JP5670143B2 - ソリッドタイヤ - Google Patents

Description

本発明はソリッドタイヤ（以下、単に「タイヤ」とも称する）に関し、詳しくは、産業車輌に用いられるニューマチック型ソリッドタイヤに関する。

一般にソリッドタイヤは、フォークリフト等の産業車輌に適用されるため、その使用環境上、重荷重等のシビアな入力条件下で使用されることが多い。特に近年では、社会情勢より、環境面の配慮と合わせて生産効率化の推進が企業にとって不可欠となっている中で、構内運搬業については、荷役負荷の過多や車輌の減少による１台あたりの稼働率の増大、管理作業（メンテナンス）の省略等により、タイヤに対する負担が増大する傾向にある。

このような環境下におけるソリッドタイヤ使用時の固有問題として、過大な外的入力（トラクション、ブレーキ、サイドフォース等）を受けた際に、リム滑りが発生することが挙げられる。リム滑りが発生すると、操縦安定性が低下して、安全性の問題に至る可能性がある。さらにリム滑りが進行すると、タイヤ故障の原因となることで、経済性（ライフ不足）や、耐久面による安全性にも悪影響を及ぼすことになる。

ソリッドタイヤの耐リム滑り性を向上させる手段としては、従来、以下のような技術が知られている。（１）タイヤベース部の形状とリム形状とが重なる領域（締め代）を大きく設定する。（２）タイヤベース層内に、ナイロン等の有機繊維とコーティングゴムとで構成される短繊維混入ゴムを配置する。（３）タイヤベース層内に、有機繊維コード層を周方向に積層配置する。（４）タイヤベース層内に、スチールのビードまたはベルトからなる補強材を配置する。

上述のように、タイヤの形状および構造を改良することで、耐リム滑り性を向上させることは可能である。しかし、この場合、一方ではリム組み性や耐久性等の他の性能品質を損なう可能性があり、これら背反事項との両立が必要となる。また、構造面での有効な改良手法として、上記（４）のようにタイヤベース層内に補強材を配置して、リム嵌合圧を高める方法があるが、この方法は製造面での問題を伴う可能性が高く、製造品質（外観不良）を考慮する必要があった。特に、タイヤ幅方向に連続するベルトを設けた場合には、図４（ｃ）に示すように、タイヤの製造過程においてベルト２１が波打ってしまい、結果としてリム嵌合圧が低下してしまうという懸念があり、ビードを配置した場合には、偏芯やタイヤ断面内の位置のばらつきが大きいという不具合があった。一方で、タイヤ幅方向において部分的に補強材を配置する方法では、補強材を配置した部位のリム嵌合圧は高まるものの、補強材が配置されていない部位のリム嵌合圧は低下する傾向となり、タイヤ幅方向における圧力分布が不均一になるという難点があった。

耐リム滑り性の改良に係る技術として、例えば、特許文献１には、ベース部に複数本の環状補強材をタイヤ軸方向に平行に並べるように埋設し、この環状補強材を、ベース部を構成するゴムよりも高い硬度を有するゴムで構成される環状ゴムを芯部とし、環状ゴムの外側に複数本の引揃えられた繊維コードをゴム引きしたテープ状のストリップ材を周方向に沿って螺旋状に巻き付けるように構成したニューマチック形クッションタイヤが開示されている。また、特許文献２には、ベースゴム層を短繊維コードを含むゴム組成物からなる環状ゴム層とし、このベースゴム層内に、タイヤ周方向に対し−１０°〜＋１０°の角度で並置されたスチールコードをゴムで被覆してなるリボン状スチールコード層をタイヤ周方向に周回したニューマチック型ソリッドタイヤが開示されている。

特開２００７−２１６９０５号公報（特許請求の範囲等） 特開２００２−１４４８１０号公報（特許請求の範囲等）

上述のように、従来は、リム滑りを抑制する手法として、タイヤベース層のゴム物性およびゲージ、または、タイヤベース部の形状を変更することで対応してきたが、このような手法では充分なリム滑り抑制効果が得られるものではなく、タイヤとリムとの拘束力を高めるために、タイヤベース層にスチール補強材を配置する構造が、現在では一般的になっている。

