JP6110702B2 - 重荷重用ラジアルタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、カーカスのプライ折返し部とビード部の外側面との間の厚さを特定することにより、ビード耐久性を向上した重荷重用ラジアルタイヤに関する。

重荷重用ラジアルタイヤでは、例えば７００ｋＰａを越える高い内圧が充填される。そのため、内圧充填時には、タイヤはリムフランジに強く押付けられ、ビード部が、リムフランジを中心に折れ曲がるようにタイヤ軸方向外側に倒れて変形する。そして、走行時に路面と接触し荷重が負荷された時には、前記変形はさらに大きくなる。その際、ビードエーペックスゴムとカーカスのプライ折返し部との間に剪断歪みが生じ、この剪断歪みが繰り返されることにより、前記プライ折返し部の外端部でコードルース等の損傷が発生する。

この損傷を抑えてビード耐久性を向上させるために、例えば、ビードエーペックスゴムの厚さを増す、ビードエーペックスゴムのゴム硬度を高める、ビード部にスチールコードを用いたビード補強層を設ける等によってビード剛性を高め、ビード変形自体を抑えること等が行われている。又下記の特許文献１には、ビードエーペックスゴムを小型化してカーカスのプライ本体部とプライ折返し部とを近接させ、プライ折返し部の外端部での歪みの発生を抑えること等も提案されている。

しかしながら、タイヤ更生を踏まえた近年のタイヤの高寿命化の要求に鑑み、ビード耐久性のさらなる向上が望まれている。

特開平１１−１９２８１９号公報

そこで発明は、カーカスのプライ折返し部からビード部の外側面までの厚さを特定することを基本として、ビード耐久性を向上した重荷重用ラジアルタイヤに関する。

本発明のうち請求項１記載の発明は、トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るプライ本体部の両側に、前記ビードコアの廻りでタイヤ軸方向内側から外側に折り返されるプライ折返し部を有しかつスチール製のカーカスコードを用いたカーカスプライからなるカーカスを具え、かつ１５°テーパリムに装着される重荷重用ラジアルタイヤであって、
非リム組状態において、タイヤサイズで規定されるリム巾に合わせてビード部が保持された状態において、
ビードヒール点の位置から前記プライ折返し部の半径方向外端の位置に至る領域範囲において、
前記ビード部のタイヤ軸方向外側面に、タイヤ外側に凸状に湾曲しかつ前記プライ折返し部とビード部の外側面との間の厚さＴが最大厚さＴmax となる最大厚さ点を有する凸湾曲部と、凹状に湾曲しかつ前記厚さＴが最小厚さT min となる最小厚さ点を有する凹湾曲部とを具え、
しかも前記厚さＴが、前記最小厚さ点から最大厚さ点まで漸増し、かつ前記最大厚さ点からプライ折返し部の半径方向外端の位置まで漸減するとともに、
前記ビードコアは断面六角形状をなし、しかも前記最大厚さ点は、前記ビードコアの半径方向内面と平行かつ該ビードコアの最大巾位置を通るコア最大巾線よりも半径方向外側に位置し、かつ前記最小厚さ点は、前記コア最大巾線の線上又は前記コア最大巾線よりも半径方向内側に位置することを特徴としている。

また請求項２では、前記凹湾曲部は、曲率半径ｒ１が２０〜５０mmの円弧からなることを特徴としている。

また請求項３では、前記最小厚さ点は、前記ビードコア５の半径方向内面に沿ってのびるコア内面線よりも半径方向外側に位置することを特徴としている。

また請求項４では、前記ビード部は、前記カーカスの外側に、前記１５°テーパリムのフランジと接触するフランジ接触領域において前記外側面に露出するチェーファゴムを具えるとともに、前記チェーファゴムは、デュロメータＤ硬さが７０〜９５であることを特徴としている。

本明細書では、タイヤの各部の寸法等は、非リム組状態において、タイヤサイズで規定されるリム巾に合わせてビード部を保持したときに特定される値とする。

又前記デュロメータＤ硬さは、ＪＩＳ−Ｋ６２５３に基づき、デュロメータータイプＤにより、２３℃の環境下で測定したゴム硬さである。

本発明は叙上の如く、ビード部の外側面に、カーカスのプライ折返し部とビード部の外側面との間の厚さが最大厚さＴmax となる最大厚さ点を有する凸湾曲部と、前記厚さＴが最小厚さT min となる最小厚さ点を有する凹湾曲部とを具える。又前記最大厚さ点は、コア最大巾線よりも半径方向外側に位置し、かつ前記最小厚さ点は、コア最大巾線の線上又は前記コア最大巾線よりも半径方向内側に位置させている。

