JP6988413B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、懸垂式モノレールの案内輪として好適な空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、トレッド部のセンター領域におけるクラックの発生を効果的に抑制することを可能にした空気入りタイヤに関する。

懸垂式モノレールは、車両を懸架させた状態で走行用タイヤにより軌道上を走行する交通手段であるが、走行時に車両が幅方向に変位するのを規制するために、回転軸が鉛直方向となるように保持された案内輪を備え、この案内輪を側方のガイド板に当接させながら走行するようになっている。従来、モノレールの案内輪には、タイヤ骨格としてバイアス構造を有すると共に、トレッド部にスムースパターンを備えた空気入りタイヤが使用されている（例えば、特許文献１，２参照）。

ところが、本発明者の知見によれば、懸垂式モノレールの案内輪として使用される空気入りタイヤでは、長期間の使用によりトレッド部のセンター領域にクラックが発生するという問題が生じている。クラックが発生する原因としては、バイアスタイヤの製造過程におけるカーカスコードの角度変化によりトレッド部の表層でゴム噛み（即ち、加硫前の露出面がトレッド部の表層内部に巻き込まれる現象）が生じ、それがクラックの発生源になると考えられている。そこで、その対策として、トレッド部に摩耗抵抗指数が低いゴムを使用することで、タイヤ製造時にゴム噛みが生じているトレッド部の表層部分を早期に摩耗させることが試みられている。しかしながら、この場合、早期摩耗や偏摩耗等が発生するという欠点があり、必ずしも適切な対策とは言えない。

特開２０１０−１５９０３０号公報 特開２００３−１９１７２１号公報

本発明の目的は、トレッド部のセンター領域におけるクラックの発生を効果的に抑制することを可能にした空気入り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空気入りタイヤは、一対のビード部間に装架されて各ビード部のビードコアの廻りに巻き上げられた複数層のカーカス層を備え、これらカーカス層の層間でカーカスコードが互いに交差するように配置されたバイアス構造を有すると共に、トレッド部にスムースパターンを備えた空気入りタイヤにおいて、
前記トレッド部のセンター位置での前記カーカスコードのタイヤ周方向に対する傾斜角度Ａｃが４０°〜５０°であり、前記ビードコアの下方位置での前記カーカスコードのタイヤ周方向に対する傾斜角度Ａｂが６０°〜７０°であり、前記傾斜角度Ａｃと前記傾斜角度Ａｂとが１０°≦Ａｂ−Ａｃ≦２５°の関係を満足することを特徴とするものである。

本発明では、タイヤ骨格としてバイアス構造を有すると共に、トレッド部にスムースパターンを備えた空気入りタイヤにおいて、トレッド部のセンター位置でのカーカスコードの傾斜角度Ａｃ、ビードコアの下方位置でのカーカスコードの傾斜角度Ａｂ、及び、傾斜角度Ａｃ，Ａｂの差が所定の範囲に規定されているので、タイヤ加硫時におけるカーカスコードの角度変化量を小さくし、トレッド部の表層に生じるゴム噛みの発生を抑制することができる。そのため、空気入りタイヤを長期間にわたって使用するにあたって、トレッド部のセンター領域におけるクラックの発生を効果的に抑制することができる。

本発明において、トレッド部を構成するトレッドゴム層の硬度が６０〜６６であり、該トレッドゴム層の切断時伸びが４５０％〜６００％であることが好ましい。トレッドゴム層の硬度及び切断時伸びを上記範囲に設定することにより、クラックの発生を効果的に抑制することができる。

また、トレッド部のセンター位置でのゴム厚さは５ｍｍ〜１２ｍｍであることが好ましい。トレッド部のセンター位置でのゴム厚さを上記範囲に設定することにより、タイヤ寿命を損なうことなく、タイヤ製造時のゴム噛みを低減し、クラックの発生を抑制することができる。

更に、タイヤインフレート時におけるトレッド部のタイヤ子午線断面でのトレッドラジアスは８０ｍｍ〜１６０ｍｍであることが好ましい。トレッドラジアスを上記範囲に設定することにより、耐摩耗性を損なうことなく、クラックの発生を抑制することができる。