しかしながら、補強材を配置する構造は製造上の問題が大きく、特許文献１に記載された技術においても、タイヤ製造過程において、特にセンター部付近に配置される環状補強材の位置が変動する場合が多く、安定した性能が確保できないという問題があった。また、特許文献２に記載された技術によれば、一定の耐リム滑り性向上効果が得られるが、この技術も、タイヤ幅方向におけるリム嵌合圧の均一性の点では、未だ不十分なものであった。

そこで本発明の目的は、他性能を損なうことなく、タイヤ幅方向におけるリム嵌合圧をより均一化して、過大入力等のシビアな使用条件下においてもタイヤとリムとの接触圧を保持して耐リム滑り性を向上するとともに、品質の向上と製造品質との両立を図ったソリッドタイヤを提供することにある。

本発明者は鋭意検討した結果、タイヤ内に、補強材を、タイヤ幅方向に離間させて配置するとともに、タイヤセンター部において、内径側のタイヤ外形に突出部を設けることで、タイヤ幅方向におけるリム嵌合圧をより均一化することが可能となることを見出して、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明のソリッドタイヤは、タイヤ幅方向に離間して、かつ、タイヤ赤道面を中心として左右対称に、補強材が配置されるとともに、タイヤ径方向内側のタイヤ外形が、ビードヒール部からテーパー部およびタイヤ軸方向に平行な平坦部を経て、該補強材のタイヤ幅方向内側端よりタイヤ赤道面側において、タイヤ径方向内方に突出する突出部を有し、
タイヤ幅方向における前記補強材間の距離が、ビード幅の１８〜３０％であり、
ビード幅をＢＷ、平坦部および突出部を合わせた部分のタイヤ幅方向の半幅をｂｗ１とし、突出部のタイヤ幅方向の半幅をｂｗ２とするとき、
ｂｗ１＝ＢＷ／２×（０．３〜０．７）
ｂｗ２＝ｂｗ１×（０．２〜０．８）
の関係を満たすことを特徴とするものである。

本発明においては、前記補強材として、スチールコードをゴム被覆してなるスチールベルトまたはスチールビードを好適に用いることができる。

本発明によれば、上記構成としたことで、他性能を損なうことなく、タイヤ幅方向におけるリム嵌合圧をより均一化して、過大入力等のシビアな使用条件下においてもタイヤとリムとの接触圧を保持して耐リム滑り性を向上するとともに、品質の向上と製造品質との両立を図ったソリッドタイヤを実現することが可能となった。

本発明のソリッドタイヤの一例に係る幅方向断面図である。 リム嵌合圧の分布を示す説明図である。 （ａ），（ｂ）は、突出部の形状の例を示す幅方向部分断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、従来のソリッドタイヤの構造の例を示す幅方向断面図である。 本発明のソリッドタイヤの他の例に係る幅方向断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１に、本発明のソリッドタイヤの一例の幅方向断面図を示す。図示するように、本発明のソリッドタイヤにおいては、タイヤ幅方向に離間して、かつ、タイヤ赤道面を中心として左右対称に、補強材１が配置されるとともに、タイヤ径方向内側のタイヤ外形が、補強材１のタイヤ幅方向内側端よりタイヤ赤道面側において、タイヤ径方向内方に突出する突出部１１を有している。

このように、タイヤ周方向に配設される補強材１を、タイヤ幅方向に離間して設けるとともに、この補強材１の間、すなわち、補強材１の配置されていないタイヤセンター部近傍の領域に、タイヤ内径側に突出する突出部１１（締め代）を設けたことで、補強材１が配置されていない部位の接触圧を、この突出部１１により高めることができる。これにより、タイヤ幅方向におけるタイヤベース部の圧力分布を均一化して、全体としてリム嵌合圧を高めることで、リム滑り性をより向上させることが可能となった。図２に、リム嵌合圧の分布を示す説明図を示す。図中、符号Ａが本発明を適用した場合、符号Ｂが補強材を配置しない場合、符号Ｃが幅方向に連続するフラットベルトの場合、符号Ｄがベルトまたはビードを離間配置した場合の、それぞれにおけるリム嵌合圧分布を示す。

