JP2012153265A - 空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】カーカスプライの巻き上げ端だけでなく、チェーハーの内側端においてもセパレーションなどの故障を抑制して、ビード部の耐久性に優れた空気入りラジアルタイヤを提供する。
【解決手段】一対のビード部１に配設されたビードコア１ａ間で延在し、そのビードコア１ａの周りでタイヤ径方向外側に巻き上げられたカーカスプライ４と、ビードコア１ａの周りで、タイヤ幅方向の内側から外側に亘ってカーカスプライ４を包み込むように配設されたチェーハー６とを備える空気入りラジアルタイヤにおいて、タイヤ幅方向内側に位置するチェーハー６の内側端６Ｅｉが、カーカスプライ４の巻き上げ端４Ｅよりもタイヤ径方向外側に配され、タイヤ径方向外側に向かって先細りとなる補強ゴム１０が、内側端６Ｅｉのタイヤ径方向外側に隣接して設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、ビード部の耐久性に優れた空気入りラジアルタイヤに関する。

従来、空気入りラジアルタイヤにおいて、特に産業車両や建設車両などの重量が重い車両に使用されるタイヤでは、ビードコアの周りで巻き上げたカーカスプライの巻き上げ端を起点としてセパレーションなどの故障を起こす懸念があり、ビード部の耐久性を向上するためにチェーハーを設けることが一般的に行われている。チェーハーは、ビードコアの周りで、タイヤ幅方向の内側から外側に亘ってカーカスプライを包み込むように配設される（例えば、特許文献１〜４参照）。

また、本発明者は、タイヤ幅方向内側に位置するチェーハーの内側端を、カーカスプライの巻き上げ端よりもタイヤ径方向外側に配することで、カーカスプライの巻き上げ端への応力集中を緩和して、セパレーションの発生を抑制しうるとの知見を得ており、そのようにチェーハーを配設すること自体は特許文献１，２，４にも開示されている。しかしながら、かかる場合には、チェーハーの内側端を起点としてセパレーションなどの故障が起こりやすいことが判明した。

特開昭５３−１１９５０１号公報 特開平５−３１９０３５号公報 特開平６−１９１２４０号公報 特開２００５−２９７９２７号公報

そこで、本発明の目的は、カーカスプライの巻き上げ端だけでなく、チェーハーの内側端においてもセパレーションなどの故障を抑制して、ビード部の耐久性に優れた空気入りラジアルタイヤを提供することにある。

本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねたところ、カーカスプライの巻き上げ端における故障に関しては、プライコードに作用する張力に起因した圧縮と引張の変形が支配的であるのに対し、チェーハーの内側端での故障においては、タイヤ周方向へのせん断変形が支配的であることを見出した。本発明は、かかる見識に基づいて成されたものであり、下記の如き構成により上記目的を達成することができるものである。

即ち、本発明に係る空気入りラジアルタイヤは、一対のビード部に配設されたビードコア間で延在し、そのビードコアの周りでタイヤ径方向外側に巻き上げられたカーカスプライと、前記ビードコアの周りで、タイヤ幅方向の内側から外側に亘って前記カーカスプライを包み込むように配設されたチェーハーとを備える空気入りラジアルタイヤにおいて、タイヤ幅方向内側に位置するチェーハーの内側端が、前記カーカスプライの巻き上げ端よりもタイヤ径方向外側に配され、タイヤ径方向外側に向かって先細りとなる補強ゴムが、前記チェーハーの内側端のタイヤ径方向外側に隣接して設けられているものである。

本発明の空気入りラジアルタイヤでは、チェーハーの内側端がカーカスプライの巻き上げ端よりもタイヤ径方向外側に配されているため、カーカスプライの巻き上げ端におけるセパレーションなどの故障を抑制できる。それでいて、タイヤ径方向外側に向かって先細りとなる補強ゴムが、チェーハーの内側端のタイヤ径方向外側に隣接して設けられていることで、タイヤ転動時には補強ゴムの錘作用によりチェーハーのタイヤ周方向へのせん断変形を規制し、そのチェーハーの内側端でのセパレーションなどの故障を抑制できる。

