JP5702421B2 - 重荷重用空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、重荷重用空気入りタイヤに関し、特には、耐久性を低下させることなく、耐偏摩耗性を向上させた重荷重用空気入りタイヤに関する。

バスやトラック等の重車両に使用されるなど負荷荷重の大きい重荷重用空気入りタイヤでは、偏摩耗が、タイヤのトレッド部のショルダー部分に生じる傾向が有る。そして、そのショルダー部分に生じる偏摩耗を改善させて耐偏摩耗性を向上させるための技術が種々提案されている（例えば、特許文献１）。

特開２００９−１８６２９号公報

ところで、上述のような従来の技術に基づく重荷重用空気入りタイヤでは、トレッド部のショルダー部分に生じる偏摩耗をまだ十分に低減することができないことがあったり、あるいは、耐偏摩耗性を向上させることができても、他の性能、例えばベルト端部のセパレーションに起因して耐久性などが低下するなど、耐偏摩耗性および他の性能との両立が困難なことがあったりした。

そこで、本発明は、耐久性を低下させることなく、耐偏摩耗性を向上させることが可能な重荷重用空気入りタイヤを提供することを目的とする。

本発明の重荷重用空気入りタイヤは、偏平率を６０〜１００％とする重荷重用空気入りタイヤであって、交錯ベルト層を構成するそれぞれのベルトプライのベルトコードの、タイヤ赤道面に対する角度θ₁、および、角度付きベルト層を構成するベルトプライのベルトコードの、タイヤ赤道面に対する角度θ₂を、
１０°＜θ₁＜２５°、θ ₂ ≦４０°および１５°＜θ₂−θ₁＜２５°
とし、タイヤ幅方向断面におけるカーカスの形状を、該カーカスのタイヤ径方向最外側位置からタイヤ幅方向最外側位置に至るまで、タイヤ内腔側に曲率中心を有する、曲率半径の互いに異なる２つの円弧をつないで形成し、前記２つの円弧のうち、タイヤ幅方向内側に位置する内側円弧、およびタイヤ幅方向外側に位置する外側円弧の曲率半径のそれぞれを、Ｒ₁、Ｒ₂としたとき、前記曲率半径Ｒ₁、Ｒ₂を、
Ｒ₁＞Ｒ₂
とし、タイヤ赤道面から前記内側円弧および前記外側円弧の交点までをタイヤ幅方向に沿って測った距離は、交錯ベルト層の各ベルトプライが重複する範囲をタイヤ赤道面からタイヤ幅方向に沿って測った距離の８０％以上であり、タイヤ周方向に沿って延びるベルトコードのベルトプライで構成される周方向ベルト層を有しないことを特徴とする。
この発明によれば、耐偏摩耗性を向上させつつ、ベルトのタイヤ幅方向外端でのセパレーションの防止ひいては耐久性の低下の防止が可能となる。
なお、本発明において、「交錯ベルト層の各ベルトプライが重複する範囲（以下、「重複範囲」ともいう）」とは、交錯ベルト層の各ベルトプライがタイヤ径方向視において重なり合う範囲を指す。

ここで、本発明の重荷重用空気入りタイヤでは、前記曲率半径Ｒ_１、Ｒ_２を、Ｒ_１／Ｒ_２≧９．５とすることが好ましい。これによれば、カーカスのショルダー部分付近でのタイヤ径方向への径成長量をさらに低減することができるので、タイヤの耐久性の低下をより確実に抑制することができる。

