JP6260393B2 - 重荷重用空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、タイヤ径方向に延びる複数本のスチールコードを含むカーカス層を備えた重荷重用空気入りラジアルタイヤに関し、更に詳しくは、耐久性を改善することを可能にした重荷重用空気入りラジアルタイヤに関する。

重荷重用空気入りラジアルタイヤとして、一対のビード部間にタイヤ径方向に延びる複数本のスチールコードを含むカーカス層を装架し、そのカーカス層の端部を各ビード部に埋設されたビードコアの廻りにタイヤ内側から外側へ巻き上げた構造（例えば、特許文献１〜３参照）を有するものがある。

このようなスチールコードからなるカーカス層を備えた重荷重用空気入りラジアルタイヤのうち、例えば、建設車両用の空気入りラジアルタイヤは、高荷重条件で悪路にて使用されるため、優れた耐久性を有することが求められている。

しかしながら、過酷な環境で使用される空気入りラジアルタイヤでは、スチールコードからなるカーカス層の巻き上げ端末を起点とするセパレーション故障が発生し易いという問題がある。そのため、高荷重条件かつ悪路条件での使用を前提とする重荷重用空気入りラジアルタイヤにおいて、上述のようなセパレーション故障を防止し、その耐久性を高めることが求められている。

特開２００７−２５３６３４号公報 特開２００９−２８００６９号公報 特開２０１２−１１６２５９号公報

本発明の目的は、タイヤ径方向に延びる複数本のスチールコードを含むカーカス層を備える場合において、耐久性を改善することを可能にした重荷重用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重荷重用空気入りラジアルタイヤは、一対のビード部間にタイヤ径方向に延びる複数本のスチールコードを含むカーカス層を装架し、該カーカス層の端部を各ビード部に埋設されたビードコアの廻りにタイヤ内側から外側へ巻き上げた重荷重用空気入りラジアルタイヤにおいて、前記カーカス層の巻き上げ部分を前記スチールコードが前記ビードコアからタイヤ径方向外側に向かって直線状に延長する直線部と該直線部の先端側に配置されていて前記スチールコードが同一方向に向かって湾曲する湾曲部とから構成し、前記直線部における前記スチールコードのタイヤ周方向に対する傾斜角度を８５°〜９０°の範囲に設定し、前記カーカス層を構成するスチールコードの湾曲開始位置を該スチールコードの端末位置から該スチールコードに沿って１０ｍｍ〜５０ｍｍ離れた位置に設定し、前記湾曲部における前記スチールコードのタイヤ周方向に対する傾斜角度をタイヤ径方向外側に向かって漸減させたことを特徴とするものである。

本発明では、タイヤ径方向に延びる複数本のスチールコードを含むカーカス層を備えた重荷重用空気入りラジアルタイヤにおいて、カーカス層の巻き上げ部分を直線部と湾曲部とから構成し、直線部におけるスチールコードのタイヤ周方向に対する傾斜角度を８５°〜９０°の範囲に設定する一方で、湾曲部におけるスチールコードのタイヤ周方向に対する傾斜角度をタイヤ径方向外側に向かって漸減させることにより、カーカス層を構成するスチールコードの端末への応力集中を回避し、カーカス層の巻き上げ端末を起点とするセパレーション故障を効果的に防止することができる。そのため、高荷重条件かつ悪路条件での使用を前提とする重荷重用空気入りラジアルタイヤであっても、その耐久性を改善することができる。

本発明において、カーカス層を構成するスチールコードの湾曲開始位置は該スチールコードの端末位置から該スチールコードに沿って１０ｍｍ〜５０ｍｍ離れた位置に設定することが好ましい。このようにカーカス層の巻き上げ部分の先端側の特定範囲に湾曲部を形成することにより、耐久性を効果的に改善することができる。

カーカス層を構成するスチールコードの端末位置でのタイヤ周方向に対する傾斜角度は３０°〜７０°の範囲に設定することが好ましい。このようにカーカス層を構成するスチールコードの端末位置での傾斜角度を規定することにより、カーカス層を構成するスチールコードの端末への応力集中を回避し、耐久性を効果的に改善することができる。

カーカス層の巻き上げ高さｈのタイヤ断面高さＨに対する比ｈ／Ｈは０．４０〜０．５０の範囲に設定することが好ましい。このようにカーカス層の巻き上げ高さｈのタイヤ断面高さＨに対する比ｈ／Ｈを規定することにより、カーカス層を構成するスチールコードの端末への応力集中を回避し、耐久性を効果的に改善することができる。

