JPH0429566B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、金属コードを用いたタイヤにおい
てビード部の補強構造を改良した重荷重用ラジア
ルタイヤに関する。 タイヤ円周方向に対して90゜〜60゜の角度で配置
した金属コードを用いたカーカスプライを有する
ラジアル、セミラジアルのトラツク、バスなどの
重車両で用いる重荷重用ラジアルタイヤは、バイ
ヤスタイヤに比較して、カーカスの剛性が低く、
乗心地が優れるため多用されているが、横力に対
して変形が大きいことから、ビード部において損
傷を生じやすく、また使用条件が苛酷になるに従
つてビード損傷の危険が増大する。 重荷重用ラジアルタイヤに特有のこの課題を解
決するために、ビード部の補強構造につき種々の
研究がなされ、たとえ、本出願人が提案した特許
第967452号（特公昭52−11481号公報）がある。
この構造は、ビード部の損傷を課なりの程度防止
しうるものであつたが、重荷重用ラジアルタイヤ
は、近年、より高荷重、高内圧で使用されること
があり、又高速道路網の発達に伴い車の行動範囲
が拡大されて、一層苛酷な条件にタイヤはさらさ
れる結果、ビード部の耐久性の向上がさらに望ま
れている。 他方、重荷重用ラジアルタイヤは、車の運行経
費の節減を目的に、更生して使用され、かかる更
生タイヤは、その台タイヤのビード部に耐久性が
依存する。 本発明は、金属コードを用いたカーカスを具え
るタイヤであつてビード部の耐久性に優れる重荷
重用ラジアルタイヤの提供を目的としている。 本発明は金属コードを用いたラジアル又はセミ
ラジアル構造の少なくとも１層のカーカスプライ
からなるカーカスと、金属コードからなる強化層
と、エイペツクスと、繊維補強層とをビード部に
配するとともに、前記エイペツクスは、JIS硬度
が45〜65゜、100％モジユラスが10〜45Kg／cm²の軟
質ゴムを用い、前記強化層の立上げ部の半径方向
外方端のビードベースからの高さh₁を、カーカス
プライの折返し部端末のビードベースの高さh₀の
0.7〜0.9倍とし、かつ前記記繊維補強層は、カー
カスプライの前記本体部のタイヤ軸方向内側に沿
う内層部にビードコアの半径方向内側を強化層の
巻込み部に沿つてタイヤ軸方向外側にのびること
によつて前記強化層と重なる重なり部を有する内
方部を具えしかもカーカスプライのコードと斜交
しかつ互いに交差又は平行に配列されるととも
に、繊維補強層の内層部の外方端は、前記カーカ
スプライの前記折返し部の高さh₀の1.2〜2.5倍の
高さまでのびることを特徴としている。 ラジアルタイヤおよセミラジアルタイヤは、カ
ーカスプライがラジアル方向又はタイヤ円周方向
に対して90〜60゜の角度に配列されたコード、即
ちカーカスコードを具えているため、サイドウオ
ールが柔軟であつて、タイヤ軸方向、即ち横方向
の撓みが大きく、又タイヤ転動による変形量はバ
イアスタイヤに比較してはるかに大きい。 かかるラジアルタイヤに高内圧を充填した場合
には、カーカスプライの変形挙動を第３図に示す
ように、ビードコア３を中心としてカーカスプラ
イ２の内側、即ちカーカスプライの本体部２ｂの
カーカスコードはタイヤ半径方向外側へ引張られ
ることに起因してカーカスプライの折返し部２ａ
のカーカスコードが半径方向内側へ引かれ、これ
により、いわゆる「プライ吹き抜け」の原因とな
るつるべ傾向が生じる。 さらに折返し部２ａに隣接配置されている金属
コードよりなる強化層４ならびに有機繊維コード
よりなる繊維補強層６もカーカスコードの動きに
