JPWO2006103831A1 - 重荷重用空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

内層側の狭幅ベルト層の幅を、所要に応じた広幅としてなお、ベルト層の側縁部分に発生する歪の量を十分小さく抑えて、そのベルト層、ひいては、ベルトのセパレーションを有効に防止するものであり、ラジアルカーカス５のクラウン域の外周側に、二層の内層側狭幅ベルト層１Ｂ，２Ｂと、これらの狭幅ベルト層より広幅の、二層の外層側広幅ベルト層３Ｂ，４Ｂとを順次に配設してなる重荷重用空気入りタイヤにおいて、二層の狭幅ベルト層１Ｂ，２Ｂの外周側に隣接する広幅ベルト層３Ｂの、外周側の狭幅ベルト層２Ｂの側縁近傍と対応する部分を、半径方向外方に向けて凸となる形態とする。

Description

この発明は、高い空気圧を充填され、高負荷条件の下で使用されるトラック・バス用タイヤ、建設車両用タイヤ等として用いて好適な重荷重用空気入りラジアルタイヤに関するものであり、とくには、三層以上のベルト層からなるベルトの、側縁位置でのセパレーションの発生を有効に抑制して、ベルトの耐久性を向上させる技術を提案するものである。

従来のこの種のタイヤとしては、特許文献１に開示されているように、ラジアルカーカスのクラウン域の外周側に、たとえば、二層の内層側狭幅ベルト層と、これらの狭幅ベルト層より広幅の、二層の外層側広幅ベルト層とのそれぞれを、タイヤ幅方向断面内でラジアルカーカスのクラウン域に沿わせて順次に配設してなる主ベルトを具えたものがあり、かかるタイヤでは、狭幅ベルト層のベルトコードを、タイヤ赤道面に対して相対的に小さい角度で交差する向きに延在させることで、それらの狭幅ベルト層にタイヤの周方向張力を負担させてタイヤの径成長を抑制し、これにより、タイヤの負荷転動時のクラウン形状の変化を防止することとし、また、ベルト層を相対的に狭幅とすることで、ベルト層の側縁に発生する歪を低減させることとしている。

一方、広幅ベルト層は、ベルトコードの、タイヤ赤道面に対する交角を、狭幅ベルト層のベルトコードのそれより大きくし、また、ベルト幅を、狭幅ベルト層の幅より広幅に構成することで、ベルトの面内剛性を高めて、車両の旋回走行時等のタイヤの回頭性、車両の直進安定性等のすぐれた運動性能を確保することとしている。

この場合において、内層側の二層の狭幅ベルト層のそれぞれのベルトコードは、たとえば、タイヤ赤道面に対して相互に逆方向に延在させて層間で交差させることが、ベルト張力を十分に負担させる上で必要であるとされ、そして、外層側の二層の広幅ベルト層のそれぞれのベルトコードをもまた、同様にして層間で交差させることが、ベルトに高い面内曲げ剛性を発揮させる上で必要であるとされている。

そしてさらには、半径方向の内側から第２層目の狭幅ベルト層と、第３層目の広幅ベルト層とのそれぞれのベルトコードをもまた、たとえば、タイヤ赤道面に対して相互に逆方向に延在させて層間で互いに交差させたときは、いずれも、第２層目の狭幅ベルト層よりは広幅となる最内層狭幅ベルト層と、第３層目の広幅ベルト層とのそれぞれのベルトコードの延在方向が同方向となるため、周方向張力に対する、それらの層間の歪が低減されて、最内層狭幅ベルト層の側縁への歪の集中を防止できることが知られている。

従って、主ベルトにおいては、全てのベルト層のそれぞれのベルトコードを、層間で相互に交差させて延在させることが、タイヤの径成長を抑制し、また、ベルトの、面内および面外剛性を高める上で好ましいとされている。

しかるにこのような従来タイヤでは、とくに、内層側の二層の狭幅ベルト層につき、径成長の抑制効果を高めるべく、ベルトコードの、タイヤ赤道面に対する交角を小さくすると、ベルト層の側縁に亀裂が発生し易くなるので、径成長の抑制と、亀裂の発生の抑制とを両立させるためには、狭幅ベルト層の幅をより狭幅とすることを余儀なくされており、それ故に、径成長抑制機能の相対的な低下が不可避となって、それらの狭幅ベルト層の側縁からの亀裂の発生を十分に抑制してなお、タイヤの径成長を所期した通りに拘束したり、ベルトの面内および面外剛性を所要に応じて高めることが困難であった。

