JP2006160216A - 重荷重用空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤベルトの耐久性の改善を図る。
【解決手段】高張力スチールコードからなり、タイヤ周方向とコードのなす角度が４〜１０°である小傾斜ベルト層２ａ、２ｂと、高張力スチールコードからなり、タイヤ周方向とコードのなす角度が１８〜３５°である主交錯ベルト層２ｃ、２ｄと、ハイエロンゲーションスチールコードからなり、タイヤ周方向とコードのなす角度が２２〜３３°である保護層２ｅ、２ｆとからなり、各隣接層のコードの向きをタイヤ周方向に対して逆向きとした重荷重用空気入りタイヤにおいて、前記保護層を形成する層の最小幅層の幅をＷ６，前記主交錯ベルト層を形成する層の最小幅層の幅をＷ４、最大幅層の幅をＷ３とししたとき、Ｗ６がＷ４よりも広く、かつ１０５％≦Ｗ６／Ｗ４≦１１２％であり、かつＷ６がＷ３を超えない幅を有することを特徴とする重荷重用空気入りラジアルタイヤ。
【選択図】図３

Description

本発明は、主としてトラック、バス、建設車両等に装着して好適な重荷重用空気入りラジアルタイヤに関するものであり、とくにベルトの耐久性を効果的に高めようとするものである。

トラックやバス、建設車両等の重荷重車両に適用される空気入りラジアルタイヤは一般に、タイヤの周方向に対して比較的大きな傾斜角度で配列した太スチールコードを埋設した主交錯ベルト層と、この主交錯ベルト層の内側に配置され、タイヤの周方向に対して小さな傾斜角度で配列した二層以上の小傾斜ベルト層と、主交錯ベルト層の外側に配置され、タイヤの周方向に対して大きな傾斜角度で配列したコードを埋設しかつ、該主交錯ベルト層よりも幅広の保護層にて構成されたベルト構造が採用されている(例えば特許文献１参照)。

特開２００２−３６２１０９号公報

従来のこの種のベルトは、タイヤの周方向及び幅方向の剛性確保のため隣合う全ての沿うのコードがタイヤ周方向に対して逆向きに配置されており、主交錯ベルト層によってベルトの面に沿った変形に対する剛性（横剛性、面内曲げ剛性）を確保し、小傾斜ベルト層によってトレッド周方向の張力を負担し、トレッドの径成長を抑制して走行時にクラウン形状が変化するのを防ぎ、さらに保護層によって路面からの突起入力による各層の破断や損傷を回避する、機能分離型のベルト構造になっている。

ところで、重荷重車両の中でも建設車両のような、凹凸路面の走行、カット入力など、入力面でシビアな使われ方をする車両では、トラックやバスと異なりタイヤのクラウン部にて大きく二つに大別される故障が発生していた。

その一つは、図１に示すように、保護層のなかで最も幅が広い層の幅方向端部位置Ａからゴムに亀裂が生じ、それが主交錯ベルト層で最も幅が広い層の幅端Ｂをかすめ、該幅端Ｂからより速度を速めてタイヤの内周側へと進展していき（保護層の最も幅が広い層の幅方向端部位置Ａを基点にトレッド幅方向に沿う向きに引いた線分に対する角度αとしたとき、角度αが１５〜２０°の角度をなして進展する）、甚だしくはカーカスまで到達して故障に至るケースである。

また、もう一つは、図２に示すように、主交錯ベルト層で最も幅が狭いベルトの幅方向端部から亀裂が生じ、この亀裂が主交錯ベルト層を構成するベルト層間で進展（主交錯ベルト層群はタイヤの横剛性及び面内曲げ剛性を確保する機能を有し、その内側に配置されるハイアングル層対比広幅の設定となることから、大入力を受けた際に、主交錯ベルト層の最も幅が狭いベルトの幅方向端部において幅方向変形が大きくなってせん断歪が発生し、該位置から発生した亀裂が層間において進展する）してセパレーションが発生して故障に至るケースであって、何れにおいても、タイヤの長ライフ化の妨げる原因になっていた。

本発明の課題は、従来の技術が抱える上記のような問題を解消すべくベルトの耐久性を改善し、タイヤの長ライフ化を可能とする重荷重用空気入りラジアルタイヤを提案するところにある。

