JP5087269B2

JP5087269B2 - 空気入りラジアルタイヤ

Info

Publication number: JP5087269B2
Application number: JP2006345413A
Authority: JP
Inventors: 雄介吉川
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2006-12-22
Filing date: 2006-12-22
Publication date: 2012-12-05
Anticipated expiration: 2026-12-22
Also published as: JP2008155730A

Description

この発明は、トレッド周方向に直線状、ジグザグ状等の形態をもって延在する、コード、フィラメントその他の補強素子からなるベルト強化層と、ベルトとを重ね合わせて配設してなり、トラック・バス等の重荷重車両用タイヤ、産業車両用タイヤ、建設車両用タイヤ等として用いて好適な空気入りラジアルタイヤに関するものであり、とくには、すぐれた対摩耗性を確保しつつ、ベルトのセパレーションを有効に防止する技術を提案するものである。

ベルトに重ね合わせて配設されるベルト強化層を具える空気入りラジアルタイヤでは、たとえば特許文献１に開示されたものがある。

この空気入りタイヤは、少なくとも１対のビードコアにより係留されたトロイド状のカーカスをボディ補強とし、このカーカスのまわりにその中央円周を含む平面、つまり赤道面に対し、１０〜４０°の傾斜角にて互いに赤道を挟み交差する多数のコード又はフィラメントを補強要素とする少なくとも２層の交錯ベルトを有し、さらに、交錯ベルトの下に位置する、少なくとも１層よりなり、波形もしくはジグザグ形をなす多数のコード又はフィラメントを補強要素として赤道に沿う配向としたストリップによるクラウン強化層をもそなえることを特徴とするものであり、これによれば、交錯ベルトのセパレーションの有効な抑制に寄与するクラウン部強化が、それ自体のセパレーションの懸念なく、タイヤ製造上の弊害を伴うことなしに実現されるとする。
特開平２−２０８１０１号公報

しかるに、近年は、車両の高速化、低床化の要求の下で、空気入りタイヤの偏平度が高まるにつれて、内圧充填時等のトレッド部の径成長量が次第に増加する傾向にあり、上記の従来技術によっては、このような大きな径成長には十分に対処できないことから、径成長量の増加に起因する、ベルト側縁部分の早期のセパレーション、ひいては、ベルト耐久性の低下の問題が改めて顕在化するに到っている。

これに対し、偏平度の高いタイヤでは、内圧の充填時等には、トレッドショルダ部付近での径成長量が特に多くなることから、周方向に延在する補強素子からなるベルト強化層を、そのトレッドショルダ部付近に到るまで広範囲にわたって配設することが提案されているも、ベルト強化層をむやみに広幅化したときは、そのベルト強化層と、それの半径方向に隣接して位置するベルト層との間の層間ゴムに、以下のような大きな周方向剪断力が作用することになる。

すなわち、トレッド接地部においてベルトは周方向に円弧の状態から平らになる変形をするために周方向に曲げられる変形を発生する。この周方向に曲げられる変形により、各ベルト層は周方向への伸びを発生する。しかし、ベルト強化層は、その周方向へ曲げられる変形時に発生する伸びが、周方向に延在する補強素子の存在の故に非常に小さく、隣接するベルト層との間に伸びの差が発生し、その結果として、伸びの差で生まれる周方向変形量の差によりベルト強化層とベルト層との間に大きな周方向剪断力が作用することになり、このような層間剪断力が層間セパレーションを惹起することになるという問題があった。

そしてこのような周方向剪断力は、ベルト強化層およびベルト層のそれぞれの側縁位置が、タイヤ赤道面位置から遠くなるにつれて、いいかえれば、それらの層幅が広くなるにつれて大きくなるため、層間セパレーションの発生は、偏平比が、たとえば０．７以下の高偏平のタイヤにおいてとくに重大であった。

この一方で、タイヤ周方向に延在する補強素子からなるベルト強化層は、トレッド部の摩耗に大きな影響力をもつ、トレッド部周方向の入力であると、幅方向の入力であるとの別なく、それらの各方向の入力に対する剛性としての面内剪断方向の剛性をほとんど有しないことから、トレッド部への十分な耐摩耗性の付与のためには、ベルトをもって、各方向の入力に対する所要の、面内剪断方向の剛性を確保すること、いいかえれば、二層以上のベルト層の、層間で相互に交差するそれぞれのベルトコードの、コード角度の適宜の組み合わせによって所要の剪断剛性をもたらすことが必要になる。

