(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対のビード部内に埋設したそれぞれのビードコア相互間にわたって延び、ビード部、サイドウォール部、およびトレッド部の各部を補強するカーカス本体部分と、該カーカス本体部分から、前記ビードコアのまわりでタイヤ内側から外側に巻上げてタイヤ径方向に延びるカーカス折返し部分とを有するカーカスと、
前記カーカス本体部分に沿い、前記カーカス折返し部分との間で、前記ビードコアからタイヤ径方向外側に延びる硬質ビードフィラー及び、該硬質ビードフィラーからさらにタイヤ径方向外側に延びる、前記硬質ビードフィラーよりも低い硬度を有する軟質ビードフィラーからなるビードフィラーと、を備える空気入りタイヤにおいて、
前記カーカス本体部分と前記ビードフィラーとの間にゴム層を設け、
前記硬質ビードフィラーのタイヤ径方向の外側端を、前記カーカス折返し部分のタイヤ径方向の外側端に対して、タイヤ径方向内側でかつタイヤ幅方向内側に配置し、  前記軟質ビードフィラーのタイヤ径方向の外側端を、前記カーカス折返し部分のタイヤ径方向の外側端に対して、タイヤ径方向外側に配置し、
前記ゴム層のタイヤ径方向外側端を、前記硬質ビードフィラーの前記外側端よりもタイヤ径方向内側に配置するとともに、前記ゴム層のタイヤ径方向内側端を前記硬質ビードフィラーのタイヤ径方向内側端よりもタイヤ径方向外側に配置し、
前記空気入りタイヤを、所定のリムに装着するとともに正規内圧を適用しかつ荷重を負荷しない状態を所定状態とし、該所定状態で、前記リムのフランジ部分が形成する曲線部の曲率中心を点Ｐとし、該点Ｐを通りタイヤ回転軸に平行に仮想的に引いた直線を直線Ａとし、前記点Ｐからビード部に向けて、前記直線Ａに対して４５°の角度をもって仮想的に引いた直線を直線Ｂとしたとき、
前記ゴム層を、前記所定状態下で、前記直線Ｂと交差するよう配置してなることを特徴とする空気入りタイヤ。
【請求項２】
前記ゴム層の厚さを、０．４ｍｍ以上０．８ｍｍ以下とする、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
【請求項３】
前記ゴム層を構成するゴムの物性を、前記カーカスのプライコードを被覆するゴムと同一とする、請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、空気入りタイヤ、特には地下鉄、モノレール用タイヤのように、高内圧、高荷重下で使用される空気入りタイヤにおいて、そのビード部の耐久性を向上させようとするものに関する。
【背景技術】
【０００２】
空気入りタイヤは負荷転動する際、荷重の反力を路面から受けて接地側のサイドウォール部が撓曲変形し、その変形がビード部にも伝達されてタイヤ幅方向外側に向けて倒れこむ、いわゆる倒れ込み現象を生じる。この現象によりビード部にはリムから大きな反力が作用して、ビード部の故障の原因にもなっていた。
【０００３】
すなわち、ビード部の内部に存在するカーカス折返し部分のタイヤ径方向の外側端には、隣接するゴム部材との剛性の段差に起因して応力が集中し、歪が発生する。タイヤが転動すると歪が繰り返し働きゴム疲労が進行することで、最終的にカーカス折返し部分のタイヤ径方向の外側端を起点に亀裂が発生し、セパレーション故障に進展するという問題がある。
【０００４】
上述のようなビード部故障の問題に鑑み、これまでに種々の手段が講じられており、例えば、ビード部全体の剛性を高めてビード部における変形・歪を抑制する目的で、ビードコアを大きくしたり、ビードフィラーやカーカス折返し部分の高さをタイヤ径方向に高くしたり、ワイヤーチェーファーなどの補強部材をカーカスに沿って配設したりすることが行われている。
【０００５】
また、例えば、特許文献１に記載のように、ビード部に作用する歪を緩和してセパレーションを防ぐ方法として、カーカス本体部とカーカス折返し部分の間に配置されるビードフィラーを、ビードコアに接する硬質のビードフィラーと、硬質ビードフィラーのタイヤ径方向外側に配置される軟質ビードフィラーとで構成することも行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−７６８２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、とりわけ高内圧、高荷重作用下で使用される地下鉄、モノレール用のタイヤにおいては、特許文献１に記載のように、ビードフィラーを硬軟の２種のゴムで構成してもリムからの反力が大きいため、硬質ビードフィラーとカーカス本体部分との間に剪断歪が働き、走行を続けることで、硬質ビードフィラー及びカーカス本体部分間に剥がれが生じ、最終的には、セパレーションへ進展するおそれもあり、更なるビード部耐久性の向上が望まれている。
