JP5215958B2

JP5215958B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP5215958B2
Application number: JP2009181728A
Authority: JP
Inventors: 泰一西尾
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2009-08-04
Filing date: 2009-08-04
Publication date: 2013-06-19
Anticipated expiration: 2029-08-04
Also published as: JP2011031812A

Description

本発明は、環状のビードコアの周りで折り返されたカーカスプライを備える空気入りタイヤに関する。

一般に、空気入りタイヤでは、負荷転動に際して接地側のサイドウォール部が撓み変形し、それに伴う内部応力に起因してカーカスプライの折り返し端に大きな圧縮歪が発生する。この圧縮歪が繰り返し作用すると、カーカスプライの折り返し端の近傍にクラックが生じ、遂にはセパレーションへと発展する場合がある。

この問題に対して、下記特許文献１では、図６に示すように、カーカスプライ１４の折り返し端１４Ｅとタイヤ最大幅位置との間のタイヤ外表面に凹部１５を形成した空気入りタイヤが提案されている。また、下記特許文献２〜４には、そのような凹部１５の形状を改変した空気入りタイヤが記載されている。これらのタイヤでは、サイドウォール部の撓み変形に伴う内部応力を凹部１５によって遮断し、折り返し端１４Ｅに作用する圧縮歪を低減させることを企図している。

しかし、これらの空気入りタイヤでは、折り返し端１４Ｅに作用する圧縮歪の低減効果が十分とは言えず、これを更に改善する余地があることが判明した。本発明者が鋭意研究を重ねたところ、上記の空気入りタイヤでは、サイドウォール部が撓み変形した際に、カーカスプライ１４の本体部１４ａと折り返し部１４ｂとの間のゴム１６を介して折り返し端１４Ｅに圧縮歪が作用し、その折り返し端１４Ｅの近傍にクラックを生じることが分かった。

特開平３−１８６４０９号公報特開平４−３６２４０６号公報特開平６−３２１２２号公報特開２０００−１８５５３０号公報

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、カーカスプライの折り返し端に作用する圧縮歪を十分に低減して、折り返し端近傍でのクラックの発生及び成長を抑制できる空気入りタイヤを提供することにある。

上記目的は、下記の如き本発明により達成できる。即ち、本発明の空気入りタイヤは、ビード部に配設された環状のビードコアのタイヤ幅方向内側に本体部を有すると共に、前記ビードコアのタイヤ幅方向外側に折り返し部を有し、前記ビードコアの周りで内側から外側に折り返されたカーカスプライを備える空気入りタイヤにおいて、前記カーカスプライの折り返し端とタイヤ最大幅位置との間のタイヤ外表面に凹部が形成され、前記凹部は、前記本体部と前記折り返し部との間に入り込むようにタイヤ径方向内側に抉れており、その凹部の最深端が前記折り返し端よりもタイヤ径方向内側に配されているものである。

かかる構成によれば、カーカスプライの本体部と折り返し部との間のゴムが削減されることから、サイドウォール部が撓み変形した際に、本体部と折り返し部との間のゴムを介して折り返し端に作用する圧縮歪を十分に低減し、その折り返し端近傍でのクラックの発生及び成長を効果的に抑制することができる。また、凹部を形成したことによる軽量化及び転がり抵抗低減の効果も得られる。

上記の如きビード構造では、凹部の最深端に応力が作用しやすい傾向にあり、その最深端を起点としたクラックの発生が懸念される。そこで、本発明では、前記折り返し端を通る前記本体部の法線に直交する垂線が、前記法線と前記本体部との交点から前記折り返し端までの線分の中点を通るとき、前記凹部の最深端が前記垂線よりもタイヤ幅方向外側に配されていることが好ましく、これにより凹部の最深端を本体部から遠ざけることができる。サイドウォール部の撓み変形に伴うカーカスプライの動きは、折り返し部よりも本体部で大きいため、凹部の最深端を上記のように配置することで、本体部の動きの影響を抑えて凹部の最深端でのクラックを防ぐことができる。

本発明では、前記ビードコアの周りで前記本体部の内側から前記折り返し部の外側に折り返された補強部材を備え、前記本体部に隣接した前記補強部材の端部が、前記凹部の最深端を通る前記本体部の法線と前記本体部との交点よりもタイヤ径方向外側に位置することが好ましい。上述のようにサイドウォール部の撓み変形に伴うカーカスプライの動きは本体部で大きいところ、本発明の上記構成によれば、ビード部における本体部の動きを補強部材によって適切に抑制し、凹部の最深端でのクラックを防ぐことができる。

