JP4966687B2

JP4966687B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP4966687B2
Application number: JP2007035336A
Authority: JP
Inventors: 晃佐々木
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2007-02-15
Filing date: 2007-02-15
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2027-02-15
Also published as: EP2123488A1; ES2381229T3; EP2123488A4; BRPI0807817A2; US8528614B2; CN101610920A; JP2008195353A; US20100012249A1; CN101610920B; US20120211141A1; WO2008099754A1; EP2123488B1; ATE543668T1; US8826956B2

Description

この発明は、空気入りタイヤ、なかでも、建設車両に用いて好適な重荷重用の空気入りラジアルタイヤに関するものであり、とくに、タイヤビード部の耐リム滑り性を改善するとともに、ビード部での、ワイヤーチェーファーの耐セパレーション性、ひいては、ビード部耐久性を大きく向上させる技術を提案するものである。

従来のこの種の空気入りラジアルタイヤでは、ビード部のワイヤーチェーファーにセパレーションがしばしば発生することが知られている。このセパレーションは、タイヤの負荷転動下で、ビードベース部のゴム質がビードコアの幅方向中心位置からヒール側及びトウ側のそれぞれの側に逃げ変形することを原因とするものであり、これによって、ビードベースと、リムのビードシートとの接触反力も分散されることから、ビードベースの充分なリム接触圧が確保できない場合にはリム滑りが発生することもあった。

このようなビード部セパレーションの発生を防止してビード部の耐久性を向上させるため、従来は、例えば特許文献１に開示されているように、セパレーションの発生部位への入力の低減を目的として、ワイヤーチェーファーのコーティングゴム内の剪断歪を低減させるべく、主に、ワイヤーチェーファー以外の設計要素、例えば、ビードコア内径、リング形状、ゴムチェーファーの硬度、及び変形吸収ゴム層等に着眼して改善が進められてきた。
特開２００６−２１５８８号公報

しかしながら、従来技術による対応は、ワイヤーチェーファーの周りのマクロな歪低減には有効であるものの、ワイヤーチェーファーコードの近傍のミクロな歪みに対しては十分な効果を得ることができなかった。特に、故障の核が発生することとなる部分に関しては有効な対策が講じられていなかった。
従って、ビード部におけるワイヤーチェーファーのセパレーションを発生し難くして、ビード部の耐セパレーション性をより有効に向上させるためには、従来の手法に加えて、ワイヤーチェーファーそれ自体の構造の見直しが必要となる。
そこでこの発明は、ビード部の耐リム滑り性を確保しつつ、ビード部の耐セパレーション性を有利に向上させることができる空気入りタイヤを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、この発明に係る空気入りタイヤは、一対のビード部と、各ビード部に配設されて、横断面輪郭が多角形状をなすビードコアと、ビード部の一方から他方へトロイダルに延在し、各端部分をビードコアの周りでタイヤの内側から外側に巻き上げたラジアルカーカスと、ビードコアに対してラジアルカーカスの外側に配置した一層以上のワイヤーチェーファーと、ビード部の、適用リムとの接触域に配置したゴムチェーファーとを具え、適用リムに組み付けたタイヤの横断面内で、ビードコアの底辺と、適用リムのビードシートとのなす角を０±２°としてなる空気入りタイヤにおいて、ワイヤーチェーファーを構成するスチールコードが、スパイラルフィラメントを有する場合は前記スパイラルフィラメントの、前記スパイラルフィラメントを有さない場合は最外層フィラメントの、タイヤ外表面側に位置する部分を、ラジアルカーカスを構成するプライコードの延長方向に対し９０±５°の角度で延在させてなるものである。

ここで、適用リムとは、タイヤのサイズに応じて規格に規定されたリムをいう。
この規格は、タイヤが生産または使用される地域に有効な産業規格であって、たとえば、アメリカ合衆国では、“THE TIRE AND RIM ASSOCIATION INC.のYEAR BOOK”であり、欧州では、“THE European Tyre and Rim Technical OrganisationのSTANDARDS MANUAL”であり、日本では、日本自動車タイヤ協会の“JATMA YEAR BOOK”である。

かかるタイヤにおいて、ワイヤーチェーファーは、少なくとも、ビードコアのタイヤ幅方向の外端と対応する位置から、ビードコア中心の直下に到るまでの領域の全てを覆って配置してなることが好ましく、また、ワイヤーチェーファーは、タイヤ周方向に分割して配置された複数枚のチェーファー部材により構成してなることが好ましい。