本発明は、少なくとも１枚のカーカスプライをトロイダルに配設してなるスチールラジアルカースと、このスチールラジアルカーカスの外周側に配設される複数層のスチールベルトとを備え、
前記スチールベルトが、
スチールラジアルカーカスの直上に配置された高張力スチールコードからなる少なくとも一層よりなり、タイヤ周方向とのなすコードの角度が４〜１０°、製品タイヤ幅の２２〜４５％の幅を有する小傾斜ベルト層と、
その上方に配置された高張力スチールカーカスコードよりなる少なくとも一対よりなり、タイヤの周方向とのなすコードの角度が１８〜３５°、各層が製品タイヤ幅の５５〜７２％の幅を有する主交錯ベルト層と、
さらにその上方に配置されたハイエロンゲーションスチールコードよりなる少なくとも一対よりなり、タイヤの周方向とのなすコードの角度が２２〜３３°、製品タイヤ幅の６０〜８２％の幅を有する保護層とからなり、
前記小傾斜ベルト層、主交錯ベルト層及び保護層を形成する全ての隣り合う層につき、コードの向きをタイヤ周方向に対して逆向きとした重荷重用空気入りラジアルタイヤにおいて、
前記保護層を形成する層の最小幅層の幅をＸとし、前記主交錯ベルト層を形成する層の最小幅層の幅をＹ、最大幅層の幅をＺとした場合に、保護層の最小幅層の幅Ｘが主交錯ベルト層の最小幅層の幅Ｙよりも広く、かつ、Ｘ／Ｙの関係が、１０５％≦Ｘ／Ｙ≦１１２％であり、
かつ、保護層の最小幅層の幅Ｘが主交錯ベルト層の最大幅層の幅Ｚを超えない幅を有することを特徴とする重荷重空気入りラジアルタイヤである。

上記の構成になる重荷重空気入りラジアルタイヤにおいて、前記主交錯ベルト層の最大幅層の端部Ａと前記保護層のうちの最大幅層の端部Ｂとは、タイヤの幅方向に沿って９０〜１２０mmの離間距離ｄ１を有し、
上記Ａ−Ｂ点を結ぶ直線とタイヤの幅方向水平線とのなす角度θが０〜１５°とするのが望ましい。

保護層の最小幅層の幅Ｘを主交錯ベルト層の最小幅層の幅Ｙよりも広くし、かつ、Ｘ／Ｙの関係を、１０５％≦Ｘ／Ｙ≦１１２％とするとともに、保護層の最小幅層の幅Ｘを主交錯ベルト層の最大幅層の幅Ｚを超えない幅とすることで、保護層の最幅広の層の幅方向端部位置を基点とするゴム亀裂の進展と主交錯ベルト層における層間でのセパレーショが抑制される。

以下、図面を参照して本発明をより具体的に説明する。
図３は本発明に従う重荷重用空気入りタイヤを、適用リムに装着するとともに、規定の空気圧を充填したタイヤの半部について示すトレッド部の幅方向断面図であり、図４はベルトの平面を示した図である。

ここに、適用リム、規定の空気圧とは、タイヤが生産又は使用される地域に有効な産業規格によって決められている規格をいうものとする（例えば、日本自動車タイヤ協会の「JATMA YEAR BOOK」、アメリカ合衆国のTHE TIRE and RIM ASSOCIATION Inc．の「STANDAEDS MANUAL」あるいは欧州のThe European Tyre and Rim Technical Organisationの「STANDARDS MANUAL」等）。

図における１はビードコア（図示せず）間でカーカスプライをトロイダルに配設してなるスチールラジアルカーカス、２はカーカス１の外側に配設される複数層からなるスチールベルトである。

