(57)【要約】カーカスプライの側部部分の引き抜けを効果的に防止できる空気入りタイヤを提供するものであり、カーカスプライの側部部分をビードコアの周りに巻き回すとともに、その巻き回し部分とビードコアとの間に、カーカスプライの引き抜け拘束部材を配設して、この引き抜け拘束部材でカーカスプライの本体側部分に作用する引張力を支持する。
2002102612.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれのビードコアの周りに、それらの間に延在するカーカスプライの側部部分を巻き回した一対のビード部を具える空気入りタイヤであって、ビードコアと、カーカスプライの巻き回し部分との間に、カーカスプライの引き抜け拘束層を設置してなる空気入りタイヤ。
【請求項２】
引き抜け拘束層をゴム組成物で構成してなる請求の範囲１に記載の空気入りタイヤ。
【請求項３】
ゴム組成物のＪＩＳ  Ａ硬度を２０〜９０としてなる請求の範囲２に記載の空気入りタイヤ。
【請求項４】
カーカスプライの巻き回し端の、対向するビードコア表面までの距離を、０．３ｍｍ以上７ｍｍ以下としてなる請求の範囲１〜３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
【請求項５】
カーカスプライの巻き回し部分に、ビードコアに巻き付く向きの、一個所以上の折曲げ加工部を設けてなる請求の範囲１〜４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
【請求項６】
カーカスプライの巻き回し端の、タイヤ中心からの半径距離を、それの巻き回し部分の、タイヤ半径方向の最も外側に位置する個所の半径距離以下としてなる請求の範囲１〜５のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
【請求項７】
ビード部の横断面内で、カーカスプライの巻き回し端近傍部分を、それが対向するビードコア表面に対してほぼ一定距離に延在させてなる請求の範囲１〜６のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
【請求項８】
カーカスプライの巻き回し端の、ビードコア間に延びるカーカスプライ本体部分までの距離を０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下としてなる請求の範囲１〜７のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
【請求項９】
カーカスプライの巻き回し部分に、横断面内で角部を有するビードコアの、その角度とほぼ対応して位置する一個所以上の折曲げ加工部を設けてなる請求の範囲４〜８のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
この発明は、空気入りタイヤ、なかでも重荷重用空気入りラジアルタイヤに関するものであり、とくに、ビード部に配設したそれぞれのビードコアの周りに、カーカスプライの側部部分を、そのビードコアの横断面輪郭線にほぼ沿わせて巻き回したビード部構造において、カーカスプライの耐引き抜け性を向上させる技術を提案するものである。
〔背景技術〕
たとえば重荷重用空気入りラジアルタイヤでは、少なくとも一枚のカーカスプライを、トレッド部からサイドウォール部を経てビード部までトロイダルに延在させるとともに、それの側部部分を、ビード部に配設したビードコアの周りで、タイヤ半径方向の内側から外側へ巻き返して固定しており、この場合、タイヤの負荷転動に際するプライコードの引き抜けを防止するべく、巻き返し高さを十分高くすることが一般的である。
しかるに、このようなビード部構造にあっては、カーカスプライの巻返し部分の半径方向外端位置を境として、タイヤ半径方向の内外側に剛性段差を生じることになるので、タイヤの負荷転動に際する、ビード部からサイドウォール部にかけての繰返しの撓み変形および周方向剪断変形によって、前記半径方向外端およびその近傍に応力が集中することになり、これがため、その外端の、ゴム質からのセパレーションが発生し易く、このセパレーションが、たとえば、ビード部の内外両面側へ進展するビード部クラックの原因になるという問題があった。
そして同様のことは、プライコードの端末に面するゴム部分に、コード端のつつきに起因して生じる微細クラックが、タイヤの負荷転動に伴って成長することによってもまた発生していた。
