JP4986804B2

JP4986804B2 - ニューマチック型ソリッドタイヤ

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Publication number: JP4986804B2
Application number: JP2007272090A
Authority: JP
Inventors: 靖夫遠竹
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2007-10-19
Filing date: 2007-10-19
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2027-10-19
Also published as: JP2009096415A

Description

この発明は、ベースゴム層内にスチールコードが埋設された補強層を有するニューマチック型ソリッドタイヤに関する。

従来の耐リム滑り性を向上させたニューマチック型ソリッドタイヤとしては、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２００２−１４４８１０号公報

このものは、短繊維コードを含むゴム組成物からなり、リムに着座される環状のベースゴム層と、ベースゴム層の半径方向外側に配置されたトレッドゴム層とを備え、ベースゴム層内に、タイヤ赤道に対して対称に一対配置されるとともに、スチールコードをゴム被覆したリボン状体を螺旋状に多数回巻回して成形することにより、内部に実質上周方向に延びる（タイヤ赤道に対して−10度〜＋10度で傾斜する）スチールコードが埋設された４層のスチール補強層を設けたもので、該スチール補強層のたが効果によりソリッドタイヤとリムとの接圧を全体的に高めるようにしている。

しかしながら、このような従来のニューマチック型ソリッドタイヤにあっては、スチール補強層は内部に実質上周方向に延びる非伸張性のスチールコードが埋設されて周方向に殆ど伸縮することができないため、リム組み時に前記ソリッドタイヤが大きく変形すると、スチールコードの張力が増大して該スチールコードを構成するフィラメントに破断が発生することがあるという課題があった。また、前記ソリッドタイヤを構成するゴムは接地時に周方向および幅方向に大きく変形するが、スチール補強層は前述のように殆ど伸縮することができないため、スチールコードと該スチールコードを囲むゴムとの間に大きな繰り返し歪みが生じて、スチールコードの周囲にセパレーションが発生することがあるという課題もあった。

また、ソリッドタイヤの耐リム滑り性を向上させるため、ベースゴム層の半径方向内端部でその幅方向両端部内に少なくとも一対のビードコアを配置したり、あるいは、ベースゴム層内に実質上周方向に延びる有機繊維コード（例えばナイロンコード）が埋設された有機繊維補強層を配置したものが提案されているが、前者のものは前記特許文献１のものと同様の課題があり、一方、後者にあっては、リムへの装着後におけるリムとソリッドタイヤとの偏心量に大きなばらつきが発生し、リムフィット性が低下するという課題があった。

この発明は、耐リム滑り性を低減することなく、スチールコードのフィラメント切れやスチールコード周りのセパレーションを効果的に抑制することができるニューマチック型ソリッドタイヤを提供することを目的とする。

このような目的は、短繊維コードを含むゴム組成物からなり、リムに着座される環状のベースゴム層と、ベースゴム層の半径方向外側に配置されたトレッドゴム層とを備えたニューマチック型ソリッドタイヤにおいて、ベースゴム層内に、タイヤ赤道Ｓに対して所定角度Ａで傾斜した互いに平行に延びる多数本のスチールコードが埋設された少なくとも１層の補強層を設け、各スチールコードを補強層の幅方向一端から幅方向他端まで連続して延在させることで、該スチールコードの切断された両端を補強層の幅方向両端部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、ベースゴム層内に、タイヤ赤道Ｓに対して所定角度Ａで傾斜した互いに平行に延びる多数本のスチールコードが埋設された少なくとも１層の補強層を設け、各スチールコードを補強層の幅方向一端から幅方向他端まで連続して延在させることで、該スチールコードの切断された両端を補強層の幅方向両端部に位置させるようにしたので、リム組時にソリッドタイヤが大きく変形したり、あるいは、走行により該ソリッドタイヤを構成するゴムが繰り返し大きく変形すると、補強層内に埋設されたスチールコードの傾斜角度が前述の変形により若干変化し、補強層が前述の変形に追従しながら周方向に若干伸縮する。この結果、耐リム滑り性を殆ど低下させることなく、従来のものよりスチールコードに作用する張力や周囲のゴムにおける繰り返し歪みが緩和され、これにより、前述したフィラメント切れやコード周りのセパレーションが効果的に抑制され、ニューマチック型ソリッドタイヤの耐久性が向上する。

