JP2023087147A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】ショルダー部の偏摩耗や故障の発生を抑制できる空気入りタイヤを提供する。【解決手段】一対のビード部の間に設けられたカーカスと、そのカーカスのタイヤ径方向外側に積層されたベルト層と、前記ベルト層の端部と前記カーカスとの間に介在したクッションゴムと、を備える。クッションゴムは、前記ベルト層の最外端よりもタイヤ軸方向外側の位置からタイヤ軸方向内側に且つタイヤ径方向内側に向かって延びる界面と、前記界面のタイヤ軸方向内側に位置する内側ゴムと、前記界面のタイヤ軸方向外側に位置する外側ゴムと、を含む。１００％伸長時モジュラスは、トレッドの外表面を形成するキャップゴム、前記内側ゴム、前記外側ゴムの順に高い。【選択図】図２

Description

本開示は、ベルト層の端部とカーカスとの間にクッションゴムが介在した空気入りタイヤに関する。

特許文献１には、ベルト層の端部とカーカスとの間にクッションゴムを介在させた空気入りタイヤが記載されている。このタイヤでは、クッションゴムのタイヤ軸方向外側に、そのクッションゴムよりも高い硬度を有する補強ゴムを配設し、それによってトレッドのショルダー部の故障の防止を図っている。しかし、トレッドゴムの物性によっては、タイヤ転動時にショルダー部に作用した力が十分に分散されないため、ショルダー部がセンター部に優先して早期に摩耗する偏摩耗を生じたり、ベルト層の端部に歪みが集中することによるセパレーションなどの故障を生じたりする恐れがある。

特開２００４－０２６１１１号公報

本開示は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ショルダー部の偏摩耗や故障の発生を抑制できる空気入りタイヤを提供することにある。

本開示の空気入りタイヤは、
一対のビード部と、
一対の前記ビード部の各々からタイヤ径方向外側に延びる一対のサイドウォールと、
一対の前記サイドウォールの各々のタイヤ径方向外側端に連なるトレッドと、
一対の前記ビード部の間に設けられたカーカスと、
前記カーカスのタイヤ径方向外側に積層されたベルト層と、
前記ベルト層の端部と前記カーカスとの間に介在したクッションゴムと、を備え、
前記クッションゴムは、前記ベルト層の最外端よりもタイヤ軸方向外側の位置からタイヤ軸方向内側に且つタイヤ径方向内側に向かって延びる界面と、前記界面のタイヤ軸方向内側に位置する内側ゴムと、前記界面のタイヤ軸方向外側に位置する外側ゴムと、を含み、
１００％伸長時モジュラスが、前記トレッドの外表面を形成するキャップゴム、前記内側ゴム、前記外側ゴムの順に高い。

本開示の空気入りタイヤの一例を概略的に示すタイヤ子午面に沿った半断面図 図１の要部拡大図

本開示の空気入りタイヤの実施形態について図面を参照しながら説明する。

図１，２に示す空気入りタイヤＴは、一対のビード部１と、一対のビード部１の各々からタイヤ径方向外側に延びる一対のサイドウォール２と、一対のサイドウォール２の各々のタイヤ径方向外側端に連なるトレッド３と、一対のビード部１の間に設けられたカーカス４と、カーカス４のタイヤ径方向外側に積層されたベルト層５と、ベルト層５の端部とカーカス４との間に介在したクッションゴム６とを備える。

ここで、タイヤ径方向は、タイヤＴの直径に沿った方向であり、図面の上下方向に相当する。図１，２において上側がタイヤ径方向外側となり、下側がタイヤ径方向内側となる。タイヤ軸方向は、タイヤＴの回転軸と平行な方向であり、図面の左右方向に相当する。タイヤ赤道面ＴＣに近付く側（図１，２では左側）がタイヤ軸方向内側となり、タイヤ赤道面ＴＣから離れる側（図１，２では右側）がタイヤ軸方向外側となる。タイヤ周方向は、タイヤＴの回転軸周りの方向である。

ビード部１には、環状のビードコア１ａが埋設されている。ビードコア１ａは、鋼線などの収束体をゴムで被覆して形成されている。ビードコア１ａのタイヤ径方向外側には、ビードフィラー１ｂが配置されている。ビードフィラー１ｂは、ビードコア１ａからタイヤ径方向外側に延びた断面三角形状のゴムにより形成されている。ビードコア１ａ及びビードフィラー１ｂのタイヤ軸方向外側には、ビード部１の外表面を形成するリムストリップゴム１１が設けられている。

