JP3540391B2 - 重荷重用ラジアルタイヤ - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
この発明は、重車両のうちとりわけ中型〜小型建設車両の使途に適合する重荷重用ラジアルタイヤに関し、特に、優れたベルト耐久性を保持した上で、一層の軽量化を実現した重荷重用ラジアルタイヤに関する。
【0002】
【従来の技術】
上記建設車両に主として用いられる中型〜小型サイズで、適用リム径の呼びが20〜25(インチ)の重荷重用ラジアルタイヤにおけるベルト構造は、重荷重負荷の下での大入力により生じるベルト端部歪をできるだけ分散させるため、またベルトに十分な剛性を付与させることにより大きなコーナリングフォース(CF)又はコーナリングパワ(CP)の特性を確保するため、4層以上のスチールコード層の積層体とするのが主流を占めている。
【0003】
そこで中型〜小型サイズのラジアルプライタイヤにおけるベルトを4層以上で構成する理由を以下に述べる。
図5(a)、(b)にタイヤトレッド部の右半断面のうちベルトのスチールコード層のみを実線で簡略図解して、図5(a)に4層構成のベルト4′を、図5(b)には3層構成のベルト4″をそれぞれ示す。図中各コード層の右端に示す符号Rはタイヤ赤道面Eに対しスチールコードが右上がりの配列、Lは左上がりの配列になり、各符号に添えた数値22°はコードのタイヤ赤道面Eに対する傾斜角度である(以下同じ)。
【0004】
図から明らかなようにいずれのベルト構成も互いに隣接するスチールコード層のコードはタイヤ赤道面Eを挟んで交差し、よって各層間のコード交差箇所(図中×印にて示す)は4層構成で3箇所、3層構成で2箇所となり、さらにコードの上記傾斜角度は20〜25°の範囲内で選択され、図に示す角度22°は広く採用される傾斜角度であり、またこの角度は各層でほぼ同一とするのが一般である。
【0005】
上述したスチールコード層構成のうち4層構成のベルト4′とすることで、まず十分なベルト剛性が確保でき、これによりタイヤの径成長(インフレート時及び走行中における成長)の抑制と、さらには前述したCF、CPの望ましい特性値の実現とが可能となり、次に重荷重負荷によりベルト端部に生じる大歪の分散が可能となり、これらによりベルトに必要とされる耐久性保持を図ることができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところが例えば軽量化を図るため、ベルト構成を4層のうち単に1層(図示例では下から数えて第四層の(4B))を取除いて図5(b)に示す3層のスチールコード層のベルト4″とすると、上記効果が大幅に低減する結果、インフレート時径成長量及び走行の進行に伴う径成長量が共に増大し、CF、CP特性も劣化するためベルト端部に対する入力歪が増加し、加えて各層間のコード交差箇所(×印箇所)が2/3と減少するのでやはりベルト端部が負担する歪度合いが高まり、これらが相まってベルト耐久性が大幅に劣化する。このことがベルト3層化によるタイヤ軽量化を阻む主要な理由となっていた。
【0007】
従って4層乃至それ以上のスチールコード層構成のベルトを備えたタイヤと同等以上のベルト耐久性を発揮し得る3層のスチールコード層ベルトを実現して、これにより実用性に優れた軽量な重荷重用ラジアルタイヤを提供するのがこの発明の目的である。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためこの発明の重荷重用ラジアルタイヤは、一対のビード部及び一対のサイドウォール部と、トレッド部とからなり、これら各部を補強するラジアル配列のスチールコードプライからなるカーカスと、該カーカスの外周にてトレッド部を強化する3層のスチールコード層からなるベルトとを備える重荷重用ラジアルタイヤにおいて、
上記ベルトの隣接コード層それぞれのコードがタイヤ赤道面を挟んで互いに交差する配列になり、
ベルトの各コード層をカーカス寄りからタイヤ半径外方に向って順次第一〜第三コード層とするとき、
第一〜第三コード層におけるコードのタイヤ赤道面に対する傾斜角度がそれぞれ、第一コード層は25〜50°の範囲内、第二及び第三コード層は10〜20°の範囲内であり、