このような凹湾曲部を設けることにより、前記凹湾曲部を設けていない従来タイヤに比して、内圧充填時におけるカーカスのフランジ側への倒れが起こりやすくなる。他方、前記凸湾曲部を設けることにより、荷重負荷時におけるカーカスのフランジ側への倒れを小さすることができる。即ち、従来タイヤに比して、内圧充填時におけるカーカスの倒れが大きくなる反面、内圧充填時から荷重負荷時に至る間の倒れ量を、逆に小さくすることができる。その結果、カーカスのプライ折返し部の外端における歪の繰り返し変化量を減じることができ、ビード耐久性を向上することが可能となる。

本発明の重荷重用ラジアルタイヤの一実施例を示す断面図である。 そのビード部を拡大して示す断面図である。 ビード部の外側面の形状を示す断面図である。 本発明の作用効果を概念的に説明するグラフである。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図１に示すように、本実施形態のタイヤ１は、１５°テーパリムＲに装着されるチューブレスの重荷重用ラジアルタイヤであって、トレッド部２からサイドウォール部３をへてビード部４のビードコア５に至るトロイド状のカーカス６と、前記カーカス６の半径方向外側かつ前記トレッド部２の内部に配されるベルト層７とを具える。

前記カーカス６は、スチール製のカーカスコードをタイヤ周方向に対して８０〜９０°の角度で配列したカーカスプライ６Ａから形成される。前記カーカスプライ６Ａは、前記ビードコア５、５間を跨るトロイド状のプライ本体部６ａの両端に、前記ビードコア５の廻りでタイヤ軸方向内側から外側に折り返されるプライ折返し部６ｂを一連に具える。前記プライ折返し部６ｂの半径方向外端（折返し端という場合がある。）６ＥのビードベースラインＢＬからの半径方向高さＨ６は、従来タイヤと同程度であって、本例では、前記１５°テーパリムＲのフランジ高さＨｆの２．５〜３．０倍、例えば２．９倍に設定されている。なお前記ビードベースラインＢＬとは、前記ビード部４の底面（以下、「ビード底面」という場合がある。）４Ｓａのタイヤ軸方向外端であるビードヒール点４ｈを通るタイヤ軸方向線を意味する。

前記ベルト層７は、スチール製のベルトコードを用いた複数枚のベルトプライから形成される。本例のベルト層７は、ベルトコードをタイヤ周方向に対して例えば５０±１０°の角度で配列した半径方向最内側の第１のベルトプライ７Ａと、その外側に順次重ね置きされかつベルトコードが例えば１０〜３０°の角度で配列される第２〜第４のベルトプライ７Ｂ〜７Ｄとから形成される。前記ベルト層７は、ベルトコードがプライ間で互いに交差する箇所を１箇所以上有する。これによりベルト剛性が高まり、トレッド部２のほぼ全巾が強固に補強される。

又前記ビード部４には、従来タイヤと同様、前記カーカス６のプライ本体部６ａとプライ折返し部６ｂとの間をビードコア５から半径方向外方に向かって先細状にのびるビードエーペックスゴム８と、このビードエーペックスゴム８の外側をカーカス６を介して覆うビード補強層９とが配される。

図２に拡大して示すように、本例のビードエーペックスゴム８は、硬質のゴムからなる半径方向内側のエーペックス部８Ａと、軟質のゴムからなる半径方向外側のエーペックス部８Ｂとから形成される。この２層構造のビードエーペックスゴム８は、ビード部４の曲げ剛性を高めつつも、サイドウォール部３の大きな歪にも追随して変形でき、その外端側での損傷の抑制に役立つ。前記内側のエーペックス部８Ａのゴム硬度は、デュロメータＡ硬さで７５〜９５程度であり、又外側のエーペックス部８Ｂのゴム硬度は、デュロメータＡ硬さで３０〜７０程度である。前記デュロメータＡ硬さは、ＪＩＳ−Ｋ６２５３に基づきデュロメータータイプＡにより、２３℃の環境下で測定した値である。なお前記プライ折返し部６ｂの半径方向外端６Ｅは、前記外側のエーペックス部８Ｂの外面に接して終端している。

