JP4021540B2 - 重荷重用空気入りラジアル・タイヤ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は空気入りラジアル・タイヤに関するもので、特に、建設車両用タイヤに代表される重荷重用空気入りラジアル・タイヤに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、建設車両用タイヤ等の重荷重用空気入りラジアル・タイヤのビード部には、耐久性を向上するために、ワイヤー・チェーファーやナイロン・チェーファーなどの補強材がビード部に配置され、また、ビード部外側のリムと接触する位置に配置されたゴム・チェーファーは、リムとの擦れなどによる故障発生を防止するために、特にリム離反点近傍で十分な肉厚が確保されていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
従来の建設車両用タイヤ等の重荷重用空気入りラジアル・タイヤは、上記のように、ワイヤー・チェーファーやナイロン・チェーファーなどの補強材がビード部に配置され、十分な肉厚のゴム・チェーファーが配置されていたので、タイヤの重量増加によるコストの上昇および転がり抵抗の増加、ひいては燃料消費量の増加という不具合が生じる。また、ビード部のゴム・ボリュームを極端に増加すると、ビード部の発熱が大きくなり、高熱によるゴムとコード間の接着力低下やゴム部材自体の劣化などによるビード部故障を引き起こすことになる。さらに、それだけではなく、タイヤの成型工程で、ワイヤー・チェーファーやナイロン・チェーファーなどの補強材をビード部に貼り付ける必要があり、生産性を向上する阻害要因の一つとなっていた。
これらの不具合を解消するためには、従来の建設車両用タイヤ等の重荷重用空気入りラジアル・タイヤからワイヤー・チェーファーやナイロン・チェーファーなどの補強材を除去し、ゴム・チェーファーの肉厚を薄くすることが最も手っ取り早い手段であるが、タイヤに荷重が負荷されたときにビード部のリム・フランジへの倒れ込みが大きくなり、プライ背面およびプライ端部からの亀裂が発生してセパレーション故障につながりやすくなる傾向があるという不具合が生じる。また、ビード部へのせん断入力が大きくなって、ダイアゴナル・クラック(斜め方向の亀裂)故障が発生しやすくなるという不具合が生じる。
【0004】
本発明の目的は、上記のような従来技術の不具合を解消し、ワイヤー・チェーファーやナイロン・チェーファーなどのビード部補強材を除去してコスト低減、軽量化および生産性向上を図るとともに、ビード部の肉厚や形状を適正化することによってビード部耐久性に優れた重荷重用空気入りラジアル・タイヤを提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明による空気入りタイヤは、左右一対のビード部に設けられたビード・コアーと、クラウン部から両サイドを経て両ビード部に延び、該ビード・コアーをタイヤ内側から外側に向けて折り返してビード部に係留された、ラジアル・コード層よりなるカーカス・プライを備えた空気入りタイヤにおいて、
カーカス・ラインが外側に凸の曲線から内側に凸の曲線に変わるビード部変曲点をPとし、タイヤを正規リムに装着し正規内圧を充填した状態で、リム・フランジ円弧部の中心点をQとし、正規荷重を静的に負荷したときのリム離反点をRとしたときに、
(1)該ビード部変曲点Pと該リム・フランジ円弧部中心点Qとを結んだ直線のタイヤ回転軸方向に対する傾斜角度θが20乃至40度であり、
(2)該リム・フランジ円弧部中心点Qを通りタイヤ回転軸方向に45度の方向に延びる直線上における、カーカス本体とカーカス折り返し部との距離Aに対する、該リム離反点Rを通りカーカス本体に下ろした垂線上における、カーカス本体とカーカス折り返し部との距離Bの比率B/Aが40乃至100%である
ことを特徴とする重荷重用空気入りラジアル・タイヤである。
【0006】
