JPH0237003A - 重荷重用チユーブレスタイヤ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ｃ産業上の利用分野〕 本発明は、トラック、バス用タイヤに代表される重荷重
用チューブレスタイヤを長期にわたり使用した場合のビ
ードベース部に生ずる変形を抑制し得るビード部構造を
有する重荷重用チューブレスタイヤに関する。さらに詳
しくは、前記重荷重用チューブレスタイヤのビードコア
に作用する力を考慮して、ビードトウ部の強度向上に最
も有効な形状のビードコアを有する前記重荷重用チュー
ブレスタイヤに関する。

〔従来の技術〕

従来よく知られているように、内部に空気を充填して使
用される空気入りタイヤのビードコアには、内圧充填時
および負荷転勤時にある種の引張り力が作用する。そし
て、近年、普及の著しいカーカスコードを実質上円環状
ビードコアの法線方向に配置したラジアルタイヤは、所
謂、バイアス構造のタイヤ、すなわちカーカスコードを
実質上円環状ビードコアの法線方向に対しある角度をも
って配置したタイヤと比べて、前記内圧充填時および負
荷転勤時にカーカスコードに作用した力が直接ビードコ
アに伝達される。したがって前記ラジアル構造を有する
タイヤの場合はビードコアの法線方向に作用する力が著
しく大きい。

また、近年の高速道路網の整備に伴い、需要が急増して
きている、トラック、バス等重荷重用チューブレスタイ
ヤの場合、これらのタイヤは一般に気密性保持の観点か
ら、約１５°程度傾斜したベース部を有するリムに装着
されていることが多い。このようなリムに対してタイヤ
ビード部の内径は、リム径よりも小さく設計され、しか
もリム組み時の空気注入性を容易にし、かつ気密性を高
めるため、タイヤベース部に上記リムベース部の傾斜角
度よりも大きい傾斜角度を有する部分を設けるのが一般
的である。

したがって、この種のタイヤの場合、そのタイヤ形状に
起因してリム装着時にビードコア下部のタイヤ構成部材
が圧縮され、それに伴う反力がビードコアに作用し、こ
のようなタイヤビード部形状を有していない、一般のタ
イヤに比べて、ビードコアに作用する半径方向外向きの
力が著しく大きくなる。

第２図は従来のタイヤのビード部を示し、第２図（ａ）
は全体図、第２図（ｂ）および第２図（Ｃ）はそれぞれ
、第２図（ａ）のビード部を構成するビードコアの断面
を示し、第２図（ｄ）はビードトウ部端部が半径方向外
側に屈曲変形した場合のビードコアの変形状態を示す図
である。

第２図（ａ）に示す通り、この種の従来のタイヤは、ビ
ードコア１の廻りにタイヤ内側から外側へ巻き上げられ
たカーカスプライ２と複数層の補強層３，６、ビードコ
ア１の上方に充填されたビードフィラー４．５から構成
されたビード部を備えている。また、タイヤビードベー
ス部９の形状はリムベース部（図示されていない）と路
間−の傾斜角θ１で構成された幅Ｗ。

の領域とリムベース部の傾斜よりも３〜１５°大きい角
度θ２で構成された幅Ｗ２の領域とから構成されるのが
一般的である。

第２図（ａ）のタイヤのビードコア部１の拡大図である
第２図（ｂ）に示す通り、このビードコア部１は略円形
の断面形状の単一ワイヤ１１をその断面形状が略六角形
状になるように積層された構造を有している。第２図（
ｂ）に示すような構造のビードコア１を有するタイヤの
場合、ビードコア１がリムから受ける反力の分布を示す
第３図（ａ）に示すように、リム１２からの反力の分布
はビードコアｌの幅方向にわたって均一ではなくて、第
２図（ａ）に示すタイヤビードの幅ｗ２ｏＭ域（リムベ
ース部よりも大きな傾斜を有する）に対応するビードト
ウ側Ｗ２で大きな反力が生じている。

さらにタイヤ内圧充填時には、ビードコア１がカーカス
コード２から受ける反力の分布を示す第３図（ｂ）に示
すように、カーカスコード２に働く張力（矢印）がビー
ドコアｌり作用するが、この力の主体はビードコア先端
側を浮き上がらせる。

