JP3151038B2 - 空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

空気入りラジアルタイヤ

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JP3151038B2
JP3151038B2 JP06601992A JP6601992A JP3151038B2 JP 3151038 B2 JP3151038 B2 JP 3151038B2 JP 06601992 A JP06601992 A JP 06601992A JP 6601992 A JP6601992 A JP 6601992A JP 3151038 B2 JP3151038 B2 JP 3151038B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、空気入りラジアルタ
イヤ、とくにそのトレッド補強を司るベルトの改良によ
って、耐久性の向上を図った空気入りラジアルタイヤに
関するものである。
【0002】
【従来の技術】空気入りラジアルタイヤのベルトは、タ
イヤの赤道面に対して斜めの並行配列をなすコードやモ
ノフィラメントなどによる補強素子が通常等間隔に埋設
されたゴム引き層として一般に用いられる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】補強素子の並行配列が
等間隔とされて来た従来のベルトにあっては、ベルトの
幅端にて各補強素子の端末に面するゴムがタイヤの接地
変形の度毎につつかれるため、はじめに微細なクラック
を生じ、やがて補強素子の隣接相互間にまたがって成長
し、その後ベルトの積層相互間にもつながって急拡大
し、いわゆるベルトセパレーションに至る亀裂進展速度
は格段に速く、これが空気入りラジアルタイヤの耐久性
を決定づける。
【0004】ここに上記したクラックの成長を抑えるこ
とが重要で、そのためには補強素子の隣接相互間の間隔
の広い方がもちろん有利である反面、タイヤの軽量化の
強い要請に加えて必要とされるコードの簡素化のため、
補強素子の線径を細くすることがのぞまれるのでその結
果、同等のタイヤ強度を保持するために、当然乍ら補強
素子の打ち込みを多くする外はなく、補強素子の間隔は
却って狭くなりクラックの成長抑制とは相容れないとこ
ろである。
【0005】そこでベルトの幅端にてゴム中に補強素子
の末端に面して発生する微細なクラックの、その後の成
長進展に由来する、タイヤ耐久性の劣化に対して有効適
切な解決を与えることが、この種の補強部材に課される
問題であり、この課題に対して有利に適合し得るように
改良したベルトをそなえる空気入りラジアルタイヤを与
えることが、この発明の目的である。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的は次に要約する
構成により的確に成就される。タイヤの赤道面に対し斜
めの並行配列をなす補強素子のゴム引き層としてタイヤ
のトレッド補強に供したベルトを少なくとも2層はそな
えている空気入りラジアルタイヤであって、ゴム引き層
内を占める個々に独立した上記補強素子を数本以内の束
毎に区分して、その束とこれに隣接する補強素子との分
散間隔を広げた補強素子の並置配列に成り、さらにベル
トのいずれか隣接する2層のうち、ベルト幅の狭いベル
トの端縁でのタイヤ回転軸と直交する断面において、
記隣接する2層の一方のベルトにおける上記束のベルト
周方向に沿う径の中心を通ってタイヤ径方向に同他方の
ベルトまで延ばした中心線と、他方のベルトの上記中心
線の近傍に位置する上記束のベルト周方向に沿う径の
心との間の最短距離を、ベルト周方向に変化させたこと
を特徴とする、空気入りラジアルタイヤ。
【0007】ここに束が同一本数の補強素子よりなるこ
と、束が異なる本数の補強素子よりなること、束内にて
隣り合う少なくとも一部の補強素子が、互いに接触する
配列になること、そして束内にて隣り合う補強素子の離
間すき間が束の分散間隔よりも狭い配列になることの各
場合が含まれる。
【0008】ここでベルトによるタイヤ補強に必要とさ
れる補強素子の総本数の如何によって束の区分上の剰余
を生じることがあり得るので、束の区分からはみ出した
補強素子については、タイヤの全周にわたってほぼ均整
