JP4841456B2

JP4841456B2 - 重荷重用空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP4841456B2
Application number: JP2007041811A
Authority: JP
Inventors: 雄介吉川
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2007-02-22
Filing date: 2007-02-22
Publication date: 2011-12-21
Anticipated expiration: 2027-02-22
Also published as: JP2008201336A

Description

この発明は、タイヤ赤道に実質上平行な補強コードが埋設されたベルト強化層を有する重荷重用空気入りタイヤに関する。

従来の重荷重用空気入りタイヤとしては、例えば以下の特許文献１に記載されているようなものが知られている。
特開２００１−１９１７２５号公報

このものは、一対のビードコア間を略トロイダル状に延びるカーカス層と、カーカス層の半径方向外側に配置され、内部にタイヤ赤道と実質上平行に延びるとともに、波形に屈曲した同一の補強コードが全幅に亘って埋設された２枚の強化プライからなるベルト強化層と、ベルト強化層の半径方向外側に配置され、タイヤ赤道に対して逆方向に傾斜したベルトコードが内部に埋設されている２枚のベルトプライからなるベルト層と、該ベルト層の半径方向外側に配置されたトレッドとを備えたものである。

しかしながら、このような従来の重荷重用空気入りタイヤにあっては、トレッド部が弧状から平坦形状に変形したとき、クラウンアールの影響によってベルト強化層の幅方向外端部に位置する補強コードに大きな周方向伸び、特に、ベルト強化層が広幅である偏平比が0.70以下の空気入りタイヤではさらに大きな周方向伸びが発生するが、このような周方向伸びは空気入りタイヤの転動により繰り返し発生するため、該位置の補強コードが疲労によって破断してしまうことがあるという課題があった。そして、前述のベルト強化層は充填内圧に基づく周方向張力の大部分を負担しているため、前述のように補強コードに破断が発生すると、タイヤバーストへと進展するおそれがあった。

この発明は、ベルト強化層に埋設された補強コードの疲労による破断を効果的に抑制することができる重荷重用空気入りタイヤを提供することを目的とする。

このような目的は、対をなすビードコア間を略トロイダル状に延びるカーカス層と、カーカス層の半径方向外側に配置され、内部にタイヤ赤道と実質上平行に延びる補強コードが埋設された少なくとも１枚の強化プライからなるベルト強化層と、ベルト強化層の半径方向外側に配置され、タイヤ赤道に対して傾斜したベルトコードが内部に埋設されている少なくとも２枚のベルトプライからなるベルト層と、該ベルト層の半径方向外側に配置されたトレッドとを備え、少なくとも１枚の強化プライ内における補強コードを、該強化プライの幅方向両外端部の外側領域に位置する外側補強コードと、前記外側領域間の内側領域に位置する内側補強コードとに区分する一方、前記外側補強コードの弾性率を内側補強コードの弾性率より小とするとともに、前記内側、外側補強コードを共にスチールから構成した空気入りタイヤにおいて、前記外側領域は外側補強コードを螺旋状に巻回することで構成し、また、外側領域における外側補強コードの巻回開始端および巻回終了端を強化プライの幅方向外端より幅方向内側に位置させることにより、達成することができる。

この発明においては、少なくとも１枚の強化プライ内における補強コードを、該強化プライの幅方向両外端部の外側領域に位置する外側補強コードと、前記外側領域間の内側領域に位置する内側補強コードとに区分するとともに、外側補強コードの弾性率を内側補強コードの弾性率より小としたので、強化プライの幅方向両端部、即ち外側領域の外側補強コードに従来と同一値の大きな周方向伸びが繰り返し発生しても、該外側補強コード内に生じる周方向の引張応力は低減し、これにより、該領域における外側補強コードの疲労に基づく破断が効果的に抑制され、タイヤバーストが防止される。また、充填内圧によるトレッド端部の径成長を強力に抑制することができる。