このスチールベルト２は、スチールラジアルカーカス２の直上に配置された高張力スチールコードを有する二層よりなり、タイヤ周方向とのなすコードの角度が４〜１０°、製品タイヤ幅Ｗ（製品タイヤ幅とは、タイヤを適用リムに装着するとともに、規定の空気圧を充填し、無負荷状態のタイヤ側面の模様又は文字など全てを含むサイドウオール間の直線距離（総幅）からタイヤ側面の模様又は文字などを除いた幅をいう）の２２〜４５％の幅Ｗ１、Ｗ２を有する小傾斜ベルト層２ａ、２ｂと、その上方に配置された高張力スチールカーカスコードを有する一対よりなり、タイヤの周方向とのなすコードの角度が１８〜３５°、各層が製品タイヤ幅Ｗの５５〜７２％の幅Ｗ３、Ｗ４を有する主交錯ベルト層２ｃ、２ｄと、さらにその上方に配置されたハイエロンゲーションスチールコードを有する一対よりなり、タイヤの周方向とのなすコードの角度が２２〜３３°、製品タイヤ幅の６０〜８２％の幅Ｗ５、Ｗ６を有する保護層２e、２ｆとからなっており、小傾斜ベルト層２ａ、２ｂ、主交錯ベルト層２ｃ、２ｄ及び保護層２ｅ、２ｆを形成する全ての隣り合う層についてはコードの向きをタイヤ周方に対して逆向きとなるように配置されている。また、３はスチールベルト２の外側に配設されるトレッドゴムである。

上記の構成２なるタイヤにおいて、保護層２ｅ、２ｆを形成する層のうち最小幅層２ｆの幅Ｗ６が主交錯ベルト層２ｃ、２ｄの最小幅層の幅Ｗ４よりも広く、かつＷ６／Ｗ４の関係が１０５％≦Ｘ／Ｙ≦１１２％であり、かつ、保護層２ｅ、２ｆの最小幅層２ｆの幅Ｗ６が主交錯ベルト層２ｃ、２ｄの最大幅層２ｃの幅Ｗ５を超えないようになっている。

主交錯ベルト層２ｃ、２ｄを形成する層の最大幅層２ｃの端部Ａと、保護層２ｅ、２ｄのうちの最大幅層２ｅの端部Ｂとは、タイヤの幅方向に沿って９０〜１２０mmの離間距離ｄ１に設定し、上記Ａ−Ｂ点を結ぶ直線Ｌとタイヤの幅方向水平線Ｈとのなす角度θを０〜１５°とする。

本発明において、保護層２ｅ、２ｆを形成する層のうち最小幅層２ｆの幅Ｗ６が主交錯ベルト層２ｃ、２ｄの最小幅層の幅Ｗ４よりも広く、かつＷ６／Ｗ４の関係が１０５％≦Ｘ／Ｙ≦１１２％であり、かつ、保護層２ｅ、２ｆの最小幅層２ｆの幅Ｗ６が主交錯ベルト層２ｃ、２ｄの最大幅層２ｃの幅Ｗ５を超えないようにしたが、その理由は、このような条件を満足していないと、タイヤが大入力を受けた時の主交錯ベルト層２ｃ、２ｄの幅端におけるタイヤ周方向の動きを抑制するには、保護層２ｅ、２ｄの幅を小傾斜ベルト層２ａ、２ｂ、主交錯ベルト層２ｃ、２ｄに比較して広ければ広いほどよいが、その代わりに、該保護層２ｅ、２ｆの幅端で、タイヤ周方向、幅方向における変形が大きくなり、保護層２ｆの幅端において亀裂が発生、この亀裂がタイヤの故障へと至りタイヤライフを低下させてしまう原因になっており、その傾向は、保護層２ｅ、２ｆのうちの最小幅になる保護層２ｆの幅Ｗ６が主交錯ベルト層２ｃ、２ｄのうちの最大幅になる主交錯ベルト層２ｃの幅Ｗ３を超えたとき、保護層２ｆの幅端では拘束力がなくなるため変形が大きくなり該幅端での亀裂の増加は一層顕著となるからである。

また、本発明では、主交錯ベルト層２ｃ、２ｄを形成する層の最大幅層２ｃの端部Ａと、保護層２ｅ、２ｄのうちの最大幅層２ｅの端部Ｂとは、タイヤの幅方向に沿って９０〜１２０mmの離間距離ｄ１に設定し、上記Ａ−Ｂ点を結ぶ直線Ｌとタイヤの幅方向水平線Ｍとのなす角度θを０〜１５°とするがその理由は以下の通りである。

離間距離ｄ１が９０mm未満では、亀裂の進展方向と最大幅になる主交錯ベルト層２ｃの幅端が近接するおそれがある一方、１２０mmを超えると保護層２ｅの幅が広くなりすぎその幅端における剪断歪が過大となり、亀裂がより発生しやすくなる。

