JP6572088B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本開示は、ビード故障及びリム接触部の摩耗を低減する空気入りタイヤに関する。

トラックやバスなどに使用される重荷重用空気入りタイヤは、ラジアルタイヤであり、タイヤ軸を中心として放射状に配置されるスチールコードを有するカーカスを有する。カーカスは、ビードコアに巻き上げられる。重荷重用タイヤにおいて、カーカスの張力によりビードコアに回転モーメントが発生し、カーカスの巻き上げ端に応力が集中し、巻き上げ端のセパレーションを伴うビードの故障が発生しやすい。

特許文献１では、スチールカーカスの外側に、内側スチールチェーハ及び外側スチールチェーハを配置し、両スチールチェーハのコードを交差させたタイヤが開示されている。

特開平５−１５５２０８号公報

重荷重用タイヤにおいては、ビード部のうちリムとの接触部分（主にリム底面）に生じる応力によって摩耗が発生しやすい。ところが、上記特許文献１を含め、リム接触部の摩耗を低減することについては何ら開示がない。

本開示は、このような課題に着目してなされたものであって、その目的は、ビード故障及びリム接触部の摩耗を低減する空気入りタイヤを提供することである。

本開示は、上記目的を達成するために、次のような手段を講じている。

すなわち、本開示の空気入りタイヤは、
ビードコアを有するビード部と、
スチールコードを有し、前記ビード部において前記ビードコアに巻き上げられるカーカスと、
前記ビード部において前記カーカスの外側に配置され、スチールコードを有する内側チェーハ及び外側チェーハと、を備え、
前記内側チェーハ及び外側チェーハの両端は、自然状態にてタイヤ子午線断面において前記ビードコアの最下端よりも上方に配置されており、
前記内側チェーハ及び外側チェーハのスチールコードは、前記カーカスのスチールコードに対して互いに逆方向に傾斜して交差しており、
前記内側チェーハ及び外側チェーハのうち一方のチェーハのスチールコードは、前記カーカスのスチールコードに対して＋１５°〜＋３５°の角度を有し、他方のチェーハのスチールコードは、前記カーカスのスチールコードに対して−４０°〜−７０°の角度を有する。

このように、内側チェーハ及び外側チェーハの両端がビードコアの最下端よりも上方に配置され、ビードコアがチェーハに包まれており、内側チェーハ及び外側チェーハのコードがカーカスのスチールコードに対して互いに逆方向に傾斜して交差しているので、カーカスの張力により発生する回転モーメントを抑制し、カーカスの巻き上げ端に生じるせん断応力を低減して、端部のセパレーションを伴うビード部の故障を低減できる。それでいて、内側チェーハ及び外側チェーハを上記角度範囲にて交差させると、双方のチェーハのコードの交差角度が直角に近くなり、面方向に対する剛性を確保でき、リムフランジとの接触面の摩耗を低減することが可能となる。また、面方向に対する剛性の確保によって発熱が抑制されるので、ビード部の故障を低減できる。

本開示における一実施形態のビード部を示すタイヤ子午線断面図。 本実施形態において、内側チェーハ、外側チェーハ、及びカーカス４のスチールコードの関係を模式的に示す図。 特許文献１に記載のタイヤにおいて、内側チェーハ、外側チェーハ、及びカーカス４のスチールコードの関係を模式的に示す図。 本開示における他の実施形態のビード部を示すタイヤ子午線断面図。

以下、本開示の一実施形態の空気入りタイヤについて、図面を参照して説明する。

図１に示すように、空気入りタイヤは、一対のビード部１と、各々のビード部１からタイヤ径方向ＲＤ外側に延びるサイドウォール部２と、両サイドウォール部２のタイヤ径方向ＲＤ外側端に連なるトレッド部（非図示）とを備える。ビード部１は、鋼線等の収束体をゴム被覆してなる環状のビードコア１ａと、硬質ゴムからなるビードフィラー１ｂと、を有する。

また、このタイヤは、トレッド部からサイドウォール部２を経てビード部１に至るトロイド状のカーカス４を備える。カーカス４は、一対のビード部同士１の間に設けられ、その端部４ａがビードコア１ａに巻き上げられている。カーカス４は、タイヤの軸を中心として放射状に延びるスチールコードＣ４と、スチールコードＣ４を被覆するトッピングゴムと、を有する。すなわち、ラジアルタイヤである。スチールコードＣ４は、タイヤ子午線断面に沿っている。カーカス４の内側には、空気圧を保持するためのインナーライナーゴム５が配置されている。

