JP3723258B2 - 空気入りラジアルタイヤ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、空気入りラジアルタイヤにおけるベルト構造の耐久性増強、中でも、高速走行時にベルトの側端部に沿ってタイヤの周方向に生起し勝ちなゴム亀裂の進展に起因する、トレッドゴム層のはく離防止性能に優れる空気入りラジアルタイヤ、とくに乗用車または小型トラック用の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、とりわけ広く多用されている乗用車用空気入りラジアルタイヤに適用されて来たトレッド部の補強のためのベルトは、普通２〜３層のコード交差層からなる。
【０００３】
このコード交差層はトレッド部の中央円周を含む平面、換言すればタイヤ赤道面を挟んで、各層のコード、それも多くの場合にスチールコードが互いに交差する向きの配列になるのが一般である。
【０００４】
しかし、上記コード交差層からなるベルトでは所望する諸性能、例えば軽量性、耐摩耗性並びに耐久性が充分には得られ難いことから、ベルトを内側の１層のゴム被覆コードからなる傾斜ベルト層とその外側のゴム被覆平行コードからなる、いわゆるキャップ層との異種コード層の積層体により構成することが、下記文献（１）〜（３）にて提案されている。
【０００５】
ここで、キャップ層については、そのコードがタイヤ赤道面に対し実質上平行な複数コードの巻付け配列になり、しばしば周回ベルト層とも呼ばれる。この周回ベルト層を構成する複数コードの巻付け配列につき、上記のように実質上平行というのは、周回ベルト層が傾斜ベルト層上に位置してその外周を取巻く複数コードの巻付け配列の様相が、つる巻きらせん構造すなわち通常はゴム被覆コード又はゴム被覆により隔てて並べた複数のコード若しくはゴム被覆により隔てて重ねた少数のコードの引揃え束を、コード又は束の幅に対応するリードで巻付けて成る場合とそのほか、周回ベルト層と対応する幅にて準備される横並べコードのゴム被覆帯を、端部突合わせまたは重ね合わせ巻回接合してなる場合とに分かれる。すなわち、つる巻きらせん構造の場合は、らせんリードにより僅少な傾斜角度がつくことを意味し、また後者の端部突合わせまたは巻回接合の場合でも、製造上不可避な僅少誤差を考慮に入れたことを意味する。
【０００６】
文献（１）
電車やモノレール車両などに用いる大型の重荷重用空気入りラジアルタイヤに適用された上記２層よりなる異種コード層の側端部における耐セパレーション性向上を目的として特開昭６１−９３１４号公報には、タイヤ赤道面に対して極く平行に近い僅少なリード角でスパイラル状に配列したコードよりなる主ベルト層のコード弾性率を、３０００Kgf ／mm2 以上にすること、そして特開昭６２−１５２９０４号公報では、同様な主ベルト層のコードを芳香族ポリアミドのような有機繊維それもコード弾性率を２０００Kgf ／mm2 以上にすることを開示している。
【０００７】
文献（２）
特開平４−１６３２１２号公報は乗用車用空気入りラジアルタイヤの高速耐久性とユニフォーミティの向上及び軽量化を目指して、傾斜ベルト層は１層のスチールコード層とし、その外側のキャップ層は中央部で１層、両側部では２層となる芳香族ポリアミドコードのらせん状巻回つまりつる巻きらせん構造とすることを開示している。
【０００８】
文献（３）
また米国特許第３９７３６１２号明細書では、乗用車空気入りラジアルタイヤの乗り心地性及び耐摩耗性の両性能向上を図るため１層の傾斜コード層をフォールドし傾斜角度を１０〜３０°の範囲に収め、１層のキャップ層を傾斜角度が０°のテキスタイルコードにより構成することを開示している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
文献（１）〜（３）に関し各特徴を要約したベルト構成になる空気入りラジアルタイヤは、何れも次に述べる点で必要な考慮が払われていない。
【００１０】
文献（１）〜（３）に開示された空気入りタイヤは、２層のコード交差層からなるベルトを用いた従来タイヤに比べて、高速耐久性に優れる。なぜなら、従来タイヤは、ベルト端部の周方向剛性が低く、高速走行時に生じる遠心力によるせり出しが、特にショルダー部（ベルト端部）において大きくなる結果、ショルダー部における接地圧上昇をまねくため、高速耐久性に劣るものとなっている。
これに対して、文献に開示されたタイヤは、コード弾性の高い周回ベルト層が幅方向に均一に遠心力を負担するため、高速耐久性を悪化する原因となる、高速走行時のトレッドの幅方向端部域でのせり出しを抑制し得る。
