JP2008307944A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】過酷な荷重条件で使用される場合であっても、ショルダー部におけるカーカス層のセパレーション故障を防止して耐久性を向上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】トレッド部１に埋設されたベルト層９のエッジ部とカーカス層４との間にＬ型フィラー１０を配置した空気入りタイヤにおいて、カーカス層４を複数本のスチールコード４１と該スチールコードを覆う応力緩和ゴム膜４２と該応力緩和ゴム膜を覆うコートゴムとから構成し、応力緩和ゴム膜４２の１００％モジュラスをコートゴム４３の１００％モジュラスよりも低くかつＬ型フィラー１０の１００％モジュラスよりも高くする。また、カーカス層４とＬ型フィラー１０との間に応力緩和ゴム層１１を配置し、応力緩和ゴム層１１の１００％モジュラスをコートゴム４３の１００％モジュラスよりも低くかつＬ型フィラー１０の１００％モジュラスよりも高くする。
【選択図】図１

Description

本発明は、トラック・バス用として好適な空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、過酷な荷重条件で使用される場合であっても、ショルダー部におけるカーカス層のセパレーション故障を防止して耐久性を向上することを可能にした空気入りタイヤに関する。

空気入りタイヤにおいて、トレッド部に埋設されたベルト層のエッジ部とカーカス層との間にＬ型フィラーを配置することが行われている。Ｌ型フィラーはカーカス層のコートゴムよりも１００％モジュラスが小さいゴム組成物から構成され、略Ｌ型の断面形状を有している。このＬ型フィラーはベルト層のエッジ部とカーカス層との隙間を埋めてベルト層のエッジ部を支持するものである。

ところで、トラックやバスに使用される重荷重用空気入りタイヤにおいては、ベルト層のエッジ部にセパレーション故障を生じ易いことから、そのようなセパレーション故障を防止するために種々の改良が提案されている。例えば、ベルト層のエッジ部を覆うように緩衝ゴム層を配置することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

これに対して、ショルダー部に配置されたＬ型フィラーとカーカス層との間のセパレーション故障については十分な配慮がなされていないのが現状である。しかし、空気入りタイヤが過酷な荷重条件で使用される場合には、ショルダー部においてＬ型フィラーとカーカス層との間にセパレーション故障が発生しており、このような故障を防止することが求められている。
特開平９−１０９６１０号公報

本発明の目的は、過酷な荷重条件で使用される場合であっても、ショルダー部におけるカーカス層のセパレーション故障を防止して耐久性を向上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、トレッド部に埋設されたベルト層のエッジ部とカーカス層との間にＬ型フィラーを配置した空気入りタイヤにおいて、前記カーカス層を複数本のスチールコードと該スチールコードを覆う応力緩和ゴム膜と該応力緩和ゴム膜を覆うコートゴムとから構成し、前記応力緩和ゴム膜の１００％モジュラスが前記コートゴムの１００％モジュラスよりも低くかつ前記Ｌ型フィラーの１００％モジュラスよりも高いことを特徴とするものである。

また、上記目的を達成するための本発明の空気入りタイヤは、トレッド部に埋設されたベルト層のエッジ部とカーカス層との間にＬ型フィラーを配置した空気入りタイヤにおいて、前記カーカス層と前記Ｌ型フィラーとの間に応力緩和ゴム層を配置し、前記応力緩和ゴム層の１００％モジュラスが前記コートゴムの１００％モジュラスよりも低くかつ前記Ｌ型フィラーの１００％モジュラスよりも高いことを特徴とするものである。

本発明者は、荷重負荷により空気入りタイヤのショルダー部が変形した際に生じる応力がカーカス層のコードゴムだけでは十分に吸収されず、その結果、カーカス層のスチールコードとコートゴムとの間に掛かる剪断応力によりセパレーション故障が発生することを知見し、この知見に基づいて２つの改善策を講じたのである。

第１の改善策では、カーカス層を複数本のスチールコードと応力緩和ゴム膜とコートゴムとから構成し、応力緩和ゴム膜の１００％モジュラスをコートゴムの１００％モジュラスよりも低くかつＬ型フィラーの１００％モジュラスよりも高くすることにより、カーカス層のスチールコードとコートゴムとの間に掛かる剪断応力を緩和し、スチールコードとコートゴムとの剥離を抑制する。

