JP2023071136A - 重荷重用空気入りタイヤ - Google Patents
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Abstract
Description
タイヤが走行するとベルトの端の部分に歪みが生じる。歪みを起因とする損傷を防ぐために、クッション層について様々な検討が行われている(例えば、下記の特許文献1)。
正規リムにタイヤを組んだ状態で測定できない、タイヤの子午線断面における各部の寸法及び角度は、回転軸を含む平面に沿ってタイヤを切断することにより得られる、タイヤの断面において、左右のビード間の距離を、正規リムに組んだタイヤにおけるビード間の距離に一致させて、測定される。
初期歪み=10%
動歪み=2%
周波数=10Hz
変形モード=引張
この測定では、試験片はタイヤからサンプリングされる。タイヤから試験片をサンプリングできない場合には、測定対象の要素の形成に用いられるゴム組成物を170℃の温度で12分間加圧及び加熱して得られる、シート状の架橋ゴム(以下、ゴムシートとも称される。)から試験片がサンプリングされる。
タイヤ2においてトレッド面22の端PEが、外観上、識別不能な場合には、正規状態のタイヤ2に正規荷重を負荷して、キャンバー角を0゜としタイヤ2を平面に接触させて得られる接地面の軸方向外側端に対応するトレッド面22上の位置が、トレッド面22の端PEとして定められる。
4枚のベルトプライ42は、第一ベルトプライ42A、第二ベルトプライ42B、第三ベルトプライ42C及び第四ベルトプライ42Dである。
4枚のベルトプライ42のうち径方向において内側に位置するベルトプライ42が第一ベルトプライ42Aである。第二ベルトプライ42Bは第一ベルトプライ42Aの径方向外側に位置する。第三ベルトプライ42Cは第二ベルトプライ42Bの径方向外側に位置する。第四ベルトプライ42Dは第三ベルトプライ42Cの径方向外側に位置する。第四ベルトプライ42Dが、4枚のベルトプライ42のうち径方向において外側に位置するベルトプライ42である。
第一ベルトプライ42Aの軸方向幅W1と第三ベルトプライ42Cの軸方向幅W3とは同じである。第一ベルトプライ42Aの軸方向幅W1が第三ベルトプライ42Cの軸方向幅W3よりも広くてもよく、第一ベルトプライ42Aの軸方向幅W1が第三ベルトプライ42Cの軸方向幅W3よりも狭くてもよい。
一対のエッジバンド46は、赤道面を挟んで軸方向に離間して配置される。このタイヤ2では、一対のエッジバンド46の間にベルト38の一部をなす第四ベルトプライ42Dが位置する。
このタイヤ2のベルトコード48はスチールコードである。各ベルトプライ42におけるベルトコード48の密度は、15エンズ/5cm以上30エンズ/5cm以下である。
第一ベルトプライ42Aに含まれるベルトコード48の傾斜の向き(以下、第一ベルトコード48Aの傾斜方向)は、第二ベルトプライ42Bに含まれるベルトコード48の傾斜の向き(以下、第二ベルトコード48Bの傾斜方向)と同じである。第一ベルトコード48Aの傾斜方向が第二ベルトコード48Bの傾斜方向と逆であってもよい。
第三ベルトプライ42Cに含まれるベルトコード48の傾斜の向き(以下、第三ベルトコード48Cの傾斜方向)は、第二ベルトコード48Bの傾斜方向と逆である。このタイヤ2では、第二ベルトコード48Bの傾斜方向と第三ベルトコード48Cの傾斜方向とが互いに逆向きになるようにベルト38は構成される。
第四ベルトプライ42Dに含まれるベルトコード48の傾斜の向き(以下、第四ベルトコード48Dの傾斜方向)は、第三ベルトコード48Cの傾斜方向と同じである。第四ベルトコード48Dの傾斜方向が第三ベルトコード48Cの傾斜方向と逆であってもよい。
