JP5319736B2 - 空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、ビード部の構造に特徴を有する耐久性の高い空気入りラジアルタイヤに関し、特に重荷重用空気入りラジアルタイヤとして有用である。

従来、特に産業車両や建設車両などの重量が重い車両に使用される空気入りラジアルタイヤでは、ビードコアの回りで巻き上げたカーカスプライの巻き上げ端を起点として、セパレーションなどの故障を起こす懸念があった。このため、チェーファと呼ばれる補強層をカーカスプライに沿って配置し、ビード部の耐久性向上を図ることが一般的に行われている。下記特許文献１，２には、そのようなチェーファが開示されている。

また、本出願人による下記特許文献３では、カーカスプライの巻き上げ端のせん断歪みを抑えてビード部の耐久性を更に向上するべく、図６のように、ビードコア３ａのタイヤ径方向外側に配置されるゴムフィラー３ｂを、硬質ゴムからなる断面丸型の下部フィラー３１と、その下部フィラー３１よりも軟らかい上部フィラー３２とで構成したビード構造が提案されている。ビードコア３ａの回りで巻き上げたカーカスプライ３４の外側には、ナイロンコードを含んだナイロンチェーファ３５が配置されている。

カーカスプライ３４の巻き上げ端３４Ｅを起点としたセパレーションの発生を抑えるうえでは、ナイロンチェーファ３５に代えて、スチールコード（金属コードの一例）を含んだスチールチェーファを採用することが有効である。しかし、ナイロンチェーファに比べると、スチールチェーファでは巻き上げ端に作用する応力が分散しにくく、その巻き上げ端を起点としたセパレーションの発生が危惧されるため、図７のように、スチールチェーファ３６を採用する場合には、その巻き上げ高さを低く設定する必要があった。

ところが、図７の構造では、カーカスプライ３４及びスチールチェーファ３６の各々の巻き上げ端での故障は低減できるものの、カーカスプライ３４の巻き上げ部の内側箇所ＩＡにおいては、セパレーションが発生しやすくなることが判明した。その発生メカニズムについて本発明者が研究を重ねたところ、図７の如きビード構造では、仮想ラインＡＬを境界として上側部分の剛性が下側部分よりも低くなり、そのタイヤ径方向での剛性段差に起因して、内側箇所ＩＡにセパレーションが生じやすいことを見出した。

具体的には、図７の構造では、図６の構造に比べてチェーファの巻上げ高さが低いうえ、高強度のスチールチェーファ３６を採用しており、しかも、硬質の下部フィラー３１が断面丸型をなして、上部フィラー３２との界面が横方向に延びるため、仮想ラインＡＬを境界にしてタイヤ径方向での剛性段差が大きくなる傾向にある。その結果、走行時における内側箇所ＩＡ近傍の変形が大きくなり、長期使用に伴うゴム疲労によって内側箇所ＩＡの接着性が低下して、セパレーションが発生する。

これに対し、特許文献１の図２や特許文献２の図１に記載されているようなビード構造では、スチールチェーファを同じように配置しても、タイヤ径方向の剛性段差は然程に顕在化しない。これらのビード構造では、ビードフィラーを下側部分と上側部分とに区画し、ビードコアの直上に位置する下側部分を上側部分よりも硬質のゴムで形成してあるものの、その硬質のゴムはタイヤ径方向外側に向けて先細りに尖っており、ビード部の剛性が緩やかに変化するためである。