これがため、ベルト層の側縁部分をコーティングゴムで被覆したり、ベルト層の側縁近傍部分の層間ゴムの弾性率を選択したりすることで、ベルト層の側縁からの亀裂の発生を抑制することが提案されているも、これによってなお、十分な亀裂防止を実現することは不可能であった。
特開２００２−３６２１０９号公報

タイヤの負荷運動に当っては、円環状をなす主ベルトに、それの円周方向、半径方向、ベルト幅方向等の各種の方向から力が入力されることになり、このような入力に対しては、それぞれのベルト層の側縁部に、たとえば、交差コードのパンタグラフ様の変位に起因する、層間剪断歪その他の歪が発生し、このような歪は、前述した内層側狭幅ベルト層のように、ベルトコードの、タイヤ赤道面に対する交角が小さく、かつ、ベルト層幅が広くなるほど大きくなる傾向にあり、歪の大きい個所では、ベルト層の側縁に亀裂が早期に発生するとともに、その亀裂が、ベルト層間に進展し易いという問題がある。

ところで、先に述べた従来タイヤの、外層側のベルト層については、主ベルトの高い剛性の確保のためには、ベルト層幅の広幅化が有効であり、また、歪の低減に対しては、ベルトコードの、タイヤ赤道面に対する交角を大きくすることが有効であるので、従来タイヤにおいても、これらの両性能を十分に両立させることは可能となる。

この一方で、従来タイヤの、ベルトコードのタイヤ赤道面に対する交角が小さい内層側の狭幅ベルト層は、径成長の抑制のためにはある程度のベルト層幅を確保することが不可避となるところ、ベルト層側縁での歪の低減のためには、その狭幅ベルト層の幅を狭くすることが必要になるという矛盾を含むことになるので、歪の低減を第一義として、狭幅ベルト層の幅を狭小化した場合には、タイヤの負荷転動に伴う径成長が否めず、発熱量および摩耗量の増加が余儀なくされ、また、トレッド踏面等に発生するカット傷の早期の進展に起因して、最外層に位置するベルト層に沿って進展するセパレーションが発生し易くなるという問題があった。

この発明は、従来技術が抱えるこのような問題点を解決することを課題としてなされたものであり、それの目的とするところは、内層側の狭幅ベルト層の幅を、所要に応じた広幅として、タイヤの径成長を十分に抑制してなお、狭幅ベルト層の側縁部分に発生する歪の量を十分小さく抑えて、それらのベルト層、ひいては、ベルトのセパレーションを有効に防止できる重荷重用空気入りタイヤを提供するにある。

この発明は、ベルトコードの、タイヤ赤道面に対する交角が小さいベルト層につき、そのベルト層の幅を所要のものとしてなお、ベルト層の側縁部分に発生する剪断歪の増加を、ベルトの側部部分の構成に着目して抑制するものであり、この発明に係る重荷重用空気入りタイヤは、ラジアルカーカスのクラウン域の外周側に、二層の内層側狭幅ベルト層と、これらの狭幅ベルト層より広幅の、一層以上の外層側広幅ベルト層とを順次に配設してなるものであり、たとえば、適用リムに組付けて規定内圧を充填したタイヤ姿勢の下で、内周側の狭幅ベルト層の幅を、それの外周側の狭幅ベルト層に比して広幅とし、これらの二層の狭幅ベルト層のそれぞれのベルトコードの、タイヤ赤道面に対する交角を、広幅ベルト層のベルトコードのそれより小さくするとともに、それらの狭幅ベルト層のベルトコードを、層間で相互に交差する方向に向けて、好ましくは、タイヤ赤道面に対して相互に逆方向に向けて延在させ、また、これもたとえば、上述したと同様のタイヤ姿勢の下で、二層の狭幅ベルト層の外周側に隣接する広幅ベルト層の、外周側狭幅ベルト層の側縁近傍と対応する部分を、半径方向外方に向けて凸となる形態としたものである。

ここで好ましくは、広幅ベルト層の、半径方向外方に向けて凸となるその凸部の最大突出高さ（Ａ）、すなわち、凸部内周面の最大突出高さ（Ａ）を、タイヤ赤道面から、外周側狭幅ベルト層の、タイヤ幅方向に測った幅（Ｗ_２）の０．１倍の距離をおいた位置での、その広幅ベルト層の内周面を基準として、いいかえれば、広幅ベルト層の内周面の当該位置に接してタイヤの中心軸線と平行に延びる直線からタイヤ半径方向に測って、
０．５×ｄ_３＜Ａ＜２×ｄ_３
ｄ_３：前記広幅ベルト層のベルトコードの直径
の範囲とする。