ここで、セパレーション故障の抑制効果を十分に得るために、応力緩和ゴム膜の１００％モジュラスはコートゴムの１００％モジュラスの０．９倍以下かつＬ型フィラーの１００％モジュラスの１．５倍以上であることが好ましい。また、応力緩和ゴム膜の厚さｔ１はカーカス層のスチールコードの外径ｄに対して０．１ｄ≦ｔ１≦０．５ｄであることが好ましい。

第２の改善策では、カーカス層とＬ型フィラーとの間に応力緩和ゴム層を配置し、応力緩和ゴム層の１００％モジュラスをコートゴムの１００％モジュラスよりも低くかつＬ型フィラーの１００％モジュラスよりも高くすることにより、コートゴムへの応力集中を緩和し、スチールコードとコートゴムとの剥離を抑制する。

ここで、セパレーション故障の抑制効果を十分に得るために、応力緩和ゴム層の１００％モジュラスはコートゴムの１００％モジュラスの０．９倍以下かつＬ型フィラーの１００％モジュラスの１．５倍以上であることが好ましい。また、応力緩和ゴム層の厚さｔ２はカーカス層のスチールコードの外径ｄに対して１．０ｄ≦ｔ２≦３．０ｄであることが好ましい。更に、応力緩和ゴム層はタイヤ幅方向中心位置からタイヤ最大幅ＳＷに対して０．２０ＳＷ〜０．４５ＳＷの範囲において該応力緩和ゴム層のタイヤ幅方向の両端部がＬ型フィラーのタイヤ幅方向の両端部よりも内側となるように配置することが好ましい。

本発明によれば、空気入りタイヤが過酷な荷重条件で使用される場合であっても、ショルダー部におけるカーカス層のセパレーション故障を防止して耐久性を向上することができる。また、カーカス層のコートゴムについては従来と同様のものを使用することにより、スチールコード間に介在するゴム部分の内圧に対する剛性が十分に確保されるので、吹き抜け故障を招くこともない。

本発明における１００％モジュラスは、ＪＩＳ Ｋ６２５１に規定される所定伸び引張応力の測定方法に準拠して測定されるものである。

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空気入りタイヤを示し、図２はそのカーカス層を拡大して示すものである。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、そのカーカス層４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。ビードコア５の外周上にはビードフィラー６が配置されている。また、ビード部３にはスチールコード補強層７や有機繊維コード補強層８が埋設されている。

一方、トレッド部１におけるカーカス層４の外周側には複数層のベルト層９が埋設されている。これらベルト層９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み、かつ層間でスチールコードが互いに交差するように配置されている。また、ベルト層９のエッジ部とカーカス層４との間にはＬ型フィラー１０が配置されている。Ｌ型フィラー１０はカーカス層４のコートゴムよりも低モジュラスのゴム組成物から構成されている。

上記空気入りタイヤにおいて、カーカス層４は、図２に示すように、複数本のスチールコード４１と該スチールコード４１を覆う応力緩和ゴム膜４２と該応力緩和ゴム膜４２を覆うコートゴム４３とから構成されている。応力緩和ゴム膜４２の１００％モジュラスＭａはコートゴム４３の１００％モジュラスＭｂよりも低くかつＬ型フィラー１０の１００％モジュラスＭｃよりも高くなっている。

このようにカーカス層４を複数本のスチールコード４１と応力緩和ゴム膜４２とコートゴム４３とから構成し、応力緩和ゴム膜４２の１００％モジュラスＭａをコートゴム４３の１００％モジュラスＭｂよりも低くかつＬ型フィラー１０の１００％モジュラスＭｃよりも高くすることにより、カーカス層４のスチールコード４１とコートゴム４３との間に掛かる剪断応力を緩和し、スチールコード４１とコートゴム４３との剥離を抑制することができる。