以下、この発明の実施形態１を図面に基づいて説明する。
図１、２において、11はトラック、バス等に装着される偏平比が0.70以下の重荷重用空気入りラジアルタイヤであり、この空気入りタイヤ11は一対のビード部13を有し、各ビード部13には対をなす（ここでは一対であるが、複数対のこともある）ビードコア12が埋設されている。また、前記空気入りタイヤ11は、これらビード部13から略半径方向外側に向かってそれぞれ延びるサイドウォール部14と、両サイドウォール部14の半径方向外端同士を連結する略円筒状のトレッド部15とをさらに備えている。

そして、この空気入りタイヤ11は前記対をなすビードコア12間を略トロイダル状に延びてサイドウォール部14、トレッド部15を補強するカーカス層18を有し、このカーカス層18の両端部は前記ビードコア12の回りを軸方向内側から軸方向外側に向かって折り返されている。前記カーカス層18は少なくとも１枚、ここでは１枚のカーカスプライ19から構成され、このカーカスプライ19内にはタイヤ赤道Ｓに対して実質上90度のコード角で交差する、即ち、実質上ラジアル方向（子午線方向）に延びる多数本のカーカスコード20が埋設されている。また、ビード部13におけるカーカス層18の周囲には、例えばスチールコードにより補強されたチェーファー21が配置されている。

24は前記カーカス層18の半径方向外側に配置されたベルト強化層であり、このベルト強化層24は少なくとも１枚、ここでは半径方向に積層された２枚の強化プライ25から構成され、各強化プライ25の内部にはタイヤ赤道Ｓと実質上平行に延びる補強コード26が埋設されている。そして、このような補強コード26が埋設されているベルト強化層24、特に、最広幅強化プライ25の幅がタイヤ幅の60％以上であるベルト強化層24をトレッド部15に配置すれば、空気入りタイヤ11の内圧充填による径成長、特にトレッド端部での径成長を効果的に抑制することができる。

29はベルト強化層24の半径方向外側に配置され、前記ベルト強化層24より幅広である、好ましくはタイヤ幅の70％以上であるベルト層であり、このベルト層29は少なくとも２枚（ここでは２枚）のベルトプライ30を半径方向に積層することで構成している。各ベルトプライ30の内部には、例えばスチール、芳香族ポリアミドからなる非伸張性の互いに平行な多数本のベルトコード31が埋設され、これらベルトコード31は少なくとも２枚のベルトプライ30においてタイヤ赤道Ｓに対して逆方向に傾斜し互いに交差している。

ここで、前記ベルトコード31は、該ベルトプライ30とベルト強化層24の幅方向外端部との間の、周方向変形量の差に基づく周方向せん断歪みを低減させるため、タイヤ赤道Ｓに対して40度以上のコード角Ａで傾斜していることが好ましい。但し、前記コード角Ａが70度を超えると、ベルト層29の本来の目的であるせん断剛性の確保（摩耗等の性能の確保）が充分ではなくなるため、前記コード角Ａは70度以下とすることが好ましい。34は前記ベルト層29の半径方向外側に配置されたトレッドであり、このトレッド34の外表面には周方向に延びる複数本の主溝35および図示していない横溝が形成されている。

そして、このような空気入りタイヤ11を走行させると、前述のようにベルト強化層24の幅方向外端部に位置する補強コード26に大きな周方向伸びが、特に、偏平比が0.70以下の空気入りタイヤ11ではベルト強化層24を広幅としているため、さらに大きな周方向伸びが発生するが、このような周方向伸びは空気入りタイヤ11の転動により繰り返し発生するため、該位置の補強コード26が疲労を起こして破断してしまうことがある。

このため、この実施形態では、少なくとも１枚、ここでは２枚の強化プライ25内における補強コード26を、該強化プライ25の幅方向両外端部の外側領域38に位置する外側補強コード26ａと、前記外側領域38間の内側領域39に位置する内側補強コード26ｂとに区分するとともに、前記外側補強コード26ａの弾性率Ｆを内側補強コード26ｂの弾性率Ｈより小としたのである。

この結果、強化プライ25の幅方向両端部、即ち外側領域38の外側補強コード26ａに従来と同一値の大きな周方向伸びが繰り返し発生しても、該外側補強コード26ａ内に生じる周方向の引張応力は低減し、これにより、該外側領域38における外側補強コード26ａの疲労に基づく破断が効果的に抑制され、結果としてタイヤバーストを防止することができる。