トレッド部の動きが効果的に拘束され、安定した形状の接地面が得られる観点から、第一ベルトコード48Aの傾斜角度θ1は40°以上がより好ましく、60°以下がより好ましい。第二ベルトコード48Bの傾斜角度θ2は15°以上がより好ましく、30°以下がより好ましい。第二ベルトコード48Bの傾斜角度θ2は20°以下がさらに好ましい。第三ベルトコード48Cの傾斜角度θ3は15°以上がより好ましく、30°以下がより好ましい。第三ベルトコード48Cの傾斜角度θ3は20°以下がさらに好ましい。第四ベルトコード48Dの傾斜角度θ4は、15°以上がより好ましく、50°以下がより好ましい。第四ベルトコード48Dの傾斜角度θ4は25°以下がさらに好ましい。
緩衝層20は架橋ゴムからなる。緩衝層20の複素弾性率E*は3.0MPa以上6.0MPa以下である。
シート部60は赤道面からそれぞれのハンプ部62に向かってのびる。
図3において符号Paはシート部60の外面と赤道面との交点である。両矢印aで示される長さは、赤道面におけるシート部60の厚さである。厚さaは、交点Paを通るタイヤ2の内面法線(すなわち、赤道面)に沿って計測される。シート部60は一様な厚さaを有する。緩衝層20のうち、厚さaを維持する部分がシート部60である。
図3において、符号Pbはハンプ部62の外面上の特定の位置を表す。実線NLbは、位置Pbを通る、タイヤ2の内面法線である。両矢印bで示される長さは、位置Pbにおけるハンプ部62の厚さである。厚さbは、タイヤ2の内面法線NLbに沿って計測される。
ハンプ部62の厚さは、シート部60との境界から最大厚さ位置Pbに向かって漸増し、最大厚さ位置Pbから緩衝層20の端20eに向かって漸減する。タイヤ2の子午線断面において、ハンプ部62は三角形状の断面形状を有する。
このタイヤ2では、緩衝層20のシート部60が、トレッド部に作用する負荷の軽減に貢献する。このタイヤ2では、従来の低偏平タイヤに比べてトレッド部に作用する負荷が軽減され、この負荷を起因とする損傷や偏摩耗の発生が抑制される。シート部60は、トレッド部の耐久性や耐偏摩耗性の向上に貢献する。
従来のタイヤでは、ベルトの歪みを緩和するために、ベルトの端とカーカスとの間に一対のクッション層が設けられる。一対のクッション層は軸方向に離間して配置される。生タイヤの成形時においては、それぞれのクッション層がそれぞれの位置に独立してセットされる。赤道面に対するクッション層の位置にずれが生じることが懸念される。
ハンプ部62の厚さbが2.0mm以上に設定されることにより、ハンプ部62がベルト38の端38eの部分に生じる歪みの緩和に効果的に貢献できる。このタイヤ2は、トレッド部の耐久性の向上を図ることができる。このハンプ部62は、適正な輪郭を有するトレッド面22の構成にも貢献する。この観点から、ハンプ部62の厚さbは2.5mm以上がより好ましく、3.0mm以上がさらに好ましい。
ハンプ部62の厚さbが6.0mm以下に設定されることにより、コンパクトなハンプ部62が構成される。コンパクトなハンプ部62は適正なケースラインの構成に貢献する。このタイヤ2は、接地形状の安定化を図ることができる。この観点から、ハンプ部62の厚さbは5.5mm以下がより好ましく、5.0mm以下がさらに好ましい。
シート部60の厚さaが0.7mm以上に設定されることにより、シート部60がトレッド部に作用する負荷の軽減に効果的に貢献できる。このタイヤ2は、トレッド部の耐久性の向上を図ることができる。この観点から、シート部60の厚さaは0.8mm以上がより好ましく、0.9mm以上がさらに好ましい。
シート部60の厚さaが1.3mm以下に設定されることにより、シート部60によるケースラインへの影響が抑制される。適正なケースラインが構成されるので、このタイヤ2は接地形状の安定化を図ることができる。この観点から、シート部60の厚さaは1.2mm以下がより好ましく、1.1mm以下がさらに好ましい。
