JP6407707B2

JP6407707B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP6407707B2
Application number: JP2014262044A
Authority: JP
Inventors: 邦弘小嶋
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2014-12-25
Filing date: 2014-12-25
Publication date: 2018-10-17
Anticipated expiration: 2034-12-25
Also published as: JP2016120832A

Description

本発明は、空気入りタイヤに関する。

空気入りタイヤ、とりわけ重荷重用空気入りタイヤにおいては、ビード部の耐久性を向上することが求められる。ビード部の耐久性を向上するためには、ビード部の変形を抑制することにより、カーカスプライの巻き上げ端での歪みを低減させることが有効である。そのため、特許文献１には、カーカスプライの巻き上げ部に沿って、チェーファと呼ばれる補強層を設けた空気入りタイヤが開示されている。

特許文献１には、このような補強層として金属コードを含む金属補強層をカーカスプライの巻き上げ部に設けるとともに、カーカスプライの巻き上げ端部を挟み込むようにしてビードフィラーよりもゴム硬度の高いゴムパッド層を設けた空気入りタイヤが開示されているが、更なるビード部の耐久性向上が望まれている。

そこで、特許文献２及び３には、カーカスプライの巻き上げ部に沿って金属コードを含む金属補強層に加えて金属補強層の外側に沿って有機繊維を含む繊維補強層を設けた空気入りタイヤが開示されている。しかしながら、特許文献２及び３のように金属補強層に加えて繊維補強層をカーカスプライの巻き上げ部に沿って設けると、カーカスプライの巻き上げ端の近傍に複数の補強層の端部が近接しやすいため、端部が近接する位置にひずみ応力が集中してセパレーションが発生しやすくビード部の耐久性が低下する問題がある。

特開２０１３−１２２３号公報特開２００８−２９０６６２号公報特開２００６−１４３３号公報

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、ビード部の耐久性に優れた空気入りタイヤを提供することを目的とする。

本発明に係る空気入りタイヤは、ビード部に埋設されたビードコアと、前記ビードコアのタイヤ径方向外側に配置されたビードフィラーと、前記ビードコアの周りをタイヤ軸方向内側から外側に巻き上げられたプライコードを含むカーカスプライと、前記カーカスプライの外側においてタイヤ軸方向内側から外側に巻き上げられた金属コードを含む金属補強層と、前記ビードフィラーのタイヤ軸方向外側に設けられ前記カーカスプライ及び前記金属補強層のタイヤ径方向外側端部が埋設された第１ゴム層と、前記第１ゴム層のタイヤ軸方向外側に設けられ前記第１ゴム層より１００％伸長時モジュラスが低いゴムからなる第２ゴム層と、前記第１ゴム層と前記第２ゴム層との界面に設けられた有機繊維コードを含む繊維補強層とを備え、前記第１ゴム層が、前記カーカスプライの巻き上げ部と前記ビードフィラ−との間に前記ビードフィラーと接触させて設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、カーカスプライの外側に金属コードを含む金属補強層とともに有機繊維コードを含む繊維補強層を設けても、カーカスプライの巻き上げ端の近傍に歪み応力が集中しにくくビード部の耐久性を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る空気入りタイヤの半断面図である。図１の空気入りタイヤのビード部を示す断面図である。比較例１の空気入りタイヤのビード部を示す断面図である。比較例２の空気入りタイヤのビード部を示す断面図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１に示すタイヤ１０は、本発明に係る空気入りタイヤ（以下、「タイヤ」という）の一例であり、規定リム１に装着した状態におけるタイヤ子午線断面が示されている。規定リム１装着時は、タイヤサイズに対応してＪＡＴＭＡで定められた標準となるリムに装着し、同じくタイヤサイズに対応してＪＡＴＭＡで定められる単輪最大負荷能力に対応する最高空気圧をかけた時の状態をさす。図２は、そのタイヤ１０のビード部１２を拡大して示す断面図である。

なお、本明細書において、タイヤ軸方向とは、タイヤ回転軸に平行な方向であって、タイヤ幅方向と同義であり、図において符号Ｙで示し、タイヤ軸方向内側及び外側をそれぞれ符号Ｙ１及びＹ２で示す。また、タイヤ径方向（ラジアル方向）とは、タイヤ回転軸に垂直な方向であり、図において符号Ｚで示し、タイヤ径方向内側及び外側をそれぞれ符号Ｚ１及びＺ２で示す。

