JP4777113B2 - 重荷重用タイヤ - Google Patents

Description

本発明は、カーカスプライの両端部をビードコアの廻りに巻き付けた所謂ビードワインド構造のタイヤにおいて、軽量化を促進できかつビード耐久性を確保しながら乗り心地性を向上しうる重荷重用タイヤに関する。

近年、カーカスコードにスチールコードを用いた重荷重用タイヤにおいて、図６に示す如く、カーカスプライａの両端側を、ビードコアｂの廻りに巻き付けた所謂ビードワインド構造のものが提案されている（例えば特許文献１など参照）。このビードワインド構造では、プライ巻き付け部ａ１がビードコアｂの近傍で途切れるため、その先端部分ａ１ｅにタイヤ変形時の応力が作用せず、従って、該先端部分ａ１ｅを起点としたコードルース等の損傷を効果的に抑制できる。しかもプライ巻き付け部ａ１の長さが小であるため、タイヤの軽量化を図りうるという利点も有する。

特開２００５−１１２１３６号公報

この構造では、ビードコアｂの半径方向上面よりも半径方向外側で終端する前記プライ巻き付け部ａ１を、ビードコアｂとビードエーペックスゴムｃとの間で狭んで係止している。しかし、プライ巻き付け部ａ１への押さえ付けが不充分であるため、カーカスコードの引き抜け抑制効果が充分高くはなく、従って、例えば過荷重が作用した場合、及びブレーキ熱等に起因してビード部のゴムが過度に温度上昇して軟化する場合などにおいて、カーカスコードが引き抜け方向に引きずられてビード損傷を起こす傾向がある。そこで、このようなビード損傷を抑制するために、スチールコードをタイヤ周方向と交差する向きに配列したスチールコードプライからなりかつビードコアｂの廻りでカーカスプライａをＵ字状に囲むビード補強コード層ｄを設けることが要求されている。しかしこのビード補強コード層ｄは、重量を増加させるとともに、その端部に応力集中を招いてビード損傷の新たな原因をもたらすなど、ビードワインド構造の利点であるビード耐久性の向上効果と軽量化とを不充分なものとしている。又ビード剛性が高まるため、乗り心地性を低下させるという問題も生じる。

そこで本発明は、ビードワインド構造において、その利点であるビード耐久性の向上効果と軽量化とをより高く発揮させるとともに、乗り心地性を向上しうる重荷重用タイヤを提供することを目的としている。

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プライ本体部に、前記ビードコアの廻りで巻き付けられるプライ巻き付け部を一連に設けた一枚のスチールコードのカーカスプライからなるカーカスと、前記ビード部に配されかつこのビード部の外側面をなすリムずれ防止用のクリンチゴムとを具える重荷重用タイヤであって、
前記プライ巻き付け部は、前記ビードコアのタイヤ軸方向内側面から、半径方向下面、タイヤ軸方向外側面、及び半径方向上面を通ってビードコアの廻りを一周巻きする一周巻き部と、この一周巻き部に連なり前記ビードコアのタイヤ軸方向内端縁を超えて半径方向内方に延在する延出部とを具えるとともに、
前記延出部は、その先端の、前記ビードコアのタイヤ軸方向内端縁からの前記半径方向上面に沿ったコア巾方向の距離Ｌ１を、前記ビードコアの前記コア巾方向におけるコア最大幅Ｗｃの０．３倍以上とし、
しかも前記ビード部に、前記一周巻き部から前記クリンチゴムのタイヤ軸方向内面に沿って立ち上がりかつゴム硬度を９０〜９８の範囲としたビード補強ゴム層を設けたことを特徴としている。

又請求項２の発明では、前記カーカスプライの前記スチールコードは、曲げ剛性が５０ｇ・ｃｍ以下、かつ破断強度が３０００Ｎ／ｍｍ² 以上であることを特徴としている。
又請求項３の発明では、前記ビード補強ゴム層は、その厚さを２．０〜６．０ｍｍの範囲としたことを特徴としている。

なお本明細書では、特に断りがない限り、タイヤの各部の寸法等は、非リム組状態において、タイヤサイズで規定されるリム巾に合わせてビード部を保持したときに特定される値とする。又前記ゴム硬度Ｈｓは、ＪＩＳ−Ｋ６２５３に基づきデュロメータータイプＡにより測定したデュロメータＡ硬さである。