すなわち、それぞれのベルト層のベルトコードは、タイヤ赤道面対して相互に逆方向に傾けて延在配置されているので、各方向の入力に対する面内剪断方向の剛性は、ベルトコードの角度を種々組み合わせることで所期した通りのものとすることができ、この結果として、トレッド部に、すぐれた耐摩耗性、耐偏摩耗性が付与されることになる。

そこでこの発明は、これらの点に鑑みて、ベルトの作用下でトレッド部のすぐれた耐摩耗性を確保し、併せて、ベルト側縁部分へのセパレーションの発生を有効に防止して、ベルト耐久性を向上させることもできる空気入りラジアルタイヤを提供することを目的とする。

これがため、発明者は、ベルト強化層を可能な限り広幅としてなお、高いベルト耐久性を確保しつつ、トレッド部のすぐれた耐摩耗性を実現するべく鋭意研究を行って、以下の知見を得た。

すなわち、周方向へ、直線状、ジグザグ状等の形態で延在する補強素子からなるベルト強化層を広幅とした場合に最も問題となるのは、ベルト強化層と、それに隣接するベルト層との間に発生するセパレーションであって、これが、ベルト耐久性の低下の原因となることである。つまり、このようなセパレーションは、ベルト強化層とベルト層との間、とくにはそれらの側縁部分間に、トレッドの接地時の周方向曲げ変形により発生する変形量に、ベルト強化層とベルト層との間の周方向伸びの差で発生する周方向変位差が存在することによって、それらの層間のゴムに周方向剪断歪が生じ、これが、ベルト強化層の側縁付近に亀裂をもたらし、そして、この亀裂がベルト強化層とベルト層との間で進展することによって引き起されるものであり、かかるセパレーションの発生によってタイヤは転動不能となる。

このことに対しては、ベルト強化層に隣接するベルト層のベルトコードの、タイヤ赤道面に対する傾斜角度を大きくして、隣接するベルト層の面内剪断剛性を弱めることで、隣接ベルト層自体の周方向伸びを抑え、その伸びで発生する周方向変形が抑制されて、層間ゴムの周方向剪断歪が緩和され、ひいては、ベルト耐久性の低下が防止されることを見出した。

この一方で、ベルト層のベルトコードの傾斜角度を安易に大きくしたときは、面内剪断剛性が著しく低下して、耐摩耗性が極端に悪化するおそれがあるも、複数のベルト層は、ベルトコードを層間で相互に交差させて延在させることで、所要の面内剪断剛性の発揮を担保できることから、一方のベルト層のベルトコードを、ベルト耐久性の向上を目的として、タイヤ赤道面に対して大きく傾けて延在させても、他方のベルト層のベルトコード角度を、トレッド部の面内ゴムの周方向剪断剛性の増加を目的として、それとは異なった角度に選択することにより、二層以上のベルト層からなるベルトの作用下で、ベルトの耐久性と耐摩耗性との高い次元での両立が可能となることも見出した。

それ故に、この発明に係る空気入りラジアルタイヤでは、少なくとも一対、場合によっては複数対のビードコアに係留した、トロイド状のカーカス、すなわち、一枚以上のカーかスプライからなるラジアル構造のカーカスのクラウン域の外側で、トレッドゴムの内側に、周方向へ直線状もしくはジグザク状に延びるコード、フィラメント等の補強素子からなる一層以上のベルト強化層と、タイヤ赤道面に対して相互に逆方向に延びるそれぞれのベルトコードからなる二層のベルト層にて形成したベルトとのそれぞれを、所要の順序で配設するとともに、それぞれのベルト層のベルトコードの、タイヤ赤道面に対する角度を、相互に隣接する少なくとも一対の層間で相互に相違させる。またベルトを、ベルト強化層の外周側に配設し、それぞれのベルト層のうち、外層側のベルト層の幅をベルト強化層の幅よりも大きくするとともに、ベルト強化層に隣接する内層側のベルト層の幅をベルト強化層の幅よりも小さくし、それぞれのベルト層のうち、外層側のベルト層のベルトコードの、タイヤ赤道面に対する角度を、内層側のベルト層のベルトコードのそれより大きくする。

