JP5260221B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、タイヤ周方向に対してコードが傾斜するように配設されたベルトを備える空気入りタイヤに関する。

従来、トラックやバスなどの重荷重車両に用いられる空気入りタイヤの内部構造として、タイヤの骨格となるカーカスの外周側に補強用のベルトを配置したものが知られている。ベルトは、通常、タイヤ周方向に対してコードが所定の角度で傾斜するように配設され、そのコード角度はタイヤ幅方向全体にわたって一定となる。

ところが、加硫成形工程を経ることにより、ベルトのコード角度が不均一に変化する場合がある（下記特許文献１）。これは、タイヤを拡径変化させてモールドに密着させる動作に応じて、ベルトのタイヤ周方向に対するコード角度がタイヤ幅方向の中央部よりも両端部で大きくなるものである。これによって、ベルトの両端部では、エンド数（単位幅あたりのコード本数）が小さくなって拘束力が低下する傾向にある。

図７は、上記の如くコード角度が変化したベルトを示す概念図である。符号Ｃはタイヤ赤道線であり、符号Ｗはベルト幅である（ベルトの半分が図示されている。）。破線は、コード角度を一定とした場合の仮想ラインである。タイヤ周方向に対するコード角度θは、タイヤ赤道線Ｃから離れるにつれて大きくなり、ベルトの端部において最大になる。このため、ベルトの拘束力は中央部よりも端部で相対的に低くなる。

ところで、空気入りタイヤは、内圧を充填することや走行を重ねることによって、径寸法が大きくなる方向に変化する。この変化は径成長と呼ばれる。径成長が進行すると、タイヤの形状保持性が損なわれてユニフォミティが低下し、偏摩耗の原因になる。したがって、径成長を出来る限り小さくすることが望ましく、そのためにはベルトの拘束力を確保することが重要となる。

この径成長の問題を解消すべく、ベルトのタイヤ周方向に対するコード角度をタイヤ幅方向の中央部で大きく、両端部で小さく、中間部で中位に設定した空気入りタイヤが提案されている（下記特許文献２）。これは、ショルダー領域における径成長が最も顕著であるとの知見に基づき、ベルトの端部周辺のコード角度を調整して拘束力を高めるようにしたものである。

しかしながら、かかるタイヤでは、後述するように径成長の抑制効果が十分とは言えず、未だ改善の余地があることが判明した。そればかりか、コード角度が比較的小さいベルトの端部では歪みが増加し易く、ベルト耐久性が低下する傾向にある。このことから、タイヤの径成長を更に抑制しながらも、優れたベルト耐久性を発揮することができる空気入りタイヤが望まれる。
特開２００７−８４０３５号公報 特開２００３−１５４８０９号公報

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、タイヤの径成長を抑制することができ、ベルト耐久性にも優れた空気入りタイヤを提供することにある。

本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねたところ、以下の事柄を見出した。すなわち、タイヤに高い内圧を充填したり走行を重ねたりするに際し、カーカスの長さが比較的短いサイドウォール部ではタイヤ幅方向外側への成長（膨らみ）が小さく、図８に示すように、その外周側端に位置するショルダー部を内側に引き込む力Ｆが作用する。そのため、径成長が進行すると、タイヤの内面形状がメディエイト領域にてタイヤ外周側に凸（内径が大）となり、タイヤ形状が不均一化する傾向にある。

したがって、ベルトの拘束力はベルトの端部で低いにも関わらず、径成長をより適切に抑制するにはショルダー領域よりも寧ろメディエイト領域に対して処置を施すべきであることが判明した。従来のようにベルトの端部のコード角度を小さくするだけでは、径成長の抑制効果が十分でなく、タイヤの内面形状が安定しないうえ、上述したようなベルト耐久性の問題も生じる。本発明は、かかる知見に基づいてなされたものであり、下記の如き構成により上記目的を達成できるものである。

