JPH0441090B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） この発明は、ラジアルタイヤ、特にビード部補
強構造を改良した重荷重用ラジアルタイヤに関す
る。 （従来技術） 最近の高速道路網の発展により、トラツク、バ
スは勿論のこと、各種車両の運行系態は大巾な変
化を余儀なくされ、その行動半径が拡大されると
共に、特に貨物輸送面においては、高速高荷重
の、タイヤにとつては苛酷な条件の運行が増加し
ている実情にある。かゝる条件下にあつて、タイ
ヤに課せられた仕事量〔速度×荷重〕は大きくな
るばかりであり、この結果としてタイヤの撓み量
が大きくなり、しかも撓みをうけるサイクルが短
かくなるので、タイヤの内部温度は上昇する。 こゝでとくに、ラジアル又はセミラジアル構造
の空気入りタイヤについて、その負荷時変形挙動
を考えてみると、これらの構造は周知のように、
一対のビードコアー３にカスプライ２の両端を折
返してタイヤ半径方向外方、サイドウオール部の
下方で終端させ、さらにこのプライ折返し部端末
付近を補強する目的で、金属コードよりなる補強
層４をカーカスプライの折返し部タイヤ軸方向外
側で、カーカスプライの端末高さより高い位置か
らビードベース部をタイヤ内側に向つて巻き込
み、前記カーカスプライの折返し部端末高さh₁よ
りも低い位置で終端したビート部の補強構造とな
つているのが最も一般的なものである（第１図）。
このタイヤの骨格をなすカーカスプライのコード
はラジアル方向に配列されているため、サイドウ
オールが極めて柔軟であつて、タイヤの負荷転動
時に接地部分は大きく変形し、とくにフランジ上
部では、カーカスプライはタイヤ軸方向外側に大
きく撓み、凸状の変形を余儀なくされ、この変形
量はバイヤスタイヤに比較してはるかに大きいも
のである。 従つて、かゝる大きな変形をうけるサイドウオ
ールに連係されているビード部もまたくり返しお
おきな歪の発生をうけることはさけられない。 こゝに、敍上のタイヤ内部温度に加え、車のブ
レーキドラムに発生する温度がリムフランジ部か
らタイヤに伝達されるため、ビード部の温度は、
本発明者の調査によると、120〜170℃にも達する
ことが判明している。 かくして、ビード部は熱的・動的疲労にさらさ
れることになる。しかも、悪いことには、タイヤ
の死命を制する要件といつても過言ではないゴム
と金属コード又はゴムと繊維コード間の密着力
は、これら熱的・動的疲労要因に対する依存性が
極めて大きいということである。特にタイヤの内
部温度が一定温度をこえると、これらコンポーネ
ント間の密着力は急激に低下し、タイヤは破壊す
る。 従つて、タイヤの内部に発生する温度を低く抑
制する技術および温度依存性の少ないゴム−コー
ド間及びゴム−ゴム間の密着力を確保する技術
が、タイヤの耐久性向上に欠かせなく、タイヤ技
術者が常に求めていかなければならない命題であ
る。 そこで、上記課題を解決するために、先に本出
願人が提案した特許第967452号（特公昭52−
11481号公報）のビード部補強構造は、第２図に
示すように、金属コード補強層４の端末４ａなら
びにカーカスプライ２の折返し部２′の端末２ａ
における歪、応力の集中を緩和するために、ゴム
と金属コードの中間の弾性率を有するナイロン、
ポリエステル等の有機繊維コードにゴムコーテイ
ングした繊維補強層を金属コード補強層のタイヤ
軸方向外側に１層以上配置して、サイドウオール
下方部からビード部にかけて、径方向、周方向お
よび横方向の剛性上の断層をなくし、ビード部の
局部的な動きを抑制すると共に内部温度の上昇を
コントロールせんとするものである。 しかしながら、上記タイヤのビード部補強構造
においては、ビード部を繊維コードで補強するこ
とにより、確にタイヤの耐久性は向上するわけで
あるが、前記のように、タイヤの使用条件がます