比(b/a)が2.5以上に設定されることにより、ハンプ部62がベルト38の端38eの部分に生じる歪みの緩和に貢献し、シート部60が接地形状の安定化に貢献する。このタイヤ2は、トレッド部の耐久性及び耐偏摩耗性の向上を図ることができる。この観点から、この比(b/a)は3.0以上がより好ましい。
比(b/a)が7.5以下に設定されることにより、ハンプ部62が接地形状の安定化に貢献し、シート部60がトレッド部に作用する負荷の軽減に貢献する。この場合においても、このタイヤ2は、トレッド部の耐久性及び耐偏摩耗性の向上を図ることができる。この観点から、この比(b/a)は6.0以下がより好ましい。
緩衝層20はカーカスプライ36と第一ベルトプライ42Aとの間に位置する。図4に示されるように、カーカスコード64と第一ベルトコード48Aとの間には、カーカスプライ36のトッピングゴム66、緩衝層20及び第一ベルトプライ42Aのトッピングゴム50が位置する。カーカスコード64と第一ベルトコード48Aとの間にはゴム成分が位置し、ゴム成分はトッピングゴム66、緩衝層20及びトッピングゴム50を含む。
このタイヤ2では、カーカスコード64と第一ベルトコード48Aとの間の距離は、緩衝層20の厚さを調整することでコントロールされる。このタイヤ2では、緩衝層20のうち、第一の境界CSと第二の境界CSとの間の部分は、一様な厚さaを有するシート部60である。第一の境界CSと第二の境界CSとの間において、カーカスコード64と第一ベルトコード48Aとの間の距離は、一定である。
見かけ厚さTAが1.7mm以上に設定されることにより、カーカス12と補強層20との間のゴム成分が歪の緩和に効果的に貢献できる。このゴム成分を起因とする損傷の発生が防止される。この観点から、見かけ厚さTAは1.9mm以上であるのがより好ましい。
見かけ厚さTAが2.3mm以下に設定されることにより、カーカス12と補強層20との間のゴム成分が質量増加の抑制に貢献できる。この観点から、見かけ厚さTAは2.1mm以下であるのがより好ましい。
見かけ最大厚さTBが2.5mm以上に設定されることにより、補強層18の端38eの部分に生じる歪をハンプ部62が効果的に貢献できる。このタイヤ2では、良好なトレッド耐久性が得られる。この観点から、見かけ最大厚さTBは3.0mm以上であることがより好ましく、3.5mm以上であることがさらに好ましい。
見かけ最大厚さTBが6.5mm以下に設定されることにより、ケースラインが適正な形状で構成される。このタイヤ2では、狙いの接地形状に近い接地形状が得られる。このタイヤ2では、良好な耐偏摩耗性が得られる。この観点から、見かけ最大厚さTBは6.0mm以下であることがより好ましく、5.5mm以下であることがさらに好ましい。
比(TB/TA)が1.1以上に設定されることにより、ハンプ部62がベルト38の端38eの部分に生じる歪みの緩和に貢献し、シート部60が接地形状の安定化に貢献する。このタイヤ2は、トレッド部の耐久性及び耐偏摩耗性の向上を図ることができる。この観点から、この比(TB/TA)は1.3以上がより好ましく、1.9以上がさらに好ましく、2.0以上が特に好ましい。
比(TB/TA)が3.8以下に設定されることにより、ハンプ部62が接地形状の安定化に貢献し、シート部60がトレッド部に作用する負荷の軽減に貢献する。この場合においても、このタイヤ2は、トレッド部の耐久性及び耐偏摩耗性の向上を図ることができる。この観点から、この比(TB/TA)は3.3以下がより好ましい。
このタイヤ2では、ベルトコード48の傾斜角度が小さいベルトプライ42が緩衝層20に積層された場合に比べて、トレッド部に作用する負荷が段階的に軽減される。緩衝層20に特異な歪が生じることが防止されるので、緩衝層20が負荷軽減機能を安定に発揮できる。この緩衝層20は、トレッド部に作用する負荷の軽減に効果的に貢献できる。この観点から、緩衝層20に積層される第一ベルトプライ42Aに含まれる第一ベルトコード48Aの傾斜角度θ1がこの第一ベルトプライ42Aに積層される第二ベルトプライ42Bに含まれる第二ベルトコード48Bの傾斜角度θ2よりも大きいのが好ましい。