サイドウォール部２におけるカーカス４の外側には、サイドウォールゴム６が設けられている。また、ビード部１におけるカーカス４の外側には、リム装着時にリム（図示しない）と接するリムストリップゴム７が設けられている。

トレッド部におけるカーカス４の外側には、カーカス４を補強するためのベルトと、ベルト補強材と、トレッドゴムとが内側から外側に向けて順に設けられている。ベルトは、複数枚のベルトプライにより構成されている。ベルト補強材は、タイヤ周方向に延びるコードをトッピングゴムで被覆して構成されている。ベルト補強材は、必要に応じて省略しても構わない。

ビード部１においてカーカス４の外側には、スチールコードを有する内側チェーハ８及び外側チェーハ９が設けられている。ビードコア１ａの径方向内側ＲＤ１（下方）を内側チェーハ８及び外側チェーハ９で包んで補強するために、内側チェーハ８及び外側チェーハ９の両端８ａ、８ｂ、９ａ、９ｂは、タイヤをリム組みしていない自然状態にてタイヤ子午線断面においてビードコア１ａの最下端（最下端を通る仮想水平線Ｌ１）よりも上方（径方向外側ＲＤ２）に配置されている。

図２Ａは、内側チェーハ８のスチールコードＣ８、外側チェーハ９のスチールコードＣ９、及びカーカス４のスチールコードＣ４の関係を模式的に示す図である。図２Ａに示すように、カーカス４のスチールコードＣ４は、周方向ＣＤに直角であり、幅方向ＷＤに沿っている。内側チェーハ８のスチールコードＣ８及び外側チェーハ９のスチールコードＣ９は、カーカス４のスチールコードＣ４に対して互いに逆方向に傾斜して交差している。本実施形態では、内側チェーハ８のスチールコードＣ８は、カーカス４のスチールコードＣ４に対して＋２５°の角度αを有する。外側チェーハ９のスチールコードＣ９は、カーカス４のスチールコードＣ４に対して−５５°の角度βを有する。勿論、これに限定されない。内側チェーハ８のスチールコードＣ８は、カーカス４のスチールコードＣ４に対して＋１５°〜＋３５°の角度αを有していればよい。外側チェーハ９のスチールコードＣ９は、カーカス４のスチールコードＣ４に対して−４０°〜−７０°の角度βを有していればよい。

本実施形態では、内側チェーハ８のスチールコードＣ８は、カーカス４のスチールコードＣ４に対して＋１５°〜＋３５°の角度を有するようにしているが、内側チェーハ８と外側チェーハ９とを入れ替えてもよい。すなわち、内側チェーハ８の角度αが−４０°〜−７０°であり且つ外側チェーハ９の角度βが＋１５°〜＋３５°となるようにしてもよい。

図２Ｂは、特許文献１に記載されている内側チェーハ及び外側チェーハの角度を示すものである。内側チェーハのコードＣ８’及び外側チェーハのコードＣ９’は、カーカスのコードＣ４に対して互いに逆方向に傾斜して交差している点で同じであるが、その傾斜角度α’の大きさは同じである。

図２Ａ及び図２Ｂを比べれば、スチールチェーハ８、９のコードＣ８、Ｃ９の交差角度について、図２Ｂよりも図２Ａの方がより直角に近くなる。図２Ａでは、交差角度が５５°〜１０５°であり、９０°に対する差が−３５°〜＋１５°となる。一方、図２Ｂでは、交差角度が３０°〜７０°であり、９０°に対する差が−６０°〜−２０°となる。図２Ａの方が、図２Ｂよりも９０°に対する差が少ない範囲に抑えられる。双方のチェーハ８、９のスチールコードＣ８、Ｃ９の交差角度が直角に近くなれば、面方向に対する剛性を確保できるので、リムフランジとの接触部分１ｃに生じる応力を低減でき、摩耗を低減することが可能となる。さらに、面方向に対する剛性を確保すれば、発熱が抑制されるので、ビード部の故障を低減できる。

本実施形態では、内側チェーハ８及び外側チェーハ９のスチールコードＣ８、Ｃ９の交差角度（α＋β）は８０°であれば、これに限定されない。例えば、交差角度（α＋β）は、８０°〜１００°にすれば好ましい。

