JP4354553B2

JP4354553B2 - 重荷重用ラジアルタイヤ

Info

Publication number: JP4354553B2
Application number: JP29791098A
Authority: JP
Inventors: 広中田
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1997-12-18
Filing date: 1998-10-20
Publication date: 2009-10-28
Anticipated expiration: 2018-10-20
Also published as: JPH11235903A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、高内圧・高荷重条件下で使用され、特に荒れ地などを主として走行する建設車両に使用するのに適した重荷重用ラジアルタイヤに関するものであり、より詳細には、ラジアルカーカスのクラウン部と通常の補強ベルトとの間に、空気圧を適用したタイヤの膨張圧に伴うラジアルカーカスからの加圧力が補強ベルトに作用するのを緩和するため、少なくとも１層の狭幅コード傾斜層からなる緩衝ベルトを配設したベルト構造を有する上記タイヤの、特にエンベロープ性の向上を図る。
【０００２】
尚、ここでいう「エンベロープ性」とは、例えばタイヤが小石や岩などの突起物を踏みしめた場合に、突起物を包み込むようなトレッド変形の起こりやすさを意味し、エンベロープ性は良好であるほどベルト故障が生じにくくなり、タイヤ耐久性に優れていることから、一般には、エンベロープ性とタイヤ耐久性は比例関係にある。
【０００３】
【従来の技術】
ラジアルタイヤは、ラジアルカーカスのクラウン部とトレッドの間に、トレッドを補強し、いわゆるたが締め効果を発揮させるなどの理由から、広幅コード傾斜層で形成される補強ベルトを配設し、また、加硫成形時等における径成長に追随させ、ラジアルカーカスのプライコードとのいわゆるパンタグラフ作用による補強効果を発揮させる等の理由から、補強ベルトを構成する各広幅コード傾斜層のコードのタイヤ赤道面に対する配設角度を通常は20〜40°の範囲にし、さらに、有効に補強効果を高めるなどの理由から、広幅コード傾斜層のうちの少なくとも２層を、コードがタイヤ赤道面を挟んで交差する、いわゆる交差ベルトとするのが一般的である。
【０００４】
上記構成のタイヤに空気を充填して内圧を適用した場合、ラジアルカーカスは、補強ベルトを配設しない状態、即ち、たが締めされていない状態の放射面輪郭形状、いわゆる自然平衡形状に近づこうとする傾向がある。
【０００５】
しかし、上記タイヤは、一般に補強ベルトでたが締めされているため、カーカスクラウン部は、実際には自然平衡形状の曲率半径よりも大きい曲率半径になっており、内圧適用時には自然平衡形状に近づこうとして曲率半径が小さくなる方向、即ち、径成長する方向に変形しようとするため、特に補強ベルトの幅中央部はカーカスの膨径に伴って加圧される一方、補強ベルトの両端部は、ラジアルカーカスからタイヤ径方向外方に離れる傾向にあり、このような補強ベルトの両端部をもつタイヤの場合、タイヤ負荷転動時に大きな変形を繰り返し受けることによって、タイヤの耐久性を悪化させるおそれがあり、この傾向は、高内圧・高荷重が適用される重荷重用ラジアルタイヤにおいては特に顕著である。
【０００６】
