JP2006218936A - 重荷重用空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】ビード耐久性を向上させた重荷重用空気入りラジアルタイヤの提供。
【解決手段】 重荷重用空気入りラジアルタイヤは、１層のスチールラジアルカーカス１２が、ビードコア１１の周りをタイヤ内側から外側に向けて巻き上げて折り返し部１２Ｅを形成し、そのメインカーカス部１２Ｍと折り返し部１２Ｅとの間に先端先細り形状のスティフナー１８がビードコア上端より上方に向けて配置され、その上方部にパッドゴム２０が配置されている。スティフナー１８及びパッドゴム２０の１００％モジュラスと、ビード部における特定の３位置の厚さ（Ｗ１ｐｔ、Ｗ３ｐｔ、Ｗ１ｔｍ）を適正化することにより、ビード耐久性を改良する。
【選択図】図２

Description

本発明は、建設車両等で用いられる重荷重用空気入りラジアルタイヤに関し、更に詳細には、ビード部の耐久性の向上を図った重荷重用空気入りラジアルタイヤに関する。

トラックバス及び建設車輌等には重荷重用空気入りラジアルタイヤが用いられている。この重荷重用空気入りラジアルタイヤのビード部の耐久性を向上させるために、従来から種々の検討がなされてきている（例えば特許文献１〜４参照）。

ところで、近年の耐摩耗性技術向上やトレッドボリューム増加等に伴い、タイヤが廃品となるまでの繰り返し入力は、従前に比べて約２０％増加しているのが現状である。このため、従来技術では効果的にビード耐久性を保つことができないという問題があった。
特開平１０−３０９９０６号公報 特開平１０−６７０９号公報 特開平１１−２２７４１２号公報 特開平５−１７８０３９号公報

本発明は、上記事実を考慮して、ビード耐久性を効果的に向上させた重荷重用空気入りラジアルタイヤを提供することを課題とする。

本発明者は、タイヤが重荷重条件下で走行をするうちに、カーカスをビードコアで折り返してなる折り返し部（折り返しプライ）の外側のゴム層もしくはカーカス−ゴム層界面にてセパレーションが発生し、ビード部が故障に至ることに着目した。そして、その原因を検討したところ、タイヤが荷重を受けて倒れ込み変形する際に、折り返し部外側のゴム層、及び、カーカス間（メインカーカスと折り返し部との間）のゴム層に歪が発生し、一定の歪レベルを超えた際にセパレーションが発生してビード部の故障に至ることがわかった。一方、従来の重荷重用空気入りラジアルタイヤタイヤにおけるビード部のカーカスは、内圧充填時の平衡条件によって決まる形状にされている。

そこで、本発明者は、ビード部近傍のゴム配置、及びカーカスラインを変更することでこれを改良することが可能となるのではないかと考え、まず、重荷重用空気入りラジアルタイヤのビード部を構成している各構成部材の寸法等について調べた。

