JP2008179207A - 空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】 周方向補強層のエッジ部の疲労破断を抑制しながら、周方向補強層の拡幅を可能にし、かつ交差ベルト層のエッジ部におけるセパレーションを抑制することを可能にした空気入りラジアルタイヤを提供する。
【解決手段】 トレッド部１におけるカーカス層４の外周側に少なくとも２層の交差ベルト層６ｂ，６ｃを配置し、これら交差ベルト層６ｂ，６ｃの間に該交差ベルト層６ｂ，６ｃよりも幅が狭い少なくとも１層の周方向補強層７を配置した空気入りラジアルタイヤにおいて、周方向補強層７の幅方向の端末位置よりも外側では交差ベルト層６ｂ，６ｃを互いに離間させると共に、周方向補強層７を破断伸びが異なる２種類のスチールコードから構成し、周方向補強層７のセンター部分７ａに破断伸びが相対的に小さいスチールコードを配置し、周方向補強層７の両外側部分７ｂに破断伸びが相対的に大きいスチールコードを配置する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、扁平率が６０％以下の重荷重用タイヤとして好適な空気入りラジアルタイヤに関し、更に詳しくは、周方向補強層のエッジ部の疲労破断を抑制しながら、周方向補強層の拡幅を可能にし、かつ交差ベルト層のエッジ部におけるセパレーションを抑制することを可能にした空気入りラジアルタイヤに関する。

近年、トラックやバスに使用される重荷重用タイヤにおいて、低燃費化及び省資源化を目的として、扁平構造による単輪化が進められている。中でも扁平率が６０％以下のタイヤでは、交差ベルト層の間にタイヤ周方向に対するコード角度が実質的に０度である周方向補強層を配置することが主流となっている（例えば、特許文献１参照）。このようなベルト構造では周方向補強層のエッジ部におけるコード張力が高くなるため、その周方向補強層のエッジ部のコードが疲労破断し易くなる。それを回避するために、交差ベルト層の幅を周方向補強層の幅よりも大きくし、これら交差ベルト層を周方向補強層の幅方向外側で互いに直接接触するように積層している。この場合、周方向補強層の幅方向外側で交差ベルト層が働くことで、周方向補強層のエッジ部のコード張力を下げ、その疲労破断を抑制することができる。

しかしながら、交差ベルト層の幅を周方向補強層の幅よりも大きくし、これら交差ベルト層を周方向補強層の幅方向外側で互いに直接接触するように積層した場合、周方向補強層の総幅が規制されるため、周方向補強層に基づく高速耐久性の改善効果が必ずにも十分ではない。また、交差ベルト層を周方向補強層の幅方向外側で互いに直接接触するように積層しているため、交差ベルト層が受ける剪断歪みが大きくなり、そのエッジ部においてコードとゴムとの間のセパレーションを生じ易くなる。
特表２００１−５２２７４８号公報

本発明の目的は、周方向補強層のエッジ部の疲労破断を抑制しながら、周方向補強層の拡幅を可能にし、かつ交差ベルト層のエッジ部におけるセパレーションを抑制することを可能にした空気入りラジアル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ラジアルタイヤは、トレッド部におけるカーカス層の外周側に少なくとも２層の交差ベルト層を配置し、これら交差ベルト層の間に該交差ベルト層よりも幅が狭い少なくとも１層の周方向補強層を配置した空気入りラジアルタイヤにおいて、前記周方向補強層の幅方向の端末位置よりも外側では前記交差ベルト層を互いに離間させると共に、前記周方向補強層を破断伸びが異なる２種類のスチールコードから構成し、該周方向補強層のセンター部分に破断伸びが相対的に小さいスチールコードを配置し、該周方向補強層の両外側部分に破断伸びが相対的に大きいスチールコードを配置したことを特徴とするものである。

本発明者は、トレッド部におけるカーカス層の外周側に少なくとも２層の交差ベルト層を配置し、これら交差ベルト層の間に該交差ベルト層よりも幅が狭い少なくとも１層の周方向補強層を配置した空気入りラジアルタイヤについて耐久試験に基づいて鋭意研究した結果、周方向補強層のエッジ部においてコード破断が生じ易いことを確認した。そこで、周方向補強層のエッジ部の疲労破断を抑制するための最適な構造を見い出し、本発明に至ったのである。

本発明では、周方向補強層を破断伸びが異なる２種類のスチールコードから構成し、該周方向補強層のセンター部分に破断伸びが相対的に小さいスチールコードを配置し、該周方向補強層の両外側部分に破断伸びが相対的に大きいスチールコードを配置することにより、周方向補強層のエッジ部の疲労破断を抑制しながら、周方向補強層の拡幅を可能にする。これにより、周方向補強層に基づく高速耐久性の改善効果を増大させることができる。また、周方向補強層の幅方向の端末位置よりも外側では交差ベルト層を互いに離間させるので、交差ベルト層のエッジ部における剪断歪みを緩和し、その部分でのセパレーションを抑制することができる。これにより、荷重耐久性を向上することができる。