ます厳しくなり、しかもスチールラジアルタイヤ
はトレツド部を２〜３回更生して使用できること
が大きなセールスポイントとなつていることを背
景に、車の運行経費の節減を目的とした更生タイ
ヤの使用は増加の一途にある。そしてタイヤの更
生率（性）は台タイヤのビード部耐久性に依存し
ているといつても過言ではなく、このようなスチ
ールラジアルタイヤを取りまく環境の変化に対応
してゆくため、タイヤのビード部を更に補強して
耐久性を向上させることがちまたに要請されるよ
うになつてきたが、敍上のビード部補強タイヤで
はこの点なお充分とは言い難い。 そこで、上記ビード部補強構造を備えたタイヤ
について、タイヤ内に高内圧を充填した場合につ
いて、ビード部における歪の発生挙動を考察して
みると、第３図に示すように、カーカスプライ本
体２はタイヤ半径方向上方へ引張られ、カーカス
プライ折返し部端末２ａは半径方向下方へ引張ら
れる、この動きに連動して隣接の金属コード補強
層４ならびに繊維コード補強層６も下方へ引張ら
れる、同様にしてビードコアー３も矢印の方向に
回転し、これら各コンポーネントの層間にラジア
ル方向のせん断歪が発生する。そしてこれら層間
の密着力がこのせん断力に耐えきれなくなつたと
き、カーカスプライ２はビードコアー３よりずり
抜ける所謂「吹き抜け」現象が発生する。 そしてこの「吹き抜け」現象の起るタイミング
は、前述のようにタイヤの内部温度に依存すると
ころが大きく、一般に温度が高い程早く「吹き抜
け」現象が発生することは多言を要しないところ
である。 次にタイヤの負荷転動に伴つて生じるビードの
動的歪について考えると、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した凸状変形をともなう
ことによつて、ビード上部はリムフランジ部にオ
ーバーハングするような屈撓変形をもたらされ
る。このときカーカスプライコードのコードパス
（隣接するコードとコードの間隔）は強制的な拡
巾を余儀なくされ、この動きに連動してカーカス
プライの折り返し部２′および金属コード補強層
４はタイヤ軸方向外側に押しやられる。このため
カーカスプライの端末２ａ及びスケールコード補
強層の端末４ａにおける歪の集中は一層助長され
ることになる。 （解決しようとする問題点） 本発明者は、敍上のごとくビード部の内部に発
生する歪と温度に関する知見にもとづいて、さら
に耐久性の高いビード部補強構造を有するタイヤ
の提供について種々検討を重ねた結果、従来の補
強構造を有するタイヤの問題として、ビードコア
ーをタイヤの内側から外側へ折り返したカーカス
プライの外側へ、金属コードよりなる補強層と、
さらにカーカスプライの折返し部端末２ａと金属
コード補強層の端末４ａをタイヤ軸方向外側から
カバーするように有機繊維補強層を２層以上重ね
合せて貼着するため、ビード部の軸方向外側部分
のゴム厚の増大が避け難く、前記のように内部温
度の上昇を誘発する。また有機繊維補強層自身の
コード端が、カーカスプライおよび金属コード補
強層の端末と共に応力集中によるクラツク発生の
核となる可能性がある。また大きな横撓みをタイ
ヤがうけたとき、敍上のごとくカーカスプライ主
体部のコードパスが拡大され、外側に大きく傾斜
変形するためこれら有機繊維補強層のコードは、
その配列角にもよるが、切断することがあり、こ
の断面よりクラツクが拡大してゆくことも散見さ
れている。 そこで、この発明の目的は、敍上のごとき従来
技術の欠点を効果的に除去し、ビード部の補強の
ために用いることによつて却つてクラツク→タイ
ヤ故障の発端ともなりうる補強要素を、とくにカ
ーカスプライの折返し部タイヤ軸方向外側におい
て可能な限りへらして、タイヤゲージをうすく
し、ビード部における内部温度の上昇をコントロ
ールすると共にビード部に集中するタイヤの負荷
転動毎に生ずる動的せん断歪を有効に抑制し、か
