JP5461875B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、トレッド部の突起入力に対する破壊耐久性を改良した空気入りタイヤ、特には重荷重用タイヤに関するものである。

空気入りタイヤは、走行時に路面の凹凸を乗り越す際の衝撃に耐えうる構造でなければならず、そのために、トレッド部を強化する必要がある。特に、重量の重い車両に装着されることが想定されるレインフォース（ＲＥＩＮＦＯＲＣＥ）、ＸＬ（ＥＸＴＲＡ ＬＯＡＤ）対応タイヤについては、高い耐久性、特に高い耐突起性（突起破壊耐久性）が求められる。具体的には、ＸＬ対応タイヤでは、耐突起性を表す指標であるプランジャーエネルギー（後述する）は通常の２倍が要求される。
トレッド部を強化して、トレッド部の突起入力に対する破壊耐久性を向上するための従来技術として、カーカス、ベルト、キャップなどのトリート部材の強力を向上させることが挙げられる。具体的に、トリート部材の強力を向上させるためには、トリート部材のコード強力の増加、コードの打ち込み数（密度）の増加、トリートの枚数の増加といった手法がとられてきた。

しかし、トリート部材の強力を向上させるための上記の方法はいずれも、タイヤ重量の増加を招くため、上述した環境問題に対しては不利である。また、上記の方法を用いると、タイヤの基本性能に与える影響も大きくなるという憂いがある。
そこで、本発明の目的は、タイヤの重量を大幅に増加させることなく、トレッド部の突起入力に対する破壊耐久性を改良した空気入りタイヤを提供することにある。

本発明の要旨は、以下のとおりである。
（１）１対のビードコア間でトロイド状に延びるカーカスを骨格とし、このカーカスの径方向外側に、少なくとも２層のベルトおよびトレッドを具えるタイヤにおいて、
タイヤ赤道部における前記ベルトと前記カーカスとの間のゲージ（厚さ）が、前記ベルト端部における前記ベルトとカーカスとの間のゲージ（厚さ）対比１５０〜２００％に設定され、前記ベルトと前記カーカスとの間のゴムのゴム弾性率は、前記カーカスのコード被覆ゴムのゴム弾性率と同等であって、前記ベルトのコード被覆ゴムの弾性率よりも低い
ことを特徴とする空気入りタイヤ。

（２）前記カーカスは、前記１対のビードコア間でトロイド状に延びるカーカス本体部から、前記ビードコアの周りにタイヤ幅方向内側から外側に向かって折り返されて、前記ベルトと前記カーカス本体部との間まで延びるカーカス折返し部を有することを特徴とする上記（１）に記載の空気入りタイヤ。

本発明によれば、タイヤの重量を大幅に増加させることなく、トレッド部の突起入力に対する破壊耐久性を改良した空気入りタイヤを提供することができる。

本発明の空気入りタイヤの幅方向断面図である。 プランジャーエネルギー試験の様子を示す図である。 本発明の空気入りタイヤの幅方向断面図である。

以下、図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。
図１に本発明の空気入りタイヤの幅方向断面図を示す。本発明のタイヤ１は、１対のビードコア２間でトロイド状に延びる１層のカーカス３を骨格とし、このカーカス３の径方向外側に、複数本のコードをゴムで被覆したベルト層の少なくとも２層、図示例で第１ベルト層４ａ、第２ベルト層４ｂの２層からなるベルト４を具え、このベルト４の径方向外側にトレッド５を配置してなる。

第１ベルト層４ａおよび第２ベルト層４ｂは、タイヤ赤道面ＣＬに対して斜めに、かつ層間で互いに交差する向きに延びるコードの多数本をゴムで被覆した傾斜ベルト層である。
なお、図示例では、ベルト４の径方向外側に、タイヤ赤道面ＣＬに沿って延びるコードの多数本をゴムで被覆してなる、ベルト４の幅方向全体を覆う第１ベルト補強層６ａと、ベルト端を補強するベルト補強層６ｂとをさらに具えているが、これらのベルト補強層６ａ、６ｂは省略することも可能である。

