JP3708667B2 - 建設車両用空気入りバイアスタイヤ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、建設車両用空気入りバイアスタイヤ、より詳細には主として荒れ地乃至悪路で使用する中型〜超大型ダンプトラックやスクレーパなどの使途に供する空気入りバイアスタイヤに関し、特に過酷な条件の下での使用に対し耐ＣＢＵ（Cord Breaking Up、コード切れ) 性に代表されるカーカス耐久性を高度に向上させた建設車両用空気入りバイアスタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機繊維コ─ドのゴム被覆布を多数プライ重ね合せてカーカスを形成する空気入りバイアスタイヤに関し、カーカスプライのコードがビードコア位置からトレッド部中央に至る間にタイヤの円周に対し傾斜角度が漸次変化し、タイヤへの内圧充てん時に各プライのコードはそれぞれの傾斜角度に応じた張力を負担し、カーカスは通常いわゆる自然平衡形状を採る。
【０００３】
ダンプトラックやスクレーパなどに装着して悪路を走行する空気入りバイアスタイヤは、例えばプライ枚数を増やすか又はプライ枚数は変えずに内圧を高めるなどの手段を用いてカーカス自体の剛性を成るべく高め、この高いカーカス剛性により悪路から繰り返し入力される大きな変動荷重に由来するカーカスプライコードの疲労破壊を阻止していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし最近のダンプトラック及びスクレーパに代表される建設車両は、一層の高馬力化や高速走行化などの高性能化が進む一方で、使用者側でも折角の建設車両のこれら高性能化を十分に活用して成るべく生産性を向上させるため、従来よりもベッセル容量を増やして積載量を増加させ、その上車両の走行スピードを増すと共に発進時の急加速、停止時の急ブレーキなど積載物の運搬サイクル時間短縮に意を注ぐなど、タイヤの使用条件は著しく過酷度を増す大きな変化を生じている。
【０００５】
その結果タイヤに加えられる外力が著しく高まり、多くの市場で従来は故障なく使用されていた建設車両用空気入りバイアスタイヤの、ビード部からサイドウォール部に至る間のカーカスプライにコード切れ故障、すなわちＣＢＵ故障がしばしば発生するようになった。この種の故障はタイヤの外面が膨れるので外観でそれと分かり、車両点検時に膨れが認めらたタイヤは作業の安全確保と車両自体の故障回避とから直ちに取り外される。建設車両用空気入りバイアスタイヤは良路走行の通常のトラックやバスなどに使用する一般タイヤに比しより大型かつ高価であるから当然の結果、大きな問題となっている。
【０００６】
上述した使用条件の大幅な変化と、それに伴うＣＢＵ故障とは最近の際立った傾向であり、これら変化と故障傾向に対しこれまで何らの手段も講じられていず、悪路からの大きな変動荷重に対応するこれまでの自然平衡形状を保持する高剛性カーカスを備えるタイヤを依然として市場に投入していて、問題解決に有効な手段の実現には至っていないのが現状である。
【０００７】
従ってこの発明の請求項１〜６に記載した発明は、他の特性や他の耐久性を保持した上で、上述した車両の高性能化とこの高性能を活用した使用条件の過酷な変化とに対応可能で、カーカスのＣＢＵ故障の発生を阻止し得る建設車両用空気入りバイアスタイヤの提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明の請求項１に記載した発明は、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、これら各部をビード部内に埋設した２個以上のビードコア相互間にわたり補強する多数プライの有機繊維コ─ドのゴム被覆布からなるバイアスカーカスを有し、該カーカスは少なくとも２プライをそれぞれのビードコアの周りにタイヤ内側から外側に向け巻き上げた折返し部を有する建設車両用空気入りバイアスタイヤにおいて、
カーカスは２プライ以上の内側プライ群と、その残余のプライのうちビードコアを巻き上げる、内側プライ群とは別種のプライからなる外側プライ群とを有し、