本発明に係る空気入りタイヤは、トレッド部におけるカーカス層の外周側に１層又は２層のブレーカー層を備え、トレッド部のセンター位置でのブレーカーコードのタイヤ周方向に対する傾斜角度Ａｘが該ブレーカーコードと同一方向に傾斜するカーカスコードの傾斜角度Ａｃに対してＡｃ±３°の範囲内にあることが好ましい。トレッド部のセンター位置でのブレーカーコードの傾斜角度Ａｘを上記範囲に設定することにより、耐久性を損なうことなく、クラックの発生を抑制することができる。

また、トレッド部のショルダー位置でのカーカスコードのタイヤ周方向に対する傾斜角度Ａｓｈは０°≦Ａｓｈ−Ａｃ≦５°の関係を満足することが好ましい。トレッド部のショルダー位置でのカーカスコードの傾斜角度Ａｓｈを上記の如く設定することにより、トレッド部の全域においてクラックの発生を抑制することができる。

本発明において、トレッドゴム層の硬度は、ＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠して、Ａタイプのデュロメータを用いて温度２３℃の条件にて測定されるデュロメータ硬さである。トレッドゴム層の切断時伸び（ＥＢ）は、ＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠して、温度２３℃の条件にて測定される切断時伸びである。

本発明において、トレッドラジアスは、タイヤを正規リムにリム組みして正規内圧を充填した状態で測定される。「正規リム」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、当該規格がタイヤ毎に定めるリムであり、例えば、ＪＡＴＭＡであれば標準リム、ＴＲＡであれば“Ｄｅｓｉｇｎ Ｒｉｍ”、或いはＥＴＲＴＯであれば“Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｒｉｍ”とする。「正規内圧」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている空気圧であり、ＪＡＴＭＡであれば最高空気圧、ＴＲＡであれば表“ＴＩＲＥ ＲＯＡＤ ＬＩＭＩＴＳ ＡＴ ＶＡＲＩＯＵＳ ＣＯＬＤ ＩＮＦＬＡＴＩＯＮ ＰＲＥＳＳＵＲＥＳ”に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば“ＩＮＦＬＡＴＩＯＮ ＰＲＥＳＳＵＲＥ”である。

本発明の空気入りタイヤは、懸垂式モノレールの案内輪として好適であるが、例えば、跨座式のモノレール、案内軌条式鉄道等の案内輪としても有効である。

本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示す子午線半断面図である。 図１のＸ部におけるカーカス層の一部を抽出して示す平面図である。 図１のＹ部におけるカーカス層の一部を抽出して示す平面図である。 図１のＺ部におけるカーカス層の一部を抽出して示す平面図である。 図１のＸ部におけるブレーカー層の一部を抽出して示す平面図である。 本発明の空気入りタイヤが案内輪として装着された懸垂式モノレールの要部を示す正面図である。

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空気入りタイヤを示す子午線半断面図であり、図２〜図４はそのカーカス層の一部を示し、図５はそのブレーカー層の一部を示すものである。

図１に示すように、本実施形態の空気入りタイヤは、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部１と、該トレッド部１の両側に配置された一対のサイドウォール部２，２と、これらサイドウォール部２のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部３，３とを備えている。図１はトレッド部１のセンター位置ＣＬを境とするタイヤ幅方向の一方側のタイヤ構造のみを描写しているが、他方側も一方側に対応するタイヤ構造を有している。

一対のビード部３，３間には複数層のカーカス層４が装架されている。これらカーカス層４が各ビード部３に配置されたビードコア５の廻りにタイヤ内側から外側へ巻き上げられている。また、ビードコア５の外周上には断面三角形状のゴム組成物からなるビードフィラー６が配置されている。

図２〜図４に示すように、カーカス層４はゴム被覆されていてタイヤ径方向Ｔｒに対して傾斜する複数本のカーカスコードＣを含み、層間でカーカスコードＣが互いに交差するように配置されたバイアス構造をなしている。カーカス層４を構成するカーカスコードＣとしては、ナイロン等の有機繊維コードが好ましく使用される。

一方、トレッド部１におけるカーカス層４の外周側には２層のブレーカー層７が埋設されている。図５に示すように、ブレーカー層７はゴム被覆されていてタイヤ径方向Ｔｒに対して傾斜する複数本のブレーカーコードＢを含み、かつ層間でブレーカーコードＢが互いに交差するように配置されている。ブレーカー層７を構成するブレーカーコードＢとしては、ナイロン等の有機繊維コードが好ましく使用される。なお、ブレーカー層７は単層であっても良い。