内圧適用時のタイヤの膨径に伴って生じるカーカスからの加圧力が補強ベルトに作用するのを緩和するための手段としては、カーカスのクラウン部と補強ベルトとの間に、コードがタイヤ赤道面を挟んで交差するように2 層の狭幅コード傾斜層を積層形成し、それらのコードのタイヤ赤道面に対する角度を、補強ベルトを構成する広幅コード傾斜層のコードの前記角度よりも小さくした緩衝ベルトを配設するのが有用であり、例えば特開昭54−126306号公報や同54−126308号公報等に開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、発明者が上掲公報に記載されたベルト構造を有するタイヤの耐久性について検討したところ、このベルト構造を有するタイヤは、広幅コード傾斜層間でのセパレーションについては抑制されるものの、緩衝ベルトの配設に伴うベルト剛性の著しい増加に伴い、例えばこのタイヤが小石や岩などの突起物を踏みしめた場合に、トレッド104 が、図３に示すように突起物114 上で突っ張ったままで、突起物114 を包み込むような柔軟な変形をすることができず、いわゆるエンベロープ性が十分に得られず、突起物114 からの作用力がトレッド104 の特定箇所104aに集中して作用することとなる結果、突起物114 がトレッド104 を貫通し、補強ベルト108 にまで達してベルト破壊が生じるおそれがあり、また、エンベロープ性が悪いと、トレッド104 が路面115 に十分にグリップすることができず、十分な操縦安定性が得られないという問題があることが判明した。
【０００８】
特に、荒れ地などを主として走行する建設車両用タイヤの場合には、トレッド104 が前記突起物114 を踏みしめる頻度が高いためエンベロープ性が重要になってくるが、このタイヤはトレッドゴムがかなり厚く、トレッドゴム自体の剛性がかなり高いこともあって、トレッド104 が突起物114 を包み込むような柔軟な変形をすることができない場合が多く、上述した問題が生じやすかった。
【０００９】
そのため、発明者は、上述した問題を解決するためさらに検討した結果、トレッドの適正位置に少なくとも１対の周方向溝を配設すれば、小石や岩などの突起物を踏みしめた場合に、トレッドが突起物を包み込むような柔軟な変形をして、エンベロープ性が高まり、その結果、タイヤの耐久性が向上することを見出した（図２参照) 。
【００１０】
この発明の目的は、ラジアルカーカスのクラウン部と補強ベルトとの間に、幅寸法及びコードの配設角度の適正化を図った緩衝ベルトを配設するとともに、トレッドの適正位置に少なくとも１対の周方向溝を配設することにより、補強ベルトを構成する広幅コード傾斜層間のセパレーションが生じにくく、かつ、優れたエンベロープ性を有する耐久性に優れた重荷重用ラジアルタイヤ、特に荒れ地などを主として走行する建設車両に使用するのに適した重荷重用ラジアルタイヤを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明は、一対のビードコア間でトロイド状に延びるラジアルカーカスのクラウン部とトレッドの間に、コードがタイヤ赤道面に対して傾斜して延びる少なくとも１層の広幅のコード傾斜層からなる補強ベルトと、この補強ベルトのタイヤ径方向内側に位置し、コードがタイヤ赤道面に対して傾斜して延びる少なくとも１層の狭幅のコード傾斜層からなる緩衝ベルトとを有する重荷重用ラジアルタイヤ（但し、補強ベルトが、その幅の中央領域でコンケイブするアーチェリ状の断面を呈して、緩衝ベルトの幅端に向かって緩衝ベルトとの隔たりが漸増する形状をもち、かつ、トレッドが、その踏面から緩衝ベルトの幅端に下ろした法線よりも端縁側にて、同じく中央側における曲率に比し、より大きい曲率をもつ踏面を有する場合を除く。）において、ＴＲＡに規定するデザインリムに装着し、最大荷重に対応する空気圧を適用したタイヤの幅方向断面にて、緩衝ベルトを形成する狭幅コード傾斜層はいずれも、それらの幅がタイヤ赤道面を中心としてトレッド幅の20〜60％の範囲であり、かつタイヤ赤道面に対するコードの配設角度が15°以下の範囲内であり、トレッドの、タイヤ赤道面位置を中心とするトレッド幅の15％以上75％以下の範囲内に、タイヤ赤道面を挟んでタイヤ円周に沿って延びる１対の周方向溝を配設することを特徴とする重荷重用ラジアルタイヤである。
【００１２】
