JPH0228482B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明はトレツドゴム層をキヤツプゴムとベ
ースゴムの複合層で構成するとともにベースゴム
に発熱性及び変形の小さいゴムを用いることによ
りベルト層端部のゴム剥離を抑制し、かつ低燃費
の重車両用ラジアルタイヤを提供するものであ
る。 トラツクバス用タイヤ、建設車両用タイヤ等の
重車両用タイヤは高荷重で苛酷な走行条件下で使
用されることから高い強度を必要とし、その為に
その構造にはカーカスプライの積層数をかなり多
く用いるとともにベルト層には硬いスチールコー
ド層を複数積層配置し、更にはトレツドのゴムゲ
ージを厚くしその補強効果を高め耐久性、耐摩耗
性及び耐カツト性等の諸特性を維持している。し
たがつてこの種の重車両用タイヤは剛い補強材と
それを被覆するゴムとの間に剛性の段層が生じ歪
が発生し易くなるとともに高荷重及び厚いトレツ
ドゴムゲージによる発熱、蓄熱が著しくタイヤ温
度を不当に高くすることになる。特にベルト層端
部は剛性の断層による応力集中が激しく前記発熱
と相俟つてゴム剥離を生ずることが多い。 この為従来はベルト層の端部に柔軟でレジリエ
ンスの高いクツシヨンゴムを配置しベルト層端部
での発熱を抑制するとともに応力を分散、緩和す
る方法、あるいはトレツドゴム層をキヤツプゴム
とベースゴムの複合層で構成しベースゴムに柔軟
でレジリエンスの高いゴムを配置し発熱を抑制す
る方法等が提案されている。（特開昭54−38004）
これらの方法では幾分その性能の改善は期待でき
るが消資源、経済性の観点からタイヤの長寿命化
の社会的要請の下では未だ充分であるといえな
い。 そこで発明者は上記問題を解決すべくこの種の
重車両用タイヤが走行する際のトレツド部の変形
挙動及びベルト層の歪と発熱性、ベルト層端部の
ゴム剥離の関連を詳細に研究した結果、新たな知
見を得、これに基づき本発明に到達したものであ
る。 一般にタイヤが走行する場合タイヤトレツドの
接地時の変形は曲げ変形、圧縮変形及び剪断変形
に分類できる。ここで重車両用タイヤのようにト
レツドラジアスが比較的大きく、しかもカーカス
プライの枚数が多く、ベルト層に剛直なスチール
コードを用いた構造ではタイヤ全体の屈曲変形は
比較的小さく、タイヤトレツド部、特にベルト層
隣接領域のゴムは圧縮変形が支配的となることが
判明した。この点、トレツドラジアスが比較的小
さい軽車両用タイヤが曲げ変形が支配的であるの
と基本的に相違する。そこで重車両用タイヤでは
圧縮変形によるエネルギー損失をいかに低減する
かが問題となるが、ベルト層隣接領域では定応力
的変形であるとみなせる為、エネルギー損失は損
失コンプライアンス（E″／_(E*) ²）に比例すると考
えることができる。したがつて損失コンプライア
ンス（E″／_(E*) ²）の小さいゴム組成物をベルト隣
接領域、即ちベースゴムに使用することが発熱抑
制に効果であるといえる。 次にタイヤは走行する際、走行速度に応じて一
定周期の繰り返し変形を受けるが、この場合ベル
ト層端部において応力集中が生ずることとなる。 これはベルト層はカーカスプライ層に対してク
ラウン中心面からシヨルダー部方向に漸次離隔配
置される為、ベルト層端部で構造的断層ができる
ことによる。したがつてベルト層隣接領域、特に
ベルト層端部に周期的変形に対して高い抗力を有
するゴムつまり動的弾性率（E′）の高いゴムを配
置することによりベルト層の変形を抑制し応力の
吸収、分散及び緩和を効果的に行ないベルト層端
部のゴム剥離が防止できることが判明した。本発
明はこれらの知見に基づくものであり耐摩耗性、
耐カツト性及びウエツトグリツプ等の緒特性を犠
性にすることなく、発熱を抑制しベルト層端部の
ゴム剥離を有効に防止し、しかも低燃費の重車両
用ラジアルタイヤを提供することを目的とするも