なおここにおいて、「外周側の狭幅ベルト層の側縁近傍」とは、その狭幅ベルト層の幅（Ｗ_２）に対し、タイヤ赤道面を中心として、８０％から１４０％の範囲に含まれる部分をいうものとし、ここでは、凸部の最大突出部分が上記の範囲内に位置するものとする。

また、上述したところにおける「適用リム」とは、タイヤサイズに応じて下記の規格に規定されたリムをいい、「規定内圧」とは、下記の規格において、最大負荷能力に対応して規定される空気圧をいい、最大負荷能力とは、下記の規格で、タイヤに負荷することが許容される最大の質量をいう。
なお、ここにおける空気は、窒素ガス等の不活性ガスその他に置換することも可能である。

そして規格とは、タイヤが生産または使用される地域に有効な産業規格によって決められたものであり、例えば、アメリカ合衆国では“ＴＨＥ ＴＩＲＥ ＡＮＤ ＲＩＭ ＡＳＳＯＣＩＡＴＩＯＮ ＩＮＣ．のＹＥＡＲ ＢＯＯＫ”であり、欧州では、“ＴＨＥ Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｔｙｒｅ ａｎｄ Ｒｉｍ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ＯｒｇａｎｉｓａｔｉｏｎのＳＴＡＮＤＡＲＤＳ ＭＡＮＵＡＬ”であり、日本では日本自動車タイヤ協会の“ＪＡＴＭＡ ＹＥＡＲ ＢＯＯＫ”である。

また好ましくは、たとえば、適用リムに組付けて規定内圧を充填したタイヤ姿勢の下で、それぞれの狭幅ベルト層の幅をいずれも、トレッド幅（ＴＷ）の０．２５〜０．５倍の範囲とするとともに、たとえばスチール製のベルトコードの、タイヤ赤道面に対する角度を３〜１０°の範囲とする。そしてまた好ましくは、たとえば同様のタイヤ姿勢において、広幅ベルト層の幅を、トレッド幅（ＴＷ）の０．６〜０．８倍の範囲とするとともに、たとえばスチール製のベルトコードの、タイヤ赤道面に対する交角を１５〜３５°の範囲とする。

以上に述べたところにおいて、広幅ベルト層の平均幅と、狭幅ベルト層の平均幅との差は、トレッド幅（ＴＷ）の０．２〜０．４倍の範囲とすることが好ましい。

さらに、この発明に係るタイヤでは、上述したところに加えて、たとえば、前述したタイヤ姿勢の下で、二層の狭幅ベルト層のうち、外周側に位置するベルト層の側縁位置での、それのベルトコードから、内周側に位置するベルト層のベルトコードまでの、コードコーティングゴムを含むゴム厚み（Ｂ_１２）を、他の部分でのそれらの両層間での同様のゴム厚みより厚くするとともに、そのゴム厚み（Ｂ_１２）を、外周側狭幅ベルト層の側縁位置でのそれのベルトコードから、その外周側狭幅ベルト層のさらに外周側に隣接する広幅ベルト層のベルトコードまでの同様のゴム厚み（Ｂ_２３）に対し、
０．７×Ｂ_２３＜Ｂ_１２＜１．８×Ｂ_２３
の範囲とすることが好ましい。

図１３にタイヤ幅方向の半幅断面図で示すような主ベルトを具える従来タイヤについてドラムを用いた走行耐久試験を行ったところ、ラジアルカーカス５１のクラウン域の外周側に配設した二層の内層側狭幅ベルト層５２，５３のうち、外周側に位置するベルト層５３の側縁位置からは、それの内周側に位置する狭幅ベルト層５２に向かう亀裂Ｃ_１に加えて、それの外周側に隣接して位置する外層側広幅ベルト層５４に向かうとともに、そのベルト層５４との間に進展する亀裂Ｃ_２が発生し、最内層のベルト層５２の側縁位置からは、外周側に位置する狭幅ベルト層５３に向かうとともに、そのベルト層５３との間に進展する亀裂Ｃ_３が発生することが明らかになった。
なお図中５５は、最外層に位置する外層側広幅ベルト層を示す。

