(57)【要約】【課題】少なくとも２層のスチールコードカーカス層を設ける構成にしても、ビード部周りの剥離故障を抑制可能にした建設車両用空気入りラジアルタイヤを提供することにある。【解決手段】少なくとも２層のスチールコードからなるカーカス層５ａ，５ｂを層間で互いに交差するように配置し、各カーカス層５ａ，５ｂの端部をそれぞれカーカス層毎に独立に設けたビードコア７ａ，７ｂの周りにタイヤ内側から外側へ折り返すように係止した建設車両用空気入りラジアルタイヤである。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２層のスチールコードからなるカーカス層を層間で互いに交差するように配置し、各カーカス層の端部をそれぞれカーカス層毎に独立に設けたビードコアの周りにタイヤ内側から外側へ折り返すように係止した建設車両用空気入りラジアルタイヤ。
【請求項２】
前記外側カーカス層折り返し部端末のビード部内径からの高さｈ２  を、カーカスライン最大幅位置のビード部内径からの高さＨの０．７〜１．２倍にし、前記内側カーカス層折り返し部端末のビード部内径からの高さｈ１  を、ビード部のリムフランジ接触開始点ｂから前記外側カーカス層折り返し部端末の高さｈ２  までの中間に配置し、かつ該内側カーカス層の折り返し部端末を該内側カーカス層本体と前記外側カーカス層本体との層間距離中央に配置した請求項１に記載の建設車両用空気入りラジアルタイヤ。
【請求項３】
前記内側カーカス層折り返し部と前記外側ーカス層本体との層間距離を、カーカスライン最大幅位置からビード部側に向けて漸増するようにした請求項１又は２に記載の建設車両用空気入りラジアルタイヤ。
【請求項４】
ビード部のリムフランジ接触開始点ｂに引いた法線Ｆｂ  が、前記内側カーカス層折り返し部と外側ーカス層本体とに交差する交点間距離ｔｆ  を前記スチールコード径ｄの４．５〜１５倍にした請求項３に記載の建設車両用空気入りラジアルタイヤ。
【請求項５】
前記内側カーカス層折り返し部と前記外側ーカス層本体との層間距離が最大になる層間距離ｔｃ  を、前記法線Ｆｂ  が前記外側ーカス層本体とその折り返し部とに交差する交点間距離ｔｂ  の１．２〜１．８倍にした請求項３または４に記載の建設車両用空気入りラジアルタイヤ。
【請求項６】
前記内側カーカス層を係止するビードコアの破断強力を前記外側カーカス層を係止するビードコアの破断強力の１．３〜１．７倍にした請求項１〜５のいずれかに記載の建設車両用空気入りラジアルタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は建設車両用空気入りラジアルタイヤに関し、さらに詳しくは、少なくとも２層のスチールコードカーカス層を設けた場合のビード部周り故障を抑制するようにした建設車両用空気入りラジアルタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の建設車両用空気入りラジアルタイヤのカーカス層は、破断強度が非常に大きい特別のスチールコードを使用した単一層として構成されている。しかし、カーカス層に使用されるスチールコードが超高強度に加工された専用特殊品であり、しかも、建設車両用空気入りラジアルタイヤの生産量はトラック・バス等の一般重荷重用タイヤに比べて少ないため、材料コストが非常に高くなるという問題があった。
【０００３】
本発明者らは、かかる材料コストの問題を解決する対策として、上記高コストのスチールコードをトラック・バス用タイヤに使用されている汎用のスチールコードに置き換えて、カーカス層を少なくとも２層構造にすれば、従来の超高強度スチールコードを使用したカーカス層に匹敵する強力が得られることに着目し、これを実用化する検討を行った。しかし、特許文献１に開示されるような従来のタイヤ構造のままカーカス層を単に複数層に置き換えただけでは、ビード部周りに剥離故障が発生し、実用化が難しいことがわかった。
