JP3648008B2 - 空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤ強度（プランジャーエネルギー値）と耐久性とを両立して向上しうる空気入りラジアルタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、道路網の整備化、車両の高速化、高性能化にともない、例えばトラック、バス用等の大型車両用タイヤ、及び小型トラック用タイヤ等においてもラジアル化が促進されている。又このようなラジアルタイヤでは、タイヤが路面の鋭い岩石等の異物を踏んだときにベルト層が破断してバーストするのを防止するために、タイヤ強度（プランジャー値）を向上させる必要がある。
【０００３】
なおベルト破壊のメカニズムとして、以下のことが考えられる。
<1> タイヤが岩石等を踏んだとき、ベルト層はタイヤ半径方向内側にたわむと同時にベルトコード角度が変化するが、最内側に配される第１プライのプライ強度が大き過ぎる時には、その外側の第２、第３プライのコードの動きが抑制されすぎてコード角度が変化できず、この第２、第３プライがコード破断しやすくなる；
<2> 又ベルト層がタイヤ半径方向内側にたわむ時、岩石等から離れる側のプライほど大きな引っ張り歪みが発生し、従って、第３プライより第２プライの方が破断損傷しやすくなる；
【０００４】
従って、このようなメカニズムに鑑み、例えば特開平８−２４４４０７号公報には、コード角度を３５〜８０度とした第１プライと、コード角度を１５〜３０度とした第２、第３プライとを有するベルト層において、前記第１プライのプライ強度を第２、第３プライのプライ強度に比べて減じることにより、エンベロープ効果を高めて前記タイヤ強度を向上させる技術が開示されている。
【０００５】
このものは、第１プライにおけるコード角度を大きくかつそのプライ強度を減じることによって、第２、第３プライへのコード抑制力を緩和し、タイヤが岩石等を踏んだとき、ベルト層のたわみに準じてベルトコード角度を柔軟に変化せしめ、この第２、第３プライのコード破断を抑制して、ベルト層の破壊エネルギー値を総合的に向上させるものであり、又引張り歪みが最も大となる第１プライでは、大きなコード角度の付与によって屈曲に対して柔軟となり、プライ強度を減じたときにもコード破断は免れる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、第１プライのプライ強度を減じた前記タイヤにあっては、加硫時に高内圧の蒸気・ガスがタイヤ内腔に充填された時、第１プライがプライ強度の高い第２、第３プライ側に押し付けられることとなり、この第１プライのコードが第２プライに向かって湾曲を繰り返したり、又部分的に湾曲を発生したりしやすくなる。その結果、第１プライと第２プライとの間でコード間距離がバラつき、コード間距離の部分的な減少を招くこととなる。
【０００７】
又第１プライと第２プライとの間のプライ強度に差があるために、タイヤ走行時の歪みが、このプライ間に集中する傾向にあり、前記コード間距離の部分的な減少と相俟って、プライルースを誘発させるなどトレッド部の耐久性を低下させるという問題がある。
【０００８】
なお従来にあっては、第１プライのプライ強度を減じる手段として、例えば特開昭５２−１１６５０３号公報、及び特開平８１１８９１２号公報の各表に記載のように、第２、第３プライに比してコード打込み数、及び／又はコード自体の引張り破断強度を減じることが行われている。
【０００９】
そこで本発明は、コードの打込み数を増加させながらコードの引張り破断強度を減じることにより第１のベルトプライのプライ強度を低下せしめ、しかもこの時の打込み数の増加の度合いＣ(N) と、引張り破断強度の減少の度合いＣ(E) との比を特定することを基本として、耐久性を高く維持しながら前記タイヤ強度の向上効果を達成しうる空気入りラジアルタイヤの提供を目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の空気入りラジアルタイヤは、トレッド部の内方かつカーカスの半径方向外側に、スチールフィラメントを用いたベルトコードからなり前記カーカス側から半径方向外側に向かって順次重なる第１のベルトプライ、第２のベルトプライ及び第３のベルトプライを具えるベルト層を設けた空気入りラジアルタイヤであって、