そこで、このような亀裂Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３の発生原因となる層間剪断歪の発生状況を、有限要素法による歪解析をもって解析した結果、層間剪断歪には、タイヤの負荷転動によって、トレッド接地部分が荷重直下で押し込み変形されることに起因する、タイヤの円周方向断面内でのベルトの曲がり変形によってベルトにその全幅にわたって発生する円周方向の層間剪断歪の他、タイヤへの荷重の負荷時および、トレッド踏面への横方向入力の作用時等に、ベルトの側部部分に発生する周方向引張り力に起因する層間剪断歪があることが判明した。

従って、ベルト層５２，５３のそれぞれの側縁からの、上述したような亀裂Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３は、このような二種類の層間剪断歪の重なり合いに起因して発生する、ということができ、層間剪断歪のこのような重なり合いの態様は、図１４にグラフで例示するように表わすことができる。

図１４によれば、それぞれの狭幅ベルト層５２，５３間の歪は、それらの側縁部分では、曲げによる剪断歪と、引張りによる剪断歪との重なり合いによってとくに大きくなり、この一方で、ベルト層５３，５４間の剪断歪は、両狭幅ベルト層５２，５３の側縁部分では、それらの間の歪と同様に大きくなるも、狭幅ベルト層５３の側縁から、ベルト幅方向の外側に向けて次第に減少することが解かる。

以上のことによれば、亀裂Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３の発生を抑えるためには、曲げによる剪断歪および、引張りによる剪断歪の少なくとも一方を低減させることが有効である。

ここで、曲げ変形に起因する層間剪断歪の低減のためには、隣接するベルト層の、荷重直下での周方向の伸びの差を大きくすることが有効である。
すなわち、三層以上のベルト層のそれぞれが、ベルトコードの相互の交差状態で積層されて、それぞれが、円周方向断面内での曲げ変形に対する剛性を発揮する場合、たとえばタイヤの踏み込み等によって、同断面内でベルトが曲げ変形されると、内周側のベルト層と外周側のベルト層との間に、伸長量の差に起因する剪断歪が発生することになるが、このような剪断歪は、内外側のベルト層をともに伸び易くすることで低減させることができる。

そしてまた、この周曲げを原因とする層間剪断歪の低減のためには、内周側ベルト層と外周側ベルト層との間隔を大きくとることが重要になるので、この発明では、二層の狭幅ベルト層のうち、最内層から第２層目の外周側狭幅ベルト層の側縁の近傍部分と対応する部分で、その外周側狭幅ベルト層のさらに外周側に隣接する第３層目のベルト層である広幅ベルト層を、半径方向外側に向けて凸となる形態とする。

ところで、この発明に係るタイヤのベルト構造では、タイヤ赤道面に対するベルトコード交角の小さい、二層の内層側狭幅ベルト層は円周方向に伸び難く、一方、これらのベルト層の外周側にあって、タイヤ赤道面に対するベルトコード交角が相対的に大きい一層以上の外層側広幅ベルト層は収縮し易い特性をもつので、タイヤへの荷重の負荷によって、ベルトが荷重直下で、円周方向断面内での曲げ変形を受けたときに、層間剪断歪がとくに問題となるベルトの側部部分で、外層側広幅ベルト層を、曲げの中立軸より圧縮側に、そして、二層の内層側狭幅ベルト層をその中立軸より引張側に位置させる場合には、それぞれのベルト層の上記の特性を受容しつつ、第２層目の狭幅ベルト層の側縁部分には円周方向の引張力を作用させ、外層側広幅ベルト層には圧縮力を作用させて、それらの両ベルト層の円周方向での伸び縮みの差を大きくすることができ、それらの間に生じる剪断歪を有効に低減させることができる。

そこでここでは、第３層目のベルト層である広幅ベルト層に、先に述べたように、半径方向外方に向けて凸となる凸部を設けて、その凸部部分を、積極的に、曲げの中立軸より圧縮側に位置させ、これによって、第２層目の狭幅ベルト層と、第３層目の広幅ベルト層との伸び縮みの差を十分大きくする。

図１はこのことを示すグラフであり、これによれば、第２層目の狭幅ベルト層と、第３層目の広幅ベルト層との間の層間剪断歪を、とくに、ベルトの側部部分で、図１４に示すところに比して有効に低減させ得ることが解かる。

