JP2015171864A - 重荷重用空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】質量増加を伴うことなく、ベルトの剛性を高めてベルトの層間セパレーションが抑制されうる重荷重用空気入りタイヤ２の提供。【解決手段】このタイヤ２は、トレッド４と、一対のサイドウォール６と、一対のビードと１０、カーカス１２と、ベルト１８とを備えており、このベルト１８は、タイヤ半径方向に積層された複数のプライ１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄを有しており、上記各プライが、並列された多数のコードとトッピングゴムとを備えており、このコードが、１?４の単撚り構造を有しており、コード１本当たりの、引っ張り強力Ｅに対する曲げ剛性Ｆの比Ａ（＝Ｆ／Ｅ）が、０．０９０ ≰ Ａ ≰ ０．１１２ であり、コード１本当たりの引っ張り強力Ｅが、１５５０Ｎ ≰ Ｅ ≰ １７５０Ｎ である。【選択図】図２

Description

本発明は、重荷重用空気入りタイヤに関する。

空気入りタイヤは、カーカスを補強するベルトを備えている。トラック、バス等の車両に装着される重荷重用の空気入りタイヤには、大きな荷重が負荷される。重荷重用のタイヤでは、ベルトは、カーカスに対する補強効果を大きくするために、通常は三層以上のプライを含んでいる。

各プライは、並列された多数のコードとトッピングゴムとを有している。各コードは、タイヤの赤道面に対して傾斜している。ベルトによる補強の効果をより大きくするため、カーカス側から二層目のコードの傾斜方向は、三層目のコードの傾斜方向とは逆になっている。

走行時には、タイヤは変形を繰り返す。タイヤのショルダー部は接地圧が大きいため、その変形量も大きい。このため、ベルトのプライの端部も大きな変形を繰り返す。これにより、ゴムが発熱し、上記端部におけるプライの剥離が生じることがある。

重荷重用タイヤにおいても、輸送効率の向上のため、タイヤの扁平化が進んでいる。タイヤは、扁平率が小さくなると、ケースライン（タイヤの子午線断面におけるカーカスの形状）が円形から楕円形に変化する。楕円形のケースラインを有するタイヤでは、内圧が充填されたとき、ベルトの軸方向端部側に対する負荷が大きくなる。これにより、ベルトの耐疲労性能が低下する。市場において、低扁平率のタイヤに、ショルダー部の溝（ショルダー溝という）の下近傍におけるベルトプライ同士の剥離が見受けられる。この剥離は、高扁平率のタイヤでは見かけることが殆ど無い。ベルトのプライ間に剥離が生じると、その剥離部分を起点として、トレッドやサイドウォールに亀裂が生じうる。プライの剥離は、タイヤの耐久性を損なう。

上記ショルダー溝の下方のベルトの剥離は、タイヤの成形時に、モールドにおけるショルダー溝を形成するための突条が、ベルトを半径方向内側に押すことに起因する。突条に押されたベルトでは、隣接プライのコード同士の厚み方向の間隔（Ｄゲージという）が狭くなる。その結果、隣接プライ間の歪みが大きくなり、プライ間の接着力が低下する。これが一因となり、走行時の繰り返し変形によって上記剥離が発生しやすくなる。上記ベルトの耐疲労性能低下及びプライ間剥離を防止する方法として、ベルトのトッピングゴムの厚み（Ｊゲージという）を厚くすることが考えられる。しかしながら、この方法では、タイヤの質量増加を招く。

ベルトのプライの剥離を防止する観点から、様々な検討がなされている。この検討例が、特開平４−１８３６０５号公報及び特開平９−２６３１０８号公報に開示されている。

特開平４−１８３６０５号には、二層目のプライと三層目のプライの間に大きなモジュラスを有するクッションゴムを備えたタイヤが開示されている。三層目のプライの半径方向外側は、これより小さなモジュラスのゴムで覆われている。

