JP2012056504A - 重荷重用空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】重荷重用空気入りタイヤにおいて、ビード部におけるリムフランジＲ部との接触部でのゴムの抉れの発生を抑制する。
【解決手段】ビードコア１６が埋設されたビード部１２と、該ビード部１２に設けられ、タイヤ軸方向断面におけるリム２０（正規リム）のリムフランジ２０Ｆ（フランジ）の輪郭形状と該リム２０の足幅に合わせたビード部１２の輪郭形状とを比較して、該ビード部１２のビードヒール１２Ａからリム離反点１２Ｂまでの範囲に対応するリムフランジ２０Ｆの輪郭形状よりタイヤ幅方向外側に凸に形成されると共に、タイヤ半径方向において、リム離反点１２Ｂとビードコア１６のタイヤ径方向外側端１６Ａとの間に配される凸部１４と、を有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、重荷重用空気入りタイヤに係り、特に建設車両等への装着に好適な重荷重用空気入りタイヤに関する。

急勾配側壁側の傾斜ビードシートに嵌合されるビード部に、規格リムの湾曲フランジと、それに対向するビード部外面との接触に先だって、隅丸凹部にその全周にわたって密着する膨出ヒールを設け、この膨出ヒールの膨出量を２mm以上とするとともに、その膨出ヒールのゴム硬度を、ＪＩＳ硬度で65度以上とした構造が開示されている（特許文献１参照）。

またビード部のビードヒール部側のリムフランジ部材接触領域に、ビードコアの重心からタイヤ幅方向に延びる直線状の仮想線よりタイヤ半径方向内側に突起部が設けられた構造が開示されている（特許文献２参照）。

特開平７−８１３３０号公報 国際公開公報第２００７／０１５３４１

ところで、従来、建設車両（例えばローダー）用のタイヤにおいては、ビード部におけるリムフランジの円弧部（リムフランジＲ部）との接触部において、高いリム反力の影響で、ゴムがクリープして永久ひずみが生ずることがあった。この場合、ゴムが硬化して摩擦係数が低下することで、リムフランジＲ部に対するタイヤ周方向の滑りが繰返し生じ、この結果リムフランジＲ部との接触部に抉れが発生することが懸念される。またゴムの抉れにより、タイヤのビード部とリムフランジＲ部との間に空隙が生じる結果、リム反力が低下し、タイヤ周方向の滑りがより生じ易くなり、更にゴムの抉れが助長されてしまう可能性がある。

この現象に対し、ビード部におけるリムフランジＲ部との接触部に用いるゴムのモジュラスを高くし、抉れを抑制する方法が適用されてきたが、モジュラスを高くすると耐亀裂性が低下し、タイヤ周方向の動きが大きい当該接触部では、タイヤ周方向に対しての亀裂（ダイアゴナルクラック）が発生する可能性がある。

またタイヤ周方向滑りの抑制を目的として、当該接触部のタイヤ周方向の剛性を高めるため、該接触部の内部に有機繊維やスチール等の保護層を配する方法も採用されているが、部材数が増える上、該保護層の端部等が故障核となり、例えば有機繊維チェーファーのコード切れや、ワイヤーチェーファー端でのセパレーションが生じ、廃品となる事例が発生している。

本発明は、上記事実を考慮して、重荷重用空気入りタイヤにおいて、ビード部におけるリムフランジＲ部との接触部でのゴムの抉れの発生を抑制することを目的とする。

請求項１の発明は、ビードコアが埋設されたビード部と、該ビード部に設けられ、タイヤ軸方向断面における正規リムのフランジの輪郭形状と該正規リムの足幅に合わせた前記ビード部の輪郭形状とを比較して、該ビード部のビードヒールからリム離反点までの範囲に対応する前記フランジの輪郭形状よりタイヤ幅方向外側に凸に形成されると共に、タイヤ半径方向において、前記リム離反点と前記ビードコアのタイヤ径方向外側端との間に配される凸部と、を有している。