また、上記目的を達成するために、本発明による空気入りタイヤでは、該リム・フランジ円弧部の曲率半径をr1 とし、該リム・フランジ円弧部に隣接してラジアル方向外側に位置するタイヤ外輪郭の曲率半径をr2 とし、該リム・フランジ円弧部中心点Qを通りタイヤ回転軸方向に延びる直線上におけるタイヤ表面からカーカス折り返し部のコード層の中心までの距離をD1 とし、該リム離反点Rからカーカス折り返し部のコード層の中心までの距離をD2 とし、該リム離反点Rのレベルとタイヤ最大幅のレベルとの中間のレベルに位置するタイヤ表面の中間点Sからカーカス折り返し部のコード層の中心までの距離をD3 とし、該中間点Sからカーカス本体のコード層の中心までの距離をD4 としたときに、(1)該タイヤ外輪郭の曲率半径r2 が該リム・フランジ円弧部の曲率半径r1の4乃至8倍であり、(2)該リム離反点Rからカーカス折り返し部のコード層の中心までの距離D2がタイヤ表面からカーカス折り返し部のコード層の中心までの距離D1 の110乃至190%であり、(3)該カーカス・プライの折り返し端が該中間点Sのレベルよりラジアル方向内側に位置し、該中間点Sからカーカス本体のコード層の中心までの距離D 4 がタイヤ表面からカーカス折り返し部のコード層の中心までの距離D 1 の125乃至180%である。
【0007】
上記目的を達成するために、該ビード・コアーのラジアル方向外側に、該カーカス・プライのカーカス本体とカーカス折り返し部とに挟まれて、略三角形の断面形状を有するスティフナーを備え、タイヤ成型時に該スティフナーのカーカス本体側が内側に凹んだ湾曲状の形状をしていることが好ましい。
【0008】
空気入りタイヤは、それぞれのサイズに応じて、JATMA(日本)、TRA(米国)およびETRTO(欧州)などが発行する規格に定められた標準リムに装着して使用され、この標準リムが通常正規リムと称される。本明細書でもこの慣用呼称に従い、「正規リム」とは、米国のタイヤとリムの協会であるTRAが1997年度に発行したYEAR BOOKにおいて定められた、適用サイズ・プライレーティングにおける標準リムを指す。
同様に、本明細書において「正規荷重」および「正規内圧」とは、TRAが1997年度に発行したYEAR BOOKにおいて定められた、適用サイズ・プライレーティングにおける最大荷重および最大荷重に対応する空気圧を指す。
また、本明細書では、
「カーカス・ライン」とは、タイヤを正規リムに装着し正規内圧を充填し無負荷時の状態で、タイヤの回転軸を含むタイヤ断面におけるカーカス本体の厚み中心ラインを意味し、
「カーカス本体」とは、カーカスのビード折り返し部を除いた部分であって、クラウン部から両サイドを経て両ビード部まで延びている部分を指し、
「カーカス本体とカーカス折り返し部との距離」は、カーカス・プライを形成するラジアル・コード層の中心間の距離を指す。
【0009】
一般的に言って、タイヤの負荷転動時には、ビード部にトルクによるせん断変形が生じ、タイヤの表面から内側へそのせん断変形が伝わって行くが、特に、タイヤを正規リムに装着し正規内圧を充填した状態で、正規荷重を静的に負荷したときのリム離反点Rの近傍でこのせん断変形による歪が大きくなる。
本発明のタイヤでは、上述のように、
(1)カーカス・ラインが外側に凸の曲線から内側に凸の曲線に変わるビード部変曲点Pとリム・フランジ円弧部の中心点Qとを結んだ直線のタイヤ回転軸方向に対する傾斜角度θが20乃至40度であり、
(2)リム・フランジ円弧部の中心点Qを通りタイヤ回転軸方向に45度の方向に延びる直線上における、カーカス本体とカーカス折り返し部との距離Aに対する、正規荷重を静的に負荷したときのリム離反点Rを通りカーカス本体に下ろした垂線上における、カーカス本体とカーカス折り返し部との距離Bの比率B/Aが40乃至100%であるので、タイヤの負荷時の倒れ込みによるリム反力が抑制される。その結果、ワイヤー・チェーファーやナイロン・チェーファーなどのビード部補強材を除去してコスト低減、軽量化および生産性向上を図るとともに、ビード部の耐久性を向上させることが可能となる。
【0010】
本発明では、上述のように、カーカス・ラインが外側に凸の曲線から内側に凸の曲線に変わるビード部変曲点Pとリム・フランジ円弧部の中心点Qとを結んだ直線のタイヤ回転軸方向に対する傾斜角度θが20乃至40度であるので、タイヤに内圧を充填したときに、リム離反点R近傍でカーカスラインが自然平衡形状に向かい、タイヤの内側へ入る。これによって内圧充填時のリム反力が小さくなり、タイヤの負荷時の倒れ込みによるリム反力が抑制される。
ビード部変曲点Pとリム・フランジ円弧部の中心点Qとを結んだ直線のタイヤ回転軸方向に対する傾斜角度θが20度より小さくなると、カーカス・プライに加わる張力が大きくなり過ぎて、カーカス本体側でセパレーション故障が生じやすくなり、またビード・コアーの角でカーカス・プライが擦れて故障が生じやすくなる傾向がある。
