(57)【要約】【課題】改善された耐久性を有するタイヤを提供する。【解決手段】空気入りラジアルタイヤは、少なくとも１つのカーカス補強プライ１２と、一対の互いに向かい合うビード部１４と、を有し、各ビード部はビードコア２２とビードエイペックス２４とを有し、少なくとも１つのカーカス補強プライはカーカス主要部１８と２つのカーカス折返し部２０とを有し、各カーカス折返し部はカーカス主要部の各端部から延び、末端部３０を有している。ビード部は各々、タイヤ赤道面ＥＰから垂直に測定された、カーカス主要部とカーカス折返し部との間の最小距離ＤMINを有し、最小距離ＤMINは、タイヤ赤道面ＥＰから垂直に測定された最大ビードコア幅ＷBの５０％以上の値を有し、カーカス折返し部の径方向端部２８は、各ビード部において、最小距離ＤMINの部分よりも径方向外側に、カーカス主要部から離反する角度で延びている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのカーカス補強プライと、一対の互いに向かい合うビード部と、を有し、各ビード部はビードコアとビードエイペックスとを有し、前記少なくとも１つのカーカス補強プライはカーカス主要部と２つのカーカス折返し部とを有し、各カーカス折返し部は前記カーカス主要部の各端部から延び、末端部を有し、前記カーカス主要部は互いに向かい合う前記ビードコアの間を延び、前記カーカス折返し部は前記ビードコアおよび前記ビードエイペックスの一部よりもタイヤの軸線方向外側に配置され、
前記ビード部は各々、タイヤ赤道面ＥＰから垂直に測定された、前記カーカス主要部と前記カーカス折返し部との間の最小距離ＤMINを有し、該最小距離ＤMINは、該タイヤ赤道面ＥＰから垂直に測定された最大ビードコア幅ＷBの５０％以上の値を有し、
前記カーカス折返し部の径方向端部は、各ビード部において、前記最小距離ＤMINの部分よりも径方向外側に、前記カーカス主要部から離反する角度で延びている空気入りラジアルタイヤ。
【請求項２】
前記カーカス折返し部の前記径方向端部の前記カーカス主要部からの離反は、前記カーカス折返し部の前記径方向端部が前記タイヤ赤道面ＥＰとなす角度σと、主に前記カーカス主要部が該赤道面ＥＰとなす角度αとの差であり、角度差（σ−α）は少なくとも１０°である、請求項１に記載のタイヤ。
【請求項３】
前記カーカス折返し部の前記径方向端部は、前記タイヤ赤道面ＥＰに対して１５°〜７５°の範囲の角度σをなして延びている、請求項１記載のタイヤ。
【請求項４】
前記少なくとも１つのカーカス補強プライは断面直径を有する補強コードを備え、前記カーカス折返し部の前記径方向端部は、該補強コードの該断面直径の３倍〜２０倍の範囲の長さを有している、請求項１に記載のタイヤ。
【請求項５】
前記カーカス折返し部の離反する方向を向いた前記径方向端部は、該カーカス折返し部の径方向内側部分との間で鈍角を形成している、請求項１に記載のタイヤ。
【請求項６】
前記カーカス折返し部の離反する方向を向いた前記径方向端部は、該カーカス折返し部の径方向内側部分から離れる向きに湾曲し、該カーカス折返し部の軸線方向外側に半径を形成している、請求項１に記載のタイヤ。
【請求項７】
前記タイヤの前記ビード部のプライ補強層のみが前記カーカス補強プライである、請求項１に記載のタイヤ。
【請求項８】
各ビード部に少なくとも１つのコード補強チェーファー層をさらに備え、前記ビードコアよりも軸線方向外側に配置された該コード補強チェーファー層の末端部は、前記少なくとも１つのカーカス補強プライの前記末端部よりも径方向内側に位置している、請求項１に記載のタイヤ。
【請求項９】
前記カーカス補強プライは２つ設けられ、内側の前記カーカス補強プライは、外側の前記カーカス補強プライの前記末端部よりも径方向内側に前記末端部を有し、いずれの前記カーカス折返し部の前記径方向端部も、両方の前記カーカス補強プライの前記カーカス主要部から離反する方向を向いている、請求項１に記載のタイヤ。
