JP4671529B2

JP4671529B2 - 空気入りラジアルタイヤ

Info

Publication number: JP4671529B2
Application number: JP2001129770A
Authority: JP
Inventors: 一臣小林; 好秀河野
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2001-04-26
Filing date: 2001-04-26
Publication date: 2011-04-20
Anticipated expiration: 2021-04-26
Also published as: JP2002321506A

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関するものであり、なかでも、重荷重用空気入りラジアルタイヤのベルト耐久性を向上させることにより、タイヤの優れた安全性を実現するものである。
【０００２】
【従来の技術】
重荷重用空気入りラジアルタイヤに用いるベルトは、タイヤ赤道面に対して高角度で延在するコードからなる、タイヤ幅方向に広い高角度幅広ベルト層と、タイヤ赤道面に対して低角度で延在するコードからなる、タイヤ幅方向に狭い低角度幅狭ベルト層とにより主交錯ベルト群を形成する、組合わせ構造のものが提案されている。
【０００３】
この主交錯ベルト群の構成要素である、低角度幅狭ベルト層は、そのコード延在方向に起因して、タイヤの負荷転動時に発生する周方向張力を効果的に負担することで、タイヤの径成長の抑制に寄与するものであるとともに、その幅長に起因して、タイヤの負荷転動時に、ベルト層端部での、低角度幅狭ベルト層自身の変形量の抑制に寄与するものである。
【０００４】
一方、上記高角度幅広ベルト層は、そのコード延在方向とその幅長とに起因して、優れたベルトの面内剛性の確保に寄与するものである。
【０００５】
しかるに、このような低角度幅狭ベルト層と高角度幅広ベルト層とからなる組合せ構造の主交錯ベルト群を具えるベルトにあっては、タイヤの負荷転動時に、それらベルト層の幅長の差およびベルト層と被覆ゴムとの剛性差に起因して、ベルト層端部間で剪断歪みが発生することが知られており、とくに両ベルト層のそれぞれの、タイヤ赤道面に対するコード延在角度が低いほど、またベルト層幅が広いほど、上記剪断歪みは大きいことが知られている。
【０００６】
そして、このような剪断歪みが発生した場合には、これらのベルト層端部間で亀裂が生じ、ひいてはベルト層間にいわゆるカットセパレーションを招来するおそれがあるのみならず、ときにはベルト故障に至って車両の継続走行ができなくなることもある。
【０００７】
このような現状を打開するための一案として、上記組合せ構造の、主交錯ベルト群のうち、低角度幅狭ベルト層を、より幅狭なものとするか、もしくはそのコード延在角度をより高く設定変更して、上記剪断歪みの発生を抑制し、これによってベルト故障を有利に回避する態様が考えられる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、低角度幅狭ベルト層のさらなる幅狭化や低角度幅狭ベルトのコード延在角度の高度化は、タイヤ負荷荷重転動時に発生する周方向張力の効果的な負担を不可能とすることから、タイヤの負荷転動時のタイヤ径成長を促すおそれがある。
【０００９】
そこで、低角度幅狭ベルト層の、ベルト層幅やコード延在方向に改良を加えるのではなく、たとえば、従来の低角度幅狭ベルト層を基調として、コードの配設態様を変更することにより、高角度幅広ベルト層と低角度幅狭ベルト層とからなる、従来の主交錯ベルト群に相当する、新規な低角度主交錯ベルト層を形成して、上記剪断歪みを低減するとともに、タイヤの負荷転動時のタイヤ径成長をも効果的に抑制することのできる、空気入りラジアルタイヤの開発が要請されていた。
【００１０】
この発明は、上記要請に鑑みてなされたものであり、それの目的とするところは、従来の低角度幅狭ベルト層を基調として、そのコードの配設態様を新規に提案することにより、ベルト層端部間に生じる剪断歪みを低減させ、しかもタイヤ負荷転動時のタイヤ径成長の抑制をも有利に実現することのできる、空気入りラジアルタイヤを提供するにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明の空気入りラジアルタイヤは、一枚以上のカーカスプライからなるラジアルカーカスと、ラジアルカーカスのクラウン部の外周側に位置するベルトとを具え、ベルトを三枚以上のベルト層から構成するとともに、タイヤ赤道面に対して低角度で延在させたコードを複数段交錯させて幅狭とした低角度主交錯ベルト層を、最内側に配設したものであって、低角度主交錯ベルト層を、コードを二本以上束ねてゴム被覆したストリップをタイヤ赤道面に対して傾斜させるとともに、ストリップをベルト層端部でくの字に折曲げて複数層巻回して形成し、タイヤ周長に比して、コードの一ピッチ当たりのタイヤ周方向長さを大きくし、低角度主交錯ベルト層の幅を、トレッド幅の０．２５〜０．５０倍とするとともに、低角度主交錯ベルト層の、ベルト層中央部でのタイヤ赤道面に対するコード延在角度を、３〜１５°としてなるものである。ここでトレッド幅とは、いわゆるトレッド踏面幅をいうものである。
【００１２】
この空気入りラジアルタイヤでは、低角度主交錯ベルト層を、コードをゴム被覆したストリップを複数層巻回して形成していることから、タイヤ半径方向内側に位置するストリップとタイヤ径方向外側に位置するストリップとのそれぞれに配設されたコードが互いに交錯し、これがため、この低角度主交錯ベルト層自体が、従来の高角度幅広ベルト層と低角度幅狭ベルト層とからなる主交錯ベルト群に相当するものとなる。
【００１３】
またこの空気入りラジアルタイヤでは、低角度主交錯ベルト層を、コードをゴム被覆したストリップをベルト層端部でくの字に折曲げて形成することにより、ベルト層端部でコード切断端の露出をなくすことができ、これにより、従来主交錯ベルト群のコード切断端で発生していたコードの被覆ゴムからの剥離による初期亀裂が起こり難く、ひいてはベルト耐久性を飛躍的に向上させることができ、しかも、従来のコード切断端に相当する部分でコードの張力が失われることが極めて少なく、これがため、ベルト張力を有効に発揮することで、タイヤの径成長を抑制することができる。
【００１４】
しかしながら、この発明にかかる低角度主交錯ベルト層は、ストリップをベルト層端部でくの字に折曲げた構造のベルト層であるため、ベルト層端部ではコードが湾曲しており、これがため、当該部分では他の部分に比して、タイヤ負荷転動時にコードと被覆ゴムとの間で生じる剪断歪みに基づく亀裂が発生し易く、しかも、このコード湾曲部分で一旦亀裂が発生すると、コード延在方向に沿って亀裂が成長し、その後ベルト層の中央部まで亀裂が進展する懸念がある。
【００１５】
この懸念を払拭するには、上記亀裂の発生および進展を少しでも遅れさせるべく、コードの延在方向を、タイヤ赤道面に対して、低角度幅狭ベルト層端部では０°に、また低角度主交錯ベルト層中央部では６°以下にするのが好ましい。
