JP3963770B2

JP3963770B2 - 建設車両用空気入りラジアルタイヤ

Info

Publication number: JP3963770B2
Application number: JP2002128457A
Authority: JP
Inventors: 健高橋; 規夫大本; 剛前川
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2002-04-30
Filing date: 2002-04-30
Publication date: 2007-08-22
Anticipated expiration: 2022-04-30
Also published as: JP2003320811A

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は建設車両用空気入りラジアルタイヤに関し、さらに詳しくは、複数のスチールコードカーカス層を設けた場合の層間剥離故障を抑制すると共に、乗り心地性の向上を可能にした建設車両用空気入りラジアルタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、建設車両用大型空気入りラジアルタイヤは、非常に大きな破断強度を有するスチールコードから構成したカーカス層を１層だけ設けているのが一般的であった。しかし、このように１層構造のカーカス層に使用されるスチールコードは超高強度に加工した専用特殊品であるため、材料コストが非常に高くなっていた。
【０００３】
本発明者らは、かかる材料コスト問題の解決策として、一般のトラック・バス用タイヤに使用されている汎用スチールコードでカーカス層を構成して複数層を設けるようにすれば、従来の超高強度スチールコードの１層構造のカーカス層に匹敵する強力が得られることに着目し、これを実用化する検討を行った。しかしながら、剛性の大きなカーカス層を複数枚積層するようにするため、層間に剥離故障を発生しやすいという問題があり、単に複数のカーカス層を重ねるだけでは実用化することは不可能であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上述した従来の問題を解消し、スチールコードカーカス層を複数層設ける場合であっても、カーカス層間の剥離故障を抑制可能にする建設車両用空気入りラジアルタイヤを提供することにある。また、本発明の他の目的は、カーカス層間の剥離故障を抑制しながら耐発熱性及び乗心地性を向上する建設車両用空気入りラジアルタイヤを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の建設車両用空気入りラジアルタイヤは、クラウン部から左右のサイドウォール部を経てビード部に至るように少なくとも２層のスチールコードからなるカーカス層を設けると共に、該カーカス層の外周に少なくとも２層のベルト層を配置し、前記カーカス層間のゴム間隔をカーカスラインに沿って連続的に変化させ、クラウンセンター部とカーカスライン最大幅位置におけるゴム間隔ｔc₁，ｔc₂をそれぞれ極小値にすると共に、タイヤショルダー部におけるゴム間隔ｔs を極大値にしたことを特徴とするものである。
【０００６】
スチールコードカーカス層を複数層設けた建設車両用空気入りラジアルタイヤが負荷状態で不整地を走行すると、路面からの反力と内圧力とにより、ショルダー領域に最も大きな撓み変形を発生し、そのショルダー領域においてカーカス層間剪断力が増大して層間剥離を起こしやすくなる。しかし、本発明の建設車両用空気入りラジアルタイヤでは、上記のようにカーカス層間のゴム間隔を、撓み変形が少ないクラウンセンター部とカーカスライン最大幅位置とで極小値にすると共に、ショルダー部では極大値にするように形成しているので、ショルダー域に発生する大きな撓みに起因する剪断歪を効果的に吸収し、層間剥離を抑制することができる。
