JP6133632B2 - 重荷重用タイヤ - Google Patents

Description

本発明は重荷重用タイヤ（以下、単に「タイヤ」とも称する）に関し、詳しくは、ビードコアの改良に係る重荷重用空気入りタイヤに関する。

一般に、リムに対するタイヤの嵌合性を確保してタイヤの内圧を保持するために、タイヤのビード部には、ビードコアが埋設されている。ビードコアは、通常、１本ないし複数本のビードワイヤを、断面円形や断面多角形等にて円環状に巻回して構成される。

一方で、タイヤの骨格をなすカーカスは、一対のビード部間にトロイド状に延在して、各ビード部内に埋設されたビードコアに係留される。特に、トラックやバス等の重荷重用車両に適用されるチューブレスタイヤにおいては、タイヤの内圧も乗用車用と比較して高いため、負荷転動の際にカーカスプライの引抜けが生じやすく、このような引抜けが発生すると、ビード部の耐久性が不足して、ひいてはタイヤの耐久性の低下を招くため、カーカスをビードコアに確実に係留することが重要となる。カーカスの係留構造としては、カーカスプライを、ビードコアの周りにタイヤ内側から外側に向かい折り返してタイヤ半径方向に巻き上げる構造の他、ビードコアの周りにタイヤ内側から外側に向かい折り返して巻き付ける構造も公知である。

しかし、後者の、カーカスプライをビードコアの周りに巻き付けて係止する構造の場合、前者の巻上げ構造に比べてカーカスプライを係留する長さが短くなるので、係留能力を高めることが課題となっていた。これに対し、従来は、カーカスプライを巻き付けるビードコアの外周を単純に長くする手法が用いられており、ビードコアの断面寸法を大きくすることで対応がされていた。

ビード部の改良に係る技術としては、例えば、特許文献１に、ビード部耐久性の向上を目的として、カーカスが、トレッド部からサイドウォール部を経てビード部のビードコアに至る本体部と、この本体部に連なりビードコアの回りをタイヤ軸方向内側から外側に折り返すとともにビードコアのタイヤ半径方向外側を向く外向き面に沿いタイヤ軸方向内側にのびて終端する巻き込み片を有する折返し部とを具えるカーカスプライを含むタイヤにおいて、巻き込み片の外向き面に沿った長さを規定するとともに、巻き込み片と外向き面との間に、有機繊維コード層を介在させかつ巻き込み片のコードとビードコアの外向き面との間の外向き面と直角な方向の距離を、所定長さとする技術が開示されている。

特開２００２−５９７１６号公報（特許請求の範囲等）

しかしながら、上述のように、カーカスの巻上げがないために本来はスリムなビード部形状を達成できる巻き付き構造において、耐久性が不足した場合、耐久性を向上する手法としてはビードコアを大きくするしかないが、この場合、カーカスを巻き上げる構造と同等か、またはそれ以上にビード部形状が大きくなってしまうおそれがある。また、ビードコアを大きくしても、インナーライナー側に近い面は劣化の影響が大きいので、ビードコアの大きさに見合った耐久性向上の効果が得にくいという問題もあった。

そこで本発明の目的は、上記問題を解消して、カーカスプライをビードコアの周りに折り返して巻き付けるビード部構造を有する重荷重用タイヤにおいて、カーカスプライの係留能力を高めて、カーカスプライの引き抜け耐久性を向上することにある。

本発明者は鋭意検討した結果、ビードコア形状を改良することにより、上記課題を解決できることを見出して、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明のチューブレスの重荷重用タイヤは、ビードシートの傾斜角度が１５°であるリムに装着され、タイヤの骨格をなすカーカスが、一対のビード部間にトロイド状に延在する本体部と、該一対のビード部にそれぞれ埋設された一対のビードコアの周りにタイヤ内側から外側に向かい折り返され巻き付けられてなる巻上げ部と、からなる重荷重用タイヤであって、
前記ビードコアが断面六角形状を呈し、タイヤを正規リムに組んで正規内圧を充填した無負荷状態でのタイヤ幅方向断面において、リムフランジの曲率中心から前記カーカスの本体部に下ろした垂線Ｘに対して、前記ビードコアがタイヤ半径方向内側にあり、
前記ビードコアの頂点を結ぶ線分のうち最大幅となる線分Ｙが、タイヤ軸方向に対し１５°±５°の範囲（但し、１５°を超える範囲を除く）で前記ビードシートと同方向に傾斜しており、
前記ビードコアを構成する辺のうち、前記垂線Ｘに対向して該垂線Ｘとのなす角が最も小さい辺Ａの長さａと、前記線分Ｙに引いた垂線Ｚに対し交わるタイヤ半径方向外側および内側の辺Ｂ，Ｃの長さｂ，ｃの和（ｂ＋ｃ）との比ａ／（ｂ＋ｃ）が、下記式、
１／３≦ａ／（ｂ＋ｃ）≦１／２
で示される関係を満足し、かつ、前記辺Ａの長さａと、前記ビードコアの、前記垂線Ｚに沿う方向の高さｈとの比ａ／ｈが、下記式、
０．６６≦ａ／ｈ≦０．８５
で示される関係を満足することを特徴とするものである。

