JP4112079B2

JP4112079B2 - 空気入りラジアルタイヤ

Info

Publication number: JP4112079B2
Application number: JP16685498A
Authority: JP
Inventors: 好秀河野; 誠鶴田; 隆弘木村
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1997-07-09
Filing date: 1998-06-15
Publication date: 2008-07-02
Anticipated expiration: 2018-06-15
Also published as: DE69805026D1; US6412534B1; ES2174393T3; EP0890455A3; JPH11170812A; EP0890455B1; EP0890455A2; DE69805026T2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、空気入りラジアルタイヤ、より詳細には小型トラックやトラック及びバスなど中型〜大型車両の使途に供する重荷重用ラジアルプライタイヤに関し、特に、舗装路面に代表される良路を比較的高速で走行する車両に装着使用した際のベルト耐久性を向上させ、かつ、非舗装路面に代表される悪路を走行する車両に装着使用した際に生じ勝ちなカットバーストやショックバーストなど、外部入力に基づくタイヤ破損に対する耐破損特性に優れる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】
近年の車両の性能向上に伴い高速走行や走行モードの多様化が進む一方で、車両の低床化も一般化しつつあり、これらの車両に使用する空気入りタイヤ、特に小型トラックのうちでも大型に属する車両やトラック及びバスなどに使用する空気入りラジアルタイヤの使用条件は従来より一層厳しくなる傾向にある。その一方で中型〜大型のリキャップタイヤの需要は高まる一方であり、それも数回にわたるリキャップ可能タイヤが求めれている。
【０００３】
上述したような時代背景の下で、空気入りラジアルタイヤのベルト耐久性は特にかなめとなる重要な性能であり、新品タイヤでのベルト端からのセパレーション故障発生もさることながら、リキャップに供すべき使用済み台タイヤのベルト端の大きな亀裂発生も問題となっている。このベルト耐久性不足は特に低床車両に用いられる偏平タイヤで深刻である。
【０００４】
また小型トラックやトラックなどの車両のなかには非舗装路の走行を主とするダンプトラックがあり、バスにしても路線バスは別として観光バスなども時には非舗装路の走行を余儀なくされる場合があり、非舗装路には突起状の小石や採石が散在するのは止むを得ないところ、舗装路面といえども鋭い先端をもつ金属片などの異物が無いとはいえず、これらの車両に装着されたタイヤが突起状の小石や採石、金属などの異物に乗り上げると、ベルトに達するカット傷を受けたり又はカット受傷からバースト（破裂）故障に至ることがあり、ときにカット受傷に至る前にショックバーストを生じることもある。
【０００５】
これまで述べたベルト耐久性の問題と、カットバースト又はショックバーストの問題とは、ベルトの構造が深く係わるのは言うまでもなく、従来のベルトは図１０の断面図に符号６Ａで示す構成を有するのが一般であり、ベルト６Ａは４層のスチールコード層６Ａ−１〜６Ａ−４のうち隣接する少なくとも２層のコードがタイヤ赤道面Ｅを挟んで交差するコード交差層を有するものである。
【０００６】
上記従来タイヤのベルト６Ａの各層におけるスチールコードのタイヤ赤道面Ｅに対する傾斜角度につき、最内層６Ａ−１は５０〜７０°の範囲内にあり、中間層６Ａ−２、６Ａ−３は１５〜２５°の範囲内にあり、最外層６Ａ−４は中間層６Ａ−３と同じ角度範囲内にある。中間層６Ａ−２、６Ａ−３がコード交差層であり、最外層６Ａ−４は中間層６Ａ−３と同じコード傾斜方向として、外傷に対する保護層の役を担う。しかしこの種のベルト６Ａを備えるタイヤにおいては、タイヤの荷重負荷転動下で、大きなコード交差角度をもつ中間層６Ａ−２、６Ａ−３の端部の層間せん断ひずみが著しく大きく、それに基づく層間セパレーション故障が発生し易く、加えて発熱耐久性も不足し、また最外層６Ａ−４は保護層としての役を十分に果たすに至らず、カットバースト故障又はショックバースト故障に対し殆ど無防備に近い問題を抱えていて、これらの問題はタイヤの偏平比の呼び（偏平率）が小さい偏平タイヤ程深刻であり、改善が待たれていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記問題の改善を図るため、例えば、特開昭５７−２０１７０４号公報は、カーカスの外周に少なくとも２層の周方向コード層と、その外周に２層以上のコード交差層とを有し、周方向配列コード層のコードはタイヤへの空気圧充てん前にて少なくとも８％の破断前相対伸度と少なくとも１．２５％の熱収縮度とを有し、コード交差層の各層におけるコードはタイヤ赤道面に対し４５〜９０°傾斜角度を有すると共に伸展性で熱収縮性である高内圧重荷重用空気入りラジアルタイヤを提案し、また特開平２−７１７０６号公報では、カーカス外周に同一ストリップ内で波形又はジグザグ形をなす補強素子をタイヤ赤道面に沿う向きで配列した第１ストリップと、タイヤ赤道面に対し３０〜６０°の傾斜角度で互いにコードが交差する少なくとも２枚の第２ストリップとを有するベルトを備える重荷重用空気入りタイヤを提案している。
