変形し、該コード１２Ｂが位置する角度位置でのタイヤ半径方向に対して角度が付くことを抑制するためである。

緩衝ゴム層２８は、タイヤ外側に位置するナイロンチェーファー２６の端部２６Ａと折返し部１２Ａにおけるプライの端部１２Ｃとの間まで延びている。これにより、ナイロンチェーファー２６の端部２６Ａにおけるセパレーションを防ぐことができ、カーカス１２の折返し部１２Ａのプライのコード１２Ｂに角度が付いてしまうことを有効に抑制することができる。

ナイロンチェーファー２６の端部２６Ａの高さ位置における緩衝ゴム層２８の厚さＧａは、図１において、ナイロンチェーファー２６の高さＮ１の３乃至２０％である。これは、３％に満たないとカーカス１２の折返し部１２Ａのプライのコード１２Ｂに角度が付くことを有効に抑制することができず、２０％を超えると角度が付くことは有効に抑制できるものの、緩衝ゴム層２８が厚くなり過ぎて、発熱の問題や重量増加といった問題が生じるからである。

タイヤの軸方向から見た折返し部１２Ａにおけるプライのコード１２Ｂの傾斜角度は、該コード１２Ｂの角度位置におけるタイヤの半径方向に対して２０°未満である。コード１２Ｂの傾斜角度を２０°未満に制限しているので、荷重により重荷重用空気入りラジアルタイヤ１０が変形したときでも、折返し部１２Ａとその周囲のゴムとの間に亀裂が生じたり、折返し部１２Ａのプライが破断したりするような大きな応力は生じない。

傾斜角度の測定方法は、まず図２（Ｂ）に示すように、カーカス１２の折返し部１２Ａに沿って（図中、二点鎖線）ゴムを剥ぎ取り、該折返し部１２Ａのプライのコード１２Ｂを露出させる。

次に、図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、高さＳＷＨとリム高さＲＨとの１／２の点にタイヤ半径方向と直角方向に延びる横基準線３２を引き、該横基準線３２の中央付近を通るコード１２Ｂとコード１２Ｂとの間の谷間に沿って、高さＳＷＨから高さＲＨ／２の位置辺りまで、例えば白線３４を３本程度引く。ここで、高さＳＷＨは、タイヤ断面高さＳＨを用いて、ＳＷＨ＝ＳＨ×０．４８〜０．５０で求められる。

次に、横基準線３２と白線３４との交点での該白線３４に対する接線３６を引くと共に、該交点を通り横基準線３２と直交する縦基準線３８を引く。

各々の交点での接線３６と縦基準線３８とがなす角が傾斜角度であり、最大となる角度α１，α２，α３を測定し、その最大値により評価を行う。

本実施の形態に係る重荷重用空気入りラジアルタイヤ１０では、上記のように、ナイロンチェーファー２６の端部２６Ａの位置及び該端部２６Ａに設けた緩衝ゴム層２８の厚さの設定方法が定められているので、カーカス１２の折返し部１２Ａにおけるコード１２Ｂの傾斜によるタイヤの故障が発生せず、該設定方法を用いれば、有限要素法を用いた部材配置の最適化の他、成型時のカーカス１２の折返し部１２Ａにおいて、コード１２Ｂに大きな角度が付くことを抑制することができ、地下鉱山での使用に適した製品の製造が可能となる。
（試験例）
表１に示すように、ナイロンチェーファーの高さＮ１及び緩衝ゴム層の厚さＧａを設定した従来例及び本発明に係る空気入りラジアルタイヤについて、カーカスの折返し部におけるプライのコードの傾斜角度を上記測定方法により測定したところ、表２に示す結果となった。

この試験例によれば、従来例に係るタイヤでは、プライのコードの傾斜角度は最大で２０°及び２１°となったが、本発明に係るタイヤでは、何れも０±５°となり、プライのコードに角度が付くことが有効に抑制されていることが確認できた。

重荷重用空気入りラジアルタイヤの断面図である。（Ａ）は、試験例における折返し部のプライのコードについての角度測定方法を示す正面図であり、（Ｂ）は、同じくプライのコードの角度測定にあたってゴムを剥ぎ取る位置を示す断面図である。

符号の説明

１０重荷重用空気入りラジアルタイヤ
１２カーカス
１２Ａ折返し部
１２Ｂコード
１２Ｃ端部
１４チェーファー層
１６ビード部
１８ビードコア
２４ワイヤーチェーファー
２６有機繊維（ナイロンチェーファー）
２６Ａ端部
２８緩衝ゴム層
ＣＨカーカス高さ
Ｇａ緩衝ゴム層の厚さ
Ｎ１ナイロンチェーファーの高さ
ＳＨタイヤ断面高さ
ＴＨ折返し高さ
Ｗ１ワイヤーチェーファーの高さ

Claims

一対のビード部間をトロイド状に跨り該ビード部に配置したビードコア周りに内側から外側に巻き返してなる折返し部を有しタイヤ断面高さに対するカーカス高さの割合が６８乃至８０％であり前記カーカス高さに対する前記ビードコアの中心を基準とした前記折返し部の折返し高さの割合が６２乃至７２％であるカーカスと、前記ビード部の前記カーカスの外側に沿って配置された少なくとも１層のワイヤーチェーファー及び２層の有機繊維を有するチェーファー層とを備えた重荷重用空気入りラジアルタイヤであって、
前記折返し部の前記折返し高さに対する前記ビードコアの中心を基準とした前記折返し部側での前記有機繊維の高さの割合が４０乃至５０％であり、
前記折返し部と前記チェーファー層との間に緩衝ゴム層が配置されていること、
を特徴とする重荷重用空気入りラジアルタイヤ。
前記緩衝ゴム層は、タイヤ外側に位置する前記有機繊維の端部と前記折返し部における前記プライの端部との間まで延びていることを特徴とする請求項１に記載の重荷重用空気入りラジアルタイヤ。