JP7230649B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、スチールコードを含むカーカス層が各ビード部のビードコアの廻りにタイヤ内側から外側へ巻き上げられた構造を有する空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、ビード部の耐久性を改善することを可能にした空気入りタイヤに関する。

空気入りタイヤにおいて、タイヤ幅方向外側に張り出したカーカス層のライン（所謂、平衡カーカスライン）は、空気圧充填による形状変化の少ないプロファイルである。この平衡カーカスラインは、カーカス層の巻き上げ端部における歪振幅が抑制されるため、ビード部の耐久性の向上に優れているが、特にビード部の廻りで平衡カーカスラインを実現するには至っていない。

トラックやバス等に使用される重荷重用の空気入りタイヤにおいて、一対のビード部間には引き揃えられた複数本のスチールコードを含むカーカス層が装架され、該カーカス層が各ビード部のビードコアの廻りにタイヤ内側から外側へ巻き上げられた構造を有するものがある。各ビード部においてビードフィラーの幅方向外側には、ビード部の耐久性の向上を目的として、引き揃えられた複数本のスチールコードを含む１層のスチール補強層が配置されることがある。しかしながら、ビード部にスチール補強層を埋設した場合、加硫時においてビードコアの側方のゴムがカーカス層の端部の側方に流入し、ビードフィラーがタイヤ幅方向の両側から押し潰される傾向がある。これにより、ビードフィラーにおいてビードフィラートップ側へのゴム流れが生じて薄肉化し、ビード部の耐久性が低下するという問題がある。

また、各ビード部においてビードフィラーの幅方向外側には、ビード部の耐久性の向上を目的として、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層の有機繊維補強層が配置されることがある（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、ビード部に有機繊維補強層を埋設した場合、加硫時において有機繊維補強層の剛性によってビードフィラーがタイヤ幅方向の両側から押し潰される傾向がある。これにより、ビードフィラーにおいてビードフィラートップ側へのゴム流れが生じて薄肉化し、ビード部の耐久性が低下するという問題がある。

特開昭６３－１１０００６号公報

本発明の目的は、ビード部の耐久性を改善することを可能にした空気入りタイヤを提供することにある。

上記目的を達成するため本発明の空気入りタイヤは、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部と、該トレッド部の両側に配置された一対のサイドウォール部と、これらサイドウォール部のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部とを備え、該一対のビード部間に複数本のスチールコードを含むカーカス層が装架され、該カーカス層が各ビード部のビードコアの廻りにタイヤ内側から外側へ巻き上げられた構造を有する空気入りタイヤにおいて、各ビード部のビードコアの外周上にビードフィラーが配置され、各ビード部に複数本のスチールコードを含むスチール補強層が前記カーカス層、前記ビードコア及び前記ビードフィラーを包み込むように配置され、前記スチール補強層のタイヤ幅方向外側に第一の非金属補強層が配置され、前記カーカス層と前記スチール補強層のうち巻き上げ端部が高い方の巻上高さＰＬＹ_h［ｍｍ］と、前記第一の非金属補強層におけるタイヤ径方向外側の端部の高さＣＨＦ_h1［ｍｍ］とがＰＬＹ_h－１５≦ＣＨＦ_h1≦ＰＬＹ_hの関係を満たし、前記ビードコアの底面を構成する複数本の素線のうちタイヤ幅方向最外側に位置する素線Ｆの中心と、前記ビード部のビードヒールの頂点とを結ぶ線分を線分Ｇとしたとき、前記第一の非金属補強層のタイヤ径方向内側の端部が前記線分Ｇよりもタイヤ幅方向内側の領域に位置し、前記第一の非金属補強層が前記ビード部の外表面から１．５ｍｍ以上離間して配置されていることを特徴とするものである。

本発明では、各ビード部のビードコアの外周上にビードフィラーが配置され、各ビード部に複数本のスチールコードを含むスチール補強層がカーカス層、ビードコア及びビードフィラーを包み込むように配置され、スチール補強層のタイヤ幅方向外側に第一の非金属補強層が配置され、カーカス層とスチール補強層のうち巻き上げ端部が高い方の巻上高さＰＬＹ_h［ｍｍ］と、第一の非金属補強層におけるタイヤ径方向外側の端部の高さＣＨＦ_h1［ｍｍ］とはＰＬＹ_h－１５≦ＣＨＦ_h1≦ＰＬＹ_hの関係を満たすことにより、第一の非金属補強層に基づいてビードコアの側方でのゴム流れを抑制するので、カーカス層の巻き上げ端部からビード部の外表面までのゴム厚さを薄くすることができ、更には、第一の非金属補強層の追加に起因するビードフィラーの薄肉化及びビードフィラートップ側へのゴム流れを抑制することができる。これにより、ビード部の廻りにおいて平衡カーカスラインに近づくので、ビード部の耐久性を改善することができる。上述のように加硫時のビードフィラーにおけるゴム流れが抑制されるので、非金属補強層を有しない空気入りタイヤと同等のコストに抑えることができる。

