JP5251241B2 - 空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Description

本発明は空気入りラジアルタイヤに関し、さらに詳しくは、荷重耐久性を維持しながら、軽量化を図るようにした空気入りラジアルタイヤを提供することにある。

一般に、小型トラック用の空気入りラジアルタイヤは使用荷重域の範囲が広いために、高い荷重耐久性が求められている。このように荷重域の範囲が広く、かつ走行時における負荷荷重の大きいタイヤにあっては、タイヤサイド部やビード部を補強することによってタイヤの荷重耐久性を確保することが行われている。従来、荷重耐久性を向上させる手法として、タイヤサイド部に種々のコード補強層を配置したり、ビードフィラーゴムの高さを高くするなどの対策が採られてきた。しかしながら、これらの対策はいずれもタイヤの軽量化とは逆行するために、軽量化を図りながら耐久性を確保する手法が強く求められてきた。

この対策の一環として、タイヤサイド部を補強することなしに、タイヤの骨格を形成するカーカス層に撚りの少ない有機繊維コードを使用して、カーカスコードの曲げ剛性や引張強度を高めることによって耐久性を確保する試みが行われてきた。しかし、カーカスコードの撚り数を少なくし過ぎるとコードの圧縮疲労性が低下するために、荷重耐久性が不足するという問題があり、軽量化と荷重耐久性とを両立させることには限界があった。

この対策として、カーカス層に撚りの少ない有機繊維コードを使用したうえで、カーカスコードの折り返し端末の位置を低くすることによって、圧縮疲労性の低下を補うようにした提案がある（特許文献１参照）。しかしながら、この提案はビードフィラーゴムの高さを抑制したものではないので軽量化には限界があると同時に、使用荷重域の広いタイヤ、特に小型トラック用タイヤに適用した場合には、荷重耐久性を確保することが難しく、軽量化と耐久性とを両立させるための対策としては、未だ充分なものではなかった。
特開平６−１０２２７号公報

本発明の目的は、上述する問題点を解消するもので、荷重耐久性を維持しながら、軽量化を図るようにした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空気入りラジアルタイヤは、左右一対のビード部に埋設されたビードコアの周りにタイヤ内側から外側に向けて双撚りの有機繊維コードからなるカーカス層を折り返し、該カーカス層の折り返し部を本体部に接合させると共に、トレッド部における前記カーカス層の外周に層間でコード方向を互いに交差させた複数のベルト層を配置し、かつ前記カーカス層の折り返し端部を前記ベルト層の端末よりもタイヤ径方向内側で終端させた空気入りラジアルタイヤにおいて、前記有機繊維コードの１０ｃｍ当たりの撚り数を上撚り及び下撚りともにそれぞれ３５〜４５にし、かつその破断強度を１４５〜２２０Ｎにすると共に、前記カーカス層の折り返し部と本体部との接合部内端と前記ビードコアの外周面との間にタイヤ径方向に対して２〜１５ｍｍの高さを有するＪＩＳ−硬度（Ａタイプ）が６５〜８０のフィラーゴムを介在させ、かつ前記ビードコアをタイヤ軸方向に複数のワイヤを配列したワイヤ層の積層体で構成して、該積層体における最外ワイヤ層のワイヤ本数を隣接する内側のワイヤ層のワイヤ本数よりも少なくしたことを特徴とする。

さらに、上述する構成において、以下（１）〜（５）に記載するように構成することが好ましい。
（１）前記有機繊維コードをポリエステル繊維、ナイロン繊維、レーヨン繊維のいずれか１種で構成する。
（２）前記有機繊維コードの総繊度を１０００Ｔ／２〜１８００Ｔ／２にすると共に、前記カーカス層の５０ｍｍ当たりにおける前記有機繊維コードの打ち込み本数を前記ベルト層のタイヤセンター内面側において２５〜４０本に調整する。
（３）前記カーカス層の折り返し部と本体部との接合部のペリフェリに沿った長さＬをタイヤ断面高さＳＨの１０〜５０％にする。
（４）前記カーカス層の折り返し部と本体部との接合部内端を通るタイヤ軸方向線上における前記カーカス層の折り返し部の外側面とタイヤ外壁面との間のゴム厚を２．５〜６．０ｍｍにする。
（５）小型トラック用タイヤに供する。この場合において、ＪＡＴＭＡ規定による最大空気圧が３５０〜４５０ｋＰａである小型トラック用タイヤに供することが好ましい。

