JP6966548B2 - 重荷重用タイヤ - Google Patents

Description

本発明は、ビード部の少なくとも一部を覆うチェーファーを備える重荷重用タイヤに関する。

建設車両及び産業車両などの高い荷重が負荷される車両に装着される重荷重用タイヤでは、ビード部の耐久性を向上させるため、カーカスの外側に、ワイヤーで形成されたチェーファー、及び有機繊維で形成されたチェーファーをカーカスに沿って配置する構造が知られている（例えば、特許文献１）。

特開2006-168500号公報

ところで、近年、車両性能の向上、及びさらなる効率化の追求に伴って、以前にも増して厳しい環境、具体的には、高負荷及び高速度で車両が使用される比率が高まっている。
このため、このような車両に装着される重荷重用タイヤに対しても、さらに高い耐久性が求められている。

特に、高い荷重が負荷されると、ビード部が損傷する可能性、具体的には、ビード部周辺のカーカスが損傷する可能性が高まる。一方で、サスペンションの追従性能など、他の性能を阻害するため、タイヤ重量の増加は、極力抑制したい。

そこで、本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、タイヤ重量の増加を抑制しつつ、ビード部の耐久性をさらに向上し得る重荷重用タイヤの提供を目的とする。

本発明の一態様に係る重荷重用タイヤ（重荷重用タイヤ10）は、ビードコア（ビードコア61）を含むビード部（ビード部60）と、前記ビード部のタイヤ幅方向内側からタイヤ幅方向外側に折り返される折り返し部（折り返し部41）と、折り返し部と連なるとともにトレッド部（トレッド部20）まで延びるカーカス本体部（カーカス本体部42）とを含むカーカス（カーカス40）と、前記ビード部の少なくとも一部を覆うチェーファー（チェーファー100）とを備える。前記チェーファーは、前記ビードコアと前記カーカスとの間に設けられるとともに、有機繊維をゴム部材で被覆して形成される。前記ビードコアのタイヤ幅方向における最も内側の位置であるビード最大内側位置（ビード最大内側位置61p）と、前記チェーファーのタイヤ径方向外側端（外側端100a）との直線距離をL1とし、前記ビード最大内側位置と、前記カーカスのタイヤ幅方向における最も外側の位置であるカーカス最大外側位置（カーカス最大外側位置40p）との直線距離をL2とした場合、

を満たす。

図１は、重荷重用タイヤ10のタイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿った一部断面図である。 図２は、重荷重用タイヤ10のタイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿った一部拡大断面図である。 図３は、重荷重用タイヤ10のタイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿ったビード部60の拡大断面図である。 図４は、従来例、及び実施例（重荷重用タイヤ10）の耐久試験結果に基づくシミュレーション例を示す図である。 図５は、変更例に係るビード部60の拡大断面図である。 図６は、他の変更例に係るビード部60の拡大断面図である。

以下、実施形態を図面に基づいて説明する。なお、同一の機能や構成には、同一または類似の符号を付して、その説明を適宜省略する。

（１）空気入りタイヤの全体概略構成
図１は、本実施形態に係る重荷重用タイヤ10のタイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿った一部断面図である。

図１に示すように、重荷重用タイヤ10は、トレッド部20及びタイヤサイド部30を有する。なお、図１では、タイヤ赤道線CLを基準として、タイヤ幅方向における一方側のみが示されているが、タイヤ赤道線CLを基準としたタイヤ幅方向における他方側も同様の形状（対称形状）である。

重荷重用タイヤ10は、例えば、砕石・鉱山・ダム現場を走行するダンプトラック、アーティキュレートダンプ、ホイールローダーなどの建設車両または産業車両に好適に用いられるタイヤである。つまり、重荷重用タイヤ10は、建設車両及び産業車両などの高い荷重が負荷される車両に装着される空気入りタイヤである。なお、リムホイール（不図示）に組み付けられた重荷重用タイヤ10には、空気以外の気体（例えば、窒素ガス）または少量の液体（例えば、クーラント）が充填されてもよい。