図１に示すように、内側チェーハ８の巻き込み側端８ｂは、仮想水平線Ｌ１よりも上方であればよいが、タイヤ子午線断面においてカーカス４の巻き上げ端４ａ（仮想水平線Ｌ２）よりも上方（径方向外側ＲＤ２）に配置されているのが好ましい。このようにすれば、カーカス４の巻き上げ端４ａに作用する応力を内側チェーハ８の巻き込み側端８ｂに負担させることができ、負荷を分散させ、カーカス４の巻き上げ端４ａでのセパレーションを抑制し、ビード部１の故障を低減できる。

さらに、図１に示すように、外側チェーハ９の巻き込み側端９ｂは、仮想水平線Ｌ１よりも上方であればよいが、タイヤ子午線断面においてビードコア１ａの最上端（仮想水平線Ｌ３）よりも下方（径方向内側ＲＤ１）に配置されているのが好ましい。このようにすれば、外側チェーハ９の巻き込み側端９ｂと内側チェーハ８の巻き込み側端８ｂを離間させることができ、巻き込み側（幅方向内側ＷＤ１）における応力を分散でき、ビード部１の故障を低減することができる。

図１に示すように、巻き上げ側（幅方向外側ＷＤ２）における応力を分散させるために、外側チェーハ９の巻き上げ端９ａ、内側チェーハ８の巻き上げ端８ａ、及びカーカス４の巻き上げ端４ａが、下方から上方に向けて順に配置されており、各々の巻き上げ端９ａ、８ａ、４ａは互いに離間している。

内側チェーハ８の巻き上げ端８ａとカーカス４の間には、周囲のゴムよりも硬度（ＪＩＳ Ａ）の高い緩衝ゴム３が配置されている。緩衝ゴム３の上端３ａは、カーカス４の巻き上げ端４ａよりも上方（径方向外側ＲＤ２）に配置されている。緩衝ゴム３の下端３ｂは、ビードコア１ａの最下端（仮想水平線Ｌ１）よりも上方（径方向外側ＲＤ２）で且つ内側チェーハ８の巻き上げ端８ａよりも下方（径方向内側ＲＤ１）に配置されている。このようにすれば、緩衝ゴム３でカーカス４の巻き上げ端４ａをカバーできる。また、内側チェーハ８の巻き上げ端８ａとカーカス４の間を緩衝ゴム３で離間させることができる。緩衝ゴム３のゴム硬度は周囲よりも５度以上硬い方が好ましい。カーカス４の巻き上げ端４ａの変形を抑制するためである。緩衝ゴム３のうち内側チェーハ８の巻き上げ端８ａとカーカス４の間の厚みは、４ｍｍ〜６ｍｍが好ましい。

本実施形態では、緩衝ゴム３を設けているが、緩衝ゴム３を省略することも可能である。

以上のように、本実施形態の空気入りタイヤは、
ビードコア１ａを有するビード部１と、
スチールコードＣ４を有し、ビード部１においてビードコア１ａに巻き上げられるカーカス４と、
ビード部１においてカーカス４の外側に配置され、スチールコードＣ８、Ｃ９を有する内側チェーハ８及び外側チェーハ９と、を備え、
内側チェーハ８及び外側チェーハ９の両端８ａ、８ｂ、９ａ、９ｂは、自然状態にてタイヤ子午線断面においてビードコア１ａの最下端よりも上方に配置されており、
内側チェーハ８及び外側チェーハ９のスチールコードＣ８、Ｃ９は、カーカス４のスチールコードＣ４に対して互いに逆方向に傾斜して交差しており、
内側チェーハ８及び外側チェーハ９のうち一方のチェーハ８（９）のスチールコードＣ８（Ｃ９）は、カーカス４のスチールコードＣ４に対して＋１５°〜＋３５°の角度を有し、他方のチェーハ９（８）のスチールコードＣ９（Ｃ８）は、カーカス４のスチールコードＣ４に対して−４０°〜−７０°の角度を有する。