【００１１】
一方、ベルトのコード弾性率が高いと、周回ベルト層端部とトレッドゴムとの剛性差が非常に大きくなり、端部コードと被覆ゴムとの界面に歪が集中するために、周回ベルト層側端部において、そのコードと被覆ゴムとの界面で亀裂が誘発され易い。そして、ベルトコードと被覆ゴムとの界面で発生した亀裂は、トレッド周方向に進展して周上で早期につながる結果、高速走行時にトレッドゴムが亀裂を来す、いわゆるトレッドチャンクが発生するので、とくに高速走行時には甚しく危険な状況を招来する懸念があった。
【００１２】
従って、この発明の目的は、上述のような傾斜ベルト層と周回ベルト層との積層構造のトレッド補強に関して、特に周回ベルト層側端部における、ベルトコードと被覆ゴムとの界面で発生した亀裂の進展を適切に抑制するように改良しベルト構造の耐久性能を増強した空気入りラジアルタイヤを提供しようとするところにある。
【００１３】
また、とくに周回ベルト層のコード切れ損傷が適切に防止され得るベルト構造の耐久性能増強をも目指すものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この発明は、少なくとも一対のビードコア間にまたがってトロイド状をなすカーカスのクラウン部外周で、タイヤ赤道面に対し傾斜して延びる多数本のコード又はフィラメントを配列した一層の傾斜ベルト層及び、この傾斜ベルト層上に位置してタイヤ赤道面に対し実質上平行な整列ワイヤの巻付け配列になる少なくとも一層の周回ベルト層をトレッドゴム層との間に具備し、周回ベルト層のワイヤの弾性率が２０００kgf ／mm2 以上であること、周回ベルト層の整列ワイヤを被覆するゴムの体積弾性率が２００kgf ／mm2 以上であること、周回ベルト層の側端部にて、そのベルト幅の１０％以内の領域で整列ワイヤが波状であることを特徴とする空気入りラジアルタイヤである。
【００１５】
ここで、上記整列ワイヤにおけるワイヤとは、通常の金属フィラメントによるものに加えて、有機繊維のよるものも含めて、ワイヤと総称する。すなわち、周回ベルト層の整列ワイヤがスチールからなること、とりわけ整列ワイヤが、Ｎで正の整数を表すものとして＜１×Ｎ＞または＜１＋Ｎ＞の撚り構造のスチールコードからなること、また周回ベルト層の整列ワイヤが有機繊維からなること、さらに傾斜ベルト層のコード又はフィラメントがスチールワイヤからなること、傾斜ベルト層のコード又はフィラメントのタイヤ赤道面に対する傾斜角度が１５〜４５°の範囲であることも包含される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１（ａ），（ｂ）にこの発明に従う空気入りラジアルタイヤを、乗用車用と小型トラック用とにそれぞれ適用した事例につき、タイヤ赤道面と直交する、子午線に沿う一般的な断面であらわした。
【００１７】
図中１はタイヤの全体を、２，３は図示例ではとくに一対の場合を例示したビードコアを、さらに４にてビードコア２，３間にまたがってトロイド状をなすカーカスを、そして５によりタイヤ赤道面をそれぞれあらわす。
【００１８】
カーカス４は、慣例に従ってポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）コードをタイヤ赤道面に対し７０〜９０°の角度で配置することが好ましく、そのクラウン部外周には、図上で実線で簡略図示したように、タイヤ赤道面５に対し通常１５〜４５°の傾斜角度で互いに平行して延びる多数本の通常はスチールからなるコード又はフィラメントを配列した一層の傾斜ベルト層６と、やはり簡略に破線で示したが、上記の傾斜ベルト層６上に位置してタイヤ赤道面に対し実質上平行な整列ワイヤの巻付け配列になる、図１（ａ）では１層、同（ｂ）では強度上２層とした周回ベルト層７とを、トレッドゴム層８との間に具備し、９はトレッドゴム層に設けられる溝部である。
【００１９】
周回ベルト層７は、弾性率が２０００Kgf ／mm2 以上のワイヤを５０mm当り ３０の打込み数で用い、その巻付け配列の具体例についてはすでに述べた種々の様相を適宜に活用することができる。
【００２０】
ここで、周回ベルト層７の補強を司る整列ワイヤには、スチールまたは有機繊維からなる、モノフィラメント、複数本のフィラメントを撚り合わせたコードまたは複数本のフィラメントを揃えたフィラメント束を、それぞれ用いることができる。
【００２１】
