JP7052463B2 - タイヤ - Google Patents

Description

本発明は、特に重荷重用タイヤとして好適であり、耐摩耗性能を確保しながら軽量化を図りうるタイヤに関する。

近年、ライトトラック用などの重荷重用タイヤにおいても、高速耐久性能を高めるために、ベルト層の半径方向外側にバンド層を配することが望まれている。このバンド層は、バンドコードをゴム被覆した帯状のストリップを、螺旋状に巻回したバンドプライからなり、そのタガ効果によってベルト層を拘束し、高速走行時の遠心力によるトレッド部の迫り出しを抑制しうる。

しかしバンド層を設けることにより、重量及び材料コストが増加するという不利がある。

なお下記の特許文献１には、バンドプライの全幅に亘り、ストリップをタイヤ軸方向に間隔を開けながら螺旋状に巻回したバンド層が開示されている。この場合、ストリップを密着巻きする場合に比して、バンド層の重量及び材料コストを低減しうる。

しかし、重荷重用タイヤでは、フル積載状態（最大積載状態）と空積状態とで接地形状が著しく相違する。そのため、間隔を有する螺旋巻きを安易に採用した場合、接地形状の相違により、耐摩耗性能が低下したり、高速耐久性能が十分に発揮されなくなるなど、新たな問題が発生する。

特開２０１５－８９７０３号公報

本発明は、特に重荷重用タイヤとして好適であり、高速耐久性能及び耐摩耗性能を確保しながら軽量化を図りうるタイヤを提供することを課題としている。

本発明は、トレッド部が、センタ周方向溝とその両外側のショルダ周方向溝とにより４つの陸部に区分され、かつ前記トレッド部の内部かつカーカスの半径方向外側に、ベルト層とバンド層とを具えるタイヤであって、
前記バンド層は、バンドコードがゴム被覆されたストリップを、タイヤ軸方向に間隔を有して螺旋状に巻回したバンドプライからなり、
前記バンドプライは、
前記間隔がＧｃであり、かつタイヤ赤道面からのタイヤ軸方向幅がトレッド半幅Ｔｗの２０％以下であるセンタ域と、
前記間隔がＧｍであり、かつ前記センタ域から前記ショルダ周方向溝のタイヤ軸方向内側縁よりもタイヤ軸方向内側の位置までのミドル域と、
前記間隔がＧｓであり、かつ前記ミドル域よりもタイヤ軸方向外側のショルダ域とからなり、
しかも前記間隔Ｇｃ、Ｇｍ、Ｇｓは、それぞれ前記トレッド半幅Ｔｗの２％～２０％の範囲であり、かつ以下の条件（１）を満たしている。
Ｇｓ≦Ｇｃ＜Ｇｍ ---（１）

本発明に係るタイヤでは、前記ショルダ域は、タイヤ軸方向内側の内ショルダ域部と、タイヤ軸方向外側の外ショルダ域部とに区分されるとともに、前記内ショルダ域部における間隔Ｇｓｉは、前記外ショルダ域部における間隔Ｇｓｏよりも小であるのが好ましい。

本発明に係るタイヤでは、前記間隔Ｇｃは、前記トレッド半幅Ｔｗの７％～１５％の範囲であるのが好ましい。

本発明に係るタイヤでは、前記間隔Ｇｍは、前記トレッド半幅Ｔｗの７％～１８％の範囲であるのが好ましい。

本発明に係るタイヤでは、前記間隔Ｇｓは、前記トレッド半幅Ｔｗの２％～１０％の範囲であるのが好ましい。

本発明に係るタイヤでは、前記間隔Ｇｓｉは、前記トレッド半幅Ｔｗの２％～５％の範囲であるのが好ましい。

本発明に係るタイヤでは、前記ミドル域のタイヤ軸方向外端は、前記ショルダ周方向溝のタイヤ軸方向内側縁からタイヤ軸方向内側に５mm以上離間しているのが好ましい。

本発明に係るタイヤでは、前記外ショルダ域部のタイヤ軸方向内端は、前記ショルダ周方向溝のタイヤ軸方向外側縁からタイヤ軸方向外側に５mm以上離間しているのが好ましい。