このような問題点を解決するため、近年は、図１にビード部の横断面を例示するように、カーカスプライ１０１の側部部分１０２を、ビードコア１０３に対して半径方向外方へ高く巻き返すことに代えて、たとえば、横断面形状が六角形をなすそのビードコア１０３の周面に沿わせてそこに巻き回すことで、その側部部分１０２の、ビードコア１０３より半径方向外方への大きな突出を無くすることが提案されており、これによれば、カーカスプライの巻き回し端の、ゴム質からのセパレーションを防止して、ビード部１０４の耐久性を向上させることができるとしている。
ところで、この提案技術では、カーカスプライ１０１の側部部分１０２を、ビードコア１０３の周りに、それら両者の、比較的軟質のコーティングゴム層の介在下で巻き回しており、それらのコーティングゴム層は、たとえば、タイヤへの荷重の作用によって、ビードコア間に延びるカーカスプライ本体部分にとくに大きな引張力が作用した場合に、カーカスプライ、ひいては、プライコードに対して十分な引き抜け抗力を及ぼすことができず、これがため、カーカスプライ１０１の、引き抜けに対する不安が依然として残ることになるという問題があった。
この発明は、このような問題点を解決することを課題とするものであり、それの目的とするところは、カーカスプライの側部部分を半径方向外方へ高く巻き返すことに起因するビード部クラックの発生を十分に防止してなお、カーカスプライの引き抜けのおそれを十分に除去した空気入りタイヤを提供するにある。
〔発明の開示〕
この発明に係る空気入りタイヤは、それぞれのビードコアの周りに、それらの間に延在するカーカスプライの側部部分を巻き回した一対のビード部を具えるものであり、ビードコアと、カーカスプライのその巻き回し部分との間に、カーカスプライの引き抜け拘束層を配設したものである。
このタイヤでは、カーカスプライの側部部分を、半径方向外方へ高く巻き返すことに代えて、ビードコアの周りに、たとえば、それの横断面輪郭線にほぼ沿わせて巻き回すことにより、ビード部へのクラックの発生を十分に防止することができ、また、ビードコアと、カーカスプライの巻き回し部分との間に、それらのコーティングゴムとは別異の、カーカスプライの引き抜け拘束層を配設して、カーカスプライの本体部分に作用する引張力を、その引き抜け拘束層をもって十分に支持し、これによって、ビードコアと巻き回し部分との間に生じる歪を低減させることで、カーカスプライの引き抜けを効果的に防止することができる。
ここで、前記引き抜け拘束層はゴム組成物で構成することが好ましく、また好ましくは、このゴム組成物のＪＩＳＡ硬度を２０〜９０、より好適には４０〜６０の範囲とする。
ここで、ＪＩＳ  Ａ硬度とは、ＪＩＳ  Ｋ６２５３−１９９３に従う、デュロメータ硬さ試験・タイプＡ試験機を用いて、試験温度：２０℃にて測定した時の値をいう。
引き抜け拘束層をゴム組成物とする前者によれば、繰り返しの入力に対し、歪低減機能を長期間にわたって発揮させることができ、そして、後者によれば、ゴム組成物に適正なる引き抜け拘束力を発揮させることができる。すなわち、ショアＡ硬度が２０未満では、ゴム組成物に、十分な引張力支持機能、いいかえれば、歪低減機能を発揮させることが難しく、一方９０を越えると、引き抜け拘束層それ自体が、比較的早期に破壊するおそれがある。
また好ましくは、カーカスプライの巻き回し端の、対向するビードコア表面までの距離を、０．３ｍｍ以上７ｍｍ以下、特には０．３ｍｍ以上４ｍｍ以下とする。
これは、巻き回し端とビードコアとの間の引き抜け拘束層が薄すぎると、その拘束層のセパレーション等により、それに、十分な歪低減機能を発揮させることが困難になる一方、厚すぎると、ビードコアをもって、カーカスプライに十分な拘束力を及ぼすことが困難になることによる。
従って、カーカスプライの巻き回し部分の全体について、ビードコア表面までの距離を、０．３〜７ｍｍの範囲としたときは、カーカスプライの引き抜けをより効果的に防止することができる。
そしてまた好ましくは、カーカスプライの巻き回し部分に、ビードコアに巻き付く向きの、一個所以上の折曲げ加工部を設ける。
これによれば、カーカスプライを、ビードコアの周面により近接させて巻き回すことができ、その巻き回し形態を、所期したものに近づけることができる。
ところで、これらのいずれの場合にあっても、カーカスプライの巻き回し端の、タイヤ中心からの半径距離は、そのカーカスプライの巻き回し部分の全体の、タイヤ半径方向の最も外側に位置する個所の半径距離以下とすることが好ましい。
