JPS61275010A - 重荷重用空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は金属コードのカーカスプライを有するラジアル
タイヤ、さらに詳しくはトラック、バス等の重車両用大
型ラジアルタイヤのビード部改良に関する。

（従来技術とその問題点） 従来、重車両用ラジアルタイヤのビード構造は第１図に
示す如く、ビードコア（３）の周りを内側から外側に向
って巻き上げられた金属コードのカーカスプライ　（２
）の端末部（２ａ）の附近を補強するため、タイヤビー
ド部の外側から底部を通って内側に延び前記端末部を包
囲するように金属コード補強層（４）が配置される。該
金属コード補強層（４）は専らカーカスプライ　（２）
の巻き上げ端末部（２ａ）の応力集中を緩和するための
ものであり、したがって外側上端部（４ａ）を前記巻き
上げ端末部（２ａ）より高い位置に配置する構造が採用
されている。また、カーカスプライ抜は現象をより効果
的に防止するため巻き上げ端末部（２ａ）を高くする一
方、金属コード補強層（４）の上端部（４ａ）を低い高
さにとどめる構造も採用されているが、この場合、金属
コード補強層による応力緩和効果は小さい。

なお、金属コード補強層内側端末部（４ｂ）はビード底
部近傍にとどめられており、これは金属コード補強層（
４）の内側巻き込み部（４′）はカーカスプライの前記
端末部（２ａ）の補強に何ら関与しないと考えられてい
るためで、しかも内側端末部（４ｂ）を変形の激しいビ
ード部上方にまで延在せしめることはこの内側端末部（
４ｂ）が応力集中の新たな起点となるため変形の少ない
ビード底部に配置することがより好ましいことによる。

しかしながら前記前者の構造ではビード部外側で金属コ
ード補強層の上端部（４ａ）が新たな応力集中の起点と
なり、後者では巻き上げ端末部（２ａ）になお応力集中
が発生する。そこでこの問題を有効に防止するため前記
金属コード補強層（４）の更に外側に補強繊維層を配置
する構造が提案された。

たとえば、本出願人が開発した特許 第９６７４５２号（特公昭　５２−１１４８１号公報）
に開示されている技術はすぐれたものであることは周知
の通りである。この構造は第２図に示すように、ラジア
ル方向に配列された金属コードよりなるカーカスプライ
（２）を一対のビードワイヤー（３）のまわりに内側よ
り外側に折り返して貼着したうえ、その折り返し域（２
゛）のタイヤ軸方向外側に金属コードよりなる一層の強
化層（４）を、このコード方向がカーカスプライに対し
斜交するように配置し、更にこの金属コード強化層（４
）の外側に有機繊維コードよりなる２層以上の補強層（
６）を、これらのコード方向が前記金属コードの強化層
に対し斜交し、互に交差する方向に配置すると共に、カ
ーカスプライの本体部とその折り返し部の間にはさまれ
てビードコアの上部を底辺として、半径方向外方へ延在
する断面長三角形を形成する硬質ゴムよりなり、カーカ
スプライ主体側に配置され、ＪＩＳ（Ａ）硬度７０°以
上のスチフナー（１１）と軟質ゴムよりなり、カーカス
プライの折り返し部側に配置され、有機繊維コード補強
層（６）にそって半径方向外方に伸び、ＪＩＳ（Ａ’）
硬度５０°〜６０°のバッファー（１２）とよりなる複
合エイペックスゴム（Ｓ　Ｅ）を充填した構造に特徴が
ある。

この構造のタイヤは、従来構造のタイヤにみられたビー
ド部の損傷は大巾に改善され好評をえている訳であるが
、一部特定の高荷重、高内圧の子−ザ一層においてもラ
ジアルタイヤの使用が拡大されて来たことや、近年の高
速道路網の発達で車の行動半径が拡大されて来たため長
距離高速運行の悪条件が枝上の高荷重、高内圧の使用条
件に加わり一層し烈な条件にタイヤはさらされる機会が
多くなり、そのためときとしてビードセパレーションが
散見されるようになった。またこの一方で、スチールラ
ジアルタイヤは２〜３回の更生使用に耐えることが大き
なセールスポイントとなっていることを背景として、車
の運行経費の節減を目的に、更生タイヤの使用割合が漸
増の傾向にある。