このように、内側チェーハ８及び外側チェーハ９の両端８ａ、８ｂ、９ａ、９ｂがビードコア１ａの最下端よりも上方に配置され、ビードコア１ａがチェーハ８、９に包まれており、内側チェーハ８及び外側チェーハ９のコードＣ８、Ｃ９がカーカス４のスチールコードＣ４に対して互いに逆方向に傾斜して交差しているので、カーカス４の張力により発生する回転モーメントを抑制し、カーカス４の巻き上げ端４ａに生じるせん断応力を低減して、端部４ａのセパレーションを伴うビード部１の故障を低減できる。それでいて、内側チェーハ８及び外側チェーハ９を上記角度範囲にて交差させると、双方のチェーハ８、９のコードＣ８、Ｃ９の交差角度（α＋β）が直角に近くなり、面方向に対する剛性を確保でき、リムフランジとの接触部分１ｃの摩耗を低減することが可能となる。また、面方向に対する剛性の確保によって発熱が抑制されるので、ビード部の故障を低減できる。

内側チェーハ８のコードＣ８とカーカス４のコードＣ４との角度差が小さければ、せん断歪みが生じにくい。本実施形態では、内側チェーハ８のスチールコードＣ８は、カーカス４のスチールコードＣ４に対して＋１５°〜＋３５°の角度を有する。この構成によれば、内側チェーハ８のスチールコードＣ８は、カーカス４のスチールコードＣ４に対して−４０°〜−７０°の角度を有する場合に比べて、せん断歪みを低減してビード部１の故障を低減できる。

本実施形態では、内側チェーハ８の巻き込み側端８ｂは、タイヤ子午線断面においてカーカス４の巻き上げ端４ａよりも上方に配置されており、外側チェーハ９の巻き込み側端９ｂは、タイヤ子午線断面においてビードコア１ａの最上端よりも下方に配置されている。

このように、内側チェーハ８の巻き込み側端８ｂは、タイヤ子午線断面においてカーカス４の巻き上げ端４ａよりも上方に配置されているので、カーカス４の巻き上げ端４ａに作用する応力を内側チェーハ８の巻き込み側端８ｂに負担させることができ、カーカス４の巻き上げ端４ａでのセパレーションを抑制し、ビード部１の故障を低減できる。それでいて、外側チェーハ９の巻き込み側端９ｂは、タイヤ子午線断面においてビードコア１ａの最上端よりも下方に配置されているので、外側チェーハ９の巻き込み側端９ｂと内側チェーハ８の巻き込み側端８ｂを離間させることができ、巻き込み側における応力を分散でき、ビード部１の故障を低減することができる。

本実施形態では、内側チェーハ８の巻き上げ端８ａとカーカス４の間には、周囲のゴムよりも硬度の高い緩衝ゴム３が配置されており、緩衝ゴム３の上端３ａは、カーカス４の巻き上げ端４ａより上方に配置されており、緩衝ゴム３の下端３ｂは、ビードコア１ａの最下端よりも上方で且つ内側チェーハ８の巻き上げ端８ａよりも下方に配置されている。

このように、周囲のゴムよりも硬度の高い緩衝ゴム３がカーカス４の巻き上げ端４ａをカバーしているので、カーカス４の巻き上げ端４ａの変形を抑制できる。さらに、内側チェーハ８の巻き上げ端８ａとカーカス４の間を緩衝ゴム３で離間させることができるので、カーカス４と内側チェーハ８とに生じるせん断歪みの相互作用を低減でき、セパレーションを抑制できる。

本開示の構成と効果を具体的に示すために、下記実施例について下記の評価を行った。

（１）ビード耐久試験
空気圧７２５ｋＰａ、荷重２７２５ｋｇｆ、速度５０ｋｍ／ｈの条件にて、直径１７００ｍｍのドラム上でテストタイヤを故障するまで走行させた。比較例１の走行距離を１００として指数で記載した。数値が大きいほど良好である。

（２）リム接触部分の摩耗試験
空気圧８５０ｋＰａ、荷重３０００ｋｇｆの条件にて、テストタイヤを５万ｋｍ走行させ、リム接触部分の厚みを測定した。走行開始前の厚みが４ｍｍである。数値が４ｍｍに近いほど、摩耗が少なく良好である。

実施例１
図３に示すように、ビード部１のカーカス４の外側に、内側チェーハ８及び外側チェーハ９を配置している。緩衝ゴム３は設けていない。内側チェーハ８のスチールコードＣ８の角度αは＋２５°である。外側チェーハ９のスチールコードＣ９の角度βは−４０°である。