本発明に係るタイヤでは、前記ベルト層のタイヤ軸方向外端部と前記カーカスとの間にクッションゴムが配されるとともに、クッションゴムのタイヤ軸方向内端は、前記ショルダ周方向溝のタイヤ軸方向外側縁からタイヤ軸方向外側に５mm以上離間しているのが好ましい。

バンドプライは、条件（１）により、センタ域およびショルダ域において、相対的に高いタガ効果を発揮する。これにより、軽量化を図りながら高速耐久性を確保することが可能になる。特に、ショルダ域における高いタガ効果により、トレッドショルダが空積状態において接地するのを妨げることができ、空積状態におけるショルダ摩耗を抑制しうる。

又、センタ域およびショルダ域においてタガ効果を高めているため、間隔Ｇｍを大とした場合にも、高速耐久性の確保が可能となる。しかも、間隔Ｇｍを大とした分、軽量化をさらに促進しうる。又、もしミドル域がショルダ周方向溝の溝下まで延在する場合、ミドル域での拘束力が小であることに起因して、溝底にクラックが発生し易くなる。しかし本発明では、ミドル域が、ショルダ周方向溝のタイヤ軸方向内側に配され、溝下までは延在していない。そのため、前記溝底でのクラックの発生を抑えて耐久性を維持することができる。

本発明のタイヤの一実施例を示す断面図である。 トレッド部のショルダ側を拡大して示す断面図である。 ストリップの螺旋状の巻回状態を概念的に示す断面図である。 ストリップの螺旋状の巻回状態を概念的に示す展開図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図１に示すように、本実施形態のタイヤ１は、ライトトラック用等の重荷重用の空気入りタイヤであって、トレッド部２に、タイヤ赤道面Ｃｏ上をのびるセンタ周方向溝１０と、その両外側に配されるショルダ周方向溝１１とを具える。これにより、トレッド部２は、センタ周方向溝１０とショルダ周方向溝１１との間のセンタ陸部１２ｃ、及びショルダ周方向溝１１よりもタイヤ軸方向外側のショルダ陸部１２ｓとからなる合計４つの陸部１２に区分される。

センタ周方向溝１０及びショルダ周方向溝１１としては、特に規制されることがなく、直線溝及びジグザグ溝が適宜採用しうる。本例では、高速性能を高めるために、直線溝の場合が示される。又センタ周方向溝１０及びショルダ周方向溝１１の溝幅及び溝深さについても、慣例に従って種々定めることができる。

タイヤ１は、トレッド部２からサイドウォール部３をへてビード部４のビードコア５に至るカーカス６と、トレッド部２の内部かつカーカス６の半径方向外側に配されるベルト層７と、このベルト層７の半径方向外側に配されるバンド層９とを具える。

カーカス６は、１枚以上、本例では１枚のカーカスプライ６Ａから形成される。カーカスプライ６Ａは、タイヤ周方向に対して例えば７０～９０°の角度で配列されるスチール製のカーカスコードを具える。又カーカスプライ６Ａは、ビードコア５、５間を跨る本体部６ａの両端に、ビードコア５の回りをタイヤ軸方向内側から外側に折り返される折返し部６ｂを具える。本体部６ａと折返し部６ｂとの間には、ビード剛性を高める目的で、ビードコア５から半径方向外側にのびるビードエーペックスゴム８が配置される。

ベルト層７は、２枚以上のベルトプライから形成される。本例では、ベルト層７が、カーカス側から半径方向外側に向かって順次重なる第１、第２、第３のベルトプライ７Ａ、７Ｂ、７Ｃから形成される場合が示される。

本例の第１、第２、第３のベルトプライ７Ａ、７Ｂ、７Ｃは、それぞれタイヤ周方向に対して例えば１５～２３゜の角度で配列するスチール製のベルトコードを具える。第１のベルトプライ７Ａのベルトコードの傾斜の向きは、第２、第３のベルトプライ７Ｂ、７Ｃのベルトコードの傾斜の向きと相違する。

