JP3556712B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

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Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、直線状、波状またはジグザク状で実質タイヤの赤道面に沿って延びる補強素子による周方向ベルト層でカーカスのクラウン部を補強した空気入りタイヤに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
空気入りタイヤにおいて、タイヤの赤道面に対して傾斜した向きに延びる補強素子による従前の傾斜ベルト層に、周方向ベルト層を追加し、特にベルトの周方向剛性を強化する構造については、多くの提案がある。
例えば、特開平２−８１７０６ 号公報には、周方向ベルト層を波形の補強素子で構成することによって、周方向剛性の向上とともに、タイヤ製造時にベルト径の拡張を殆ど妨げることなしに加硫成形を達成できる、タイヤについて記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、周方向ベルト層を追加すると、ベルトの総厚みが増加することに加えて、タイヤの転動時に周方向ベルト層と傾斜ベルト層との間で歪みが発生するため、ベルトでの発熱量が増加する。そして、ベルトの発熱は、ベルトのコード被覆ゴムの劣化をまねいて、ひいてはコードと被覆ゴムとの間の、いわゆるヒートセパレーションの原因となる。
【０００４】
また、タイヤに荷重が負荷されると、トレッドの接地域ではトレッドおよびベルトがタイヤ径方向内側に圧縮されるため、ベルトの補強素子の被覆ゴムはベルト両端側に向かって変位する。この被覆ゴムの変位量はベルト端部域で最大を示し、特に幅方向の動きが制限される周方向ベルト層で大きくなる傾向にある。従って、周方向ベルト層の両端部に歪みが集中するため、ここからセパレーションが発生することになる。
【０００５】
そこで、この発明の目的は、周方向ベルト層の追加によって発生する不利、特にベルトでのセパレーションを回避し、周方向ベルト層による周方向剛性の強化を享受し得る空気入りタイヤを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、１対のビード間でトロイド状に延びるカーカスのクラウン部の径方向外側にベルト及びトレッドを備える空気入りタイヤであって、該ベルトは、タイヤの赤道面に沿って延びるスチールコードの複数本をゴムで被覆した周方向ベルト層およびタイヤの赤道面に対して傾斜した向きに延びるスチールコードの複数本をゴムで被覆した傾斜ベルト層をカーカスの径方向外側に順に積層した構造になり、少なくとも互いに隣接する周方向ベルト層および傾斜ベルト層の各被覆ゴムにおいて、周方向ベルト層の被覆ゴムは傾斜ベルト層の被覆ゴムよりも低い弾性率を有することを特徴とする空気入りタイヤである。
【０００７】
また、この発明は、１対のビード間でトロイド状に延びるカーカスのクラウン部の径方向外側にベルト及びトレッドを備える空気入りタイヤであって、該ベルトは、実質上タイヤの赤道面に沿って延びる補強素子の複数本をゴムで被覆した周方向ベルト層およびタイヤの赤道面に対して傾斜した向きに延びる補強素子の複数本をゴムで被覆した傾斜ベルト層の積層構造になり、少なくとも互いに隣接する周方向ベルト層および傾斜ベルト層の各被覆ゴムにおいて、周方向ベルト層の被覆ゴムは傾斜ベルト層の被覆ゴムよりも低い弾性率を有し、かつベルトの両端部近傍の、周方向ベルト層および傾斜ベルト層の各補強素子間を埋める層間ゴムにおいて、傾斜ベルト層および周方向ベルト層の各被覆ゴムが占める比を、傾斜ベルト層に比べて周方向ベルト層で大きくすることを特徴とする空気入りタイヤである。
【０００８】