ここで、応力緩和ゴム膜４２の１００％モジュラスＭａとコートゴム４３の１００％モジュラスＭｂとはＭａ≦０．９×Ｍｂの関係を有し、応力緩和ゴム膜４２の１００％モジュラスＭａとＬ型フィラー１０の１００％モジュラスＭｃとはＭａ≧１．５×Ｍｃの関係を有している。応力緩和ゴム膜４２の１００％モジュラスＭａが低過ぎるとスチールコード４１が動き易くなるため、内部発熱による剥離を誘発して吹き抜け故障を生じ易くなる。また、応力緩和ゴム膜４２の１００％モジュラスＭａが高過ぎると剪断応力が応力緩和ゴム膜４２だけに集中して剥離を生じ易くなる。つまり、応力緩和ゴム膜４２の１００％モジュラスＭａをコートゴム４３の１００％モジュラスＭｂとＬ型フィラー１０の１００％モジュラスＭｃとの中間値に設定することにより、コード−コートゴム間の剪断応力が応力緩和ゴム膜４２によって分担され、セパレーション故障が抑制されるのである。

図３及び図４はそれぞれ本発明の実施形態からなる空気入りタイヤにおけるカーカス層の変形例を示すものである。図３において、応力緩和ゴム膜４２は個々のスチールコード４１を被覆すると共に、隣り合うスチールコード４１，４１間に跨がるように形成されている。図４において、応力緩和ゴム膜４２はその断面輪郭形状が楕円になっている。

上述した応力緩和ゴム膜４２を有するカーカス層４は、その成形方法が特に限定されるものではないが、以下のような方法により得ることができる。第１の方法として、カレンダー工程に先駆けてスチールコード４１の周囲に応力緩和ゴム膜４２を被覆し、その後、カレンダー工程において引き揃えられた複数本のスチールコード４１に対してコートゴム４３を被覆する。この場合、図２や図４のようなカーカス層４が得られる。第２の方法として、１回目のカレンダー工程において引き揃えられた複数本のスチールコード４１に対して応力緩和ゴム膜４２を被覆し、２回目のカレンダー工程において更にコートゴム４３を被覆する。この場合、図３のようなカーカス層４が得られる。

図５は図２のカーカス層を更に拡大して示すものである。この図５に示すように、応力緩和ゴム膜４２の厚さｔ１はカーカス層４のスチールコード４１の外径ｄに対して０．１ｄ≦ｔ１≦０．５ｄの関係になっている。なお、スチールコード４１の外径ｄはコードを束ねるためのラッピングワイヤの寸法を含むものとする。応力緩和ゴム膜４２の厚さｔ１が０．１ｄよりも小さいと応力緩和効果が不十分になり、逆に０．５ｄを超えるとコード間に介在するゴム部分の硬さが小さくなるため吹き抜け故障を生じ易くなる。

上記空気入りタイヤにおいて、カーカス層４とＬ型フィラー１０との間には応力緩和ゴム層１１が配置されている。応力緩和ゴム層１１の１００％モジュラスＭａ’はコートゴム４３の１００％モジュラスＭｂよりも低くかつＬ型フィラー１０の１００％モジュラスＭｃよりも高くなっている。

このようにカーカス層４とＬ型フィラー１０との間に応力緩和ゴム層１１を配置し、応力緩和ゴム層１１の１００％モジュラスＭａ’をコートゴム４３の１００％モジュラスＭｂよりも低くかつＬ型フィラー１０の１００％モジュラスＭｃよりも高くすることにより、コートゴム４３への応力集中を緩和し、スチールコード４１とコートゴム４３との剥離を抑制することができる。

ここで、応力緩和ゴム層１１の１００％モジュラスＭａ’とコートゴム４３の１００％モジュラスＭｂとはＭａ’≦０．９×Ｍｂの関係を有し、応力緩和ゴム層１１の１００％モジュラスＭａ’とＬ型フィラー１０の１００％モジュラスＭｃとはＭａ’≧１．５×Ｍｃの関係を有している。応力緩和ゴム層１１の１００％モジュラスＭａ’が低過ぎると応力緩和ゴム層１１による応力緩和効果が不十分になるため、コートゴム４３に応力が集中し、剪断応力により剥離を生じ易くなる。また、応力緩和ゴム層１１の１００％モジュラスＭａ’が高過ぎても応力緩和ゴム層１１による応力緩和効果が不十分になるため、コートゴム４３に剪断応力が集中することになる。つまり、応力緩和ゴム層１１の１００％モジュラスＭａ’をコートゴム４３の１００％モジュラスＭｂとＬ型フィラー１０の１００％モジュラスＭｃとの中間値に設定することにより、応力緩和ゴム層１１によって応力が分担され、コートゴム４３への応力集中が回避され、セパレーション故障が抑制されるのである。