又前記スチールコードの「曲げ剛性」は、スチールコードを、その撚りが解けないように７０ｍｍの長さで溶断して試験片をうるとともに、例えば米国テーバ社製の剛性度試験器（Ｍｏｄｅｌ １５０−Ｄ）等を用いて測定する。具体的には、図５に模式的に示すように、試験片Ａの一端を固定するとともに、この固定端から５０ｍｍの長さでのびる試験片Ａの他端Ａ１に力Ｆを負荷し、該試験片Ａの前記他端Ａ１での開き角度が１５゜になったときの抗力（曲げ硬さ）を測定することにより得られる。又前記スチールコードの引張強さは、ＪＩＳ Ｇ３５１０の「スチールタイヤコード試験方法」における切断荷重及び切断時全伸び（６．４項）の引張り試験に準拠し、引張速度５ｃｍ／分にて測定した試験片が切断するに要する最大荷重である。

本発明は、カーカスのプライ巻き付け部として、前記ビードコアの廻りを一周巻きする一周巻き部に、ビードコアのタイヤ軸方向内端縁を超えて半径方向内方に至る延出部を延設している。しかも、この延出部の先端の、ビードコアのタイヤ軸方向内端縁からのコア巾方向の距離を規制している。従って、タイヤの充填内圧や荷重負荷によってプライ本体部にテンション力が作用した際、プライ巻き付け部は、ビードコアを締め付ける向きに拘束される。即ち、ビードコアによるプライ巻き付け部への係止力が大幅に高まり、例えば過荷重が作用した場合、及びビード部の温度上昇によりゴム軟化が生じた場合においても、カーカスコードの引き抜けを確実に抑制することができる。

しかし、プライ巻き付け部に前記延出部を形成するだけでは、ビード剛性が不足傾向となってビード部の歪みが大となり、ビード耐久性の向上効果を有効に発揮することはできない。そこで本発明では、従来的なビード補強コード層に代えて、前記一周巻き部からクリンチゴムの内面に沿って立ち上がる硬質ゴムからなるビード補強ゴム層を設けている。これにより、必要なビード剛性を確保し、前記プライ巻き付け構造との相乗効果により、軽量化を促進しながら、ビード耐久性のいっそうの向上を図ることができ、しかも乗り心地性の向上を達成することも可能となる。

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、本願発明の重荷重用タイヤの一実施例を示す断面図、図２はそのビード部を拡大して示す断面図である。

図１において、重荷重用タイヤ１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、このカーカス６の半径方向外側かつトレッド部２の内部に配されるベルト層７と、前記ビード部４に配されかつこのビード部４の外側面Ｓ１をなすリムずれ防止用のクリンチゴム１０とを具える。

前記ベルト層７は、ベルトコードとしてスチールコードを用いた２枚以上、好ましくは３枚以上のベルトプライから構成される。本例では、前記ベルトコードをタイヤ周方向に対して例えば６０±１５°の角度で配列した半径方向最内側の第１のベルトプライ７Ａと、タイヤ周方向に対して例えば１０〜３５°の小角度で配列した第２、３のベルトプライ７Ｂ、７Ｃとからなる３枚構造のものを例示している。このベルト層７は、ベルトコードがプライ間で互いに交差する箇所を１箇所以上有することにより、ベルト剛性を高めトレッド部２をタガ効果を有して補強している。

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例えば８０〜９０°の角度で配列した１枚のカーカスプライ６Ａからなり、前記カーカスコードとしてスチールコードが採用される。このカーカスプライ６Ａは、前記ビードコア５、５間を跨るトロイド状のプライ本体部６ａの両側に、前記ビードコア５の廻りに巻き付けられるプライ巻き付け部６ｂを一連に設けている。

なお前記ビードコア５は、図３に拡大して示すように、例えばスチール製のビードワイヤ５ｗを多段多列に巻回してなるリング状体であって、本例では、断面横長の偏平六角形状のものを例示する。ビードコア５の断面形状としては、必要に応じて、偏平矩形状も採用できる。断面が六角形状のビードコア５については、その横断面において、タイヤ半径方向内側の長片を形成する面をビードコア５の半径方向下面ＳＬとし、タイヤ半径方向外側の長辺を形成する面をビードコア５の半径方向上面ＳＵとする。またビードコア５の前記半径方向下面ＳＬと前記半径方向上面ＳＵとの間をタイヤ軸方向内側で継ぐ折れ線状の屈曲辺を形成する面をビードコア５のタイヤ軸方向内側面Ｓｉとし、反対側の屈曲辺を形成する面をタイヤ軸方向外側面Ｓｏとする。