になるような分散配置とするを可とする。
【0009】この発明ではベルトに供する補強素子のゴ
ム引き層を用意するためとくに櫛歯形ロールを改良した
カレンダがけロールによってベルトトリートをまずつく
る。この櫛歯形ロールはこれによって補強素子を数本
毎、例えば2本宛の束の区分毎の並置配列をもってカレ
ンダがけロールによりゴムシートと合体するように役立
てる。
【0010】櫛歯形ロールは、補強素子の上記並置配列
のための複数の周溝を有し、この周溝は区分束の隣接相
互間をへだてるためのカラー状櫛歯によって区画し、周
溝は、互いに拘束なく接触する個々に独立した2本の補
強素子の区分束と対応した溝幅を有する。
【0011】このようにしてつくられるベルトトリート
は、これをベルト補強に用いるとき、補強素子のタイヤ
の赤道面に対する必要な傾斜に応じてトリート幅を斜め
裁ちし、ついでトリートの幅端の耳同士を再接合したゴ
ムストリップとし、ライナーとともに原反コイルに巻き
とって、タイヤの造成工程に供される。
【0012】さて図1に構造を図解した空気入りラジア
ルタイヤ1は、4層のベルト2を配置した例で、ベルト
2a〜2dのうち、いずれか隣接する2層のベルトが、この
発明に従う構造になることが肝要である。すなわち、
示例では、隣接する2層のベルト2bおよび2cについて、
ベルト幅の狭いベルト2bの端縁でのタイヤ回転軸Lと直
交する断面II−IIを図2に示すように、ベルト2bおよび
2cは、まず補強素子3の数本毎の区分束4として、在来
のベルトでの補強素子が等間隔に配列されていたのに比
しより広い離間間隔に配列してある。さらにこの断面II
−IIにおいて、ベルト2bの束4のタイヤ周方向長さの中
心を通ってタイヤ回転軸Lと直交し、かつ回転軸Lを通
る向きにベルト2cまで延ばした中心線CLと、ベルト2cの
上記中心線CLの近傍に位置する束4のタイヤ周方向長さ
の中心Cとタイヤ周方向の距離δを、タイヤ周方向に変
化させる配置とする。なお図示のベルト2bおよび2cは、
δ1 <δ0 >δ1 >δ2 >δ3 >δ4 >δ5 <δ4 <δ
3 <δ2 <δ1 <δ0 <δ1 <δ2 の関係の下に配置し
た例である。また、束中心間の間隔は、ベルト端部から
タイヤ回転軸Lまでの距離と比べて、はるかに小さいの
で、図2においては隣り合う束中心線CLを互いに平行な
直線で表現した。
【0013】
【作用】空気入りラジアルタイヤのベルトの幅端におけ
るゴム破壊の過程はすでに述べたように補強素子の端末
によってこれに面するゴム中に、タイヤの変形の反覆の
度毎にくり返される、つつきが微細なクラックを生じさ
せ、これが補強素子の表面に沿って進む初期段階はとも
かくとして、従来の技術に従い等間隔で補強素子が並行
配列された場合にいち早く補強素子の隣接相互間にまた
がって成長し始めるや忽ちにして、ベルトの積層相互間
につながって急拡大しベルトセパレーションに進展する
不利があったのに対し、この発明にあっては、束と束又
は束に属しない補強素子が混在するときその補強素子と
束との分散間隔が等間隔配列の場合に比しはるかに広が
るため、この分散間隔を隔てて隣接する補強素子間で初
期段階次降におけるクラックの成長が分散間隔に応じて
遅れることとなるので、その後にベルトセパレーション
に急進展するようなベルトの積層相互間への亀裂拡大は
有効に抑制される。
【0014】ここでゴム引き層間の補強素子の総本数の
うちごく一部の補強素子のみを束として、タイヤの全周
に渡ってほぼ均整になる様な分散配置としても、束とこ
れに隣接する補強素子との間隔が従来の技術に従い等間
隔配列とした場合の補強素子の間隔に比べて広がること
から、ベルトセパレーションに急進展するベルトの積層
相互間への亀裂の拡大は抑制される。しかしながらその
効果は著しいものとは言えない場合もあるから、束の区
分に関しては全周の少なくとも半数以上の補強素子を対
象とする。こうすることで効果も著しいものとなる。
【0015】ここに束内の補強素子本数を数本以内とす
るのは、この本数が多い程分散間隔は広くできて有利な
反面、束内の補強素子端末の未接着部分が連なって大き
くなって、束内に起る亀裂進展の不利を伴うことから、
せいぜい数本の束にすることが必要である。
【0016】さらに上記した束間の分散間隔を広くした
ベルトを2層以上配置する場合に、とくに問題となるの
