JP2008162366A - ラジアルタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】波形コードを周方向ベルト層に適用した際に問題となる波形コードの耐疲労性を、低歪域での剛性と併せて向上する。
【解決手段】１対のビードコア間でトロイド状に跨るカーカスの径方向外側に、ベルトおよびトレッドを順に積層配置したラジアルタイヤにおいて、該ベルトとして、波形に揃って並列しタイヤの赤道面に沿う向きに延びる複数本のコードからなる周方向ベルト層を少なくとも１層は配置し、該コードは、直径が０．３０〜０．４５ｍｍのフィラメントからなり、大気圧下のタイヤ中のコードの伸び歪量が、少なくともベルトの端部において０．３〜２．０％であるものとする。
【選択図】図２

Description

本発明は、タイヤのカーカスを補強するベルトに、波形に形付けしたコードをタイヤの赤道面に沿う向きに配置した周方向ベルト層を少なくとも１層は有する、ラジアルタイヤ、中でも重荷重用ラジアルタイヤに関する。

タイヤのベルト補強に波形コードを適用したタイヤについて、例えば特許文献１および２には、ベルト幅方向に剛性分布を持たせるために波形コードを用いることが提案されている。
特開平２−８１７０７号公報 特開平２−８１７０８号公報

従来の波形コードをベルトに使用したタイヤでは、その構造からとりわけ周方向ベルト層に大きな負担がかかる。すなわち、周方向ベルト層に適用したコードはタイヤ転動時に周方向の歪を直接受けてしまうために、タイヤ転動時には歪変形を繰り返し受けることになる。従って、長距離走行後には特に負担の厳しい周方向ベルト層の端部に疲労によるコード破断が発生しやすい。
さらに、タイヤの外傷等を介して外部から浸入した水分が周方向ベルト層にまで達すると、コードの腐食によりコード破断が助長される。

このベルト端部でのコード破断が重大な故障に繋がることは少ないが、かようなコード切れを発生したタイヤは更正による再使用が出来ないため、タイヤの商品価値が低下してしまう。

そこで、本発明は、波形コードを周方向ベルト層に適用した際に問題となる波形コードの耐疲労性を、低歪域での剛性と併せて向上することを目的とする。

発明者らは、波形の型付けを施したコードの剛性を低下することなしに耐疲労性を向上する方途について鋭意究明したところ、波形コードの伸びを適正な範囲に制御することが極めて有効であることを見出し、本発明を完成するに到った。

すなわち、本発明の要旨は以下の通りである。
（１）１対のビードコア間でトロイド状に跨るカーカスの径方向外側に、ベルトおよびトレッドを順に積層配置したラジアルタイヤにおいて、該ベルトは、波形に揃って並列しタイヤの赤道面に沿う向きに延びる複数本のコードからなる周方向ベルト層を少なくとも１層は有し、該コードは、直径が０．３０〜０．４５ｍｍのフィラメントからなり、大気圧下のタイヤ中のコードの伸び歪量が、少なくともベルトの端部において０．３〜２．０％であることを特徴とするラジアルタイヤ。

（２）前記コードは、１または複数本のフィラメントによるコアのまわりに複数本のフィラメントによるシ−スの１層または２層を配置した層撚り構造を有することを特徴とする上記（１）に記載のラジアルタイヤ。

（３）前記コードは、最外層のシースにおけるフィラメント相互間の隙間が０．４〜１ｍｍであることを特徴とする上記（１）または（２）に記載のラジアルタイヤ。

（４）前記周方向ベルト層におけるコードの並列間隔が０．４〜０．９ｍｍであることを特徴とする上記（１）ないし（３）のいずれかに記載のラジアルタイヤ。

（５）前記コードは、引張強さが２３００Ｎ以上であることを特徴とする上記（１）ないし（４）のいずれかに記載のラジアルタイヤ。

（６）前記ベルトが、周方向ベルト層の１〜４層を有することを特徴とする上記（１）ないし（５）のいずれかに記載のラジアルタイヤ。

（７）前記ベルトが、タイヤの赤道面に対して傾斜した向きに延びるコードからなる交差ベルト層の１〜３層を有することを特徴とする上記（１）ないし（６）のいずれかに記載のラジアルタイヤ。

本発明によれば、波形コードの耐疲労性が向上され、該波形コードを周方向ベルト層に適用した際に問題となる、特にベルト端部でのコード切れは抑制されるため、タイヤ更生にも耐え得る性能のタイヤを提供できる。
また、コードの低歪域での剛性が高いことから、タイヤに内圧を充填した際の径成長は押さえ込まれるため、内圧充填後のコードに波形を残すことが可能になり、波形コードに所期した性能を付与することができる。

以下に、本発明のラジアルタイヤについて、図１に示す建設車両用タイヤを例に詳しく説明する。
すなわち、図示のタイヤは、１対のビードコア間でトロイド状に跨る１枚または複数枚のラジアルプライからなるカーカス１を骨格として、このカーカス１のクラウン部の径方向外側にベルト２を配置し、さらにその径方向外側にトレッドを配置してなる。