また、第一の非金属補強層のタイヤ径方向内側の端部が線分Ｇよりもタイヤ幅方向内側の領域に位置しているので、加硫時に激しいゴム流れが生じるビードコアの側方において第一の非金属補強層が配置されるため、ビードコアの側方に配置されたリムクッションゴム層のゴム流れを大幅に抑制することができる。これにより、ビードコアの側方からカーカス層の巻き上げ端部へのゴム流れを抑制することができるので、平衡カーカスラインに近づき、ビード部の耐久性の改善に寄与する。更には、第一の非金属補強層はビード部の外表面から１．５ｍｍ以上離間して配置されているので、第一の非金属補強層がリムと直接接触しないため、ビード部とリムフランジとの接触に起因する張力が緩和され、第一の非金属補強層の端部からのセパレーションを抑制することができる。

本発明において、カーカス層とスチール補強層のうち巻き上げ端部が高い方の巻上高さＰＬＹ_hは２５ｍｍ～４５ｍｍであることが好ましい。これにより、カーカス層、スチール補強層又は第一の非金属補強層の端部からのセパレーションを効果的に抑制することができる。

カーカス層の巻き上げ端部はスチール補強層の巻き上げ端部よりも高く、第一の非金属補強層のタイヤ径方向外側の端部とカーカス層の巻き上げ端部との最短距離Ｌは２ｍｍ以上であることが好ましい。これにより、第一の非金属補強層の端部での応力を分散させることができ、第一の非金属補強層の端部からのセパレーションを効果的に抑制することができる。

ビードコアを構成する複数本の素線のうちタイヤ径方向最内側に位置する素線の中心とビード部のビードトウとを結ぶ線分Ｊに垂直な方向に対して、線分Ｊからの最短距離が－８ｍｍ～８ｍｍである領域を領域Ｘとしたとき、第一の非金属補強層のタイヤ径方向内側の端部は領域Ｘに配置されていることが好ましい。これにより、ビードコア下部に第一の非金属補強層が配置されるので、加硫時においてビードコア下部のゴムの圧縮歪が増加し、ビードコアの位置をビードトウ側に寄せることができる。その結果、ビード部の廻りにおける平衡カーカスラインの実現に寄与し、ビード部の耐久性の向上に繋がる。

サイドウォール部からビード部にかけてタイヤ外表面に露出するサイドウォールゴム層とビードフィラーとの間に位置するクラック抑制層はカーカス層の巻き上げ端部、スチール補強層の巻き上げ端部及び第一の非金属補強層のタイヤ径方向外側の端部を覆うように配置され、クラック抑制層の１００％モジュラスＫｃ_M100は４．５ＭＰａ～１０．０ＭＰａであり、クラック抑制層の破断伸びＫｃ_EBは３００％以上であることが好ましい。これにより、カーカス層又は第一の非金属補強層の端部からのセパレーションを効果的に抑制することができる。

第一の非金属補強層は経糸及び緯糸の繊維構造が２００／１［ｄｔｅｘ／本］～１０００／１［ｄｔｅｘ／本］である平織物からなることが好ましい。これにより、第一の非金属補強層の繊維方向によらず、ゴム流れを抑制することができる。また、第一の非金属補強層の厚さを薄くすることができる。

第一の非金属補強層は繊維コードの繊維構造が８００／２［ｄｔｅｘ／本］～１５００／２［ｄｔｅｘ／本］である簾織物からなることが好ましい。これにより、平織物の場合と比べて、第一の非金属補強層の端部におけるゴムとの剛性段差を低減することができるため、第一の非金属補強層の端部からのセパレーションを効果的に抑制することができる。

簾織物の繊維コードの打ち込み密度は１０本／５０ｍｍ～４０本／５０ｍｍであることが好ましい。これにより、第一の非金属補強層の端部からのセパレーションを効果的に抑制することができる。

簾織物をなす繊維コードのタイヤ周方向に対する傾斜角度が１５°～７０°であり、簾織物の繊維コードの配向方向はスチール補強層のスチールコードとは逆方向であることが好ましい。これにより、ゴム流れを効果的に抑制することができる。

スチール補強層の巻き上げ端部の側方において第一の非金属補強層のタイヤ幅方向外側に第二の非金属補強層が隣接して配置され、カーカス層の巻き上げ端部はスチール補強層の巻き上げ端部よりも高く、カーカス層の巻き上げ端部の巻上高さＰＬＹ_hと第二の非金属補強層におけるタイヤ径方向外側の端部の高さＣＨＦ_h2とはＰＬＹ_h－２３≦ＣＨＦ_h2≦ＰＬＹ_h－８の関係を満たし、第二の非金属補強層におけるタイヤ径方向内側の端部は第一の非金属補強層におけるタイヤ径方向内側の端部から４ｍｍ以上離間すると共に、第二の非金属補強層はビード部の外表面から１．５ｍｍ以上離間して配置されていることが好ましい。これにより、ビード部の耐久性を効果的に改善することができる。

本発明において、１００％モジュラス及び破断伸びはＪＩＳ－Ｋ６２５１に準拠して測定されるものである。

本発明の実施形態からなる重荷重用の空気入りタイヤを示す子午線断面図である。 図１の空気入りタイヤのビード部を示す断面図である。 図１の空気入りタイヤのビード部を示す他の断面図である。 ビード部に埋設された非金属補強層及びスチール補強層を抽出して示す側面図である。 ビード部の変形例を示す断面図である。 ビード部の他の変形例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は本発明の実施形態からなる重荷重用の空気入りタイヤを示し、図２～図４はその要部を示すものである。