即ち、本発明の空気入りタイヤは、タイヤ周方向に対してコードが傾斜するように配設されたベルトを備える加硫成形後の空気入りタイヤにおいて、タイヤ赤道線を中心にしてベルト幅の５０〜８０％となる領域をメディエイト領域、前記メディエイト領域よりもタイヤ幅方向内側の領域をセンター領域、前記メディエイト領域よりもタイヤ幅方向外側の領域をショルダー領域とし、前記ベルトのタイヤ周方向に対するコード角度に関して、前記メディエイト領域におけるコード角度をθｍ、前記センター領域におけるコード角度をθｃ、前記ショルダー領域におけるコード角度をθｓとするとき、θｃ＞θｓ＞θｍの関係を満たすコード角度の設定が、前記ベルトを構成する複数のベルトプライの全て、或いは、前記ベルトを構成する４枚のベルトプライのうち２枚目と３枚目に採用されていることを特徴とする。

本発明に係る空気入りタイヤでは、ベルトのタイヤ周方向に対するコード角度をメディエイト領域で最小とし、タイヤの内面形状が局部的に変化しがちなメディエイト領域において、ベルトの拘束力が最も高くなるようにしている。そのうえで、ショルダー領域のコード角度をセンター領域よりも小さくしている。これにより、タイヤ幅方向全体にわたり径成長を均一に抑制することができる。また、ショルダー領域においてベルトのコード角度を比較的大きく設定できることから、ベルトの端部での歪みの増加を抑えて、優れたベルト耐久性を発揮することができる。

上記において、θｃ−θｍ≦５°の関係を満たしつつ、前記メディエイト領域から前記センター領域に向かって前記ベルトのコード角度を徐々に変化させているものが好ましい。これによってベルトのコードを滑らかに配置し易くなり、ベルトの強度を適切に確保できる。すなわち、θｃ−θｍ＞５°とした場合には、コード角度の変化が大きくなるためにコードの滑らかな配置が難しくなる傾向にあり、コードを屈曲させたりするとベルトの強度に悪影響を及ぼすおそれがある。

上記において、θｓ−θｍ≦３°の関係を満たしつつ、前記メディエイト領域から前記ショルダー領域に向かって前記ベルトのコード角度を徐々に変化させているものが好ましい。これによってベルトのコードを滑らかに配置し易くなり、ベルトの強度を適切に確保できる。すなわち、θｓ−θｍ＞３°とした場合には、コード角度の変化が大きくなるためにコードの滑らかな配置が難しくなる傾向にあり、コードを屈曲させたりするとベルトの強度に悪影響を及ぼすおそれがある。

本発明は、扁平率が７０％以下のタイヤに特に有用である。このような扁平率が低いタイヤでは、サイドウォール部におけるカーカスの長さが相対的に短く、タイヤ幅方向外側への膨らみが抑えられてメディエイト領域での内面形状の変化が顕著となるため、本発明の構成が特に有用となる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る空気入りタイヤの一例を概略的に示すタイヤ子午線半断面図である。この空気入りタイヤは、一対のビード部１と、ビード部１から各々タイヤ外周側に延びるサイドウォール部２と、そのサイドウォール部２の各々のタイヤ外周側端に連なるトレッド部３とを備える。ビード部１には、鋼線等の収束体をゴム被覆してなる環状のビードコア１ａと、硬質ゴムからなるビードフィラー１ｂとが配設されている。

カーカス４は、ビード部１の間に架け渡されるようにして配設され、その端部がビードコア１ａを介して巻き上げられた状態で係止されている。カーカス４は、タイヤ赤道線Ｃに対して略９０°の角度で延びるコードにより構成され、該コードとしては、スチールコード、並びに、ポリエステルやレーヨン、ナイロン、アラミド等の有機繊維コードが好ましく採用される。

カーカス４のトレッド部３外周にはベルト５が配設され、たが効果によってカーカス４を補強している。ベルト５は、多数本のコードをゴムでトッピングしたベルトプライにより構成され、そのコードがタイヤ周方向に対して傾斜するように配設される。ベルト５を構成するコードとしてはスチールコードが例示されるが、上述したような有機繊維コードも使用可能である。

図２は、ベルト５を構成するコードの配列を概念的に示している。符号Ｗはベルト幅であり、図２ではベルト５を半分だけ示している。斜めに延びた実線がコード５ｃであり、破線はコード角度を一定とした場合の仮想ラインである。メディエイト領域Ｍｅは、タイヤ赤道線Ｃを中心にしてベルト幅Ｗの５０〜８０％となる領域であり、それよりもタイヤ幅方向内側の領域をセンター領域Ｃｅ、タイヤ幅方向外側の領域をショルダー領域Ｓｈとしている。ベルト５の端部はショルダー領域Ｓｈに配される。