さて、一層の傾斜ベルト層６上へ周回ベルト層７を巻付けただけのトレッドゴム補強の場合に起る問題点は前述のとおり、周回ベルト層７の側端部域でのワイヤとその被覆ゴムとの界面で発生した亀裂がワイヤに沿って周方向に進展し易いので、この界面の亀裂の進展を抑制することが重要になる。そして、この界面を亀裂が進展するのを阻止するには、下記に示す方策が有効である。
（ａ）界面のみかけ上の長さを長くし、トレッド全周にわたる亀裂進展の距離をかせぐ。なぜなら、亀裂の進展速度はゴムの物性で決定される一定値であるため、最終的にトレッドチャンクまでの寿命が伸びるからである。
（ｂ）さらに、ワイヤとその被覆ゴムとの界面で発生した亀裂が周方向に向って成長するのを最初に防御するため、亀裂の進展方向に被覆ゴムとは異なるゴム、具体的にはトレッドゴムを配置する。すなわち、周回ベルト層７のワイヤの被覆ゴムとトレッドゴムとを、亀裂の進展方向である周方向に交互配置することにより、亀裂の進展が阻止される。
【００２２】
上記（ａ）および（ｂ）を実現するには、周回ベルト層の側端部において、そのベルト幅の１０％以内の領域に配した整列ワイヤを波状にすることが、肝要である。すなわち、図１（ａ），（ｂ）に示したタイヤのそれぞれに対応するベルト構造を、図２（ａ），（ｂ）に展開して示すように、周回ベルト層７の側縁からベルト幅Ｗの１０％以内の領域ＳＷ内に配置したワイヤ１０を波状に形成する。すると、従来は、周回ベルト層７の側端部域でのワイヤとその被覆ゴムとの界面で発生しワイヤに沿って進展していた亀裂（図３（ａ）参照）が、その進展をトレッドゴムによって阻まれる（図３（ｂ）参照）ことになるのである。
【００２３】
ここで、領域ＳＷをベルト幅Ｗの１０％以内としたのは、１０％をこえる範囲に広げると、トレッドのショルダー部での周方向剛性が低下して、とくに高速走行におけるショルダー部のせり出しを抑制するのが難しくなるからである。なお、領域ＳＷの下限はとくに設けなくてよいが、少なくとも周回ベルト層７の最も外側に配置したワイヤは、波状とする必要がある。
【００２４】
また、ワイヤ１０に付与する波形は、図４に示すように、波高ｄが０．５mm以上および波長ｌが５０mm以下であることが、亀裂の進展を抑制するのに好ましい。なぜなら、波高ｄが０．５mm未満では、上記した“亀裂進展の距離をかせぐ”という効果がほとんど得られず、また波長ｌが５０mmをこえると、コードの軸方向がほとんど周方向と同じになり、上記した“亀裂進展を阻止する" という効果が期待できない。
一方、波高ｄの上限は、せり出しを有効に抑制できるための剛性を確保するのに、５mmにすること、また波長ｌの下限は、ｌが小さいと、タイヤ製造の段階でワイヤに必要としない残留応力によってワイヤ切れを招来させないために、１０mmにすること、が好ましい。
【００２５】
なお、周回ベルト層の側端部におけるワイヤを波状にすると、ワイヤの動き易くなって局所的なバックリングによるワイヤ切れを生じるうれいがあるため、周回ベルト層の整列ワイヤの被覆ゴムの体積弾性率が２００Kgf ／mm2 以上にして、ワイヤの動きを抑制する必要がある。一方、被覆ゴムの体積弾性率を、好ましくは５００Kgf ／mm2 以下とするを要し、これより高すぎるときは、ゴムの粘度が上りすぎ押し出し工程での不都合を来す。
【００２６】
なお、このバックリングについては、図５に空気入りラジアルタイヤ１の荷重負荷時に、タイヤに作用する力の関係を図解したように、トレッドゴム層８とベルト１１とは、タイヤ内圧Ｐ１と接地圧Ｐ２とでタイヤの半径方向の圧縮力を受け、また、サイド部１２の矢印１３で示す倒れ込みによってタイヤの幅方向の圧縮力１４を受け、さらに、タイヤの接線方向の圧縮力も受ける、全圧縮状態においてゴムの体積弾性率が十分にないと、フィラメントの動きが大きくなり、局所的なバックリングを起こして、スチールフィラメント切れが発生しやすくなるのである。
【００２７】
上記被覆ゴムの体積弾性率は、図６（ａ）に示すように内径ｄが１４mm、高さｈが２８mmの円筒形空洞をもつ鋼製のジグ１５の空洞内にゴム試験片をすき間なく充てんし、このジグ１５を図６（ｂ）に示すように引張・圧縮試験器１６にセットした上でゴム試験片の上下面に０．６mm／min の速度で荷重Ｗを負荷し、このときの変位量をレーザ１７で測定し、この荷重と変位との関係から算出することとする。
【００２８】
【実施例】
この発明を乗用車と小型トラック用とについてそれぞれ、１９５／６５ Ｒ１４｛図１（ａ）参照｝、１９５／８５ Ｒ１６ １２ＰＲ｛図１（ｂ）参照｝の各サイズの空気入りラジアルタイヤとして適用した。
【００２９】