そして、本発明者は、ビード部の故障原因となっている歪を減らす構造を鋭意検討し、実験を重ね、本発明を完成するに至った。

請求項１に記載の発明は、１層のスチールラジアルカーカスが、ビードコアの周りをタイヤ内側から外側に向けて巻き上げて折り返し部を形成し、前記スチールラジアルカーカスのメインカーカス部と前記折り返し部との間に、先端先細り形状のスティフナーがビードコア上端より上方に向けて配置されており、かつ前記折り返し部と前記メインカーカス部との間に前記スティフナーの上方部とオーバーラップするようにビード部に入り込んでいるパッドゴムが配置されている重荷重用空気入りラジアルタイヤにおいて、前記スティフナーの１００％伸張モジュラスが６〜１２ＭＰａの範囲内で、前記パッドゴムの１００％伸張モジュラスが１〜３ＭＰａの範囲内にあり、リム半径をＲ、正規リムフランジ高さをＨｆとして、タイヤ中心軸からの径方向位置が（Ｒ＋１．２×Ｈｆ）であるタイヤ外側表面位置をＰ１、タイヤ中心軸からの径方向位置が（Ｒ＋Ｈｆ）であるタイヤ外側表面位置をＰ２、タイヤ中心軸からの径方向位置が（Ｒ＋０．７５×Ｈｆ）であるタイヤ外側表面位置をＰ３とし、Ｐ１、Ｐ２、及び、Ｐ３から前記メインカーカス部に向けてそれぞれ引いた各法線と前記折り返し部との交点をそれぞれＴ１、Ｔ２、及び、Ｔ３とし、前記パッドゴムと前記スティフナーとの界面と、前記各法線との交点をそれぞれＳ１、Ｓ２、及び、Ｓ３とし、前記各法線と前記メインカーカス部との交点をそれぞれＭ１、Ｍ２、及び、Ｍ３とし、前記スチールラジアルカーカスのカーカスコード径をφとし、Ｐ１からＴ１までの距離をＷ１ｐｔ、Ｐ３からＴ３までの距離をＷ３ｐｔ、Ｔ１からＭ１までの距離をＷ１ｔｍとすると、
２．５≦ Ｗ１ｐｔ／Ｗ３ｐｔ ≦４．０
７．０×φ≦ Ｗ１ｔｍ ≦９．０×φ
を満たすことを特徴とする。

スティフナーのモジュラスが１２ＭＰａを超えるとゴムの伸びが小さくなり過ぎ破壊特性が悪化する。また、６ＭＰａに満たないとビード部の十分な剛性が確保できず、変形が増大して耐久性が悪化してしまう。パッドゴムのモジェラスが３ＭＰａを超えるとメインカーカスと折り返し部との間のゴム層で亀裂が発生し易くなり、また、１ＭＰａに満たないと剛性が確保できない。

請求項１に記載の発明では、タイヤが倒れ込んだ際にリムと接触する部分もしくは接触圧が上昇する部分の変形を減少させる。このためには、Ｗ１ｐｔに対するＷ３ｐｔの厚みを従来に比べて薄くすることで、この付近のゴムにタイヤ径方向外側へ押し出されるような変形が生じることを抑制し、故障原因となる歪を低減させることが有効である。従来の重荷重用空気入りラジアルタイヤでは、Ｗ１ｐｔ／Ｗ３ｐｔは１．５から２．５未満までの値であった。請求項１に記載の発明では、この歪を充分に低減させる観点上、Ｗ１ｐｔ／Ｗ３ｐｔを２．５以上としている。なお、Ｗ１ｐｔ／Ｗ３ｐｔ＞４．０ではＷ１ｐｔが厚くなり過ぎ、発熱により耐久性が悪化してしまう。

また、Ｗ１ｔｍが７．０φに満たないと薄過ぎて荷重時にメインカーカス部と折り返し部との間のゴムの歪が増加してしまい、耐久性の向上が充分に得られない。９．０φよりも大きいとスチールラジアルカーカスの折り返し部のコード折れ性が悪化してしまう。

請求項１に記載の発明により、従来に比べてビード部の耐久性を向上させた重荷重用空気入りラジアルタイヤとすることができる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の重荷重用空気入りラジアルタイヤにおいて、Ｍ１における前記メインカーカス部と水平方向とのなす角度をα、Ｔ１からＳ１までの距離をＷ１ｔｓ、Ｓ１からＭ１までの距離をＷ１ｓｍ、Ｔ２からＳ２までの距離をＷ２ｔｓ、Ｓ２からＭ２までの距離をＷ２ｓｍ、とすると、
４４°＜ α ＜４７．５°
２．５≦ Ｗ１ｔｓ／Ｗ１ｓｍ ≦４．０
１．５≦ Ｗ２ｔｓ／Ｗ２ｓｍ ≦３．０
を満たすことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によって得られる効果をより奏するためには、製品タイヤのカーカスラインを、荷重時に倒れ込んだ際の形状に近いラインに設定することが有効である。従来の重荷重用空気入りラジアルタイヤでは、αは４８°〜５２°の範囲内であった。請求項２に記載の発明では、上記αを従来品に比べて小さくして、製品時のカーカスラインをあらかじめ荷重時のラインに近づけておくことで、荷重時に発生する上述の歪を更に抑制する。αを４７．５°以上にすることはスチールラジアルカーカスの折り返し部の外側の歪を増大させてしまい、４４°以下にすることは製造上の困難性が大きくなる。