また、リムと嵌合するタイヤのベース部に、突出部を有しないフラット形状を採用した場合、タイヤ加硫時のゴム流れがスムーズに進まず、外観不良となる場合がある。特に、補強材を離間配置した場合、このような現象を増長させる傾向があるが、本発明によれば、上記突出部を設けることで、ベース部のフラット形状に段差を形成することができ、この外観不良の問題をも解消することができる。さらに、加硫時の生タイヤの配置状態も安定させることができるので、偏芯による周上不均一の問題の発生を防止する効果も得られるものである。

本発明において、補強材１としては、スチールコードをゴム被覆してなるスチールベルトまたはスチールビードを好適に用いることができる。具体的には例えば、スチールベルトとしては、タイヤ周方向に対し−３０°〜＋３０°の角度で並置されたスチールコードをゴムで被覆してなるゴム引き層を、タイヤ周方向に周回して、少なくとも１層、例えば、２〜６層にて積層配置して用いることができる。また、補強材としてスチールビードを用いる場合には、例えば、図５に示すような構成とすることができる。図示する例では、４個のスチールビード１Ａを、２個ずつタイヤ幅方向に離間して配置している。ここで、タイヤ幅方向における補強材１間の距離ｓは、好適には、ビード幅ＢＷの８〜３０％とする。この距離が短すぎると、補強層周りに歪が集中することで耐久面の懸念が生じ、長すぎると、リムベースの圧力不均一から嵌合圧不足が生じ、いずれにおいても本発明の所期の効果が得られない。

また、ビードヒール部１２から補強材１の高さ方向中心位置までの高さｈ３は、Ｈ×（０．０５〜０．４５）とすることが好ましい。さらに、補強材１の幅は、その配置箇所におけるタイヤ幅の０．１０倍以上０．８０倍以下であることが好ましく、好ましくは５〜６０ｍｍ、より好ましくは１５〜５０ｍｍの範囲である。かかる範囲内において、タイヤサイズ等に応じ適宜最適な幅を選定することで、他の諸性能を阻害することなく良好なタガ効果を得ることができる。

また、本発明において突出部１１は、補強材１のタイヤ幅方向内側端よりタイヤ赤道面側において、タイヤ径方向内方に突出して設けるものであればよく、その寸法や形状については、目的とするリム嵌合圧に応じて適宜設定すればよく、特に制限はない。例えば、突出部１１の形状は、図１および図３（ａ）に示すような断面三角形状のほか、図３（ｂ）に示すような断面台形状としてもよい。また、図１ないし図３において、屈曲点について面取りＲ仕上げを行った形状としてもよい。

本発明においてタイヤ外形は、特には、図１に示すように、タイヤ径方向内側のタイヤ外形が、ビードヒール部１２からテーパー部１３およびタイヤ軸方向に平行な平坦部１４を経て、突出部１１を有するものとすることが好ましい。このような形状とすることで、リムベースとの圧力均一化により嵌合力が向上するとのメリットが得られる。この場合、好適には、平坦部１４および突出部１１を合わせた部分のタイヤ幅方向の半幅ｂｗ１をＢＷ／２×（０．３〜０．７）、突出部１１のタイヤ幅方向の半幅ｂｗ２をｂｗ１×（０．２〜０．８）の範囲でそれぞれ設定する。また、ビードヒール部の内径をＢＨとしたとき、好適には、平坦部１４の内径ｈ１をＢＨ×（０．９４〜０．９７）、突出部１１のタイヤ内方端の内径ｈ２をｈ１×（０．９５〜０．９９）の範囲でそれぞれ設定する。なお、図中の符号Ｈは、ビードヒール部１２を基準としたタイヤ径方向のタイヤ高さを示し、符号ｂｗ０は、ビード幅ＢＷの半幅を示す。

本発明のソリッドタイヤにおいては、上記補強材１および突出部１１に係る以外の点については、特に制限されるものではなく、常法に従い適宜構成することが可能である。例えば、ソリッドタイヤは、通常、リムに取付けられるタイヤベース部を構成する環状のベースゴム層と、その半径方向外側に配設されたトレッドゴム層とを具備する。

このうちトレッドゴム層は、１種のゴム組成物からなるものとすることもでき、また、耐カット性および耐摩耗性に優れたゴムからなるトップゴムと、その内側に配置されたクッション性等に優れたミドルゴムとの２層構造として、車両の乗心地性能等の改善を図ることもできる。

