JPS6351887B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、ビード部せん断歪を軽減した重荷
重用ラジアルタイヤに関するものである。

この発明はとくに、タイヤの実質的なラジアル
面内におけるコード配列でビードコアーのまわり
に内から外へ折返したワイヤーコードのプライか
らなるカーカスをそなえ、このカーカスの折返し
部にそのプライ端を越えずに重なる配置でやはり
ワイヤーコードの層を含むチエーフアーを添えて
ビードコアーと一緒に外皮ゴム中に埋設しビード
部を補強して成り、このビード部を円筒状のベー
スとタイヤ高さの0.1〜0.15倍に当る高さのフラ
ンジとからなるリムに装着して用いる高荷重ラジ
アルタイヤに適用して、そのビード部におけるせ
ん断歪を有利に軽減し、その耐久性を大いに改善
することができるようにしたものである。

上記した種類の空気入りゴムタイヤは重荷重用
として広く使用され、その荷重担持の必要上、高
い内圧充てんが施され、またカーカスを取囲んで
とくに周方向剛性の高いベルトがトレツドとの間
に埋設されて、クラウン部が甚しく強剛な上、こ
れに組合わせるリムがほぼ円筒状のベースに比較
的丈高なフランジ、一般にタイヤのビート部の内
周および外面の子午断面輪郭を仮想的に延長した
直線の交点を、タイヤの左右各ビード部につき直
線で連ねたビード基線からトレツドに達する最大
垂直距離であらわされるタイヤ高さＨに対して
0.1〜0.15倍に当るフランジ高さH_Fを有し、それ
によるビード部の拘束もまた堅固なことがカーカ
スのラジアル構造特有の作用に相加わつて、荷重
直下におけるタイヤのサイド部の撓みが大きくあ
らわれ、これがビード部における故障を多発する
原因となる。

そして、かようなビード部の故障はもはや修理
が利かず、廃棄を余儀なくする不利は著しい。

ビード部における上記タイヤの故障を仔細に検
討するとその殆どが、剛性の高いワイヤーコード
のエンドでのセパレーシヨンであり、テキスタイ
ルコードをカーカスプライに用いその折返し部に
ワイヤーコードのチエーフアーを添えてビード部
の補強を施したものではそのチエーフアーのワイ
ヤーコード端に、またカーカスがワイヤーコード
のプライであるものはその折返し端に、それぞれ
セパレーシヨンの発生が集中する。従つてその防
止対策は、従来から鋭意、精力的な研究、開発が
行われ、たとえば特開昭53−53807号公報に見ら
れるように、コード端をサイドウオールから離し
ておくこと、また実公昭52−48483号公報に示さ
れているように、コード端を有機繊維コード層に
よりカバーすることなど、あまた試みがなされて
いる。

しかるに前者の公開技術にあつては荷重下のサ
イドウオールの変形により生じるプライ端の歪を
減少させることはできても、とくに高い内圧が充
てんされてリムのフランジとの間に強い圧縮が働
くことによるゴムのせん断力により依然としてプ
ライ端に大きい歪を生じ、しかもゴムゲージの肥
厚化を伴うことの故に、発熱や蓄熱の影響が、不
利に加わることとなり、一方後者の公告技術は、
ワイヤーコードに対するゴムの接着に対し、有機
繊維コードに対するそれが勝つている分、故障に
至る時間は延長されるにしても、根本的な解決と
は云い得ないし、またサイドウオールの変形およ
び内圧充てんに基くリム反力で生じるゴムの流動
に由来したせん断力によるコード端における歪
は、やはり減少しない。

かようにして上記対策は、とくに高い内圧を充
てんして使用に供される高荷重用タイヤでは実効
に乏しく、依然として剛性較差の大きいコード端
で故障を発生する不利は、事実上回避され得なか
つたのである。

この発明は、とくに丈高のフランジを有するリ
ムに堅固に装着されて使用に供される上記高荷重
用ラジアルタイヤにつき、その高い内圧充てんの
際にはもちろん、荷重下に著しいサイド部の変形
と、強いリム反力が生じるとき、これらに由来す
るビード部でのせん断歪をとくに有効に減少させ
る方途を講じて、とくに高い耐久性を呈するビー
ド構造をもつた、空気入りゴムタイヤを提供する
ことを目的とするものである。