前記第１のベルトプライのベルトコードのタイヤ赤道に対するコード角度α1 は３５〜８０度かつ第２、３の各ベルトプライのベルトコードのタイヤ赤道に対するコード角度α２、α３は夫々１５〜３０度、しかも第２のベルトプライのベルトコードのタイヤ赤道に対する傾斜の向きは第３のベルトプライのベルトコードの傾斜の向きと逆向きとするとともに、
前記第１、２、３の各ベルトプライのベルトコードの１本当りの引張り破断強度Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３と各ベルトプライの単位巾当りのベルトコードの打込み数Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３の積であるプライ強度をＳ１、Ｓ２、Ｓ３としたとき、第２、３の各ベルトプライのプライ強度Ｓ２、Ｓ３の平均値（Ｓ２＋Ｓ３）／２は、第１のベルトプライのプライ強度Ｓ1 より大であり、しかも前記引張り破断強度Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３と打込み数Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３とは次式(1) 、
Ｃ(N) ／Ｃ(E) ≧０．３６ ---(1)
ここで
Ｃ(N) ＝｛Ｎ１−（Ｎ２＋Ｎ３）／２｝／｛（Ｎ２＋Ｎ３）／２｝ ---(2)
Ｃ(E) ＝｛（Ｅ２＋Ｅ３）／２−Ｅ１｝／｛（Ｅ２＋Ｅ３）／２｝ ---(3)
かつＣ(N) は正、
を満たすことを特徴としている。
【００１１】
なお前記プライ強度Ｓ２、Ｓ３の平均値（Ｓ２＋Ｓ３）／２を、プライ強度Ｓ1 の１．３５倍以上とすることが、タイヤ強度をより高めるうえで好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態の一例を、空気入りラジアルタイヤが小型トラック用のタイヤである場合を例にとり、図面に基づき説明する。
図１において、空気入りラジアルタイヤ１（以下タイヤ１という）は、トレッド部２と、その両端からタイヤ半径方向内方にのびる一対のサイドウォール部３と、各サイドウオール部３のタイヤ半径方向内端に配されるビード部４とを具える。又タイヤ１は、前記ビード部４、４間に架け渡されるトロイド状のカーカス６と、このカーカス６の半径方向外側に配置される強靭なベルト層７とによって補強される。
【００１３】
前記カーカス６は、前記トレッド部２からサイドウオール部３をへてビード部４のビードコア５の廻りで折返される１枚以上、本例では内外２枚のカーカスプライ６Ａ、６Ｂからなり、各カーカスプライ６Ａ、６Ｂは、カーカスコードをタイヤ赤道Ｃに対して７５〜９０度の角度で配列する。カーカスコードとしては、スチールコードの他、芳香族ポリアミド、ナイロン、レーヨン、ポリエステルなどの有機繊維コード等が使用できる。
【００１４】
又ベルト層７は、カーカス６側からトレッド面２Ａに向かって順に重ね合わされる第１のベルトプライ１１、第２のベルトプライ１２、第３のベルトプライ１３から形成される。第１のベルトプライ１１のタイヤ軸方向のプライ巾Ｗ１は、第２のベルトプライ１２のプライ巾Ｗ２に比して小かつ第３のベルトプライ１３のプライ巾Ｗ３と略等しく、最大巾となるプライ巾Ｗ２をトレッド巾ＴＷの０．８０〜０．９５倍の範囲、本例では０．９０倍とすることにより、トレッド部２の略全巾をタガ効果を有して補強する。
【００１５】
