(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
左右一対のビード部間にカーカス層を装架し、該カーカス層の両端部をビードコアの廻りにタイヤ内側から外側へ巻き上げると共に、トレッド部における前記カーカス層の外周側に少なくとも２層の互いに交差するスチールコード層からなるベルト層を備えた偏平率９０〜１００％の重荷重用空気入りラジアルタイヤにおいて、
前記カーカス層の巻き上げ端高さＣＴＨをカーカスライン断面高さＣＨに対し、ＣＴＨ＝（０．３５〜０．４５）×ＣＨとする一方で、タイヤを標準リムに装着した自立状態でのカーカスラインの設定条件として、
トレッド展開幅の５０％中央領域内でのカーカスライン曲率半径ｒφ(a) と、タイヤ中心線位置におけるタイヤ回転軸からのカーカスライン高さＲＡとの関係を、ｒφ(a) ／ＲＡ＝１．４〜２．２とし、
カーカスライン最大幅位置高さＳＣＨをカーカスライン断面高さＣＨに対し、ＳＣＨ＝（０．５〜０．６）×ＣＨとし、
カーカスライン最大幅位置でのカーカスライン曲率半径ｒφ(c) を、ｒφ(c) ＝（１．０〜３．５）×ｒφ(a) とした重荷重用空気入りラジアルタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低速度かつ超重荷重条件で使用される産業車両用として好適な重荷重用空気入りラジアルタイヤに関し、さらに詳しくは、ビード廻りの耐久性に優れた重荷重用空気入りラジアルタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
産業車両用空気入りラジアルタイヤは、例えば、平均速度１５ｋｍ／ｈ以下の低速度で使用され、高内圧充填（７００ｋＰａ以上、一般には９００〜１０００ｋＰａ）で、かつタイヤ径方向の撓み率が２０％以上、時には２５％を超える超重荷重条件で使用されることがある。
【０００３】
一方、産業車両用空気入りラジアルタイヤには、通常、広幅平底リム又は傾斜座リムが用いられる。そのため、撓み率が大きい使用条件において、リムフランジ背面と接触する部分のタイヤ内部領域では、高内圧によるタイヤ内面からの内圧力とリムフランジからのリム反力により、タイヤ厚さ方向に繰り返し圧縮力が作用する。
【０００４】
一般にタイヤ構造において、カーカスプライの巻き上げ端やスチールフィニッシング等の補強材の端末が上述のような圧縮力を受ける領域に配置されていると、その端末ゴム部分からのセパレーションに結び付き易い。このような配置構造は、平底リムに装着されるトラックバス用タイヤでは多く採用されているが、特に高内圧でタイヤ径方向の撓み率が大きい産業車両用空気入りラジアルタイヤでは、端末ゴム部分への応力集中を避けることが困難であるため採用することができない。
【０００５】
そのため、産業車両用空気入りラジアルタイヤにおいては、荒れ地走行用重荷重用タイヤで一般に採用されているカーカス超ハイターンナップ構造と呼ばれる巻き上げ構造が採られている。この超ハイターンナップ構造はカーカス巻き上げ端をタイヤ最大幅位置近傍に配置することにより、タイヤのリムフランジ背面との接触領域にカーカス巻き上げ端を配置しないようにしたものである。
【０００６】
ところが、産業車両用空気入りラジアルタイヤは、撓み率が２０％以上と大きいため、たとえカーカス巻き上げ端をタイヤ最大幅位置近傍に配置しても、巻き上げ端に繰り返し圧縮力が作用することが避けられず、耐久性の確保が困難である。そのため、十分な耐久性を確保するためには、通常の荒れ地走行用重荷重用タイヤよりも更に高い巻き上げ端高さを設定することが必要である。例えば、通常の荒れ地走行用重荷重用タイヤでは正規内圧充填時におけるカーカス巻き上げ端高さはカーカスライン断面高さの４５〜６０％の範囲であるが、産業車両用空気入りラジアルタイヤでは５５〜７０％の範囲に設定されている。このようにカーカス巻き上げ端を高くした例として、特開平９−３１５１０７号公報に記載のタイヤが挙げられる。しかしながら、カーカス巻き上げ端を高く設定すると、カーカス層をビードコアの廻りに巻き上げることが困難になるため、タイヤの生産性が著しく低下するという問題があった。