そしてこのニーズにこたえうるタイヤの提・供、すなわ
ち台タイヤとしての死命はビード部の補強性能の向上に
か−っている訳であり、この技術的課題は当タイヤ業界
あげて取り組まなければならない時代的要請になってい
るといっても過言ではない。

ラジアルタイヤおよびセミラジアルタイヤは、カーカス
プライがラジアル方向に配列されたコードよりなってい
るため、サイドウオールが極めて、柔軟であって、タイ
ヤ回転軸方向における撓みが大きく、タイヤ転勤による
変形量はバイアスタイヤに比較してはるかに大きい、か
−るラジアルタイヤに高内圧を充填した場合のカーカス
プライの変形挙動を、従来技術の枝上の第２図に示すビ
ード構造のタイヤで代表させて第３図において説明する
と、ビードコア（３）を中心としてカーカスプライの内
側、即ちカーカスプライの本体部（２）は矢印（１０）
で示されているようにタイヤ半径方向へ引張られ、一方
力−カスブライの折り返し部（２゛）は矢印（１３）で
示されているように、半径方向内側へ引張られて、いわ
ゆる「ブライ吹き抜け」の傾向が強制的に生じる。

さらにこのプライ折り返し部に隣接配置されている金属
コードよりなる強化層（４）ならびに有機繊維よりなる
繊維コード補強層（６）もブライコードの動きに追随し
て下方に変動することになる。更にまたこれらの動きに
同調するように、エイペックスにせん断変形が生じビー
ドコア（３）が矢印（１４）で示されているように回転
する。

かくしてタイヤに内圧を充填したとき、タイヤの変形に
よりカーカスプライ本体部（２）とその折り返し部（２
’　）　、金属コード強化層（４）及び繊維コード補強
層（６）の間に半径方向のせん断層が発生する。

次にタイヤの負荷転勤に伴っ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って、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スペース（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
および金属コード強化層はタイヤ軸方向外側に押しやら
れる。しかも、これらの動きはタイヤの接地転勤によっ
て（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らる温度上昇に加え、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、発明者の調査によるとチューブつきタイ
ヤ用リムで１５０〜１７０℃、チューブレスタイヤ用１
５℃テーパーリムで１２５〜１４０℃にも達することが
判明しており、このフランジ部からの熱も加わって、ビ
ード部の温度は上昇し、金属コード端末の歪は一層助長
され、ついには変形しやすいサイドウオール領域で高い
剛性をもつ補強層の上端における剛性上の断層により、
タイヤが負荷により変形すると応力集中が生じる。

かくして、ビード部は動的、熱的疲労にさらされる。さ
らにタイヤ性能の維持に欠かすことのできない要件とい
っても過言でないゴムとスチールコード又はゴムと繊維
コードとの接着力は、これら動的、熱的疲労に対する依
存性がきわめて大きいということである。タイヤの内部
温度が一定レベル以上に達すると、タイヤは、各成分間
の接着力の急激な低下とスチールコード端末におけるセ
パレーションによって、急に破壊する。

従って、タイヤの内部に発生する温度を低く抑える技術
及び温度依存性の少ない密着力を高く維持することの技
術を確立することはタイヤの耐久性向上に欠かすことは
できない。