つ効果的に耐えうる補強効果を付与し、ますます
はげしくなるタイヤの使用条件下においても、そ
の第一寿命（新品タイヤ）は勿論のこと第２、第
３寿命（更生タイヤ）にも充分耐え、輸送面にお
けるタイヤ経費の節減と省資源面の要求にもミー
トしうる補強性を有したスチールラジアルタイヤ
を提供せんとするものである。 （問題を解決するための技術的手段） この発明は、金属コードよりなるカーカスプラ
イを有し、このカーカスプライの端末が一対の環
状ビードコアーの周りに折返された状態で終端
し、このカーカスプライ折返し部のタイヤ軸方向
外側に隣接して、金属コードよりなる第１補強層
４が配置されているタイヤにおいて、カーカスプ
ライの折返し端末部のビードベースから半径方向
外方への垂直高さh₁と第１補強層端末部のビード
ベースから半径方向外方への垂直高さh₂は、h₁＞
h₂の関係にあり、第１補強層４はh₂の高さからカ
ーカスプライの折返し部２′に添つてビードベー
ス部をタイヤ軸方向内側にむかつて巻き込み、高
さh₄の位置で終端し、さらに繊維コードよりなる
第２補強層６は、ビードベースから半径方向外方
h₃の垂直高さからカーカスプライ本体２のタイヤ
内側に添つて、その下方端末６ｂがビードベース
からの高さh₅の位置迄延在し、しかもその途中か
ら前記第１補強層の巻き込み部４′とカーカスプ
ライ本体２に挟まれていることを特徴とする重荷
重用ラジアルタイヤであり、ビード部の軸方向外
側部分のゴム厚を薄くすることができるから、ビ
ード部の発熱を抑制することができ、コードの吹
き抜けの発生を抑えることができるとともに、軸
方向内側の第１補強層の巻き上げ部４′とカーカ
スプライ２との間のセパレーシヨンの発生を防ぐ
ものである。 さらに図面を参照しながら詳細に説明する。カ
ーカスプライ折返し部端末の前記高さh₁は、タイ
ヤに規定空気圧を充填したときのタイヤ最大巾に
おけるビードベースからの垂直高さh₆に対し、
0.3〜0.5倍の範囲に位置することが好ましい。0.3
倍以下ではビード部の剛性が低下して、リムチエ
ーフイング現象が発生しやすくなる一方、プライ
の折返し部が短いため、他の構成物との貼着面積
不足により、プライがずり抜ける可能性がある。
逆に0.5倍以上では屈撓の激しいサイドウオール
下部にプライ端末が配置されるため、剛性上の断
層が大きくなり、クラツク発生の核となる。従つ
てカーカスプライの折返し端末高さh₁は（0.3〜
0.5）h₆の範囲が適切である。このことは又、「端
末部の歪」とプライの「吹き抜け」抵抗力の実験
室における測定結果からも確認されている。同時
に第１補強層４の前記端末高さh₂は、カーカスプ
ライの折返し部端末高さh₁に対し、0.7〜0.9倍の
範囲に位置するように設定することが好ましい。
従来の補強構造は第２図に示しているように、補
強層４の端末部４ａの高さはカーカスプライの端
末２ａよりも高い位置に設定していたが、ビード
部の構造損傷の起点としてはこの部分での発生が
最も多く、その原因を本発明者が種々調査したと
ころによると、タイヤが負荷転動する場合、補強
層の端末は、サイドウオール部からビード部にか
けての柔軟な撓みの伝達に対し、剛性の高いあた
かも「突支棒」のような抵抗運動をなし、しかも
これがタイヤの接地回転毎にくり返されるため、
この周辺ゴムが破壊されることを実験の結果確認
した。しかも、このゴムの破壊される早さは補強
層の端末高さが高くなる程早くなる。そこで、タ
イヤの負荷転動毎にサイドウオールの動きに連動
するカーカスプライの端末高さh₁に対し、第４図
のように補強層の端末高さh₂をより低く、h₂＝
（0.7〜0.9）h₁の範囲に設定することにより、上記
損傷は大巾に低下することを見い出した。こゝに
0.7倍以下ではビード部の剛性は低下しすぎるた
め、重荷重の使用層ではケース損傷やリムチエー
フイングが多発する。逆に0.9〜1.0倍の範囲では
