JP5560906B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、スチールコードからなるカーカス部材がビードコアにタイヤ幅方向内側から外側に巻き返された空気入りタイヤに関する。

トラックやバスに用いる重荷重用タイヤでは、重荷重条件でも耐久性が極端に悪くならないことが望まれている。しかし、重荷重条件下、ビード部においてリムクッションゴム部材の一部が剥離してビード部周りの部材にクラックが発生して故障する場合や、カーカス部材の巻き上げ部（ターンアップ部）がタイヤから剥離する場合がある。

これに対して、ビードフィラーの厚さを厚くして体積を増大させて、カーカス部材の巻き上げ部の剥離を抑制するビード部構造が採用される場合が多い。このビード部構造は、ビードフィラーの厚さを厚くするため、タイヤ重量が増加する。タイヤ重量の増加は、車両の総重量が増大する他、タイヤの転動中の発熱の増加、転がり抵抗の増加等点で好ましくない。

このような状況下、ビードフィラーの体積を大幅に低減して、カーカス部材の巻き上げ部を、カーカス部材のタイヤ内表面側に位置するカーカス本体部に接触させたビード構造を持つ重荷重用タイヤが知られている（特許文献１の図１参照）。

特許第２７２４２９１号公報

しかし、上記重荷重用タイヤでは、従来のタイヤと比較して、カーカス部材の巻き上げ部をタイヤ径方向外側に延ばして、カーカス本体部と接触させているため、より厳しい重荷重条件でサイド部からビード部が大きな歪を受けたとき、カーカス本体部と巻き上げ部との間の剥離が生じ易く、ビード部の耐久性が十分に維持できない場合がある。

そこで、本発明は、スチールコードからなるカーカス部材がビードコアにタイヤ幅方向内側から外側に巻き返された空気入りタイヤにおいて、ビード部の耐久性を維持しつつ、ビード部を軽量化することを目的とする。

本発明の態様は、スチールコードからなるカーカス部材と、ビードコアを有し、前記カーカス部材が前記ビードコアにタイヤ幅方向内側から外側に巻き返された空気入りタイヤである。
当該空気入りタイヤのビードコアから巻き返された、前記カーカス部材のタイヤ幅方向外側部分を巻き上げ部といい、前記カーカス部材がビードコアから巻き返される前の、前記巻き上げ部よりもタイヤ幅方向内側に位置する前記カーカス部材の部分を本体部というとき、
１００ｋＰａの空気圧の条件で正規リムに装着されたときのタイヤ断面において、
前記カーカス部材の前記巻き上げ部がビードコアから離れる点における、タイヤ幅方向に対する傾斜角度が８５度以上９０度以下であり、
前記巻き上げ部が前記ビードコアから離れる前記点から前記カーカス部材の端部に至る途中に、前記カーカス部材のタイヤ幅方向に対する傾斜角度が小さくなるように屈曲部が設けられ、前記屈曲部から前記端部に至る領域で、前記巻き上げ部は、前記カーカス部材の前記本体部から遠ざかるように設けられ、
前記カーカス部材のタイヤ幅方向最大位置と、前記ビードコアの中心からタイヤ幅方向外側に向かって１５ｍｍ離れた位置との間のタイヤ幅方向の領域にあり、かつ、タイヤ径方向において、前記タイヤ幅方向最大位置より内側にある前記カーカス部材の形状を下方形状というとき、
前記カーカス部材の前記下方形状を、前記タイヤ幅方向最大位置を通るタイヤ幅方向の直線上に中心が位置する円弧、あるいは、円弧と１つの直線で近似して、前記円弧の半径をＲ1とし、前記タイヤ幅方向最大幅位置よりタイヤ径方向外側にある前記カーカス部材の上方形状を、前記タイヤ幅方向最大位置を通るタイヤ幅方向の直線上に中心が位置する円弧で近似したときの半径をＲ2としたとき、比Ｒ１／Ｒ2が０．９５より大きく１．３より小さい。

その際、前記屈曲部に最も近い前記本体部の点における前記カーカス部材の接線と、前記カーカス部材の端部における接線との間の角度が３０〜７０度であり、前記カーカス部材の端部における接線のタイヤ幅方向に対する傾斜角度が、前記本体部の点における接線のタイヤ幅方向に対する傾斜角度に比べて小さい、ことが好ましい。