この発明はかような目的の下に、タイヤの実質
的なラジアル面内におけるコード配列でビードコ
アーのまわりに内から外へ折返したワイヤーコー
ドのプライからなるカーカスをそなえ、このカー
カスの折返し部にプライ端を越えずに重なる配置
でやはりワイヤーコードの層を含むチエーフアー
を添えてビードコアーと一緒に外皮ゴム中に埋設
しビード部を補強して成り、このビード部を円筒
状のベースとタイヤ高さの0.1〜0.15倍に当る高
さのフランジとからなるリムに装着して用いる高
荷重用ラジアルタイヤを構成の前提事項とし、こ
れにつき、ビード部のゴム外皮は、フランジに沿
いタイヤの軸方向外方及び半径方向に向けて事実
上の膨突なくスムーズにのびる外輪郭を有し、こ
のビード部内にてカーカスの折返し部のプライ端
を、フランジ高さに比しより高いがタイヤ高さと
フランジ高さとの差の35％以内に位置させると共
にこのプライ端から５mm以上フランジ寄りに隔た
る中心をもつ窪みをビード部外面上の円周線に沿
い連続または断続して全周にわたつて形成しこの
窪みの上端を該プライ端に比しより低く位置させ
たことを特徴事項とする上記種類のタイヤであ
る。

この発明では、ビード部外面輪郭がタイヤの子
午断面においてリムフランジと接するように、そ
のベースからほぼ垂直に立上つてタイヤの外側に
中心をもつ円弧およびその円と外接するタイヤの
内側に中心をもつ円弧とに沿つて滑らかに連つて
サイド部外面の断面輪郭に至る曲線よりなり、そ
の変曲点すなわち第３図に示す上記両円弧の接点
Ｐが、リムのフランジ高さFHよりも低い位置を
占めるようなタイヤにおいて、外皮ゴムの厚みＳ
が、上記外側円弧Ｋの中を通りビード基線と直交
する垂線KQとその円弧との交点Ｑを上記内側円
弧Ｌの中心と結ぶ直線QL上で、ビード部外輪郭
およびカーカスプライの内面とそれぞれ交わる点
の相互距離で表されるビード部肉厚Ｔに対して15
％以上であるものに対し実施するのが好適であ
る。

以上のほか上記チエーフアーは、それを構成す
るワイヤーコードの層以外に、該層およびカーカ
スプライの折返しのうち少なくとも一方のワイヤ
ーコード端を覆つてこれらに重なる配置としたテ
キスタイルのコード補強を含む複合層であること
が実施型態として推奨される。

また窪みについては、その位置におけるビード
部の外皮ゴムの厚みＵの25〜75％に相当する深さ
を有すること、またその深さの0.5〜4.0倍に当る
開口幅に成ることもまた実施上好適である。

さてこの発明において問題とするタイヤは、カ
ーカスの折返し部のプライ端が、フランジ高さ
FHよりＡだけ高いが、タイヤ高さＨとフランジ
高さFHとの差H′の35％以内に位置するタイヤで
あるが、タイヤの負荷時変形形状をみると、どの
タイヤもほぼ一定で、第１図に示すようにラジア
ル方向の歪は、圧縮−伸長−圧縮歪を生じるもの
である。このビード部寄りの圧縮歪を生じる領域
はH′の35％以内であり、そこにエンドがある場
合この圧縮歪によりエンド部分に大きな集中歪が
生じるわけである。

この発明は、上記の様に0.35H′以内にワイヤー
コードのエンドがある場合、さらに好ましくは
0.3H′以内にある場合に有利に適応するものであ
る。

エンドが0.35H′よりも高い位置にある場合に
は、伸長領域となるため、窪みをつくつても歪は
減少しないし、またワイヤーコードエンドがフラ
ンジよりも低く位置するタイヤにおいては荷重変
形に関する限りその影響が出ないので問題は生じ
ない。

