JP3152371B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ビードベース部の形
状を改良して耐リム外れ性、耐リム滑り性を向上させた
空気入りタイヤに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、タイヤの耐リム外れ性、リム滑
り性を向上させるには、タイヤのビードベース部とリム
外表面と間の摩擦抵抗力を大きくすればよいことは良く
知られていることであるが、このような摩擦抵抗力はタ
イヤからリムに与えられる垂直力にタイヤとリムと間の
摩擦係数を乗じて求められる。そして、このような摩擦
抵抗力を正確に求めるには、ビードベース部とリム外表
面との接触領域を多数の単位領域に分割するとともに、
各単位領域における垂直力、摩擦係数を求めた後、これ
ら垂直力に摩擦係数を乗じて各単位領域における摩擦抵
抗力を求め、各単位領域における摩擦抵抗力を接触領域
全域に亘って積分すればよい。ここで、タイヤからリム
に与えられる垂直力の合計が一定であるとすると、各単
位領域における垂直力が互いに異なっている場合（接圧
がビードベース部において不均一である場合）と、各単
位領域における垂直力が同一である場合（接圧がビード
ベース部において均一である場合）とで、いずれが摩擦
抵抗力が大きくなるかといえば、ゴムー固体表面間での
垂直圧力と摩擦係数とがメイヤーの実験結果（反比例曲
線類似の曲線で示される）のような関係にあるため、接
圧が均一である場合の方が摩擦抵抗力は大となる。

【０００３】このため、従来、ビードベース部における
接圧を均一化すべく、ビードベース部が２つの円錐面か
らなるような空気入りタイヤが提案された。このものは
図６に示すように、ビードベース部71に周方向に延びる
凹溝74を形成し、該凹溝74を軸方向中央部で交差する２
個の円錐面72、73とから構成することにより、横断面
（タイヤの回転軸線を含む平面を切断面とした断面）を
三角形状をしたものである。そして、このように凹溝74
をビードベース部71に形成したタイヤ75をリム組みする
と、変形容易なビードヒール76近傍およびビードトウ77
近傍のゴムはリム外表面78に押されて半径方向外側に向
かって大きく変形（拡径）し、これにより発生した大き
な圧縮力の反力が接圧としてリム表面78に作用する。一
方、ビード79の半径方向内側のゴムは、非伸張性のビー
ド79に拘束されて変形が困難であるため、リム外表面78
に押されて僅かでも変形（拡径）すると、内部に大きな
圧縮力が発生するが、前記ビードヒール76、ビードトウ
77近傍が変形している途中まで凹溝74が潰れることでリ
ム外表面78に接触せず、途中からリム外表面78に接触す
るため内部に発生する圧縮力は前記ビードヒール76、ビ
ードトウ77近傍のゴム中に発生する圧縮力に近似するの
である。これにより、ビードベース部71全域における接
圧が均一化し、タイヤ75の耐リム外れ性、滑り性が向上
するのである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の空気入りタイヤにあっては、耐リム外れ性、
耐リム滑り性をある程度向上させることができるもの
の、その向上効果は充分なものではなかった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このため、前述のように
凹溝74が断面三角形状のときには、耐リム外れ性、耐リ
ム滑り性の向上効果が充分でない理由を探求して検討を
重ねた結果、凹溝74が断面三角形状のときには、内圧充
填時におけるビードベース部71全域の接圧を充分に均一
にすることはできず、接圧が場所によってかなりばらつ
いていることが知見された。

