JP7121607B2

JP7121607B2 - ラジアルタイヤ

Info

Publication number: JP7121607B2
Application number: JP2018170900A
Authority: JP
Inventors: 喜宏多田; 圭介中村
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2018-09-12
Filing date: 2018-09-12
Publication date: 2022-08-18
Anticipated expiration: 2038-09-12
Also published as: JP2020040583A; WO2020054798A1

Description

この発明は、異物等によるカットに対する耐久性を向上させ、さらに、耐偏摩耗性能を向上させたラジアルタイヤ、特に航空機用のラジアルタイヤに関するものである。

従来のラジアルタイヤ（以下、単にタイヤともいう）、特に航空機用ラジアルタイヤは、高い内圧や、タイヤの高速回転中の遠心力の作用によって、トレッド踏面のタイヤ径方向のせり出しが大きくなりやすい。トレッド踏面がタイヤ径方向にせり出すと、これに伴ってトレッドを構成するトレッドゴムが、タイヤ周方向に引き伸ばされた状態となる。

ところで、航空機用ラジアルタイヤは、高い内圧と高荷重の条件下で使用されるため、異物の上を通過する際にタイヤ全体が異物に乗り上げることによるトレッドの損傷が発生しやすい。特に、上述のとおり、トレッドゴムがタイヤ周方向に引き伸ばされた状態では、踏みつけた異物がトレッド内部に侵入しやすく、タイヤを損傷しやすい。さらに、タイヤの損傷によって生じたタイヤの破片が、航空機体にダメージを与える場合がある。
そのため、異物等によるカットに対する耐久性、即ち耐カット性を向上させることは、とりわけ航空機用タイヤにおける非常に重要な課題である。

また、タイヤの上記したトレッド踏面のせり出しにおいて、該トレッドの幅方向中央部のせり出し量がトレッド幅方向両端部付近よりも大きくなり易く、すると、タイヤ幅方向において径差が生じ、回転中のタイヤの引きずり現象を部分的に招来する。その結果、タイヤのショルダ部付近がタイヤ幅方向中央部よりも早く摩耗してタイヤの寿命を短縮させる、いわゆる偏摩耗が生じる場合もある。

タイヤの耐カット性を向上させ、且つ、偏摩耗を抑制するため、特許文献１には、カーカスの径方向外側に主ベルト層及び交錯ベルト層を順に形成したタイヤが記載されている。

即ち、特許文献１に記載のタイヤでは、カーカスのクラウン部の径方向外側に主ベルト層を形成して、トレッド踏面がタイヤ径方向にせり出すのを抑制して、耐カット性及び耐偏摩耗性を満足させている。さらに、主ベルト層のタイヤ径方向外側に交錯ベルト層を配設することで、異物が主ベルト層に到達するのを防ぎ、かつカット傷の進展を抑制して耐カット性を向上させるとともに、主ベルト層を保護して偏摩耗の抑制効果を維持させている。

国際公開第０３－０６１９９１号

上述の特許文献１のタイヤでは、交錯ベルト層に、ナイロンコードが用いられている。即ち、ナイロンコードは、ゴムとの接着性や耐疲労性に優れることから、特許文献１に記載の技術に限らず、航空機用タイヤの交錯ベルトに適用されることが多い。
しかしながら、ナイロンコードを周方向に対して傾斜させて層間で交差する配置として少なくとも２層からなる交錯ベルト層は、タイヤの製造過程でタイヤ幅方向長さが、当初の設計値より小さくなる結果、所期した耐カット性及び耐偏摩耗性が維持されない場合があった。また、交錯ベルト層のタイヤ幅方向長さが変化すると、タイヤの幅方向における剛性も変動し、偏摩耗が生じる虞もある。

そこで、本発明の目的は、交錯ベルト層にナイロンコードを用いながら、タイヤの耐カット性を向上させ、且つ、耐偏摩耗性を発揮できるラジアルタイヤを提供することにある。

発明者らは、前記課題を解決する手段について鋭意究明した。即ち、一般に用いられるナイロンコードは、アラミド等の他の有機繊維素材のコードに比べて熱収縮率が高く、加硫成形時に縮むことから、ナイロンコードの傾斜配置になる交錯ベルト層の幅も狭くなることを見出した。そこで、ナイロンコードの熱収縮率を適切に規定することによって、交錯ベルト層に期待するタイヤの耐カット性及び耐偏摩耗性が実現されることを見出し、本発明を完成するに至った。

