JP2008001202A - 重荷重用タイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】一般ビード耐久性と熱ビード耐久性との双方を高める。
【解決手段】カーカス６のプライ折返し部６ｂは、ビードコア５の内側面ＳＩ、内面ＳＬ及び外側面ＳＯに沿って折れ曲がる折返し主部１０と、それに連なりビードコア５の外面ＳＵ近傍をプライ本体部６ａに向かってのびる副部１１とからなる。ビード部４にはビード補強層１５と補助コード層１３とが配される。ビード補強層１５は、前記折返し主部に沿う曲線状部１５Ａと、副部１１に沿う外片部１５ｏと、プライ本体部６ａに沿う内片部１５ｉとからなる。補助コード層１３は、スチールコード１３ｗをタイヤ周方向に螺旋状に巻回することにより外片部１５ｏを副部１１とともにビードコア５に押さえ付ける。
【選択図】図４

Description

本発明は、ビード耐久性を向上した重荷重用タイヤに関する。

例えば下記の特許文献１に、図５に示す如く、カーカスのプライ折返し部ａを、ビードコアｂの周りに巻き付け、その端部分ａ１を、前記ビードコアｂとビードエーペックスゴムｃとの間で狭持した所謂ビードワインド構造のタイヤが提案されている。この構造では、前記プライ折返し部ａがビードコアｂの周囲で途切れるため、その端部分ａ１に作用するタイヤ変形時の応力が小であり、従って、該端部分ａ１を起点とした損傷を効果的に抑制しできるという利点がある。しかしその反面、プライ折返し部ａの係止力が相対的に弱いため、特に、ビード部がブレーキパッド等の熱（ブレーキ熱）の蓄熱等により過度に温度上昇した場合には、ゴムの軟化によって、プライ折返し部ａの吹き抜け方向への位置ズレが大きくなり、高温時のビード耐久性（以後、熱ビード耐久性と呼ぶ）が不充分となるという問題がある。

特開２００５−１６２０５７号公報

そこで前記特許文献１では、ビード部に断面Ｕ字状のビード補強層ｄを設け、その外片ｄ１のビードベースラインＢＬからの高さＨｏを２０〜３５mmとすることで、熱ビード耐久性を高めることが提案されている。しかし前記外片ｄ１が高くなるにつれ、通常走行において、前記外片ｄ１の外端に圧縮歪みが繰り返し作用し、ビード耐久性（前記熱ビード耐久性と区別する時、一般ビード耐久性と呼ぶ）に不利を招くという問題がある。

本発明は、一般ビード耐久性と熱ビード耐久性との双方を向上しうる重荷重用タイヤを提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本願請求項１の発明は、トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るプライ本体部と、このプライ本体部の両側に連なり前記ビードコアの周りで折り返されたプライ折返し部とを有する１枚のスチールカーカスプライからなるカーカスを具えた重荷重用タイヤであって、
前記プライ折返し部は、前記ビードコアのタイヤ軸方向の内側面、タイヤ半径方向の内面及びタイヤ軸方向の外側面に沿って折れ曲がる折返し主部と、この折返し主部に連なり前記ビードコアのタイヤ半径方向の外面近傍を前記プライ本体部に向かってのびる副部とからなり、
しかも前記ビード部は、前記プライ折返し部の主部に沿ってのびる曲線状部と、前記副部に沿ってのびる外片部と、前記プライ本体部に沿ってのびる内片部とからなるビード補強層を具えるとともに、
前記外片部のタイヤ半径方向外側に、スチールコードをタイヤ周方向に螺旋状に巻回することにより該外片部を前記副部とともに前記ビードコアの外面に押さえ付ける補助コード層を設けたことを特徴としている。

又請求項２の発明では、前記プライ折返し部は、前記副部の先端と前記ビードコアのタイヤ半径方向の外面との間の距離Ｌａを３〜１２ｍｍの範囲、かつ前記副部の先端と前記プライ本体部との間の距離Ｌｂを１〜５ｍｍの範囲とするとともに、前記外片部の先端は、前記副部の先端から、該副部に沿って１〜１２ｍｍの距離Ｌｃを隔たることを特徴としている。