このように本例のベルト層７は、各ベルトプライ７Ａ～７Ｃのコード角度を低アングルとする一方、第１、第２のベルトプライ７Ａ、７Ｂ間でベルトコードが交差する。これにより３枚構造として軽量化を図りながら、操縦安定性の維持が図られる。本例では、第１、第２、第３のベルトプライ７Ａ、７Ｂ、７Ｃのうち第２のベルトプライ７Ｂが最も幅広であり、この第２のベルトプライ７Ｂのプライ幅で示されるベルト幅ＷＢは、好ましくはトレッド幅（Ｔｗ×２）の０．８～０．９８倍のの範囲に設定される。

なおベルト層７としては、これに限定されるものではなく、慣例に従って種々の構造が採用しうる。

図２に示すように、前記第２、第３のベルトプライ７Ｂ、７Ｃのタイヤ軸方向外端部は、それぞれエッジカバー１５によって被覆保護される。エッジカバー１５は、コ字状に折り返された薄いゴムシートからなり、ベルトコード（スチールコード）のカット端を覆い、隣接するゴム層との間の接着力を高める。

又ベルト層７がトレッドプロファイルに沿ってのびることにより、そのタイヤ軸方向外端部７Ｅは、カーカス６から徐々に離間する。そしてこの離間スペースに、クッションゴム１６が配される。

クッションゴム１６は、ベルト層７の外端（本例では第２のベルトプライ７Ｂの外端）の位置で最大厚さを有し、この最大厚さ位置からタイヤ軸方向内外に向かって、厚さを漸減させた断面三角形状をなす。クッションゴム１６は、カーカスプライ６Ａ及びベルトプライ７Ａ～７Ｃのトッピングゴムよりもゴム硬度が大なゴムからなり、走行時に発生する外端部７Ｅでの歪みを減じ、損傷を防止する。なお本例では、カーカスプライ６Ａとインナライナゴム２０との間に、接着強度を高めて損傷を防止するために、薄いゴムシートからなるインスレーションゴム２１が配される。このインスレーションゴム２１は、カーカスプライ６Ａのトッピングゴムと同質のゴムで形成され、サイドウォール部３からトレッド端Ｔｅにかけて延在する。

次にバンド層９は、図２、３に示すように、バンドコードがゴム被覆された帯状のストリップ１７を、タイヤ軸方向に間隔Ｇを開けて螺旋状に巻回したバンドプライ１８から形成される。本例のバンドプライ１８は、ベルト層７以上の幅を有し、少なくともベルト層７の半径方向外表面の全体を被覆する。

バンドコードとしては、軽量化のためにナイロン、レーヨン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの有機繊維コードが好適に採用される。又螺旋状の巻回方法としては、１本のストリップ１７を用い、例えばタイヤ軸方向一端側から他端側に巻回する方法、及び２本のストリップ１７を用い、中央側からタイヤ軸方向一端側及び他端側にそれぞれ巻回する方法が好適に採用しうる。

図３にストリップ１７の螺旋状の巻回状態が概念的に示される。図３に示すように、バンドプライ１８は、センタ域１８ｃと、ミドル域１８ｍと、ショルダ域１８ｓとから構成される。

センタ域１８ｃは、タイヤ赤道面Ｃｏからのタイヤ軸方向幅Ｗｃがトレッド半幅Ｔｗの２０％以下の領域である。このセンタ域１８ｃでは、ストリップ１７の巻回部間に間隔Ｇｃを有する。なおセンタ域１８ｃは、センタ周方向溝１０を少なくとも含む。又トレッド半幅Ｔｗは、タイヤ赤道面Ｃｏからトレッド端Ｔｅまでのタイヤ軸方向距離として定義される。

ミドル域１８ｍは、センタ域１８ｃからショルダ周方向溝１１のタイヤ軸方向内側縁Ｅｉよりもタイヤ軸方向内側の位置までの領域である。このミドル域１８ｍでは、ストリップ１７の巻回部間に間隔Ｇｍを有する。

