JP5989531B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、ベルト層の端部とカーカス層との間にベルトクッション層を介在させた空気入りタイヤに関する。

空気入りタイヤに生じる偏摩耗の一つとして、トレッド面のショルダー部がセンター部に優先して早期に摩耗する、いわゆるショルダー摩耗が知られている。タイヤの構造上、ショルダー部では、センター部に比べて接地圧が低くなりやすいことから、走行中に滑りを生じて摩耗が早期に進行する。特に非強制摩耗の条件下において顕著なショルダー摩耗は、このショルダー部の接地圧の低さに起因する。

本発明者は、ベルト層の端部とカーカス層との間に介在するベルトクッション層のモジュラスを高く設定し、それによりショルダー部の接地圧を高めて耐偏摩耗性を向上することを考えた。しかし、ベルトクッション層のモジュラスを高くすると、ベルト層の端部を起点としたセパレーション（「ベルトセパ」と呼ばれる。）や、カーカス層とベルトクッション層との界面を起点としたセパレーション（「プライセパ」と呼ばれる。）を防ぐという、ベルトクッション層の本来の機能が損なわれる恐れがある。

このように、ベルトクッション層のモジュラスに関して、ショルダー摩耗に関する耐偏摩耗性とベルトセパなどに関する耐久性とは背反する関係にあった。特許文献１〜５に記載された空気入りタイヤでは、ベルトクッション層のモジュラスまたは硬度を種々に設定しているものの、上述したベルトセパとプライセパの双方を適切に防止しうるものではなく、改善する余地があった。

特開平４−１８３６０６号公報 特開平４−１８３６０７号公報 特開平１０−２０４２１４号公報 特開２００４−２６１１１号公報 特開２０１１−３７３７９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、ショルダー摩耗を抑えて耐偏摩耗性を向上できるとともに、ベルトクッション層による耐久性を確保できる空気入りタイヤを提供することにある。

上記目的は、下記の如き本発明により達成することができる。即ち、本発明に係る空気入りタイヤは、一対のビード部の間に設けられたカーカス層と、トレッド部における前記カーカス層の外周側に配置されたベルト層と、前記ベルト層の端部と前記カーカス層との間に介在するベルトクッション層とを備える空気入りタイヤにおいて、前記ベルトクッション層が、前記ベルトクッション層の主体をなし、１００％伸長時モジュラスが４．０〜８．０ＭＰａである高モジュラスゴムと、前記カーカス層と前記高モジュラスゴムとの間に介在し、前記高モジュラスゴムよりも１００％伸長時モジュラスが小さい低モジュラスゴムとを備えるものである。

この空気入りタイヤでは、上記の如き高モジュラスゴムがベルトクッション層の主体をなすため、ショルダー部の接地圧を高めて耐偏摩耗性を向上することができる。それでいて、カーカス層と高モジュラスゴムとの間に低モジュラスゴムを介在させているため、プライセパを有効に防止できる。しかも、ベルト層の端部とカーカス層との間で発生する歪みを、この低モジュラスゴムによって低減できることから、ベルトセパの防止効果も得られる。その結果、ショルダー摩耗を抑えて耐偏摩耗性を向上できるとともに、ベルトクッション層による耐久性も確保できる。

この空気入りタイヤでは、前記ベルトクッション層が、前記カーカス層と前記高モジュラスゴムとの間に介在する前記低モジュラスゴムに加え、前記ベルト層の端部と前記高モジュラスゴムとの間に介在し、前記高モジュラスゴムよりも１００％伸長時モジュラスが小さい低モジュラスゴムを備えるものが好ましい。かかる構成によれば、ベルトセパの起点となる箇所にも低モジュラスゴムを配置していることで、ベルトセパを効果的に防止して耐久性を更に向上できる。

この空気入りタイヤでは、前記カーカス層と前記高モジュラスゴムとの間に介在する前記低モジュラスゴムが、前記カーカス層に沿って延びるとともに、前記ベルト層の端部と前記高モジュラスゴムとの間に介在する前記低モジュラスゴムが、前記ベルト層に沿って延びるものが好ましい。かかる構成によれば、カーカス層に作用する歪みと、ベルト層の端部に作用する歪みを、それぞれ低モジュラスゴムによって吸収しやすくなるため、耐久性を向上するうえで有益である。