本発明において、周方向補強層のセンター部分に配置されるスチールコードはフィラメントの下撚りと上撚りを同一方向とするｍ×ｎ構造を有していて破断伸びが３％以上であり、周方向補強層の両外側部分に配置されるスチールコードはフィラメントにジグザグ形状の癖付けが施されていて破断伸びが６％以上であることが好ましい。特に、周方向補強層のセンター部分に配置されるスチールコードの破断伸びと周方向補強層の両外側部分に配置されるスチールコードの破断伸びとの差は１．５％以上であることが好ましい。また、周方向補強層の総幅に対するセンター部分の幅の比率は４０％〜８５％であることが好ましい。これら条件を満たすことにより、高速耐久性と荷重耐久性とを高い次元で両立することができる。

本発明は、各種空気入りラジアルタイヤに適用することが可能であるが、扁平率が６０％以下の空気入りラジアルタイヤに適用することが望ましく、特に重荷重用空気入りラジアルタイヤに適用した場合に顕著な作用効果を奏するものである。

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重荷重用空気入りラジアルタイヤを示し、図２はそのベルト構造体を概略的に示すものである。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。左右一対のビード部３，３間にはカーカス層４が装架され、このカーカス層４の端部がビードコア５の廻りにタイヤ内側から外側に折り返されている。トレッド部１におけるカーカス層４の外周側には、ベルト層６ａ〜６ｄがタイヤ全周にわたって配置されている。これらベルト層６ａ〜６ｄの各々はタイヤ周方向に対して傾斜する複数本のスチールコードを含んでいる。最もカーカス層４に近いベルト層６ａは高角度ベルト層、その外周側のベルト層６ｂ，６ｃは交差ベルト層、その外周側のベルト層６ｄは保護ベルト層である。

高角度ベルト層６ａは、タイヤ周方向に対するコード角度が４５度〜９０度である。高角度ベルト層６ａはベルト構造体の面外曲げ剛性を高めてトレッド部１のバックリングを防止するものである。高角度ベルト層６ａのコード角度が下限値を下回ると面外曲げ剛性の改善効果が低下する。

交差ベルト層６ｂ，６ｃは、タイヤ周方向に対するコード角度が１０度〜４５度である。これら交差ベルト層６ｂ，６ｃは層間でコードが互いに交差するように配置されている。そのため、交差ベルト層６ｂ，６ｃはコード同士が互いの動きを規制することで高剛性を発揮する。交差ベルト層６ｂ，６ｃのコード角度が上記範囲から外れるとベルト構造体として要求される特性を十分に発揮することができなくなる。

保護ベルト層６ｄは、タイヤ周方向に対するコード角度が１０度〜４５度である。保護ベルト層６ｄはベルト構造体を外傷から保護するものである。保護ベルト層６ｄのコード角度が上記範囲から外れるとベルト構造体の保護効果が低下する。

上述した交差ベルト層６ｂ，６ｃの間には、これら交差ベルト層６ｂ，６ｃよりも幅が狭い周方向補強層７が配置されている。交差ベルト層６ｂ，６ｃは、周方向補強層７の幅方向の端末位置よりも外側では互いに離間している。そして、交差ベルト層６ｂ，６ｃのエッジ部にはベルトエッジクッションゴム層８が挿入されている。

周方向補強層７は、タイヤ周方向に対するコード角度が０度〜５度であり、その総幅Ｗ１が交差ベルト層６ｂ，６ｃの最大幅Ｗ０の６５％〜９５％の範囲に設定されている。この周方向補強層７はベルト構造体において主としてタイヤ周方向の張力を担持するものである。周方向補強層７のコード角度が上限値を超えると内圧保持能力が低下する。また、周方向補強層７の総幅Ｗ１が下限値を下回るとタイヤ周方向の張力を担持する能力が不十分になり、逆に上限値を上回るとエッジ部の疲労破断を生じ易くなる。

周方向補強層７は、破断伸びが異なる２種類のスチールコードから構成されている。周方向補強層７のセンター部分７ａには破断伸びが相対的に小さいスチールコードが配置され、周方向補強層７の両外側部分７ｂには破断伸びが相対的に大きいスチールコードが配置されている。

より具体的には、周方向補強層７のセンター部分７ａに配置されるスチールコードは、ｎ本のフィラメント（ｎ≠１）を下撚りしたｍ本の下撚りコード（ｍ≠１）を上撚りし、その下撚りと上撚りを同一方向とするｍ×ｎ構造を有するものである。そして、センター部分７ａに配置されるスチールコードは、タイヤから取り出したときの破断伸びが３％以上、好ましくは、３％〜６％となるような物性を有している。センター部分７ａに配置されるスチールコードの破断伸びが下限値を下回ると加硫時の変形が困難になる。

