JPH07186614A - 空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 転がり抵抗を実質上増大させずにベルト耐久
性を向上し得る、空気入りラジアルタイヤのベルト構造
について提案する。 【構成】 １対のビード間に跨がってトロイド状に延び
るカーカスのクラウン部のタイヤ径方向外側に、タイヤ
赤道面に対して傾けて配列した補強素子を２枚のゴムシ
ートで挟んで成形したベルト層の少なくとも２層を、各
ベルト層間で補強素子のタイヤ赤道面に対する傾きが逆
向きとなる配置に積層した、ベルトを有する空気入りラ
ジアルタイヤであって、該ベルトの隣接する２層のベル
ト層のいずれか幅の狭いベルトの補強素子を挟む２枚の
ゴムシートのうち、幅の広いベルト層の側に位置するゴ
ムシート４の100 ％伸長時モジュラスに対する、残るゴ
ムシート５における100 ％伸長時モジュラスの比を1.1
〜5.0 とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、タイヤのベルトを構
成する、コードや繊維などの補強素子がタイヤの赤道に
対して傾いた配列のベルト層、すなわちベルトのタイヤ
幅方向端がプライの切り離し端であるベルト層を有する
空気入りラジアルタイヤに関する。

【０００２】

【従来の技術】空気入りラジアルタイヤは、１対のビー
ド間に跨がってトロイド状に延びるカーカスのクラウン
部に、タイヤ赤道面に対して傾けて配列した補強素子を
２枚のゴムシート（以下、被覆ゴムと示す）で挟んで成
形したベルト層の少なくとも２層を、各ベルト層間で補
強素子のタイヤ赤道面に対する傾きが逆向きとなる配置
に積層したものが、一般に知られている。

【０００３】上記構造のベルトでは、タイヤの負荷転動
時に、ベルト層間に剪断歪みが生じ、とくにショルダー
部における剪断歪が大きく、該歪みに起因するベルト層
間のセパレーションに容易に進展するところに、従来タ
イヤのベルト耐久性における問題があった。これに対し
て、従来種々の改良が提案されてきている。その一つ
に、ベルト層を構成する補強素子の被覆ゴムに高弾性ゴ
ムを使用して、補強素子の動きを抑制しようとするもの
がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところがタイヤの負荷
転動時の接地面ではベルト両端部がタイヤ周方向に伸ば
される結果、補強素子を交差させて積層したベルト層間
に、タイヤ周方向の層間剪断歪みが発生し、これがベル
ト層におけるヒステリシスロスの主体となる。すなわ
ち、この歪みの原因となる変形は、主にタイヤのクラウ
ン形状によって決まり、定歪的変形に近い。従って高弾
性ゴムをベルト層の被覆ゴムに使用した場合、補強素子
の動きが抑制されて補強素子周りの局所的なゴム変形は
抑制されるものの、ベルト層間の補強素子に生じる剪断
歪みは低減せずに、層間剪断応力が増加することによっ
てベルトのヒステリシスロスの増大を招いて、タイヤの
転がり抵抗が増加することになる。これは、近年の低燃
費を求める傾向と逆行しており、望ましくない。

【０００５】一方、ベルトに低弾性ゴムを使用すること
は、既述したところからも明らかなように、被覆ゴム中
での補強素子の動きを抑制できず、ベルト層間セパレー
ション抑制の点からは好ましくない。従って、タイヤ耐
久性の向上と転がり抵抗の低下を両立することは困難で
あるるところ、この発明ではこれらの両立を目指し、転
がり抵抗を実質上増大させずにベルト耐久性の向上がは
かれる方途について提案することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、１対のビー
ド間に跨がってトロイド状に延びるカーカスのクラウン
部のタイヤ径方向外側に、タイヤ赤道面に対して傾けて
配列した補強素子を２枚のゴムシート（被覆ゴム）で挟
んで成形したベルト層の少なくとも２層を、各ベルト層
間で補強素子のタイヤ赤道面に対する傾きが逆向きとな
る配置に積層した、ベルトを有する空気入りラジアルタ
イヤであって、該ベルトの隣接する２層のベルト層のい
ずれか幅の狭いベルトの補強素子を挟む２枚のゴムシー
トのうち、幅の広いベルト層の側に位置するゴムシート
の100 ％伸長時モジュラスに対する、残るゴムシートに
おける100 ％伸長時モジュラスの比が1.1 〜5.0 である
ことを特徴とする空気入りラジアルタイヤである。また
実施に当たり、幅の狭いベルト層における２枚のゴムシ
ートの界面を凹凸状にすることが有利に適合する。

