JP2007168731A

JP2007168731A - 重荷重用タイヤ

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Publication number: JP2007168731A
Application number: JP2005372663A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Tsuda; 訓津田
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2005-12-26
Filing date: 2005-12-26
Publication date: 2007-07-05
Anticipated expiration: 2025-12-26
Also published as: CN100532137C; US20070144650A1; EP1800903A3; CN1990278A; JP4478104B2; EP1800903A2

Abstract

【課題】耐久性を損ねることなくコストを低減する。
【解決手段】ベルト層７が、少なくとも３枚のベルトプライからなる。最もカーカス６側に配された第１のベルトプライ７Ａは、ベルトコードがタイヤ赤道Ｃに対して４５〜５５度の角度で傾けられる。その外側に配された第２及び第３のベルトプライ７Ｂ、７Ｃは、ベルトコードがタイヤ赤道Ｃに対して１６〜２２度の角度で互いに交差する傾けられている。第３のベルトプライ７Ｃは、トレッド接地幅ＴＷの７７〜９５％の幅ＢＷ３を有する。第２のベルトプライ７Ｂは、第３のベルトプライ７Ｃの幅ＢＷ３よりも大きい。しかも第１のベルトプライ７Ａの幅ＢＷ１は、第３のベルトプライ７Ｃの幅ＢＷ３よりも２０〜３５mm小さく、第１のベルトプライ７Ａとカーカスプライ６Ａとのコード間距離Ｓは０．８〜１．２mmである。
【選択図】図２

Description

本発明は、スチールコードからなるカーカス及びベルト層を含む重荷重用タイヤに関し、詳しくは耐久性を損ねることなくコストを低減しうる重荷重用タイヤに関する。

トラック、バス等の重車両に使用される重荷重用タイヤは、スチールコードが配列されたカーカスプライからなるカーカスと、その外側に配されたスチールコードの３又は４枚のベルトプライからなるベルト層とで補強される（下記特許文献１参照）。

特表２００３−３５４１３号公報

発明者らは、重荷重用タイヤのベルト層の各プライの機能について種々の研究を行った。

図５には、重荷重用タイヤのトレッド部の部分断面図が示される。
先ず、ベルト層ｂの各プライを、最もカーカスｃに近い側から、順次、第１、第２、第３及び第４のベルトプライｂ１、ｂ２、ｂ３及びｂ４と定義した場合、通常、第２及び第３のベルトプライｂ２、ｂ３が、基本的なベルト層ｂの機能、即ち、カーカスｃをタガ締めし、トレッド部に高い剛性を与えるという機能を発揮する。このために、第２及び第３のベルトプライｂ２及びｂ３では、互いにタイヤ赤道Ｃに対するベルトコードの角度を小さくしかつこれらを交差させて重ね合わされている。しかし、第２及び第３のベルトプライｂ２、ｂ３のエッジｂ２ｅ、ｂ３ｅがともに整一すると、そこで著しい剛性段差が生じるので、通常、第３のベルトプライｂ３は、第２のベルトプライｂ２よりも小さい幅で形成され、これにより、各端部側でそれぞれ５mm程度のステップが形成される。

次に、第１のベルトプライｂ１は、第２のベルトプライｂ２とカーカスプライｃ１との間に生じる歪を緩和する重要な働きがあると考えられる。しかし、第３のベルトプライｂ３と同様に、第１のベルトプライｂ１のエッジｂ１ｅが第２のベルトプライｂ２と揃ってしまうと剛性段差が生じる。そこで、第１のベルトプライｂ１は、第３のベルトプライｂ３とほぼ同じ幅で形成されるのがこの種のタイヤの慣例となっている。