前記カーカス層と前記高モジュラスゴムとの間に介在する前記低モジュラスゴムと、前記ベルト層の端部と前記高モジュラスゴムとの間に介在する前記低モジュラスゴムとが、前記ベルトクッション層のタイヤ幅方向内側部分で互いに接しているものでもよい。この場合には、カーカス層に作用する歪みと、ベルト層の端部に作用する歪みを、それぞれ低モジュラスゴムによって十分に吸収して、耐久性を効果的に向上することができる。

前記カーカス層と前記高モジュラスゴムとの間に介在する前記低モジュラスゴムの１００％伸長時モジュラスを、前記ベルト層の端部と前記高モジュラスゴムとの間に介在する前記低モジュラスゴムの１００％伸長時モジュラスと異ならせているものでも構わない。かかる構成によれば、低モジュラスゴムの各々のモジュラスを適宜に設定することで、耐偏摩耗性と耐久性のバランスを調整できて有用である。

本発明に係る空気入りタイヤの一例を示すタイヤ子午線断面図 図１の要部断面図 本発明の別実施形態における要部断面図 本発明の別実施形態における要部断面図 本発明の別実施形態における要部断面図 本発明の別実施形態における要部断面図

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に示した空気入りタイヤＴは、一対のビード部１と、そのビード部１の各々からタイヤ径方向外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の各々のタイヤ径方向外側端に連なるトレッド部３とを備える。このタイヤＴは、更に、一対のビード部１の間に設けられたカーカス層４と、トレッド部３におけるカーカス層４の外周側に配置されたベルト層５と、ベルト層５の端部とカーカス層４との間に介在するベルトクッション層７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が埋設されている。カーカス層４は全体としてトロイド状をなし、その端部がビードコア１ａを挟み込むようにして巻き上げられている。カーカス層４は、タイヤ周方向に対して略直交する方向に引き揃えたカーカスコードをゴム被覆して形成されたカーカスプライにより構成されている。本実施形態では、カーカス層４を構成するカーカスプライが１枚であるが、２枚以上であっても構わない。

ベルト層５は、複数の（本実施形態では２枚の）ベルトプライ５１，５２により構成される。このうち外周側のベルトプライ５２が、内周側のベルトプライ５１よりも幅狭に形成されている。各ベルトプライ５１，５２は、タイヤ周方向に対して２０°前後の傾斜角度で引き揃えたベルトコードをゴム被覆して形成され、該ベルトコードがプライ間で互いに逆向きに交差するように配置されている。

カーカス層４とベルト層５との間には、カーカス層４からベルト層５に作用する力を緩和するためのベルトプライ６が配設されている。ベルトプライ６は、直上のベルトプライ５１よりも幅狭に形成されている。ベルトプライ６は、タイヤ周方向に対して４０〜４５°の傾斜角度で引き揃えたベルトコードをゴム被覆して形成される。ベルトプライ６は省略可能であり、積層された３枚のベルトプライのうち、ベルト層５を構成するベルトプライ５１，５２がワーキングベルトとして機能する。

ベルトクッション層７は、ベルト層５の端部とカーカス層４とで挟まれるとともに、ベルト層５よりもタイヤ幅方向外側にはみ出し、いわゆるバットレス部に配置されている。バットレス部は、サイドウォール部２のタイヤ径方向の外側部分に相当し、平坦な舗装路での通常走行時には接地しない部位である。

ベルトクッション層７は、略三日月状の断面形状を有し、タイヤ周方向に沿って環状に形成されている。カーカス層４の外周面の法線方向に測定されるベルトクッション層７の厚みは、内側端７ｉからタイヤ幅方向外側に向かって漸増するとともに、外側端７ｏからタイヤ幅方向内側に向かって漸増している。内側端７ｉは、ベルト層５がカーカス層４と接する界面に隣接し、外側端７ｏは、タイヤ最大幅位置１０よりもタイヤ径方向外側に配置されている。

トレッド部３の外周面であるトレッド面３ａには、要求されるタイヤ性能や使用条件に応じた各種のトレッドパターンが形成される。ベルト層５の端部及びベルトクッション層７は、それぞれトレッド面３ａのショルダー部の内方に埋設されている。既述のように、タイヤ幅方向の外側に位置するトレッド面３ａのショルダー部の接地圧は、中央側に位置するセンター部の接地圧よりも低くなりがちであり、そのことに起因してショルダー摩耗を生じる恐れがあった。