外側プライ群のコードの切断時の強さは内側プライ群のコードの切断時の強さを上回り、
コードの被覆ゴムの１００％モジュラスにつき、外側プライ群のモジュラスは内側プライ群のモジュラス以上であり、
外側プライ群のコード直径は内側プライ群のコード直径を上回り、
コード直径の、それぞれの１プライ厚さから該プライの埋設コード直径を差し引いた被覆ゴム厚さに対する比の値につき、外側プライ群の比の値が内側プライ群の比の値を上回ることを特徴とする建設車両用空気入りバイアスタイヤである。
【０００９】
ここに内側及び外側とはタイヤの内側及び外側をさし、よって内側プライ群とはタイヤの最内側プライ側のプライ群を言い、外側プライ群とは内側プライ群のうちの最外側プライに外側で隣接するプライ群を言う。なおこの建設車両用空気入りバイアスタイヤはカーカスの最外側に１プライ以上でビードコアを巻き上げない、いわゆるカットプライ（群）乃至ダウンプライ（群）を含むことを可とする。またビードコアは各ビード部に２個（ダブルビードコア）又は３個（トリプルビードコア）以上を埋設するものとする。
【００１０】
カーカスプライの少なくとも２プライは各ビードコア毎に巻き上げる折返し部を有するものとし、そのとき必ずしも偶数プライとは限らず奇数プライであることを可とする。またコードの切断時の強さとは、ＪＩＳ Ｌ１０１７（１９９５年）の「化学繊維タイヤコード試験方法」に従い測定して得られる値ＳＤ（kgf)であり、ゴムの１００％モジュラスとは、ＪＩＳ Ｋ ６３０１（１９９４年）の「加硫ゴム物理試験方法」に従い、伸び１００％時の引張応力Ｍ₁₀₀ （以下Ｍであらわす）をいう。さらに各プライはコード直径を上回る厚さを有し、この厚さ方向でコードの両側には互いに同じゲージ乃至異なるゲージの被覆ゴムが存在する。
【００１１】
請求項１に記載した発明を実施するに際し、実用上は請求項２に記載した発明のように、内側プライ群がトレッド部におけるカーカス全体の厚さの２０〜６０％の範囲内を占めるのが好適である。この内側プライ群が占める厚さ割合の下限２０％乃至上限６０％に小数点以下が付く場合は２０〜６０％の範囲内で下限値及び上限値に最も近い整数のうちの偶数値を採用して内側プライ群のプライ数とする。
【００１２】
さらにこの発明の請求項１又は２に記載した発明を実施するに当り、具体的には請求項３に記載した発明のように、外側プライ群のコードの切断時の強さが、内側プライ群のコードの切断時の強さの１．２〜１．８倍の範囲内にあること、そしてこの発明の請求項１〜３に記載した発明を実施するに当り、実際上請求項４に記載した発明のように、外側プライ群のコードの被覆ゴムの１００％モジュラスが、内側プライ群のコードの被覆ゴムの１００％モジュラスの１．２〜１．５倍の範囲内にあるのが適合する。
【００１３】
またこの発明の請求項１〜４に記載した発明を実施するに際し、より一層具体的には請求項５に記載した発明のように、外側プライ群のコード直径が、内側プライ群のコード直径の１．１〜１．３倍の範囲内にあること、そして請求項５も含めた発明を実施するに当り、請求項６に記載した発明のように、１プライ厚さから該プライの埋設コード直径を差し引いた被覆ゴム厚さの１／２に対するコード直径の比の値が、内側プライ群では３．０〜３．４の範囲内にあり、外側プライ群では３．７〜４．１の範囲内にあることが望ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態の一例を図１、２に基づき説明する。
図１は建設車両用空気入りバイアスタイヤ（以下タイヤと略記する）のタイヤ赤道面Ｅからの左半断面図であり、図２はバイアスカーカスから適宜取り出した１プライの配列コードに直交する向きの部分断面図である。
【００１５】
図１において、タイヤは一対のビード部１（片側のみ示す）、サイドウォール部２（片側のみ示す）及びトレッド部３からなり、これら各部１〜３をビード部１に埋設した２個以上（図示例は３個）のビードコア４相互間にわたり延びる多数プライのバイアスカーカス（以下カーカスと略記する）５が補強する。カーカス５はそれぞれ有機繊維コ─ド、例えばナイロンコードのゴム被覆布のプライからなり、タイヤ内側から見てインナープライ５−１、メディアムプライ５−２、アウタープライ５−３、そしてカットプライ５ｃを有する。最内側プライにはインナーライナ６を適用する。なお符号２ｓはサイドウォールゴム、符号３ｔはトレッドゴムである。