なお、低角度主交錯ベルト層端部において、コードの延在方向を、タイヤ赤道面に対して０°とした場合には、コードの延在方向に起因してタイヤ転動時に発生する周方向張力をコードにさらに負担させることができ、タイヤの径成長の抑制に関する優れた効果をもたらすこともできる。
【００１６】
そしてこの発明では、コードを複数本束ねることで、とくにコード湾曲部分において発生し易い亀裂をその束ねたコード間内に停留させて、亀裂の進展を大幅に遅延させることができることから、ベルト耐久性をさらに向上させることにより、タイヤの優れた安全性を実現することができる。
【００１７】
そしてまたこの発明では、タイヤ周長に比して、コードの一ピッチ当たりのタイヤ周方向長さを大きくすることにより、コードの、低角度主交錯ベルト層端部におけるコード湾曲を小さくして、コード間歪を低減することができる。
【００１８】
加えてこの発明では、低角度主交錯ベルト層の幅を、トレッド幅の０．２５〜０．５０倍とすることで、タイヤ負荷転動時の、ベルト層端部での、低角度主交錯ベルト層自身の変形量を抑制することができ、また低角度主交錯ベルト層の、ベルト層中央部でのタイヤ赤道面に対するコード延在角度を、３〜１５°、より好ましくは３〜１０°とすることで、タイヤの負荷転動時に発生する周方向張力を効果的に負担することができ、これによりタイヤの径成長を抑制することができる。
【００１９】
かかる空気入りラジアルタイヤにおいてより好ましくは、低角度主交錯ベルト層を構成するストリップに配設した各コード間距離を、タイヤ幅方向に隣合うストリップの最外側コード同士の距離よりも小さくする。
これによれば、コ−ドの打ち込み間隔を制御することで、安定した束コードからなる低角度主交錯ベルト層を得ることができ、ひいてはコード湾曲部でのコードと被膜ゴムとの間の剪断歪により生じた亀裂の停留作用を安定して実現することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の実施の形態を図面に示すところに基づいて説明する。
図１は、この発明の実施の形態を示すタイヤトレッド部の幅方向部分断面図であり、図中１はラジアルカーカス、２は低角度主交錯ベルト層、３，４は他のベルト層、５は各ベルト層２〜４からなるベルト、そして６，７はベルト補強層をそれぞれ示すものである。
【００２１】
ここでは、一枚以上、図では一枚のカーカスプライからなるラジアルカーカス１を配設し、ラジアルカーカス１のクラウン部の外周側に、ベルト５を配設し、ベルト５を、三枚以上、図では３枚のベルト層２〜４から構成し、コードをタイヤ赤道面に対して低角度で延在させるとともに複数段交錯させて幅狭とした、低角度主交錯ベルト層２を、ベルト５のタイヤ半径方向最内側に配設し、ベルト５のさらに外周側にベルト補強層６，７を配設する。
なお、図示していないが、ビード部およびサイドウォール部については一般的な重荷重用空気入りラジアルタイヤと同様の構造を採用するものとする。
【００２２】
図２は、図１で示した低角度主交錯ベルト層２の展開図であり、図示の如く、低角度主交錯ベルト層２を、三本のコード２ａを束ねてゴム被覆したストリップ２ｂを、タイヤ幅方向両端部においてくの字に折り曲げて延在させるとともに、コード２ａをタイヤ赤道面Ｅに対して３〜１５°、好ましくは３〜１０°の角度αで延在させ、しかもこのストリップ２ｂをほぼタイヤ周方向に複数層、図では二層巻回させて形成する。
なお、図２でコード２ａは、タイヤ周長分に相当する、太線で示したストリップ２ｂにしか示していないが、実際にはストリップの全部分に、同様の態様で配設されているものである。
【００２３】
またここでは、図２に示すように、タイヤ周長Ｌに比して、コードの一ピッチ当たりのタイヤ周方向長さを大きくするとともに、図１に示すように、低角度主交錯ベルト層２の幅ＢＷを、トレッド幅ＴＷの０．２５〜０．５０倍とする。
【００２４】
図３は、図２のＡ−Ａ断面を部分的に示した概念図であり、低角度主交錯ベルト層２を構成するストリップの隣合う各部分２ｂ_１，２ｂ_２，２ｂ_３に配設した各コード間距離ｄを、タイヤ幅方向に隣合うストリップの最外側コード同士の距離Ｄよりも小さくする。
【００２５】
以上のように構成してなる空気入りラジアルタイヤによれば、低角度主交錯ベルト層の、コードの配設態様により、低角度主交錯ベルト層端部に生じる剪断歪みを低減させ、これにより、低角度主交錯ベルト層端部での剪断歪みの抑制とタイヤ負荷転動時のタイヤ径成長の抑制とをともに実現することができる。
【００２６】
【実施例】
この発明にかかる空気入りラジアルタイヤを試作し、ドラム耐久性およびタイヤ径成長に関する性能評価を行ったので、以下で説明する。
【００２７】
（実施例▲１▼）
実施例タイヤ１〜３、従来例タイヤ１〜３および比較例タイヤ１〜３はいずれも、図１に示すように、一枚のカーカスプライからなるラジアルカーカス１と、ラジアルカーカス1のクラウン部の外周側に位置する、三枚のベルト層２，３，４（各従来例タイヤでは、ベルト層２が主交錯ベルト群）からなるベルト５と、ベルトの外周側に位置する二枚のベルト補強層６，７とを具えるものであり、いずれのタイヤについても、ビード部およびサイドウォール部については一般的な重荷重用空気入りラジアルタイヤと同様の構造を有するものとした。
【００２８】
ところで、図４（ａ）は、各従来例タイヤの、最内側に配設する主交錯ベルト群の一部のコード配設態様を概念的に示した図（上段は展開図、下段はタイヤ幅方向断面図）であり、また図４（ｂ）は、各比較例タイヤの、低角度主交錯ベルト層の一部のコード配設態様を概念的に示した図（上段は展開図、下段はタイヤ幅方向断面図）であり、そして図４（ｃ）は、各実施例タイヤの、低角度主交錯ベルト層の一部のコード配設態様を概念的に示した図（上段は展開図、下段はタイヤ幅方向断面図）である。
ここでは、図４（ａ），（ｂ）に示す如く、各従来例タイヤの主交錯ベルト群および各比較例タイヤの低角度主交錯ベルト層の、タイヤ幅方向におけるコード配設間隔は等間隔とし、また図４（ｃ）に示す如く、各実施例タイヤにおいては、各ストリップ中には３本のコードを束ねて配設した。
なお、図４（ｂ）および図４（ｃ）中、点線はストリップ同士の境界を示すものである。
【００２９】
また、各従来例タイヤの主交錯ベルト群は、図４（ａ）上段に示すように、ベルト層端部でコード切断端を有するものであり、複数本のコードをタイヤ赤道面に対して低角度で延在させて、図４（ａ）下段にタイヤ幅方向断面で示すように、コードを上下二段で交錯させて、ゴム被覆したタイプのものである。
なお、従来例タイヤ１〜３の主交錯ベルト群と、比較例タイヤ１〜３および実施例タイヤ１〜３の低角度主交錯ベルト層のそれぞれについては、コード配設量を全体として等しくした。
【００３０】
表１に、従来例タイヤ１〜３の主交錯ベルト群と、比較例タイヤ１〜３および実施例タイヤ１〜３の低角度主交錯ベルト層それぞれについての諸元を示す。
【００３１】
【表１】