ここで、補強ゴムの錘作用とは、補強ゴムがチェーハーの内側端をタイヤ径方向内側に押さえて錘のように作用することを意味する。つまり、本発明では、補強ゴムがタイヤ径方向外側に向かって先細りとなる形状であるため、タイヤの内圧作用によって補強ゴムがタイヤ径方向内側に押圧され、隣接するチェーハーの内側端をタイヤ径方向内側に押さえるのである。このような錘作用により、チェーハーのタイヤ周方向へのせん断変形を規制して、チェーハーの内側端での故障の発生を抑制することができる。

上記において、前記チェーハーの内側端の位置で前記補強ゴムの厚みが３ｍｍ以上であり、前記チェーハーの内側端から前記補強ゴムの先端までの距離が３０ｍｍ以上であるものが好ましい。かかる構成によれば、補強ゴムのボリュームを確保して、上述した錘作用の実効を高め、チェーハーの内側端におけるセパレーションなどの故障を良好に抑制することができる。

上記において、前記補強ゴムが、前記チェーハーに沿って内側端からタイヤ径方向内側に延びた延出部を有するものが好ましい。かかる構成によれば、チェーハーと補強ゴムとを容易く一体的に取り扱うことができるため、タイヤ成形時の作業性を向上したり、部材間段差へのエア混入を回避できたりするという利点がある。

上記において、前記補強ゴムにおける、前記チェーハーの内側端の周辺部分と、前記チェーハーと前記カーカスプライとの間に介在する部分とが、その補強ゴムにおけるタイヤ径方向の外側部分よりもモジュラスの高いゴムで形成されているものが好ましい。かかる構成によれば、チェーハーの内側端における故障の抑制効果を高めることができる。

本発明の空気入りラジアルタイヤの一例を示すタイヤ子午線半断面図 図１のタイヤのビード部を拡大して示す図 補強ゴムの構造を説明するための概念図 本発明の別実施形態に係る補強ゴムを示す断面図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１，２に示した空気入りラジアルタイヤＴは、一対のビード部１と、ビード部１からタイヤ径方向外側に延びるサイドウォール部２と、サイドウォール部２のタイヤ径方向外側端に連なって踏面を構成するトレッド部３とを備える。ビード部１には、ゴム被覆したビードワイヤを積層巻回した収束体よりなる環状のビードコア１ａと、そのビードコア１ａのタイヤ径方向外側に位置するビードフィラー１ｂとが配設されている。

カーカスプライ４は、一対のビード部１に配設されたビードコア１ａ間で延在し、そのビードコア１ａの周りでタイヤ径方向外側に巻き上げられている。４Ｅは、そのカーカスプライ４の巻き上げ端である。カーカスプライ４は、タイヤ周方向に対して略直交する方向に配列したプライコードをトッピングゴムで被覆して形成されている。プライコードとしては、スチールコードや、ポリエステル、レーヨン、ナイロン、アラミド等の有機繊維コードが好適に使用される。

カーカスプライ４の内側には、タイヤＴの内周面を構成するインナーライナー５が設けられている。インナーライナー５は、タイヤ内に充填された気体の透過を阻止する機能を有する。

チェーハー６は、ビードコア１ａの周りで、タイヤ幅方向の内側から外側に亘ってカーカスプライ４を包み込むように配設されている。６Ｅｉは、タイヤ幅方向内側に位置するチェーハー６の内側端であり、６Ｅｏは、タイヤ幅方向外側に位置するチェーハー６の外側端である。チェーハー６は、タイヤ径方向に対して斜めに（例えば、規定リム装着時にて２０〜５０°）配列したコードをトッピングゴムで被覆して形成されている。当該コードは、有機繊維コードでも構わないが、補強効果を高める観点からスチールコードであることが好ましい。