ここで、「正規リム」とは、例えばＪＡＴＭＡが発行する２００９年版のＹＥＡＲ ＢＯＯＫに定められた適用サイズにおける標準リムを指し、「正規内圧」とは、同様に、ＪＡＴＭＡが発行する２００９年版のＹＥＡＲ ＢＯＯＫに定められた適用サイズ・プライレーティングにおける最大荷重に対する空気圧を指す。使用地又は製造地において、ＴＲＡ規格、ＥＴＲＴＯ規格が適用される場合は、各々の規格に従う。

また「正規リムの足幅」とは、重荷重用空気入りタイヤを正規リムにリム組みして正規内圧を付与したときに、該重荷重用空気入りタイヤのビード部における一方のビードヒールが当接する位置から、他方のビードヒールが当接する位置までの幅をいう。

請求項１に記載の重荷重用空気入りタイヤでは、ビード部に、正規リムのフランジ（リムフランジ）の輪郭形状よりタイヤ幅方向外側に凸に形成される凸部が形成され、該凸部は、リム離反点とビードコアのタイヤ径方向外側端との間に配されるので、荷重が作用して撓んだ際に、凸部がリムフランジに押し付けられることとなる。すると、該凸部は、相対的に該リムフランジに押されてビード部内に押し込まれる。これに伴い、該凸部に隣接するゴムの一部が、ビードベース側へ押し出されて行く。一方、ビードベースとリムとの締め代により、該ビードベースのゴムは、リムフランジの方向へ押し出されて行く。この凸部側から押し出されるゴムと、ビードベース側から押し出されるゴムとが対向することで、応力が相殺される。

ゴムの結晶構造は、異方性であるため、同程度の応力が全方位から加わった場合、ゴムのクリープが減少する。その結果、ビード部におけるリムフランジの円弧部（リムフランジＲ部）との接触部でのゴムの抉れが抑制される。

請求項２の発明は、請求項１に記載の重荷重用空気入りタイヤにおいて、前記ビード部における前記ビードヒールから前記リム離反点までの範囲の曲率中心点をＯとし、該曲率中心点Ｏを中心とし、該曲率中心点Ｏからタイヤ幅方向中央に向かう軸線を基準としたタイヤ径方向外側への角度をθとすると、前記凸部は、３０°≦θ≦９０°の範囲に設けられる。

ここで、凸部を、３０°≦θ≦９０°の範囲に設けることとしたのは、３０°を下回ると、ビード部におけるリムフランジとの接触部における抉れを抑制する効果が十分に得られないからである。また９０°を上回ると、荷重による撓み時に、リムフランジと凸部との接触圧が小さくなるため、所望するゴムの押出し量が得られず、抉れの抑制効果が十分に得られないからである。

請求項２に記載の重荷重用空気入りタイヤでは、凸部の範囲を適切に設定しているので、荷重による撓み時におけるリムフランジと凸部との接触圧が適度に高まり、所望するゴムの押出し量が得られる。このため、ビード部におけるリムフランジＲ部との接触部でのゴムの抉れを、より一層抑制することができる。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の重荷重用空気入りタイヤにおいて、前記ビード部における前記ビードヒールから前記リム離反点までの範囲の曲率半径をＲ、曲率中心点をＯとし、前記凸部の頂点をＰとすると、曲率中心点Ｏと頂点Ｐとを結ぶ線分ＰＯの長さは、０．４Ｒ≦ＰＯ≦Ｒである。

ここで、線分ＰＯの長さを、０．４Ｒ≦ＰＯ≦Ｒとしたのは、０．４Ｒを下回ると、凸部の高さが大きくなり、リムフランジと凸部の接触圧（圧縮力）が大きくなり過ぎ、ビードベース側から押し出されて来るゴムの応力との均衡が崩れ、凸部側から押し出されるゴムの応力が支配になり、凸部のクリープや、その他故障が発生し易くなるからである。またＲを上回ると、凸部の高さが小さくなり、リムフランジと凸部との接触圧が小さくなるため、所望するゴムの押出し量が得られず、抉れの抑制効果が十分に得られないからである。

請求項３に記載の重荷重用空気入りタイヤでは、凸部の高さを適切に設定しているので、荷重による撓み時におけるリムフランジと凸部との接触圧が適度に高まり、所望するゴムの押出し量が得られる。このため、ビード部におけるリムフランジＲ部との接触部でのゴムの抉れを、より一層抑制することができる。