本発明によれば、カーカス層を構成する有機繊維コードを双撚り構造にしたうえで、１０ｃｍ当たりの撚り数を上撚り及び下撚りともにそれぞれ３５〜４５にすると共に、この有機繊維コードの破断強度を１４５〜２２０Ｎにしたので、カーカスコードの曲げ剛性や引張強度を高めながら優れた耐圧縮疲労性を確保することができる。

さらに、ビードコアの外周面に配置するフィラーゴムのＪＩＳ−硬度（Ａタイプ）を６５〜８０にしたうえで、タイヤ径方向に対する高さを２〜１５ｍｍの小さな高さに抑制すると共に、カーカス層の折り返し部を本体部に接合してカーカス層の折り返し端部をベルト層の端末よりもタイヤ径方向内側で終端させるようにしたので、タイヤの軽量化を図ると同時に、カーカス層とフィラーゴムとの境界面における応力の集中を抑制しながら、カーカス層の折り返し部と本体部との接合強度により優れた荷重耐久性を確保することができる。
しかも、ビードコアを構成する積層体における最外ワイヤ層のワイヤ本数を隣接する内側のワイヤ層のワイヤ本数よりも少なくしたので、タイヤの軽量化を一層促進させると同時に、タイヤ成形時におけるカーカス層の折り返し作業性を容易にし、併せて、タイヤ走行時におけるカーカス層とビードコアとの擦れを防止して耐久性の低下を防ぐことができる。

以下、本発明の構成につき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による空気入りラジアルタイヤの一例を示す半断面図である。図１において、空気入りラジアルタイヤ１は、左右一対のビード部２にカーカス層３を装架すると共に、トレッド部４におけるカーカス層３の外周に層間でコード方向を互いに交差させた複数（図では２層）のベルト層５を配置している。カーカス層３の端部３ｘは、ビード部２に埋設されたビードコア６の廻りをタイヤ内側から外側に向けて折り返されて、ベルト層５の両端末５ｘのタイヤ径方向内側に終端すると共に、この折り返し部３Ｂが本体部３Ａに接合されている。

本発明の空気入りラジアルタイヤ１では、カーカス層３を構成するコードが双撚り構造の有機繊維コードからなり、１０ｃｍ当たりの撚り数を上撚り及び下撚りともにそれぞれ３５〜４５にし、かつその破断強度を１４５〜２２０Ｎにすると共に、カーカス層３の折り返し部３Ｂと本体部３Ａとの接合部内端３ｙとビードコア６の外周面との間に介在するフィラーゴム７の高さｈをタイヤ径方向に対して２〜１５ｍｍ、好ましくは５〜１２ｍｍにしている。

このようにカーカス層３を構成する有機繊維コードを双撚り構造にしたうえで、１０ｃｍ当たりの撚り数及びその破断強度をそれぞれ特定したことにより、カーカスコードの曲げ剛性や引張強度を高めながら優れた耐圧縮疲労性を確保することができる。さらに、ビードコア６の外周面に配置するフィラーゴム７のタイヤ径方向に対する高さｈを抑制すると共に、カーカス層３の折り返し部３Ｂを本体部３Ａに接合させたうえでカーカス層３の折り返し端部３ｘをベルト層５の両端末５ｘのタイヤ径方向内側に終端させるようにしたので、タイヤの軽量化を図りながら、カーカス層３の折り返し部３Ｂと本体部３Ａとの接合強度により優れた荷重耐久性を確保することができる。
さらに、本発明では、後述するように、カーカス層３とフィラーゴム７との境界面における応力の集中を抑制するために、フィラーゴム７のＪＩＳ−硬度（Ａタイプ）を６５〜８０にしている。

有機繊維コードの１０ｃｍ当たりの撚り数が３５未満では圧縮疲労性が不足して耐久性が確保できなくなり、４５超では破断強度が不足して荷重耐久性が低下することになる。また、フィラーゴム７の高さｈが２ｍｍ未満ではカーカス層３の折り返し部３Ｂにおけるビードコア６との離反点に応力が集中して耐久性が損なわれることになり、１５ｍｍ超では軽量化に寄与できなくなる。