また、所定角度Ａを請求項２に記載の範囲内とすれば、補強層によるたが効果（周方向の拘束力）を確実としながら、補強層を容易に成形することができ、さらに、請求項３に記載のように構成すれば、補強層によるたが効果が向上し、より耐リム滑り性を向上させることができる。また、請求項４に記載のように構成すれば、補強層と周囲のゴム組成物との間における亀裂の発生を強力に抑制しながら、強力なたが効果を期待することができ、さらに、請求項５に記載のように構成すれば、スチールコードを構成するフィラメントの破断等を抑制しながら、補強層によるたが効果を確実なものとすることができる。また、請求項６に記載のように構成すれば、補強層によるたが効果を充分なものとすることができるとともに、補強層の幅方向両端での亀裂発生を効果的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はニューマチック型ソリッドタイヤ（ JATMA YEAR BOOKに規定されるニューマチック形クッションタイヤと同義）であり、このソリッドタイヤ11はフォークリフト等の産業車両で使用されるリム12に装着される。前記ソリッドタイヤ11はリム12の外周面に着座される環状のベースゴム層13を有し、このベースゴム層13はＪＩＳＡ硬度が60度〜80度の比較的高硬度のゴム組成物から構成されている。

ここで、前記ベースゴム層13は、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の有機繊維コードを 5〜80mm程度に短く切断した短繊維コードを20〜70重量％だけゴムに均一に混入したゴム組成物から構成されている。このようにベースゴム層13に短繊維コードを含ませるようにすれば、ベースゴム層13の剛性、圧縮弾性率が高くなり、走行初期におけるベースゴム層13の硬度を容易に高めることができる。また、前記ベースゴム層13の半径方向厚さは、通常ソリッドタイヤ11のタイヤ断面高さａの30〜70％の範囲内である。

前記ベースゴム層13の半径方向外側には環状のトレッドゴム層16が配置され、このトレッドゴム層16は、この実施形態では、耐カット性および耐摩耗性に優れたゴムからなるトップゴム17と、該トップゴム17より半径方向内側においてトップゴム17に密着配置、即ちトップゴム17と前記ベースゴム層13との間に配置されいるクッション性等に優れたゴムからなる中間ゴム18との２層構造となっている。このようにしてソリッドタイヤ11は耐摩耗性および振動乗心地性の両立が図られている。なお、前記トレッドゴム層16は中間ゴム18を省略しトップゴム17のみから構成してもよく、あるいは、半径方向に積層された３種類以上のゴムから構成してもよい。

ここで、前記トップゴム17は、通常ＪＩＳＡ硬度が60〜75度のゴムから構成されているが、これは、ＪＩＳＡ硬度が60度未満であると、耐カット性、耐摩耗性が実用上不十分となることがあり、一方、ＪＩＳＡ硬度が75度を超えると、グリップ性能が低下することがあるからである。また、前記中間ゴム18は、通常ＪＩＳＡ硬度が40〜65度の比較的低硬度のゴムから構成され、その半径方向厚さは前記タイヤ断面高さａの25〜50％の範囲内である。

21は前記ベースゴム層13内に設けられた少なくとも１層、ここでは同一幅である２層の補強層であり、これらの補強層21は密着した状態で半径方向に積層されるとともに、その幅方向中央がタイヤ赤道（トレッドセンター）Ｓに合致している。各補強層21は多数本の互いに平行なスチールコード22をコーティングゴム23により被覆することで成形されており、この結果、各補強層21内には互いに平行に延びる多数本のスチールコード22が埋設されていることになる。なお、前記補強層21は３層以上積層するようにしてもよい。そして、このような補強層21をベースゴム層13内に設けると、補強層21のたが効果（周方向の拘束力）によりソリッドタイヤ11とリム12との接圧が全体的に高くなり、耐リム滑り性が向上する。

ここで、前記スチールコード22はタイヤ赤道Ｓに対して所定角度Ａで傾斜しているが、この角度Ａは15度〜75度の範囲内の角度であることが好ましい。その理由は、前記角度Ａが15度未満であると、スチールコード22の延在方向がタイヤ赤道Ｓに近くなり過ぎて補強層21の成形が困難となることがあり、一方、75度を超えると、補強層21によるたが効果が不足することがあるからである。

そして、前述のように補強層21を２層以上設けたときには、該補強層21によるたが効果を強力なものとして耐リム滑り性を向上させるために、隣接する補強層21内に埋設されたスチールコード22を、この実施形態のように、タイヤ赤道Ｓに対して逆方向に傾斜させることが好ましい。なお、このときのスチールコード22のタイヤ赤道Ｓに対する傾斜角度Ａは同一角度あるいは近似した角度とする。