トレッド部１の外表面にはトレッドゴム層１１が配置され、サイドウォール部２の外表面にはサイドゴム層１２が配置され、ビード部３の外表面にはチェーファー１３が配置されている。トレッド部１のトレッドゴム層１１には排水用の溝が形成されていない。即ち、トレッド部１はスムースパターンを有している。また、タイヤ内面にはカーカス層４に沿ってインナーライナー層１４が配置されている。

上述のようなバイアス構造を有すると共に、トレッド部１にスムースパターンを備えた空気入りタイヤにおいて、トレッド部１のセンター位置ＣＬでのカーカスコードＣのタイヤ周方向Ｔｃに対する傾斜角度Ａｃ（図２参照）は４０°〜５０°の範囲に設定され、ビードコア５の下方位置Ｐ１でのカーカスコードＣのタイヤ周方向Ｔｃに対する傾斜角度Ａｂ（図３参照）は６０°〜７０°の範囲に設定され、これら傾斜角度Ａｃ，Ａｂが１０°≦Ａｂ−Ａｃ≦２５°の関係を満足している。ビードコア５の下方位置Ｐ１はビードコア５の径方向内側においてビードコア５の幅方向中心となる位置である。

上述のようにタイヤ骨格としてバイアス構造を有すると共に、トレッド部１にスムースパターンを備えた空気入りタイヤを製造する場合、その加硫工程においてカーカスコードＣに角度変化が生じるが、ビードコア５の下方位置Ｐ１ではカーカスコードＣに角度変化が殆ど生じない。一方、トレッド部１のセンター領域ではリフトが掛かるためカーカスコードＣの角度変化が大きくなる。そのため、トレッド部１のセンター位置ＣＬでのカーカスコードＣの傾斜角度Ａｃとビードコア５の下方位置Ｐ１でのカーカスコードＣの傾斜角度Ａｂとの差から加硫工程におけるカーカスコードＣの角度変化量を知見することができる。このような考え方に基づいて、トレッド部１のセンター位置ＣＬでのカーカスコードＣの傾斜角度Ａｃ及びビードコア５の下方位置Ｐ１でのカーカスコードＣの傾斜角度Ａｂを特定し、傾斜角度Ａｃ，Ａｂの差を小さくすることにより、加硫工程におけるカーカスコードＣの角度変化量を小さくし、トレッド部１の表層でゴム噛みを抑制することができる。そのため、空気入りタイヤを長期間にわたって使用するにあたって、トレッド部１のセンター領域におけるクラックの発生を効果的に抑制することができる。

ここで、トレッド部１のセンター位置ＣＬでのカーカスコードＣのタイヤ周方向Ｔｃに対する傾斜角度Ａｃは４０°〜５０°の範囲に設定され、ビードコア５の下方位置Ｐ１でのカーカスコードＣのタイヤ周方向Ｔｃに対する傾斜角度Ａｂは６０°〜７０°の範囲に設定され、両者の差（Ａｂ−Ａｃ）は１０°〜２５°の範囲に設定されるが、これら傾斜角度Ａｃ，Ａｂ又はその角度差（Ａｂ−Ａｃ）が上記範囲から外れた場合、トレッド部１の表層でのゴム噛みを効果的に抑制することができない。

また、トレッド部１のショルダー位置Ｐ２でのカーカスコードＣのタイヤ周方向Ｔｃに対する傾斜角度Ａｓｈ（図４参照）は０°≦Ａｓｈ−Ａｃ≦５°の関係を満足すると良い。トレッド部１のショルダー位置Ｐ２でのカーカスコードＣの傾斜角度Ａｓｈをトレッド部１のセンター位置ＣＬでのカーカスコードＣの傾斜角度Ａｃに近付けることにより、トレッド部１の全域においてクラックの発生を抑制することができる。トレッド部１のショルダー位置Ｐ２はトレッド部１のショルダーエッジＥからカーカス層４に向かって垂線を下したとき、その垂線がカーカス層４と交差する位置である。ここで、傾斜角度Ａｓｈ，Ａｃの差（Ａｓｈ−Ａｃ）が５°よりも大きいとトレッド部１のショルダー領域においてクラックが生じ易くなる。