ところでなぜこのビード部の圧縮域にエンドを
置くか、その理由は、それが高すぎるとコスト高
になるだけでなく、伸長歪による別の故障が生
じ、また低すぎるとビードの抜けなどのトラブル
が生じてしまうからであり、この領域にカーカス
の折返しやワイヤーチエーフアーを置くことでタ
イヤに必要な操縦性と乗り心地を一番バランス良
くとれるからである。しかしながら窪みによる曲
げの中心をエンド位置と一致させることは歪が逆
に集中してまずく、これが半径方向に５mm以上エ
ンド位置から曲げの中心を離す所以であり、エン
ドの歪減少のためむしろフランジ寄りに離すこと
が大切である。

次にこの発明に従う重荷重用ラジアルタイヤの
具体的な実施例につき、以下図面参照の下に詳し
く説明する。

第２図に、サイズ10.00R20のトラツク、バス
用空気入りゴムタイヤを、左側半部について断面
で示した。

図中１はビードコアー、２はサイド部であり、
３はトレツド、４はカーカスである。

トレツド３は、一部でサイド部２にまたがり、
カーカス４のプライは、一方のビードコアー１か
ら他のビードコアー（図示なし）間にわたつて延
在し、各ビードコアーの内から外に巻上げられて
いる。

カーカス４の折返し部分５の外側にはチエーフ
アー６が配置され、トレツド３とカーカス４の間
には周方向剛性に富んだベルト層７がある。

このタイヤは第２図において、7.00T×20リム
にリム組みされて内圧を充てんした状態を示して
いる。

カーカス４のプライはタイヤの周方向に対して
90゜すなわちラジアル面内におけるスチールコー
ドの配列になり、通例に従いゴム引きプライから
できている。

チエーフアー６もまたスチールコードをゴム引
きした層で出来ていて、カーカス４のコードに対
して60゜傾いて配列してある。

タイヤの外皮ゴム８としてカーカス４の折返し
５またはチエーフアー６に至る間には厚い外皮ゴ
ム層９が介在している。

リム１０は円筒状のベースにフランジ高さFH
が37.5mmのフランジ１１を形成してなり、タイヤ
高さＨは271・５mm（FH／Ｈ≒0.14）また従つて
リムフランジ１１からトレツド３までの高さ
H′は234mmである。

カーカス４の折返し５のリムフランジ１１上の
高さＡを26mm（Ａ／H′≒0.11）としてある。

第３図には、第２図に示したタイヤのビード部
をより詳細に示すものである。

ビード部のタイヤ外輪郭の形状は、まずほぼ直
線（傾き2゜）でリムベースから立上り、ビード基
線Ｙから18mmの高さＣをへだてた中心をもつ半径
21mmのタイヤ外側の円弧Ｋにつながり、さらにそ
れはビード基線Ｙより86mmの高さＤをへだてた中
心をもつ半径70mmのタイヤ内側の円弧Ｌにつなが
る曲線である。この曲線の変曲点Ｐは、ビード基
線Ｙからの距離Ｊが32mmでリムフランジの高さ
FHよりも低く位置する。この形状及び厚い外皮
ゴム層９はビード部の性能を向上するため必要な
ものである。すなわち内圧充てんによりビード部
はフランジ１１に押しつけられてエアーの流出を
防止する。次に荷重がかかつたときビード部は、
フランジ１１の上に乗つてそれ以上の変形が抑制
されるため、車の運転中のタイヤの安定性が得ら
れる。

厚いゴム層９は、タイヤのフランジ１１に対す
る相対動きによるこすれすなわちリムずれ故障を
防止する。一方内圧充てんによりフランジ１１に
押しつけられて生じる圧縮力及び荷重時の変形に
よりゴム層９は変形をうけとくに肥大しているフ
ランジ１１の直上部分付近で著しい。この歪を緩
和するためフランジ頂面Ｘよりの距離Ｂがほぼ11
mmであるサイド部２寄りに窪み１２をそなえてい
る。この窪み１２の形状は入口の幅６mmで深さ
5.3mmのＶ字形をなし、底は円弧で結ばれている。
この窪み１２は第４図に示すようにタイヤの周方
向に不連続でその１個の周方向長さは20mm、その
間隔は７mmである。