一方、周方向補強層７の両外側部分７ｂに配置されるスチールコードは、例えば、Ｎ本のフィラメント（Ｎ≠１）を撚り合わせてなる１×Ｎ構造を有するものであり、フィラメントに撚り合わせ用の螺旋状の癖付けが施されていることに加えて、フィラメントにギヤ加工等によりジグザグ形状の癖付けが施されたものである。

図３は周方向補強層の両外側部分に配置される破断伸びが相対的に大きいスチールコードを例示するものである。図３に示すように、１×Ｎ構造を有するスチールコードＣにおいて各フィラメントｆには螺旋状かつジグザグ形状の癖付けが施されている。ジグザグ形状の癖付けが施されたスチールコードは、ｍ×ｎ構造のスチールコードに比べて初期弾性率は高いが、終末弾性率は低く、破断伸びが大きいという特徴を有している。そして、両外側部分７ｂに配置されるスチールコードは、タイヤから取り出したときの破断伸びが６％以上、好ましくは、６％〜９％となるような物性を有している。両外側部分７ｂに配置されるスチールコードの破断伸びが下限値を下回ると周方向補強層７のエッジ部の疲労破断を生じ易くなる。

図４はｍ×ｎ構造を有するスチールコード及びフィラメントにジグザグ形状の癖付けを施した１×Ｎ構造を有するスチールコードの伸び特性を示すグラフである。図４に示すように、例えば、１×５×０．３８の癖付けスチールコードは、３×（１＋５×０．２０）のスチールコードに比べて、初期弾性率が高く、終末弾性率が低く、破断伸びが大きくなっている。

周方向補強層７のセンター部分７ａに配置されるスチールコードの破断伸びと周方向補強層７の両外側部分７ｂに配置されるスチールコードの破断伸びとの差は１．５％以上、好ましくは、１．５％〜３％であると良い。破断伸びの差が１．５％未満であると周方向補強層７のエッジ部の疲労破断を防止する効果が低下する。

また、図２に示すように、周方向補強層７の総幅Ｗ１に対するセンター部分７ａの幅Ｗ２の比率（Ｗ２／Ｗ１×１００％）は４０％〜８５％であると良い。上記比率が４０％未満であり、破断伸びが相対的に大きいスチールコードがトレッドセンター領域に配置されることになると、トレッドセンター領域に配置されるスチールコードのインフレート時の引張歪みが小さ過ぎるため、そのスチールコードが接地直下での圧縮歪みを受け易くなり、トレッドセンター領域でスチールコードの疲労破断を生じ易くなる。一方、上記比率が８５％を超えると周方向補強層７のセンター部分７ａのエッジ部に疲労破断を生じ易くなる。

上述した空気入りラジアルタイヤでは、周方向補強層７を破断伸びが異なる２種類のスチールコードから構成し、そのセンター部分７ａに破断伸びが相対的に小さいスチールコードを配置し、その両外側部分７ｂに破断伸びが相対的に大きいスチールコードを配置しているので、周方向補強層７のエッジ部の疲労破断を抑制しながら、周方向補強層７の拡幅を可能にし、その結果として、周方向補強層７に基づく高速耐久性の改善効果を増大させることができる。しかも、周方向補強層７の幅方向の端末位置よりも外側では交差ベルト層６ｂ，６ｃを互いに離間させているので、交差ベルト層６ｂ，６ｃのエッジ部における剪断歪みを緩和し、その部分でのセパレーションを抑制し、その結果として、荷重耐久性を向上することができる。特に、扁平率が６０％以下である重荷重用空気入りラジアルタイヤにおいては、その作用効果が顕著である。

上述した実施形態においては、２層の交差ベルト層と１層の周方向補強層を備える場合について説明したが、交差ベルト層及び周方向補強層は必要に応じて追加することができる。

タイヤサイズ４３５／４５Ｒ２２．５であり、トレッド部におけるカーカス層の外周側に２層の交差ベルト層を配置し、これら交差ベルト層の間に該交差ベルト層よりも幅が狭い１層の周方向補強層を配置した空気入りラジアルタイヤにおいて、周方向補強層の幅方向の端末位置よりも外側では交差ベルト層を互いに離間させると共に、周方向補強層を破断伸びが異なる２種類のスチールコードから構成し、周方向補強層のセンター部分に破断伸びが相対的に小さいスチールコードを配置し、周方向補強層の両外側部分に破断伸びが相対的に大きいスチールコードを配置した実施例１〜４のタイヤをそれぞれ作製した。実施例１〜４において、交差ベルト層の最大幅Ｗに対する周方向補強層の総幅Ｗ１の比率（Ｗ１／Ｗ０×１００％）、周方向補強層の総幅Ｗ１に対するセンター部分の幅Ｗ２の比率（Ｗ２／Ｗ１×１００％）を種々異ならせた。

