JP5670148B2 - 重荷重用空気入りタイヤ - Google Patents

Description

この発明は、トラック、バス、建設車両等の重車両に用いて好適な重荷重用空気入りタイヤに関するものであり、とくには、ラジアル構造を可とするカーカスの折り返し部の端部へのセパレーションの発生を抑制して、ビード部の耐久性を向上させる技術を提案するものである。

不整地走行等に伴って衝撃荷重が入力される場合もあるこの種のタイヤにおいて、タイヤの軽量化および、より優れた生産性の実現を可能として、カーカスの折り返し部への剥離等の発生を防止する従来技術としては、出願人の先願に係る特許文献１に開示されたものがある。

この重荷重用空気入りラジアルタイヤは、最高空気圧を充てんして最大負荷能力荷重を負荷したタイヤで、硬質ゴムチェーファが、リムのフランジとの離反位置からタイヤ半径方向内側に向け延びる部分でリムのフランジと接触し、離反位置からタイヤ半径方向外側に向け延びる部分でサイドウォールゴムの内側に位置し、負荷解放の最高空気圧充てん下にて、カーカスの折り返し部はリムのフランジを超える高さを有し、少なくとも、フランジ高さ位置よりタイヤ半径方向外側に延びる折り返し部と硬質ゴムチェーファとの間に、ゴムチェーファに比しより小さい１００％モジュラスを有する軟質の応力緩和ゴム層を介在させるとするものである。

この空気入りラジアルタイヤは、タイヤのビード部領域のうち、前記離反位置から半径方向外側領域には駆動・制動に伴うトルクの作用により剪断変形が生じ、この剪断変形はビード部の外側表面から内部に向かい伝搬することになるため、離反位置より半径方向外側では、優れた耐屈曲疲労性を必要とし、それ故、軟質ゴムとすることが必要なサイドウォールゴムの内側に、硬質で、高い１００％モジュラスをもつゴムチェーファを配置することにより、まず剪断変形は、それに対し元来高い耐久性をもつ軟質のサイドウォールゴムで多くが吸収される一方、変形に対し高い抵抗力をもつゴムチェーファにより内部への伝搬の多くが阻止されることになり、そして最後に、少なくともリムのフランジの高さに相当する位置、すなわち、前記離反位置より僅か半径方向内側に寄った位置より半径方向外側で、ゴムチェーファとカーカス折り返し部との間に軟質で、１００％モジュラスがゴムチェーファより小さい応力緩和ゴム層を配置することで、大きな剛性段差を形成するカーカスの折り返し部終端縁近傍に作用する、剪断変形に基づく剪断歪・剪断応力は大幅に緩和され、その結果、従来のビード部補強コード層のワイヤーチェーファやナイロンチェーファを用いずとも、前記折り返し部終端縁からの亀裂の発生と、その進展になるセパレーションの発生とを抑制することができ、ビード部のすぐれた耐久性を確保することができるとするものである。

特開平１０−２１１８０６号公報

この発明は、出願人の先願に係る前記重荷重用空気入りラジアルタイヤを改良したものであり、カーカスの折り返し部の端部へのセパレーションの発生をより効果的に防止して、ビード部の耐久性のより一層向上させた重荷重用空気入りタイヤを提供するものである。

この発明の重荷重用空気入りタイヤは、一枚以上のカーカスプライからなる、ラジアル構造を可とするカーカスの、ビードコア間にトロイダルに延びる本体部と、ビードコアの周りでタイヤ幅方向の内側から外側に向けて巻上げた折り返し部との間に、ビードコアに隣接する位置からカーカスの本体部に沿って半径方向外方に延びて、厚みが次第に減少する、軟硬二種類のゴムからなるスティフナゴムを配設するとともに、該スティフナゴムの、カーカスの折り返し部に沿う部分を、スティフナゴムの残部に比して軟質のゴム材料で形成し、カーカスの折り返し部の、タイヤ幅方向の外側にゴムチェーファを配設してなるものであって、カーカスの折り返し部のタイヤ幅方向の外側に隣接させて、カーカスの折り返し部の終端の最外側隅を、半径方向の内外にわたって覆う応力緩和ゴムを設けるとともに、該応力緩和ゴムと、ゴムチェーファとの間に補強ゴムを配設し、ゴムチェーファと、スティフィナゴムの軟質のゴム材料と、応力緩和ゴムと、補強ゴムとのそれぞれの、ＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠した、室温（２５℃）下での１００％モジュラスの相対関係を、 ゴムチェーファ＞応力緩和ゴム＞補強ゴム＞スティフナゴムの軟質のゴム材料
とし、補強ゴムを、適用リムに組付けて最高空気圧を充填したタイヤ姿勢で、ゴムチェーファの半径方向外方端と、タイヤ外側面のリムフランジからの離反点との間の半径方向の領域内に配設し、適用リムに組付けて最高空気圧を充填したタイヤ姿勢の下での、タイヤ幅方向の断面内で、カーカスの折り返し部終端の最外側隅から、タイヤ外側輪郭線に下した法線上での、応力緩和ゴムからタイヤ外側輪郭線までの距離と等しい距離を、その法線と直交する向きにビードコア側へととるとともに、その等距離位置を通る、前記法線と平行な線分上でのゴムチェーファの厚みを、カーカスの折り返し部からタイヤ外側輪郭線までの厚みに対し、４０〜７０％の範囲としてなるにある。