本発明の要旨は、以下のとおりである。
（１）一対のビードコアと、該ビードコア間にトロイド状に延びる少なくとも１枚のカーカスプライと、前記少なくとも１枚のカーカスプライのクラウン部のタイヤ径方向外側に配置される、コードをゴム被覆してなる少なくとも１層の主ベルト層と、前記主ベルト層のタイヤ径方向外側に配置される、タイヤ周方向に対して傾斜し、且つ層間で互いに交差する向きに延びるナイロンコードをゴム被覆してなる、少なくとも２層の交錯ベルト層とを有するラジアルタイヤにおいて、前記ナイロンコードの１７７℃における熱収縮率が、２．０％以上６．０％以下であることを特徴とする、ラジアルタイヤ。

（２）前記交錯ベルト層のタイヤ幅方向長さが、前記タイヤの接地幅に対して、７０％以上９５％以下である、前記（１）に記載のラジアルタイヤ。
ここで、タイヤの接地幅とは、タイヤを適用リムに装着し、規定内圧を充填し、静止した状態で平板に対し垂直に置き、規定荷重を負荷ときの平板とのトレッドの接触面におけるタイヤ幅方向最大直線距離を指す。このとき、「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）ＹＥＡＲＢＯＯＫ、欧州ではＥＴＲＴＯ（ＥｕｒｏｐｅａｎＴｙｒｅａｎｄＲｉｍＴｅｃｈｎｉｃａｌＯｒｇａｎｉｓａｔｉｏｎ）ＳＴＡＮＤＡＲＤＭＡＮＵＡＬ、米国ではＴＲＡ（ＴＨＥＴＩＲＥａｎｄＲＩＭＡＳＳＯＣＩＡＴＩＯＮＩＮＣ．）ＹＥＡＲＢＯＯＫ等に規定されたリムを指し、「規定内圧」とは、「規定荷重」とは、上記ＪＡＴＭＡ等の規格に記載されている適用サイズにおける単輪の最大荷重を指し、「規定内圧」とは、上記最大荷重に対応する空気圧を指す。

（３）前記ナイロンコードは、タイヤ周方向に対して２°以上４５°以下の角度で傾斜している、前記（１）又は（２）に記載のラジアルタイヤ。

（４）前記タイヤの幅方向断面視において、前記ラジアルタイヤのトレッドに隣接するショルダ部は、曲率半径２０ｍｍ以上５５ｍｍ以下の円弧からなる輪郭線を有する、前記（１）～（３）のいずれか一項に記載のラジアルタイヤ。
ここで、ショルダ部とは、上記タイヤのトレッドの接地端からタイヤの幅方向内側へ接地幅の１３％の位置と、トレッドの接地端からタイヤの幅方向外側へ接地幅の８％の位置との間の領域を指す。なお、トレッドの接地端とは、上記トレッドの接触面のタイヤ幅方向における両端をいう。

本発明により、異物等によるカットに対する耐久性を向上させ、さらに、耐偏摩耗性を実現させたラジアルタイヤを提供することができる。航空機用のラジアルタイヤにおいては、耐カット性能を向上させ、航空機体へのダメージも防止することができる。

本発明の一実施形態に係るタイヤの幅方向断面図である。図１に示すタイヤの一部を示す拡大断面図である。交錯ベルト層及び主ベルト層について説明するための図である。本発明の他の実施形態に係るタイヤの交錯ベルト層について説明するための図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るタイヤ１の幅方向断面を示す図である。図１に示すように、本発明のタイヤ１は、一対のビードコア２ａ及び２ｂと、該ビードコア２ａ及び２ｂ間にトロイド状に延びるカーカスプライ３と、主ベルト層４と、交錯ベルト層５とを備えている。

図２は、図１に示すタイヤの一部を示す拡大断面図である。図２を参照して、タイヤ１の構成について以下により詳しく説明する。

タイヤ１は、カーカスプライ３を少なくとも１枚、図２では６枚備えている。

また、タイヤ１は、カーカスプライ３のクラウン部３ａのタイヤ径方向外側に配置される、コードをゴム被覆してなる少なくとも１層の主ベルト層４を備え、図示例ではタイヤ径方向内側から主ベルト層４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅ、４Ｆ、４Ｇ及び４Ｈの８層備えている。