先に出願人により開示されたビード部補強構造の技術（
日本特許　第９６７４５２号）は枝上のように金属コー
ド端における応力集中を緩和する目的で、金属コード強
化層のタイヤ軸方向外側にナイロン、ケプラー等よりな
る有機繊維コード補強層を２Ｎ以上重ね合わせて配設す
ると共に断面三角形状のゴムストックはスチフナーとバ
ッファーの２層に分けて、必要なビード剛性はスチフナ
ーに、応力分散と発熱防止はバッファーに、各々機能分
担させるものであるが、このことによりスチールコード
端末のタイヤ軸方向外側におけるゴムへの応力集中は緩
和されるが、スチールコード端末（４ａ）、　　（２ａ
）のタイヤ軸方向内側におけるゴムへの応力集中は緩和
されず、高荷重の使用条件下においてはより一層、応力
の集中は助長される傾向にある。

（問題点を解決するための技術的手段）そこで本発明の
目的は上記従来技術の欠点を除去し、ビード部の補強効
果のために用いることの故に却って応力集中の起点とな
る補強要素を特定の構造で配置することによりと一ド部
に有効でかつ充分な補強効果を与えて歪量を抑制すると
ともに応力の分散、緩和を効果的に行ない、かくして過
酷な使用条件下で要求されるビード部耐久性を改善し、
この種のタイヤに行なわれる数回にわたるトレッドの更
生が可能な重車両用タイヤを提供することにある。

本発明はラジアル又はセミラジアル配列金属コードのゴ
ム引き層よりなる少なくとも１枚のカーカスプライの端
末部をビードコアの周りに巻き上げるとともに、このカ
ーカスにより形成されるケース主体部と巻き上げ部との
間でビードコアに隣接した底端からタイヤの半径方向外
方へ延びるゴムストックを配置し、前記巻き上げ部の外
側にはゴム引きしたスチールコードよりなる補強層を配
置し、更に該ゴムストックと巻き上げ部の間に配置され
る内側保護層とスチールコード補強層の外側面に隣接す
るように配置される外側保護層を備え、これら保護層は
いずれも前記補強層の上端を越える高さを有し、前記内
側保護層のコードはスチールコード補強層のコードと実
質的に同一方向に、また前記外側保護層のコードはスチ
ールコード補強層のコードと交差する方向に配列されて
いることを特徴とするラジアルタイヤである。

以下実施例につき説明する。

第４図においてラジアル配列されたスチールコードより
なるカーカスプライ（２）の両端を、ビードコア（３）
の内から外に折り返し、このカーカスプライ　（２）折
り返し域（２゛）の外側へ、カーカスプライに用いたも
のと同様な金属コードよりなる補強層（４）を、その上
端（４ａ）の高さｈｔがカーカスプライの折り返し部の
上端（２ａ）の高さり、に対し、０．９〜０．５倍の高
さｈｔよりカーカスプライの折り返し部（２“）に添つ
てビードベースを内側に巻き込み、ｈｔｌ　の高さ、す
なわちプライの折り返し高さり、の０．３〜０．９倍の
範囲に配置する。そして、このスチールコード補強層の
タイヤ軸方向外側に隣接して、ナイロンコード等のすだ
れ織布にゴム引きした繊維コードよりなる外側保護層（
６）をビードベース部より始まり、その上端（６ａ）が
タイヤの最大中の高さり、に向うり、の高さで終端する
ように配置する。カーカスプライ　（２）の折り返し域
（２°）の内側に配設される後述のごとき内部保護層と
カーカスプライ本体にはさまれたところに、ビードコア
上面をその底辺としてタイヤ半径外方にのびる断面長三
角形で、周方向に環状のゴムストック（Ｓ　Ｅ）を充填
する。この断面長三角形状で周方向に環状のゴムストッ
ク（Ｓ　Ｅ）はビードコアに隣接しカーカスプライ゛主
体側に配置されていて、１００％モジュラスが６０から
１５０ｋｇｆ／ａａ。