図１に示すように、本実施形態の空気入りタイヤは、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部１と、該トレッド部１の両側に配置された一対のサイドウォール部２，２と、これらサイドウォール部２のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部３，３とを備えている。

一対のビード部３，３間にはカーカス層４が装架されている。このカーカス層４は、タイヤ径方向に延びる複数本のスチールコードを含み、各ビード部３に配置されたビードコア５の廻りにタイヤ内側から外側へ巻き上げられた構造を有している。ビードコア５の外周上には断面三角形状のゴム組成物からなるビードフィラー６が配置されている。

トレッド部１におけるカーカス層４の外径側には４層のベルト層７が埋設されている。各ベルト層７は、タイヤ周方向に対して傾斜する複数本のベルトコード（スチールコード）を含んでいる。これらベルト層７は、ベルトコードが互いに交差する中央２層の主ベルト層７２，７３と、これら主ベルト層７２，７３の内径側及び外径側に配置された補助ベルト層７１，７４とを有している。主ベルト層７２，７３を構成するベルトコードのタイヤ周方向に対する傾斜角度は例えば１５°～３５°の範囲に設定され、補助ベルト層７１，７４を構成するベルトコードのタイヤ周方向に対する傾斜角度は例えば１５°～７５°の範囲に設定されている。

上記空気入りタイヤにおいて、図２に示すように、カーカス層４の巻き上げ端部４ｅがビードフィラー６の外径側端部６ｅよりも内径側に配置され、即ち、カーカス層４の巻き上げ端部４ｅはビードフィラー６の中腹部分で終端している。各ビード部３には複数本のスチールコードを含むスチール補強層１１がカーカス層４、ビードコア５及びビードフィラー６を包み込むように配置されている。また、各ビード部３には、スチール補強層１１のタイヤ幅方向外側に少なくとも１層（図２では１層）の非金属補強層１２（第一の非金属補強層１２Ａ）が配置されている。更に、サイドウォール部２からビード部３にわたる領域には、タイヤ外表面に露出するサイドウォールゴム層１３が配置されている。

ビードフィラー６とサイドウォールゴム層１３との間にはリムクッションゴム層１４が配置されている。リムクッションゴム層１４は、ビードフィラー６の側方位置から内径側に向かって延在している。即ち、ビードフィラー６の外径側端部６ｅより内径側の位置からビードコア５の内径側の位置にわたる領域に配置されている。リムクッションゴム層１４は、カーカス層４の巻き上げ端部４ｅ、スチール補強層１１の巻き上げ端部１１ｅ及び非金属補強層１２を覆うように配置されている。

スチール補強層１１はカーカス層４に隣接して配置され、非金属補強層１２はスチール補強層１１に隣接して配置されている。ここで、「隣接」とは、スチール補強層１１とカーカス層４との層間ゲージ及びスチール補強層１１と非金属補強層１２との層間ゲージが０．２ｍｍ～２．０ｍｍであることを意味する。「層間ゲージ」とは補強体間の距離を意味し、具体的には、カーカス層４を構成するカーカスコードとスチール補強層１１を構成するスチールコードとの間の距離、或いは、スチール補強層１１を構成するスチールコードと非金属補強層１２を構成する樹脂フィルム、有機繊維コード及び有機繊維織物のいずれかとの間の距離である。

非金属補強層１２は非金属材料からなり、例えば樹脂や有機繊維を用いることができる。樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱可塑性樹脂とエラストマーとの混合物を含む熱可塑性エラストマー組成物を例示することができる。有機繊維としては、ナイロン、ポリエステル、レーヨンを例示することができる。このような材料はゴムに対して表面上の滑りを抑えることができるため、加硫時のゴム流れを抑制するものとして好適である。

カーカス層４の巻き上げ端部４ｅ及びスチール補強層１１の巻き上げ端部１１ｅをそれぞれゴム製のエッジテープで被覆してもよい。エッジテープは必ずしも必要ではないが、セパレーション防止の観点から有効である。

図３に示すように、ビード部３のビードヒールの頂点３ｈから、カーカス層４の巻き上げ端部４ｅまでの高さとスチール補強層１１の巻き上げ端部１１ｅまでの高さのうち高い方を巻上高さＰＬＹ_h［ｍｍ］とし、ビード部３のビードヒールの頂点３ｈから第一の非金属補強層１２Ａにおけるタイヤ径方向外側の端部１２ｅまでの高さを高さＣＨＦ_h1［ｍｍ］とする。このとき、カーカス層４又はスチール補強層１１の巻上高さＰＬＹ_hと第一の非金属補強層１２Ａの高さＣＨＦ_h1とはＰＬＹ_h－１５≦ＣＨＦ_h1≦ＰＬＹ_hの関係を満たす。図示の例では、カーカス層４の巻き上げ端部４ｅがスチール補強層１１の巻き上げ端部１１ｅより高いので、巻上高さＰＬＹ_hはカーカス層４の巻き上げ端部４ｅの高さである。本発明では、スチール補強層１１の巻き上げ端部１１ｅをカーカス層４の巻き上げ端部４ｅよりも高くすることもできるが、特に、図示のようにカーカス層４の巻き上げ端部４ｅ、第一の非金属補強層１２Ａのタイヤ径方向外側の端部１２ｅ、スチール補強層１１の巻き上げ端部１１ｅの順で高くすることが好ましい。