また、緩衝ベルトは、コードがタイヤ赤道面を挟んで互いに交差する2層の狭幅コード傾斜層を積層して形成するか、又は、1層の狭幅コード傾斜層からなるのが好ましい。
【００１３】
尚、ここでいう「広幅コード傾斜層」とは、具体的にはトレッド幅の65〜85％の範囲の幅をもつコード傾斜層を意味し、「ＴＲＡに基づくデザインリム」とは、“THE TIRE and RIM ASSOCIATION INC."が発行する“YEAR BOOK(1997)"に規定される“DESIGN RIM"を意味し、また、「最大荷重」とは、ＴＲＡに規定される“maximum load"を意味する。さらに、周方向溝は、そのトレッド開口幅中心位置を基準としてトレッドの配設位置を定めることとする。加えて、「前記緩衝ベルト13の幅端位置」とは、具体的には緩衝ベルトを構成する狭幅コード傾斜層のうちの広幅である狭幅コード傾斜層の幅端位置を意味する。
【００１４】
また、ここでいう「トレッド幅」とは、タイヤをデザインリムに装着し、最大荷重に対応する空気圧を適用し、静止した状態で平板に対し垂直に置き、最大荷重を負荷したときの接地端位置を定め、これらの接地端位置を、無負荷状態にしたタイヤ上でタイヤ幅方向に沿って結んだときの線分長さを意味する。
【００１５】
加えて、補強ベルトは、コードがタイヤ赤道面を挟んで交差するように積層した２層の広幅のコード傾斜層で構成した交差ベルトを有し、交差ベルトを構成する広幅コード傾斜層のコードのタイヤ赤道面に対する配設角度が、いずれも10〜40°の範囲であること、及び、トレッドと補強ベルトの間に、補強ベルトの全面を覆い、タイヤ赤道面に対して15〜40°の角度で傾斜して延びる高伸長性コードのゴム引き層で構成される保護層を配設することがより好適である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１に、この発明に従う重荷重用ラジアルタイヤの代表的なクラウン部の幅方向断面を示し、図中１は重荷重用ラジアルタイヤ、２はラジアルカーカス、３はクラウン部、４はトレッド、５はタイヤ赤道面、８は補強ベルト、13は緩衝ベルトである。
【００１７】
図１のクラウン部を有するタイヤ１は、一対のビードコア（図示せず）間でトロイド状に延びるラジアルカーカス２のクラウン部３とトレッド４の間に、コードがタイヤ赤道面５に対して傾斜して延びる少なくとも１層の広幅のコード傾斜層６，７（図１では広幅コード傾斜層を２層配設した場合を示す。）からなる補強ベルト８と、この補強ベルト８のタイヤ径方向内側９に位置し、コードがタイヤ赤道面５に対して傾斜して延びる少なくとも1層の狭幅のコード傾斜層（図１では狭幅コード傾斜層を２層配設した場合を示す。）からなる緩衝ベルト13とを有している。
【００１８】
尚、緩衝ベルトは、現存するベルトの中で最も剛性が得られるベルトであり、少なくとも1層の狭幅コード傾斜層で構成すればよいが、例えば、3層以上の狭幅コード傾斜層で緩衝ベルトを構成した場合には、剛性が上がりすぎる事によるエンベロープ性の低下等の懸念があり、また、ベルト端歪みが大きくなるという不都合が生じる傾向がある。従って、現在のタイヤ、特に重荷重用タイヤの場合には、その緩衝ベルトを構成する狭幅コード傾斜層の層数を1層又は2層にすることがより好適である。
【００１９】
そして、この発明の主な特徴は、▲１▼ラジアルカーカス２のクラウン部３と補強ベルトとの間に、幅寸法及びコードの配設角度の適正化を図った緩衝ベルト13を配設すること、及び、▲２▼トレッド４の適正位置に少なくとも１対の周方向溝10a,10b を配設することを必須の発明特定事項とすることにある。
【００２０】
上記発明特定事項▲１▼は、具体的には、緩衝ベルト13を構成する狭幅コード傾斜層11,12 はいずれも、それらの幅がタイヤ赤道面５を中心としてトレッド幅の20〜60％の範囲であり、かつタイヤ赤道面５に対するコードの配設角度を15°以下の範囲内にすることにあり、これによって、内圧適用時のタイヤの膨径に伴って生じるカーカス２からの加圧力が補強ベルト８に作用するのを軽減して、補強ベルト８を構成する広幅コード傾斜層６，７間でのセパレーションを有効に抑制することができ、この結果、タイヤ耐久性が向上する。