ここで、ビード部の横断面内で、カーカスプライの巻き回し端近傍部分を、それが対向するビードコア表面に対してほぼ一定距離に延在させた場合には、その巻き回し端近傍部分とビードコア表面との間に、引き抜け拘束層がほぼ均一な厚みで存在することになり、その拘束層をもって、巻き回し端近傍部分の全体を均等に拘束することができるので、トータルの引き抜け拘束力を大きく高めることができる。
なおここで、「巻き回し端近傍部分」とは、リム組みして内圧を充填したタイヤ姿勢にあって、ビードコアの内周縁もしくは内周面より、タイヤの半径方向外側に延在する部分をいうものとする。
ここにおいてより好ましくは、カーカスプライの巻き回し端の、ビードコア間に延びるカーカスプライ本体部分までの距離を０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下とする。
すなわち、上記距離が０．１ｍｍ未満では、タイヤへの重荷重の負荷によるタイヤサイド部の倒れ込み変形に際して巻き回し端に応力が集中して、そこにセパレーションおよびクラックが発生するおそれがあり、一方、５ｍｍを越えると、引き抜け拘束層が、それ本体の機能を十分に発揮できなくなるおそれがある。
ところで、カーカスプライの巻き回し部分に、横断面内で角部を有するビードコアの、その角部とほぼ対応して位置する一個所以上の折曲げ加工部を設けた場合には、ビードコアによるカーカスプライの拘束力をより一層高めることができる。
〔発明を実施するための最良の形態〕
この発明の実施の形態を、リムを組付けたタイヤへの空気圧の充填姿勢で示す図２において、１はビード部を、２はビード部１に配設したビードコアをそれぞれ示す。
図に示すところでは、全体として環状をなすそのビードコア２の横断面形状を六角形状とし、かかるビードコア２に対し、骨格補強層としてのカーカスプライ３の側部部分を、ビードコア２の横断面輪郭線にほぼ沿わせて、ビード部１の内側から巻き回し、その巻き回し部分４の巻き回し端近傍部分４ａ、すなわち、この図では、六角形状のビードコア２の内周面より半径方向外側に延在する部分と、ビードコア表面との間に引き抜け拘束層、図では、スティフナ５の一部を構成するゴム組成物６を配設する。
この場合、巻き回し部分４には、ビードコア２に巻き付く向きの一個所以上の折曲げ加工部、図では三個所の折曲げ加工部Ｂを設けることが、その巻き回し部分４の、ビードコア表面に近接させた巻き回しを行う上で好ましい。ここで、ビードコア２が、図示のように角部を有するものであるときとは折曲げ加工部Ｂを、その角部に対応させて設けることが好ましく、また、ビードコア２が、多角形状の輪郭形状を有するものであるときは、巻き回し部分４を、折曲げ加工部間および、最先端の折曲げ加工部より先端側の遊端部分のそれぞれにおいてともに直線状に延在させることが好ましい。
そして、これらのいずれにあっても、少なくとも巻き回し端近傍部分４ａを、それが対向するビードコア表面に対してほぼ一定距離に、たとえばほぼ平行に延在させて、それとビードコア間との間に介在するゴム組成物６の厚みをほぼ均一とすることが、ゴム組成物６がカーカスプライ３に及ぼすトータルの引き抜け拘束力を高める上で好ましい。
ここで、ゴム組成物６の硬度は、ＪＩＳ  Ａ硬度で２０〜９０とすることが、適正なる引き抜け拘束力を発揮させる上で好ましい。
また好ましくは、図３に要部拡大断面図で示すように、カーカスプライ３の巻き回し端４ｂの、対向するビードコア表面までの距離ｈを０．３ｍｍ以上７ｍｍ以下とする。ところで、この巻き回し端４ｂの、ビードコア間に延びるカーカスプライ本体部分７までの距離は０．１以上５ｍｍ以下、とりわけ０．３以上４ｍｍ以下とすることが好ましい。
加えて、この図に示すところでは、最先端の折曲げ加工部Ｂより先端側の遊端部分４ｃに関し、巻き回し端４ｂを通ってビードコア表面に下した法線を縦軸とし、その巻き回し端４ｂを通ってこの縦軸に直交する直線線分を横軸とした直交座標を考えた場合に、その遊端部分４ｃの、横軸に対する角度を０°としている。
ところで、このような直交座標において、横軸を基準として、遊端部分４ｃが、その横軸より上方側、すなわち、第１または第２象限に延在する状態を正、下方側、すなわち第３または第４象限に延在する状態を負とした場合、その遊端部分４ｃの、横軸に対する傾き角度は、−１５〜＋６０°の範囲とすることが好ましい。
これによれば、多くは、遊端部分４ｃが、巻き回し端に向けてビードコア表面に接近することになるので、ビードコアによる、カーカスプライに対する拘束力をその端に向けて次方に高めることができ、結果として、耐引き抜け性を高めることができる。