また、ビードコア５の底面を構成する複数本の素線のうちタイヤ幅方向最外側に位置する素線Ｆの中心と、ビード部３のビードヒールの頂点３ｈとを結ぶ線分を線分Ｇとする。このとき、第一の非金属補強層１２Ａのタイヤ径方向内側の端部１２ｅは、線分Ｇよりもタイヤ幅方向内側の領域に位置している。なお、ビード部３のビードヒールの頂点が明確に定まらない場合、ビード部３のビードヒールを形成する２つの曲線を延長し、その延長線の交点をビードヒールの頂点として用いる。

更には、第一の非金属補強層１２Ａはビード部３の外表面から１．５ｍｍ以上離間して配置されている。なお、ビード部３の外表面とは、リムと接触するビード部３の表面である。即ち、ビード部３において、ビードヒールの頂点３ｈよりタイヤ径方向外側に延在する表面とタイヤ幅方向内側に延在する表面である。

上述した空気入りタイヤでは、各ビード部３のビードコア５の外周上にビードフィラー６が配置され、各ビード部３に複数本のスチールコードを含むスチール補強層１１がカーカス層４、ビードコア５及びビードフィラー６を包み込むように配置され、スチール補強層１１のタイヤ幅方向外側に第一の非金属補強層１２Ａが配置され、カーカス層４とスチール補強層１１のうち巻き上げ端部４ｅ，１１ｅが高い方の巻上高さＰＬＹ_h［ｍｍ］と、第一の非金属補強層１２Ａにおけるタイヤ径方向外側の端部１２ｅの高さＣＨＦ_h1［ｍｍ］とはＰＬＹ_h－１５≦ＣＨＦ_h1≦ＰＬＹ_hの関係を満たすことにより、第一の非金属補強層１２Ａに基づいてビードコア５の側方でのゴム流れを抑制するので、カーカス層４の巻き上げ端部４ｅからビード部３の外表面までのゴム厚さを薄くすることができ、更には、第一の非金属補強層１２Ａの追加に起因するビードフィラー６の薄肉化及びビードフィラートップ側へのゴム流れを抑制することができる。これにより、ビード部３の廻りにおいて平衡カーカスラインに近づくので、ビード部３の耐久性を改善することができる。上述のように加硫時のビードフィラー６におけるゴム流れが抑制されるので、非金属補強層１２を有しない空気入りタイヤと同等のコストに抑えることができる。

また、第一の非金属補強層１２Ａのタイヤ径方向内側の端部１２ｅが線分Ｇよりもタイヤ幅方向内側の領域に位置しているので、加硫時に激しいゴム流れが生じるビードコア５の側方において第一の非金属補強層１２Ａが配置されるため、ビードコア５の側方に配置されたリムクッションゴム層１４のゴム流れを大幅に抑制することができる。これにより、ビードコア５の側方からカーカス層４の巻き上げ端部４ｅへのゴム流れを抑制することができるので、平衡カーカスラインに近づき、ビード部３の耐久性の改善に寄与する。更には、第一の非金属補強層１２Ａはビード部３の外表面から１．５ｍｍ以上離間して配置されているので、第一の非金属補強層１２Ａがリムと直接接触しないため、ビード部３とリムフランジとの接触に起因する張力が緩和され、第一の非金属補強層１２Ａの端部１２ｅからのセパレーションを抑制することができる。

これに対して、ビード部に有機繊維補強層を埋設し、その有機繊維補強層のタイヤ径方向外側の端部をカーカス層の巻き上げ端部よりも高くした従来の構造では、ビードフィラーの側方位置におけるゴム厚さが厚くなると共に、加硫時において、ビードフィラーにおけるカーカス層の巻き上げ端部からタイヤ径方向外側の領域でビードフィラーが有機繊維補強層の剛性によりタイヤ幅方向に押し潰される傾向がある。本発明によれば、このようなビード部への悪影響を防ぐことができるのである。

本発明の空気入りタイヤにおいて、カーカス層４の巻き上げ端部４ｅとスチール補強層１１の巻き上げ端部１１ｅの高い方の巻上高さＰＬＹ_hは２５ｍｍ～４５ｍｍであることが好ましく、２８ｍｍ～３８ｍｍであることがより好ましい。このように巻上高さＰＬＹ_hを設定することで、カーカス層４、スチール補強層１１又は第一の非金属補強層１２Ａの端部４ｅ，１１ｅ，１２ｅからのセパレーションを効果的に抑制することができる。

ここで、巻上高さＰＬＹ_hが２５ｍｍ未満である場合、第一の非金属補強層１２Ａの端部１２ｅがリムフランジに過度に近接するため、応力が分散されずセパレーションの発生が懸念される。一方、巻上高さＰＬＹ_hが４５ｍｍを超える場合、カーカス層４又はスチール補強層１１の巻き上げ端部４ｅ，１１ｅが加硫時に変形が大きな領域に位置することになるため、カーカス層４又はスチール補強層１１の端部４ｅ，１１ｅからのセパレーションの発生が懸念される。