ショルダ域１８ｓは、ミドル域１８ｍよりもタイヤ軸方向外側の領域である。このショルダ域１８ｓでは、ストリップ１７の巻回部間に間隔Ｇｓを有する。

前記間隔Ｇｃ、Ｇｍ、Ｇｓは、それぞれトレッド半幅Ｔｗの２％～２０％の範囲に設定されるとともに、以下の条件（１）を満たす。
Ｇｓ≦Ｇｃ＜Ｇｍ ---（１）
特には、Ｇｓ＜Ｇｃ＜Ｇｍ であるのが好ましい。

ここで、間隔Ｇｃは、トレッド半幅Ｔｗの７％～１５％の範囲が好ましい。又間隔Ｇｍは、トレッド半幅Ｔｗの７％～１８％の範囲が好ましい。又間隔Ｇｓは、トレッド半幅Ｔｗの２％～１０％の範囲が好ましい。

本例では、ショルダ域１８ｓは、さらに、タイヤ軸方向内側の内ショルダ域部１８ｓｉと、タイヤ軸方向外側の外ショルダ域部１８ｓｏとに仮想区分される。内ショルダ域部１８ｓｉにおける間隔Ｇｓｉは、外ショルダ域部１８ｓｏにおける間隔Ｇｓｏよりも小である。特には、間隔Ｇｓｉは、トレッド半幅Ｔｗの２％～５％の範囲が好ましい。

このようなバンドプライ１８では、ショルダ域１８ｓの間隔Ｇｓがトレッド半幅Ｔｗの例えば１０％以下であり、ショルダ域１８ｓでの拘束力が高い。そのため空積状態においてショルダ陸部１２ｓのタイヤ転動時のプロファイル変化を小さく保つことができ、ショルダ摩耗を防ぐことが可能となる。又間隔Ｇｓが上記範囲であれば、拘束力が高いため、フル積載状態においても高速耐久性を維持できる。なお間隔Ｇｓがトレッド半幅Ｔｗの１０％を越えると、空積状態においてショルダ陸部１２ｓのプロファイル変化が大きくなりショルダ摩耗を誘発する。

又、空積状態における接地形状を考慮した場合、ショルダ域１８ｓのうち、内ショルダ域部１８ｓｉの拘束力が高い方が好ましい。そのために本例では、間隔Ｇｓｉを、間隔Ｇｓｏよりも小、かつトレッド半幅Ｔｗの２％～５％の範囲に設定している。これにより、空積状態におけるショルダ摩耗をより抑えることができる。外ショルダ域部１８ｓｏでは間隔Ｇｓｏが相対的に大となるため、軽量化やコストダウンに貢献できる。なお間隔Ｇｓ及び間隔Ｇｓｉが、トレッド半幅Ｔｗの２％を下回る場合、本発明の主目的である軽量化やコストダウンが充分達成されなくなる。

センタ域１８ｃでは、間隔Ｇｃがトレッド半幅Ｔｗの例えば１５％以下であるため、間隔Ｇｓのショルダ域１８ｓと協働してバンドプライ１８としての拘束力を維持できる。そのため、接地形状をコントロールでき、高速耐久性を維持しうる。なお間隔Ｇｃがトレッド半幅Ｔｗの１５％を越えると、バンドプライ１８としての拘束力が過小となり、高速耐久性の悪化を招く。又間隔Ｇｃが、トレッド半幅Ｔｗの７％を下回る場合、本発明の主目的である軽量化やコストダウンが充分達成されなくなる。

ミドル域１８ｍでは、バンドプライ１８としての拘束力の貢献度が低い。そのため、高速耐久性を維持しながら、間隔Ｇｍをトレッド半幅Ｔｗの１８％まで広げることが可能になる。なお１８％を越えると、高速耐久性の悪化を招く。またミドル域１８ｍでは、空積状態における接地長を長するために、間隔Ｇｍをトレッド半幅Ｔｗの７％以上さらには１５％以上とするのが好ましい。空積状態における接地長を長することで、接地面積が増大し、空積状態における操縦安定性及び耐摩耗性を向上しうる。