又請求項３の発明では、前記ビード部は、前記外片部のタイヤ半径方向外側に、ゴム硬度Ｈｓ２が７６〜８８の硬質のゴムからなる半径方向内側の下エーペックス部と、ゴム硬度Ｈｓ１が５０〜６０の軟質のゴムからなる半径方向外側の上エーペックス部とからなる断面略三角形状のビードエーペックスゴムを具え、
しかも前記下エーペックス部は、前記外片部に沿う底片部と、この底片部のタイヤ軸方向内端から立ち上がり前記プライ本体部に沿ってタイヤ半径方向外方にのびる立片部とからなる断面Ｌ字状をなすとともに、 前記立片部は、その半径方向外端の前記ビードコアの半径方向外端からの半径方向高さｈ１を１５ｍｍ以上とし、
かつ前記ビードコアの半径方向外端から半径方向外側に１０ｍｍの距離ｈ２を隔たる高さ位置において、前記立片部の厚さｔは０．５〜２．５ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項１又は２記載の重荷重用タイヤ。

本明細書では、特に断りがない限り、タイヤの各部の寸法等は、タイヤを正規リムにリム組しかつ５０ｋＰａの内圧を充填した無負荷の５０ｋＰａ充填状態において特定される値とする。なお前記「正規リム」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、当該規格がタイヤ毎に定めるリムであり、例えばＪＡＴＭＡであれば標準リム、ＴＲＡであれば "Design Rim" 、或いはＥＴＲＴＯであれば "Measuring Rim"を意味する。

又ゴム硬度Ｈｓは、ＪＩＳ−Ｋ６２５３に基づきデュロメータータイプＡにより測定したデュロメータＡ硬さである。

本発明は叙上の如く、ビード補強層の外片部を、カーカスのプライ折返し部の副部に沿って巻き付け、ビードコアの周囲で終端させている。従って、ビード変形時、前記外片部及び副部の各先端には圧縮歪みが作用せず、一般ビード耐久性を高く確保することができる。しかも前記外片部を、補助コード層によるスチールコードの螺旋巻きによって、前記副部とともにビードコアに押さえ付けて強く拘束している。従って、前記一般ビード耐久性をいっそう高めるとともに、プライ折返し部の吹き抜け方向へのズレを効果的に抑制し、熱ビード耐久性を向上することが可能となる。

以下、本発明の実施の一形態を、図示例とともに説明する。図１は、本発明の重荷重用タイヤの５０ｋＰａ充填状態を示す断面図、図２はそのビード部を拡大して示す断面図である。

図１に示すように、本実施形態の重荷重用タイヤ１は、トレッド部２からサイドウォール部３をへてビード部４のビードコア５に至るカーカス６と、このカーカス６の半径方向外側かつトレッド部２の内部に配されるベルト層７と、ビード部４に配されるビード補強層１５とを具える。

前記ベルト層７は、ベルトコードとしてスチールコードを用いた少なくとも３枚のスチールベルトプライからなる。本例では、前記ベルトコードをタイヤ周方向に対して例えば６０±１５°の角度で配列した半径方向最内側の第１のベルトプライ７Ａと、タイヤ周方向に対して例えば１０〜３５°の小角度で配列した第２〜４のベルトプライ７Ｂ〜７Ｄとからなる４枚構造のものを例示している。このベルト層７は、ベルトコードがプライ間で互いに交差する箇所を１箇所以上有することにより、ベルト剛性を高めトレッド部２をタガ効果を有して補強している。

又前記カーカス６は、カーカスコードとしてスチールコードを用い、かつ該カーカスコードをタイヤ周方向に対して例えば８０〜９０°の角度で配列した１枚のカーカスプライ６Ａから形成される。このカーカスプライ６Ａは、前記ビードコア５、５間を跨るトロイド状のプライ本体部６ａの両側に、前記ビードコア５の廻りでタイヤ軸方向内側から外側に折り返されるプライ折返し部６ｂを一連に具える。