【０００７】
また、本発明の建設車両用空気入りラジアルタイヤは、クラウンセンター部のゴム間隔ｔc₁を極小値にしているので発熱を抑制することができ、クラウン部の耐発熱性を向上する。また、カーカスライン最大幅位置のゴム間隔ｔc₂も極小値にしているので、タイヤ最大幅位置の総ゴム厚さが最小化することによって乗心地性を向上することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明において、カーカス層はスチールコードから構成され、かつ少なくとも２層を設ける。カーカス層の層数は２層以上であれば特に限定されないが、タイヤ重量の軽量化や材料コストの観点からは２層が最も好ましい。少なくとも２層に積層されたカーカス層は、クラウン部から左右のサイドウォール部を経てビード部に至り、そのビード部に埋設したビードコアに両端部を折り返すように係止される。
【０００９】
カーカス層の両端部を係止するビードコアは、各カーカス層毎に設けるようにすることが好ましい。このように各カーカス層毎にビードコアを設け、各カーカス層の端部を個々のビードコアに係止することにより、カーカス層間のゴム間隔を、カーカスライン最大幅位置からタイヤがリムフランジに接触開始する点に向け漸増することができ、一層層間剥離故障を抑制することができる。
【００１０】
本発明の建設車両用空気入りラジアルタイヤには、スチールコードカーカス層を少なくとも２層設けるため、そのスチールコードは必ずしも超高強力の特殊コードを使用しなくてもよい。すなわち、一般のトラック・バス用の空気入りラジアルタイヤに使用されている汎用のスチールコードを使用しても、建設車両用空気入りラジアルタイヤとして十分な強力を備えることができる。
【００１１】
カーカス層のコード角度はラジアルおよびセミラジアルのいずれであってもよいが、２層以上を設けるため、好ましくはセミラジアル構造にするとよい。セミラジアル構造にした際のコード角度としては、タイヤ周方向対して７３〜８６度にし、かつ層間でタイヤ子午線方向を挟んで互いに反対方向に傾斜するようにすることが好ましい。このようにカーカスコードを配置することにより、クラウン部の周方向曲げ剛性を低下し、エンベロープ特性を向上することができる。
【００１２】
本発明の建設車両用空気入りラジアルタイヤは、上記のように少なくとも２層のカーカス層を配置するに当たり、その子午線方向断面における層間のゴム間隔を一定にするのではなく、連続的に可変にし、クラウンセンター部とカーカスライン最大幅位置とのゴム間隔ｔc₁，ｔc₂をそれぞれ極小値にすると共に、タイヤショルダー部におけるゴム間隔ｔs を極大値にする。また、クラウンセンター部からタイヤショルダー部、タイヤショルダー部からカーカスライン最大幅位置までのゴム間隔は、徐々に漸増又は漸減するようにすることが好ましい。なお、ここでカーカス層間のゴム間隔とは、両カーカス層をそれぞれ構成するスチールコードの表面間の距離をいう。
【００１３】
このようにカーカス層間のゴム間隔を、撓み変形の少ないクラウンセンター部とカーカスライン最大幅位置とで極小値に設定し、撓み変形が最も大きくなるタイヤショルダー部で極大値にしたので、大きな撓みを発生するタイヤショルダー部の剪断歪を効果的に吸収し、層間剥離を抑制することができる。
【００１４】
上述したタイヤショルダー部でのカーカス層間のゴム間隔ｔs と、クラウンセンター部及びカーカスライン最大幅位置でのカーカス層間のゴム間隔ｔc₁，ｔc₂とは、ｔs ＞ｔc₁，ｔc₂ の関係を維持した上で、カーカス層のコード径Φｃに対して次の関係にすることが好ましい。
【００１５】
すなわち、タイヤショルダー部におけるゴム間隔ｔs は
ｔs ＝（１．２〜３．９）Φｃ、好ましくは（１．２〜３．９）Φｃ
にし、また、クラウンセンター部とカーカスライン最大幅位置でのゴム間隔ｔc₁，ｔc₂は、それぞれ
ｔc₁＝（０．５〜１．７）Φｃ
ｔc₂＝（０．５〜１．７）Φｃ