ミドルゴムとしては、ＪＩＳ−Ａ硬度４０〜６５度の軟質ゴムを用いることができ、このミドルゴムの厚さは、例えば、タイヤ径方向のタイヤ高さＨの２５〜５０％の範囲とすることができる。また、トップゴムとしては、ＪＩＳ−Ａ硬度が６０〜７５度程度で、かつ、耐摩耗性および耐カット性に優れたゴム組成物を好適に用いることができる。ＪＩＳ−Ａ硬度が６０度未満になると、耐カット性および耐摩耗性に劣り、一方、ＪＩＳ−Ａ硬度７５度を超えると、グリップ性能が低下する。なお、トップゴムやミドルゴムに用いるゴム組成物の配合系は、特に制限されるべきものではなく、従来同様の目的で使用されている既知の配合系を適宜選択することができる。

ベースゴム層は、タイヤをリム組みしたときのビードベースラインからの高さを、リムフランジのビードベースラインからの高さよりも高くして、タイヤ径方向のタイヤ高さＨの３０〜７０％の範囲内で形成することが好ましい。また、ベースゴム層には、ナイロン等のポリアミドやポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のポリエステルなどの有機繊維コードを短く、好ましくは２０〜８０ｍｍ程度にて切断してなる短繊維コードを、２０〜７０質量％にて混入した補強ゴムを好適に使用することができ、これにより、初期におけるベースゴム層の硬度を高めることができる。

また、本発明においては、補強材１の被覆ゴムの１００％伸長時の弾性率が２．０〜８．０Ｎ／ｃｍ^２であることが好ましく、かかる範囲の弾性率が得られるように、ゴム組成物の配合内容を常法に従い適宜選定することが望ましい。さらに、補強材１に用いるスチールコード１本当たりの強力は５００〜２０００Ｎの範囲内であることが好ましく、かかる範囲内の強力を有するスチールコードであれば、その撚り構造は特に制限されるべきものではなく、ゴム補強用として従来より知られている撚り構造の中から適宜採用することができる。さらにまた、本発明においては、所期の目的を達成する上で、配置された補強材１を構成するスチールコードのタイヤ１本当たりの総強力が５００００〜１８００００Ｎとなるように、スチールコードの打込み数および積層数を設定することが望ましい。

以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
（実施例１〜４）
図１に示すタイヤサイズ２５０−１５のソリッドタイヤを、下記表１中に示す条件にて作製した。このソリッドタイヤのタイヤ内には、タイヤ幅方向に離間して、かつ、タイヤ赤道面を中心として左右対称に、２層のスチールベルトが配置され、タイヤ径方向内側のタイヤ外形は、補強材１のタイヤ幅方向内側端よりタイヤ赤道面側において、タイヤ径方向内方に突出する突出部１１を有していた。

スチールベルトは、タイヤ周方向に対し２０°の角度で並置されたスチールコードをゴムで被覆してなるゴム引き層からなるものとし、その配置幅は４０ｍｍ、ビードヒール部１２から補強材１の高さ方向中心位置までの高さｈ３はＨ×０．０９とした。また、タイヤ幅方向における補強材１間の距離は、ビード幅ＢＷの３０％とした。なお、使用したスチールコード１本あたりの強力 は９０２Ｎであり、タイヤ１本あたりの総強力は１０５，３５０Ｎであった。

（従来例１〜４）
突出部を有しない以外は実施例と同構造にて、図４（ａ）に示すタイヤサイズ２５０−１５のソリッドタイヤを作製した。

（リム滑り量）
作製したタイヤをフォークリフトに装着して、下記表中に示す試験条件に従い、それぞれリム滑り量を評価した。具体的には、実際にリム滑りが発生する条件下において、リムとタイヤとの接触部（フランジ上部）にタイヤとリムとが一直線になるようにタイヤ径方向の線を走行前に付けておき、各表中に示す走行期間の後にその擦れ量を測定して、リム滑り量とした。その結果を、下記の表中に併せて示す。

上記表中に示すように、補強材に加えて突出部を設けた各実施例の供試タイヤにおいては、補強材のみを設けた従来例のタイヤと比較して、いずれも大幅にリム滑り量が低減しており、耐リム滑り性が向上していることが明らかである。