【００１６】
図１ではインナービードコア４−１、メディアムビードコア４−２及びアウタービードコア４−３をそれぞれタイヤ内側から外側に向け巻き上げる複数プライ乃至多数プライのカーカスを１本の実線で簡略化して示す。インナープライ５−１、メディアムプライ５−２及びアウタープライ５−３はそれぞれのビードコア４−１、４−２、４−３の周りを巻き上げた折返し部５−１ｔ、５−２ｔ、５−３ｔを有する。一方カットプライ（ダウンプライ）５ｃはアウタープライ５−３の外側を包み込むように、そしてビードベース１Ｂの領域では各プライ５−１、５−２、５−３をビードベース１Ｂ側から覆うように配置して、トウ部分に端末を位置させる。
【００１７】
ここにカーカス５は２プライ以上の内側プライ群と、その残余のプライのうちビードコアを巻き上げる、内側プライ群とは別種のプライからなる外側プライ群とを有する。図示例でいえば内側プライ群がインナープライ５−１であり、外側プライ群はメディアムプライ５−２及びアウタープライ５−３である場合、又は内側プライ群はインナープライ５−１及びメディアムプライ５−２であり、外側プライ群がアウタープライ５−３である場合、又はメディアムプライ５−２を内側プライ群と外側プライ群とで分け合う場合などである。
【００１８】
ここで図２を参照して、内側プライ群又は外側プライ群から適宜取り出したプライＰの配列コードＣは被覆ゴムＲｃに埋設されていて、プライＰのゲージＧの値はコードＣの直径ｄより大きく、ゲージＧと直径ｄとの差、（Ｇ−ｄ）はコードＣの配列方向と直交する向きに厚さｇ₁ 、ｇ₂ に配分され、イーブンゲージプライの場合は、ｇ₁ ＝ｇ₂ 又はｇ₁ ≒ｇ₂ であり、オッドゲージプライの場合は、ｇ₁ ＞ｇ₂ 又はｇ₁ ＜ｇ₂ となる。またコードＣの断面は円形から外れるのでコードＣの包絡線での直径ｄとする。
【００１９】
そこで先に記載したＪＩＳ Ｌ１０１７に従うコードの切断時の強さ（以下強度と略記する）ＳＤ（kgf)につき、外側プライ群のコードＣo の強度ＳＤo （kgf)が内側プライ群のコードＣi の強度ＳＤi （kgf)を上回ること、
コードの被覆ゴムＲｃの１００％モジュラスＭ（kgf/mm²)につき、外側プライ群のモジュラスＭo （kgf/mm²)が内側プライ群のモジュラスＭi （kgf/mm²)以上であること、
外側プライ群のコード直径ｄo （ｍｍ）が内側プライ群のコード直径ｄi （ｍｍ）を上回ること、そして
コード直径ｄの、それぞれの１プライ厚さＧ（ｍｍ）からこのプライの埋設コード直径ｄ（ｍｍ）を差し引いた被覆ゴム厚さ（ｇ₁ ＋ｇ₂ ）＝ｇ（ｍｍ）に対する比ｄ／ｇの値につき、外側プライ群の比の値が内側プライ群の比の値を上回ることが必要である。
【００２０】
以上の構成をもつタイヤはカーカス５内に２種、カットプライ５ｃを含めれば３種のプライＰを有することとなり、結果としてカーカス５自体が柔軟性を増し、これによりタイヤの荷重負荷転動時におけるトレッド部３の路面に対する踏込み時及び蹴出し時にピーク値を示すカーカスの圧縮歪が低減し、加えて路面上の突起乃至凸状体からの突き上げ入力も緩和することができる。その結果、繰り返し圧縮歪入力に対し疲労破断し易い性質をもつ有機繊維コ─ドをカーカス５の補強要素とするタイヤであっても、圧縮歪が大幅に緩和されるので、ＣＢＵ故障の発生を阻止することが可能となる。このことがカーカスの剛性向上を至上課題とする従来タイヤと大きく相違する点である。
【００２１】
この発明の実施の形態例を以下さらに具体的に説明する。
まず図１を参照して、トレッド部におけるカーカス５の全体厚さＴを図ではタイヤ赤道面Ｅとショルダ部の中央Ｓとで代表させてあらわすものとして、内側プライ群の厚さＴ_INはカーカス５の全体厚さＴの２０〜６０％の範囲内とする。カットプライ５ｃを備えるタイヤではこのプライ５ｃも厚さＴに加えるが、インナーライナ６の厚さは除外する。なおこれらの厚さＴはカーカス５に対する法線上で測るものとする。