請求項４の発明は、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の重荷重用空気入りタイヤにおいて、前記凸部の５０％伸長モジュラスをＧとし、該凸部に隣接するゴムの５０％伸長モジュラスをＹとすると、０．７Ｙ≦Ｇ≦Ｙである。

ここで、凸部の５０％伸長モジュラスＧと、凸部に隣接するゴムの５０％伸長モジュラスＹとの関係を、０．７Ｙ≦Ｇ≦Ｙとしたのは、０．７Ｙを下回ると、発熱性が悪化し、熱による故障が発生し易くなるからである。

またＹを上回ると、耐亀裂性が悪化して、ダイアゴナルクラックが発生し易くなるからである。

請求項４に記載の重荷重用空気入りタイヤでは、凸部の５０％伸長モジュラスを適切に設定しているので、荷重による撓み時に、凸部に隣接するゴムを効率的に押し出すことができる。

以上説明したように、本発明に係る請求項１に記載の重荷重用空気入りタイヤによれば、重荷重用空気入りタイヤにおいて、ビード部におけるリムフランジＲ部との接触部でのゴムの抉れの発生を抑制することができる、という優れた効果が得られる。

請求項２に記載の重荷重用空気入りタイヤによれば、ビード部におけるリムフランジＲ部との接触部でのゴムの抉れを、より一層抑制することができる、という優れた効果が得られる。

請求項３に記載の重荷重用空気入りタイヤによれば、ビード部におけるリムフランジＲ部との接触部でのゴムの抉れを、より一層抑制することができる、という優れた効果が得られる。

請求項４に記載の重荷重用空気入りタイヤによれば、凸部に隣接するゴムを効率的に押し出すことができる、という優れた効果が得られる。

重荷重用空気入りタイヤにおけるビード部を示す要部拡大断面図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づき説明する。図１において、本実施の形態に係る重荷重用空気入りタイヤ１０は、建設車両等に用いられるラジアル構造のタイヤであり、ビード部１２と、凸部１４とを有している。

ビード部１２は、重荷重用空気入りタイヤ１０に例えば一対設けられ、ビードコア１６が夫々埋設されている。一対のビード部１２間には、少なくとも１層のカーカスプライ１８が、トロイド状に跨って配設されている。このカーカスプライ１８は、ビード部１２間に位置するカーカス本体部１８Ａとビードコア１６に内側から外側に巻き回される巻込み部１８Ｂとを有している。

凸部１４は、ビード部１２に例えば一体的に設けられたゴムであり、タイヤ軸方向断面における正規リム（以下、原則として、単に「リム２０」という）のフランジ（以下、「リムフランジ２０Ｆ」という。）の輪郭形状と該リム２０の足幅に合わせたビード部１２の輪郭形状とを比較して、該ビード部１２のビードヒール１２Ａからリム離反点１２Ｂまでの範囲に対応するリムフランジ２０Ｆの輪郭形状よりタイヤ幅方向外側に、例えば連続して凸に形成されている。また凸部１４は、タイヤ半径方向において、リム離反点１２Ｂとビードコア１６のタイヤ径方向外側端１６Ａとの間に配されている。なお、リム離反点１２Ｂは、ビード部１２の外表面１２Ｄのうち、リムフランジ２０Ｆから離れる位置である。外表面１２Ｄとは、凸部１４が存在しない場合のビード部１２のタイヤ軸方向外側の表面である。図１では、凸部１４の位置での外表面１２Ｄの輪郭は破線で描かれている。

ここで、「正規リム」とは、例えばＪＡＴＭＡが発行する２００９年版のＹＥＡＲ ＢＯＯＫに定められた適用サイズにおける標準リムを指し、「正規内圧」とは、同様に、ＪＡＴＭＡが発行する２００９年版のＹＥＡＲ ＢＯＯＫに定められた適用サイズ・プライレーティングにおける最大荷重に対する空気圧を指す。使用地又は製造地において、ＴＲＡ規格、ＥＴＲＴＯ規格が適用される場合は、各々の規格に従う。