なお、本発明において、角度および諸寸法、例えば、ベルトのベルトコードのタイヤ赤道面に対する角度、重複範囲のタイヤ赤道面からの距離等は、特に断りのない限り、適用リムに組み付けたタイヤに規定の空気圧を充填した無負荷状態での角度および諸寸法を指す。ちなみに、「適用リム」とは、タイヤが生産され、使用される地域に有効な産業規格であって、日本ではＪＡＴＭＡ（日本自動車タイヤ協会）ＹＥＡＲ ＢＯＯＫ、欧州ではＥＴＲＴＯ（Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｔｙｒｅ ａｎｄ Ｒｉｍ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｏｒｇａｎｉｓａｔｉｏｎ） ＳＴＡＮＤＡＲＤ ＭＡＮＵＡＬ、米国ではＴＲＡ（ＴＨＥ ＴＩＲＥ ａｎｄ ＲＩＭ ＡＳＳＯＣＩＡＴＩＯＮ ＩＮＣ．）ＹＥＡＲ ＢＯＯＫ等に記載されている、適用サイズにおける標準リム（または、“Ａｐｐｒｏｖｅｄ Ｒｉｍ”、“Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ Ｒｉｍ”）を指す。また、「適用リムに組み付けたタイヤに規定の空気圧を充填し」た状態とは、タイヤを上記の適用リムに装着し、ＪＡＴＭＡ等に記載されている、適用サイズ・プライレーティングにおける単輪の最大負荷能力に対応する空気圧（最高空気圧）とした状態を指す。なお、ここでいう空気は、窒素ガス等の不活性ガスその他に置換することも可能である。

この本発明よれば、耐久性を低下させることなく、耐偏摩耗性を向上させることが可能な重荷重用空気入りタイヤを提供することができる。

本発明の一実施形態に係る重荷重用空気入りタイヤのトレッド部周辺を示す、タイヤ幅方向の拡大断面図である。 図１の重荷重用空気入りタイヤのトレッド部のベルトをカーカスとともに示す展開図である。

以下に、図面を参照しつつ、この発明の実施形態について例示説明する。
図１は、本発明に従う重荷重用空気入りタイヤ（以下、タイヤともいう）のトレッド部（半部）周辺を、適用リムに装着したタイヤに規定の空気圧を充填した無負荷状態で示すタイヤ幅方向の一部拡大断面図である。

ここで、図１に示す重荷重用空気入りタイヤ１は、バスやトラックに装着するタイヤであって、一部図示を省略するが、トレッド部２と、トレッド部２の両側に連なる一対のサイドウォール部と、各サイドウォール部に連なる図示しないビード部とを備えている。さらに、重荷重用空気入りタイヤ１は、各ビード部内に埋設されたビードコアの間をトレッド部２、サイドウォール部およびビード部にわたってトロイド状に延在するカーカス３を有している。なお、図１に示すカーカス３は１枚のプライからなっているが、本発明のタイヤ１では、必要に応じて２枚以上のプライ数に変えることができる。

また、トレッド部２のカーカス３のタイヤ径方向外側には、トレッドゴム２１が配設されており、トレッドゴム２１の表面には、タイヤ周方向に延びる周方向溝２２が形成されている。なお、図示では、周方向溝２２が示されているが、タイヤ幅方向に延びる幅方向溝等を形成させることもでき、また、任意のトレッドパターン、例えばリブ状パターン、ブロック状パターン等とすることができる。

さらに、図１に示すように、トレッド部２のカーカス３およびトレッドゴム２１との間には、ベルトコード、例えばスチールコードをゴムで被覆して形成されるベルトプライ４ａを、複数枚積層して構成されるベルト４が配設されている。
そして、ベルト４は、一対のベルトプライ４ａをそれぞれ積層して構成されるとともに、それぞれのベルトプライ４ａのベルトコードを、タイヤ赤道面Ｅを挟んで相互に交差させた交錯ベルト層４１と、１枚以上、図示では１枚のベルトプライ４ａで構成される角度付きベルト層４２とを有している。なお、交錯ベルト層４１を構成するそれぞれのベルトプライ４ａのベルトコードは、タイヤ赤道面Ｅに対して角度θ_１を有するとともに、実質的に対称に配列されている。なお、タイヤ赤道面Ｅを挟んで相互に交差していれば、対称でなくとも（θ_１が異なっても）よい。また、角度付きベルト層４２を構成するベルトプライ４ａのベルトコードは、タイヤ赤道面Ｅに対して角度θ_２を有している。