また、これら補強層21内のスチールコード22は補強層21の幅方向一端から幅方向他端まで連続して延在しており、この結果、該スチールコード22の切断された両端は補強層21の幅方向両端部に位置している。ここで、この実施形態においては、いずれの補強層21も子午線断面が幅方向にほぼ直線状に延びているため、スチールコード22の切断された両端は補強層21の幅方向両端において露出しているが、いずれか一方の補強層21を残り他方の補強層21より幅広とするとともに、幅広である補強層21の幅方向両端部を折り返して幅狭である補強層21の幅方向両端を包み込むようにしてもよい。

このようにベースゴム層13内に、タイヤ赤道Ｓに対して所定角度Ａで傾斜した互いに平行に延びる多数本のスチールコード22が埋設された少なくとも１層の補強層21を設け、各スチールコード22を補強層21の幅方向一端から幅方向他端まで連続して延在させることで、該スチールコード22の切断された両端を補強層21の幅方向両端部に位置させるようにしたので、リム組時にソリッドタイヤ11が大きく変形したり、あるいは、走行により該ソリッドタイヤ11を構成するゴムが繰り返し大きく変形すると、補強層21内に埋設されたスチールコード22の傾斜角度が前述の変形により若干変化し、補強層21が前述の変形に追従しながら周方向に若干伸縮する。

この結果、耐リム滑り性を殆ど低下させることなく、従来のものよりスチールコード22に作用する張力や、該スチールコード22と周囲のゴムとの間の繰り返し歪みが緩和され、これにより、前述したフィラメント切れやコード周りのセパレーションを効果的に抑制することができ、ソリッドタイヤ11の耐久性を向上させることができる。

そして、前述の各補強層21は、１本当たりの破断強度が 100〜2000Ｎであるスチールコードを、 100％モジュラス値が 2.0〜 8.0ＭPaの範囲内であるコーティングゴムにより被覆することで成形することが好ましい。その理由は、破断強度、 100％モジュラス値を前述の範囲内とすれば、補強層21と周囲のゴム組成物との間における亀裂の発生を強力に抑制しながら、強力なたが効果を期待することができるからである。ここで、 100％モジュラス値とは、 100％伸び時における引張り応力（ＭPa）をＪＩＳＫ６２５１に従い、ＪＩＳダンベル状３号型試験片を用いて、試験温度30度Ｃにて測定した値である。

さらに、スチールコード22を構成するフィラメントの破断等を抑制しながら補強層21によるたが効果を確実なものとするためには、ソリッドタイヤ11の内周面から補強層21の厚さ方向中央までの半径方向高さｂを、前記タイヤ断面高さａの0.03倍から0.35倍までの範囲内とすることが好ましい。また、前記補強層21の幅ｄは、該補強層21が配置された位置におけるソリッドタイヤ11の幅ｃの0.30倍から0.80倍までの範囲内とすることが好ましい。その理由は、前記幅ｄが幅ｃの0.30倍未満であると、補強層21によるたが効果が不足することがあり、一方、0.80倍を超えると、補強層21の幅方向両端に亀裂が発生して耐久性が低下することがあるからである。

次に、第１試験例について説明する。この試験に当たっては、ベースゴム層が短繊維コードを含むゴム組成物のみからなる従来タイヤ１と、従来タイヤ１と同一のゴム組成物からなるベースゴム層内に二対のビードコアを配置した従来タイヤ２と、従来タイヤ１と同一のゴム組成物からなるベースゴム層内に、ナイロンコードが埋設されたリボン状体を螺旋状に巻回することで構成したナイロン補強層を配置した従来タイヤ３と、従来タイヤ１と同一のゴム組成物からなるベースゴム層内に、スチールコードが埋設されたリボン状体を螺旋状に巻回することで構成したスチール補強層を配置した従来タイヤ４と、従来タイヤ１と同一のゴム組成物からなるベースゴム層内に、前記実施形態１で説明した補強層を配置した実施タイヤ１とを準備した。

ここで、各タイヤのサイズは250-15であり、いずれのタイヤにおいてもベースゴム層、中間ゴム、トップゴムの半径方向厚さはそれぞれタイヤ断面高さａの34％、30％、36％であった。なお、前述のタイヤ断面高さａは 169mmである。また、ベースゴム層には平均繊維長さが30mmの有機繊維コード（ここでは、ナイロンコード）を75重量％の混入率で配合した。