このタイヤＴでは、チェーハー６の内側端６Ｅｉが、カーカスプライ４の巻き上げ端４Ｅよりもタイヤ径方向外側に配されている。これにより、カーカスプライ４の巻き上げ端４Ｅにおけるセパレーションなどの故障を有効に抑制することができる。かかる位置関係は、規定リム装着時において成立していればよい。規定リム装着時とは、タイヤサイズに対応してＪＡＴＭＡで定められた標準となるリムに装着し、ＪＡＴＭＡで定められた内圧とした状態を指す。

タイヤ転動時（走行時）におけるカーカスプライ４では、特に高内圧での使用過程において、内圧に起因するプライコードの張力により圧縮と引張の変形が支配的となる。チェーハー６には、内圧に起因する張力がカーカスプライ４ほどは作用しないうえ、上記の如き内側端６Ｅｉと巻き上げ端４Ｅとの位置関係を伴うことで、カーカスプライ４の変形を適切に規制して巻き上げ端４Ｅでの故障を抑制できる。但し、そのように配設したチェーハー６では、コードの傾斜角度の変化を伴うタイヤ周方向へのせん断変形が支配的となり、内側端６Ｅｉでの故障が懸念される。

そこで、このタイヤＴでは、タイヤ径方向外側に向かって先細りとなる補強ゴム１０を、チェーハー６の内側端６Ｅｉのタイヤ径方向外側に隣接して設けている。この補強ゴム１０は、内側端６Ｅｉから厚みを漸減させながらタイヤ径方向外側に延びている。タイヤ転動時には、タイヤの内圧作用を受けてタイヤ径方向内側に押圧された補強ゴム１０が、内側端６Ｅｉをタイヤ径方向内側に押さえて錘のように作用する。これにより、チェーハー６のタイヤ周方向へのせん断変形を規制し、内側端６Ｅｉを起点としたセパレーションなどの故障の発生を抑制できる。

本実施形態では、チェーハー６の外側端６Ｅｏを、そのチェーハー６の内側端６Ｅｉやカーカスプライ４の巻き上げ端４Ｅよりもタイヤ径方向内側に配している。このため、転動時の変形が大きい位置を避けるようにして外側端６Ｅｏが配され、その外側端６Ｅｏに生じる歪みに起因して耐久性が低下することを防止できる。

本実施形態では、補強ゴム１０が、ゴムパッド１１とエッジテープ１２と補強テープ１３とで構成され、内側端６Ｅｉを基準として上下にそれぞれＸ，Ｙの距離で延在する例を示す。このうち錘作用に寄与するのは、図３において破線で示したような、チェーハー６の内側端６Ｅｉにタイヤ径方向外側から隣接する三角部分１０ａとなる。したがって、内側端６Ｅｉでの故障に対する抑制効果を奏するうえでは、このような三角部分１０ａのみで補強ゴム１０を構成しても構わない。

補強ゴム１０が有する三角部分１０ａは、カーカスプライ４とインナーライナー５との間に介在して設けられている。錘作用の実効を高める観点から、三角部分１０ａの底面の厚みＴ１、即ち内側端６Ｅｉの位置における補強ゴム１０の厚みＴ１は、３ｍｍ以上であることが好ましく、更に、内側端６Ｅｉから補強ゴム１０の先端までの距離Ｘは、３０ｍｍ以上であることが好ましい。また、補強ゴム１０が必要以上に大きくならないように、厚みＴ１を７．０ｍｍ以下、距離Ｘを４０ｍｍ以下にすることが好ましい。

内側端６Ｅｉから距離Ｘ／２だけ離れた位置における補強ゴム１０の厚みＴ２は、好ましくは厚みＴ１の０．５倍を超え、より好ましくは厚みＴ１の０．５倍を超え且つ０．７倍以下である。これにより、補強ゴム１０を肉厚に形成して、錘作用の実効を高めることができる。この場合、三角部分１０ａのタイヤ幅方向内側の側面を、緩やかに湾曲した円弧状面で構成することにより、肉厚な補強ゴム１０の側面を滑らかに形成できる。

チェーハー６の内側端６Ｅｉは、三角部分１０ａの底面の中央に対向することが好ましい。これによって、補強ゴム１０が内側端６Ｅｉをタイヤ径方向内側に押さえる力が伝わりやすくなり、錘作用の実効を高めることができる。内側端６Ｅｉをこのように配置するうえで、補強ゴム１０が後述するような延出部１０ｃを有していることが好ましい。