特開平９−２６３１０８号公報には、プライの端部を、大きなモジュラスを有するエンドカバーゴムで被覆する発明が開示されている。

重荷重用タイヤのベルトの軽量化及び剛性の向上のための技術は、特開平７−２４２１０２号公報等において知られている。

特開平４−１８３６０５号公報 特開平９−２６３１０８号公報 特開平７−２４２１０２号公報

本発明の目的は、質量増加を伴うことなく、ベルトの剛性を高めてベルトの層間セパレーションを抑制しうる重荷重用空気入りタイヤを提供することにある。

本発明に係る重荷重用空気入りタイヤは、
トレッドと、一対のサイドウォールと、一対のビードと、カーカスと、ベルトとを備えており、
このベルトは、タイヤ半径方向に積層された複数のプライを有しており、
各プライが、並列された多数のコードとトッピングゴムとを有しており、
このコードが、１×４の単撚り構造を有しており、
コード１本当たりの、引っ張り強力Ｅに対する曲げ剛性Ｆの比Ａ＝Ｆ／Ｅが、
０．０９０ ≦ Ａ ≦ ０．１１２ であり、
コード１本当たりの引っ張り強力Ｅが、
１５５０Ｎ ≦ Ｅ ≦ １７５０Ｎ である。

好ましくは、上記比Ａ＝Ｆ／Ｅが、
０．０９８ ≦ Ａ ≦ ０．１０８ である。

好ましくは、上記コードのフィラメントの外径ｄｆが、
０．４１０ｍｍ ≦ ｄｆ ≦ ０．４４５ｍｍ である。

好ましくは、上記コードの外径ｄｃが、
１．０２ｍｍ ≦ ｄｃ ≦ １．１０ｍｍ である。

本発明に係る重荷重用空気入りタイヤでは、質量増加を伴うことなく、ベルトの剛性を高めてベルトの層間セパレーションが抑制されうる。

図１は、本発明の一実施形態に係るタイヤの一部を示す断面図である。 図２は、図１のタイヤの一部を示す拡大断面図である。 図３は、図１のタイヤのショルダー溝の下部のベルトの一部を示す拡大断面図である。 図４は、図３に示されたベルトの一部を構成するコードの横断面を示す断面図である。 図５（ａ）は、ベルトのプライ間の剥離抗力を測定するためのサンプル切り出し部位を概略的に示す斜視図であり、図５（ｂ）は、上記サンプルから切り出されたテストピースを概略的に示す斜視図である。

以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。

図１及び図２には重荷重用の空気入りタイヤ２が示されている。図１において、上下方向がタイヤ２の半径方向であり、左右方向がタイヤ２の軸方向であり、紙面に垂直な方向がタイヤ２の周方向である。タイヤ２の中心線ＣＬはタイヤ２の赤道面をも表わす。このタイヤ２の形状は、トレッドパターンを除き、赤道面に対して対称である。

このタイヤ２は、トレッド４、サイドウォール６、チェーファー８、ビード１０、カーカス１２、インナーライナー１４、フィラー１６及びベルト１８を備えている。このタイヤ２は、チューブレスタイプである。

トレッド４は、半径方向外向きに凸な形状を呈している。トレッド４は、路面と接地するトレッド面２２を形成する。トレッド面２２には周方向の溝２４が形成されている。この溝２４により、トレッドパターンが形成されている。トレッド４の軸方向外側端及びその近辺は、タイヤ２のショルダー部２６と称される。

トレッド４は、ベース層２８とキャップ層３０とを有している。キャップ層３０は、ベース層２８の半径方向外側に位置している。キャップ層３０は、ベース層２８に積層されている。ベース層２８は、接着性に優れた架橋ゴムからなる。ベース層２８の典型的な基材ゴムは、天然ゴムである。キャップ層３０は、耐摩耗性、耐熱性及びグリップ性に優れた架橋ゴムからなる。

サイドウォール６は、トレッド４の端から半径方向略内向きに延びている。このサイドウォール６の半径方向外側部分は、トレッド４と接合されている。サイドウォール６の半径方向内側部分は、チェーファー８と接合されている。図１から明らかなように、サイドウォール６はカーカス１２よりも軸方向外側に位置している。このサイドウォール６は、耐カット性及び耐候性に優れた架橋ゴムからなる。このサイドウォール６は、カーカス１２の損傷を防止する。