このような事実は、従来全く知られていなかったために
、第２図（ｂ）に示すようなビードコア幅方向において
、ビードトウ側とビードヒール側とで強度が均一となる
構成のビードコアが採用されていた。したがって、ビー
ドトウ部側ヘビードワイヤを充分に配置するという考慮
がなされていなかったため、ビードトウ部側の強度が不
足し、第２図（ｄ）に示すように、実線で示したビード
ワイヤ１１の実質的外輪郭線が点線で示した核外輪郭線
の形状に変形し、ビードコア自体がビードトウ部端部の
半径方向外側に屈曲変形するのを防止することができな
かった。

その結果として、タイヤの負荷転勤中にタイヤビードト
ウ部のゴムはビードコアの屈曲変形に伴うリムへの圧縮
変形を繰り返すこととなり、加えて車両走行に伴いタイ
ヤ内部の空気が高温化してゴム物性を劣化させるから、
長期にわたるタイヤの使用中に、タイヤビードトウ部の
ゴムには回復不可能な永久変形が生じることになるので
ある。従来は、第４図（ａ）に示す通り、点線で示す新
品時のビードトウ部の形状が実線で示す走行後のビード
トウ部の形状に変形し、この長期にわたり使用されたタ
イヤのビードトウ部の変形は、変形初期の段階ではタイ
ヤビードトウ部先端の極く狭い領域に発生する。しかし
、前述したように、リムからの反力およびビードコアを
変形させようとして作用するカーカス張力と比較し、タ
イヤビードトウ部側のビードコアの強度は充分に高くな
いため、リムベース部の傾斜よりも大きい傾斜を有する
タイヤビードベース部Ｗ２の領域が急速に成長する。さ
らにこのような変形が発生すると、タイヤベース部のう
ちリムベースに接触する面積が狭められて、タイヤビー
ドベース部単位幅当たりの接触圧が増大し、第４図（ｂ
）を経て第４図（ｃ）に示すように新品時のビードトウ
部の形状（点線）は実線のごとく変化し、変形がビード
ベース部ＷＩの領域からビードヒール側に向かって、ビ
ードトウ部の幅方向の変形ＩＴおよび半径方向の変形量
Ｓ共に次第に増大することとなる。

第４図（ｂ）および（ｃ）に示すタイヤビードトウ領域
での浮き上がり変形が生ずると、リムベースと実質的に
接触し得るタイヤビードベース部の面積が小さくなり、
タイヤの気密性を損なうことになる。その結果として、
本来、新品タイヤが具備していたリムベース部の傾斜よ
りも大きな傾斜を有するタイヤビードベース部Ｗ　ｚの
領域が狭くなり、実質的にタイヤビードベース部先端の
径が大きくなってしまい、リム組み時のエアーの注入が
困難になる。さらにこの種の変形はタイヤビードベース
部周方向にわたって同時に、かつ均一に発生するわけで
はないから、リムベースへのタイヤビードベース部の嵌
合も一様ではなくなり、これが車両走行時の振動発生の
大きな要因になっていた。

また、ビードトウ部側のビードコアの強度の不足によっ
て生ずるビードコアの屈曲変形は１、：、のｉ形に伴つ
ビードベース部とリムベース部との接触面積の減少、こ
の接触面積の減少によるビードコア下でのカーカスコー
ドの強固な固定を損なうことになり、これらによってカ
ーカス層の巻き上げ端部の動きを増長させる結果を招き
、該カーカス層巻き上げ端部のセパレーションを誘発す
る原因になっていた。

これらの現象は、近年の更生タイヤの使用比率が高まり
、タイヤの走行寿命が増大するにつれて、チューブレス
タイヤについて解決されるべき大きな課題になっている
。

そして、同様に四角形断面を有する単一ビードワイヤを
積層した略長方形断面のビードコア、すなわ、第２図（
ｃ）に示すようなビードコアを有する従来のタイヤ場合
、前述した略六角形状の断面を有するビードコアと比較
すると、ビードトウ部側の強度は若干高くなっているも
のの、タイヤビードトウ部の変形を防止するには充分と
は言えず、タイヤの使用期間が長くなるにつれて同様の
支障を生じていた。