前記ビードコア５は、図２に示すように、例えばスチール製のビードワイヤ５ｗを多列多段に巻回した断面多角形状をなし、リムＪのリムシート面Ｊ１に対向するタイヤ半径方向の内面ＳＬ、この内面ＳＬと平行なタイヤ半径方向の外面ＳＵ、前記内面ＳＬと外面ＳＵとのタイヤ軸方向外縁間を継ぐタイヤ軸方向外側面ＳＯ、及び前記内面ＳＬと外面ＳＵとのタイヤ軸方向内縁間を継ぐタイヤ軸方向の内側面ＳＩを具える。特に本例では、前記外側面ＳＯおよび内側面ＳＩが、それぞれく字状の屈曲面からなる偏平な断面六角形状をなす場合を例示しており、前記内面ＳＬがリムシート面Ｊ１と略平行となることによって、リムＪとの嵌合力を広範囲に亘って高めている。なお前記リムＪは、本例では、チューブレス用の１５°テーパーリムであり、従って、前記内面ＳＬはタイヤ軸方向線に対して略１５°の角度で傾斜している。前記ビードコア５の断面形状としては、必要に応じて、正六角形、矩形状も採用できる。なおビードコア５では、前記ビードワイヤ５ｗのバラケを防止するために、その周囲を、キャンバス布やゴムシートなどからなる薄いラッピング層８をによって被覆することができる。

又前記重荷重用タイヤ１では、カーカス６のプライ折返し部６ｂが、前記ビードコア５の周面に巻き付けられたワインド構造で構成される。

詳しくは、前記プライ折返し部６ｂは、ビードコア５の前記タイヤ軸方向の内側面ＳI 、タイヤ半径方向の内面ＳＬ、及びタイヤ軸方向の外側面ＳＯに沿って折れ曲がる折返し主部１０と、該折返し主部１０に連なりビードコア５の前記外面ＳＵの近傍を前記プライ本体部６ａに向かって傾斜してのびる副部１１とから形成される。

ここで前記副部１１は、ビードコア５の前記外面ＳＵ（又はその延長線）よりも半径方向外側の部位を意味し、図４に示すように、前記外面ＳＵに対して６０°以下、さらには４５°以下の角度θを有して前記プライ本体部６ａに向かって延在する。この角度θが大きすぎると、プライ折返し部６ｂの係止力が減じるとともに、後述する補助コード層１３の形成が難しくなる。

なお前記角度θは、前記副部１１がビードコア５の前記外面ＳＵの延長線に交わる副部１１の下端１１ａと、副部１１の先端１１ｂとを結ぶ直線の前記外面ＳＵ（半径方向外面ＳＵが非平面の場合は前記接線Ｋ）に対する角度として定義する。又ビードコア５では、ビードワイヤ５ｗが一直線状に整一せずに上下にバラツキながら配列するなど、その外面ＳＵが非平面をなす場合がある。係る場合には、前記外面ＳＵに現れるビードワイヤ列のうち最もタイヤ軸方向外側に位置するビードワイヤ５ｗｏと最もタイヤ軸方向内側に位置するビードワイヤ５ｗｉとに接する接線Ｋで近似する。なお前記内面ＳＬ、内外側面ＳＩ、ＳＯも同様、各面に現れるビードワイヤ列のうちで両端に位置するビードワイヤ、即ち多角形形状の各角部に位置するビードワイヤに接する接線Ｋで近似する。

又前記副部１１では、その先端１１ｂと前記ビードコア５の外面ＳＵとの間の距離Ｌａを３〜１２ｍｍとするのが好ましい。該距離Ｌａが３ｍｍ未満であると、折返し主部１０に対して副部１１のスプリングバックが生じて生カバーの成形性を悪化させる傾向がある。逆に前記距離Ｌａが１２ｍｍを超える場合、副部１１の先端１１ｂに、タイヤ変形時の応力が強く作用する傾向となり、一般ビード耐久性に不利となる。このような観点から、前記距離Ｌａは７〜１２ｍｍがより好ましい。