【請求項１０】
前記カーカス補強プライは２つ以上設けられ、最も外側の前記カーカス補強プライの前記径方向端部は離反する方向を向き、他の前記カーカス補強プライの前記末端部は、前記最小距離ＤMINの部分よりも径方向内側に配置されている、請求項１に記載のタイヤ。
【請求項１１】
前記最小距離ＤMINは前記最大ビードコア幅ＷBの７５％以上である、請求項１に記載のタイヤ。
【請求項１２】
前記カーカス折返し部の前記径方向端部は、前記タイヤ赤道面ＥＰに対して３０°〜７５°の範囲の角度σをなして延びている、請求項１に記載のタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気入りタイヤに関する。より具体的には、本発明は、カーカス補強プライの折返し部の構成によって耐久性を向上させるようにタイヤのビードが構成された空気入りラジアルタイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
ビード領域の耐久性はタイヤ産業における関心事の一つである。従来のタイヤビード部１００が図７に示されている。従来カーカス補強プライの主要部１０４と考えられている部分が、タイヤリムに向かって径方向内側に延び、不伸性のビードコア１０６の周りで曲げられてカーカスプライ折返し部１０８を形成している。カーカスプライの折返し部１０８は、ビードコア１０６の軸線方向最外点に接しかつタイヤ赤道面に平行な径方向ラインに対して一つの角度μをなして延びている。
【０００３】
ラジアルカーカスの構成および性質のために、タイヤが膨張させられると、カーカスの主要部１０４は張力を受け、径方向上向きに引っ張られ、カーカス折返し部１０８は径方向内側に引っ張られる。膨張後のタイヤの作動時にタイヤがたわむと、カーカスプライは曲げ力を受け、カーカス主要部１０４が径方向内側に動き、一方、カーカス折返し部１０８は径方向外側および軸線方向外側に動く。張力とたわみの両方を受けると、カーカス主要部１０４およびカーカス折返し部１０８を囲んでいるゴムは、ゴムとプライの補強コードとの付着のために同様に動かされ、ゴムが応力を受ける。カーカスプライおよび周囲のゴムが動くと、タイヤビード部のゴムに亀裂が生じ、タイヤの耐久性が低下する可能性がある。
【０００４】
ビード部の耐久性を向上させる他の試みがなされている。特許文献１は、ビード部のカーカスプライの外側に複数のコード補強チェーファー層を有する空気入りタイヤを開示している。カーカスプライ折返し部の軸線方向外側において、チャーファー層の末端部はすべて同じ高さであるか、またはカーカスプライ折返し部の末端部より径方向外側に位置している。軸線方向外側のチェーファープライはカーカスプライの末端部よりも概ね径方向外側に位置するため、ビード部が作動時にひずみを受けると、チェーファープライの端部がより大きな荷重を受け、そこで亀裂が生じて、ビードの耐久性が低下する恐れがある。特許文献１は、耐久性を向上させるために、様々な実施形態において、カーカス折返し部を一つの角度に維持しながらチェーファープライの端部を曲げることを示している。この解決策は、チェーファープライがカーカスプライよりも径方向上方で終端するときのみ有効であり、チェーファーの無いタイヤ、またはチェーファープライがカーカスプライ折返し部よりも径方向内側で終端するタイヤにとっては解決策とはならない。
【特許文献１】米国特許第６２６０５９７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１によって提案された解決策は、カーカスプライとコードで補強されたチェーファープライとが張力およびたわみの下で別々に動くタイヤに対しては当業者に評価されないであろう。カーカスプライは径方向の角度に傾けられ、ビードからビードへ延びており、したがって、作動中の膨張したタイヤの張力荷重および曲げ力を完全に受ける。