【０００６】この結果、接圧を確実に均一化するにはど
のようにすればよいかと、本発明者は種々の検討を重
ね、その検討の中で、以下のようなことを知見した。即
ち、図７に示すように、ビード部82の内面に接する形状
がリムのフランジに類似している金属環90にビード部82
をはめ込むとともに、タイヤ81のビード部82の半径方向
内側に圧力流体を封入したブラダ83を挿入し、その後、
該ブラダ83内に圧力流体をさらに注入してブラダ83によ
り単一円錐面状のビードベース部84に一定圧（目標とす
る接圧）を加え半径方向外側に押し広げる。このとき、
ビードヒール85、ビードトウ86近傍のゴムは変形容易で
あるため、半径方向外側へ大きく変形するが、ビード87
の半径方向内側のゴムは該ビード87が伸びにくいため変
形が困難で、ビードベース部84の軸方向中央部が断面略
円弧状に盛り上がるのである。そして、このときのビー
ドベース部84とブラダ83との接圧はいずれの位置もパス
カルの原理により完全に同一（均一）である。このた
め、この時点でのビードヒール85とビードトウ86とを結
ぶ円錐面88より半径方向内側に位置している断面略円弧
状の膨出部89と同一形状を前記円錐面88を対称面として
ビードベース部84に凹溝として形成しておけば、リム組
みによってこのような凹溝を有するビードベース部がリ
ム外表面に乗り上げ、これによってビードベース部が半
径方向外側に押し広げられビードベース部全体が１つの
円錐面（リム外表面）に重なり合ったとき、即ちリムの
外表面にビードベース部全体が密着したとき、ビードベ
ース部とリム外表面との間の接圧は、完全に均一の目標
接圧となるはずである。なお、このようにリム外表面に
ビードベース部全体が密着したとき、ビードヒール、ビ
ードトウ近傍のゴムは最初から変形しているため、変形
量は大であり接圧も大であるが、凹溝部分のゴムは途中
からの小さな量の変形であっても、伸びにくいビードに
より変形が制限されているため、接圧は大となり、これ
により、接圧はビードベース部全体で均一となるのであ
る。

【０００７】この発明は、前述の知見に基づいてなされ
たもので、リムに着座される一対のビード部と、これら
ビード部からほぼ半径方向外側に向かって延びる一対の
サイドウォール部と、これらサイドウォール部間を連ね
る略円筒状のトレッド部と、を備えた空気入りタイヤに
おいて、前記ビード部のビードトウからビードヒールに
至るビードベース部表面に、周方向に延びるとともに横
断面が略円弧状をしている凹溝を形成し、該凹溝の最深
部とビード部に埋設されたビードとを半径方向に重なり
合わせるようにした空気入りタイヤである。

【０００８】

【作用】まず、前述した空気入りタイヤをリムに装着す
るが、このとき、ビードベース部の内径は一般の空気入
りタイヤのビードベース部内径と同一であるため、リム
組み作業の困難性に変化はない。次に、前記空気入りタ
イヤ内に内圧を充填すると、各ビード部はリム外表面に
摺接しながら軸方向外側へ移動する。このとき、リム外
表面は軸方向外側に向かうに従い徐々に大径となった円
錐面であるため、該リム外表面に押されて変形容易なビ
ードヒール近傍およびビードトウ近傍のゴムは半径方向
外側に向かって大きく変形（拡径）する。一方、ビード
の半径方向内側のゴムは、前記ビードヒール、ビードト
ウ近傍が変形している途中まで凹溝が潰れることでリム
外表面に接触せず、途中からリム外表面に接触し、外側
に向かって変形（拡径）される。ここで、前述の凹溝は
横断面が略円弧状をしており、しかもその最深部がビー
ドと半径方向に重なり合う位置であるため、その形状お
よび形成位置は、前述の膨出部と同一形状を円錐面を対
称面としてビードベース部に形成した仮想凹溝に近似し
ている。このため、前述のようにビード部のゴムが変形
して、ビードベース部全体が１つの円錐面（リム外表
面）に重なり合ったとき、即ちリム外表面にビードベー
ス部全体が密着したときには、ビードベース部とリム外
表面との間の接圧は充分に均一となり、これらの間の摩
擦抵抗力がほぼ最大値となる。この結果、タイヤの軸方
向滑りおよび周方向滑りが強力に抑制されて耐リム外れ
性、滑り性が確実に向上するのである。なお、このよう
にリム外表面にビードベース部全体が密着したとき、ビ
ードヒール、ビードトウ近傍のゴムは最初から変形して
いるため、変形量は大であり接圧も大であるが、凹溝部
分のゴムは途中からの小さな量の変形であっても、伸び
にくいビードに変形が制限されているため、接圧は大と
なり、これにより、接圧は前述のようにビードベース部
全体で充分に均一となるのである。

【０００９】

【実施例】以下、この発明の第１実施例を図面に基づい
て説明する。図１において、21は空気入りタイヤであ
り、このタイヤ21は、ビード22がそれぞれ埋設された一
対のビード部23と、これらビード部23からほぼ半径方向
外側に向かって延びるサイドウォール部24と、これらサ
イドウォール部24の半径方向外端同士を連ねる略円筒状
のトレッド部25と、を有する。また、このタイヤ21は一
方のビード部23から他方のビード部に亘って延びるトロ
イダル状をしたカーカス層26によって補強されており、
このカーカス層26の幅方向両端部は前記ビード22の回り
に軸方向内側から軸方向外側に向かって折り返されてい
る。前記カーカス層26の半径方向外側にはベルト層27が
配置され、これらベルト層27の半径方向外側には外表面
に多数の溝28が形成されたトレッドゴム30が配置されて
いる。