本発明の実施形態からなる重荷重用空気入りラジアルタイヤを示す子午線半断面図である。 図１の空気入りタイヤのカーカス層に含まれるスチールコードを抽出して示す斜視図である。 図１の空気入りタイヤのカーカス層の巻き上げ部分に含まれるスチールコードを抽出して示す側面図である。 本発明の空気入りラジアルタイヤを製造する際に使用されるカーカス部材に含まれるスチールコードの一例を示す平面図である。 本発明の空気入りラジアルタイヤを製造する際に使用されるカーカス部材に含まれるスチールコードの変形例を示す平面図である。

以下、本発明の構成について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からなる建設車両用の空気入りラジアルタイヤを示し、図２及び図３はそのカーカス層に含まれるスチールコードを示すものである。図２において、ＣＬはタイヤ中心線である。

図１に示すように、本実施形態の空気入りラジアルタイヤは、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部１と、トレッド部１の両側に配置された一対のサイドウォール部２と、サイドウォール部２のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部３とを備えている。一対のビード部３，３間にはタイヤ径方向に延びる複数本の補強コードを含むカーカス層４が装架され、そのカーカス層４の端部が各ビード部３に埋設されたビードコア５の廻りにタイヤ内側から外側へ巻き上げられている。カーカス層４の補強コードとしては、スチールコードＣ（図２参照）が使用されている。カーカス層４はビードコア５を境として本体部分４１と巻き上げ部分４２とに区分されるが、その本体部分４１におけるスチールコードＣのタイヤ周方向に対する傾斜角度が８５°〜９０°の範囲に設定されている。このようなカーカス層４を備えることでスチールラジアルタイヤとしての性能を発揮するようになっている。

トレッド部１におけるカーカス層４の外周側には複数層のベルト層６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄが埋設されている。これらベルト層６ａ〜６ｄはタイヤ周方向に対して傾斜する複数本の補強コードを含み、かつ層間で補強コードが互いに交差するように配置されている。ベルト層６ａ〜６ｄにおいて、補強コードのタイヤ周方向に対する傾斜角度は例えば１５°〜４０°の範囲に設定され、そのコード打ち込み密度は例えば１０本／５０ｍｍ〜２５本／５０ｍｍの範囲に設定されている。ベルト層６ａ〜６ｄの補強コードとしては、スチールコードが使用されている。

更に、ベルト層６ａ〜６ｄの外周側には複数層のベルト保護層７ａ，７ｂが埋設されている。ベルト層６ａ〜６ｄがトレッド部１の補強を担持しているのに対して、ベルト保護層７ａ，７ｂはベルト層６ａ〜６ｄを保護する目的で配設されている。これらベルト保護層７ａ，７ｂはタイヤ周方向に対して傾斜する複数本の補強コードを含み、かつ層間で補強コードが互いに交差するように配置されている。ベルト保護層７ａ，７ｂにおいて、補強コードのタイヤ周方向に対する傾斜角度は例えば２０°〜４０°の範囲に設定され、そのコード打ち込み密度は例えば１０本／５０ｍｍ〜３０本／５０ｍｍの範囲に設定されている。そして、ベルト保護層７ａ，７ｂの補強コードとしては、ベルト層６ａ〜６ｄに対する保護機能を十分に発揮するように、例えば、４％以上の破断伸びを有するスチールコードが使用されている。

上記空気入りタイヤにおいて、図３に示すように、カーカス層４の巻き上げ部分４２が直線部４２Ａと湾曲部４２Ｂとから構成されている。直線部４２Ａは、カーカス層４の巻き上げ部分４２を構成するスチールコードＣがビードコア５の内端位置からタイヤ径方向外側に向かって蛇行することなく直線状に延長する部分である。直線部４２ＡにおけるスチールコードＣのタイヤ周方向に対する傾斜角度αは８５°〜９０°の範囲に設定されている。これは、カーカス層４の本体部分４１に対応する角度である。一方、湾曲部４２Ｂは、直線部４２Ａの先端側に配置されていてスチールコードＣが同一方向に向かって湾曲した構造を有する部分である。湾曲部４２Ｂにおいて、スチールコードＣのタイヤ周方向に対する傾斜角度はタイヤ径方向外側に向かって漸減し、そのスチールコードＣの端末位置でのタイヤ周方向に対する傾斜角度βが３０°〜７０°の範囲に設定されている。なお、図３において、環状の部材であるビードコア５は円弧状に湾曲するように描写されるべきであるが、ここでは理解を容易にするためにビードコア５を直線状に描写し、そのビードコア５の延長方向をタイヤ周方向としている。