【０００７】
また、産業車両用空気入りラジアルタイヤでは、その使用条件の特徴として、制駆動による高トルク負荷と旋回時のタイヤ据え切りによる捻じり変形がタイヤサイド部に掛かるため、上述のようにカーカス巻き上げ端を高く設定した場合、撓み変形によるカーカス巻き上げ端の耐久性を向上することは可能であるものの、代わりにカーカス巻き上げ端がタイヤ最大幅位置よりトレッド側に配置されることで、制駆動トルクによるタイヤ周方向の変形や据え切りによる捻じり変形を受け易くなる。そのため、カーカス巻き上げ端近傍のタイヤ内面側に補強材を埋設し、これら補強材によりカーカス巻き上げ端をトルクによるタイヤ周方向の変形や据え切りによる捻じり変形から保護する手法が採られている。しかしながら、このように補強材を埋設する手法では、タイヤの製造を煩雑にするばかりでなく、材料コストやタイヤ重量の増大を招いてしまうという問題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、カーカス層の巻き上げ端を高く設定することなく、かつ巻き上げ端に対する補強材を用いることなく、ビード廻りの耐久性を向上することを可能にした重荷重用空気入りラジアルタイヤを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明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間にカーカス層を装架し、該カーカス層の両端部をビードコアの廻りにタイヤ内側から外側へ巻き上げると共に、トレッド部における前記カーカス層の外周側に少なくとも２層の互いに交差するスチールコード層からなるベルト層を備えた偏平率９０〜１００％の重荷重用空気入りラジアルタイヤにおいて、
前記カーカス層の巻き上げ端高さＣＴＨをカーカスライン断面高さＣＨに対し、ＣＴＨ＝（０．３５〜０．４５）×ＣＨとする一方で、タイヤを標準リムに装着した自立状態でのカーカスラインの設定条件として、
トレッド展開幅の５０％中央領域内でのカーカスライン曲率半径ｒφ(a) と、
タイヤ中心線位置におけるタイヤ回転軸からのカーカスライン高さＲＡとの関係を、ｒφ(a) ／ＲＡ＝１．４〜２．２とし、
カーカスライン最大幅位置高さＳＣＨをカーカスライン断面高さＣＨに対し、ＳＣＨ＝（０．５〜０．６）×ＣＨとし、
カーカスライン最大幅位置でのカーカスライン曲率半径ｒφ(c) を、ｒφ(c) ＝（１．０〜３．５）×ｒφ(a) としたことを特徴とするものである。
【００１０】
このようにカーカス層の巻き上げ端高さＣＴＨをカーカスライン断面高さＣＨに対して上記範囲で低く設定することで、制駆動トルクによるタイヤ周方向の変形や据え切りによる捻じり変形に起因するビード廻りの耐久性の低下を避け、かつ自立状態でのカーカスラインの設定条件を上記関係式から特定し、正規内圧充填時の無負荷状態から撓み状態への変形においてカーカス巻き上げ端近傍に生じる歪み分布を適正化することで、タイヤ径方向の撓み変形に起因するビード廻りの耐久性の低下を防止することが可能になる。
【００１１】