のである。 コードをタイヤ赤道面に対してほぼ90゜に配置
した単数あるいは複数の補強プライよりなりその
両端をビードワイヤに係止したトロイド状カーカ
スプライ層を有し、このカーカスプライ層のクラ
ウン部をベルト層で補強するとともに、トレツド
中心点からトレツド端までの軸方向距離Ｌ１に対
する、トレツド中心点を通り回転軸と平行な直線
までのトレツド端からの距離Ｈ１の比H1／L1で
定義されるタイヤフラツトネスが0.10以下であつ
て、トレツドの接地面側に配置されたキヤツプゴ
ムと、少なくともベルト層端部を完全に被覆し、
シヨルダー部外表面に露出しないように配置され
たベースゴムよりなるトレツドゴム層を備え、該
キヤツプゴム及びベースゴムが次の条件を満足す
ることを特徴とする重車両用ラジアルタイヤタイ
ヤ。 E″₂／（E^* ₂）²＜1.5×10^-3cm²／Kg 40Kg／cm²＜E′₂＜150Kg／cm² E′₁＜E′₂ E′₂−E′₁≦30Kg／cm² 40Kg／cm²≦E′₁≦90Kg／cm² 0.40≦VC／VT≦0.90 ここで、 E″₂／（E^* ₂）²：ベースゴムの損失コンプライアン
ス E″₂：ベースゴムの損失弾性率 E^* ₂：ベースゴムの複素弾性率 E′₂：ベースゴムの動的弾性率 E′₁：キヤツプゴムの動的弾性率 VC：キヤツプゴムの容積 VT：半径方向で最も内側のベルトプライの円弧
及びその延長線で区画されるトレツド全容積 本発明ではまずベースゴムの損失コンプライア
ンス（E″₂／_(E*) ²）が次の範囲であることが必要
である。 E″₂／_(E*2) ²＜1.5×10^-3cm²／Kg ベースゴムの繰り返し変形に伴う発熱は圧縮変
形と関係づけられる。即ち変形は定応力下で起こ
ると考えられる為、エネルギー損失は損失コンプ
ライアンス（E″／（E^*）²）に比例し、この値が
小さい程望ましい。損失コンプライアンス
（E″／（E^*）²）が1.5×10^-3cm²／Kgを越えるとエネ
ルギー損失が大きく、したがつて発熱が高くなり
ベルト層端部のゴム剥離の防止が達成できなくな
る。なお0.5×10^-3cm²／Kgより小さい場合は一般
に非常に硬いゴムとなる為、混練時バンバリーミ
キサー等に極度の負荷がかかり製造上困難とな
る。上記観点から上記損失コンプライアンス
（E₂″／（E^*）²）は通常0.5×10^-3cm²／Kg〜1.2×
10^-3cm²／Kgの範囲のものが使用される。 またベースゴムの勤的弾性率（E′₂）の値が次
の範囲であることが必要である。 40Kg／cm²＜E′₂＜150Kg／cm² ベルト層隣接部つまりベースゴムが配置される
領域、特にベルト層端付近は繰り返し変形による
応力集中が大きく、したがつてこの領域に上記範
囲の動的弾性率（E′₂）の大きいゴムを使用する
ことによりベルト層付近の変形を抑制し、応力の
吸収、分散及び緩和を効果的に達成できる。ここ
で40Kg／cm²より小さい場合変形の抑制が充分でな
く、また150Kg／cm²を越えると変形は抑制される
が応力の吸収、緩和効果が充分でなくなるととも
に、このようなゴム組成物は一般に非常に硬く製
造上困難となる。上記動的弾性率（E′₂）は望ま
しくは60Kg／cm²〜100Kg／cm²の範囲である。 次に本発明ではキヤツプゴムの動的弾性率
（E′₁）はベースゴムの動的弾性率（E′₂）よりも
小さくすることが必要である。トレツドゴムの動
的弾性率（E′）はトレツドの動的変形を左右し耐
カツト性、耐摩耗性等の諸特性と関係する。そこ
で路面と接するキヤツプゴムには動的弾性率
（E₁′）の高い程有利とされており従来からE′₁を
E₂′より大きくする構成が専ら採用されている。
しかしながら本発明の如くベースゴムに損失コン
プライアンス（E″₂／（E₂″）²）が小さくしかも動
的弾性率（E′₂）を高くする構成を採用した場合、
トレツド全体の剛性が高くなる。したがつてキヤ
