JP6364925B2 - 空気入りタイヤ及びその空気入りタイヤとリムとの組立体 - Google Patents

Description

本発明は、建設車両用又は産業車両用として好適な空気入りタイヤ及びその空気入りタイヤとリムとの組立体に関し、更に詳しくは、ビード部に配置されたリムクッションゴム層の損傷を効果的に抑制することを可能にした空気入りタイヤ及びその空気入りタイヤとリムとの組立体に関する。

例えば、建設車両又は産業車両に装着される空気入りタイヤにおいて、一対のビード部間にタイヤ径方向に延びる複数本のスチールコードを含むカーカス層を装架し、該カーカス層を各ビード部に埋設されたビードコアの廻りにタイヤ内側から外側に巻き上げた構造を有するものがある（例えば、特許文献１〜２参照）。

このような空気入りタイヤは、高荷重条件で使用され、場合によっては高荷重条件で悪路にて使用されるため、そのクッション性を確保するためにビード部のリムと接触する部位にリムクッションゴム層が配置されている。このようにビード部にリムクッションゴム層を配置し、空気入りタイヤの撓みを許容することにより、高荷重条件にて路面から受ける衝撃を緩和するようになっている。

しかしながら、空気入りタイヤの撓みが大きい場合、リムフランジとの接触部分を中心にしてビード部が大きく変形し、リムクッションゴム層が過大な圧縮変形を受けることになる。特に、低圧かつ過荷重の条件では空気入りタイヤの撓みが益々大きくなり、リムフランジの頂点に対応する部分にて局部的な食い込みが生じ易くなる。このような状態でタイヤ回転に伴って空気入りタイヤのビード部とリムとの間にタイヤ周方向のずれが生じると、圧縮変形されたリムクッションゴム層が損傷することがある。

特開２００３−３２０８１１号公報 特開２０１３−２２４０８０号公報

本発明の目的は、ビード部に配置されたリムクッションゴム層の損傷を効果的に抑制することを可能にした空気入りタイヤ及びその空気入りタイヤとリムとの組立体を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の空気入りタイヤは、一対のビード部間にタイヤ径方向に延びる複数本のスチールコードを含むカーカス層を装架し、該カーカス層を各ビード部に埋設されたビードコアの廻りにタイヤ内側から外側に巻き上げた構造を有し、前記ビード部のリムと接触する部位にリムクッションゴム層を配置した空気入りタイヤにおいて、
タイヤ内径が２５インチ以上である建設車両用又は産業車両用の空気入りタイヤであって、
タイヤを正規リムに組み付けて正規内圧を充填した状態でリムフランジの頂点からタイヤ軸方向に対して４５°の角度でタイヤ外表面に向かって引いた直線と該タイヤ外表面との交点をＡとしたとき、少なくとも前記Ａ点の径方向位置を含む領域に補強層を有し、
前記ビードコアの重心位置からタイヤ径方向に対して０°の角度で前記ビード部の内周面であるビードベースに向かって引いた直線と該ビードベースとの交点をＢとし、前記正規内圧を充填した状態での前記Ａ点と前記Ｂ点とのタイヤ径方向の距離をＨとしたとき、前記補強層の幅Ｗが０．２Ｈ≦Ｗ＜０．８Ｈの関係となり、
前記補強層は前記リムクッションゴム層の内部に配置され、前記タイヤ外表面のプロファイルに沿って延在することを特徴とするものである。

また、上記目的を達成するための本発明の空気入りタイヤとリムとの組立体は、上述した空気入りタイヤと該空気入りタイヤに組み付けられたリムとから構成されることを特徴とするものである。

本発明では、リムフランジの頂点に対応するＡ点を包含する領域に所定の幅Ｗを有する補強層を設け、該補強層をリムクッションゴム層の内部にタイヤ外表面のプロファイルに沿って延在するように配置することにより、空気入りタイヤが撓んだ際にリムフランジの頂点と接触する部分を選択的に補強し、そのリムフランジがタイヤ外表面に対して局部的に食い込むのを抑制することができる。そのため、例えば、低圧かつ過荷重の条件下で空気入りタイヤの撓みが大きくなった状態でビード部とリムとの間にタイヤ周方向のずれが生じるような過酷な状況に遭遇したとしても、リムクッションゴム層の損傷を効果的に抑制することができる。