【０００８】
しかし上記各公報が開示するタイヤは、ベルトがタイヤ赤道面を挟み互いにコードが交差するコード層を隣接積層した交差コード層を備えていることにより、タイヤの荷重負荷転動下で交差コード層端部に大きなせん断ひずみが生じることは不可避であり、その結果交差コード層端部の層間にセパレーション故障が発生し易く、これら公報が開示するベルト構造ではベルト耐久性向上に自ずと限界が生じ、期待するベルト耐久性を得ることはできない。なお特開昭５７−２０１７０４号公報提案によるタイヤはベルトが有機繊維コードを補強素子としているためカットやショックバーストに対する抵抗性に欠ける問題も併せ有する。
【０００９】
上述した交差コード層端部のセパレーション問題に関連し、例えば特開平２−８１７０５号公報は、同一ストリップ内で波形又はジグザグ形に揃へた補強素子をタイヤ赤道面に沿う向きに配列した第１ストリップと、タイヤ赤道面に対し１５〜７０°の傾斜角度をもつ単一層の第２ストリップとを有するベルト構造を提案し、また特開平８−３１８７０６号公報では、カーカス外周にタイヤ赤道面に対し傾斜する複数本のコード又はフィラメントを配列した１層の傾斜ベルト層と、該層の外側に位置し、タイヤ赤道面に対し複数本の有機繊維コードを平行配列とした少なくとも１層の周方向ベルト層とを有するベルト構造を提案している。
【００１０】
上記二つの公報が提案するベルト構成を備えるタイヤは、いずれも乗用車用空気入りラジアルタイヤであり、しかもいずれも軽量化及びコスト低減と、乗用車用タイヤとしてのコーナリング性能、高速耐久性及び耐久性などの性能との両立を実現しようとするものであり、確かに交差コード層を有していない点では交差コード層端部のセパレーション発生のうれいがない一方、この発明が対象とする重荷重用空気入りラジアルタイヤのように、負荷荷重が大きく、充てん空気圧が著しく高いタイヤのベルト耐久性、耐カットバースト性、耐ショックバースト性などの諸性能向上に対し到底対応し得るタイヤではない。
【００１１】
従って請求項１〜１０に記載した発明は、新品タイヤで十分なベルトの耐セパレーション性を有するのは勿論のこと、使用後の繰り返しのリキャップに不適合となるベルト端部の耐久性を向上させてリキャップタイヤとしての再使用に十分に耐え得るベルト耐久性を備え、併せて優れた耐カットバースト性及び耐ショックバースト性とを有し、これらによりタイヤの総合寿命を大幅に延ばすことが可能な、主として偏平率が７５％以下の重荷重使用の空気入りタイヤの提供を目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明の請求項１に記載した発明は、一対のビード部及び一対のサイドウォール部と、両サイドウォール部に連なるトレッド部とを有し、これら各部をビード部内に埋設したビードコア相互間にわたり補強する１プライ以上のラジアル配列コードのゴム被覆になるカーカスと、該カーカスの外周でトレッド部を強化するベルトとを備え、ベルトは少なくとも２層のゴム被覆スチール線素子層を有する空気入りラジアルタイヤにおいて、ベルトの最外層は、そのスチール線素子がタイヤ赤道面に対し傾斜配列になる傾斜素子層であり、上記最外傾斜素子層よりタイヤ半径方向内側のベルトの層のうち少なくとも１層は、それらのスチール線素子がタイヤ赤道面に対し実質上平行配列になるタイヤ周方向素子層であり、上記最外傾斜素子層のスチール線素子被覆ゴムは２００kgf/cm²以上の圧縮弾性率を有し、各層内のスチール線素子の打込み方向にて、単位長さ当りの上記周方向素子層におけるスチール線素子の断面積の総和が、上記と同じ単位長さ当りの最外傾斜素子層におけるスチール線素子の断面積の総和総和の２倍以上であることを特徴とする空気入りラジアルタイヤである。
【００１３】
ここにベルトの各層は多数本のスチール線素子をゴム中に埋設してなり、このスチール線素子とは複数本のスチール素線を撚り合わせたスチールコードの場合と、１本以上の撚り合わせないスチール素線束の場合との双方を含む。
【００１４】
また被覆ゴムの圧縮弾性率は、斜視図を示す図６及び側面図を示す図７において、内径ｄが１４ｍｍ、高さｈが２８ｍｍの直円柱状の空洞を有する鋼鉄製の治具２０に加硫ゴム試験片２１を隙間なく充てんした後、治具２０を圧縮試験装置２２にセットし、加硫ゴム試験片２１の上下面に０．６mm/minの速度で荷重Ｌを負荷し、このときの加硫ゴム試験片２１の変位量をレーザ変位計２３により測定し、荷重Ｌと変位量とから算出するものとし、ここでは圧縮率０．５％のときの値である。なお試験温度は２５℃である。
【００１５】
さらにまた各層内のスチール線素子の打込み方向におけるスチール線素子の断面積の総和とは、層内スチール線素子の配列方向と直交する方向でベルトの層に沿って測った単位長さ、例えば２５ｍｍ又は５０ｍｍに含まれる全てのスチール線素子の断面積の総和であり、最外傾斜素子層は１層の総和、周方向素子層は全層の総和である。測定位置は特定しないが、少なくともタイヤ赤道面を含むトレッド部中央領域を含むものとする。
【００１７】
また請求項１に記載した周方向素子層は、実際上、請求項２に記載した発明のように、上記周方向素子層の各スチール線素子は、加硫前にて１〜５％の範囲内の初期伸び特性を有し、かつ加硫後の製品タイヤにて０．２〜３．０％の範囲内の初期伸び特性を有する。ここに初期伸びとは、スチール線素子の荷重（横軸）−伸び（縦軸）特性曲線にて曲線の勾配が急激に増加する直前での伸び％にて定義するものとする。また加硫前初期伸びはスチール線素子の素材段階から加硫の架橋反応終了直前までの伸びを指し、製品タイヤでの初期伸びはタイヤから取り出したゴム付きスチール線素子の伸びを指す。
