JP2012196994A

JP2012196994A - 空気入りタイヤ

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Publication number: JP2012196994A
Application number: JP2011061196A
Authority: JP
Inventors: Akinori Miyake; 昭範三宅
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2011-03-18
Filing date: 2011-03-18
Publication date: 2012-10-18
Anticipated expiration: 2031-03-18
Also published as: US20120234451A1; JP5566932B2

Abstract

【課題】ベルト層の拘束力により、その形状を保持させながら、タイヤの耐久性及び耐偏摩耗性を向上させ、コード破断が生じない空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】空気入りタイヤの周方向に周回するベルト層内の補強ベルト１０は、全長にわたって平行に配された複数本のスチールコードがゴム被覆されてなり、スチールコードはスチールコードとタイヤ周方向とがなす角度θ１が補強ベルト幅Ｗ、補強ベルト直径Ｒであるときに０．９πＲ≦Ｗ／ｔａｎθ≦１．１πＲを満たすように配され、補強ベルトの展開状態はタイヤ周方向と平行な同一長さの周方向辺１１，１２と周方向辺の端部を結ぶ傾斜辺１３，１４とからなる平行四辺形をなし、周方向辺の長さは補強ベルトの周長πＲであり、傾斜辺の長さはスチールコードの長さであり、２本の周方向辺の間隔は補強ベルト幅Ｗであり、スチールコードは傾斜辺に平行に配されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気入りタイヤ（以下、単に「タイヤ」という。）、特に重荷重用に適した空気入りタイヤに関する。

重荷重用ラジアルタイヤは、ベルト層の拘束力により、その形状を保持している。しかし近年増えつつある扁平率が低いタイヤにおいては、従来のベルト構造では拘束力が不足し、走行によるトレッドショルダー部の外径成長が大きくなる。この局部的な外径成長がショルダー部の偏摩耗やベルト端の層間剥離を引き起こしていた。

そこで、特許文献１に示されるように、小角度のベルト補強層を主作用ベルト層の径方向外側に配置することにより拘束力を高める構造が提案されている。また、特許文献２に示されるように、ベルト層の縁部と他方の縁部との間をジクザク状にコードを配置する構造が提案されている。

特開平３−２００４０３号公報特開２０００−２１９０１５号公報

しかしながら、特許文献１に示される構造では、ある程度の効果があるものの低扁平率のタイヤに対しては依然として拘束力が不足している。また、特許文献２に示される構造は、ベルト端部からコードの切断破面をなくすことを狙いとしており、極端にジクザクの数を減らしてベルトの角度が小さくなった場合、負荷を受ける張力がコードの強度よりも大きくなりすぎるおそれがあり、コード破断を起こすという問題がある。

そこで、本発明者は、鋭意研究を重ねた結果、ベルト層の拘束力により、その形状を保持させながら、タイヤの耐久性及び耐偏摩耗性を向上させ、コード破断が生じないタイヤを開発した。

本発明に係るタイヤは、補強ベルト層のスチールコードをベルト層の縁部から他方の縁部まで、タイヤをほぼ１周するように螺旋状に巻回配置することで、タイヤの耐久性を向上させるものである。

本発明に係るタイヤの具体的な構成としては、タイヤトレッド部内をタイヤ周方向に周回するベルト層内に配される補強ベルトであって、該補強ベルトは、その全長にわたって平行に配された複数本のスチールコードがゴム被覆されてなり、該補強ベルトのスチールコードは、該スチールコードとタイヤ周方向とがなす角度θが、補強ベルト幅がＷ、補強ベルト直径がＲであるときに、０．９πＲ≦Ｗ／ｔａｎθ≦１．１πＲの範囲を満たすように配され、補強ベルトは、その展開状態が、タイヤ周方向と平行な同一長さの周方向辺と該周方向辺の端部を結ぶ傾斜辺とからなる平行四辺形をなし、周方向辺の長さは補強ベルトの周長πＲであり、傾斜辺の長さはスチールコードの長さであり、２本の周方向辺の間隔は補強ベルト幅Ｗであり、スチールコードは、傾斜辺に平行に配されていることを特徴とするものである。Ｗ／ｔａｎθが０．９πＲより小さいと、ベルトのタガ効果が得られにくい。また、Ｗ／ｔａｎθが１．１πＲより大きいと、コード角度の周方向成分が大きくなり、歪によりコード破断を引き起こすおそれがある。

また、上記の構成において、タイヤトレッド内を周回するベルト層内に、スチールコードをゴム被覆してなる主作用ベルトが上下に２枚配されており、補強ベルトは、上下２枚の主作用ベルト間に配されている構成としてもよい。

さらに、上記の補強ベルトのスチールコードの太さは主作用ベルトのスチールコードの太さ以下である構成としてもよい。このように構成した場合には、タイヤの厚みを薄くすることが可能となり、低発熱となるため耐久力が向上する。

さらにまた、上記の補強ベルトのスチールコードの端部切断角度が、スチールコードとタイヤ周方向とがなす角度以上である構成としてもよい。また、補強ベルトのスチールコードの端部切断角度は、２０°以上９０°以下とすることが好ましい。補強ベルトのスチールコードの端部切断角度２０°以上とした場合には、コード端同士の距離が離れるため、コード端に発生するゴムのセパレーションが繋がりにくい。

また、上記の補強ベルトは、その幅がタイヤ総幅の６５％以上広く、２枚の主作用ベルトの幅の広い方よりも狭い構成としてもよい。補強層の幅がタイヤ総幅の６５％以下では、トレッドショルダー部の外径成長を抑えられない。また、主作用ベルトの広い方よりも広いと、負荷時の変形の大きい領域にベルト端が位置するため、故障を発生しやすくなる。