図２に拡大して示すように、ベルトクッション層７は、ベルトクッション層７の主体をなす高モジュラスゴム７ａと、カーカス層４と高モジュラスゴム７ａとの間に介在する低モジュラスゴム７ｂとを備える。高モジュラスゴム７ａの１００％伸長時モジュラス（以下、単に「モジュラス」と呼ぶ場合がある。）は４．０〜８．０ＭＰａに設定され、低モジュラスゴム７ｂのモジュラスは高モジュラスゴム７ａのモジュラスよりも小さく設定される。１００％伸長時モジュラスは、ＪＩＳＫ６２５１に準拠して、試験温度２３℃、ダンベル状３号形の試験片を用いて測定される。

ベルトクッション層７の主体をなす高モジュラスゴム７ａは、従来のベルトクッション層よりもモジュラスが高く、それ故にショルダー部の接地圧を高めて耐偏摩耗性を向上することができる。それでいて、ベルトクッション層７が低モジュラスゴム７ｂを介してカーカス層４と接するため、バットレス部で生じやすいプライセパを有効に防止できる。しかも、ベルト層５の端部とカーカス層４との間で発生する歪みを、この低モジュラスゴム７ｂが低減するために、ベルトセパの防止効果も得られる。

高モジュラスゴム７ａのモジュラスが４．０ＭＰａ未満では、接地性の改善効果が小さく、ショルダー部の接地圧を十分に高められない。このモジュラスは、耐偏摩耗性を向上するうえで５．０ＭＰａ以上が好ましく、６．０ＭＰａ以上がより好ましい。一方、このモジュラスが８．０ＭＰａを越えると、低モジュラスゴム７ｂによる歪みの低減効果では対処できなくなるうえ、それらのモジュラス差に起因するゴム界面での故障により耐久性が悪化する恐れがある。ベルトクッション層７の断面積に対する高モジュラスゴム７ａの断面積の割合は、耐偏摩耗性を向上するうえで６０％以上が好ましく、７０％以上がより好ましく、８０％以上が更に好ましい。

ベルトクッション層７による耐久性を確保するうえで、高モジュラスゴム７ａのモジュラスと低モジュラスゴム７ｂのモジュラスとの差は、１．０ＭＰａ以上であることが好ましく、２．０ＭＰａ以上であることがより好ましい。かかるモジュラスの差は、例えば６．０ＭＰａ以下に設定される。低モジュラスゴム７ｂのモジュラスは、例えば３．０ＭＰａ以上に設定される。高モジュラスゴム７ａの硬度としては６５〜８０°が例示され、低モジュラスゴム７ｂの硬度としては５０〜７５°が例示される。硬度は、ＪＩＳＫ６２５３のデュロメータ硬さ試験（タイプＡ）に準じて２５℃で測定される。

低モジュラスゴム７ｂは、カーカス層４に沿って延びるシート状に形成され、その厚みＴ７ｂは例えば１．０〜４．０ｍｍに設定される。内側端７ｉから外側端７ｏまで低モジュラスゴム７ｂが延びることで、高モジュラスゴム７ａとカーカス層４との接触を全面的に妨げて、プライセパの発生を的確に防止できる。ベルトクッション層７がカーカス層４に接する領域のうち、低モジュラスゴム７ｂが占める割合は６５％が好ましく、８０％がより好ましく、本実施形態のような１００％が最も好ましい。この割合が１００％を下回る場合、低モジュラスゴム７ｂは、図３のように外側端７ｏからベルト層５のタイヤ径方向内側にまで至ることが好ましい。

図３に示す実施形態は、以下に説明する構成の他は、図１，２で説明した実施形態と同様の構成であるので、共通点を省略して主に相違点について説明する。前述の実施形態で説明した構成と同一の構成には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

図３の実施形態では、ベルトクッション層７が、低モジュラスゴム７ｂに加え、ベルト層５の端部と高モジュラスゴム７ａとの間に介在し、高モジュラスゴム７ａよりもモジュラスが小さい低モジュラスゴム７ｃを備える。低モジュラスゴム７ｂのモジュラスに対する既述の説明は、低モジュラスゴム７ｃのモジュラスにも適合する。このようにベルトセパの起点となる箇所に低モジュラスゴム７ｃを配置することにより、耐久性を効果的に向上できる。