本実施形態では、補強ゴム１０が、チェーハー６に沿って内側端６Ｅｉからタイヤ径方向内側に延びた延出部１０ｂ，１０ｃを有する。チェーハー６の内側端６Ｅｉから距離Ｙの領域には、タイヤ幅方向内側から延出部１０ｂが隣接し、タイヤ幅方向外側から延出部１０ｃが隣接する。かかる構成によれば、チェーハー６と補強ゴム１０とを容易く一体的に取り扱うことができるため、タイヤ成形時の作業性を向上したり、部材間段差へのエア混入を回避できたりするという利点がある。また、剛性の不連続性を解消し、応力集中を抑制しうるという利点もある。

内側端６Ｅｉの側方における延出部１０ｂの厚みＴ３は１ｍｍ以上が好ましく、内側端６Ｅｉから延出部１０ｂの先端までの距離Ｙは１５ｍｍ以上が好ましい。これにより、部材間段差へのエア混入を回避できるという利点がある。また、補強ゴム１０が必要以上に大きくならないように、厚みＴ３を３．５ｍｍ以下、距離Ｙを３５ｍｍ以下にすることが好ましい。延出部１０ｃの寸法は、これに準ずることが好ましい。

本実施形態では、補強ゴム１０のうち、内側端６Ｅｉの周辺部分をエッジテープ１２で構成し、カーカスプライ４とチェーハー６との間に介在する部分を補強テープ１３で構成している。エッジテープ１２は、チェーハー６の内側端６ＥｉにＵ字状に取り付けられ、内側端６Ｅｉを起点としたセパレーションの発生及び進展の抑制を図っている。エッジテープ１２の厚みは、例えば０．４〜１．０ｍｍである。エッジテープ１２と補強テープ１３は、ゴムパッド１１と同配合のゴムにより形成でき、異なる配合のゴムで形成してもよい。また、エッジテープ１２は、ナイロン等の有機繊維で形成しても構わない。

後述する実施例のように、補強ゴム１０における、内側端６Ｅｉの周辺部分と、チェーハー６とカーカスプライ４との間に介在する部分とを、その補強ゴム１０におけるタイヤ径方向の外側部分よりもモジュラスの高いゴムで形成することにより、内側端６Ｅｉにおける故障の抑制効果を高められる。これは、主として三角部分１０ａに相当する補強ゴム１０の外側部分が撓みやすくなることにより、補強ゴム１０の錘作用が向上するためと考えられる。図３では、この高モジュラス部分を斜線で示している。

このような高モジュラス部分におけるモジュラスは、例えば２．２〜６．２ＭＰａであり、より好ましくは４．０〜４．４ＭＰａであり、補強ゴム１０における外側部分のモジュラスよりも０．６ＭＰａ以上高いことが好ましい。この外側部分のモジュラスは、例えば１．６〜６．２ＭＰａであり、より好ましくは３．４〜４．４ＭＰａである。これらの数値は、ＪＩＳＫ６２５１：２００４に準拠して２５℃で測定した１００％引張モジュラスを指す。

本実施形態では、補強ゴム１０における、内側端６Ｅｉの周辺部分をエッジテープ１２で構成し、カーカスプライ４とチェーハー６との間に介在する部分を補強テープ１３で構成しているため、それらのゴム配合を変えることによって、上記の如き高モジュラス部分を簡便に形成することができる。

本実施形態では、ゴムパッド１１、エッジテープ１２及び補強テープ１３という三つの部材で補強ゴム１０を構成した例を示したが、図４に示すように補強ゴム１０をゴムパッド１１の単体により構成することも可能である。この構成において、上述した高モジュラス部分を形成する場合には、その補強ゴム１０の該当する部分においてゴム配合を異ならせればよい。

本発明の空気入りラジアルタイヤは、ビード部１を上記の如く構成すること以外は、通常の空気入りタイヤと同等であり、従来公知の材料、形状、構造、製法などが何れも本発明に採用することができる。例えば、カーカスプライ４は少なくとも１枚が配設されてあればよく、複数枚を重ねて配設することも可能である。

