JP4934178B2

JP4934178B2 - 重荷重用空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP4934178B2
Application number: JP2009205032A
Authority: JP
Inventors: 和美山崎
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2009-09-04
Filing date: 2009-09-04
Publication date: 2012-05-16
Anticipated expiration: 2029-09-04
Also published as: US20110056607A1; EP2292450B1; CN102009571B; CN102009571A; EP2292450A1; US8448683B2; JP2011051568A

Description

本発明は、カーカスコードのＣＢＵ（Cord Broken Up）を防止してビード部の耐久性を向上させた重荷重用空気入りタイヤに関する。

一般に、トラック、バス等に使用される重荷重用空気入りタイヤは、トレッド部からサイドウォール部を経てビード部に埋設されたビードコアの周りをタイヤ軸方向内側から外側に折り返されたスチールコードからなるカーカスコードで補強される。

しかしながら、重荷重用空気入りタイヤは、高内圧及び高荷重で使用される結果、カーカスコードの破断（以下、単に「ＣＢＵ」という）が発生しやすい。発明者らは、このようなＣＢＵの発生位置を調べたところ、ビードコアのタイヤ軸方向の最内側付近をのびるカーカスコードにより多くＣＢＵが発生していることを突き止めた。

このようなカーカスコードのＣＢＵを防止するために、ビードコアの周囲を、高弾性ゴムからなるラッピングゴム層で覆うことにより、カーカスコードとビードコアとの直接接触を防止する技術が提案されている（例えば下記特許文献１ないし２参照）。

特開２００７−７６５４９号公報特開２００７−２３０４００号公報

しかしながら、ラッピングゴム層を配しただけでは、ＣＢＵの抑制には限界があり、さらなる耐久性の改善が望まれている。

本発明は、以上のような問題点に鑑み案出なされたもので、スチールワイヤからなるビードコア基体を、複数本の有機繊維コードの並列体をトッピングゴムで被覆したプライからなるラッピング材で包囲して、ビードコアとカーカスコードとの距離を十分かつ確実に確保するとともに、カーカスプライのトッピングゴム、ラッピング材のトッピングゴム、及びビードコア基体の隙間を埋めるビードコーティングゴムの各ゴム硬度等を規定することを基本として、カーカスコードのＣＢＵを抑制し、ビード部の耐久性を向上させた重荷重用空気入りタイヤを提供することを主たる目的としている。

前記目的を達成するために、本願請求項１記載の発明は、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本体部に、前記ビードコアの廻りをタイヤ軸方向内側から外側に折り返される折返し部を一連に設けたスチールコードのカーカスコードを含むカーカスプライからなるカーカスを具える重荷重用空気入りタイヤであって、前記カーカスプライのトッピングゴムは、ゴム硬度Ｈｔ１が６９〜９０度であり、前記ビードコアは、タイヤをリムに固定させるスチールワイヤの束からなるビードコア基体と、前記ビードコア基体の外周面を包囲しかつ複数本の有機繊維コードの並列体をゴム硬度Ｈｔ２が７２〜９０度のトッピングゴムで被覆された少なくとも１枚のプライからなるラッピング材と、前記ラッピング材で包囲されたスチールワイヤ間の隙間に満たされたゴム硬度Ｈｂが７９〜９０度であるビードコーティングゴムとからなり、前記ビードコア基体のタイヤ軸方向最内側のスチールワイヤと、前記カーカスコードとの最短距離が１．８〜３．０mmであるとともに、前記ラッピング材の有機繊維コードは、太さが１１００〜４２００dtex、コード間隔が０．３〜１．２８mm、かつコード長手方向のタイヤ周方向に対する角度α１が２０〜６５度であり、前記ゴム硬度Ｈｔ１、Ｈｔ２及びＨｂは、下式（１）の関係を満足することを特徴とする重荷重用空気入りタイヤである。
Ｈｂ＞Ｈｔ２＞Ｈｔ１ …（１）

また請求項２記載の発明は、前記ラッピング材の有機繊維コードは、前記角度α１が２５〜４５度である請求項１記載の重荷重用空気入りタイヤである。

また請求項３記載の発明は、前記ラッピング材は、巻き重ねられた２枚のプライからなり、夫々のプライの有機繊維コードは、タイヤ周方向に対して同方向に傾斜する請求項１又は２に記載の重荷重用空気入りタイヤである。