なお、図１および２に示すところでは、タイヤ径方向内側からタイヤ径方向外側に向かって１枚のベルトプライ４ａからなる角度付きベルト層４２および１対のベルトプライ４ａからなる交錯ベルト層４１の順でそれぞれ積層されているが、その積層の順は任意に変更することができる。

ところで、従来の重荷重用空気入りタイヤでは、一般に、トレッド部に配設したベルトの張力が、のタイヤ転動時にトレッド部のセンター部分で最も大きくなり、トレッド部のタイヤ幅方向外側のショルダー部分にかけて減少するため、ショルダー部分の路面への接地圧が低くなり、タイヤが転動して路面を蹴り出す際、ショルダー部分が路面に対して滑ることがあり、その結果、ショルダー部分に偏摩耗が生じていた。
そこで、本発明の重荷重用空気入りタイヤ１では、交錯ベルト層４１を構成するそれぞれのベルトプライ４ａのベルトコードのタイヤ赤道面Ｅに対する角度θ_１、および角度付きベルト層４２を構成するベルトプライ４ａのベルトコードのタイヤ赤道面Ｅに対する角度θ_２を、
１０°＜θ_１＜２５°かつ１５°＜θ_２−θ_１＜２５°
としている。
この構成によれば、交錯ベルト層４１の角度θ_１を上記範囲にすることで、タイヤ転動時に、ショルダー部分でのベルト４の張力が、センター部分でのベルト４の張力と比して相対的に大きくなり、それゆえに、タイヤ転動時に、ショルダー部分でのベルト４の張力を向上することができる。ところで、交錯ベルト層４１の角度θ_１を上記範囲にすると、センター部分でのベルト４の張力が不足することとなる。これに対しては、角度付きベルト層４２の角度θ_２を交錯ベルト層４１よりも大きい上記範囲にすることにより、タイヤ転動時に、角度付きベルト層４２が、ショルダー部分でのベルト４の張力を低下させることなく、センター部分でのベルト４の張力を補うことができる。したがって、ベルト幅方向で、ベルト４の張力が全体としてセンター部分からショルダー部分にかけて大きくなり、またはベルト４の張力がタイヤ幅方向で均一になり、その結果、センター部分の路面への接地圧を確保しつつ、ショルダー部分の路面への接地圧が増し、耐偏摩耗性を向上させることができる。

なお、交錯ベルト層４１の角度θ_１を１０°以下にすると、タイヤ転動時にセンター部分でのベルト４の張力が大きく低下することとなり、センター部分での偏摩耗が生じるおそれがある。また、交錯ベルト層４１の角度θ_１を２５°以上にすると、タイヤ転動時にショルダー部分でのベルト４の張力が、耐偏摩耗性の向上に寄与する程に増加しない。
また、角度θ_１およびθ_２の関係で、θ_２−θ_１≦１５°にすると、タイヤ転動時にセンター部分でのベルト４の張力が大幅に低下し、２５°≦θ_２−θ_１にすると、センター部分でのベルト４の張力は向上するものの、交錯ベルト層４１の角度θ_１を上記範囲にして上昇したショルダー部分でのベルト４の張力が低下する。