【０００４】
上記原因について本発明者らが検討した結果によれば、図３に示すように、ビード部の構造として、単に同じビードコア３７に２層のスチールコードカーカス層３５ａ，３５ｂの端部を折り返しただけであると、スチールコードから構成されたカーカス層の剛性が大きいため、ビード部３３が大きく曲げ変形したときカーカス層３５ａ，３５ｂの界面に大きな剪断力を発生し、また、リムフランジ３４に支えられているカーカス層３５ａ，３５ｂの折り返し部の界面に、タイヤ内圧とリムフランジ反力とに挟圧により大きな圧縮力が作用し、これら剪断力や圧縮力がカーカス層の界面を剥離するということであった。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−２９４１０８号公報（要約、図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、少なくとも２層のスチールコードカーカス層を設ける構造であっても、ビード部周りの剥離故障を抑制可能にした建設車両用空気入りラジアルタイヤを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の建設車両用空気入りラジアルタイヤは、少なくとも２層のスチールコードからなるカーカス層を層間で互いに交差するように配置し、各カーカス層の端部をそれぞれカーカス層毎に独立に設けたビードコアの周りにタイヤ内側から外側へ折り返すように係止したことを特徴とするものである。
【０００８】
このようにスチールコードカーカス層を少なくとも２層設ける構造にしたため、スチールコードとして超高強力の材料を使用する必要がなくなり、汎用のスチールコードが使用可能になる。しかも、少なくとも２層のスチールコードカーカス層を層間で互いに交差させ、かつ各カーカス層の端部をカーカス層毎に独立に設けたビードコアの周りにそれぞれ折り返すようにしたため、ビード部周りにおけるカーカス層相互の層間距離を適度に離間させて層間の剪断応力や圧縮応力を分散緩和させるため、剥離故障を抑制することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施形態を参照して説明する。
【００１０】
図１は、本発明の実施形態からなる建設車両用空気入りラジアルタイヤの半断面を示し、また図２は同タイヤのサイドウォール部からビード部の拡大断面を示す。
【００１１】
図において、１はクラウン部、２はサイドウォール部、３はビード部である。また、４はこのタイヤを装着したリムのリムフランジである。タイヤ内部にはスチールコードで構成されたカーカス層５ａ，５ｂが内外２層設けられ、クラウン部１から左右両側のサイドウォール部２，２を経てビード部３，３に至っている。内外２層のカーカス層５ａ，５ｂは、層間で互いにスチールコードが交差し、かつタイヤ周方向に対するコード角度が７３度以上９０度未満であり、さらに好ましくは７５〜８５度になっている。このようにカーカス層５ａ，５ｂを交差配置することでクラウン部の周方向曲げ剛性を低下させ、エンベロープ特性を向上するようにしている。
【００１２】
左右のビード部３，３には、それぞれ２本ずつのビードコア７ａ，７ｂが各カーカス層に対応して設けられている。これらビードコア７ａ，７ｂの周りに、それぞれカーカス層５ａ，５ｂの端部がタイヤ内側から外側に折り返され、その内側にビードフィラー８ａ，８ｂを包み込んでいる。このようにカーカス層５ａ，５ｂの端部が個別に折り返された構成において、内側カーカス層５ａの折り返し部５ａｅと外側カーカス層５ｂ本体との間の層間距離は、カーカスライン最大幅位置からビード部３に向けて漸増するようになっている。また、内側カーカス層５ａの折り返し部５ａｅは、少なくともその端部側の部分が内側カーカス層５ａ本体と外側カーカス層５ｂ本体との層間幅の中央に配置されている。