また、本発明のタイヤでは、本体部の外側におけるゴム厚が凹部の近辺で大きく変化すると、その部分にてクラックが発生しやすい傾向にある。そこで、本発明では、前記本体部の外側におけるゴム厚が、前記凹部の最深端からタイヤ径方向外側に向かって漸減し、タイヤ外表面が前記凹部からタイヤ最大幅位置に亘ってなだらかに形成されていることが好ましい。かかる構成であれば、タイヤ外表面が凹部からタイヤ最大幅位置に亘ってなだらかに形成されているため、ゴム厚の変化に起因したクラックを良好に抑制することができる。

本発明の空気入りタイヤの一例を示すタイヤ子午線半断面図その空気入りタイヤの要部を示す断面図本発明の別実施形態に係る空気入りタイヤの要部を示す断面図本発明の別実施形態に係る空気入りタイヤの要部を示す断面図ビードフィラー等の配設を説明する概略図特許文献１に記載された空気入りタイヤのビード部を示す断面図

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る空気入りタイヤの一例を示すタイヤ子午線半断面図である。図２は、その空気入りタイヤの要部を示す断面図である。この空気入りタイヤは、一対のビード部１と、ビード部１の各々からタイヤ径方向外側に延びるサイドウォール部２と、そのサイドウォール部２の各々のタイヤ径方向外側端に連なるトレッド部３とを備える。ビード部１には、鋼線等の収束体をゴム被覆してなる環状のビードコア１ａが配設されている。

一対のビード部１の間には、カーカスプライ４がトロイド状に架け渡されるようにして配され、ビードコア１ａの周りで内側から外側に折り返されている。カーカスプライ４は、ビードコア１ａのタイヤ幅方向内側に本体部４０を有すると共に、ビードコア１ａのタイヤ幅方向外側に折り返し部４１を有し、その折り返し部４１のタイヤ径方向外側端を折り返し端４Ｅとしている。カーカスプライ４の内周側には、空気圧保持のためのインナーライナーゴム５が配されている。

トレッド部３のカーカスプライ４の外周にはベルト６が積層され、更にその外周にトレッドゴム７が積層されている。また、ビード部１からサイドウォール部２に亘って、カーカスプライ４の外側はゴム層８により被覆されている。折り返し端４Ｅとタイヤ最大幅位置９との間のタイヤ外表面には、凹部１０が形成されている。凹部１０は、本体部４０と折り返し部４１との間に入り込むようにタイヤ径方向内側に抉れており、その最深端１０Ｅは折り返し端４Ｅよりもタイヤ径方向内側に配されている。即ち、タイヤ軸中心を基準とした折り返し端４Ｅの径をＲ１、最深端１０Ｅの径をＲ２とするとき、Ｒ１＞Ｒ２の関係が満たされる。

上記の位置関係は、タイヤを標準リム２０に組み付けて、最高空気圧を充填した標準タイヤ姿勢において得られるものであればよい。標準リムとは、下記規格に記載の適用サイズにおける標準リム（または、“Approved Rim”、“Recommended Rim”）のことであり、最高空気圧とは、下記規格に記載の適用サイズにおける単輪の最大荷重（最大負荷能力）に対応する空気圧のことである。そして、規格とは、タイヤが生産又は使用される地域に有効な産業規格によって決められている。例えば、アメリカ合衆国では“The Tire and Rim Association Inc. の Year Book”、欧州では“The European Tire and Rim Technical Organizationの Standards Manual”、日本では日本自動車タイヤ協会の“JATMA Year Book”で規定されている。

このようなビード構造においては、カーカスプライ４の本体部４０と折り返し部４１との間のゴムが削減されたものとなるため、走行時にサイドウォール部２が撓み変形した際には、本体部４０と折り返し部４１との間のゴムを介して折り返し端４Ｅに作用する圧縮歪を十分に低減することができる。その結果、折り返し端４Ｅ近傍でのクラックの発生及び成長を効果的に抑制できるうえ、凹部１０を形成したことによるタイヤの軽量化や転がり抵抗低減のメリットも得られる。

凹部１０は、タイヤ周方向に連続して環状に延びており、タイヤ外表面をタイヤ幅方向内側に且つタイヤ径方向内側に窪ませてなる。尚、凹部１０は、不連続に延びても構わない。本体部４０と折り返し部４１との間に空隙を確保するとともに本体部４０の動きを抑制しながら、折り返し端４Ｅに作用する圧縮歪を十分に低減するために、Ｒ１−Ｒ２は１ｍｍ以上５．０ｍｍ以下が好ましい。なお、最深端１０Ｅは、凹部１０の内壁の中で最も小径となる部位である。