特開平０９−１５６３２５号公報 特開２００２−３３１８１０号公報 特開２００５−３１３７３５号公報

そこで、本発明の目的は、カーカスプライの巻き上げ部の内側箇所におけるセパレーションを抑制して、ビード部の耐久性に優れた空気入りラジアル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することができる。即ち、本発明に係る空気入りラジアルタイヤは、ビード部に埋設されたビードコアと、前記ビードコアのタイヤ径方向外側に配置されたゴムフィラーと、前記ビードコアの回りで内側から外側に巻き上げられたカーカスプライと、前記ビードコアの回りで巻き上げられて前記カーカスプライの外側に配置されたチェーファとを備え、前記ゴムフィラーが、前記ビードコアを包囲する断面丸型の下部フィラーと、その下部フィラーのタイヤ径方向外側に配置され、前記下部フィラーよりもゴム硬度が低い上部フィラーとを有する空気入りラジアルタイヤにおいて、前記チェーファが金属コードを含んでなるとともに、前記カーカスプライの巻き上げ端が、前記下部フィラーの上端及び前記チェーファの巻き上げ端よりもタイヤ径方向外側に配置されていて、前記カーカスプライの巻き上げ端を挟み込むようにして、前記上部フィラーよりもゴム硬度の高いゴムパッドが設けられ、そのゴムパッドが、前記カーカスプライの巻き上げ部の内側に接しつつ前記下部フィラーの上端よりもタイヤ径方向内側に延びているものである。

本発明の空気入りラジアルタイヤによれば、上部フィラーよりもゴム硬度の高いゴムパッドが、カーカスプライの巻き上げ部の内側に接しつつ下部フィラーの上端よりもタイヤ径方向内側に延びていることにより、ビード部におけるタイヤ径方向での剛性段差を緩和して、カーカスプライの巻き上げ部の内側箇所でのセパレーションの発生を抑制することができる。

本発明の空気入りラジアルタイヤでは、前記下部フィラーのゴム硬度が８５〜９５、前記上部フィラーのゴム硬度が５６〜６６、前記ゴムパッドのゴム硬度が６８〜７８であるものが好ましい。このように下部フィラーと上部フィラーとの硬度差が大きい場合であっても、本発明によれば、上記の如きゴムパッドを設けることによって、タイヤ径方向での剛性段差を良好に緩和し、カーカスプライの巻き上げ部の内側箇所でのセパレーションの発生を抑制することができる。本発明において、ゴム硬度は、２３℃でのＪＩＳＫ６２５３の規定による硬度を指すものとする。

本発明の空気入りラジアルタイヤでは、リム基準径を基準として、前記カーカスプライの巻き上げ高さに対する前記下部フィラーの上端の高さの比と、前記カーカスプライの巻き上げ高さに対する前記チェーファの巻き上げ高さの比とが、それぞれ０．５〜０．８であるものが好ましい。これらの比が０．５以上であることにより、下部フィラーの上端の高さとチェーファの巻き上げ高さが相応に確保され、カーカスプライの巻き上げ端を起点とした故障の発生が良好に抑えられる。また、これらの比が０．８以下であることにより、下部フィラーの上端やチェーファの巻き上げ端がカーカスプライの巻き上げ端に接近し過ぎることを防ぎ、カーカスプライの巻き上げ端の耐久性の低下を抑えられる。

本発明の一態様における空気入りラジアルタイヤでは、前記下部フィラーの上端から前記ゴムパッドまでのタイヤ軸方向距離として測定される厚みＴ１と、前記下部フィラーの上端から前記カーカスプライの巻き上げ部までのタイヤ軸方向距離として測定される厚みＴ２とが、０．０５＜（Ｔ２−Ｔ１）／Ｔ２＜０．５の関係を満たす。かかる構成によれば、カーカスプライの巻き上げ部の内側に配されるゴムパッドの厚みを確保して、そのカーカスプライの巻き上げ部の内側箇所でのセパレーションを良好に抑制できる。

本発明の他の態様における空気入りラジアルタイヤでは、前記ゴムパッドが、前記カーカスプライの巻き上げ部の内側で、タイヤ径方向内側に向けて厚みを増しつつ前記下部フィラーに接する。かかる構成によれば、カーカスプライの巻き上げ部の内側をゴムパッドで覆いつつ、そのゴムパッドの厚みを確保して、カーカスプライの巻き上げ部の内側箇所でのセパレーションを効果的に抑制できる。