ここでたとえば、上記の１００％モジュラスは、ゴムチェーファで３．２〜
７．２ＭＰａ、応力緩和ゴムで３〜５ＭＰａ、補強ゴムで２〜３ＭＰａそして、ステフィナゴムの軟質のゴム材料で１．５〜３．５ＭＰａとすることができる。

ここで好ましくは、補強ゴムの厚みを、適用リムに組付けて最高空気圧を充填したタイヤ姿勢の下での、タイヤ幅方向の断面内で、カーカスの折り返し部終端の最外側隅から、タイヤ外側輪郭線に下した法線上で最大とする。

ここにおいて、適用リムおよび、最高空気圧のそれぞれは、ＪＡＴＭＡ ＹＥＡＲＢＯＯＫ（２０１０年版）が記載する用語の定義に従うものであり、適用リムとは、タイヤの種類、サイズ、プライレーティングなどに関連して、このＹＥＡＲ ＢＯＯＫが定めるものであり、最高空気圧とは、同じくＹＥＡＲ ＢＯＯＫが記載する、「タイヤの空気圧−負荷能力対応表」に記載された太字の負荷能力値（最大負荷能力)（ただし単輪（Ｓ）と複輪（Ｄ）とが併記されているときは単輪（Ｓ）の値を採用する）に対応する空気圧である。

そしてこれらのいずれの場合にあっても、補強ゴムは、前記法線と直交する内外方向に測って、５ｍｍ以上の距離にわたって配設することが好ましい。

ところで、前記法線上での、応力緩和ゴムおよび補強ゴムの両者の厚みは、応力緩和ゴム、補強ゴムおよびゴムチェーファの総厚みに対し、５０〜８０％の範囲とすることが好ましい。

この重荷重用空気入りタイヤでは、リムに組付けて空気圧を充填したタイヤビード部の、タイヤ幅方向外側への倒れこみ変形は、１００％モジュラスのとくに大きいゴムチェーファによって有効に抑制されることになるので、そのビード部の、タイヤ幅方向外側への剪断変形に起因する、カーカスの折り返し部終端への、幅方向剪断応力の作用を緩和して、その折り返し部のセパレーションのおそれを十分に取り除くことができる。
なおここで、タイヤビード部の、タイヤ幅方向外側へのこのような剪断変形に対しては、応力緩和ゴムは、カーカスの折り返し部終端への直接的な剪断変形を緩和するべく機能し、そして補強ゴムは、カーカスの折り返し部終端に至るまでの剪断変形をより有効に抑えるべく機能する。

またこのタイヤでは、タイヤ外側面の、リムフランジからの離反位置より半径方向外側部分の駆動力および制動力等のタイヤ周方向剪断力の入力に対しては、サイドウォールゴム、ゴムチェーファおよび応力緩和ゴムのそれぞれを従来技術で述べたと同様に機能させることができ、とくには、応力緩和ゴムとゴムチェーファとの間に配設した補強ゴムにより、タイヤ表面が変形することで生じる周方向剪断変形を抑制して、カーカスの折り返し部終端に作用する周方向剪断応力を緩和して、その折り返し部のセパレーションを一層効果的に防止することができる。