本発明によれば、上記構成としたことにより、カーカスプライをビードコアの周りに折り返して巻き付けるビード部構造を有する重荷重用タイヤにおいて、カーカスプライの係留能力を高めて、カーカスプライの引き抜け耐久性を向上することが可能となった。

本発明の重荷重用タイヤの一例のビード部近傍を示す幅方向部分断面図である。 本発明の重荷重用タイヤに用いるビードコアの具体例を示す断面図である。 従来例の重荷重用タイヤに用いたビードコアを示す断面図である。 比較例の重荷重用タイヤに用いたビードコアを示す断面図である。 実施例におけるビードコアの巻き数と係留力との関係を示すグラフである。

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は、本発明の空気入りタイヤの一例のビード部近傍を示す幅方向部分断面図である。図示するように、本発明の重荷重用タイヤは、ビードシート２１のタイヤ軸方向に対する傾斜角度が１５°である１５°テーパーのリム２０に装着され、タイヤの骨格をなすカーカス２が、一対のビード部１１間にトロイド状に延在する本体部２Ａと、一対のビード部１１にそれぞれ埋設された一対のビードコア１の周りにタイヤ内側から外側に向かい折り返され巻き付けられてなる巻上げ部２Ｂと、からなる。

本発明においては、ビードコア１が断面六角形状を呈しており、タイヤを正規リムに組んで正規内圧を充填した無負荷状態でのタイヤ幅方向断面において、リムフランジ２２の曲率中心Ｒからカーカスの本体部２Ａに下ろした垂線Ｘに対して、ビードコア１がタイヤ半径方向内側にある。ここで、「正規リム」とは、タイヤサイズに応じて下記の規格に規定されたリムをいい、「正規内圧」とは、下記の規格において、最大負荷能力に対応して規定される最高空気圧をいい、「最大負荷能力」とは、下記の規格でタイヤに負荷されることが許容される最大の質量をいう。規格とは、タイヤが生産または使用される地域に有効な産業規格をいい、例えば、アメリカ合衆国では、「ＴＨＥ ＴＩＲＥ ＡＮＤ ＲＩＭ ＡＳＳＯＣＩＡＴＩＯＮ ＩＮＣ．のＹＥＡＲ ＢＯＯＫ」であり、欧州では、「Ｔｈｅ Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｔｙｒｅ ａｎｄ Ｒｉｍ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ＯｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎのＳＴＡＮＤＡＲＤＳ ＭＡＮＵＡＬ」であり、日本では日本自動車タイヤ協会の「ＪＡＴＭＡ ＹＥＡＲ ＢＯＯＫ」である。

また、本発明においては、ビードコア１の頂点を結ぶ線分のうち最大幅となる線分Ｙが、タイヤ軸方向に対し１５°±５°の範囲で、ビードシート２１と同方向に傾斜している。さらに、本発明においては、ビードコア１を構成する辺のうち、垂線Ｘに対向して垂線Ｘとのなす角が最も小さい辺Ａの長さａと、線分Ｙに引いた垂線Ｚに対し交わるタイヤ半径方向外側および内側の辺Ｂ，Ｃの長さｂ，ｃの和（ｂ＋ｃ）との比ａ／（ｂ＋ｃ）が、下記式、
１／３≦ａ／（ｂ＋ｃ）≦１／２
で示される関係を満足するものとする。すなわち、本発明においては、断面六角形状のビードコア１の辺のうち、リムフランジ２２からの反力を受ける部位に位置する斜辺Ａの長さをできるだけ大きくとる点が重要である。これは、以下のような理由による。