一方、チェーファープライは斜め角度に傾けられ、ビード領域にのみ存在し、作動中の膨張したタイヤの張力およびたわみを完全には受けない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、改善された耐久性を有するタイヤに関する。少なくとも１つのカーカス補強プライと、一対の互いに向かい合うビード部と、を有する空気入りタイヤが開示される。各ビード部はビードコアとビードエイペックスとを有し、カーカス補強プライはカーカス主要部と２つのカーカス折返し部とを有し、各カーカス折返し部はカーカス主要部の各端部から延び、末端部を有している。各ビード部は、タイヤ赤道面ＥＰから垂直に測定された、カーカス主要部とカーカス折返し部との間の最小距離ＤMINを有している。最小距離ＤMINは、赤道面ＥＰから垂直に測定された最大ビードコア幅ＷBの５０％以上の値を有している。さらに、カーカス折返し部の径方向端部は、各ビード部において、最小距離ＤMINの部分よりも径方向外側に、カーカス主要部から離反する角度で延びている。
【０００７】
本発明の他の態様では、カーカス折返し部の径方向端部のカーカス主要部からの離反は、カーカス折返し部の径方向端部がタイヤ赤道面ＥＰとなす角度σと、主にカーカス主要部が赤道面ＥＰとなす角度αとの差であり、角度差（σ−α）は少なくとも１０°であり、好ましくは２０°より大きい。
【０００８】
本発明の他の態様では、カーカス折返し部の径方向端部は、タイヤ赤道面ＥＰに対して角度σをなして延びている。この延びる角度は１５°〜７５°、好ましくは３０°〜６０°の範囲である。
【０００９】
本発明の他の態様では、カーカス折返し部の、末端部を含む離反する方向を向いた径方向端部は、カーカスプライのコードの平均コード直径の３倍〜２０倍の範囲の長さを有している。
【００１０】
本発明の他の態様では、カーカス折返し部の離反する方向を向いた径方向端部は、カーカス折返し部の径方向内側部分との間で鈍角を形成している。
【００１１】
本発明の他の態様では、カーカス折返し部の離反する方向を向いた径方向端部は、カーカス折返し部の径方向内側部分から離れる向きに湾曲している。本発明のこの実施形態では、カーカス折返し部によってカーカス折返し部の軸線方向外側に半径が形成される。
【００１２】
本発明の他の態様では、タイヤのビード部のプライ補強層のみがカーカス補強プライである。このようなタイヤは、タイヤのビード部のカーカス補強プライの周りに巻きつけられるように配置された、コードで補強されたチェーファー層を有していない。異なる実施態様では、タイヤがコードで補強されたチェーファー層を各ビード部に有する場合、ビードコアよりも軸線方向外側に配置されたコード補強チェーファー層の末端部は、少なくとも１つのカーカス補強プライの末端部よりも径方向内側に位置している。
【００１３】
本発明の他の態様では、タイヤは２つのカーカス補強プライを有している。このような二重プライタイヤでは、内側プライと外側プライをタイヤ赤道面の位置で互いに対して定義したときに、内側のカーカス補強プライは、外側のカーカス補強プライの末端部よりも径方向内側に末端部を有している。いずれのカーカス折返し部の径方向端部も、両方のカーカス補強プライのカーカス主要部から離反する方向を向いている。または、内側プライは、離反する方向を向いていない場合、最小距離ＤMINの部分よりも径方向内側の位置で終端する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によればビード領域の耐久性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明を例示によって、図面を参照して説明する。
【００１６】
以下の説明は、本発明を実施する上で現在考えられる最良の形態についてのものである。この説明は、本発明の一般的な原理を示すためのものであり、限定的な意味にとらえられるべきではない。図面に示されている参照番号は、明細書内で参照されている番号と同じである。本出願では、図示される様々な実施形態の各々で、同様の構成部材に対して同じ参照番号を用いている。各構成は基本的に同じ構成部材を用いており、位置または数量が異なっている。それによって本発明の概念を実施できる他の構成が得られる。
