JP2008001264A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】 周方向補強ベルト層のエッジ部の疲労破断を抑制すると共に、交差ベルト層のエッジ部におけるセパレーションを抑制するようにした空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】 トレッド部１におけるカーカス層４の外周側に少なくとも２層の交差ベルト層６２，６４を配置し、これら交差ベルト層６２，６４の間に該交差ベルト層６２，６４よりも幅が狭い少なくとも１層の周方向補強ベルト層６３を配置すると共に、交差ベルト層６２，６４の間であって周方向補強ベルト層６３の幅方向外側に該周方向補強ベルト層６３のエッジ部に隣接しつつ一定の厚さを持つゴム組成物からなる応力緩和層７を設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、扁平率が６０％以下の重荷重用タイヤとして好適な空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、周方向補強ベルト層のエッジ部の疲労破断を抑制すると共に、交差ベルト層のエッジ部におけるセパレーションを抑制することを可能にした空気入りタイヤに関する。

近年、トラックやバスに使用される重荷重用タイヤにおいて扁平化が進んでいる。中でも扁平率が６０％以下のタイヤでは、交差ベルト層の間にタイヤ周方向に対するコード角度が実質的に０度である周方向補強ベルト層を配置することが主流となっている（例えば、特許文献１参照）。このようなベルト構造では周方向補強ベルト層のエッジ部におけるコード張力が高くなるため、その周方向補強ベルト層のエッジ部のコードが疲労破断し易くなる。それを回避するために、交差ベルト層の幅を周方向補強ベルト層の幅よりも大きくし、これら交差ベルト層を周方向補強ベルト層の幅方向外側で互いに直接接触するように積層し、更に交差ベルト層のエッジ部に所謂ベルトエッジクッションと呼ばれる端部緩衝層を介在させている。この場合、周方向補強ベルト層の幅方向外側で交差ベルト層が働くことで、周方向補強ベルト層のエッジ部のコード張力を下げ、その疲労破断を抑制することができる。

しかしながら、空気入りタイヤにおいて、ショルダー部の外径成長を抑えるためには周方向補強ベルト層をショルダー部の近傍まで拡張する必要があり、更に、上述のように周方向補強ベルト層のエッジ部の疲労破断を抑制する効果を得るためには交差ベルト層をバットレス部の近傍まで拡張する必要がある。そして、交差ベルト層をバットレス部の近傍まで拡張すると、交差ベルト層が受ける剪断歪みが大きくなり、そのエッジ部においてコードとゴムとの間のセパレーションを生じ易くなる。
特表２００１−５２２７４８号公報

本発明の目的は、周方向補強ベルト層のエッジ部の疲労破断を抑制すると共に、交差ベルト層のエッジ部におけるセパレーションを抑制することを可能にした空気入りタイヤを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の空気入りタイヤは、トレッド部におけるカーカス層の外周側に少なくとも２層の交差ベルト層を配置し、これら交差ベルト層の間に該交差ベルト層よりも幅が狭い少なくとも１層の周方向補強ベルト層を配置すると共に、前記交差ベルト層の間であって前記周方向補強ベルト層の幅方向外側に該周方向補強ベルト層のエッジ部に隣接しつつ一定の厚さを持つゴム組成物からなる応力緩和層を設けたことを特徴とするものである。

本発明では、周方向補強ベルト層をそれよりも幅が広い交差ベルト層で挟み込むことで周方向補強ベルト層のエッジ部の疲労破断を抑制することができる。また、周方向補強ベルト層の幅方向外側に応力緩和層を設けることで、交差ベルト層のエッジ部における剪断歪みを緩和し、その部分でのセパレーションを抑制することができる。従って、交差ベルト層と周方向補強ベルト層と応力緩和層とを含むベルト構造体を上記の如く規定することにより、周方向補強ベルト層のエッジ部の疲労破断を抑制しながら、交差ベルト層のエッジ部におけるセパレーションを抑制することが可能になる。