トレッド部踏面の幅TWに対する各コード層の幅がそれぞれ、第一コード層は(0.8〜0.98)×TW、第二及び第三コード層は(0.5〜0.75)×TWであり、
ベルト各層のコード配列方向に直交する向きの単位幅当りの強力Tを第一コード層はT1B、第二コード層でT2B、第三コード層ではT3Bにてあらわすとき、T3B=T2B、かつT1B=(0.8〜1.0)×T2Bの関係を満たすことを特徴とする。
【0009】
この発明を実施するに際し、トレッド部踏面の両端縁近傍にジグザグ状周方向主溝を有するとき、第二及び第三コード層端部のステップ量をベルトの幅方向で0〜15mmの範囲内として、このステップ部分を、タイヤ赤道面に最も近い上記主溝縁を通る円周線と該面から最も離れた主溝縁を通る円周線とで囲まれる領域内に位置させることが望ましい。
【0010】
この発明を図1(a)に基づき以下詳細に説明する。
図1(a)は重荷重用ラジアルタイヤの回転軸心を含む平面による左半断面のうち要部を示し、図において、1は一対のサイドウォール部(片側のみ示す)、2はトレッド部、3はカーカス、4はベルトであり、ここにカーカス3は一対のビード部(図示省略)内に埋設したビードコア相互間にわたり一対のビード部、一対のサイドウォール部1及びトレッド部2を補強し、ベルト4はカーカス3の外周にてトレッド部2を強化するのは慣例に従い、ベルト4は3層のスチールコード層(以降コード層と略記する)1B、2B、3Bからなる。
【0011】
ベルト4の各隣接コード層それぞれのコードはタイヤ赤道面Eを挟んで互いに交差する配列になることが必要である。すなわちベルト4の各コード層1B、2B、3Bをカーカス3寄りからタイヤ半径外方に向って順次第一コード層(1B)、第二コード層(2B)、第三コード層(3B)と呼ぶものとしたとき、コード層1B、2Bのコードは交差配列になり、コード層2B、3Bのコードも交差配列になることを要するということである。
【0012】
また第一〜第三コード層1B、2B、3Bにおけるコードのタイヤ赤道面Eに対する傾斜角度については、第一コード層1Bが25〜50°の範囲内にあること、そして第二コード層2B及び第三コード層3Bが共に10〜20°の範囲内にあることを要する。
【0013】
さらに図1(a)に示す第一コード層1Bの幅W1B、第二コード層2Bの幅W2B及び第三コード層3Bの幅W3Bと、トレッド部2の踏面2tの幅TWとがそれぞれ、
W1B=(0.8〜0.98)×TW、
W2B=(0.5〜0.75)×TW、
W3B=(0.5〜0.75)×TWの関係を満たすものとする。
【0014】
またこの発明を実施するにあたり、ベルト各層1B、2B、3Bのコード配列方向に直交する向きにとった単位幅当りの強力Tを、第一コード層1Bの強力をT1B、第二コード層2Bの強力をT2B、第三コード層3Bの強力をT3Bであらわしたとき、T3B=T2B、かつT1B=(0.8〜1.0)×T2Bの強力関係をもたせることを要する。
【0015】
さらにトレッド部2の踏面2tの両端縁近傍に、踏面2の一部展開図として図1(b)に示すように、そして図1(a)では点線で示すように、タイヤ赤道面Eに傾向的に沿って延びるジグザグ状周方向主溝Gを設けたタイヤに対し上述したベルト4を適用する場合、図1(a)に示す第二コード層2B及び第三コード層3Bの両端部のステップ量S23B を0〜15mmの範囲内に収めること、そして、図1(b)にて斜線を施してより明確にした主溝縁のうち、距離L1 ′で示すタイヤ赤道面Eに最も近い主溝縁を通る円周線l1 と、距離L2 ′で示す最も離れた主溝縁を通る円周線l2 とで区画される領域A内に上記ステップ量S23B を形成する部分を位置させることが望ましい。なお距離L1 ′、L2 ′は図1(a)の距離L1 、L2 に相当する展開長さであり、同様に図1(b)に示す距離TW′は踏面幅TWの展開長さである。
【0016】
【作用】
ベルト4の各隣接コード層それぞれのコードがタイヤ赤道面Eを挟んで互いに交差する配列になる積層構成をとることにより、まずベルト4が高剛性を示す下地づくりができる。
【0017】