にすることである。極小値にするゴム間隔ｔc₁とｔc₂とは同一であっても、異なっていてもよいが、好ましくはｔc₂＞ｔc₁ の関係であるのがよい。
【００１６】
なお、上記関係式において、互いに対面する２層のカーカス層のスチールコードのコード径が互いに異なる場合は、関係式中のコード径Φｃには太径側のコード径を使用するものとする。また、スチールコードが偏平などの非円形断面である場合は、その非円形断面と同じ断面積をもつ円形断面に換算したときの直径を用いるものとする。
【００１７】
タイヤショルダー部におけるゴム間隔ｔs が１．２Φｃよりも小さいと、カーカス層間の剪断歪を介在ゴムで吸収緩和しきれず、スチールコードとゴムとの界面からセパレーションが発生する。また、３．９Φｃを超えると、内側カーカス層と外側カーカス層の内圧力に対するコード張力分担が外側カーカス層側に偏在し、内側カーカス層への初期コード張力が低くなる。そのため低内圧走行時又は過荷重条件下の走行では、内側カーカス層のスチールコードへの張力が圧縮側に振れ、コード破断につながりやすくなる。
【００１８】
また、クラウンセンター部におけるゴム間隔ｔc₁については、０．５Φｃよりも小さいと、カーカス層間の剪断歪を介在ゴムで吸収緩和しきれず、スチールコードとゴムとの界面からセパレーションが発生したり、或いはスチールコード同士が擦れ合ってコード破断が起きやすくなる。また、１．７Φｃを超えると、クラウンセンター部では接地時のコード間の動きが大きくなり、また全体の厚さが増すことから耐発熱性能が低下する。
【００１９】
カーカスライン最大幅位置でのゴム間隔ｔc₂については、０．５Φｃよりも小さいと、クラウンセンター部と同様の問題が発生する。また、１．７Φｃを超えると、乗心地性が低下するほかに、内側カーカス層と外側カーカス層の内圧力に対するコード張力分担が内側カーカス層側に偏在し、コード破断につながりやすくなる。
【００２０】
本発明において、カーカス層のコートゴム及びカーカス層間の介在ゴムについては、１００％伸長時モジュラスが３．５〜５．５ＭＰａであることが好ましい。コートゴム及び介在ゴムの１００％伸長時モジュラスが３．５ＭＰａよりも低いと、タイヤが繰り返し撓み変形すると、特にタイヤショルダー部における内側カーカス層と外側カーカス層とのコード相互の動きを抑制しきれなくなり、層間剥離を起こしやすくなる。また、５．５ＭＰａを超えると、カーカス層間の剪断歪の吸収が不十分になるため、層間剥離を起こしやすくなる。
【００２１】
また、本発明の建設車両用空気入りラジアルタイヤには、クラウン部に少なくとも２層のベルト層が配置される。これらベルト層はスチールコードで構成され、かつ層間で互いに交差していることが好ましい。また、タイヤ周方向に対するコード角度は２０〜４０度の範囲にすることが好ましい。
【００２２】
図１は、本発明の実施形態からなる建設車両用空気入りラジアルタイヤの子午線方向半断面図であり、図２は、そのトレッドパターンである。
【００２３】
図に示す空気入りラジアルタイヤにおいて、１はクラウン部、２はサイドウォール部、３はビード部、Ｆはリムフランジである。クラウン部１の表面には、ラグ溝４をタイヤ周方向に左右交互に間欠的に設けたロックパターンが形成されている（図２参照）。
【００２４】
タイヤ内部にはスチールコードから構成されたカーカス層５ａ，５ｂが内外２層設けられ、クラウン部１から左右のサイドウォール部３を経てビード部３に至っている。また、内側カーカス層５ａの内側に沿ってインナーライナー層６が設けられている。
【００２５】
カーカス層５ａ，５ｂの端部ｅ_a，ｅ_bは、それぞれのカーカス層毎に設けられたビードコア７ａ，７ｂの廻りにタイヤ内側から外側に向けて折り返されている。内側カーカス層５ａの折り返し端部ｅ_aのビードシートからの高さｈａは、カーカスラインタイヤ最大幅位置高さＳＨの５５〜８５％であり、また外側カーカス層５ｂの折り返し端部ｅ_bの高さｈｂは、カーカスラインタイヤ最大幅位置高さＳＨの７０〜１０５％に設定されている。