【００１０】図２、３において、前記ビード部23は半径
方向内端にビードトウ34からビードヒール35に至るビー
ドベース部36を有し、これらのビードベース部36は内径
が軸方向内側から軸方向外側に向かうに従い徐々に大径
となっており、この結果、その表面は略円錐面である。
前記ビードベース部36の軸方向中央部表面には周方向に
連続して延びる凹溝38がそれぞれ形成され、これらの凹
溝38はビードベース部36の表面から半径方向外側（ビー
ド22）に向かって凹んでいる。各凹溝38は横断面（タイ
ヤ21の回転軸線を含む平面を切断面とした断面）が略弧
状を呈するとともに、その表面を１個以上の弧状曲面を
組み合わせて構成、この実施例では、ビードベース部36
の表面の半径方向内側に曲率中心が位置する１個の弧状
曲面から構成している。したがって、この実施例におけ
る凹溝38は軸方向に深さがなだらかに変化、即ち表面に
対する接線はその傾きが連続的に変化している。しか
も、前記凹溝38の最深部39はビード22と半径方向に重な
り合って、即ち、ビード22の軸方向内端41と軸方向外端
42と間の領域に凹溝38の最深部39が位置している。

【００１１】そして、このようなタイヤ21はリム47に装
着されるが、この装着時、ビードベース部36の内径が一
般のタイヤのビードベース部内径と同一であるため、リ
ム組み作業の困難性に変化はない。次に、前記タイヤ21
内に内圧を充填すると、リム47のビードシート部48に着
座したビード部23は該ビードシート部48の外表面に摺接
しながら軸方向外側へ移動するが、このとき、ビードシ
ート部48の外表面は軸方向外側に向かうに従い徐々に大
径となった一般的な円錐面であるため、該ビードシート
部48の外表面に押されて変形容易なビードヒール35近傍
およびビードトウ34近傍のゴムが半径方向外側に向かっ
て大きく変形（拡径）する。一方、ビード22の半径方向
内側のゴムは、前記ビードヒール35、ビードトウ34近傍
が変形している途中まで凹溝38が潰れることでビードシ
ート部48の外表面に接触することはないが、途中からビ
ードシート部48の外表面に接触し、このときからビード
シート部48の外表面に押されて半径方向外側に向かって
変形（拡径）する。ここで、前述の凹溝38は横断面が略
円弧状をしており、しかもその最深部39がビード22と半
径方向に重なり合う位置であるため、各凹溝38の形状お
よび形成位置は、前述の膨出部と同一形状を円錐面を対
称面としてビードベース部36に形成した仮想凹溝に近似
している。このため、前述のようにビード部23のゴムが
変形して、ビードベース部36全体が１つの円錐面（ビー
ドシート部48の外表面）に重なり合ったとき、即ちビー
ドシート部48の外表面にビードベース部36全体が密着し
たときには、ビードベース部36とビードシート部48との
間の接圧は充分に均一となり、これらの間の摩擦抵抗力
がほぼ最大値となる。この結果、タイヤ21の軸方向滑り
および周方向滑りが強力に抑制されて耐リム外れ性、耐
リム滑り性が確実に向上するのである。なお、このよう
にビードシート部48の外表面にビードベース部36全体が
密着したとき、ビードヒール35、ビードトウ34近傍のゴ
ムは最初から変形しているため、変形量は大であり接圧
も大であるが、凹溝38部分のゴムは途中からの小さな量
の変形であっても、伸びにくいビード22に変形が制限さ
れているため、接圧は大となり、これにより、接圧は前
述のようにビードベース部36全体で充分に均一となるの
である。

【００１２】ここで、前記凹溝38の幅Ｈは、ビード22の
幅Ｌの 0.4倍から 1.5倍の範囲、また凹溝38のビードベ
ース部36表面からの最大深さＤは、ビード22と仮想線で
示されている仮想円錐面との最短距離Ｍ（ここではビー
ド22から凹溝38の軸方向外側端までの距離）の 0.1倍か
ら 0.5倍の範囲が好ましい。その理由は、凹溝38の最大
深さＤおよび幅Ｈを前記範囲内とすると、後述するよう
にビードベース部36における接圧をいずれの位置におい
てもほぼ同一とすることができ、耐リム滑り性等を確実
に向上させることができるからである。