低モジュラスゴム７ｃは、ベルト層５に沿って延びるシート状に形成され、プライ端５１ｅ及びプライ端６ｅよりもタイヤ幅方向内側の位置から、プライ端５１ｅよりもタイヤ幅方向外側の位置に亘って配されている。プライ端５１ｅは、ベルト層５を構成する複数のベルトプライのうち最も幅広なベルトプライ５１の端であり、プライ端６ｅは、ベルトプライ６の端である。低モジュラスゴム７ｃがプライ端５１ｅ，６ｅをタイヤ径方向内側から覆うことにより、高モジュラスゴム７ａがプライ端５１ｅ，６ｅに接することを妨げ、ベルト層５の端部に発生するせん断歪みを良好に緩和できる。

この実施形態における低モジュラスゴム７ｂは、外側端７ｏからベルト層５のタイヤ径方向内側の位置に至り、内側端７ｉに到達せずに途中で終端している。プライセパは、概してバットレス部におけるカーカス層４とベルトクッション層７との界面を起点とするため、かかる構成であっても耐久性に対する不都合はない。この例では、後述する図４，５の例と比べて高モジュラスゴム７ａの体積を増やせるため、耐偏摩耗性を向上するうえで有利である。

図４〜６に示す実施形態は、以下に説明する構成の他は、図３で説明した実施形態と同様の構成であるので、共通点を省略して主に相違点について説明する。前述の実施形態で説明した構成と同一の構成には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

図４では、低モジュラスゴム７ｂと低モジュラスゴム７ｃとが、ベルトクッション層７のタイヤ幅方向内側部分で互いに接する。この実施形態では、低モジュラスゴム７ｂが低モジュラスゴム７ｃと同じゴム組成物で形成されており、それらが一体的に連続している。そのため、ベルトクッション層７となるゴム部材を二種のゴムの共押出によって成形できるとともに、タイヤ成形時にエア入りなどの不良を抑制できて都合が良い。また、図５のように、低モジュラスゴム７ｂが低モジュラスゴム７ｃと異なるゴム組成物で形成されていても構わない。

図３や図５の例では、低モジュラスゴム７ｂのモジュラスを低モジュラスゴム７ｃのモジュラスと異ならせてもよく、それによって耐偏摩耗性と耐久性とのバランス調整に利用できる。例えば、低モジュラスゴム７ｂのモジュラスを低モジュラスゴム７ｃのモジュラスよりも高く設定することで、耐久性を確保しながらも、ショルダー部の接地圧をより高めて耐偏摩耗性を向上できる。

図６の実施形態では、ベルトクッション層７の全周を低モジュラスゴムにより構成しており、低モジュラスゴム７ｂ，７ｃを含む低モジュラスゴムが高モジュラスゴム７ａを包み込んでいる。かかる構成によれば、ベルトクッション層７となるゴム部材をカーカス層４などに貼り合わせて生タイヤを成形する際に、そのゴム部材の位置決め精度に関係なく、プライセパやベルトセパの故障が懸念される箇所に低モジュラスゴムを適切に配置できるため、タイヤの成形工程を簡易化できて都合が良い。

本発明の空気入りタイヤは、ベルトクッション層を上記の如く構成すること以外は、通常の空気入りタイヤと同等に構成でき、従来公知の材料、形状、構造、製法などが何れも本発明に採用することができる。

本発明の空気入りタイヤは、上記の如き作用を奏して耐偏摩耗性と耐久性に優れることから、トラックやバス、産業車両、建設車両などの車両重量が重い車両に使用される重荷重用空気入りタイヤとして有用である。

本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能である。

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。タイヤの各性能評価は、次のようにして行った。

（１）耐偏摩耗性（偏摩耗比）
実車にタイヤを装着して５万ｋｍを走行後、トレッド面のセンター部とショルダー部とで摩耗量を計測し、偏摩耗比（ショルダー部の摩耗量／センター部の摩耗量）を算出した。偏摩耗比が１．０に近いほど均一摩耗であり、耐偏摩耗性に優れることを示す。一方、偏摩耗比が１．０より大きくなればなるほど、ショルダー摩耗の傾向が強いと言える。