さらに、上記の補強ベルトが配されているタイヤの扁平率が６０％以下である構成としてもよい。

本発明に係るタイヤは、上記の構造とすることで、補強ベルトにおける各々のコードはほぼタイヤを一周する螺旋状となり有効に外径成長を抑え、かつベルト端部及びベルト内ではコード間のゴムが、タイヤに掛かる荷重により発生するコードの歪を適度に緩和するため、特殊なコードを使うことなくベルトコードの破断を防止できる。ひいてはベルト端の層間剥離の発生防止を図ることができ、耐久力に優れたタイヤが得られる。

本発明の実施例１に係る補強ベルトの模式図であって、図中（ａ）は巻回した状態を表し、（ｂ）は展開した状態を表す。本発明の実施例１に係るタイヤの一部省略断面図である。本発明の実施例１に係る補強ベルトのスチールコードの端部切断状態を示す説明図である。本発明の実施例２に係る補強ベルトの模式図であって、図中（ａ）は巻回した状態を表し、（ｂ）は展開した状態を表す。本発明の実施例３に係る補強ベルトの模式図であって、図中（ａ）は巻回した状態を表し、（ｂ）は展開した状態を表す。比較テスト１における主作用ベルトと補強ベルトとの配置関係を示す説明図であって、図中（ａ）は従来例であり、（ｂ）は実施例及び比較例である。

以下、本発明に係るタイヤの好適な実施例を添付の図面に基づいて詳細に説明する。

図１（ａ）は、図１（ｂ）に示す平行四辺形の補強ベルト１０を円筒状に巻回した状態を示す。当該補強ベルト１０は、図２に示すように、タイヤＡのトレッド部Ｂに内蔵され、トレッド部Ｂのベルト層Ｃの一部を形成するものである。ベルト層Ｃは、カーカスＤの上方に積層されるものであって、下層から順に主作用ベルトＣ１、実施例１に係る補強ベルト１０、主作用ベルトＣ２及び保護ベルトＣ３の４層構造をなしており、いずれもトレッド部内を１周するように配されている。また、主作用ベルトＣ１、実施例１に係る補強ベルト１０、主作用ベルトＣ２及び保護ベルトＣ３は、いずれもスチールコードをゴム被覆したベルト材より形成されている。なお、補強ベルト１０のスチールコードの太さは主作用ベルトＣ１，Ｃ２のスチールコードの太さ以下としているので、タイヤＡの厚みを薄くすることが可能となり、低発熱となるため耐久力が向上する。また、実施例１においては、タイヤＡの総幅は４４５ｍｍ、補強ベルト１０の幅Ｗは３２０ｍｍ、主作用ベルトＣ１の幅は３７０ｍｍ、主作用ベルトＣ２の幅は３４０ｍｍとした。このように、補強ベルト１０の幅ＷがタイヤＡの総幅の６５％である約２９０ｍｍより広くし、また、２枚の主作用ベルトの幅の広い方である主作用ベルトＣ１よりも狭い構成としたため、トレッドショルダー部の外径成長を抑えることができ、負荷時の変形の大きい領域にベルト端が位置しないため、故障を発生し難くなる利点がある。さらに、実施例１におけるタイヤＡの扁平率は、６０％以下のものでも実施例１の効果を果たすことができる。

補強ベルト１０は、図１（ｂ）に示すように、その展開状態においては、タイヤ周方向と平行な同一長さの２本の周方向辺１１，１２と該周方向辺の端部を結ぶ平行な２本の傾斜辺１３，１４とからなる平行四辺形をなしており、図１（ａ）に示すように、補強ベルト１０を円筒状に巻回したときの直径の長さをＲ、幅の長さをＷとすると、周方向辺１１，１２は補強ベルトの周長はπＲであり、周方向辺１１，１２の間隔は補強ベルト幅Ｗである。

そして、実施例１においては、補強ベルト１０は、図１（ｂ）に示す平行四辺形の上下の端部１５，１６が、円筒状に巻回したときに、図１（ａ）に示すように、ぴったり１周するように形成されている。そのように形成するため、図１（ｂ）に示す平行四辺形は、周長である長さπＲの周方向辺１１と、幅Ｗの間隔をおいて周方向辺１１の長さ分だけ下方にずらした周方向辺１２とからなる平行四辺形になっている。これを数式で表すと、周方向辺１１と傾斜辺１３とがなす角をθ１とすると、長さπＲの周方向辺１１と幅Ｗとにより形成される平行四辺形はπＲ＝Ｗ／ｔａｎθ１を満たす平行四辺形となる。この場合のθ１は、実施例１におけるように補強ベルト幅Ｗが３２０ｍｍで補強ベルトの直径Ｒが９６０ｍｍであるときに、約６．１°となる。

また、上記の補強ベルト１０には、図１（ｂ）における傾斜辺１３，１４に平行にスチールベルトが配されている。したがって、周方向辺１１，１２には、全てのスチールベルトの端部切断箇所が位置することとなり、全てのスチールベルトは、途中で途切れることなくタイヤトレッドＢ内に円筒状に巻回されることになる。このように、実施例１に係るタイヤＡは、補強ベルト１０のスチールコードを補強ベルト１０の縁部である周方向辺１１から他方の縁部である周方向辺１２まで、タイヤを１周するように螺旋状に巻回配置することで、タイヤＡの耐久性を向上させるものである。