図６は図１の応力緩和ゴム層を拡大して示すものである。図６に示すように、応力緩和ゴム層１１の厚さｔ２を有している。応力緩和ゴム層１１の厚さｔ２はカーカス層４のスチールコード４１の外径ｄに対して１．０ｄ≦ｔ２≦３．０ｄの関係になっている。応力緩和ゴム層１１の厚さｔ２が１．０ｄよりも小さいと応力緩和効果が不十分になり、逆に３．０ｄを超えるとＬ型フィラー１０の変形が抑制されるためベルト層９のエッジ部にセパレーション故障を誘発し易くなる。

図１に示すように、応力緩和ゴム層１１はタイヤ幅方向中心位置ＣＬからタイヤ最大幅ＳＷ（タイヤ断面幅）に対して０．２０ＳＷ〜０．４５ＳＷの範囲に配置され、かつ、応力緩和ゴム層１１のタイヤ幅方向の両端部がＬ型フィラー１０のタイヤ幅方向の両端部よりも内側に位置している。つまり、応力緩和ゴム層１１はＬ型フィラー１０により完全に覆われている。応力緩和ゴム層１１が上記範囲から外れているとカーカス層４とＬ型フィラー１０との間のセパレーション故障を抑制する効果が得られなくなる。また、十分な応力緩和効果を得るために、応力緩和ゴム層１１のタイヤ幅方向の寸法Ｗは０．１ＳＷ〜０．２５ＳＷであることが好ましい。

上述した実施形態ではカーカス層４に所定の１００％モジュラスを有する応力緩和ゴム膜４２を設けると同時にカーカス層４とＬ型フィラー１０との間に所定の１００％モジュラスを有する応力緩和ゴム層１１を配置した場合について説明したが、本発明では応力緩和ゴム膜と応力緩和ゴム層の少なくとも一方を設けるようにすれば良い。勿論、両者を組み合わせた場合、顕著な作用効果を得ることができる。

タイヤサイズ１１００Ｒ２０で、トレッド部に埋設されたベルト層のエッジ部とカーカス層との間にＬ型フィラーを配置した空気入りタイヤにおいて、カーカス層のスチールコードとコートゴムとの間に介在する応力緩和ゴム膜又はカーカス層とＬ型フィラーとの間に介在する応力緩和ゴム層を備え、応力緩和ゴム膜の厚さ、応力緩和ゴム層の厚さを表１のように設定した実施例１〜４のタイヤを製作した。比較のため、応力緩和ゴム膜及び応力緩和ゴム層を備えていない従来例のタイヤと、カーカス層とＬ型フィラーとの間に応力緩和ゴム層の替わりに有機繊維補強層を設けた比較例のタイヤを用意した。これら従来例、比較例及び実施例１〜４のタイヤにおいて、カーカス層のコートゴムの１００％モジュラスは５．０ＭＰａとし、Ｌ型フィラーの１００％モジュラスは２．０ＭＰａとした。一方、応力緩和ゴム膜及び応力緩和ゴム層の１００％モジュラスは３．５ＭＰａとした。

これら試験タイヤについて、下記の方法により、荷重耐久性を評価し、その結果を表１に併せて示した。

荷重耐久性：
試験タイヤについて、空気圧８３０ｋＰａ、リムサイズ２０×８．００Ｖ、荷重６５．７４ｋＮ（最大負荷能力の２００％）、速度２０ｋｍ／ｈの条件でドラム耐久試験を実施し、タイヤが故障するまでの走行距離を計測した。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。

この表１から明らかなように、実施例１〜４のタイヤは従来例に比べて荷重耐久性を向上することができた。一方、比較例のタイヤは応力緩和ゴム層の替わりに有機繊維補強層を備えているものの荷重耐久性の改善効果が不十分であった。特に、比較例のタイヤではショルダー部においてカーカス層と有機繊維補強層との界面にセパレーション故障を生じていた。