最深端１０Ｅは断面円弧で形成されており、その曲率半径は１．０ｍｍ以上４．０ｍｍ以下が好ましい。このタイヤでは、凹部１０を設けているために、サイドウォール部２が撓み変形すると最深端１０Ｅに応力が作用しやすい傾向にあるが、このように最深端１０Ｅを円弧で形成してあることで、応力を分散して最深端１０Ｅを起点としたクラックを抑制することができる。

本実施形態では、図２に示すように、折り返し端４Ｅを通るように本体部４０に法線Ｌ１を引き、その法線Ｌ１に直交する垂線Ｌ２が、法線Ｌ１と本体部４０との交点Ｐ１から折り返し端４Ｅまでの線分の中点Ｐ２を通るとき、凹部１０の最深端１０Ｅが垂線Ｌ２よりもタイヤ幅方向外側に配置される。これらの線や点は、カーカスプライ４の厚みの中心を基準にして定められ、その位置関係は上記の標準タイヤ姿勢において得られるものであればよい。

サイドウォール部２の撓み変形時には、本体部４０が折り返し部４１に向かって倒れ込むため、カーカスプライ４の動きは折り返し部４１よりも本体部４０で大きくなるが、このタイヤのように凹部１０を設けている場合には、その傾向が特に顕著となる。それ故、凹部１０の最深端１０Ｅを起点とするクラックが懸念されるところ、上記の如きビード構造であれば凹部１０を本体部４０から遠ざけられるため、本体部４０の動きの影響を抑えて最深端１０Ｅでのクラックを防ぐことができる。

図３は、図１，２のタイヤに、ビードコア１ａの周りで本体部４０の内側から折り返し部４１の外側に折り返された補強部材１１を配設したときの断面図である。このような補強部材１１を配設した構造は、ビード部１の耐久性を向上しうるため、重荷重用空気入りタイヤに特に有用である。補強部材１１としては、従来公知の補強体が特に制限なく使用可能であり、例えばナイロンチェーファやスチールチェーファが挙げられる。

本体部４０に隣接した補強部材１１の端部１１Ｅは、最深端１０Ｅを通る本体部４０の法線Ｌ３と本体部４０との交点Ｐ３よりもタイヤ径方向外側に位置する。即ち、タイヤ軸中心を基準とした交点Ｐ３の径をＲ３、端部１１Ｅの径をＲ４とするとき、Ｒ３＜Ｒ４の関係が満たされる。このため、ビード部１における本体部４０の動き、特に法線Ｌ３からタイヤ径方向外側近辺での本体部４０の動きを補強部材１１によって適切に抑制し、最深端１０Ｅでのクラックを防ぐことができる。上記の線や点は、カーカスプライ４の厚みの中心を基準にして定められ、その位置関係は上記の標準タイヤ姿勢において得られるものであればよい。

図２，３に示すように、凹部１０の近辺では、本体部４０の外側におけるゴム厚が比較的大きく変化しており、その部分（特に点Ｑ１の周辺）においてクラックの発生が懸念される。このクラック対策として、図４の例では、本体部４０の外側におけるゴム層８のゴム厚を、最深端１０Ｅからタイヤ径方向外側に向かってより緩やかに漸減させ、凹部１０からタイヤ最大幅位置９に亘ってタイヤ外表面をなだらかに形成している。

仮想延長線Ｌ４は、タイヤ最大幅位置９におけるゴム層８の厚みを維持するように、カーカスプライ４に平行に引いた延長線であり、分岐点Ｑ２は、その仮想延長線Ｌ４から実際のタイヤ外表面が分岐する点である。タイヤ外表面を上記の如くなだらかに形成するうえで、分岐点Ｑ２は最深端１０Ｅからタイヤ径方向外側に２０ｍｍ以上離れていることが好ましい。かかる位置関係は、上記の標準タイヤ姿勢において得られるものであればよい。

本発明の空気入りタイヤは、上記の如きビード構造を有すること以外は、通常の空気入りタイヤと同等であり、従来公知の材料、形状、構造、製法などが何れも本発明に採用することができる。