本発明において、交差ベルト層のエッジ部における剪断歪みを効果的に緩和するために、応力緩和層を構成するゴム組成物の１００％伸張時モジュラスは交差ベルト層のコードを被覆するゴム組成物の１００％伸張時モジュラスよりも小さいことが好ましい。特に、応力緩和層を構成するゴム組成物の１００％伸張時モジュラスＥａと交差ベルト層のコードを被覆するゴム組成物の１００％伸張時モジュラスＥcoとが０．６≦Ｅａ／Ｅco≦０．９の関係を満足することが好ましい。更に、応力緩和層を構成するゴム組成物の１００％伸張時モジュラスは４．０ＭＰａ〜５．５ＭＰａの範囲にあることが好ましい。なお、本発明における１００％伸張時モジュラスは、ＪＩＳ Ｋ６２５１に規定される所定伸び引張応力の測定方法に準拠して測定されるものである。

周方向補強ベルト層はタイヤ周方向に対するコード角度が０度〜５度であってカーカス断面幅の６０％〜７５％の幅を有するものであることが好ましく、交差ベルト層はタイヤ周方向に対するコード角度が１０度〜４５度であって周方向補強ベルト層よりもカーカス断面幅の少なくとも１０％広い幅を有するものであることが好ましい。このような周方向補強ベルト層と交差ベルト層とを組み合わせることで、ベルト構造体として良好な性能を発揮することができる。

上述した応力緩和層に加えて、交差ベルト層の間であって該交差ベルト層のエッジ部に対応する位置にはゴム組成物からなる端部緩衝層を設けることが好ましい。この応力緩和層は周方向補強ベルト層と端部緩衝層との間の全域にわたって配置することが好ましい。一方、交差ベルト層の応力緩和層を介在させた部位でのコード間ゴムゲージｔは周方向補強ベルト層のコード径Ｄに対して０．８Ｄ≦ｔ≦１．７Ｄの関係を満足することが好ましい。これにより、交差ベルト層のエッジ部でのセパレーションを効果的に抑制することができる。

カーカス層と交差ベルト層との間にはタイヤ周方向に対するコード角度が４５度〜９０度であってカーカス断面幅の６０％〜８５％の幅を有する高角度ベルト層を配置することが好ましい。このような高角度ベルト層はベルト構造体の面外曲げ剛性を高めてトレッド部のバックリングを防止する役割を果たす。

交差ベルト層の外周側にはタイヤ周方向に対するコード角度が１０度〜４５度であってカーカス断面幅の６０％〜８５％の幅を有する保護ベルト層を配置することが好ましい。このような保護ベルト層はベルト構造体を外傷から保護する役割を果たす。

本発明において、各種ベルト層のコード角度はタイヤ赤道位置にて測定されるものである。また、カーカス断面幅とは、空気入りタイヤを正規リムにリム組みし、かつ、正規内圧を充填した状態で形成されるカーカスラインのタイヤ子午線断面における最大幅である。正規リムとは、ＪＡＴＭＡで規定する「標準リム」、ＴＲＡで規定する「Design Rim」、あるいはＥＴＲＴＯで規定する「Measuring Rim 」である。正規内圧とは、ＪＡＴＭＡで規定する「最高空気圧」、ＴＲＡで規定する「TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES」に記載の最大値、あるいはＥＴＲＴＯで規定する「INFLATION PRESSURES 」である。

本発明は、各種空気入りタイヤに適用することが可能であるが、扁平率が６０％以下の空気入りタイヤに適用することが望ましく、特に重荷重用空気入りタイヤに適用した場合に顕著な作用効果を奏するものである。