また、カーカス層４の巻き上げ端部４ｅはスチール補強層１１の巻き上げ端部１１ｅよりも高く、第一の非金属補強層１２Ａのタイヤ径方向外側の端部１２ｅとカーカス層４の巻き上げ端部４ｅとの最短距離Ｌ（図２参照）は２ｍｍ以上であることが好ましい。これにより、第一の非金属補強層１２Ａの端部１２ｅでの応力を分散させることができ、第一の非金属補強層１２Ａの端部１２ｅからのセパレーションを効果的に抑制することができる。最短距離Ｌの上限は、第一の非金属補強層１２Ａがビード部３の外表面から１．５ｍｍ以上離間して配置されている構成との関係で決定される。ここで、最短距離Ｌが２ｍｍ未満である場合、第一の非金属補強層１２Ａの端部１２ｅでの応力が分散されず、セパレーションの発生が懸念される。

更に、第一の非金属補強層１２Ａを以下のように構成することができる。第一の非金属補強層１２Ａを経糸及び緯糸の繊維構造が２００／１［ｄｔｅｘ／本］～１０００／１［ｄｔｅｘ／本］である平織物から構成するとよい。平織りされた第一の非金属補強層１２Ａは、経糸及び緯糸を１本ずつ交差させて織ったもので、繊維の方向性を有しない。このように第一の非金属補強層１２Ａを構成することで、平織物の繊維方向によらず、ゴム流れを抑制することができる。また、第一の非金属補強層１２Ａの厚さを薄くすることができる。

ここで、経糸及び緯糸の繊維構造が２００／１［ｄｔｅｘ／本］未満である場合にはゴム流れを効果的に抑制することができず、経糸及び緯糸の繊維構造が１０００／１［ｄｔｅｘ／本］を超える場合には過度なコストの増加を招くため好ましくない。

或いは、第一の非金属補強層１２Ａを繊維コードの繊維構造が８００／２［ｄｔｅｘ／本］～１５００／２［ｄｔｅｘ／本］である簾織物から構成するとよい。簾織りされた第一の非金属補強層１２Ａは、一方向の繊維コードを並べて編み連ねたもので、繊維コードの方向性を有し、タイヤ製造時における伸び変形に追従する。このように第一の非金属補強層１２Ａを構成することで、平織物の場合と比べて、第一の非金属補強層１２Ａの端部１２ｅにおいてゴムとの剛性段差を低減することができるため、第一の非金属補強層１２Ａの端部１２ｅからのセパレーションを効果的に抑制することができる。

ここで、繊維コードの繊維構造が８００／２［ｄｔｅｘ／本］未満である場合にはゴム流れを効果的に抑制することができず、繊維コードの繊維構造が１５００／２［ｄｔｅｘ／本］を超える場合には過度なコストの増加を招くため好ましくない。

上述したように第一の非金属補強層１２Ａを簾織物から構成する場合、その簾織物の繊維コードの打ち込み密度を１０本／５０ｍｍ～４０本／５０ｍｍとするとよい。これにより、第一の非金属補強層１２Ａの端部１２ｅからのセパレーションを効果的に抑制することができる。

ここで、繊維コードの打ち込み密度が１０本／５０ｍｍ未満である場合にはゴム流れを効果的に抑制することができず、繊維コードの打ち込み密度が４０本／５０ｍｍを超える場合には過度なコストの増加を招くため好ましくない。

更に、簾織物をなす繊維コードのタイヤ周方向に対する傾斜角度θ（図４参照）を１５°～７０°とし、簾織物の繊維コードの配向方向をスチール補強層１１のスチールコードとは逆方向とするとよい。図４に示すように、第一の非金属補強層１２Ａの繊維コードとスチール補強層１１のスチールコードは、配向方向が逆方向になっており、互いに交差している。このように簾織物を構成することで、ゴム流れを効果的に抑制することができる。

ここで、傾斜角度が１５°未満である場合にはゴム流れを効果的に抑制することができず、傾斜角度が７０°を超える場合には簾織物の繊維コードが過度な張力を分担することになり、第一の非金属補強層１２Ａの端部１２ｅからのセパレーションの発生が懸念される。

図５はビード部の変形例を示すものである。図５において、第一の非金属補強層１２Ａは延在方向の中腹部分でタイヤ幅方向外側に屈曲し、そのタイヤ径方向外側の端部１２ｅはサイドウォールゴム層１３に当接している。図示の例では、第一の非金属補強層１２Ａは、スチール補強層１１の巻き上げ端部１１ｅよりもタイヤ径方向内側の部分で屈曲しているが、これに限定されるものではない。

図５において、リムクッションゴム層１４は、ビードコア５の側方位置から内径側に向かって延在している。即ち、第一の非金属補強層１２Ａのタイヤ径方向外側の端部１２ｅからビードコア５の内径側の位置にわたる領域に配置されている。ビードフィラー６とサイドウォールゴム層１３との間には、クラック抑制層１５がカーカス層４の巻き上げ端部４ｅ、スチール補強層１１の巻き上げ端部１１ｅ及び第一の非金属補強層１２Ａのタイヤ径方向外側の端部１２ｅを覆うように配置されている。クラック抑制層１５は、ビードフィラー６よりも内径側の位置からスチール補強層１１の端部１１ｅより内径側の位置にわたる領域に配置されている。