引きずられ、追随して変動することになる。 更にこれらの動きに同調して、エイペツクスに
剪断変形が生じビードコア３が回転する。かくし
て本体部２ｂとその折返し部２ａ、金属コード強
化層４及繊維コード補強層６の間にカーカスの前
記移動に起因して剪断歪が発生する。 次にタイヤの走行時の負荷転動に伴つて生じる
ビード部の動的歪について考える。タイヤは、そ
の接地域において縦方向に最もたわみ、サイドウ
オール部はタイヤ軸方向外側に突出する凸状に変
形し、これによつて、ビード部にリムフランジ部
にオーバーハングする屈撓変形をもたらす。 このときカーカスコードは、そのコードパス
（隣接するコードとコードとの間の間隔）が強制
的に拡巾される。又この拡巾は前記屈撓変形を容
易とし、これに連動してカーカスプライの折返し
部および金属コードの強化層などは容易にタイヤ
軸方向外側に押しやられ、しかもコードパスが拡
巾する力を受ける。これらの一連の動きは各コー
ド端末の応力集中を増大する。 又これらの動きはタイヤの接地転動ごとにくり
返されるため、ビード部の温度は上昇する。この
内部エネルギーロスによる温度上昇に加え、ブレ
ーキドラムに発生する温度がリムフランジ部にも
伝わり、フランジ部の温度は、調査によるとチユ
ーブつきタイヤ用リムで150〜170℃、チユーブレ
スタイヤ用15゜テーパーリムで125〜140℃にも達
する。このフランジ部からの熱も加わつて、ビー
ド部の温度は上昇し、ゴムの劣化を早め、しかも
前記変形によつて金属コード端末の歪は一層助長
され、応力集中を伴う結果、ついにはゴムは動
的・熱的疲労に耐え兼ね、これら金属コード端末
にクラツク、セパレーシヨンが生じ、これが成長
してビード損傷に発展しさらには「プライ吹き抜
け」が惹起されることとなる。 なお本出願人の前記ビード部補強構造（特公昭
52−11481号公報）は、金属コードの強化層のタ
イヤ軸方向外側にナイロン、芳香族ポリアミドコ
ード等よりなる有機繊維補強層を２層以上重ね合
わせて配設するものであつたが、これによりビー
ド部断面肉厚が肥大化し、ビード部温度上昇が増
加させがちであるのが判明した。 かかる知見により本発明においては、カーカス
プライの「吹き抜け」現象およびこの現象を助長
しているカーカスプライのカーカスコードのコー
ドパスの拡巾を抑制しし、金属コード端末での応
力集中を減じ歪を低減すると共に、ビード部の断
面肉厚をうすく、かつビードエイペツクスは低モ
ジユラス、低硬度のゴムを用いることを基本とし
て、ビード部の内部発熱を低下し、金属コード端
末でのビード部の耐久性を向上することを計つて
いる。 このため、第４図に示すごとく、まず強化層４
の立上げ部４ａの半径方向外方端のビードベース
からの高さh₁を、カーカスプライの折返し部２ａ
の端末のビードベースからの高さh₀の0.7〜0.9倍
としている。 従来のタイヤのビード部では、第２図に示すよ
うに、金属コードの強化層４の立上げ部４ａのタ
イヤ半径方向上上端４ａ１の高さh₁を、カーカス
コードの折返し部２ａ端末２ａ１の高さよりも高
く設定していた。このため、ラジアルタイヤ特有
のタイヤ軸方向に柔軟なサイドウオール部近辺に
その端末が延在することとなり、剛性の段差の大
きい強化層の外方端末においてクラツクが発生し
易く、又クラツクが発生したときにはカーカスプ
ライの折返し部２ａの端末２ａ１にも波及し、前
記のようにカーカスプライが引張られることによ
る所謂プライの「プライ吹き抜け」現象を発生し
易くし、早期の故障を招く誘因となつていたのが