上記空気入りタイヤにおいて、トレッド部１を構成するトレッドゴム層１１の硬度は６０〜６６であり、該トレッドゴム層１１の切断時伸びは４５０％〜６００％であると良い。トレッドゴム層１１の硬度及び切断時伸びを上記範囲に設定することにより、クラックの発生を効果的に抑制することができる。ここで、トレッドゴム層１１の硬度が６６よりも高いとタイヤ使用の長期化によりクラックが発生し易くなり、逆に６０よりも低いと一度発生したクラックが成長し易くなる。同様に、トレッドゴム層１１の切断時伸びが４５０％よりも小さいとタイヤ使用の長期化によりクラックが発生し易くなり、逆に６００％よりも大きいと一度発生したクラックが成長し易くなる。

上記空気入りタイヤにおいて、トレッド部１のセンター位置ＣＬでのゴム厚さＧｔは５ｍｍ〜１２ｍｍであると良い。トレッド部１のゴム厚さＧｔを上記範囲に設定することにより、タイヤ寿命を損なうことなく、タイヤ製造時のゴム噛みを低減し、クラックの発生を抑制することができる。ここで、トレッド部１のゴム厚さＧｔが５ｍｍよりも小さいとタイヤ寿命が短くなり、逆に１２ｍｍよりも大きいとゴム噛み量が増大する要因となる。

上記空気入りタイヤにおいて、タイヤインフレート時におけるトレッド部１のタイヤ子午線断面でのトレッドラジアスＲは８０ｍｍ〜１６０ｍｍであると良い。トレッドラジアスＲを上記範囲に設定することにより、耐摩耗性を損なうことなく、クラックの発生を抑制することができる。ここで、トレッドラジアスＲが８０ｍｍよりも小さいとトレッド部１のセンター領域での接地圧が過大となり、耐摩耗性が悪化する。逆に、トレッドラジアスＲが１６０ｍｍよりも大きいと接地面積の増加により接地圧が低下し、耐スリップ性が低下することに起因してクラックが発生し易くなる。

上記空気入りタイヤにおいて、トレッド部１におけるカーカス層４の外周側にはブレーカー層７が配設されているが、図５に示すように、トレッド部１のセンター位置ＣＬでのブレーカーコードＢのタイヤ周方向Ｔｃに対する傾斜角度ＡｘはブレーカーコードＢと同一方向に傾斜するカーカスコードＣの傾斜角度Ａｃに対してＡｃ±３°の範囲内にあると良い。つまり、カーカスコードＣと同一方向に傾斜するブレーカーコードＢはそのカーカスコードＣと実質的に平行であると良い。トレッド部１のセンター位置ＣＬでのブレーカーコードＢの傾斜角度Ａｘを上記範囲に設定することにより、耐久性を損なうことなく、クラックの発生を抑制することができる。ここで、トレッド部１のセンター位置ＣＬでのブレーカーコードＢの傾斜角度Ａｘが上記範囲から外れるとクラックが発生し易くなる。

図６は本発明の空気入りタイヤが案内輪として装着された懸垂式モノレールの要部を示すものである。図６に示すように、懸垂式モノレールの台車２０は断面Ｌ字状をなす一対のガイドレール３１，３２上を走行するようになっている。台車２０は、フレーム２１と、該フレーム２１に搭載されたモータ２２と、該モータ２２により駆動される複数本の走行輪２３とを備えている。走行輪２３としては空気入りタイヤが使用されている。これら走行輪２３はガイドレール３１，３２の水平部分の上を走行する。また、フレーム２１の下側には懸架用のリンク部材２４が揺動自在に配設されている。これらリンク部材２４にはモノレールの車体（不図示）が連結される。

更に、フレーム２１には台車２０の幅方向に延びる一対のアーム部材２５が配設されており、これらアーム部材２５の各々に回転軸が鉛直方向となるように保持された案内輪２２６と補助輪２７が回動自在に組み付けられている。この案内輪２６には上述したカーカス構造を有する空気入りタイヤが使用されている。案内輪２６はガイドレール３１，３２の垂直部分に当接し、走行時に台車２０が幅方向に変位することを規制する。一方、補助輪２７は金属製であり、その外径が案内輪２６の外径よりも小さくなっている。そのため、補助輪２７は通常の走行状態ではガイドレール３１，３２に対して当接しない状態にある。