従って、本発明の重荷重用空気入りラジアルタイヤは、カーカス層の巻き上げ端を高く設定することによる生産性の低下を伴うことなく、かつ巻き上げ端に対する補強材を用いることによる材料コストやタイヤ重量の増大などを伴うことなく、ビード廻りの耐久性を向上することができる。このような本発明の重荷重用空気入りラジアルタイヤは、低速度かつ超重荷重条件で使用される産業車両用として好適である。
【００１２】
本発明において、タイヤの自立状態とはタイヤを標準リムに完全嵌合するまで内圧を充填した後、充填内圧を５０ｋＰａに調整した無負荷状態を意味する。これに対して、正規内圧充填状態とはＪＡＴＭＡ最大空気圧を充填した状態を意味する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成について添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
図１及び図２は本発明の実施形態からなる産業車両用空気入りラジアルタイヤを例示するものである。図１において、左右一対のビード部１，１間には複数本のカーカスコードからなるカーカス層２が装架されている。このカーカス層２はタイヤ周方向に対して実質的に９０°のコード角度で配置され、そのタイヤ幅方向両端部がビードコア５の廻りにタイヤ内側から外側へ折り返されて巻き上げられている。トレッド部３におけるカーカス層２の外周側には少なくとも２層の互いに交差するスチールコード層からなるベルト層４がタイヤ１周にわたって配置されている。これらベルト層４はコードがタイヤ周方向に対して傾斜し、かつ層間でコードが互いに交差するようになっている。
【００１５】
図２において、カーカス巻き上げ端高さＣＴＨ、カーカスライン断面高さＣＨ、カーカスライン曲率半径ｒφ(a) 、カーカスライン高さＲＡ、カーカスライン最大幅位置高さＳＣＨ、カーカスライン曲率半径ｒφ(c) は、それぞれタイヤの自立状態（内圧５０ｋＰａ）での寸法を示すものである。また、各寸法にinf を付与した符号は正規内圧充填状態（内圧１０００ｋＰａ）での寸法を示すものである。
【００１６】
但し、カーカス巻き上げ端高さＣＴＨはタイヤのリムフランジ位置からカーカス巻き上げ端までのタイヤ径方向の高さである。カーカスライン断面高さＣＨはタイヤのリムフランジ位置からカーカスライン最大径までのタイヤ径方向の高さである。カーカスライン曲率半径ｒφ(a) はトレッド展開幅ＴＤＷの５０％中央領域内においてタイヤ子午線断面に沿って測定されるカーカスラインの曲率半径である。カーカスライン高さＲＡはタイヤ中心線位置におけるタイヤ回転軸からカーカスラインまでの高さである。カーカスライン最大幅位置高さＳＣＨはタイヤのリムフランジ位置からカーカスライン最大幅位置までのタイヤ径方向の高さである。カーカスライン曲率半径ｒφ(c) はカーカスライン最大幅位置においてタイヤ子午線断面に沿って測定されるカーカスラインの曲率半径である。
【００１７】
上記空気入りラジアルタイヤにおいて、カーカス巻き上げ端高さＣＴＨはカーカスライン断面高さＣＨに対し、ＣＴＨ＝（０．３５〜０．４５）×ＣＨとなるように設定されている。一方、自立状態でのカーカスラインの設定条件として、以下の関係が成り立っている。
【００１８】
▲１▼トレッド展開幅ＴＤＷの５０％中央領域内でのカーカスライン曲率半径ｒφ(a) と、タイヤ中心線位置におけるタイヤ回転軸からのカーカスライン高さＲＡとの関係は、ｒφ(a) ／ＲＡ＝１．４〜２．２を満足する。
【００１９】
▲２▼カーカスライン最大幅位置高さＳＣＨはカーカスライン断面高さＣＨに対し、ＳＣＨ＝（０．５〜０．６）×ＣＨを満足する。
【００２０】
▲３▼カーカスライン最大幅位置でのカーカスライン曲率半径ｒφ(c) は、ｒφ(c) ＝（１．０〜３．５）×ｒφ(a) を満足する。
【００２１】
▲４▼タイヤ偏平率を９０〜１００％に規定する条件として、カーカスライン最大幅Ｗ(c) はリム幅ＲＷに対し、Ｗ(c) ＝（１．３４〜１．４０）×ＲＷを満足する。