特開昭６１−２９５１０７号公報には、従来のタイヤを
改良するものとして、ビードコアのうち、タイヤ半径方
向の内側と外側とでビードワイヤの径を変えてビードコ
ア内の各層の応力の均一化を図ったタイヤが提案されて
いる。しかし、この場合、ビードコア内の応力分布がビ
ードコアの上下方向ではなく、トウ側−ヒール側の幅方
向で著しく不均一化する点については解明されず、前述
した課題の解決し得るものではなかった。さらに、特公
昭６２−９４４２号公報には、六角形状のビードコアを
有するタイヤビードベース部領域における位置関係を規
定することによって、ビードトウ部の変形を防止したタ
イヤが提案されている。しかし、トラック、バス用チュ
ーブレスタイヤのタイヤビードトウ部の変形の根本要因
であるタイヤビードベース部の形状とリムベース部の傾
斜角度に対応した傾斜を有するビードコアのビードトウ
部領域の強度に関しては着目していないため、大きな改
良効果かえられていない。

さらに従来広く試みられてきた、略六角形状の断面を有
するビードコアの形状をある比率で拡大し、より多くの
単一ビードワイヤを積層する手段は、ビードトウ側への
張り出しｉｔ　ｗ　＋をかえって大きくする場合があり
、この部分の強度の向上はあまり期待できず、さらにビ
ードコアの重量が大幅に増大することを考えると、トラ
ック、バス用チューブレスタイヤのビードトウ部の変形
防止に対する効果は小さいものであった。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の目的は、タイヤのビードトウ部の剛性を向上し
、タイヤの負荷転勤中のビードコアの屈曲変形を抑制し
、このビードコアの変形に伴うタイヤビードトウ部の変
形を防止したタイヤ、特に重荷重用チューブレスタイヤ
を提供するにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、タイヤビードベース部がリムベース部と略同
一角度で傾斜する領域Ｗ、と該リムベース部の傾斜角度
よりも大きい角度で傾斜する領域Ｗ２を有するタイヤに
おいて、ビードワイヤの外輪郭線により区画された形状
のビードコアの底辺がリムベース部と略同一角度で傾斜
しているビードヒール側部分とこれに連なるリムベース
部よりも大きな傾斜角度で傾斜している部分の少なくと
も２つの部分からなり、前記ビードヒール側底辺の延長
線より下方のビードトウ側に突出するビードワイヤ群を
配置し、このビードトウ側に突出して配置したビードワ
イヤ群の突出開始点が少なくとも前記領域Ｗ２と同一領
域またはビードヒール側に存在することを特徴とする。

上記本発明の特徴は、以下に述べる事項（１）〜（４）
の知見に基づき、鋭意検討を進めて見出されたものであ
る。

（１）チューブレスタイヤを長期間にわたって使用した
場合、ビードベース部の変形に応じてビードコア自体の
傾斜角もその新品時の傾斜角を失い、ビードトウ部側部
分がタイヤ半径方向外側に拡大する。その結果としてビ
ードコア底辺の傾斜角は水平方向外側に近づ（向きに微
小に変化する。

（２）第５図（ａ）は第５図（ｂ）に示す形状と配置の
ビードコアを有するタイヤを一定距離走行させた後、該
ビードコアを構成する第５図（ｇ）に示す各位置のビー
ドワイヤについて、その伸び（指数表示）を測定し、各
位置における伸びをグラフ表示した図である。図に示す
通り、ビードコア幅方向のビードトウ部のビードワイヤ
の物性の低下がビードコア中央域およびビードヒール部
側のビードワイヤの物性の低下に比べて大きく、かつこ
のビードワイヤの物性低下領域はタイヤの走行距離が増
大するにつれてビードトウ部側からビードコア中央域へ
次第に拡大してくる。

（３）また、同様に、第５図（ｃ）は第５図（ｄ　）に
示す形状と配置のビードコアを有するタイヤを一定距離
走行させた後、該ビードコアを構成する第５図（ｇ）に
示す各位置のビードワイヤについて、その伸び（指数表
示）を測定し、各位置における伸びをグラフ表示した図
である。