本発明において、補強層のタイヤ径方向の外端位置とＡ点とのタイヤ径方向の距離Ｘ１及び補強層のタイヤ径方向の内端位置とＡ点とのタイヤ径方向の距離Ｘ２はそれぞれ０．１Ｈ≦Ｘ１≦０．４Ｈ、０．１Ｈ≦Ｘ２≦０．４Ｈの関係となることが好ましい。これにより、リムフランジの頂点と接触する部分を確実に補強し、リムクッションゴム層の損傷をより効果的に抑制することができる。

また、点Ａを通ってタイヤ内表面に対して直交する直線に沿って測定されるタイヤ厚さをＧとしたとき、補強層からタイヤ外表面までの距離Ｄが０．０５Ｇ≦Ｄ≦０．３０Ｇの関係となることが好ましい。これにより、リムクッションゴム層の損傷を抑制する効果を最大限に享受することができる。

上述した補強層は少なくとも１層の有機繊維コード層から構成されることが好ましい。この場合、有機繊維コード層のタイヤ周方向に対するコード角度は１５°〜９０°であることが好ましい。このように補強層を少なくとも１層の有機繊維コード層から構成することにより、有機繊維コード層からなる補強層が空気入りタイヤの撓みに追従しながらタイヤ外表面に対するリムフランジの局部的な食い込みを効果的に抑制することができる。

本発明は各種用途の空気入りタイヤに対して適用可能であるが、特に、タイヤ内径が２５インチ（６３５ｍｍ）以上である建設車両用又は産業車両用の空気入りタイヤに適用することが好ましい。この種の空気入りタイヤは撓みが大きいため、上記補強層を設けることで顕著な作用効果を得ることができる。

本発明において、「正規リム」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、当該規格がタイヤ毎に定めるリムであり、例えば、ＪＡＴＭＡであれば標準リム、ＴＲＡであれば“Ｄｅｓｉｇｎ Ｒｉｍ”、或いはＥＴＲＴＯであれば“Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｒｉｍ”とする。「正規内圧」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている空気圧であり、ＪＡＴＭＡであれば最高空気圧、ＴＲＡであれば表“ＴＩＲＥ ＲＯＡＤ ＬＩＭＩＴＳ ＡＴ ＶＡＲＩＯＵＳ ＣＯＬＤ ＩＮＦＬＡＴＩＯＮ ＰＲＥＳＳＵＲＥＳ”に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば“ＩＮＦＬＡＴＩＯＮ ＰＲＥＳＳＵＲＥ”であるが、タイヤが乗用車である場合には１８０ｋＰａとする。

本発明の実施形態からなる建設車両用の空気入りタイヤを示す子午線半断面図である。 図１の空気入りタイヤのビード部をリムと共に示す断面図である。 図１の空気入りタイヤの補強層を拡大して示す断面図である。 図１の空気入りタイヤが撓んだ際に補強層の周辺部分が変形した状態を示す断面図である。 広幅の補強層を備えた空気入りタイヤ（比較例）が撓んだ際に補強層の周辺部分が変形した状態を示す断面図である。 タイヤ外表面に露出した補強層を備えた空気入りタイヤ（比較例）が撓んだ際に補強層の周辺部分が変形した状態を示す断面図である。

以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。図１〜図４は本発明の実施形態からなる建設車両用の空気入りタイヤ１０を示し、１はトレッド部、２はサイドウォール部、３はビード部である。左右一対のビード部３，３間にはタイヤ径方向に延びる複数本の補強コードを含むカーカス層４が装架され、そのカーカス層４の端部がビードコア５の廻りにタイヤ内側から外側に巻き上げられている。カーカス層４の補強コードとしては、スチールコードが使用されている。

トレッド部１におけるカーカス層４の外周側には複数層のベルト層６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄが埋設されている。これらベルト層６ａ〜６ｄはタイヤ周方向に対して傾斜する複数本の補強コードを含み、かつ層間で補強コードが互いに交差するように配置されている。ベルト層６ａ〜６ｄにおいて、補強コードのタイヤ周方向に対する傾斜角度は例えば１５°〜４０°の範囲に設定され、そのコード打ち込み密度は例えば１０本／５０ｍｍ〜２５本／５０ｍｍの範囲に設定されている。ベルト層６ａ〜６ｄの補強コードとしては、スチールコードが使用されている。