なお、上述する有機繊維コードの破断強度とは、加硫成形後のタイヤからカーカスコードを採取して測定した場合の破断強度（Ｎ）を示す。
さらに、本発明では、後述するように、タイヤ成形時におけるカーカス層３の折り返し作業性を容易にすると共に、タイヤ走行時におけるカーカス層３とビードコア６との擦れを防止するために、ビードコア６を構成する積層体における最外ワイヤ層のワイヤ本数を隣接する内側のワイヤ層のワイヤ本数よりも少なくなるように形成している。

本発明において、カーカス層３を構成する有機繊維コードをポリエステル繊維、ナイロン繊維、レーヨン繊維のいずれか１種から選定するとよい。これにより、カーカスコードの耐疲労性を確保することが可能となり、荷重耐久性を確実に向上させることができる。

さらに好ましくは、上述する有機繊維コードの総繊度を１０００Ｔ／２〜１８００Ｔ／２、好ましくは１１００Ｔ／２〜１７００Ｔ／２に設定すると共に、カーカス層３の５０ｍｍ当たりにおける有機繊維コードの打ち込み本数をベルト層５のタイヤセンター内面側において２５〜４０本、好ましくは２８〜３６本にするとよい。総繊度が１０００Ｔ／２未満では破断強度を確保することが難しくなり、１８００Ｔ／２超では軽量化に寄与できなくなる。また、上述する打ち込み本数が２５本未満では荷重耐久性を確保することが難しくなり、４０本超では軽量化に寄与できなくなる。

また、本発明の空気入りラジアルタイヤ１では、カーカス層３の折り返し部３Ｂと本体部３Ａとの接合部のペリフェリに沿った長さＬをタイヤ断面高さＳＨの１０〜５０％、好ましくは１５〜３５％に設定するとよい。これにより、優れた荷重耐久性を一層確実に確保することができる。なお、上述する長さＬがタイヤ断面高さＳＨの１０％未満では荷重耐久性を維持することが難しくなり、５０％を超えると軽量化に寄与できなくなる。なお、上述する長さＬとは、カーカス層３に沿って測定した場合のタイヤ径方向の長さをいう。

なお、本発明では、フィラーゴム７のＪＩＳ−硬度（Ａタイプ）を６５〜８０、好ましくは７０〜７８に設定している。フィラーゴム７のＪＩＳ−硬度（Ａタイプ）が６５未満では荷重耐久性の向上効果が低下する恐れがあり、８０超ではフィラーゴム７とカーカス層３の被覆ゴムとの剛性差が大きくなり過ぎて、カーカス層３のフィラーゴム７との境界面に応力が集中して耐久性が低下する恐れが生ずる。

本発明におけるフィラーゴム７は、断面三角形状の形態からなる通常のビードフィラーゴムのように、タイヤ成形時にビードコア６の外周面に配置するものであってもよく、又はタイヤ成形時に通常のビードフィラーゴムを配置することなしに、タイヤ加硫時においてビードコア６のインシュレーションゴムやカーカス層３の被覆ゴムなど周囲のゴムから流れ込んで形成されるゴムによって構成されたものであってもよい。

本発明の空気入りラジアルタイヤ１では、タイヤの軽量化を図るために、ビードコア６を形成するワイヤの本数をカーカス層３の係止効果を阻害させない範囲において可能な限り少なくすることが推奨される。図２（ａ）は通常のビードコア６の断面を例示して示すもので、タイヤ軸方向に配列した複数（図では４本）のワイヤｗからなるワイヤ層６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄの積層体で構成した場合を示している。

本発明では、上述する図２（ａ）の形態からなるビードコア６に代えて、図２（ｂ）〜（ｄ）に例示するように、ビードコア６を構成する積層体における最外ワイヤ層６ａのワイヤ本数を隣接する内側のワイヤ層６ｂのワイヤ本数よりも少なく形成している。これにより、タイヤの軽量化を図りながら、タイヤ成形時におけるカーカス層３の折り返し作業性を容易にすると同時に、タイヤ走行時におけるカーカス層３とビードコア６との擦れを防止して耐久性の低下を防ぐことができる。

上述する実施形態では、ベルト層５が２層からなり、カーカス層３が１層からなる場合を例示したが、本発明の空気入りラジアルタイヤ１では、ベルト層５及びカーカス層３の層数はこれに限られるものではない。