【００１８】
また請求項１もしくは２に記載した発明を通じて、請求項３に記載した発明のように、上記周方向素子層は、層内にてベルト幅方向に振幅をもつ波形にくせ付けして配列したスチール線素子を有するのが有利である。この波形は正弦波状、ジグザグ状など形状は問わず、いずれもタイヤ内にて波形をなす。
【００１９】
請求項１に記載した発明に関連して、請求項４に記載した発明のように、上記最外傾斜素子層のスチール線素子はタイヤ赤道面に対し３５〜５５°の範囲内の傾斜角度を有するのが実用上適合する。
【００２０】
請求項１〜４に記載した発明によるタイヤをさらに発展させたタイヤとして、請求項５に記載した発明のように、カーカスと上記周方向素子層の最内層との間に、スチール線素子がタイヤ赤道面に対し傾斜配列になる内側傾斜素子層を有するタイヤもまたこの発明の目的達成に有効である。
【００２１】
この内側傾斜素子層に関し好適には、請求項６に記載した発明のように、上記内側傾斜素子層は上記周方向素子層の幅を超える幅を有するものとし、そして請求項７に記載した発明のように、上記内側傾斜素子層のスチール線素子はタイヤ赤道面に対し１０〜７０°の範囲内の傾斜角度を有するものとする。
【００２２】
また内側傾斜素子層と最外傾斜素子層との間では、請求項８に記載した発明のように、上記最外傾斜素子層のスチール線素子と上記内側傾斜素子層のスチール線素子とはタイヤ赤道面に関し互いに交差する向きに傾斜するのが耐セパレーション性重視の点で好ましい。
【００２３】
その一方で、請求項９に記載した発明のように、上記内側傾斜素子層は、上記周方向素子層の全層をその一方の幅端から他方の幅端に向け外包みする折り曲げ層部分を有し、この折り曲げ層部分が最外傾斜素子層を形成したタイヤ、そして請求項１０に記載した発明のように、上記内側傾斜素子層は、上記周方向素子層の全層をその両側幅端からそれぞれタイヤ赤道面に向かい外包みする折り曲げ層部分を有し、この折り曲げ層部分が最外傾斜素子層を形成したタイヤも実用上好適である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態例を図１〜図５に基づき説明する。
図１は、一実施形態の重荷重用空気入りラジアルタイヤの断面図であり、
図２は、他の実施形態の重荷重用空気入りラジアルタイヤの断面図であり、
図３は、別の実施形態の重荷重用空気入りラジアルタイヤの断面図であり、
図４は、さらに別の実施形態の重荷重用空気入りラジアルタイヤの断面図であり、
図５は、多数本のウエイビイスチール素線束層又は多数本のウエイビイスチールコード層の一部透視平面展開図である。
【００２５】
図１〜図４において、重荷重用空気入りラジアルタイヤ（以下タイヤという）は一対のビード部１と、一対のサイドウォール部２と、両サイドウォール部２に連なるトレッド部３とを有し、これら各部１、２、３をビード部１に埋設したビードコア４相互間にわたり補強する１プライ以上（図示例は１プライ）のカーカス５と、カーカス５の外周にてトレッド部を強化するベルトとを備える。カーカス５はラジアル配列コードのゴム被覆になり、このコードは１プライの場合はスチールコード又は芳香族ポリアミド繊維コードが適合する。ベルト６は少なくとも２層のゴム被覆スチール線素子層からなり、図１に示すベルト６は３層、図２に示すベルト６は４層、そして図３及び図４に示すベルト６は実際上の４層を有する。
【００２６】
図１及び図２において、ベルト６のタイヤ半径方向最外側の層６_Oは、そのスチール線素子がタイヤ赤道面Ｅに対し傾斜配列になる傾斜素子層であり、この最外傾斜素子層６_Oのタイヤ半径方向内側に位置するベルト６の層のうち少なくとも１層（図示例は２層）は、それらのスチール線素子がタイヤ赤道面Ｅに対し実質上、すなわちほぼ平行配列になるトレッド部３（踏面３ｔ）周方向素子層６_Mである。ベルト６の各層６_O、６_Mの骨格を構成するスチール線素子は撚りを施さない１本以上のスチール素線束である場合と撚りを施したスチールコードの場合とのいずれの場合も可とし、各層６_O、６_M内に上記種類の多数本のスチール線素子を配列するものとする。
【００２７】
ここにまず最外傾斜素子層６_Oのスチール線素子の被覆ゴムは２００kgf/cm²以上の圧縮弾性率を有することが必要である。この圧縮弾性率は先に述べた測定方法により得られる値である。
【００２８】
次に図１及び図２において、各層６_O、６_M内のスチール線素子打込み方向で各層６_O、６_Mに沿って測った単位長さ当り、例えば２５ｍｍ当り、又は５０ｍｍ当りの各層６_O、６_Mに埋設されたスチール線素子の断面積の総和につき、少なくともトレッド部３の中央領域（踏面３ｔを幅方向に４等分したうちの中央の１／４幅の２倍領域）において、周方向素子層６_Mのスチール線素子の断面積の総和が、最外傾斜素子層６_Oのスチール線素子の断面積の総和より大きいことを要する。この場合、１本のスチール線素子を構成するスチール素線の本数ｎ、１本の素線の断面積ａ（mm²)、単位長さ当りのスチール線素子の数Ｚ、層数Ｎとすれば、断面積の総和＝ｎ×ａ×Ｚ×Ｎ（mm²)に従い求めた値である。最外傾斜素子層６_Oは１層であるからＮ＝１、周方向素子層６_Mは１層以上、図示例では２層であるからＮ＝２とし、３層ならＮ＝３とする。
【００２９】