【００２２】
なお、上述したカーカスライン曲率半径ｒφ(a) は、トレッド半径をＴＲとし、トレッド展開幅ＴＤＷの５０％中央領域内でトレッド半径ＴＲが形成する角度をθとすると、θ＝（ＴＤＷ×０．５）／（２×ＴＲ）と近似されることから、下式（１）の近似式で表すことができる。但し、式（１）において、δc はタイヤ中心線位置でのトレッド表面からカーカス層までの厚さである、δc50 は上記５０％中央領域の端部（１／４ポイント）でのトレッド表面からカーカス層までの厚さであり、Ｘθ＝ＴＲ×Ｓｉｎθ，Ｙθ＝ＴＲ×Ｃｏｓθである。
【００２３】
【数１】
0004023952.tif 000002
上述のように自立状態でのカーカスラインを規定することにより、正規内圧充填時の無負荷状態でのカーカスラインは次のように誘導される。
【００２４】
▲１▼トレッド展開幅ＴＤＷの５０％中央領域内のカーカスライン曲率半径ｒφ(a)infは実質的に変化しないので、ｒφ(a) ≒ｒφ(a)infとなる。
【００２５】
▲２▼正規内圧充填下では、カーカスライン最大幅付近のカーカスライン曲率半径ｒφ(c)infはトレッド部のカーカスライン曲率半径ｒφ(a)infに対し、０．１〜０．４倍の範囲で平衡状態になろうとする。その結果、カーカスライン最大幅位置Ｐｃはタイヤ幅方向外側へ向けてビード寄りに大きく張り出した状態で平衡状態となる。
【００２６】
例えば、図３に示すように、自立状態でカーカスラインを平衡状態とした従来タイヤでは、カーカスライン最大幅付近におけるタイヤ幅方向外側への張り出し量は、カーカスライン最大幅の０〜２％であるが、図１に示す本発明タイヤではカーカスライン最大幅付近からリムフランジとタイヤとの接触開始点にかけてタイヤ幅方向外側へカーカスライン最大幅の３〜７％と大きく張り出す。
【００２７】
▲３▼上記張り出し量に基づいて、本発明タイヤではカーカスライン最大幅位置Ｐｃが自立状態から正規内圧充填状態への移行の過程においてビード寄りに大きく移動するので、自立状態のカーカスライン最大幅位置高さＳＣＨと正規内圧充填状態のカーカスライン最大幅位置高さＳＣＨinf との関係は、ＳＣＨinf ＝（０．７〜０．８５）×ＳＣＨとなる。このとき、カーカスライン最大幅位置高さＳＣＨinf をカーカスライン断面高さＣＨinf に対する比で見ると、ＳＣＨinf ＝（０．３８〜０．４５）×ＣＨinf となる。このようにカーカスライン最大幅位置高さＳＣＨが変化することにより、カーカス層の巻き上げ端付近がタイヤ内圧による最も変位の大きい位置となる。なお、図３の従来タイヤではカーカスライン最大幅位置Ｐｃは自立状態から正規内圧充填状態への移行の過程において僅かに移動するだけである。
【００２８】
▲４▼上記正規内圧充填状態において、カーカスライン最大幅Ｗ(c)infはリム幅ＲＷに対し、Ｗ(c)inf＝（１．３４〜１．４２）×ＲＷとなり、タイヤ偏平率が９０〜１００％の範囲になる。
【００２９】
次に、本発明のタイヤ構造による作用効果について説明する。図４及び図５はそれぞれ本発明タイヤと従来タイヤにおけるサイドウォール部を拡大して示すものであり、図１の破線部に対応する部分である。また、図４及び図５において、実線矢印は接地直下にあるときに生じる主歪みの方向と大きさを示し、破線矢印は接地対抗位置にあるときに生じる主歪みの方向と大きさを示す。
【００３０】
本発明タイヤでは、自立状態から正規内圧充填状態への移行の過程において、タイヤ子午線断面における輪郭がカーカスライン最大幅位置でタイヤ幅方向外側に張り出し変形して平衡状態となる。そのため、自立状態から正規内圧充填状態への移行の過程でカーカスラインをなるべく変化させない従来タイヤに比べて、正規内圧充填状態においてカーカスライン外側のサイドウォールゴムに生じる主歪みがタイヤ径方向に大きくなる。