しかもここでは、ゴムチェーファと、スティフナゴムの軟質のゴム材料と、応力緩和ゴムと補強ゴムとのそれぞれの、室温下での１００％モジュラスの相対関係を、
ゴムチェーファ＞応力緩和ゴム＞補強ゴム＞スティフナゴムの軟質ゴム材料
とすることにより、
ゴムチェーファで、ビード部のタイヤの外側への倒れ込み変形を抑制し、応力緩和ゴムで、カーカスの折り返し部終端での剪断変形を緩和し、補強ゴムで、リムフランジの突き上げに起因するゴムの変形を緩和し、そして、スティフナゴムにより、カーカスの変形が、カーカスの折り返し部終端に伝わるのを緩和するという、固有の機能を効果的に発揮させることができる。

このようなタイヤにおいて、補強ゴムの厚みを、最高空気圧の充填下でのタイヤ幅方向断面内で、カーカスの折り返し部終端の最外側隅から、タイヤ外側輪郭線に下した法線上で最大としたときは、カーカスの折り返し部終端での変形をより効果的に緩和することができる。

すなわち、補強ゴムの最大厚み位置が、前記法線のビードコア側もしくはトレッド側に偏った場合は、十分な変形抑制機能を発揮させることが難しくなる。

また、タイヤへの最高空気圧の充填姿勢で、補強ゴムを、ゴムチェーファの半径方向外方端と、タイヤ外側面の、リムフランジからの離反点との間の半径方向の領域内に配設したときは、カーカスの折り返し部終端の位置が、製造誤差等によって若干ずれることがあっても、所要の変形緩和機能を発揮させることができる。

そして、補強ゴムを、前記法線と直交する方向に測って内外５ｍｍ以上の距離にわたって配設した場合は、変形緩和機能を一層効果的に発揮させることができる。

ところで、前記法線上での、応力緩和ゴムおよび補強ゴムの両者の厚みを、応力緩和ゴム、補強ゴムおよびゴムチェーファの総厚みに対して５０〜８０％の範囲とした場合は、軟質のゴムによる変形緩和効果をより高めることができる。

そしてまた、適用リムに組付けて最高空気圧を充填したタイヤ姿勢の下での、タイヤ幅の断面内で、カーカスの折り返し部終端の最外側隅から、タイヤ外側輪郭線に下した法線上での、応力緩和ゴムからタイヤ外側輪郭線までの距離と等しい距離を、その法線と直交する向きにビードコア側へとるとともに、その等距離位置を通る、前記法線と平行な線分上でのゴムチェーファの厚みを、カーカスの折り返し部からタイヤ外側輪郭線までの厚みに対して４０〜７０％の範囲としたときは、ゴムチェーファに由来する固有の効果を喪失することなく、補強ゴムおよび応力緩和ゴムの効果を顕在化させることができる。

この発明の実施の形態を、適用リムに組付けて、最高空気圧を充填したタイヤ姿勢下での一方のビード部について示す、タイヤ幅方向の部分断面図である。 他の実施形態を示す同様の部分断面図である。

図１に示す実施形態において、図中１は、一枚以上、図では一枚のカーカスプライからなる、ラジアル構造を可とするカーカスを示し、このカーカス１は、対をなすビードコア２（図では一方だけを示す）間にトロイダルに延在する本体部１ａと、各ビードコア２の周りでタイヤ幅方向の内側から外側に向けて巻上げた折り返し部１ｂとを有する。
そして、これらの本体部１ａと折り返し部１ｂとの間に、ビードコア２に隣接する位置からカーカス２の本体部２ａに沿って半径方向外方に延びて、厚みが次第に減少するスティフナゴム３を配設する。

ここで、このスティフナゴム３の、カーカス１の折り返し部１ｂに沿って延びるゴム部分３ａを、ビードコア２を内包して、カーカス１の本体部１ａ側に偏って位置する残部３ｂに比して軟質のゴム材料にて形成し、また、カーカス１の折り返し部１ｂのタイヤ幅方向外側に、硬質のゴムからなるゴムチェーファ４を配設して、図に示すところでは、このゴムチェーファ４の半径方向の内方側部分を、リムＲのビードシートＳおよびビードトゥＰを越えて、タイヤ幅方向内側の領域まで延在させ、そして、ゴムチェーファ４の、リムフランジＦからの離反点Ｈより半径方向外方側の端部分を、ゴムチェーファ４より軟質のゴムからなるサイドウォールゴム５の、タイヤ幅方向内側に入れ込み配置する。

なおここで、スティフナゴム３の、ゴム部分３ａと残部３ｂとのそれぞれの、ＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠した、室温下での１００％モジュラスは、たとえば、１．５〜３．５ＭＰａおよび１０〜１６ＭＰａの範囲とすることができる。