そしてまた、ビードコアは、それの横断面輪郭の底辺とビードシートとのなす角が０°となる姿勢として配設することが好ましく、ワイヤーチェーファーとゴムチェーファーとの間には、ＪＩＳＡ硬度がゴムチェーファーのＪＩＳＡ硬度より小さく、ワイヤーチェーファーのコーティングゴムのＪＩＳＡ硬度より大きい変形吸収ゴム層を配設することが好ましい。

この発明に係る空気入りタイヤでは、ワイヤーチェーファーを構成するスチールコードが、スパイラルフィラメントを有する場合は前記スパイラルフィラメントの、前記スパイラルフィラメントを有さない場合は最外層フィラメントの、タイヤ外表面側に位置する部分を、ラジアルカーカスを構成するプライコードの延長方向に対し９０±５°の角度で延在させてなる構成を採用したことにより、スパイラルフィラメント又は最外層フィラメントが、プライコードの延長方向、即ち、ワイヤーチェーファーのコーティングゴムに対する水平方向の剪断力の入力方向に対し、略直交方向に延在することになるので、剪断力が働く面積を小さくすることによって歪みを分散させることができる。このため、より効率的にビード部耐セパレーション性を向上させることができる。
またこのタイヤでは、底面に直線部を有する多角形ビードコア構造と、ビードコアとビードシートとのテーパー角度差＝０±２°を併用することによりビードベース部でのリムへの接触圧のピークの発生を抑制し、これにより従来の圧力ピーク位置に集中していた歪みを分散させることができる。リムの接触圧分布がブロードになることによりトータルの接触圧が上昇するので、耐リム滑り性が確保される。なお、テーパー角度差を超えると圧力がピーキーになってしまう。

このような、空気入りタイヤにおいて、ワイヤーチェーファーを、少なくとも、ビードコアのタイヤ幅方向の外端と対応する位置からビードコア中心の直下に到るまでの領域の全てを覆って配置した場合には、直接、ゴムチェーファーで覆う場合よりも、ワイヤーチェーファーを挿入することで、プライコード上の歪みが低減される。また、ワイヤーチェーファーを、タイヤ周方向に分割して配置された複数枚のチェーファー部材により構成したときは、同様の性能を確保しつつ、製造のし易さ及び製造安定化の面で効果的である。

ここで、ビードコアの底辺とビードシートとのなす角を０°としてなる構成を採用したときは、接触圧分布のピークが無くなり、歪み集中も無くなる。
そして、また、ワイヤーチェーファーとゴムチェーファーとの間に、ＪＩＳＡ硬度がゴムチェーファーのＪＩＳＡ硬度より小さく、ワイヤーチェーファーのコーティングゴムのＪＩＳＡ硬度より大きい変形吸収ゴム層を配設してなる構成を採用した場合には、ゴムチェーファーから来る剪断力を低減する効果がある。

以下、この発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
図１は、この発明の実施形態の空気入りタイヤを、適用リムに取り付けた状態で、一方のビード部についてのみ示す、タイヤ幅方向の断面図、言い換えれば横断面図である。
この図に示すように、空気入りタイヤ１０は、適用リムＲを装着される一対のビード部１１を具えるものである。この空気入りタイヤ１０は、たとえばＴＲＡ（THE TIRE AND RIM ASSOCIATION INC.）規格に定める荷重係数（Ｋ−ＦＡＣＴＯＲ）が１．７以上の高出力の建設車両等に装着される重荷重用の空気入りラジアルタイヤとすることができ、かかるタイヤを組み付ける適用リムＲは、５°又は８°テーパのドロップセンターリムとすることができる。

両ビード部１１には、横断面輪郭が多角形状をなし、底面が平坦面となるそれぞれのビードコア１２を埋設配置し、タイヤの、図示のリム組み姿勢で、例えば、横断面輪郭を略六角形としたそれらの各ビードコア１２の底辺１２ａを、適用リムＲのビードシートＲａに対し、０±２°の角度差を付して位置させる。
なお、この場合、ビードコア１２の底辺１２ａと適用リムＲのビードシートＲａとの角度差を０°にすることもできる。

また、両ビード部間には、それらの一方から他方へトロイダルに延在し、各端部分をビードコア１２の周りでタイヤの内側から外側に巻き上げた一枚以上のカーカスプライにより構成したラジアルカーカス１３を配設し、更に、各ビード部１１で、ビードコア１２に対し、スチール製プライコードからなるこのラジアルカーカス１３の外側に、コード補強層としての、これもスチールコードからなるワイヤーチェーファー（以下、「ＷＣＨ」という）１４の一層以上を隣接させて配置する。