何れの場合もカーカス４はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）コード（１５００ｄ／２）をタイヤ赤道面に対し９０°に５１．７本／５０mmの打込みにて、乗用車用タイヤは１プライ、小型トラックにあっては２プライを配列した。
【００３０】
傾斜ベルト層６はコード構造がそれぞれ１×５×０．２３mm、１＋６×０．２８ｍである複数本のスチールコードをタイヤ赤道面に対し３０°の角度に３７本／５０mm（１×５構造）、２４本／５０mm（１＋６構造）の打込みにて配列した一層とした。
【００３１】
周回ベルト層７は、スチールワイヤまたは有機繊維ワイヤをつる巻きらせん構造で配列し、ここに乗用車タイヤの周回ベルト層７の幅を１４０mm、小型トラック用タイヤについては周回ベルト層７を、幅が１００mmと３０mmとの２層にて狭幅のものはトレッド中央に位置させた。何れの場合も図２に示したところに従って、周回ベルト層の側端部におけるワイヤを波状とし、次にのべる高速耐久性試験および耐久性試験に供した。なお、周回ベルト層の側端部におけるワイヤを直線状としたタイヤについても、同様に試験を行った。
【００３２】
（１）高速耐久性試験
米国規格ＦＭＶＳＳ Ｎｏ．１０９の試験方法に準じたステップスピード方式にて行い、すなわち、３０分ごとに速度を増加して故障するまで試験を行い、故障したときの速度（ｋｍ／ｈ）を測定し、従来タイヤの測定値を１００とした指数にて表示した。数値が大きいほど、優れていることを示す。
【００３３】
なお、従来タイヤ１は、コード構造が１×５×０．２３mmである複数本のスチールコードをタイヤ赤道面５に対し±２２°の角度で交差配列になるように積層配置にした２層の傾斜ベルト層および、この傾斜ベルト層上に配置したキャップ層によって形成した乗用車用タイヤ、また従来タイヤ２は、コード構造が１＋６×０．２８mmである複数本のスチールコードをタイヤ赤道面５に対し＋３０°の角度で配列した幅が１２５mmである第１層と、コード構造が１＋６×０．２８mmであるスチールコードをタイヤ赤道面５に対し−３０°の角度で配列した幅が１００mmである第２層とを順次積層し、この傾斜ベルト層上に配置したキャップ層によって形成してなる、小型トラック用タイヤである。
【００３４】
（２）耐久性試験
タイヤ内圧１．０Kgf ／cm2 でJATMA に定められている最大負荷をかけ、８°のスリップアングルで４時間走行させ、その後、このタイヤを分解して周方向ベルト層において、コード切れが発生しているか否かを調査し、耐久性を評価した。試験の結果はまとめて次表に示す。
【００３５】
【表１】
【００３６】
【表２】
【００３７】
【発明の効果】
この発明によれば、周回ベルト層の側端部におけるワイヤを波状とすることにより、周回ベルト層の側端部域でのワイヤとその被覆ゴムとの界面で発生した亀裂がワイヤに沿って周方向に進展するのを有効に防止できる。なお加えて周方向ベルト層における被覆ゴムの体積弾性率を２００Kgf ／mm2 以上にすることによって、周回ベルト層におけるコード切れを生じにくくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に従う代表的な乗用車用空気入りタイヤ及び小型トラック用空気入りタイヤの断面図である。
【図２】周回ベルト層の説明図である。
【図３】周回ベルト層側端部のワイヤの説明図である。
【図４】ワイヤの形状を示す図である。
【図５】タイヤに荷重を負荷したときトレッドとベルトに作用する力の説明図である。
【図６】ゴムの体積弾性率を測定する方法の説明図である。
【符号の説明】
１ 空気入りタイヤ
２，３ ビードコア
４ カーカス
５ タイヤ赤道面
６ 傾斜ベルト層
７ 周回ベルト層
８ トレッドゴム層
９ 溝部
10 ワイヤ
11 ベルト
12 サイド部
13 圧縮力
【発明の属する技術分野】
この発明は、空気入りラジアルタイヤにおけるベルト構造の耐久性増強、中でも、高速走行時にベルトの側端部に沿ってタイヤの周方向に生起し勝ちなゴム亀裂の進展に起因する、トレッドゴム層のはく離防止性能に優れる空気入りラジアルタイヤ、とくに乗用車または小型トラック用の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、とりわけ広く多用されている乗用車用空気入りラジアルタイヤに適用されて来たトレッド部の補強のためのベルトは、普通２〜３層のコード交差層からなる。
【０００３】
このコード交差層はトレッド部の中央円周を含む平面、換言すればタイヤ赤道面を挟んで、各層のコード、それも多くの場合にスチールコードが互いに交差する向きの配列になるのが一般である。
