JP4424003B2 - 建設車両用空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、土木建設現場等の不整地を走行する場合に好適な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、クラウン部におけるベルト層やカーカス層の強力を低下させることなく、エンベロープ特性を改良すること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。

建設車両用空気入りラジアルタイヤは、左右一対のビード部間に少なくとも１層のスチールコードカーカス層を装架すると共に、クラウン部におけるカーカス層の外周側に少なくとも２層のスチールコードベルト層を配置した構成になっている（例えば、特許文献１参照）。

このような建設車両用空気入りラジアルタイヤは、従来のバイアス構造を有する空気入りタイヤに比べて、耐パンク性能に優れている反面、クラウン部の曲げ剛性が高くなるため、不整地路面でのエンベロープ特性が悪くなるという問題がある。特に、最大積載量５０トン以上のダンプカーのような大型建設車両に使用される空気入りラジアルタイヤの場合、エンベロープ特性の悪化が顕著である。そして、エンベロープ特性が悪化すると、路面から受ける衝撃をトレッドゴム自体で受ける割合がバイアスタイヤに比べて高くなる。そのため、耐カット性に優れたトレッドゴムを採用しても十分な耐カット性を発揮することができず、特に摩耗中期以降にトレッドゴムの破断（カット）や欠け（チッピング）を生じ易くなる。

一方、エンベロープ特性を改良するためにベルト層の強力（単位幅当たりのコード打ち込み本数とコード破断強力との積）を落とした場合、タガ効果の低下によりベルト層の耐久性が低下したり、ベルト層による補強効果が低下することになる。また、エンベロープ特性を改良するためにカーカス層の強力を落とした場合、タイヤサイド部での耐久性や耐圧強度が低下したり、操縦安定性が低下することになる。そのため、ベルト層やカーカス層の強力の変更に基づいてエンベロープ特性を改良することは実用的ではない。
特開平１１−２２７４１４号公報

本発明の目的は、ベルト層やカーカス層の強力を低下させることなく、エンベロープ特性を改良することを可能にした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。

上記目的を達成するための本発明の建設車両用空気入りラジアルタイヤは、左右一対のビード部間に複数本のスチールコードをタイヤ径方向に配列してなる少なくとも１層のカーカス層を装架すると共に、クラウン部における前記カーカス層の外周側に層間でコードが互いに交差する少なくとも２層のベルト層を配置した建設車両用空気入りラジアルタイヤにおいて、前記カーカス層のスチールコードを前記クラウン部で波状に湾曲させ、該カーカス層のスチールコードの振幅をクラウンセンター側からショルダー側に向けて漸減させると共に、前記カーカス層の最もクラウンセンター側に位置する波形部の振幅Ａｃを１５ｍｍ以上とし、該振幅Ａｃを有する波形部の４分の１波長λｃと該振幅Ａｃとの関係を３０°≦ｔａｎ ^-1 （Ａｃ／λｃ）≦６２°にする一方で、前記カーカス層の最もショルダー側に位置する波形部の振幅Ａｓを１０ｍｍ以下とし、該振幅Ａｓを有する波形部の４分の１波長λｓと該振幅Ａｓとの関係をｔａｎ ^-1 （Ａｓ／λｓ）≦１０°にしたことを特徴とするものである。

本発明では、カーカス層のスチールコードをクラウン部で波状に湾曲させることで、カーカス層によるタイヤ子午線断面方向の曲げ剛性への寄与を減らし、それによってクラウン部のタイヤ子午線断面方向の曲げ剛性を低下させる。そのため、ベルト層やカーカス層の強力を低下させることなく、エンベロープ特性を改良することができる。そして、エンベロープ特性を改良することにより、建設車両用空気入りラジアルタイヤにおける耐パンク性能と耐カット・チッピング性能との両立が可能になる。