本発明では、ベルト５のタイヤ周方向に対するコード角度に関して、メディエイト領域Ｍｅにおけるコード角度をθｍ、センター領域Ｃｅにおけるコード角度をθｃ、ショルダー領域Ｓｈにおけるコード角度をθｓとするとき、θｃ＞θｓ＞θｍの関係が満たされる。すなわち、ベルト５のコード角度（特に断らない限り本明細書ではタイヤ周方向に対する角度である。）は、メディエイト領域Ｍｅで最小となり、センター領域Ｃｅで最大となり、ショルダー領域Ｓｈでは中位となるように設定される。

かかる構成によれば、タイヤの内面形状が局部的に変化しがちなメディエイト領域Ｍｅにおいて、ベルト５の拘束力が最も高くなる。そのうえで、ショルダー領域Ｓｈのコード角度をセンター領域Ｃｅよりも小さくしていることにより、タイヤ幅方向全体にわたり径成長を均一に抑制することができる。また、ショルダー領域Ｓｈにおいてベルト５のコード角度を比較的大きく設定できることから、ベルト５の端部での歪みの増加を抑えて、優れたベルト耐久性を発揮することができる。

図３は、ベルト５のコード角度の推移を概念的に示すグラフである。横軸はタイヤ赤道線Ｃからのタイヤ幅方向距離であり、縦軸はベルト５のタイヤ周方向に対するコード角度である。このグラフが示すように、ベルト５のコード角度は、センター領域Ｃｅからメディエイト領域Ｍｅに向かって徐々に小さくなり、メディエイト領域Ｍｅ内で最小値を示し、メディエイト領域Ｍｅからショルダー領域Ｓｈに向かって徐々に大きくなっている。

このように、各領域内でコード角度が変化する場合には、メディエイト領域Ｍｅにおけるコード角度の最小値をθｍ、センター領域Ｃｅにおけるコード角度の最大値をθｃ、ショルダー領域Ｓｈにおけるコード角度の最大値をθｓとし、それらがθｃ＞θｓ＞θｍの関係を満たすように設定すればよい。本実施形態であれば、タイヤ赤道線Ｃの近傍にてθｃが得られ、ベルト５の端部近傍にてθｓが得られる。

したがって、本発明には、ベルトのコード角度が図４に示す如く推移するものが含まれる。（Ａ）は、コード角度がメディエイト領域Ｍｅにて一定となる例であり、（Ｂ）は、コード角度がセンター領域Ｃｅでも一定となる例である。（Ｃ）は、コード角度が、メディエイト領域Ｍｅと、センター領域Ｃｅ及びショルダー領域Ｓｈのメディエイト領域Ｍｅ近傍にて一定となる例である。（Ａ）〜（Ｃ）何れの場合においても、θｃ＞θｓ＞θｍの関係が満たされる。

本発明では、θｃ−θｍ≦５°の関係を満たしつつ、メディエイト領域Ｍｅからセンター領域Ｃｅに向かってベルト５のコード角度を徐々に変化させたものが好ましい。これによって、図２に示すようにコード５ｃを屈曲させることなく滑らかに配置し易くなり、ベルト５の強度を適切に確保できる。このことは、コード５ｃがスチールコードである場合には特に有用となる。

本発明では０°＜θｃ−θｍであるが、好ましくは２°＜θｃ−θｍであり、より好ましくは３°≦θｃ−θｍである。これによって、メディエイト領域Ｍｅにおけるコード角度を確実に小さくして拘束力が相対的に高められるため、タイヤ幅方向全体にわたって径成長をより均一に抑制することができる。

また、本発明では、θｓ−θｍ≦３°の関係を満たしつつ、メディエイト領域Ｍｅからショルダー領域Ｓｈに向かってベルト５のコード角度を徐々に変化させたものが好ましい。これによって、図２に示すようにコード５ｃを屈曲させることなく滑らかに配置し易くなり、ベルト５の強度を適切に確保できる。このことは、コード５ｃがスチールコードである場合には特に有用となる。