ここで、タイヤ赤道面ＣＬにおけるベルト４とカーカス３との間のゲージＧ_１が、ベルト端部におけるベルト４とカーカス３との間のゲージＧ_２対比１５０〜２００％に設定されていることが肝要である。以下にこの理由を説明する。

さて、空気入りタイヤが凹凸路面における突起を乗り越す際の破壊エネルギーを測定する試験として、プランジャーエネルギー試験があり、本発明者らはプランジャーエネルギー試験によって、トレッド部の突起入力に対する破壊耐久性を検討した。
プランジャーエネルギー試験は、ＪＩＳ Ｄ４２３０に準拠したものであり、図２に示すように、タイヤ赤道面に沿ってプランジャーを押し付けていったときのプランジャーを押し付ける荷重と変位とを掛け合わせた値である、プランジャーエネルギー（ＰＥ）を測定する試験である。通常、プランジャーを押し付けていくと、まず、強力が劣るカーカスコードが破断し、その後、ベルトのコードが破断する結果、プランジャーがトレッド面を突き破り、空気入りタイヤの破壊に至る。

プランジャー試験が終了する条件とは、プランジャーを押し込むことにより、１）トリート部材の引張りの限界がきてコードが破断し、タイヤがパンクする、２）クラウン部の内面がリムフランジの底に接触する、のいずれかの場合である。
本発明者らは、上記１）の場合を防ぐために、強力が劣るカーカスコードへの引張りの対策に注目した。カーカスを２層から構成（２プライ化）すると、タイヤ重量が大幅に増加するため好ましくないことから、カーカスを強化するために突起入力が大きいトレッドセンター部のゴムゲージ（ベルト４とカーカス３との間のゲージ）を厚くして、カーカス３を補強するのが有効であることに想到した。すなわち、プランジャーを押し込んだとき、トレッドセンター部のゴムがせん断変形するため、この部分のゴムが厚いほど、カーカスコードの伸びは小さくなり、それゆえ、切れにくくなる。すなわち、トリート部材を強化するのではなく、カーカスコードに対する引張りを効果的に分散させることでカーカスコードの破断を防止することができることを知見した。

このように、本発明では、トレッドセンター部のゴムゲージＧ_１を厚くすることにより、具体的には、ベルト端部におけるゴムゲージＧ_２対比１５０〜２００％とすることにより、タイヤ重量の増加を最小限に抑えながら、トレッドセンター部の強力を増加させて、プランジャーエネルギーの値を上昇させることを可能とした。
具体的には、ベルト４とカーカス３との間にスキージゴムを配置することによって、上記ゴムゲージの厚さの調整を達成する。

図３に示すように、カーカス３は、１対のビードコア２間でトロイド状に延びるカーカス本体部３ａから、ビードコア２の周りにタイヤ幅方向内側から外側に向かって折り返されて、ベルト４とカーカス本体部３ａとの間まで延びるカーカス折返し部３ｂを有する、いわゆるエンベロープ構造であることが好適である。このとき、カーカス３の折返し端３Ｅはベルト４とカーカス本体部３ａとの間に位置し、ベルト４とカーカス本体部３ａとによって挟持されている。
エンベロープ構造のカーカスは、２プライ構造のカーカスと比較して軽量であり、１プライ・ローターンアップ構造（カーカスの折返し端がビード部に位置する）および１プライ・ハイターンアップ構造（カーカスの折返し端がサイドウォール部に位置する）と比較してカーカス強力が高いという有利な効果がある。また、カーカスの折返し端がタイヤのサイドウォール部に存在しないので、端末のゴム剥離（セパレーション）も回避できる。