チェーファー８は、サイドウォール６から半径方向略内向きに延びている。チェーファー８は、耐摩耗性に優れた架橋ゴムからなる。チェーファー８は、リム６０のフランジと当接する。チェーファー８は、サイドウォール６よりも硬質である。走行状態のタイヤ２において、チェーファー８はビード１０の部分の倒れを抑えうる。

ビード１０は、コア３２と、このコア３２から半径方向外向きに延びるエイペックス３４とを有している。コア３２はリング状であり、巻回された非伸縮性ワイヤーを含む。ワイヤーの典型的な材質は、スチールである。エイペックス３４は、半径方向外向きに先細りである。エイペックス３４は、高硬度な架橋ゴムからなる。

カーカス１２は、カーカスプライ３６からなる。カーカスプライ３６は、両側のビード１０の間に架け渡されており、トレッド４及びサイドウォール６に沿っている。カーカスプライ３６は、コア３２の周りを、軸方向内側から外側に向かって折り返されている。カーカスプライ３６は、並列された多数のコードとトッピングゴムとからなる。カーカス１２は、２枚以上のカーカスプライ３６から形成されてもよい。

フィラー１６は、ビード１０の近くに位置している。フィラー１６は、カーカス１２に積層されている。フィラー１６は、カーカスプライ３６とともに、ビード１０のコア３２の周りで折り返されている。フィラー１６は、並列された多数のコードとトッピングゴムとからなる。フィラー１６は、ビード１０の部分の倒れを抑えうる。

インナーライナー１４は、カーカス１２の内側に位置している。インナーライナー１４は、架橋ゴムからなる。インナーライナー１４には、空気遮蔽性に優れたゴムが用いられている。インナーライナー１４は、タイヤ２の内圧を保持する。

図１及び図２に示されるように、ベルト１８は、軸方向に延在している。ベルト１８は、半径方向においてトレッド４の内側に位置している。ベルト１８は、カーカス１２の半径方向外側に位置している。ベルト１８はカーカス１２を補強する。このベルト１８は、半径方向内側から順に積層された、第一プライ１８ａ、第二プライ１８ｂ、第三プライ１８ｃ及び第四プライ１８ｄの４層からなる。半径方向最内の第一プライ１８ａは、その内側のカーカス１２に直接積層されている。ベルト１８は、３層から構成されてもよい。

このタイヤ２では、第二プライ１８ｂが、ベルト１８を構成する４層のうちで最も大きな軸方向幅を有している。第四プライ１８ｄが、ベルト１８を構成する４層のうちで最も小さな軸方向幅を有している。図２に示されるとおり、第三プライ１８ｃの端部４０は、第二プライ１８ｂの端部３８から離間している。離間した両端部３８、４０同士の間には、ベース層２８のゴムが充填されている。第三プライ１８ｃの端部４０が、ベース層２８のゴムに覆われて支持されているので、その変形が抑制されうる。また、変形抑制の観点からは、図示されていないが、両端部３８、４０を覆うように、高複素弾性率Ｅ＊を有するカバリングゴムを設けるのがさらに好ましい。上記変形抑制の観点から、第二プライ１８ｂの端部３８と第三プライ１８ｃの端部４０との離間距離（図２に示されるＣゲージ）Ｃは、１．５ｍｍ以上６．０ｍｍ以下が好ましい。

図３に示されるように、各プライ１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄは、並列された多数のコード４２とトッピングゴム４４とからなる。コード４２は、赤道面に対して傾斜している。第一プライ１８ａのコード４２の赤道面に対する傾斜方向は、第二プライ１８ｂのコード４２の赤道面に対する傾斜方向とは同じである。第二プライ１８ｂのコード４２の赤道面に対する傾斜方向は、第三プライ１８ｃのコード４２の赤道面に対する傾斜方向とは逆である。第三プライ１８ｃのコード４２の赤道面に対する傾斜方向は、第四プライ１８ｄのコード４２の赤道面に対する傾斜方向とは同じである。それぞれのプライにおいて、コード４２が赤道面に対してなす角度の絶対値は、１５°から７０°である。

図４に示されるように、このベルト１８では、各コード４２の撚り構成が、４本のフィラメント４６からなる１×４の単撚りにされている。この撚り構成では、従来の重荷重用タイヤのベルトに多用されている５本のフィラメントからなる１×５の単撚り構造に較べて、コード径を増大させることなく、より大径のフィラメントを使用することが可能となる。