また、従来タイヤ２においては、ビードコアが配置された位置におけるソリッドタイヤの幅（ 210mm）の 0.3、 0.8倍（63、 170mm）だけタイヤ赤道Ｓから幅方向両外側にそれぞれ離れるとともに、ソリッドタイヤの内周面から前記タイヤ断面高さａの0.07倍（12.0mm）だけ半径方向外側に離れた二対の点にビードコアをそれぞれ配置している。さらに、従来タイヤ３においては、幅が、ナイロン補強層が配置された位置におけるソリッドタイヤの幅（ 205mm）の0.45倍（92.3mm)であるナイロン補強層を、ソリッドタイヤの内周面からタイヤ断面高さａの0.06倍（10.0mm）だけ離れた位置に４層積層した。

一方、従来タイヤ４においては、幅が、スチール補強層が配置された位置におけるソリッドタイヤの幅（ 200mm）の0.10倍（20mm）であるスチール補強層を、タイヤ赤道Ｓの両側に該タイヤ赤道Ｓから前記幅の0.16倍（32.5mm）だけ離してそれぞれ４層積層するとともに、ソリッドタイヤの内周面からこれらスチール補強層までの半径方向距離をタイヤ断面高さａの0.18倍（30mm）とした。なお、前記従来タイヤ３、４におけるナイロンコード、スチールコードのタイヤ赤道Ｓに対する傾斜角は０度であった。

また、実施タイヤ１においては、幅ｄが、補強層が配置された位置におけるソリッドタイヤの幅ｃ（ 200mm）の0.50倍（ 100mm）である補強層を、タイヤ赤道Ｓに幅方向中央を合致させながら２層積層するとともに、ソリッドタイヤの内周面からこれら補強層までの半径方向距離ｂをタイヤ断面高さａの0.06倍（10mm）とした。また、各補強層内にはタイヤ赤道Ｓに対して30度で傾斜したスチールコードを多数本埋設した。なお、前記従来タイヤ４および実施タイヤ１におけるスチールコード１本当たりの破断強度は共に 902Ｎであり、前記両タイヤ１本における周方向の破断強度は共に105,350Ｎであった。

次に、前述した各ソリッドタイヤを7.00Ｔのリムにリム組みしたが、このリム組み時における所要時間（分）を測定し、その結果をリム組み性として以下の表１に示す。その後、荷揚能力が34.3ｋＮであるフォークリフトのフロント荷重輪に前記タイヤ・リム組立体を装着したが、このときのリムに対するソリッドタイヤの偏心値（mm）を求め、その結果をリムフィット性として以下の表１に示す。ここで、実車での乗り心地性評価において振動問題が発生しない偏心値の上限は３mmであることが確認されている。

次に、最大時速を15ｋｍに制限しながら一日約６〜７時間だけフォークリフトを連続運転し紙ロールを搬送した。このとき、リムとソリッドタイヤとに半径方向に延びる１本の直線を描き、運転開始から１ヶ月経過後に前記リム上およびソリッドタイヤ上に描かれた直線がどの程度周方向にずれているかを測定した。その周方向ずれ量（mm）を耐リム滑り性として以下の表１に示す。

また、前述のような運転を約６ヶ月行った後に各ソリッドタイヤを解剖し、いずれかの部位において亀裂が発生しているか否かを調べた。その結果、従来タイヤ２においては、１本のビードにつき周上平均５個の亀裂が発生し、また、従来タイヤ４においては、１つのスチール補強層につき周上平均３個の亀裂が発生していた。このような調査結果を耐久性として以下の表１に示す。

この表１から明らかなように従来タイヤ１は、耐リム滑り性が極めて低く、また、従来タイヤ２はリム組み性、耐久性に問題があり、さらに、従来タイヤ３はリムフィット性が実用上問題となり、また、従来タイヤ４は耐久性に若干問題があるが、実施タイヤは全ての項目で良好である。

次に、試験例２について説明する。この試験に当たっては、サイズが700-12である従来タイヤ５、実施タイヤ２、および、サイズが300-15である従来タイヤ６、実施タイヤ３を準備した。ここで、従来タイヤ５、６の構造は前記従来タイヤ１とほぼ同様である。なお、前記従来タイヤ５、実施タイヤ２におけるタイヤ断面高さａは 179mm、従来タイヤ６、実施タイヤ３におけるタイヤ断面高さａは 221mmであった。