さて上述したベルト６の構成を有するタイヤに高圧の空気圧を充てんすると、ベルト６は大きな張力を負担するのは従来タイヤと同じであるが、この張力の大部分は周方向素子層６_Mのスチール線素子が負担し、最外傾斜素子層６_Oのスチール線素子の張力負担は著しく少ない。またベルト６には互いに隣接積層するコード交差層が存在しないことによりトレッド部３はカット受傷に不利な過度な剛性を備えることもない。
【００３０】
一方、角張った小石や砕石などのような異物が散在する非舗装路に代表される悪路又は鋭い先端をもつ金属片などの異物がまま存在する舗装路を荷重負荷の下で転動する際に、ベルト６を備えるタイヤがこれら異物に乗り上げても、タイヤはベルト６が適度な剛性を有しているので、まず異物を包み込む能力に優れショックバーストは勿論生じ難く、カット受傷も生じ難い利点を有する。また異物の角部又は先端部がトレッドゴム７を貫通してベルト６に達したとしても、張力負担が著しく少なく、それ故異物貫通に対し変形し易く変形エネルギを十分に吸収する余裕をもつ最外傾斜素子層６_Oが保護層乃至緩衝層として働き、これによりカット貫通やカットバースト及びショックバーストは有効に抑制される結果、耐カットバースト性及び耐ショックバースト性の両性能は顕著に向上する。
【００３１】
またタイヤに荷重を負荷させると、高内圧を充てんしているとはいえ、路面１７に対するトレッド部３の接地変形直前のタイヤ断面を示す図８を参照して、サイドウォール部２の撓曲変形によりトレッド部３は矢印ＢＭ方向に曲げ変形が強いられ、このとき最外傾斜素子層６_Oには、その両幅端側からそれぞれタイヤ赤道面Ｅに向かう矢印方向の圧縮力Ｆ₁と、路面１７からの反力によるタイヤ半径方向内側へ向かう矢印１５方向の圧縮力Ｆ₂と、タイヤへの充てん空気圧によるタイヤ半径方向外側へ向かう矢印１６方向の圧縮力Ｆ₃とが作用する。さらに図示を省略したがトレッド部３周方向に最外傾斜素子層６_Oは直状に強制変形され、これも最外傾斜素子層６_Oに圧縮力をもたらす。結局最外傾斜素子層６_Oは三次元で見て全圧縮状態を呈する。
【００３２】
この全圧縮状態を余儀なくされる最外傾斜素子層６_Oは、その被覆ゴムの圧縮弾性率の値が小さ過ぎると、スチール線素子が圧縮力に対抗するとができずに局部的変形が生じる結果、スチール線素子にバックリング現象が発生する。タイヤの長距離走行ではこのバックリング現象が著しく多数回繰り返されると遂にはスチール線素子の疲労破壊に至り、ベルト６に致命的故障がもたらされ、ショックバースト故障又はセパレーション故障を生じ易くなる。
【００３３】
しかし最外傾斜素子層６_Oの被覆ゴムの圧縮弾性率を２００kgf/cm²以上とすれば最外傾斜素子層６_Oは、全体として圧縮に対抗する抵抗が格段に向上するのでスチール線素子のバックリング現象発生を阻止することが可能となり、結局耐ショックバースト性や耐セパレーション性を向上させることができ、ベルト６の耐久性が向上する。
【００３４】
さらにまた、最外傾斜素子層６_Oが保護層乃至緩衝層として働くにしても自ずと限界があり、そこで最外傾斜素子層６_O及び周方向素子層６_Mに沿って測った単位長さ当り各層６_O、６_Mに埋設されたスチール線素子の断面積の総和を、少なくともトレッド部３の中央領域において、周方向素子層６_Mのスチール線素子の断面積の総和が、最外傾斜素子層６_Oのスチール線素子の断面積の総和を上回るようにすることにより、タイヤが先に述べた異物に乗り上げたとき、異物からトレッド部３に加えられる変形エネルギ及びベルト６の切断エネルギに十分対抗することが可能となり、ショックバースト及びカットバーストの発生を阻止することができる。
【００３５】
なお少なくともトレッド部３の中央領域にて層６_O、６_M間で上記のスチール線素子の断面積の総和関係について言及したのは、中央領域にカット受傷機会乃至異物乗り上げ機会が他の領域に比しより多いからであるが、トレッド部３全域が多寡にかかわらずカット受傷機会、異物乗り上げ機会を有するのは言うまでもなく、この点で最外傾斜素子層６_Oの幅は周方向素子層６_Mの幅より広くし、最外傾斜素子層６_Oにて周方向素子層６_Mの全面を覆う構成とするのが適当である。
【００３６】
またベルト６は互いに積層したコード交差層を有していず、１層の最外傾斜素子層６_Oのみであるから、タイヤの荷重負荷転動下で最外傾斜素子層６_O端部と周方向素子層６_M端部との間には、コード交差層端部に見られる大きな層間せん断ひずみが発生することはなく、よってこの層間せん断ひずみに基づくベルト６端部層間の亀裂発生とその進展は抑制され、タイヤの新品時はもとよりリキャップ時も含めた層間における耐セパレーション性は顕著に向上する。また周方向素子層６_Mの適用により発熱耐久性が向上し、この点でも発熱に由来する耐ヒートセパレーション性も併せて向上する。
【００３７】
以上述べたとおり、ベルト６の構成を有するタイヤは耐セパレーション性とリキャップ性に優れ、同時に悪路走行に代表される異物乗り上げ時における耐ショックバースト性及び耐カットバースト性に優れた耐久性を発揮することができる。ここに最外傾斜素子層６_Oのスチール線素子のタイヤ赤道面Ｅに対する傾斜角度は、カーカス５のプライコードと周方向素子層６_Mのスチール線素子とがほぼ直交するので、両者の間をとって３５〜５５°の範囲内であるのが、トレッド部３への異物の衝撃方向、カット方向に対し全方向で対応できるため有効である。
【００３８】