トレッド部20は、路面と接する部分である。トレッド部20には、実際には、重荷重用タイヤ10の使用環境や装着される車両の種別に応じたパターン（不図示）が形成される。

タイヤサイド部30は、トレッド部20に連なり、トレッド部20よりもタイヤ径方向内側に位置する。具体的には、タイヤサイド部30は、トレッド部20のタイヤ幅方向外側端からビード部60の上端までの領域である。タイヤサイド部30は、サイドウォールなどと呼ばれることもある。

カーカス40は、重荷重用タイヤ10の骨格を形成する。カーカス40は、ビード部60のタイヤ幅方向内側からタイヤ幅方向外側に折り返され、トレッド部20まで延びる。カーカス40は、ビード部60のタイヤ幅方向内側からタイヤ幅方向外側に折り返される折り返し部41と、折り返し部41と連なるとともにトレッド部20まで延びるカーカス本体部42とを含む。

カーカス40のタイヤ幅方向の外側端40eは、タイヤサイド部30の表面におけるタイヤ最大幅位置P近傍まで延在する。但し、外側端40eは、タイヤ最大幅位置Pよりもタイヤ径方向内側に位置している。

カーカス40は、タイヤ径方向に沿って放射状に配置されたカーカスコード（不図示）を有するラジアル構造である。但し、ラジアル構造に限定されず、カーカスコードがタイヤ径方向に交錯するように配置されたバイアス構造でも構わない。

ベルト層50は、トレッド部20のタイヤ径方向内側に設けられる。ベルト層50は、複数枚（例えば、４〜６枚）のコード入りベルトによって構成される。

ビード部60は、タイヤサイド部30のタイヤ径方向内側に位置する。ビード部60は、リムホイールのリム部と接触し、リム部に係止される。ビード部60は、タイヤ周方向に沿って円環状に形成される。

チェーファー80は、ビード部60の少なくとも一部を覆う。具体的には、チェーファー80は、カーカス40の外側に設けられ、カーカス40に沿ってビード部60の一部を覆う。チェーファー80は、ワイヤーで形成されていてもよいし、チェーファー100と同様に、有機繊維で形成されていてもよいが、本実施形態では、ナイロンで形成される。

チェーファー100も、チェーファー80と同様に、ビード部60の少なくとも一部を覆う。
チェーファー100は、ビードコア61とカーカス40との間に設けられる。

チェーファー100は、例えば、平行に並んだ複数の有機繊維コードをゴム部材で被覆することによって形成されたシート状の部材である。チェーファー100は、タイヤ周方向に沿って円環状に設けられる。有機繊維コードは脂肪族ポリアミド（ナイロン）が好適に用いられる。

（２）チェーファー100の位置
図２は、重荷重用タイヤ10のタイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿った一部拡大断面図である。具体的には、図２は、重荷重用タイヤ10のタイヤ最大幅位置Pよりもタイヤ径方向内側の部分を拡大して示している。

図２に示すように、ビード部60は、ビードコア61及びビードフィラー65を含む。本実施形態では、ビードコア61の断面形状は、六角形状である。つまり、ビードコア61は、タイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿った断面視において、六角形状である。

ビードフィラー65は、ビードコア61のタイヤ径方向外側に設けられる。ビードフィラー65は、スティフナーと呼ばれてもよい。

ビードフィラー65は、ビードコア61でタイヤ幅方向内側からタイヤ幅方向外側に折り返されたカーカス40の空隙部分を埋めるように設けられる。ビードフィラー65は、タイヤサイド部30を形成するゴムよりも硬質なゴムなどの部材によって形成される。

上述したように、チェーファー100は、ビードコア61とカーカス40との間に設けられる。また、チェーファー100は、重荷重用タイヤ10において、次のようなサイズ及び位置関係を満たしている。