さらになお、耐偏摩耗性の向上と、後述のタイヤ耐久性の両立の観点からは、１４°＜θ_１＜２０°かつ１５°＜θ_２−θ_１＜２０°がより好ましい。

ここで、図１に示すように、本発明の重荷重用空気入りタイヤ１では、タイヤ幅方向断面におけるカーカス３の形状を、カーカス３のタイヤ径方向最外側位置からタイヤ幅方向最外側位置に至るまで、タイヤ内腔側に曲率中心を有する、曲率半径の互いに異なる２つの円弧をつないで形成している。なお、２つの円弧のうち、タイヤ幅方向内側に位置する円弧の内側円弧の曲率半径をＲ_１とし、また、タイヤ幅方向外側に位置する円弧の外側円弧の曲率半径をＲ_２とする。
なお、図１ではタイヤ半部しか示していないが、本実施形態のタイヤでは、タイヤ幅方向断面において、一方側のタイヤ幅方向最外側位置からタイヤ径方向最外側位置を経由し他方側のタイヤ幅方向最外側位置までのカーカス３の形状は、カーカス３のタイヤ径方向最外側位置を含む曲率半径Ｒ_１の内側円弧と、タイヤ幅方向外側の両方に曲率半径Ｒ_２の外側円弧との３つの円弧をつないで形成されている。ここで、後述する曲率半径Ｒ_１、Ｒ_２の関係を満たせば、タイヤ幅方向外側のそれぞれの外側円弧の曲率半径は、相互に異なるものとすることも可能である。

そして、上述のように交錯ベルト層４１の角度θ_１および角度付きベルト層４２の角度θ_２を規定の範囲にすることで耐偏摩耗性を向上させることが可能であるが、一方で、タイヤ１に内圧を充填すると、ベルト４のタイヤ幅方向外端付近で、具体的には交錯ベルト層４１のタイヤ幅方向外端付近で、ショルダー部分でのベルト４の張力が向上したことに起因してトレッドゴム２１に歪が生じることによるセパレーションが発生しやすくなり、それゆえにタイヤ１の耐久性が悪化する傾向がある。

そこで、本発明の重荷重用空気入りタイヤ１では、内側円弧および外側円弧のそれぞれの曲率半径Ｒ_１、Ｒ_２を、Ｒ_１＞Ｒ_２とし、タイヤ赤道面Ｅからそれら円弧の交点Ｉまでをタイヤ幅方向に沿って測った距離Ｄｉが、交錯ベルト層４１の各ベルトプライ４ａが重複する範囲をタイヤ赤道面Ｅからタイヤ幅方向に沿って測った距離Ｄの８０％以上とする。
曲率半径Ｒ_１をＲ_２よりも大きくし、両円弧の交点Ｉを、距離Ｄに近づけることにより、タイヤ内圧充填時において、ベルト４のタイヤ幅方向外端がタイヤ径方向外側へ径成長するのを低減させることができる。そして、交点Ｉを、距離Ｄに対して８０％以上にすれば、ベルト４のタイヤ幅方向外端の径成長量を低減させて、トレッドゴム２１内の歪みを十分に抑制することができ、ベルト４のタイヤ幅方向外端でのセパレーションの防止ひいては耐久性の低下の防止が可能となる。

また、本発明の重荷重用空気入りタイヤ１では、曲率半径Ｒ_１、Ｒ_２が、Ｒ_１／Ｒ_２≧９．５であることが好ましい。これによれば、タイヤ内圧充填時において、ベルト４のタイヤ幅方向外端の、タイヤ径方向外側への径成長量がさらに低減するので、トレッドゴム２１に歪みをより十分に抑制することができ、ベルト４のタイヤ幅方向外端でのセパレーションの防止ひいては耐久性の低下の防止がより効果的に可能となる。

なお、距離Ｄｉの上限値は、距離Ｄの８０％以上とすることによって耐久性の低下を防止することが可能であることから限定されるものではないが、製造上の観点から、距離Ｄの１０５％（すなわち８０％≦Ｄｉ／Ｄ×１００≦１０５％）が好ましい。

ここで、交錯ベルト層４１は、図１および２に示すところでは、タイヤ径方向内側のベルトプライ４ａの幅が、タイヤ径方向外側のベルトプライ４ａの幅よりも大きくして形成されているが、それらの幅の大小関係を逆にし、または同じにすることも可能である。ただし、それぞれのベルトプライ４ａのタイヤ幅方向外端が、タイヤ幅方向位置で同一の位置にならないことが好ましい。それぞれのベルトプライ４ａのタイヤ幅方向外端が、タイヤ幅方向位置で同一の位置になると、当該外端付近にセパレーションを発生しやすくなる。

