JP2007210363A

JP2007210363A - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP2007210363A
Application number: JP2006029843A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Watanabe; 信幸渡辺
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2006-02-07
Filing date: 2006-02-07
Publication date: 2007-08-23

Abstract

【課題】負荷転動時に生じるビード部の、タイヤ幅方向および周方向剪断歪みをともに十分軽減し、タイヤのビード部耐久性の向上を実現する。
【解決手段】第１のカーカスプライ５の折返し部５ａの高さの位置が、正規リムのフランジ高さの１．３倍の位置において、該第１のカーカスプライ５の折返し部５ａはビード部２の総厚みＧの中心より内側を通るとともに、第２のビードフィラー３Ｂのショア硬度は前記第１のビードフィラー３Ａのショア硬度より１０〜２０ポイント低くしている。
【選択図】図２

Description

本発明は、小型トラックや大型乗用車用の空気入りタイヤに関し、特に、タイヤビード部の耐久性の向上をはかった空気入りタイヤに関する。

空気入りタイヤは、リムに装着して、いわゆるタイヤ車輪状態で使用される。このようなタイヤ車輪状態において、荷重負荷やリムフランジから大きい突き上げ力が繰り返し加わる過酷な条件下で使用される、アップダウンプライ構造のカーカスを備えた、小型トラックや大型乗用車用の空気入りタイヤがある。

図３は、従来のアップダウンプライ構造を備えた空気入りタイヤをリムに組み付けた状態の断面図である。

同図において、符号１はビード部２に設けられた１対のビードコア、３はそのタイヤトレッド側に設けられたビードフィラー、４はビードコア１およびビードフィラー３の外側に設けられたナイロンコード、５はアッププライである第１のカーカスプライ、６はダウンプライである第２のカーカスプライである。７は低発熱性の硬質ゴムシートであって、サイドトレッド８およびゴムチェーファー９と第２のカーカスプライ６との間に設けられている。なお、１０はトウ欠け防止用のチェーファーである。上記構造の空気入りタイヤ１１はリム２０に組み付けられて、タイヤ車輪状態で使用される。

また、アップダウンプライ構造ではないが、ビード部に第１のビードフィラーと第２のビードフィラーを配置して、タイヤの横剛性を高めることを意図した空気入りラジアルタイヤも提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平４−５１１３号公報

荷重負荷やリムフランジから大きい突き上げ力が繰り返し加わる過酷な条件下で使用される空気入りタイヤにおいては、接地面に対応して位置する一対のサイドウォール部が大きく撓曲するのみならず、リムフランジよりもタイヤ半径方向外方に位置するビード部もまたタイヤ幅方向外側に向けて倒込む、いわゆるビード部の倒れ込み現象が発生する。この倒れ込み現象により、カーカスの側部部分の巻上げ端付近には、カーカスとその回りに位置するゴムとの間に、タイヤ幅方向に大きな剪断歪みが作用し、ひいてはタイヤの耐久性を劣化させるおそれがある。

また、空気入りタイヤの負荷転動時には、接地面のとくに踏込部および蹴出部のそれぞれに対応して位置する、ビード部からサイドウォール部に至る部分に、カーカスプライ等のタイヤ構成部材の変形がほぼタイヤ周方向にみられ、この変形により、ラジアルカーカスの側部部分付近には、タイヤ周方向に剪断歪みが生じ、これもまたタイヤの耐久性を劣化させるという懸念がある。

これらの懸念に対し、図３に示すように、低発熱性の硬質ゴムシート７を第２のカーカスプライ６とサイドトレッド８およびゴムチェーファー９との間に設けただけの構造、あるいは特許文献１に記載されている空気入りラジアルタイヤのように、第１のビードフィラーと第２にビードフィラーを設けただけの構造では、ビード部の、リムフランジ側に倒れ込むような曲げ変形に対して充分に対抗しうる剛性を得ることは困難であり、これらの構造では上記懸念を解消することができなかった。
また、タイヤに要求される性能が多岐にわたるようになると、その構造がより複雑になり、コストおよび環境問題から、使用原材料を減らし、軽量化することが重要な課題になっている。ところが、図３に示す従来の空気入りタイヤでは、リムフランジ側に倒れ込むような曲げ変形に対して充分に対抗しうる剛性を得るにはビードフィラー３を大きくする必要があり、必然的にビードフィラーが大きくなり、高重量化が避けられなかった。