また、従来のようにカーカスコードがクラウン部でタイヤ径方向に直線状に配置されていると、突起乗り上げ時にカーカコードの張力が局部的に増加してカーカスコードが破断することがあるが、本発明では波状に湾曲させたカーカスコードが張力を緩和するので、突起乗り上げ時におけるカーカスコードの破断を回避することができる。

更に、本発明ではカーカスコードを波状に湾曲させることでクラウン部のタイヤ子午線断面方向の曲げ剛性を調整しているので、ベルト構造の設計自由度が高くなる。つまり、従来の空気入りラジアルタイヤでは、カーカス層のスチールコードをクラウン部においてタイヤ周方向に対して略９０°の角度で直線状に配置する一方で、ベルト層のコード角度、幅、積層構造、強度等のベルト構造を調整することでクラウン部の剛性を適正化しているが、本発明ではクラウン部の剛性をカーカス構造に基づいて調整するので、ベルト構造設計条件が緩和されることになる。

本発明において、カーカス層のスチールコードの振幅はクラウンセンター側からショルダー側に向けて漸減させることが必要である。即ち、カーカス層のスチールコードの振幅を可及的に大きくすればエンベロープ特性の改良効果も増大するが、その一方で、ショルダー側での振幅が大きくなると内圧によるショルダー部のせり上がりが大きくなり、ベルト層の耐久性が低下する。そのため、スチールコードの振幅はクラウンセンター側からショルダー側に向けて徐々に小さくする。

具体的には、カーカス層の最もクラウンセンター側に位置する波形部の振幅Ａｃを１５ｍｍ以上とし、該振幅Ａｃを有する波形部の４分の１波長λｃと該振幅Ａｃとの関係を３０°≦ｔａｎ ^-1 （Ａｃ／λｃ）≦６２°にする一方で、カーカス層の最もショルダー側に位置する波形部の振幅Ａｓを１０ｍｍ以下とし、該振幅Ａｓを有する波形部の４分の１波長λｓと該振幅Ａｓとの関係をｔａｎ^-1（Ａｓ／λｓ）≦１０°にする。

以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

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を示し、図２はそのカーカス層とベルト層のタイヤ周方向の一部を抽出して示し、図３はそのカーカス層のスチールコードを示すものである。図１において、１１はクラウン部、１２はショルダー部、１３はサイドウォール部、１４はビード部、ＣＬはタイヤセンターラインである。左右一対のビード部１４，１４間には複数本のスチールコードをタイヤ径方向に配列してなるカーカス層１５が装架されており、このカーカス層１５のタイヤ幅方向端部がビードコア１６の周りにタイヤ内側から外側へ巻き上げられている。

クラウン部１１におけるカーカス層１５の外周側には、それぞれ複数本のスチールコードからなる７層のベルト層１Ｂ〜７Ｂが設けられている。ベルト層１Ｂ〜７Ｂは、そのコードがタイヤ周方向に対して傾斜し、かつ層間でコードが互いに交差するように配置されている。これらベルト層１Ｂ〜７Ｂのうち、幅狭のベルト層１Ｂ，２Ｂのタイヤ周方向に対するコード角度は１５°〜２２°の範囲に設定され、他のベルト層３Ｂ〜７Ｂのタイヤ周方向に対するコード角度は２０°〜３５°の範囲に設定されている。

上記空気入りラジアルタイヤにおいて、図２に示すように、カーカス層１５のスチールコードＳはビード部からショルダー部にかけてはタイヤ周方向に対して実質的に９０°の角度で直線状に配置されているが、一方のショルダー部から他方のショルダー部にかけてのクラウン部では波状に湾曲している。

このようにカーカス層１５のスチールコードＳをクラウン部で波状に湾曲させた場合、ベルト層１Ｂ〜７Ｂやカーカス層１５の強力（単位幅当たりのコード打ち込み本数とコード破断強力との積）を変更しなくても、クラウン部のタイヤ子午線断面方向の曲げ剛性を低下させてエンベロープ特性を改良することができる。その結果、建設車両用空気入りラジアルタイヤにおいて、ラジアル構造に基づいて優れた耐パンク性能を備える一方で、改良されたエンベロープ特性に基づいて耐カット・チッピング性能を発揮することが可能になる。

