JP2006188178A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】 耐久性を向上すると共に、横剛性を維持しつつ転がり抵抗を低減することを可能にした空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】 カーカス層４Ａ，４Ｂを有機繊維コードから構成し、ビードコア５の外周側にビードフィラー６を配置したケーシング構造を有し、最大負荷能力に対応する空気圧が３５０〜６５０ｋＰａの範囲にある空気入りタイヤにおいて、ビードフィラー６をタイヤ径方向に積み上げられた複数のゴム層６ａ，６ｂから構成し、最も外周側のゴム層６ａの断面積S₁、硬さHs₁ 及び損失正接 tanδ₁ と、最も内周側のゴム層６ｂの断面積S₂、硬さHs₂ 及び損失正接 tanδ₂ と、タイヤ断面高さSHに対するビードフィラー高さBFH の比を下記の関係にする。
(1) (S₁× tanδ₁)／[(S₁× tanδ₁)＋ (S₂× tanδ₂)] ＝０．２５〜０．４０
(2) (S₁×Hs₁)／[(S₁×Hs₁)＋ (S₂×Hs₂)] ＝０．３５〜０．５０
(3) BFH／SH＝０．２５〜０．６０
(4) Hs₂−Hs₁ ＝１０〜２５
(5) tanδ₁ ≦０．１かつ tanδ₂ − tanδ₁ ≦０．１
【選択図】 図１

Description

本発明は、小型トラック用として好適な有機繊維コードのカーカス層を備えた空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、耐久性を向上すると共に、横剛性を維持しつつ転がり抵抗を低減することを可能にした空気入りタイヤに関する。

小型トラック用の空気入りラジアルタイヤとして、カーカス層を有機繊維コードから構成したものがある（例えば、特許文献１参照）。このような空気入りラジアルタイヤは、使用空気圧が高く、高荷重の条件で使用されるものであるが、摩耗終期においてベルトエッジ部に剥離故障を生じる傾向があるため、耐久性の更なる改善が求められている。また、この種の空気入りラジアルタイヤにおいては、操縦安定性に影響を及ぼす横剛性を維持しつつ転がり抵抗を低減することが求められている。
特開平６−２４２０６号公報

本発明の目的は、耐久性を向上すると共に、横剛性を維持しつつ転がり抵抗を低減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、一対のビード部間に装架される少なくとも１層のカーカス層を有機繊維コードから構成し、前記ビード部に埋設されたビードコアの外周側にビードフィラーを配置したケーシング構造を有し、最大負荷能力に対応する空気圧が３５０〜６５０ｋＰａの範囲にある空気入りタイヤにおいて、
前記ビードフィラーをタイヤ径方向に積み上げられた複数のゴム層から構成し、最も外周側のゴム層の断面積S₁、硬さHs₁ 及び損失正接 tanδ₁ と、最も内周側のゴム層の断面積S₂、硬さHs₂ 及び損失正接 tanδ₂ と、タイヤ断面高さSHに対するビードフィラー高さBFH の比を、
(1) (S₁× tanδ₁)／[(S₁× tanδ₁)＋ (S₂× tanδ₂)] ＝０．２５〜０．４０
(2) (S₁×Hs₁)／[(S₁×Hs₁)＋ (S₂×Hs₂)] ＝０．３５〜０．５０
(3) BFH／SH＝０．２５〜０．６０
(4) Hs₂−Hs₁ ＝１０〜２５
(5) tanδ₁ ≦０．１かつ tanδ₂ − tanδ₁ ≦０．１
の関係に設定したことを特徴とするものである。

本発明者は、有機繊維コードからなるカーカス層を備えると共に、高内圧で使用される空気入りタイヤについて鋭意研究した結果、この種の空気入りタイヤでは走行に伴ってカーカス層にクリープ変形が生じ、ベルトエッジ部における歪みが増大し、その結果として摩耗終期にかけてベルトエッジ部に剥離故障が生じ易くなることを知見し、本発明に至ったのである。

即ち、本発明では、(2) と(4) の構成に基づいてビードフィラーの先端部分を柔らかくすることでベルトエッジ部における歪みを減少させつつ横剛性を維持すると共に、(3) の構成に基づいてビードフィラーの高さを確保することでカーカス層のクリープ変形を抑制する。これにより、有機繊維コードからなるカーカス層を備えると共に、高内圧で使用される空気入りタイヤの耐久性を向上することができる。また、(1) と(5) の構成に基づいてビードフィラーの先端部分の発熱量を低減することで転がり抵抗も低減することが可能になる。