ここで、もしミドル域１８ｍがショルダ周方向溝１１の溝下まで延在する場合、ミドル域１８ｍでの拘束力が小であることに起因して、溝底にクラックが発生し易くなる。しかし本発明では、ミドル域１８ｍが、ショルダ周方向溝１１のタイヤ軸方向内側に配されており、ショルダ周方向溝１１の溝下には、拘束力が高いショルダ域１８ｓが配される。そのためショルダ周方向溝１１の溝底でのクラックの発生が抑制される。なおセンタ周方向溝１０の溝下には、センタ域１８ｃが配されるため、センタ周方向溝１０の溝底でのクラックの発生が抑制される。この点からも、センタ域１８ｃの間隔Ｇｃはトレッド半幅Ｔｗの１５％以下が好ましい。

図４は、ストリップ１７の螺旋状の巻回状態を概念的に示す展開図である。バンドプライ１８では、間隔Ｇが変化しながら螺旋状に形成される。そこ本明細書では、間隔Ｇｃのタイヤ軸方向外端の位置を、センタ域１８ｃのタイヤ軸方向外端Ｐｃ２、或いはミドル域１８ｍのタイヤ軸方向内端Ｐｍ１として定義される。同様に、間隔Ｇｍのタイヤ軸方向外端の位置を、ミドル域１８ｍのタイヤ軸方向外端Ｐｍ２、或いはショルダ域１８ｓのタイヤ軸方向内端Ｐｓ１として定義される。図示しないが、間隔Ｇｓｉのタイヤ軸方向外端の位置を、内ショルダ域部１８ｓｉのタイヤ軸方向外端Ｐｓ２、或いは外ショルダ域部１８ｓｏのタイヤ軸方向内端Ｐｓ３として定義される。

なおタイヤ１では、ショルダ周方向溝１１の溝下に、歪みが集中する傾向がある。従って、ミドル域１８ｍのタイヤ軸方向外端Ｐｍ２、外ショルダ域部１８ｓｏのタイヤ軸方向内端Ｐｓ３、クッションゴム１６のタイヤ軸方向内端Ｐ１６、或いはインスレーションゴム２１のタイヤ軸方向内端Ｐ２１がショルダ周方向溝１１の溝底近傍に位置する場合には、剛性段差となる前記外端Ｐｍ２及び内端Ｐｓ３、Ｐ１６、Ｐ２１に応力が集中し、これを起点として損傷を招く傾向となる。又ショルダ周方向溝１１を起点としてトレッド部２が変形し易くなるため、ショルダ摩耗、操縦安定性等の低下原因となりうる。

そこで本例では、外端Ｐｍ２は、ショルダ周方向溝１１のタイヤ軸方向内側縁Ｅｉから、タイヤ軸方向内側に５mm以上の距離Ｌ１で離間している。又内端Ｐｓ３、Ｐ１６、Ｐ２１は、ショルダ周方向溝１１のタイヤ軸方向外側縁Ｅｏからタイヤ軸方向外側にそれぞれ５mm以上の距離Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４で離間している。これにより、応力集中を緩和し損傷の発生を抑制している。なお外端Ｐｍ２、内端Ｐｓ３、距離Ｌ１、Ｌ２は図３に示され、内端Ｐ１６、Ｐ２１、距離Ｌ３、Ｌ４は図２に示される。

以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。

図１に示すタイヤ構造をなしかつ、表１の仕様のバンドプライを有するライトトラック用の空気入りタイヤ（２０５／８５Ｒ１６）が試作された。そして各試作タイヤの質量、耐ショルダ摩耗性能、操縦安定性、荷重感度、及び高速耐久性をテストした。バンドプライには同じストリップを使用し、螺旋の間隔のみ相違している。

（１）タイヤ質量：
タイヤ１本当たりの質量を測定し、比較例１の値を１００とする指数で表示した。数値が小さいほど軽量である。

（２）耐ショルダ摩耗性能：
タイヤをリム（１６×５．５Ｊ）、内圧（６００kPa）の条件にて、車両（エルフ）の全輪に装着し、空積状態にてテストコースを５０００km 走行した。そして走行後、ショルダ陸部（トレッド端近傍）における摩耗量を、比較例１の値を１００とする指数で表示した。数値が小さいほど耐ショルダ摩耗性能に優れている。

（３）操縦安定性：
上記車両を用いテストコースを走行したときの操縦安定性（旋回時の応答性能）をドライバーの官能により１０点法で評価した。数値が小さいほど操縦安定性に優れている。