次に、第二コード層2B及び第三コード層3Bにつき、それらの各コードのタイヤ赤道面Eに対する傾斜角度を共に10〜20°の急傾斜コード配列層とすることで、ベルト4の周方向剛性を高めることができ、その結果タイヤのインフレート時及び走行時における径成長を有効に抑制することができる。
【0018】
次に、上記周方向剛性の向上に加え、第一コード層1Bをそのコード傾斜角度が25〜50°である緩傾斜コード配列層とすること、かつ第一コード層1B幅W1Bを(0.8〜0.98)×TWとする広幅層とすることにより、ベルト4の幅方向剛性の向上も併せて達成することができ、その結果周方向及び幅方向の両方向剛性の同時向上によりはじめて実現し得る高度なCF、CP特性が確保可能となる。
【0019】
次に、ベルトにおけるコードの急傾斜配列になる積層コード層端部には大歪の作用が不可避であるところ、この積層コード層に該当する第二及び第三コード層2B、3Bは、第二コード層2B幅W2B及び第三コード層3B幅W3Bそれぞれを共に(0.5〜0.75)×TWとする狭幅化により歪の値は大幅に緩和することができ、さらにこれらコード層3B、2Bの両端部におけるステップ量S23B を0〜15mmの範囲内に収めて端部位置をほぼ揃えるようにすれば、これが一層の歪緩和に寄与する。
【0020】
トレッド部2の踏面2tの両端縁近傍にジグザグ状周方向主溝Gを設けるタイヤの場合で、第二及び第三コード層2B、3Bそれぞれの端部に多少の歪負担増加のうれいがあるとき、荷重負荷走行に伴い不可避的に発生する熱の放熱に有利であり、従って他領域のトレッド部位に比しより一層低温を示す、先に述べた領域A内に第二及び第三コード層2B、3B端部を位置させることは、歪負担増加の不利を十分に補って余りある効果をもたらし、その結果ベルト耐久性の一段の向上に貢献する。
【0021】
試みに第一コード層1Bを最外側に配置替えし、コード層2Bをカーカス3に最も近い配置とし、これらの層間にコード層3Bを挟むベルト4aを備えるタイヤの耐久性を評価したところ、カーカス3のプライコードの傾斜角度が約90°であるため、カーカス3とコード層2Bとの間で早期にセパレーションが発生し、また領域Aの効果が大幅に減少することを確かめることができた。
【0022】
【実施例】
建設車両用ラジアルプライタイヤで、サイズが14.00R25であり、実施例1は主溝Gの配置位置を除いて図1(a)に従う他、図2に展開図として示すパターンを備え、コ−ド層2B、3Bはその端縁が領域Aよりタイヤ赤道面E寄りの内側に位置する構成になる。実施例2は図1(a)、(b)に従いそのパターンは展開図として示す図3に従うタイヤとし、コ−ド層2B、3Bの端縁は領域A内に位置する。踏面2t幅TWは両者共に300mmである。
【0023】
実施例1、2共に、カーカス3は1プライのラジアル配列スチールコードのゴム引き布からなり、またベルト4のコード層1B、2B、3Bに用いたスチールコード構造は(3+9+15)×0.25であり、コード層2B、3Bの端部が形成するステップ量S23B は10mmとした。図4(a)及び図4(b)に実施例1及び実施例2の各ベルト4の線図的右半断面を示し、各図の右端の括弧内にスチールコードの傾斜方向及び傾斜角度を示した。
【0024】
実施例タイヤの他に従来例及び比較例の各タイヤを準備し、従来例タイヤのベルト4′は図5(a)に示す4層のコード層とし、比較例タイヤのベルト4″は図5(b)に示す3層のコード層とし、実施例1、2と併せ従来例及び比較例のベルトの各コード層幅(mm)と、コード層のコード打込数(N/25mm、Nは本数)及び先に述べた層強力T(kgf/cm)とを表1の上欄に示す。なお従来例及び比較例の各タイヤはベルトを除く他は全て実施例1に合せた。
【0025】
実施例1、2のタイヤと従来例及び比較例の各タイヤとを供試タイヤとして、下記する試験項目につきドラムによるベルト耐久性試験を実施した。
(1)直進発熱耐久性試験;速度40km/hのステップロード条件。すなわち最大荷重の80%荷重負荷でスタートし、以降6時間経過毎に最大荷重の10%に相当する荷重を付加加算し、ベルト故障が生じるまでに走行した合計距離を計測する試験条件。評価は従来例を100とする指数表示にてあらわし、値は大なるほど良い。