本発明では、主ベルト層４Ａ～４Ｈは、それぞれ、ゴム被覆したコード６ａをタイヤ周方向に沿って螺旋巻きして構成されていることが好ましい。上記構成によれば、主ベルト層に十分な剛性を与えて、内圧充填及びタイヤ転動中の遠心力の作用等によるトレッド踏面のタイヤ径方向のせり出しを抑えられる。

主ベルト層４Ａ～４Ｈをカーカスプライ３のクラウン部３ａのタイヤ径方向外側に配置することによって、主ベルト層がクラウン部３ａにおいて、たが効果を発揮し、内圧充填及びタイヤ転動中の遠心力の作用等によるタイヤのトレッド踏面のせり出しを抑制することができる。

主ベルト層４Ａ～４Ｈのうち、タイヤ幅方向長さが最も大きい主ベルト層、本実施形態では主ベルト層４Ｇ及び４Ｈのタイヤ幅方向長さＷ１は、トレッド踏面のせり出しを十分に抑制する観点から、タイヤの接地幅ＴＷに対して、９０％以上の長さとすることが好ましい。

ここで、主ベルト層４Ａ～４Ｈに用いるコードには、トレッド踏面のせり出しを抑える観点から、例えば、ケブラー繊維、アラミド繊維、スチールコード等の比較的大きな張力を有する材料からなるコードを用いることができる。中でも、ケブラー繊維からなるコードを用いることが好ましい。

さらに、タイヤ１は、主ベルト層４Ａ～４Ｈのタイヤ径方向外側に配置される、タイヤ周方向に対して傾斜し、且つ層間で互いに交差する向きに延びるナイロンコードをゴム被覆してなる、少なくとも２層、図示例では交錯ベルト層５Ａ及び５Ｂの２層からなる交錯ベルト層５を有している。

図３は、主ベルト層及び交錯ベルト層について説明するための図である。なお、主ベルト層４Ｈの径方向外側に交錯ベルト層５Ａ及び５Ｂが順に配置され、各ベルト層の径方向内側に配置されたベルト層は隠れているが、各ベルト層の構造を明らかにするため、図３では、各ベルト層の周方向両端部を一部省略して、交錯ベルト層５Ｂの径方向内側に配置された交錯ベルト層５Ａ及びその内側の主ベルト層４Ｈの構造も示している。図示例のとおり、交錯ベルト層５Ａ及び５Ｂは、タイヤ周方向に対して傾斜して配列された多数本のナイロンコード７ａ及び７ｂがゴム被覆された複数層を、その層間でナイロンコード７ａ及び７ｂが互いに交差する配置で重ね合わせた構造を有する。なお、本図示例では主ベルト層４Ｈのコード６ａは周方向に延びている。

交錯ベルト層５Ａ及び５Ｂは、ナイロンコード７ａ及び７ｂがタイヤ周方向に対して傾斜して配列される構成によって、主ベルト層４に含まれるコード６ａ間の隙間をナイロンコード７ａ及び７ｂで埋めることができるため、異物が主ベルト層に到達するのを防ぐことができる。さらに、交錯ベルト層５Ａ及び５Ｂが異物等によって傷を受けた場合でも、傷がコードに沿う形でベルトの一端又は他端に達し、タイヤ周方向への傷の進展を防止することができる。さらに、ナイロンコード７ａ及び７ｂが層間で互いに交差する向きに延びることによって、タイヤの幅方向における剛性の均一化を図ることができる。

ここで、交錯ベルト層５Ａ及び５Ｂを構成するナイロンコード７ａ及び７ｂは、１７７
℃における熱収縮率が、２．０～６．０％であることが肝要である。即ち、ナイロンコード７ａ及び７ｂの熱収縮率を６．０％以下とすることによって、ナイロンコードの熱収縮に起因する交錯ベルト層の幅方向長さの変化が少なくなり、設計時に所期した交錯ベルト層５Ａ及び５Ｂのタイヤ幅方向長さと、タイヤの完成時における交錯ベルト層５Ａ及び５Ｂのタイヤ幅方向長さとの隔たりが少なくなる。よって、交錯ベルト層５Ａ及び５Ｂを、設計通りの延在領域を確保して、主ベルト層４Ａ～４Ｈをタイヤ径方向外側から十分に保護し、耐カット性を向上させることができる。さらに、偏摩耗の抑制効果を維持することができる。また、熱収縮率の下限を２．０％とすることによって、コードの剛性を維持し、タイヤの幅方向における剛性を確保することができる。