また最外傾斜素子層６_Oは、タイヤ製造に当り広幅長尺の未加硫ゴム被覆スチール線素子反を所定角度で裁断した部材を張合わせたものであり、よって裁断面におけるスチール線素子の縁面はスチール地肌のままであるから、図９に示すように、加硫後における製品タイヤの最外傾斜素子層６_Oの幅端６_Oｅに位置するスチール線素子Ｃの端縁面Ｃｅは、被覆ゴムＧと接着せず、僅かのタイヤ走行により亀裂を生じることになる。このためタイヤの走行が進むにつれ亀裂は次第に成長し進展する。
【００３９】
タイヤの荷重負荷転動により、最外傾斜素子層６_Oにはその両幅端側からそれぞれタイヤ赤道面Ｅに向かう矢印方向の圧縮力Ｆ₁が作用するのは図８に基づき先に説明した通りであり、この圧縮力Ｆ₁は図９に示すようにタイヤ赤道面Ｅにほぼ直交する向きに作用するので、圧縮力Ｆ₁をスチール線素子Ｃの端縁面Ｃｅの亀裂を成るべく有利に塞ぐように活用して、亀裂成長抑制に利用することができる。その有効利用のためには最外傾斜素子層６_Oのスチール線素子Ｃのタイヤ赤道面Ｅに対する傾斜角度を成るべく大きくすば良い。そこで異物の衝撃方向、カット方向との兼ね合いでスチール線素子Ｃのタイヤ赤道面Ｅに対する傾斜角度は３５〜５５°の範囲内が適合し、これによりスチール線素子Ｃの端縁面Ｃｅの亀裂進展速度を遅くすることが可能となり、これにより最外傾斜素子層６_O亀裂進展に伴うセパレーション発生を回避することができる。
【００４０】
さて図２に示すタイヤのベルト６は、カーカス５と周方向素子層６_Mの最内層との間に、スチール線素子がタイヤ赤道面Ｅに対し傾斜配列になる内側傾斜素子層６_Iを最外傾斜素子層６_Oと共に合わせ有する。この内側傾斜素子層６_Iは以下に述べる役を果たす
【００４１】
すなわち、タイヤの荷重負荷転動下におけるトレッド部３は、その周方向両端部における接地踏み込み部から接地蹴り出し部に至る間に、トレッド部３に位置するカーカス５のプライコード相互間を円周方向に開き、閉じ、復元させるプライコードの相対動きをもたらす。これらのカーカス５のプライコードの相対動きは、カーカス５に接触する周方向素子層６_Mを周方向に引張り、圧縮し、そして復元させようとする力を生じさせる。この力はカーカス５と周方向素子層６_Mとの間にせん断ひずみをもたらし、また周方向素子層６_Mのスチール線素子に圧縮疲労をもたらす。せん断ひずみが大きければ周方向素子層６_Mがセパレーションに至り、周方向素子層６_Mの圧縮疲労度合いが高ければスチール線素子の疲労破壊に至るうれいもある。
【００４２】
しかしカーカス５と周方向素子層６_M最内層との間に内側傾斜素子層６_Iを設けることにより、周方向素子層６_Mに作用を及ぼすカーカス５のプライコードの相対動きを遮断することができる。そのとき内側傾斜素子層６_Iに作用するカーカス５のプライコードの相対動きは内側傾斜素子層６_Iに配列された多数本の傾斜スチール線素子の傾斜角度変化により十分に吸収される。その結果、内側傾斜素子層６_Iとカーカス６と間での不具合を伴うことなく、周方向素子層６_Mのセパレーション故障や周方向素子層６_Mのスチール線素子の疲労破壊などのうれいは全く生じなくなる。
【００４３】
上記の効果をより一層高めるため、内側傾斜素子層６_Iの幅Ｗ₁を周方向素子層６_Mの最大幅ｗに比しより広くすることが有効であり、また内側傾斜素子層６_Iのスチール線素子のタイヤ赤道面Ｅに対する傾斜角度は１０〜７０°の範囲内、望ましく３０〜７０°の範囲内とするのが良い。また内側傾斜素子層６_Iのスチール線素子のタイヤ赤道面Ｅに対する傾斜方向は、特に制限を設ける必要はないが、一般には最外傾斜素子層６_Oのスチール線素子とタイヤ赤道面Ｅを挟んで互いに交差する向きの配列としてベルト６の剛性を成るべく大きくするのが良く、一方耐カット性をより重視するためベルト６の剛性を小さく抑える必要がある場合に限り、最外傾斜素子層６_Oの傾斜方向と同じにする。
【００４４】
以下は、この発明をより発展させた好適実施形態例について説明する。
まず、前述した周方向素子層６_Mのスチール線素子の断面積の総和は、最外傾斜素子層６_Oのスチール線素子の断面積の総和の２倍以上とするものである。このことは異物からトレッド部３に加えられる変形エネルギ及びベルト６の切断エネルギに十分対抗し得る能力をベルト６に付与させ、タイヤの耐ショックバースト性及び耐カットバースト性をより一層確実なものとすることを意味する。
【００４５】
次に、周方向素子層６_M内に多数本埋設した各スチール線素子は、加硫前にて１〜５％の初期伸び特性を有すること、そして加硫後の製品タイヤにて０．２〜３．０％の初期伸び特性を有することが、荷重負荷の下で転動するタイヤの異物乗り上げ時の集中衝撃入力乃至カット入力に対し、これらの入力エネルギの吸収能力が高く、優れた耐ショックバースト性及び耐カットバースト性発揮に対し著しく貢献する。ここに言う初期伸びの測定方法及び設定方法は先に述べた通りである。
【００４６】
製品タイヤにて０．２〜３．０％の初期伸び特性を有するスチール線素子を必要とするのは、周方向素子層６_Mに適正な張力負担をさせるためであり、初期伸び０．２％未満では周方向素子層６_Mの張力負担が過大となる結果、周方向素子層６_Mの周方向剛性が大きくなり、タイヤが異物に乗り上げたときのトレッド部３の変形エネルギを十分に吸収できず、所望する耐ショックバースト性及び耐カットバースト性を得ることができないからである。初期伸びが３．０％を超えると周方向素子層６_Mの張力負担が小さくなり過ぎ、その分最外傾斜素子層６_Oの張力負担が増加し、最外傾斜素子層６_Oの剛性が大きくなり保護層乃至緩衝層としての機能が低下し、耐ショックバースト性及び耐カットバースト性がいずれも低下するからである。