判明したのである。 このため、横方向の動きの激しいサイドウオー
ル部から剛性の大きい金属コードの端末を遠ざけ
ることが好ましいことが歪の測定結果から見出
し、従つて、強化層の外方端末の高さh₁を前記の
ごとく設定した。なおこれによつて、外方端末に
おけるクラツクの発生率が低下することも確認で
きた。 しかしながら、高内圧高荷重の使用条件では、
前記のように、金属コードの強化層４及びカーカ
スプライ２の折返し部２ａの端末高さを低くした
ときには、ビード部の剛性が低下すると共に、プ
ライ折返し部の強化層との密着面積が減少するこ
とによつて、「プライ吹き抜け」現象に対する抵
抗力が低下する。 従つて、本発明においては、カーカスプライの
本体部２ｂのタイヤ軸方向内側に沿う内層部６ｂ
を有する２層以上の有機繊維コードからなる繊維
補強層６を、しかもカーカスコードに対し40〜
90゜の角度範囲でコードを斜交させて配している。
又繊維補強層６のコードは、互いに交差又は平行
配列し、かつ前記内層部のビードベース部からの
高さh₂を、前記カーカスプライの折返し部２ａの
２ａ１の高さh₀に対し1.2〜2.5倍の半径方向高さ
h₂の周方向領域にわたつて配置している。 これによつて、カーカスプライの本体部２ｂの
コードパスの拡巾が有効に抑制されてビード部の
変形を減じ、結果としてビード部の剛性を高める
のである。又繊維補強層の端末高さh₂を1.2h₀以
上にすることにより、カーカスプライの折返し部
２ａの端末２ａ１における歪は急激に小さくなり
かつ本体部のコードパスの拡巾も小さくなること
が実験において確認されている。 さらに本発明においては、強化層４は、折返し
部２ａに隣接する立上げ部４ａに前記ビードコア
の半径方向内側でカーカスプライに沿つてタイヤ
軸方向外側から内側に巻き込む巻込み部４ｂを設
ける。又繊維補強層６は、前記本体部２ｂにタイ
ヤ軸方向内側で沿う前記内層部６ｂに、ビードコ
ア３の半径方向内側を強化層４の巻込み部４ａに
沿つてタイヤ軸方向外側にのびることによつて前
記強化層４と重なる重なり部Ｖを有する内方部６
ａを有する。このため、充填される空気圧Ｐが高
圧になればなる程、ビードベース部はリムフラン
ジ及びリムベースに強く押しつけられ、繊維補強
層６の内方部６ａは、ビードコア３の半径方向内
側のビード底部に固定されることとなる。 従つて、プライの本体部の「吹き抜け」現象を
生起させる向きの力が働いても、繊維補強層６は
カーカスプライの本体部２ｂと一定の巾ｌにわた
つて密着しているため、前記本体部の前記抜け方
向の力を引戻す力を作用させる。その結果、従来
構造タイヤで高圧内で使用されるときに見られた
カーカスプライ２の所謂「プライ吹き抜け」現象
を有効に抑止できる。 さらに、本発明においては、カーカスプライ本
体部とその折返し部の間にはさまれた断面長三角
形のエイペツクスは、JIS硬度が45〜65度で100％
モジユラスが10〜45Kg／cm²の軟質、低モジユラス
のゴムにより形成している。 これは、本発明者がタイヤの負荷転動中にサイ
ドウオール部が屈撓し、ビード部に圧縮力がくり
返し働くときに、カーカスプライの折返し部２ａ
の端末２ａ１及び金属コード強化層４の金属コー
ドの端末４ａ１における応力集中を効果的に分散
しうることを実験の結果見出したものである。 ここに高硬度（JIS66゜以上）、高モジユラス、
（100モジユラス50Kg／cm²以上）のエイペツクスゴ
ムでは、圧縮応力と曲げ応力が同時に働くとき
に、前記両応力に対する抵抗力が高すぎるため
に、ビード部の発熱が上がると共にカーカスプラ