外側円弧Ｋと、その中心を通りビード基線Ｙと
直交する直線との交点Ｑを、内側円弧Ｌの中心と
結ぶ直線上に測つたカーカス４の内側からビード
部輪郭までの厚さすなわちビード部肉厚Ｔは27mm
でゴム層９の厚さＳは８mm従つてＳ／Ｔ≒0.30で
ある。

また窪み１２の位置におけるゴム層９の厚みＵ
は８mm従つて窪み深さ／外皮ゴム厚（5.3/8）≒
0.66である。窪み１２の働きは内圧充てんおよび
荷重の負荷に際して生じる歪とくにせん断歪を緩
和し、とくに故障の核となるカーカス折返し５の
コード端における歪を大幅に減少するものであ
る。

第５図に、ビード部分のせん断歪を測定した結
果についてこの発明の効果を示す。この場合、カ
ーカス４の折返し５の外側に、スチールコードチ
エーフアー６１とその外側へ２枚のナイロンコー
ド布６２，６３を付加した複合チエーフアー６′
を配置した供試タイヤを用いた。ここにチエーフ
アー６′のナイロンコード角度はカーカスに対し
て何れも60゜で斜めにし、２枚を互いに交差させ、
このチエーフアー６′の外面上で測定したラジア
ル方向せん断歪をたて軸にとり横軸は各測定位置
に対応する。

荷重はTRA100％荷重であり内圧も正規であ
る。

第５図からリム１１のフランジ寄りほど歪が大
きいが、この発明に従う窪み１２を入れたタイヤ
の成績を点線で示すように、窪み１２を省略した
比較タイヤに比し、歪が大巾に減少できている。
この例ではナイロンチエーフアーをそなえている
が、ない場合でも歪を同じように生じ、かつプラ
イエンドでの歪の集中はさらに大きくなる。

窪み１２の形状については周上連続でも不連続
でも良い。しかしながら不連続の場合でもタイヤ
は回転体のため実質全周にわたつている事が必要
である。窪み１２は深すぎると溝底の歪集中によ
り故障がここに発生し、浅いと窪みを設けた効果
がない。そこで窪み１２の深さはその位置におけ
るゴム層９の25〜80％の深さにすることが肝要で
ある。また窪み１２の開口幅は狭すぎると少ない
荷重でもビード部変形で窪み１２の両壁が接して
しまい窪みを設けた効果がなくなる。一方開口幅
が広すぎるとその窪み内で歪が生じたり、またビ
ード構造部材の外傷などからの保護が困難にな
る。従つて深さの0.5〜4.0倍程度にすることが好
ましいわけである。

また外皮ゴム層９の厚さＳは直線QL上におい
て、カーカスの内側からビード部外輪郭までの厚
さＴに対しＳ／Ｔが0.15以上のものであり、この
ようなタイヤはリムずれ、カツトの減少、荷重時
の変形の減少にはよいが、厚いゴムゲージのため
ゴムの変形量も大きく大きな歪が生じるからこそ
この発明の効果が大きいのである。

第６図に、この発明に基づく他の実施例を示
す。用いたリムのフランジ高さFHは44.5mmであ
る。

カーカス４はスチールコードでできていて折返
し高さは高い。この折返し５の外側には、スチー
ルコードでできてきたチエーフアー６１が配置さ
れていて、その外側には２枚のナイロンチエーフ
アー６２，６３が配置されている。

折返し５のフランジ１１の頂面Ｘからの高さＡ
は90mm、H′は225.5mm、Ｈは270mm（H_F／Ｈ≒
0.14）である。スチールコードチエーフアー６１
のフランジ１１の頂面Ｘからの高さＦは25mm
（Ｈ／H′≒0.11）であり、変曲点Ｐのビード基線
Ｙからの距離は32mmである。スチールコードチエ
ーフアーの歪緩和のため、スチールコードチエー
フアー端より17mmだけ隔つて低い所にタイヤの周
上につながる扁平な窪み１２′を有し、この窪み
１２′の形状は深さ５mm、巾12mmである。このタ
イヤの場合スチールコードチエーフアー端に歪が
一番集中し、故障が発生し易いので、この歪を緩
和すべく窪み１２′を設けたのである。窪み１
２′のリムフランジ上の高さＢは７mmである。