本発明の空気入りラジアルタイヤの一例を示すタイヤ子午線半断面図 図１のタイヤのビード部を拡大して示す断面図 図２のカーカスプライの巻き上げ端の周辺を示す断面図 本発明の別実施形態におけるビード部を示す断面図 比較例におけるビード部を示す断面図 従来タイヤにおけるビード部を示す断面図 チェーファの巻き上げ高さを低く設定したとき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に示すタイヤＴは、本発明に係る空気入りラジアルタイヤの一例であり、規定リム装着時におけるタイヤ子午線断面が示されている。規定リム装着時は、タイヤサイズに対応してＪＡＴＭＡで定められた標準となるリムに装着し、同じくタイヤサイズに対応してＪＡＴＭＡで定められる単輪最大負荷能力に対応する最高空気圧をかけた時の状態を指す。図２は、そのタイヤＴのビード部１を拡大して示す断面図である。

このタイヤＴは、一対のビード部１と、ビード部１からタイヤ径方向外側に延びるサイドウォール部２と、サイドウォール部２のタイヤ径方向外側端に連なって踏面を構成するトレッド部３とを備える。ビード部１には、ゴム被覆したビードワイヤを積層巻回した収束体よりなる環状のビードコア１ａと、そのビードコア１ａのタイヤ径方向外側に位置するゴムフィラー１ｂとが配設されている。

カーカスプライ４は、一対のビード部１に配設されたビードコア１ａ間で延在し、そのビードコア１ａの回りに内側から外側に巻き上げられている。ビードコア１ａ又はゴムフィラー１ｂのタイヤ幅方向外側には、カーカスプライ４の巻き上げ部が配置され、その先端が巻き上げ端４Ｅとなる。カーカスプライ４は、タイヤ周方向に対して略直交する方向に配列したプライコードを、トッピングゴムで被覆して形成されている。プライコードとしては、スチールコードや有機繊維コードが好適に使用される。

カーカスプライ４の内側には、タイヤＴの内周面を構成するインナーライナーゴム５が設けられている。インナーライナーゴム５は、タイヤ内に充填された気体の透過を阻止する機能を有する。また、サイドウォール部２では、カーカスプライ４の外側に、タイヤＴの外壁面を構成するサイドウォールゴム９が設けられている。

チェーファ６は、ビードコア１ａの回りで巻き上げられてカーカスプライ４の外側に配置されている。６Ｅは、チェーファ６の巻き上げ端である。本実施形態のチェーファ６は、カーカスプライ４を包むように内側から外側に巻き上げられているが、これに限らず、ビードコア１ａのタイヤ径方向内側の位置から巻き上げても構わない。チェーファ６は、スチールコード（金属コードの一例）を含んでなるスチールチェーファで構成されている。スチールコードは、タイヤ周方向に対して斜め（例えば、傾斜角度が２０〜５０°）に配列され、トッピングゴムにより被覆されている。

ゴムフィラー１ｂは、ビードコア１ａを包囲する断面丸型の下部フィラー１１と、その下部フィラー１１のタイヤ径方向外側に配置され、下部フィラーよりもゴム硬度が低い上部フィラー１２とを有する。下部フィラー１１の上面は、タイヤ径方向外側に凸となる湾曲面で形成されていて、その上端１１Ｔはカーカスプライ４から離れている。上部フィラー１２は、タイヤ径方向外側に向けて先細りとなる形状を有し、その先端は巻き上げ端４Ｅよりもタイヤ径方向外側に配置されている。

巻き上げ端４Ｅは、ゴムフィラー１ｂの中腹部の高さに位置し、下部フィラー１１の上端１１Ｔ及びチェーファ６の巻き上げ端６Ｅよりもタイヤ径方向外側に配置されている。また、その巻き上げ端４Ｅを挟み込むようにして、上部フィラー１２よりもゴム硬度の高いゴムパッド１３が設けられている。図２，３に拡大して示すように、ゴムパッド１３は、カーカスプライ４の巻き上げ部の内側に接しつつ、上端１１Ｔよりもタイヤ径方向内側に延びている。これにより、ビード部１におけるタイヤ径方向での剛性段差を緩和して、カーカスプライ４の巻き上げ部の内側箇所でのセパレーションの発生を抑制できる。