ナイロンコード７ａ及び７ｂの熱収縮率は、好適には、３．０％以上４．０％以下である。上記構成によれば、タイヤ剛性を確保しながら耐カット性及び耐偏摩耗性を最大限改善させることができる。

上記のとおり、交錯ベルト層５Ａ及び５Ｂのナイロンコードの熱収縮率を規定することによって、製品タイヤにおいて確実に実現される、交錯ベルト層５Ａ及び５Ｂのタイヤ幅方向長さＷ２は、タイヤ１の接地幅ＴＷに対して、７０％以上９５％以下であることが好ましい。即ち、幅方向長さＷ２を接地幅ＴＷに対して７０％以上とすることによって、主ベルト層４Ａ～４Ｈをタイヤ径方向外側から十分に保護する結果、耐カット性を向上させることができる。また、最も長い幅方向長さを有する主ベルト層は、接地幅ＴＷの大半を占める長さで配置されており、交錯ベルト層５Ａ及び５Ｂを７０％以上として主ベルト層４Ａ～４Ｈを一定以上の長さで覆うことによって、主ベルト層によるタイヤのトレッド踏面のせり出し抑制効果を保ちつつ、剛性段差の発生を回避し、偏摩耗の抑制効果を維持することができる。一方、幅方向長さＷ２を接地幅ＴＷに対して９５％超の長さとすると、交錯ベルト層が負担する張力が大きくなり、交錯ベルト層５Ａ及び５Ｂの耐久性が低下する虞があることから、幅方向長さＷ２を接地幅ＴＷに対して９５％以下とすることが好ましい。

なお、ナイロンコード７ａ及び７ｂのタイヤ周方向に対する傾斜角度θ１及びθ２は、２°以上４５°以下とすることが好ましい。２°以上とすることによって、タイヤの周方向における剛性だけでなく、タイヤの幅方向における剛性も確保することができる。また、４５°以下とすることによって、ナイロンコードの延在方向における収縮の、交錯ベルト層５Ａ及び５Ｂの幅方向における影響を低減することができる。さらに、タイヤの周方向における剛性低下を防止することができる。

また、図２に示すとおり、タイヤ１のショルダ部ＳＨは、それぞれ、曲率半径２０ｍｍ以上５５ｍｍ以下の円弧ＡＲ１及びＡＲ２からなる輪郭線Ｌ１及びＬ２を有していることが好ましい。輪郭線Ｌ１及びＬ２を構成する円弧ＡＲ１及びＡＲ２の曲率半径ｒ１及びｒ２を、５５ｍｍ以下とすることによって、ベルトの耐久性及び耐偏摩耗性が向上する。一方、ショルダ部の円弧を小さくし過ぎると、円弧部分における接地圧が大きくなり、該接地圧が増大した付近での発熱に伴うベルトの耐久性が低下する虞があるため、２０ｍｍ以上に規定することが好適である。

なお、本実施形態では、図１及び図２に示すとおり、交錯ベルト層５のタイヤ径方向外側に、交錯ベルト層５から離隔した保護ベルト層８を配置してもよい。

また、他の実施形態に係るタイヤ１における、交錯ベルト層５の構成について、図４を参照して説明する。即ち、図４に示す交錯ベルト層５は、タイヤ周方向Ｃに対して斜めに配置した、１本以上、図示例では複数本のナイロンコード９ａをゴムで被覆した帯状体１０を含む。帯状体１０を、ベルトの幅方向の一端ＢＥ１から他端ＢＥ２に周方向Ｃに対して傾斜して延ばし、この他端ＢＥ２で折り曲げて周方向Ｃに対する傾斜を逆方向にして他端ＢＥ２から一端ＢＥ１に延ばし、次いで一端ＢＥ１で再び折り曲げて向きを変えることの繰り返しによって、タイヤの周方向Ｃに実質上ジグザグ状に連続して延びる配置としている。さらに、帯状体１０間に隙間が生じないように、帯状体１０を、周方向にほぼ帯状体１０の幅だけずらして、多数回巻き付けることで形成した２層構造である。帯状体１０は、各層間では互いに交差する向きに延びている。