【００１７】
本発明による空気入りタイヤが図１，２に示されている。空気入りタイヤは、カーカスと、カーカスより径方向外側に設けられたベルト構造８と、ベルト構造８より径方向外側に設けられたトレッド１０と、を有している。ベルト構造８は、従来空気入りタイヤに使用されている任意の種類のものでよく、一般的には、斜めに傾けられたコードを備えた少なくとも２つの補強プライを含んでいるだろうが、零度コードのプライを含んでいてもよい。タイヤの実際のベルト構造は、タイヤの企図されている最終用途によって決定される。同様に、トレッドの厳密な構成は、タイヤの企図されている最終用途によって決定される。
【００１８】
カーカスは、少なくとも１つのカーカス補強プライ１２と、一対の互いに向かい合うビード部１４と、一対の互いに向かい合うサイドウォール１６と、を有している。プライ１２は、互いに向かい合うサイドウォール１６を通って延びるカーカス主要部１８と、ビード部１４で始まる２つのカーカス折返し部２０と、を有している。カーカス補強プライ１２の各カーカス折返し部２０は、カーカス補強プライ１２のカーカス主要部１８から延び、ビード部１４のビードコア２２およびビードエイペックス２４の周りに巻きつけられており、したがって、各ビード部１４の少なくともビードコア２２とビードエイペックス２４の下部とを取り囲んでいる。カーカス折返し部２０は、タイヤビードの基準線ＢＬから距離ＨTの位置で終端しており、距離ＨTは、断面高さＳＨの少なくとも２０％である。タイヤビードの基準線ＢＬは、ビード部の径方向に延びる外側部分とタイヤのビードベースとの交点からタイヤの赤道面ＥＰに垂直に引いた想像線である。
【００１９】
ビード部１４のカーカスプライ１２の外側に、コードで補強された、チェーファー２６と呼ばれるプライが位置している。チェーファー２６は、カーカスプライ１２と同様にビードコア２２の周りで折り返されて、ビードコア２２の軸線方向内側から軸線方向外側まで延びている。チェーファーの軸線方向外側の端部は、カーカスプライ１２よりも径方向内側の位置で終端している。チェーファー２６をタイヤ構成から省略し、ビードコア２２の周りに巻きつく補強コードプライのみをカーカスプライ１２としてもよい。
【００２０】
カーカス主要部１８と折返し部２０の両方に作用するせん断力の効果を低減させるために、赤道面ＥＰから垂直に測定されたカーカス主要部１８とカーカス折返し部２０との間の最小距離ＤMINは、赤道面ＥＰから垂直に測定された最大ビードコア幅ＷBの５０％以上、好ましくは７５％以上である。この間隔を維持するため、カーカス折返し部２０はまた、ビードコア２２の軸線方向最外点に接しかつタイヤ赤道面ＥＰに平行な径方向ラインＢＴよりも軸線方向内側を通らないことが好ましい。
【００２１】
本発明によれば、カーカスプライ末端部３０を含むカーカス折返し部２０の径方向端部２８は、最小距離ＤMINの部分よりも径方向外側に、カーカス折返し部２０に軸線方向に隣接するカーカス主要部１８から離反する角度、あるいは遠ざかる角度で延びている。部分２８はタイヤの赤道面ＥＰに対して角度σをなして延び、隣接するカーカス主要部は赤道面ＥＰに対して角度αをなして延びている。角度σは１５°〜７５°、好ましくは３０°〜７５°、最も好ましくは３０°〜６０°の範囲であり、径方向端部２８とカーカス主要部との角度差（σ−α）は、少なくとも１０°、好ましくは２０°以上である。図２のビード部では、カーカス折返し部２０の径方向端部２８は、タイヤ赤道面ＥＰに対して４５°の角度σで傾いており、４５°−２５°、すなわち２０°の角度差（σ−α）を有している。図３のビード部では、カーカス折返し部２０の径方向端部２８は、タイヤ赤道面ＥＰに対して７０°の角度σで傾いており、カーカス主要部１８との角度差（σ−α）は４５°である。カーカス折返し部２０の径方向端部２８は、カーカス折返し部２０の他の部分との間で鈍角μを形成している。