また請求項４記載の発明は、前記ラッピング材は、巻き重ねられた２枚のプライからなり、夫々のプライの有機繊維コードは、互いに交差するようにタイヤ周方向に対して逆方向に傾斜する請求項１又は２に記載の重荷重用空気入りタイヤである。

また請求項５記載の発明は、前記２枚のプライの有機繊維コードは、タイヤ周方向に対して同一角度である請求項３又は４記載の重荷重用空気入りタイヤである。

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、正規リムにリム組みしかつ正規内圧を充填した無負荷である正規内圧状態で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"とする。また、前記「正規内圧」とは、前記規格がタイヤ毎に定めている空気圧であり、ＪＡＴＭＡであれば"最高空気圧"、ＴＲＡであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば "INFLATION PRESSURE"とする。

また、ゴム硬度は、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。

本発明の重荷重用空気入りタイヤは、カーカスプライのトッピングゴム、スチールワイヤの束からなるビードコア基体の外周面を包囲するラッピング材のトッピングゴム、及びスチールワイヤ間の隙間を満たすビードコーティングゴムの各ゴム硬度を所定の範囲に規定することにより、ビードコア周りの強度をバランス良く向上させる。また、ラッピング材を、複数本の有機繊維コードの並列体をトッピングゴムで被覆した少なくとも１枚のプライで構成するとともに、前記有機繊維コードの太さやコード間隔などを規定したことにより、ラッピング材内へのカーカスコードのめり込みなどを確実に防止し、カーカスコードとビードコアとの距離を十分かつ確実に確保できる。これらの相乗作用により、本発明の重荷重用空気入りタイヤでは、カーカスコードと、ビードコアのタイヤ軸方向最内側のスチールワイヤとの距離を一定範囲に維持でき、ＣＢＵの発生を長期に亘って抑制でき、ビード部の耐久性を向上させることができる。

本発明の一実施形態の重荷重用空気入りタイヤの右半分の断面図である。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。その拡大断面図である。ラッピング材のコード配列を説明する平面図である。本願発明の他の実施例を表す断面図である。本願発明の他の実施例のラッピング材のコード配列を説明する平面図である。

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図１に示されるように、本実施形態の重荷重用空気入りタイヤ（以下、単に「タイヤ」という場合がある。）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。本実施形態では、前記ベルトコードがタイヤ赤道Ｃに対して例えば６０±１５°の角度で配列されたタイヤ半径方向最内側の第１のベルトプライ７Ａと、タイヤ赤道Ｃに対して例えば１０〜３５°の小角度で配列された第２〜４のベルトプライ７Ｂ〜７Ｄとからなる４枚構造のものが例示されている。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。

また、前記カーカス６は、前記ビードコア５、５間を跨る本体部６ａと、この本体部６ａに連なり前記ビードコア５の周りをタイヤ軸方向内側から外側に折り返されて係止される折返し部６ｂとを一連に設けたスチールコードのカーカスコード６ｃを含むカーカスプライ６Ａからなる。

また、図４に示されるように、本発明のカーカスプライ６Ａは、カーカスコード６ｃの配列体の両側がトッピングゴムＴｇ１で被覆されている。本実施形態では、このカーカスプライ６ＡのトッピングゴムＴｇ１のゴム硬度Ｈｔ１が６９〜９０度の範囲に設定される。前記ゴム硬度Ｈｔ１が６９度未満の場合、加硫中にゴムが移動し易くなってトッピング量が目減りしてＣＢＵが生じ易い傾向がある。逆に、前記ゴム硬度Ｈｔ１が９０度を超えると、製造中にゴム焼けが生じるおそれがある。このような観点から、前記ゴム硬度Ｈｔ１は、より好ましくは７０度以上が望ましく、また、より好ましくは８８度以下が望ましい。

また、カーカスプライ６Ａの本体部６ａと折返し部６ｂとの間には、前記ビードコア５からタイヤ半径方向外側に向かって先細状にのびるビード補強用のビードエーペックスゴム８が配される。

図２に拡大して示されるように、本実施形態のビードエーペックスゴム８は、ゴム硬度Ｈｓ１が例えば８０〜９５度の硬質のゴム層からなる半径方向内側の内エーペックス部８ａと、該内エーペックス部８ａよりも軟質のゴムからなる半径方向外方の外エーペックス部８ｂとから形成される。前記外エーペックス部８ｂのゴム硬度Ｈｓ２は、例えば５０〜６５度の範囲に設定されるのが好ましい。このような、ビードエーペックスゴム８は、ビード部４の変形に際して、十分な曲げ剛性を確保しつつカーカスプライ６Ａの折返し部６ｂに作用する剪断応力を緩和して、セパレーション等の損傷等を効果的に防止する。