具体的には、ビードコア61のタイヤ幅方向における最も内側の位置であるビード最大内側位置61pと、チェーファー100のタイヤ径方向外側端である外側端100aとの直線距離をL1とする。また、ビード最大内側位置61pと、カーカス本体部42のタイヤ幅方向における最も外側の位置であるカーカス最大外側位置40pとの直線距離をL2とする。チェーファー100は、（式１）に示す関係を満たす。

なお、直線距離L1及び直線距離L2は、リムホイールに組み付けられておらず、荷重が負荷されていない重荷重用タイヤ10において測定される値を基準とする。また、実際の測定では、タイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿って切断された重荷重用タイヤ10が用いられる場合があるが、この場合、重荷重用タイヤ10は、寝かされていても自立していてもよいが、地面などとの接触による変形が生じていない部分を対象として測定される値を基準とする。

さらに、チェーファー100は、（式２）に示す関係を満たすことが好ましい。

さらに、図２では、説明の便宜上、引出線を用いて直線距離L1及び直線距離L2が示されているが、実測時には、ビード最大内側位置61pと外側端100aとの直線距離、及びビード最大内側位置61pとカーカス最大外側位置40pとの直線距離を測定してよい。

また、チェーファー100の外側端100aは、ビードフィラー65のタイヤ径方向外側端である外側端65aからオフセットしている。つまり、外側端100aの位置は、タイヤ径方向において、外側端65aの位置と異なっている。

（３）ビード部60の構造
図３は、重荷重用タイヤ10のタイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿ったビード部60の拡大断面図である。

図３に示すように、チェーファー100のタイヤ径方向内側端である内側端100bは、ビードコア61のビード最大内側位置61pよりもタイヤ径方向内側まで延在する。

上述したように、ビードコア61の断面形状は、六角形状であり、ビード最大内側位置61pは、六角形の一つの頂点と対応している。内側端100bは、ビード最大内側位置61pよりもタイヤ径方向内側まで延在するが、ビード最大内側位置61pよりもタイヤ径方向内側のビードコア61（六角形）の頂点である頂点63よりもタイヤ径方向外側で終端する。

また、チェーファー100のタイヤ径方向内側端である内側端100bは、ビードコア61の中心と下端部の中央部分とを通過するコア中心線C1よりもタイヤ幅方向内側に位置する。

チェーファー80のタイヤ径方向外側端である外側端80aは、チェーファー100の外側端100aよりもタイヤ径方向内側に位置する。また、チェーファー80のタイヤ径方向内側端である内側端80bは、内側端100bよりもタイヤ幅方向外側に位置する。

なお、タイヤ径方向内側端（内側端80b, 内側端100b）とは、チェーファーのタイヤ径方向における端部を意味し、必ずしもタイヤ径方向において最も内側の位置を意味するものではない。

（４）作用・効果
次に、重荷重用タイヤ10の作用及び効果について説明する。図４は、従来例、及び実施例（重荷重用タイヤ10）の耐久試験結果に基づくシミュレーション例を示す。また、耐久試験の方法及び条件などは、以下のとおりである。

・ タイヤサイズ： 59/80R63
・ 試験方法： ドラム試験機による連続運転（繰り返し負荷入力）
なお、従来例は、チェーファー100の有無において重荷重用タイヤ10と異なる。具体的には、重荷重用タイヤ10は、チェーファー100を有し、L1が約200mmであり、L2が約600mmである。一方、従来例は、チェーファー100を備えていない。

図４に示すように、試験対象の重荷重用タイヤに対して繰り返し負荷を入力し、カーカスの損傷面積（タイヤ径方向の損傷幅*タイヤ周方向の損傷幅）を測定した。従来例では、試験開始後90時間（繰り返し負荷入力数＝約200,000回）で一定の損傷面積が発生した。一方、実施例では、試験開始後330時間（繰り返し負荷入力数＝約700,000回）で当該一定の損傷面積が発生した。