本発明では０°＜θｓ−θｍであるが、好ましくは１°＜θｓ−θｍであり、より好ましくは２°≦θｓ−θｍである。これによって、メディエイト領域Ｍｅにおけるコード角度を確実に小さくして拘束力が相対的に高められるため、タイヤ幅方向全体にわたって径成長をより均一に抑制することができる。

また、本発明では、１°≦θｃ−θｓであることが好ましく、１．５°≦θｃ−θｓであることがより好ましい。これによって、センター領域Ｃｅよりも低くなりがちなショルダー領域Ｓｈでのベルト５の拘束力を高めて、タイヤ幅方向全体にわたって径成長をより均一に抑制することができる。

図２は概念的に記載しているが、実際のコード角度は全体的にもっと小さい。具体的には、θｃが１０〜３０°、θｓが８〜２８°、θｍが５〜２５°であるものが例示される。また、本実施形態のように、コード５ｃが緩やかに曲がっていて直線状に配置されない部分を有する場合、そのコード角度は接線を利用して計測できる。

図１では、図示の都合上、ベルト５を単層の部材として記載しているが、実際には複数枚（例えば２枚、４枚）のベルトプライを積層することでベルト５が構成される。各ベルトプライは、コード角度がプライ間で互いに逆向きに交差するように配設されるが、それらのコード角度はθｃ＞θｓ＞θｍの関係を満たしている。なお、ベルトプライの幅寸法が互いに異なる場合には、ベルト５の最大幅がベルト幅Ｗとして用いられる。

上述したようなコード角度の設定は、ベルトを構成する全てのベルトプライに採用しても構わないが、ワーキングベルトとして機能するベルトプライに採用することが好ましい。例えばトラックやバスなどの重荷重車両に用いられる空気入りタイヤにおいて、４枚のベルトプライを積層してなるベルトを備える場合には、ワーキングベルトとして機能する２枚目と３枚目のベルトプライに採用することが好ましい。

本発明は、扁平率（タイヤ断面高さ／タイヤ断面幅×１００）が７０％以下のタイヤに特に有用であり、扁平率が６０％以下のタイヤには更に有用となる。このような扁平率が低いタイヤでは、サイドウォール部２におけるカーカス４の長さが相対的に短く、タイヤ幅方向外側への膨らみが抑えられてメディエイト領域Ｍｅでの内面形状の変化が顕著となるため、本発明の構成が特に有用となる。

本発明の空気入りタイヤは、前述の如き作用効果により径成長を抑制しながら優れたベルト耐久性を発揮するため、高内圧・高荷重下で用いられる重荷重用空気入りタイヤとして有用であり、中でもスーパーシングルタイヤとして有用である。スーパーシングルタイヤは、トラックやバス等において従来片側２本あった複輪タイヤを１本にした超扁平タイヤである。

本発明の空気入りタイヤは、ベルトのコード角度を上記の如く設定する程度の改変で、その他は従来のタイヤ製造工程と同様にして製造を行うことができる。なお、上記のようなベルトは、例えば、本出願人による特開２００２−１２７７１１号公報に記載の製造装置を利用して、コードを１本ずつ又は数本ずつ順次に且つコード角度を変えながら配置することで作製することができる。

以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例について説明する。実施例等における評価項目は下記のようにして測定を行った。

（１）径成長（内面安定性）
サイズ４４５／５０Ｒ２２．５のタイヤに対し、リム寄せ、新品ＩＮＦ及び成長後ＩＮＦの３つの状態における内径を計測し、各状態間における内面状態を評価した。内径の計測位置は、タイヤ赤道線からベルトの端部にわたってタイヤ幅方向に１０ｍｍ間隔で設定した。後掲する表１及び図５では、リム寄せ時から成長後ＩＮＦ時における内面変化量（径成長量）を載せている。但し、表１では各領域の代表位置における値を示しており、センター、メディエイト、ショルダーの各領域の代表位置は、それぞれベルト半幅に対するタイヤ赤道線からの距離が０、７８、１００％となる位置に設定している。