本発明に係る空気入りラジアルタイヤは、ビード部の耐久性に優れるため、トラックやバス、産業車両、建設車両などの車両重量が重い車両に使用される重荷重用空気入りラジアルタイヤとして有用である。

以下、本発明の構成と効果を具体的に示すため、ビード部の耐久性試験を行ったので、以下に説明する。試験に供したタイヤのサイズは１１Ｒ２２．５であり、ＪＡＴＭＡ規定のリムサイズのリムに装着した。

耐久性試験では、内圧９００ｋＰａ、速度４０ｋｍ／ｈの条件下で、荷重をＪＡＴＭＡ正規条件の２３０％から開始して段階的に負荷を上げつつ、ドラム上で一定距離（１３０００ｋｍ）を走行させた。その後、タイヤを解体し、チェーハーの内側端におけるセパレーション量とクラック量を調査した。セパレーション量は、チェーハーのコードがトッピングゴムから剥離した長さであり、クラック量は、セパレーションが進展して生じたゴムの亀裂の長さである。それぞれセリアル側と反セリアル側の平均値を算出している。

比較例１
図１，２に示すタイヤ構造において、補強ゴム１０を具備しない代わりに、チェーハー６の内側端６Ｅｉにエッジテープ１２を取り付けたこと以外は、実施例２と同じであるものを比較例１とした。

実施例１〜３
図１，２に示すタイヤ構造を備えるものを実施例１〜３とした。実施例１では、厚みＴ１を３ｍｍ、距離Ｘを３０ｍｍ未満とし、実施例２，３では、厚みＴ１を３ｍｍ、距離Ｘを３０ｍｍとした。また、実施例１，２では、補強ゴム１０のモジュラスを一律に４．２ＭＰａとし、実施例３では、補強ゴム１０における高モジュラス部分（図３で斜線を付した部分）のモジュラスを４．２ＭＰａ、残りの部分のモジュラスを３．６ＭＰａとした。評価結果を表１に示す。

表１のように、比較例１ではクラックの発生が顕著であったのに対し、実施例１〜３では、チェーハーの内側端においてクラックの発生を防止したうえで、セパレーションの進展を抑制できており、ビード部の耐久性が改善されていることが分かる。

１ ビード部
１ａ ビードコア
２ サイドウォール部
３ トレッド部
４ カーカスプライ
５ インナーライナー
６ チェーハー
６Ｅｉ 内側端
１０ 補強ゴム
１０ｂ 延出部
１０ｃ 延出部

Claims (4)

1. 一対のビード部に配設されたビードコア間で延在し、そのビードコアの周りでタイヤ径方向外側に巻き上げられたカーカスプライと、
   前記ビードコアの周りで、タイヤ幅方向の内側から外側に亘って前記カーカスプライを包み込むように配設されたチェーハーとを備える空気入りラジアルタイヤにおいて、
   タイヤ幅方向内側に位置するチェーハーの内側端が、前記カーカスプライの巻き上げ端よりもタイヤ径方向外側に配され、タイヤ径方向外側に向かって先細りとなる補強ゴムが、前記チェーハーの内側端のタイヤ径方向外側に隣接して設けられていることを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
2. 前記チェーハーの内側端の位置で前記補強ゴムの厚みが３ｍｍ以上であり、前記チェーハーの内側端から前記補強ゴムの先端までの距離が３０ｍｍ以上である請求項１に記載の空気入りラジアルタイヤ。
3. 前記補強ゴムが、前記チェーハーに沿って内側端からタイヤ径方向内側に延びた延出部を有する請求項１又は２に記載の空気入りラジアルタイヤ。
4. 前記補強ゴムにおける、前記チェーハーの内側端の周辺部分と、前記チェーハーと前記カーカスプライとの間に介在する部分とが、その補強ゴムにおけるタイヤ径方向の外側部分よりもモジュラスの高いゴムで形成されている請求項３に記載の空気入りラジアルタイヤ。
   

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