実施例２
外側チェーハ９のスチールコードＣ９の角度βは−５５°である。それ以外は、実施例１と同じとした。

実施例３
外側チェーハ９のスチールコードＣ９の角度βは−７０°である。それ以外は、実施例１と同じとした。

実施例４
内側チェーハ８のスチールコードＣ８の角度αは＋１５°である。それ以外は、実施例１と同じとした。

実施例５
内側チェーハ８のスチールコードＣ８の角度αは＋３５°である。それ以外は、実施例１と同じとした。

実施例６
内側チェーハ８の巻き上げ端８ａとカーカス４の間には、周囲のゴムよりも硬度の高い緩衝ゴム３が配置されている。それ以外は、実施例１と同じとした。

比較例１
外側チェーハ９のスチールコードＣ９の角度βは−２５°である。それ以外は、実施例１と同じとした。

表１によれば、比較例１よりも実施例１〜３の方がリム接触部分の摩耗が少ない。外側チェーハ９のスチールコードＣ９の角度βを−４０〜−７０°にすれば、面方向に対する剛性が確保され、リムフランジとの接触部分１ｃの摩耗を低減できることが理解できる。

実施例４、５は実施例１〜３と同様にリム接触部分の摩耗が比較例１に比べて低減されている。内側チェーハ８のスチールコードＣ８の角度αを＋１５〜＋３５°にしても、実施例１〜３とほぼ同じ効果を担保できることが分かる。このことから、外側チェーハ９のスチールコードＣ９の角度βが−４０〜−７０°であり、且つ、内側チェーハ８のスチールコードＣ８の角度αを＋１５〜＋３５°であれば、リム接触部分の摩耗を低減できることがわかる。

実施例６は、実施例１よりもビード耐久試験の結果が優れている。これは、緩衝ゴム３がセパレーションを抑制しているためと考えられる。

以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明だけではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

例えば、ビード部１においてスチールチェーハ８、９の外側に、ナイロンコードを有するナイロンチェーハを更に設けてもよい。

上記の各実施形態で採用している構造を他の任意の実施形態に採用することは可能である。各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

１…ビード部
１ａ…ビードコア
３…緩衝ゴム
３ａ…緩衝ゴムの上端
３ｂ…緩衝ゴムの下端
４…カーカス
４ａ…カーカスの巻き上げ端
８…内側チェーハ
８ａ…内側チェーハの巻き上げ端
８ｂ…内側チェーハの巻き込み側端
９…外側チェーハ
９ｂ…外側チェーハの巻き込み側端
Ｃ４…カーカスのスチールコード
Ｃ８…内側チェーハのスチールコード
Ｃ９…外側チェーハのスチールコード

Claims (4)

1. ビードコアを有するビード部と、
   スチールコードを有し、前記ビード部において前記ビードコアに巻き上げられるカーカスと、
   前記ビード部において前記カーカスの外側に配置され、スチールコードを有する内側チェーハ及び外側チェーハと、を備え、
   前記内側チェーハ及び外側チェーハの両端は、自然状態にてタイヤ子午線断面において前記ビードコアの最下端よりも上方に配置されており、
   前記内側チェーハ及び外側チェーハのスチールコードは、前記カーカスのスチールコードに対して互いに逆方向に傾斜して交差しており、
   前記内側チェーハ及び外側チェーハのうち一方のチェーハのスチールコードは、前記カーカスのスチールコードに対して＋１５°〜＋３５°の角度を有し、他方のチェーハのスチールコードは、前記カーカスのスチールコードに対して−４０°〜−７０°の角度を有する、空気入りタイヤ。
2. 前記内側チェーハのスチールコードは、前記カーカスのスチールコードに対して＋１５°〜＋３５°の角度を有する、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記内側チェーハの巻き込み側端は、タイヤ子午線断面において前記カーカスの巻き上げ端よりも上方に配置されており、
   前記外側チェーハの巻き込み側端は、タイヤ子午線断面において前記ビードコアの最上端よりも下方に配置されている、請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記内側チェーハの巻き上げ端と前記カーカスの間には、周囲のゴムよりも硬度の高い緩衝ゴムが配置されており、
   前記緩衝ゴムの上端は、前記カーカスの巻き上げ端より上方に配置されており、
   前記緩衝ゴムの下端は、前記ビードコアの最下端よりも上方で且つ前記内側チェーハの巻き上げ端よりも下方に配置されている、請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

Images