図に示す通り、ビードコアをリムベース部の傾斜よりも
大きな傾斜角度を有するタイヤビードベース部の領域Ｗ
２側に位置せしめた場合は、ビードワイヤの初期物性の
低下が比較的短い走行距離で発生する領域は、第５図（
ａ）に示す場合に比べてビード幅方向に沿って広い範囲
に及ぶことになる、 すなわちチューブレスタイヤのビードベース部の形状と
ビードコアの位置との関係は、ビードトウ側のビードワ
イヤの物性の低下と密接に関係しているのである。

（４）他方、第５図（ｅ）は第５図（ｆ　）に示す形状
と配置のビードコアを有するタイヤを一定距離走行させ
た後、該ビードコアを構成する第５図（ｇ）に示す各位
置のビードワイヤについて、その伸び（指数表示）を測
定し、各位置における伸びをグラフ表示した図であるが
、第５図（ｆ）に示すリムベース部の傾斜よりも大きな
傾斜を有するタイヤビードベース部の領域Ｗ！側を極端
に狭くした場合は、ビードコアのビードトウ部側のビー
ドワイヤの初期物性の低下領域を狭い範囲に抑制するこ
とが可能である。

しかし、このような場合には、タイヤビードトウ部径を
リムベース部径に対して充分に小さくすることができな
（なるため、新品タイヤにおいてさえ、リム組み時の空
気注入性およびリムベース部とタイヤビードベース部と
の間の気密性を著しく損なうことになる。さらに第５図
（ｆ）のように、前記リムベース部の傾斜よりも大きな
傾斜を有するタイヤビードベース部の領域Ｗ！がタイヤ
ビードベース部全幅に比較して２０％以下の幅の場合は
、その部分のゴムに作用する圧縮力が他の部分に比べて
著しく高くなり、ゴムを急激に劣化させることになり、
第５図（ｆ）に示す構造のタイヤビード部を有するタイ
ヤは実用上適用不可能である。

本発明においては、上記（１）〜（４）の知見に基づき
、チューブレスタイヤ本来の性能を発揮させるため、前
記リムベース部の傾斜よりも大きな傾斜を有するタイヤ
ビードベース部の領域Ｗ２がタイヤビードベース部全幅
の３０χ〜７０χの範囲内を占めるようにし、リムベー
ス部とタイヤビードベース部の密着を確保するためビー
ドコアの幅がタイヤビードベース部の幅の４０％以上占
めるようにするものである。換言すると、従来の手段と
は全く異なり、ビードコアのビードトウ部側の強度、特
にリムベース部の傾斜よりも大きな傾斜を有するタイヤ
ビードペニス部の領域Ｗ２に存在するビードコアのビー
ドトウ部側の強度を飛躍的に向上させない限り、チュー
ブレスタイヤのビードトウ部の変形を防止することがで
きないが、本発明はこのようなビード、トウ部の変形を
有効に防止することに成功したものである。

以下、図面に基づいて本発明を具体的に説明する。

第１図は、本発明のチューブレスタイヤのビード部構造
の１例を示し、第１図（ａ）は全体図、第１図（ｂ）は
ビードコアの拡大図である。

本発明の場合、ビードワイヤの外輪郭線により区画され
たビードコア１の底辺はリムベース部１２への嵌合を良
好なものとするため、該リムベース部１２の傾斜角θと
離開−の傾斜角度θ。

の部分ａ、と少なくともタイヤビードベース部９のリム
ベース部１２の傾斜よりも大きな傾斜を有する領域Ｗ２
の部分ａ２とからなり、後者の領域Ｗ２の部分ａ２では
、上記傾斜角度θつよりも大きな傾斜角度θ、に内接す
るビードワイヤ１１を備えている。ビードコア１のビー
ドトウ部７の強度を向上させるために、底辺ａ３とこれ
と交差するビードワイヤ１１の実質上の外輪郭線すとの
なす角度βは７０″〜１００　＠の範囲内であることが
望ましい。このβが７０”よりも小さいと、ビードコア
１のビードトウ７側最下点が鋭利になり、タイヤ製造工
程中および負荷転勤中にこの部分でカーカスコード２と
ビードコアｌの擦れによりカーカスコードが損傷をきた
し、この面からタイヤの寿命が損なわれる。一方、βが
１００　°を超えるとビードコアｌのビードトウ部７側
上部の張り出し量が大きくなり、この部分のビードワイ
ヤ１１の物性低下を生じ易くなる。