（２）耐久性（カーカス耐久力）
バットレス部のタイヤ内面側を所定の方法で劣化させたタイヤを、所定の内圧と所定の荷重で回転ドラムに押し付けて一定速度で走行させるカーカス耐久力試験を実施した。カーカス層に故障（プライセパ）が発生するまでの走行距離を成績として、比較例１の結果を１００とする指数で評価した。数値が大きいほどカーカス耐久力が高く、耐久性に優れていることを示す。

（３）耐久性（ベルト耐久力）
所定の内圧にしたタイヤを所定の荷重で回転ドラムに押し付けて一定速度で走行させ、その荷重を一定時間ごとに上昇させていくベルト耐久力試験を実施した。ベルト層に故障（ベルトセパ）が発生するまでの走行距離を成績として、比較例１の結果を１００とする指数で評価した。数値が大きいほどベルト耐久力が高く、耐久性に優れていることを示す。

評価に供したタイヤのサイズは２７５／８０Ｒ２２．５であり、ベルトクッション層の構成ゴムを除き、各例におけるタイヤ構造は共通している。比較例１，２では、それぞれベルトクッション層を単一のゴムで構成した。比較例３は、図３においてゴム７ｂを具備しない構造であり、ゴム７ｂをゴム７ａに置き換えたものに相当する。実施例１〜４は、それぞれ図２〜４に示した構造を有する。実施例５，６及び比較例４，５は、ゴム７ａのモジュラスを除いて、実施例３と同じ構造を有する。評価結果を表１に示す。

表１に示すように、比較例１，４では、ショルダー摩耗を起こしていて耐偏摩耗性に劣っている。比較例２，３，５では、耐偏摩耗性が改善されているものの、耐久性が比較的劣っている。これに対し、実施例１〜６では、比較例２，３，５よりも耐久性を向上しつつ、それらと同等かそれ以上に耐偏摩耗性を改善できている。特に実施例２〜６では、改善効果が顕著である。

１ ビード部
２ サイドウォール部
３ トレッド部
４ カーカス層
５ ベルト層
７ ベルトクッション層
７ａ 高モジュラスゴム
７ｂ 低モジュラスゴム
７ｃ 低モジュラスゴム

Claims (5)

1. 一対のビード部の間に設けられたカーカス層と、トレッド部における前記カーカス層の外周側に配置されたベルト層と、前記ベルト層の端部と前記カーカス層との間に介在するベルトクッション層とを備える空気入りタイヤにおいて、
   前記ベルトクッション層が、
   前記ベルトクッション層の主体をなし、１００％伸長時モジュラスが４．０〜８．０ＭＰａである高モジュラスゴムと、
   前記カーカス層と前記高モジュラスゴムとの間に介在し、前記高モジュラスゴムよりも１００％伸長時モジュラスが小さい低モジュラスゴムとを備えることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記ベルトクッション層が、前記カーカス層と前記高モジュラスゴムとの間に介在する前記低モジュラスゴムに加え、前記ベルト層の端部と前記高モジュラスゴムとの間に介在し、前記高モジュラスゴムよりも１００％伸長時モジュラスが小さい低モジュラスゴムを備える請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記カーカス層と前記高モジュラスゴムとの間に介在する前記低モジュラスゴムが、前記カーカス層に沿って延びるとともに、
   前記ベルト層の端部と前記高モジュラスゴムとの間に介在する前記低モジュラスゴムが、前記ベルト層に沿って延びる請求項２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記カーカス層と前記高モジュラスゴムとの間に介在する前記低モジュラスゴムと、前記ベルト層の端部と前記高モジュラスゴムとの間に介在する前記低モジュラスゴムとが、前記ベルトクッション層のタイヤ幅方向内側部分で互いに接している請求項３に記載の空気入りタイヤ。
5. 前記カーカス層と前記高モジュラスゴムとの間に介在する前記低モジュラスゴムの１００％伸長時モジュラスを、前記ベルト層の端部と前記高モジュラスゴムとの間に介在する前記低モジュラスゴムの１００％伸長時モジュラスと異ならせている請求項２〜４いずれか１項に記載の空気入りタイヤ。

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