以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は本発明の実施形態からなる重荷重用空気入りタイヤを示し、図２はそのベルト構造体を抽出して示すものである。図１において、１はトレッド部、２はサイドウォール部、３はビード部である。左右一対のビード部３，３間にはカーカス層４が装架され、このカーカス層４の端部がビードコア５の廻りにタイヤ内側から外側に折り返されている。トレッド部１におけるカーカス層４の外周側には、ベルト層６１〜６５がタイヤ全周にわたって配置されている。これらベルト層６１〜６５の各々は引き揃えられた複数本のコードと該コードを被覆するゴム組成物（ベルトコートコンパウンド）とから構成されている。ベルトコードとしては、通常、スチールコードが使用される。最もカーカス層４に近いベルト層６１は高角度ベルト層（１番ベルト層）、その外周側のベルト層６２は交差ベルト層（２番ベルト層）、その外周側のベルト層６３は周方向補強ベルト層（３番ベルト層）、その外周側のベルト層６４は交差ベルト層（４番ベルト層）、その外周側のベルト層６５は保護ベルト層（５番ベルト層）である（図２参照）。

周方向補強ベルト層６３は、タイヤ周方向に対するコード角度が０度〜５度であり、その幅Ｗ₆₃がカーカス断面幅ＣＷの６０％〜７５％の範囲に設定されている。この周方向補強ベルト層６３はベルト構造体において主としてタイヤ周方向の張力を担持するものである。周方向補強ベルト層６３のコード角度が上限値を超えると内圧保持能力が低下する。また、周方向補強ベルト層６３の幅Ｗ₆₃が下限値を下回ると周方向補強ベルト層６３のエッジ部での歪みが大きくなるため周方向補強ベルト層６３が破断し易くなり、逆に上限値を上回るとタイヤ質量の増加要因となる。

交差ベルト層６２，６４は、タイヤ周方向に対するコード角度が１０度〜４５度であり、その幅Ｗ₆₂，Ｗ₆₄が周方向補強ベルト層６１よりもカーカス断面幅ＣＷの少なくとも１０％広く設定されている。これら交差ベルト層６２，６４は層間でコードが互いに交差するように配置されている。そのため、交差ベルト層６２，６４はコード同士が互いの動きを規制することで高剛性を発揮する。交差ベルト層６２，６４のコード角度が上記範囲から外れるとベルト構造体として要求される特性を十分に発揮することができなくなる。また、交差ベルト層６２，６４の幅Ｗ₆₂，Ｗ₆₄が規定値より狭過ぎると周方向補強ベルト層６３のエッジ部の疲労破断を抑制する効果が低下する。

高角度ベルト層６１は、タイヤ周方向に対するコード角度が４５度〜９０度であり、その幅Ｗ₆₁がカーカス断面幅ＣＷの６０％〜８５％の範囲に設定されている。高角度ベルト層６１はベルト構造体の面外曲げ剛性を高めてトレッド部１のバックリングを防止するものである。高角度ベルト層６１のコード角度が下限値を下回ると面外曲げ剛性の改善効果が低下する。また、高角度ベルト層６１の幅Ｗ₆₁が下限値を下回ると面外曲げ剛性の改善効果が低下し、逆に上限値を上回るとタイヤ質量の増加要因となる。

保護ベルト層６５は、タイヤ周方向に対するコード角度が１０度〜４５度であり、その幅Ｗ₆₅がカーカス断面幅ＣＷの６０％〜８５％の範囲に設定されている。保護ベルト層６５はベルト構造体を外傷から保護するものである。保護ベルト層６５のコード角度が上記範囲から外れるとベルト構造体の保護効果が低下する。また、保護ベルト層６５の幅Ｗ₆₅が下限値を下回るとベルト構造体の保護効果が低下し、逆に上限値を上回るとタイヤ質量の増加要因となる。

上記空気入りタイヤにおいて、交差ベルト層６２，６４の間であって周方向補強ベルト層６３の幅方向外側には該周方向補強ベルト層６３のエッジ部に隣接しつつ一定の厚さを持つゴム組成物からなる応力緩和層７が配置されている。