本発明は、上記従来の問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、負荷転動時に生じるビード部の、タイヤ幅方向および周方向剪断歪みをともに十分軽減し、タイヤのビード部耐久性の向上および軽量化を実現した空気入りタイヤを提供するにある。

請求項１の発明は、１対のビードコアと、前記ビードコアのトレッド側に配置された第１のビードフィラーと、前記１対のビードコア間をトロイド状に延びて前記ビードコアと前記第１のビードフィラーを内側から外側に包み込んで折返された折返し部が形成された第１のカーカスプライと、該第１のカーカスプライの外側であって前記折返し部の外側に沿って延び、前記ビードコアの外側に終端が位置する第２のカーカスプライと、前記第２のカーカスプライの幅方向外側に配置された第２のビードフィラーとを備えた空気入りタイヤにおいて、前記第１のカーカスプライの折返し部は、正規リムのフランジ高さの１．３倍の位置において、ビード部の総厚みの中心より内側を通るとともに、前記第２のビードフィラーのショア硬度は前記第１のビードフィラーのショア硬度より１０〜２０ポイント低くしていることを特徴とする。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の空気入りタイヤにおいて、前記第１のカーカスプライの折返し部は、前記正規リムのフランジ高さの１．３倍の位置において、ビード部の総厚みの３５〜５０％だけタイヤ内面から外側に寄った位置を通ることを特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の空気入りタイヤにおいて、前記第１のビードフィラーの高さが、正規リムのフランジ高さの１．７〜２．６倍であることを特徴とする。
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りタイヤにおいて、前記第１のカーカスプライの折返し部の終端の高さは、正規リムのフランジ高さの２．６〜４．０倍であることを特徴とする。
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の空気入りタイヤにおいて、前記ビードコアと第１のカーカスプライの間にナイロンコード層が配置されていることを特徴とする。
請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の空気入りタイヤにおいて、前記第２のビードフィラーの損失正接を前記第１のビードフィラーの損失正接より小さくしたことを特徴とする。

本発明によれば、負荷転動時に生じるビード部の、タイヤ幅方向および周方向剪断歪みをともに十分軽減し、タイヤのビード部耐久性の向上を図るとともに、タイヤを軽量化することができる。

以下、本発明の空気入りタイヤの一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態の空気入りタイヤの部分断面図、図２は、この空気入りタイヤのビード部の拡大断面図である。

この空気入りタイヤ１１は、高い性能が要求される、例えば小型トラック、大型乗用車等に装着される空気入りラジアルタイヤであり、図１に示すように、半径方向内側（図では下側）に位置する一対のビード部２と、ビード部２から略半径方向外側（図では上側）に向かってそれぞれ延びるサイドウォール部１２と、両サイドウォール部の半径方向外側の端部同士を連結する略円筒状のクラウン部１３と、クラウン部１３の外周側に設けられ、リブ溝等からなるトレッドパターン１４が形成されたトレッド１５とを備えている。

図２で詳細に示すように、上記ビード部６の半径方向内側端部付近に１対のビードコア１が埋設され、ビードコア１のトレッド側には第１のビードフィラー３Ａが配置されている。第１のカーカスプライ５は、１対のビードコア１間をトロイド状に延びて、ビードコア１と第１のビードフィラー３Ａを内側から包み込んで外側に折り返され、折返し部５ａの終端５ｂは第１のビードフィラー３Ａの上方に配置されている。

第２のカーカスプライ６は、第１のカーカスプライ５の外側を第１のカーカスプライ５の折返し部５ａに沿って延びてビードコア１の幅方向の外側に終端が位置している。第１のカーカスプライ５とビードコア１および第１のビードフィラー３Ａとの間にナイロンコード層４が配置されている。

第２のカーカスプライ６の幅方向の外側には第２のビードフィラー３Ｂが配置されている。第２のカーカスプライ６の外側にはサイドトレッド８が、第１のカーカスプライ５の内側にはインナーライナー１６が設けられ、ビードヒールにはゴムチェーファー９が設けられている。なお、符号１０は、ビード部２の内側面から底面を通ってプライ第１のカーカスプライ５の折返し部５ａと第２のカーカスプライ６との間に延びるトウ欠け防止用のチェーファーである。

上記構成の空気入りタイヤは、当該空気入りタイヤのサイズに適合したリム２０に組み付けられている。このリム２０は、リムシート２０ａに円弧状のヒール部２０ｂを介してリムフランジ２１ｃが立ち上げられた正規リムである。なお、ここで、正規リムとは、ＪＡＴＭＡに規定されている規格リムをいい、フランジ高さもここに規定されている高さをいう。