（４）高速耐久性：
タイヤをリム（１６×５．５Ｊ）、内圧（６００kPa）、荷重（１２．６kN）の条件にて、ドラム上で速度１００km/hで、２００００kmの距離を走行させた。そして完走後、タイヤを解体して損傷の有無を確認した

表に示すように実施例のタイヤは、高速耐久性能及び耐ショルダ摩耗性能を確保しながら軽量化を図りうるのが確認できる。

１ タイヤ
２ トレッド部
６ カーカス
７ ベルト層
７Ｅ 外端部
９ バンド層
１０ センタ周方向溝
１１ ショルダ周方向溝
１２ 陸部
１６ クッションゴム
１７ ストリップ
１８ｃ センタ域
１８ｍ ミドル域
１８ｓ ショルダ域
１８ｓｉ 内ショルダ域部
１８ｓｏ 外ショルダ域部
１８ バンドプライ
Ｃｏ タイヤ赤道面
Ｅｉ ショルダ周方向溝の内側縁
Ｅｏ ショルダ周方向溝の外側縁

Claims (9)

1. トレッド部が、センタ周方向溝とその両外側のショルダ周方向溝とにより４つの陸部に区分され、かつ前記トレッド部の内部かつカーカスの半径方向外側に、ベルト層とバンド層とを具えるタイヤであって、
   前記バンド層は、バンドコードがゴム被覆されたストリップを、タイヤ軸方向に間隔を有して螺旋状に巻回したバンドプライからなり、
   前記バンドプライは、
   前記間隔がＧｃであり、かつタイヤ赤道面からのタイヤ軸方向幅がトレッド半幅Ｔｗの２０％以下であるセンタ域と、
   前記間隔がＧｍであり、かつ前記センタ域から前記ショルダ周方向溝のタイヤ軸方向内側縁よりもタイヤ軸方向内側の位置までのミドル域と、
   前記間隔がＧｓであり、かつ前記ミドル域よりもタイヤ軸方向外側のショルダ域とからなり、
   しかも前記間隔Ｇｃ、Ｇｍ、Ｇｓは、それぞれ前記トレッド半幅Ｔｗの２％～２０％の範囲であり、かつ以下の条件（１）を満たすタイヤ。
   Ｇｓ≦Ｇｃ＜Ｇｍ ---（１）
2. 前記ショルダ域は、タイヤ軸方向内側の内ショルダ域部と、タイヤ軸方向外側の外ショルダ域部とに区分されるとともに、前記内ショルダ域部における間隔Ｇｓｉは、前記外ショルダ域部における間隔Ｇｓｏよりも小である請求項１記載のタイヤ。
3. 前記間隔Ｇｃは、前記トレッド半幅Ｔｗの７％～１５％の範囲である請求項１又は２記載のタイヤ。
4. 前記間隔Ｇｍは、前記トレッド半幅Ｔｗの７％～１８％の範囲である請求項１～３の何れかに記載のタイヤ。
5. 前記間隔Ｇｓは、前記トレッド半幅Ｔｗの２％～１０％の範囲である請求項１～４の何れかに記載のタイヤ。
6. 前記間隔Ｇｓｉは、前記トレッド半幅Ｔｗの２％～５％の範囲である請求項２に記載のタイヤ。
   
7. 前記ミドル域のタイヤ軸方向外端は、前記ショルダ周方向溝のタイヤ軸方向内側縁からタイヤ軸方向内側に５mm以上離間している請求項１～６の何れかに記載のタイヤ。
8. 前記外ショルダ域部のタイヤ軸方向内端は、前記ショルダ周方向溝のタイヤ軸方向外側縁からタイヤ軸方向外側に５mm以上離間している請求項２に記載のタイヤ。
   
9. 前記ベルト層のタイヤ軸方向外端部と前記カーカスとの間にクッションゴムが配されるとともに、前記クッションゴムのタイヤ軸方向内端は、前記ショルダ周方向溝のタイヤ軸方向外側縁からタイヤ軸方向外側に５mm以上離間している請求項１～８の何れかに記載のタイヤ。

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