また「正規リムの足幅」とは、重荷重用空気入りタイヤ１０を正規リムにリム組みして正規内圧を付与したときに、ビード部１２における一方のビードヒール１２Ａが当接する位置から、他方のビードヒール１２Ａが当接する位置までの幅をいう。

なお、「正規リムの足幅に合わせたビード部１２の輪郭形状」とは、図１に示されるように、凸部１４とリムフランジ２０Ｆとの干渉や、ビード部１２のビードベース１２Ｃとリム２０との間の締め代Ｆを無視した、ビード部１２の輪郭形状をいう。

ビード部１２におけるビードヒール１２Ａからリム離反点１２Ｂまでの範囲の曲率中心点をＯとし、該曲率中心点Ｏを中心とし、該曲率中心点Ｏからタイヤ幅方向中央に向かう軸線２２を基準としたタイヤ径方向外側への角度をθとすると、凸部１４は、３０°≦θ≦９０°の範囲に設けられている。

ここで、凸部１４を、３０°≦θ≦９０°の範囲に設けることとしたのは、３０°を下回ると、ビード部１２におけるリムフランジ２０Ｆとの接触部における抉れを抑制する効果が十分に得られないからである。また９０°を上回ると、荷重による撓み時に、リムフランジ２０Ｆと凸部１４との接触圧が小さくなるため、所望するゴムの押出し量が得られず、抉れの抑制効果が十分に得られないからである。

具体的には、凸部１４のタイヤ幅方向外側の端部の位置を点Ｍとし、タイヤ幅方向内側の端部の位置を点Ｎとすると、点Ｍから点Ｎまでの範囲が、３０°≦θ≦９０°の範囲に収まっている。図示の例では、点Ｍが、曲率中心点Ｏを通るタイヤ半径方向の軸線２６とビード部１２の外表面１２Ｄとが交わる位置にあり、頂点Ｐも該軸線２６上に位置している。即ち、線分ＰＭは、タイヤ半径方向と平行となっている。

またビード部１２におけるビードヒール１２Ａからリム離反点１２Ｂまでの範囲の曲率半径をＲとし、凸部１４の頂点をＰとすると、曲率中心点Ｏと頂点Ｐとを結ぶ線分ＰＯの長さは、０．４Ｒ≦ＰＯ≦Ｒである。

ここで、線分ＰＯの長さを、０．４Ｒ≦ＰＯ≦Ｒとしたのは、０．４Ｒを下回ると、凸部１４の高さが大きくなり、リムフランジ２０Ｆと凸部１４の接触圧（圧縮力）が大きくなり過ぎ、ビードベース１２Ｃ側から矢印Ａ方向に押し出されて来るゴムの応力との均衡が崩れ、凸部１４側から矢印Ｃ方向に押し出されるゴムの応力が支配になり、凸部１４のクリープや、その他故障が発生し易くなるからである。また線分ＰＯの長さがＲを上回ると、凸部１４の高さが小さくなり、リムフランジ２０Ｆと凸部１４との接触圧が小さくなるため、所望するゴムの押出し量が得られず、抉れの抑制効果が十分に得られないからである。

図示の例は、ＰＯ＝Ｒの例である。線分ＰＯが長くなると、線分ＰＭが短くなって、凸部１４の高さが小さくなる。逆に、線分ＰＯが短くなると、線分ＰＭが長くなって、凸部１４の高さが大きくなる。

凸部１４の５０％伸長モジュラスをＧとし、該凸部１４に隣接するゴム２４の５０％伸長モジュラスをＹとすると、０．７Ｙ≦Ｇ≦Ｙである。このゴム２４は、凸部１４により押される位置にあるゴムであり、例えばカーカスプライ１８の巻込み部１８Ｂと凸部１４との間に位置するゴムチェーファーである。

ここで、凸部１４の５０％伸長モジュラスＧと、凸部１４に隣接するゴム２４の５０％伸長モジュラスＹとの関係を、０．７Ｙ≦Ｇ≦Ｙとしたのは、０．７Ｙを下回ると、発熱性が悪化し、熱による故障が発生し易くなるからである。またＹを上回ると、耐亀裂性が悪化して、ダイアゴナルクラックが発生し易くなるからである。なお、５０％伸長モジュラスＧの測定方法は、ＪＩＳ Ｋ ６２５１に準拠している。