ここで、コード間距離とは、主交錯ベルト群については、タイヤ幅方向での
各コード間距離を意味し、低角度主交錯ベルト層については、各ストリップ内におけるタイヤ幅方向での各コード間距離を意味するものである。
また、最外コード間距離とは、実施例タイヤ１〜３の低角度主交錯ベルト層において、タイヤ幅方向に隣合うストリップの最外コード同士の距離を意味するものである。
【００３２】
ここでは、実施例タイヤ１〜３、従来例タイヤ１〜３および比較例タイヤ１〜３のそれぞれについて、タイヤサイズを４０００Ｒ５７とし、主交錯ベルト群および低角度主交錯ベルト層のそれぞれの幅を、320ｍｍとした。
【００３３】
以上の条件の下、ドラム耐久性は、ＴＲＡ規格にしたがい、上記各供試タイヤをサイズ２９．００のリムに装着し、タイヤ空気圧を６．８６×１０^５Ｎ／ｍ^２とし、タイヤ負荷荷重を最大負荷荷重６０００Ｎの１５０％である９０００Ｎとして、各供試タイヤを、ドラム径５ｍのドラム上でドラム表面速度１０ｋｍ／ｈにて走行させて、ベルト故障に至るまでの走行可能時間を指数評価した。
なお、上記指数は、従来例タイヤ１をコントロールとしてその値が大きいほど優れた結果を示すものとした。得られた結果を表２に示す。
【００３４】
また、タイヤ径成長については、上記各供試タイヤのタイヤ空気圧を、２．９４×１０^４Ｎ／ｍ^２から６．８６×１０^５Ｎ／ｍ^２に上昇した時のトレッド中央部の径成長量を指数評価した。
なお、上記指数は、従来例タイヤ１をコントロールとしてその値が小さいほど優れた結果を示すものとした。得られた結果を表２に示す。
【００３５】
【表２】