【０００８】
それゆえこの発明は、ビードフィラーを硬度の異なる２種のゴムで構成されるタイヤにつき、硬質ビードフィラーとカーカスの間に発生する歪を低減し、ビード部の耐久性を充分に向上させた空気入りタイヤを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、この発明の空気入りタイヤは、一対のビード部内に埋設したそれぞれのビードコア相互間にわたって延び、ビード部、サイドウォール部、およびトレッド部の各部を補強するカーカス本体部分と、該カーカス本体部分から、前記ビードコアのまわりでタイヤ内側から外側に巻上げてタイヤ径方向に延びるカーカス折返し部分とを有するカーカスと、前記カーカス本体部分に沿い、前記カーカス折返し部分との間で、前記ビードコアからタイヤ径方向外側に延びる硬質ビードフィラー及び、該硬質ビードフィラーからさらにタイヤ径方向外側に延びる、前記硬質ビードフィラーよりも低い硬度を有する軟質ビードフィラーからなるビードフィラーと、を備える空気入りタイヤにおいて、前記カーカス本体部分と前記ビードフィラーとの間にゴム層を設け、前記硬質ビードフィラーのタイヤ径方向の外側端を、前記カーカス折返し部分のタイヤ径方向の外側端に対して、タイヤ径方向内側でかつタイヤ幅方向内側に配置し、前記軟質ビードフィラーのタイヤ径方向の外側端を、前記カーカス折返し部分のタイヤ径方向の外側端に対して、タイヤ径方向外側に配置し、前記ゴム層のタイヤ径方向外側端を、前記硬質ビードフィラーの前記外側端よりもタイヤ径方向内側に配置するとともに、前記ゴム層のタイヤ径方向内側端を、前記硬質ビードフィラーのタイヤ径方向内側端よりもタイヤ径方向外側に配置し、前記空気入りタイヤを、所定のリムに装着するとともに正規内圧を適用しかつ荷重を負荷しない状態を所定状態とし、該所定状態で、前記リムのフランジ部分が形成する曲線部の曲率中心を点Ｐとし、該点Ｐを通りタイヤ回転軸に平行に仮想的に引いた直線を直線Ａとし、前記点Ｐからビード部に向けて、前記直線Ａに対して４５°の角度をもって仮想的に引いた直線を直線Ｂとしたとき、前記ゴム層を、前記所定状態下で、前記直線Ｂと交差するよう配置してなることを特徴とするものである。ここで、「前記硬質ビードフィラーのタイヤ径方向の外側端を、前記カーカス折返し部分のタイヤ径方向の外側端に対して、タイヤ径方向内側でかつタイヤ幅方向内側に配置し」、「前記軟質ビードフィラーのタイヤ径方向の外側端を、前記カーカス折返し部分のタイヤ径方向の外側端に対して、タイヤ径方向外側に配置し」、「前記ゴム層のタイヤ径方向外側端を、前記硬質ビードフィラーの前記外側端よりもタイヤ径方向内側に、前記ゴム層のタイヤ径方向内側端を、前記硬質ビードフィラーのタイヤ径方向内側端よりもタイヤ径方向外側に配置した」とは、空気入りタイヤを、正規リムに組み付け、正規内圧を充填し、荷重を加えない状態での構成を意味する。そして、正規リムとは、ＪＡＴＭＡに規定される「標準リム」、ＴＲＡに規定される「Design Rim」、あるいはＥＴＲＴＯに規定される「Measuring Rim」をいう。また、正規内圧とは、ＪＡＴＭＡに規定される「最高空気圧」、ＴＲＡに規定される「TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES」の最大値、あるいはＥＴＲＴＯに規定される「INFLATION PRESSURES」をいう。また、「カーカス折返し部分のタイヤ径方向の外側端」とは、カーカスが、複数のカーカスプライから構成される場合には、ビードコアに最も近いカーカスプライにおけるカーカス折返し部分のタイヤ径方向の外側端を指すものとする（以下、カーカス折返し端ともいう。）。
【００１０】