この耐久試験結果に基づいて、カーカスを構成するコード（カーカスコード）が破断するCBU（Cord Breaking Up）が発生すると推定される推定故障領域を設定し、CBUに至るまでの繰り返し負荷入力数（時間）についてシミュレーションを実行した。

この結果、図４に示すように、実施例は、従来例よりも35％程度、耐久性（ライフ）が向上すると見込まれる。

すなわち、重荷重用タイヤ10では、ビードコア61とカーカス40との間に設けられたチェーファー100が、上述した（式１）の関係を満たすように配置されている。このため、チェーファー100は、ビードコア61とビードフィラー65との境界部分を覆うように位置するため、繰り返し負荷が入力されることによるビードコア61とビードフィラー65とのセパレーションが発生しても、ビードコア61が直接カーカス40に接触し難くなる。

上述したCBUは、ビードコア61とビードフィラー65とのセパレーションが発生した結果、ビードコア61がカーカス40と接触することによってカーカス40が削られ、最終的に、カーカス40を構成するコードが判断（疲労破壊）するためである。

また、チェーファー100が（式１）の関係を満たすように配置されるため、チェーファー100を必要十分な範囲にのみ配置でき、重荷重用タイヤ10の重量増加も抑制し得る。また、チェーファー100の使用量も抑制できるため、重荷重用タイヤ10の製造コストの抑制にも寄与する。

つまり、（L1/L2）が(5/12）を超えると、チェーファー100のサイズが必要以上に大きくなり、チェーファー100の使用量が増大する。（L1/L2）≦(5/12）としつつ、ビードコア61のタイヤ幅方向における最も内側の位置であるビード最大内側位置61pをチェーファー100によって保護することによって、上述した効果を奏し得る。

また、上述したように、チェーファー100は（式２）の関係を満たすことが好ましい。（L1/L2）が(1/24）を下回ると、チェーファー100を構成する部材の剛性が低くなり、ビード部60付近に対する繰り返し入力によって、セパレーションなどが発生し易くなるためである。

このように、重荷重用タイヤ10によれば、タイヤ重量の増加を抑制しつつ、ビード部60の耐久性をさらに向上し得る。

本実施形態では、チェーファー100の内側端100bは、ビード最大内側位置61pよりもタイヤ径方向内側まで延在する。このため、ビード最大内側位置61pと対応するビードコア61の頂点の部分がカーカス40と接触することによってカーカス40が削られることを効果的に防止し得る。これにより、ビード部60の耐久性をさらに向上し得る。

本実施形態では、チェーファー100の外側端100aは、ビードフィラー65の外側端65aからオフセットしている。このため、ビードフィラー65の外側端65a付近において、故障の原因となり得る好ましくない変形及び歪みの発止を防止し得る。これにより、ビード部60の耐久性をさらに向上し得る。

（５）その他の実施形態
以上、実施例に沿って本発明の内容を説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変形及び改良が可能であることは、当業者には自明である。

例えば、ビード部60の構造は、次のように変更してもよい。図５は、変更例に係るビード部60の拡大断面図である。

図５に示すように、ビードコア61Aの断面形状は、六角形状ではなく、円形状である。この場合、ビード最大内側位置61pとは、ビードコア61Aのタイヤ幅方向における最も内側の位置を意味する。なお、ここでは、タイヤ幅方向とは、ビード部60のトゥ部分とヒール部分とを通過する直線と平行な方向でよい。

また、チェーファー100の配置位置は、次のように変更してもよい。図６は、他の変更例に係るビード部60の拡大断面図である。

図６に示すように、上述したように、ビードコア61の断面形状は、六角形状である。具体的には、ビードコア61は、タイヤ径方向内側においてタイヤ幅方向に沿った底面62を有する六角形状である。