【０００７】上記のように、この発明では、幅狭ベルト
の幅広ベルト側の被覆ゴムに対して逆側の被覆ゴムを高
弾性ゴムとするが、積層したベルト層の被覆ゴムに同じ
種類のゴムを用いる等して製造を容易にする点から、転
がり抵抗が実質上増大しない範囲で、幅広ベルトの幅狭
ベルト側の被覆ゴムに対して逆側の被覆ゴムにも高弾性
ゴムを用いることも可能である。

【０００８】

【作用】さて、ベルト層間のセパレーションは、以下の
段階を経て発生する。すなわち、タイヤの接地転動によ
って、ベルト内に埋設された補強素子の末端がこれと面
する被覆ゴムをつつく。これによって、補強素子末端付
近に補強素子とゴムとのセパレーションが発生する。そ
して、個々の補強素子末端でのセパレーションは補強素
子に沿ってその軸方向に延びて、やがてベルト層間での
セパレーションへと進展する。このベルト層間セパレー
ションの進展速度は、個々の補強素子端まわりのセパレ
ーションが相互に繋がるまでの進展速度よりもかなり早
い。また個々の補強素子末端でセパレーションが発生す
るのは、各ベルト層間で補強素子のタイヤ赤道面に対す
る傾きが逆向きとなる配置に積層した１組のベルト層
（以下、交差ベルト層と示す）のうち幅の狭いベルトに
おいてである。

【０００９】そこで、この発明に従う空気入りラジアル
タイヤでは、交差ベルト層のうち幅狭のベルトにおいて
補強素子を被覆するゴムのうち、幅広のベルト側に位置
する被覆ゴムに対して逆側の被覆ゴムに高い弾性率を付
与することによって、補強素子の動きを抑制し補強素子
近傍の局所的なゴムの歪みを低減し、補強素子のつつき
現象を抑制する。

【００１０】このように、補強素子末端近傍の局所的な
歪みの抑制によって、ベルト層間セパレーションへ至る
初期段階での進行を十分に抑制し、高いベルト耐久性を
得ることができる。

【００１１】なお、弾性率の高いゴムを使用することに
よる転がり抵抗の増大が懸念されるが、高弾性ゴムの使
用範囲を、補強素子末端でのセパレーションが早期に発
生する幅狭のベルト層の幅広のベルト層に隣接しない側
に限るため、交差ベルト層間の層間剪断応力は増加せ
ず、転がり抵抗は実質上増加しない。

【００１２】ここで、幅狭のベルトの幅広ベルト側の被
覆ゴムの１００％伸長時モジュラスを、幅狭ベルトの残
る被覆ゴムのそれに比して1.1 〜5.0 倍に設定したの
は、 1.1未満では所期する効果を得ることができず、一
方5.0 を超えると、幅狭ベルトを幅広ベルトの被覆ゴム
の境界面に過度の剛性段差による歪集中が生じ、個々の
補強素子末端でのセパレーションが境界面を通って繋が
り易くなるためである。