【００４７】
加硫前にて１〜５％の初期伸び特性を有するスチール線素子を要するのは、未加硫タイヤに加硫を施す際に、各スチール線素子の素線間にゴムが侵入し、なおかつ未加硫タイヤ内面に高圧が作用し幾分スチール線素子が引き伸ばされたままゴムの架橋反応が終了するため、製品タイヤでの初期伸びに比しより大きい初期伸びを有する必要があるためである。
【００４８】
次に、周方向素子層６_Mにおける各スチール線素子に前記した初期伸び特性をもたせるためには、その一として複数本のスチール素線に施す撚り数又は撚りピッチを調整したスチールコードを用いる場合と、その二として１本又は複数本のスチール素線束を下記するようにウエイビイスチール線素子とする場合とがあり、いずれを選択するかは、タイヤの使用条件、コストなどを勘案して定めれば良い。ここではウエイビイ（wavy) スチール線素子について下記する。
【００４９】
ウエイビイスチール線素子とは、図５の透視平面展開図に示すように、タイヤ内にて波形にくせ付けした１本のスチール素線ＣＷ又は２本以上のスチール素線束ＣＷ、乃至１本のスチールコードＣＷを指す呼称であり、図５に示すように、周方向素子層６_Mはタイヤ赤道面Ｅに直交する向きのベルト６幅方向に多数本のウエイビイスチール線素子ＣＷを層内では山谷の波形を揃え、層間では山谷の波形が互いに位相を約１８０°ずらすように、換言すれば層間で相互に膨らみを形成する部分と交差する部分とを有するように配列し、そしてトレッド部３又は踏面３ｔ周方向に配列して隣接積層するのが良い。周方向素子層６_Mが３層以上の場合も同じである。図５に示す波形にくせ付けしたウエイビイスチール素線束ＣＷは正弦波状を呈するが、ジグザグ状であることを可とする。なお図５に示す縦横の細線は単に配列を説明するための線で実際には存在しない。
【００５０】
最後に、図３、４に示すタイヤのベルト６は、図２に示すベルト６の発展例であり、図２に示す内側傾斜素子層６_Iの配置幅Ｗ₁より大幅に広げた幅広内側傾斜素子層６_Iを有し、該層６_Iのスチール線素子は図２に示す内側傾斜素子層６_Iと同じタイヤ赤道面Ｅに対する傾斜角度範囲を有する。図３に示す幅広内側傾斜素子層６_Iは周方向素子層６_Mの全層をその両側幅端からそれぞれタイヤ赤道面Ｅに向かい外包みする折り曲げ層部分６_Oを有する。折り曲げ層部分６_Oの各先端縁Ｐ、Ｑは突き合わせとしても良く、又は僅かな距離隔てさせても良い。ただし各先端縁Ｐ、Ｑのオーバーラップは望ましくない。
【００５１】
図４に示す幅広内側傾斜素子層６_Iは周方向素子層６_Mの全層をそのその一方の幅端（図４に示す例では右端）から他方の幅端（図４に示す例では左端）に向け外包みする折り曲げ層部分６_Oを有する。図３、４に示す内側傾斜素子層６_Iの幅Ｗ₁は両折り曲げ端相互間距離とする。また図３、４に示す折り曲げ層部分６_Oはいずれも図１、２に示す最外傾斜素子層６_Oと同じ機能を有し、図１、２に基づき説明した効果と同じ効果を奏し、敢えて説明の重複を避ける。勿論のこと図３、４のベルト６に適用する周方向素子層６_Mも図１、２で説明したところに従う。
【００５２】
図３、４に示す折り曲げ層部分６_Oとしての最外傾斜素子層６_Oにおけるスチール線素子のタイヤ赤道面Ｅに対する傾斜方向は折り曲げの結果、内側傾斜素子層６_Iのスチール線素子の傾斜方向と逆方向となる。この図３、４に示す内側傾斜素子層６_I端部と最外傾斜素子層６_O端部との間には十分な間隔を有するのでこの間隔にスペースゴム（図示省略）を介在させることで層間せん断応力は大幅に緩和され、端部相互間のセパレーションが生じるうれいはない。
【００５３】
なお図１〜図４に示すタイヤはチューブレスタイヤで、空気不透過性のゴムよりなるインナーライナ８を有し、各図にて符号９はビード部１の補強コード層の例であり、符号１０は硬質ゴムスティフナ、符号１１は軟質ゴムスティフナである。
【００５４】
【実施例】
［第一実施例］
トラック及びバス用ラジアルプライチューブレスタイヤで、サイズが１１Ｒ２２．５であり、カーカス５は１プライのラジアル配列スチールコードのゴム被覆になり、ベルト６の構成について、実施例１〜４は図１に準じ、実施例５は図１に従う。実施例１〜４のベルト６は４層の周方向素子層６_Mと１層の最外傾斜素子層６_Oとを有し、実施例５は２層の周方向素子層６_Mと１層の最外傾斜素子層６_Oとを有する。
【００５５】
実施例１〜４の周方向素子層６_Mには図５に示す波形スチールコードＣＷを適用し、そのコード構造は３×０．１９＋９×０．１９であり、波長が３６ｍｍ、振幅が１ｍｍであり、層６_Mにおけるコード打込数は２５本／５０mmとし、
実施例５の周方向素子層６_Mには初期伸びが２．０％の直状高伸長性スチールコードを適用し、そのコード構造は４×４×０．２３であり、層６_Mにおけるコード打込数は２０本／５０mmとし、
実施例１〜５の周方向素子層６_Mにおけるコード配列角度はほぼ０°とし、
実施例１〜５の最外傾斜素子層６_Oには通常の直状スチールコードを適用し、そのコード構造は１×０．３４＋６×０．３４であり、層６_Oにおけるコード打込数は２４本／５０mmとした。
【００５６】
各実施例タイヤの効果を確かめるため従来例１のタイヤ及び比較例１、２のタイヤを準備した。従来例１及び比較例１、２のベルトはそれぞれ５層とし、
従来例１のベルトは３層に実施例１〜５の最外傾斜素子層６_Oと同じ材料を適用し、そのうち第３層と第４層とをコード交差層とし、