また、図２及び３に示されるように、前記ビード部４には、ビード補強層９が設けられている。このビード補強層９は、例えば、スチールコードのプライから構成される。また、ビード補強層９のスチールコードは、好ましくはタイヤ周方向に対して１０〜６０゜の角度で配列されるのが望ましい。このスチールコードのプライは、好ましくはビードコア５のタイヤ半径方向内方を通る底片９ａに、本体部６ａのタイヤ軸方向内側面に沿ってのびる内片９ｉと、折返し部６ｂのタイヤ軸方向外側面に沿ってのびる外片９ｏとが設けられた断面Ｕ字状に形成される。このようなビード補強層９は、ビード部４の曲げ剛性を高める。

また、前記ビード部４には、クリンチゴム２０が設けられる。該クリンチゴム２０は、ビード部４のタイヤ半径方向内面であるビードベース面４ｓをなすベース部２０ａと、そのタイヤ軸方向外端部から半径方向外側に立ち上がり、少なくともリムフランジＲｊと接触する領域において、ビード外側面をなす立上げ部２０ｂとを具える。このクリンチゴム２０のゴム硬度Ｈｓ３は、例えば、前記ビードエーペックスゴム８の外エーペックス部８ｂのゴム硬度Ｈｓ２よりも大かつ前記内エーペックス部８ａのゴム硬度Ｈｓ１より小で形成されるのが望ましい。これにより、ビード部４のリムずれや摩耗が防止される。

図３及び４に示されるように、本実施形態において、前記ビードコア５は、スチールワイヤ５ｗを螺旋巻きした束からなるビードコア基体１０と、該ビードコア基体１０の外周面を包囲するラッピング材１１と、前記ラッピング材１１で包囲されたスチールワイヤ５ｗ間の隙間に満たされたビードコーティングゴム１２とから形成される。

前記ビードコア基体１０は、タイヤ軸を含むタイヤ子午断面において、前記リムシートＲｓに向く面を略平坦としたコア底面ＳＬと、該コア底面ＳＬの半径方向外側かつ平行なコア上面ＳＵとを含む断面横長の略六角形状で構成される。このようなビードコア基体１０は、前記リムシートＲｓに対して安定した嵌合力を発揮するとともに、ビードコア基体１０の断面中心を中心としたねじれ剛性を高めるのに役立つ。とりわけ、コア底面ＳＬの長さＬ２が、前記コア底面ＳＬとコア上面ＳＵと間の距離であるコア厚さＴの１．０倍より大、好ましくは１．６倍以上とした横長偏平断面が採用されることにより、さらに高い嵌合力を得ることができる点で望ましい。

また、図３及び４に示されるように、前記ラッピング材１１は、複数本の有機繊維コード１１ａの並列体をトッピングゴムＴｇ２で被覆した少なくとも１枚のプライ１１Ａが採用される。このようなラッピング材１１は、前記ビードコア基体１０の外周面を包囲し、各々のスチールワイヤ５ｗのバラケを防止し、ＣＢＵの発生を抑制する。即ち、ビードコア基体１０のスチールワイヤ５ｗにバラケが生じると、該スチールワイヤ５ｗの一部がカーカスコード６ｃと接触してＣＢＵが発生するおそれがあるためである。

前記ラッピング材１１を構成するトッピングゴムＴｇ２のゴム硬度Ｈｔ２は、７２〜９０度の範囲で設定される必要がある。即ち、該ゴム硬度Ｈｔ２が７２度未満の場合、カーカスコード６ｃが、ラッピング材１１内にめり込み、ビードコア５のスチールワイヤ５ｗとカーカスコード６ｃとが直接接触してＣＢＵが生じるおそれがある。逆に、前記ゴム硬度Ｈｔ２が９０度を超える場合、トッピングゴムＴｇ２の混練中にゴム焼けが発生し、ひいてはラッピング材１１の品質ないし強度が低下するおそれがある。

前記ラッピング材１１の有機繊維コード１１ａには、例えば、ナイロン、レーヨン、ポリエステル、芳香族ポリアミド又はビニロン等の繊維が採用される。また、該有機繊維コード１１ａは、図５に示されるように、太さＤ１が１１００〜４２００dtex、コード間隔Ｗ１が０．３〜１．４mm、かつコード長手方向のタイヤ周方向に対する角度α１が２０〜６５度のものが採用される。なお、図５には、スチールワイヤ５ｗがタイヤ周方向に螺旋巻されたものが示される。