第三ベルトコード48Cは、スチールからなる複数の素線68(スチールフィラメントとも称される。)を撚り合わせて構成される。第三ベルトコード48Cは撚り線である。
図6に示された第三ベルトコード48Cは、4本の素線68cを撚り合わせた1×4構造の単撚りコードである。このタイヤ2では、第三ベルトコード48Cとして、例えば3×3構造の複撚りコードが用いられてもよく、3+6構造の層撚りコードが用いられてもよい。このタイヤ2では、第一ベルトコード48A及び第二ベルトコード48Bには、第三ベルトコード48Cと同じコードが用いられる。
このタイヤ2では、トレッド4に最も近い位置に配置される第四ベルトプライ42Dに錆が発生すると、第三ベルトプライ42Cに錆が発生するリスクが高まる。第三ベルトプライ42Cに錆が発生すると、第二ベルトプライ42Bに錆が発生するリスクが高まる。
ベルト38が拘束力を維持する上で重要な第三ベルトプライ42C及び第二ベルトプライ42Bに錆が発生すると、剥離を起因とする損傷(以下、セパレーション)が発生する恐れがある。
このタイヤ2では、第四ベルトコード48Dの外径D4は0.6mm以上0.8mm以下であることが好ましい。
第四ベルトコード48Dの外径D4が0.6mm以上に設定されることにより、必要な剛性を有する第四ベルトプライ42Dが構成される。この第四ベルトプライ42Dを含むベルト38はトレッド部の耐久性の向上に貢献する。この観点から、外径D4は0.65mm以上がより好ましい。
第四ベルトコード48Dの外径D4が0.8mm以下に設定されることにより、第四ベルトコード48Dが第三ベルトコード48Cと適正な間隔をあけて配置される。このタイヤ2では、錆発生に関し、第四ベルトプライ42Dが第三ベルトプライ42Cの防壁として効果的に機能する。この第四ベルトコード48Dはタイヤ2の軽量化に貢献する。この観点から、外径D4は0.75mm以下がより好ましい。
このタイヤ2では、第四ベルトコード48Dは第三ベルトコード48Cよりも細い。具体的には、第四ベルトコード48Dの外径D4の、第三ベルトコード48Cの外径D3に対する比(D4/D3)は0.40以上0.60以下であることが好ましい。
比(D4/D3)が0.40以上に設定されることにより、必要な剛性を有する第四ベルトプライ42Dが構成される。この第四ベルトプライ42Dを含むベルト38はトレッド部の耐久性の向上に貢献する。この観点から、比(D4/D3)は0.43以上がより好ましく、0.45以上がさらに好ましい。
比(D4/D3)が0.60以下に設定されることにより、第四ベルトコード48Dが第三ベルトコード48Cと適正な間隔をあけて配置される。このタイヤ2では、錆発生に関し、第四ベルトプライ42Dが第三ベルトプライ42Cの防壁として効果的に機能する。この第四ベルトプライはタイヤ2の軽量化に貢献する。この観点から、比(D4/D3)は0.57以下がより好ましく、0.55以下がさらに好ましい。
図3に示されたベルト38においては、第四ベルトプライ42Dの端42Deがショルダー周方向溝28sの軸方向外側に位置する。このタイヤ2では、トレッド4に刻まれる全ての周方向溝28の径方向内側に第四ベルトプライ42Dが位置する。これにより、トレッド4に刻まれる周方向溝28のいずれかに石が噛み込み、この周方向溝28の底に亀裂が生じても、この第四ベルトプライ42Dが、錆発生に関し、第三ベルトプライ42Cの防壁として効果的に機能する。このタイヤ2では、セパレーションの発生が防止される。この第四ベルトプライ42Dはトレッド部の耐久性の向上に貢献する。この観点から、このタイヤ2では、第四ベルトコード48Dが単一の素線68dからなるスチールコードである場合、第四ベルトプライ42Dの両端42Deが赤道面を挟んで相対するように第四ベルトプライ42Dは配置され、この第四ベルトプライ42Dの端42Deがショルダー周方向溝28sの軸方向外側に位置するのがより好ましい。