比較例１、２のベルトはカーカス５寄りから順次層数を数えて４層に実施例１〜４の波形スチールコードＣＷを適用し、コード配列角度はほぼ０°とするもコード打込数は１０本／５０mmとし、最外側１層には実施例１〜５の最外傾斜素子層６_Oと同じ材料を適用した。
【００５７】
以上の実施例１〜５、従来例１及び比較例１、２のベルト６の構成のうち、最外傾斜素子層６_Oのスチール線素子の傾斜方向（Ｒ＝右上がり配列、Ｌ＝左上がり配列）、傾斜角度（従来例１は３層の傾斜素子層の傾斜角度）及び被覆ゴムの圧縮弾性率(kgf/cm²) と、従来例１を除く各実施例及び各比較例における、５０ｍｍ当り最外傾斜素子層６_Oのスチール線素子断面積総和に対する５０ｍｍ当り周方向素子層６_Mのスチール線素子断面積総和の比Ｒの値を表１に示す。なお表１ではスチール線素子の傾斜方向及び傾斜角度は傾斜方向・角度と表記し、被覆ゴムの圧縮弾性率(kgf/cm²) は圧縮弾性率(kgf/cm²) と略し、層６_Oスチール線素子に対する層６_Mのスチール線素子断面積総和の比Ｒの値は比Ｒの値と略記した。
【００５８】
【表１】

【００５９】
［第二実施例］
トラック及びバス用ラジアルプライチューブレスタイヤで、サイズが２８５／６０Ｒ２２．５であり、カーカス５は１プライのラジアル配列スチールコードのゴム被覆になり、ベルト６の構成について、実施例６は図２に従い、実施例７は図３に従い、実施例８は図４に従う。実施例６〜８の周方向素子層６_Mの幅ｗは１８０ｍｍ、そして内側傾斜素子層６_Iの幅Ｗ₁は２４０ｍｍとした。なお実施例７の折り曲げ層部分である最外傾斜素子層６_Oの各先端縁Ｐ、Ｑは突き合わせとした。
【００６０】
実施例６〜８の周方向素子層６_Mには図５に示す１２本のウエイビイスチール素線束ＣＷを適用し、波長が３６ｍｍ、振幅が１ｍｍであり、層６_Mにおけるコード打込数は２５本／５０mmとし、かつ周方向素子層６_Mにおけるウエイビイスチール素線束ＣＷ配列角度はほぼ０°とし、
実施例６の最外傾斜素子層６_Oには通常の直状スチールコードを適用し、そのコード構造は１×０．３６＋６×０．３６であり、層６_Oにおけるコード打込数は２４本／５０mmとし、
実施例６〜８の内側傾斜素子層６_I（実施例７、８の最外傾斜素子層６_O）には通常の直状スチールコードを適用し、そのコード構造は１×０．３６＋６×０．３６であり、層６_Oにおけるコード打込数は２４本／５０mmとした。
【００６１】
実施例６〜８のタイヤのベルト耐久性を評価するため、図１０に示す従来例２のタイヤ及び比較例３のタイヤを準備した。まず従来例２のタイヤのベルト６Ａの各層の幅は、最内層６Ａ−１が１８０ｍｍ、中間層６Ａ−２、６Ａ−３がそれぞれ２４５ｍｍ、２２５ｍｍであり、最外層６Ａ−４は１５０ｍｍである。またベルト６Ａの各層におけるスチールコードのタイヤ赤道面Ｅに対する傾斜方向（Ｒ、Ｌ）及び傾斜角度は、最内層６Ａ−１がＲ５２°であり、中間層６Ａ−２がＲ１８°、６Ａ−３がＬ１８°で互いにコード交差層を形成し、最外層６Ａ−４は中間層６Ａ−３と同じ傾斜方向及び傾斜角度とした。
【００６２】
比較例３のタイヤは、ベルト６に実施例６〜８と同じウエイビイスチール素線束ＣＷの踏面周方向配列層のみを４層適用するに止めた。第一実施例と同じく実施例６〜８、従来例２及び比較例３のスチール線素子の傾斜方向及び傾斜角度は傾斜方向・角度、被覆ゴムの圧縮弾性率(kgf/cm²) 、層６_Oスチール線素子に対する層６_Mのスチール線素子断面積総和の比Ｒの値を表２に示す。
【００６３】
【表２】

【００６４】
第一実施例の実施例１〜５のタイヤ及び第二実施例の実施例６〜８のタイヤ、従来例１、２のタイヤ及び比較例１〜３のタイヤを供試タイヤとして、ベルト６の耐久性を評価するため下記２種類のテストを実施した。
（１）試験Ａ；リキャップ性も含めたベルト耐久性を評価する、いわゆるロングランテストであり、
第一実施例、従来例１及び比較例１、２の各タイヤでは、最高空気圧７．０kgf/cm²を充てんし、これに最大負荷能力２７２５kgの約１．５倍に相当する荷重４１００kgf を負荷させ、
第二実施例、従来例２及び比較例３の各タイヤでは、最高空気圧９．００kgf/cm²を充てんし、これに最大負荷能力３１５０kgの１．５倍に相当する荷重約４７２５kgf を負荷させ、
これら供試タイヤを速度６５km/hで回転する直径１．５ｍの押し当てて連続走行させ、ベルトに故障が発生するまで走行させた。評価はまず故障が生じたときの走行距離を算出してベルト耐久性とし、算出した走行距離は従来例タイヤを１００とする指数にてあらわした。値は大なるほど良い。
次に故障タイヤを解剖に付し、最外傾斜素子層６_OのスチールコードＣの折れ発生有無を調べた。ベルト耐久性及びコード折れの両者を合わせて表１及び表２に記載した。
なおタイヤの最高空気圧、最大負荷能力は、この発明によるタイヤの生産国、使用国における適用タイヤ規格に従うものとし、日本国はＪＡＴＭＡＹＥＡＲＢＯＯＫ（１９９８）、米国はＴＲＡＹＥＡＲＢＯＯＫ（１９９８）、欧州はＥＴＲＴＯ STANDARDS MANUAL（１９９８）に従う。
（２）試験Ｂ；異物乗り上げによるショックバーストやカットバーストに対する抵抗性（耐ショックバースト性、耐カットバースト性）を評価するための、いわゆるプランジャーテストであり、ＪＩＳＤ４２３０（１９８６）に規定するタイヤ強度（破壊エネルギ）試験に従い実施し、タイヤが破壊する直前（プランジャーがリムに達するときは、リムに達する直前）の押込み力とプランジャーのタイヤへの接触からの移動量を測定し、これらの値から破壊エネルギを算出した。算出した破壊エネルギの値の大小により異物乗り上げにおけるベルト耐久性を評価した。算出した値は従来例１、２それぞれのタイヤを１００とする指数にてあらわした。値は大なるほど良い。試験Ｂの結果を表１及び表２に示す。