しかしながら、タイヤのさらなるコスト低減を図るためには、ベルトプライの幅などを減じてスチールコードの使用量を削減することが有効である。ここで、上述のように、第２及び第３のベルトプライｂ２、ｂ３の幅を減じることは、ベルト層７の基本的な機能を損ねる。即ち、トレッド部の剛性低下を招き、タイヤの基本的な耐久性を低下させるので採用できない。また、第１のベルトプライｂ１の幅を単純に小さくすると、第２のベルトプライｂ２とカーカスプライｃ１との間の歪の緩和能力の低下を招き、結果として耐久性の低下を招く。

本発明は、以上のような問題点に鑑み案出なされたもので、第１のベルトプライの幅を従来に比して小さく形成するとともに、この第１のベルトプライとカーカスコードとのコード間距離を増加させることを基本として、耐久性を損ねることなくコストの低減を図りうる重荷重用タイヤを提供することを目的としている。

本発明のうち請求項１記載の発明は、トレッド部からサイドウォール部を経てビード部のビードコアに至るカーカスと、このカーカスのタイヤ半径方向外側かつトレッド部内部に配されたベルト層とを具えた重荷重用タイヤであって、前記カーカスは、スチールからなるカーカスコードがラジアル方向に配列された１枚のカーカスプライからなり、かつ前記ベルト層は、スチールコードからなるベルトコードが配列された少なくとも３枚のベルトプライからなり、しかも前記ベルトプライは、最もカーカス側に配されかつ前記ベルトコードがタイヤ赤道に対して４５〜５５度の角度で傾けられた第１のベルトプライと、その外側に配されかつ前記ベルトコードがタイヤ赤道に対して１６〜２２度の角度で傾けられた第２のベルトプライと、その外側に配されかつ前記ベルトコードがタイヤ赤道に対して１６〜２２度の角度でしかも前記第２のベルトプライとは逆向きに傾けられた第３のベルトプライとを含むとともに、前記第３のベルトプライは、トレッド接地幅の７７〜９５％の幅を有し、前記第２のベルトプライは、第３のベルトプライの幅よりも大であり、しかも前記第１のベルトプライの幅は、第３のベルトプライの幅よりも２０〜３５mm小さく、かつ第１のベルトプライと前記カーカスプライとのコード間距離が０．８〜１．２mmであることを特徴とする。

また請求項２記載の発明は、前記第２のベルトプライの幅は、第３のベルトプライの幅よりも１０〜２０mm大きい請求項１記載の重荷重用タイヤである。

また請求項３記載の発明は、前記第１のベルトプライと前記カーカスプライとの間に、複素弾性率が６〜９ＭＰａのインスレーションゴムが配されている請求項１又は２記載の重荷重用タイヤである。

本発明では、第１のベルトプライの幅が、第３のベルトプライの幅よりも２０〜３５mm小さく形成される。従って、ベルト層においてベルトコードの使用量が削減され、ひいてはコストを低減しうる。また、第１のベルトプライとカーカスプライとのコード間距離は、０．８〜１．２mmと従来に比して大きく形成されるため、第２のベルトプライとカーカスプライとの間の歪緩和能力がゴムによって維持され、ひいては耐久性を低下させることもない。

以下、本発明の実施の一形態を図面に基づき説明する。
図１は、重荷重用タイヤ１の正規状態の右半分断面図が示される。ここで、重荷重用タイヤ１の正規状態とは、正規リムＪにリム組されかつ正規内圧が充填された無負荷の状態とする。特に断りが無い場合、タイヤの各部の寸法は、この正規状態で特定されるものとする。

ここで、前記「正規リム」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、当該規格がタイヤ毎に定めるリムであり、例えばＪＡＴＭＡであれば標準リム、ＴＲＡであれば "Design Rim" 、ＥＴＲＴＯであれば "Measuring Rim"とする。

さらに前記「正規内圧」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている空気圧であり、ＪＡＴＭＡであれば最高空気圧、ＴＲＡであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば "INFLATION PRESSURE" とする。