クラック抑制層１５を構成するゴムの物性として、１００％モジュラスＫｃ_M100は４．５ＭＰａ～１０．０ＭＰａであり、破断伸びＫｃ_EBは３００％以上であることが好ましい。このような物性を有するゴムをクラック抑制層１５に用いることで、カーカス層４又は第一の非金属補強層１２Ａの端部４ｅ，１２ｅからのセパレーションを効果的に抑制することができる。

ここで、１００％モジュラスＫｃ_M100が４．５ＭＰａである場合、第一の非金属補強層１２Ａの端部１２ｅでの応力集中が助長され、その端部１２ｅでのセパレーションの発生が懸念される。１００％モジュラスＫｃ_M100が１０．０ＭＰａを超える場合、破断伸びＫｃ_EBを３００％以上に設定することが困難であるため、好ましくない。また、破断伸びＫｃ_EBが３００％未満である場合、カーカス層４又は第一の非金属補強層１２Ａの端部４ｅ，１２ｅからのセパレーションを抑制することが難しくなる。

図５において、ビードコア５を構成する複数本の素線のうちタイヤ径方向最内側に位置する素線Ｉの中心とビード部３のビードトウ３ｔとを結ぶ線分を線分Ｊとし、この線分Ｊに垂直な方向に対して線分Ｊからの最短距離が－８ｍｍ～８ｍｍである領域（図示の一点鎖線で囲まれる領域）を領域Ｘとする。このとき、第一の非金属補強層１２Ａのタイヤ径方向内側の端部１２ｅは領域Ｘ内に配置されている。なお、領域Ｘは、最短距離が正値の場合、線分Ｊよりタイヤ幅方向内側（図の左側）の領域であり、最短距離が負値の場合、線分Ｊよりタイヤ幅方向外側（図の右側）の領域である。

上述した空気入りタイヤでは、第一の非金属補強層１２Ａのタイヤ径方向内側の端部１２ｅは領域Ｘ内に配置され、即ち、ビードコア５の下部に第一の非金属補強層１２Ａが配置されるので、加硫時においてビードコア５の下部のゴムの圧縮歪が増加し、ビードコア５の位置をビードトウ３ｔ側に寄せることができる。その結果、ビード部３の廻りにおける平衡カーカスラインの実現に寄与し、ビード部３の耐久性の向上に繋がる。

ここで、線分Ｊからの最短距離が－８ｍｍ未満である場合、第一の非金属補強層１２Ａのタイヤ径方向内側の端部１２ｅはリムとの接触が過酷な領域に配置されるため、その端部１２ｅからのセパレーションの発生が懸念される。一方、線分Ｊからの最短距離が８ｍｍを超える場合、第一の非金属補強層１２Ａのタイヤ径方向内側の端部１２ｅはゴム流れの抑制に対して効果が期待できない領域に配置されるので、過度なコストの増加を招くため好ましくない。

図６はビード部の他の変形例を示すものである。図６に示すように、非金属補強層１２は、スチール補強層１１の巻き上げ端部１１ｅの側方位置においてタイヤ幅方向内側に位置する第一の非金属補強層１２Ａと、タイヤ幅方向外側に位置する第二の非金属補強層１２Ｂからなる２層構造を有している。また、カーカス層４の巻き上げ端部４ｅはスチール補強層１１の巻き上げ端部１１ｅよりも高くなっている。即ち、巻上高さＰＬＹ_hは、カーカス層４の巻き上げ端部４ｅの高さである。カーカス層４の巻き上げ端部４ｅの巻上高さＰＬＹ_h［ｍｍ］と、第二の非金属補強層１２Ｂにおけるタイヤ径方向外側の端部１２ｅの高さＣＨＦ_h2［ｍｍ］とは、ＰＬＹ_h－２３≦ＣＨＦ_h2≦ＰＬＹ_h－８の関係を満たしている。なお、カーカス層４の巻上高さＰＬＹ_hと第一の非金属補強層１２Ａの高さＣＨＦ_h1とはＰＬＹ_h－１５≦ＣＨＦ_h1≦ＰＬＹ_hの関係を満たしている。

また、図６において、第二の非金属補強層１２Ｂにおけるタイヤ径方向内側の端部１２ｅは、第一の非金属補強層１２Ａにおけるタイヤ径方向内側の端部１２ｅから４ｍｍ以上離間している。特に、第一の非金属補強層１２Ａ及び第二の非金属補強層１２Ｂのタイヤ径方向内側の端部１２ｅを互いに離間させるにあたって、図示のように第二の非金属補強層１２Ｂの端部１２ｅを第一の非金属補強層１２Ａの端部１２ｅからタイヤ幅方向内側に離間させることが好ましい。更に、第二の非金属補強層１２Ｂは、第一の非金属補強層１２Ａと同様に、ビード部３の外表面から１．５ｍｍ以上離間して配置されている。