ツプゴムの動的弾性率（E′）を高くすることによ
る前記諸特性の改善への寄与が小さくなり、むし
ろ牽引性、ウエツトグリツプ及び耐久性等の他の
諸特性が著しく低下することが判明した。そこで
本発明ではこれらの特性を維持する為にE′₁＜E′₂
とするものであるが両者の値の差が大きすぎると
キヤツプゴムとベースゴム界面で断層が生ずるた
め両者の差、即ちE′₂−E′₁≦30Kg／cm²とする必要
がある。特に好ましくはE′₂−E′₁≦15Kg／cm²の範
囲である。なおキヤツプゴムの動的弾性率（E₁′）
は耐摩耗性、耐カツト性、ウエツトグリツプ等の
要求特性の総合的バランスの観点から40Kg／cm²〜
90Kg／cm²好ましくは50Kg／cm²〜70Kg／cm²の範囲で
選定される。 ここで動的弾性率（E′）等の粘弾性特性は岩本
製作所製粘弾性スペクトロメーターを用いて試料
長さ30mm、試料幅４mm、試料厚1.5mmのものを用
いて温度70℃、振動数10Hz、振幅２％、初期歪み
10％の条件で測定して得られる値である。 次に本発明のラジアルタイヤの実施例を図にし
たがつて説明する。第１図は本発明のラジアルタ
イヤの部分断面図である。図において本発明のラ
ジアルタイヤ１はコードをタイヤ赤道面に対して
ほぼ90゜の角度に配置した強制プライからなりそ
の両端をビードワイヤ２に係止したトロイド状カ
ーカスプライ層３と、このカーカスプライ層のク
ラウン部を補強するスチールコードよりなるベル
ト層４と該ベルト層４の外側側に配置されるトレ
ツドゴム層５及び左右一対のサイドウオール部６
よりなる。ここでトレツドゴム層５は接地面側に
配置されるキヤツプゴム７とベルト層上部に隣接
して配置されるベースゴム８の複合構造で構成さ
れる。ベースゴム８は前述の如くベルト層、特に
その端部の変形による発熱を抑制し応力を分散、
緩和するものであり少なくともベルト層端部を完
全に被覆することが必要であり、例えば図の如く
ベルト層端部を中心に最も厚く、トレツド中央部
及びシヨルダー部方向に厚さを漸減させる形状で
配置される。ベースゴムの配置方法は少なくとも
ベルト層端部を被覆していればよく一方のシヨル
ダー部から他方のシヨルダー部方向に均一の厚さ
で形成するほか、トレツド中央部で分離した配置
を採用してもよいが、ベースゴムはシヨルダー部
外表面に露出しないように配置することを必要と
する。ベースゴムがシヨルダー部外表面に露出す
ると屈曲による亀裂等が発生しやすくなり、ま
た、ウエツトグリツプ性能に悪影響を及ぼす。ま
た前記キヤツプゴムは全トレツドゴム中一定以上
の容積を必要とする。第２図において最も内側の
ベルトプライの円弧（BL）、及びベルト層両端９
から前記円弧の延長線（BE）で区画されるタイ
ヤ外側の容積をトレツド全容積（VT）と定義し
た場合、キヤツプゴムの容積（Vc）はこの40％
〜90％の範囲である。キヤツプゴムは耐摩耗性、
ウエツトグリツプ性等の諸特性を具備しなければ
ならないが、40％より少ないとこれらの特性の低
下を招来し、更に摩耗が進行した場合ベースゴム
が直接露出する問題がある。一方90％を越えると
発熱抑制の効果が期待できない。 また本発明のラジアルタイヤはトレツドラジア
スが規定内圧充填時に比較的大きいこと。即ち第
２図においてトレツド端（TE）からトレツド中
心点（TC）を通る回転軸と平行な線（Ｌ）に垂
線を下しその交点をＰとしてTCとＰの距離をＬ
１、TEとＰの距離をＨ１としてH1／L1が0.10以
下であることを必要とする。これはトレツドラジ
アスが小さくなるとベースゴムの変形挙動は曲げ
変形が支配的となりその結果本発明の前提とする
圧縮変形によるエネルギー損失の低減が充分達成
できなくなるからである。 更に本発明では第１図に示す如くベルト層両端
の下側に柔軟なクツシヨンゴム１０の配置が効果
的である。このクツシヨンゴムはベルトプライの