が、隣接ベルト間における束の相対位置である。ベルト
層間セパレーションは、荷重負荷転動時に発生するベル
ト層間剪断歪みがベルトの端縁で最大となること、およ
びこのベルト端の補強素子端末はめっきが施されていな
いためにゴムとは未接着で、走行初期には既に補強素子
端末からの剥離が進んでいることから、ベルトの端縁か
ら発生する。そしてベルト層間剪断歪みの発生は、隣接
ベルト間でのタイヤ周方向における相対変位に起因して
起こるため、隣接ベルト間のゴムゲージが小さいとベル
ト層間剪断歪みは大きくなり、ゴムゲージが大きいと歪
みは小さくなる。
【0017】ここで図1に示した断面II−IIと同様の断
面において、図3に示すように、隣接ベルト間の束の相
対位置が一致している場合を考えると、隣接ベルト間の
ゴムゲージは隣接ベルト間の束間で小さくなり、従って
ベルト層間剪断歪みはこの束間で最大となる。そのため
ベルト端の補強素子端末で生じた剥離は、隣接ベルト間
の束間に進展し、亀裂は同一ベルト内の補強素子間で進
展せずに、ベルトに沿ってクラウンセンター側へ進展し
てベルト層間セパレーションに到るわけである。
【0018】次に図4に示すように、隣接ベルト間の束
の相対位置をずらすと、ベルト層間剪断歪みは平均化さ
れるため、上記のベルト層間セパレーションの発生を抑
制することができる。しかし今度は、束の端縁に生じた
亀裂が隣接するベルトの束の端縁へ進展し、亀裂がタイ
ヤの周方向につながる不利が新たに生じることになり、
結果としてタイヤ寿命は低下してしまう。
【0019】図3および4に示したベルト構造での問題
は、補強素子端末または束の端縁に生じた亀裂が、ベル
トに沿って、またはタイヤの周方向に連続して進展して
しまうことにある。そこでこの発明では、先に図2で示
したように、距離δをタイヤ周方向に変化させる配置と
することによって、ベルトに沿う亀裂およびタイヤの周
方向に延びる亀裂が連続して進展しない構造、例えばタ
イヤの周上の一区域ではベルトに沿う亀裂は進展する
が、その他の区域ではこの亀裂は進展し難い構造を実現
した。
【0020】なおこの発明に従うベルト構造は、タイヤ
の成型工程において、ベルトのいずれか2層の隣接ベル
トの一方を貼り付ける際に、タイヤ周方向に張力を加え
未加硫のベルトトリートを伸ばしながら貼り付けて、当
該ベルトの束間隔をこれと隣接する他方のベルトよりも
拡げることで実現できる。すなわちこのようにベルトの
成形を行うことで、タイヤの周上の一区域では図3に
した配置となるが、この区域から離れるにしたがって束
と束との相対位置は徐々にずれていって図4に示した
置となり、さらにこの配置区域から離れるにしたがって
束と束との相対位置は徐々にずれて、再び図3の配置と
なるベルト構造が得られるのである。
【0021】
【実施例】
例1 図5に断面を示したサイズ185/70 R14の乗用車用空気入
りラジアルタイヤ1のトレッド補強用ベルト2として、
補強素子を束毎に区分して、その束の分散間隔を広げた
補強素子の並置配列において、隣接ベルト2aおよび2b間
の束4の相対位置を種々に変化させたベルト構造を、図
6〜8にて、図1に示した断面II−IIと同様の断面で図
解した。
【0022】トレッド補強用ベルト2は、ゴム引き層中
における3本の補強素子からなる束の配列が何れも間隔
sで分散され、一方隣接ベルト2aおよび2b間の束4の相
対位置は、図6が一致させた事例、図7が束4の長さで
等しくずらした事例、そして図8が徐々にずらした事例
である。
【0023】上記したところに従い種々の補強素子を用
いて試作した次の表1に示す各供試タイヤ1を内圧1.9
kgf/cm2 、荷重455 kgの条件下で時速80km/h で走行さ
せ、ベルト層に亀裂が発生し走行不能になったときの走
行距離を測定し、束相対位置のずれが無い場合のタイヤ
が走行不能になるまでの走行距離を、供試タイヤの走行
距離で除した値を、表1に併せて掲げた。また、表1に
おいてmは束の分散間隔が小さいベルト層において、束
の相対位置ずれが無くなるまでの束の数であり、δはベ
ルト層2aでの隣接する束の間隔から、ベルト層2bのそれ
を引いた値である。
【0024】なお、ベルト2はこの例で2枚積層にな
り、各層の補強素子はタイヤ赤道面に対して24°で互い
に交錯しており、トレッド側の層の方が、カーカス側の