上述した空気入りラジアルタイヤでは、タイヤ径方向に延びる複数本のスチールコードＣを含むカーカス層４を設けるにあたって、カーカス層４の巻き上げ部分４２を直線部４２Ａと湾曲部４２Ｂとから構成し、直線部４２ＡにおけるスチールコードＣのタイヤ周方向に対する傾斜角度αを８５°〜９０°の範囲に設定する一方で、湾曲部４２ＢにおけるスチールコードＣのタイヤ周方向に対する傾斜角度をタイヤ径方向外側に向かって漸減させているので、カーカス層４を構成するスチールコードＣの端末への応力集中を回避することができる。つまり、高荷重条件かつ悪路条件での使用を前提とする空気入りラジアルタイヤでは、高荷重条件においてサイドウォール部２及びビード部３が大きく撓むため、カーカス層４を構成するスチールコードＣがタイヤ径方向外側に向かって延長し、そのまま終端していると、スチールコードＣの端末付近におけるゴム歪が大きくなるが、その先端側に湾曲部４２Ｂを設けることでスチールコードＣの端末付近におけるゴム歪を分散させることができる。これにより、カーカス層４の巻き上げ端末を起点とするセパレーション故障を効果的に防止することができる。その結果、高荷重条件かつ悪路条件での使用を前提とする空気入りラジアルタイヤの耐久性を従来よりも改善することができる。

上記空気入りラジアルタイヤにおいて、カーカス層４を構成するスチールコードＣの湾曲開始位置は該スチールコードＣの端末位置から該スチールコードＣに沿って１０ｍｍ〜５０ｍｍ離れた位置に設定すると良い。つまり、湾曲部４２ＢにおけるスチールコードＣの長さは１０ｍｍ〜５０ｍｍであると良い。このようにカーカス層４の巻き上げ部分４２の先端側の特定範囲に湾曲部４２Ｂを形成することにより、耐久性を効果的に改善することができる。ここで、スチールコードＣの湾曲開始位置が上記範囲から外れると耐久性の改善効果が低下する。

また、上記空気入りラジアルタイヤにおいて、カーカス層４を構成するスチールコードＣの端末位置でのタイヤ周方向に対する傾斜角度βは３０°〜７０°の範囲に設定すると良い。このようにカーカス層４を構成するスチールコードＣの端末位置での傾斜角度βを規定することにより、カーカス層４を構成するスチールコードＣの端末への応力集中を回避し、耐久性を効果的に改善することができる。ここで、スチールコードＣの傾斜角度βが３０°よりも小さいとスチールコードＣの端末にタイヤ周方向の応力が集中し、逆に７０°よりも大きいとスチールコードＣの端末にタイヤ径方向の応力が集中し、いずれの場合も耐久性の改善効果が低下する。

更に、上記空気入りラジアルタイヤにおいて、図１に示すように、カーカス層４の巻き上げ高さｈのタイヤ断面高さＨに対する比ｈ／Ｈは０．４０〜０．５０の範囲に設定すると良い。このようにカーカス層４の巻き上げ高さｈのタイヤ断面高さＨに対する比ｈ／Ｈを規定することにより、カーカス層４を構成するスチールコードＣの端末への応力集中を回避し、耐久性を効果的に改善することができる。ここで、カーカス層４の巻き上げ高さｈが上記範囲から外れるとスチールコードＣの端末に掛かる応力が大きくなるため耐久性の改善効果が低下する。

図４及び図５はそれぞれ本発明の空気入りラジアルタイヤを製造する際に使用されるカーカス部材に含まれるスチールコードを示すものである。図４及び図５において、ＣＬはタイヤ中心線である。図４及び図５に示すように、上述のような空気入りラジアルタイヤを製造する場合、カーカス層４となるシート状のカーカス部材の幅方向両端部においてスチールコードＣを局部的に湾曲させ、このようなカーカス部材を用いて空気入りラジアルタイヤを成形すれば良い。その際、図４に示すように、スチールコードＣの両端部を同一方向に向かって傾斜させても良く、或いは、図５に示すように、スチールコードＣの両端部を反対方向に向かって傾斜させても良い。いずれの場合もタイヤ特性に影響を与えることなく耐久性を改善することができる。

上述した実施形態では建設車両用の空気入りラジアルタイヤの場合について説明したが、本発明はトラックやバス等の重荷重用の空気入りラジアルタイヤに適用することができる。特に、上述したカーカス層の巻き上げ構造を建設車両用の空気入りラジアルタイヤに適用した場合、顕著な効果を得ることができる。