また、前記屈曲部は、前記ビードコアの中心からタイヤ幅方向外側に向かって、５〜１５ｍｍ離れたタイヤ幅方向の領域に位置する、ことが好ましい。

上述の態様の空気入りタイヤによれば、ビード部の耐久性を維持しつつ、ビード部を軽量化した空気入りタイヤを提供することができる。

本実施形態の重荷重用空気入りタイヤのセンターラインＣＬを中心として右半分のタイヤプロファイルを示したプロファイル断面図である。 図１に示すタイヤのビード部を詳細に説明する図である。 図１に示すタイヤのビード部を詳細に説明する図である。 図１に示すタイヤのカーカス部材の配置を詳細に説明する図である。 図１に示すタイヤのカーカス部材の配置を従来との対比で説明する図である。

以下、本発明の空気入りタイヤを詳細に説明する。
図１は、本発明の空気入りタイヤの一実施形態の重荷重用空気入りタイヤ（以降、タイヤという）１０のセンターラインＣＬを中心として右半分のタイヤプロファイルを示したプロファイル断面図である。図１に示すタイヤ１０のタイヤ断面は、１００ｋＰａの空気圧の条件で正規リムに装着されたときのものである。正規リムとは、ＪＡＴＭＡに規定される「標準リム」、ＴＲＡに規定される「Design Rim」、あるいはＥＴＲＴＯに規定される「Measuring Rim」をいう。
タイヤ１０の「重荷重用」とは、JATMA YEAR BOOK 2008（日本自動車タイヤ協会規格）のＣ章に定められるタイヤをいう。本実施形態は、重荷重用空気入りタイヤであるが、JATMA YEAR BOOK 2008（日本自動車タイヤ協会規格）のＡ章に定められる乗用車用タイヤあるいはＢ章に定められる小型トラック用タイヤであってもよい。

以下の説明において、タイヤ径方向とは、タイヤの回転軸（図示せず）と直交する方向をいい、タイヤ径方向内側とはタイヤ径方向において回転軸に向かう側、タイヤ径方向外側とはタイヤ径方向において回転軸から離れる側をいう。また、タイヤ幅方向とは、前記回転軸と平行な方向をいい、タイヤ幅方向内側とはタイヤ幅方向においてタイヤセンターラインに向かう側、タイヤ幅方向外側とはタイヤ幅方向においてタイヤセンターラインから離れる側をいう。また、タイヤ周方向とは、前記回転軸を中心軸としてトレッド面が回転する方向をいう。

タイヤ１０は、図１に示されるように、スチールベルト部材１２、カーカス部材１４、ビードコア１６を構造材として含み、トレッドゴム部材１８、サイドゴム部材２０、ビードフィラーゴム部材２２、インナーライナゴム部材２４、リムクッションゴム部材２６が配されている。この他に、タイヤ１０は、有機繊維あるいはスチールコードを有するビード補強材２８、ベルトエッジ補強材２９、ベルトエッジゴム部材３２等を有する。
タイヤ１０は、４枚のスチールベルト部材１２が積層されているが、４枚のスチールベルト部材１２に限定されない。例えば、３枚のスチールベルト部材が用いられてもよい。
これらの部材は公知の材料の部材が用いられる。

トレッドゴム部材１８は、タイヤ径方向の最も外側部分に形成されて走行時に路面と接触する。
サイドゴム部材２０は、タイヤ幅方向外側において、トレッドゴム部材１８と接し、タイヤ径方向内側の所定の位置まで設けられている。
サイドゴム部材２０のタイヤ径方向内側には、ビード部が設けられている。このビード部は、重荷重用空気入りタイヤのタイヤ赤道面の対称位置の２箇所に設けられており、リムのリムベース３３に嵌合する部位である。

ビード部には、カーカス部材１４と、ビードコア１６と、ビードフィラーゴム部材２２と、インナーライナゴム部材２４と、リムクッションゴム部材２６と、ビード補強材２８と、が設けられている。

カーカス部材１４は、スチールコードがゴム材で被覆されたもので、タイヤ周方向にトロイド状に掛け回され、かつスチールコードのタイヤ幅方向の端部がビードコア１６に対してタイヤ幅方向内側（ビードトウ側）からビードコア１６のタイヤ径方向内側を通ってタイヤ幅方向外側（ビードヒール側）に巻き返される。カーカス部材１４のスチールコードは、重荷重用空気入りタイヤのタイヤセンターラインＣＬに対して９０度の角度を有する。
カーカス部材１４は、ビード部において、ビードコア１６から巻き返された、カーカス部材１４のタイヤ幅方向外側部分を巻き上げ部１４ａといい、カーカス部材１４がビードコアから巻き返される前の、巻き上げ部１４ａに対してタイヤ幅方向内側に位置するカーカス部材１４の部分をカーカス本体部１４ｂという。このとき、１００ｋＰａの空気圧の条件で正規リムに装着されたときのタイヤ断面において、カーカス部材１４の巻き上げ部１４ａがビードコア１６から離れる点における、タイヤ幅方向に対する傾斜角度が８５度以上である。傾斜角度の上限は９０度である。さらに、巻き上げ部１４ａがビードコア１６と離れる点からカーカス部材１４の端部Ｅに至る途中に、カーカス部材１４のタイヤ幅方向に対する傾斜角度が小さくなるように屈曲部１４ｃが設けられている。屈曲部１４ｃから端部Ｅに至る領域で、巻き上げ部１４ａは、カーカス部材１４のカーカス本体部１４ｂから遠ざかるように設けられている。