【００１３】さらに、幅の狭いベルトにおける被覆ゴム
の界面を凹凸状にすることが有利である。具体的には、
弾性率の高い被覆ゴムを残るゴムに凸状にめり込ませる
か、逆に弾性率の高い被覆ゴムに残るゴムを凸状にめり
込ませることになる。すなわち、前者によって転がり抵
抗は若干増加するものの、弾性率の異なる被覆ゴムの境
界面が平面状の場合に比べて、補強素子の動きをより抑
制できるため、補強素子近傍の局所的なゴムの歪みが低
減され、補強素子のつつき現象がさらに抑制されて大幅
なベルト耐久性の向上が得られる。

【００１４】一方、後者の弾性率の高い被覆ゴムに残る
被覆ゴムを凸状にめり込ませることよって、補強素子の
動きを抑制する効果は若干減少するものの、交差ベルト
層間の層間剪断応力は増加しないため、転がり抵抗を実
質上ほとんど悪化させずにベルト耐久性を向上させるこ
とができる。

【００１５】

【実施例】

実施例１ 図１に示した構造のベルト１を有する、サイズ１８５／
７０Ｒ１４の空気入りラジアルタイヤを試作した。な
お、タイヤの構造は、従来タイヤと同様であり、カーカ
ス２上に、幅広の第１ベルト1aおよび幅狭の第２ベルト
1bを配置して成る。

【００１６】すなわち、ベルト１は、図２に示すよう
に、第１ベルト1aが幅１４５mmで、その補強素子３とし
て２＋６×0.23mmのスチールコードを径方向外側よりみ
てタイヤ赤道面に対して右２２°の傾斜角度をもって平
行配列したものを、１００％伸長時のモジュラス（以
下、単にモジュラスと示す）が２０kgf/cm² の２枚のゴ
ムシート４で挟んで全体を被覆したものであり、厚みは
1.15mm である。この第１ベルト層1aに対して、そのタ
イヤ径方向外側に積層配置した第２ベルト層1bは、幅が
１３５mmで、軸長の中心をタイヤ赤道面に一致するよう
に配置し、その補強素子３として第１ベルト層と同様に
２＋６×0.23mmのスチールコードをタイヤ赤道面に対し
て左２２°の傾斜角度をもって平行配列したものを、タ
イヤ径方向内側からモジュラス２０gf/cm²のゴムシート
４で、およびタイヤ径方向外側からはモジュラス２０〜
１２０ kgf/cm²（ゴムモジュラス比１〜６）の種々のゴ
ムシートで挟んで被覆し、ベルト層の厚みは同様に 1.1
5mm とした。

【００１７】かくして得られた、ゴムシート５のモジュ
ラスを種々に変化した、各供試タイヤに、内圧 1.9Kgf
／cm² を充填した後、荷重６００Kgを負荷しながらドラ
ム試験に供し、速度８０km／h で６万Km走行させて、ベ
ルト端部でのセパレーションを確認した結果を、図３に
示す。なお、き裂長さはゴムモジュラス比１の場合のき
裂長さとの比で示した。

【００１８】図３に示すように、ゴムモジュラス比１の
タイヤで層間セパレーションが発生したのに対して、ゴ
ムモジュラス比 1.1〜４のタイヤは層間セパレーション
が発生せずに、つつき段階に留まっていた。また、ゴム
モジュラス比５を超えるタイヤは、剛性段差が大きくな
り、界面でのき裂が発生していて、すなわちゴムモジュ
ラス比５のタイヤは層間セパレーションの手前で留まっ
ているのに対して、ゴムモジュラス比６のタイヤは界面
き裂が隣接のき裂とつながり層間セパレーションに進展
していた。