前記重荷重用タイヤ１は、トレッド部２と、その両端からタイヤ半径方向内方にのびる一対のサイドウォール部３と、各サイドウォール部３の内方端に位置するビード部４と、前記トレッド部２からサイドウォール部を経てビード部４に至るトロイド状のカーカス６と、このカーカス６の外側かつトレッド部２の内方に位置するベルト層７とを含み、本実施形態では、チューブレスタイプのものが示される。

前記カーカス６は、スチールコードが配列された１枚のカーカスプライ６Ａからなる。該カーカスプライ６Ａは、図４に示されるように、平行に配列されたカーカスコード６Ｃの両側面をトッピングゴム６Ｔによって被覆されたコードプライからなる。

また、カーカスプライ６Ａは、前記カーカスコードがラジアル方向、即ちタイヤ赤道Ｃに対して７５〜９０°、より好ましくは８０〜９０度の角度で傾けられている。またカーカスプライ６Ａは、ビードコア５、５間をトロイド状に跨る本体部６ａと、この本体部６ａに連なりビードコア５の廻りをタイヤ軸方向内側から外側に向けて折り返された折返し部６ｂとを含む。この本体部６ａと折返し部６ｂとの間には、ビードコア５からタイヤ半径方向外方にテーパ状でのびかつ例えば硬質のゴムからなるビードエーペックスゴム８が配されている。

前記ベルト層７は、スチールコードからなるベルトコードが配列された少なくとも３枚、本実施形態では４枚のベルトプライから構成される。ここで、ベルトプライのスチールコード及びプライのエンズ等は、特に限定されることなく、慣例に従って適宜定めることができ、例えば１×５×０．３８等が好適である。また、エンズについては、１８〜２７（本／５cm）程度が望ましい。

図２には、ベルト層７を含む図１の部分拡大図、図３はベルト層７が平面に展開して示される。図２及び図３から明らかなように、ベルト層７は、最もカーカス６側に配されかつベルトコード１０がタイヤ赤道Ｃに対して４５〜５５度の角度θ１で傾けられた第１のベルトプライ７Ａと、その外側に配されかつベルトコード１０がタイヤ赤道Ｃに対して１６〜２２度の角度θ２で傾けられた第２のベルトプライ７Ｂと、その外側に配されかつベルトコード１０がタイヤ赤道Ｃに対して１６〜２２度の角度θ３でしかも第２のベルトプライ７Ｂのそれとは逆向きに傾けられた第３のベルトプライ７Ｃと、その外側に配された第４のベルトプライ７Ｄとを含む。各プライ７Ａないし７Ｄは、いずれもそのタイヤ軸方向の幅の中心が実質的にタイヤ赤道Ｃに揃えられて配置される。

本実施形態において、前記各角度θ１、θ２、θ３及びθ４は、順次向きが異なっており、これにより、各ベルトプライのベルトコード１０が交差するように重ねられている。ただし、このような態様に限定されるものではない。

前記第１のベルトプライ７Ａは、第２のベルトプライ７Ｂとカーカスプライ６Ａとの間の歪緩和能力を十分に発揮するために、前記角度θ１が定められる。即ち前記角度θ１が４５度未満の場合、そのプライ幅方向での歪緩和能力が低下しやすく、逆に５５度を超える場合、そのタイヤ周方向での歪緩和能力が低下しやすい。このような観点より、前記角度θ１は、特に好ましくは４８度以上かつ５２度以下が望ましい。

また、第２及び第３のベルトプライ７Ｂ、７Ｃの前記角度θ２及びθ３は、トレッド部２の前記カーカス６をタガ締めして、その剛性を高めるとともに、耐久性及び操縦安定性を確保する。即ち、前記角度θ２、θ３が、１６度未満の場合、旋回時等に十分なコーナリングパワーを発揮することができず、逆に２２度を超える場合、トレッド部２へのタガ締め効果が低下しやすい。このような観点より、前記角度θ２及びθ３は、好ましくは１８度以上、かつ２０度以下が特に望ましい。