ここで、「周方向へ延びる」とは、たとえば、複数本の補強素子を一体的にゴム被覆してなる3〜20ｍｍ幅のリボン状ストリップを螺旋状に巻回してベルト強化層に形成する場合を考慮して、タイヤ赤道面に対して０〜１０°の範囲の角度をなす延在態様いうものとする。

このようなタイヤにおいてより好ましくは、最広幅ベルト強化層の幅を、タイヤ最大幅の０．６〜０．９倍の範囲とする。
ここでいう「タイヤ最大幅」は、タイヤの総幅から、タイヤ側面の模様、文字などを除いた、JATMA YEAR BOOKでいう「断面幅」を意味するものとする。

また好ましくは、それぞれのベルト層のベルトコードの、タイヤ赤道面に対する角度を４０〜８５°の範囲とする。
そしてまた好ましくは、それぞれのベルト層のうち、ベルト強化層幅方向端部に隣接する外層側のベルト層のベルトコードの、タイヤ赤道面に対する角度を、それ以外のベルト層の角度より大きくする。

また好ましくは、それぞれのベルト層のうち、ベルト強化層幅方向端部に隣接する外層側のベルト層のベルトコードの、タイヤ赤道面に対する角度を、それ以外のベルト層の角度より５°以上大きくする。

ところで、これらのいずれの場合にあっても、少なくとも一層のベルト層の幅を、最広幅ベルト強化層より広幅とすることが好ましい。

この発明に係る空気入りラジアルタイヤでは、とくに、タイヤ赤道面に対して相互に逆方向に延びるそれぞれのベルトコードからなる二層以上のベルト層において、それぞれのベルト層のベルトコードの、タイヤ赤道面に対する角度を層間で相違させることにより、先に述べたように、ベルト強化層の幅を所要に応じた広幅として、トレッド部の径成長を十分に抑制してなお、たとえば、ベルト強化層幅方向端部にて隣接するベルト層のベルトコードの、タイヤ赤道面に対する傾斜面度を大きくすることで、ベルト強化層とベルト層との間の層間ゴムの周方向剪断歪を効果的に低減させることができ、この一方で、そのベルトコードとは逆方向に延びる、一層以上のベルト層のベルトコードの、タイヤ赤道面に対する傾斜角度を小さくすることにより、傾斜角度の大きいベルトコードとの協働下で、トレッド部の面内剪断剛性の低下を十分に抑制して、すぐれた耐摩耗性を実施することができる。

このようなタイヤにおいて、最広幅ベルト強化層の幅を、タイヤ最大幅の０．６〜０．９倍の範囲とした場合には、層間セパレーション発生を有効に阻止しつつ、トレッド部の
径成長を効果的に防止することができる。

すなわち、それが０．６倍未満では、偏平比（断面高さ／断面幅）が０．７以下の高偏平度のタイヤの径成長を十分に抑制できないおそれがあり、一方、０．９倍を越えると、ベルト強化層と、それに隣接するベルト層との間での、周方向引張力の作用に起因する幅の縮小量が大きくなりすぎて、それらの層間に大きな幅方向剪断変形が生じることになるため、新たな層間セパレーションの発生の可能性が高くなる。

ここで、それぞれのベルト層のベルトコードの、タイヤ赤道面に対する角度を４０〜８５°の範囲としたときは、面内の剪断剛性を保ちつつ、幅方向の強度（突起性能）を確保することができる。
すなわち、それが４０°未満では、幅方向の強度が不足するおそれが高く、一方、８５°を越えると、面内剪断剛性が不足するおそれが高くなる。

また、それぞれのベルト層のうち、ベルト強化層幅方向端部に隣接する外層側のベルト層のベルトコードの、タイヤ赤道面に対する角度を内層側ベルト層のベルトコードのそれより大きくした場合は、面内剪断剛性を確保しつつ、ベルト強化層幅方向端部での隣接ベルト層との層間剪断歪を効果的に抑制することができる。

そして、それぞれのベルト層のうち、ベルト強化層幅方向端部に隣接する外層側のベルト層のベルトコードの、タイヤ赤道面に対する角度をそれ以外のベルト層の角度より５°以上大きくしたときは、ベルト強化層と隣接ベルト層間の層間歪を抑制しつつ、面内剪断剛性を確保するのに効果的である。
それが５°未満では、層間剪断歪の低減効果が小さくなる。