本実施形態では、巻き上げ端４Ｅ，６Ｅの各々にエッジテープをＵ字状に取り付けており、それらを起点としたセパレーションの発生及び進展の抑制を図っている。エッジテープは、例えば０．４〜１．０ｍｍの厚みを有し、ゴムパッド１３と同配合のゴム材料により形成されるが、これを異なる配合のゴム材料で形成してもよく、ナイロン等の有機繊維で形成しても構わない。尚、本発明は、このようなエッジテープを取り付けるものに限られない。

また、本実施形態では、ゴムフィラー１ｂのタイヤ幅方向外側に、ゴム硬度５６〜８０のパッド７が配置されている。パッド７は、上部フィラー１２と共にゴムパッド１３を挟み込んでいる。カーカスプライ４の巻き上げ端４Ｅに作用する歪みを低減する観点から、パッド７には上部フィラー１２と同配合のゴム材料、若しくはそれ以上の硬度を有するゴム材料を用いることが好ましい。

下部フィラー１１のゴム硬度は８５〜９５が好ましく、９０〜９５がより好ましい。かかる硬質ゴムで下部フィラー１１を形成することで、カーカスプライ４の倒れ込みを低減して巻き上げ端４Ｅのせん断歪みを低減できる。上部フィラー１２のゴム硬度は５６〜６６が好ましく、６０〜６６がより好ましい。これにより、ビード部１全体の剛性を確保しながら、巻き上げ端４Ｅへの応力集中を抑えられる。ゴムパッド１３のゴム硬度は６８〜７８が好ましく、これによりビード部１におけるタイヤ径方向の剛性段差を緩和できる。

リム基準径ＮＤを基準として、カーカスプライ４の巻き上げ高さ４Ｈに対する下部フィラー１１の上端１１Ｔの高さ１１Ｈの比１１Ｈ／４Ｈは、０．５以上が好ましい。それにより高さ１１Ｈを相応に確保し、巻き上げ端４Ｅを起点とした故障を良好に抑制することができる。また、比１１Ｈ／４Ｈは、０．８以下が好ましい。それにより高さ１１Ｈが過度に大きくなることを防いで、巻き上げ端４Ｅを起点とした故障を良好に抑えられる。

リム基準径ＮＤを基準として、カーカスプライ４の巻き上げ高さ４Ｈに対するチェーファ６の巻き上げ高さ６Ｈの比６Ｈ／４Ｈは、０．５以上が好ましい。それによりチェーファ６の巻き上げ高さ６Ｈを相応に確保し、巻き上げ端４Ｅを起点とした故障を良好に抑制することができる。また、比６Ｈ／４Ｈは、０．８以下が好ましい。それにより巻き上げ高さ６Ｈが過度に大きくなることを防ぎ、巻き上げ端４Ｅを起点とした故障の発生を良好に抑えられる。

リム基準径ＮＤは、タイヤＴに応じて決められたリム径の呼びに対するＪＡＴＭＡに記載の径寸法であり、この径によってリム２０のビード座の径が決定され、この径に応じたタイヤ設計がなされる。

図３に拡大して示すように、本実施形態のゴムパッド１３は断面略三角形状をなしており、巻き上げ端４Ｅからゴムパッド１３の先端までの距離１３Ｄは、例えば１０〜３５ｍｍに設定される。ゴムパッド１３は、カーカスプライ４の巻き上げ部の外側に接しつつ、チェーファ６の巻き上げ端６Ｅにまで到達している。

ここで、カーカスプライ４の延在方向に直交しつつ、カーカスプライ４の巻き上げ端４Ｅを通る基準線ＢＬを想定する。この基準線ＢＬ上において、カーカスプライ４の巻き上げ部の内側におけるゴムパッド１３の厚みＴＵと、カーカスプライ４の巻き上げ部の外側におけるゴムパッド１３の厚みＴＯとが、１．５≦ＴＯ／ＴＵ≦３．０の関係を満たすことが好ましい。基準線ＢＬ上におけるゴムパッド１３の厚み１３Ｔ（厚みＴＵ＋厚みＴＯ＋巻き上げ端４Ｅの厚み）は、例えば４〜８ｍｍに設定される。