図３はカーカス層３を２層で構成した場合のビード部２の構造を示すもので、本発明の空気入りラジアルタイヤ１では、タイヤの軽量化を図るために、カーカス層３の層数に応じて、カーカス層３の折り返し部３Ｂと本体部３Ａとの接合部内端３ｙを通るタイヤ軸方向の平行な線Ｑ上におけるカーカス層の折り返し部３Ｂの外側面Ｐとタイヤ外壁面Ｒとの間のゴム厚ｔを２．５〜６．０ｍｍ、好ましくは３〜５ｍｍの範囲内に設定することが好ましい。ゴム厚ｔが２．５ｍｍ未満では加硫故障が発生し易くなり、６．０ｍｍ超では軽量化が阻害されることになる。

上述するように、本発明の空気入りラジアルタイヤ１では、タイヤサイド部にカーカス層３の折り返し部３ｂ以外には特別な補強コードを配置することなしに、カーカス層３を構成する有機繊維コードを特定の撚り数からなる双撚り構造にしたうえで、カーカス層３をビードコア６の外周面に配置した所定の硬さを有する高さｈの小さいフィラーゴム７を挟んで折り返すと共に、この折り返し部３Ｂを本体部３Ａに接合させ、さらに、ビードコアを構成する積層体における最外ワイヤ層のワイヤ本数を隣接する内側のワイヤ層のワイヤ本数よりも少なくすることにより、タイヤの軽量化を図りながら、カーカス層３の折り返し部３Ｂと本体部３Ａとの接合強度により優れた荷重耐久性を確保するようにしたもので、特に走行時における負荷荷重域が広範に設定される小型トラック用タイヤ、好ましくはＪＡＴＭＡ規定による最大空気圧が３５０〜４５０ｋＰａである小型トラック用タイヤに対して好ましく適用することができる。

＜従来例、参考例１〜５、比較例１、２＞
タイヤサイズを１４５Ｒ１２６ＰＲ、タイヤの基本構造を図１として、カーカスコードの仕様及びフィラーゴムの仕様をそれぞれ表１のように異ならせて、従来タイヤ（従来例）、参考タイヤ（参考例１〜５）、比較タイヤ（比較例１、２）をそれぞれ作製した。なお、各タイヤにおいて、カーカスコードにはそれぞれポリエステル繊維コード（総繊度：１１００Ｔ／２）を使用し、カーカス層の本体部と折り返し部との接合長さを２０ｍｍ、カーカス層のコード打ち込み数を３０本／１０ｃｍにすると共に、ビードコアの形状を図２（ａ）に示す形態にした。

これら８種類のタイヤについて、それぞれ以下の試験方法により荷重耐久性及びタイヤ重量を評価し、その結果を従来例を１００とする指数により表ｌに併記した。数値が大きいほど優れていることを示す。

〔荷重耐久性〕
各タイヤをリム（１２×４．００Ｂ）に嵌合し、空気圧３５０ｋＰａを充填して、ドラム径１７０７ｍｍのドラム試験機を使用して、ＪＩＳ Ｄ４２３０に規定された条件にて走行させた後、走行速度を８１ｋｍ／ｈとして８時間毎に１９％ずつ荷重を増加させながら走行を続けて、タイヤが破壊するまでの総走行距離を測定した。

〔タイヤ重量〕
加硫成形後のタイヤの重量を測定し、その逆数をもってタイヤ重量の評価とした。

表１から、参考タイヤは従来タイヤに比して、荷重耐久性を同等にしながら、タイヤ重量が低減していることがわかる。なお、比較タイヤはカーカスコードの撚り数が不足したため、コードの破断強力は向上するものの、コードの耐疲労性が悪化して、従来タイヤに比して荷重耐久性が低下した。

＜参考例６、７、比較例３、４＞
参考タイヤにおけるフィラーゴムの硬さが荷重耐久性にどのような影響を及ぼすかを調べるために、参考例２のタイヤにおけるフィラーゴムのＪＩＳ−硬度（Ａタイプ）のみを表２のように異ならせて、参考例６、７、比較例３、４のタイヤをそれぞれ作製した。

これら４種類のタイヤについて、上記と同様な評価を行い、その結果を従来例を１００とする指数により表２に併記した。なお、表２には参考例２のタイヤの評価結果を併せて表示した。