さらに、この発明は、１対のビード間でトロイド状に延びるカーカスのクラウン部の径方向外側にベルト及びトレッドを備える空気入りタイヤであって、該ベルトは、実質上タイヤの赤道面に沿って延びる補強素子の複数本をゴムで被覆した周方向ベルト層およびタイヤの赤道面に対して傾斜した向きに延びる補強素子の複数本をゴムで被覆した傾斜ベルト層の積層構造になり、周方向ベルト層の幅方向端部の両側に、周方向ベルト層の被覆ゴムよりも弾性率の高い抑えゴムをそれぞれ配置したことを特徴とする空気入りタイヤである。
【０００９】
なお、上記周方向ベルト層は、補強素子としてコードまたはモノフィラメントを周方向に配置した通常の構造の他にも、波形のコードまたはモノフィラメントを用いたり、あるいは数本のコードまたはモノフィラメントをゴムで被覆したリボンを周方向に螺旋状に巻き回した構造を採用することができる。
【００１０】
さて、図１に、この発明に従う空気入りタイヤの代表的なタイヤ幅方向の断面を示す。
この空気入りタイヤは、１対のビード１間でトロイド状に延びるカーカス２のクラウン部の径方向外側に、少なくとも１層の傾斜ベルト層および少なくとも１層の周方向ベルト層からなるベルト３及びトレッド４を順に配置してなる。
【００１１】
図示例において、ベルト３は、カーカス２のタイヤ径方向外側に２層の傾斜ベルト層５ａ，５ｂ を配置した上に、２層の周方向ベルト層６ａ，６ｂ を配置した、組み合わせになる。なお、５ｃは、ベルト３の最外層を覆うベルト保護層であり、省略することも可能である。
ここでベルト３は、図２に示すように、少なくとも互いに隣接する周方向ベルト層６ａおよび傾斜ベルト層５ｂの各被覆ゴムにおいて、傾斜ベルト層５ｂの被覆ゴムよりも周方向ベルト層６ａの被覆ゴムが低い弾性率を有することが肝要であり、弾性率を低くすることによって、ベルト３での発熱量を減少する。この弾性率の規制は、特に互いに隣接する周方向ベルト層６ａおよび傾斜ベルト層５ｂの各被覆ゴムを対象とすることが肝要であるが、残る周方向ベルト層６ｂおよび傾斜ベルト層５ａの各被覆ゴムの弾性率を同様に規制してもよいことは勿論である。
【００１２】
さらに、図３に図２の端部近傍（Ａ部）を拡大して示すように、周方向ベルト層６ａおよび傾斜ベルト層５ｂの補強素子７および８間を埋める層間ゴム９において、周方向ベルト層６ａの被覆ゴムの厚みをｔｃ および傾斜ベルト層５ｂの被覆ゴムの厚みをｔｓ としたとき、被覆ゴム厚みｔｓ に比べて被覆ゴム厚みｔｃ を大きくすること、すなわち、層間ゴム９に占める周方向ベルト層６ａの被覆ゴムの比を傾斜ベルト層５ｂの被覆ゴムより大きくする。これによって、特に周方向ベルト層６ａ付近に集中する歪みを緩和する。
【００１３】
また、図４に示すように、周方向ベルト層６ａの幅方向端部の両側に、周方向ベルト層６ａの被覆ゴムよりも弾性率の高い抑えゴム１０をそれぞれ配置して、周方向ベルト層６の被覆ゴムの動きを制限することも、周方向ベルト層６ａでの歪みを抑制するのに有効である。
【００１４】
この発明では、周方向ベルト層６ａの被覆ゴムの弾性率を低くすることに加えて、さらに層間ゴム７での周方向ベルト層６ａの被覆ゴムの比を大きくすること、あるいは周方向ベルト層６ａの両側に抑えゴム１０をそれぞれ配置することのいずれか一方または両方に従う構造とすることによって、発熱量の減少とベルト端でのセパレーションの抑制を両立することが可能である。
【００１５】
なお、周方向ベルト層および傾斜ベルト層の積層配置は、上記した図２〜４の例に限らず、例えば図５〜７に示すように、カーカス上に、２層の周方向ベルト層6a,6b および２層の傾斜ベルト層5b,5a を順に配置する構成でもよい。このベルト配置においては、周方向ベルト層6aの被覆ゴムの弾性率を低くして、さらに層間ゴム９での周方向ベルト層6aの被覆ゴムの比を大きくすること（図６参照）および周方向ベルト層6aの両側に抑えゴム10をそれぞれ配置すること（図７参照）のいずれか一方または両方に従う構造とする。
【００１６】
【作用】
タイヤのベルトにおいて、傾斜ベルト層に周方向ベルト層を追加した構造の問題は、発熱と周方向ベルト層の両端部に集中する歪みに起因したベルトを中心としたセパレーションにあることは既に述べた通りである。