【００１３】
ビードコア７ａ，７ｂは、その周方向に対する総強力が互いに同じであってよいが、好ましくは内側のビードコア７ａの総強力の方が外側のビードコア７ｂの総強力よりも大きくなっているのがよい。このような関係にすることによりビード部３のリム嵌合性が向上する。カーカス層５ａ，５ｂの外周には複数層のスチールコードベルト層９が配置され、またカーカス層５ａ，５ｂの内側にはインナーライナー層６が全内面を覆うように設けられている。ベルト層９のコード角はタイヤ周方向に対して２０〜４０度の範囲であり、かつ層間で互いに交差している。
【００１４】
上記のように本発明の建設車両用空気入りラジアルタイヤは、スチールコードカーカス層が少なくとも２層設けられ、かつ層間でスチールコード（カーカスコード）互いに交差している。２層以上のカーカス層を設けているため、カーカスコードとして超高強力の特殊なスチールコードを使用することなく、一般のトラック・バス用タイヤの汎用のスチールコードにより建設車両用として十分な強力を備えることができる。カーカス層は２層以上にするが、好ましくはタイヤ重量の軽量化や材料コストの低減化の観点から２層であることがよい。
【００１５】
建設車両用空気入りラジアルタイヤでは、負荷によりカーカスライン最大幅位置からビード部のリムクッション領域に繰り返し撓み変形が加えられ、ビード部３のリムフランジ接触点ｂを支点にした屈曲変形が与えられる。そのため、このビード部領域におけるカーカス層間の剪断力は非常に大きくなる。さらに、このビード部領域には、タイヤ内圧力とリムフランジからの反力に挟圧されることによりタイヤ厚み方向に圧縮力が加わる。
【００１６】
しかし、本発明のタイヤでは、２層以上設けたスチールコードカーカス層の端部を、それぞれカーカス層毎に独立に設けたビードコアの回りにタイヤ内側から外側へ折り返しているため、カーカス層相互の層間距離を適度に離間させ、上記のようにカーカス層の層間に作用する剪断応力や圧縮応力を分散緩和させることができ、カーカス層の剥離故障を抑制することができる。
【００１７】
さらに、外側カーカス層５ｂの折り返し部５ｂｅ端末のリム径Ｓからの高さｈ２  を、カーカスライン最大幅位置のリム径Ｓからの高さＨに対して０．７〜１．２倍にし、かつ、内側カーカス層５ａの折り返し部５ａｅ端末のリム径Ｓからの高さｈ１  を、ビード部３のリムフランジ４に対する接触開始点ｂから上記外側カーカス層５ｂの折り返し部５ｂｅ端末の高さｈ２  までの中間に位置させることが望ましい（図１参照）。
【００１８】
外側カーカス層５ｂの折り返し部５ｂｅ端末の高さｈ２  が、カーカスライン最大幅位置の高さＨの０．７倍より低いと、負荷状態で撓み曲げ変形したとき折り返し部５ｂｅ端末に過大な応力が作用し、端末からセパレーションを起こしやすくなる。また１．２倍よりも高くなると、外側カーカス層５ｂの本体側と折り返し部５ｂｅとの間に繰り返し剪断歪みが生じ、プライセパレーションにつながるという問題がある。
【００１９】
内側カーカス層５ａの折り返し部５ａｅについては、図２に示すように、少なくともビード部３のリムフランジ４に対する接触開始点ｂに引いた法線Ｆｂ  が折り返し部５ａｅに交差する点ａから折り返し部５ａｅの端末までの部分を、内側カーカス層５ａ本体と外側カーカス層５ｂ本体との層間距離中央に位置するように配置するとよい。内側カーカス層５ａ本体と外側カーカス層５ｂ本体との層間距離の中央域は、ビード部３が曲げ変形したときタイヤ内側の引張り応力と外側の圧縮応力との中立域（応力の中立線）になるので、内側カーカス層５ａの折り返し部５ａｅの界面に掛かる剪断歪を最小化することができ、剥離故障を一層有利に抑制することができる。
【００２０】