一方、ビード部変曲点Pとリム・フランジ円弧部の中心点Qとを結んだ直線のタイヤ回転軸方向に対する傾斜角度θが40度より大きくなると、従来のタイヤの形状に近くなり、ワイヤー・チェーファーやナイロン・チェーファーなどのビード部補強材を除去すると、内圧充填時のリム反力が大きくなって、カーカス折り返し部の界面やビード部の表面で亀裂故障が生じやすくなる。
【0011】
また、本発明では、上述のように、リム・フランジ円弧部の中心点Qを通りタイヤ回転軸方向に45度の方向に延びる直線上における、カーカス本体とカーカス折り返し部との距離Aに対する、正規荷重を静的に負荷したときのリム離反点Rを通りカーカス本体に下ろした垂線上における、カーカス本体とカーカス折り返し部との距離Bの比率B/Aが40乃至100%であるが、この比率B/Aが100%より大きくなると、リム反力がカーカス折り返し部に伝わりやすくなって、カーカス折り返し部の界面の歪が増加し、界面でセパレーションが発生しやすくなる。
一方、上記の比率B/Aが40%より小さくなると、リム離反点R近傍でのビード部の曲げ剛性が低下し、カーカス折り返し部の界面でセパレーションが発生しやすくなり、またビード部の表面で亀裂故障が生じやすくなる。
【0012】
また、本発明による空気入りタイヤでは、上述のように、リム・フランジ円弧部の曲率半径をr1 とし、リム・フランジ円弧部に隣接してラジアル方向外側に位置するタイヤ外輪郭の曲率半径をr2 とし、リム・フランジ円弧部の中心点Qを通りタイヤ回転軸方向に延びる直線上におけるタイヤ表面からカーカス折り返し部のコード層の中心までの距離をD1 とし、該リム離反点Rからカーカス折り返し部のコード層の中心までの距離をD2 とし、該リム離反点Rのレベルとタイヤ最大幅のレベルとの中間のレベルに位置するタイヤ表面の中間点Sからカーカス折り返し部のコード層の中心までの距離をD3 とし、該リム離反点Rのレベルとタイヤ最大幅のレベルとの中間のレベルに位置するタイヤ表面の中間点Sからカーカス本体のコード層の中心までの距離をD4 としたときに、
(1)タイヤ外輪郭の曲率半径r2 がリム・フランジ円弧部の曲率半径r1 の4乃至8倍であり、
(2)該リム離反点Rからカーカス折り返し部のコード層の中心までの距離D2 がタイヤ表面からカーカス折り返し部のコード層の中心までの距離D1 の110乃至190%であり、
(3)該カーカス・プライの折り返し端が該中間点Sのレベルよりラジアル方向外側に位置するときには、該中間点Sからカーカス折り返し部のコード層の中心までの距離D3 がタイヤ表面からカーカス折り返し部のコード層の中心までの距離D1 の70乃至110%であること、もしくは、
該カーカス・プライの折り返し端が該中間点Sのレベルよりラジアル方向内側に位置するときには、該中間点Sからカーカス本体のコード層の中心までの距離D4 がタイヤ表面からカーカス折り返し部のコード層の中心までの距離D1 の125乃至180%であること
が好ましい。
これは、上記のようなビード部形状および構造を採用することによって、ワイヤー・チェーファーやナイロン・チェーファーなどのビード部補強材を除去してコスト低減、軽量化および生産性向上を図るとともに、ビード部耐久性に優れた重荷重用空気入りラジアル・タイヤが得られるからである。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明に基づく実施例1乃至4の重荷重用空気入りラジアル・タイヤおよび従来例の重荷重用空気入りラジアル・タイヤについて説明する。タイヤ・サイズは、いずれも、20.5R25である。TRAが1997年度に発行したYEAR BOOKによれば、タイヤ・サイズ20.5R25に相当する正規リムは25×17.00/2.0で、正規内圧は500kPaで、正規荷重は9500kgである。
【0014】
図1は本発明に従う実施例1の重荷重用空気入りラジアル・タイヤの一方のビード部の部分断面略図である。図2はタイヤ成型時のスティフナー4の断面図である。
実施例1の重荷重用空気入りラジアル・タイヤは、左右一対のビード部に設けられたビード・コアー1と、クラウン部から両サイドを経て両ビード部に延び、ビード・コアー1をタイヤ内側から外側に向けて折り返してビード部に係留された、ラジアル・コード層よりなるカーカス・プライ2と、ゴム・チェーファー3とを備えている。