前記ベルトプライ１１、１２、１３は、スチールフィラメントを撚り合わせてなるベルトコード（スチールコード）２０を互いに平行に配列したスチールプライから形成され、図２に示すように、第１、第２のベルトプライ１１、１２の各ベルトコード２０Ａ、２０Ｂは、タイヤ赤道Ｃに対して同向き（例えば右上がりの向き）で傾斜し、又第３のベルトプライ１３のベルトコード２０Ｃは前記ベルトコード２０Ａ、２０Ｂとは逆向き（例えば左上がりの向き）で傾斜する。
【００１６】
又前記ベルトコード２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃのタイヤ赤道Ｃに対するコード角度をα１、α２、α３としたとき、３５度≦α1 ≦８０度、１５度≦α２≦３０度、１５度≦α３≦３０度、としている。これによって、ベルト層７は、ベルトコード２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃがトライアングル構造を構成し、ベルト剛性を高めて必要な操縦安定性を維持するとともに、コード角度が小なベルトコード２０Ｂ、２０Ｃが強いタガ効果を発揮し、タイヤの寸法変化を抑制する。
【００１７】
又前記第１、２、３のベルトプライ１１、１２、１３のプライ強度をＳ１、Ｓ２、Ｓ３としたとき、第２、３のベルトプライ１２、１３のプライ強度Ｓ２、Ｓ３の平均値（Ｓ２＋Ｓ３）／２を、第１のベルトプライ１１のプライ強度Ｓ１より大としている。言い換えると、第１のベルトプライ１１は、そのプライ強度Ｓ１を他のプライ強度Ｓ２、Ｓ３に比して減じている。このため、前記高いコード角度α１の採用と相俟って、前記トライアングル構造におけるベルトコード２０Ｂ、２０Ｃの動きが適度に緩和される。その結果、タイヤが岩石等を踏んだときのトレッドのたわみに応じてベルトコード２０Ｂ、２０Ｃの角度が柔軟に変化でき、第２、３のベルトプライ１２、１３のコード破断を抑制し、ベルト層の破壊エネルギー値、すなわちタイヤ強度を向上できる。
【００１８】
なお前記プライ強度Ｓとは、ベルトコード２０の１本当りの引張り破断強度Ｅと、ベルトプライのコードと直角な方向の単位巾、例えば５ｃｍ巾当りのベルトコード２０の打込み数Ｎとの積Ｅ×Ｎで示す、ベルトプライの単位巾当りの引っ張り破断強度であって、Ｓ１＝Ｅ１×Ｎ１、Ｓ２＝Ｅ２×Ｎ２、Ｓ３＝Ｅ３×Ｎ３で表される。
【００１９】
又トレッド部２の耐久性を維持するために、本願では、前記プライ強度Ｓ１の低減を、打込み数Ｎ１の増加と引張り破断強度Ｅ１の減少とによって行うとともに、この時の打込み数Ｎ１の増加の度合いＣ(N) と、引張り破断強度Ｅ１の減少の度合いＣ(E) との比を０．３６以上、すなわち
Ｃ(N) ／Ｃ(E) ≧０．３６ ---(1)
に設定している。なおＣ(N) 、Ｃ(E) は、
Ｃ(N) ＝｛Ｎ１−（Ｎ２＋Ｎ３）／２｝／｛（Ｎ２＋Ｎ３）／２｝ ---(2)
Ｃ(E) ＝｛（Ｅ２＋Ｅ３）／２−Ｅ１｝／｛（Ｅ２＋Ｅ３）／２｝ ---(3)
で定義されるとともに、Ｃ(N）は正の値としている。
【００２０】
ここでＣ(N) は、ベルトプライ１２、１３の打込み数Ｎ２、Ｎ３の平均値（Ｎ２＋Ｎ３）／２に対するベルトプライ１１の打込み数Ｎ1 の増加の割合を示しており、又Ｃ(E) は、ベルトプライ１２、１３の引張り破断強度Ｅ２、Ｅ３の平均値（Ｅ２＋Ｅ３）／２に対するベルトプライ１１の引張り破断強度Ｅ１の減少の割合を示す。
【００２１】
このように、前記プライ強度Ｓ１の低減に際し、打込み数Ｎ１が特定の割合で増加させるため、その増加の分だけ、前記タイヤ加硫時の高内圧の負荷に起因する第１ベルトプライ１１のコードの湾曲変形が減じ、コード間距離の部分的な減少の発生が抑制される。又前記プライ強度の差に基づく歪みの応力は、もっぱらベルトコード２０Ａ、２０Ｂ間の最短距離部分に集中するが、前記ベルトコード２０Ａの打込み数Ｎ１が増加するに従い、この最短距離部分の形成箇所は増加する。その結果、個々の最短距離部分に作用する応力は分散されて低下する。そしてこれらの相互作用によって、ベルトプライ１１、１２間に発生しやすいプライルース等の損傷を効果的に抑制でき、前記タイヤ強度の向上と耐久性の向上とを両立して達成しうるのである。