【００２１】
尚、狭幅コード傾斜層11,12 の幅をタイヤ赤道面５を中心としてトレッド幅の20〜60％の範囲に限定したのは、狭幅コード傾斜層11,12 の幅が、前記範囲よりも広いと、このコード傾斜層端部の歪みが急激に増大するからであり、また、前記範囲よりも狭いと、補強ベルトに作用する内圧適用時の前記カーカスからの加圧力を十分に低減することができなくなるからである。
【００２２】
また、狭幅コード傾斜層11,12 のコードの前記配設角度を15°以下の範囲内に限定したのは、コードの前記配設角度が前記範囲よりも大きいと、たが締め効果が薄らいで、補強ベルトに作用する内圧適用時の前記カーカスからの加圧力を十分に低減することができなくなるからである。
【００２３】
上記発明特定事項▲２▼は、具体的には、トレッド４の、タイヤ赤道面位置５を中心とするトレッド幅の15％以上75％以下の範囲内に、タイヤ赤道面５を挟んでタイヤ円周に沿って延びる少なくとも１対の周方向溝10a,10b を配設することにある。
【００２４】
図２は、周方向溝10a,10b をトレッド４の適正位置に配設した発明タイヤが路面15上の突起物14を踏みしめたときのトレッド４とベルト８及び13の変形状態（図２の実線）を示したものである。尚、図２の２点鎖線は、平坦路面走行時のタイヤ形状を示す。
【００２５】
図２と図３を比較すると明らかなように、図３に示す従来タイヤは、突起物114 を踏みしめた場合に、トレッド104 が突起物114 上で突っ張ったままで突起物114 を包み込むような変形（矢印17方向の曲げ変形）は生じず、十分なエンベロープ性が得られないのに対して、図２に示す発明タイヤは、突起物14を踏みしめた場合に、適正位置に周方向溝10a,10b を配設したトレッド部分の剛性が小さくなるのに伴って、周方向溝10a,10b を中心として大きく曲げ変形することが可能となり、その結果、突起物14を包み込むような変形（矢印17方向の曲げ変形）が起こりやすくなり、十分なエンベロープ性を得ることができる。
【００２６】
尚、図３では、周方向溝を配設しないタイヤについて示したが、周方向溝を発明特定事項▲２▼を満足しない条件で配設した場合も、突起物14を包み込むような変形が生じにくいことは、図３に示すタイヤと同様である。
【００２７】
周方向溝10a,10b の配設位置をトレッド４の、タイヤ赤道面位置５を中心とするトレッド幅の15％以上75％以下の範囲内に限定したのは、周方向溝10a,10b の配設位置が、この範囲よりもタイヤ幅方向内側又は外側だと、突起物14を踏みしめた場合の、突起物14を包み込むように変形することが難しくなるからである。また、より一層のエンベロープ性の向上を図る必要がある場合には、周方向溝10a,10b の配設位置は、前記緩衝ベルト13の幅端位置を中心とするトレッド幅の10％に相当する範囲内に配設することが好ましい。
【００２８】
尚、突起物14を包み込むような変形は、図２からも明らかなように、１本の周方向溝では達成することができず、タイヤ赤道面５を挟んでタイヤ円周に沿って延びる少なくとも１対の周方向溝10a,10b を配設することが必要である。図１及び図２では、いずれも周方向溝10a,10b をタイヤ赤道面５を挟んで１対だけを配設した場合について示してあるが、この発明がこの構成だけに限定されないのは勿論のことである。
【００２９】
さらに、この発明の重荷重用タイヤは、高内圧・高荷重条件下で使用されるため、補強ベルト８は、図１に示すように、コードがタイヤ赤道面を挟んで交差するように積層した２層の広幅コード傾斜層６，７で構成した交差ベルトを有することが好ましい。
【００３０】