イ及び金属コード強化層４の端末４ａ１における
応力集中が促進される結果、金属コード端末にお
いてクラツクが発生する。 又ビードコア及び本体部に接する下半分を上半
分よりも高モジユラスゴムとした複合エイペツク
ス（スチフナー／バツフアー）にすることも不要
である。これは高モジユラスのゴム（スチフナ
ー）よりもはるかに弾性率の高いナイロンコード
等の有機繊維コードよりなる繊維補強層をカーカ
スプライ本体内側に添つて一定の巾で、互いに斜
交して配置したことによる。 又軟質ゴムエイペツクスを採用することによ
り、タイヤとリムとのマツチングが良好となり、
両者の嵌合圧は高内圧使用になればなる程上昇し
て、ビードとリム間の動きが減少する。なおこれ
により、リムチエーフイング現象をも改善できる
のが判明している。 以下本発明の一実施例を図面に基づき説明す
る。 第４図において、カーカスは、トレツド部から
サイドウオール部をへてビードコア３に至る本体
部２ｂに、前記ビードコア３でタイヤ軸方向内側
から外側に折返して終端する折返し部２ａが一体
に設けられた、本例では２枚のカーカスプライ
２，２からなる。 又カーカスプライ２は、金属コードをタイヤ円
周方向に90゜〜60゜の角度で傾けたラジアル、セミ
ラジアル配置をなす。なお、トレツド部の内方か
つカーカスの外側にはスチールコードからなるベ
ルト層１０を配している。 さらに、前記折返し部２ａの半径方向端末２ａ
１は、タイヤの最大巾位置よりも、半径方向内側
に位置させることにより、タイヤ転動時におい
て、変形量の大なる領域をさけ、歪を減じ、応力
集中を減じる。このために、好ましくは、そのビ
ードベースからの高さh₀は、タイヤ最大巾位置ま
でのビードベースラインからの半径方向の高さ
h4の0.6倍以下、さらに好ましくは0.5倍以下とす
る。またビード部の剛性を維持しかつプライの抜
けを防ぐべく、0.2倍以上、好ましくは0.3倍以上
とする。 また本体部２ｂとその折返し部２ａの間には、
ビードコア３の上部を底辺として、半径方向外方
向へその肉厚を漸減しながら半径方向外側にのび
る断面長三角状の環状のエイペツクス９が設けら
れる。またエイペツクス９は100％モジユラスが
10〜45Kg／cm²で、JIS硬度は45〜65度の軟質なゴ
ムよりなる単一ゴム層からなる。この半径方向外
方端の高さh₃は、タイヤ最大巾位置のビードベー
スよりの断面高さh₄の0.8〜1.0倍の高さとする。 0.8倍以下のとき、ビード部補強効果に劣り、
又1.0倍をこえることは不要である。 さらにビードコア３のタイヤ軸方向外側へ折返
したカーカスプライの折返し部２ａのタイヤ軸方
向外側に金属コードからなる強化層４が配され
る。 この強化層４は、前記カーカスプライの折返し
部２ａに沿う立上げ部４ａに、前記ビードコア３
の半径方向内側でカーカスプライに沿つてタイヤ
軸方向外側から内側に巻き込む巻込み部４ｂを設
けている。なお巻込み部４ｂは、ビードコア３の
半径方向内側かつタイヤ軸方向内側で終端してい
る。また立上げ部４ａは、その半径方向外方端４
ａ１の高さh₁をカーカスプライの折返し部２ａの
端末２ａ１の高さh₀の0.7〜0.9倍とする。 金属コード強化層４の立上げ部４ａの外方端の
高さh₁を0.9倍以上に高くすると、プライの折返
し部の端末２ａ１と重なつて、ビード部における
剛性の断層が大きくなるので好ましくなく、さら
に端末２ａ１よりも高く配置することも、サイド
ウオール部からの歪が強化層の端末４ａ１に集中
してクラツクの発生原因となる。又逆に0.7倍以