【０００４】
しかし、上記コード交差層からなるベルトでは所望する諸性能、例えば軽量性、耐摩耗性並びに耐久性が充分には得られ難いことから、ベルトを内側の１層のゴム被覆コードからなる傾斜ベルト層とその外側のゴム被覆平行コードからなる、いわゆるキャップ層との異種コード層の積層体により構成することが、下記文献（１）〜（３）にて提案されている。
【０００５】
ここで、キャップ層については、そのコードがタイヤ赤道面に対し実質上平行な複数コードの巻付け配列になり、しばしば周回ベルト層とも呼ばれる。この周回ベルト層を構成する複数コードの巻付け配列につき、上記のように実質上平行というのは、周回ベルト層が傾斜ベルト層上に位置してその外周を取巻く複数コードの巻付け配列の様相が、つる巻きらせん構造すなわち通常はゴム被覆コード又はゴム被覆により隔てて並べた複数のコード若しくはゴム被覆により隔てて重ねた少数のコードの引揃え束を、コード又は束の幅に対応するリードで巻付けて成る場合とそのほか、周回ベルト層と対応する幅にて準備される横並べコードのゴム被覆帯を、端部突合わせまたは重ね合わせ巻回接合してなる場合とに分かれる。すなわち、つる巻きらせん構造の場合は、らせんリードにより僅少な傾斜角度がつくことを意味し、また後者の端部突合わせまたは巻回接合の場合でも、製造上不可避な僅少誤差を考慮に入れたことを意味する。
【０００６】
文献（１）
電車やモノレール車両などに用いる大型の重荷重用空気入りラジアルタイヤに適用された上記２層よりなる異種コード層の側端部における耐セパレーション性向上を目的として特開昭６１−９３１４号公報には、タイヤ赤道面に対して極く平行に近い僅少なリード角でスパイラル状に配列したコードよりなる主ベルト層のコード弾性率を、３０００Kgf ／mm2 以上にすること、そして特開昭６２−１５２９０４号公報では、同様な主ベルト層のコードを芳香族ポリアミドのような有機繊維それもコード弾性率を２０００Kgf ／mm2 以上にすることを開示している。
【０００７】
文献（２）
特開平４−１６３２１２号公報は乗用車用空気入りラジアルタイヤの高速耐久性とユニフォーミティの向上及び軽量化を目指して、傾斜ベルト層は１層のスチールコード層とし、その外側のキャップ層は中央部で１層、両側部では２層となる芳香族ポリアミドコードのらせん状巻回つまりつる巻きらせん構造とすることを開示している。
【０００８】
文献（３）
また米国特許第３９７３６１２号明細書では、乗用車空気入りラジアルタイヤの乗り心地性及び耐摩耗性の両性能向上を図るため１層の傾斜コード層をフォールドし傾斜角度を１０〜３０°の範囲に収め、１層のキャップ層を傾斜角度が０°のテキスタイルコードにより構成することを開示している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
文献（１）〜（３）に関し各特徴を要約したベルト構成になる空気入りラジアルタイヤは、何れも次に述べる点で必要な考慮が払われていない。
【００１０】
文献（１）〜（３）に開示された空気入りタイヤは、２層のコード交差層からなるベルトを用いた従来タイヤに比べて、高速耐久性に優れる。なぜなら、従来タイヤは、ベルト端部の周方向剛性が低く、高速走行時に生じる遠心力によるせり出しが、特にショルダー部（ベルト端部）において大きくなる結果、ショルダー部における接地圧上昇をまねくため、高速耐久性に劣るものとなっている。
これに対して、文献に開示されたタイヤは、コード弾性の高い周回ベルト層が幅方向に均一に遠心力を負担するため、高速耐久性を悪化する原因となる、高速走行時のトレッドの幅方向端部域でのせり出しを抑制し得る。
【００１１】
一方、ベルトのコード弾性率が高いと、周回ベルト層端部とトレッドゴムとの剛性差が非常に大きくなり、端部コードと被覆ゴムとの界面に歪が集中するために、周回ベルト層側端部において、そのコードと被覆ゴムとの界面で亀裂が誘発され易い。そして、ベルトコードと被覆ゴムとの界面で発生した亀裂は、トレッド周方向に進展して周上で早期につながる結果、高速走行時にトレッドゴムが亀裂を来す、いわゆるトレッドチャンクが発生するので、とくに高速走行時には甚しく危険な状況を招来する懸念があった。
【００１２】
従って、この発明の目的は、上述のような傾斜ベルト層と周回ベルト層との積層構造のトレッド補強に関して、特に周回ベルト層側端部における、ベルトコードと被覆ゴムとの界面で発生した亀裂の進展を適切に抑制するように改良しベルト構造の耐久性能を増強した空気入りラジアルタイヤを提供しようとするところにある。