また、αを上記範囲にするとカーカス間ゴム層（メインカーカス部と折り返し部との間のゴム層）の歪上昇が従来に比べて増大する傾向にある。従来の重荷重用空気入りラジアルタイヤでは、Ｗ１ｔｓ／Ｗ１ｓｍ、Ｗ２ｔｓ／Ｗ２ｓｍとも１．５よりも小さかった。請求項２に記載の発明では、Ｗ１ｔｓ／Ｗ１ｓｍ、Ｗ２ｔｓ／Ｗ２ｓｍを上記範囲に限定することで、この歪上昇を防いでいる。

なお、Ｗ１ｔｓ／Ｗ１ｓｍ＞４．０ではモジュラスの低いパッドゴムの割合が多くなり過ぎ、荷重時の変形が増大して耐久性の向上が果たせなくなる。Ｗ２ｔｓ／Ｗ２ｓｍ＞３．０の場合も同様の理由で耐久性の向上が果たせなくなる。

請求項２に記載の発明により、請求項１に記載の発明によって得られる効果をより顕著に奏することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の重荷重用空気入りラジアルタイヤにおいて、前記ビード部には、前記メインカーカス部から前記折り曲げ部に沿ってワイヤーチェーファーが設けられ、前記ワイヤーチェーファーのタイヤ外側の高さをＨｔ、前記ワイヤーチェーファーのタイヤ内側の高さをＨｍとすると、
０．５×Ｈｆ＜ Ｈｔ ＜０．８×Ｈｆ
０．８×Ｈｆ＜ Ｈｍ ＜１．１×Ｈｆ
を満たすことを特徴とする。

請求項１や請求項２に記載の発明では、製品タイヤでは従来タイヤに比べてカーカスが倒れ込む形状になっているため、従来タイヤ以上にビードコア周りの剛性を確保しておくことがより好ましい。このためにはワイヤーチェーファーをスチールラジアルカーカスの外側に配置することが有効である。そして、このワイヤーチェーファーは、タイヤ外側（巻き上げ側）の高さＨｔ、タイヤ内側の高さ（巻き込み側高さ）Ｈｍが上記範囲にされていることが望ましい。

Ｈｔ、Ｈｍが上記範囲の下限値よりも小さいと、ビード部の剛性が不足し易く、耐久性をあまり向上させることができない。また、Ｈｔ、Ｈｍが上記範囲の上限値よりも大きいと、ワイヤーチェーファー端の歪が増大し、亀裂が発生し易くなる。

請求項３に記載の発明により、ビード部の耐久性を更に向上させた重荷重用空気入りラジアルタイヤとすることができる。

本発明によれば、ビード耐久性を効果的に向上させた重荷重用空気入りラジアルタイヤとすることができる。

以下、実施形態を挙げ、本発明の実施の形態について説明する。図１に示すように、本発明の一実施形態に係る重荷重用空気入りラジアルタイヤ１０は、１層のスチールラジアルカーカス１２が、ビードコア１１の周りをタイヤ内側から外側に向けて巻き上げて折り返し部１２Ｅを形成している。スチールラジアルカーカス１２の上側には複数枚のベルトで構成されるベルト層１４が形成されている。

図２に示すように、スチールラジアルカーカス１２のメインカーカス部１２Ｍと折り返し部１２Ｅとの間には、先端先細り形状のスティフナー１８がビードコア１１上端より上方に向けて配置されている。そして、折り返し部１２Ｅとメインカーカス部１２Ｍとの間にスティフナー１８の上方部とオーバーラップするようにビード部１６に入り込んでいるパッドゴム２０が配置されている。