カーカス４は、一対のビード部１の間に跨ってトロイド状に延在している。カーカス４は、ビードコア１ａ及びビードフィラー１ｂを挟み込むようにしてタイヤ軸方向の内側から外側に巻き上げられている（即ち、ターンアップされている）。換言すると、カーカス４は、トレッド３からサイドウォール２を経てビード部１に至る本体部に、ビードコア１ａ及びビードフィラー１ｂのタイヤ軸方向外側に配置された巻き上げ部を一連に設けてある。カーカス４のタイヤ軸方向外側には、サイドウォール２の外表面を形成するサイドウォールゴム１２が設けられている。

カーカス４は、カーカスコードをゴム被覆して形成されたカーカスプライにより構成されている。カーカスコードの材料には、スチールなどの金属や、ポリエステル、レーヨン、ナイロン、アラミドなどの有機繊維が好ましく用いられる。カーカスコードは、タイヤ周方向に対して略直交する方向（例えば、タイヤ周方向に対して７５～９０度の角度となる方向）に引き揃えられている。本実施形態では、カーカス４を構成するカーカスプライが一枚である例を示すが、二枚以上であっても構わない。タイヤ内面には、カーカス４に沿ってインナーライナー１４が配設されている。

ベルト層５は、ベルトコードをゴム被覆して形成された複数枚のベルトプライにより構成されている。ベルトコードの材料には、スチールが好ましく用いられる。本実施形態では、ベルト層５が四枚のベルトプライ５１～５４で構成されている例を示す。このうちワーキングベルトとして機能するベルトプライ５２，５３は、ベルトコードがタイヤ周方向に対して２０～３０度の傾斜角度で引き揃えられ、該ベルトコードがプライ間で互いに逆向きに交差するように配置されている。尚、ベルト層５を構成するベルトプライの枚数は、これに限られない。

ベルト層５のタイヤ径方向外側には、トレッドゴム１３が設けられている。トレッドゴム１３には、周方向溝１５を含む溝部が設けられ、要求されるタイヤ性能や使用条件に応じたトレッドパターンが形成されている。トレッドゴム１３は、トレッド３の外表面を形成するキャップゴム１３ａと、そのキャップゴム１３ａのタイヤ径方向内側に積層されたベースゴム１３ｂとを有する。本実施形態では、サイドウォールゴム１２のタイヤ径方向外側の端部がトレッドゴム１３の側方部に載せられるＳＷＯＴ（sidewall on tread）構造が採用されている。

クッションゴム６は、いわゆるバットレスに配設されている。バットレスは、サイドウォール２のタイヤ径方向の外側部分に相当し、平坦な舗装路での通常走行時には接地しない部位である。クッションゴム６は、ベルト層５の端部とカーカス４とで挟まれつつ、ベルト層５よりもタイヤ軸方向外側にはみ出し、ベルト層５の端部（更に言えば、後述する最外端５Ｅを含むベルトプライ５２の端）にタイヤ径方向内側から接している。クッションゴム６は、タイヤ赤道面ＴＣを挟んで一対で設けられている。即ち、図１において図示しない側のバットレスにも同様のクッションゴム６が配設されている。

クッションゴム６は、三日月状（または台形状）の断面形状を有し、タイヤ周方向に沿って環状に形成されている。クッションゴム６のタイヤ軸方向内側端６ａは、カーカス４からベルト層５が離れ始める箇所に相当する。クッションゴム６のタイヤ軸方向外側端６ｂは、カーカス４からサイドウォールゴム１２が離れ始める箇所に相当する。クッションゴム６の厚みは、内側端６ａからタイヤ軸方向外側に向かって漸増するとともに、外側端６ｂからタイヤ軸方向内側に向かって漸増している。このクッションゴム６の厚みは、カーカス４の外周面の法線方向に沿って測定される。

図２に拡大して示すように、クッションゴム６は、界面６ｃと、その界面６ｃのタイヤ軸方向内側に位置する内側ゴム６１と、その界面６ｃのタイヤ軸方向外側に位置する外側ゴム６２とを含む。界面６ｃは、ベルト層５の最外端５Ｅよりもタイヤ軸方向外側の位置Ｐ１からタイヤ軸方向内側に且つタイヤ径方向内側に向かって延びている。ベルト層５の最外端５Ｅは、ベルトプライ５１～５４のうち最も幅広なベルトプライ５２のタイヤ軸方向外側端である。界面６ｃは、クッションゴム６の外周面における位置Ｐ１から内周面における位置Ｐ２まで延びてクッションゴム６を分割している。本実施形態では、クッションゴム６が内側ゴム６１と外側ゴムと６２との二層で構成されている。