【００２２】
次に外側プライ群のコードＣo の強度ＳＤo が内側プライ群のコードＣi の強度ＳＤi の１．２〜１．８倍の範囲内にあること、次に外側プライ群のコード直径ｄo （ｍｍ）の内側プライ群のコード直径ｄi （ｍｍ）に対する比ｄo ／ｄi の値が１．１〜１．３の範囲内であること、次に外側プライ群の被覆ゴムＲｃの１００％モジュラスＭo （kgf/mm²)の内側プライ群の同様モジュラスＭi （kgf/mm²)に対する比Ｍo ／Ｍi の値が１．２〜１．５の範囲内にあることがカーカス５の柔軟性向上に寄与し、従ってＣＢＵ故障阻止の効果を高めることに役立つ。
【００２３】
最後に、内側プライ群におけるコード直径ｄi （ｍｍ）の、被覆ゴム厚さｇ_i （ｍｍ）の１／２厚さ０．５ｇ_i （ｍｍ）に対する比ｄi ／０．５ｇ_i の値が３．０〜３．４の範囲内にあり、かつ外側プライ群におけるコード直径ｄo （ｍｍ）の、被覆ゴム厚さｇ_o （ｍｍ）の１／２厚さ０．５ｇ_o （ｍｍ）に対する比ｄo ／０．５ｇ_o の比の値が３．７〜４．１の範囲内にあることがやはり実際上ＣＢＵ故障阻止に寄与する。
【００２４】
【実施例】
建設車両用空気入りバイアスタイヤでサイズが１８．００−２５ ３６ＰＲで、ＪＡＴＭＡ ＹＥＡＲ ＢＯＯＫ（１９９７年）に記載されている第１種
（Earthmoving)のＥ−３（Rock Regular) であり、構成は図１に従う。カーカス５は、６プライのインナープライ５−１、６プライのメディアムプライ５−２、６プライのアウタープライ５−３はそれぞれ各ビードコア４−１、４−２、４−３の周りを巻き上げて折返し部５−１ｔ、５−２ｔ、５−３ｔを有し、さらに４プライのカットプライ５ｃを備え、合計で２２プライからなる。
【００２５】
実施例タイヤの内側プライ群はインナープライ５−１の６プライとし、外側プライ群はメディアムプライ５−２とアウタープライ５−３との１２プライとした。実施例の効果を確認するため上記の実施例に合わせたプライ構成をもつ従来例及び比較例のタイヤも準備した。実施例につき、内側プライ群のプライには５ｃｍ当り打込数が２１本のナイロンコード１２６０Ｄ／２を、外側プライ群には５ｃｍ当り打込数が１８本のナイロンコード１８９０Ｄ／２を、カットプライ５ｃには５ｃｍ当り打込数を１６本としたナイロンコード８４０Ｄ／２をそれぞれ適用した。
【００２６】
これに対し従来例は、全プライを通じ５ｃｍ当り打込数が１８本のナイロンコード１８９０Ｄ／２を適用し、比較例には内側プライ群及び外側プライ群それぞれに５ｃｍ当り打込数が２１本のナイロンコード１２６０Ｄ／２を、カットプライ５ｃには５ｃｍ当り打込数が１６本のナイロンコード８４０Ｄ／２をそれぞれ適用した。
【００２７】
図１に示すトレッド部３におけるカーカス５全体厚さＴ（ｍｍ）、内側プライ群の厚さＴ_IN（ｍｍ）、厚さＴ_IN（ｍｍ）の厚さＴ（ｍｍ）に対する比Ｔ_IN／Ｔの値、内側プライ群のコードＣi の強度ＳＤi （kgf)及び外側プライ群のコードＣo の強度ＳＤo （kgf)及びコードＣi の強度に対するコードＣo の強度の比ＳＤo ／ＳＤi の値、外側プライ群の被覆ゴムＲｃの１００％モジュラスＭo （kgf/mm²)の内側プライ群の同様モジュラスＭi （kgf/mm²)に対する比Ｍo ／Ｍi の値、外側プライ群のコード直径ｄo （ｍｍ）の内側プライ群のコード直径ｄi （ｍｍ）に対する比ｄo ／ｄi の値、内側プライ群におけるコード直径ｄi （ｍｍ）の、被覆ゴム厚さｇ_i （ｍｍ）の１／２厚さ０．５ｇ_i （ｍｍ）に対する比ｄi ／０．５ｇ_i の値及び外側プライ群におけるコード直径ｄo （ｍｍ）の、被覆ゴム厚さｇ_o （ｍｍ）の１／２厚さ０．５ｇ_o （ｍｍ）に対する比ｄo ／０．５ｇ_o の比の値など、各例につきそれぞれ表１に示す。
【００２８】
【表１】

【００２９】