カーカスプライと補強層の両端が重複してくるた
め、剛性の断層が倍加され、早期に構造損傷が発
生する。そこで好適な範囲として、h₂＝（0.7〜
0.9）h₁を設定するものである。この第１補強層
４はh₂の高さからカーカスプライの折返し部２′
に沿つて、ビードベースからタイヤ内側に巻き込
まれ、その端末４ｂはh₄（h₂＞h₄）の高さで終端
する。この巻き込み部４′とカーカスプライの本
体２にその下方部分がはさまれた状態の第２補強
層６が、高さh₃の位置からカーカスプライ本体２
の内側に添つて、そのコードの配列角度が、前記
h₁の高さおいてカーカスプライの本体コードに対
し、30〜80度の範囲、とくに好ましくは40〜75度
の範囲で斜交するように設定し、その下方端６ｂ
はビードコアーの内側、高さh₅で終端させる。こ
の第２補強層６は繊維コードにゴム引きしたプラ
イを２枚以上重ね合わせたものであり、このタイ
ヤ半径方向外方端末６ａのビードベースからの高
さh₃は、カーカスプライの折返し端末高さh₁に対
し、0.5〜3.0倍の範囲に設定する。こゝにh₃の高
さは高い程、カーカスプライ折返し端末２ａにお
ける応力集中の防止及びケース強度の点で好まし
いが、h₁の3.0倍以上になるとその効果は変らな
く一定になること及びタイヤの重量の軽減とタイ
ヤコストの観点より3.0倍を上限とした。逆に0.5
倍以下になると、タイヤ重量及びコストの点では
良好な方向になることは勿論であるが、前記応力
集中の防止といつた肝心な点では、その効果が急
激に低下するため、0.5倍をその下限とした。さ
らにこの第２補強層６の役割は前記役目の他に第
１補強層４のタイヤ内側巻き込み部４′の端末４
ｂにおける応力集中及びこの巻き込み部４′とカ
ーカスプライ本体２との境界面におけるセパレー
シヨンをも合せて、効果的に防止しなければなら
ないため、第２補強層の下方端末６ｂはビードコ
アー３のタイヤ軸方向内側h₅の高さで終端させ、
第１補強層４の巻き込み部４′とカーカスプライ
本体２に、一定の巾にわたつてはさまれた構造と
なるように配置することが秘訣である。 こゝで更に大切なことは、第２補強層６のコー
ド配列角度である。カーカスプライ折返し部２′
と第１補強層のなすコード配列角度はタイヤ軸方
向外側においては、ビードベースからの高さh₄の
近辺で、30〜80度の右上り（タイヤ軸方向外側よ
り見る、以下同様）とすると、そのタイヤ内側へ
の巻き込み部４′の配列角度は30〜80度の左上り
となる、こゝで敍上の役割を第２補強層が遺憾な
く発揮するためには、その第１補強層に隣接する
コードのカーカスプライとのなす配列角度を30〜
80度右上り、さらに好ましくは40〜75度右上りに
設定し、第２補強層内のプライ間ではコードは互
に交差させる。このように前記カーカスプライと
第２補強層のコードを一体としてトライアングル
構体とし、さらにコードとして初期弾性率700〜
15000Kgｆ／mm²、より好ましくは3000〜15000Kg
ｆ／mm²の比較的高モジユラスのものを用いると、
その効果は最大に発揮されることが、幾多の実車
テストのくり返しにより確認された。さらに第１
補強層の巻き込み部端末高さh₄は、第２補強層と
のオーバーラツプゾーンｌを適正巾に維持して歪
の分散を図る必要があり、その範囲は第２補強層
の高さh₃に対し、0.2〜0.8倍の範囲とする、0.2倍
以下では前記オーバーラツプゾーンｌの巾が狭く
なり歪の分散と横剛性が不足する。一方0.8倍以
上では第２補強層上方端末６ａと第１補強層の巻
き込み部端末４ｂが隣り合せとなることから好ま
しくない。一方第２補強層６の下方端末６ｂの高
さh₅は40mm以下にする。こゝは頂度ビードコアー
の内側であり、最も動きの少ない動的歪の小さな
安定した位置であり、コード端末への歪（応力）
の集中も小さいためである。 こゝに、ビードコアー上部をその底面として、
カーカスプライの本体２とその折返し部２′の間