さらにビードコアｌの上部のビードワイヤ１１の実質上
の外輪郭辺である上辺Ｃのなす角度θ２は、従来のタイ
ヤのようにθ８と同一にしてもよいが、ビードトウ部７
の強度を向上させるという点からはθ３よりも小さいか
、該θ、とは反対向きの角度を有することが望ましい。

また、ビードコア１の底辺ａ３はリムベース部１２とタ
イヤビードベース部９との嵌合の面およびビードコアｌ
の製造の容易さの面から底辺ａ、と離開−の角度にする
ことが好ましい。

そしてビードコアの形状およびその底辺ａ２は、第１図
（ｂ）に示した角度に限定されるものではなく、第７図
（ａ）〜（ｅ）に示した構成にすることができる。

さらにビードコアを構成する辺すは、直線のみならず、
ビードワイヤ１１の実質的外輪郭線として円弧で形成す
ることもでき、この場合はカーカスプライ２を該ビード
コア１の周りに内側から外側へ巻き上げる際にカーカス
プライ２とビードコア１が密着し易くなるというタイヤ
製造上のメリットがある。

なお、辺ｄについては特に限定されるものでない。

上述した構成を有するビードコアを有する本発明タイヤ
は、そのビードコアのビードトウ部側の浮き上がり屈曲
変形が大幅に抑制され、タイヤのビードベース部全体を
リムベース部に継続して接触状態に維持し、ビードトウ
部の変形を効果的に防止することができる。

なお、本発明タイヤのビードコアを構成するビードワイ
ヤの断面形状は、第１図および第８図に示す略円形断面
にかぎられるものではなく、略四角形状の断面やその他
の形状を有するビードワイヤを積層することができるこ
とはいうまでもない。

以下、実施例により本発明の効果を具体的に説明する。

実施例、従来例１〜２、比較例１〜２ 第６図（ａ）〜（ｅ）に示す通り、ビード部ビードコア
の形状を異にする５種類のタイヤサイズが１ＩＲ２２，
５１４ＰＲのタイヤを１０トン車２・Ｄ・Ｄ型式の車両
に装着し、ＪＡＴＭＡ規格の７．ＯＯＫｇｆ／ｃｍ”、
２５００Ｋｇ　／タイヤの条件下に１８万Ｋｍ走行した
後取り外し、新品時のビードトウ部の形状に対する走行
後の変形量を前述した第４図に示した方法にしたがって
測定した。

またリム組み時の空気注入性として、タイヤを一旦リム
から取り外し、再度リム組みを実施し、その際の空気注
入性の難易を評価した。

この場合、単一作業者が通常の作業で空気注入できた場
合を「○」、単一作業者が通常の作業では空気を注入で
きず、タイヤのビード部シール用治具を使用してはじめ
て空気の注入ができた場合を「×」として表示した。

また、この評価では数本の同一構造のタイヤ、同一走行
距離のタイヤを同一作業者がリム組みを行い判定したが
、その際ｒＯＪ、「×」と数本宛判定の分かれたタイヤ
については「△」で表示した。

リムとタイヤの嵌合性については、ＪＡＴＭＡの最大空
気圧を充填した時にリムフランジとタイヤリムチエツク
ラインの間隔をタイヤ全周にわたって測定し、その変動
量で表示した。

さらに走行した後のタイヤについて、前述した評価を行
った後、切断し、カーカス層の巻き上げ端部のセパレー
ションの有無を調査し、かつセパレーションの発生して
いたタイヤについてはその最大クラック長を測定し、結
果を表に示した。