また、補強ベルト１０のスチールコードの端部切断角度は、スチールコードとタイヤ周方向とがなす角度θ１である６．１°以上の１０°で切断している。このようにスチールコードとタイヤ周方向とがなす角度θ１以上の角度で切断すると、図３に例示するように、スチールコード１７のコード端１７ａ，１７ｂ同士の距離が離れるため、コード端１７ａ，１７ｂに発生するゴムのセパレーションが繋がりにくい利点がある。図３においては、カット角度１０°の場合と３０°の場合とを例示するが、いずれもコード端１７ａ，１７ｂ同士の距離が離れており、カット角度１０°の場合より３０°にした方が、すなわち角度が増大すればするほどコード端１７ａ，１７ｂ同士の距離が離れていくことが明らかである。逆にスチールコードの端部切断角度をスチールコードとタイヤ周方向とがなす角度θ１より小さくすると、上位のスチールコード１７の端部下部１７ａ’とそ下位のスチールコード１７の端部上部１７ｂ’とが近接することになるため、スチールコードを被覆することにより形成されるゴムの開口端が近接するので、コード端に発生するゴムのセパレーションが繋がってしまい、スチールコードを境にしてゴムが分離するおそれがある。なお、スチールコードとタイヤ周方向とがなす角度の角度変化を考慮すると、カット角度２０°以上９０°以下とすることがスチールコード剥離を防止する面で安定するので好ましい。

図４（ａ）は、図４（ｂ）に示す平行四辺形の補強ベルト２０を円筒状に巻回した状態を示す。当該補強ベルト２０は、実施例１における図２に示すタイヤＡと基本的に同様の断面構造及び周構造を有するものである。

補強ベルト２０は、図４（ｂ）に示すように、その展開状態においては、タイヤ周方向と平行な同一長さの２本の周方向辺２１，２２と該周方向辺の端部を結ぶ平行な２本の傾斜辺２３，２４とからなる平行四辺形をなしており、図４（ａ）に示すように、補強ベルト２０を円筒状に巻回したときの直径の長さをＲ、幅の長さをＷとすると、周方向辺２１，２２は補強ベルトの周長はπＲであり、周方向辺２１，２２の間隔は補強ベルト幅Ｗである。

そして、実施例２においては、補強ベルト２０は、図４（ｂ）に示す平行四辺形の上下の端部２５，２６が、円筒状に巻回したときに、図４（ａ）に示すように、１周よりやや短くなるように形成されている。そのように形成するため、図４（ｂ）に示す平行四辺形は、周長である長さπＲの周方向辺２１と、幅Ｗの間隔をおいて周方向辺２１の長さ分よりやや短く下方にずらした周方向辺２２とからなる平行四辺形になっている。これを数式で表すと、周方向辺２１と傾斜辺２３とがなす角をθ２とすると、長さπＲの周方向辺２１と幅Ｗとにより形成される平行四辺形はＷ／ｔａｎθ２＜πＲを満たす平行四辺形となる。Ｗ／ｔａｎθ２＝０．９πＲのときのθ２は、実施例２におけるように補強ベルト幅Ｗが３２０ｍｍで補強ベルトの直径Ｒが９６０ｍｍであるときに、約６．７°となる。

また、上記の補強ベルト２０には、図４（ｂ）における傾斜辺２３，２４に平行にスチールベルトが配されている。したがって、周方向辺２１，２２には、全てのスチールベルトの端部切断箇所が位置することとなり、全てのスチールベルトは、途中で途切れることなくタイヤトレッド内に円筒状に巻回されることになる。このように、実施例２に係るタイヤは、補強ベルト２０のスチールコードを補強ベルト２０の縁部である周方向辺２１から他方の縁部である周方向辺２２まで、タイヤをほぼ１周するように螺旋状に巻回配置することで、タイヤの耐久性を向上させるものである。

図５（ａ）は、図５（ｂ）に示す平行四辺形の補強ベルト３０を円筒状に巻回した状態を示す。当該補強ベルト３０は、実施例１における図２に示すタイヤＡと基本的に同様の断面構造及び周構造を有するものである。

補強ベルト３０は、図５（ｂ）に示すように、その展開状態においては、タイヤ周方向と平行な同一長さの２本の周方向辺３１，３２と該周方向辺の端部を結ぶ平行な２本の傾斜辺３３，３４とからなる平行四辺形をなしており、図５（ａ）に示すように、補強ベルト３０を円筒状に巻回したときの直径の長さをＲ、幅の長さをＷとすると、周方向辺３１，３２は補強ベルトの周長はπＲであり、周方向辺３１，３２の間隔は補強ベルト幅Ｗである。

そして、実施例３においては、補強ベルト３０は、図５（ｂ）に示す平行四辺形の上下の端部３５，３６が、円筒状に巻回したときに、図５（ａ）に示すように、１周よりやや長くなるように形成されている。そのように形成するため、図５（ｂ）に示す平行四辺形は、周長である長さπＲの周方向辺３１と、幅Ｗの間隔をおいて周方向辺３１の長さ分よりやや長く下方にずらした周方向辺３２とからなる平行四辺形になっている。これを数式で表すと、周方向辺３１と傾斜辺３３とがなす角をθ３とすると、長さπＲの周方向辺３１と幅Ｗとにより形成される平行四辺形はπＲ＜Ｗ／ｔａｎθ３を満たす平行四辺形となる。Ｗ／ｔａｎθ３＝１．１πＲのときのθ３は、実施例３におけるように補強ベルト幅Ｗが３２０ｍｍで補強ベルトの直径Ｒが９６０ｍｍであるときに、約５．５°となる。