本発明においては、ビードフィラーはタイヤ径方向に積み上げられた複数のゴム層から構成するが、最も外周側のゴム層と最も内周側のゴム層との間に他の中間ゴム層を介在させても良い。例えば、ビードフィラーを３種類のゴム層から構成することが可能である。但し、中間ゴム層の存在が過大になると最も外周側のゴム層と最も内周側のゴム層の物性を規定する意義が低下するので、ビードフィラー全断面積に対する中間ゴム層の断面積の比率は２０％以下にすると良い。最も好ましいのは、ビードフィラーをタイヤ径方向に積み上げられた２種類のゴム層から構成することである。

また、カーカス層は１層又は２層とし、全てのカーカス層を前記ビードコアの廻りにタイヤ内側から外側へ巻き上げたプライロック構造とし、かつカーカス層の最も高い巻き上げ端をビードフィラーの先端よりもタイヤ径方向内側に配置することが好ましい。このようなプライロック構造は、本発明の空気入りタイヤのビード部とサイドウォール部の剛性を適正化するものである。特に、カーカス層の最も高い巻き上げ端とビードフィラーの先端とのタイヤ径方向の距離を１５ｍｍ以上にするのが良い。

本発明において、ゴム層の断面積S_1, S₂はタイヤ子午線断面において測定される断面積（ｍｍ² ）である。また、ゴム層の硬さHs_1,Hs₂ は２５℃におけるJIS-A 硬さであり、例えば、JIS-A 硬度計をビードフィラーのカットサンプルに垂直に当てることで測定される。更に、損失正接 tanδ_1, tanδ₂ は４０ｍｍ×５ｍｍ×２ｍｍのゴム試験片を長手方向を歪み方向として動的粘弾性測定装置に取り付け、６０℃の環境下で、１０％の初期歪みを与え、振れ幅±２％、周波数２０Ｈｚの条件で測定される。

なお、最大負荷能力に対応する空気圧とは、規格によって規定された最大負荷能力に対応する空気圧であって、例えば、ＪＡＴＭＡイヤーブック（２００４年度版）の空気圧−負荷能力対応表において規定される空気圧である。

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小型トラック用空気入りラジアルタイヤを示すものである。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。一対のビード部３，３間には２層のカーカス層４Ａ，４Ｂが装架されている。これらカーカス層４Ａ，４Ｂはそれぞれタイヤ径方向に配向する複数本の有機繊維コードから構成されている。有機繊維コードとしては、ナイロンコードやポリエステルコード等を使用することができる。カーカス層４Ａ，４Ｂは、ビード部３に埋設されたビードコア５及びビードフィラー６を包み込むようにタイヤ内側から外側へ巻き上げられている。

一方、トレッド部１におけるカーカス層４Ａ，４Ｂの外周側には、３層のベルト層７Ａ，７Ｂ，７Ｃがタイヤ全周にわたって埋設されている。これらベルト層７Ａ〜７Ｃはタイヤ周方向に対して傾斜する複数本の補強コードを含み、その補強コードが層間で互いに交差するように配置されている。また、ベルト層７Ａ〜７Ｃのエッジ部周辺には有機繊維コードをタイヤ周方向に対して実質的に０°で巻回してなるベルトカバー層８が設けられている。

上記空気入りラジアルタイヤは、カーカス層４Ａ，４Ｂを有機繊維コードから構成し、これらカーカス層４Ａ，４Ｂの外周側に３層のベルト層７Ａ〜７Ｃを配置し、かつビード部５の外周側にビードフィラー６を配置したケーシング構造を有すると共に、最大負荷能力に対応する空気圧が３５０〜６５０ｋＰａの範囲に規定されている。

上記空気入りラジアルタイヤにおいて、ビードフィラー６はタイヤ径方向に積み上げられた２種類のゴム層６ａ，６ｂから構成されている。これらゴム層６ａ，６ｂはタイヤ径方向に積層されたものであるが、その断面形状は特に限定されるものではない。ここで、最も外周側のゴム層６ａの断面積S₁、硬さHs₁ 及び損失正接 tanδ₁ と、最も内周側のゴム層６ｂの断面積S₂、硬さHs₂ 及び損失正接 tanδ₂ と、タイヤ断面高さSHに対するビードフィラー高さBFH の比は、下記(1) 〜(5) の関係に設定されている。なお、タイヤ断面高さSH及びビードフィラー高さBFH はいずれもビードヒールからのタイヤ径方向の高さである。
(1) (S₁× tanδ₁)／[(S₁× tanδ₁)＋ (S₂× tanδ₂)] ＝０．２５〜０．４０
(2) (S₁×Hs₁)／[(S₁×Hs₁)＋ (S₂×Hs₂)] ＝０．３５〜０．５０
(3) BFH／SH＝０．２５〜０．６０
(4) Hs₂−Hs₁ ＝１０〜２５
(5) tanδ₁ ≦０．１かつ tanδ₂ − tanδ₁ ≦０．１