前記第２のベルトプライ７Ｂのタイヤ軸方向の幅ＢＷ２は、ベルト層７の中で最も大きく形成される。また、第３のベルトプライ７Ｃは、第２のベルトプライ７Ｂよりも小さいタイヤ軸方向の幅ＢＷ３を有する。しかし、その幅ＢＷ３は、トレッド接地幅ＴＷの７７〜９５％の幅で形成される。これにより、第２のベルトプライ７Ｂと第３のベルトプライ７Ｃとの各端部では、各々のプライエッジがタイヤ軸方向で位置ずれするステップＲが形成されるので、プライエッジセパレーションなどの損傷を抑制できる。

また、第３のベルトプライ７Ｃが、トレッド接地幅ＴＷに対して７７〜９５％と十分に広い幅ＢＷ３を有する（当然、第２のベルトプライの幅ＢＷ２はさらにこれよりも大きい）ため、これらのプライ７Ｂ及び７Ｃが、トレッド部２において広い範囲でカーカス６を十分にタガ締めでき、トレッド部２の剛性が効果的に高められる。

ここで、前記第３のベルトプライ７Ｃの幅ＢＷ３が、トレッド接地幅ＴＷの７７％未満の場合、トレッド部の剛性が低下し、タイヤの基本的な耐久性が低下しやすく、また操縦安定性や耐摩耗性が低下しやすい。逆に前記第３のベルトプライ７Ｃの幅ＢＷ３が、トレッド接地幅ＴＷの９５％を超える場合、ベルトプライ７Ｂないし７Ｃのエッジがバットレス部Ｂに近接し、その部分に歪が集中してプライエッジルースなどが生じやすくなる。このような観点より、より好ましくは、第３のベルトプライ７Ｃの幅ＢＷ３は、トレッド接地幅ＴＷの８０％以上が望ましく、また好ましくは９０％以下がさらに望ましい。

ここで、前記「トレッド接地幅」は、前記正規状態に正規荷重を負荷しキャンバー角０度でトレッド部２を平面に接地させたときのトレッド部２のタイヤ軸方向の最外側の接地端２ｅ、２ｅ間のタイヤ軸方向の距離とする。

また、前記「正規荷重」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている荷重であり、ＪＡＴＭＡであれば最大負荷能力、ＴＲＡであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば "LOAD CAPACITY"とする。

また、前記第１のベルトプライ７Ａのタイヤ軸方向の幅ＢＷ１は、第３のベルトプライ７Ｃの幅ＢＷ３よりも２０〜３５mm小さく形成されるとともに、図４に示されるように、この第１のベルトプライ７Ａと前記カーカスプライ６Ａとのコード間距離Ｓが０．８〜１．２mmに設定される。なおコード間距離Ｓは、タイヤ赤道Ｃに沿ってトレッド部をカットし、タイヤ周方向に等間隔を隔てて３カ所で測定された値の平均値とする。

発明者らの種々の実験によると、第１のベルトプライ７Ａの前記幅ＢＷ１を小さくしていくと、第２のベルトプライ７Ｂとカーカスプライ６Ａとの間の歪緩和能力が低下するため、タイヤの基本的な耐久性の低下が生じることが分かった。しかし、それと関連づけて、第１のベルトプライ７Ａとカーカスプライ６Ａとのコード間距離Ｓを大きくしていくと、その間のゴムによって、両者の接着抗力が向上しかつ前記歪緩和能力が担保され、耐久性の低下を防止しうることを知見した。従って、本発明の重荷重用タイヤ１では、ベルト層のプライ幅を減じ、スチールコードの使用量を削減することで、耐久性を損ねることなくコストを低減することが可能である。

なお、前記第３のベルトプライ７Ｃの幅ＢＷ３と、第１のベルトプライ７Ａの幅ＢＷ１との差（ＢＷ３−ＢＷ１）が２０mm未満では、コスト低減効果が十分に期待できないし、、逆に３５mmを超えると、前記コード間距離Ｓを増大させても、タイヤの耐久性が低下する傾向がある。このような観点より、前記幅の差（ＢＷ３−ＢＷ１）は、より好ましくは１０mm以上であり、また、より好ましくは２０mm以下が望ましい。