うち最も幅の広いプライの両端を中心付近を最も
肉厚としタイヤ中心部及びシヨルダー部方向に厚
さを漸減する形状のものが採用され、しかもその
JIS硬度は45〜65゜、好ましくは50〜55゜の範囲で
レジリエンスが55％以上である。しかしてベルト
層端部は動的変形の少ないベースゴムにより半径
方向内方に抑制されるとともに柔かいクツシヨン
ゴムによつて応力が効果的に吸収、緩和され両者
一体となつて相乗的にベルト層端部の剥離を防止
する。 前記キヤツプゴム及びベースゴムに使用するゴ
ム配合は天然ゴム又は合成ポリイソプレンゴムを
主体としてこれにブタジエンゴム、スチレンーブ
タジエンゴムを適量混合したものが採用されその
動的弾性率及び損失コンプライアンスは主にカー
ボンブラツクの粒子径、充填量又は架橋密度をか
えることによつて調整できる。 実施例 １ 10.00R20、14PRのトラツクバス用タイヤで第
１図に示すラジアルタイヤを製造した。カーカス
プライ層はスチールコードのゴム引きした１枚の
プライよりなりその両端は一対のビードワイヤの
まわりに内側から外側にかけて折り返され、その
折り返し端に隣接してスチールコードのゴム引き
した４枚のプライを積層し、タイヤ赤道面に対し
てその角度は下から67゜、16゜、16゜、16゜である。
またトレツドフラツトネスH1／L1は0.065であ
る。そこでキヤツプゴム及びベースゴムに第１表
に示す種々の物性のものについてタイヤの温度上
昇、ベルト層端部でのゴム剥離、転動抵抗性を測
定しその結果を第１表に示す。表からベースゴム
の損失コンプライアンスを小さくすることにより
耐久性、転動抵抗の改善が認められる（実施例３
と比較例２の対比）。またクツシヨンゴムに比較
的柔軟で高弾性率のゴムを使用することにより耐
久性が更に向上することが認められる（実施例１
と実施例２の対比）。

【表】

【表】 【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のラジアルタイヤの部分断面
図、第２図はラジアルタイヤの部分断面図であ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ コードをタイヤ赤道面に対してほぼ90゜に配
   置した単数あるいは複数の補強プライよりなりそ
   の両端をビードワイヤに係止したトロイド状カー
   カスプライ層を有し、このカーカスプライ層のク
   ラウン部をベルト層で補強するとともに、トレツ
   ド中心点からトレツド端までの軸方向距離Ｌ１に
   対する、トレツド中心点を通り回転軸と平行な直
   線までのトレツド端からの距離Ｈ１の比H1／L1
   で定義されるタイヤフラツトネスが0.10以下であ
   つて、トレツドの接地面側に配置されたキヤツプ
   ゴムと少なくともベルト層端部を完全に被覆しシ
   ヨルダー部外表面に露出しないように配置された
   ベースゴムよりなるトレツドゴム層を備え、該キ
   ヤツプゴム及びベースゴムが次の条件を満足する
   こととを特徴とする重車両用ラジアルタイヤタイ
   ヤ。 E″₂／（E^* ₂）²＜1.5×10^-3cm²／Kg 40Kg／cm²＜E′₂＜150Kg／cm² E′₁＜E′₂ E′₂−E′₁≦30Kg／cm² 40Kg／cm²≦E′₁≦90Kg／cm² 0.40≦VC／VT≦0.90 ここで、 E″₂／（E^* ₂）²：ベースゴムの損失コンプライアン
   ス E″₂：ベースゴムの損失弾性率 E^* ₂：ベースゴムの複素弾性率 E′₂：ベースゴムの動的弾性率 E′₁：キヤツプゴムの動的弾性率 VC：キヤツプゴムの容積 VT：半径方向で最も内側のベルトプライの円弧
   及びその延長線で区画されるトレツド全容積。 ２ 前記ベルト層はスチールコードのゴム引きプ
   ライよりなる特許請求の範囲第１項記載のラジア
   ルタイヤ。