応力緩和層７を構成するゴム組成物の１００％伸張時モジュラスは交差ベルト層６２，６４のコードを被覆するゴム組成物の１００％伸張時モジュラスよりも小さいものである。より具体的には、応力緩和層７を構成するゴム組成物の１００％伸張時モジュラスＥａと交差ベルト層６２，６４のコードを被覆するゴム組成物の１００％伸張時モジュラスＥcoとは０．６≦Ｅａ／Ｅco≦０．９の関係を満足している。Ｅａ／Ｅcoが０．６未満であると交差ベルト層６２，６４に基づく剛性が低下し、逆に０．９を超えると応力緩和作用が低下する。応力緩和層７を構成するゴム組成物の１００％伸張時モジュラスは同様の理由から４．０ＭＰａ〜５．５ＭＰａの範囲にすると良い。

応力緩和層７を介在させた部位における交差ベルト層６２，６４のコード間ゴムゲージｔは周方向補強ベルト層６３のコード径Ｄに対して０．８Ｄ≦ｔ≦１．７Ｄの関係になっている。これにより、交差ベルト層６２，６４のエッジ部でのセパレーションを効果的に抑制することができる。コード間ゴムゲージｔが０．８Ｄ未満であると応力緩和作用が低下して交差ベルト層６２，６４のエッジ部にセパレーションを生じ易くなり、逆に１．７Ｄを超えると交差ベルト層６２，６４に基づく剛性が低下する。トラック・バスに使用される重荷重用タイヤの場合、１．７ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲を選択すると良い。また、一定厚さを有する応力緩和層７の幅Ｗ₇ はカーカス断面幅ＣＷの３．５％〜７．０％の範囲にすると良い。

交差ベルト層６２，６４の間であって該交差ベルト層６２，６４のエッジ部に対応する位置には応力緩和層７と同様のゴム組成物からなる端部緩衝層８が配置されている。上述の応力緩和層７は周方向補強ベルト層６３と端部緩衝層８との間の全域にわたって配置されている。つまり、交差ベルト層６２，６４の間には周方向補強ベルト層６３、応力緩和層７及び端部緩衝層８が隙間なく配置され、交差ベルト層６２，６４が互いに接触する部分が形成されないようになっている。これにより、応力緩和層７及び端部緩衝層８が交差ベルト層６２，６４のエッジ部間に生じる応力を緩和し、そのエッジ部におけるセパレーションを抑制する。

上述した空気入りタイヤによれば、周方向補強ベルト層６３をそれよりも幅が広い交差ベルト層６２，６４で挟み込むことで周方向補強ベルト層６３のエッジ部の疲労破断を抑制することができる。また、周方向補強ベルト層６３の幅方向外側に応力緩和層７を設けることで、交差ベルト層６２，６４のエッジ部における剪断歪みを緩和し、その部分でのセパレーションを抑制することができる。特に、扁平率が６０％以下である重荷重用空気入りタイヤにおいては、その作用効果が顕著である。

上述した実施形態においては、２層の交差ベルト層と１層の周方向補強ベルト層を備える場合について説明したが、交差ベルト層及び周方向補強ベルト層は必要に応じて追加することができる。

タイヤサイズ４３５／４５Ｒ２２．５ １６４Ｊであり、カーカス層の外周側に高角度ベルト層（１番ベルト層）、交差ベルト層（２番ベルト層）、周方向補強ベルト層（３番ベルト層）、交差ベルト層（４番ベルト層）、保護ベルト層（５番ベルト層）を配置した空気入りタイヤにおいて、交差ベルト層の間であって周方向補強ベルト層の幅方向外側に応力緩和層と端部緩衝層とを設けた実施例１〜２のタイヤをそれぞれ作製した。比較のため、応力緩和層を設けていないこと以外は実施例１〜２と同じ構造を有する従来例のタイヤを用意した。なお、全てのベルト層についてコードを被覆するゴム組成物の１００％伸張時モジュラスを６．３ＭＰａとし、応力緩和層を構成するゴム組成物の１００％伸張時モジュラスを４．８ＭＰａとした。