カーカス・ラインが外側に凸の曲線から内側に凸の曲線に変わるビード部変曲点をPとし、実施例1の重荷重用空気入りラジアル・タイヤを正規リム25×17.00/2.0に装着し正規内圧500kPaを充填した状態で、リム・フランジ円弧部の中心点をQとし、正規荷重9500kgを静的に負荷したときのリム離反点をRとしたときに、
ビード部変曲点Pとリム・フランジ円弧部中心点Qとを結んだ直線のタイヤ回転軸方向に対する傾斜角度θが30度であり、
リム・フランジ円弧部の中心点Qを通りタイヤ回転軸方向に45度の方向に延びる直線上における、カーカス本体21とカーカス折り返し部22との距離Aに対する、リム離反点Rを通りカーカス本体に下ろした垂線上における、カーカス本体21とカーカス折り返し部22との距離Bの比率B/Aが95%である。
リム・フランジ円弧部に隣接してラジアル方向外側に位置するタイヤ外輪郭の曲率半径r2 がリム・フランジ円弧部の曲率半径r1 の2.5倍で、換言すればこれらの曲率半径の比r1 /r2 が0.4である。
リム離反点Rからカーカス折り返し部22のコード層の中心までの距離D2 がリム・フランジ円弧部の中心点Qを通りタイヤ回転軸方向に延びる直線上におけるタイヤ表面からカーカス折り返し部22のコード層の中心までの距離D1 の250%であり、カーカス・プライ2の折り返し部22の端部が中間点Sのレベルよりラジアル方向外側に位置していて、リム離反点Rのレベルとタイヤ最大幅のレベルとの中間のレベルに位置するタイヤ表面の中間点Sからカーカス折り返し部22のコード層の中心までの距離D3 がタイヤ表面からカーカス折り返し部22のコード層の中心までの距離D1 の125%である。
実施例1重荷重用空気入りラジアル・タイヤは、ビード・コアー1のラジアル方向外側に、カーカス・プライ2のカーカス本体21とカーカス折り返し部22とに挟まれて、略三角形の断面形状を有するスティフナー4を備えていて、図2に示すように、タイヤ成型時にスティフナー4のカーカス本体側が内側に凹んだ湾曲状の形状をしている。
【0015】
実施例2の重荷重用空気入りラジアル・タイヤは、ビード部変曲点Pとリム・フランジ円弧部の中心点Qとを結んだ直線のタイヤ回転軸方向に対する傾斜角度θが35度であり、リム・フランジ円弧部の中心点Qを通りタイヤ回転軸方向に45度の方向に延びる直線上における、カーカス本体21とカーカス折り返し部22との距離Aに対する、リム離反点Rを通りカーカス本体に下ろした垂線上における、カーカス本体21とカーカス折り返し部22との距離Bの比率B/Aが90%であることを除いて、上記の実施例1の重荷重用空気入りラジアル・タイヤとほぼ同じタイヤである。
実施例3の重荷重用空気入りラジアル・タイヤは、ビード部変曲点Pとリム・フランジ円弧部の中心点Qとを結んだ直線のタイヤ回転軸方向に対する傾斜角度θが25度であることを除いて、上記の実施例1の重荷重用空気入りラジアル・タイヤとほぼ同じタイヤである。
実施例4の重荷重用空気入りラジアル・タイヤは、リム・フランジ円弧部に隣接してラジアル方向外側に位置するタイヤ外輪郭の曲率半径r2 がリム・フランジ円弧部の曲率半径r1 の4.2倍で、換言すればこれらの曲率半径の比r1 /r2 が0.24であり、リム離反点Rからカーカス折り返し部22のコード層の中心までの距離D2 がリム・フランジ円弧部の中心点Qを通りタイヤ回転軸方向に延びる直線上におけるタイヤ表面からカーカス折り返し部22のコード層の中心までの距離D1 の115%であり、カーカス・プライ2の折り返し部22の端部が中間点Sのレベルよりラジアル方向外側に位置していて、リム離反点Rのレベルとタイヤ最大幅のレベルとの中間のレベルに位置するタイヤ表面の中間点Sからカーカス折り返し部22のコード層の中心までの距離D3 がタイヤ表面からカーカス折り返し部22のコード層の中心までの距離D1 の85%であることを除いて、上記の実施例1の重荷重用空気入りラジアル・タイヤとほぼ同じタイヤである。
従来例の重荷重用空気入りラジアル・タイヤは、ビード部変曲点Pとリム・フランジ円弧部の中心点Qとを結んだ直線のタイヤ回転軸方向に対する傾斜角度θが48度であり、リム・フランジ円弧部の中心点Qを通りタイヤ回転軸方向に45度の方向に延びる直線上における、カーカス本体21とカーカス折り返し部22との距離Aに対する、リム離反点Rを通りカーカス本体に下ろした垂線上における、カーカス本体とカーカス折り返し部との距離Bの比率B/Aが75%であること、および、ビード部補強材としてワイヤー・チェーファーとナイロン・チェーファーを備えていることを除いて、上記の実施例1の重荷重用空気入りラジアル・タイヤとほぼ同じタイヤである。