またこの例でチエーフアー６１のかわりにカー
カス４をテキスタイルコードにかえたものでも、
同等の効果が発揮できることが確かめられた。

さらに第２図に示したこの発明に基づくタイヤ
と窪みのない従来タイヤとのビード耐久性能を比
較するため、直径２ｍのドラム上で170％荷重を
正規内圧条件でかけ、故障するまで60Km／ｈで走
行させた結果、従来品は12000Kmでプライ端が故
障したのに対し、この発明に従うタイヤは31000
Kmもの走行に耐えることができた。

このようにこの発明によれば、建設車両や大型
トラツクなどの重荷重用ラジアルタイヤに適用し
て、そのビード部におけるせん断歪を有利に軽減
し、その耐久性を大幅に向上させることができ、
また窪みをもうけたことによりビード部の温度上
昇が抑制され、発熱によるビードバーストやセパ
故障を有利に防止でき、安全性も向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図はタイヤの負荷時におけるラジアル方向
の歪の状態を示した図、第２図はこの発明の一実
施例の左側半部についての断面図、第３図は第２
図に示したタイヤのビード部の詳細図、第４図は
この発明に係る窪みの断続状態を示した斜視図、
第５図はこの発明に従うタイヤのビード部分のせ
ん断歪を従来例と比較して示したグラフ、第６図
はこの発明の他の実施例の部分断面図である。 １……ビードコアー、２……サイド部、３……
トレツド、４……カーカス、５……カーカスの折
返し部、６……チエーフアー、８……サイドウオ
ール表面、９……外皮ゴム層、１０……リムベー
ス、１１……リムフランジ、１２……窪み、Ｈ…
…タイヤ高さ、H_F……フランジ高さ、H′……タ
イヤ高さとフランジ高さとの差、Ｘ……フランジ
頂面、Ｙ……ビード基線。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ タイヤの実質的なラジアル面内におけるコー
   ド配列でビードコアーのまわりに内から外へ折返
   したワイヤーコードのプライからなるカーカスを
   そなえ、このカーカスの折返し部にそのプライ端
   を越えずに重なる配置でやはりワイヤーコードの
   層を含むチエーフアーを添えビードコアーと一緒
   に外皮ゴム中に埋設しビード部を補強して成り、
   このビード部を円筒状のベースとタイヤ高さの
   0.1〜0.15倍に当る高さのフランジとからなるリ
   ムに装着して用いる高荷重用ラジアルタイヤにお
   いて、 ビード部のゴム外皮は、フランジに沿いタイヤ
   の軸方向外方及び半径方向に向けて事実上の膨突
   なくスムーズにのびる外輪郭を有し、このビード
   部内にてカーカスの折返し部のプライ端を、フラ
   ンジ高さに比しより高いがタイヤ高さとフランジ
   高さとの差の35％以内に位置させると共に、この
   プライ端から５mm以上フランジ寄りに隔たる箇所
   に中心をもつ窪みを、ビード部外面上の円周線に
   沿い連続又は断続して全周にわたり形成し、この
   窪みの上端縁を該プライ端に比しより低く位置さ
   せたこと を特徴とするビード部せん断歪を軽減した重荷重
   用ラジアルタイヤ。 ２ ビード部の外皮ゴムの厚みＳが、これを含ん
   でカーカスにまで至るビード部肉厚Ｔの15％以上
   である特許請求の範囲１に記載したタイヤ。 ３ 窪みが、その位置におけるビード部の外皮ゴ
   ムの厚みＵの25〜80％に相当する深さに成る特許
   請求の範囲１又は２に記載したタイヤ。 ４ 窪みが、その深さの0.5〜4.0倍に当る開口幅
   になる特許請求の範囲１、２又は３に記載のタイ
   ヤ。 ５ 窪みが２列以上の配列である特許請求の範囲
   １又は２記載のタイヤ。 ６ チエーフアーが、それを構成するワイヤーコ
   ードの層以外に、 該層およびカーカスの折返し部のうち少なくと
   も一方のワイヤーコード端に重なる配置としたテ
   キスタイルのコード補強を含む複合層である特許
   請求の範囲１に記載したタイヤ。