まず、発熱の原因は、ベルト厚の増加およびタイヤの転動時に周方向ベルト層と傾斜ベルト層との間で発生する歪みにあるが、ベルト厚の増加を回避することは難しいから、この発明ではベルト層間歪みの抑制に的を絞った。
【００１７】
ここに、周方向ベルト層と傾斜ベルト層との間の入力は定歪的であるから、発生する歪みエネルギーは、次式
【数１】
（歪みエネルギー）＝（ゴムの弾性率）×（歪み）２
で表すことができる。この式から、歪みエネルギーを減少するにはゴムの弾性率の低下が有効であること、従ってゴムの弾性率を低くすることによって歪みに起因した発熱が抑制されることがわかる。
【００１８】
しかしながら、傾斜ベルト層の被覆ゴムの弾性率が傾斜ベルト層の剛性に与える影響が大きいため、傾斜ベルト層の被覆ゴムの弾性率を低下することは難しい。これに対して、周方向ベルト層は、その剛性に被覆ゴムの弾性率が与える影響は比較的に小さいため、周方向ベルト層の被覆ゴムの弾性率を低下することは可能であり、これによって発熱を抑制する。
【００１９】
ここで、周方向ベルト層の被覆ゴムの弾性率は、室温における１００ ％伸長時の応力値で２０〜４５ ｋｇｆ／ｍｍ２ 程度にすることが、発熱の抑制にとって有利である。一方、傾斜ベルト層の被覆ゴムの弾性率は、同じく室温における１００ ％伸長時の応力値で５５〜６５ ｋｇｆ／ｍｍ２ 程度にすることによって、ベルト剛性は維持されるから、この下限近傍に弾性率を設定することが、発熱抑制に対して好ましい。
【００２０】
また、ベルト端でのセパレーションは、ベルト端、特に周方向ベルト層の端部近傍に歪みが集中することが原因となるため、上記した周方向ベルト層の被覆ゴムの弾性率を低下することは、この歪みの集中に対して不利であるから、さらに周方向ベルト層および傾斜ベルト層間ゴムでの周方向ベルト層の被覆ゴムの比を大きくすることによって、周方向ベルト層側に集中する歪みを緩和することが可能である。
【００２１】
すなわち、層間ゴムにおける、弾性率を低下した周方向ベルト層の被覆ゴムの比率を高めることによって、発生する歪みの緩和能力を高めて、セパレーションに結びつくような大きな歪み集中を抑制するのである。ここで、層間ゴムにおける周方向ベルト層の被覆ゴムの比率は、０．５ 〜０．７ 程度とすることが好ましい。この程度の比率とするのは、層間ゴムの総厚みを増加することは発熱抑制の点で不利であるから、周方向ベルト層の被覆ゴムの比率を高めて層間ゴム全体の歪み緩和能力を向上し、さらに傾斜ベルト層の剛性およびタイヤの製造に当たり傾斜ベルト層で必要とする最低限のゴム厚をそれぞれ確保することができるためである。
【００２２】
次に、周方向ベルト層の両側に、周方向ベルト層の被覆ゴムより弾性率の大きい抑えゴムをそれぞれ配置することによって、タイヤの負荷転動時の層間ゴムの動きを制限して、歪みの発生を抑制してセパレーションを回避することが可能である。
ここで、抑えゴムは、図４または７に示したように、周方向ベルト層６の両側に、断面矩形状でタイヤ周方向に延ばして配置したものであり、その弾性率は、周方向ベルト層の被覆ゴムの弾性率対比で、１．３ 〜３．０ 倍とすることが好ましい。また、断面形状における幅および厚みは、それぞれ１０〜２０ｍｍおよび１．０ 〜２．０ ｍｍ程度にすることが、ゴム量の増加に伴う発熱を回避する上で好ましい。
【００２３】
【実施例】
図１および２に示した各ベルト層配置に周方向ベルト層を１層追加したベルト構造に従う、サイズ１１／７０Ｒ２２．５のトラック・バス用空気入りラジアルタイヤを、表１に示す各種のベルト仕様の下に試作した。なお、周方向ベルト層は、３＋９×０．１９ｍｍ構造のコード（０．８ ｍｍφ）を波形（波長：３６．６ｍｍ，波高：１．３ ｍｍ）に型付けしたものを、２８本／５０ｍｍで打込んでなり、傾斜ベルト層は、タイヤの赤道に対して１８°で傾斜した３＋９＋１５×０．２３ｍｍ構造のコード（１．４ ｍｍφ）を、２３本／５０ｍｍで打込んでなる。