【００１９】実施例２ さらに、この発明は、特開平４−９５５０７号公報等に
て出願人が開示した、ベルトに埋設された補強素子の間
隔を不均一にしたとき、コードまわりに生じたつつきに
よるセパレーションがコード間で繋がるのを抑制する効
果と相俟って、より一層ベルト耐久性を向上し得る。す
なわち、図４(a) に示す、補強素子を等間隔に並置する
通例に対し、同図(b) に示すように、補強素子を数本ず
つ束６にすることにより、束６とこれと隣接する補強素
子の間隔を拡げることができ、き裂のつつき段階を長く
し、隣接き裂との連結を遅らせ、進展速度の速い層間セ
パレーションの発生を遅らせる効果がある。これにこの
発明を組合わせ、つつき段階での進展速度をも抑制する
ことで、一層ベルト耐久性は向上する。

【００２０】そこで、実施例２では、上記の組合せの効
果について調べる。実施例１とサイズおよび構造が同じ
で、第１ベルト層と第２ベルト層径方向内側の被覆ゴム
のモジュラスを５０kgf/cm² 、第２ベルト層径方向外側
の被覆ゴムのモジュラスを６０kgf/cm² としたタイヤを
試作した（発明タイヤＡ) 。このタイヤＡと被覆ゴムの
モジュラスが等しく、図５に示すように、補強素子間の
間隔を不均一にしたタイヤを発明タイヤＢとした。ま
た、比較例として、発明タイヤＡと同一の補強素子の配
置で第２ベルト層径方向外側の被覆ゴムのモジュラスも
５０kgf/cm² としたタイヤも試作した。

【００２１】これらのタイヤを実施例１と同条件でドラ
ム試験（走行距離８万Km）に供し、ベルト端部のセパレ
ーション状況を観察した。さらに、発明タイヤＡおよび
Ｂと比較タイヤの転がり抵抗を表１に併せて示す。な
お、転がり抵抗の評価条件は内圧 1.9 Kgf／cm² および
荷重４７５Kgの下に８０Km／h で走行させた。この結果
を表１に示す。なお、き裂長さは比較例を１としたとき
の指数で示した。

【００２２】

【表１】

【００２３】表１に示すように、発明タイヤＡおよびＢ
ともにき裂長さは短く、一方転がり抵抗は実質上、差が
ない。尚、発明タイヤにおいて、図６に示すように第１
ベルト層径方向内側の被覆ゴムも同一の高弾性ゴムとし
た場合の転がり抵抗は 1.02となり、若干劣るものの許
容範囲であった。また比較タイヤにおいて第１ベルト及
び第２ベルトの被覆ゴムをともに高弾性ゴムとした場
合、転がり抵抗は1.06となり、大幅に劣るものとなっ
た。

【００２４】実施例３ 実施例１とサイズおよび構造が同じで、第１ベルト層と
第２ベルト層の径方向内側の被覆ゴムのモジュラスを４
０kgf/cm² 、第２ベルト層径方向外側の被覆ゴムのモジ
ュラスを８０kgf/cm² としたタイヤを試作した。また、
比較として第２ベルト層の全ての被覆ゴムのモジュラス
を４０kgf/cm² としたタイヤを試作した。これらのタイ
ヤを実施例１と同条件でドラム試験（走行距離：４万K
m）に供し、ベルト端部のセパレーションを観察した結
果を、表２に示す。なお、き裂長さは比較例を１とした
ときの指数で示した。

【００２５】

【表２】

【００２６】実施例４ 図７に断面を示したサイズ 10.00 R20のトラック・バス
用ラジアルタイヤを試作した。各供試タイヤを、内圧
7.00Kgf／cm² 、荷重2600Kgの条件で、ドラム試験機に
セットし、速度６０Km／h で１０万Km走行させたのちに
解剖して、ベルト２の幅端近くに生じたき裂長さを測定
した結果を表３に示す。

【００２７】尚、ベルト１は、この例で４枚積層にな
る。そして、第１ベルト1aから第４ベルト1dにかけて、
ベルト幅が順に 160, 185, 160, 80 mm で、その補強素
子として３× 0.20mm ＋６× 0.36mm のスチールコード
を径方向外側よりみてタイヤ赤道面に対して、順に右52
°、右18°、左18°、左18°の傾斜角度をもって平行配
列したものを、モジュラス６０kgf/cm² のゴムで挟んで
被覆し、ベルト層の厚みを 1.86mm としたものを比較タ
イヤとした。一方、発明タイヤとしては、第３ベルト層
1cの径方向外側の被覆ゴムにモジュラス７５kgf/cm² の
ゴムを使用した以外は同一の構成からなるタイヤを試作
した。