かかる空気入りタイヤにあっては、空気入りタイヤをリムに組み付け、内圧を充填し、荷重を加えると、サイドウォール部は撓み変形し、荷重が大きい場合にはビード部に倒れ込み変形が生じるが、ビード部に加わる力は、硬軟２種のビードフィラーによって分散されてカーカス折返し端の歪は低減される。このとき、硬質ビードフィラーのタイヤ径方向の外側端(以後、硬質ビードフィラーの外側端ともいう。）をカーカス折返し端よりタイヤ径方向内側に設定し、リムのフランジ部に近づけたことから、硬質ビードフィラーの剪断歪が低減され、また、ビードフィラーとカーカス本体部分との間にゴム層を設けるとともに、該ゴム層を硬質ビードフィラーの外側端と内側端との間に配置したことから、リムからの反力によって硬質ビードフィラー及びカーカス本体部分相互間に生じる剪断歪は、該ゴム層によって吸収、緩和される。さらに、軟質ビードフィラーのタイヤ径方向の外側端(以後、軟質ビードフィラーの外側端ともいう。）を、カーカス折返し端に対してタイヤ径方向外側に配置したことから、荷重負荷時にビード部に加わる力をビードフィラーで確実に分担させることができ、カーカスの折返し端に歪が集中するのをより確実に防止することができ、ビード部の耐久性をより確実に向上させることができる。
【００１１】
したがって、この発明によれば、カーカスの折返し端の剪断歪を低減することができるとともに、硬質ビードフィラー及びカーカス本体部分間に生じる局所的な剪断歪をも緩和することができるので、従来に比べてビード部の耐久性を向上させることができる。
【００１２】
なお、この発明の空気入りタイヤにあっては、ゴム層の厚さを０．４ｍｍ以上、０．８ｍｍ以下とすることが好ましく、これによれば、硬質ビードフィラー及びカーカス本体部分相互間に生じる剪断歪を確実に吸収、緩和することができる。
【００１３】
また、この発明の空気入りタイヤにあっては、ゴム層を構成するゴムの物性を、カーカスのプライコードを被覆するプライゴムと同一とすることが好ましく、これによれば、スチールコードとの接着性を妨げることなく、歪低減に寄与することが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、ビードフィラーを硬度の異なる２種のゴムで構成してなるタイヤにつき、硬質ビードフィラーとカーカスとの間に発生する歪を低減し、ビード部の耐久性を充分に向上させた空気入りタイヤを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明にしたがう実施の形態の空気入りタイヤのタイヤ幅方向断面を示す断面図である。
【図２】図１の空気入りタイヤのビード部を拡大して示す断面図である。
【図３】従来例の空気入りタイヤのビード部を拡大して示す断面図である。
【図４】比較例１の空気入りタイヤのビード部を拡大して示す断面図である。
【図５】この発明にしたがう他の実施形態の空気入りタイヤのビード部を拡大して示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、この発明にしたがう実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。なお、図中、符号Ｒは、空気入りタイヤを組み付ける、上述の正規リムとすることができるリムを示し、符号ＲＦは、リムのフランジ部分を示し、また、リムのフランジ部分は、所定曲率の曲線部を有する。また、図１は、空気入りタイヤを正規リムＲに組み付け、正規内圧を充填しかつ荷重の負荷しない状態（以下、「所定状態」という。）を示している。
【００１８】
この実施形態の空気入りタイヤ（以下、「タイヤ」という。）１は、図１に示すように、それぞれビードコア３が埋設された一対のビード部５と、ビード部５のタイヤ径方向外側に連なる一対のサイドウォール部７と、該一対のサイドウォール部７間を跨るトレッド部９とからなる。タイヤ１の内部には、ビード部５、サイドウォール部７及びトレッド部９に亘ってトロイダルに延び、これらのビード部５、サイドウォール部７及びトレッド部９を補強するとともに端部がビードコア３に係留された、少なくとも１枚（ここでは１枚）のカーカスプライからなるカーカス１１と、トレッド部９のカーカス１１の外周側に配置された少なくとも１層のベルト層からなるベルト１３と、が設けられている。カーカス１１は、ビード部５、サイドウォール部７及びトレッド部９に延びるカーカス本体部分１１ａと、前記ビードコア３の周りでタイヤ幅方向内側から外側に巻き上げられてビード部５内で終端するカーカス折返し部分１１ｂとを有する。ここでは、カーカス１１は、プライコードをプライゴムで被覆してなる１枚のカーカスプライからなるが、複数のカーカスプライを重ね合わせたものでも良い。また、カーカスプライを構成するプライコードは、ここではスチールコード製とすることが好ましい。