【００２２】
前記タイヤ強度の向上効果をより高く発揮させるためは、プライ強度Ｓ２、Ｓ３の平均値（Ｓ２＋Ｓ３）／２がプライ強度Ｓ１の１．３５倍以上、さらには１．７倍以上であることが好ましい。しかしながら、５．０倍より大の時、前記ベルトコード２０のトライアングル構造がアンバランスとなって、ベルト剛性が大巾に減じ、偏磨耗を誘発するとともに、コーナリングフォースの低減によって操縦安定性を低下する恐れがある。従ってその上限は、好ましくは３．５倍以下さらに好ましくは２．４倍以下である。
【００２３】
又タイヤ強度の向上効果をより確実なものとするためには、平均値だけでなくプライ強度Ｓ２、Ｓ３のそれぞれをプライ強度Ｓ１より大とすることが好ましく、より好ましくはプライ強度Ｓ２、Ｓ３は、それぞれプライ強度Ｓ１の１．３５倍以上、さらには１．７倍以上であり、又その上限は、５．０倍以下、好ましくは３．５倍以下、さらには２．４倍以下が良い。
【００２４】
他方、耐久性の向上効果をより高く発揮させるためは、前記比Ｃ(N) ／Ｃ(E) を０．５０以上として、打込み数Ｎ１の増加の割合を高めることが好ましい。しかしながら、２．０を超えると、打込み数Ｎ１が過大となってタイヤ製造上問題となるほか、引張り破断強度Ｅ１が過小となってベルト剛性の大巾な低下を招く。従ってその上限は２．０以下が好ましい。
【００２５】
又前記耐久性の向上効果をより確実なものとするためには、打込み数Ｎ２に対する打込み数Ｎ１の増加の割合、すなわちＣ2(N)＝（Ｎ１−Ｎ２）／Ｎ２と、引張り破断強度Ｅ２に対する引張り破断強度Ｅ１の減少の割合、すなわちＣ2(E)＝（Ｅ２−Ｅ１）／Ｅ２との比Ｃ2(N)／Ｃ2(E)自体を０．３５以上、さらには０．５以上とするのが良く、又その上限を２．０以下とするのが好ましい。
【００２６】
又同様に、打込み数Ｎ３に対する打込み数Ｎ１の増加の割合、すなわちＣ3(N)＝（Ｎ１−Ｎ３）／Ｎ３と、引張り破断強度Ｅ３に対する引張り破断強度Ｅ１の減少の割合、すなわちＣ3(E)＝（Ｅ３−Ｅ１）／Ｅ３との比Ｃ3(N)／Ｃ3(E)自体も、０．３５以上、さらには０．５以上とするのが良く、又その上限を２．０以下とするのが好ましい。
【００２７】
なお本願においては、第３のベルトプライ１３のさらに外側に、第４のベルトプライを設けてもよいが、特に本願の作用効果の妨げとならないよう、そのコード角度を、前記コード角度α３と５度以下の角度差でできるだけ近似させ、又プライ強度を、プライ強度Ｓ３より小とすることが好ましい。
【００２８】
【実施例】
タイヤサイズが７．５０Ｒ１６でありかつ図１に示す構成をなすタイヤを表１の仕様に基づき試作するとともに、各試供タイヤのタイヤ強度（プランジャーエネルギー値）、耐久性及びタイヤ重量をそれぞれ測定し、その結果を表１に記載した。なお試供タイヤにおけるベルトコードの構成及びベルトコードの打ち込み数以外のベルト層の仕様、及びカーカスの仕様は表２に示す如く各タイヤとも共通としている。
【００２９】
・タイヤ強度：
JISD4230に定められるタイヤ強度試験に準じ、使用リム６．００×１６、内圧７００ｋＰａの条件の基で、試供タイヤのプランジャーエネルギー値を測定し、比較例品１を１００として指数化した。指数が大なほど優れている。
測定条件は、
プランジャー径：φ１９．０ｍｍで先端が最大半径、
押込みスピード：５０．０±２．５ｍｍ／ｍｉｎ、
タイヤ強度（プランジャーエネルギー）：効力（ｋｇｆ）×侵入深さ（ｍｍ）÷２ で算出。
【００３０】
・耐久性：
試供タイヤを６．００×１６のリムに装着しかつ内圧７００ｋＰａを充填するとともに、荷重１９３０ｋｇｆ、速度５０ｋｍ／ｈのもとでドラム上を走行させ、外観目視にて確認可能な損傷が発生した時点でテストを終了し、、損傷発生距離Ｌ１と完走距離Ｌ０（３００００ｋｍ）との比Ｌ１／Ｌ０×１００によってなる指数によって評価した。