【００１３】
また、とくに周回ベルト層のコード切れ損傷が適切に防止され得るベルト構造の耐久性能増強をも目指すものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この発明は、少なくとも一対のビードコア間にまたがってトロイド状をなすカーカスのクラウン部外周で、タイヤ赤道面に対し傾斜して延びる多数本のコード又はフィラメントを配列した一層の傾斜ベルト層及び、この傾斜ベルト層上に位置してタイヤ赤道面に対し実質上平行な整列ワイヤの巻付け配列になる少なくとも一層の周回ベルト層をトレッドゴム層との間に具備し、周回ベルト層のワイヤの弾性率が２０００kgf ／mm2 以上であること、周回ベルト層の整列ワイヤを被覆するゴムの体積弾性率が２００kgf ／mm2 以上であること、周回ベルト層の側端部にて、そのベルト幅の１０％以内の領域で整列ワイヤが波状であることを特徴とする空気入りラジアルタイヤである。
【００１５】
ここで、上記整列ワイヤにおけるワイヤとは、通常の金属フィラメントによるものに加えて、有機繊維のよるものも含めて、ワイヤと総称する。すなわち、周回ベルト層の整列ワイヤがスチールからなること、とりわけ整列ワイヤが、Ｎで正の整数を表すものとして＜１×Ｎ＞または＜１＋Ｎ＞の撚り構造のスチールコードからなること、また周回ベルト層の整列ワイヤが有機繊維からなること、さらに傾斜ベルト層のコード又はフィラメントがスチールワイヤからなること、傾斜ベルト層のコード又はフィラメントのタイヤ赤道面に対する傾斜角度が１５〜４５°の範囲であることも包含される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１（ａ），（ｂ）にこの発明に従う空気入りラジアルタイヤを、乗用車用と小型トラック用とにそれぞれ適用した事例につき、タイヤ赤道面と直交する、子午線に沿う一般的な断面であらわした。
【００１７】
図中１はタイヤの全体を、２，３は図示例ではとくに一対の場合を例示したビードコアを、さらに４にてビードコア２，３間にまたがってトロイド状をなすカーカスを、そして５によりタイヤ赤道面をそれぞれあらわす。
【００１８】
カーカス４は、慣例に従ってポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）コードをタイヤ赤道面に対し７０〜９０°の角度で配置することが好ましく、そのクラウン部外周には、図上で実線で簡略図示したように、タイヤ赤道面５に対し通常１５〜４５°の傾斜角度で互いに平行して延びる多数本の通常はスチールからなるコード又はフィラメントを配列した一層の傾斜ベルト層６と、やはり簡略に破線で示したが、上記の傾斜ベルト層６上に位置してタイヤ赤道面に対し実質上平行な整列ワイヤの巻付け配列になる、図１（ａ）では１層、同（ｂ）では強度上２層とした周回ベルト層７とを、トレッドゴム層８との間に具備し、９はトレッドゴム層に設けられる溝部である。
【００１９】
周回ベルト層７は、弾性率が２０００Kgf ／mm2 以上のワイヤを５０mm当り ３０の打込み数で用い、その巻付け配列の具体例についてはすでに述べた種々の様相を適宜に活用することができる。
【００２０】
ここで、周回ベルト層７の補強を司る整列ワイヤには、スチールまたは有機繊維からなる、モノフィラメント、複数本のフィラメントを撚り合わせたコードまたは複数本のフィラメントを揃えたフィラメント束を、それぞれ用いることができる。
【００２１】
さて、一層の傾斜ベルト層６上へ周回ベルト層７を巻付けただけのトレッドゴム補強の場合に起る問題点は前述のとおり、周回ベルト層７の側端部域でのワイヤとその被覆ゴムとの界面で発生した亀裂がワイヤに沿って周方向に進展し易いので、この界面の亀裂の進展を抑制することが重要になる。そして、この界面を亀裂が進展するのを阻止するには、下記に示す方策が有効である。
（ａ）界面のみかけ上の長さを長くし、トレッド全周にわたる亀裂進展の距離をかせぐ。なぜなら、亀裂の進展速度はゴムの物性で決定される一定値であるため、最終的にトレッドチャンクまでの寿命が伸びるからである。
（ｂ）さらに、ワイヤとその被覆ゴムとの界面で発生した亀裂が周方向に向って成長するのを最初に防御するため、亀裂の進展方向に被覆ゴムとは異なるゴム、具体的にはトレッドゴムを配置する。すなわち、周回ベルト層７のワイヤの被覆ゴムとトレッドゴムとを、亀裂の進展方向である周方向に交互配置することにより、亀裂の進展が阻止される。