また、前記コード間距離Ｓが０．８mm未満の場合、第１のベルトプライ７Ａの幅ＢＷ１を小さくすると、第２のベルトプライ７Ｂとカーカスプライ６Ａとの間の歪緩和能力が十分に発揮されず、タイヤの耐久性が低下し、逆に、前記コード間距離Ｓが１．２mmを超える場合、コーナリングパワー等の低下が生じ、ひいては操縦安定性が低下するため、いずれも採用できない。

上述のようなコード間距離Ｓを確実に確保するために、種々の方法が採用できる。例えば、第１のベルトプライ７Ａのベルトコード１０を被覆しているトッピングゴム７Ｔ及び／又はカーカスプライ６Ａのカーカスコード６Ｃを被覆しているトッピングゴム６Ｔの厚さを従来に比して大きくすることによって、上述のコード間距離Ｓは容易に実現できる。

また、他の実施形態として、図１及び図４に示されるように、第１のベルトプライ７Ａとカーカスプライ６Ａとの間に、前記各トッピングゴム６Ｔ、７Ｔとは配合が異なるインスレーションゴム１０を配置することが望ましい。該インスレーションゴム１０は、生カバー成型時に、薄いゴムシートとしてカーカスプライ６Ａの外側に貼り付けられることにより容易にタイヤ１の中に組み入れられる。

ここで、前記インスレーションゴム１０の複素弾性率が小さすぎると、歪緩和能力は向上するものの操縦安定性が低下する傾向があり、逆に大きすぎると、操縦安定性は高めうるものの歪緩和能力が低下するおそれがある。このような観点より、前記インスレーションゴム１０の複素弾性率は、好ましくは６．０ＭＰａ以上、より好ましくは７．０ＭＰａ以上、さらに好ましくは７．５ＭＰａ以上が望ましく、また、好ましくは９．０ＭＰａ以下、より好ましくは８．５ＭＰａ以下が望ましい。

なお前記複素弾性率は、４mm巾×３０mm長さ×１．５mm厚さの短冊状試料を、岩本製作所（株）製の粘弾性スペクトロメーターを用い、温度７０℃、周波数１０Ｈｚ、動歪±２％の条件で測定した値とする。

また、図２に示されるように、本実施形態のインスレーションゴム１０は、カーカスプライ６Ａに沿ってタイヤ軸方向の両側にのびており、その両側縁１０ｅ、１０ｅは、本実施形態ではクッションゴム１１の側縁１１ｅよりもタイヤ半径方向内方に位置している。言い換えると、ベルト層７とカーカス６との間の隙間を埋める断面略三角形状のクッションゴム１１も、前記インスレーションゴム１０を介してカーカス６と接着される。このため、インスレーションゴム１０は、クッションゴム１１とカーカス６との間の歪も吸収することができ、ひいては両者の間の剥離等を抑制して高い耐久性を発揮させる。

本実施形態のベルト層７は、第４のベルトプライ７Ｄを含んでいる。該ベルトプライ７Ｄは、主として耐カット性ないし耐外傷性を向上させる他、トレッドゴムと第３のベルトプライ７Ｃとの間の歪を緩和しうる。該第４のベルトプライ７Ｄのタイヤ軸方向の幅ＢＷ４は、例えばトレッド接地巾ＴＷの３０〜４５％程度の小さな幅で形成されるのが望ましい。なおこの第４のベルトプライ７Ｄは、コストの削減及び軽量化等のために省略されても良いのは言うまでもない。