又前記副部１１の先端１１ｂは、前記プライ本体部６ａとの間に１〜５ｍｍの距離Ｌｂを隔てるのが好ましく、前記距離Ｌｂが１ｍｍ未満の場合、タイヤ成形時のバラツキや走行時のビード変形等によって、副部１１の先端１１ｂのカーカスコードがプライ本体部６ａのカーカスコードと接触してコード損傷を招きやすい傾向がある。逆に前記距離Ｌｂが５ｍｍを超える場合、ビードコア５への係止力を十分に確保することができなくなる。

次に、前記ビード補強層１５は、スチールコードをタイヤ周方向線に対して例えば１０〜４０゜の角度で配列したスチールコードプライからなり、前記プライ折返し部６ｂの折返し主部１０に沿いその半径方向内方を通る曲線状部１５Ａと、この曲線状部１５Ａに連なり前記副部１１に沿ってのびる外片部１５ｏと、この曲線状部１５Ａに連なり前記プライ本体部６ａに沿ってのびる内片部１５ｉとから形成される。

前記内片部１５ｉは、荷重負荷時のプライ本体部６ａの倒れ込みを抑え、ひいては副部１１の先端１１ｂに作用する歪を低減するのに役立つ。このような作用を得るために、前記内片部１５ｉの外端のビードベースラインＢＬからの半径方向高さＨｉ（図２に示す）を３５〜５５ｍｍの範囲とするのが好ましい。前記高さＨｉが３５ｍｍ未満では前記倒込み抑制効果が充分発揮できず、逆に５５ｍｍを超えると、前記倒込み抑制効果のさらなる上昇が見込めず、又軽量化に不利となる。なお前記内片部１５ｉは、プライ本体部６ａに保護され引張り歪みが大きく作用しないため、その外端を起点とした損傷は発生し難い。

又前記外片部１５ｏは、前記副部１１に沿ってのび、ビード部４を補強するとともに副部１１の動きを拘束する。このような外片部１５ｏは、その先端が、副部１１の先端と同様、タイヤ負荷走行時に歪の小さいビードコア５の周辺領域に位置するため、各先端を起点とした損傷を抑制し、一般ビード耐久性を向上しうる。

ここで、前記外片部１５ｏの先端が、前記副部１１の先端１１ｂを超えプライ本体部６ａ側に突出する場合、タイヤ走行時、外片部１５ｏの先端がプライ本体部６ａと接触、離間を繰り返してカーカスコードを損傷させる恐れを招く。従って、前記外片部１５ｏの先端は、副部１１の先端１１ｂから、該副部１１に沿って１ｍｍ以上の距離Ｌｃで隔たるのが、カーカスコードへの損傷を減じかつ剛性段差を緩和する上で好ましい。しかし、この距離Ｌｃが１２ｍｍを超えると、前記外片部１５ｏが短くなりすぎてスプリングバックしやすくなり、後述する補助コード層１３を設けた場合にも、外片部１５ｏを充分に拘束できず、又補助コード層１３自体の形成も難しくなる。従って、前記距離Ｌｃの下限を２ｍｍ以上とするのが好ましく、又上限を１０ｍｍ以下とするのがより好ましい。

又前記外片部１５ｏのタイヤ半径方向外側には、補助コード層１３が形成される。この補助コード層１３は、スチールコード１３ｗをタイヤ周方向に螺旋巻きした巻回体からなり、前記外片部１５ｏを前記副部１１とともにビードコア５の外面ＳＵに押さえ付ける。これにより、外片部１５ｏ及び副部１１を意図した形状に安定して保持するとともに、これらを強固に固定しその動きを拘束する。これによりカーカスコードの吹き抜け方向へのズレを効果的に抑制でき、熱ビード耐久性を向上しうる。なお補助コード層１３の有機繊維コードを用いた場合、加硫中、加硫熱や圧力によってコードの伸びが大となり外片部１５ｏ等を意図した形状に保持することができなくなる。従ってスチールコードを用いる必要があり、特にコード強力が２０００〜４０００Ｎのものが、強度と螺旋の巻き付け作業性の観点から好適に採用しうる。