本実施形態に係るタイヤ１０は、左右一対のビード部１２と、ビード部１２からタイヤ径方向外側に延びる一対のサイドウォール部１４と、左右のサイドウォール部１４の径方向外方端部同士を連結するように両サイドウォール部１４間に設けられたトレッド部１６とを備える。

タイヤ１０の内部には、一対のビード部１２間にまたがって延びるカーカスプライ１８が埋設されている。カーカスプライ１８は、トレッド部１６からサイドウォール部１４を通って延在し、ビード部１２において両端部が係止されている。トレッド部１６におけるカーカスプライ１８の外周側にはベルト２０が設けられており、カーカスプライ１８の外周でトレッド部１６を補強する。カーカスプライ１８は、タイヤ周方向に対して略直交する方向に配列したプライコードをトッピングゴムで被覆してなる。プライコードとしては、スチールコードや有機繊維コードが用いられる。

カーカスプライ１８の内側には、タイヤ１０の内周面を構成する耐空気透過ゴム層としてのインナーライナー２２が設けられている。また、サイドウォール部１４では、カーカスプライ１８の外側に、タイヤ１０の外壁面を構成するサイドウォールゴム２４が設けられている。

図２に拡大して示すように、ビード部１２には、ゴム被覆したビードワイヤを積層巻回した収束体よりなる環状のビードコア２６と、該ビードコア２６のタイヤ径方向外側Ｚ２に配置されたゴム製のビードフィラー２８とが埋設されている。

ビードフィラー２８は、ビードコア２６を包囲する断面丸形の下部フィラー２８Ａと、下部フィラー２８Ａのタイヤ径方向外側Ｚ２に配置された上部フィラー２８Ｂとを備える。上部フィラー２８Ｂは、下部フィラー２８Ａよりも１００％伸長時モジュラスが低いゴムから構成されている。上部フィラー２８Ｂは、タイヤ径方向外側Ｚ２に向けて細くなる先細形状をなしている。

カーカスプライ１８は、ビードコア２６の周りにタイヤ軸方向内側Ｙ１から外側Ｙ２に巻き上げられている。詳細には、カーカスプライ１８は、サイドウォール部１４から延びる本体部１８Ａがビードコア２６及びビードフィラー２８のタイヤ軸方向内側面に沿って配され、ビードコア２６のタイヤ径方向内側（図１及び２の下側）Ｚ１を通ってタイヤ軸方向外側Ｙ２に巻き上げられている。つまり、カーカスプライ１８は、ビードコア２６のタイヤ径方向内側Ｚ１において折り返され、ビードコア２６のタイヤ軸方向外側Ｙ２が巻き上げ部１８Ｂをなしている。

カーカスプライ１８の巻き上げ部１８Ｂは、ビードコア２６及びビードフィラー２８の下部フィラー２８Ａのタイヤ軸方向外側面に沿って配され、下部フィラー２８Ａのタイヤ径方向外側において、第１ゴム層４０を介在させて上部フィラー２８Ｂのタイヤ軸方向外側Ｙ２に沿って配されており、その先端（即ち、巻き上げ部１８Ｂのタイヤ径方向外側端）が巻き上げ端１８Ｅとなる。

ビード部１２におけるカーカスプライ１８の周りには、金属コードを含む金属補強層３２と、有機繊維コードを含む繊維補強層３４とが設けられている。

金属補強層３２は、スチールコードなどの金属コードにトッピングゴムを被覆することで形成されたスチールチェーファであり、カーカスプライ１８の外側をタイヤ軸方向内側Ｙ１から外側Ｙ２に巻き上げられている。すなわち、金属補強層３２は、ビード部１２においてカーカスプライ１８を包むようにその外表面に重ね設けられ、ビードコア２６のタイヤ軸方向内側Ｙ１においてカーカスプライ１８の本体部１８Ａに隣接して設けられ、ビードコア２６のタイヤ軸方向外側Ｙ２において巻き上げ部１８Ｂに隣接して設けられている。