【００１９】
さらにこの実施形態のタイヤ１は、カーカス本体部分１１ａとカーカス折返し部分１１ｂとの間に配置されてビード部５を補強するビードフィラー１５を備え、該ビードフィラー１５は、図２に示すように、ビードコア３の上面（タイヤ径方向外側面）付近からタイヤ径方向外側に、カーカス本体部分１１ａに沿いながら先細りに延びる硬質ビードフィラー１５ａと、硬質ビードフィラー１５ａの、タイヤ幅方向外側の側面から、カーカス折返し部分１１ｂに沿いながらタイヤ径方向外側に延びる軟質ビードフィラー１５ｂからなる。硬質ビードフィラー１５ａのゴム硬度は、軟質ビードフィラー１５ｂのゴム硬度よりも高い。硬質ビードフィラー１５ａを構成するゴムは、５０％モジュラスが５．５ＭＰａの±１５％の範囲内とするのがよく、軟質ビードフィラー１５ｂを構成するゴムは、１００％モジュラスが２．０ＭＰａの±２０％の範囲内とするのがよい。
【００２０】
また、このタイヤ１は、カーカス本体部分１１ａとビードフィラーとの間に設けられたゴム層１７を備える。ゴム層１７は、硬質ビードフィラー１５ａのゴム硬度よりも硬度が低く、ゴム層１７のゴム物性を、常温（２５度）における３００％モジュラスが１９．０ＭＰａの±２０％の範囲内とするのがよい。ゴム層１７はそのゴム硬度を、カーカス１１のプライゴムの硬度と等しくするか、あるいはカーカス１１のプライゴムと物性を同じくすることが好ましい。ここで、タイヤ１を、上記所定状態で、リムのフランジ部分が形成する曲線部の曲率中心を点Ｐとし、該点Ｐを通りタイヤ回転軸に平行に仮想的に引いた直線を直線Ａとし、点Ｐからビード部に向けて、直線Ａに対して４５°の角度をもって仮想的に引いた直線を直線Ｂとしたとき、ゴム層１７は、上記所定状態下で、直線Ｂと交差するよう配置されている。より具体的には、直線Ａに対して２０度（図２中では、点Ｐ及びゴム層のタイヤ径方向内側端１７ｂを仮想的に結んだ直線Ｄと直線Ａとのなす角度が４０度）〜８０度（図２中では、点Ｐ及びゴム層のタイヤ径方向外側端１７ａを仮想的に結んだ直線Ｃと直線Ａとのなす角度が７０度）の範囲内に配置することが好ましい。また、ゴム層１７の中心位置が直線Ｂと略一致するよう配置することが好ましい。
【００２１】
なお、図２中、符号１９は、カーカス１１とタイヤ表面との間でカーカス１１に沿って配置されたワイヤーチェーファーであり、ワイヤーチェーファーに代えて有機繊維からなる補強層を設けてもよく、あるいは有機繊維からなる補強層をワイヤーチェーファーの外側に設けてもよい。
【００２２】
このようになるタイヤ１を、リムＲに組み付け、内圧を充填した状態（図１の状態）から、荷重を加えると、サイドウォール部７は、撓み変形し、荷重が大きい場合にはビード部５に倒れ込み変形が生じるが、ビード部５に加わる力は、硬軟２種のゴムからなるビードフィラー１５によって分散されてカーカスの折返し端１１ｃの歪は低減される。このとき、硬質ビードフィラー１５ａの外側端１５ｃをカーカスの折返し端１１ｃよりタイヤ径方向内側に設定したことから、硬質ビードフィラー１５ａの剪断歪が低減され、また、硬質ビードフィラー１５ａとカーカス本体部分１１ａとの間にゴム層１７を設けるとともに、該ゴム層１７を硬質ビードフィラー１５ａのタイヤ径方向の外側端１５ｃと内側端との間に配置したことから、リムＲからの反力によって硬質ビードフィラー１５ａ及びカーカス本体部分１１ａ相互間に生じる剪断歪は、該ゴム層１７によって吸収、緩和される。さらに、軟質ビードフィラー１５ｂのタイヤ径方向の外側端１５ｄを、カーカス折返し端１１ｃに対してタイヤ径方向外側に配置したことから、荷重負荷時にビード部５に加わる力をビードフィラー１５に確実に分担させることができ、カーカスの折返し端１１ｃに歪が集中するのを、ビードフィラー１５を硬軟２種のゴムで構成したことと相まって、より確実に防止することができ、ビード部５の耐久性をより確実に向上させることができる。
【００２３】
この実施形態において、ゴム層１７の厚さを、０．４ｍｍ以上０．８ｍｍ以下とするのが好ましく、これによれば、硬質ビードフィラー１５ａ及びカーカス本体部分１１ａ相互間に生じる剪断歪を確実に吸収、緩和することができる。なお、ゴム層１７の厚さを０．４ｍｍ未満にすることは製造上困難であることに加え、ゴム層１７が薄すぎて充分に剪断歪を吸収、緩和することができず、ゴム層１７の厚さが０．８ｍｍを超えると、走行によりゴムのクリープが発生し、当初設計よりも歪が増大するからである。