ビードコア１６は、スチールワイヤであるビードワイヤを複数束ねてリング状に巻くことにより形成されている。
ビードフィラーゴム部材２２は、ビードコア１６のタイヤ径方向外側に設けられている。
インナーライナゴム部材２４は、タイヤ１０のビードトウ部近傍まで延びている。

リムクッションゴム部材２６は、カーカス部材１４の外周に配設されたゴム部材のうち、ビードコア１６に巻き返されたカーカス部材１４の外周であって、リムフランジ３４に接触し、リムベース３３の嵌合する部位に配設される。

図２は、カーカス部材１４の巻き上げ部１４ａをより詳しく説明する図である。
巻き上げ部１４ａは、ビードコア１６から点Ａで離れてタイヤ径方向外側に延びている。この点Ａにおける巻き上げ部１４ａの接線の、タイヤ幅方向に対する傾斜角度αが８５度以上９０度以下である。傾斜角度は、タイヤ幅方向外側に延びる直線と点Ａからタイヤ径方向外側に延びる巻き上げ部１４ａの接線との間の角度をいう。傾斜角度αは、好ましくは、８８度〜９０度、より好ましくは９０度である。
このように巻き上げ部１４ａの傾斜角度αを８５度以上とするのは、巻き上げ部１４ａが荷重負荷時にリムフランジ３４からせん断歪みを受け難くするためである。傾斜角度αが８５度より小さくなると、巻き上げ部１４ａは上記せん断歪みを受けやすくなる。

図３は、カーカス部材１４の巻き上げ部１４ａの屈曲部１４ｃをより詳しく説明する図である。屈曲部１４ｃは、点Ａから傾斜角度８５度以上でタイヤ径方向外側に延びて、傾斜角度を急激に変えた部分で、ビードコア１６の中心Ｏからタイヤ幅方向外側に向かって、５〜１５ｍｍ離れたタイヤ幅方向の領域Ｑに位置する。
領域Ｑに屈曲部１４ｃを設けることにより、負荷荷重により巻き上げ部１４ａが受ける曲げ変形が最も小さくなる、リムフランジ３４の直上の部分にカーカス部材１４の端Ｅを位置させることができる。また、領域Ｑに屈曲部１４ｃを設けることにより、後述する角度βを３０〜７０度、好ましくは３０〜６０度、より好ましくは４０〜５０度とすることができる。
巻き上げ部１４ａは屈曲部１４ｃから直線状に端Ｅに向かって延びる。その際、屈曲部１４ｃに最も近いカーカス本体部１４ｂの点Ｃにおけるカーカス部材１４の接線Ｎと、カーカス部材の端部Ｅにおける接線Ｍとの間の角度βが３０〜７０度である。このとき、接線Ｍのタイヤ幅方向に対する傾斜角度は接線Ｎに比べて小さい。点Ｃは、屈曲部１４ｃから最短距離に位置する。

このように、屈曲部１４ｃを設けて巻き上げ部１４ａの傾斜角度を変えるのは、荷重負荷時の端Ｅにおける接線Ｍをタイヤ幅方向に向けることにより、タイヤ径方向外側から端Ｅに作用する圧縮歪みを受け難くするためである。屈曲部１４ｃは、せん断歪みを大きく与えるリムフランジ３４からタイヤ径方向において十分に離れているので、屈曲部１４ｃにおいてタイヤは場方向に対する傾斜角度を小さくしてもせん断歪み受けることは少ない。角度βが３０度より小さい場合、圧縮歪みを緩和する効果が小さく、角度βが７０度より大きい場合、巻き上げ部１４ａが負荷荷重による大きな曲げ変形に起因した歪を受け易くなる。