発明者は、種々の実験を行ったところ、ラッピング材１１の構成を一定範囲に限定することにより、ＣＢＵを効果的に抑制し得ることを見出した。即ち、有機繊維コード１１ａの太さＤ１が９４０dtex未満になると、前記ビードコア基体１０のタイヤ軸方向最内側のスチールワイヤ５ｗとカーカスコード６ｃとの最短距離Ｌ１が確保できなくなり、ＣＢＵが生じ易くなることを知見した。逆に、前記太さＤ１が４２００dtexを超えると、ビードコア基体１０の外周面をラッピング材１１で包囲し難くなるという不具合がある。このような観点により、前記有機繊維コード１１ａの太さＤ１は、好ましくは１６７０dtex以上が望ましく、また好ましくは３９６０dtex以下が望ましい。なお、この太さＤ１は、トータル繊維度を意味している。

また、有機繊維コード１１ａのコード間隔Ｗ１が０．３mm未満になると、隣り合う有機繊維コード１１ａ、１１ａ間にトッピングゴムＴｇ２が十分に浸透せずに隙間ができるため、カーカスコード６ｃがラッピング材１１内にめり込み易くなる。逆に、コード間隔Ｗ１が１．２８mmを超えても、カーカスコード６ｃがトッピングゴムＴｇ２を変形させてスチールワイヤ５ｗと接触し易い。

また、前記ラッピング材１１の有機繊維コード１１ａのコード長手方向のタイヤ周方向に対する角度α１が、２０度未満の場合、有機繊維コード１１ａがスチールワイヤ５ｗ、５ｗ間にめり込み、カーカスコード６ｃとスチールワイヤ５ｗとを接近させるおそれがある。逆に、前記角度α１が７０度より大きくなると、有機繊維コード１１ａとカーカスコード６ｃとの配設角度が近似し、有機繊維コード１１ａがカーカスプライ６Ａにめり込み、カーカスコード６ｃとスチールワイヤ５ｗとの距離が十分に確保されない傾向がある。このような観点により、前記角度α１は、好ましくは２５度以上が望ましく、また好ましくは６５度以下が望ましい。

また、前記ビードコーティングゴム１２は、ビードコア基体１０の変形を防止してＣＢＵを抑制する必要がある。このため該ビードコーティングゴム１２のゴム硬度Ｈｂは、７９〜９０度の範囲で設定される。

上述の構成を採用することにより、本実施形態の重荷重用空気入りタイヤでは、前記ビードコア基体１０のタイヤ軸方向最内側のスチールワイヤ５ｗ１と、前記カーカスコード６ｃとの最短距離Ｌ１が１．８〜３．０mmに設定される。該最短距離Ｌ１が３．０mmを超えると、走行時の発熱によるカーカスプライ６Ａのカーカスコード６Ｃとビードコア基体１０との間が剥離するという不具合があり、逆に、前記最短距離Ｌ１が１．８mm未満になると、スチールワイヤ５ｗとカーカスコード６ｃとが直接接触して、ＣＢＵが生じるおそれがある。

また、前記カーカスプライ６ＡのトッピングゴムＴｇ１、ラッピング材１１のトッピングゴムＴｇ２及びビードコーティングゴム１２の夫々のゴム硬度Ｈｔ１、Ｈｔ２及びＨｂは、下式（１）の関係を満足する。
Ｈｂ＞Ｈｔ２＞Ｈｔ１ …（１）
即ち、上記式（１）を満足させることにより、各ゴムは、ビードコア５の中心側に向かってゴム硬度が大きくなる。これにより、ビードコア５周りの強度をバランス良く向上させることができるため、耐久性が向上する。

また、図６に示されるように、前記ラッピング材１１は、例えば、巻き重ねられた２枚のプライ１１Ａ１、１１Ａ２から構成されても良い。これにより、ビードコア基体１０のタイヤ軸方向最内側のスチールワイヤ５ｗ１と、カーカスコード６ｃとの最短距離Ｌ１を前記規定の範囲とすることが容易となる。このとき、夫々のプライ１１Ａ１、１１Ａ２の有機繊維コード１１ａは、タイヤ周方向に対して同方向に傾斜させても良い。