離間距離ｄ１を９０〜１２０mmの範囲に設定することで、最大幅を有する主交錯ベルト層２ｃの幅端を距離の上からも、また最大幅を有する保護層２ｅの幅端から十分に離隔させて亀裂の進展速度が速まるのを抑制することができる。

Ａ−Ｂ点を結ぶ直線Ｌとタイヤの幅方向水平線Ｍとのなす角度θを０〜１５°については、角度θが０°未満では、保護層２ｅ、２ｆがカーカスプライに近づきすぎて、保護層２ｅ、２ｆを支点とする亀裂がカーカスプライに到達して故障を招きやすくなり、一方、１５°を超えると、最大幅を有する主交錯ベルト層２ｃの幅端が亀裂の進展経路に近づきすぎることになる。

主交錯ベルト層２ｃ、２ｄを形成する層の最大幅層２ｃの端部Ａと、保護層２ｅ、２ｄのうちの最大幅層２ｅの端部Ｂを結ぶ直線Ｌとタイヤの幅方向水平線Ｍとのなす角度θを０〜１５°とすることで、保護層２ｅの幅端から進展する亀裂の進展方向から主交錯ベルと２ｃの幅端を十分に離間させることが可能となり亀裂の進展速度が速まるのを防止することができる。

本発明にしたがうタイヤは、たとえ亀裂が生じても図５に示すような状態で進展し主交錯ベルト層２ｃの幅端を経由することがないので、その進展速度が大きくなることはない。

表１に示すような６層のベルト構造（内側から外側に向けて２ａ〜２ｆを１Ｂ〜６Ｂで表示し、ベルト角度のＲはベルト層を平面視した場合において右上がりを、Ｌは左上がりを意味する）を有するサイズ５３／８０Ｒ６３になるタイヤ（最大幅１３００mm）をそれぞれ製造して、正規リム（ＴＲＡ規格）に組み込み正規内圧（ＴＲＡ規格）を充填したのち、１５０％ＬＯＡＤを付加してドラム直進耐久試験を実施し（２００時間走行）、試験の終了後に各タイヤを周上４ヶ所切断解剖してベルトの幅端(保護層の最小幅層の幅端（６Ｂ）、主交錯ベルト層の最小幅層の幅端（４Ｂ）)における亀裂の発生状況について調査した。その結果を表２に、また、表２の結果をグラフ化したものを図６に示す。
なお、表２中、CONTROL４Ｂ端亀裂長さを１００とする。

表２、図６より明らかな如く、本発明にしたがうタイヤは、４Ｂの幅端における亀裂長さが短縮されており、タイヤライフの延長が可能であることが確認された。

表３に示すような７層のベルト構造（内側から外側に向けて１Ｂ〜７Ｂで表示し、ベルト角度Ｒはベルト層を平面視した場合において右上がりを、Ｌは左上がりを意味する）を有するサイズ５９／８０Ｒ６３になるタイヤ（最大幅１４７０mm）をそれぞれ製造して、正規リム（ＴＲＡ規格）に組み込み正規内圧（ＴＲＡ規格）を充填したのち、１５０％ＬＯＡＤを付加してドラム直進耐久試験を実施し（２００時間走行）、試験の終了後に各タイヤを周上４ヶ所切断解剖してベルトの幅端(保護層の最小幅層の幅端（７Ｂ）、主交錯ベルト層の最小幅層の幅端（５Ｂ）)における亀裂の発生状況について調査した。その結果を表２に、また、表２の結果をグラフ化したものを図７に示す。
なお、表２中、CONTROL５Ｂ端亀裂長さを１００とする。

表４、図７より明らかな如く、本発明にしたがうタイヤは、５Ｂの幅端における亀裂長さが短縮されており、タイヤライフの延長が可能であることが確認された。

図８〜図１１に本発明にしたがうタイヤの他の実施の形態を示す。
図８は、６層のベルト構造を有するサイズ４０００Ｒ５７（適用リム：２９．００／６．０、製品タイヤ幅：１１００mm、内圧：７００ｋＰａ）で、表５に示すようなベルト幅、角度に設定したタイヤであって、この時、６Ｂ幅／４Ｂ幅は１０８％、角度θは５°となる。また、図９に示すような構造になるタイヤは、表６に示すようなベルト幅、角度に設定され、この時、６Ｂ幅／４Ｂ幅は１０７％、角度θは７°となる。