金属補強層３２は、ビードフィラー２８のタイヤ軸方向外側Ｙ２に位置するタイヤ径方向外側端（巻き上げ端）３２Ｅｏｕｔが、ビードコア２６の中心２６Ｃよりタイヤ径方向外方Ｚ２であって、カーカスプライ１８の巻き上げ端１８Ｅよりタイヤ径方向内方Ｚ１に位置しており、カーカスプライ１８の巻き上げ端１８Ｅと重なり合わない位置に配置されている。金属補強層３２のタイヤ径方向外側端３２Ｅｏｕｔは、カーカスプライ１８の巻き上げ端１８Ｅとともに第１ゴム層４０に埋設されている。

第１ゴム層４０は、上部フィラー２８Ｂより１００％伸長時モジュラスが高いゴム材料からなり、カーカスプライ１８の巻き上げ部１８Ｂ及び金属補強層３２のタイヤ径方向外側端３２Ｅｏｕｔを挟み込むようにビードフィラー２８のタイヤ軸方向外側Ｙ２に設けられている。

第１ゴム層４０は、下部フィラー２８Ａからタイヤ径方向外方Ｚ２に向けて上部フィラー２８Ｂのタイヤ軸方向外側Ｙ２に沿って延び、上部フィラー２８Ｂのタイヤ径方向外側端２８ＢＥよりもタイヤ径方向内方Ｚ１で終端している。

第１ゴム層４０のタイヤ軸方向外側Ｙ２には、第１ゴム層４０より１００％伸長時モジュラスが低いゴムからなる第２ゴム層４２が設けられている。第２ゴム層４２は、下部フィラー２８Ａ及び上部フィラー２８Ｂとともに第１ゴム層４０を挟み込んでいる。なお、第２ゴム層４２は、図１に示すように上部フィラー２８Ｂのタイヤ径方向外側端２８ＢＥよりタイヤ径方向外方Ｚ２まで設けてもよく、また、上部フィラー２８Ｂのタイヤ径方向外側端２８ＢＥよりタイヤ径方向内方Ｚ１で終端してもよい。

ここで、第１ゴム層４０及び第２ゴム層４２を構成するゴムの１００％伸長時モジュラスの一例を挙げると、上部フィラー２８Ｂを構成するゴムの１００％伸長時モジュラスが、１．８〜３．８ＭＰａの場合に、第１ゴム層４０を構成するゴムの１００％伸長時モジュラスは、例えば、第２ゴム層４０を構成するゴムの１００％伸長時モジュラスの１．０５〜２．０倍に設定することができ、第１ゴム層４０の１００％伸長時モジュラスを４．０〜６．０ＭＰａに、第２ゴム層４２の１００％伸長時モジュラスを２．０〜３．８ＭＰａに、それぞれ設定することができる。

繊維補強層３４は、ナイロン繊維コードなどの有機繊維コードにトッピングゴムを被覆することで形成された１層又は複数層（この例では１層）からなる補強層であり、金属補強層３２の外側においてタイヤ軸方向内側Ｙ１から外側Ｙ２に巻き上げられており、金属補強層３２を包むようにその外表面に設けられている。

この例では、繊維補強層３４は、ビードフィラー２８のタイヤ径方向内側Ｚ１及びタイヤ軸方向内側Ｙ１において金属補強層３２の外側に重ねて設けられ、ビードフィラー２８のタイヤ軸方向外側Ｙ２において第１ゴム層４０の外側に設けられ第１ゴム層４０と第２ゴム層４２との界面に沿ってタイヤ径方向外方Ｚ２に延びている。

つまり、この例では、繊維補強層３４は、ビードフィラー２８のタイヤ軸方向外側Ｙ２において、カーカスプライ１８の巻き上げ端１８Ｅよりタイヤ径方向外方Ｚ２の位置から第１ゴム層４０と第２ゴム層４２との界面に沿ってタイヤ径方向内方Ｚ１に向かって設けられ、ビードコア２６のタイヤ径方向内側Ｚ１を通ってタイヤ軸方向内側Ｙ１に巻き上げられている。

以上のような本実施形態の空気入りタイヤでは、カーカスプライ１８の外側に金属コードを含む金属補強層３２に加えて、有機繊維コードを含む繊維補強層３４が設けられているため、ビード部１２の剛性を高めることができる。