そして、実施タイヤ２においては、幅ｄが、補強層が配置された位置におけるソリッドタイヤの幅ｃ（ 143mm）の0.49倍（70mm）である補強層を、タイヤ赤道に幅方向中央を合致させながら１層だけ配置するとともに、ソリッドタイヤの内周面からこれら補強層までの半径方向距離ｂをタイヤ断面高さａの0.08倍（15mm）とした。

一方、実施タイヤ３においては、幅ｄが、補強層が配置された位置におけるソリッドタイヤの幅ｃ（ 224mm）の0.49倍（ 110mm）である補強層を、タイヤ赤道に幅方向中央を合致させながら２層積層するとともに、ソリッドタイヤの内周面からこれら補強層までの半径方向距離ｂをタイヤ断面高さａの0.05倍（10mm）とした。そして、各補強層内にはタイヤ赤道Ｓに対して30度で傾斜したスチールコードを多数本埋設した。なお、他の諸元は前記実施例１と同様である。

次に、前述の従来タイヤ５、実施タイヤ２を5.00Ｓのリムに、一方、従来タイヤ６、実施タイヤ３を8.00Ｖのリムにリム組みした後、これらタイヤ・リム組立体を荷揚能力が35.0ｋＮであるフォークリフトのフロント荷重輪に装着した。その後、従来タイヤ５、実施タイヤ２に関しては、最大時速を20ｋｍに制限しながら一日約２０時間だけフォークリフトを連続運転して紙ロールを搬送し、一方、従来タイヤ６、実施タイヤ３に関しては、最大時速を15ｋｍに制限しながら一日約２０時間だけフォークリフトを連続運転して紙ロールを搬送した。

そして、運転開始から１ヶ月後に前述と同様に各タイヤの周方向ずれ量（mm）を測定した。その結果は、従来タイヤ５では周方向ずれ量が 850mmであったが、実施タイヤ２では０mmであり、また、従来タイヤ６では周方向ずれ量が 565mmであったが、実施タイヤ３では10mmであった。このようにタイヤの種類が異なっていても、本願発明を適用すれば、実施例１と同様に耐リム滑り性を著しく向上させることができる。

この発明は、産業車両等に装着されるニューマチック型ソリッドタイヤの産業分野に適用できる。

この発明の実施形態１を示す子午線断面図である。図１のＩ−Ｉ矢視断面図である。

符号の説明

11…ソリッドタイヤ 12…リム
13…ベースゴム層 16…トレッドゴム層
21…補強層 22…スチールコード
23…コーティングゴム

Claims

短繊維コードを含むゴム組成物からなり、リムに着座される環状のベースゴム層と、ベースゴム層の半径方向外側に配置されたトレッドゴム層とを備えたニューマチック型ソリッドタイヤにおいて、ベースゴム層内に、タイヤ赤道Ｓに対して所定角度Ａで傾斜した互いに平行に延びる多数本のスチールコードが埋設された少なくとも１層の補強層を設け、各スチールコードを補強層の幅方向一端から幅方向他端まで連続して延在させることで、該スチールコードの切断された両端を補強層の幅方向両端部に位置させるようにしたことを特徴とするニューマチック型ソリッドタイヤ。
前記所定角度Ａは、15度〜75度の範囲内の角度である請求項１記載のニューマチック型ソリッドタイヤ。
前記補強層を２層以上設けたとき、隣接する補強層内に埋設されたスチールコードをタイヤ赤道Ｓに対して逆方向に傾斜させるようにした請求項１または２記載のニューマチック型ソリッドタイヤ。
前記補強層は、１本当たりの破断強度が 100〜2000Ｎであるスチールコードを、 100％モジュラス値が 2.0〜 8.0ＭPaの範囲内であるコーティングゴムにより被覆することで成形されている請求項１〜３のいずれかに記載のニューマチック型ソリッドタイヤ。
前記ソリッドタイヤの内周面から補強層の厚さ方向中央までの半径方向高さｂを、タイヤ断面高さａの0.03〜0.35倍の範囲内とした請求項１〜４のいずれかに記載のニューマチック型ソリッドタイヤ。
前記補強層の幅ｄを、該補強層が配置された位置におけるソリッドタイヤ幅ｃの0.30〜0.80倍の範囲内とした請求項１〜５のいずれかに記載のニューマチック型ソリッドタイヤ。