下にすると剛性が低下し、リムチエーフイング、
ケース損傷等の誘因となる。 さらに、カーカスプライの本体部２ｂのタイヤ
軸方向内側には、繊維補強層６を配している。こ
の繊維補強層６は、カーカスプライの前記本体部
のタイヤ軸方向内側に沿う内層部６ｂに、ビード
コアの半径方向内側を強化層４の巻込み部４ｂに
沿つてタイヤ軸方向外側にのびることによつて前
記強化層と重なる重なり部Ｖをなす内方部６ａを
設けている。 さらに繊維補強層６は、互いに交差又は平行に
配置されたナイロンなどの有機繊維コードよりな
るすだれ織布にゴム引きした少なくとも２層のプ
ライからなる。 これにより、ビードベース部において、この２
層以上の繊維補強層６の内方部６ａが、タイヤを
リムに装着したとき、ビードコア３とリムベース
Ｒとに挟まれ、強化層４とともに強く圧縮力をう
けることにより、ビードベース部内で固定される
ことになる。 また繊維補強層６の内方部６ａの外方端は、前
記カーカスプライの前記折返し部２の高さhoの
1.2〜2.5倍の高さh₂までのびることにより、内層
部６ｂは、カーカスプライの本体部２ｂと一定の
巾ｌで密着するとともに、ゴム引きの繊維補強層
６は、カーカスプライのコードと40〜90度の角度
範囲で斜交する。 これはタイヤに高内圧、高荷重が働いたとき、
前記のように、プライ本体部２ｂは半径方向外方
へ引張られ、しかも負荷接地したとき、接地部が
大きく横方向に撓み、タイヤ軸外方に突出し凸状
の変形し、コードパスが拡巾するとともに、プラ
イの「吹き抜け」現象を生じ易くする。これを抑
制するために、この繊維補強層６はカーカスプラ
イのコードと40〜60度の角度範囲で斜交しかつカ
ーカスプライの本体部２ｂに密着させることによ
り、コードパスの拡巾を防止し変形を抑制する。
斜交角度が大きい方がコードパスの拡巾抑制に効
果的であり、40度以下では拡巾抑制効果は大巾に
低下する。 又この繊維補強層のコーテイングゴムはカーカ
スプライのコーテイングゴムと静的、動的に密着
するものでなければならず、お互いのコーテイン
グゴムの100％モジユラスは20〜50Kg／cm²である
ことが種々の検討結果、好ましいことが判明し
た。 さらにビードベース部において、前記のごと
く、繊維補強層６の内方部６ａが、ビードベース
部内で固定され、しかも繊維補強層６の内方部６
ａの外方端は、前記カーカスプライの前記折返し
部の高さhoの1.2〜2.5倍の高さh₂の位置までのび
カーカスプライの本体部２ｂと一定の巾ｌで密着
することにより、タイヤに高内圧、高荷重が働い
たとき、プライ本体部２ｂに作用する半径方向外
方へ引張力に抗して、本体部２ｂをビード部方向
に引き戻す力を作用させることにより、前記「プ
ライの吹き抜け」現象を低減できる。 なお繊維補強層６の内層部６ｂの外方端の高さ
h₂を前記カーカスプライの前記折返し部２ａの高
さhoの2.5倍よりも大とすることは不必要であり、
さらに1.2倍よりも小とするときは、前記効果に
劣る。 なお各コードのサイズ、寸法など、各部の仕様
は、当業者によつて、目的に応じて選択でき、ま
たセミラジアル配置のカーカスを用いるときも、
ラジアル配置の場合と同様に構成しうる。 〔実施例〕 タイヤサイズ12R22.5 14PR.のタイヤで、ラジ
アル配置のカーカスを有しかつベルト層を従来の
ものと同一とし、ビード部の補強構造を第１表に
示す仕様として供試用タイヤを作成し、ドラムを
用いたビード耐久テストを、従来の補強構造（特
公昭52−11481号公報）のタイヤと比較した。テ
ストの結果は第５図に示すように本発明にもとづ