図４は、カーカス部材１４の配置位置をより詳しく説明する図である。
カーカス部材１４のタイヤ幅方向最大位置Ｄと、ビードコア１６の中心Ｏからタイヤ幅方向外側に向かって１５ｍｍ離れた位置との間のタイヤ幅方向の領域Ｐにあり、かつ、タイヤ径方向において、タイヤ幅方向最大位置Ｄより内側にあるカーカス部材１４の形状を下方形状という。このとき、カーカス部材１４の下方形状を、タイヤ幅方向最大位置Ｄを通るタイヤ幅方向の直線Ｈ上に中心が位置する円弧Ｓで近似して、円弧Ｓの半径をＲ1とする。タイヤ幅方向最大幅位置よりタイヤ径方向外側にあるカーカス部材１４の上方形状を円弧Ｔで近似したときの半径をＲ2とする。このとき、比Ｒ１／Ｒ2が０．９５より大きく１．３より小さい。

このように、カーカス部材１４の下方形状（曲率）を、上方形状（曲率）に近づけることにより、タイヤ１０のカーカス形状を、タイヤ空洞領域に空気を充填したときにカーカス部材１４が変位することなく力が均衡する自然平衡形状に近づけることができる。したがって、空気の充填によって巻き上げ部１４ａおよびカーカス本体部１４ｂの変形を小さくすることができるので、空気圧の充填によって端Ｅが受ける圧縮歪み自体も小さくなる。このため、端Ｅが受ける圧縮歪みは小さくなり、ビード部の耐久性は向上する。
比Ｒ1／Ｒ2が０．９５以下である場合、カーカス部材１４の通る位置がタイヤ空洞領域側に大きく移動し、図５に示すように、従来のタイヤのカーカス部材の形状（図５中の点線の形状）に近づくため、ビードフィラーゴム部材２２は厚くなる。このため、ビードフィラーゴム部材２２の体積増加分重量が増加する。一方、比Ｒ1／Ｒ2が１．３以上である場合、カーカス部材１４の下方形状の曲率半径は大きくなり、ビードコア１６に至る直前で急激にタイヤ幅方向内側に向かって曲がる形状になり、ビード部の耐久性の点で好ましくない。
なお、上記実施形態では、カーカス部材１４の下方形状を、円弧Ｓで近似したが、円弧Ｓと直線で近似したときの円弧Ｓの半径をＲ1とすることもできる。

（実施例）
本実施形態の空気入りタイヤの効果を調べるために、タイヤを作製してビード部の耐久性の効果を調べた。作製したタイヤのサイズは１１Ｒ２２．５である。タイヤは、正規リムにリム組みし、正規空気圧の７５％、および正規荷重の２倍の条件で、走行速度４９ｋｍ／時で、室内ドラム上を走行させた。正規空気圧とは、ＪＡＴＭＡに規定される「最高空気圧」、ＴＲＡに規定される「TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES」の最大値、あるいはＥＴＲＴＯに規定される「INFLATION PRESSURES」をいう。正規荷重とは、ＪＡＴＡＭＡに規定される「最大負荷能力」、ＴＲＡに規定される「TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES」の最大値、あるいはＥＴＲＴＯに規定される「LOAD CAPACITY」をいう。

ビード部の耐久性（ビード耐久性）の評価として、タイヤがビード部周りの故障が発生するまでの走行距離を測った。測った走行距離を、従来例の走行距離を１００として指数化した。指数は、値が大きいほど、走行距離が長く、ビード耐久性が優れていることを示す。

（実施例１，２、比較例１、従来例１，２）
５種類のタイヤを作製してタイヤのビード耐久性およびタイヤ重量を調べた。
実施例１，２は、図１に示すビード構造を採用した。実施例１は、傾斜角度αを９０度とし、実施例２は、傾斜角度αを８５度とした。比較例１は、屈曲部１４ｃの傾斜角度αが８０度である。また、実施例１，２は、いずれも比Ｒ１／Ｒ2が０．９５より大きく１．３より小さい。
従来例１は、屈曲部が無く、ビードフィラーゴム部材の最大厚さが１６ｍｍであり、従来例２は、屈曲部が無く、ビードフィラーゴム部材の最大厚さが１０ｍｍである。従来例３は、上記特許文献１に記載のタイヤのビード部の構成を採用した。すなわち、従来例３では、巻き上げ部がカーカス本体部に接触する形態である。

下記表１には、実施例１，２、比較例１、従来例１，２の仕様とその評価結果が示されている。表１では、タイヤ重量も指数で示している。指数の値が大きいほど軽量化されていることを示す。表１中のビード耐久性は、実施例１対比指数が８５以上であれば実用上問題なく用いられる。