また、上記の補強ベルト３０には、図５（ｂ）における傾斜辺３３，３４に平行にスチールベルトが配されている。したがって、周方向辺３１，３２には、全てのスチールベルトの端部切断箇所が位置することとなり、全てのスチールベルトは、途中で途切れることなくタイヤトレッド内に円筒状に巻回されることになる。このように、実施例３に係るタイヤは、補強ベルト３０のスチールコードを補強ベルト３０の縁部である周方向辺３１から他方の縁部である周方向辺３２まで、タイヤをほぼ１周するように螺旋状に巻回配置することで、タイヤの耐久性を向上させるものである。

［比較テスト］
次に、上記の各実施例に示すように、補強ベルトのスチールコードは、該スチールコードとタイヤ周方向とがなす角度θが、補強ベルト幅がＷ、補強ベルト直径がＲであるときに、０．９πＲ≦Ｗ／ｔａｎθ≦１．１πＲの範囲を満たすように配されることが好ましいこと、補強ベルトは、上下２枚の主作用ベルト間に配されることが好ましいこと、及び、補強ベルトは、その幅がタイヤ総幅の６５％以上広く、２枚の主作用ベルトの幅の広い方よりも狭い構成としたことが好ましいことを以下の比較テスト１及び２により明らかにする。

［比較テスト１］
本実施例に係るタイヤについて、以下の要領で比較テストを行った。すなわち、従来のタイヤと本発明に係るタイヤ３点実施例(1)(2)(3)と比較例のタイヤ２点(1)(2)について、その耐久性を確認するために、タイヤサイズ４４５／５０Ｒ２２．５（タイヤ総幅４４５ｍｍ）を試験タイヤとして使用し、当該試験タイヤをリムサイズ２２．５×１４．００のホイールに組み付け、空気圧１０００ｋＰａとしてドラム試験機に取り付け、速度４０ｋｍ／ｈ、荷重５４．４ｋＮ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(1)を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほどベルト耐久性が優れていることを意味する。また、上記タイヤ６点につき、その耐偏摩耗性を確認するために、乾燥路面を８万ｋｍ走行後、ショルダーリブ端に発生したステップウェアー部の幅を測定し、その逆数を指数として表した。さらに、耐久性テスト終了時のタイヤから補強ベルトのコードを取り出し、コード破断の有無を確認した。

上記従来例(1)は、Ｗ／ｔａｎθが０．９πＲの補強ベルトを、図６（ａ）に示すように、２枚の主作用ベルトＣ１，Ｃ２の径方向外側に配置したものである。比較例(1)はＷ／ｔａｎθが０．９πＲ未満である０．８πＲの補強ベルトを、図６（ｂ）に示すように、２枚の主作用ベルトＣ１，Ｃ２の間に配置したものである。比較例(2)はＷ／ｔａｎθが１．１πＲを超える１．２πＲの補強ベルトを、図６（ｂ）に示すように、２枚の主作用ベルトＣ１，Ｃ２の間に配置したものである。本発明に係るタイヤ３点実施例(1)(2)(3)は、Ｗ／ｔａｎθが０．９πＲのもの、１．０πＲのもの、１．１πＲのものを、図６（ｂ）に示すように、２枚の主作用ベルトＣ１，Ｃ２の間に配置したものである。また、下側の主作用ベルトＣ１はベルト幅が３７０ｍｍで、ベルト角度（スチールコードの角度）が右に１７°のものである。上側の主作用ベルトＣ２はベルト幅が３４０ｍｍで、ベルト角度（スチールコードの角度）が左に１７°のものである。なお、従来例と実施例(1)とは、Ｗ／ｔａｎθがいずれもの０．９πＲであるにも拘わらず、表１中におけるベルト角度に違いがあるのは、従来例における補強ベルトは、補強ベルトを２枚の主作用ベルトＣ１，Ｃ２の径方向外側に配置したため、補強ベルトの直径が９６５ｍｍとなり、実施例(1)の補強ベルトの直径９６０ｍｍよりも大きいことによる。

比較テスト１の測定結果を表１に示す。表中、補強ベルト幅の単位はｍｍである。比較テストの結果、Ｗ／ｔａｎθが０．９πＲ≦Ｗ／ｔａｎθ≦１．１πＲの範囲にある実施例(1)(2)(3)は、いずれも従来例より耐久性及び耐偏摩耗性が向上している。Ｗ／ｔａｎθが０．９πＲ未満の比較例(1)は従来例より耐久性及び耐偏摩耗性が低下している。Ｗ／ｔａｎθが１．１πＲを超える比較例(2)はコード破断を引き起こした。したがって、比較テスト１の結果、実施例(1)(2)(3)は、Ｗ／ｔａｎθを０．９πＲ≦Ｗ／ｔａｎθ≦１．１πＲの範囲にしたこと、また、主作用ベルトＣ１，Ｃ２間に補強ベルトを配したことにより、良好な結果が得られたことになる。

［比較テスト２］
また、比較例(1)(2)及び実施例(1)(2)(3)のＷ／ｔａｎθを１．０πＲとし、補強ベルトの幅を順次広くして、上記［比較テスト１］と同様に比較テスト２を行い、耐久性と耐偏摩耗性を測定した。比較テスト２の測定結果を表２に示す。表中、補強ベルト幅の単位はｍｍである。比較２テストの結果、補強ベルト幅が主作用ベルトの幅のいずれよりも狭い比較例(1)は従来例より耐久性及び耐偏摩耗性が低下している。また、補強ベルト幅が主作用ベルトの幅のいずれよりも広い比較例(2)は従来例より耐久性が低下している。したがって、比較テスト２の結果、実施例(1)(2)(3)は、補強ベルト幅が、広い方の主作用ベルトＣ１よりも狭く、狭い方の主作用ベルトＣ２よりも広くしたことによって、良好な結果が得られたことになる。