交錯ベルト層５を上記構成とすることによって、ベルトの幅方向の一端ＢＥ１及び他端ＢＥ２においてコードの切断端を作ることなく、ベルトを形成することが可能となり、コード端部でゴムが剥離し、ゴム剥離が進展して生じる故障を効果的に抑制してベルトの耐久性を向上させることが可能になる。

なお、交錯ベルト５を上記構成とした場合、ナイロンコード９ａの周方向Ｃに対する傾斜角度θ３及びθ４は、２°以上４５°以下とすることが好ましい。２°以上とすることによって、タイヤの周方向における剛性だけでなく、タイヤの幅方向における剛性も確保することができる。また、４５°以下とすることによって、ナイロンコードの延在方向における収縮の、交錯ベルト層５の幅方向における影響を低減することができる。さらに、タイヤの周方向における剛性低下を防止することができる。

以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれだけに限定されるものではない。
発明例タイヤおよび比較例タイヤ（ともに、タイヤサイズは５０×２０．０Ｒ２２）を表１に示す仕様のもと試作し、耐カット性、耐偏摩耗性、ベルト耐久性及び発熱耐久性を評価した。

（テスト項目）
＜耐カット性＞
幅２ｍｍ、高さ３０ｍｍ、長さ５００ｍｍのブレードをトレッドのタイヤ赤道面から幅方向に向けて室内ドラム上に設置し、規定内圧、規定荷重、速度１０ｋｍ／ｈでブレードを乗り越えさせた時のカット深さを調べた。結果は、比較例タイヤ１の指数を１００として、数値が大きい程耐カット性に優れていることを示す。
＜耐偏摩耗性＞
各タイヤを適用リムに装着し、規定内圧を充填するとともに、規定荷重を負荷しながらドラムに押し付けて走行させ、走行終了後、トレッド中央部、トレッド端部における摩耗量を計測した。結果は、比較例タイヤ１の指数を１００として、数値が小さい程耐偏摩耗性に優れていることを示す。
＜ベルト耐久性＞
各タイヤを適用リムに装着して規定内圧を充填した後、規定荷重の８０％の荷重を負荷しながら室内ドラム上において速度１６ｋｍ／ｈで３２分間定速走行を１サイクルとして、６０分放置後、次のサイクルに移る。これを故障が検出されるまで繰り返した。比較例タイヤ１の指数を１００として、数値が大きい程ベルト耐久性に優れていることを示す。
＜発熱耐久性＞
各タイヤを適用リムに装着して規定内圧を充填した後、規定荷重を負荷して離陸実験を実施し、ステップスピードで故障するまでの試験回数をカウントした。結果は、比較例タイヤ１の指数を１００として、数値が大きい程発熱耐久性に優れていることを示す。

１：タイヤ、２ａ、２ｂ：ビードコア、３：カーカスプライ、３ａ：クラウン部、４、４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅ、４Ｆ、４Ｇ、４Ｈ：主ベルト層、５、５Ａ、５Ｂ：交錯ベルト層、６ａ：コード、７ａ、７ｂ：ナイロンコード、８：保護ベルト層、９ａ：ナイロンコード、１０：帯状体

Claims

一対のビードコアと、該ビードコア間にトロイド状に延びる少なくとも１枚のカーカスプライと、前記少なくとも１枚のカーカスプライのクラウン部のタイヤ径方向外側に配置される、コードをゴム被覆してなる少なくとも１層の主ベルト層と、前記主ベルト層のタイヤ径方向外側に配置される、タイヤ周方向に対して傾斜し、且つ層間で互いに交差する向きに延びるナイロンコードをゴム被覆してなる、少なくとも２層の交錯ベルト層とを有するラジアルタイヤにおいて、
前記ナイロンコードの１７７℃における熱収縮率が、３．０％以上４．０％以下であることを特徴とする、ラジアルタイヤ。
前記交錯ベルト層のタイヤ幅方向長さが、前記タイヤの接地幅に対して、７０％以上９５％以下である、請求項１に記載のラジアルタイヤ。
前記ナイロンコードは、タイヤ周方向に対して２°以上４５°以下の角度で傾斜している、請求項１又は２に記載のラジアルタイヤ。
前記タイヤの幅方向断面視において、前記ラジアルタイヤのトレッドに隣接するショルダ部は、曲率半径２０ｍｍ以上５５ｍｍ以下の円弧からなる輪郭線を有する、請求項１～３のいずれか一項に記載のラジアルタイヤ。