スティフナー１８の１００％伸張モジュラスは６〜１２ＭＰａの範囲内にされており、これにより、スティフナー１８のゴム伸びが小さくなり過ぎることがなく、また、ビード部の十分な剛性を確保できる。また、パッドゴム２０の１００％伸張モジュラスは１〜３ＭＰａの範囲内にされており、これにより、メインカーカス部１２Ｍと折り返し部１２Ｅとの間のゴムに亀裂が発生し難く、また、剛性を充分に確保できる。

本実施形態では、以下のように位置、距離などを規定する。

リム半径をＲ、正規リムフランジ高さをＨｆとして、タイヤ中心軸からの径方向位置が（Ｒ＋１．２×Ｈｆ）であるタイヤ外側表面位置をＰ１、タイヤ中心軸からの径方向位置が（Ｒ＋Ｈｆ）であるタイヤ外側表面位置をＰ２、タイヤ中心軸からの径方向位置が（Ｒ＋０．７５×Ｈｆ）であるタイヤ外側表面位置をＰ３とする。Ｐ１、Ｐ２、及び、Ｐ３からメインカーカス部１２Ｍに向けてそれぞれ引いた各法線と折り返し部１２Ｅとの交点をそれぞれＴ１、Ｔ２、及び、Ｔ３とする。

パッドゴム２０とスティフナー１８との界面２２と、上記各法線との交点をそれぞれＳ１、Ｓ２、及び、Ｓ３とする。上記各法線とメインカーカス部１２Ｍとの交点をそれぞれＭ１、Ｍ２、及び、Ｍ３とする。

スチールラジアルカーカス１２のカーカスコード径をφとする。

Ｐ１からＴ１までの距離をＷ１ｐｔ、Ｐ３からＴ３までの距離をＷ３ｐｔ、Ｔ１からＳ１までの距離をＷ１ｔｓ、Ｓ１からＭ１までの距離をＷ１ｓｍ、Ｔ２からＳ２までの距離をＷ２ｔｓ、Ｓ２からＭ２までの距離をＷ２ｓｍ、Ｔ１からＭ１までの距離をＷ１ｔｍとする。

本実施形態では、以下の条件が満たされている。

２．５≦ Ｗ１ｐｔ／Ｗ３ｐｔ ≦４．０
７．０×φ≦ Ｗ１ｔｍ ≦９．０×φ
Ｗ１ｐｔ／Ｗ３ｐｔを上記範囲にすることにより、タイヤが倒れ込んだ際にリムと接触する部分、もしくは接触圧が上昇する部分の付近を構成するゴムに、タイヤ径方向外側へ押し出されるような変形が生じることを抑制し、故障原因となる歪を低減させることができる。また、Ｗ１ｔｍを上記範囲にすることにより、荷重時にカーカス間ゴム（メインカーカス部１２Ｍと折り返し部１２Ｅとの間のゴム）の歪が増加することがなく、折り返し部１２Ｅのコード折れ性が悪化することもない。

また、本実施形態では、Ｍ１でメインカーカス部１２Ｍと水平方向とのなす角度をαとし、以下の条件が満たされている。

４４°＜ α ＜４７．５°
２．５≦ Ｗ１ｔｓ／Ｗ１ｓｍ ≦４．０
１．５≦ Ｗ２ｔｓ／Ｗ２ｓｍ ≦３．０
αを上記範囲にすることにより、製品タイヤのカーカスラインを、荷重時に倒れ込んだ際の形状に近いラインに設定することができ、荷重時に発生する歪を抑制することができる。また、折り返し部１２Ｅの外側の歪を増大させることがなく、タイヤ製造を行う上で容易である。

ここで、αを上記範囲にするとカーカス間ゴム層の歪上昇が従来に比べて増大する傾向にあるが、本実施形態では、Ｗ１ｔｓ／Ｗ１ｓｍ、Ｗ２ｔｓ／Ｗ２ｓｍを上記範囲に限定することで、荷重時の変形を増大させることなく、この歪上昇を防いでいる。また、
更に、本実施形態では、ビード部１６には、メインカーカス部１２Ｍから折り返し部１２Ｅに沿ってワイヤーチェーファー２４が設けられている。そして、ワイヤーチェーファー２４のタイヤ外側の高さ（巻き上げ側高さ）をＨｔ、ワイヤーチェーファー２４のタイヤ内側の高さ（巻き込み側高さ）をＨｍとすると、以下の条件が満たされている。