また、このとき、交差ベルトを構成する広幅コード傾斜層６，７のコード6a,7a のタイヤ赤道面５に対する配設角度は、タイヤが路面上に存在する小石や岩等の突起物を踏みしめたときに、この突起物がトレッドを貫通して補強ベルトにまで達したときの可動性を付与してタイヤ故障が生じるのを防止する等の点から、いずれも10〜40°の範囲であることがより好ましい。
【００３１】
また、補強ベルト８を上記突起物から保護する必要がある場合には、トレッド４と補強ベルト８の間に、補強ベルト８の全面を覆い、タイヤ赤道面に対して15〜40°の角度で傾斜して延びる高伸長性コードのゴム引き層で構成される保護層を配設することがより好ましい。
高伸長性コードとしては、例えば、破断時の伸びが4.0 ％以上のものを用いるのが好ましい。
【００３２】
上述したところは、この発明の実施形態の一例を示したにすぎず、請求の範囲において種々の変更を加えることができる。
【００３３】
【実施例】
次に、この発明に従う重荷重用ラジアルタイヤを試作し、耐久性を評価するための試験を行ったので、以下で説明する。
実施例１〜５のタイヤは、タイヤサイズが37.00 Ｒ57（トレッド幅：840mm ）である建設車両用タイヤであり、緩衝ベルト13を形成するコード傾斜層11,12 （但し、実施例5ではコード傾斜層が1層）の幅(mm)及びコード11a,12a の配設角度( °) 、補強ベルト８を形成するコード傾斜層６，７の幅(mm)及びコード6a,7a の配設角度( °) 、保護層16の幅(mm)及びコードの配設角度( °) 、及び周方向溝10a,10b については表１に示す。
また、ラジアルカーカス２は、１プライで構成され、プライコード2aは、コード径が3.2mm 、コード材質をスチールとした。
その他のタイヤ構造については、一般的な建設車両用ラジアルタイヤとほぼ同様なものを用いた。
尚、参考のため、緩衝ベルトの配設がなく、４層の広幅コード傾斜層からなる補強ベルトを有する従来例、トレッドに周方向溝を配設しない比較例１、及びトレッドに周方向溝を配設するがトレッドの適正範囲内には配設していない比較例２〜５についても試作したので併せて表１に示す。
【００３４】
【表１】

【００３５】
（耐久性の評価）
耐久性は、JIS D 4230に規定されるタイヤ強度( 破壊エネルギー) 試験に準じた試験を行い、この試験結果から評価した。
タイヤをデザインリム( リムコンター:27.00インチ, リム幅:27.00インチ, リム径:57 インチ) に装着し、タイヤ空気圧を700kPaとした無負荷状態のタイヤ車輪をプランジャー装置に固定し、先端が半球面( φ19mm) のプランジャーを50±2.5mm/min.でタイヤ軸と垂直にタイヤクラウンセンター位置に垂直に押し込んでいき、プランジャーがタイヤに接してからタイヤが破壊するまでのプランジャーの移動量Ｐ(cm)と、タイヤ破壊時のプランジャー押込み力Ｆ(kgf) より次式：
Ｗ＝0.5 ×Ｐ×Ｆ(kgf・cm)
に従い、破壊エネルギーＷを算出するとともに、このときのプランジャー移動量Ｐの測定値の大小からエンベロープ性を評価した。表２にエンベロープ性と破壊エネルギーの結果を示す。尚、表２の数値は、いずれも比較例１を100 とした指数比で示してあり、これらの数値はいずれも大きいほど優れている。
【００３６】
【表２】

【００３７】
表２の結果から、実施例１〜５はいずれも、従来例及び比較例１〜５に比べてエンベロープ性が優れ、タイヤが破壊しにくく、耐久性が優れているのがわかる。
【００３８】
【発明の効果】
この発明は、補強ベルト８を構成する広幅コード傾斜層６，７間のセパレーションが生じにくく、かつ、優れたエンベロープ性を有する耐久性に優れた重荷重用ラジアルタイヤ、特に荒れ地などを主として走行する建設車両に使用するのに適した重荷重用ラジアルタイヤを提供することを可能にした。
【００３９】