ＪＩＳ（Ａ）硬度７０”〜９０°の高弾性ゴム層（１１
）とこの高弾性ゴムに隣接して高さｈｅ迄配置され、１
００％モジュラスが１０〜４５　ｋｇ　ｆ　／−１ＪＩ
Ｓ（Ａ）硬度４５°〜６５°の低弾性ゴム層（１２）と
の２層よりなるゴムストックが最も好ましいが、１００
％モジュラス１０〜８０ｋｇｆ／ａのゴムよりなる単一
層であってもよく、ビードコアからタイヤ巾が最大中の
位置の高さよりもわずかに低い高さの区域に充填する。

本発明によると前記ゴみストック（Ｓ　Ｅ）とカーカス
プライ　（２）の折り返し部（２°）との間に、内側保
護層（７）がｈ３の高さより５〜２０鶴低い端末７ａか
ら配置される。この有機繊維コードはスチールコード補
強層（４）のコードと実質的に同一方向に配置される、
又スチールコード補強要（４）の外側に隣接して外側保
護層（６）がその有機繊維コードがスチールコード補強
層（４）のコードと交差するように配設される。

これにより応力の分散、緩和を効果的に行なうものであ
る。従来構造のタイヤにおいては、眉間剪断歪は主とし
て巻き上げ部（２′）と補強層（４）とそれに隣接する
ゴムストック（Ｓ　Ｅ）の間に生ずるが、これらの間に
ゴムとスチールコードとの中間的弾性を有し、かつ補強
層とコード方向を同じくする内側保護層（７）を介在さ
せ、補強層の上端に生起する応力集中をゴムストック方
向に効果的に分散緩和せしめる。更に補強層の外側には
補強層のコードと交差するコード方向の外側保護層を配
置したため補強層外側の歪量を抑制し、前記内側保護層
による応力集中の分散緩和機能をより効果的なものとす
る。なお内側保護層（７）を巻き上げ部（２゛）とゴム
ストック（ＳＥ）の間に介在させる理由は、巻き上げ部
上端（２ａ）は応力集中が生じやすく、したがってこの
部分でゴムストックとの間の剥離が生じやすいため保護
層（７）によりこれを緩和するためであり、更には保護
層下端部をカーカスプライに密着固定して応力集中の分
散緩和効果を高めるものである。なお保護層（７）、　
　（６）とカーカスプライ巻き上げ部（２゛）及び補強
層（４）との重合長さく１）は少なくとも１０ｍ必要で
あり、また保護層（７）（６）は補強層（４）の上端を
少なくとも２０ｗ１越えるように配置される。　また保
護層は有機繊維コードで前記補強層に用いられるコード
よりも初期弾性率が低いことが必要で、例えばナイロン
、ポリエステル、レーヨン等のすだれ織物が使用される
。そしてその埋設ゴムの１００％伸長モジュラスは２０
〜６０ｋｒｆ／ｃｄの範囲である。

また保護層のコードは内側保護層の場合補強層のコード
と実質的に同じ方向である。また外側保護層の場合は補
強層のコードと２５°〜４５°の角度で交差して配置さ
れる。

なお、保護層の厚さは外側に隣接する巻き上げ部（２゛
）又は補強層（４）のコード径の１．０〜５．０倍、例
えば１．２〜６．０ｆｉの範囲において応力の分散、緩
和が効果的に達成できる。

本発明では重車両用タイヤに通常用いられるリムフラン
ジ高さくＨｆ）は２８〜４５鰭の範囲であるが、前記巻
き上げ部上端はこのフランジ高さくＨｆ）よりも３５ｍ
を越えないように配置することが望ましい。

これはタイヤの転勤回転に伴ない、ビード部外側はリム
フランジの表面輪郭形状に対応した倒れこみ変形を起こ
し、その結果ビード部のリムフランジ上端部上側ではタ
イヤ半径方向、周方向剪断方向の歪が最も激しい領域と
なり、この領域に剛性の段差つまり巻き上げ上端が位置
することは好ましくないからである。一方巻き上げ部上
端を余り下げすぎるとケース主体部のタイヤ半径方向外
方への引張歪及び巻き上げ部のタイヤ半径方向内方への
圧縮歪に充分耐えきれず急激な負荷、横応力が作用した
場合いわゆるプライ抜けの現象を生ずる。したがって巻
き上げ部上端はリムフランジ高さくＨｆ）よりも１０ｍ
を越えて低くならないようにすることが望ましい。