前記ビード補強層９は、スチール製の補強コードをタイヤ周方向に対して例えば１５〜７５゜の角度で配列した１枚の補強プライから形成される。このビード補強層９は、前記ビードエーペックスゴム８と協働してビード剛性を高め、高荷重下での操縦安定性を向上させる。本例のビード補強層９は、前記プライ折返し部６ｂのタイヤ軸方向外面に沿う外片部９ｏと、プライ本体部６ａのタイヤ軸方向内面に沿う内片部９ｉと、その間を継ぐ底片部９ａとからなる断面Ｕ字状をなす。前記内片部９ｉ及び外片部９ｏのビードベースラインＢＬからの半径方向高さＨｉ、Ｈｏは、それぞれ前記フランジ高さＨｆよりも大であり、かつ前記プライ折返し部６ｂの高さＨ６よりも小である。

又前記ビードコア５は、ビードワイヤが多列多段に巻回された断面六角形状をなす。このビードコア５の半径方向内面５Ｓは、ビードベースラインＢＬに対して例えば１５〜２０°の角度θで傾斜し、前記１５°テーパリムＲのリムシートＲｓに近い傾斜角度となることにより、リム嵌合力が広範囲に亘って高められる。なお前記ビードコア５の周囲には、ビードワイヤのバラケを防止する目的で、周知のラッピング層１１が配される。

又前記ビード部４には、リムズレ防止用のチェーファゴム１０が配される。このチェーファゴム１０は、少なくともフランジ接触領域Ｆにおいて、ビード部４のタイヤ軸方向外側面（以下、ビード外側面という場合がある。）４Ｓｂで露出する。前記フランジ接触領域Ｆとは、荷重負荷時を含む走行状態において前記１５°テーパリムＲのフランジＲｆと接触しうる領域を意味する。本例のチェーファゴム１０は、前記カーカス６の外側で半径方向内外にのびるチェーファ主部１０Ａと、このチェーファ主部１０Ａの半径方向内端部から折れ曲がり前記ビード底面４Ｓａに沿ってのびるチェーファ底部１０Ｂとを有する断面略Ｌ字状をなす。そして、前記チェーファ主部１０Ａの半径方向内側部分が、前記フランジ接触領域Ｆで露出する。又チェーファ主部１０Ａの半径方向外側部分はサイドウォールゴム３Ｇと隣接する。チェーファゴム１０とサイドウォールゴム３Ｇとの界面Ｋは、ビード外側面４Ｓｂ上の一端Ｑａから、ビードエーペックスゴム８の外面上の他端Ｑｂまで半径方向外側に傾斜してのびる。

そして図３に拡大して示すように、前記タイヤ１のビード外側面４Ｓｂには、前記ビードヒール点４ｈの位置から前記プライ折返し部６ｂの半径方向外端６Ｅの位置に至る領域範囲Ｌに、タイヤ外側に凸状に湾曲する凸湾曲部２０と、凹状に湾曲する凹湾曲部２１とが配される。

なお前記「ビードヒール点４ｈの位置」とは、ビードヒール点４ｈを通るタイヤ軸方向線Ｌ１（即ち、ビードベースラインＢＬに相当する。）の高さ位置であり、前記「プライ折返し部６ｂの半径方向外端６Ｅの位置」とは、前記外端６Ｅを通るタイヤ軸方向線Ｌ２の高さ位置を意味する。そして前記「領域範囲Ｌ」は、前記タイヤ軸方向線Ｌ１、Ｌ２間の領域を意味する。

前記凸湾曲部２０は、タイヤ外側に向かって凸状に湾曲するとともに、前記プライ折返し部６ｂとビード外側面４Ｓｂとの間の厚さＴが最大厚さＴmax となる最大厚さ点Ｐ１を有する。又前記凹湾曲部２１は、凹状に湾曲するとともに、前記厚さＴが最小厚さT min となる最小厚さ点Ｐ２を有する。比較のために、従来タイヤＡのビード外側面の輪郭形状Ｊを一点鎖線で例示する。

ここで、前記ビードコア５の半径方向内面５Ｓと平行かつ該ビードコア５の最大巾位置を通るコア最大巾線をＸとしたとき、前記最大厚さ点Ｐ１は、コア最大巾線Ｘよりも半径方向外側に位置する。これに対して前記最小厚さ点Ｐ２は、前記コア最大巾線Ｘの線上、或いはコア最大巾線Ｘよりも半径方向内側に位置している。そして、前記最小厚さ点Ｐ２から最大厚さ点Ｐ１までは、前記厚さＴは漸増するとともに、前記最大厚さ点Ｐ１からプライ折返し部６ｂの半径方向外端６Ｅの位置Ｌ２までは、前記厚さＴは漸減している。