図１０は、７層のベルト構造を有するサイズ５３／８０Ｒ６３（適用リム：３６．００／５．０、製品タイヤ幅：１３００mm、内圧：６００ｋＰａ）で、表７に示すようなベルト幅、コード角度に設定したタイヤであって、この時、７Ｂ幅／５Ｂ幅は１０９％、角度θは１３°となる。さらに、６層のベルト構造を有する図１１に示すような構造になるタイヤは、表８に示すようなベルト幅、角度に設定することができ、この時、６Ｂ幅／４Ｂ幅は１０７％、角度θは１４°であり、何れの例においても亀裂長さが短縮され、タイヤライフの延長が可能である。

ベルト耐久性の改善によりタイヤライフの延長された重加重用空気入りラジアルタイヤを安定供給することができる。

従来のベルト構造の断面について亀裂の発生状況を模式的に示した図である。 従来のベルト構造の断面についてセパレーションの発生状況を模式的に示した図である。 本発明にしたがうタイヤの実施の形態を示した図である。 図３に示したタイヤのベルトの平面を示した図である。 本発明にしたがうタイヤの亀裂の進展状況を示した図である。 亀裂長さと６Ｂ／４Ｂとの関係を示した図である。 亀裂長さと６Ｂ／４Ｂとの関係を示した図である。 本発明にしたがうタイヤのベルト構造を示した図である。 本発明にしたがうタイヤのベルト構造を示した図である。 本発明にしたがうタイヤのベルト構造を示した図である。 本発明にしたがうタイヤのベルト構造を示した図である。

符号の説明

１ スチールラジアルカーカス
２ スチールベルト
３ トレッドゴム

Claims (2)

1. 少なくとも１枚のカーカスプライをトロイダルに配設してなるスチールラジアルカースと、このスチールラジアルカーカスの外周側に配設される複数層のスチールベルトとを備え、
   前記スチールベルトが、
   スチールラジアルカーカスの直上に配置された高張力スチールコードからなる少なくとも一層よりなり、タイヤ周方向とのなすコードの角度が４〜１０°、製品タイヤ幅の２２〜４５％の幅を有する小傾斜ベルト層と、
   その上方に配置された高張力スチールコードよりなる少なくとも一対よりなり、タイヤの周方向とのなすコードの角度が１８〜３５°、各層が製品タイヤ幅の５５〜７２％の幅を有する主交錯ベルト層と、
   さらにその上方に配置されたハイエロンゲーションスチールコードよりなる少なくとも一対よりなり、タイヤの周方向とのなすコードの角度が２２〜３３°、製品タイヤ幅の６０〜８２％の幅を有する保護層とからなり、
   前記小傾斜ベルト層、主交錯ベルト層及び保護層を形成する全ての隣り合う層につき、コードの向きをタイヤ周方向に対して逆向きとした重荷重用空気入りラジアルタイヤにおいて、
   前記保護層を形成する層の最小幅層の幅をＷ６とし、前記主交錯ベルト層を形成する層の最小幅層の幅をＷ４、最大幅層の幅をＷ３とした場合に、保護層の最小幅層の幅Ｗ６が主交錯ベルト層の最小幅層の幅Ｗ４よりも広く、かつ、Ｗ６／Ｗ４の関係が、１０５％≦Ｗ６／Ｗ４≦１１２％であり、
   かつ、保護層の最小幅層の幅Ｗ６が主交錯ベルト層の最大幅層の幅Ｗ３を超えない幅を有する、ことを特徴とする重荷重空気入りラジアルタイヤ。
2. 前記主交錯ベルト層を形成する層の最大幅層の端部Ａと前記保護層のうちの最大幅層の端部Ｂとは、タイヤの幅方向に沿って９０〜１２０mmの離間距離ｄ１を有し、
   上記Ａ−Ｂ点を結ぶ直線とタイヤの幅方向水平線とのなす角度θが０〜１５°である請求項１記載の重荷重用空気入りラジアルタイヤ。

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