しかも、ビードフィラー２８のタイヤ軸方向外側Ｙ２において、カーカスプライ１８の巻き上げ端部１８Ｂ及び金属補強層３２のタイヤ径方向外側端３２Ｅｏｕｔが、１００％伸長時モジュラスの高いゴムからなる高剛性の第１ゴム層４０に埋設されているため、セパレーションを抑制することができるとともに、第１ゴム層４０のタイヤ軸方向外側Ｙ２に、第１ゴム層４０より１００％伸長時モジュラスが低いゴムからなる第２ゴム層４２が設けられているため、カーカスプライ１８の巻き上げ端部１８Ｂ及び金属補強層３２のタイヤ径方向外側端３２Ｅｏｕｔ近傍における剛性を段階的に変化させて歪み応力の集中を緩和することができ、ビード部１２の耐久性を向上させることができる。

また、本実施形態の空気入りタイヤでは、ビードフィラー２８のタイヤ軸方向外側Ｙ２において、金属補強層３２のタイヤ径方向外側端３２Ｅｏｕｔが、ビードコア２６の中心２６Ｃよりタイヤ径方向外方Ｚ２に位置し、繊維補強層３４が、カーカスプライ１８の巻き上げ端１８Ｅよりタイヤ径方向外方Ｚ２の位置から第１ゴム層４０と第２ゴム層４２との界面に沿ってタイヤ径方向内方Ｚ１に向かって設けられ、ビードコア２６のタイヤ径方向内側（図１及び２の下側）Ｚ１を通ってタイヤ軸方向内側Ｙ１に巻き上げられている。このように繊維補強層３４を配置することにより、第１ゴム層４０に埋設されたカーカスプライ１８の巻き上げ端１８Ｅと金属補強層３２のタイヤ径方向外側端３２Ｅｏｕｔとを外側から覆うように繊維補強層３４が配置され、カーカスプライ１８の巻き上げ端１８Ｅ及び金属補強層３２のタイヤ径方向外側端３２Ｅｏｕｔ近傍を効果的に補強することができるとともに、繊維補強層３４がビードコア２６の中心２６Ｃよりタイヤ径方向内方Ｚ１まで配置され規定リム１と接触する部分の耐久性も向上させることができる。

また、本実施形態では、第１ゴム層４０に埋設されたカーカスプライ１８の巻き上げ端１８Ｅと金属補強層３２のタイヤ径方向外側端３２Ｅｏｕｔとが、タイヤ径方向Ｚに異なる位置に配置されているため、第１ゴム層４０において歪み応力を分散させることができ、ビード部１２の耐久性を向上させることができる。

なお、上記した実施形態では、繊維補強層３４が金属補強層３２の外側においてタイヤ軸方向外側Ｙ２から内側Ｙ１に巻き上げられ、ビードフィラー２８のタイヤ軸方向外側Ｙ２及び内側Ｙ１に設けられる場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。繊維補強層３４は、第１ゴム層４０に埋設されたカーカスプライ１８の巻き上げ端１８Ｅと金属補強層３２のタイヤ径方向外側端３２Ｅｏｕｔとを外側から覆うように配置されることが好ましく、例えば、ビードコア２６のタイヤ径方向内側Ｚ１を通ってビードフィラー２８のタイヤ軸方向外側Ｙ２から内側Ｙ１に巻き上げられることなく、カーカスプライ１８の巻き上げ端１８Ｅよりタイヤ径方向外方Ｚ２の位置からビードコア２６の中心２６Ｃよりタイヤ径方向内方Ｚ１の位置で終端してもよい。

以上、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。

以下、本発明を実施例によって更に具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

実施例１及び比較例１〜２の空気入りタイヤ（タイヤサイズ：１１Ｒ２２．５）を試作した。これらの各試作タイヤは、基本的なタイヤ内部構造及びトレッドパターンを同一とし、ビード部の構成を変更して作製したものである。

具体的には、実施例１は、図１及び図２に示すビード部構成を持つ例であり、カーカスプライ１８の外側においてタイヤ軸方向内側から外側に金属補強層３２及び繊維補強層３４が巻き上げられ、ビードフィラー２８のタイヤ軸方向外側Ｙ２に第１ゴム層４０及び第２ゴム層４２が設けられ、第１ゴム層４０及び第２ゴム層４２の界面に繊維補強層３４が設けられた例である。

比較例１は、図３に示すビード部構成を持つ例であり、カーカスプライ１８の外側においてタイヤ軸方向内側から外側に金属補強層３２が巻き上げられ、ビードフィラー２８のタイヤ軸方向外側Ｙ２に第１ゴム層４０及び第２ゴム層４２が設けられているが、繊維補強層３４が設けられていない例である。