すなわち、本発明者の検討により、リムフランジ２２側の断面六角形状のタイヤ半径方向外側の斜辺Ａの近傍においては、タイヤの負荷転動の際に、リムフランジ２２からの反力によって、カーカスプライの外側に引き抜けに対抗するせん断応力が発生していることが確認されている。よって、この斜辺Ａの長さを長く取ることにより、それに沿うカーカスプライの長さも長くなるため、タイヤの負荷転動の際にリムフランジからビード部に作用する反力を広い面で受けることが可能となるので、カーカスプライの係留能力を高めることができ、これにより、カーカスプライの引き抜け耐久性を向上することが可能となるのである。ここで、タイヤの負荷転動時には、ビード部はビードシート２１およびリムフランジ２２から反力を受けるが、１／３＞ａ／（ｂ＋ｃ）であると、ビードコアの幅がタイヤ幅方向に大きくなりすぎて、ビード部自体の剛性が高くなり、ビード部の倒れ込み量が小さくなる結果、リムフランジからの反力の大きさが、ビードシートからの反力の大きさに対して相対的に小さくなってしまう。このため、カーカスプライの引き抜けに対抗するせん断応力が低下してしまい、カーカスプライの係留能力が十分に得られなくなる。一方、ａ／（ｂ＋ｃ）＞１／２であると、ビードコアの縦横比が悪化し、負荷転動時のビード部の倒れ込み変形によりビード上辺がカーカスプライに押されて形状が崩れてしまう問題が起こるため、本発明の効果が期待されるビードの形状が維持できない。よって、いずれにおいても、本発明の所期の効果が得られない。

本発明において、ビードコア１が垂線Ｘに対してタイヤ半径方向内側にあるものとするのは、ビードコア１の斜辺Ａの開始点が、この垂線Ｘを基準として、リムフランジ２２の中心位置Ｒよりタイヤ半径方向にやや内側の位置から開始されることで、上記反力を拾いやすいためである。

また、本発明においては、ビードコア１の辺のうち辺Ａの長さａと、ビードコア１の、垂線Ｚに沿う方向の高さｈとの比ａ／ｈが、下記式、
ａ／ｈ≦０．８５
で示される関係を満足することが好ましい。斜辺Ａの位置をこの範囲で決めることにより、リムフランジからの反力を有効に得ることができるものとなる。ａ＞０．８５ｈであると、ビードコア自体が三角形に近い形状となり、結果的に斜辺Ａが垂線Ｘに対して離れ過ぎてしまうので、本発明の効果を期待し難くなるため、好ましくない。

本発明に係る上記条件を満足するビードコアの具体例としては、例えば、図２（ａ）〜（ｆ）に示すビードコアが挙げられる。図示するビードコアは、それぞれ、断面円形状のビードワイヤを、（ａ）３３回巻回したもの、（ｂ）４３回巻回したもの、（ｃ）４４回巻回したもの、（ｄ）５０回巻回したもの、（ｅ）５１回巻回したもの、（ｆ）５７回巻回したものである。

本発明のタイヤにおいては、ビードコア１について上記条件を満足するものであればよく、これにより本発明の所期の効果を得ることができるものである。本発明において、ビードコア以外の、タイヤ構造の詳細や各部材の材質等については、従来公知のもののうちから適宜構成することができ、特に制限されるものではない。

例えば、図示はしないが、本発明のタイヤは、一対のビード部１１と、ビード部１１からタイヤ半径方向外側に延びるサイドウォール部と、両サイドウォール部間に連なるトレッド部とを有しており、カーカス２のクラウン部のタイヤ半径方向外側には、通常、３〜４枚のベルト層が配置されている。

本発明において、カーカス２は、スチールコードを使用したものであれば１枚、有機繊維コードをゴムで被覆したものを使用した場合は１〜３枚のカーカスプライよりなり、図示するように、ビードコア１の周りにタイヤ内側から外側に折り返され巻き付けられて係止される。また、ベルト層は、タイヤ周方向に対し、例えば、０°〜６０°の角度で傾斜して平行に配列された複数本のスチールコードをゴム被覆してなるものとすることができる。

さらに、本発明のタイヤにおいて、トレッド部の表面には適宜トレッドパターンが形成されており、最内層にはインナーライナー（図示せず）が形成されている。さらにまた、タイヤ内に充填する気体としては、通常のまたは酸素分圧を変えた空気、もしくは窒素等の不活性ガスを用いることができる。