上述のように(2) と(4) の構成に基づいてビードフィラー６の先端部分を柔らかくすることでベルトエッジ部における歪みを減少させつつ横剛性を維持すると共に、(3) の構成に基づいてビードフィラー６の高さを確保することでカーカス層のクリープ変形を抑制する。これにより、有機繊維コードからなるカーカス層４Ａ，４Ｂを備えると共に、高内圧で使用される小型トラック用空気入りラジアルタイヤの耐久性を向上することができる。また、(1) と(5) の構成に基づいてビードフィラー６の先端部分の発熱量を低減することで転がり抵抗を低減することが可能になる。

(1) の構成について、(2),(3),(4),(5) の条件を満足しながら、 (S₁× tanδ₁)／[(S₁× tanδ₁)＋ (S₂× tanδ₂)] の値が０．２５よりも小さくなると転がり抵抗が増大し、逆に０．４０よりも大きくなると横剛性が維持できないことになる。 (S₁× tanδ₁)／[(S₁× tanδ₁)＋ (S₂× tanδ₂)] のより好ましい範囲は０．３０〜０．３５である。

(2) の構成について、(1),(3),(4),(5) の条件を満足しながら、(S₁ ×Hs₁)／[(S₁×Hs₁)＋ (S₂×Hs₂)] の値が０．３５よりも小さくなると横剛性が維持できなくなり、逆に０．５０よりも大きくなるとベルトエッジ部における歪みの低減効果が不十分になる。(S₁ ×Hs₁)／[(S₁×Hs₁)＋ (S₂×Hs₂)] のより好ましい範囲は０．４０〜０．４５である。

(3) の構成について、BFH ／SHの値が０．２５より小さいとカーカス層のクリープ変形を抑制する効果が不十分になると共に横剛性が低下し、逆に０．６０より大きいとベルトエッジ部における歪みの低減効果が不十分になる。BFH ／SHの好ましい範囲は、０．３５〜０．４５である。

(4) の構成について、 Hs₂−Hs₁ の値が１０より小さいと横剛性を維持しながらベルトエッジ部における歪みを低減する効果が不十分になり、逆に２５より大きいとビードフィラーを構成するゴム層間の剛性差が過大になることに起因してリムクッション部での耐久性が不十分になる。

(5) の構成について、tan δ₁ の値 が０．１より大きいと転がり抵抗が増大し、またtan δ₂ − tanδ₁ の値が０．１より大きいとビードフィラーを構成するゴム層間の発熱性の差が過大になることに起因してリムクッション部での耐久性が不十分になる。

上記空気入りラジアルタイヤにおいて、２層のカーカス層４Ａ，４Ｂはいずれもビードコア５の廻りにタイヤ内側から外側へ巻き上げられ、かつカーカス層４Ａ，４Ｂの最も高い巻き上げ端はビードフィラー６の先端よりもタイヤ径方向内側に配置されている。このようなプライロック構造によれば、ビードフィラー６の先端付近の剛性を過度に増加させることはなく、ベルトエッジ部における歪みの低減効果を得ることができる。特に、カーカス層４Ａ，４Ｂの最も高い巻き上げ端とビードフィラー６の先端とのタイヤ径方向の距離Ｈは１５ｍｍ以上であると良い。

上述した実施形態では有機繊維コードからなる２層のカーカス層を備えた空気入りタイヤについて説明したが、本発明は有機繊維コードからなる１層のカーカス層を備えた空気入りタイヤに適用することができる。この場合も、１層のカーカス層をビードコアの廻りにタイヤ内側から外側へ巻き上げ、かつカーカス層の巻き上げ端をビードフィラーの先端よりもタイヤ径方向内側に配置することが好ましい。