表１に示す各例のタイヤを供試タイヤとして、外径５ｍのドラムによるＣＢＵ耐久テストを実施した。耐ＣＢＵ性評価の信頼性が高いテスト方法として、各供試タイヤに内圧６５０ｋＰａを充てんし、９．５トンの初期荷重（１００％ロード）を負荷させると共にキャンバー角は０°、スリップアングル３°を付す条件下で、７２時間走行毎に荷重を２０％宛増やす、いわゆるステップロード方式によった。
【００３０】
その結果は、ステップロード方式を線図であらわした図３に示すように、実施例タイヤは２００％ロードの完走直前まで走行し、累計走行時間が４２７時間に及んだのに対し、従来例タイヤは１８０％ロードの初期でＣＢＵ故障を発生し累計走行時間も３１２時間に過ぎず、比較例タイヤでも１８０％ロードの終了直前にＣＢＵ故障を発生し、累計走行時間は３５８時間に止まった。
【００３１】
【発明の効果】
この発明の請求項１〜６に記載した発明によれば、耐ＣＢＵ性以外の耐久性及びその他の諸性能を損なうほどの手段を採用する必要はなく、比較的簡便な手段を講じるのみで、現在の建設車両の高性能と過酷な使用条件に対し耐ＣＢＵ性を顕著に向上させるこができる長寿命な建設車両用空気入りバイアスタイヤを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態の一例を示すタイヤの左半断面図である。
【図２】図１に示すタイヤのカーカスプライの部分断面図である。
【図３】試験条件と試験結果とを合せ示す線図である。
【符号の説明】
１ ビード部
２ サイドウォール部
２ｓ サイドウォールゴム
３ トレッド部
３ｔ トレッドゴム
４、４−１、４−２、４−３ ビードコア
５ カーカス
５−１、５−２、５−３ 巻き上げカーカスプライ
５−１ｔ、５−２ｔ、５−３ｔ 折返し部
５ｃ カットプライ
６ インナーライナ
Ｐ プライ
Ｃ コード
Ｒｃ 被覆ゴム
Ｔ カーカス全厚さ
Ｇ １プライ厚さ
ｄ コード直径
Ｅ タイヤ赤道面

Claims (6)

1. 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、これら各部をビード部内に埋設した２個以上のビードコア相互間にわたり補強する多数プライの有機繊維コ─ドのゴム被覆布からなるバイアスカーカスを有し、該カーカスは少なくとも２プライをそれぞれのビードコアの周りにタイヤ内側から外側に向け巻き上げた折返し部を有する建設車両用空気入りバイアスタイヤにおいて、
   カーカスは２プライ以上の内側プライ群と、その残余のプライのうちビードコアを巻き上げる、内側プライ群とは別種のプライからなる外側プライ群とを有し、
   外側プライ群のコードの切断時の強さは内側プライ群のコードの切断時の強さを上回り、
   コードの被覆ゴムの１００％モジュラスにつき、外側プライ群のモジュラスは内側プライ群のモジュラス以上であり、
   外側プライ群のコード直径は内側プライ群のコード直径を上回り、
   コード直径の、それぞれの１プライ厚さから該プライの埋設コード直径を差し引いた被覆ゴム厚さに対する比の値につき、外側プライ群の比の値が内側プライ群の比の値を上回ることを特徴とする建設車両用空気入りバイアスタイヤ。
2. 内側プライ群がトレッド部におけるカーカス全体の厚さの２０〜６０％の範囲内を占める請求項１に記載したタイヤ。
3. 外側プライ群のコードの切断時の強さが、内側プライ群のコードの切断時の強さの１．２〜１．８倍の範囲内にある請求項１又は２に記載したタイヤ。
4. 外側プライ群のコードの被覆ゴムの１００％モジュラスが、内側プライ群のコードの被覆ゴムの１００％モジュラスの１．２〜１．５倍の範囲内にある請求項１〜３の何れか一項に記載したタイヤ。
5. 外側プライ群のコード直径が、内側プライ群のコード直径の１．１〜１．３倍の範囲内にある請求項１〜４の何れか一項に記載したタイヤ。
6. １プライ厚さから該プライの埋設コード直径を差し引いた被覆ゴム厚さの１／２に対するコード直径の比の値が、内側プライ群では３．０〜３．４の範囲内にあり、外側プライ群では３．７〜４．１の範囲内にある請求項１〜５の何れか一項に記載したタイヤ。

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