ここで、充填内圧によるトレッド端部の径成長を強力に抑制するために、外側、内側補強コード26ａ、26ｂを共にスチールから構成している。また、前記外側、内側補強コード26ａ、26ｂとして、この実施形態では共に直線状に延びる層撚りコードを用いたが、強化プライ25の表裏面に平行な平面内において波状またはジグザグ状に屈曲した波状コードを用いてもよい。

そして、前述のように外側補強コード26ａが直線状に延びるスチールコードである場合には、複撚りの、いわゆるハイエロンゲーションコードが外側補強コード26ａとして好適である。このようなハイエロンゲーションコードは、例えば、コードを構成するスチールフィラメントをコードに撚る前に、撚りコードにおけるフィラメントの形状と同様の形状に予め弾性限界を超える応力を与えて型付けし、その後、これらフィラメントを撚ることで成形することができる。但し、前述のハイエロンゲーションコードは高価であるため、強化プライ25全体に適用するのは、好ましくない。

また、前述の外側、内側領域38、39は、例えば、外側、内側補強コード26ａ、26ｂを１本または少数本並べてゴム被覆した一定幅のリボン状体をカーカス層18の外側に螺旋状に多数回巻き付けることで構成することができる。そして、このような螺旋巻回により強化プライ25を成形するようにすれば、強化プライ25の外側、内側領域38、39を高能率でかつ確実に成形することができる。

ここで、前述のような螺旋巻回により強化プライ25を成形したとき、該強化プライ25（外側領域38）の幅方向外端に外側補強コード26ａの切断端である巻回開始端または巻回終了端が露出していると、巻回開始、終了端を起点とした亀裂、セパレーションが発生するおそれがある。このため、この実施形態においては、前述した外側補強コード26ａの巻回開始端および巻回終了端を共に強化プライ25（外側領域38）の幅方向外端より幅方向内側に位置させ、前述した亀裂、セパレーションを防止するようにしている。

前述のように外側補強コード26ａの巻回開始、終了端を共に強化プライ25（外側領域38）の幅方向外端より幅方向内側に位置させるには、例えば、前述のリボン状体を、まず、外側領域38の幅方向内端から幅方向外側に向かって幅方向外端まで螺旋状に巻回することで、半径方向内側の強化プライ25における外側領域38を形成した後、綾振り方向を逆転させ幅方向外端から幅方向内側に向かって幅方向内端まで螺旋状に巻回することで半径方向外側の強化プライ25における外側領域38を形成すればよい。

ここで、接地面内における引張歪みはほぼ 1.8％程度であることが実測値として知られていることから、前述した外側、内側補強コード26ａ、26ｂの弾性率Ｆ、Ｈは、この引張歪み 1.8％での弾性率を規定することが重要である。そして、前記内側補強コード26ｂの引張歪み 1.8％での弾性率Ｈは、充填内圧によるトレッド端部の径成長を充分に抑制しながら、振動乗り心地性の低下を抑制するために、通常、80ＧPa〜 210ＧPaの範囲内のものが用いられている。一方、外側補強コード26ａの引張歪み 1.8％での弾性率Ｆに関しては、充填内圧によるトレッド端部の径成長を効果的に抑制しながら、外側補強コード26ａの破断を強力に抑制するために、40ＧPa〜 100ＧPaの範囲内のものを用いることが好ましい。

また、前述した外側領域38の幅Ｌは、外側補強コード26ａの破断を充分に抑制するためには、 5mm以上とすることが好ましい。但し、前述のように周方向に大きく伸びる領域は、ベルト強化層24の幅方向外端から50mm程度幅方向内側に離れた位置までであるため、外側領域38の幅Ｌが50mmを超えると、前述した破断抑制効果が飽和する一方、弾性率の低い領域が広くなって、充填内圧によるトレッド端部の径成長を充分に抑制できなくなるとともに、前述のハイエロンゲーションコードを用いているときには、高価となってしまう。このようなことから前述した外側領域38の幅Ｌは 5〜50mmの範囲内とすることが好ましい。