なお、本発明に係るタイヤは、上記の実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載の構成を逸脱しない範囲における様々な実施形態が可能である。

Ａ・・・・タイヤ
Ｂ・・・・トレッド部
Ｃ・・・・ベルト層
Ｃ１・・・下層の主作用ベルト
Ｃ２・・・上層の主作用ベルト
Ｃ３・・・保護ベルト
Ｄ・・・・カーカス
１０・・・補強ベルト
１１・・・補強ベルトの周方向辺
１２・・・補強ベルトの周方向辺
１３・・・補強ベルトの傾斜辺
１４・・・補強ベルトの傾斜辺
１５・・・展開状態の補強ベルトの上端
１６・・・展開状態の補強ベルトの下端
１７・・・スチールコード
１７ａ・・スチールコードのコード端
１７ａ’・スチールコードのコード端上部
１７ｂ・・スチールコードのコード端
１７ｂ’・スチールコードのコード端下部
Ｗ・・・・補強ベルトの幅
Ｒ・・・・補強ベルトの直径
θ１・・・周方向辺と傾斜辺とがなす角
２０・・・補強ベルト
２１・・・補強ベルトの周方向辺
２２・・・補強ベルトの周方向辺
２３・・・補強ベルトの傾斜辺
２４・・・補強ベルトの傾斜辺
２５・・・展開状態の補強ベルトの上端
２６・・・展開状態の補強ベルトの下端
θ２・・・周方向辺と傾斜辺とがなす角
３０・・・補強ベルト
３１・・・補強ベルトの周方向辺
３２・・・補強ベルトの周方向辺
３３・・・補強ベルトの傾斜辺
３４・・・補強ベルトの傾斜辺
３５・・・展開状態の補強ベルトの上端
３６・・・展開状態の補強ベルトの下端
θ３・・・周方向辺と傾斜辺とがなす角

そこで、特許文献１に示されるように、小角度のベルト補強層を主作用ベルト層の径方向外側に配置することにより拘束力を高める構造が提案されている。また、特許文献２に示されるように、ベルト層の縁部と他方の縁部との間をジグザグ状にスチールコードを配置する構造が提案されている。

特開平３−２００４０３号公報特開平８−１８３１１０号公報

しかしながら、特許文献１に示される構造では、ある程度の効果があるものの低扁平率のタイヤに対しては依然として拘束力が不足している。また、特許文献２に示される構造は、ベルト端部にスチールコードの切断面が表れないことを狙いとしており、極端にジグザグの数を減らしてベルトの角度が小さくなった場合、負荷を受ける張力がスチールコードの引っ張り強度よりも大きくなりすぎるおそれがあり、スチールコードの破断を起こすという問題がある。

そこで、本発明者は、鋭意研究を重ねた結果、ベルト層の拘束力により、その形状を保持させながら、タイヤの耐久性及び耐偏摩耗性を向上させ、スチールコードの破断が生じないタイヤを開発した。

本発明に係るタイヤの具体的な構成としては、タイヤトレッド部内をタイヤ周方向に周回するベルト層内に配される補強ベルトであって、該補強ベルトは、その全長にわたって平行に配された複数本のスチールコードがゴム被覆されてなり、該補強ベルトのスチールコードは、該スチールコードとタイヤ周方向とがなす角度θが、補強ベルト幅がＷ、補強ベルト直径がＲであるときに、０．９πＲ≦Ｗ／ｔａｎθ≦１．１πＲの範囲を満たすように配され、補強ベルトは、その展開状態が、タイヤ周方向と平行な同一長さの周方向辺と該周方向辺の端部を結ぶ傾斜辺とからなる平行四辺形をなし、周方向辺の長さは補強ベルトの周長πＲであり、傾斜辺の長さはスチールコードの長さであり、２本の周方向辺の間隔は補強ベルト幅Ｗであり、スチールコードは、傾斜辺に平行に配されていることを特徴とするものである。Ｗ／ｔａｎθが０．９πＲより小さいと、ベルトのタガ効果が得られにくい。また、Ｗ／ｔａｎθが１．１πＲより大きいと、スチールコード角度の周方向成分が大きくなり、歪によりスチールコード破断を引き起こすおそれがある。

さらにまた、上記の補強ベルトのスチールコードの端部切断角度が、スチールコードとタイヤ周方向とがなす角度以上である構成としてもよい。また、補強ベルトのスチールコードの端部切断角度は、２０°以上９０°以下とすることが好ましい。補強ベルトのスチールコードの端部切断角度２０°以上とした場合には、スチールコード端同士の距離が離れるため、スチールコード端に発生するゴムのセパレーションが繋がりにくい。

また、上記の補強ベルトは、その幅がタイヤ総幅の６５％以上広く、２枚の主作用ベルトの幅の広い方よりも狭い構成としてもよい。補強層の幅がタイヤ総幅の６５％以下では、トレッドショルダー部の外径成長を抑えられない。また、主作用ベルトの広い方よりも広いと、負荷時の変形の大きい領域にベルト端が位置するため、故障が発生しやすくなる。