ここで、表１には、ベルト各層の被覆ゴムの弾性率および厚みを、比較例を基準としたときの比で示してあり、比較例における被覆ゴムの弾性率および厚みは、周方向ベルト層で５７ ｋｇｆ／ｍｍ２ および０．３ ｍｍ、そして傾斜ベルト層で５７ ｋｇｆ／ｍｍ２ および０．３ ｍｍである。
【００２４】
これらのタイヤは、規定内圧８．０ ｋｇｆ ／ｃｍ２を充填後に、１００ ％荷重の下に５０ｋｍ／ｈでドラム走行させて、タイヤ温度、故障発生までの走行距離および故障状況について調査した。この調査結果を、比較タイヤの結果を１００ としたときの指数にて、表１に併記する。
なお、タイヤ温度は、ドラム走行開始時点から１０時間後にドラムを停止し、熱電対による針型温度計を周方向ベルト層端部付近まで挿入して測定した。
【００２５】
【表１】
Figure 0003556712
【００２６】
【発明の効果】
この発明によれば、周方向ベルト層の追加によるタイヤ周方向剛性の強化が、発熱およびベルト端セパレーションをまねくことなしに達成できるため、タイヤの高性能化を促進することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に従う代表的な空気入りタイヤの幅方向断面図である。
【図２】この発明に従うベルト構造を示す断面図である。
【図３】図２のＡ部の拡大図である。
【図４】別のベルト構造を示す断面図である。
【図５】この発明に従うベルト構造を示す断面図である。
【図６】図５のＡ部の拡大図である。
【図７】別のベルト構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１ ビード
２ カーカス
３ ベルト
４ トレッド
５ａ 傾斜ベルト層
５ｂ 傾斜ベルト層
６ 周方向ベルト層
６ａ 周方向ベルト層
６ｂ 周方向ベルト層
７ 補強素子
８ 補強素子
９ 層間ゴム層
１０ 抑えゴム

Claims (3)

  1. １対のビード間でトロイド状に延びるカーカスのクラウン部の径方向外側にベルト及びトレッドを備える空気入りタイヤであって、該ベルトは、実質上タイヤの赤道面に沿って延びるスチールコードの複数本をゴムで被覆した周方向ベルト層およびタイヤの赤道面に対して傾斜した向きに延びるスチールコードの複数本をゴムで被覆した傾斜ベルト層をカーカスの径方向外側に順に積層した構造になり、少なくとも互いに隣接する周方向ベルト層および傾斜ベルト層の各被覆ゴムにおいて、周方向ベルト層の被覆ゴムは傾斜ベルト層の被覆ゴムよりも低い弾性率を有することを特徴とする空気入りタイヤ。
  2. １対のビード間でトロイド状に延びるカーカスのクラウン部の径方向外側にベルト及びトレッドを備える空気入りタイヤであって、該ベルトは、実質上タイヤの赤道面に沿って延びる補強素子の複数本をゴムで被覆した周方向ベルト層およびタイヤの赤道面に対して傾斜した向きに延びる補強素子の複数本をゴムで被覆した傾斜ベルト層の積層構造になり、少なくとも互いに隣接する周方向ベルト層および傾斜ベルト層の各被覆ゴムにおいて、周方向ベルト層の被覆ゴムは傾斜ベルト層の被覆ゴムよりも低い弾性率を有し、かつベルトの両端部近傍の、周方向ベルト層および傾斜ベルト層の各補強素子間を埋める層間ゴムにおいて、傾斜ベルト層および周方向ベルト層の各被覆ゴムが占める比を、傾斜ベルト層に比べて周方向ベルト層で大きくしたことを特徴とする空気入りタイヤ。
  3. １対のビード間でトロイド状に延びるカーカスのクラウン部の径方向外側にベルト及びトレッドを備える空気入りタイヤであって、該ベルトは、実質上タイヤの赤道面に沿って延びる補強素子の複数本をゴムで被覆した周方向ベルト層およびタイヤの赤道面に対して傾斜した向きに延びる補強素子の複数本をゴムで被覆した傾斜ベルト層の積層構造になり、周方向ベルト層の幅方向端部の両側に、周方向ベルト層の被覆ゴムよりも弾性率の高い抑えゴムをそれぞれ配置したことを特徴とする空気入りタイヤ。
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