【００１３】次に、第１試験例を説明する。この試験に
当たっては、ビードベース部71に図６に示すような２個
の円錐面72、73（円錐面72の傾斜角Ｊは10度、円錐面73
の傾斜角Ｋは20度）から構成した断面三角形状の凹溝74
を形成した従来タイヤと、従来タイヤと同一の凹溝をビ
ードベース部に形成するとともに、ビードベース部の内
径を従来タイヤより２mm小さくした比較タイヤと、ビー
ドベース部36の内径は従来タイヤと同一であるが、ビー
ドベース部36に図２に示すような凹溝38（幅Ｈは幅Ｌの
1.0倍、最大深さＤは最短距離Ｍの 0.3倍）を形成した
供試タイヤ１と、を準備した。ここで、各タイヤのサイ
ズは185/70 Ｒ14であった。次に、このような各タイヤ
を正規リムに装着するとともに、これらタイヤに1.0kgf
/cm²の内圧を充填した後、鋼鉄製のブロックを各タイヤ
のサイドウォール部に軸方向に押し付け、ビード部がリ
ムから外れるときの押し付け力を測定した。その結果
は、従来タイヤでは500kgf、比較タイヤでは600kgfであ
ったが、供試タイヤ１では630kgfと、従来、比較タイヤ
のいずれよりも耐リム外れ性が向上していた。また、各
タイヤに1.9kgf/cm²の内圧を充填したときの押し付け力
も測定したが、その結果は従来タイヤでは 1000kgf、比
較タイヤでは 1200kgfであったのに対し、供試タイヤ１
では 1250kgfと、この場合も従来、比較タイヤより耐リ
ム外れ性が向上していた。さらに、前記各タイヤ（内圧
1.9kgf/cm²）を3000ccクラスの国産乗用車に装着した
後、50km/hで乾燥舗装路面を走行しているときに急ブレ
ーキを掛けて各タイヤのリムに対する周方向滑り量を測
定した。その結果は、従来タイヤでは30mm、比較タイヤ
では20mmであったが、供試タイヤ１では10mmと、従来、
比較タイヤのいずれよりも耐リム滑り性が向上してい
た。なお、従来タイヤおよび供試タイヤ１はリム組を１
人で容易に行うことができたが、比較タイヤはリム組を
１人で行うことは困難であり、２人が必要であった。

【００１４】次に、第２試験例を説明する。この試験に
当たっては、ビードベース部36に図２に示すような幅Ｈ
が幅Ｌの 0.3倍である凹溝38を形成した供試タイヤ２
と、凹溝38の幅Ｈを幅Ｌの 0.4倍とした以外は供試タイ
ヤ２と同一の供試タイヤ３と、凹溝38の幅Ｈを幅Ｌの
1.0倍とした以外は供試タイヤ２と同一の供試タイヤ４
と、凹溝38の幅Ｈを幅Ｌの 1.5倍とした以外は供試タイ
ヤ２と同一の供試タイヤ５と、凹溝38の幅Ｈを幅Ｌの
1.6倍とした以外は供試タイヤ２と同一の供試タイヤ６
と、を準備した。ここで、各タイヤのサイズは185/70
Ｒ14であり、凹溝38の最大深さＤは最短距離Ｍの 0.3倍
であった。次に、このような各タイヤを3000ccクラスの
国産乗用車に取り付けられた正規リムに装着するととも
に、これらタイヤに1.9kgf/cm²の内圧を充填した後、50
km/hで乾燥舗装路面を走行しているときに急ブレーキを
掛けて各タイヤのリムに対する周方向滑り量を測定し
た。その結果は、供試タイヤ２、６ではそれぞれ18mm、
18mmと従来タイヤに比較して耐リム滑り性がある程度向
上していたが、供試タイヤ３、４、５（幅Ｈが幅Ｌの
0.4倍から 1.5倍の範囲）ではそれぞれ12mm、10mm、12m
mと耐リム滑り性が格段に向上していた。なお、このよ
うな各タイヤに対して試験例１で説明した押し付け力を
測定したが、その結果は、供試タイヤ２、６ではそれぞ
れ1210kgf、1210kgfと耐リム外れ性がかなりの程度向上
していたが、供試タイヤ３、４、５ではそれぞれ1240kg
f、 1250kgf、 1240kgfと耐リム外れ性も格段に向上し
ていた。