(2)サイドフォース耐久性試験;最大荷重の100%荷重負荷の下で、最大荷重の40%(一定)に相当するサイドフォースが発生するようにタイヤにスリップアングルを付し、速度20km/hで走行させ、ベルト故障が生じるまでに走行した合計距離を計測する試験条件。なおこの試験ではCPが小なるタイヤほどより大きなスリップアングルが付く。評価は従来例を100とする指数表示にてあらわし、値は大なるほど良い。
(3)タイヤ重量計測;計測値は従来例を100とする指数表示にてあらわし、値は小なるほど良い。
上記3項目の試験結果を表1の下欄に示す。なお上記(1)項は直進耐久性、(2)項はSF耐久性と略記した。
【0026】
【表1】
【0027】
表1から、実施例1は従来例対比3〜5%軽量化タイヤであるにもかかわらず直進及びSF両耐久性が同等であり、実施例2は従来例対比上記同様軽量化タイヤである上、顕著な両耐久性の向上が達成できていることが判る。これに対し比較例は軽量化と共に両耐久性が著しく低下し、この耐久性レベルではもはや実用に供し得ないタイヤといえる。
【0028】
上述した実施例1、2の他に、以下に示す表2に従うコードの傾斜方向及び傾斜角度をもつ実施例3〜6のタイヤを製造して、これらのタイヤを上述した試験方法に従い試験評価したところ、実施例1、2と同様な軽量化の下で同様に優れた直進耐久性及びSF耐久性を示すことを追加確認した。
【0029】
【表2】
【0030】
【発明の効果】
この発明によれば、4層のコード層構成のベルトを備えるタイヤと同等以上のベルト耐久性を確保して、一層の軽量化を実現し得る3層のコード層からなるベルトを備えた重荷重用ラジアルタイヤを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明による重荷重用ラジアルタイヤの左半要部断面図及び左半要部踏面展開図である。
【図2】この発明の一実施例のトレッドパターン展開図及びベルトの線図的断面図である。
【図3】この発明の他の実施例のトレッドパターン展開図及びベルトの線図的断面図である。
【図4】この発明による一実施例のベルトの線図的右半断面図である。
【図5】従来のベルトの線図的右半断面図である。
【符号の説明】
2 トレッド部
2t 踏面
3 カーカス
4 ベルト
1B 第一コード層
2B 第二コード層
3B 第三コード層
TW 踏面幅
W1B 第一コード層幅
W2B 第二コード層幅
W3B 第三コード層幅
Claims (2)
- 一対のビード部及び一対のサイドウォール部と、トレッド部とからなり、これら各部を補強するラジアル配列のスチールコードプライからなるカーカスと、該カーカスの外周にてトレッド部を強化する3層のスチールコード層からなるベルトとを備える重荷重用ラジアルタイヤにおいて、
上記ベルトの隣接コード層それぞれのコードがタイヤ赤道面を挟んで互いに交差する配列になり、
ベルトの各コード層をカーカス寄りからタイヤ半径外方に向って順次第一〜第三コード層とするとき、
第一〜第三コード層におけるコードのタイヤ赤道面に対する傾斜角度がそれぞれ、第一コード層は25〜50°の範囲内、第二及び第三コード層は10〜20°の範囲内であり、
トレッド部踏面の幅TWに対する各コード層の幅がそれぞれ、第一コード層は(0.8〜0.98)×TW、第二及び第三コード層は(0.5〜0.75)×TWであり、
ベルト各層のコード配列方向に直交する向きの単位幅当りの強力Tを第一コード層はT1B、第二コード層でT2B、第三コード層ではT3Bにてあらわすとき、T3B=T2B、かつT1B=(0.8〜1.0)×T2Bの関係を満たすことを特徴とする重荷重用ラジアルタイヤ。 - トレッド部踏面の両端縁近傍にジグザグ状周方向主溝を有し、第二及び第三コード層端部のステップ量をベルトの幅方向で0〜15mmの範囲内として、このステップ部分を、タイヤ赤道面に最も近い上記主溝縁を通る円周線と該面から最も離れた主溝縁を通る円周線とで囲まれる領域内に位置させてなる請求項1に記載したタイヤ。
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