次に、高弾性コードの補強層（４）の上端高さくｈ２）
は通常２８゛〜６０ｍの範囲で設定され、また巻き上げ
部上端高さくｈｌ）と補強層の上端高さくｈ２）との差
は１０〜１５ｍ＋の範囲が望ましい。ｈ、はｈ２よりも
高く設定する（ｈ、〉ｈｚ）。

なお上端高さくｈ＋　）を７０ｎ以上に設定すると屈曲
の激しい領域となり、その上端での剛性の段差によりゴ
ム剥離が生ずる。また補強層のゴムは１００％伸長モジ
ュラスが３０〜６０　ｋｇ　ｆ　／　ｃｉのゴムを使用
することがビード部補強及び歪の抑制の観点から望まし
い。また補強層のコードはラジアル方向に対して２０〜
４５°で交差するように配列し、コードの埋込み本数は
３５〜４５エンズ１５ｃＩ１１であることが望ましい。

なお補強層を構成するコードは高弾性コード、例えば初
期モジュラスが１０　’　ｋｇｆ／ｗ”以上のコードを
用いる。

次に本発明のタイヤではカーカスプライの主体部（２）
と巻き上げ部（２′）との間でビードコアに隣接した底
部からタイヤ半径方向外方へ厚さを漸減するように延び
る高弾性のゴムストック（ＳＥ）が介装されておりその
上端は前記保護層の上端を越え、その高さくｈｅ）は２
ｈｚ〜４ｈｚの範囲となるように配置されている。この
ゴムストック（Ｓ　Ｅ）はビードコア（３）に隣接し、
サイドウオール方向に漸減する厚さを有する高弾性ゴム
（１１）と、該高弾性ゴム（１１）の外側に隣接し、か
つその上端部が前記高弾ゴム（１１）の上端部を越える
低弾性ゴム（１２）の二層で構成されるのが好ましい。

ここで高弾性ゴム、（１１）は前記金属コード補強層（
４）とともにビード部の変形を抑制するが、その上端は
前記補強層（４）の上端（４ａ）を越え、その高さくｈ
ｅ’）は通常１．５　Ｈｆ〜４．　ＯＨｆの範囲で設定
される。また高弾性ゴム（１１）は１００％伸長モジュ
ラスが６０〜１５０瞳ｆ／ｃｄ、ＪＩＳ（Ａ）硬度７０
゜〜９０”の範囲のものが好適である。前記低弾性ゴム
（１２）はカーカスプライの巻き主げ部（２ａ）近傍に
おける圧縮歪を緩和し該近傍におけるコード−ゴム剥離
を有効に防止するため、前記巻き上げ部（２ａ）及び補
強層（４）の外側上端をこえて配置され、その上端高さ
くｈ　ｅ）は３Ｈｆ〜６Ｈｆの範囲内で設定される。更
に低弾性ゴム（１２）は１００％伸長モジュラス１０〜
４５ｋｇｆ／ｃｄ、ＪＩＳ（Ａ）硬度４５°〜６５°の
ものが好適に用いられる。

実施例 タイヤサイズ１０．０　ＯＲ２０，１４ＰＲでカーカス
プライ及びブレーカ−にスチールコードを用いた従来構
造でビード部の構造を種々変更して耐久性を測定した。