この正規リムのフランジ高さ（リムベースラインＢＬからの高さ、以下同じ）をＨ０、リムライン高さをＨ１（＝１．３Ｈ０）、第１のビードフィラー３Ａの高さをＨ２，第１のカーカスプライ５の折返し部５ａの終端５ｂの高さをＨ３とする。

第１のカーカスプライ５の折返し部５ａの終端５ｂの高さＨ３は、フランジ高さＨ０の２．６〜４．０倍、すなわち、Ｈ３＝（２．６〜４．０）×Ｈ０で表される高さとしている。このように構成することにより、タイヤ圧縮時におけるサイドウォール８の歪が最も小さい個所に第１のカーカスプライ５の折返し部５ａの終端５ｂを配置することができる。終端５ｂの高さＨ３が、フランジ高さＨ０の２．６倍以下、または４倍以上では歪の大きい個所に第１のカーカスプライ５の折返し部５ａの終端５ｂが配置されることになり、プライ端部でのセパレーションが発生しやすい。

また、第１のカーカスプライの折返し部５ａは、正規リムのフランジ高さＨ０の１．３倍の位置（リムライン高さＨ１）において、ビード部２の総厚みＧの中心より内側を通るように配置されている。具体的には、図２に示すように、当該箇所におけるビード部の総厚みＧに対して、タイヤ内面（インナーライナー１６）からの距離Ｇ１がＧの３５〜５０％の位置を通るように配置されている。このような構成は、第１のビードフィラー３Ａを第１のカーカスプライ５の折返し部５ａの終端５ｂより低く配置するとともに、第２のビードフィラー３Ｂを厚くすることで達成できる。

このように、タイヤ内面からの距離Ｇ１が総厚みＧの３５〜５０％だけインナーライナー１６から外側に寄った位置を通るように配置することにより、第１のカーカスプライ５の折返し部５ｂを、荷重時のタイヤの曲げ変形（リムフランジ２０ｃの外方向）に対して引っ張り側に配置することができる。仮に、距離Ｇ１が総厚みＧの５０％以上の場合は、荷重時のタイヤの曲げ変形に対してタイヤ圧縮側に折返し部５ｂがくることになり、また、３５％以下ではインナーライナー１６が薄くなり過ぎ、タイヤの横剛性を確保することが困難である。

さらに、第１のビードフィラー３Ａのショア硬度は７０〜９０度であり、第２のビードフィラー３Ｂのショア硬度はこれより１０〜２０ポイント低い、６０〜７０度としている。これにより、リムライン部分に発生する歪の集中を低減することができる。第１と第２のビードフィラー３Ｂのショア硬度の差が１０ポイントより小さい場合、第１と第２のビードフィラー３Ｂ間に挟まれたカーカスプライの界面でのせん断歪が大きくなる。

さらに、第１のビードフィラー３Ａの高さＨ２は、フランジ高さＨ０の１．７〜２．６倍、すなわち、Ｈ２＝（１．７〜２．６）×Ｈ０で表される高さとしている。Ｈ２がフランジ高さＨ０の１．７倍以下ではタイヤの横剛性を充分に確保することができず、また、２．６倍以上では圧縮側になり、本発明の効果が得られない。

さらにまた、第２のビードフィラー３Ｂの損失正接を、第１のビードフィラー３Ａの損失正接より小さくしている。第２のビードフィラーによりビード部２の剛性を高めることができる反面、発熱も増加するおそれがあるが、損失正接を第１のビードフィラー３Ａより第２のビードフィラー２の方を小さくすることで、剛性を確保した上で発熱を抑えることが可能となる。

（タイヤ試験）
本発明の空気入りタイヤの効果を確認するため、図１、図２に示す構造の空気入りタイヤについて試験を行った。試験に使用した空気入りタイヤは、タイヤサイズがＬＴ２４５／７５Ｒ１６１０ＰＲであった。比較のため、図３に示す従来の構造の空気入りタイヤについても同様の試験を行った。試験方法は、タイヤをリム７Ｊに装着し、内圧５５０ｋＰａ、速度９７ｋｍ／ｈ、下記表１に示す荷重条件で荷重ドラム試験機のドラム上で転動させて、リムライン部の温度を計測し、また、走行距離の計測を行った。また、両者のタイヤ質量についても計測した。