チェーファー100Cは、チェーファー100と比較すると、内側端100bの位置が異なっている。具体的には、チェーファー100Cの内側端100bは、底面62のタイヤ幅方向外側の端部62eまで延在する。

また、チェーファー100Cの内側端100bは、ビードコア61のタイヤ径方向内側まで延在し、かつ、ビードコア61のタイヤ幅方向における中心からオフセットしていることが好ましい。このため、高い荷重が負荷されるビードコア61のタイヤ幅方向における中心部分において剛性段差が発生することを防止し得る。これにより、ビード部60の耐久性をさらに向上し得る。

さらに、上述した実施形態では、チェーファー100を構成有機繊維コードは、脂肪族ポリアミド（ナイロン）によって形成されていたが、他の有機繊維コード、例えば、アラミド繊維によって形成されてもよい。

上述した実施形態では、チェーファー80が設けられていたが、チェーファー80は、設けられていなくてもよい。

上述した実施形態では、重荷重用タイヤ10は、建設車両及び産業車両などに好適に用い得る旨説明したが、重荷重用タイヤ10は、トラック・バス用タイヤとして用いられてもよい。

上記のように、本発明の実施形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

上述した重荷重用タイヤによれば、タイヤ重量の増加を抑制しつつ、ビード部の耐久性をさらに向上し得るため、有用である。

10 重荷重用タイヤ
20 トレッド部
30 タイヤサイド部
40 カーカス
40p カーカス最大外側位置
41 折り返し部
42 カーカス本体部
50 ベルト層
60 ビード部
61, 61A ビードコア
61p ビード最大内側位置
62 底面
62e 端部
63 頂点
65 ビードフィラー
65a 外側端
80 チェーファー
80a 外側端
80b 内側端
100, 100C チェーファー
100a 外側端
100b 内側端

Claims (5)

1. ビードコアを含むビード部と、
   前記ビード部のタイヤ幅方向内側からタイヤ幅方向外側に折り返される折り返し部と、折り返し部と連なるとともにトレッド部まで延びるカーカス本体部とを含むカーカスと、
   前記ビード部の少なくとも一部を覆うチェーファーと
   を備える重荷重用タイヤであって、
   前記チェーファーは、前記ビードコアと前記カーカスとの間に設けられるとともに、有機繊維をゴム部材で被覆して形成され、
   前記ビードコアのタイヤ幅方向における最も内側の位置であるビード最大内側位置と、前記チェーファーのタイヤ径方向外側端との直線距離をL1とし、前記ビード最大内側位置と、前記カーカス本体部のタイヤ幅方向における最も外側の位置であるカーカス最大外側位置との直線距離をL2とした場合、
   

   

   を満たし、
   前記ビードコアは、タイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿った断面視において、タイヤ径方向内側においてタイヤ幅方向に沿った底面を有する六角形状であり、
   前記チェーファーのタイヤ径方向内側端は、前記底面のタイヤ幅方向外側の端部まで延在し、
   前記チェーファーは、前記底面のタイヤ幅方向外側の端部で終端する重荷重用タイヤ。
2. 前記チェーファーのタイヤ径方向内側端は、前記ビード最大内側位置よりもタイヤ径方向内側まで延在する請求項１に記載の重荷重用タイヤ。
3. 前記チェーファーのタイヤ径方向内側端は、前記ビードコアのタイヤ径方向内側まで延在し、かつ、前記ビードコアのタイヤ幅方向における中心からオフセットしている請求項１に記載の重荷重用タイヤ。
4. 前記ビード部は、前記ビードコアのタイヤ径方向外側に設けられるビードフィラーを有し、
   前記チェーファーのタイヤ径方向外側端は、前記ビードフィラーのタイヤ径方向外側端からオフセットしている請求項１に記載の重荷重用タイヤ。
5. 前記有機繊維は、脂肪族ポリアミドである請求項１に記載の重荷重用タイヤ。

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