表１より明らかなように、屈曲部１４ｃを有し、傾斜角度αが８５度以上である実施例１，２は、傾斜角度αが８０度の比較例１に比べて、ビード耐久性が高い。実施例２は、従来例１に比べてビード耐久性が低いが、この程度の低減は、実用上許容レベルである。これに対して、実施例１，２は、従来例１〜３に対して軽量化されている。
これより、屈曲部１４ｃを有し、傾斜角度が８５度以上９０度以下であることが、ビード部の耐久性を維持しつつ、ビード部を軽量化した空気入りタイヤにとって必要である。

（実施例３〜６）
次に、図３に示す角度βを変化させたタイヤを作製した。
実施例３は角度βを３０度、実施例４は角度βを２５度、実施例５は角度を７０度、実施例６は角度βを７５度とした。また、実施例３〜６は、いずれも比Ｒ１／Ｒ2が０．９５より大きく１．３より小さい。
評価は、実施例１，２、比較例１、従来例１，２と同様にビード耐久性およびタイヤ重量を用いた。評価における指数は、いずれも上記実施例１を１００とした値である。

表２から、角度βが３０度以上７０度以下である実施例３，５が、実施例４，６に対してビード耐久性が優れていることから、角度βが３０度以上７０度以下であることが、ビード耐久性の点で好ましいことがわかる。

以上、本発明の空気入りタイヤについて詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。

１０ 重荷重用タイヤ
１２ スチールベルト部材
１４ カーカス部材
１４ａ 巻き上げ部
１４ｂ カーカス本体部
１４ｃ 屈曲部
１６ ビードコア
１８ トレッドゴム部材
２０ サイドゴム部材
２２ ビードフィラーゴム部材
２４ インナーライナゴム部材
２６ リムクッションゴム部材
２８ ビード補強材
２９ ベルトエッジ補強材
３２ ベルトエッジゴム部材
３３ リムベース
３４ リムフランジ

Claims (3)

1. スチールコードからなるカーカス部材と、ビードコアを有し、前記カーカス部材が前記ビードコアにタイヤ幅方向内側から外側に巻き返された空気入りタイヤであって、
   ビードコアから巻き返された、前記カーカス部材のタイヤ幅方向外側部分を巻き上げ部といい、前記カーカス部材がビードコアから巻き返される前の、前記巻き上げ部よりもタイヤ幅方向内側に位置する前記カーカス部材の部分を本体部というとき、
   １００ｋＰａの空気圧の条件で正規リムに装着されたときのタイヤ断面において、
   前記カーカス部材の前記巻き上げ部がビードコアから離れる点における、タイヤ幅方向に対する傾斜角度が８５度以上９０度以下であり、
   前記巻き上げ部が前記ビードコアから離れる前記点から前記カーカス部材の端部に至る途中に、前記カーカス部材のタイヤ幅方向に対する傾斜角度が小さくなるように屈曲部が設けられ、前記屈曲部から前記端部に至る領域で、前記巻き上げ部は、前記カーカス部材の前記本体部から遠ざかるように設けられ、
   前記カーカス部材のタイヤ幅方向最大位置と、前記ビードコアの中心からタイヤ幅方向外側に向かって１５ｍｍ離れた位置との間のタイヤ幅方向の領域にあり、かつ、タイヤ径方向において、前記タイヤ幅方向最大位置より内側にある前記カーカス部材の形状を下方形状というとき、
   前記カーカス部材の前記下方形状を、前記タイヤ幅方向最大位置を通るタイヤ幅方向の直線上に中心が位置する円弧、あるいは、円弧と１つの直線で近似して、前記円弧の半径をＲ1とし、前記タイヤ幅方向最大幅位置よりタイヤ径方向外側にある前記カーカス部材の上方形状を、前記タイヤ幅方向最大位置を通るタイヤ幅方向の直線上に中心が位置する円弧で近似したときの半径をＲ2としたとき、比Ｒ１／Ｒ2が０．９５より大きく１．３より小さい、ことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記屈曲部に最も近い前記本体部の点における前記カーカス部材の接線と、前記カーカス部材の端部における接線との間の角度が３０〜７０度であり、前記カーカス部材の端部における接線のタイヤ幅方向に対する傾斜角度が、前記本体部の点における接線のタイヤ幅方向に対する傾斜角度に比べて小さい、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記屈曲部は、前記ビードコアの中心からタイヤ幅方向外側に向かって、５〜１５ｍｍ離れたタイヤ幅方向の領域に位置する、請求項１または２に記載の空気入りタイヤ。