【００１５】また、第３試験例においては、ビードベー
ス部36に図２に示すような最大深さＤが最短距離Ｍの0.
05倍である凹溝38を形成した供試タイヤ７と、凹溝38の
最大深さＤを最短距離Ｍの 0.1倍とした以外は供試タイ
ヤ７と同一の供試タイヤ８と、凹溝38の最大深さＤを最
短距離Ｍの 0.3倍とした以外は供試タイヤ７と同一の供
試タイヤ９と、凹溝38の最大深さＤを最短距離Ｍの 0.5
倍とした以外は供試タイヤ７と同一の供試タイヤ１０
と、凹溝38の最大深さＤを最短距離Ｍの 0.6倍とした以
外は供試タイヤ７と同一の供試タイヤ１１と、を準備し
た。ここで、各タイヤのサイズは185/70 Ｒ14であり、
凹溝38の幅Ｈは幅Ｌの 1.0倍であった。次に、このよう
な各タイヤに対して試験例２と同様の試験を行い、各タ
イヤのリムに対する周方向滑り量を測定した。その結果
は、供試タイヤ７、１１ではそれぞれ24mm、22mmと耐リ
ム滑り性が従来タイヤに比較してある程度向上していた
が、供試タイヤ８、９、１０（最大深さＤが最短距離Ｍ
の 0.1倍から 0.5倍の範囲）ではそれぞれ12mm、10mm、
12mmと耐リム滑り性が格段に向上していた。なお、この
ような各タイヤに対して試験例１で説明した押し付け力
を測定したが、その結果は、供試タイヤ７、１１ではそ
れぞれ 1100kgf、 1150kgfと耐リム外れ性がある程度向
上していたが、供試タイヤ８、９、１０ではそれぞれ 1
240kgf、 1250kgf、 1240kgfと耐リム外れ性も格段に向
上していた。

【００１６】図４はこの発明の第２実施例を示す図であ
る。この実施例においては、ビードベース部36に形成し
た凹溝60の表面を、２個以上の円錐面、ここでは２個の
円錐面61、62と１個以上の弧状曲面、ここでは１個の弧
状曲面63とを組み合わせて構成している。この結果、こ
の凹溝60は横断面が弧状に近似した略弧状となる。

【００１７】図５はこの発明の第３実施例を示す図であ
る。この実施例においては、ビードベース部36に形成し
た凹溝65の表面を、３個以上の円錐面、ここでは４個の
円錐面66、67、68、69を組み合わせて構成している。こ
の結果、この凹溝65は横断面が弧状に近似した略弧状と
なる。

【００１８】なお、前述の実施例においては、ビード22
の横断面が略正方形であったが、このビードの横断面が
円形である場合、即ちビードの半径方向内側面が半径方
向内側に向かって凸である場合には、この凸の頂上部と
凹溝の最深部とを半径方向に重なり合わせるとよい。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、リム組作業を困難とすることなく耐リム外れ性、耐
リム滑り性を十分に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例を示すタイヤの子午線断
面図である。

【図２】ビード部の拡大断面図である。

【図３】リムに装着した状態を示すビード部の断面図で
ある。

【図４】この発明の第２実施例を示すビード部近傍の拡
大断面図である。

【図５】この発明の第３実施例を示すビード部近傍の拡
大断面図である。

【図６】従来の空気入りタイヤの一例を示すビード部の
断面図である。

【図７】ビード部の変形状態を説明する拡大断面図であ
る。

【符号の説明】

21…空気入りタイヤ 22…ビード 23…ビード部 24…サイドウォール部 25…トレッド部 34…ビードトウ 35…ビードヒール 36…ビードベース部 38…凹溝 39…最深部 47…リム

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】リムに着座される一対のビード部と、これ
   らビード部からほぼ半径方向外側に向かって延びる一対
   のサイドウォール部と、これらサイドウォール部間を連
   ねる略円筒状のトレッド部と、を備えた空気入りタイヤ
   において、前記ビード部のビードトウからビードヒール
   に至るビードベース部表面に、周方向に延びるとともに
   横断面が略円弧状をしている凹溝を形成し、該凹溝の最
   深部とビード部に埋設されたビードとを半径方向に重な
   り合わせるようにしたことを特徴とする空気入りタイ
   ヤ。
2. 【請求項２】前記凹溝表面を１個以上の弧状曲面を組み
   合わせて構成した請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. 【請求項３】前記凹溝表面を２個以上の円錐面と１個以
   上の弧状曲面とを組み合わせて構成した請求項１記載の
   空気入りタイヤ。
4. 【請求項４】前記凹溝表面を３個以上の円錐面を組み合
   わせて構成した請求項１記載の空気入りタイヤ。