にはさまれてタイヤ半径方向外方にわたりその肉
厚を漸減しながら延在する断面３角形状の環状エ
イベツクスゴムを充填する。 ビードコアーよりに硬度の高いスチフナー１１
とこれよりも硬度の低いバツフアー１２をサイド
ウオールよりに用いる２層よりなる複合エイペツ
クスを用いる。このときスチフナーの硬度はJIS
(A)70〜90度、バツフアーの硬度はJIS(A)45〜65度
のものが好ましい。又単一層で硬度JIS(A)45〜65
度、100％モジユラス10〜45Kgｆ／cm²の軟質ゴム
を用いることもよく、この場合以下に述べる効果
が更に付加される。本発明の場合、カーカスプラ
イ本体２のタイヤ軸方向内側を第１補強層及び第
２補強層で補強することにより、ビード部の変形
は大巾に抑制されるので、従来技術のように内部
発熱の高い硬質ゴムを用いてビード部の剛性を上
げる必要は全くなく、ビード部にかゝる断面方向
の変形（歪）はもちろんのこと周方向に発生する
変形（歪）をも効果的に吸収して、直ちにもとの
状態に復元しやすい、内部発熱の小さい軟質ゴム
を、前記三角形状のエイペツクスに用いることが
可能となつたものである。勿論このエイペツクス
は従来の高硬度のものでも、本発明の補強構造と
併用することは何等の妨げにもならず、従来以上
の補強効果を発揮することは多言を要しない。特
に、タイヤサイズが15゜テーパーのビードベース
を有するチユーブレスタイヤにあつては、タイヤ
内圧によるビードベースのリムベース及びフラン
ジ部へのマツチング効果及び単一リムへの装着の
容易性を考慮した場合でも、エイペツクスは軟質
ゴムの単一層とした方が効果的であることは、本
発明者によるあまたの実験により確認ずみであ
る。 以上にのべてきたように、本発明の特徴的要件
は、タイヤの骨格をなすカーカスプライ本体のビ
ード部内側に添つて、初期弾性率の高い繊維コー
ドよりなる第２補強層をカーカスプライコードに
対し、そのコードの配列角度が30〜80度の範囲で
斜交するように配置して、両者でトライアングル
構体を形成し、さらにその下方部分において、第
１補強層と一定巾にわたつてカーカスプライの間
にはさまれた状態に交差配置してより剛性の高い
ビード部構体を構成することにある。この構造を
採用することにより、カーカスプライによつてビ
ードコアーを経由してリムフランジに伝達される
力の分担は接地転動毎に発生する訳であるが、従
来のように接地部に限定されずかなりの広い周方
向に分散されながら伝達されるため、ビード部の
カーカスプライのコードパスの拡巾および発熱は
抑制され、耐久性は大巾に向上する訳けである。 こゝにカーカスプライ本体及び第１、第２補強
層のコーテイングゴムは静的、動的を問わず互に
よく密着し、界面疲労破壊にすぐれた抵抗力を有
するものでなければならない。さらに三角形状の
エイペツクスとして、JIS硬度が45〜65度、1000
％モジユラスが10〜45Kg／cm²の軟質ゴムをバツフ
アーとして単一層又はスチフナーと併用して充当
することより、ビード部の内部温度上昇がコント
ロールされるので、ビード部の耐久性は一層向上
し、再々実施されるトレツドの更生にも充分に耐
えうる信頼性の高い安全なタイヤを提供するもの
である。 実施例 タイヤサイズ12R22.5 14PR.及び10.00R20
14PR.のタイヤで、ブレーカー構造等は従来のも
のと同一とし、ビード部の補強構造を第１表に示
す仕様として供試タイヤを作成し、ビード耐久テ
ストを実施、従来の補強構造（特公昭52−11481
号公報明細書）で第２表に示すビード部構造をも
つ前記タイヤサイズと各々比較した。テストの結
果は第５図に示すように本発明にもとずくタイヤ
はすぐれた耐久性を示すことが確認された。更に
かなりの広範囲の使用条件層において実車テスト