次に、前記ビード部４には、図３に拡大して示すように、前記外片部１５ｏのタイヤ半径方向外側に、ゴム硬度Ｈｓ２が７６〜８８の硬質のゴムからなる半径方向内側の下エーペックス部２０Ｌと、ゴム硬度Ｈｓ１が５０〜６０の軟質のゴムからなる半径方向外側の上エーペックス部２０Ｕとからなる断面略三角形状のビードエーペックスゴム２０が配される。

本例では、前記下エーペックス部２０Ｌは、前記外片部１５ｏに沿ってほぼ同厚さでのびる底片部２０Ｌａと、この底片部２０Ｌａのタイヤ軸方向内端から立ち上がり前記プライ本体部６ａに沿ってタイヤ半径方向外方にのびる薄い立片部２０Ｌｂとからなる断面Ｌ字状に形成される。このような下エーペックス部２０Ｌは、前記外片部１５ｏ及び補助コード層１３と一体となって補強されるため、断面Ｌ字状をなしゴムボリュウムが小な場合にも、タイヤ軸方向外側に倒れ込むビード変形を効果的に抑えることができる。従って、前述の熱ビード耐久性及び一般ビード耐久性を高く維持しながら、エネルギーロスの大きい硬質の下エーペックス部２０Ｌのゴムボリュウムを大幅に減じることができ、転がり抵抗性能を同時に向上させることができる。

このような作用効果を有効に発揮させるために、前記立片部２０Ｌｂの半径方向外端の、ビードコア５の半径方向外端からの半径方向高さｈ１を１５ｍｍ以上としている。又前記立片部２０Ｌｂの厚さは、半径方向外方に向かって実質的に減少するとともに、前記ビードコア５の半径方向外端から半径方向外方に１０ｍｍの距離ｈ２を隔たる高さ位置Ｐ０において、前記立片部２０Ｌｂの厚さｔを０．５〜２．５ｍｍの範囲としている。

ここで、前記下エーペックス部２０Ｌのゴム硬度Ｈｓ２が７６°未満では、下エーペックス部２０Ｌ自体が変形しやすく、ビード変形の抑制効果が有効に発揮されない。又前記立片部２０Ｌｂの高さｈ１が１５ｍｍ未満、及び前記厚さｔが０．５ｍｍ未満の場合にも同様に、下エーペックス部２０Ｌによる補強が不充分となり、ビード変形の抑制効果が有効に発揮されない。又前記立片部２０Ｌｂの厚さが半径方向外方に向かって実質的に減少することにより、前記上エーペックス部２０Ｕとの間の剛性段差が減じられる。又前記立片部２０Ｌｂの前記厚さｔが２．５ｍｍより大では、下エーペックス部２０Ｌのゴムボリュウム削減が不充分、又前記ゴム硬度Ｈｓ２が８８°より大では、ゴムが硬質化し過ぎ、何れの場合も転がり抵抗性能に不利となる。

なお前記副部１１とプライ本体部６ａとビードコア５との間の間隙部２２にも、前記下エーペックス部２０Ｌと同組成のゴム、或いは同じゴム硬度の範囲（７６〜８８°）のゴムで形成するのが好ましい。これにより、前記下エーペックス部２０Ｌがビードコア５とも一体化して補強効果をより高めうる。このとき、前記ラッピング層８をゴム硬度が７６〜８８の硬質のゴムで形成することが好ましく、前記範囲を下回ると下エーペックス部２０Ｌに作用する力がビードコア５に有効に伝達されず、又上回ると転がり抵抗性能に不利となる。

なお図中の符号２３は、上エーペックス部２０Ｕとサイドウォールゴム３Ｇとの間に介在する薄い保護ゴム層であり、前記上エーペックス部２０Ｕより軟質、かつサイドウォールゴム３Ｇよりも硬質のゴムからなることにより、両者の剛性段差を緩和し層間剥離を抑制する。

以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。

図１の構造をなすタイヤサイズが１１Ｒ２２．５の重荷重用タイヤを表１の仕様に基づき試作するとともに、各試供タイヤの、一般ビード耐久性、及び熱ビード耐久性についてテストし比較した。なお表１に記載以外の仕様は夫々同仕様である。