表２にリムライン部の温度を指数表示で示し、表３に走行距離を指数表示で示し、表４にタイヤ質量を指数表示で示している。

上記の結果から、本発明のタイヤは、従来のタイヤに比べリムライン部の温度が低く抑えられ、走行距離は増加し、タイヤ質量の低減が図れていることが明らかである。

以上説明したように、本実施形態の空気入りタイヤ１１では、第１のカーカスプライ５の折返し部５ａの終端５ｂの高さＨ３は、フランジ高さＨ１の関係を、Ｈ３＝（２．６〜４．０）×Ｈ０で表される高さとすることにより、タイヤ圧縮時におけるサイドウォール８の歪が最も小さい個所に第１のカーカスプライ５の折返し部５ａの終端５ｂを配置することができるため、プライ端部でのセパレーションの発生が防止される。

また、第１のカーカスプライ５の折返し部５ａの高さの位置が、正規リムのフランジ高さの１．３倍の位置において、その位置におけるビード部２の総厚みＧの３５〜５０％だけタイヤ内面から外側に寄った位置を通るように配置することにより、第１のカーカスプライ５の折返し部５ｂを、荷重時のタイヤの曲げ変形に対してタイヤを内方向に引っ張る側に配置することができる。

さらに、第１のビードフィラー３Ａのショア硬度より第２のビードフィラー３Ｂのショア硬度を１０〜２０ポイント低くすることにより、リムライン部分に発生する歪の集中を低減することができる。

したがって、空気入りタイヤのビード部２に故障が発生するのを効果的に抑制でき、その耐久性を向上させることができるとともに、第1のビードフィラー３Ａを大型化することなく、リムフランジ２側に倒れ込むような曲げ変形に対して充分に対抗しうる剛性を得ることが可能となり、したがって、原材料を増加させることがないので、軽量化することができる。

本実施形態の空気入りタイヤのタイヤ幅方向半断面図である。本実施形態の空気入りタイヤのビード部の拡大断面図である。従来の空気入りタイヤのビード部の拡大断面図である。

符号の説明

１・・・ビードコア、２・・・ビード部、３Ａ・・・第１のビードフィラー、３Ｂ・・・第２のビードフィラー、４・・・ナイロンコード、５・・・第１のカーカスプライ、５ａ・・・折返し部、５ｂ・・・終端、６・・・第２のカーカスプライ、１１・・・空気入りタイヤ、２０ｃ・・・リムフランジ

Claims

１対のビードコアと、前記ビードコアのトレッド側に配置された第１のビードフィラーと、前記１対のビードコア間をトロイド状に延びて前記ビードコアと前記第１のビードフィラーを内側から外側に包み込んで折返された折返し部が形成された第１のカーカスプライと、前記第１のカーカスプライの外側であって前記折返し部の外側に沿って延び、前記ビードコアの外側に終端が位置する第２のカーカスプライと、前記第２のカーカスプライの幅方向外側に配置された第２のビードフィラーとを備えた空気入りタイヤにおいて、
前記第１のカーカスプライの折返し部は、正規リムのフランジ高さの１．３倍の位置において、ビード部の総厚みの中心より内側を通るとともに、前記第２のビードフィラーのショア硬度は前記第１のビードフィラーのショア硬度より１０〜２０ポイント低くしていることを特徴とする空気入りタイヤ。
請求項１記載の空気入りタイヤにおいて、
前記第１のカーカスプライの折返し部は、前記正規リムのフランジ高さの１．３倍の位置において、ビード部の総厚みの３５〜５０％だけタイヤ内面から外側に寄った位置を通ることを特徴とする空気入りタイヤ。
請求項１または２記載の空気入りタイヤにおいて、
前記第１のビードフィラーの高さが、正規リムのフランジ高さの１．７〜２．６倍であることを特徴とする空気入りタイヤ。
請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りタイヤにおいて、
前記第１のカーカスプライの折返し部の終端の高さは、正規リムのフランジ高さの２．６〜４．０倍であることを特徴とする空気入りタイヤ。
請求項１〜４のいずれかに記載の空気入りタイヤにおいて、
前記ビードコアと第１のカーカスプライの間にナイロンコード層が配置されていることを特徴とする空気入りタイヤ。
請求項１〜５のいずれかに記載の空気入りタイヤにおいて、
前記第２のビードフィラーの損失正接を前記第１のビードフィラーの損失正接より小さくしたことを特徴とする空気入りタイヤ。