しかるに、遊端部分の傾き角度が６０°を越える延在態様の下では、遊端部分４ｃが、その先端に向けてビードコア表面に急激に接近することにより、遊端部分４ｃとビードコア表面２ａとの間に介在する引き抜け拘束層６の厚みもまた急激に変化することになって、カーカスプライ３に作用するそれの引き抜き方向引張力に起因する、引き抜け拘束層それ自身の歪量が遊端部分４ｃの延在方向で大きく変化するため、カーカスプライ３への繰返しの引張力の作用によってとくに、引き抜け拘束層６の最も薄い部分に、ビードコア表面２ａおよび遊端部分４ｃの少なくとも一方からの早期のセパレーション、引き抜け拘束層それ自体の剪断破断等が生じるおそれがある。また、−１５°未満では遊端部分それ自体がビードコアから離れすぎることになるので、カーカスプライの巻き回し部分を、ビードコアをもって十分に拘束することが難しくなる。
このように構成してなるタイヤによれば、先に述べたように、ゴム組成物６をもって、カーカスプライ本体部分７に作用する引張力を十分に支持することができるので、カーカスプライの引き抜けを効果的に防止することができる。
図４はこの発明に係る、他の二種類の実施形態を示す要部拡大断面図であり、図に実線で示すところでは、とくに、巻き回し部分４の巻き回し端近傍部分４ａとりわけ、最先端の折曲げ加工部Ｂより先端側のその遊端部分４ｃを、それが対向するビードコア表面２ａに対し、巻き回し端４ｂに向けて直線状に接近させて延在させている。
一方、図に仮想線で示すところでは、同様の遊端部分４ｃを、それが対向するビードコア表面に対して、巻き回し端４ｂに向けて直線状に離隔させて延在させている。
しかるに、これらの巻き回し態様のいずれにあっても、巻き回し端４ｂの、対向するビードコア表面２ａまでの距離ｈは、０．３〜７ｍｍの範囲とすることが好ましく、その巻き回し端４ｂの、カーカスプライ本体部分７までの距離ｄは０．１〜５ｍｍの範囲とすることが好ましい。
また、これらのいずれの場合にも、遊端部分４ｃの、それが対向するビードコア表面に対する傾き角度、すなわち、図４（ｂ）および（ｃ）に示すように、巻き回し端４ｂを通ってビードコア表面２ａに下ろした法線を縦軸とするとともに、その巻き回し端４ｃを通って縦軸に直交する直線線分を横軸とする直交座標において、横軸を基準として測った場合の傾き角度θを−１５〜６０°の範囲とすることが好ましい。
従って、これらの実施形態によっても、ビードコア２と、カーカスプライ３の巻き回し部分４、なかでも巻き回し端近傍部分４ａとの間に、スティフナ５の一部を構成するゴム組成物６を介在させることで、図２に示すものと同様の作用効果をもたらすことができる。
以上この発明の実施の形態を、図面に示すところに基づいて説明したが、カーカスプライの巻き回し部分を、図に示すところから、最も先端側の折曲げ加工部より先端側に位置する遊端部分を省いた構造とすることもでき、この場合にもまた、ビードコアの内周縁もしくは内周面より、タイヤの半径方向外側に延在する部分が巻き回し端近傍部分となるので、その部分と、ビードコア表面との間に引き抜け拘束層を配設することで、先に述べたところと同様の作用効果をもたらすことができる。ところで、この場合の、対向するビードコア表面は、図示の表面２ａに対してタイヤの外面側に隣接する表面となる。
また、ビードコアの横断面形状は、円形状、楕円形状等とする他、四角形、五角形等の、図示以外の多角形形状とすることもできる。
そしてさらに、図に示すところでは、ビードコアとカーカスプライとの間に、スティフナの一部を構成するゴム組成物を配設しているも、そのゴム組成物を、スティフナとは全く別異なものとすることもでき、また、ゴム組成物に代えて、有機繊維織布、直径が１ｍｍ以下のスチールコードよりなるコード層、または、熱硬化性樹脂フィルムの積層体、ＦＲＰ等のプラスチックその他を配設することも可能である。
〔実施例〕
実施例１
図２に示す巻き回し構造を有するビード部において、巻き回し端近傍部分４ａをビードコア表面からほぼ一定距離に延在させるとともに、巻き回し端４ｂを、ビードコア表面２ａの幅の中央部に位置させ、そのカーカスプライ本体部分までの距離を４ｍｍとし、その巻き回し端近傍部分４ａとビードコア表面２ａとの間のＪＩＳ  Ａ硬度６０のゴム組成物の厚みをそれぞれ５ｍｍおよび６．３ｍｍとした、サイズが３１５／６０  Ｒ２２．５のそれぞれの実施例タイヤ１および２ならびに、巻き回し部分の巻き回し態様を、図４ｂおよび図４ｃに示すように変化させたそれぞれの実施例タイヤ３および４につき、最高空気圧８５０ｋＰａを充填するとともに、１１７．６ｋＮの荷重を負荷して、耐久試験ドラム上で６０ｋｍ／ｈで走行させて、タイヤが故障に至るまでの走行距離を測定した。