このタイヤＴでは、１００％伸長時モジュラス（以下、単に「モジュラス」と呼ぶことがある）が、キャップゴム１３ａ、内側ゴム６１、外側ゴム６２の順に高い。即ち、キャップゴム１３ａのモジュラスは内側ゴム６１のモジュラスよりも大きく、内側ゴム６１のモジュラスは外側ゴム６２のモジュラスよりも大きい。モジュラス（Ｍ１００）は、ＪＩＳＫ６２５１に準拠した２５℃での引張試験（３号ダンベルを使用）により１００％伸長時の引張応力として求められる。

上記のモジュラスの関係を満たすことにより、タイヤ転動時にショルダー部に作用した力を適切に分散して接地圧の均一化を促し、ショルダー部の偏摩耗の発生を抑制できる。それでいて、クッションゴム６の界面６ｃが、最外端５Ｅよりもタイヤ軸方向外側の位置Ｐ１からタイヤ軸方向内側に且つタイヤ径方向内側に向かって延びることにより、ベルト層５の端部に作用する歪みを緩和し、セパレーションなどの故障の発生を抑制できる。これに対し、界面６ｃの位置Ｐ１が、ベルト層５の端部か、それよりもタイヤ軸方向内側にある場合は、界面６ｃ（及びベルト層５の端部）に歪みが集中することによる故障の発生が懸念される。

ショルダー部の歪みエネルギー密度を低く抑える観点から、キャップゴム１３ａと外側ゴム６２とのモジュラス差を十分に確保することが好ましい。具体的には、キャップゴム１３ａのモジュラスと、外側ゴム６２のモジュラスとの差が１．５ＭＰａ以上であることが好ましく、２．０ＭＰａ以上であることがより好ましい。キャップゴム１３ａと内側ゴム６１とのモジュラス差は、例えば１．０ＭＰａ以上である。内側ゴム６１と外側ゴム６２とのモジュラス差は、例えば０．８ＭＰａ以上である。キャップゴム１３ａのモジュラスは、例えば２．７～３．７ＭＰａである。内側ゴム６１のモジュラスは、例えば２．５～３．３ＭＰａである。外側ゴム６２のモジュラスは、例えば１．２～２．２ＭＰａである。

内側ゴム６１のモジュラスを適度に大きく確保する観点から、内側ゴム６１のモジュラスは、ベースゴム１３ｂのモジュラスよりも大きいことが好ましい。内側ゴム６１とベースゴム１３ｂとのモジュラス差は、例えば１．０ＭＰａ以上である。また、外側ゴム６２のモジュラスを適度に小さく確保する観点から、外側ゴム６２のモジュラスは、サイドウォールゴム１２のモジュラスよりも小さいことが好ましい。サイドウォールゴム１２と外側ゴム６２とのモジュラス差は、例えば０．４ＭＰａ以上である。更に、ベースゴム１３ｂのモジュラスは、サイドウォールゴム１２のモジュラスよりも大きいことが好ましい。本実施形態では、モジュラスが、キャップゴム１３ａ、内側ゴム６１、ベースゴム１３ｂ、サイドウォールゴム１２、外側ゴム６２の順に高い例を示す。

本実施形態では、ベルト層５の端部にパッドゴム７が設けられている。パッドゴム７は、ベルトプライ５１～５４のうち最も幅広なベルトプライ５２と、そのタイヤ径方向外側に積層されたベルトプライ５３との間に介在している。パッドゴム７は、クッションゴム６に接しておらず、クッションゴム６とは別個の部材として設けられている。パッドゴム７は、三日月状（または台形状）の断面形状を有し、タイヤ周方向に沿って環状に形成されている。パッドゴム７のモジュラスは、キャップゴム１３ａのモジュラスよりも大きい。かかるパッドゴム７を設けることにより、ベルト層５の端部に作用する歪みを軽減する効果が得られる。

界面６ｃは、タイヤ径方向に対して８０±５度の角度θ１で傾斜して延びていることが好ましい。この角度θ１が７５度以上であることにより、ショルダー部に作用するタイヤ径方向の力に対する界面６ｃでの接着強度を確保しやすい。また、角度θ１が８５度以下であることにより、内側ゴム６１のボリュームを適度に確保するうえで都合がよい。界面６ｃは、位置Ｐ１を通るクッションゴム６の外周面の法線Ｌ１に対してタイヤ軸方向内側に傾斜していることが好ましい。