前記半径方向下面ＳＬは、正規リムＪ（図２に示す）のリムシートＪ１のシート面と略平行にのび、これによりリムとの嵌合力を広範囲に亘って高める。又前記正規リムＪは、チューブレス用の１５°テーパーリムであり、従って、ビードコア５の前記半径方向下面、上面ＳＬ、ＳＵは、タイヤ軸方向線に対して略１５°の角度で傾斜する。なお「略１５°」とは、製造時の誤差を許容するものであり、１５°±２゜の範囲を意味する。又前記ビードコア５の周囲には、本例の如く、ゴム引き布やゴムシートなどからなり前記ビードワイヤ５ｗのバラケを防止する薄い被覆層９を設けることができる。

次に、前記プライ巻き付け部６ｂは、図３に拡大して示すように、ビードコア５の前記タイヤ軸方向内側面Ｓｉから、半径方向下面ＳＬ、タイヤ軸方向外側面Ｓｏ、及び半径方向上面ＳＵを通ってビードコア５の廻りを一周巻きする一周巻き部１１と、この一周巻き部１１に連なり前記ビードコア５のタイヤ軸方向内端縁Ｐ１を超えて半径方向内方に延在する延出部１２とを具える。

詳しくは、前記プライ本体部６ａは、カーカスプライ６Ａのうちで、ビードコア５の前記半径方向上面ＳＵの延長線Ｋに至るまでの部位を意味する。又前記一周巻き部１１は、プライ本体部６ａに連なり、前記延長線Ｋからビードコア５の廻りを一周巻きしてこの延長線Ｋまで戻る部位を意味する。又前記延出部１２は、前記一周巻き部１１に連なり、前記延長線Ｋからビードコア５の前記タイヤ軸方向内端縁Ｐ１を超えて半径方向内方に延在する部位であり、その先端１２ｅは、本例では、ビードコア５の前記半径方向下面ＳＬよりも半径方向内側で終端している。なお前記プライ巻き付け部６ｂは、局部的に折り曲げて型付けした塑性変形の屈曲部を有することなく、滑らかな円弧状に湾曲している。これにより、カーカスコードの強力低下が防止される。又前記延出部１２は、前記一周巻き部１１とビードコア５との間を通り、かつこの一周巻き部１１に接して延在している。、

このとき、前記延出部１２の先端１２ｅと、ビードコア５の前記タイヤ軸方向内端縁Ｐ１との間の前記半径方向上面ＳＵに沿ったコア巾方向の距離Ｌ１は、前記ビードコア５の前記コア巾方向におけるコア最大幅Ｗｃの０．３倍以上の範囲に設定される。

このように、本実施形態のプライ巻き付け構造では、前記プライ巻き付け部６ｂとして、一周巻き部１１に、さらに延出部１２を延設している。しかもこの延出部１２の先端１２ｅの前記タイヤ軸方向内端縁Ｐ１からのコア巾方向の距離Ｌ１を規制している。そのため、タイヤの充填内圧や荷重負荷によってプライ本体部６ａに引っ張り方向のテンション力が作用した際、プライ巻き付け部６ｂは、ビードコア５を締め付ける向きに拘束され、ビードコア５によるプライ巻き付け部６ｂへの係止力を大幅に高めることができる。従って、例えばタイヤに過荷重が作用した場合、及びブレーキ熱等に起因してビード部４が過度に温度上昇してゴム軟化が生じた場合においても、カーカスコードの引き抜けを確実に抑制することができる。

しかし、前記プライ巻き付け構造だけでは、ビード剛性が不足傾向となってビード部の歪みが大となり、ビード耐久性の向上効果を有効に発揮することはできない。

そこで本実施形態では、前記ビード部４に、前記一周巻き部１１からクリンチゴム１０のタイヤ軸方向内面に沿って立ち上がるビード補強ゴム層１３をさらに設けている。このビード補強ゴム層１３は、ゴム硬度が９０〜９８、かつクリンチゴム１０よりも硬質のゴムからなり、２．０〜６．０ｍｍの厚さを有して半径方向内外に延在している。これにより、不足するビード剛性を補うことができ、前記プライ巻き付け構造との相乗効果により、軽量化を促進しながら、ビード耐久性のいっそうの向上を図ることができ、しかも乗り心地性の向上を達成するが可能となる。