また、補強ベルト８が交差ベルトを有する場合に、交差ベルトを構成する広幅コード傾斜層６，７のコード6a,7a のタイヤ赤道面５に対する配設角度をいずれも10〜40°の範囲にすれば、タイヤが路面上に存在する小石や岩等の突起物14を踏みしめたときに、この突起物14がトレッド４を貫通して補強ベルト８にまで到達したときの可動性を付与することができるため、タイヤ故障がより一層生じにくくなる。
【００４０】
さらに、トレッド４と補強ベルト８の間に、補強ベルト８の全面を覆い、タイヤ赤道面５に対して15〜40°の角度で傾斜して延びる高伸長性コードのゴム引き層で構成される保護層16を配設すれば、前記突起物14がトレッド４を貫通して補強ベルト８に到達するのを有効に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に従う重荷重用ラジアルタイヤの特徴部分を線図的に示した幅方向断面図である。
【図２】路面上の小石等の突起物を踏みしめたときの発明タイヤの変形状態を線図的に示した図である。
【図３】路面上の小石等の突起物を踏みしめたときの従来タイヤの変形状態を線図的に示した図である。
【符号の説明】
1 重荷重用ラジアルタイヤ
2 ラジアルカーカス
3 クラウン部
4 トレッド
5 タイヤ赤道面
6,7 広幅コード傾斜層
8 補強ベルト
9 タイヤ径方向内側
10a,10b 周方向溝
11,12 外側狭幅コード傾斜層
13 緩衝ベルト
14 突起物
15 路面
16 保護層
17 矢印方向

Claims

一対のビードコア間でトロイド状に延びるラジアルカーカスのクラウン部とトレッドの間に、コードがタイヤ赤道面に対して傾斜して延びる少なくとも１層の広幅のコード傾斜層からなる補強ベルトと、この補強ベルトのタイヤ径方向内側に位置し、コードがタイヤ赤道面に対して傾斜して延びる少なくとも１層の狭幅のコード傾斜層からなる緩衝ベルトとを有する重荷重用ラジアルタイヤ（但し、補強ベルトが、その幅の中央領域でコンケイブするアーチェリ状の断面を呈して、緩衝ベルトの幅端に向かって緩衝ベルトとの隔たりが漸増する形状をもち、かつ、トレッドが、その踏面から緩衝ベルトの幅端に下ろした法線よりも端縁側にて、同じく中央側における曲率に比し、より大きい曲率をもつ踏面を有する場合を除く。）において、
ＴＲＡに規定するデザインリムに装着し、最大荷重に対応する空気圧を適用したタイヤの幅方向断面にて、
緩衝ベルトを形成する狭幅コード傾斜層はいずれも、それらの幅がタイヤ赤道面を中心としてトレッド幅の20〜60％の範囲であり、かつタイヤ赤道面に対するコードの配設角度が15°以下の範囲内であり、
トレッドの、タイヤ赤道面位置を中心とするトレッド幅の15％以上75％以下の範囲内に、タイヤ赤道面を挟んでタイヤ円周に沿って延びる１対の周方向溝を配設することを特徴とする重荷重用ラジアルタイヤ。
緩衝ベルトは、コードがタイヤ赤道面を挟んで互いに交差する2層の狭幅コード傾斜層を積層して形成した請求項1に記載した重荷重用ラジアルタイヤ。
緩衝ベルトは、1層の狭幅コード傾斜層からなる請求項1に記載した重荷重用ラジアルタイヤ。
タイヤ赤道を挟んで配設した少なくとも１対の周方向溝は、それぞれ前記緩衝ベルトの幅端位置を中心とするトレッド幅の10％に相当する範囲内に配設する請求項１、２又は３に記載した重荷重用ラジアルタイヤ。
補強ベルトは、コードがタイヤ赤道面を挟んで交差するように積層した２層の広幅コード傾斜層で構成した交差ベルトを有し、交差ベルトを構成する広幅コード傾斜層のコードのタイヤ赤道面に対する配設角度は、いずれも10〜40°の範囲である請求項１〜４のいずれか1項に記載した重荷重用ラジアルタイヤ。
トレッドと補強ベルトの間に、補強ベルトの全面を覆い、タイヤ赤道面に対して15〜40°の角度で傾斜して延びる高伸長性コードのゴム引き層で構成される保護層を配設した請求項１〜５のいずれか1項に記載した重荷重用ラジアルタイヤ。