ベルト３は、複数本のスチールコードによるゴム引き布の積層になり、図示例では４層のベルト層Ｂ１〜Ｂ４からなる。これらのうち、ベルト層Ｂ１およびＢ２は、タイヤの赤道面に対して傾斜して延びるコードを、積層したベルト層間で交差する向きに配置した交差ベルト層である。一方、ベルト層Ｂ３およびＢ４は、波形に揃って並列しタイヤの赤道面に沿う向きに延びる複数本の波形コードからなる周方向ベルト層である。

ここで、上記の周方向ベルト層Ｂ３およびＢ４を構成する波形コードは、直径が０．３０〜０．４５ｍｍのフィラメントからなること、少なくともベルトの端部に配置したコードの伸び歪量が０．３〜２．０％であること、が肝要である。

さて、コードの疲労破断を抑えるには、コードに加わる入力を抑えることが有効である。この入力を抑えるためには、タイヤ転動時にかかる歪に対し、コードの伸びが大きく取れるようにすればよい。つまり、タイヤに内圧を充填した後にも、波形コードが伸びきらずに、波形の型付けが残った状態を維持することが重要になる。

そのためには、まず、波形コードの低歪域での剛性を高くすること、具体的には、波形コードを径が０．３〜０．４５ｍｍのフィラメントから構成する。すなわち、タイヤに内圧を張った際の内圧成長領域における程度の、比較的低い歪をコードが受けた際に、フィラメントの径が０．３ｍｍ未満であると、このような低歪域での剛性を確保することができない。
一方、フィラメント径が０．４５ｍｍを超えると、波形コードの伸縮時の表面歪が大きくなり、耐疲労性が低下してしまう。

次に、少なくともベルトの端部に配置したコードの伸び歪量を０．３〜２．０％とすることにより、コードに付与した波形がタイヤの内圧充填後にも残存させる。
ここに、コードの伸び歪量とは、大気圧下のタイヤ中のコードの伸び歪量であり、具体的には、ＪＩＳ Ｚ２２４１に規定の引張試験に準拠して、タイヤから抜き出した（？）コードを引張試験に供して得られる、例えば図２に示す応力−歪み線図において、応力を歪で微分した際の最大値をとる歪の値での接線を歪軸に下ろしたときの該接線と歪軸との交点を求め、この交点での歪値を伸び歪量とした。

かように求める伸び歪量は、波形のコードが直線に伸び切るまでの歪量を表すことになる。すなわち、図２において、接線は真直なコードが引っ張られたときの伸びを意味し、全体から真直コードの伸び分を引くことにより波形コードの伸びの歪量が判明する。

そして、上記の伸び歪量が０．３％未満であると、タイヤ内圧充填時の径成長後においてコードの伸びに余裕がなくなり、フィラメント切れを抑制することができなくなる。一方、２．０％を超えると、内圧充填時のタイヤの径成長が大きくなり過ぎてタイヤ表面のトレッドゴムが引っ張り状態となり、耐摩耗性および耐カット性の悪化をまねくことになる。

なお、波形コードの伸び歪量の規制は、少なくともベルト端部において必要であり、ここでいうベルト端部とは、ベルト端からベルト総幅の５％の長さの範囲内の領域を指す。勿論、ベルトの全域にわたり、波形コードの伸び歪量を規制することもできる。

また、波形コードの伸び歪量は、波形の波長と振幅を変化させることによって、上記の範囲に規制できる。

さらに、波形コードは、１または複数本のフィラメントによるコアのまわりに複数本のフィラメントによるシ−スの１層または２層を配置した層撚り構造であることが好ましい。例えば、図３に、３＋９の層撚り構造を例示するように、かような層撚り構造のコードは、断面形状が円形に近くなり、例えば特開昭６４−７５２２７号公報に示すような製法をとる場合に、型付けの波長および振幅のバラツキを抑えることができ、また大きな張力が得られる利点があり、上記波形コードに好適である。

この層撚り構造のコードを用いるに当り、特に最外層のシースにおけるフィラメント相互間の隙間が０．４〜１ｍｍであることが、好ましい。この隙間は、図３においてｔとして示すように、シースを通る中心線の長さから、（シースフィラメント本数）×（シースフィラメント径）を引いたものである。なぜなら、この間隔ｔを適正に保持することによって、タイヤの外傷からの水分が周方向ベルト層に達した場合にも、コード内部への伝播を抑えることができ、腐食による疲労性の低下を抑制することができる。すなわち、この間隔が０．４ｍｍ未満では、コードの内部へのゴムの浸入性が悪化し、コード内への水分の浸入を抑制するのが難しくなる上、製造上の制約も受けることになる。一方、間隔が１ｍｍを超えると、波形の型付けを安定して行うことが難しくなる。

前記周方向ベルト層におけるコードの並列間隔、つまり周方向ベルト層においてコード相互間の間隔を０．４〜０．９ｍｍとすることが好ましい。すなわち、コードの並列間隔が０．４ｍｍ未満では、製造上の制約が厳しくなり、一方０．９ｍｍを超えると打ち込みが減少して低歪域での剛性が低下し、所望の効果を得ることが出来ない。