【００２８】

【表３】

【００２９】実施例５ 実施例２とサイズおよび構造が同じで、第２ベルト層の
径方向内側及び外側の被覆ゴムのモジュラスを５０kgf/
cm² にしたタイヤを比較タイヤ、同様に径方向外側のゴ
ムのモジュラスのみを６０kgf/cm² とし界面が直線のタ
イヤを発明タイヤＡ (図２参照）、同じく径方向外側の
ゴムのモジュラスが６０kgf/cm² でかつそのゴムが径方
向内側に入り込んでいるものを発明タイヤＢ (図８参
照）、逆に内側のゴムが外側に入り込んでいるタイヤを
発明タイヤＣ（図９参照）とする。これらのタイヤを実
施例２と同一条件でドラム試験（走行距離：４万Km) お
よび転がり抵抗試験に供した結果を、表４に示す。な
お、き裂長さおよび転がり抵抗とも比較タイヤを１とし
たときの指数である。

【００３０】

【表４】

【００３１】発明タイヤＢは若干転がり抵抗は劣るもの
の許容範囲であり、一方ベルト耐久性が大幅に向上して
いる。また、発明タイヤＣでは転がり抵抗は実質的にほ
とんど悪化せずに、ベルト耐久性が向上している。ここ
で、上記図８または９に示したベルト構造は、一般的な
カレンダー工程にて容易に製造することができる。すな
わち、コードに片面のみゴム被覆してロールで圧着し、
その被覆ゴムをコード間に十分侵入させた後、もう片面
のゴムを被覆することで上下の被覆ゴムの境界面は曲面
状となり、一方の被覆ゴムを他方の被覆ゴムにコードお
よびコード間で凸型にめり込ませることができる。

【００３２】

【発明の効果】この発明によれば、転がり抵抗を犠牲に
することなしに、ベルト層の耐久性を向上することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に従うタイヤの断面図である。

【図２】ベルトの構造を示す模式図である。

【図３】被覆ゴムのモジュラス比とき裂長さとの関係を
示す図である。

【図４】ベルトの構造を示す模式図である。

【図５】ベルトの構造を示す模式図である。

【図６】ベルトの構造を示す模式図である。

【図７】この発明に従うタイヤの断面図である。

【図８】ベルトの構造を示す模式図である。

【図９】ベルトの構造を示す模式図である。

【符号の説明】

１ ベルト層 1a 第１ベルト層 1b 第２ベルト層 1c 第３ベルト層 1d 第４ベルト層 ２ カーカス

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １対のビード間に跨がってトロイド状に
   延びるカーカスのクラウン部のタイヤ径方向外側に、タ
   イヤ赤道面に対して傾けて配列した補強素子を２枚のゴ
   ムシートで挟んで成形したベルト層の少なくとも２層
   を、各ベルト層間で補強素子のタイヤ赤道面に対する傾
   きが逆向きとなる配置に積層した、ベルトを有する空気
   入りラジアルタイヤであって、該ベルトの隣接する２層
   のベルト層のいずれか幅の狭いベルトの補強素子を挟む
   ２枚のゴムシートのうち、幅の広いベルト層の側に位置
   するゴムシートの100 ％伸長時モジュラスに対する、残
   るゴムシートにおける100 ％伸長時モジュラスの比が1.
   1 〜5.0 であることを特徴とする空気入りラジアルタイ
   ヤ。
2. 【請求項２】 幅の狭いベルト層における２枚のゴムシ
   ートの界面が凹凸状である請求項１記載のタイヤ。