本発明に係るタイヤは、上記の構造とすることで、補強ベルトにおける各々のスチールコードはほぼタイヤを一周する螺旋状となり有効に外径成長を抑え、かつベルト端部及びベルト内ではスチールコード間のゴムが、タイヤに掛かる荷重により発生するスチールコードの歪を適度に緩和するため、特殊なスチールコードを使うことなくスチールコードの破断を防止できる。ひいてはベルト端の層間剥離の発生防止を図ることができ、耐久力に優れたタイヤが得られる。

図１（ａ）は、図１（ｂ）に示す平行四辺形の補強ベルト１０を円筒状に巻回した状態を示す。当該補強ベルト１０は、図２に示すように、タイヤＡのトレッド部Ｂに内蔵され、トレッド部Ｂのベルト層Ｃの一部を形成するものである。ベルト層Ｃは、カーカスＤの上方に積層されるものであって、下層から順に主作用ベルトＣ１、実施例１に係る補強ベルト１０、主作用ベルトＣ２及び保護ベルトＣ３の４層構造をなしており、いずれもトレッド部内を１周するように配されている。また、主作用ベルトＣ１、実施例１に係る補強ベルト１０、主作用ベルトＣ２及び保護ベルトＣ３は、いずれもスチールコードをゴム被覆したベルト材より形成されている。なお、補強ベルト１０のスチールコードの太さは主作用ベルトＣ１，Ｃ２のスチールコードの太さ以下としているので、タイヤＡの厚みを薄くすることが可能となり、低発熱となるため耐久力が向上する。また、実施例１においては、タイヤＡの総幅は４４５ｍｍ、補強ベルト１０の幅Ｗは３２０ｍｍ、主作用ベルトＣ１の幅は３７０ｍｍ、主作用ベルトＣ２の幅は３４０ｍｍとした。このように、補強ベルト１０の幅ＷがタイヤＡの総幅の６５％である約２９０ｍｍより広くし、また、２枚の主作用ベルトの幅の広い方である主作用ベルトＣ１よりも狭い構成としたため、トレッドショルダー部の外径成長を抑えることができ、負荷時の変形の大きい領域にベルト端が位置しないため、故障が発生し難くなる利点がある。さらに、実施例１におけるタイヤＡの扁平率は、６０％以下のものでも実施例１の効果を果たすことができる。

補強ベルト１０は、図１（ｂ）に示すように、その展開状態においては、タイヤ周方向と平行な同一長さの２本の周方向辺１１，１２と該周方向辺の端部を結ぶ平行な２本の傾斜辺１３，１４とからなる平行四辺形をなしており、図１（ａ）に示すように、補強ベルト１０を円筒状に巻回したときの直径の長さをＲ、幅の長さをＷとすると、周方向辺１１，１２の長さは補強ベルトの周長πＲであり、周方向辺１１，１２の間隔は補強ベルト幅Ｗである。

そして、実施例１においては、補強ベルト１０は、図１（ｂ）に示す平行四辺形の上下の端部１５，１６の長さが、円筒状に巻回したときに、図１（ａ）に示すように、ぴったり１周するように形成されている。そのように形成するため、図１（ｂ）に示す平行四辺形は、周長である長さπＲの周方向辺１１と、幅Ｗの間隔をおいて周方向辺１１の長さ分だけ下方にずらした周方向辺１２とからなる平行四辺形になっている。これを数式で表すと、周方向辺１１と傾斜辺１３とがなす角をθ１とすると、長さπＲの周方向辺１１と幅Ｗとにより形成される平行四辺形はπＲ＝Ｗ／ｔａｎθ１を満たす平行四辺形となる。この場合のθ１は、実施例１におけるように補強ベルト幅Ｗが３２０ｍｍで補強ベルトの直径Ｒが９６０ｍｍであるときに、約６．１°となる。

また、上記の補強ベルト１０には、図１（ｂ）における傾斜辺１３，１４に平行にスチールコードが配されている。したがって、周方向辺１１，１２には、全てのスチールコードの端部切断箇所が位置することとなり、全てのスチールコードは、途中で途切れることなくタイヤトレッドＢ内に円筒状に巻回されることになる。このように、実施例１に係るタイヤＡは、補強ベルト１０のスチールコードを補強ベルト１０の縁部である周方向辺１１から他方の縁部である周方向辺１２まで、タイヤを１周するように螺旋状に巻回配置することで、タイヤＡの耐久性を向上させるものである。

また、補強ベルト１０は、そのスチールコードの端部切断角度が、スチールコードとタイヤ周方向とがなす角度θ１である６．１°以上の１０°で切断されている。このようにスチールコードとタイヤ周方向とがなす角度θ１以上の角度で切断すると、図３に例示するように、スチールコード１７のコード端１７ａの下部１７ａ’とコード端１７ｂの上部１７ｂ’との距離Ｌが離れるため、コード端１７ａ，１７ｂに発生するゴムのセパレーションが繋がりにくい利点がある。図３においては、カット角度１０°の場合と３０°の場合とを例示するが、いずれもコード端１７ａの下部１７ａ’とコード端１７ｂの上部１７ｂ’との距離Ｌが離れており、カット角度１０°の場合より３０°にした方が、すなわち角度が増大すればするほどコード端１７ａの下部１７ａ’とコード端１７ｂの上部１７ｂ’との距離Ｌが離れていくことが明らかである。逆にスチールコードの端部切断角度をスチールコードとタイヤ周方向とがなす角度θ１より小さくすると、上位のスチールコード１７の端部下部１７ａ’とそ下位のスチールコード１７の端部上部１７ｂ’とが近接することになるため、スチールコードを被覆することにより形成されるゴムの開口端が近接するので、スチールコード端に発生するゴムのセパレーションが繋がってしまい、スチールコードを境にしてゴムが分離するおそれがある。なお、スチールコードとタイヤ周方向とがなす角度の角度変化を考慮すると、カット角度２０°以上９０°以下とすることがスチールコード剥離を防止する点においてタイヤの耐久性が安定するので好ましい。