【００２２】
さらに、カーカス折返し部の径方向端部は、プライコード直径の３倍〜２０倍の範囲の長さＬTを有している。補強コードの直径は、補強コードの最も外側の表面によって形成される円の直径である。補強コードが楕円形(obround)の単繊維などの非円形単繊維である場合、本発明では、単繊維の最大幅が直径として使用すべき値となる。
【００２３】
図４は、離反する方向を向いた末端部を持つ２つの補強プライ１２をタイヤカーカスが備えているビード部を示している。どちらのプライ１２もカーカス主要部１８と折返し部２０とを有している。どちらのプライ１２が内側または外側となるかは、タイヤ赤道面ＥＰでのそれぞれの位置によって定められる。内側プライ１２Iの折返し部２０Iは、外側プライ１２Oの折返し部２０Oよりも軸線方向外側に位置し、内側プライ１２Iの末端部３０Iは外側プライ１２Oの末端部３０Oよりも径方向内側に位置している。内側プライ１２Iの径方向端部２８Iは、第１の、すなわち外側のプライ１２Oと同様の構成を有しており、赤道面ＥＰに対する径方向端部２８Iの傾き角σIは、外側プライ１２Oの傾き角と同一またはそれ以上である。傾き角σIは、外側プライの径方向端部２８Oの傾き角σOより５°〜２０°大きくてもよい。
【００２４】
タイヤの設計指針上２つのプライが必要であるが、ビード領域内のプライの応力を低減させるため、本発明の離反する方向を向いた末端部を有するプライが１つだけ設けられる場合、外側プライの末端部よりも径方向内側に末端部を有する、離反する方向を向いていない端部を含む内側プライの末端部が、最小距離ＤMINの部分よりも径方向内側に配置される。２つより多くのプライを必要とするタイヤでは、以下の設計基準が適用される。ａ）各プライの末端部は千鳥状に配置され、赤道面での各プライの位置によって定められる最も外側のプライが、最大の高さを持つ末端部を有する。ｂ）カーカスプライ主要部から離反する方向を向いていない末端部は、カーカス主要部とカーカス折返し部との間の最小距離ＤMINの部分よりも径方向内側に位置する。
【００２５】
図５は、本発明の他の実施形態を示している。カーカス折返し部２０の径方向端部２８は、カーカス主要部から離れるような角度で延びているが、カーカス折返し部２０は、離反する際に、図３のビード部１４に見られる鈍角μとは異なり、カーカス折返し部２０の軸線方向外側で半径Ｒを形成するようになだらかに湾曲している。半径の値は、径方向端部２８によって形成される離反角度およびタイヤのサイズによって決まる。この実施形態は、他のプライが上記設計基準を満たす多層プライカーカス構造においても用いることができる。
【００２６】
本発明の様々な実施形態では、カーカス折返し部２０の径方向端部２８の構成を維持するために、ゴム層３２がカーカス折返し部２０に隣接して配置されている。このゴム層３２は、タイヤエイペックス２４を形成するゴム材料の硬度と同等の硬度を有している。エイペックス２４が、硬度の異なる複数のゴムで形成されるように構成される場合、ゴム層３２は、それらに最も近いエイペックスゴムと同等の硬度を有する。
【００２７】
本発明のタイヤを作る場合、カーカスプライ１２は、スチール、炭素繊維、アラミド、ナイロン、レーヨン、ポリエステルなどの任意の従来の材料で形成することができるが、これらに限定されない。上述した曲がりプライの鈍角構成および半径構成のいずれも、従来の材料で形成することができる。ただし、いくつかの材料は、鈍角構成または半径構成の実施形態のいずれかにより適している。
【００２８】