表のビードトウ部の変形量の横巾、Ｔは幅方向、Ｓは半
径方向のそれぞれ変形量を示す。

〔発明の効果〕

表から、本発明に規定するビードコアとビードコア位置
関係を満足するタイヤは、ビードトウ部の剛性が充分に
高められ、ビードトウ部の変形抑制に優れた効果を奏す
るのみならず、このビードトウ部の変形防止に関連して
、リム組み時の空気注入性、再すム組み時のリムとの嵌
合性を向上させ、さらにカーカス巻き上げ端部のセパレ
ーション防止にも優れた効果を奏することが判る。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明タイヤのビード部の構造の１例を
示す断面図、第１図（ｂ）はビードコア部の拡大図、第
２図は従来のタイヤのビード部の構造の１例を示す断面
図を示し、第２図（ａ）は全体図、第２図（ｂ）および
第２図（ｃ）はそれぞれ第２図（ａ）のビードコア部の
拡大図、第２図（ｄ）はビードトウ部端部が半径方向外
側に屈曲変形した場合のビードコアの変形状態を示す図
、第３図（ａ）はビードコアがリムから受ける反力の分
布図、第３図（ｂ）はビードコアがカーカスコード側か
ら受ける力の説明図、第４図（ａ）は従来のタイヤに発
生したタイヤビードトウ部の変形初期の状態を示す図、
第４図（ｂ）。 （ｃ）は該タイヤビードトウ部の変形の進展した（拡が
り）状態を示す図、第５図（ｂ）は従来のタイヤのビー
ド部を示す断面図、第５図（ａ）は第５図（ｂ）に示す
ビードコアを有する従来のタイヤを一定距離走行させた
後第５図（ｇ）に示すビードコアの各位置におけるビー
ドワイヤの物性を示す図、第５図（ｄ）および（ｆ）は
それぞれ、領域Ｗ２とビードコアの位置関係を変更した
タイヤのビード部の構造を示す図、第５図（ｃ）および
（ｅ）はそれぞれ、前記第５図（ｄ）お′よび（ｆ）に
示すビードコアを有するタイヤを一定距離走行させた後
の第５図軸）に示すビードコアの各位置におけるビード
ワイヤの物性を示す図、第第５図軸）はビードワイヤの
位置を説明する図、第６図（ａ）〜（ｅ）は従来例、比
較例および実施例に使用したタイヤのビードコアの形状
を示す断面図、第７図（ａ）〜（ｅ）は本発明の規定を
満足するタイヤのビードコア構造の他の例を示す断面図
である。 １・・・ビードコア、７・・・ビードトウ部、８・・・
ビードヒール部、９・・・ビードベース部、１０・・・
変角、１１・・・ビードワイヤ、１２・・・リム。 第１図（ａ） 代理人　弁理士　小　川　信　−

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）タイヤビードベース部がリムベース部と略同一角
   度で傾斜する領域Ｗ＿１と該リムベース部の傾斜角度よ
   りも大きい角度で傾斜する領域Ｗ＿２を有するタイヤに
   おいて、ビードワイヤの外輪郭線により区画されるビー
   ドコアの底辺がリムベース部と略同一角度で傾斜してい
   るビードヒール側部分とこれに連なるリムベース部より
   も大きな傾斜角度で傾斜している部分の少なくとも２つ
   の部分からなり、前記ビードヒール側底辺の延長線より
   下方のビードトウ側に突出するビードワイヤ群を配置し
   、このビードトウ側に突出して配置したビードワイヤ群
   の突出開始点が少なくとも前記領域Ｗ＿２と同じ領域ま
   たはビードヒール側に存在することを特徴とする重荷重
   用チューブレスタイヤ。
2. （２）ビードコアのビードトウ側底辺がビードトウ側ビ
   ードワイヤの実質的外輪郭線と交差する角度（β）を７
   ０°〜１００°としたことを特徴とする請求項１記載の
   重荷重用チューブレスタイヤ。
3. （３）ビードコア底辺と対向する辺が該ビードコア底辺
   の傾きよりも小さい角度で傾斜するかまたは反対向きに
   傾斜していることを特徴とする請求項１記載の重荷重用
   チューブレスタイヤ。