また、タイヤの停止時の、カーカスプライの巻き回し端の、断面内の引き抜き方向歪をＣＴスキャンにより測定し、併せて、周方向歪を、サイド部外側の歪から測定した。
これらの結果を表１に示す。
なお表中の従来タイヤは、図１に示すビード部構造を有するものとした。
また表中の数値は、従来タイヤをコントロールとした指数で示し、指数値は、測定値が大きいほど大きい値とした。
2002102612.tif 000003
上記表によれば、実施例タイヤは、カーカスプライの巻き回し端がビードコアに近接して位置することになるため、周方向歪は増加傾向にあるが、断面内の、引き抜け方向の歪は、スティフナの一部を構成するゴム組成物の作用下での引き抜け拘束力によって有利に低減されることが確認できた。
そして、これらの結果として、走行距離、ひいては、耐久性を十分に確保することができた。
実施例２
先の実施例で述べた実施例タイヤ１の構造を基本構造とし、カーカスプライの巻き回し端のビードコア表面までの距離を５ｍｍとしたタイヤであって、ゴム組成物のＪＩＳ  Ａ硬度をパラメータとしたそれぞれの実施例タイヤおよび比較例タイヤにつき、前述したところに従って、走行距離、断面内歪および周方向歪のそれぞれを測定したところ表２に示す結果を得た。
なおここでは、実施例１の従来タイヤをコントロールとし、測定値が大きいほど指数値を大きくした。
2002102612.tif 000004
表２に示すところによれば、ゴム組成物の硬度を上げれば歪は小さくなるも、そのゴム組成物の耐破壊性が低下するため、走行耐久性が低下することが解る。
実施例３
実施例タイヤ１の構造を基本構造とし、ゴム組成物のＪＩＳ  Ａ硬度を６０としたタイヤであって、カーカスプライの巻き回し端の、ビードコア表面までの距離をパラメータとしたそれぞれの実施例タイヤおよび比較例タイヤについて、実施例１と同様の測定を行ったところ表３に示す結果を得た。
ここでもまた、先の従来タイヤをコントロールとして、先の場合と同様に指数評価している。
2002102612.tif 000005
上記表３によれば、ビードコア表面までの距離が０．１〜６．０ｍｍ程度までは、すぐれた走行耐久性を確保することができ、３．０ｍｍ近傍で、その耐久性がとくに大きくなることが解る。
実施例４
実施例タイヤ１の構造を基本構造とし、カーカスプライの巻き回し端のビードコア表面までの距離を５ｍｍ、ゴム組成物のＪＩＳ  Ａ硬度を６０としたタイヤであって、カーカスプライの巻き回し端からカーカスプライ本体部分までの距離をパラメータとしてそれぞれの実施例タイヤおよび比較例タイヤにつき、前述したと同様の試験を行ったところ表４に示す結果を得た。
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上記表によれば、プライ本体部分までの距離が近いほうが断面内歪は低減されることになる。
〔産業上の利用可能性〕
以上に述べたところから明らかなように、この発明に係る空気入りタイヤでは、とくに、カーカスプライの側部部分をビードコアの周りに巻き回したところにおいて、その巻き回し部分とビードコアとの間に、ゴム組成物とすることができる、カーカスプライの引き抜け拘束層を配設することにより、カーカスプライの側部部分を半径方向外方へ高く巻き返すことに起因するビード部クラックの発生を防止できることはもちろん、カーカスプライの本体部分に作用する引張力を、その引き抜け拘束層によって十分に支持することができ、この結果として、カーカスプライの引き抜けを効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、カーカスプライの巻き回し構造についての提案技術を示すビード部の横断面図である。
図２は、この発明の実施の形態を示す、図１と同様の横断面図である。
図３は、図１の要部を拡大して示す断面図である。
図４は、他の実施形態を示す要部拡大断面図である。
【図１】
2002102612.tif 000007
【図２】
2002102612.tif 000008
【図３】
2002102612.tif 000009
【図４ａ】
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【図４ｂ】
2002102612.tif 000011
【図４ｃ】
2002102612.tif 000012
【国際調査報告】
2002102612.tif 000013
2002102612.tif 000014
2002102612.tif 000015
2002102612.tif 000016