エッジバンド46がフルバンド44の端44eを拘束するので、フルバンド44に含まれるバンドコード52Fの張力変動が抑制される。張力変動によるバンドコード52Fの破断の発生が防止されるので、このフルバンド44は形状変化の抑制機能を安定に発揮できる。
このタイヤ2では、接地形状の安定化が図れる。この観点から、このタイヤ2は、両端44eが赤道面を挟んで相対するように配置されたフルバンド44を備え、このフルバンド44の端44eの径方向外側にエッジバンド46が位置するのが好ましい。
第二ベルトプライ42B及び第三ベルトプライ42Cは、フルバンド44に作用する力を抑制する。特に、第二ベルトプライ42Bに含まれるベルトコード48と第三ベルトプライ42Cに含まれるベルトコード48とは互いに交差する関係にあるので、フルバンド44に作用する力が効果的に抑制される。フルバンド44に含まれるバンドコード52の張力変動が抑制されるので、この張力変動によるバンドコード52の破断の発生が防止される。このタイヤ2のフルバンド44は、形状変化の抑制機能を安定に発揮できる。この観点から、このタイヤ2では、フルバンド44は、径方向において第二ベルトプライ42Bと第三ベルトプライ42Cとの間に位置するのが好ましい。
前述したように、このタイヤ2は低偏平なタイヤである。このタイヤ2が幅広のトレッド面22を有する場合、このタイヤ2のショルダー周方向溝28sは、高偏平なタイヤのそれに比べて、軸方向において外側に位置する。この場合、ショルダー周方向溝28s付近における形状変化が大きくなることが懸念される。
図1-3に示された基本構成を備え、下記の表1に示された仕様を備えた重荷重用空気入りタイヤ(タイヤサイズ=315/45R22.5)を得た。
第四ベルトコードには、図7に示された構成のスチールコードを用いた。第四ベルトコードの外径D4は0.7mmであり、切断荷重は1300Nであった。
第一ベルトコード、第二ベルトコード及び第三ベルトコードには、図6に示された構成のスチールコードを用いた。
第四ベルトコードの外径D4の第三ベルトコードの外径D3に対する比(D4/D3)は0.50であった。
シート部を設けず、独立した一対のハンプ部によってこの緩衝層を構成するとともに、それぞれのハンプ部の見かけ最大厚さTBを下記の表1に示される通りとし、第三ベルトコードと同じスチールコードで第四ベルトコードを構成した他は実施例1と同様にして、比較例1のタイヤを得た。比較例1は従来タイヤである。
見かけ最大厚さTBを変えて比(TB/TA)を下記の表1及び2に示される通りとした他は実施例1と同様にして、実施例2、6及び8、並びに比較例2のタイヤを得た。
見かけ厚さTAを変えて比(TB/TA)を下記の表1及び2に示される通りとした他は実施例1と同様にして、実施例3-5及び7のタイヤを得た。
試作タイヤをリム(サイズ=22.5×9.75)に組み込み、このタイヤに空気を充填して内圧を900kPaに調整した。ドラム走行試験機(ドラム径=1707mm)において、このタイヤを、80km/hから2時間ごとに10km/hずつ段階的に速度を上げながら走行させた。損傷(トレッド・ルース・クラッキング(TLC))が発生するまでの時間を計測した。縦荷重は35.89kNに設定された。その結果が、下記の表1及び表2の耐久性の欄に指数で表されている。数値が大きいほどトレッド部の耐久性に優れることを表す。