更に、ベルト層６ａ〜６ｄの外周側には複数層のベルト保護層７ａ，７ｂが埋設されている。ベルト層６ａ〜６ｄがトレッド部１の補強を担持しているのに対して、ベルト保護層７ａ，７ｂはベルト層６ａ〜６ｄを保護する目的で配設されている。これらベルト保護層７ａ，７ｂはタイヤ周方向に対して傾斜する複数本の補強コードを含み、かつ層間で補強コードが互いに交差するように配置されている。ベルト保護層７ａ，７ｂにおいて、補強コードのタイヤ周方向に対する傾斜角度は例えば２０°〜４０°の範囲に設定され、そのコード打ち込み密度は例えば１０本／５０ｍｍ〜３０本／５０ｍｍの範囲に設定されている。そして、ベルト保護層７ａ，７ｂの補強コードとしては、ベルト層６ａ〜６ｄに対する保護機能を十分に発揮するように、例えば、４％以上の破断伸びを有するスチールコードが使用されている。

また、ビード部３にはビードコア５を包み込むように延在するビード補強層８が埋設されている。ビード補強層８はタイヤ周方向に対して傾斜する複数本の補強コードを含んでいる。ビード補強層８において、補強コードのタイヤ周方向に対する傾斜角度は例えば１０°〜７０°の範囲に設定されている。ビード補強層８の補強コードとしては、スチールコード又は有機繊維コードが使用されている。そして、ビード部３のリム３０（図２参照）と接触する部位にはリムクッションゴム層９が配置されている。このリム３０は正規リムである。

上記空気入りタイヤ１０はリム３０に対して組み付けられて組立体を構成し、車両に装着される。このような空気入りタイヤ１０において、図２に示すように、空気入りタイヤ１０をリム３０に組み付けて正規内圧を充填した状態でリムフランジ３１の頂点Ｐからタイヤ軸方向に対して４５°の角度でタイヤ外表面２１に向かって引いた直線Ｌ１と該タイヤ外表面２１との交点をＡとしたとき、少なくともＡ点の径方向位置を含む領域に補強層１１が配置されている。この補強層１１はリムクッションゴム層９の内部に埋設され、タイヤ外表面２１のプロファイルに沿って延在している。

ビードコア５の重心位置Ｃからタイヤ径方向に対して０°の角度でビード部３の内周面であるビードベース２２に向かって引いた直線Ｌ２と該ビードベース２２との交点をＢとし、正規内圧を充填した状態でのＡ点とＢ点とのタイヤ径方向の距離をＨとしたとき、補強層１１の幅Ｗは０．２Ｈ≦Ｗ＜０．８Ｈの関係となるように設定されている。

上述した空気入りタイヤ１０では、リムフランジ３１の頂点Ｐに対応するＡ点を包含する領域に所定の幅Ｗを有する補強層１１を設け、該補強層１１をリムクッションゴム層９の内部にタイヤ外表面２１のプロファイルに沿って延在するように配置することにより、空気入りタイヤ１０が撓んだ際にリムフランジ３１の頂点Ｐと接触する部分を選択的に補強し、そのリムフランジ３１がタイヤ外表面２１に対して局部的に食い込むのを抑制することができる。つまり、図４に示すように、空気入りタイヤ１０が撓んでリムフランジ３１がタイヤ外表面２１に対して食い込もうとする際に、その部分に局部的に配置された補強層１１がリムフランジ３１の食い込みを効果的に抑制する。そのため、例えば、低圧かつ過荷重の条件下で空気入りタイヤ１０の撓みが大きくなった状態でビード部３とリム３０との間にタイヤ周方向のずれが生じるような過酷な状況に遭遇したとしても、リムクッションゴム層９の損傷を効果的に抑制することができる。

ここで、補強層１１の幅Ｗは０．２Ｈ≦Ｗ＜０．８Ｈの関係とする必要がある。補強層１１の幅Ｗが０．２Ｈよりも小さいと補強効果が不十分になり、逆に０．８Ｈ以上であるとリムクッションゴム層９の全体としての剛性が高くなるものの、リムフランジ３１の頂点Ｐと接触する部分を選択的に補強する効果が低下するため、リムクッションゴム層９の損傷を防止する効果が不十分になる。より好ましくは、補強層１１の幅Ｗを０．２Ｈ≦Ｗ≦０．５Ｈの関係とするのが良い。

また、補強層１１はリムクッションゴム層９の内部に配置され、タイヤ外表面２１のプロファイルに沿って延在することが必要である。補強層１１がタイヤ外表面２１に露出した状態で配置されていると、ビード部３とリム３０との間にタイヤ周方向のずれが生じた際に補強層１１が損傷し易くなる。また、タイヤ外表面２１のプロファイルに沿って延在するように配置することにより、補強層１１がゴムの変形に追従してリムフランジ３１の頂点Ｐと接触する部分を保護するように機能する。