ところで、少なくとも、一層のベルト層の幅を、最広幅ベルト強化層のそれより広幅としたときは、トレッド接地領域の、高い面内剪断剛性を確保することができる。

さらに、上述したいずれかのタイヤおいて、ベルトを、ベルト強化層の外周側に配設したときは、ベルト層がトレッド側に配置されることから、接地面からの鋭利な突起物等に対してベルト強化層を効果的に保護することができる。

図１は、空気入りラジアルタイヤの基本的な形態を示す図であり、図１(a)は、タイヤの半部につき、一部を破断除去して示す部分断面斜視図、図１(b)は、トレッド部の半部を示す幅方向断面図である。

図中１はトレッド部を、２は、トレッド部１のそれぞれの側部に連続して、半径方向内方側へ延びる一対のサイドウォール部を、そして３は、各サイドウォール部２の内周側に連続するビード部をそれぞれ示す。

ここでは、ビード部３に配設した、複数対とすることができるも、図では一対としたビードコア４の周りに、それぞれの側部部分を巻上げて係留した、たとえば、一枚のカーカスプライからなるカーカス５のクラウン域の外側で、トレッド部１に配設されてトレッド踏面6を形成するトレッドゴム７との間に、トレッド部１の周方向へ直線状もしくはジグザグ状、図では直線状に延びるコード、フィラメント等の補強素子からなる、相互に等幅の二層のベルト強化層８a, ８bと、タイヤ赤道面Eに対して相互に逆方向に傾斜して直線状に延びるそれぞれのベルトコードからなる二層以上、図では二層のベルト層９a,9bからなる9とを半径方向の内方側から順次に配設し、このようなベルト9の、二層のそれぞれのベルト層9a,9bの幅をともに、最大幅ベルト強化層8a,8bの幅ｗ_ｏより広幅とする一方で、外層側のベルト層9ｂの幅を、最広幅となる内層側のベルト層9aの幅ｗより狭幅とし、さらに、それぞれのベルト層9a,9bのベルトコードの、タイヤ赤道面Ｅに対する角度を層間で相互に相違させる。

この場合、最広幅ベルト強化層8a,8bの幅ｗ_ｏは、タイヤ最大幅Ｗの０．６〜０．９倍の範囲とすることが好ましく、また、それぞれのベルト層9a,9bのベルトコードの、タイヤ赤道面Ｅに対する傾斜角度は、４０〜８５°の範囲とすることが好ましい。

ところで、ベルトコードのこのような傾斜角度については、それぞれのベルト層9a,9bのうち、ベルト強化層8ｂ端に隣接して位置するベルト層9ａのベルトコードの、タイヤ赤道面Ｅに対する傾斜角度を、他のベルト層９ｂのベルトコードの傾斜角度より５°以上大きくすることがより好適である。

図２は、この発明に係る空気入りラジアルタイヤの実施形態を、トレッド部の半部について示す幅方向断面図であり、これは、二層のベルト強化層8a,8bの外周側に配設した二層のベルト層9a,9bのうち、外層側のベルト層9ｂだけをそれぞれのベルト強化層8a,8bより広幅とする一方で、ベルト強化層8ｂに隣接して位置する内層側のベルト層9ａを、いずれのベルト強化層8a,8bよりも狭幅としたものであり、それぞれのベルト層9a,9bの、相互に逆方向に延在するベルトコードのうち、ベルト強化層端で隣接している広幅ベルト層9bのベルトコードの、タイヤ赤道面Ｅに対する傾斜角度を、狭幅ベルト層９ａのベルトコードのそれより大きくしたものである。

図３は、さらに他の基本的な形態を示す断面図であり、これは、ベルト9を、ベルト強化層8a,8bの内周側に配設し、外層側のベルト層9bを、いずれのベルト強化より広幅にするとともに、内層側のベルト層9ａを、いずれのベルト強化層8a,8bより狭幅とし、また、ベルトコードの、タイヤ赤道面Ｅに対する傾斜角度を、ベルト層9bで、ベルト層9ａより大きくしたものである。

サイズが４３５／４５Ｒ２２．５の実施例タイヤ、参考例タイヤ、従来例タイヤおよび比較例タイヤのそれぞれを、１４．００×２２．５のリムに組付けるとともに、充填空気圧を９００ｋＰａとして、耐久性能および耐摩耗性のそれぞれを評価した。