０．５×Ｈｆ＜ Ｈｔ ＜０．８×Ｈｆ
０．８×Ｈｆ＜ Ｈｍ ＜１．１×Ｈｆ
これにより、従来に比べてスチールラジアルカーカス１２が倒れ込む形状になっていても、ビード部１６の剛性が不足することがなく、ワイヤーチェーファー２４の端の歪が増大することもなく、ビードコア１１周りの剛性を充分に確保することができる。

本実施形態に係る重荷重用空気入りラジアルタイヤ１０により、タイヤが廃品となるまでの繰り返し入力が従前に比べて約２０％増加していても、すなわち摩耗ライフが２０％以上増加する必要があるような厳しい条件下でも、ビード部１６の耐久性を充分に向上させることができる。そして、αを上記範囲に限定し、しかも上記条件にしたワイヤーチェーファー２４を配置しているので、この効果は著しく顕著である。

＜試験例＞
本発明の効果を確かめるために、本発明者は、第１実施形態の重荷重用空気入りラジアルタイヤ１０の三例（以下、実施例１のタイヤ、実施例２のタイヤ、実施例３のタイヤという）、及び、従来例の重荷重用空気入りラジアルタイヤ（以下、従来例のタイヤという）を用意し、耐久テストを行って耐久性を評価した。

なお、本試験例では、タイヤは全て建設車両用タイヤ（ＯＲタイヤ）であり、タイヤサイズは全て ４０．００Ｒ５７ である。

本試験例における各タイヤのビード部の諸条件を表１に示す。

また、本試験例では、全てのタイヤについて、標準リムに組み込み後、正規内圧、速度８ｋｍ／ｈ及びドラム径５ｍのもと、正規荷重の１５０％にて耐久試験を行った。

本試験例では、性能評価を行うにあたり、一定時間走行後のビード部セパレーション長さを測定した。そして、従来のタイヤにおける評価を耐久性指数１００とし、他のタイヤについては相対評価となる耐久性指数を算出した。

評価結果を表１に併せて示す。表１の評価結果では耐久性指数が大きいほど性能が高いこと、すなわち耐セパレーション性に優れていることを示す。表１から判るように、実施例１〜３のタイヤでは、従来例のタイヤに比べ、ドラム耐久テストの評価は何れも高くなっていた。

また、従来例のタイヤではＷ１ｐｔ／Ｗ３ｐｔが２．１であるのに対し、実施例１、２のタイヤのように、これを２．９にすることで、歪が約１０％低下することが確認された。従って、Ｗ１ｐｔ／Ｗ３ｐｔを少なくとも２．５以上にすることが望ましいと判断される。

更に、従来例のタイヤでは、αが５０°であるのに対し、実施例２のタイヤのように、αを４６°にすることで歪が約１０％低下することが確認された。従って、αを少なくとも４７．５°よりも小さくすることが望ましいと判断される。

また、従来例のタイヤのように、Ｗ１ｔｓ／Ｗ１ｓｍ＝１．２、Ｗ２ｔｓ／Ｗ２ｓｍ＝１．１である場合、Ｗ１ｐｔ／Ｗ３ｐｔ、及び、αを上記のように変更すると、カーカス間ゴム層の歪が約１５％増大することになる。従って、少なくともＷ１ｔｓ／Ｗ１ｓｍを２．５以上、Ｗ２ｔｓ／Ｗ２ｓｍを１．５以上にすることが、増加分の歪を吸収するうえで望ましいと判断される。

以上、実施形態を挙げて本発明の実施の形態を説明したが、上記実施形態は一例であり、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。また、本発明の権利範囲が上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。