比較のため、交差ベルト層を周方向補強層の幅方向外側で互いに直接接触するように積層し、周方向補強層を単一種類のスチールコードから構成した従来例のタイヤと、周方向補強層の幅方向の端末位置よりも外側では交差ベルト層を互いに離間させ、周方向補強層を単一種類のスチールコードから構成した比較例１，２のタイヤをそれぞれ用意した。

これら試験タイヤについて、下記試験方法により、荷重耐久性及び高速耐久性を評価し、その結果を表１に示した。

荷重耐久性：
試験タイヤをリムサイズ２２．５×１４．００のホイールに組付け、空気圧９００ｋＰａとしてドラム試験機に取り付け、速度４５ｋｍ／ｈ、荷重６８．６５ｋＮの条件にて走行試験を実施し、タイヤが破壊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荷重耐久性が優れていることを意味する。

高速耐久性：
試験タイヤをリムサイズ２２．５×１４．００のホイールに組付け、空気圧９００ｋＰａとしてドラム試験機に取り付け、速度６０ｋｍ／ｈ、荷重３４．３ｋＮの条件にて６０分間の走行試験を実施し、引き続き６０分毎に速度を１０ｋｍ／ｈずつ増加させ、タイヤが破壊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高速耐久性が優れていることを意味する。

また、荷重耐久性及び高速耐久性の各試験における破壊形態として、交差ベルト層のエッジ部にセパレーションを生じた場合を「Ａ」とし、周方向補強層のエッジ部に疲労破断を生じ、それが交差ベルト層のエッジセパレーションを引き起こした場合を「Ｂ」とし、トレッドセンター領域において周方向補強層に疲労破断を生じ、それが交差ベルト層のセパレーションを引き起こした場合を「Ｃ」とした。

この表１に示すように、実施例１〜４のタイヤは、従来例に比べて荷重耐久性及び高速耐久性が共に優れていた。比較例１，２のタイヤは、高速耐久性が良好であるものの荷重耐久性が劣っていた。特に、比較例１では周方向補強層のエッジ部に疲労破断を生じ、比較例２ではトレッドセンター領域において周方向補強層に疲労破断を生じていた。

本発明の実施形態からなる重荷重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。 図１の空気入りラジアルタイヤにおけるベルト構造体を概略的に示す断面図である。 周方向補強層の両外側部分に配置される破断伸びが相対的に大きいスチールコードを例示する平面図である。 ｍ×ｎ構造を有するスチールコード及びフィラメントにジグザグ形状の癖付けを施した１×Ｎ構造を有するスチールコードの伸び特性を示すグラフである。

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
４ カーカス層
５ ビードコア
６ａ 高角度ベルト層
６ｂ，６ｃ 交差ベルト層
６ｄ 保護ベルト層
７ 周方向補強層
８ ベルトエッジクッションゴム層

Claims (5)

1. トレッド部におけるカーカス層の外周側に少なくとも２層の交差ベルト層を配置し、これら交差ベルト層の間に該交差ベルト層よりも幅が狭い少なくとも１層の周方向補強層を配置した空気入りラジアルタイヤにおいて、前記周方向補強層の幅方向の端末位置よりも外側では前記交差ベルト層を互いに離間させると共に、前記周方向補強層を破断伸びが異なる２種類のスチールコードから構成し、前記周方向補強層のセンター部分に破断伸びが相対的に小さいスチールコードを配置し、前記周方向補強層の両外側部分に破断伸びが相対的に大きいスチールコードを配置したことを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
2. 前記周方向補強層のセンター部分に配置されるスチールコードはフィラメントの下撚りと上撚りを同一方向とするｍ×ｎ構造を有していて破断伸びが３％以上であり、前記周方向補強層の両外側部分に配置されるスチールコードはフィラメントにジグザグ形状の癖付けが施されていて破断伸びが６％以上であることを特徴とする請求項１に記載の空気入りラジアルタイヤ。
3. 前記周方向補強層のセンター部分に配置されるスチールコードの破断伸びと前記周方向補強層の両外側部分に配置されるスチールコードの破断伸びとの差が１．５％以上であることを特徴とする請求項２に記載の空気入りラジアルタイヤ。
4. 前記周方向補強層の総幅に対する前記センター部分の幅の比率が４０％〜８５％であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りラジアルタイヤ。
5. 扁平率が６０％以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の空気入りラジアルタイヤ。

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