上記空気入りタイヤ１０において、補強層１１のタイヤ径方向の外端位置とＡ点とのタイヤ径方向の距離Ｘ１及び補強層１１のタイヤ径方向の内端位置とＡ点とのタイヤ径方向の距離Ｘ２はそれぞれ０．１Ｈ≦Ｘ１≦０．４Ｈ、０．１Ｈ≦Ｘ２≦０．４Ｈの関係となるように設定されている。これにより、リムフランジ３１の頂点Ｐと接触する部分を確実に補強し、リムクッションゴム層９の損傷をより効果的に抑制することができる。これら距離Ｘ１、Ｘ２が上記範囲から外れると、特定部位を選択的に補強する効果が低下することになる。より好ましくは、距離Ｘ１、Ｘ２を０．１Ｈ≦Ｘ１≦０．２５Ｈ、０．１Ｈ≦Ｘ２≦０．２５Ｈの関係とするのが良い。

上記空気入りタイヤ１０において、図３に示すように、点Ａを通ってタイヤ内表面２３に対して直交する直線Ｌ３に沿って測定されるタイヤ厚さをＧとしたとき、補強層１１からタイヤ外表面２１までの距離Ｄが０．０５Ｇ≦Ｄ≦０．３０Ｇの関係となるように設定されている。これにより、リムクッションゴム層１１の損傷を抑制する効果を最大限に享受することができる。補強層１１からタイヤ外表面２１までの距離Ｄが０．０５Ｇよりも小さいと補強層１１がリムずれによる損傷を受け易くなり、逆に０．３０Ｇよりも大きいとリムフランジ３１の食い込みを抑制する効果が低下する。より好ましくは、補強層１１からタイヤ外表面２１までの距離Ｄを０．１０Ｇ≦Ｄ≦０．２０Ｇの関係とするのが良い。また、補強層１１はタイヤ外表面２１のプロファイルに沿って平行に配置され、距離Ｄは補強層１１の全幅にわたって一定であることが望ましい。

上記空気入りタイヤ１０において、補強層１１は引き揃えられた複数本の有機繊維コードを含む少なくとも１層の有機繊維コード層から構成されることが好ましい。この場合、有機繊維コードとしては、ナイロン繊維コード、アラミド繊維コード、ポリエチレンテレフタレート繊維コード等を使用することができる。このように補強層１１を少なくとも１層の有機繊維コード層から構成することにより、有機繊維コード層からなる補強層１１がタイヤ外表面２１に対するリムフランジ３１の局部的な食い込みを効果的に抑制することができる。

ここで、補強層１１を構成する有機繊維コード層のタイヤ周方向に対するコード角度は１５°〜９０°であると良い。この有機繊維コード層のコード角度が１５°よりも小さいとタイヤ外表面２１に対するリムフランジ３１の局部的な食い込みを抑制する効果が低下する。より好ましくは、有機繊維コード層のタイヤ周方向に対するコード角度は４５°〜９０°であると良い。また、補強層１１を構成する有機繊維コード層のコード打ち込み密度は例えば１５本／５０ｍｍ〜５０本／５０ｍｍであると良い。

上述した実施形態においては建設車両用の空気入りタイヤについて説明したが、本発明は各種用途の空気入りタイヤに対して適用可能である。特に、タイヤ内径が２５インチ（６３５ｍｍ）以上である建設車両用又は産業車両用の空気入りタイヤに本発明を適用した場合、補強層１１の付加によりリムクッションゴム層９の損傷が効果的に抑制されるという顕著な作用効果を得ることができる。

タイヤサイズ２７．００Ｒ４９で、一対のビード部間にタイヤ径方向に延びる複数本のスチールコードを含むカーカス層を装架し、該カーカス層を各ビード部に埋設されたビードコアの廻りにタイヤ内側から外側に巻き上げた構造を有し、ビード部のリムと接触する部位にリムクッションゴム層を配置した空気入りタイヤにおいて、リムクッションゴム層の補強構造だけを異ならせた従来例１、比較例１〜３及び実施例１〜５のタイヤを製作した。