タイヤサイズ２９．５Ｒ２５ Ｅ−４で、一対のビード部間にタイヤ径方向に延びる複数本のスチールコードを含むカーカス層を装架し、該カーカス層の端部を各ビード部に埋設されたビードコアの廻りにタイヤ内側から外側へ巻き上げた建設車両用空気入りラジアルタイヤにおいて、カーカス層の巻き上げ構造を種々異ならせた従来例及び試験例１〜１３のタイヤを製作した。

従来例のタイヤは、カーカス層の本体部分でのタイヤ周方向に対するコード角度を９０°とし、カーカス層の巻き上げ部分を直線部のみで構成し、その直線部におけるスチールコードのタイヤ周方向に対する傾斜角度を９０°としたものである。

試験例１〜１３のタイヤは、カーカス層の本体部分でのタイヤ周方向に対するコード角度を９０°とし、カーカス層の巻き上げ部分を直線部と湾曲部とから構成し、その直線部におけるスチールコードのタイヤ周方向に対する傾斜角度を９０°とし、湾曲部におけるスチールコードのタイヤ周方向に対する傾斜角度をタイヤ径方向外側に向かって漸減させたものである。試験例１〜１３において、カーカス層を構成するスチールコードの湾曲開始位置、カーカス層を構成するスチールコードの端末位置でのタイヤ周方向に対する傾斜角度β、カーカス層の巻き上げ高さｈのタイヤ断面高さＨに対する比ｈ／Ｈは表１及び表２のように設定した。なお、スチールコードの湾曲開始位置はスチールコードの端末位置からの距離である。

これら試験タイヤについて、下記の評価方法により、耐久性を評価し、その結果を表１及び表２に併せて示した。

耐久性：
各試験タイヤをリムサイズ２５．００−３．５（ＴＲＡ規定リム）のホイールに装着し、空気圧を５２０ｋＰａ（ＴＲＡ規定空気圧）とし、負荷荷重を１３７．４５ｋＮ（ＴＲＡ規格荷重）とする条件にてドラム走行試験を実施し、タイヤに破壊が発生するまでの走行時間を計測した。評価結果は、従来例を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど耐久性が優れていることを意味する。

表１及び表２から判るように、試験例１〜１３のタイヤは、従来例１との対比において、耐久性の改善効果が認められた。特に、カーカス層を構成するスチールコードの湾曲開始位置をスチールコードの端末位置から１０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲に設定した場合、カーカス層を構成するスチールコードの端末位置でのタイヤ周方向に対する傾斜角度βを３０°〜７０°の範囲に設定した場合、カーカス層の巻き上げ高さｈのタイヤ断面高さＨに対する比ｈ／Ｈを０．４０〜０．５０の範囲に設定した場合において、耐久性の改善効果が顕著であった。

１ トレッド部
２ サイドウォール部
３ ビード部
４ カーカス層
５ ビードコア
６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ ベルト層
７ａ，７ｂ ベルト保護層
４１ カーカス層の本体部分
４２ カーカス層の巻き上げ部分
４２Ａ 直線部
４２Ｂ 湾曲部
Ｃ スチールコード

Claims (3)

1. 一対のビード部間にタイヤ径方向に延びる複数本のスチールコードを含むカーカス層を装架し、該カーカス層の端部を各ビード部に埋設されたビードコアの廻りにタイヤ内側から外側へ巻き上げた重荷重用空気入りラジアルタイヤにおいて、前記カーカス層の巻き上げ部分を前記スチールコードが前記ビードコアからタイヤ径方向外側に向かって直線状に延長する直線部と該直線部の先端側に配置されていて前記スチールコードが同一方向に向かって湾曲する湾曲部とから構成し、前記直線部における前記スチールコードのタイヤ周方向に対する傾斜角度を８５°〜９０°の範囲に設定し、前記カーカス層を構成するスチールコードの湾曲開始位置を該スチールコードの端末位置から該スチールコードに沿って１０ｍｍ〜５０ｍｍ離れた位置に設定し、前記湾曲部における前記スチールコードのタイヤ周方向に対する傾斜角度をタイヤ径方向外側に向かって漸減させたことを特徴とする重荷重用空気入りラジアルタイヤ。
2. 前記カーカス層を構成するスチールコードの端末位置でのタイヤ周方向に対する傾斜角度を３０°〜７０°の範囲に設定したことを特徴とする請求項１に記載の重荷重用空気入りラジアルタイヤ。
3. 前記カーカス層の巻き上げ高さｈのタイヤ断面高さＨに対する比ｈ／Ｈを０．４０〜０．５０の範囲に設定したことを特徴とする請求項１〜２のいずれかに記載の重荷重用空気入りラジアルタイヤ。

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