【００３１】
このカーカスライン最大幅位置の近傍にカーカス層の巻き上げ端を配置すると、図４に示すように巻き上げ端付近での主歪みは、正規内圧充填状態では従来タイヤに比べて大きくなる代わりに、撓み状態でもカーカスコード配向方向に沿った一軸引っ張り方向成分の分布を示すようになる。そのため、タイヤの撓みによって生じる繰り返し変形に対して端末ゴムの動きが一方向のままとなるので、セパレーション等の破壊に対して有利に作用する。特に、正規内圧充填状態においてタイヤ径方向に作用する主歪みのレベルが高いので、撓み率が高い使用条件下であっても、撓み状態でカーカス層の巻き上げ端付近の主歪み方向が変化するのを回避することができる。
【００３２】
一方、図５に示す従来タイヤでは主歪み方向がタイヤの撓みに応じて互いに交差する二軸方向に変化するためセパレーション等の破壊を生じ易い。そのため、従来タイヤでは撓み状態で主歪み方向が変化しないようにカーカス層の巻き上げ端をカーカスライン最大幅位置よりトレッド側に配置する必要がある。しかるに、カーカス層の巻き上げ端をカーカスライン最大幅位置よりトレッド側に配置すると、制駆動時のトルクによるタイヤ周方向の変形や据え切りによる捻じり変形を受け易くなるため、巻き上げ端近傍のタイヤ内面側に補強材を埋設する必要がある。
【００３３】
これに対して、本発明タイヤでは上述したように繰り返し撓み変形により発生する主歪みによる故障破壊の危険性が低いことから、カーカス層の巻き上げ端をカーカスライン最大幅位置に比べて同等か、或いはビード側の低い位置に配置することができる。従って、カーカス層の巻き上げ端を高く設定することによる生産性の低下を伴うことなく、かつ巻き上げ端に対する補強材を用いることによる材料コストやタイヤ重量の増大などを伴うことなく、ビード廻りの耐久性を向上することができる。
【００３４】
本発明において、カーカス巻き上げ端高さＣＴＨをカーカスライン断面高さＣＨに対し、ＣＴＨ＝（０．３５〜０．４５）×ＣＨとすることが必要である。カーカス巻き上げ端高さＣＴＨがカーカスライン断面高さＣＨの４５％を超えると、カーカス巻き上げ端が制駆動時のトルクによるタイヤ周方向の変形や据え切りによる捻じり変形を受け易くなり、逆に３５％未満であるとカーカス巻き上げ端への撓み変形の影響を避けられなくなる。
【００３５】
【実施例】
以下の構成を備えたタイヤについて、耐久性の評価を実施した。
0004023952.tif 000003
【００３６】
【表１】
0004023952.tif 000004
【００３７】
なお、図７の従来タイヤ１においては、カーカス巻き上げ端の位置を中心にタイヤ内面を補強することで、巻き上げ端が制駆動トルクによるタイヤ周方向の変形や据え切りによる捻じり変形を受け難い構造が採られている。具体的には、タイヤ内面側に１２６０Ｄ／２のナイロンコードからなる２層の補強層６をタイヤ周方向に対して７０°で互いに交差するように配置した。更に、カーカス層からインナーライナー層表面までの厚さを、図６の本発明タイヤと図８の従来タイヤ２では５．７ｍｍとしているのに対し、図７の従来タイヤ１では１４．５ｍｍの厚さまで補強した。
【００３８】
これら評価タイヤは、１４００Ｒ２４  ＪＡＴＭＡ第１種を適用すると、新品寸法の最大幅４０１ｍｍ、外径１３３７〜１３９８ｍｍに対して、いずれも規格内の数値になっていた。
【００３９】
耐久性の評価
室内ドラム試験機では、制駆動トルクによる周方向の変形や据え切りによる捻じり変形をタイヤに掛けながら走行させる試験は、この種の大型サイズになると設備的に実施が困難であるため、各々のタイヤを実際に大型フォークリフトに装着して評価を行った。