を従来のタイヤとの比較において実施したが、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、故障発生率も少なく、すぐれたビード
部補強性を有することが確認された。さらに、
15゜テーパーリムに装着される12R22.5タイヤはリ
ムへの装着の容易性、リムとのマツチング性共に
従来技術のタイヤより優れていることも、これら
のテストにおいて実証された。

【表】

【表】

【表】 【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、各コンポーネント
に働く力の方向を示す概念図、第４図は本発明に
もとずく補強構造を有するタイヤの片側断面図、
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り、ａ
図はタイヤサイズ10.00R20 14PR.b図はタイヤサ
イズ12R22.5 14PR.の耐久性を示している。 １１……スチフナー、１２……バツフアー、ｌ
……オーバーラツプゾーン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ タイヤの周方向中心面に対し、ほぼ90度の角
   度で延びる金属コードより成るカーカスプライを
   有し、このカーカスプライの端末が一対の環状ビ
   ードコアーの周りに折返された状態で終端し、こ
   の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、金属コードより成る第１補強層４が
   配置されているタイヤにおいて、カーカスプライ
   の折返し端末部のビードベースから半径方向外方
   への垂直高さh₁と第１補強層端末部のビードベー
   スから半径方向外方への垂直高さh₂は、h₁＞h₂の
   関係にあり、第１補強層はh₂の高さからカーカス
   プライの折返し部２′に添つてビートベース部を
   タイヤ軸方向内側にむかつて巻き込み、高さh₄の
   位置で終端する、さらに繊維コードより成る第２
   補強層６はビードベースから半径方向外方への垂
   直高さh₃の位置からカーカスプライ本体のタイヤ
   内側に添つて、その下方端末がビードベースから
   の高さh₅の位置まで延在し、その途中から前記第
   １補強層の巻き込み部４′とカーカスプライ本体
   ２に挟まれていることを特徴とする重荷重用ラジ
   アルタイヤ。 ２ カーカスプライ折返し部端末の前記高さh₁
   は、タイヤに規定の空気圧を充填したときのタイ
   ヤ最大幅におけるビードベースからのh₆に対し、
   0.3〜0.5倍の範囲にある特許請求の範囲第１項記
   載の重荷重用ラジアルタイヤ。 ３ 第１補強層４のタイヤ軸方向外側における前
   記端末高さh₂は、カーカスプライ折返し部端末の
   垂直高さh₁に対し、0.5〜3.0倍の範囲にある特許
   請求の範囲第１項記載の重荷重用ラジアルタイ
   ヤ。 ４ 第２補強層６のタイヤ半径方向外方の前記端
   末高さh₃は、カーカスプライ折返し部端末の垂直
   高さh₁に対し、0.5〜3.0倍の範囲にある特許請求
   の範囲第１項記載の重荷重用ラジアルタイヤ。 ５ 第１補強層のタイヤ軸方向内側におけるビー
   ドベースからの巻き込み部端末高さh₄は、第２補
   強層の前記端末高さh₃に対し0.2〜0.8倍の範囲に
   ある特許許請求の範囲第１項記載の重荷重用ラジ
   アルタイヤ。 ６ カーカスプライの折返し端末部のビードベー
   スから半径方向外方への垂直高さh₁における第２
   補強層のカーカスプライ本体コードに対するコー
   ドの配列角度は30〜80度である特許請求の範囲第
   １項記載の重荷重用ラジアルタイヤ。 ７ 第２補強層は初期弾性率700〜15000Kgｆ／mm²
   のコードをゴムに埋設してなる特許請求の範囲第
   １項記載の重荷重用ラジアルタイヤ。