このように構成される懸垂式モノレールでは、案内輪２６の空気入りタイヤが長期間にわたって使用される。そのため、上述したカーカス構造を有する空気入りタイヤを案内輪２６に使用することにより、トレッド部１のセンター領域におけるクラックの発生を長期間にわたって効果的に抑制することができる。

タイヤサイズが６００−９ １０ＰＲであり、一対のビード部間に装架されて各ビード部のビードコアの廻りに巻き上げられた複数層のカーカス層を備え、これらカーカス層の層間でカーカスコードが互いに交差するように配置されたバイアス構造を有すると共に、トレッド部にスムースパターンを備えた空気入りタイヤにおいて、トレッド部のセンター位置におけるカーカスコードのタイヤ周方向に対する傾斜角度Ａｃ、ビードコアの下方位置でのカーカスコードのタイヤ周方向に対する傾斜角度Ａｂ、傾斜角度Ａｃと傾斜角度Ａｂと差（Ａｂ−Ａｃ）、トレッドゴム層の硬度、トレッドゴム層の切断時伸び、トレッド部のセンター位置でのゴム厚さＧｔ、タイヤインフレート時におけるトレッド部のタイヤ子午線断面でのトレッドラジアスＲ、トレッド部のセンター位置でのブレーカーコードのタイヤ周方向に対する傾斜角度Ａｘ、及び、トレッド部のショルダー位置でのカーカスコードのタイヤ周方向に対する傾斜角度Ａｓｈを表１及び表２のように設定した従来例１、比較例１〜５及び実施例１〜１４のタイヤを製作した。

これら従来例１、比較例１〜５及び実施例１〜１４のタイヤについて、下記試験方法により、耐クラック性を評価し、その結果を表１及び表２に併せて示した。

耐クラック性：
各試験タイヤをドラム試験機に装着し、空気圧８５０ｋＰａ、荷重３．９ｋＮ、速度８０ｋｍ／ｈの条件にて１００，０００ｋｍ走行させた後、トレッド部に発生したクラックの個数を調べた。評価結果は、クラック個数の逆数値を用い、従来例１を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど耐クラック性が優れていることを意味する。

この表１及び表２から判るように、実施例１〜１４のタイヤは、従来例１との対比において、耐クラック性が大幅に改善されていた。一方、比較例１〜５のタイヤは、本発明で規定される要件を満たしていないため、実施例１〜１４に比べて耐クラック性の改善効果が劣っていた。

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
６ ビードフィラー
７ ブレーカー層
１１ トレッドゴム層
１２ サイドゴム層
１３ チェーファー
１４ インナーライナー層
Ｂ ブレーカーコード
Ｃ カーカスコード

Claims (6)

1. 一対のビード部間に装架されて各ビード部のビードコアの廻りに巻き上げられた複数層のカーカス層を備え、これらカーカス層の層間でカーカスコードが互いに交差するように配置されたバイアス構造を有すると共に、トレッド部にスムースパターンを備えた空気入りタイヤにおいて、
   前記トレッド部のセンター位置での前記カーカスコードのタイヤ周方向に対する傾斜角度Ａｃが４０°〜５０°であり、前記ビードコアの下方位置での前記カーカスコードのタイヤ周方向に対する傾斜角度Ａｂが６０°〜７０°であり、前記傾斜角度Ａｃと前記傾斜角度Ａｂとが１０°≦Ａｂ−Ａｃ≦２５°の関係を満足することを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記トレッド部を構成するトレッドゴム層の硬度が６０〜６６であり、該トレッドゴム層の切断時伸びが４５０％〜６００％であることを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記トレッド部のセンター位置でのゴム厚さが５ｍｍ〜１２ｍｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
4. タイヤインフレート時における前記トレッド部のタイヤ子午線断面でのトレッドラジアスが８０ｍｍ〜１６０ｍｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
5. 前記トレッド部における前記カーカス層の外周側に１層又は２層のブレーカー層を備え、前記トレッド部のセンター位置でのブレーカーコードのタイヤ周方向に対する傾斜角度Ａｘが該ブレーカーコードと同一方向に傾斜するカーカスコードの傾斜角度Ａｃに対してＡｃ±３°の範囲内にあることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
6. 前記トレッド部のショルダー位置での前記カーカスコードのタイヤ周方向に対する傾斜角度Ａｓｈが０°≦Ａｓｈ−Ａｃ≦５°の関係を満足することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

Images