またここでは、カーカス１の、ビードコア２の周りの巻回し部の、ビードコア断面図中心Ｏに対する外側に、スチールコードからなるワイヤチェーファ６を、カーカス２に沿わせて配設して、このワイヤチェーファ６のタイヤ幅方向外側の終端を、隣接して位置する、カーカス２の折り返し部１ｂの終端より幾分半径方向の内方側に位置させ、そして、タイヤ幅方向内側の終端を、スティフィナゴム３の、カーカス１の本体部１ａ側に偏って位置する残部３ｂの半径方向の外方端と対応する位置より、幾分半径方向内方側に位置させる。

さらにここでは、カーカス１の折り返し部１ｂのタイヤ幅方向の外側に隣接させて、カーカス１の折り返し部終端の最外側隅（カーカスプライが複数枚の場合）を、半径方向の内外にわたって覆う応力緩和ゴム７を設け、この応力緩和ゴム７とゴムチェーファ４との間に補強ゴム８を介装配置して、ゴムチェーファ４と、スティフナゴム３のゴム部分3ａと、応力緩和ゴム７と、補強ゴム８とのそれぞれの、上記のＪＩＳ規格に準拠した、室温下での１００％のモジュラスの相対関係を、
ゴムチェーファ４＞応力緩和ゴム７＞補強ゴム８＞スティフィナゴム３のゴム部分３ａとする。

ここでたとえば、応力緩和ゴム7および補強ゴム８のそれぞれの、室温下での１００％モジュラスは、３〜５ＭＰａおよび２〜３ＭＰａの範囲とすることができる。

以上のように構成してなるタイヤにおいて、好ましくは、補強ゴム８の厚みを、図示のようなタイヤ幅方向の断面内で、カーカス１の折り返し部１ａ終端の最外側隅から、タイヤ外側輪郭線に下した法線Ｎ上で最大とし、また好ましくは、補強ゴム８を、図示の断面内で、ゴムチェーファ４の半径方向外端Ｘと、タイヤ外側面の、リムフランジＦからの離反点Ｈとの間の半径方向の領域内に配設する。

そして、これらのいずれの場合にあっても、補強ゴム８を、前記法線Ｎと直交する内外方向に、５ｍｍ以上の距離（Ａ，Ｂ）にわたって配設することが好適であり、図に示すところは、法線Ｎの内外両方向に、ともに６ｍｍの距離（Ａ，Ｂ）にわたって補強ゴム８を配設した場合を示す。

また、前記法線Ｎ上での、応力緩和ゴム７および補強ゴム８の両者の厚みＣは、応力緩和ゴム７、補強ゴム8およびゴムチェーファ４の総厚みＤに対し、５０〜８０％、なかでも、６０〜７０％の範囲とすることが好ましく、また、同一の法線Ｎ上での、応力緩和ゴム７の厚みに対する、補強ゴム８の厚みは、３０〜２００％の範囲とすることが好ましい。

なおここで、前記法線Ｎ上で、応力緩和ゴム７の内側面からタイヤ外側輪郭線までの距離Ｄと等しい距離Ｅを、その法線Ｎと直交する向きにビードコア２側へとるとともに、その等距離Ｅの位置を通る、法線Ｎと平行な線分Ｙ上でのゴムチェーファ４の厚みＦを、カーカス１の折り返し部1ａからタイヤ外側輪郭線までの厚みＧに対し、４０〜７０％、とりわけ５０〜６０％の範囲とすることが、カーカスの折り返し部終端の変形を緩和する上で好ましい。

図１と同様の断面図で示す図２の実施形態は、補強ゴム８の配設域を、カーカス１の折り返し部１ａ終端の最外側隅から、タイヤ外側輪郭線に下した法線Ｎと直交する方向に測って、ビードコア２側（Ａ側）に１５ｍｍ、トレッド側（Ｂ側）７ｍｍの範囲とした点、および、補強ゴム８の半径方向内端を、ワイヤチューファ６の端よりもビードコア２側に位置させた点で、図１に示す実施形態とは構成を異にするものである。

図２に示すこのビード部構造によれば、カーカスの折り返し部終端と、補強部材のＡ側端との距離を、図１に示すものより長くしたことで、リムフランジからのゴム流動をより効果的に抑制することができる。

サイズが２７５／８０ Ｒ２２．５の供試タイヤにおいて、応力緩和ゴムだけを配設した従来タイヤ、ならびに、応力緩和ゴムおよび補強ゴムのそれぞれを配設してなる比較例タイヤ１〜３および実施例タイヤ１，２のそれぞれにつき、それぞれのゴムの、室温下での、１００％モジュラスを変化させた場合の
５００００ｋｍ負荷転動後の、カーカスの折り返し部へのセパレーションの発生の有無および、セパレーションの大きさを検査したところ表１に示す結果を得た。