上述した空気入りタイヤでは、第一の非金属補強層１２Ａと第二の非金属補強層１２Ｂからなる２層の非金属補強層１２を採用し、カーカス層４の巻き上げ端部４ｅの巻上高さＰＬＹ_hと第二の非金属補強層１２Ｂにおけるタイヤ径方向外側の端部１２ｅの高さＣＨＦ_h2とはＰＬＹ_h－２３≦ＣＨＦ_h2≦ＰＬＹ_h－８の関係を満たし、第二の非金属補強層１２Ｂにおけるタイヤ径方向内側の端部１２ｅは第一の非金属補強層１２Ａにおけるタイヤ径方向内側の端部１２ｅから４ｍｍ以上離間すると共に、第二の非金属補強層１２Ｂはビード部３の外表面から１．５ｍｍ以上離間して配置されているので、ビード部３の耐久性を効果的に改善することができる。

また、第一の非金属補強層１２Ａ及び第二の非金属補強層１２Ｂのタイヤ径方向内側の各端部１２ｅを上述した領域Ｘ内に配置することが好ましい。第二の非金属補強層１２Ｂは、第一の非金属補強層１２Ａと同様の繊維コードの繊維構造で構成することが望ましい。

タイヤサイズ２７５／７０Ｒ２２．５で、トレッド部と一対のサイドウォール部と一対のビード部とを備え、該一対のビード部間に複数本のスチールコードを含むカーカス層が装架され、該カーカス層が各ビード部のビードコアの廻りにタイヤ内側から外側へ巻き上げられた構造を有する空気入りタイヤにおいて、ビード部の構造だけを異ならせた従来例１，２、比較例１～３及び実施例１～２１のタイヤを製作した。

これら従来例１，２、比較例１～３及び実施例１～２１のタイヤにおいて、カーカス層の巻き上げ端部の高さ、スチール補強層の巻き上げ端部の高さ、巻き上げ端部の高さの大小関係（巻上高さＰＬＹ_h）、非金属補強層の層数、第一の非金属補強層の高さＣＨＦ_h1、第一の非金属補強層の径方向内端の位置、第一の非金属補強層の線分Ｇに対する位置、第一の非金属補強層のビード部の外表面までの距離、最短距離Ｌ、第一の非金属補強層の径方向内端の線分Ｊからの距離、クラック抑制層のモジュラスＫｃ_M100、クラック抑制層の破断伸びＫｃ_EB、第一の非金属補強層をなす織物の種類、平織物の経糸及び緯糸の繊維構造、簾織物の繊維コードの繊維構造、簾織物の繊維コードの打ち込み密度、簾織物の繊維コードの傾斜角度、簾織物の繊維コードの配向方向、第二の非金属補強層の高さＣＨＦ_h2、第一と第二の非金属補強層の離間距離、第二の非金属補強層のビード部の外表面までの距離を表１及び表２のように設定した。

なお、表１及び表２において、巻き上げ端部の高さの大小関係が「カーカス」の場合、カーカス層の巻き上げ端部がスチール補強層の巻き上げ端部よりも高く、該カーカス層の巻き上げ端部の高さが巻上高さＰＬＹ_hとなり、「スチール」の場合、スチール補強層の巻き上げ端部がカーカス層の巻き上げ端部よりも高く、該カーカス層の巻き上げ端部の高さが巻上高さＰＬＹ_hとなる。「第一の非金属補強層の径方向内端の位置」は、タイヤ径方向内側の端部とビード部のビードヒールの頂点との間の距離を示す。第一の非金属補強層の線分Ｇに対する位置が「内側」の場合、第一の非金属補強層のタイヤ径方向内側の端部が線分Ｇよりもタイヤ幅方向内側の領域に位置し、「外側」の場合、当該端部が線分Ｇよりもタイヤ幅方向外側の領域に位置することを意味する。簾織物の繊維コードの配向方向は、スチール補強層のスチールコードに対する方向を示す。

これら試験タイヤについて、下記試験方法により、ビード部の耐久性及びコストを評価し、その結果を表１及び表２に併せて示した。

ビード部の耐久性：
各試験タイヤをそれぞれＪＡＴＭＡの規定リムに装着して、ＪＡＴＭＡの規定空気圧の７５％とし、ＪＡＴＭＡの規定荷重の１．４倍を負荷し、走行速度４９ｋｍ／ｈ、走行距離の条件でドラム試験にて走行試験を実施した。４０，０００ｋｍ走行後、試験タイヤをタイヤ周方向に等間隔となる８箇所でタイヤ子午線に沿って切断し、両ビード部の８箇所の切断面（合計１６箇所）においてカーカス層の巻き上げ端部及び非金属補強層の端部のそれぞれを起点とするクラックの断面方向長さを測定した。評価結果は、測定値の逆数を用い、従来例２を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど、ビード部の耐久性が優れていることを意味する。

コスト：
各試験タイヤのビード部における補強部材の生産コストについて試算した。評価結果は、試算値の逆数を用い、従来例２を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほどコストが低く、優れていることを意味する。

表１及び表２から判るように、実施例１～２１のタイヤは、従来例２に比べて、ビード部の耐久性及びコストが改善されていた。

一方、比較例１，２のタイヤは、いずれも非金属補強層のタイヤ径方向内側の端部が線分Ｇよりもタイヤ幅方向外側に位置しているため、ビード部の耐久性及びコストにおいて十分な改善効果を得ることができなかった。また、比較例３のタイヤは、非金属補強層のタイヤ径方向外側の端部とカーカス層との最短距離Ｌが大きく設定されていたため、ビード部の耐久性が悪化した。