第１実施形態に係る重荷重用空気入りラジアルタイヤのタイヤ径方向断面図である。 第１実施形態に係る重荷重用空気入りラジアルタイヤのビード部の断面図である。

符号の説明

１０ 重荷重用空気入りラジアルタイヤ
１１ ビードコア
１２ スチールラジアルカーカス
１２Ｅ 折り返し部
１２Ｍ メインカーカス部
１６ ビード部
１８ スティフナー
２０ パッドゴム
２２ 界面
２４ ワイヤーチェーファー

Claims (3)

1. １層のスチールラジアルカーカスが、ビードコアの周りをタイヤ内側から外側に向けて巻き上げて折り返し部を形成し、前記スチールラジアルカーカスのメインカーカス部と前記折り返し部との間に、先端先細り形状のスティフナーがビードコア上端より上方に向けて配置されており、かつ前記折り返し部と前記メインカーカス部との間に前記スティフナーの上方部とオーバーラップするようにビード部に入り込んでいるパッドゴムが配置されている重荷重用空気入りラジアルタイヤにおいて、
   前記スティフナーの１００％伸張モジュラスが６〜１２ＭＰａの範囲内で、前記パッドゴムの１００％伸張モジュラスが１〜３ＭＰａの範囲内にあり、
   リム半径をＲ、正規リムフランジ高さをＨｆとして、タイヤ中心軸からの径方向位置が（Ｒ＋１．２×Ｈｆ）であるタイヤ外側表面位置をＰ１、タイヤ中心軸からの径方向位置が（Ｒ＋Ｈｆ）であるタイヤ外側表面位置をＰ２、タイヤ中心軸からの径方向位置が（Ｒ＋０．７５×Ｈｆ）であるタイヤ外側表面位置をＰ３とし、
   Ｐ１、Ｐ２、及び、Ｐ３から前記メインカーカス部に向けてそれぞれ引いた各法線と前記折り返し部との交点をそれぞれＴ１、Ｔ２、及び、Ｔ３とし、
   前記パッドゴムと前記スティフナーとの界面と、前記各法線との交点をそれぞれＳ１、Ｓ２、及び、Ｓ３とし、
   前記各法線と前記メインカーカス部との交点をそれぞれＭ１、Ｍ２、及び、Ｍ３とし、
   前記スチールラジアルカーカスのカーカスコード径をφとし、
   Ｐ１からＴ１までの距離をＷ１ｐｔ、Ｐ３からＴ３までの距離をＷ３ｐｔ、Ｔ１からＭ１までの距離をＷ１ｔｍとすると、
   ２．５≦ Ｗ１ｐｔ／Ｗ３ｐｔ ≦４．０
   ７．０×φ≦ Ｗ１ｔｍ ≦９．０×φ
   を満たすことを特徴とする重荷重用空気入りラジアルタイヤ。
2. 請求項１に記載の重荷重用空気入りラジアルタイヤにおいて、
   Ｍ１における前記メインカーカス部と水平方向とのなす角度をα、Ｔ１からＳ１までの距離をＷ１ｔｓ、Ｓ１からＭ１までの距離をＷ１ｓｍ、Ｔ２からＳ２までの距離をＷ２ｔｓ、Ｓ２からＭ２までの距離をＷ２ｓｍ、とすると、
   ４４°＜ α ＜４７．５°
   ２．５≦ Ｗ１ｔｓ／Ｗ１ｓｍ ≦４．０
   １．５≦ Ｗ２ｔｓ／Ｗ２ｓｍ ≦３．０
   を満たすことを特徴とする重荷重用空気入りラジアルタイヤ。
3. 請求項１又は２に記載の重荷重用空気入りラジアルタイヤにおいて、
   前記ビード部には、前記メインカーカス部から前記折り曲げ部に沿ってワイヤーチェーファーが設けられ、
   前記ワイヤーチェーファーのタイヤ外側の高さをＨｔ、前記ワイヤーチェーファーのタイヤ内側の高さをＨｍとすると、
   ０．５×Ｈｆ＜ Ｈｔ ＜０．８×Ｈｆ
   ０．８×Ｈｆ＜ Ｈｍ ＜１．１×Ｈｆ
   を満たすことを特徴とする重荷重用空気入りラジアルタイヤ。

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