従来と較べて、コード径を増大させる必要が無いので、図３に示されるベルト１８のトッピング厚（Ｊゲージ）Ｊは、薄くすることが可能であっても、厚くする必要は無い。この結果、ベルト１８の質量の増大、タイヤ２の質量の増大が抑止されうる。なお、ベルト１８のＪゲージは、１×５構造のコードを有する従来のベルトのＪゲージに対して、８８％以上１００％以下とされるのが好ましい。隣接プライ間のコード４２同士の厚み方向の間隔であるＤゲージ（符号Ｄで示す）が確保されるので、プライ間の接着力（剥離抗力ともいう）が向上しうる。これにより、ベルト１８の端部近傍のセパレーションが効果的に抑制されうる。

従来と較べて、より大径のフィラメントを用いることにより、コード４２の曲げ剛性Ｆが増大しうる。これにより、ベルト１８の変形が抑制されうる。ベルト１８の端部近傍のセパレーションが効果的に抑制されうる。

以上のとおり、このタイヤ２は、質量の増加を伴うことなく、Ｄゲージを確保することが可能であり、且つ、コード４２の曲げ剛性が向上しうる。このタイヤ２は、ベルト１８の端部近傍のセパレーションの抑制に効果的な構造を有している。特に、ショルダー溝２４の下方に位置するベルト１８の部分のセパレーションの抑制に効果的な構造を有している。各フィラメント４６は非伸縮性材料からなる。典型的な非伸縮性材料はスチールである。

ベルト１８にとっては、セパレーションの抑止性能のみならず、耐衝撃性能等の他の性能も重要である。この耐衝撃性能の向上のためには、上記曲げ剛性の他、コード４２の１本当たりの引っ張り強力Ｅが所定範囲にあることが重要である。十分な耐衝撃性能及びセパレーションの抑止性能を得るために、このベルト１８では、コード１本当たりの引っ張り強力Ｅに対する曲げ剛性Ｆの比Ａ（＝Ｆ／Ｅ）が、
０．０９０ ≦ Ａ ≦ ０．１１２、 にされている。
そして、コード１本当たりの引っ張り強力Ｅは、
１５５０Ｎ ≦ Ｅ ≦ １７５０Ｎ、 にされている。

上記比Ａ（＝Ｆ／Ｅ）が０．０９０未満であると、コードの撓みが大きくなり、Ｄゲージが小さくなるおそれがある。一方、上記比Ａ（＝Ｆ／Ｅ）が０．１１２を超えると、曲げ剛性が大きくなりすぎ、タイヤの成形に困難が生じるおそれがある。かかる観点からすると、上記比Ａ（＝Ｆ／Ｅ）は、
０．０９８ ≦ Ａ ≦ ０．１０８、 であるのが好ましい。

コード１本当たりの引っ張り強力Ｅが１５５０Ｎ未満であると、ベルトの耐衝撃性能等の他の性能を確保することが困難になるおそれがある。一方、この引っ張り強力Ｅが１７５０Ｎを超えるコードを用いると、コードのコストが上昇し、タイヤの製造コストの上昇を招くおそれがある。

また、前述した引っ張り強力Ｅ及び比Ａ（＝Ｆ／Ｅ）の各範囲から特定されるコード１本当たりの曲げ剛性Ｆの範囲内であっても、より確実なセパレーション抑止効果を得るために、曲げ剛性Ｆは、
１５７ｇ／ｃｍ ≦ Ｆ ≦ １８４ｇ／ｃｍ、 であるのがさらに好ましい。

前述したコードの機械的特性を得るために、フィラメント用のスチールとして、高張力鋼を用いるのが好ましい。また、各コード４２の外径ｄｃは、従来の１×５構造のコードの外径に対して、８５％以上９９％以下とされるのが好ましい。この範囲内においても、コード４２の外径ｄｃは、
１．０２ｍｍ ≦ ｄｃ ≦ １．１０ｍｍ、 であるのがさらに好ましい。
このコード４２のフィラメント４６の外径ｄｆは、
０．４１０ｍｍ ≦ ｄｆ ≦ ０．４４５ｍｍ、 であるのが好ましい。
各プライにおけるコード４２の配置間隔は、従来の１×５構造のコードの配置間隔に対して、１０３％以上１１３％以下とされるのが好ましい。