試作タイヤをリム(サイズ=22.5×9.75)に組み込み,タイヤに空気を充填し内圧を正規内圧に調整した。このタイヤを試験車両(トラックターヘッド)のドライブ軸に装着した。荷物を積載したトレーラーをこの試験車両に牽引させて、一般道路でこの試験車両を走行させた。質量換算でタイヤの摩耗率が30%に達した時点で、試作タイヤのショルダー陸部の摩耗量とミドル陸部の摩耗量との差を算出した。その結果が、下記の表1及び表2の耐偏摩耗性の欄に指数で示されている。数値が大きいほど摩耗量の差は小さく、耐偏摩耗性に優れることを表す。すなわち、数値が大きいほど接地形状の変化が小さく接地形状の安定化が図られていることを表す。
各評価において得た指数の合計を算出した。その結果が、下記の表1及び表2の総合評価の欄に表されている。数値が大きいほど各特性がバランスよく整えられていて好ましいことを表す。
4・・・トレッド
6・・・サイドウォール
8・・・ビード
12・・・カーカス
20・・・緩衝層
28、28s、28m・・・周方向溝
36・・・カーカスプライ
38・・・ベルト
38e・・・ベルト38の端
40・・・バンド
42、42A、42B、42C、42D・・・ベルトプライ
44・・・フルバンド
46・・・エッジバンド
48、48A、48B、48C、48D・・・ベルトコード
60・・・シート部
62・・・ハンプ部
68、68c、68d・・・素線
Claims (8)
- 65%以下の偏平比の呼びを有し、
少なくとも3本の周方向溝が刻まれたトレッドと、前記トレッドの端に連なり、前記トレッドの径方向内側に位置する一対のサイドウォールと、前記サイドウォールの径方向内側に位置する一対のビードと、前記トレッド及び前記一対のサイドウォールの内側に位置し一方のビードと他方のビードとの間を架け渡すカーカスと、前記トレッドの径方向内側に位置し並列した多数のベルトコードを含むベルトと、径方向において前記カーカスと前記ベルトとの間に位置し架橋ゴムからなる緩衝層とを備え、
前記緩衝層が、シート部と、前記シート部の軸方向外側に位置し前記シート部よりも厚い一対のハンプ部とを備え、
前記一対のハンプ部がそれぞれ、前記ベルトの端において最大厚さを有し、
前記ベルトが、第一ベルトプライと、前記第一ベルトプライの径方向外側に位置する第二ベルトプライと、前記第二ベルトプライの径方向外側に位置する第三ベルトプライと、前記第三ベルトプライの径方向外側に位置する第四ベルトプライと、を備え、
前記シート部が前記カーカスに積層され、前記第一ベルトプライが前記シート部に積層される、
重荷重用空気入りタイヤ。 - 前記ハンプ部の見かけ最大厚さが2.5mm以上6.5mm以下である、
請求項1に記載の重荷重用空気入りタイヤ。 - 前記シート部の見かけ厚さが1.7mm以上2.3mm以下である、
請求項1又は2に記載の重荷重用空気入りタイヤ。 - 前記ハンプ部の見かけ最大厚さの、前記シート部の見かけ厚さに対する比が1.1以上3.8以下である、
請求項1から3のいずれか一項に記載の重荷重用空気入りタイヤ。 - 前記第四ベルトプライに含まれるベルトコードが単一の素線からなるスチールコードである、
請求項1から4のいずれか一項に記載の重荷重用空気入りタイヤ。 - 前記第四ベルトプライに含まれるベルトコードの外径が0.6mm以上0.8mm以下である、
請求項1から5のいずれか一項に記載の重荷重用空気入りタイヤ。 - 前記第四ベルトプライに含まれるベルトコードの切断荷重が1000N以上1600N以下である、
請求項5又は6に記載の重荷重用空気入りタイヤ。 - 前記第四ベルトプライに含まれるベルトコードが、前記第三ベルトプライに含まれるベルトコードよりも細く、
前記第四ベルトプライに含まれるベルトコードの外径の、前記第三ベルトプライに含まれるベルトコードの外径に対する比が0.40以上0.60以下である、
請求項1から7のいずれか一項に記載の重荷重用空気入りタイヤ。
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