なお表中の指数値は、小さいほどすぐれた結果を示すものとした。

表１によれば、補強ゴムおよび応力緩和ゴムのモジュラスの選択が、他のゴムモジュラスの選択に比してよりすぐれた結果をもたらすことが解かる。

また、実施例１中の実施例タイヤ１中に含まれるサンプルタイヤにつき、図１，２に示す補強ゴムの各種の寸法（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）が、カーカスの折り返し部のセパレーションに及ぼす影響について試験したところ表2に示す結果を得た。

表２によれば、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの位置が許容範囲を越えると、所期した効果の実現が難しくなることが解かる。

１ カーカス
1ａ 本体部
1ｂ 折り返し部
２ ビードコア
３ スティフナゴム
３ａ ゴム部分
３ｂ 残部
４ ゴムチェーファ
５ サイドウォールゴム
６ ワイヤチェーファ
7 応力緩和ゴム
8 補強ゴム
Ｏ ビードコア断面中心
Ｐ ビードトゥ
Ｎ 法線
Ｘ ゴムチェーファの半径方向外端
Ｙ 線分
Ｒ リム
Ｓ ヒードシート
Ｆ リムフランジ
Ｈ 離反点
Ａ，Ｂ 距離
Ｃ 厚み
Ｄ 総厚み

Claims (4)

1. 一枚以上のカーカスプライからなるカーカスの、ビードコア間にトロイダルに延びる本体部と、ビードコアの周りでタイヤ幅方向の内側から外側に向けて巻き上げた折り返し部との間に、ビードコアに隣接する位置からカーカスの本体部に沿って半径方向外方に延びて、厚みが次第に減少する、軟硬二種類のゴムからなるスティフィナゴムを配設するとともに、該スティフナゴムの、カーカスの折り返し部に沿うゴム部分を、スティフナゴムの残部に比して軟質のゴム材料で形成し、カーカスの折り返し部の、タイヤ幅方向の外側にゴムチェーファを配設してなる重荷重用空気入りタイヤであって、
   カーカスの折り返し部のタイヤ幅方向の外側に隣接させて、カーカスの折り返し部終端の最外側隅を、半径方向の内外にわたって覆う応力緩和ゴムを設けるとともに、該応力緩和ゴムとゴムチェーファとの間に補強ゴムを配設し、
   ゴムチェーファと、スティフナゴムの軟質のゴム材料と、応力緩和ゴムと、補強ゴムとのそれぞれの、室温下での１００％モジュラスの相対関係を、
   ゴムチェーファ＞応力緩和ゴム＞補強ゴム＞スティフナゴムの軟質のゴム材料とし、
   補強ゴムを、適用リムに組付けて最高空気圧を充填したタイヤ姿勢で、ゴムチェーファの半径方向外方端と、タイヤ外側面のリムフランジからの離反点との間の半径方向の領域内に配設し、
   適用リムに組付けて最高空気圧を充填したタイヤ姿勢の下での、タイヤ幅方向の断面内で、カーカスの折り返し部終端の最外側隅から、タイヤ外側輪郭線に下した法線上での、応力緩和ゴムからタイヤ外側輪郭線までの距離と等しい距離を、その法線と直交する向きにビードコア側へととるとともに、その等距離位置を通る、前記法線と平行な線分上でのゴムチェーファの厚みを、カーカスの折り返し部からタイヤ外側輪郭線までの厚みに対し、４０〜７０％の範囲としてなる重荷重用空気入りタイヤ。
2. 補強ゴムの厚みを、タイヤ幅方向の断面内で、カーカスの折り返し部終端の最外側隅から、タイヤ外側輪郭線に下した法線上で最大としてなる請求項１に記載の重荷重用空気入りタイヤ。
3. 補強ゴムを、前記法線と直交する内外方向に測って５ｍｍ以上の距離にわたって配設してなる請求項１もしくは２に記載の重荷重用空気入りタイヤ。
4. 前記法線上での、応力緩和ゴムおよび補強ゴムの両者の厚みを、応力緩和ゴム、補強ゴムおよびゴムチェーファの総厚みに対し、５０〜８０％の範囲としてなる請求項１〜３のいずれかに記載の重荷重用空気入りタイヤ。