なお、図１において、線分ＰＮは、ビード部１２の外表面１２Ｄに漸近する直線形成に描かれているが、必ずしもこのような直線形状である必要はなく、曲線形状や、直線形状と曲線形状の組合せであってもよい。

（作用）
本実施形態は、上記のように構成されており、以下その作用について説明する。図１において、本実施形態に係る重荷重用空気入りタイヤ１０では、ビード部１２に、リムフランジ２０Ｆの輪郭形状よりタイヤ幅方向外側に凸に形成される凸部１４が形成され、該凸部１４は、リム離反点１２Ｂとビードコア１６のタイヤ径方向外側端との間に配されるので、荷重が作用して撓んだ際に、凸部１４がリムフランジ２０Ｆに押し付けられることとなる。すると、該凸部１４は、相対的に該リムフランジ２０Ｆに押されてビード部１２内に押し込まれる。これに伴い、該凸部１４に隣接するゴム２４の一部が、ビードベース１２Ｃ側へ矢印Ｃ方向に押し出されて行く。一方、ビードベース１２Ｃとリムとの締め代Ｆにより、ビード部１２が矢印Ｓ方向に拡径する。しかしながら、ビードコア１６は比較的拡径し難いため、該ビードコア１６とリム２０とで挟まれたビードベース１２Ｃのゴムが、リムフランジ２０Ｆの方向へ矢印Ａ方向に押し出されると共に、その反対方向である矢印Ｂ方向に押し出されて行く。この凸部１４側から矢印Ｃ方向に押し出されるゴム２４と、ビードベース１２Ｃ側から矢印Ａ方向に押し出されるゴムとが対向することで、応力が相殺される。

ゴムの結晶構造は、異方性であるため、同程度の応力が全方位から加わった場合、ゴムのクリープが減少する。その結果、ビード部１２におけるリムフランジ２０Ｆの円弧部（リムフランジＲ部）との接触部でのゴムの抉れが抑制される。

本実施形態では、凸部１４を、３０°≦θ≦９０°の範囲に設けることで、該凸部１４の範囲を適切に設定すると共に、線分ＰＯの長さの範囲を、０．４Ｒ≦ＰＯ≦Ｒとして、適切に設定している。従って、荷重による撓み時におけるリムフランジ２０Ｆと凸部１４との接触圧が適度に高まり、所望するゴムの押出し量が得られる。このため、ビード部１２におけるリムフランジＲ部との接触部でのゴムの抉れを、より一層抑制することができる。

更に、本実施形態では、凸部１４の５０％伸長モジュラスを適切に設定しているので、荷重による撓み時に、凸部１４に隣接するゴムを効率的に押し出すことができる。

［他の実施形態］
上記実施形態では、凸部１４が、３０°≦θ≦９０°の範囲に設けられるものとしたが、請求項１，３，４に係る発明の実施形態ではこれに限られず、例えば４５°≦θ≦９０°であってもよい。ここで、４５°を下限としたのは、凸部１４のゴム量を多くし過ぎると発熱し易くなるので、該ゴム量は少ない方がよいからである。

また上記実施形態では、曲率中心点Ｏと頂点Ｐとを結ぶ線分ＰＯの長さが、０．４Ｒ≦ＰＯ≦Ｒであるものとしたが、請求項１，２，４に係る発明の実施形態ではこれに限られず、例えば０．７Ｒ≦ＰＯ≦Ｒであってもよい。ここで、０．７Ｒを下限としたのは、凸部１４のゴム量を多くし過ぎると発熱し易くなるので、該ゴム量は少ない方がよいからである。

更に上記実施形態では、凸部１４の５０％伸長モジュラスＧと、該凸部に１４隣接するゴム２４の５０％伸長モジュラスＹとの関係が、０．７Ｙ≦Ｇ≦Ｙであるものとしたが、請求項１，２，３に係る発明の実施形態ではこれに限られず、例えば０．７Ｙ≦Ｇ≦０．９Ｙであってもよい。ここで、０．９Ｙを上限としたのは、凸部１４が硬いと割れが生じ易くなるからである。