なお前記距離Ｌ１が、コア最大幅Ｗｃの０．３倍未満の場合には、カーカスコードの引き抜け抑制が不充分となり、ビード耐久性の向上効果が達成されなくなる。このような観点から前記距離Ｌ１の下限値は、コア最大幅Ｗｃの１／３倍以上が好ましい。しかし前記距離Ｌ１が大きすぎると、タイヤ形成が難しくなり生産性を損ねる傾向となり、従って前記距離Ｌ１の上限は、コア最大幅Ｗｃの１．０倍以下、さらには前記内端縁Ｐ１からビードコア５の半径方向下面ＳＬのタイヤ軸方向外端までの距離以下が好ましい。

又前記ビード補強ゴム層１３は、そのゴム硬度が９０未満では、補強効果が不充分となってビード耐久性の向上効果が達成されなくなり、逆に９８を越えても硬質化し過ぎてビード補強ゴム層１３自体に割れ等を招く他、クリンチゴム１０との剛性段差によって層間剥離を招くなど、同様にビード耐久性の向上効果が達成されなくなる。又ビード補強ゴム層１３の厚さが２．０ｍｍ未満では補強効果が不充分であり、逆に６．０ｍｍを越えると乗り心地性を阻害する。

ここで、前記クリンチゴム１０は、本例では、ビード部４の外側面Ｓ１をなしビードヒール部分Ｂｈからリムフランジの上端を半径方向外方に超えた高さ位置まで立ち上がるクリンチ基部１０Ａと、ビード底面Ｓ２をなし前記クリンチ基部１０Ａからビードトウ部分Ｂｔまでのびるクリンチ底部１０Ｂとを含んで構成される。なおクリンチゴム１０のゴム硬度は７０〜８０と従来と同様のゴムが好適に使用できる。又クリンチゴム１０は、本例では、そのクリンチ底部１０Ｂが前記一周巻き部１１に接するとともに、その接触位置から前記ビード補強ゴム層１３は半径方向外側に立ち上がる。このビード補強ゴム層１３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、本例では、前記クリンチゴム１０の外端の半径方向高さＨ２より大であり、かつ前記リムＪのフランジ高さＨｆの５〜７倍の範囲が好適である。前記Ｈ１がフランジ高さＨｆの５倍未満では、ビード耐久性の向上効果が不充分となり、逆に７倍を越えてもビード耐久性のさらなる向上が見込まれず、乗心地を悪化させかつ材料コストの不必要な上昇を招く。なおクリンチゴム１０の露出面の半径方向外端のリムフランジ上端からの半径方向高さＨ４は、約２５mmである。

又ビード部４には、前記ビード補強ゴム層１３とプライ本体部６ａとの間を通って、前記一周巻き部１１の半径方向外面から立ち上がる、断面略三角形状のビードエーペックスゴム８が配されている。このビードエーペックスゴム８は、タイヤ半径方向内側に配される硬質の内のエーペックス部８ａと、その外側に配される軟質の外のエーペックス部８ｂとからなり、前記ビード補強ゴム層１３の外端を半径方向外方に越えた高さ位置で終端している。なお前記内のエーペックス部８ａの外端のビードベースラインＢＬからの半径方向高さＨ３は、前記高さＨ１より小であり、又内のエーペックス部８ａのゴム硬度は、８０〜９０かつビード補強ゴム層１３のゴム硬度より小に設定している。

次に、本実施形態では、前記カーカスコード（スチールコード）の曲げ剛性を５０ｇ・ｃｍ以下、かつ引張強さを３０００Ｎ／ｍｍ² 以上とすることが好ましい。

これは、カーカスコードの曲げ剛性が５０ｇ・ｃｍを越えると、コードが硬直化しずぎ、延出部１２を有する前記プライ巻き付け構造を形成することが難しくなるからであり、生産性の観点から曲げ剛性は低いほど好ましい。しかしこのとき、引張強さが３０００Ｎ／ｍｍ² を下回ると、負荷荷重を充分に支承することができなくなり、コード切れを招く恐れが生じる。従って、前記プライ巻き付け構造ではカーカスコードの曲げ剛性、及び引張強さを前記範囲に設定するのが好ましい。