以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
タイヤサイズ２７５／８０Ｒ２２．５にて、１５°テーパーのリムに装着される重荷重用タイヤを作製した。この供試タイヤにおいて、カーカス（材質：スチール）は１枚のカーカスプライよりなり、図１に示すように、ビードコア１の周りにタイヤ内側から外側に折り返され巻き付けられて係止されていた。

また、各供試タイヤにおいて、ビードコアとしては、それぞれ下記表中に示す断面形状のものを用い、タイヤを正規リムに組んで正規内圧を充填した無負荷状態でのタイヤ幅方向断面で、リムフランジの曲率中心からカーカスの本体部に下ろした垂線Ｘに対して、タイヤ半径方向内側に配置した。

＜係留力＞
各供試タイヤをリムサイズ８．２５のリムに組み、正規内圧９００ｋＰａを充填し、荷重２０００ｋｇ一定の条件下で、ドラム試験機にて５，０００ｋｍ走行させた。ドラム走行の前後で各供試タイヤのＣＴ画像を撮影し、カーカスプライの巻付け端部を目標として、走行によるカーカスプライの引き抜け側への移動量をＣＴ画像から測定し、移動量（ｍｍ）を係留力として評価した。移動量が少ないほど係留力が高く、良好である。また、同時に、走行後におけるビードコアの形状崩れの発生の有無についても評価した。これらの結果を、下記の表中示す。また、図５に、各実施例等におけるビードコアの巻き数と係留力との関係を示すグラフを示す。

＊１）ビードコアを構成する辺のうち、垂線Ｘに対向して垂線Ｘとのなす角が最も小さい辺Ａの長さａと、ビードコアの頂点を結ぶ線分のうち最大幅となる線分Ｙに引いた垂線Ｚに対し交わるタイヤ半径方向外側および内側の辺Ｂ，Ｃの長さｂ，ｃの和（ｂ＋ｃ）との比ａ／（ｂ＋ｃ）の値である。
＊２）辺Ａとの長さａと、ビードコアの、垂線Ｚに沿う方向の高さｈとの比ａ／ｈの値である。

上記表中に示すように、本発明に係る条件を満足する各実施例の供試タイヤにおいては、少ない巻き数のビードコアであっても、ビードコアの形状崩れを生ずることなくカーカスプライの係留力を高めて、カーカスプライの引き抜け耐久性を向上できることが確かめられた。

１ ビードコア
２ カーカス
２Ａ カーカスの本体部
２Ｂ 巻上げ部
１１ ビード部
２０ リム
２１ ビードシート
２２ リムフランジ

Claims (1)

1. ビードシートの傾斜角度が１５°であるリムに装着され、タイヤの骨格をなすカーカスが、一対のビード部間にトロイド状に延在する本体部と、該一対のビード部にそれぞれ埋設された一対のビードコアの周りにタイヤ内側から外側に向かい折り返され巻き付けられてなる巻上げ部と、からなる重荷重用タイヤであって、
   前記ビードコアが断面六角形状を呈し、タイヤを正規リムに組んで正規内圧を充填した無負荷状態でのタイヤ幅方向断面において、リムフランジの曲率中心から前記カーカスの本体部に下ろした垂線Ｘに対して、前記ビードコアがタイヤ半径方向内側にあり、
   前記ビードコアの頂点を結ぶ線分のうち最大幅となる線分Ｙが、タイヤ軸方向に対し１５°±５°の範囲（但し、１５°を超える範囲を除く）で前記ビードシートと同方向に傾斜しており、
   前記ビードコアを構成する辺のうち、前記垂線Ｘに対向して該垂線Ｘとのなす角が最も小さい辺Ａの長さａと、前記線分Ｙに引いた垂線Ｚに対し交わるタイヤ半径方向外側および内側の辺Ｂ，Ｃの長さｂ，ｃの和（ｂ＋ｃ）との比ａ／（ｂ＋ｃ）が、下記式、
   １／３≦ａ／（ｂ＋ｃ）≦１／２
   で示される関係を満足し、かつ、前記辺Ａの長さａと、前記ビードコアの、前記垂線Ｚに沿う方向の高さｈとの比ａ／ｈが、下記式、
   ０．６６≦ａ／ｈ≦０．８５
   で示される関係を満足することを特徴とする重荷重用タイヤ。

Images