ここで、参考例タイヤ１，２，３はそれぞれ図１に示すトレッド部構造を、参考例タイヤ４は図３に示す構造を有するものであり、実施例タイヤは図２に示す構造を有するものとし、従来例タイヤは図４（ａ）に示す構造を、そして、比較例タイヤ１，２はそれぞれ、図４（ｂ）および（ｃ）に示す構造を有するものとした。
これらのタイヤの寸法諸元は、評価結果と併せて、表１に示す。

なお、耐久性能は、ドラム荷重５９．０ｋＮ、ドラム速度６０．０ｋｍ／ｈの条件下で、ドラム走行試験を行って、セパレーションが発生するまでの時間を測定して、指数をもって評価した。
指数値は大きいほどすぐれた結果を示すものとした。

また、耐摩耗性は、トレーラーの駆動輪に供試タイヤを装着し、定積状態のトレーラー車両に連結して、テストコースを10000ｋｍ走行後の、トレッドゴムの最も摩耗しなかった部分と、最も摩耗した部分との摩耗量の比を求めて評価した。
指数値は、小さいほど耐摩耗性にすぐれたものとした。

表に示すところによれば、実施例タイヤは、それぞれのベルト層9a,9bの、選択されたベルトコード傾斜角度の故に、ベルト強化層を広幅にしてなお、すぐれた耐摩耗性を確保しつつ、高い耐久性能を発揮し得ることが解かる。
これに対し、それぞれのベルト層のベルトコードの傾斜角度を、ともに５０°以下の同一角度とした従来例タイヤおよび、比較例タイヤ１、２では、耐久性能の低さが否めない。

空気入りラジアルタイヤの基本的な形態を示す部分断面斜図および、トレッド半部の幅方向断面図である。この発明の実施形態を示す、トレッド半部の幅方向断面図である。さらに他の基本的な形態を示す同様の幅方向断面図である。従来例タイヤおよび比較例タイヤを示す断面図である。

符号の説明

１トレッド部
２サイドウォール部
３ビード部
４ビードコア
５カーカス
６トレッド踏面
７トレッドゴム
8ａ，8ｂベルト強化層
9 ベルト
9ａ，9ｂベルト層
Ｅタイヤ赤道面
Ｗタイヤ最大幅
ｗ_ｏ最広幅ベルト強化層幅
ｗ最広幅ベルト層幅

Claims

少なくとも一対のビートコアに係留した、トロイド状のカーカスのクラウン域の外側で、周方向へ直線状もしくはジグザグ状に延びる補強素子からなる一層以上のベルト強化層と、タイヤ赤道面に対して相互に逆方向に延びるそれぞれのベルトコードからなる二層のベルト層にて形成したベルトとのそれぞれを、トレッドゴムの内側に配設するとともに、それぞれのベルト層のベルトコードの、タイヤ赤道面に対する角度を、層間で相互に相違させ、
ベルトを、ベルト強化層の外周側に配設し、
それぞれのベルト層のうち、外層側のベルト層をそれぞれのベルト強化層より広幅とする一方で、
ベルト強化層に隣接して位置する内層側のベルト層を、ベルト強化層より狭幅とし、
それぞれのベルト層のうち、ベルト強化層幅方向端部に隣接する外層側のベルト層のベルトコードの、タイヤ赤道面に対する角度を、内層側のベルト層のベルトコードのそれよりも大きくしてなる空気入りラジアルタイヤ。
最広幅ベルト強化層の幅を、タイヤ最大幅の０．６〜０．９倍としてなる請求項１に記載の空気入りラジアルタイヤ。
それぞれのベルト層のベルトコードの、タイヤ赤道面に対する角度を４０°以上としてなる請求項１もしくは２に記載の空気入りラジアルタイヤ。
それぞれのベルト層のうち、ベルト強化層幅方向端部に隣接する外層側のベルト層のベルトコードの、タイヤ赤道面に対する角度をそれ以外のベルト層のベルトコードの角度よりも５°以上大きくしてなる請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りラジアルタイヤ。
少なくとも一層のベルト層の幅を、最広幅ベルト強化層より広幅としてなる請求項１〜４のいずれかに記載の空気入りラジアルタイヤ。
二層のベルト強化層を有し、偏平比が０．７以下である請求項１〜５のいずれかに記載の空気入りラジアルタイヤ。