これら試験タイヤについて、下記試験方法により、荷重耐久性を評価し、その結果を表１に示した。

荷重耐久性：
試験タイヤをリムサイズ２２．５×１４．００のホイールに組付け、空気圧９００ｋＰａとしてドラム試験機に取り付け、速度４５ｋｍ／ｈ、荷重６８．６５ｋＮの条件にて走行試験を実施し、タイヤが破壊するまでの走行距離を測定した。評価結果は、従来例を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど荷重耐久性が優れていることを意味する。

この表１に示すように、実施例１〜２のタイヤは、従来例に比べて荷重耐久性が大幅に改善されていた。これら実施例１〜２のタイヤにおいては、周方向補強ベルト層のエッジ部の疲労破断及び交差ベルト層のエッジ部におけるセパレーションの発生が抑制されていた。

本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示す子午線半断面図である。 図１の空気入りタイヤにおけるベルト構造体を抽出して示す断面図である。

符号の説明

１ トレッド部
２ サイドウォール部
３ ビード部
４ カーカス層
５ ビードコア
７ 応力緩和層
８ 端部緩衝層
６１ 高角度ベルト層
６２，６４ 交差ベルト層
６３ 周方向補強ベルト層
６５ 保護ベルト層

Claims (12)

1. トレッド部におけるカーカス層の外周側に少なくとも２層の交差ベルト層を配置し、これら交差ベルト層の間に該交差ベルト層よりも幅が狭い少なくとも１層の周方向補強ベルト層を配置すると共に、前記交差ベルト層の間であって前記周方向補強ベルト層の幅方向外側に該周方向補強ベルト層のエッジ部に隣接しつつ一定の厚さを持つゴム組成物からなる応力緩和層を設けたことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記応力緩和層を構成するゴム組成物の１００％伸張時モジュラスが前記交差ベルト層のコードを被覆するゴム組成物の１００％伸張時モジュラスよりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記応力緩和層を構成するゴム組成物の１００％伸張時モジュラスＥａと前記交差ベルト層のコードを被覆するゴム組成物の１００％伸張時モジュラスＥcoとが０．６≦Ｅａ／Ｅco≦０．９の関係を満足することを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記応力緩和層を構成するゴム組成物の１００％伸張時モジュラスが４．０ＭＰａ〜５．５ＭＰａの範囲にあることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
5. 前記周方向補強ベルト層はタイヤ周方向に対するコード角度が０度〜５度であってカーカス断面幅の６０％〜７５％の幅を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
6. 前記交差ベルト層はタイヤ周方向に対するコード角度が１０度〜４５度であって前記周方向補強ベルト層よりもカーカス断面幅の少なくとも１０％広い幅を有することを特徴とする請求項５に記載の空気入りタイヤ。
7. 前記交差ベルト層の間であって該交差ベルト層のエッジ部に対応する位置にゴム組成物からなる端部緩衝層を設けたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
8. 前記応力緩和層を前記周方向補強ベルト層と前記端部緩衝層との間の全域にわたって配置したことを特徴とする請求項７に記載の空気入りタイヤ。
9. 前記交差ベルト層の前記応力緩和層を介在させた部位でのコード間ゴムゲージｔが前記周方向補強ベルト層のコード径Ｄに対して０．８Ｄ≦ｔ≦１．７Ｄの関係を満足することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
10. 前記カーカス層と前記交差ベルト層との間にタイヤ周方向に対するコード角度が４５度〜９０度であってカーカス断面幅の６０％〜８５％の幅を有する高角度ベルト層を配置したことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
11. 前記交差ベルト層の外周側にタイヤ周方向に対するコード角度が１０度〜４５度であってカーカス断面幅の６０％〜８５％の幅を有する保護ベルト層を配置したことを特徴とする請求項１０に記載の空気入りタイヤ。
12. 扁平率が６０％以下であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
    

Images