タイヤの構造及び性能の測定結果を第１表、第５図に示
す。

ビード耐久性試験はドラム走行試験で、タイヤ１本あた
りの荷重６トン、速度２０Ｋｍ／ｈ、内圧８ｋｇ／−で
ビード部に亀裂が発生するまで走行時間を測定した。

又、ゴム硬度及びモジュラスの測定方法は、ＪＩＳ　　
Ｋ６３０１に準じ、試験室で試料を作成し、測定した値
である。

（発明の効果） 本発明では金属コードよりなるカーカスプライの主体部
（２）と、巻き上げ部（２°）及び補強層（４）の間に
ビート底部からサイドウオール方向に厚さを漸減したゴ
ムストック、特に高弾性ゴムと低弾性ゴムの二層構造の
ゴムストックを配置するとともに、カーカスプライの巻
き上げ部とゴムストックの間に補強層と同一方向のコー
ドを有する内側保護層を介在せしめるとともに、補強層
の外側には該補強層のコードと交差する方向のコードを
有する外側保護層を配置したため、ビート部の剛性を維
持しながら保護層の若干の伸張性とゴムストックの厚さ
の漸減によりビード部からサイドウオール方向に向って
剛性は漸減し、かつ剛性の急変を緩和することにより高
弾性コードの補強層及びカーカスプライの巻き上げ端部
におけるタイヤ軸方向内外における応力集中を有効に防
止すると共に低弾性ゴムによる歪の吸収と発熱の緩和に
より、ビード部の耐久性は一層向上することが第５図に
より理解できる。

【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強化構造タイヤヤのと一ド部断
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図は本発明にもとづくビード部補強構造を有す
るタイヤのビード部拡大図、第５図はビード部耐久試験
結果を示すグラフである。 ２　　カーカス　　　　　４　　補強層３　　ビードコ
ア ＳＥ　　ゴムストック １１　高弾性ゴム（スチフナー） １２　低弾性ゴム（バッファー） ７、　　内側保護層 ６、　　外側保護層

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）ラジアル又はセミラジアル配列金属コードのゴム
   引き層よりなる少なくとも１枚のカーカスプライの端末
   部をビードコアの周りに巻き上げるとともに、このカー
   カスにより形成されるカーカスプライ主体部と巻き上げ
   部との間でビードコアに隣接した底端からタイヤの半径
   方向外方へ延びるゴムストックを配置し、前記巻き上げ
   部の外側には高弾性コードよりなる補強層を配置し、更
   に該ゴムストックと巻き上げ部の間に配置される内側保
   護層と巻き上げ部と前記補強層の外側面に隣接するよう
   に配置される外側保護層を備え、これら保護層はいずれ
   も前記補強層及びカーカスプライの巻上げ部の上端を越
   える高さを有し、更に前記巻き上げ部の上端末の高さは
   補強層の上端末の高さよりも高く配置され、前記内側保
   護層のコードは補強層のコードと実質的に同一方向に、
   また前記外側保護層のコードは補強層のコードと交差す
   る方向に配列されていることを特徴とするラジアルタイ
   ヤ。
2. （２）補強層は初期弾性率１０＾４ｋｇｆ／ｍｍ＾２以
   上のコードをゴムに埋設されてなる特許請求の範囲第１
   項記載のラジアルタイヤ。
3. （３）保護層はゴムコーティングされた有機繊維コード
   層である特許請求の範囲第１項記載のラジアルタイヤ。
4. （４）カーカスプライ主体部と巻き上げ部との間でビー
   ドコアに隣接した底部からタイヤの半径方向へ延びるゴ
   ムストックを配置し、該ゴムストックはビードコアに隣
   接し、カーカスプライ主体側に配置される高弾性ゴムと
   該高弾性ゴムに隣接し、かつサイドウォール側に配置さ
   れる低弾性ゴムの二層で構成されており、高弾性ゴムは
   １００％伸長モジュラスは６０〜１５０ｋｇｆ／ｃｍ＾
   ２、ＪＩＳ（Ａ）硬度７０°〜９０°であり、低弾性ゴ
   ムは１００％伸長モジュラスは１０〜４５ｋｇｆ／ｃｍ
   ＾２、ＪＩＳ（Ａ）硬度４５°〜６５°であり、これは
   カーカスプライのコーティングゴムよりも低弾性ゴムで
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のラジ
   アルタイヤ。