以下、実施例によって本発明の効果が明らかにされるが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるべきではない。

［実施例１］
図２及び図３に示された基本構成を備えたベルトを有し、図１に示された基本構成を備えた実施例１のタイヤを得た。タイヤのサイズは、２９５／８０Ｒ２２．５とされた。表１には、このタイヤに備わった上記ベルトの諸元が示されている。すなわち、コードの撚り構成、コード１本当たりの引っ張り強力Ｅ、コード１本当たりの曲げ剛性Ｆ、引っ張り強力Ｅに対する曲げ剛性Ｆの比Ａ（＝Ｆ／Ｅ）、コード径ｄｃ、コードのフィラメント径ｄｆ、ベルトのトッピング厚（Ｊゲージ）、及び、隣接プライ同士のコード間のゴム厚（Ｄゲージ）が、表１に示されている。フィラメントの材質は、引っ張り強度が３３００ＭＰａレベルの高張力鋼である。

上記引っ張り強力は、ＪＩＳ−Ｇ３５１０に基づいて測定された。上記曲げ剛性は、ＴＡＢＥＲ社製のスティフネステスター（ＭＯＤＥＬ １５０−Ｄ）によって測定された。上記Ｊゲージは設計段階の数値である。上記Ｄゲージは、製造されたタイヤについての実測値である。表１には、各例のベルトのプライ間の剥離抗力が記載されている。この剥離抗力の測定方法は、後述の［剥離試験］において説明される。

［実施例２−４、及び、比較例１］
ベルトの諸元を表１のとおりに変更した他は実施例１と同様にして、実施例２から４及び比較例１のタイヤを得た。

［Ｊゲージ及びＤゲージ］
各例のＪゲージ及びＤゲージともに、表１に記載された仕様のコードが使用されたことによって可能となった寸法である。表１において、Ｄゲージはｍｍ単位で示され、Ｊゲージは比較例１を１００とした指数値で示されている。指数は値が小さいほどＪゲージが小さく、良好である。実施例１から３の各ベルトのＪゲージは、比較例１のベルトのＪゲージに較べて小さい。また、実施例１から３は、上記小さいＪゲージを有した上で、さらに、比較例１に較べて大きな（余裕のある）Ｄゲージを有している。実施例４は、比較例１と同一のＪゲージを有しているものの、比較例１に較べて大きな（余裕のある）Ｄゲージを有している。この結果、表１に記載のとおり、実施例１から４は、比較例１に較べて大きいプライ間剥離抗力を有している。

［剥離抗力］
供試タイヤは、サイズが８．２５ × ２２．５のリムに装着された。供試タイヤには、９００ｋＰａの内圧が充填され、３５．７９Ｎの荷重が負荷された。供試タイヤは、この状態で駆動ドラム式の台上試験機において、２００，０００ｋｍ走行させられた。この走行後の供試タイヤに対し、ベルト１８のプライ間の剥離抗力の測定（剥離試験）が行われた。剥離試験については以下に説明される。表１において、試験結果である剥離抗力は、比較例１を１００とした指数値で示されている。指数は値が大きいほど剥離抗力が大きく、良好である。

［剥離試験］
図５を参照しつつ、以下に、ベルト１８の第二プライ１８ｂと第三プライ１８ｃとの間の剥離抗力の測定要領が説明される。市場における実績及びドラム走行試験における実績では、第二プライと第三プライとの間で剥離している。前述のとおり、第二プライと第三プライのコードの傾斜方向が逆であるため、タイヤが変形した際に、両プライの間に大きな剪断力が働くことが原因の一つである。このため、剥離試験においても、第二プライ１８ｂと第三プライ１８ｃとの間の剥離抗力のみが測定され、第一プライ１８ａと第二プライ１８ｂとの間の剥離抗力は測定されない。