（１）一般ビード耐久性：
ドラム試験機を用い、タイヤをリム（７．５０×２２．５）、内圧（７００ｋＰａ）、縦荷重（２７．２５ｋＮ×３）の条件下にて、速度３０ｋｍ／ｈで走行させ、ビード部に損傷が発生するまでの走行時間を測定した。
（２）熱ビード耐久性：
前記と同様の耐久性テストを、リムを１３０℃に加熱した状態で実施し、ビード部に損傷が発生するまでの走行時間を測定した。

表の如く、実施例のタイヤは、ビード耐久性を高く確保しながら転がり抵抗性能を向上しうるのが確認できた。

本発明の重荷重用タイヤの一実施例を示す断面図である。 そのビード部を拡大して示す断面図である。 ビード部をさらに拡大して示す断面図である。 カーカスプライの折り返しをさらに詳しく説明する略断面図である。 従来のビード構造を説明する断面図である。

符号の説明

２ トレッド部
３ サイドウォール部
４ ビード部
５ ビードコア
５ｓ ビードワイヤ
６ カーカス
６Ａ カーカスプライ
６ａ プライ本体部
６ｂ プライ折返し部
１０ 折返し主部
１１ 副部
１３ 補助コード層
１５ ビード補強層
１５Ａ 曲線状部
１５ｉ 内片
１５ｏ 外片
２０ ビードエーペックスゴム
２０Ｌ 下エーペックス部
２０Ｌａ 底片部
２０Ｌｂ 立片部
２０Ｕ 上エーペックス部

Claims (3)

1. トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るプライ本体部と、このプライ本体部の両側に連なり前記ビードコアの周りで折り返されたプライ折返し部とを有する１枚のスチールカーカスプライからなるカーカスを具えた重荷重用タイヤであって、
   前記プライ折返し部は、前記ビードコアのタイヤ軸方向の内側面、タイヤ半径方向の内面及びタイヤ軸方向の外側面に沿って折れ曲がる折返し主部と、この折返し主部に連なり前記ビードコアのタイヤ半径方向の外面近傍を前記プライ本体部に向かってのびる副部とからなり、
   しかも前記ビード部は、前記プライ折返し部の主部に沿ってのびる曲線状部と、前記副部に沿ってのびる外片部と、前記プライ本体部に沿ってのびる内片部とからなるビード補強層を具えるとともに、
   前記外片部のタイヤ半径方向外側に、スチールコードをタイヤ周方向に螺旋状に巻回することにより該外片部を前記副部とともに前記ビードコアの外面に押さえ付ける補助コード層を設けたことを特徴とする重荷重用タイヤ。
2. 前記プライ折返し部は、前記副部の先端と前記ビードコアのタイヤ半径方向の外面との間の距離Ｌａを３〜１２ｍｍの範囲、かつ前記副部の先端と前記プライ本体部との間の距離Ｌｂを１〜５ｍｍの範囲とするとともに、前記外片部の先端は、前記副部の先端から、該副部に沿って１〜１２ｍｍの距離Ｌｃを隔たることを特徴とする請求項１記載の重荷重用タイヤ。
3. 前記ビード部は、前記外片部のタイヤ半径方向外側に、ゴム硬度Ｈｓ２が７６〜８８の硬質のゴムからなる半径方向内側の下エーペックス部と、ゴム硬度Ｈｓ１が５０〜６０の軟質のゴムからなる半径方向外側の上エーペックス部とからなる断面略三角形状のビードエーペックスゴムを具え、
   しかも前記下エーペックス部は、前記外片部に沿う底片部と、この底片部のタイヤ軸方向内端から立ち上がり前記プライ本体部に沿ってタイヤ半径方向外方にのびる立片部とからなる断面Ｌ字状をなすとともに、 前記立片部は、その半径方向外端の前記ビードコアの半径方向外端からの半径方向高さｈ１を１５ｍｍ以上とし、
   かつ前記ビードコアの半径方向外端から半径方向外側に１０ｍｍの距離を隔たる高さ位置Ｐ０において、前記立片部の厚さｔは０．５〜２．５ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項１又は２記載の重荷重用タイヤ。

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