ベルト層５の最外端５Ｅと、クッションゴム６の外周面における界面６ｃの位置Ｐ１とを結ぶ仮想直線Ｌ２を考えたとき、界面６ｃは、その仮想直線Ｌ２に対して３０±１０度の角度θ２で傾斜して延びていることが好ましく、３０±５度の角度θ２で傾斜して延びていることがより好ましい。この角度θ２が２０度以上であることにより、タイヤ径方向に沿ってショルダー部に作用する力に対する界面６ｃでの接着強度を確保しやすい。また、角度θ２が４０度以下であることにより、内側ゴム６１のボリュームを適度に確保するうえで都合がよい。

クッションゴム６の外周面における界面６ｃの位置Ｐ１は、クッションゴム６の外周面（クッションゴム６とベースゴム１３ｂとの界面）に沿ってベルト層５の最外端５Ｅからタイヤ軸方向外側に３～１０ｍｍ離れていることが好ましい。これらが３ｍｍ以上で離れていることにより、ベルト層５の端部や界面６ｃに歪みが集中することによる故障の発生を抑えるうえで都合がよい。また、これらが１０ｍｍ以下で離れていることにより、外側ゴム６２のボリュームを適度に確保するうえで都合がよい。

クッションゴム６の外周面における界面６ｃの位置Ｐ１は、トレッド端ＴＥを通ってタイヤ径方向に延びる直線Ｌ３上に、または、その直線Ｌ３よりもタイヤ軸方向外側に配置されていることが好ましい。かかる構成によれば、界面６ｃの位置Ｐ１がベルト層５の端部から適度に離して配置されるので、ベルト層５の端部や界面６ｃに歪みが集中することによる故障の発生を抑えるうえで都合がよい。

本実施形態では、タイヤ子午面に沿った断面において界面６ｃが直線状に延びる例を示したが、これに限られず、界面６ｃが緩やかに湾曲していても構わない。その場合、上述した界面６ｃの傾斜角度などは、クッションゴム６の外周面における位置Ｐ１と内周面における位置Ｐ２とを結ぶ直線に基づいて求められる。また、そのような湾曲した界面６ｃは、タイヤ子午面に沿った断面において、タイヤ径方向外側に向かって凸となる円弧状に延びることが好ましい。

本明細書で延べた形状や寸法などは、特に断らない限り、タイヤを正規リムに装着して正規内圧を充填した無負荷の正規状態に基づくものである。正規リムとは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、当該規格がタイヤ毎に定めるリムであり、例えばＪＡＴＭＡにおける「標準リム」、ＴＲＡまたはＥＴＲＴＯにおける「Measuring Rim」である。正規内圧とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている空気圧であり、ＪＡＴＭＡにおける「最高空気圧」、ＴＲＡにおける表「TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES」に記載の最大値、またはＥＴＲＴＯにおける「INFLATION PRESSURE」である。

以上のように、本実施形態の空気入りタイヤＴは、一対のビード部１と、一対のビード部１の各々からタイヤ径方向外側に延びる一対のサイドウォール２と、一対のサイドウォール２の各々のタイヤ径方向外側端に連なるトレッド３と、一対のビード部１の間に設けられたカーカス４と、カーカス４のタイヤ径方向外側に積層されたベルト層５と、ベルト層５の端部とカーカス４との間に介在したクッションゴム６と、を備える。クッションゴム６は、ベルト層５の最外端５Ｅよりもタイヤ軸方向外側の位置Ｐ１からタイヤ軸方向内側に且つタイヤ径方向内側に向かって延びる界面６ｃと、界面６ｃのタイヤ軸方向内側に位置する内側ゴム６１と、界面６ｃのタイヤ軸方向外側に位置する外側ゴム６２とを含む。１００％伸長時モジュラスは、トレッド３の外表面を形成するキャップゴム１３ａ、内側ゴム６１、外側ゴム６２の順に高い。かかる構成によれば、トレッド３のショルダー部に作用した力を適切に分散して接地圧の均一化を促し、ショルダー部の偏摩耗の発生を抑制できる。また、ベルト層５の端部に作用する歪みを緩和し、ショルダー部におけるセパレーションなどの故障の発生を抑制できる。