【００３６】
表２から明らかなように、ドラム耐久性については、各実施例タイヤは、各従来例タイヤおよび各比較例タイヤに比して、優れた結果を示し、とくに、低角度主交錯ベルト層に関し、束ねたコードの本数が多いほど、優れた結果を示すことが判明した。
また、タイヤ径成長についても、ベルト層中央部でのコード角度を同じくしたものについては、各実施例タイヤは、各従来例タイヤおよび各比較例タイヤに比して、優れた結果を示すことが判明した。
【００３７】
（実施例▲２▼）
実施例タイヤ４〜９は実施例タイヤ１〜３と、従来例タイヤ４は従来例タイヤ１〜３と、そして比較例タイヤ４は比較例タイヤ１〜３と、タイヤ半径方向最内側に配設するベルト層についての、コード配設態様以外は同じ構造を有するものとした。
【００３８】
また各供試タイヤについては、ベルトを構成する、タイヤ半径方向最内側に配設する各ベルト層の構造は、図５にタイヤ幅方向断面で示すようなものとし、また各供試タイヤについてのそれらベルト層においては、コード配設量を全体として等しくした。
なお、図５において○印はコードを示し、図５（ｂ）〜図５（ｈ）において、点線はストリップ同士の境界を示すものである。
【００３９】
表３に、従来例タイヤ４の主交錯ベルト群と、比較例タイヤ４および実施例タイヤ４〜９の低角度主交錯ベルト層のそれぞれについての諸元を示す。
【００４０】
【表３】