（試験例）
室内でドラム試験を行い、ビード部におけるリムフランジＲ部との接触部（ビード背面）の抉れ量と、発熱を測定した。試験タイヤのサイズは、２６．５Ｒ２５である。試験条件は、速度が１０ｋｍ／ｈ、荷重が１５ｔ（１４７００Ｎ）、内圧が５００ｋＰａ、時間が２４時間連続走行である。

表１に、実施例１，２に係る試験タイヤの凸部の寸法を示す。この凸部の５０％伸長モジュラスＧは、該凸部に隣接するゴムの５０％伸長モジュラスＹの０．７８倍（Ｇ＝０．７８Ｙ）である。図１に示されるように、Ｔは線分ＰＭであり、Ｈは線分ＭＮである。ＰＮは、ビード部の外側に中心を有する半径４４．４５ｍｍの円弧とした。従来形状については、実施例１，２のような凸部を有していない。

また表１に、各試験タイヤの抉れ量の測定結果（最大値）と、発熱量（温度上昇量）を示す。抉れ量については、従来例を１００とした指数で示してあり、数値が小さい程良好な結果であることを示している。発熱については、図１における頂点Ｐからカーカス１８の巻込み部１８Ｂに下ろした垂線の足Ｊにおけるコードの中心の温度を測定した。表１に示される発熱量は、走行前後における温度差である。

表１によれば、実施例１，２に生じた抉れの深さは、従来例と比較して２５％に留まり、抉れ深さが７５％減少するという、極めて良好な結果となった。この他、「背面の抉れに起因する故障本数／投入本数」を算出したところ、実施例では６０％の減少が見られた。発熱については、実施例１が５℃の上昇、実施例２が３℃の上昇となったが、何れも実用上問題ない水準である。

１０ 重荷重用空気入りタイヤ
１２Ａ ビードヒール
１２ ビード部
１２Ｂ リム離反点
１４ 凸部
１６ ビードコア
１６Ａ タイヤ径方向外側端
２０ リム（正規リム）
２０Ｆ リムフランジ（フランジ）
２４ ゴム
２２ 軸線
Ｏ 曲率中心点
Ｐ 頂点
ＰＯ 線分
Ｒ リムフランジ

Claims (4)

1. ビードコアが埋設されたビード部と、
   該ビード部に設けられ、タイヤ軸方向断面における正規リムのフランジの輪郭形状と該正規リムの足幅に合わせた前記ビード部の輪郭形状とを比較して、該ビード部のビードヒールからリム離反点までの範囲に対応する前記フランジの輪郭形状よりタイヤ幅方向外側に凸に形成されると共に、タイヤ半径方向において、前記リム離反点と前記ビードコアのタイヤ径方向外側端との間に配される凸部と、
   を有する重荷重用空気入りタイヤ。
2. 前記ビード部における前記ビードヒールから前記リム離反点までの範囲の曲率中心点をＯとし、
   該曲率中心点Ｏを中心とし、該曲率中心点Ｏからタイヤ幅方向中央に向かう軸線を基準としたタイヤ径方向外側への角度をθとすると、
   前記凸部は、３０°≦θ≦９０°の範囲に設けられる請求項１に記載の重荷重用空気入りタイヤ。
3. 前記ビード部における前記ビードヒールから前記リム離反点までの範囲の曲率半径をＲ、曲率中心点をＯとし、
   前記凸部の頂点をＰとすると、
   曲率中心点Ｏと頂点Ｐとを結ぶ線分ＰＯの長さは、０．４Ｒ≦ＰＯ≦Ｒである請求項１又は請求項２に記載の重荷重用空気入りタイヤ。
4. 前記凸部の５０％伸長モジュラスをＧとし、該凸部に隣接するゴムの５０％伸長モジュラスをＹとすると、
   ０．７Ｙ≦Ｇ≦Ｙである請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の重荷重用空気入りタイヤ。

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