キャップゴム１３ａの１００％伸長時モジュラスと、外側ゴム６２の１００％伸長時モジュラスとの差が１．５ＭＰａ以上であることが好ましい。これにより、クッションゴム６による歪み緩和作用を高めて、ショルダー部の歪みエネルギー密度を低く抑え、改善効果を向上することができる。

内側ゴム６１のモジュラスを適度に大きく確保する観点から、内側ゴム６１の１００％伸長時モジュラスは、キャップゴム１３ａのタイヤ径方向内側に積層されたベースゴム１３ｂの１００％伸長時モジュラスよりも大きいことが好ましい。

外側ゴム６２のモジュラスを適度に小さく確保する観点から、外側ゴム６２の１００％伸長時モジュラスは、サイドウォール２の外表面を形成するサイドウォールゴム１２の１００％伸長時モジュラスよりも小さいことが好ましい。

界面６ｃは、タイヤ径方向に対して８０±５度の角度θ１で傾斜して延びていることが好ましい。かかる構成によれば、ショルダー部に作用するタイヤ径方向の力に対する界面６ｃでの接着強度を確保しやすく、それでいて内側ゴム６１のボリュームを適度に確保するうえで都合がよい。

ベルト層５の最外端５Ｅと、クッションゴム６の外周面における界面６ｃの位置Ｐ１とを結ぶ仮想直線Ｌ２を考えたとき、界面６ｃは、仮想直線Ｌ２に対して３０±１０度の角度θ２で傾斜して延びていることが好ましい。かかる構成によれば、ショルダー部に作用するタイヤ径方向の力に対する界面６ｃでの接着強度を確保しやすく、それでいて内側ゴム６１のボリュームを適度に確保するうえで都合がよい。

空気入りタイヤＴは、上記の如き作用を奏してショルダー部の偏摩耗や故障の発生を抑制できることから、トラックやバス、産業車両、建設車両などの車両重量が重い車両に使用される重荷重用空気入りタイヤとして特に有用である。但し、これに限られず、本開示の空気入りタイヤは、乗用車やライトトラックなどに用いられる各種タイヤとして採用することができる。

本開示の空気入りタイヤは、上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能である。

１ ビード部
２ サイドウォール
３ トレッド
４ カーカス
５ ベルト層
５Ｅ 最外端
６ クッションゴム
６ｃ 界面
１２ サイドウォールゴム
１３ａ キャップゴム
１３ｂ ベースゴム
６１ 内側ゴム
６２ 外側ゴム
Ｌ２ 仮想直線

Claims (6)

1. 一対のビード部と、
   一対の前記ビード部の各々からタイヤ径方向外側に延びる一対のサイドウォールと、
   一対の前記サイドウォールの各々のタイヤ径方向外側端に連なるトレッドと、
   一対の前記ビード部の間に設けられたカーカスと、
   前記カーカスのタイヤ径方向外側に積層されたベルト層と、
   前記ベルト層の端部と前記カーカスとの間に介在したクッションゴムと、を備え、
   前記クッションゴムは、前記ベルト層の最外端よりもタイヤ軸方向外側の位置からタイヤ軸方向内側に且つタイヤ径方向内側に向かって延びる界面と、前記界面のタイヤ軸方向内側に位置する内側ゴムと、前記界面のタイヤ軸方向外側に位置する外側ゴムと、を含み、
   １００％伸長時モジュラスが、前記トレッドの外表面を形成するキャップゴム、前記内側ゴム、前記外側ゴムの順に高い空気入りタイヤ。
2. 前記キャップゴムの１００％伸長時モジュラスと、前記外側ゴムの１００％伸長時モジュラスとの差が１．５ＭＰａ以上である、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記内側ゴムの１００％伸長時モジュラスは、前記キャップゴムのタイヤ径方向内側に積層されたベースゴムの１００％伸長時モジュラスよりも大きい、請求項１または２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記外側ゴムの１００％伸長時モジュラスは、前記サイドウォールの外表面を形成するサイドウォールゴムの１００％伸長時モジュラスよりも小さい、請求項１～３いずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
5. 前記界面は、タイヤ径方向に対して８０±５度の角度で傾斜して延びている、請求項１～４いずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
6. 前記ベルト層の最外端と、前記クッションゴムの外周面における前記界面の位置とを結ぶ仮想直線を考えたとき、前記界面は、前記仮想直線に対して３０±１０度の角度で傾斜して延びている、請求項１～５いずれか１項に記載の空気入りタイヤ。

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