（実施例５および従来例５〜８）
上記実施例１等において作製したタイヤサイズ２５０−１５のソリッドタイヤを、リム組み後、３．５トンフォークリフトのフロント荷重輪に装着し、実車テストを実施した。また、比較のために、突出部を形成せず、下記表中に示す条件に従い補強材の配置条件を変えた以外は実施例５と同様にして作製した各従来例のタイヤについても、同様に評価を行った。なお、図４（ｂ）中の符号２２は、スチールビードを示す。

（リム滑り量）
実際にリム滑りが発生する条件下において、リムとタイヤとの接触部（フランジ上部）にタイヤとリムとが一直線になるようにタイヤ径方向の線を走行前に付けておき、１ヶ月後にその擦れ量を測定して、リム滑り量とした。リム滑り量が１０ｍｍ未満の場合を◎、リム滑り量が１０ｍｍ以上１００ｍｍ未満の場合を○、リム滑り量が１００ｍｍ以上２００ｍｍ未満の場合を△、リム滑り量が２００ｍｍ以上の場合を×とした。

（リム組み性）
リム組みに要する時間を測定して、リム組み性の指標とした。所要時間が１０分以下の場合を◎、所要時間が１０分を超え１５分以下の場合を○、所要時間が１５分を超え２０分以下の場合を△、所要時間が２０分を超える場合を×とした。

（リムフィット性）
リム組みの際のリムに対するタイヤの偏芯Ｐ−Ｐ値（ｍｍ）を求め、リムフィット性の指標とした。偏芯Ｐ−Ｐ値が２．０ｍｍ以下の場合を◎、偏芯Ｐ−Ｐ値が２．０ｍｍを超え２．５ｍｍ以下の場合を○、偏芯Ｐ−Ｐ値が２．５ｍｍを超え３．０ｍｍ以下の場合を△、偏芯Ｐ−Ｐ値が３．０ｍｍを超える場合を×とした。ここで、実車での乗り心地性評価において、振動問題が発生しない偏心値の上限は３ｍｍであることが確認されている。

（耐久性）
最大時速を１５ｋｍに制限しながら一日約６〜７時間だけフォークリフトを連続運転して、紙ロールを搬送した。このような運転を約９ヶ月行った後に、各供試タイヤを解剖し、いずれかの部位において亀裂が発生しているか否かを調べた。亀裂発生の兆候がまったくない場合を◎、亀裂発生の兆候があるがその長さが２ｍｍ以下である場合を○、亀裂長さが２〜５ｍｍである場合を△、５ｍｍ以上である場合を×とした。
これらの結果を、下記の表中に併せて示す。

上記表中に示すように、補強材に加えて突出部を設けた実施例の供試タイヤにおいては、突出部を有しない各従来例のタイヤと比較して、リム組み性、リムフィット性および耐久性をいずれも損なうことなく、耐リム滑り性が向上されていることが明らかである。

１ 補強材
１Ａ スチールビード
１１ 突出部
１２ ビードヒール部
１３ テーパー部
１４ 平坦部
２１ ベルト
２２ スチールビード

Claims (2)

1. タイヤ幅方向に離間して、かつ、タイヤ赤道面を中心として左右対称に、補強材が配置されるとともに、タイヤ径方向内側のタイヤ外形が、ビードヒール部からテーパー部およびタイヤ軸方向に平行な平坦部を経て、該補強材のタイヤ幅方向内側端よりタイヤ赤道面側において、タイヤ径方向内方に突出する突出部を有し、
   タイヤ幅方向における前記補強材間の距離が、ビード幅の１８〜３０％であり、
   ビード幅をＢＷ、平坦部および突出部を合わせた部分のタイヤ幅方向の半幅をｂｗ１とし、突出部のタイヤ幅方向の半幅をｂｗ２とするとき、
   ｂｗ１＝ＢＷ／２×（０．３〜０．７）
   ｂｗ２＝ｂｗ１×（０．２〜０．８）
   の関係を満たすことを特徴とするソリッドタイヤ。
2. 前記補強材が、スチールコードをゴム被覆してなるスチールベルトまたはスチールビードである請求項１記載のソリッドタイヤ。

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