下部フィラー１１の上端１１Ｔの高さ１１Ｈを基準にして、カーカスプライ４の巻き上げ部と下部フィラー１１との接点Ｐまでの径方向距離をＬ１とし、カーカスプライ４の巻き上げ部の内側におけるゴムパッド１３の終端位置までの径方向距離をＬ２とするとき、これらが０．３≦Ｌ２／Ｌ１＜１．０の関係を満たすことが好ましい。この比Ｌ２／Ｌ１を０．３以上にすることで、カーカスプライ４の巻き上げ部の内側箇所にゴムパッド１３を十分に入り込ませて、セパレーションを的確に抑制することができる。

また、下部フィラー１１の上端１１Ｔからゴムパッド１３までのタイヤ軸方向距離として測定される厚みＴ１と、その上端１１Ｔからカーカスプライ４の巻き上げ部までのタイヤ軸方向距離として測定される厚みＴ２とが、０．０５＜（Ｔ２−Ｔ１）／Ｔ２＜０．５の関係を満たし、０．３≦（Ｔ２−Ｔ１）／Ｔ２＜０．５の関係を満たすことがより好ましい。

上記の比（Ｔ２−Ｔ１）／Ｔ２が０．０５を上回ることにより、カーカスプライ４の巻き上げ部の内側箇所におけるゴムパッド１３の厚みを確保して、その内側箇所でのセパレーションを適切に抑制することができる。また、この比（Ｔ２−Ｔ１）／Ｔ２が０．５を下回ることにより、ゴムパッド１３が厚くなり過ぎることを避け、上部フィラー１２を軟質のゴムで形成したことによる効果を確保して、巻き上げ端４Ｅへの応力集中を防ぐことができる。

図４は、本発明の別実施形態におけるビード部１を示す断面図である。この例では、ゴムパッド１３が、カーカスプライ４の巻き上げ部の内側で、タイヤ径方向内側に向けて厚みを増しつつ下部フィラー１１に接している。かかる構成によれば、カーカスプライ４の巻き上げ部の内側をゴムパッド１３で覆いつつ、そのゴムパッド１３の厚みを確保して、カーカスプライ４の巻き上げ部の内側箇所でのセパレーションを効果的に抑制できる。

本発明の空気入りラジアルタイヤは、ビード部１を上記の如く構成すること以外は、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。例えば、カーカスプライ４は少なくとも１枚が配設されてあればよく、複数枚を重ねて配設することも可能である。

本発明に係る空気入りラジアルタイヤは、ビード部の耐久性に優れるため、トラックやバス、産業車両、建設車両などの車両重量が重い車両に使用される重荷重用空気入りラジアルタイヤとして有用である。

以下、本発明の構成と効果を具体的に示すため、ビード部の耐久性試験を行ったので、以下に説明する。試験に供したタイヤのサイズは１１Ｒ２２．５ １６ＰＲであり、サイズ７．５×２２．５のリムに装着した。

耐久性試験では、内圧８００ｋＰａ及び荷重２９．４ｋＮの条件下で２０万ｋｍを走行させた後にタイヤを解体し、カーカスプライの巻上げ部の内側におけるカバレッジ（プライコードを被覆するゴムの面積率）を測定した。比較例の結果を１００としたときの指数で評価を行い、数値が大きいほどカバレッジが大きく、セパレーションの発生及び進展が抑制されていることを示す。

図５に示すように、ゴムパッド１３がカーカスプライ４の巻き上げ部の内側において下部フィラー１１の上端１１Ｔよりもタイヤ径方向内側に延びていないこと以外は、実施例１と構造が同じものを比較例とした。図５では、前述の実施形態で説明した部材に相当する部材には、同一の符号を付している。また、図２に示すビード構造を備えるものを実施例１とし、図４に示すビード構造を備えるものを実施例２とした。評価結果を表１に示す。

表１のように、実施例１，２では、比較例よりもカバレッジが改善されており、カーカスプライの巻き上げ部の内側箇所でのセパレーションを抑制して、ビード部の耐久性を向上できている。しかも、実施例２では、実施例１よりも良好な結果が得られており、図４の如き形状のゴムパッドによって改善効果が高められている。