また、内側カーカス層５ａの折り返し部５ａｅと外側ーカス層５ｂ本体との層間距離は、図２に示すように、カーカスライン最大幅の位置からビード部３側に向けて漸増させることが好ましい。このように層間距離をカーカスライン最大幅位置からビード部に向けて漸増させることにより、上述したカーカス層間の剪断力を緩和することができる。さらに好ましくは、内側カーカス層５ａの折り返し部５ａｅにおける上記交点ａからビードコア７ａ側の領域を、リムフランジ４の輪郭に対応して湾曲させるとよい。また、上記のように内側カーカス層５ａの折り返し部５ａｅと外側ーカス層５ｂ本体との層間距離をビード部側に向け漸増させるとき、その最大幅ｔｃ  を次の領域に設定するとよい。
【００２１】
すなわち、リムフランジ４の曲率半径Ｒの中心Ｏを通るタイヤ軸に平行な平行線Ｆｒ  がビード部３の外側面に交差する交点をｄとし、上記交点ａとの交点間距離ａｄの中央を上記中心Ｏから延長する線分Ｆｃ  が交差する交点をｅとすると、この交点ｅから点Ｏを中心とする線分Ｆｃ  を基準に±３°の範囲の領域に、上記最大の層間距離ｔｃ  を形成するとよい。また、この最大の層間距離ｔｃ  としては、法線Ｆｂ  が外側カーカス層５ｂ本体とその折り返し部５ｂｅとに交差する交点間の層間距離をｔｂ  とするとき、この層間距離ｔｂ  の１．２〜１．８倍の大きさにすることが好ましい（ｔｃ  ／ｔｂ  ＝１．２〜１．８）。
【００２２】
最大の層間距離ｔｃ  が層間距離ｔｂ  の１．２倍未満であると、内側カーカス層５ａの折り返し部５ａｅの交点ｅ付近から界面セパレーションが発生しやすくなる。また、１．８倍よりも大きくなっても、界面セパレーションの制御効果はそれ以上発揮せず、むしろ蓄熱による故障といあ問題が生ずるので好ましくない。
【００２３】
ビード部３のリムフランジ４に対する接触開始点ｂに引いた法線Ｆｂ  が、外側ーカス層５ｂ本体と内側カーカス層５ａの折り返し部５ａｅとに交差する領域では、その交点間距離ｔｆ  をスチールコード径ｄ（カーカスコード径ｄ）の４．５〜１５倍にするとよく、この厚さを保持することによりタイヤ内圧力とリムフランジ反力とによる圧縮力の緩和に有効である。交点間距離ｔｆ  がカーカスコード径ｄの４．５倍より小さくては圧縮力の緩和効果は少なく、また１５倍よりも大ききても、それ以上の効果は変わらず、むしろ熱による問題が新たに発生する。
【００２４】
また、本発明において、内側カーカス層５ａを係止するビードコア７ａの周方向の破断強力（総強力）は、外側カーカス層５ｂを係止するビードコア７ｂの破断強力（総強力）の１．３〜１．７倍にすることが好ましい。このように内側に配置したビードコア７ａの破断強力を、外側のビードコア７ｂの破断強力よりも大きく設定することにより、円環状体と見做したときのねじり剛性を強固にするため、負荷撓み時におけるビード部３のリム嵌合性を安定化することができる。内側のビードコア７ａの破断強力が、外側のビードコア７ｂの破断強力の１．３倍未満では、このような効果は少ない。また１．７倍を超えても効果は変わらず、むしろビード部剛性が大きくなったことによりリム組作業性が困難になる。
【００２５】
【実施例】
下記の構成を互いに共通の同一構造として有するが、ビードコアの数（タイヤ構造）、外側カーカス層の高さｈ２  のカーカスライン最大幅高さＨに対する比、内側カーカス層の折り返し部の高さｈ１  の位置、および層間距離ｔｆ  ，ｔｂ  ，ｔｃ  を表１のように異ならせた何種類の建設車両用空気入りラジアルタイヤ（実施例１，２、比較例１）を製作した。
【００２６】
（共通構成）
タイヤサイズ：  １８００Ｒ３５（第１種建設車両用タイヤ）
ベルト層：  層間でコードが互いに交差する下記４層のスチールコードベルトで構成（コード角度、打込数はクラウン部におけるものを示す。）
１番ベルト（コード構造；３＋９＋１５×０．２１５＋０．１５
コード角度；２７度、  打込数；２３本／５０ｍｍ）