このＷＣＨ１４の配設域は、少なくとも、ビードコア１２のタイヤ幅方向の外端Ｐと対応する位置から、ビードコア１２の中心Ｏの直下、言い換えれば、その中心Ｏを通るタイヤ半径方向線分Ｌに到るまでの領域の全体を覆う範囲とすることが好ましく、この場合、ＷＣＨ１４のスチールコードは、タイヤの側部からみて、ラジアルカーカス１３のプライコードと０〜９０°の範囲内の角度で交差する延在形態で配設することができる。
なお、かかるＷＣＨ１４は、一枚のチェーファー部材をもって構成するだけではなく、タイヤ周方向に分割配置された複数枚のチェーファー部材によって構成することもできる。

ここで、このＷＣＨ１４を構成するスチールコードは、撚り構造になるものであり、具体的には、図２にワイヤーチェーファーの一部を拡大して示すような構造、または、図３に示すような構造とすることができる。

ところで、ラジアルカーカス１３の外側に配設されてそれを覆うＷＣＨ１４のスチールコード１５は、図２及び図３のそれぞれに示すように、その最外周部を、スパイラルフィラメント１５ａ又は最外層フィラメント１５ｂにより形成されている。

更に図示のタイヤでは、図２に、ＷＣＨをタイヤの外表面側から透視してその一部を例示するように、スチールコード１５のスパイラルフィラメント１５ａを、タイヤの外表面側に位置する部分で、ラジアルカーカス１３を構成するプライコードの延在方向１３ａ（図では上下方向）に対し、９０±５°の範囲の角度で延在させて、ラジアルカーカス１３のプライコードと、略直交する延在形態としている。
この一方で、ＷＣＨ１４のスチールコード１５は、図３に例示するように、最外層フィラメント１５ｂが、同様に、タイヤの外表面側に位置する部分で、ラジアルカーカス１３のプライコードの延在方向１３ａ（図の上下方向）に対し、９０±５°の範囲の角度で延在するものとすることもできる。
そして、これらのいずれの場合にあっても、前述したように、スパイラルフィラメント又は最外層フィラメントが、プライコードの延長方向、即ち、剪断力の入力方向に対し、略直交方向に延在することになるので、歪みを分散させることができる。このため、より効率的にビード部の耐セパレーション性を向上させることができる。

なお、スチールコード１５の、スパイラルフィラメント１５ａ又は最外層フィラメント１５ｂの、プライコードに対する交差角度は、９０°であることが、剪断力が働く面積を小さくすることから最適であり、また、９０°を挟んで、それの上下５°の範囲であれば、剪断力が働く面積を小さくする十分な歪み分散効果を得ることができる。しかるに、９０±５°の範囲を越えた場合には、歪みが大きくなる故障核が発生する。

また、図１に示すところでは、ビード部１１の適用リムＲとの接触域には、ゴムチェーファー１６を配設し、このゴムチェーファー１６のゴム硬度を、例えばＪＩＳＡ硬度で７０〜８０の範囲とすると共に、それと、ＷＣＨ１４との間に、剪断変形を剛性段差により吸収するべく機能する変形吸収ゴム層１７を配設する。
ここで、この変形吸収ゴム層１７のＪＩＳＡ硬度は６５〜７０にあり、このゴム硬度は、ゴムチェーファー１６のそれより小さい一方で、ＷＣＨ１４のコーティングゴムのＪＩＳＡ硬度、たとえば６０〜６５よりは大きい。
なお、この変形吸収ゴム層１７の配設域は、コアのタイヤ方向の外端からビードコア中心Ｏの直下に到るまでの領域とすることが好ましい。

従って、上記構成を有する空気入りタイヤ１０は、先にも述べたように、以下のような作用及び効果を得ることができる。
１．底面に平坦面部を有する多角形ビードコア構造の下で、ビードコア底辺と、適用リムＲのビードシートとの間に０±２°の角度差をつけることにより、ビードコアの底部での、それと適用リムＲとの接触圧のピークの発生を抑制することができ、これにより、従来、圧力ピーク位置に集中していた歪みを分散させて、ここを起点とするセパレーション故障の発生を抑制する。
２．故障の核は、ＷＣＨ１４のスチールコード１５の、スパイラル若しくは最外層のフィラメント上に発生することを解明し、故障の核が発生するまでの時間を稼ぐためには、故障核発生部分の歪みを分散低減することが有効であるとの知見の下で、図２，３に示すように、ＷＣＨ１４のスチールコード１５の、スパイラルフィラメント１５ａ又は最外層フィラメント１５ｂを、ラジアルカーカス１３のコードの延長方向、即ち、ワイヤーチェーファーのコーティングゴムに対する水平方向の剪断力の入力方向に対し、交差する方向（例えば、直交方向）に配置することで、歪みを、剪断力が働く面積を小さくすることによって分散させることができる。
３．ワイヤーチェーファーを、少なくとも、ビードコアのタイヤ幅方向の外端と対応する位置から、ビードコア中心の直下に到るまでの領域の全てを覆って配置することにより、接触圧のピークが無くなり、歪み集中も無くなる。
４．ワイヤーチェーファーを、タイヤ周方向に分割して配置された複数枚のチェーファー部材により構成することにより、ゴムチェーファーから来る剪断力を低減する効果がある。