補強ベルト２０は、図４（ｂ）に示すように、その展開状態においては、タイヤ周方向と平行な同一長さの２本の周方向辺２１，２２と該周方向辺の端部を結ぶ平行な２本の傾斜辺２３，２４とからなる平行四辺形をなしており、図４（ａ）に示すように、補強ベルト２０を円筒状に巻回したときの直径の長さをＲ、幅の長さをＷとすると、周方向辺２１，２２の長さは補強ベルトの周長πＲであり、周方向辺２１，２２の間隔は補強ベルト幅Ｗである。

そして、実施例２においては、補強ベルト２０は、図４（ｂ）に示す平行四辺形の上下の端部２５，２６の長さが、円筒状に巻回したときに、図４（ａ）に示すように、１周よりやや短くなるように形成されている。そのように形成するため、図４（ｂ）に示す平行四辺形は、周長である長さπＲの周方向辺２１と、幅Ｗの間隔をおいて周方向辺２１の長さ分よりやや短い分だけ下方にずらした周方向辺２２とからなる平行四辺形になっている。これを数式で表すと、周方向辺２１と傾斜辺２３とがなす角をθ２とすると、長さπＲの周方向辺２１と幅Ｗとにより形成される平行四辺形はＷ／ｔａｎθ２＜πＲを満たす平行四辺形となる。Ｗ／ｔａｎθ２＝０．９πＲのときのθ２は、実施例２におけるように補強ベルト幅Ｗが３２０ｍｍで補強ベルトの直径Ｒが９６０ｍｍであるときに、約６．７°となる。

また、上記の補強ベルト２０には、図４（ｂ）における傾斜辺２３，２４に平行にスチールコードが配されている。したがって、周方向辺２１，２２には、全てのスチールコードの端部切断箇所が位置することとなり、全てのスチールコードは、途中で途切れることなくタイヤトレッド内に円筒状に巻回されることになる。このように、実施例２に係るタイヤは、補強ベルト２０のスチールコードを補強ベルト２０の縁部である周方向辺２１から他方の縁部である周方向辺２２まで、タイヤをほぼ１周するように螺旋状に巻回配置することで、タイヤの耐久性を向上させるものである。

補強ベルト３０は、図５（ｂ）に示すように、その展開状態においては、タイヤ周方向と平行な同一長さの２本の周方向辺３１，３２と該周方向辺の端部を結ぶ平行な２本の傾斜辺３３，３４とからなる平行四辺形をなしており、図５（ａ）に示すように、補強ベルト３０を円筒状に巻回したときの直径の長さをＲ、幅の長さをＷとすると、周方向辺３１，３２の長さは補強ベルトの周長πＲであり、周方向辺３１，３２の間隔は補強ベルト幅Ｗである。

そして、実施例３においては、補強ベルト３０は、図５（ｂ）に示す平行四辺形の上下の端部３５，３６の長さが、円筒状に巻回したときに、図５（ａ）に示すように、１周よりやや長くなるように形成されている。そのように形成するため、図５（ｂ）に示す平行四辺形は、周長である長さπＲの周方向辺３１と、幅Ｗの間隔をおいて周方向辺３１の長さ分よりやや長い分だけ下方にずらした周方向辺３２とからなる平行四辺形になっている。これを数式で表すと、周方向辺３１と傾斜辺３３とがなす角をθ３とすると、長さπＲの周方向辺３１と幅Ｗとにより形成される平行四辺形はπＲ＜Ｗ／ｔａｎθ３を満たす平行四辺形となる。Ｗ／ｔａｎθ３＝１．１πＲのときのθ３は、実施例３におけるように補強ベルト幅Ｗが３２０ｍｍで補強ベルトの直径Ｒが９６０ｍｍであるときに、約５．５°となる。

また、上記の補強ベルト３０には、図５（ｂ）における傾斜辺３３，３４に平行にスチールコードが配されている。したがって、周方向辺３１，３２には、全てのスチールコードの端部切断箇所が位置することとなり、全てのスチールコードは、途中で途切れることなくタイヤトレッド内に円筒状に巻回されることになる。このように、実施例３に係るタイヤは、補強ベルト３０のスチールコードを補強ベルト３０の縁部である周方向辺３１から他方の縁部である周方向辺３２まで、タイヤをほぼ１周するように螺旋状に巻回配置することで、タイヤの耐久性を向上させるものである。

［比較テスト１］
本実施例に係るタイヤについて、以下の要領で比較テストを行った。すなわち、従来のタイヤと本発明に係るタイヤ３点実施例(1)(2)(3)と比較例のタイヤ２点(1)(2)について、その耐久性を確認するために、タイヤサイズ４４５／５０Ｒ２２．５（タイヤ総幅４４５ｍｍ）を試験タイヤとして使用し、当該試験タイヤをリムサイズ２２．５×１４．００のホイールに組み付け、空気圧１０００ｋＰａとしてドラム試験機に取り付け、速度４０ｋｍ／ｈ、荷重５４．４ｋＮ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ベルト耐久性が優れていることを意味する。また、上記タイヤ６点につき、その耐偏摩耗性を確認するために、乾燥路面を８万ｋｍ走行後、ショルダーリブ端に発生したステップウェアー部の幅を測定し、その逆数を指数として表した。さらに、耐久性テスト終了時のタイヤから補強ベルトのスチールコードを取り出し、スチールコード破断の有無を確認した。