カーカス層１５のスチールコードＳの振幅は、クラウンセンター側からショルダー側に向けて漸減している。より具体的には、図３に示すように、カーカス層１５の最もクラウンセンター側に位置する波形部の振幅Ａｃは１５ｍｍ以上、好ましくは１５〜３５ｍｍであり、該振幅Ａｃを有する波形部の４分の１波長λｃと該振幅Ａｃとは３０°≦ｔａｎ ^-1 （Ａｃ／λｃ）≦６２°の関係を満足している。振幅Ａｃと波長λｃを上記のように設定することで、カーカス層１５のタイヤ子午線断面方向の曲げ剛性を効果的に低減し、エンベロープ特性の改良効果を十分に得ることができる。ここで、Ａｃ＜１５ｍｍ又はｔａｎ^-1（Ａｃ／λｃ）＜３０°であるとエンベロープ特性の改良効果が不十分になる。

振幅Ａｃと波長λｃにて規定される上記数値範囲をベルトエッジ付近まで適用した場合、内圧によるショルダー部のせり上がりが大きくなり、ベルト層の耐久性が低下することになる。そこで、カーカス層１５の最もショルダー側に位置する波形部の振幅Ａｓは１０ｍｍ以下とし、該振幅Ａｓを有する波形部の４分の１波長λｓと該振幅Ａｓとはｔａｎ^-1（Ａｓ／λｓ）≦１０°の関係を満足している。振幅Ａｓと波長λｓを上記のように設定することで、ベルト層の耐久性の低下を回避することができる。

カーカス層１５の構造を上記のように規定した場合、エンベロープ特性が良くなるだけでなく、突起乗り上げ時におけるカーカスコードの破断を回避することができる。しかも、カーカス層１５の構造に基づいてタイヤ子午線断面方向の曲げ剛性の調整が可能となったことで、ベルト層１Ｂ〜７Ｂの設計自由度も高くなる。

なお、上記実施形態では１層のカーカス層と７層のベルト層を有する建設車両用空気入りラジアルタイヤについて説明したが、本発明は少なくとも１層のカーカス層と少なくとも２層のベルト層を有する建設車両用空気入りラジアルタイヤに適用することが可能である。

タイヤサイズ２４００Ｒ３５で、左右一対のビード部間に複数本のスチールコードをタイヤ径方向に配列してなる１層のカーカス層を装架すると共に、クラウン部におけるカーカス層の外周側に層間でコードが互いに交差する７層のベルト層を配置した第１種建設車両用空気入りラジアルタイヤにおいて、カーカス層の構造だけを種々異ならせた従来例、比較例１〜２及び実施例のタイヤをそれぞれ製作した。

各タイヤのベルト層の構造は表１の通りである。但し、タイヤ径方向内側に位置する１番ベルト層と２番ベルト層はクラウンセンター領域だけに配置されるものである。

一方、カーカス層については、スチールコード（７×７×０．２３）の単位幅当たりの打ち込み本数を１２．５本／５０ｍｍとした。そして、従来例のタイヤでは、図４に示すように、カーカス層のスチールコードをクラウン部において直線状に配置した。比較例１〜２のタイヤでは、図５に示すように、カーカス層のスチールコードをクラウン部において波状に湾曲させ、その振幅及び波長をクラウンセンター側からショルダー側まで一定にした。実施例のタイヤでは、図２に示すように、カーカス層のスチールコードをクラウン部において波状に湾曲させ、その振幅及び波長をクラウンセンター側からショルダー側に向けて漸減するようにした。また、カーカス層はビードコアの周りにタイヤ内側から外側へ折り返されているが、その折り返し高さはタイヤ断面高さの５５％とした。