このような凹湾曲部２１をビード外側面４Ｓｂに設けることにより、前記凹湾曲部２１を設けていない従来タイヤＡに比して、内圧充填時におけるカーカス６のフランジ側への倒れが起こりやすくなる。他方、ビード外側面４Ｓｂに凸湾曲部２０を設けることにより、荷重負荷時におけるカーカス６のフランジ側への倒れを小さすることができる。即ち、図４に概念的に示すように、本実施形態のタイヤ１では、従来タイヤＡ（一点鎖線で示す）に比して、内圧充填時におけるカーカス６の倒れが大きくなる反面、内圧充填時から荷重負荷時に至る間の倒れ量Δを、逆に小さくすることができる。その結果、カーカス６のプライ折返し部６ｂの外端６Ｅにおける歪の繰り返し変化を低減でき、ビード耐久性を向上することが可能となる。

そのためには、前記最大厚さＴmax と最小厚さＴmin との差（Ｔmax −Ｔmin ）が３〜９mmの範囲であることが好ましい。前記差（Ｔmax −Ｔmin ）が３mm未満の場合、前記効果を十分に発揮発揮させることが難しくなる。逆に、前記差（Ｔmax −Ｔmin ）が９mmを越えると、嵌合時に隙間が発生して、走行中にリムずれを起こしてしまうという不利を招く。従って、前記差（Ｔmax −Ｔmin ）の下限値は４mm以上が好ましく、上限値は６mm以下が好ましい。

又前記凹湾曲部２１は、曲率半径ｒ１が２０〜５０mmの円弧で形成されるのが好ましい。前記曲率半径ｒ１が５０mmを越える場合、内圧充填時におけるカーカス６の倒れが小さくなってしまい、内圧充填時から荷重負荷時に至る間の倒れ量を減少させることが難しくなる。逆に、前記曲率半径ｒ１が２０mm未満の場合、前記凹湾曲部２１に応力が集中してしまい、この凹湾曲部２１を起点とした新たな損傷（クラックなど。）を招く可能性が生じる。このような観点から、曲率半径ｒ１の下限値は３０mm以上が好ましく、又上限値は４０mm以下が好ましい。

又前記凹湾曲部２１と凸湾曲部２０とは、Ｓ字状に滑らかに連なって形成されるのが好ましい。又前記凸湾曲部２０は、前記フランジ接触領域Ｆに形成される。言い換えれば、前記凸湾曲部２０は、硬質のチェーファゴム１０によって形成される。又前記凸湾曲部２０は、前記界面Ｋに滑らかには連なる。この凸湾曲部２０も円弧で形成されるのが好ましく、その曲率半径ｒ２は４０〜７０mmの範囲が好ましい。

又前記最小厚さ点Ｐ２は、前記ビードコア５の半径方向内面５Ｓに沿ってのびるコア内面線Ｙよりも半径方向外側に位置することが好ましい。最小厚さ点Ｐ２がコア内面線Ｙの線上、或いはコア内面線Ｙよりも半径方向内側に位置する場合には、荷重負荷時におけるカーカス６のフランジ側への倒れを小さくすることが難しくなる。

又内圧充填時から荷重負荷時に至る間の倒れ量を小さくするために、前記チェーファゴム１０を、デュロメータＤ硬さが７０〜９５の超硬質のゴムで形成するのも好ましい。しかしゴム硬さが９５（デュロメータＤ硬さ）を越える場合、ゴムが硬質化してしまい、チェーファゴム１０にゴム割れなどの損傷を招く傾向となる。又７０（デュロメータＤ硬さ）未満の場合、ビード耐久性の向上効果が低下する傾向を招く。なお通常、チェーファゴム１０のゴム硬さは通常、デュロメータＡ硬さで７０〜８５程度である。