【００２４】
また、この実施形態において、ゴム層１７のゴムの物性は、３００％モジュラスが１９．０ＭＰａの±２０％の範囲内とするのが好ましく、特にプライコードを被覆するプライゴムの物性と等しくすることが好ましい。これによれば、前述のように、スチールコードとの接着に阻害を与えず、かつ、硬質ビードフィラーとの間に剛性段差が生じるのを防ぐことができる。
【００２５】
さらに、上記構造を有するタイヤ１では、リムＲからの反力は、点Ｐからみて直線Ａに対して４５度付近に集中して負荷されるところ、この実施形態では、ゴム層１７を、所定状態下で直線Ｂと交差するよう配置したことから、硬質ビードフィラー１５ａ及びカーカス本体部分１１ａ相互間に生じる剪断歪を確実に吸収、緩和することができる。
【００２６】
以上、図示例に基づき説明したが、この発明は上述の例に限定されるものでなく、特許請求の範囲の記載範囲内で適宜変更することができる。例えば、硬質ビードフィラー１５ａの先端形状は先細りでなく、図５に示すように丸みを帯びた形状でも良い。
【実施例】
【００２７】
次にこの発明に従うタイヤを試作し、性能評価を行ったので以下で説明する。従来例、比較例、および実施例のタイヤはいずれも、タイヤサイズがＴＢＲ  Ｅ１３．５０／８５Ｒ１６、使用リムは１６×９．５０Ｖである。
【００２８】
また、従来例、比較例、および実施例のカーカス折返し端の位置は、タイヤのタイヤ径方向最内端から測ってタイヤ最大高さの２５％の位置にある。
【００２９】
実施例および比較例に使用したゴム層は、タイヤの左右両側のビード部にそれぞれ配置されるとともにカーカスと硬質ビードフィラーとの間で、タイヤ全周に亘って延びる。物性は常温（２５度）下で３００％モジュラスが１９．０ＭＰａ、厚さは表１に示す通りである。なお、比較例２のタイヤは図示を省略しているが、その構造は、実施例１、２と同様であるものの、ゴム層の厚さが実施例１、２のタイヤより厚い点で異なる。
【００３０】
上記各供試タイヤをリムに組付け、新交通（地下鉄、モノレール）用タイヤの荷重６０００ｋｇｆ、内圧１０ｋｇ／ｃｍ２を適用し、速度：６０ｋｍ／ｈの条件下で、室内回転ドラムを用いてビード部に故障が発生するまでに走行した距離を調べ、評価した。ここで対象とするビード部の故障とはカーカスプライの端部におけるセパレーション故障である。評価結果を表１に示し、表１中の耐久試験結果は比較例１のタイヤの走行距離を１００とし、他のタイヤを指数により表示している。数値が大きいほどタイヤの耐久性が良いことを示している。
【００３１】
表１における「カーカス折返し端に対する硬質ビードフィラーの径方向外側端位置」とは、カーカス折返し端と硬質ビードフィラーの外側端との位置関係を示しており、「外」とはカーカス折返し端よりも硬質ビードフィラーの外側端がタイヤ径方向外側にあることを示し、「内」とはカーカス折返し端よりも硬質ビードフィラーの外側端がタイヤ径方向内側にあることを示す。
【００３２】
【表１】
0005746511.tif 000002
【００３３】
表１の試験結果から、硬質ビードフィラーの径方向外側端をカーカス折返し端よりも低く設定し、所定の位置にゴム層を配設した実施例１、２のタイヤはともに、ビード部の耐久性が向上していることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
かくして、この発明により、ビード部におけるセパレーション故障を防止し、充分な耐久性を備えた空気入りタイヤを提供することが可能となった。
【符号の説明】
【００３５】
１  空気入りタイヤ
３  ビードコア
５  ビード部
７  サイドウォール部
９  トレッド部
１１  カーカス
１１ａ  カーカス本体部分
１１ｂ  カーカス折返し部分
１１ｃ  カーカス折返し端
１３  ベルト
１５  ビードフィラー
１５ａ  硬質ビードフィラー
１５ｂ  軟質ビードフィラー
１７  ゴム層
１９  ワイヤーチェーファー
Ｒ  リム
ＲＦ  リムフランジ
【図１】
0005746511.tif 000003
【図２】
0005746511.tif 000004
【図３】
0005746511.tif 000005
【図４】
0005746511.tif 000006
【図５】
0005746511.tif 000007