【００２６】
上記カーカス層５ａ，５ｂのクラウン部外周には、図示の例では５層からなるベルト層８が設けられている。これらベルト層８はタイヤ周方向に対して斜めに配列したスチールコードから構成され、かつこれらスチールコードは層間で互いに交差している。
【００２７】
内外２層のカーカス層５ａ，５ｂの間に介在するゴム９は、クラウンセンター部Ｃ₁におけるゴム間隔ｔc₁とカーカスラインのタイヤ最大幅位置Ｃ₂におけるゴム間隔ｔc₂とがそれぞれ極小値になり、かつタイヤショルダー部Ｓにおけるゴム間隔ｔs が極大値を有するように形成されている。これら極大値をとるゴム間隔ｔs 及び極小値をとるゴム間隔ｔc₁，ｔc₂は、カーカス層５ａ，５ｂを構成するスチールコードのコード径Φｃとの間で上述した関係式を満たすように設定され、かつ、そのゴム間隔の設定によってタイヤショルダー部の大きな撓みから生ずる剪断歪を効果的に吸収し、層間剥離を抑制するようになっている。
【００２８】
【実施例】
下記の構成を互いに同一にする一方、クラウンセンター部、カーカスラインタイヤ最大幅位置及びタイヤショルダー部での内外カーカス層間のゴム間隔ｔc₁，ｔc₂及び極大値ｔs を、それぞれ表１に記載のように異ならせた４種類のタイヤ（実施例１，２及び比較例１，２）を製作した。
【００２９】
（共通構成）
タイヤサイズ：１８００Ｒ３３（第１種建設車両用タイヤ）
トレッドパターン：ロックパターン（図２）
タイヤ構造：図１
ベルト層；層間でコードが互いに交差する５層からなるスチールコードベルト層
カーカス層；スチールコード（３＋９＋１５×０．２１５＋０．１５）、コード径Φｃ（ラッピングワイヤを除く部分の径）＝１．２６ｍｍコートゴムの１００％伸長時モジュラス＝４．３ＭＰａ
介在ゴム；１００％伸長時モジュラス＝４．３ＭＰａ
タイヤとリムフランジの接触開始点のカーカス層間距離；１２．５ｍｍ
内側カーカス層５ａの折り返し高さｈａ；カーカスライン最大幅位置高さＳＨの７０％
外側カーカス層５ｂの折り返し高さｈｂ；カーカスライン最大幅位置高さＳＨの８８％
上記４種類のタイヤについて、それぞれ下記の試験方法による耐久性、耐発熱性及び乗心地性を測定し、その結果を表１に示した。
【００３０】
（耐久性）
空気圧をＪＡＴＭＡ規定の最大空気圧７００ｋＰａに対して９００ｋＰａに設定し、また荷重をＪＡＴＭＡ規定の最大負荷能力１０７ｋＮの１２０％に相当する１２８ｋＮに設定し、走行速度１５ｋｍ／ｈで回転ドラム試験を行い、タイヤに故障が発生するまでの走行時間で評価した。
【００３１】
（耐発熱性）
空気圧７００ｋＰａに設定し、回転ドラム試験によりタイヤを走行させ、タイヤが熱破壊する際の限界荷重と速度を表わすＴＭＰＨを評価した。ＴＭＰＨの数値が大きいほどクラウン部の耐発熱性が優れていることを意味する。
【００３２】
（乗心地性）
空気圧７００ｋＰａに設定し、８７ｋＮから１２７ｋＮの負荷荷重における荷重・縦たわみ曲線より縦バネ定数（Ｎ／ｍｍ）を評価した。縦バネ定数（Ｎ／ｍｍ）が大きいほど乗心地性が悪いことを意味する。
【００３３】
【表１】

耐久性の評価については、実施例１のタイヤは１２００時間まで故障が発生しなかったため、１２００時間で走行打ち切りとしたものである。試験終了後、タイヤを切断して内部調査した結果、何ら異常は確認されなかった。
【００３４】
実施例２のタイヤは、１０５３時間の走行で外側カーカス層がコード破断したため走行中止した。原因は、内圧力によるカーカスコード張力が内側カーカス層に偏在したため、初期コード張力の低い外側カーカス層のコードに接地時に圧縮応力が作用し、コード破断になったものと思われる。
【００３５】
比較例１のタイヤは、タイヤショルダー部の内側カーカス層と外側カーカス層との間の介在ゴム内で破壊が発生し、その後両カーカス層に沿ってサイドウォール部側にセパレーションが成長し、サイドウォール部が膨らんできたため走行中止した。