【0016】
上記実施例1乃至4の重荷重用空気入りラジアル・タイヤおよび上記従来例の重荷重用空気入りラジアル・タイヤについて、ビード部耐久性能の比較試験を実施した。
この比較試験は、正規内圧500kPaを供試タイヤに充填し、8km/hの速度で室内ドラム試験機による耐久試験であり、荷重はステップ・ロード方式とし、第一ステップは正規荷重9500kgの150%を負荷して3×24時間走行、第二ステップは正規荷重の170%負荷でさらに3×24時間走行、第三ステップは正規荷重の190%負荷の状態でさらに3×24時間走行、以降第三ステップと同一条件で故障が発生するまで走行させるという試験条件である。
【0017】
上記の比較試験の結果、故障が発生するまで走行時間を、上記従来例のタイヤを100として指数表示で示すと、上記実施例1のタイヤは112で、上記実施例2のタイヤは105で、上記実施例3のタイヤは118で、上記実施例4のタイヤは131であった。数字が大きいほどビード部耐久性能が優れていることを示している。
【0018】
上記の比較試験の結果を、供試タイヤの概要とともに表1に示す。
【0019】
【表1】
【0020】
【発明の効果】
上記の表1に示す比較試験の結果から、本発明による実施例1乃至4の重荷重用空気入りラジアル・タイヤは従来例の重荷重用空気入りラジアル・タイヤに比べ、ビード部耐久性に優れたタイヤであることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による空気入りタイヤのビード部の断面図である。
【図2】タイヤ成型時のスティフナーの断面図である。
【符号の説明】
1 ビード・コアー
2 ラジアル・カ−カス
21 カ−カス本体
22 カ−カス折り返し部
3 ゴム・チェーファー
4 スティフナー
P ビード部変曲点
Q リム・フランジ円弧部の中心点
R リム離反点
S 中間点
Claims (1)
- 左右一対のビード部に設けられたビード・コアーと、クラウン部から両サイドを経て両ビード部に延び、該ビード・コアーをタイヤ内側から外側に向けて折り返してビード部に係留された、ラジアル・コード層よりなるカーカス・プライを備えた空気入りタイヤにおいて、カーカス・ラインが外側に凸の曲線から内側に凸の曲線に変わるビード部変曲点をPとし、タイヤを正規リムに装着し正規内圧を充填した状態で、リム・フランジ円弧部の中心点をQとし、正規荷重を静的に負荷したときのリム離反点をRとしたときに、(1)該ビード部変曲点Pと該リム・フランジ円弧部中心点Qとを結んだ直線のタイヤ回転軸方向に対する傾斜角度θが20乃至40度であり、(2)該リム・フランジ円弧部中心点Qを通りタイヤ回転軸方向に45度の方向に延びる直線上における、カーカス本体とカーカス折り返し部との距離Aに対する、該リム離反点Rを通りカーカス本体に下ろした垂線上における、カーカス本体とカーカス折り返し部との距離Bの比率B/Aが40乃至100%であり、該リム・フランジ円弧部の曲率半径をr1とし、該リム・フランジ円弧部に隣接してラジアル方向外側に位置するタイヤ外輪郭の曲率半径をr2とし、該リム・フランジ円弧部中心点Qを通りタイヤ回転軸方向に延びる直線上におけるタイヤ表面からカーカス折り返し部のコード層の中心までの距離をD1とし、該リム離反点Rからカーカス折り返し部のコード層の中心までの距離をD2とし、該リム離反点Rのレベルとタイヤ最大幅のレベルとの中間のレベルに位置するタイヤ表面の中間点Sからカーカス本体のコード層の中心までの距離をD4としたときに、(4)該タイヤ外輪郭の曲率半径r2が該リム・フランジ円弧部の曲率半径r1の4乃至8倍であり、(5)該リム離反点Rからカーカス折り返し部のコード層の中心までの距離D2がタイヤ表面からカーカス折り返し部のコード層の中心までの距離D1の110乃至190%であり、(6)該カーカス・プライの折り返し端が該中間点Sのレベルよりラジアル方向内側に位置し、該中間点Sからカーカス本体のコード層の中心までの距離D4がタイヤ表面からカーカス折り返し部のコード層の中心までの距離D1の125乃至180%である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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