【００２２】
上記（ａ）および（ｂ）を実現するには、周回ベルト層の側端部において、そのベルト幅の１０％以内の領域に配した整列ワイヤを波状にすることが、肝要である。すなわち、図１（ａ），（ｂ）に示したタイヤのそれぞれに対応するベルト構造を、図２（ａ），（ｂ）に展開して示すように、周回ベルト層７の側縁からベルト幅Ｗの１０％以内の領域ＳＷ内に配置したワイヤ１０を波状に形成する。すると、従来は、周回ベルト層７の側端部域でのワイヤとその被覆ゴムとの界面で発生しワイヤに沿って進展していた亀裂（図３（ａ）参照）が、その進展をトレッドゴムによって阻まれる（図３（ｂ）参照）ことになるのである。
【００２３】
ここで、領域ＳＷをベルト幅Ｗの１０％以内としたのは、１０％をこえる範囲に広げると、トレッドのショルダー部での周方向剛性が低下して、とくに高速走行におけるショルダー部のせり出しを抑制するのが難しくなるからである。なお、領域ＳＷの下限はとくに設けなくてよいが、少なくとも周回ベルト層７の最も外側に配置したワイヤは、波状とする必要がある。
【００２４】
また、ワイヤ１０に付与する波形は、図４に示すように、波高ｄが０．５mm以上および波長ｌが５０mm以下であることが、亀裂の進展を抑制するのに好ましい。なぜなら、波高ｄが０．５mm未満では、上記した“亀裂進展の距離をかせぐ”という効果がほとんど得られず、また波長ｌが５０mmをこえると、コードの軸方向がほとんど周方向と同じになり、上記した“亀裂進展を阻止する" という効果が期待できない。
一方、波高ｄの上限は、せり出しを有効に抑制できるための剛性を確保するのに、５mmにすること、また波長ｌの下限は、ｌが小さいと、タイヤ製造の段階でワイヤに必要としない残留応力によってワイヤ切れを招来させないために、１０mmにすること、が好ましい。
【００２５】
なお、周回ベルト層の側端部におけるワイヤを波状にすると、ワイヤの動き易くなって局所的なバックリングによるワイヤ切れを生じるうれいがあるため、周回ベルト層の整列ワイヤの被覆ゴムの体積弾性率が２００Kgf ／mm2 以上にして、ワイヤの動きを抑制する必要がある。一方、被覆ゴムの体積弾性率を、好ましくは５００Kgf ／mm2 以下とするを要し、これより高すぎるときは、ゴムの粘度が上りすぎ押し出し工程での不都合を来す。
【００２６】
なお、このバックリングについては、図５に空気入りラジアルタイヤ１の荷重負荷時に、タイヤに作用する力の関係を図解したように、トレッドゴム層８とベルト１１とは、タイヤ内圧Ｐ１と接地圧Ｐ２とでタイヤの半径方向の圧縮力を受け、また、サイド部１２の矢印１３で示す倒れ込みによってタイヤの幅方向の圧縮力１４を受け、さらに、タイヤの接線方向の圧縮力も受ける、全圧縮状態においてゴムの体積弾性率が十分にないと、フィラメントの動きが大きくなり、局所的なバックリングを起こして、スチールフィラメント切れが発生しやすくなるのである。
【００２７】
上記被覆ゴムの体積弾性率は、図６（ａ）に示すように内径ｄが１４mm、高さｈが２８mmの円筒形空洞をもつ鋼製のジグ１５の空洞内にゴム試験片をすき間なく充てんし、このジグ１５を図６（ｂ）に示すように引張・圧縮試験器１６にセットした上でゴム試験片の上下面に０．６mm／min の速度で荷重Ｗを負荷し、このときの変位量をレーザ１７で測定し、この荷重と変位との関係から算出することとする。
【００２８】
【実施例】
この発明を乗用車と小型トラック用とについてそれぞれ、１９５／６５ Ｒ１４｛図１（ａ）参照｝、１９５／８５ Ｒ１６ １２ＰＲ｛図１（ｂ）参照｝の各サイズの空気入りラジアルタイヤとして適用した。
【００２９】
何れの場合もカーカス４はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）コード（１５００ｄ／２）をタイヤ赤道面に対し９０°に５１．７本／５０mmの打込みにて、乗用車用タイヤは１プライ、小型トラックにあっては２プライを配列した。
【００３０】
傾斜ベルト層６はコード構造がそれぞれ１×５×０．２３mm、１＋６×０．２８ｍである複数本のスチールコードをタイヤ赤道面に対し３０°の角度に３７本／５０mm（１×５構造）、２４本／５０mm（１＋６構造）の打込みにて配列した一層とした。
【００３１】
周回ベルト層７は、スチールワイヤまたは有機繊維ワイヤをつる巻きらせん構造で配列し、ここに乗用車タイヤの周回ベルト層７の幅を１４０mm、小型トラック用タイヤについては周回ベルト層７を、幅が１００mmと３０mmとの２層にて狭幅のものはトレッド中央に位置させた。何れの場合も図２に示したところに従って、周回ベルト層の側端部におけるワイヤを波状とし、次にのべる高速耐久性試験および耐久性試験に供した。なお、周回ベルト層の側端部におけるワイヤを直線状としたタイヤについても、同様に試験を行った。