ここで、図１に示すように、トレッド部２には、ベルト４のタイヤ径方向外側に、ベルト４に比して幅が狭い補助ベルト層４３を配設することができ、それにより、タイヤ１が路面上に存在する石等を乗り越えたとしてもトレッド部２の損傷を防止し、タイヤ１の耐久性を向上させることができる。なお、図示では、補助ベルト層４３は、１枚のベルトプライ４ａから構成され、その幅が、角度付きベルト層４２の略半分であり、また、その補助ベルトコードが交錯ベルト層４１の角度θ_１と同等の角度を有しているが、補助ベルト層４３ベルトプライ４ａの枚数、幅、角度は任意に変更することができる。

ところで、本発明の重荷重用空気入りタイヤ１は、偏平率を６０〜１００％とすることが好ましい。扁平率を６０％未満にしたタイヤでは、タイヤ転動時にベルトに加わる張力が、扁平率を６０％〜１００％としたタイヤと比して大きくなる傾向があり角度付きベルト層に負担がかかる虞があり、本発明の構成を、扁平率を６０〜１００％としたタイヤに適用することがより好適である。

また、カーカスが２枚以上のプライからなる場合には、タイヤ幅方向断面におけるカーカスの形状とは、適用リムに組み付けたタイヤ１に規定の空気圧を充填した無負荷状態での、カーカス内の引張−圧縮の中立軸線を指す。

以上、図面を参照して本発明の一実施形態を説明したが、本発明の重荷重用空気入りタイヤは、上記一例に限定されることはなく、上記した本発明の実施形態には、適宜変更を加えることができる。

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明は下記の実施例になんら限定されるものではない。

実施例１のタイヤは、サイズが２９５／７５Ｒ２２．５であって、図１および２に示すような、カーカスの形状を形成する２つの円弧の曲率半径Ｒ_１、Ｒ_２がＲ_１＞Ｒ_２となる構造を有し、またタイヤの各寸法は表１に示す諸元で構成されている。また、実施例１のタイヤは、トレッド踏面の幅が１１７ｍｍであり、交錯ベルト層の幅が９８ｍｍであり、角度付きベルト層が１枚のベルトプライで構成され、角度付きベルト層の幅が９８ｍｍであり、偏平率が７５％であり、また、１枚のベルトプライからなる、幅が３４ｍｍで角度７２°の補助ベルト層が配設されている。
実施例２〜６および比較例１〜８のタイヤは、表１に示す諸元で各構成を変化させた以外、実施例タイヤ１と同様の構成を有している。
上記のそれぞれの供試タイヤについて、後述の耐偏摩耗性試験および耐久性試験を実施し、その結果を表１に示す。

耐偏摩耗性試験は、上記のそれぞれの供試タイヤをサイズ８．２５×２２．５のリムに装着し、内部に６９０ｋＰａの空気圧を適用した。その供試タイヤを、室内ドラム試験機に取り付けて、荷重２７ｋＮを負荷し、速度８０ｋｍ／ｈで距離１００００ｋｍを走行させた。そして、走行後の供試タイヤのトレッド部のショルダー部分での、偏摩耗量を測定した。偏摩耗量は、トレッド踏面端からの偏摩耗深さ（ｍｍ）と偏摩耗のタイヤ幅方向の長さとを乗じて２で除して得られた値を逆数にし、比較例１のタイヤについての値を１００とする指数で表し、それを表１に示す。この指数が大きいほど耐偏摩耗性がよいことを意味する。
耐久性試験は、上記のそれぞれの供試タイヤをサイズ８．２５×２２．５のリムに装着し、内部に６９０ｋＰａの空気圧を適用した。その供試タイヤを、室内ドラム試験機に取り付けて、荷重３０ｋＮを負荷し、速度６０ｋｍ／ｈで距離１００００ｋｍを走行させた。そして、走行後の供試タイヤの交錯ベルト層のタイヤ幅方向外端でのセパレーション長さを測定した。それぞれの供試タイヤの当該長さを逆数にし、比較例１のタイヤのセパレーション長さを１００とする指数で表し、それを表１に示す。この指数が大きいほどセパレーション長さが短く、耐久性がよいことを意味する。