以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。

図１の構造をなす重荷重用ラジアルタイヤを表１の仕様で試作するとともに、各試供タイヤのビード耐久性をテストし比較した。表１に記載以外は、実質的に同仕様である。共通仕様は、以下のとおりである。
・タイヤサイズ ：１１Ｒ２２．５
・タイヤ断面高さＨ ：２３９．８mm
・リムサイズ：２２．５×７．５０、
・フランジ高さＨｆ ：１２．７mm
・カーカス
プライ数 ：１枚
コード材料 ：スチール
コードの配列角度 ：９０度（対周方向）
プライ折返し部の高さＨ６ ：３７ｍｍ
・ベルト層
プライ数 ：４枚
コード材料 ：スチール
コードの配列角度 ：右５０度／右１８度／左１８度／左１８度（対周方向）
（内側のプライから外側のプライの順であり、「右」は平面視右上がりを示し、「左」は平面視左上がりを示す）
・ビード補強コード層（Ｕ字状）
プライ数 ：１枚
コード材料 ：スチール
コードの配列角度 ：２５度（対周方向）
内片部の高さＨｉ ：２７ｍｍ
外片部の高さＨｏ ：２７ｍｍ
・ビードエーペックスゴム
高さＨ８ ：８０ｍｍ
内側のエーペックス部のゴム硬度（デュロメータＡ硬さ）：８０
外側のエーペックス部のゴム硬度（デュロメータＡ硬さ）：４０

又、ビード外側面の凸湾曲部および凹湾曲部以外の輪郭形状Ｊ（図３に示す。）は、各タイヤとも実質的に同一である。又表中、δａは輪郭形状Ｊからの凸湾曲部の最大突出量、δｂは凹湾曲部の最大凹み量を意味する。

＜ビード耐久性＞
ドラム試験機を用い、各試供タイヤをリム（７．５０×２２．５）、内圧（８００ｋＰａ）、荷重（８８．２６ｋＮ）の条件下にて、速度２０ｋｍ／ｈで走行させ、ビード部に損傷が発生するまでの走行距離を、比較例１を１００とする指数で表記した。数値が大きいほどビード耐久性に優れている。又発生したビード損傷において、「Ａ」はカーカスの折返し端にコードルースが発生したことを意味する。又「Ｂ」は、ビード部の外側面にゴム割（クラック）が発生したことを意味する。

１ 重荷重用ラジアルタイヤ
２ トレッド部
３ サイドウォール部
４ ビード部
４ｈ ビードヒール点
４Ｓｂ 外側面
５ ビードコア
５Ｓ 半径方向内面
６ カーカス
６Ａ カーカスプライ
６ａ プライ本体部
６ｂ プライ折返し部
１０ チェーファゴム
２０ 凸湾曲部
２１ 凹湾曲部
Ｌ 領域範囲
Ｐ１ 最大厚さ点
Ｐ２ 最小厚さ点
Ｘ コア最大巾線
Ｙ コア内面線

Claims (4)

1. トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るプライ本体部の両側に、前記ビードコアの廻りでタイヤ軸方向内側から外側に折り返されるプライ折返し部を有しかつスチール製のカーカスコードを用いたカーカスプライからなるカーカスを具え、かつ１５°テーパリムに装着される重荷重用ラジアルタイヤであって、
   非リム組状態において、タイヤサイズで規定されるリム巾に合わせてビード部が保持された状態において、
   ビードヒール点の位置から前記プライ折返し部の半径方向外端の位置に至る領域範囲において、
   前記ビード部のタイヤ軸方向外側面に、タイヤ外側に凸状に湾曲しかつ前記プライ折返し部とビード部の外側面との間の厚さＴが最大厚さＴmax となる最大厚さ点を有する凸湾曲部と、凹状に湾曲しかつ前記厚さＴが最小厚さT min となる最小厚さ点を有する凹湾曲部とを具え、
   しかも前記厚さＴが、前記最小厚さ点から最大厚さ点まで漸増し、かつ前記最大厚さ点からプライ折返し部の半径方向外端の位置まで漸減するとともに、
   前記ビードコアは断面六角形状をなし、しかも前記最大厚さ点は、前記ビードコアの半径方向内面と平行かつ該ビードコアの最大巾位置を通るコア最大巾線よりも半径方向外側に位置し、かつ前記最小厚さ点は、前記コア最大巾線の線上又は前記コア最大巾線よりも半径方向内側に位置することを特徴とする重荷重用ラジアルタイヤ。
2. 前記凹湾曲部は、曲率半径ｒ１が２０〜５０mmの円弧からなることを特徴とする請求項１記載の重荷重用ラジアルタイヤ。
3. 前記最小厚さ点は、前記ビードコア５の半径方向内面に沿ってのびるコア内面線よりも半径方向外側に位置することを特徴とする請求項１又は２記載の重荷重用ラジアルタイヤ。
4. 前記ビード部は、前記カーカスの外側に、前記１５°テーパリムのフランジと接触するフランジ接触領域において前記外側面に露出するチェーファゴムを具えるとともに、前記チェーファゴムは、デュロメータＤ硬さが７０〜９５であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の重荷重用ラジアルタイヤ。
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