【００３６】
比較例２のタイヤは、タイヤ最大幅位置からビード寄りにかけて内側カーカス層がインナーライナー層を突き破るスプレッドコード故障が発生し、エアー漏れにより走行中止とした。
【００３７】
【発明の効果】
上述したように本発明の建設車両用空気入りラジアルタイヤによれば、スチールカーカス層を複数層使用する構成において、カーカス層間のゴム間隔を、撓み変形が少ないクラウンセンター部とカーカスライン最大幅位置とで極小値にすると共に、ショルダー部では極大値にするように形成しているので、ショルダー域に発生する大きな撓みに起因する剪断歪を効果的に吸収し、層間剥離を抑制することができる。
【００３８】
また、クラウンセンター部のゴム間隔ｔc₁を極小値にしているので発熱を抑制することができ、クラウン部の耐発熱性を向上する。また、カーカスライン最大幅位置のゴム間隔ｔc₂も極小値にしているので、タイヤ最大幅位置の総ゴム厚さが最小化することによって乗心地性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態からなる建設車両用空気入りラジアルタイヤの子午線方向半断面図である。
【図２】図１の建設車両用空気入りラジアルタイヤに設けたトレッドパターンの一部を示す平面図である。
【符号の説明】
１クラウン部
２サイドウォール部
３ビード部
５ａ，５ｂカーカス層
７ａ，７ｂビードコア
８ベルト層
９介在ゴム
Ｓタイヤショルダー部
Ｃ₁ クラウンセンター部
Ｃ₂ カーカスライン最大幅位置

Claims

クラウン部から左右のサイドウォール部を経てビード部に至るように少なくとも２層のスチールコードからなるカーカス層を設けると共に、該カーカス層の外周に少なくとも２層のベルト層を配置し、前記カーカス層間のゴム間隔をカーカスラインに沿って連続的に変化させ、クラウンセンター部とカーカスライン最大幅位置におけるゴム間隔ｔc₁，ｔc₂をそれぞれ極小値にすると共に、タイヤショルダー部におけるゴム間隔ｔs を極大値にした建設車両用空気入りラジアルタイヤ。
前記タイヤショルダー部のゴム間隔ｔs と前記クラウンセンター部及びカーカスライン最大幅位置のゴム間隔ｔc₁，ｔc₂とが、それぞれ
ｔs ＞ｔc₁，ｔc₂
であると共に、前記カーカス層のコード径Φｃに対して、
ｔs ＝（１．２〜３．９）Φｃ
ｔc₁＝（０．５〜１．７）Φｃ
ｔc₂＝（０．５〜１．７）Φｃ
の関係である請求項１に記載の建設車両用空気入りラジアルタイヤ。
前記カーカス層のコートゴム及びカーカス層間に介在するゴムの１００％伸長時モジュラスが３．５〜５．５ＭＰａである請求項１又は２に記載の建設車両用空気入りラジアルタイヤ。
前記カーカス層のタイヤ周方向対するコード角度が７３〜８６度であり、かつ層間でタイヤ子午線方向を挟んで互いに反対方向に傾斜している請求項１，２又は３に記載の建設車両用空気入りラジアルタイヤ。
前記カーカス層の端部を各カーカス層毎に設けたビードコアに係止し、カーカス層間のゴム間隔をカーカスライン最大幅位置からタイヤがリムフランジに接触する開始点に向け漸増するようにした請求項１〜４のいずれかに記載の建設車両用空気入りラジアルタイヤ。
前記クラウンセンター部及びカーカスライン最大幅位置のゴム間隔ｔ c ₁ ，ｔ c ₂ がｔ c ₂ ＞ｔ c ₁ の関係である請求項２〜５のいずれかに記載の建設車両用空気入りラジアルタイヤ。
前記カーカス層が２層からなり、その内側カーカス層の折り返し端部のビードシートからの高さｈａがカーカスライン最大幅位置高さＳＨの５５〜８５％、外側カーカス層の折り返し端部のビードシートからの高さｈｂがカーカスライン最大幅位置高さＳＨの７０〜１０５％であり、かつ前記ベルト層が５層からなり、そのタイヤ周方向に対するコード角度が２０〜４０度である請求項１〜６のいずれかに記載の建設車両用空気入りラジアルタイヤ。