なお前記プライ巻き付け構造は、特に記載されないが、例えば、図４（Ａ）、（Ｂ）に概念的に示すように、ビードコア５を支持するビード保持リング２０をタイヤ軸方向内外のリング片２０Ａ、２０Ｂに分割することで形成できる。ドラム上で円筒状に巻回したカーカスプライ６Ａの外端部分にビードコア５を挿入し、その後、外のリング片２０Ｂを拡径することにより、ビードコア５の半径方向下面ＳＬのうちのタイヤ軸方向外側略半部分でビードコア５を保持する。このとき内のリング片２０Ａは、半径方向内方に待機している。そして、カーカスプライ６Ａのビードコア５からのはみ出し部分６Ａ１を、ビードコア５廻りで周回し、その先端部を、ビードコア５の半径方向下面ＳＬのうちのタイヤ軸方向内側略半部分下に巻き込む。その後、内のリング片２０Ａを拡径し、前記半径方向下面ＳＬのうちの残るタイヤ軸方向内側略半部分を保持する。

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。

図１の構造をなすタイヤサイズが１１Ｒ２２．５の重荷重用タイヤを表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、乗り心地性をテストし比較した。表１以外の仕様は互いに同仕様としている。

なお従来例および比較例１は、図６に示す如く、カーカスのプライ巻き付け部が、ビードコア廻りで一周せずに半径方向上面上方で途切れた従来的なビードワインド構造をなし、又従来例は、Ｕ字状のビード補強コード層を具えるとともに、比較例１ではビード補強コード層に代えてビード補強ゴム層を形成している。

（１）ビード耐久性；
ドラム試験機を用い、タイヤをリム（７．５０×２２．５）、内圧（８００ｋＰａ）、荷重（５０ｋＮ）、室温２５±５℃°での条件下にて、速度３０ｋｍ／ｈで走行させ、ビード部に損傷が発生するまでの走行時間を測定した。６００時間で完走。

（２）乗り心地性；
タイヤをリム（７．５０×２２．５）、内圧（８００ｋＰａ）にて、２−Ｄ−４の１０トン定積載のテスト車両の全輪に装着して、タイヤテストコースを走行し、そのときの乗り心地性をドライバーの官能評価により、従来例１を５とする１０点法で評価した。値が大なほど乗り心地性に優れている。

本発明の重荷重用タイヤの一実施例を示す断面図である。 そのビード部を拡大して示す断面図である。 プライ巻き付け構造を拡大して示す断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、プライ巻き付け構造の形成方法の一例を説明する図面である。 スチールコードの曲げ剛性の測定方法を説明する図面である。 背景技術を説明するビード部の拡大断面図である。

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 カーカスプライ
６ａ プライ本体部
６ｂ プライ巻き付け部
１０ クリンチゴム
１１ 一周巻き部
１２ 延出部
１２ｅ 延出部の先端
１３ ビード補強ゴム層
Ｐ１ ビードコアのタイヤ軸方向内端縁

Claims (3)

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プライ本体部に、前記ビードコアの廻りで巻き付けられるプライ巻き付け部を一連に設けた一枚のスチールコードのカーカスプライからなるカーカスと、前記ビード部に配されかつこのビード部の外側面をなすリムずれ防止用のクリンチゴムとを具える重荷重用タイヤであって、
   前記プライ巻き付け部は、前記ビードコアのタイヤ軸方向内側面から、半径方向下面、タイヤ軸方向外側面、及び半径方向上面を通ってビードコアの廻りを一周巻きする一周巻き部と、この一周巻き部に連なり前記ビードコアのタイヤ軸方向内端縁を超えて半径方向内方に延在する延出部とを具えるとともに、
   前記延出部は、その先端の、前記ビードコアのタイヤ軸方向内端縁からの前記半径方向上面に沿ったコア巾方向の距離Ｌ１を、前記ビードコアの前記コア巾方向におけるコア最大幅Ｗｃの０．３倍以上とし、
   しかも前記ビード部に、前記一周巻き部から前記クリンチゴムのタイヤ軸方向内面に沿って立ち上がりかつゴム硬度を９０〜９８の範囲としたビード補強ゴム層を設けたことを特徴とする重荷重用タイヤ。
2. 前記カーカスプライの前記スチールコードは、曲げ剛性が５０ｇ・ｃｍ以下、かつ引張強さが３０００Ｎ／ｍｍ² 以上であることを特徴とする請求項１記載の重荷重用タイヤ。
3. 前記ビード補強ゴム層は、その厚さを２．０〜６．０ｍｍの範囲としたことを特徴とする請求項１又は２記載の重荷重用タイヤ。

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