２００，０００ｋｍ走行後のタイヤ２について、上記剥離抗力が測定される。図５（ａ）に示されるように、同一条件下で２００，０００ｋｍ走行が実施された複数個のタイヤ２のうちの１個から、試験用サンプル５２が採取される。このサンプル５２から、図５（ｂ）に示されるテストピース５４が切り出される。テストピース５４は、ベルト１８の第一プライ１８ａと第二プライ１８ｂと第三プライ１８ｃとを含んでいる。

剥離抗力は、ＪＩＳ−Ｋ６２５６−１の規定に準じて測定された。この測定に際して、図５（ｂ）に示されるように、テストピース５４中の第三プライ１８ｃが第二プライ１８ｂから剥離される。剥離される第三プライ１８ｃの部分（剥離層という）１８ｓの幅Ｗは２５．０±０．５ｍｍであり、剥離される長さＬは少なくとも１００ｍｍである。剥離層１８ｓの剥離幅Ｗが変化しないように、予め、第三プライ１８ｃの剥離層１８ｓの両側端に、剥離方向に沿って切り込み５６を形成するのが好ましい。さらに、剥離層１８ｓの両側端の外側に近接した部位から、コード５８を一本ずつ抜き取っておくのも好ましい。剥離層１８ｓの前後の一方の端部６０が、図示しない試験機による掴み代として、予め剥離される。

テストピース５４が図示しない剥離試験機に固定される。掴み代の部分５０が、試験機の掴み具によって掴まれる。剥離層１８ｓが、掴み具によって引っ張られ、第二プライ１８ｂから剥離される。剥離速度は５０．０±２．５ｍｍ／分とされる。剥離力と剥離距離とが測定され、両者の関係を示すグラフが作成される。測定された剥離力は、２５ｍｍの幅Ｗに対する力である。一般的に、剥離の進行の過程で剥離力は変動する。この変動した測定値は、ＪＩＳ−Ｋ６２７４の規定に基づいて解析され、平均値が算出されてもよい。

表１から明らかなように、実施例のベルトは、比較例のベルトより厚いＤゲージを確保することが可能である。その上で、実施例のベルトは、比較例のベルトよりＪゲージを小さくすることが可能である。この評価結果から、本発明の優位性は明らかである。

以上説明されたタイヤは、種々の重荷重用の車輌に適用されうる。

２・・・タイヤ
４・・・トレッド
６・・・サイドウォール
８・・・チェーファー
１０・・・ビード
１２・・・カーカス
１４・・・インナーライナー
１６・・・フィラー
１８・・・ベルト
１８ａ・・・第一プライ
１８ｂ・・・第二プライ
１８ｃ・・・第三プライ
１８ｄ・・・第四プライ
２２・・・トレッド面
２４・・・溝
２６・・・ショルダー部
２８・・・ベース層
３０・・・キャップ層
３２・・・コア
３４・・・エイペックス
３６・・・カーカスプライ
３８、４０・・・端部
４２・・・コード
４４・・・トッピングゴム
４６・・・フィラメント

Claims (4)

1. トレッドと、一対のサイドウォールと、一対のビードと、カーカスと、ベルトとを備えており、
   このベルトは、タイヤ半径方向に積層された複数のプライを有しており、
   各プライが、並列された多数のコードとトッピングゴムとを備えており、
   このコードが、１×４の単撚り構造を有しており、
   コード１本当たりの、引っ張り強力Ｅに対する曲げ剛性Ｆの比Ａ＝Ｆ／Ｅが、
   ０．０９０ ≦ Ａ ≦ ０．１１２
   であり、コード１本当たりの引っ張り強力Ｅが、
   １５５０Ｎ ≦ Ｅ ≦ １７５０Ｎ
   である重荷重用空気入りタイヤ。
2. 上記比Ａ＝Ｆ／Ｅが、
   ０．０９８ ≦ Ａ ≦ ０．１０８
   である請求項１に記載の重荷重用空気入りタイヤ。
3. 上記コードのフィラメントの外径ｄｆが、
   ０．４１０ｍｍ ≦ ｄｆ ≦ ０．４４５ｍｍ
   である請求項１又は２に記載の重荷重用空気入りタイヤ。
4. 上記コードの外径ｄｃが、
   １．０２ｍｍ ≦ ｄｃ ≦ １．１０ｍｍ
   である請求項１から３のいずれかに記載の重荷重用空気入りタイヤ。

Images