【００６５】
表１及び表２に示す結果から、実施例１〜８のタイヤはいずれも良路を主とする走行においても、異物が散在する悪路走行においても従来例タイヤ対比ベルト耐久性が大幅に向上し、コード折れも生じていないことが分かり、このことから実施例１〜８のタイヤはリキャップタイヤとしての再使用に十分に耐え得るベルト耐久性と、併せて優れた耐カットバースト性及び耐ショックバースト性とを有することは明らかであり、これに対し比較例１〜３のタイヤは従来例タイヤ対比良路走行ではベルト耐久性が比較的良好な成績を示している一方、コード折れの発生、破壊エネルギが小さいなど悪路走行でのベルト耐久性が劣っていることが分かる。
【００６６】
【発明の効果】
この発明の請求項１〜１１に記載した発明によれば、偏平率が小さなタイヤも含め、ベルト端部のセパレーションに対し十分なベルト耐久性を有し、新品タイヤのときはもとより、使用後の繰り返しのリキャップに適合しリキャップタイヤとしての再使用にも十分に耐え得るベルト耐久性を備え、かつ優れた耐カットバースト性及び耐ショックバースト性を発揮することができる長寿命な空気入りタイヤを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態例のタイヤ断面図である。
【図２】この発明の他の実施形態例のタイヤ断面図である。
【図３】この発明の別の実施形態例のタイヤ断面図である。
【図４】この発明のさらに別の実施形態例のタイヤ断面図である。
【図５】図１〜図３に示すタイヤに適用する一例の多数本のウエイビイスチール素線束層の一部透視平面展開図である。
【図６】ゴムの圧縮弾性率測定用試験片とその収容治具の斜視図である。
【図７】ゴムの圧縮弾性率測定用試験装置の側面図である。
【図８】荷重負荷下のタイヤのベルトに作用する力の説明図である。
【図９】最外傾斜素子層６_Oのスチール線素子端縁面状態と端縁面に作用する圧縮力との説明図である。
【図１０】従来タイヤの断面図である。
【符号の説明】
１ビード部
２サイドウォール部
３トレッド部
４ビードコア
５カーカス
６ベルト
６_O 最外傾斜素子層
６_Oｅ最外傾斜素子層幅端
６_M 周方向素子層
６_I 内側傾斜素子層
７トレッドゴム
８インナーライナ
Ｗ₁ 内側傾斜素子層幅
ｗ周方向素子層幅
Ｐ、Ｑ折り曲げ層部分の先端縁
Ｃスチールコード
ＣＷウエイビイスチール素線束
Ｅタイヤ赤道面

Claims

一対のビード部及び一対のサイドウォール部と、両サイドウォール部に連なるトレッド部とを有し、これら各部をビード部内に埋設したビードコア相互間にわたり補強する１プライ以上のラジアル配列コードのゴム被覆になるカーカスと、該カーカスの外周でトレッド部を強化するベルトとを備え、ベルトは少なくとも２層のゴム被覆スチール線素子層を有する空気入りラジアルタイヤにおいて、ベルトの最外層は、そのスチール線素子がタイヤ赤道面に対し傾斜配列になる傾斜素子層であり、上記最外傾斜素子層よりタイヤ半径方向内側のベルトの層のうち少なくとも１層は、それらのスチール線素子がタイヤ赤道面に対し実質上平行配列になるタイヤ周方向素子層であり、上記最外傾斜素子層のスチール線素子被覆ゴムは２００kgf/cm²以上の圧縮弾性率を有し、各層内のスチール線素子の打込み方向にて、単位長さ当りの上記周方向素子層におけるスチール線素子の断面積の総和が、上記と同じ単位長さ当りの最外傾斜素子層におけるスチール線素子の断面積の総和の２倍以上であることを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
上記周方向素子層の各スチール線素子は、加硫前にて１〜５％の範囲内の初期伸び特性を有し、かつ加硫後の製品タイヤにて０．２〜３．０％の範囲内の初期伸び特性を有する請求項１に記載したタイヤ。
上記周方向素子層は、層内にてベルト幅方向に振幅をもつ波形にくせ付けして配列したスチール線素子を有する請求項１もしくは２に記載したタイヤ。
上記最外傾斜素子層のスチール線素子はタイヤ赤道面に対し３５〜５５°の範囲内の傾斜角度を有する請求項１に記載したタイヤ。
カーカスと上記周方向素子層の最内層との間に、スチール線素子がタイヤ赤道面に対し傾斜配列になる内側傾斜素子層を有する請求項１〜４のいずれかに記載したタイヤ。
上記内側傾斜素子層は上記周方向素子層の幅を超える幅を有する請求項５に記載したタイヤ。
上記内側傾斜素子層のスチール線素子はタイヤ赤道面に対し１０〜７０°の範囲内の傾斜角度を有する請求項５又は６に記載したタイヤ。
上記最外傾斜素子層のスチール線素子と上記内側傾斜素子層のスチール線素子とはタイヤ赤道面に関し互いに交差する向きに傾斜して成る請求項５〜７のいずれかに記載したタイヤ。
上記内側傾斜素子層は、上記周方向素子層の全層をその一方の幅端から他方の幅端に向け外包みする折り曲げ層部分を有し、この折り曲げ層部分が最外傾斜素子層を形成して成る請求項５〜８のいずれかに記載したタイヤ。
上記内側傾斜素子層は、上記周方向素子層の全層をその両側幅端からそれぞれタイヤ赤道面に向かい外包みする折り曲げ層部分を有し、この折り曲げ層部分が最外傾斜素子層を形成して成る請求項５〜９のいずれかに記載したタイヤ。