次に、試験例について説明する。この試験に当たっては、巻回開始、終了端が幅方向両端に位置する直線状の同一補強コード（スチールコード）を全幅に埋設した２枚の強化プライからなるベルト強化層を有する従来タイヤ１、２と、２枚の強化プライ内における補強コードを、外側領域に位置する外側補強コードと内側領域に位置する内側補強コードとに区分するとともに、前記外側補強コードの弾性率を共に内側補強コードの弾性率より小としたベルト強化層を有する実施タイヤ１〜４とを準備した。

ここで、前述した各タイヤのサイズはいずれも435/45Ｒ22.5であり、そのタイヤ幅は 440mm、トレッド幅は 390mmであった。また、従来タイヤ１および実施タイヤ１〜３においては、２枚の強化プライの幅を共に 300mmとし、従来タイヤ２および実施タイヤ４では共に 330mmとした。さらに、従来タイヤ１、２の補強コードおよび各実施タイヤの内側補強コードの弾性率を指数 100としたとき、各実施タイヤの外側補強コードを直線状に延びるハイエロンゲーションコードから構成して、その弾性率を前記補強コード、内側補強コードの弾性率の80％とし、また、外側領域の幅Ｌ（mm）を以下の表１の通りとした。なお、実施タイヤ１、２、４においては、内側補強コードを直線状に延びるスチールコードから、実施タイヤ３においては、波状に屈曲するスチールコードから構成した。

また、各実施タイヤにおける外側補強コードの巻回開始、終了端と強化プライの幅方向両端との間の距離をそれぞれＱ（mm）、Ｒ（mm）とし、その値を前記表１に示した。

さらに、ベルト層を構成する内側ベルトプライの幅は各タイヤ共 360mmであり、一方、外側ベルトプライの幅は従来タイヤ１では 180mm、従来タイヤ２および各実施タイヤでは 330mmであった。また、いずれのタイヤにおいても、内側ベルトプライ内のベルトコードはタイヤ赤道に対して右上がり50度、外側ベルトプライ内のベルトコードはタイヤ赤道に対して左上がり50度のコード角Ａで傾斜していた。

次に、前述した各タイヤをサイズが14.00×22.5のリムに装着して 900ｋPaの内圧を充填した後、49.0ｋＮの荷重を負荷しながらドラムに押付け、60km/hの速度でセパレーションによる故障が発生するまで走行させた。その結果（故障発生までの時間）を表１に従来タイヤ１を指数 100として示す。ここで、指数が大であるほど耐久性が良好である。

この発明は、タイヤ赤道に実質上平行な補強コードが埋設されたベルト強化層を有する重荷重用空気入りタイヤの産業分野に適用できる。

この発明の実施形態１を示すタイヤの子午線断面図である。その一部破断平面図である。

11…空気入りタイヤ 12…ビードコア
18…カーカス層 24…ベルト強化層
25…強化プライ 26…補強コード
26ａ…外側補強コード 26ｂ…内側補強コード
29…ベルト層 30…ベルトプライ
31…ベルトコード 34…トレッド
38…外側領域 39…内側領域
Ｓ…タイヤ赤道Ｌ…幅

Claims

対をなすビードコア間を略トロイダル状に延びるカーカス層と、カーカス層の半径方向外側に配置され、内部にタイヤ赤道と実質上平行に延びる補強コードが埋設された少なくとも１枚の強化プライからなるベルト強化層と、ベルト強化層の半径方向外側に配置され、タイヤ赤道に対して傾斜したベルトコードが内部に埋設されている少なくとも２枚のベルトプライからなるベルト層と、該ベルト層の半径方向外側に配置されたトレッドとを備え、少なくとも１枚の強化プライ内における補強コードを、該強化プライの幅方向両外端部の外側領域に位置する外側補強コードと、前記外側領域間の内側領域に位置する内側補強コードとに区分する一方、前記外側補強コードの弾性率を内側補強コードの弾性率より小とするとともに、前記内側、外側補強コードを共にスチールから構成した空気入りタイヤにおいて、前記外側領域は外側補強コードを螺旋状に巻回することで構成し、また、外側領域における外側補強コードの巻回開始端および巻回終了端を強化プライの幅方向外端より幅方向内側に位置させたことを特徴とする重荷重用空気入りタイヤ。