表２から、比較例３、４のタイヤは、フィラーゴムの硬さが所定の範囲から外れているため、参考例２、６，７のタイヤに比して、荷重耐久性が低下していることがわかる。

＜実施例１〜３＞
参考タイヤにおけるビードコアの断面形状が荷重耐久性にどのような影響を及ぼすかを調べるため、参考例２のタイヤにおけるビードコアのみを表３のように異ならせて、本発明タイヤ（実施例１〜３）をそれぞれ作製した。

これら３種類のタイヤについて、上記と同様な評価を行い、その結果を従来例を１００とする指数により表３に併記した。なお、表３には参考例２のタイヤの評価結果を併せて表示した。

表３から、本発明タイヤは、ビードコアの断面における最外ワイヤ層のワイヤ本数が隣接する内側のワイヤ層のワイヤ本数よりも少なく構成されているため、参考例２のタイヤに比して、タイヤ重量を低減させながら荷重耐久性が向上していることがわかる。

本発明の実施形態による空気入りラジアルタイヤの一例を示す半断面図である。 （ａ）〜（ｄ）はそれぞれ実施例において評価の対象とした各タイヤにおけるビードコアの構造を示す断面図である。 本発明の他の実施形態による空気入りラジアルタイヤの要部を示す断面図である。

符号の説明

ｌ 空気入りラジアルタイヤ
２ ビード部
３ カ−カス層
３Ａ 本体部
３Ｂ 折り返し部
３ｙ 接合部内端
４ トレッド部
５ ベルト層
６ ビードコア
７ フィラーゴム
Ｌ 接合部の長さ
ＳＨ タイヤ断面高さ

Claims (7)

1. 左右一対のビード部に埋設されたビードコアの周りにタイヤ内側から外側に向けて双撚りの有機繊維コードからなるカーカス層を折り返し、該カーカス層の折り返し部を本体部に接合させると共に、トレッド部における前記カーカス層の外周に層間でコード方向を互いに交差させた複数のベルト層を配置し、かつ前記カーカス層の折り返し端部を前記ベルト層の端末よりもタイヤ径方向内側で終端させた空気入りラジアルタイヤにおいて、
   前記有機繊維コードの１０ｃｍ当たりの撚り数を上撚り及び下撚りともにそれぞれ３５〜４５にし、かつその破断強度を１４５〜２２０Ｎにすると共に、前記カーカス層の折り返し部と本体部との接合部内端と前記ビードコアの外周面との間にタイヤ径方向に対して２〜１５ｍｍの高さを有するＪＩＳ−硬度（Ａタイプ）が６５〜８０のフィラーゴムを介在させ、かつ前記ビードコアをタイヤ軸方向に複数のワイヤを配列したワイヤ層の積層体で構成して、該積層体における最外ワイヤ層のワイヤ本数を隣接する内側のワイヤ層のワイヤ本数よりも少なくした空気入りラジアルタイヤ。
2. 前記有機繊維コードがポリエステル繊維、ナイロン繊維、レーヨン繊維のいずれか１種からなる請求項１に記載の空気入りラジアルタイヤ。
3. 前記有機繊維コードの総繊度が１０００Ｔ／２〜１８００Ｔ／２であり、かつ前記カーカス層の５０ｍｍ当たりにおける前記有機繊維コードの打ち込み本数が前記ベルト層のタイヤセンター内面側において２５〜４０本である請求項１又は２に記載の空気入りラジアルタイヤ。
4. 前記カーカス層の折り返し部と本体部との接合部のペリフェリに沿った長さＬをタイヤ断面高さＳＨの１０〜５０％にした請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気入りラジアルタイヤ。
5. 前記カーカス層の折り返し部の外側面とタイヤ外壁面との間のゴム厚が、前記カーカス層の折り返し部と本体部との接合部内端を通るタイヤ軸方向に平行な線上において２．５〜６．０ｍｍである請求項１〜４のいずれか１項に記載の空気入りラジアルタイヤ。
6. 小型トラック用タイヤである請求項１〜５のいずれか１項に記載の空気入りラジアルタイヤ。
7. ＪＡＴＭＡ規定による最大空気圧が３５０〜４５０ｋＰａである請求項６に記載の空気入りラジアルタイヤ。

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