くタイヤはすぐれた耐久性を示すことが確認され
た。 更に実車試験においても、この発明のタイヤは
とくに厳しいサービス条件下においても、故障発
生率が少なく、すぐれたビード部補強性を有する
ことが確認できた。 このように、本発明の重荷重用ラジアルタイヤ
は、低硬度、低モジユラスの軟質ゴムよりなる単
一組成のエイペツクスと、ビードベース部で内方
部を固定しかつカーカスプライの本体部に密着さ
せてタイヤ内側の一定高さに至る範囲に配置した
繊維補強層とを具えることを基本として、ビード
部の変形を抑制し、プライの吹き抜け現象を防止
して耐久性を向上しうる。

【表】 久性を評価する方法で、室内ドラ
ム試験機にて走行させる。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般のラジアル構造タイヤのビード部
断面図、第２図は従来のビード部補強構造タイヤ
のビード部断面図、第３図は第２図の構造のタイ
ヤに高内圧を充填したとき、各部材に働く力の方
向を示す線図、第４図は本発明の一実施例を示す
片側断面図、第５図は従来の補強構造を有するタ
イヤと本発明にもとづく補強構造を有するタイヤ
のドラムによるビード耐久テスト結果を示すグラ
フである。 ２…カーカスコード、２ａ…折返し部、２ｂ…
本体部、３…ビードコア、４…強化層、４ａ…立
上げ部、４ｂ…巻込み部、６…繊維補強層、６ａ
…内層部、６ｂ…内方部、９…エイペツクス。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ラジアル又はセミラジアル構造のゴム引き金
   属コードを用いた少なくとも１層のカーカスプラ
   イがビード部のビードコアの廻りでタイヤ軸方向
   内側から外側に折返してなるカーカスを具え、 このカーカスの本体部と折返し部との間にビー
   ドコアをその底辺としてタイヤ半径方向へ肉厚を
   漸減してのびる断面長三角状をなすエイペツクス
   を配置し、 前記カーカスプライの折返し部のタイヤ軸方向
   外側に隣接して金属コードからなる強化層を配
   し、かつこの強化層は、前記折返し部のタイヤ軸
   方向外側に隣接する立上げ部に前記ビードコアの
   半径方向内側でカーカスプライに沿つてタイヤ軸
   方向外側から内側に巻き込む巻込み部を具え、 前記カーカスプライの前記本体部のタイヤ軸方
   向内側に沿う有機繊維コードの繊維補強層を配
   し、かつこの繊維補強層は、前記本体部のタイヤ
   軸方向内側に沿う内層部に、ビードコアの半径方
   向内方を強化層の巻込み部に沿つてタイヤ軸方向
   外側にのびることによつて前記強化層と重なる重
   なり部を有する内方部を具えるとともに、 前記エイペツクスは、JIS硬度が45〜65゜、100
   ％モジユラスが10〜45Kg／cm²の軟質ゴムを用い、 前記強化層の前記立上げ部の半径方向外方端の
   ビードベースからの高さh₁を、カーカスプライの
   折返し部端末のビードベースの高さh₀の0.7〜0.9
   倍とし、 かつ前記繊維補強層は、そのコード配列角度
   が、カーカスプライの折返し部の端末のビードベ
   ースからの高さh₀近辺の円周上において、40〜
   90゜の角度範囲でカーカスプライに対し斜交する
   少なくとも２枚のプライからなり、 しかも繊維補強層の前記内層部の外方端は、前
   記カーカスプライの前記折返し部の高さh₀の1.2
   〜2.5倍の高さまでのびることを特徴とする重荷
   重用ラジアルタイヤ。