カーカスプライの離反する方向を向いた端部の効果を判断するため、矩形ゴム４６に覆われた２つのプライ４２，４４を有し、図６に示される構成を有する実験用サンプル４０を作製した。サンプル４０の第１のプライ４２は一つの角度でゴム４６内を延び、末端部４８を有している。第２のプライ４４はゴム４６内を延び、曲げられた末端部５０を有している。第１のプライ４２の末端部４８は、カーカス主要部に隣接する、離反する方向を向いていないカーカスプライ末端部を模擬している（ここでは、第２のプライ４４はカーカス主要部として働く。）。一方、第２のプライ４４の曲げられた末端部５０は、カーカス主要部に隣接する、離反する方向を向いたカーカスプライ末端部を模擬している（ここでは、第１のプライ４２はカーカス主要部として働く。）。
【００２９】
各サンプルに対して疲労サイクル試験を実施した。各サンプルを試験中検査し、１ｍｍの亀裂が生じるサイクル数、すなわち亀裂開始サイクル数と、亀裂が２．５ｍｍに拡張するサイクル数、すなわち亀裂成長サイクル数(crack growth life)を測定した。結果を以下の表に示す。
【００３０】
【表１】
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上記の結果から分かるように、曲がり端部の亀裂発生までのサイクル数は、直線端部の場合の約６．５倍であった。曲がり端部の亀裂成長サイクル数は、直線端部の場合の約３．５倍であった。プライ端部が他方のプライの方へ内側に曲げられたサンプルも作製したが、このサンプルの試験結果は、外側に曲げられた構成によって得られる改善を実質的に示さなかった。様々な荷重の下で、サンプルの総疲れ寿命についても試験をおこなった。試験では、サンプルの剛性が３０％低下したとき疲れ寿命に達したものとした。荷重を増やすと、曲がり端部のプライは直線端部のプライと比べて６倍優れた結果を示した。
【００３１】
本発明のタイヤは、改善された寿命および改善されたビード耐久性を有している。本明細書で開示された内容は広範囲のタイヤに適用可能であり、乗用車タイヤ、中型トラック用ラジアルタイヤ、航空機タイヤ、オフロードタイヤなどのタイヤに有用であるが、これらに限定されない。開示された内容は、任意の種類のランフラットタイヤのビード耐久性を向上させるうえでも有用であろう。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】空気入りタイヤの半部の断面図である。
【図２】図１に示すタイヤのビード部の拡大図である。
【図３】ビード部の他の構成を示す図である。
【図４】ビード部の他の構成を示す図である。
【図５】ビード部の他の構成を示す図である。
【図６】作製された実験用サンプルを示す図である。
【図７】従来技術のタイヤビードを示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
８  ベルト構造
１０  トレッド
１２  カーカス補強プライ
１２I  内側プライ
１２O  外側プライ
１４  ビード部
１６  サイドウォール
１８  カーカス主要部
２０，２０I，２０O  カーカス折返し部
２２  ビードコア
２４  ビードエイペックス
２６  チェーファー
２８，２８I，２８O  径方向端部
３０，３０I，３０O  末端部
３２  ゴム層
ＢＬ  タイヤビードの基準線
ＤMIN  最小距離
ＥＰ  赤道面
ＨT  距離
Ｒ  半径
ＳＨ  断面高さ
σ，α  傾き角
μ  鈍角
【図１】
2007168782.tif 000004
【図２】
2007168782.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年1月31日(2007.1.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２】
2007168782.tif 000012
【図３】
2007168782.tif 000013
【図４】
2007168782.tif 000014
【図５】
2007168782.tif 000015
【図６】
2007168782.tif 000016
【図７】
2007168782.tif 000017