本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示す子午線半断面図である。 図１の空気入りタイヤのカーカス層を拡大して示す断面図である。 本発明の実施形態からなる空気入りタイヤにおけるカーカス層の変形例を示す断面図である。 本発明の実施形態からなる空気入りタイヤにおけるカーカス層の他の変形例を示す断面図である。 図２のカーカス層を更に拡大して示す断面図である。 図１の応力緩和ゴム層を拡大して示す断面図である。

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
４ カーカス層
５ ビードコア
６ ビードフィラー
７ スチールコード補強層
８ 有機繊維コード補強層
９ ベルト層
１０ Ｌ型フィラー
１１ 応力緩和ゴム層
４１ スチールコード
４２ 応力緩和ゴム膜
４３ コートゴム

Claims (11)

1. トレッド部に埋設されたベルト層のエッジ部とカーカス層との間にＬ型フィラーを配置した空気入りタイヤにおいて、前記カーカス層を複数本のスチールコードと該スチールコードを覆う応力緩和ゴム膜と該応力緩和ゴム膜を覆うコートゴムとから構成し、前記応力緩和ゴム膜の１００％モジュラスが前記コートゴムの１００％モジュラスよりも低くかつ前記Ｌ型フィラーの１００％モジュラスよりも高いことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記応力緩和ゴム膜の１００％モジュラスが前記コートゴムの１００％モジュラスの０．９倍以下かつ前記Ｌ型フィラーの１００％モジュラスの１．５倍以上であることを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記応力緩和ゴム膜の厚さｔ１が前記カーカス層のスチールコードの外径ｄに対して０．１ｄ≦ｔ１≦０．５ｄであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記カーカス層と前記Ｌ型フィラーとの間に応力緩和ゴム層を配置し、前記応力緩和ゴム層の１００％モジュラスが前記コートゴムの１００％モジュラスよりも低くかつ前記Ｌ型フィラーの１００％モジュラスよりも高い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タイヤ。
5. 前記応力緩和ゴム層の１００％モジュラスが前記コートゴムの１００％モジュラスの０．９倍以下かつ前記Ｌ型フィラーの１００％モジュラスの１．５倍以上であることを特徴とする請求項４に記載の空気入りタイヤ。
6. 前記応力緩和ゴム層の厚さｔ２が前記カーカス層のスチールコードの外径ｄに対して１．０ｄ≦ｔ２≦３．０ｄであることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の空気入りタイヤ。
7. 前記応力緩和ゴム層をタイヤ幅方向中心位置からタイヤ最大幅ＳＷに対して０．２０ＳＷ〜０．４５ＳＷの範囲において該応力緩和ゴム層のタイヤ幅方向の両端部が前記Ｌ型フィラーのタイヤ幅方向の両端部よりも内側となるように配置したことを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
8. トレッド部に埋設されたベルト層のエッジ部とカーカス層との間にＬ型フィラーを配置した空気入りタイヤにおいて、前記カーカス層と前記Ｌ型フィラーとの間に応力緩和ゴム層を配置し、前記応力緩和ゴム層の１００％モジュラスが前記コートゴムの１００％モジュラスよりも低くかつ前記Ｌ型フィラーの１００％モジュラスよりも高いことを特徴とする空気入りタイヤ。
9. 前記応力緩和ゴム層の１００％モジュラスが前記コートゴムの１００％モジュラスの０．９倍以下かつ前記Ｌ型フィラーの１００％モジュラスの１．５倍以上であることを特徴とする請求項８に記載の空気入りタイヤ。
10. 前記応力緩和ゴム層の厚さｔ２が前記カーカス層のスチールコードの外径ｄに対して１．０ｄ≦ｔ２≦３．０ｄであることを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の空気入りタイヤ。
11. 前記応力緩和ゴム層をタイヤ幅方向中心位置からタイヤ最大幅ＳＷに対して０．２０ＳＷ〜０．４５ＳＷの範囲において該応力緩和ゴム層のタイヤ幅方向の両端部が前記Ｌ型フィラーのタイヤ幅方向の両端部よりも内側となるように配置したことを特徴とする請求項８〜１０のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

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