ＷＣＨのスチールコードの、スパイラルフィラメントの延在方向を、ラジアルカーカスのスチールプライコードの延長方向と平行とした従来例タイヤと、前記スパイラルフィラメントの延在方向をラジアルカーカスのスチールプライコードの延長方向と直交する方向とした実施例タイヤとのそれぞれを、何れも、サイズがＯＲＲ５９／８０Ｒ６３のタイヤとし、各タイヤを、ＴＲＡに定められた５°テーパードロップセンターリムに組み付けるとともに、タイヤへの充填内圧を６００ｋＰａとし、負荷を、最大負荷能力の１００〜１６０％とした条件下で、２４時間毎に段階的に上げてゆく試験を行い、ワイヤーチェーファーコーティングゴム上のセパレーション亀裂の面積を測定して、セパレーション亀裂の進展速度に関する評価を実施した。

上記試験において、両タイヤのドラム走行時のビートヒール部へのセパレーション亀裂の進展速度を比較したところ、表１に指数値をもって示す結果を得た。
なお、指数値は小さいほど優れた結果を示すものとした。

表１に示すところによれば、実施例タイヤは、亀裂進展速度を大きく低減できることが解る。

この発明の実施の形態を要部について示す横断面図である。ラジアルカーカスを覆うワイヤーチェーファーを、タイヤの外表面から透視して示す部分説明図である。ラジアルカーカスを覆う他のワイヤーチェーファーについて示す図２と同様の図である。

符号の説明

１０空気入りタイヤ
１１ビード部
１２ビードコア
１２ａ底辺
１３ラジアルカーカス
１４ワイヤーチェーファー
１５スチールコード
１５ａスパイラルフィラメント
１５ｂ最外層フィラメント
１６ゴムチェーファー
１７変形吸収ゴム層
Ｒ適用リム
Ｒａビードシート

Claims

一対のビード部と、各ビード部に配設されて、横断面輪郭が多角形状をなすビードコアと、ビード部の一方から他方へトロイダルに延在し、各端部分をビードコアの周りでタイヤの内側から外側に巻き上げたラジアルカーカスと、ビードコアに対してラジアルカーカスの外側に配置した一層以上のワイヤーチェーファーと、ビード部の、適用リムとの接触域に配置したゴムチェーファーとを具え、適用リムに組み付けたタイヤの横断面内で、ビードコアの底辺と、適用リムのビードシートとのなす角を０±２°としてなる空気入りタイヤにおいて、
ワイヤーチェーファーを構成するスチールコードが、スパイラルフィラメントを有する場合は前記スパイラルフィラメントの、前記スパイラルフィラメントを有さない場合は最外層フィラメントの、タイヤ外表面側に位置する部分を、ラジアルカーカスを構成するプライコードの延長方向に対し９０±５°の角度で延在させてなることを特徴とする空気入りタイヤ。
ワイヤーチェーファーを、少なくとも、ビードコアのタイヤ幅方向の外端と対応する位置から、ビードコア中心の直下に到るまでの領域の全てを覆って配置してなる請求項１に記載の空気入りタイヤ。
ワイヤーチェーファーを、タイヤ周方向に分割して配置された複数枚のチェーファー部材により構成してなる請求項１または２に記載の空気入りタイヤ。
ビードコアの底辺とビードシートとのなす角を０°としてなる請求項１から３のいずれか一項に記載の空気入りタイヤ。
ワイヤーチェーファーとゴムチェーファーとの間に、ＪＩＳＡ硬度がゴムチェーファーのＪＩＳＡ硬度より小さく、ワイヤーチェーファーのコーティングゴムのＪＩＳＡ硬度より大きい変形吸収ゴム層を配設してなる請求項１から４のいずれか一項に記載の空気入りタイヤ。