また、前記２枚のプライ１１Ａ１、１１Ａ２の各有機繊維コード１１ａは、図７に示されるように、互いに交差するようにタイヤ周方向に対して逆方向に傾斜する配列とするのが望ましい。即ち、前記有機繊維コード１１ａの交差によりラッピング材１１の剛性が強化されるため、カーカスプライ６Ａにスチールワイヤ５ｗがめり込むことをより確実に防止できる。これにより、ＣＢＵが抑制され得る。この実施形態でも、前記２枚のプライ１１Ａ１、１１Ａ２の各有機繊維コード１１ａは、タイヤ周方向に対して同一角度で配列されることがさらに望ましい。これにより、上述のＣＢＵを抑制する効果がさらに向上されることになる。

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得る。

図１に示すタイヤ構造を有するサイズ３８５／６５Ｒ２２．５の重荷重用空気入りタイヤ入りを表１の仕様に基づいて試作した。そして以下のドラム走行テストを行った。なお表１以外の仕様は実質的に同仕様である。

＜ドラム耐久テスト＞
各試供タイヤをリム（２２．５×１１．７５）に装着し、ラッピング材の有機繊維コードはナイロンとし、内圧１１００ｋＰａ、縦荷重９４ｋＮ、速度２０km／ｈで直径１７０７mmのドラムをスリップ角０度及びキャンバー角０度で走行させタイヤが破壊するまで走行させた。走行時間が４５０時間を超えたものを合格とした。なお、テスト終了後、各タイヤを解体し、損傷状況を調べた。損傷状況のうち、「ＰＴＬ」（プライターンアップルース）とは、カーカスの折返し部の外端部が剥離する損傷のことであり、「ＰＬＹ吹抜け」とは、カーカスプライがビードコアから抜けて剥離する損傷のことをいう。
テストの結果を表１に示す。

テストの結果、実施例のものは、比較例に比べて評価が高い。

１重荷重用空気入りタイヤ
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
５ｗスチールワイヤ
５ｗ１タイヤ軸方向最内側のスチールワイヤ
６カーカス
６Ａカーカスプライ
６ａ本体部
６ｂ折返し部
６ｃカーカスコード
１０コア基体
１１ラッピング材
１１ａ有機繊維コード
１２ビードコーティングゴム
Ｒリム
Ｔｇ１カーカスプライのトッピングゴム
Ｔｇ２ラッピング材のトッピングゴム

Claims

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本体部に、前記ビードコアの廻りをタイヤ軸方向内側から外側に折り返される折返し部を一連に設けたスチールコードのカーカスコードを含むカーカスプライからなるカーカスを具える重荷重用空気入りタイヤであって、
前記カーカスプライのトッピングゴムは、ゴム硬度Ｈｔ１が６９〜９０度であり、
前記ビードコアは、タイヤをリムに固定させるスチールワイヤの束からなるビードコア基体と、
前記ビードコア基体の外周面を包囲しかつ複数本の有機繊維コードの並列体をゴム硬度Ｈｔ２が７２〜９０度のトッピングゴムで被覆された少なくとも１枚のプライからなるラッピング材と、
前記ラッピング材で包囲されたスチールワイヤ間の隙間に満たされたゴム硬度Ｈｂが７９〜９０度であるビードコーティングゴムとからなり、
前記ビードコア基体のタイヤ軸方向最内側のスチールワイヤと、前記カーカスコードとの最短距離が１．８〜３．０mmであるとともに、
前記ラッピング材の有機繊維コードは、太さが１１００〜４２００dtex、コード間隔が０．３〜１．２８mm、かつコード長手方向のタイヤ周方向に対する角度α１が２０〜６５度であり、
前記ゴム硬度Ｈｔ１、Ｈｔ２及びＨｂは、下式（１）の関係を満足することを特徴とする重荷重用空気入りタイヤ。
Ｈｂ＞Ｈｔ２＞Ｈｔ１ …（１）
前記ラッピング材の有機繊維コードは、前記角度α１が２５〜４５度である請求項１記載の重荷重用空気入りタイヤ。
前記ラッピング材は、巻き重ねられた２枚のプライからなり、
夫々のプライの有機繊維コードは、タイヤ周方向に対して同方向に傾斜する請求項１又は２に記載の重荷重用空気入りタイヤ。
前記ラッピング材は、巻き重ねられた２枚のプライからなり、
夫々のプライの有機繊維コードは、互いに交差するようにタイヤ周方向に対して逆方向に傾斜する請求項１又は２に記載の重荷重用空気入りタイヤ。
前記２枚のプライの有機繊維コードは、タイヤ周方向に対して同一角度である請求項３又は４記載の重荷重用空気入りタイヤ。