タイヤサイズ１９５／７５Ｒ１５で、最大負荷能力に対応する空気圧が６００ｋＰａである小型トラック用空気入りラジアルタイヤにおいて、ビードフィラーをタイヤ径方向に積み上げられた２種類のゴム層から構成し、最も外周側のゴム層の断面積S₁、硬さHs₁ 及び損失正接 tanδ₁ と、最も内周側のゴム層の断面積S₂、硬さHs₂ 及び損失正接 tanδ₂ と、タイヤ断面高さSHに対するビードフィラー高さBFH の比を種々異ならせた実施例１〜２及び比較例１〜６のタイヤをそれぞれ製作した。また、比較のため、１種類のゴム層からなるビードフィラーを備えた小型トラック用空気入りラジアルタイヤ（従来例）を用意した。

これら試験タイヤについて、下記の試験方法により、転がり抵抗、操縦安定性、耐久性を評価し、その結果を表１に示した。

転がり抵抗：
各試験タイヤをリムサイズ１５×５・1/2 Ｊのホイールに組み付け、室内ドラム試験機を用い、空気圧６００ｋＰａ、荷重１０．１ｋＮ、速度８０ｋｍ／ｈの条件で走行させ、その際の転がり抵抗を測定した。評価結果は、従来例を１００とする指数にて示した。この指数値が小さいほど転がり抵抗が小さいことを意味する。

操縦安定性：
各試験タイヤをリムサイズ１５×５・1/2 Ｊのホイールに組み付け、総車両重量５トンの小型トラックに装着し、空気圧を６００ｋＰａとし、テストドライバーによるフィーリング評価を行った。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操縦安定性（横剛性の最適レベル指標）が良好であることを意味する。

耐久性：
ドラム径１７０７ｍｍのドラム試験機を用い、ＪＩＳ Ｄ−４２３０に規定される耐久性試験を実施した後、引き続き６時間毎に荷重を規格最大荷重の８％ずつ増加させると共に速度を５％ずつ増加させてベルトエッジ部やリムクッション部に故障が発生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耐久性が優れていることを意味する。

表１から判るように、実施例１〜２のタイヤは、従来例との対比において、耐久性が良好であると共に、操縦安定性を維持しつつ転がり抵抗を低減することができた。一方、比較例１〜６のタイヤは、本発明の規定範囲から外れているため、耐久性と操縦安定性と転がり抵抗を同時に満足することができなかった。特に、比較例１〜４のタイヤでは耐久試験においてベルトエッジ部に故障を生じていたが、比較例５〜６ではビードフィラーを構成するゴム層間の物性の差が過大であるためリムクッション部に故障を生じていた。

本発明の実施形態からなる小型トラック用空気入りラジアルタイヤを示す子午線半断面図である。

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
４Ａ，４Ｂ カーカス層
５ ビードコア
６ ビードフィラー
６ａ，６ｂ ゴム層
７Ａ，７Ｂ，７Ｃ ベルト層
８ ベルトカバー層

Claims (4)

1. 一対のビード部間に装架される少なくとも１層のカーカス層を有機繊維コードから構成し、前記ビード部に埋設されたビードコアの外周側にビードフィラーを配置したケーシング構造を有し、最大負荷能力に対応する空気圧が３５０〜６５０ｋＰａの範囲にある空気入りタイヤにおいて、
   前記ビードフィラーをタイヤ径方向に積み上げられた複数のゴム層から構成し、最も外周側のゴム層の断面積S₁、硬さHs₁ 及び損失正接 tanδ₁ と、最も内周側のゴム層の断面積S₂、硬さHs₂ 及び損失正接 tanδ₂ と、タイヤ断面高さSHに対するビードフィラー高さBFH の比を、
   (1) (S₁× tanδ₁)／[(S₁× tanδ₁)＋ (S₂× tanδ₂)] ＝０．２５〜０．４０
   (2) (S₁×Hs₁)／[(S₁×Hs₁)＋ (S₂×Hs₂)] ＝０．３５〜０．５０
   (3) BFH／SH＝０．２５〜０．６０
   (4) Hs₂−Hs₁ ＝１０〜２５
   (5) tanδ₁ ≦０．１かつ tanδ₂ − tanδ₁ ≦０．１
   の関係に設定した空気入りタイヤ。
2. 前記ビードフィラーをタイヤ径方向に積み上げられた２種類のゴム層から構成した請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記カーカス層を１層又は２層とし、全てのカーカス層を前記ビードコアの廻りにタイヤ内側から外側へ巻き上げ、かつ前記カーカス層の最も高い巻き上げ端を前記ビードフィラーの先端よりもタイヤ径方向内側に配置した請求項１又は請求項２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記カーカス層の最も高い巻き上げ端と前記ビードフィラーの先端とのタイヤ径方向の距離を１５ｍｍ以上にした請求項３に記載の空気入りタイヤ。
   

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