これら試験タイヤについて、下記試験方法によりベルト層の耐久性とエンベロープ特性を評価し、その結果を表２に示した。

ベルト層の耐久性：
各試験タイヤをリムサイズ１７．００×３３（３．５）ＯＲの試験リムに装着し、規定内圧（７００ｋＰａ）を充填し、負荷荷重率１２０％（２１８ｋＮ）、速度８ｋｍ／ｈの条件で回転ドラム試験機にて２４０時間走行させた後、タイヤ金型を基準としてタイヤショルダー部の外径成長量（Δｓ）を測定した。この外径成長量Δｓが１８ｍｍを超えるようなタイヤでは、ベルト層の初期歪が大きいことに起因してベルト層間でのセパレーション故障が生じ易くなる傾向がある。

エンベロープ特性：
各試験タイヤをリムサイズ１７．００×３３（３．５）ＯＲの試験リムに装着し、規定内圧（７００ｋＰａ）を充填した。そして、図６に示すように、幅１００ｍｍ×高さ１００ｍｍの角材ＷをタイヤＴのトレッド接地中心となる位置に挟み込んだ状態で荷重を増大させて行き、タイヤＴが角材を跨いで接地するときの負荷荷重を測定した。この負荷荷重が小さいほどエンベロープ特性が優れていることを意味する。

表２から判るように、実施例のタイヤは従来例に比べてエンベロープ特性が良好であり、しかもベルト層の耐久性が低下するという不都合を生じていなかった。一方、比較例１のタイヤはエンベロープ特性の改良効果が認められるもののベルト層の耐久性が不十分であった。比較例２のタイヤはベルト層の耐久性が確保されているもののエンベロープ特性の改良効果が認められなかった。

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を示す子午線半断面図である。 図１の空気入りラジアルタイヤにおけるカーカス層とベルト層のタイヤ周方向の一部を抽出して示す展開図である。 図１の空気入りラジアルタイヤにおけるカーカス層のスチールコードを示す平面図である。 従来例の建設車両用空気入りラジアルタイヤにおけるカーカス層とベルト層のタイヤ周方向の一部を抽出して示す展開図である。 比較例の建設車両用空気入りラジアルタイヤにおけるカーカス層とベルト層のタイヤ周方向の一部を抽出して示す展開図である。 エンベロープ特性の試験方法を示す説明図である。

符号の説明

１Ｂ〜７Ｂ ベルト層
１１ トレッド部
１２ ショルダー部
１３ サイドウォール部
１４ ビード部
１５ カーカス層
１６ ビードコア
Ｓ スチールコード
Ａｃ クラウンセンター側の波形部の振幅
Ａｓ ショルダー側の波形部の振幅
λｃ クラウンセンター側の波形部の４分の１波長
λｓ ショルダー側の波形部の４分の１波長

Claims (1)

1. 左右一対のビード部間に複数本のスチールコードをタイヤ径方向に配列してなる少なくとも１層のカーカス層を装架すると共に、クラウン部における前記カーカス層の外周側に層間でコードが互いに交差する少なくとも２層のベルト層を配置した建設車両用空気入りラジアルタイヤにおいて、前記カーカス層のスチールコードを前記クラウン部で波状に湾曲させ、該カーカス層のスチールコードの振幅をクラウンセンター側からショルダー側に向けて漸減させると共に、前記カーカス層の最もクラウンセンター側に位置する波形部の振幅Ａｃを１５ｍｍ以上とし、該振幅Ａｃを有する波形部の４分の１波長λｃと該振幅Ａｃとの関係を３０°≦ｔａｎ ^-1 （Ａｃ／λｃ）≦６２°にする一方で、前記カーカス層の最もショルダー側に位置する波形部の振幅Ａｓを１０ｍｍ以下とし、該振幅Ａｓを有する波形部の４分の１波長λｓと該振幅Ａｓとの関係をｔａｎ ^-1 （Ａｓ／λｓ）≦１０°にした建設車両用空気入りラジアルタイヤ。

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