ベルト４とカーカス３との間の層間ゴムのゴム強度またはゴム弾性率は、カーカス３のコード被覆ゴムのゴム強度またはゴム弾性率と同等であることが好適である。
なぜなら、層間ゴムをカーカス３のコード被覆ゴムと同等にした場合、ベルト４のコード被覆ゴムと同等にした場合と比較して、プランジャーエネルギーが大きいことが後述する実施例より判明したためである。これは、層間ゴムのゴム弾性率がベルト４のコード被覆ゴムのゴム弾性率より小さいことにより、層間ゴムがエネルギーを吸収しカーカス３に伝えにくくしたためと考えられる。

本発明の空気入りタイヤおよび比較例の空気入りタイヤを、後述する仕様のもとに試作し、プランジャーエネルギー試験に供した。

発明例タイヤ１、２は、ベルト４とカーカス３との間に、タイヤ赤道面ＣＬを対称に４０ｍｍのスキージゴムを配置して、タイヤ赤道面ＣＬにおけるベルト４とカーカス３との間のゲージＧ_１を、ベルト端部におけるベルト４とカーカス３との間のゲージＧ_２に対して１５０％に設定した。
発明例タイヤ１は、スキージゴムの材質が、カーカスのコード被覆ゴムの材質と同一であり、発明例タイヤ２は、スキージゴムの材質が、ベルトのコード被覆ゴムの材質と同一である。
比較例タイヤは、タイヤ赤道面ＣＬにおけるベルト４とカーカス３との間のゲージＧ_１と、ベルト端部におけるベルト４とカーカス３との間のゲージＧ_２とが同一になるように設定した。

各供試タイヤ（タイヤサイズ２１５／４５Ｒ１７）をリムに組み付けてタイヤ車輪とし、正規内圧を与えた後、プランジャーエネルギー試験（ＪＩＳ Ｄ４２３０準拠）を行った。
なお、「正規内圧」とは、社団法人日本自動車タイヤ協会が２００７年度に発行したＪＡＴＭＡ ＹＥＡＲ ＢＯＯＫにおいて定められた、適用サイズ・プライレーティングにおける最大負荷能力に対応する空気圧を指す。

本発明タイヤ１、２では、比較例タイヤと比較して、タイヤの重量を大幅に増加させずに、プランジャーエネルギーが増加していることが分かった。また、スキージゴムの材質を比較すると、カーカスのコード被覆ゴムの材質と同一の発明例タイヤ１が、ベルトのコード被覆ゴムの材質と同一の発明例タイヤ２より、プランジャーエネルギーが大きいことが分かった。これは、スキージゴムのゴム弾性率がベルトのコード被覆ゴムのゴム弾性率より小さいことにより、スキージゴムがエネルギーを吸収しカーカスに伝えにくくしたためと考えられる。
本発明によれば、タイヤの重量を大幅に増加させることなく、トレッド部の突起入力に対する破壊耐久性を改良した空気入りタイヤを提供することが可能となった。

１ 空気入りタイヤ
２ ビードコア
３ カーカス
４ ベルト
４ａ 第１ベルト層
４ｂ 第２ベルト層
５ トレッド
６ａ 第１ベルト補強層
６ｂ 第２ベルト補強層
８ 周方向溝

Claims (2)

1. １対のビードコア間でトロイド状に延びるカーカスを骨格とし、このカーカスの径方向外側に、少なくとも２層のベルトおよびトレッドを具えるタイヤにおいて、
   タイヤ赤道部における前記ベルトと前記カーカスとの間のゲージが、前記ベルト端部における前記ベルトとカーカスとの間のゲージ対比１５０〜２００％に設定され、
   前記ベルトと前記カーカスとの間のゴムのゴム弾性率は、前記カーカスのコード被覆ゴムのゴム弾性率と同等であって、前記ベルトのコード被覆ゴムの弾性率よりも低い
   ことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記カーカスは、前記１対のビードコア間でトロイド状に延びるカーカス本体部から、前記ビードコアの周りにタイヤ幅方向内側から外側に向かって折り返されて、前記ベルトと前記カーカス本体部との間まで延びるカーカス折返し部を有することを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。