上記従来例は、Ｗ／ｔａｎθが０．９πＲの補強ベルトを、図６（ａ）に示すように、２枚の主作用ベルトＣ１，Ｃ２の径方向外側に配置したものである。比較例(1)はＷ／ｔａｎθが０．９πＲ未満である０．８πＲの補強ベルトを、図６（ｂ）に示すように、２枚の主作用ベルトＣ１，Ｃ２の間に配置したものである。比較例(2)はＷ／ｔａｎθが１．１πＲを超える１．２πＲの補強ベルトを、図６（ｂ）に示すように、２枚の主作用ベルトＣ１，Ｃ２の間に配置したものである。本発明に係るタイヤ３点実施例(1)(2)(3)は、Ｗ／ｔａｎθが０．９πＲのもの、１．０πＲのもの、１．１πＲのものを、図６（ｂ）に示すように、２枚の主作用ベルトＣ１，Ｃ２の間に配置したものである。また、下側の主作用ベルトＣ１はベルト幅が３７０ｍｍで、ベルト角度（スチールコードの角度）が右に１７°のものである。上側の主作用ベルトＣ２はベルト幅が３４０ｍｍで、ベルト角度（スチールコードの角度）が左に１７°のものである。なお、従来例と実施例(1)とは、Ｗ／ｔａｎθがいずれもの０．９πＲであるにも拘わらず、表１中におけるベルト角度に違いがあるのは、従来例における補強ベルトは、補強ベルトを２枚の主作用ベルトＣ１，Ｃ２の径方向外側に配置したため、補強ベルトの直径が９６５ｍｍとなり、実施例(1)の補強ベルトの直径９６０ｍｍよりも大きいことによる。

比較テスト１の測定結果を表１に示す。表１中、補強ベルト幅の単位はｍｍである。比較テストの結果、Ｗ／ｔａｎθが０．９πＲ≦Ｗ／ｔａｎθ≦１．１πＲの範囲にある実施例(1)(2)(3)は、いずれも従来例より耐久性及び耐偏摩耗性が向上している。Ｗ／ｔａｎθが０．９πＲ未満の比較例(1)は従来例より耐久性及び耐偏摩耗性が低下している。Ｗ／ｔａｎθが１．１πＲを超える比較例(2)はスチールコード破断を引き起こした。したがって、比較テスト１の結果、実施例(1)(2)(3)は、Ｗ／ｔａｎθを０．９πＲ≦Ｗ／ｔａｎθ≦１．１πＲの範囲にしたこと、また、主作用ベルトＣ１，Ｃ２間に補強ベルトを配したことにより、良好な結果が得られたことになる。

［比較テスト２］
また、比較例(1)(2)及び実施例(1)(2)(3)のＷ／ｔａｎθを１．０πＲとし、補強ベルトの幅を順次広くして、上記［比較テスト１］と同様に比較テスト２を行い、耐久性と耐偏摩耗性を測定した。比較テスト２の測定結果を表２に示す。表２中、補強ベルト幅の単位はｍｍである。比較テスト２の結果、補強ベルト幅が主作用ベルトの幅のいずれよりも狭い比較例(1)は従来例より耐久性及び耐偏摩耗性が低下している。また、補強ベルト幅が主作用ベルトの幅のいずれよりも広い比較例(2)は従来例より耐久性が低下している。したがって、比較テスト２の結果、実施例(1)(2)(3)は、補強ベルト幅が、タイヤの総幅の６５％以上広く、広い方の主作用ベルトＣ１よりも狭くしたことによって、良好な結果が得られたことになる。

Claims

タイヤトレッド部内をタイヤ周方向に周回するベルト層内に配される補強ベルトであって、
該補強ベルトは、その全長にわたって平行に配された複数本のスチールコードがゴム被覆されてなり、
該補強ベルトのスチールコードは、該スチールコードとタイヤ周方向とがなす角度θが、補強ベルト幅がＷ、補強ベルト直径がＲであるときに、０．９πＲ≦Ｗ／ｔａｎθ≦１．１πＲの範囲を満たすように配され、
補強ベルトは、その展開状態が、タイヤ周方向と平行な同一長さの周方向辺と該周方向辺の端部を結ぶ傾斜辺とからなる平行四辺形をなし、周方向辺の長さは補強ベルトの周長πＲであり、傾斜辺の長さはスチールコードの長さであり、２本の周方向辺の間隔は補強ベルト幅Ｗであり、
スチールコードは、傾斜辺に平行に配されている
ことを特徴とする空気入りタイヤ。
タイヤトレッド内を周回するベルト層内に、スチールコードをゴム被覆してなる主作用ベルトが上下に２枚配されており、
補強ベルトは、上下２枚の主作用ベルト間に配されている
ことを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
補強ベルトのスチールコードの太さは主作用ベルトのスチールコードの太さ以下である
ことを特徴とする請求項２に記載の空気入りタイヤ。
補強ベルトのスチールコードの端部切断角度が、スチールコードとタイヤ周方向とがなす角度以上である
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
補強ベルトのスチールコードの端部切断角度が、２０°以上９０°以下である
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
補強ベルトは、その幅がタイヤ総幅の６５％以上広く、２枚の主作用ベルトの幅の広い方よりも狭い
ことを特徴とする請求項２に記載の空気入りタイヤ。
補強ベルトが配されているタイヤの扁平率が６０％以下である
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。