表中、損傷状態における※１、※２、ＯＫは、下記の状態を意味する。
※１−−−ベルトプライルースによりトレッド部に膨れが発生。
※２−−−完走後の解体にてベルトプライルースの発生が発見された。
ＯＫ−−−完走後に解体しても損傷は発見できず。
【００３１】
・タイヤ重量
従来例１を１００として指数で表示した。数値が小さいほど軽量であることを示す。
【００３２】
【表１】

【００３３】
【表２】

【００３４】
表１に示すように、プライ強度の比（Ｓ２＋Ｓ３）／Ｓ１が大なほどタイヤ強度が高まるが、ベルトコードの打込み数Ｎ１のある程度の増加が伴わないときには、耐久性を著しく損ねるのが確認できる。又実施例の如く比Ｃ(N) ／Ｃ(E) を０．３５以上として、打込み数Ｎ１を指定の割合で増加することによって、耐久性を高く維持しながら前記タイヤ強度の向上効果を達成しうるのが確認できる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の重荷重用ラジアルタイヤは叙上の如く構成しているため、タイヤ強度と耐久性とを両立して向上しうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示すタイヤの子午断面図である。
【図２】ベルト層のみを取り出して示す展開図である。
【符号の説明】
２ トレッド部
６ カーカス
７ ベルト層
１１ 第１のベルトプライ
１２ 第２のベルトプライ
１３ 第３のベルトプライ
２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ ベルトコード
Ｃ タイヤ赤道

Claims (2)

1. トレッド部の内方かつカーカスの半径方向外側に、スチールフィラメントを用いたベルトコードからなり前記カーカス側から半径方向外側に向かって順次重なる第１のベルトプライ、第２のベルトプライ及び第３のベルトプライを具えるベルト層を設けた空気入りラジアルタイヤであって、
   前記第１のベルトプライのベルトコードのタイヤ赤道に対するコード角度α１は３５〜８０度かつ第２、３の各ベルトプライのベルトコードのタイヤ赤道に対するコード角度α２、α３は夫々１５〜３０度、しかも第２のベルトプライのベルトコードのタイヤ赤道に対する傾斜の向きは第３のベルトプライのベルトコードの傾斜の向きと逆向きとするとともに、
   前記第１、２、３の各ベルトプライのベルトコードの１本当りの引張り破断強度Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３と各ベルトプライの単位巾当りのベルトコードの打込み数Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３の積であるプライ強度をＳ１、Ｓ２、Ｓ３としたとき、第２、３の各ベルトプライのプライ強度Ｓ２、Ｓ３の平均値（Ｓ２＋Ｓ３）／２は、第１のベルトプライのプライ強度Ｓ１より大であり、しかも前記引張り破断強度Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３と打込み数Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３とは次式(1) を満たすことを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
   Ｃ(N）／Ｃ(E）≧０．３６ ---(1)
   ここで
   Ｃ(N) ＝｛Ｎ１−（Ｎ２＋Ｎ３）／２｝／｛（Ｎ２＋Ｎ３）／２｝ ---(2)
   Ｃ(E) ＝｛（Ｅ２＋Ｅ３）／２−Ｅ１｝／｛（Ｅ２＋Ｅ３）／２｝ ---(3)
   かつＣ(N) は正とする。
2. 前記プライ強度Ｓ２、Ｓ３の平均値（Ｓ２＋Ｓ３）／２は、プライ強度Ｓ１の１．３５倍以上であることを特徴とする請求項１記載の空気入りラジアルタイヤ。

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