比較例２は、図４に示すビード部構成を持つ例であり、カーカスプライ１８の外側においてタイヤ軸方向内側から外側に金属補強層３２及び繊維補強層３４が巻き上げられているが、ビードフィラー２８のタイヤ軸方向外側Ｙ２に第１ゴム層４０及び第２ゴム層４２が設けられていない例である。

なお、実施例１及び比較例１〜２の空気入りタイヤにおける、第１ゴム層４０、第２ゴム層４２、及び上部フィラー２８Ｂの１００％伸長時モジュラスは、下記表に示すとおりである。比較例２においてビードフィラー２８のタイヤ軸方向外側Ｙ２に設けられたゴムは、１００％伸長時モジュラスが比較例１や実施例１の第２ゴム層４２を構成するゴムと同一のゴムで構成されている。

実施例１及び比較例１〜２の各空気入りタイヤについてビード部耐久性評価を行った。評価方法は以下のとおりである。

（ビード部耐久性）
実施例１及び比較例１〜２の各空気入りタイヤをＪＡＴＭＡ記載の標準リムに組み付け、内圧１２５０ＫＰａまでエアを充填し、ＪＡＴＭＡ基準荷重の２００％の荷重条件にて速度２５Kｍ／ｈで走行し、ビード部においてセパレーション等の故障が確認されるまでの走行距離を測定した。評価は、ビード部に故障が確認されるまでの走行距離を、比較例１を１００として指数化した。数値が大きいほど高速耐久性が良好であることを示す

結果は、表１に示すとおりであり、実施例１では、比較例１及び２に比べて、ビード部の耐久性を向上することができた。

１０…タイヤ
１２…ビード部
１４…サイドウォール部
１６…トレッド部
１８…カーカスプライ
１８Ａ…本体部
１８Ｂ…巻き上げ部
１８Ｅ…巻き上げ端
２０…ベルト
２２…インナーライナー
２４…サイドウォールゴム
２６…ビードコア
２６Ｃ…ビードコアの中心
２８…ビードフィラー
２８Ａ…下部フィラー
２８Ｂ…上部フィラー
３２…金属補強層
３４…繊維補強層
４０…第１ゴム層
４２…第２ゴム層
Ｙ…タイヤ軸方向
Ｚ…タイヤ径方向

Claims

ビード部に埋設されたビードコアと、前記ビードコアのタイヤ径方向外側に配置されたビードフィラーと、前記ビードコアの周りをタイヤ軸方向内側から外側に巻き上げられたプライコードを含むカーカスプライと、前記カーカスプライの外側においてタイヤ軸方向内側から外側に巻き上げられた金属コードを含む金属補強層と、前記ビードフィラーのタイヤ軸方向外側に設けられ前記カーカスプライ及び前記金属補強層のタイヤ径方向外側端部が埋設された第１ゴム層と、前記第１ゴム層のタイヤ軸方向外側に設けられ前記第１ゴム層より１００％伸長時モジュラスが低いゴムからなる第２ゴム層と、前記第１ゴム層と前記第２ゴム層との界面に設けられた有機繊維コードを含む繊維補強層とを備え、
前記第１ゴム層が、前記カーカスプライの巻き上げ部と前記ビードフィラーとの間に前記ビードフィラーと接触させて設けられていることを特徴とする空気入りタイヤ。
前記ビードフィラーのタイヤ軸方向外側において、前記金属補強層のタイヤ径方向外側端が、前記ビードコアの中心よりタイヤ径方向外方に位置し、前記繊維補強層が、前記カーカスプライのタイヤ径方向外側端よりタイヤ径方向外方の位置から前記ビードコアの中心よりタイヤ径方向内方の位置まで設けられていることを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
前記繊維補強層は、前記金属補強層の外側においてタイヤ軸方向外側から内側に巻き上げられ、
前記ビードフィラーのタイヤ軸方向内側において、前記繊維補強層のタイヤ径方向外側端が、前記金属補強層のタイヤ径方向外側端よりタイヤ径方向内方で終端す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。
前記ビードフィラーのタイヤ軸方向外側において、前記カーカスプライのタイヤ径方向外側端と、前記金属補強層のタイヤ径方向外側端とが、タイヤ径方向に異なる位置に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。