１ ビード部
１ａ ビードコア
１ｂ ゴムフィラー
４ カーカスプライ
４Ｅ カーカスプライの巻き上げ端
４Ｈ カーカスプライの巻き上げ高さ
６ チェーファ
６Ｅ チェーファの巻き上げ端
６Ｈ チェーファの巻き上げ高さ
１１ 下部フィラー
１１Ｔ 下部フィラーの上端
１２ 上部フィラー
１３ ゴムパッド
２０ リム

Claims (4)

1. ビード部に埋設されたビードコアと、前記ビードコアのタイヤ径方向外側に配置されたゴムフィラーと、前記ビードコアの回りで内側から外側に巻き上げられたカーカスプライと、前記ビードコアの回りで巻き上げられて前記カーカスプライの外側に配置されたチェーファとを備え、
   前記ゴムフィラーが、前記ビードコアを包囲する断面丸型の下部フィラーと、その下部フィラーのタイヤ径方向外側に配置され、前記下部フィラーよりもゴム硬度が低い上部フィラーとを有する空気入りラジアルタイヤにおいて、
   前記チェーファが金属コードを含んでなるとともに、前記カーカスプライの巻き上げ端が、前記下部フィラーの上端及び前記チェーファの巻き上げ端よりもタイヤ径方向外側に配置されていて、
   前記カーカスプライの巻き上げ端を挟み込むようにして、前記上部フィラーよりもゴム硬度の高いゴムパッドが設けられ、そのゴムパッドが、前記カーカスプライの巻き上げ部の内側に接しつつ前記下部フィラーの上端よりもタイヤ径方向内側に延びていて、
   前記下部フィラーの上端から前記ゴムパッドまでのタイヤ軸方向距離として測定される厚みＴ１と、前記下部フィラーの上端から前記カーカスプライの巻き上げ部までのタイヤ軸方向距離として測定される厚みＴ２とが、０．０５＜（Ｔ２−Ｔ１）／Ｔ２＜０．５の関係を満たすことを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
2. ビード部に埋設されたビードコアと、前記ビードコアのタイヤ径方向外側に配置されたゴムフィラーと、前記ビードコアの回りで内側から外側に巻き上げられたカーカスプライと、前記ビードコアの回りで巻き上げられて前記カーカスプライの外側に配置されたチェーファとを備え、
   前記ゴムフィラーが、前記ビードコアを包囲する断面丸型の下部フィラーと、その下部フィラーのタイヤ径方向外側に配置され、前記下部フィラーよりもゴム硬度が低い上部フィラーとを有する空気入りラジアルタイヤにおいて、
   前記チェーファが金属コードを含んでなるとともに、前記カーカスプライの巻き上げ端が、前記下部フィラーの上端及び前記チェーファの巻き上げ端よりもタイヤ径方向外側に配置されていて、
   前記カーカスプライの巻き上げ端を挟み込むようにして、前記上部フィラーよりもゴム硬度の高いゴムパッドが設けられ、そのゴムパッドが、前記カーカスプライの巻き上げ部の内側に接しつつ前記下部フィラーの上端よりもタイヤ径方向内側に延びていて、
   前記ゴムパッドが、前記カーカスプライの巻き上げ部の内側で、タイヤ径方向内側に向けて厚みを増しつつ前記下部フィラーに接することを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
3. 前記下部フィラーのゴム硬度が８５〜９５、前記上部フィラーのゴム硬度が５６〜６６、前記ゴムパッドのゴム硬度が６８〜７８である請求項１又は２に記載の空気入りラジアルタイヤ。
4. リム基準径を基準として、前記カーカスプライの巻き上げ高さに対する前記下部フィラーの上端の高さの比と、前記カーカスプライの巻き上げ高さに対する前記チェーファの巻き上げ高さの比とが、それぞれ０．５〜０．８である請求項１〜３いずれか１項に記載の空気入りラジアルタイヤ。