なお、リム寄せとは、リム組みした新品タイヤに空気を少し充填して内圧を５０ｋＰａとした状態を指す。また、新品ＩＮＦとは、リム寄せ状態にあるタイヤに空気を更に充填（インフレート）して、内圧を８３０ｋＰａとした状態を指す。更に、成長後ＩＮＦとは、新品ＩＮＦ状態にあるタイヤをドラム上にて８８ｋｍ／ｈで２００００ｋｍ走行させた後、内圧を８３０ｋＰａとした状態を指す。各例の評価結果を表１及び図５に示す。

（２）ベルト耐久性
サイズ４４５／５０Ｒ２２．５のタイヤを用いて、ＥＣＥ５４の耐久試験に準拠したドラム走行を実施し、ベルトに故障が発生するまでの走行距離を評価した。従来例の結果を１００として指数で示し、数値が大きいほどベルト耐久性が良好であることを示す。各例の評価結果を表１に示す。

表１及び図５より、実施例１、２は、何れも径成長が抑制されていて内面が安定していると共に、優れたベルト耐久性を発揮していることが分かる。これに対し、比較例１では、ショルダー領域が内側に引き込まれていて内面が安定しておらず、ベルト耐久性も低い。また、比較例２では、ショルダー領域で径成長が大きく、ベルト耐久性も低い。比較例３，４では径成長の抑制効果が小さく、従来例では径成長の抑制が不十分であると共にベルト耐久性が低い。

図６は、（Ａ）従来例と（Ｂ）実施例１におけるタイヤの断面形状の変化を示す模式図である。実線がリム寄せ、１点鎖線が新品ＩＮＦ、２点鎖線が成長後ＩＮＦの状態を示している。

従来例では、リム寄せから新品ＩＮＦに至る過程で、更には新品ＩＮＦから成長後ＩＮＦに至る過程で、それぞれ径成長がタイヤ幅方向全体にわたって大きい。これに対して、実施例１では、リム寄せから新品ＩＮＦに至る過程での径成長は僅かで、新品ＩＮＦから成長後ＩＮＦに至る過程では径成長が良好に抑制されており、タイヤの内面形状が安定している。

本発明に係る空気入りタイヤの一例を概略的に示すタイヤ子午線半断面図 ベルトのコード配列を示す概念図 ベルトのコード角度の推移を示すグラフ 本発明の別実施形態におけるベルトのコード角度の推移を示すグラフ 内面成長量を示すグラフ 従来例と実施例１におけるタイヤの断面形状の変化を示す模式図 従来タイヤにおけるベルトのコード配列を示す概念図 径成長の過程におけるタイヤの挙動を説明する図

符号の説明

２ サイドウォール部
４ カーカス
５ ベルト
５ｃ コード
Ｃ タイヤ赤道線
Ｃｅ センター領域
Ｍｅ メディエイト領域
Ｓｈ ショルダー領域
Ｗ ベルト幅

Claims (4)

1. タイヤ周方向に対してコードが傾斜するように配設されたベルトを備える加硫成形後の空気入りタイヤにおいて、
   タイヤ赤道線を中心にしてベルト幅の５０〜８０％となる領域をメディエイト領域、前記メディエイト領域よりもタイヤ幅方向内側の領域をセンター領域、前記メディエイト領域よりもタイヤ幅方向外側の領域をショルダー領域とし、
   前記ベルトのタイヤ周方向に対するコード角度に関して、前記メディエイト領域におけるコード角度をθｍ、前記センター領域におけるコード角度をθｃ、前記ショルダー領域におけるコード角度をθｓとするとき、
   θｃ＞θｓ＞θｍの関係を満たすコード角度の設定が、前記ベルトを構成する複数のベルトプライの全て、或いは、前記ベルトを構成する４枚のベルトプライのうち２枚目と３枚目に採用されていることを特徴とする空気入りタイヤ
2. θｃ−θｍ≦５°の関係を満たしつつ、前記メディエイト領域から前記センター領域に向かって前記ベルトのコード角度を徐々に変化させている請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. θｓ−θｍ≦３°の関係を満たしつつ、前記メディエイト領域から前記ショルダー領域に向かって前記ベルトのコード角度を徐々に変化させている請求項１又は２記載の空気入りタイヤ。
4. 扁平率が７０％以下である請求項１〜３いずれか１項に記載の空気入りタイヤ。

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