２番ベルト（コード構造；３＋９＋１５×０．２１５＋０．１５
コード角度；２６度、  打込数；２３本／５０ｍｍ）
３番ベルト（コード構造；３＋９＋１５×０．２１５＋０．１５
コード角度；２３度、  打込数；２３本／５０ｍｍ）
４番ベルト（コード構造；３×６×０．２３ＨＥ
コード角度；２３度、  打込数；２１本／５０ｍｍ）
カーカス層：  コード構造；３＋９＋１５×０．２１５＋０．１５のスチールコード（ラッピングワイヤを除いた部分の径ｄ＝１．２６ｍｍ）をタイヤ周方向に対して７８°に配置し、層間で互いに交差する内外２層５ａ，５ｂで構成されている。  打込数はクラウン部で１３．５本／５０ｍｍ。
【００２７】
上記３種類のタイヤについて、それぞれ下記の試験方法によるビード部耐久性を評価したところ、表１の結果が得られた。
【００２８】
ビード部耐久性試験を終了後に、各タイヤについて切断して内部調査をしたところ、実施例１のタイヤは、１２００時間の試験時間を経ても異常がないため打ち切りにしたが、内部も層間剥離などの異常は全く認められなかった。
【００２９】
実施例２のタイヤは、１２００時間の試験時間を経て、外観では異常が観察されなかったが、内部切断すると内側カーカス層の折り返し部のリムフランジに対する接触開始点に対応する箇所に剥離故障が認められた。
【００３０】
また、比較例１のタイヤは、５２４時間経過したところでタイヤから空気漏れが激しくなったので試験を中断し、タイヤ内面を観察したところ、リムフランジ接触位置に対応するインナーライナー部にスリチールコードが突き破って露出しているのが観察され、空気漏れの原因になっていた。さらに内部切断すると、ライナークラック位置のカーカス層３５ａと３５ｂのスチールコードが互いに擦れ合って、コード破断を起こしていた。
【００３１】
〔ビード部耐久性試験〕
試験タイヤをリムに装着し、ＪＡＴＭＡの規定最大空気圧７００ｋＰａに対して５００ｋＰａを充填して撓み易くし、かつ最大負荷能力１０７ｋＮに対して１２８ｋＮ（最大負荷能力の１２０％）を負荷し、速度１５ｋｍ／ｈで回転ドラム試験を実施し、ビード部に故障を発生するまでの走行時間を測定した。
【００３２】
【表１】
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【００３３】
【発明の効果】
上述したように本発明の建設車両用空気入りラジアルタイヤによれば、スチールコードカーカス層を少なくとも２層設ける構造にしたため、スチールコードとして超高強力の材料を使用する必要がなくなり、汎用のスチールコードが使用可能になる。しかも、少なくとも２層のスチールコードカーカス層を層間で互いに交差させ、かつ各カーカス層の端部をカーカス層毎に独立に設けたビードコアの周りにそれぞれ折り返すようにしたため、ビード部周りにおけるカーカス層相互の層間距離を適度に離間させて層間の剪断応力や圧縮応力を分散緩和させるため、剥離故障を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態からなる建設車両用空気入りラジアルタイヤの子午線方向半断面図である。
【図２】図１のタイヤのサイドウォール部／ビード部の拡大断面図である。
【図３】従来の建設車両用空気入りラジアルタイヤのビード部の断面図である。
【符号の説明】
１  クラウン部
２  サイドウォール部
３  ビード部
５ａ  （内側の）カーカス層
５ｂ  （外側の）カーカス層
５ａｅ  （内側カーカス層の）折り返し部
５ｂｅ  （外側カーカス層の）折り返し部
７ａ  （内側の）ビードコア
７ｂ  （外側の）ビードコア
９  ベルト層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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