従来例は、リムクッションゴム層に補強層を埋設していないものである。比較例１〜３及び実施例１〜５は、リムクッションゴム層に補強層を埋設し、Ａ点とＢ点とのタイヤ径方向の距離Ｈに対する補強層の幅Ｗの比Ｗ／Ｈ、点Ａでのタイヤ厚さＧに対する補強層からタイヤ外表面までの距離Ｄの比Ｄ／Ｇ、補強層のコード材質、及び、補強層のタイヤ周方向に対するコード角度を表１のように設定した。なお、距離Ｈは１２５ｍｍであり、タイヤ厚さＧは７０ｍｍである。

これら試験タイヤについて、下記の評価方法により、耐クラック性を評価し、その結果を表１に併せて示した。

耐クラック：
各試験タイヤを規格標準リム（リムフランジの曲率半径：５７ｍｍ）に組み付けてドラム試験機に装着し、空気圧を規格最大空気圧の７０％に調整し、負荷を規格最大荷重の１５０％とし、速度を１０ｋｍ／ｈ又は４０ｋｍ／ｈとして３０秒周期で変速する条件にて走行試験を実施し、リムクッションゴム層にクラックが生じるまでの走行距離を計測した。評価結果は、従来例を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほどリムクッションゴム層における耐クラックが優れていることを意味する。

表１から明らかなように、実施例１〜５では、従来例との対比において、リムクッションゴム層における耐クラック性が優れていた。これに対して、比較例１では、補強層の幅Ｗが小さ過ぎるため、耐クラック性の改善効果が不十分であった。比較例２では、補強層の幅Ｗが大き過ぎるため（図５参照）、リムフランジの頂点と接触する部分を選択的に補強する効果が低下し、耐クラック性の改善効果が不十分であった。比較例３では、補強層１１がタイヤ外表面に露出した状態で配置されているため（図６参照）、リムずれにより補強層自体が損傷し易くなっていた。

１ トレッド部
２ サイドウォール部
３ ビード部
４ カーカス層
５ ビードコア
９ リムクッションゴム層
１０ 空気入りタイヤ
１１ 補強層
２１ タイヤ外表面
２２ ビードベース
２３ タイヤ内表面
３０ リム
３１ リムフランジ

Claims (6)

1. 一対のビード部間にタイヤ径方向に延びる複数本のスチールコードを含むカーカス層を装架し、該カーカス層を各ビード部に埋設されたビードコアの廻りにタイヤ内側から外側に巻き上げた構造を有し、前記ビード部のリムと接触する部位にリムクッションゴム層を配置した空気入りタイヤにおいて、
   タイヤ内径が２５インチ以上である建設車両用又は産業車両用の空気入りタイヤであって、
   タイヤを正規リムに組み付けて正規内圧を充填した状態でリムフランジの頂点からタイヤ軸方向に対して４５°の角度でタイヤ外表面に向かって引いた直線と該タイヤ外表面との交点をＡとしたとき、少なくとも前記Ａ点の径方向位置を含む領域に補強層を有し、
   前記ビードコアの重心位置からタイヤ径方向に対して０°の角度で前記ビード部の内周面であるビードベースに向かって引いた直線と該ビードベースとの交点をＢとし、前記正規内圧を充填した状態での前記Ａ点と前記Ｂ点とのタイヤ径方向の距離をＨとしたとき、前記補強層の幅Ｗが０．２Ｈ≦Ｗ＜０．８Ｈの関係となり、
   前記補強層は前記リムクッションゴム層の内部に配置され、前記タイヤ外表面のプロファイルに沿って延在することを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記補強層のタイヤ径方向の外端位置と前記Ａ点とのタイヤ径方向の距離Ｘ１及び前記補強層のタイヤ径方向の内端位置と前記Ａ点とのタイヤ径方向の距離Ｘ２がそれぞれ０．１Ｈ≦Ｘ１≦０．４Ｈ、０．１Ｈ≦Ｘ２≦０．４Ｈの関係となることを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記点Ａを通ってタイヤ内表面に対して直交する直線に沿って測定されるタイヤ厚さをＧとしたとき、前記補強層から前記タイヤ外表面までの距離Ｄが０．０５Ｇ≦Ｄ≦０．３０Ｇの関係となることを特徴とする請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記補強層が少なくとも１層の有機繊維コード層から構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
5. 前記有機繊維コード層のタイヤ周方向に対するコード角度が１５°〜９０°であることを特徴とする請求項４に記載の空気入りタイヤ。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の空気入りタイヤと該空気入りタイヤに組み付けられたリムとから構成されることを特徴とする空気入りタイヤとリムとの組立体。

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