以上本発明の実施形態について説明したが、本発明は種々の態様に変形して実施しうるのは言うまでもない。

図１の基本構造を有する重荷重用ラジアルタイヤ（サイズ１１Ｒ２２．５）を、表１の仕様に基づき試作し、その耐久性及び破壊エネルギーを測定した。なお、実施例については、前記コード間距離Ｓを確保するために、複素弾性率８．０ＭＰａのインスレーションゴムを用いた。
テストの方法は次の通りである。

＜耐久性＞
各試供タイヤを下記の条件の下、直径１．７ｍのドラムを有するドラム試験機上で走行させ、損傷が発生するまでの時間を測定した。評価は、比較例１の走行時間を１００とする指数で表示した。数値が大きいほど良好である。
リム：８．２５×２２．５
内圧：７００ｋＰａ
荷重：３２．０６ｋＮ
速度：３０km／Ｈ

＜破壊エネルギー＞
タイヤ強度のテストである。各試供タイヤをリム（８．２５×２２．５）にリム組みしかつ内圧７００ｋＰａを充填した後、ＪＩＳＤ４２３０に準じたプランジャー破壊試験を行った。その時の破壊エネルギーを、比較例１を１００とした指数で比較した。数値が大きいほど良好である。なお、該試験は、新品タイヤと、中古タイヤとの両方で行われた。中古タイヤは、下記の条件の下で直径１．７ｍのドラムを有するドラム試験機を７００００km走行させたものとした。
内圧：７００ｋＰａ
荷重：２６．７２ｋＮ
速度：３０km／Ｈ
テストの結果などを表１に示す。

テストの結果、実施例のタイヤは、耐久性を有意に向上していることが確認できた。

本発明の一実施例のタイヤの断面図である。そのトレッド部の部分拡大図である。ベルトコードの配列を示すベルト層の展開図である。図２のＡ−Ａ部分断面図である。従来の重荷重用タイヤのトレッド部の部分断面図である。

符号の説明

１重荷重用タイヤ
２トレッド部
３サイドウォール部
４ビード部
５ビードコア
６カーカス
６Ａカーカスプライ
６ｃカーカスコード
７ベルト層
７Ａ第１のベルトプライ
７Ｂ第２のベルトプライ
７Ｃ第２のベルトプライ
７Ｄ第２のベルトプライ
７ｃベルトコード
１０インスレーションゴム

Claims

トレッド部からサイドウォール部を経てビード部のビードコアに至るカーカスと、このカーカスのタイヤ半径方向外側かつトレッド部内部に配されたベルト層とを具えた重荷重用タイヤであって、
前記カーカスは、スチールからなるカーカスコードがラジアル方向に配列された１枚のカーカスプライからなり、かつ
前記ベルト層は、スチールコードからなるベルトコードが配列された少なくとも３枚のベルトプライからなり、しかも
前記ベルトプライは、最もカーカス側に配されかつ前記ベルトコードがタイヤ赤道に対して４５〜５５度の角度で傾けられた第１のベルトプライと、
その外側に配されかつ前記ベルトコードがタイヤ赤道に対して１６〜２２度の角度で傾けられた第２のベルトプライと、
その外側に配されかつ前記ベルトコードがタイヤ赤道に対して１６〜２２度の角度でしかも前記第２のベルトプライとは逆向きに傾けられた第３のベルトプライとを含むとともに、
前記第３のベルトプライは、トレッド接地幅の７７〜９５％の幅を有し、
前記第２のベルトプライは、第３のベルトプライの幅よりも大であり、しかも
前記第１のベルトプライの幅は、第３のベルトプライの幅よりも２０〜３５mm小さく、かつ第１のベルトプライと前記カーカスプライとのコード間距離が０．８〜１．２mmであることを特徴とする重荷重用タイヤ。
前記第２のベルトプライの幅は、第３のベルトプライの幅よりも１０〜２０mm大きい請求項１記載の重荷重用タイヤ。
前記第１のベルトプライと前記カーカスプライとの間に、複素弾性率が６〜９ＭＰａのインスレーションゴムが配されている請求項１又は２記載の重荷重用タイヤ。