【００３２】
（１）高速耐久性試験
米国規格ＦＭＶＳＳ Ｎｏ．１０９の試験方法に準じたステップスピード方式にて行い、すなわち、３０分ごとに速度を増加して故障するまで試験を行い、故障したときの速度（ｋｍ／ｈ）を測定し、従来タイヤの測定値を１００とした指数にて表示した。数値が大きいほど、優れていることを示す。
【００３３】
なお、従来タイヤ１は、コード構造が１×５×０．２３mmである複数本のスチールコードをタイヤ赤道面５に対し±２２°の角度で交差配列になるように積層配置にした２層の傾斜ベルト層および、この傾斜ベルト層上に配置したキャップ層によって形成した乗用車用タイヤ、また従来タイヤ２は、コード構造が１＋６×０．２８mmである複数本のスチールコードをタイヤ赤道面５に対し＋３０°の角度で配列した幅が１２５mmである第１層と、コード構造が１＋６×０．２８mmであるスチールコードをタイヤ赤道面５に対し−３０°の角度で配列した幅が１００mmである第２層とを順次積層し、この傾斜ベルト層上に配置したキャップ層によって形成してなる、小型トラック用タイヤである。
【００３４】
（２）耐久性試験
タイヤ内圧１．０Kgf ／cm2 でJATMA に定められている最大負荷をかけ、８°のスリップアングルで４時間走行させ、その後、このタイヤを分解して周方向ベルト層において、コード切れが発生しているか否かを調査し、耐久性を評価した。試験の結果はまとめて次表に示す。
【００３５】
【表１】
【表２】
【発明の効果】
この発明によれば、周回ベルト層の側端部におけるワイヤを波状とすることにより、周回ベルト層の側端部域でのワイヤとその被覆ゴムとの界面で発生した亀裂がワイヤに沿って周方向に進展するのを有効に防止できる。なお加えて周方向ベルト層における被覆ゴムの体積弾性率を２００Kgf ／mm2 以上にすることによって、周回ベルト層におけるコード切れを生じにくくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に従う代表的な乗用車用空気入りタイヤ及び小型トラック用空気入りタイヤの断面図である。
【図２】周回ベルト層の説明図である。
【図３】周回ベルト層側端部のワイヤの説明図である。
【図４】ワイヤの形状を示す図である。
【図５】タイヤに荷重を負荷したときトレッドとベルトに作用する力の説明図である。
【図６】ゴムの体積弾性率を測定する方法の説明図である。
【符号の説明】
１ 空気入りタイヤ
２，３ ビードコア
４ カーカス
５ タイヤ赤道面
６ 傾斜ベルト層
７ 周回ベルト層
８ トレッドゴム層
９ 溝部
10 ワイヤ
11 ベルト
12 サイド部
13 圧縮力
Claims (6)
- 少なくとも一対のビードコア間にまたがってトロイド状をなすカーカスのクラウン部外周で、タイヤ赤道面に対し傾斜して延びる多数本のコード又はフィラメントを配列した一層の傾斜ベルト層及び、この傾斜ベルト層上に位置してタイヤ赤道面に対し実質上平行な整列ワイヤの巻付け配列になる少なくとも一層の周回ベルト層をトレッドゴム層との間に具備し、周回ベルト層のワイヤの弾性率が２０００kgf ／mm2 以上であること、周回ベルト層の整列ワイヤを被覆するゴムの体積弾性率が２００kgf ／mm2 以上であること、周回ベルト層の側端部にて、そのベルト幅の１０％以内の領域で整列ワイヤが波状であることを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
- 周回ベルト層の整列ワイヤがスチールからなる請求項１に記載した空気入りラジアルタイヤ。
- 周回ベルト層の整列ワイヤが、Ｎで正の整数を表すものとして＜１×Ｎ＞または＜１＋Ｎ＞の撚り構造のスチールコードからなる請求項１または２に記載した空気入りラジアルタイヤ。
- 周回ベルト層の整列ワイヤが有機繊維からなる請求項１に記載した空気入りラジアルタイヤ。
- 傾斜ベルト層のコード又はフィラメントがスチールワイヤからなる請求項１ないし４のいずれか１項に記載した空気入りラジアルタイヤ。
- 傾斜ベルト層のコード又はフィラメントのタイヤ赤道面に対する傾斜角度が１５〜４５°の範囲である請求項１ないし５のいずれか１項に記載した空気入りラジアルタイヤ。
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