【００４０】
その結果、従来タイヤ２（自立状態のカーカスラインが平衡状態にあるタイヤ）は、走行開始から３７００時間経過した時点でサイドウォール部の膨らみが確認され、切断調査によりカーカス巻き上げ端からのセパレーション故障が確認された。
【００４１】
一方、本発明タイヤ及び従来タイヤ１（タイヤ内面側を補強したタイヤ）は走行開始から７０００時間経過した時点でトレッドの摩耗が進み取り外し段階に至ったため切断調査を実施したところ、いずれのタイヤもカーカス巻き上げ端からの故障は確認されなかった。
【００４２】
なお、同一車両にバイアス構造のタイヤを装着した場合、最終寿命実績は３５００〜４５００時間であった。
これら実車評価結果から明らかなように、本発明タイヤは特別な補強を施さなくとも、補強材を備えた従来タイヤ１と同等の耐久性レベルにあることが判った。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、偏平率９０〜１００％の重荷重用空気入りラジアルタイヤにおいて、カーカス層の巻き上げ端高さを低く設定することで、制駆動トルクによるタイヤ周方向の変形や据え切りによる捻じり変形に起因するビード廻りの耐久性の低下を避け、かつ自立状態でのカーカスラインの設定条件を特定し、正規内圧充填時の無負荷状態から撓み状態への変形においてカーカス巻き上げ端近傍に生じる歪み分布を適正化することで、タイヤ径方向の撓み変形に起因するビード廻りの耐久性の低下を防止することができる。
【００４４】
従って、カーカス層の巻き上げ端を高く設定することによる生産性の低下を伴うことなく、かつ巻き上げ端に対する補強材を用いることによる材料コストやタイヤ重量の増大などを伴うことなく、産業車両用としても十分なビード廻りの耐久性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態からなる産業車両用空気入りラジアルタイヤを示す半断面図である。
【図２】図１の空気入りラジアルタイヤの自立状態と正規内圧充填状態の寸法を示す説明図である。
【図３】従来タイヤ（自立状態のカーカスラインが平衡状態にあるタイヤ）の自立状態と正規内圧充填状態の寸法を示す説明図である。
【図４】本発明タイヤのサイドウォール部に生じる主歪みの方向と大きさを示す断面図である。
【図５】従来タイヤ（自立状態のカーカスラインが平衡状態にあるタイヤ）のサイドウォール部に生じる主歪みの方向と大きさを示す断面図である。
【図６】評価試験に用いた本発明タイヤを示す半断面図である。
【図７】評価試験に用いた従来タイヤ（タイヤ内面側を補強したタイヤ）を示す半断面図である。
【図８】評価試験に用いた従来タイヤ（自立状態のカーカスラインが平衡状態にあるタイヤ）を示す半断面図である。
【符号の説明】
１  ビード部
２  カーカス層
３  トレッド部
４  ベルト層
５  ビードコア
ＣＴＨ  巻き上げ端高さ
ＣＨ  カーカスライン断面高さ
ｒφ(a)   ５０％中央領域内でのカーカスライン曲率半径
ＲＡ  カーカスライン高さ
ＳＣＨ  カーカスライン最大幅位置高さ
ｒφ(c)   カーカスライン最大幅位置でのカーカスライン曲率半径
【図１】
0004023952.tif 000005
【図２】
0004023952.tif 000006
【図３】
0004023952.tif 000007
【図４】
0004023952.tif 000008
【図５】
0004023952.tif 000009
【図６】
0004023952.tif 000010
【図７】
0004023952.tif 000011
【図８】
0004023952.tif 000012