前述の実施形態では、図示を省略したが、ビードコア１ａのタイヤ径方向外側には硬質ゴムからなるビードフィラーが配設される。本発明の空気入りタイヤでは、本体部４０の倒れ込み防止の観点から、図５に示すように、ビードフィラー１ｂと同等の硬質ゴム１ｃを折り返し部４１のタイヤ幅方向内側に配設することが好ましい。その場合、ビードフィラー１ｂと硬質ゴム１ｃとは（ａ）のように別個の部材でもよく、（ｂ）のように一枚岩的に一体化した部材でもよい。

本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能である。したがって、カーカスプライの枚数やコード材などは、使用する用途や条件に応じて適宜に変更することができる。

本発明の構成と効果を具体的に示すために耐久性試験を行ったので、以下に説明する。耐久性試験では、試作タイヤ（２７５／７０Ｒ２２．５）をリム（８．２５×２２．５）に組み付けた後、内圧９００ｋＰａ、速度６０ｋｍ／ｈ、荷重３０．９ｋＮの条件にて、室内ドラム上を１５０，０００ｋｍ走行させ、カーカスプライの折り返し端及び凹部の最深端でのクラックの有無を調査した。

この耐久性試験では、タイヤ外表面に凹部を形成していないものを比較例１とし、図６に示したような凹部を形成したものを比較例２とした。また、図２に示したような凹部を形成したものを実施例１，２とし、中でも凹部の最深端が上述した垂線Ｌ２よりもタイヤ幅方向内側に位置するものを実施例１、同じくタイヤ幅方向外側に位置するもの（図２参照）を実施例２とした。評価結果を表１に示す。

また、荷重を６１．８ｋＮ、走行距離を５０，０００ｋｍに変更して上記の試験を行った。この高荷重条件での耐久性試験では、上記の実施例２に加え、図３に示したような補強部材が配設された実施例３，４を評価対象とした。実施例３，４は、上記Ｒ３の値は同じであるが上記Ｒ４の値が異なり、Ｒ３＜Ｒ４の関係を満たすのは実施例４だけである。評価結果を表２に示す。

表１より、実施例１，２では、比較例１，２に比べて、カーカスプライの折り返し端でのクラックを抑制できており、ビード部の耐久性に優れていることが分かる。しかも、実施例２では、凹部の最深端でのクラックをも防止できている。また、表２より、高荷重条件であっても、実施例４のように補強部材を適切に配設することで、凹部の最深端でのクラックを防止できることが分かる。

１ビード部
１ａビードコア
２サイドウォール部
４カーカスプライ
４Ｅ折り返し端
９タイヤ最大幅位置
１０凹部
１０Ｅ最深端
１１補強部材
１１Ｅ端部
４０本体部
４１折り返し部
Ｌ１折り返し端を通る本体部の法線
Ｌ２垂線
Ｌ３凹部の最深端を通る本体部の法線
Ｐ１法線Ｌ１と本体部との交点
Ｐ２中点
Ｐ３法線Ｌ３と本体部との交点

Claims

ビード部に配設された環状のビードコアのタイヤ幅方向内側に本体部を有すると共に、前記ビードコアのタイヤ幅方向外側に折り返し部を有し、前記ビードコアの周りで内側から外側に折り返されたカーカスプライを備える空気入りタイヤにおいて、
前記カーカスプライの折り返し端とタイヤ最大幅位置との間のタイヤ外表面に凹部が形成され、前記凹部は、前記本体部と前記折り返し部との間に入り込むようにタイヤ径方向内側に抉れており、その凹部の最深端が前記折り返し端よりもタイヤ径方向内側に配されていることを特徴とする空気入りタイヤ。
前記折り返し端を通る前記本体部の法線に直交する垂線が、前記法線と前記本体部との交点から前記折り返し端までの線分の中点を通るとき、前記凹部の最深端が前記垂線よりもタイヤ幅方向外側に配されている請求項１に記載の空気入りタイヤ。
前記ビードコアの周りで前記本体部の内側から前記折り返し部の外側に折り返された補強部材を備え、前記本体部に隣接した前記補強部材の端部が、前記凹部の最深端を通る前記本体部の法線と前記本体部との交点よりもタイヤ径方向外側に位置する請求項１または２に記載の空気入りタイヤ。
前記本体部の外側におけるゴム厚が、前記凹部の最深端からタイヤ径方向外側に向かって漸減し、タイヤ外表面が前記凹部からタイヤ最大幅位置に亘ってなだらかに形成されている請求項１〜３いずれか１項に記載の空気入りタイヤ。