周方向ベルト層のコードは、引張強さが２３００Ｎ以上であることが好ましい。すなわち、コードの引張強さが２３００Ｎ未満では、例えば重荷重用タイヤとして要求される周方向の剛性を保持できない、おそれがある。なお、上限は、４０００Ｎであり、これ以上の強力を得ようとするとコード径が大きくなりすぎ、ゲージが厚くなって発熱耐久性が悪化する。

周方向ベルト層は、１〜４層を有することが好ましい。なぜなら、ベルトが５層以上になると、全体のゴムゲージが厚くなりすぎ、発熱耐久性が悪化する。

一方、交差ベルト層は、１〜３層を有することが好ましい。なぜなら、交差層を持たないものはベルト幅方向の変形を抑えられないため、偏摩耗性の悪化をもたらす。４層以上のベルト層は全体のゴムゲージが厚くなりすぎるため、発熱耐久性の悪化をもたらす。

表１に示す仕様の波形スチールコードを、同表に示す打込み数にて周方向ベルト層に適用し、図１に示した構造のタイヤをサイズ４９５／４５Ｒ２２．５で試作した。なお、ベルト２は、カーカス１上に、タイヤの赤道面に対して１＋６×０．３４ｍｍ構造のスチールコードが左５２°および右５２°の角度で傾斜する向きに延びる傾斜ベルト層Ｂ１およびＢ２と、タイヤの赤道面に沿って延びる波形スチールコードによる周方向ベルト層Ｂ３およびＢ４との積層に成る。なお、波形コードの伸び歪量は、特開昭６４−７５２２７号公報に記載された、上下のくせ付けギヤの間隔を調整することによって調整した。

かくして得られたタイヤについて、適用リムに装着後に９００ｋｐａの内圧を充填し、その際の波形コードによる周方向ベルト層の端部、すなわちトレッド表面のトレッド中央部から幅方向へ１８０ｍｍの位置における、トレッド外周径の内圧充填前に対する同充填後の変化率を径成長率として調査した。この径成長率が１％未満であれば、トレッドゴムの耐磨耗性および耐カット性に対して十分な能力を持つことを示していて、１％以上は耐磨耗性および耐カット性の悪化をもたらす。

次に、内圧調整後のタイヤをドラム試験に供し、７．５トンの荷重を付加しながら１万ｋｍを走行させた後、タイヤを解剖して周方向ベルト層におけるコード切れの本数を確認した。同様に、タイヤを解剖した際に、コードの内部の隙間を計測した。

以上の調査結果を表１に併記する。なお、径成長率の測定結果は、径成長率１％未満の場合を「○」および径成長率１％以上の場合を「×」にて表示した。
また、コード疲労切れ性は、コード切れなしの場合を「○」、端部コード１本のみ切れの場合を「△」およびコード２本以上切れありの場合を「×」にて表示した。
さらに、コード内部の隙間の計測結果は、ゴム浸入性として、ゴム占有率が６０％以上の場合を「◎」、ゴム占有率が３０％以上の場合を「○」およびゴム占有率が３０％未満の場合を「×」にて表示した。

本発明のタイヤの構造を示す図である。 波形コードにおける応力−歪線図である。 本発明に用いるコード構造を示す断面図である。

符号の説明

１ カーカス
２ ベルト
３ トレッド
Ｂ１、Ｂ２ 傾斜ベルト層
Ｂ３、Ｂ４ 周方向ベルト層

Claims (7)

1. １対のビードコア間でトロイド状に跨るカーカスの径方向外側に、ベルトおよびトレッドを順に積層配置したラジアルタイヤにおいて、該ベルトは、波形に揃って並列しタイヤの赤道面に沿う向きに延びる複数本のコードからなる周方向ベルト層を少なくとも１層は有し、該コードは、直径が０．３０〜０．４５ｍｍのフィラメントからなり、大気圧下のタイヤ中のコードの伸び歪量が、少なくともベルトの端部において０．３〜２．０％であることを特徴とするラジアルタイヤ。
2. 前記コードは、１または複数本のフィラメントによるコアのまわりに複数本のフィラメントによるシ−スの１層または２層を配置した層撚り構造を有することを特徴とする請求項１に記載のラジアルタイヤ。
3. 前記コードは、最外層のシースにおけるフィラメント相互間の隙間が０．４〜１ｍｍであることを特徴とする請求項１または２に記載のラジアルタイヤ。
4. 前記周方向ベルト層におけるコードの並列間隔が０．４〜０．９ｍｍであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のラジアルタイヤ。
5. 前記コードは、引張強さが２３００Ｎ以上であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のラジアルタイヤ。
6. 前記ベルトが、周方向ベルト層の１〜４層を有することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のラジアルタイヤ。
7. 前記ベルトが、タイヤの赤道面に対して傾斜した向きに延びるコードからなる交差ベルト層の１〜３層を有することを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のラジアルタイヤ。

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