表１より、実施例１〜６および比較例５〜６のタイヤでは、比較例１〜４、７〜８のタイヤと比較すると、１０°＜θ_１＜２５°かつ１５°＜θ_２−θ_１＜２５°を満たすので、耐偏摩耗性が向上していることがわかる。また、実施例１〜６のタイヤでは、比較例５〜６のタイヤと比較すると、交点距離Ｄｉ／重複する範囲の距離Ｄが８０％以上であるので、耐久性が向上していることがわかる。

本発明によれば、耐久性を低下させることなく、耐偏摩耗性を向上させることが可能な重荷重用空気入りタイヤを提供することができる。

１ 重荷重用空気入りタイヤ； ２ トレッド部； ２１ トレッドゴム； ２２ 周方向溝； ３ カーカス； ４ ベルト； ４ａ ベルトプライ； ４１ 交錯ベルト層； ４２ 角度付きベルト層； ４３ 補助ベルト層； Ｄ （交錯ベルト層の各ベルトプライが重複する範囲をタイヤ赤道面からタイヤ幅方向に沿って測った）距離； Ｄｉ （交点を、タイヤ赤道面からタイヤ幅方向に沿って測った）距離； Ｅ タイヤ赤道面；Ｉ （内側円弧および外側円弧の）交点； Ｒ_１ （内側円弧の）曲率半径； Ｒ_２ （外側円弧の）曲率半径； θ_１ （交錯ベルト層のベルトコードのタイヤ赤道面に対する）角度； θ_２ （角度付きベルト層のベルトコードのタイヤ赤道面に対する）角度

Claims (2)

1. カーカスと、トレッド部で、該カーカスのタイヤ径方向外側に配設されるベルトと、を備える、偏平率を６０〜１００％とする重荷重用空気入りタイヤであって、
   前記ベルトは、一対のベルトプライをそれぞれ積層して構成されるとともに、それぞれの該ベルトプライのベルトコードをタイヤ赤道面を挟んで相互に交差させた交錯ベルト層と、１枚以上のベルトプライで構成される角度付きベルト層とを有し、
   前記交錯ベルト層を構成するそれぞれの前記ベルトプライの前記ベルトコードの、タイヤ赤道面に対する角度θ₁、および、前記角度付きベルト層を構成する前記ベルトプライのベルトコードの、タイヤ赤道面に対する角度θ₂を、
   １０°＜θ₁＜２５°、θ ₂ ≦４０°および１５°＜θ₂−θ₁＜２５°
   とし、
   タイヤ幅方向断面における前記カーカスの形状を、該カーカスのタイヤ径方向最外側位置からタイヤ幅方向最外側位置に至るまで、タイヤ内腔側に曲率中心を有する、曲率半径の互いに異なる２つの円弧をつないで形成し、
   前記２つの円弧のうち、タイヤ幅方向内側に位置する内側円弧、および、タイヤ幅方向外側に位置する外側円弧の曲率半径のそれぞれを、Ｒ₁、Ｒ₂としたとき、前記曲率半径Ｒ₁、Ｒ₂を、
   Ｒ₁＞Ｒ₂
   とし、タイヤ赤道面から前記内側円弧および前記外側円弧の交点までをタイヤ幅方向に沿って測った距離は、交錯ベルト層の各ベルトプライが重複する範囲をタイヤ赤道面からタイヤ幅方向に沿って測った距離の８０％以上であり、
   タイヤ周方向に沿って延びるベルトコードのベルトプライで構成される周方向ベルト層を有しないことを特徴とする重荷重用空気入りタイヤ。
2. 前記曲率半径Ｒ₁、Ｒ₂を、
   Ｒ₁／Ｒ₂≧９．５
   とすることを特徴とする請求項１に記載の重荷重用空気入りタイヤ。

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