層よりやや巾が狭くなっている。
【0025】
【表1】
【0026】上記したベルト幅端近くに生じた亀裂は、
トレッド側の層にのみ発生しており、従ってその測定結
果もトレッド側の層のみについてである。
【0027】例2 図1に示したサイズ10.00R20のトラック・バス用空気入
りラジアルタイヤのトレッド補強用ベルト2として図6
〜8に示した構造を適用した、供試タイヤを内圧7.00kg
f/cm2 、荷重2600kgの条件の下でドラム試験機にかけ、
速度60km/hで走行させ、ベルト層に亀裂が発生し走行不
能になったときの走行距離を測定し、束相対位置のずれ
が無い場合のタイヤが走行不能になるまでの走行距離
を、供試タイヤの走行距離で除した値を、表2に併せて
掲げた。また、表2においてmは、束の分散間隔が小さ
いベルト層において、束の相対位置のずれが無くなるま
での束の数であり、δはベルト2bでの隣接する束の間隔
からベルト2cでのそれを引いた値である。
【0028】なお、ベルト2はこの例で4枚積層にな
り、各層の補強素子はトレッド側から各々左18°、左18
°、右18°、右50°とタイヤ赤道面に対し傾斜してい
る。また図6〜8に示すベルトは、図1におけるベルト
2bおよび2c、すなわちトレッド側から2枚目および3枚
目のベルトに適用した。
【0029】
【表2】
【0030】上記したベルト幅端近くに生じた亀裂はト
レッド側から2枚めの層にのみ発生しており、従ってそ
の測定結果もその層のみについてである。
【0031】
【発明の効果】この発明により、空気入りラジアルタイ
ヤのトレッド補強の弱点とされて来たベルトの幅端での
セパレーションの原因であるベルトの補強素子に用いた
補強素子の末端付近におけるクラックの成長進展を有効
に阻むことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】トラック・バス用の供試タイヤの断面図であ
る。
【図2】補強素子配列の模式図である。
【図3】補強素子配列の模式図である。
【図4】補強素子配列の模式図である。
【図5】乗用車用の供試タイヤの断面図である。
【図6】補強素子配列の模式図である。
【図7】補強素子配列の模式図である。
【図8】補強素子配列の模式図である。
【符号の説明】
1 タイヤ 2 トレッド補強用ベルト 2a トレッド補強用ベルト 2b トレッド補強用ベルト 2c トレッド補強用ベルト 2d トレッド補強用ベルト 3 補強素子 4 束

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 タイヤの赤道面に対し斜めの並行配列を
    なす補強素子のゴム引き層としてタイヤのトレッド補強
    に供したベルトを少なくとも2層はそなえている空気入
    りラジアルタイヤであって、ゴム引き層内を占める個々
    に独立した上記補強素子を数本以内の束毎に区分して、
    その束とこれに隣接する補強素子との分散間隔を広げた
    補強素子の並置配列に成り、さらにベルトのいずれか隣
    接する2層のうち、ベルト幅の狭いベルトの端縁でのタ
    イヤ回転軸と直交する断面において、上記隣接する2層
    一方のベルトにおける上記束のベルト周方向に沿う径
    の中心を通ってタイヤ径方向に同他方のベルトまで延ば
    した中心線と、他方のベルトの上記中心線の近傍に位置
    する上記束のベルト周方向に沿う径の中心との間の最短
    距離を、ベルト周方向に変化させたことを特徴とする、
    空気入りラジアルタイヤ。
  2. 【請求項2】 束が同一本数の補強素子よりなる請求項
    1に記載した空気入りラジアルタイヤ。
  3. 【請求項3】 束が異なる本数の補強素子よりなる請求
    項1に記載した空気入りラジアルタイヤ。
  4. 【請求項4】 束内にて隣り合う少なくとも一部の補強
    素子が、互いに接触する配列になる請求項1、2又は3
    に記載した空気入りラジアルタイヤ。
  5. 【請求項5】 束内にて隣り合う補強素子の離間すき間
    が束の分散間隔よりも狭い配列になる請求項4に記載し
    た空気入りラジアルタイヤ。
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