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
６ ビードフィラー
１１ スチール補強層
１２ 非金属補強層
１２Ａ 第一の非金属補強層
１２Ｂ 第二の非金属補強層
１３ サイドウォールゴム層
１４ リムクッションゴム層
１５ クラック抑制層

Claims (10)

1. タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部と、該トレッド部の両側に配置された一対のサイドウォール部と、これらサイドウォール部のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部とを備え、該一対のビード部間に複数本のスチールコードを含むカーカス層が装架され、該カーカス層が各ビード部のビードコアの廻りにタイヤ内側から外側へ巻き上げられた構造を有する空気入りタイヤにおいて、
   各ビード部のビードコアの外周上にビードフィラーが配置され、各ビード部に複数本のスチールコードを含むスチール補強層が前記カーカス層、前記ビードコア及び前記ビードフィラーを包み込むように配置され、前記スチール補強層のタイヤ幅方向外側に第一の非金属補強層が配置され、
   前記カーカス層と前記スチール補強層のうち巻き上げ端部が高い方の巻上高さＰＬＹ_h［ｍｍ］と、前記第一の非金属補強層におけるタイヤ径方向外側の端部の高さＣＨＦ_h1［ｍｍ］とがＰＬＹ_h－１５≦ＣＨＦ_h1≦ＰＬＹ_hの関係を満たし、
   前記ビードコアの底面を構成する複数本の素線のうちタイヤ幅方向最外側に位置する素線Ｆの中心と、前記ビード部のビードヒールの頂点とを結ぶ線分を線分Ｇとしたとき、前記第一の非金属補強層のタイヤ径方向内側の端部が前記線分Ｇよりもタイヤ幅方向内側の領域に位置し、
   前記第一の非金属補強層が前記ビード部の外表面から１．５ｍｍ以上離間して配置されていることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記カーカス層と前記スチール補強層のうち巻き上げ端部が高い方の巻上高さＰＬＹ_hが２５ｍｍ～４５ｍｍであ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. 前記カーカス層の巻き上げ端部が前記スチール補強層の巻き上げ端部よりも高く、前記第一の非金属補強層のタイヤ径方向外側の端部と前記カーカス層の巻き上げ端部との最短距離Ｌが２ｍｍ以上であ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. 前記ビードコアを構成する複数本の素線のうちタイヤ径方向最内側に位置する素線の中心と前記ビード部のビードトウとを結ぶ線分Ｊに垂直な方向に対して、該線分Ｊからの最短距離が－８ｍｍ～８ｍｍである領域を領域Ｘとしたとき、前記第一の非金属補強層のタイヤ径方向内側の端部が前記領域Ｘに配置されていることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
5. 前記サイドウォール部から前記ビード部にかけてタイヤ外表面に露出するサイドウォールゴム層と前記ビードフィラーとの間に位置するクラック抑制層が前記カーカス層の巻き上げ端部、前記スチール補強層の巻き上げ端部及び前記第一の非金属補強層のタイヤ径方向外側の端部を覆うように配置され、前記クラック抑制層の１００％モジュラスＫｃ_M100が４．５ＭＰａ～１０．０ＭＰａであり、前記クラック抑制層の破断伸びＫｃ_EBが３００％以上であることを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
6. 前記第一の非金属補強層は経糸及び緯糸の繊維構造が２００／１［ｄｔｅｘ／本］～１０００／１［ｄｔｅｘ／本］である平織物からなることを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
7. 前記第一の非金属補強層は繊維コードの繊維構造が８００／２［ｄｔｅｘ／本］～１５００／２［ｄｔｅｘ／本］である簾織物からなることを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
8. 前記簾織物の繊維コードの打ち込み密度が１０本／５０ｍｍ～４０本／５０ｍｍであることを特徴とする請求項７のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
9. 前記簾織物をなす繊維コードのタイヤ周方向に対する傾斜角度が１５°～７０°であり、前記簾織物の繊維コードの配向方向は前記スチール補強層のスチールコードとは逆方向であることを特徴とする請求項７又は８に記載の空気入りタイヤ。
10. 前記スチール補強層の巻き上げ端部の側方において前記第一の非金属補強層のタイヤ幅方向外側に第二の非金属補強層が隣接して配置され、前記カーカス層の巻き上げ端部が前記スチール補強層の巻き上げ端部よりも高く、前記カーカス層の巻き上げ端部の巻上高さＰＬＹ_hと前記第二の非金属補強層におけるタイヤ径方向外側の端部の高さＣＨＦ_h2とがＰＬＹ_h－２３≦ＣＨＦ_h2≦ＰＬＹ_h－８の関係を満たし、前記第二の非金属補強層におけるタイヤ径方向内側の端部が前記第一の非金属補強層におけるタイヤ径方向内側の端部から４ｍｍ以上離間すると共に、前記第二の非金属補強層が前記ビード部の外表面から１．５ｍｍ以上離間して配置されていることを特徴とする請求項１～９のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

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