ここで、コード間距離とは、主交錯ベルト群については、タイヤ幅方向での各コード間距離を意味し、低角度主交錯ベルト層については、各ストリップ内におけるタイヤ幅方向での各コード間距離を意味するものである。
また、最外コード間距離とは、実施例タイヤ４〜９の低角度主交錯ベルト層において、タイヤ幅方向に隣合うストリップの最外コード同士の距離を意味するものである。
【００４１】
ここで、ドラム耐久性およびタイヤ径成長のそれぞれは、（実施例▲１▼）での評価方法と同様に評価した。
その結果を表４に示す。
【００４２】
【表４】

【００４３】
表４から明らかなように、ドラム耐久性については、各実施例タイヤは、従来例タイヤ４および比較例タイヤ４に比して、優れた結果を示したが、とくに、束ねたコードの本数が５本のときに、最も優れた結果を示すことが判明した。
また、タイヤ径成長についても、各実施例タイヤは、従来例タイヤ４に比して優れた結果を示すとともに、比較例タイヤ４と同等以上の好適な結果を示すことが判明した。
【００４４】
【発明の効果】
かくして、この発明によれば、重荷重用空気入りラジアルタイヤのベルト耐久性を向上させることにより、タイヤの高い安全性を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態を示すタイヤトレッド部の幅方向部分断面図である。
【図２】図１で示した低角度主交錯ベルト層の展開図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】（ａ）は、従来例タイヤ１〜３の、主交錯ベルト群のコードの一部を概念的に示す、上段は展開図、下段はタイヤ幅方向断面図であり、（ｂ）は、比較例タイヤ１〜３の、低角度主交錯ベルト層のコードの一部を概念的に示す、上段は展開図、下段はタイヤ幅方向断面図であり、（ｃ）は、実施例タイヤ１〜３の、低角度主交錯ベルト層のコードの一部を概念的に示す、上段は展開図、下段はタイヤ幅方向断面図である。
【図５】（ａ）は従来例タイヤ４の主交錯ベルト群を、（ｂ）は比較例タイヤ４の低角度主交錯ベルト層を、（ｃ）は実施例タイヤ４の低角度主交錯ベルト層を、（ｄ）は実施例タイヤ５の低角度主交錯ベルト層を、（ｅ）は実施例タイヤ６の低角度主交錯ベルト層を、（ｆ）は実施例タイヤ７の低角度主交錯ベルト層を、（ｇ）は実施例タイヤ８の低角度主交錯ベルト層を、および（ｈ）は実施例タイヤ９の低角度主交錯ベルト層をそれぞれ示す、タイヤ幅方向部分断面図である。
【符号の説明】
１ラジアルカーカス
２低角度主交錯ベルト層（もしくは主交錯ベルト群）
２ａコード
２ｂストリップ
２ｂ_１，２ｂ_２，２ｂ_３隣合うストリップの部分
３，４他のベルト層
５ベルト
６，７ベルト補強層
ＢＷ低角度主交錯ベルト層２の幅
Ｄタイヤ幅方向に隣合うストリップの最外コード同士の距離
ｄストリップの隣合う各部分２ｂ_１，２ｂ_２，２ｂ_３に配設した各コード間距離
Ｅタイヤ赤道面
Ｌタイヤ周長
ＴＷトレッド幅
α コードのタイヤ赤道面Ｅに対する延在角度

Claims

一枚以上のカーカスプライからなるラジアルカーカスと、ラジアルカーカスのクラウン部の外周側に位置するベルトとを具え、ベルトを三枚以上のベルト層から構成するとともに、タイヤ赤道面に対して低角度で延在させたコードを複数段交錯させて幅狭とした低角度主交錯ベルト層を、タイヤ半径方向最内側に配設した空気入りラジアルタイヤであって、
低角度主交錯ベルト層を、コードを二本以上束ねてゴム被覆したストリップをタイヤ赤道面に対して傾斜させるとともに、ストリップをベルト層端部でくの字に折曲げて複数層巻回して形成し、
タイヤ周長に比して、コードの一ピッチ当たりのタイヤ周方向長さを大きくし、
低角度主交錯ベルト層の幅を、トレッド幅の０．２５〜０．５０倍とするとともに、低角度主交錯ベルト層の、ベルト層中央部でのタイヤ赤道面に対するコード延在角
度を、３〜１５°としてなる空気入りラジアルタイヤ。
前記低角度主交錯ベルト層を構成するストリップに配設した各コード間距離を、タイヤ幅方向に隣合うストリップの最外側コード同士の距離よりも小さくしてなる請求項１に記載の空気入りラジアルタイヤ。