またここでは、最内層狭幅ベルト層と、第２層目狭幅ベルト層との間の剪断歪をもまた、図１４に示すところに比して有効に低減させることができる。
すなわち、周方向断面内での曲げ変形は、最内層ベルト層から第３層目のベルト層まで一体となって行われることとなり、このときの変形はほぼ定変形となるので、第２層目と第３層目のベルト層間の歪が緩和されることによる必然的帰結として、最内層と第２層目のベルト層間の歪もまた緩和されることになる。

ところで、曲げ変形に起因する層間剪断歪のこのような低減をもたらすためには、第３層目の広幅ベルト層の凸部、なかでもそれの最大突出部分を、外周側の狭幅ベルト層の側縁近傍部分と対応する部分、すなわち、その外周側狭幅ベルト層の、タイヤ幅方向に測った幅（Ｗ_２）に対し、タイヤ赤道面を中心として、８０％から１４０％の範囲に含まれる領域内に位置させることが必要である。

これによれば、通常は、最内層狭幅ベルト層および、第２層目の狭幅ベルト層のそれぞれの側縁の外周側に、広幅ベルト層の凸部を位置させて、凸部を設けることの実効性を十分に高めることができる。

すなわち、その凸部を８０％未満の領域に位置させたときは、最内層ベルト層から第３層目のベルト層までの間の層間剪断歪は低減できても、最内層ベルト層の側縁位置および第２層目のベルト層の側縁位置での歪の低減が困難になる。
一方、１４０％を越える領域に位置させたときは、凸部の位置が、歪の低減を企図する最内層および第２層目のそれぞれのベルト層の側縁位置から離隔しすぎて、歪低減効果を実現することが難しくなる。

また、この場合は、広幅ベルト層の凸部の内周面の最大突出高さ（Ａ）を、タイヤ赤道面から、外周側の狭幅ベルト層の幅（Ｗ_２）の０．１倍の距離を置いた位置で、その広幅ベルト層の内周面に接してタイヤ中心軸線と平行に延びる直線からタイヤ半径方向に測って、
０．５×ｄ_３＜Ａ＜２×ｄ_３
ｄ_３：前記広幅ベルト層のベルトコードの直径
の範囲とする。

いいかえれば、最大突出高さ（Ａ）が、たとえば１．０〜７．０ｍｍとすることができるベルトコード直径（ｄ_３）に対して０．５ｄ_３以下では、曲げ変形に起因する層間剪断歪を、所期したほどには低減させることができず、一方、２ｄ_３以上では、ベルトの幅中央部分での層間ゴム厚みが厚くなりすぎて、トレッド接地面に、所期した通りのクラウン半径を付与することが難しくなる他、トレッド部全体の厚みが厚くなりすぎて、トレッド部の発熱量が多くなりすぎる不都合がある。

なお、図１は、曲げ変形に起因する層間剪断歪の、前述したような低減に加え、周方向引張力に起因する、ベルトの側部部分での層間剪断歪をもまた、図１４に示すそれに比して有効に低減させた場合を示すものであり、この後者の剪断歪の低減は、最内層狭幅ベルト層の側縁部分に対して、第２層目の狭幅ベルト層の側縁部分を、他の部分に比して半径方向外方に位置させて、それらの両者間のゴム厚みを厚くすることにより実現することができる。

すなわち、周方向引張力の作用下で、それらの両ベルト層のそれぞれのベルトコードが、タイヤ円周の逆方向へ相対変位するに際して、それらの間の厚いゴム層の作用によって層間剪断歪を低減させることができる。

そしてこの場合は、第２層目の狭幅ベルト層の幅が最内層狭幅ベルト層より狭幅であることを前提として、第２層目の狭幅ベルト層の側縁位置でのそれのベルトコードから、最内層狭幅ベルト層のベルトコードまでの、コーティングゴム厚みをも含むゴム厚み（Ｂ_１２）を、第２層目のベルト層のベルトコードから、第３層目の広幅ベルト層のベルトコードまでの同様のゴム厚み（Ｂ_２３）に対し、
０．７×Ｂ_２３＜Ｂ_１２＜１．８×Ｂ_２３
の範囲とすることが好ましい。

すなわち、ゴム厚み（Ｂ_１２）を０．７Ｂ_２３以下とすると、最内層ベルト層と、第２層目のベルト層との間の歪の抑制が困難になり、一方、１．８Ｂ_２３以上とすると、最内層ベルト層と第２層目のベルト層との間隔が大きくなりすぎる結果として、第２層目のベルト層と、第３層目のベルト層との間隔が狭くなりすぎて、それらの層間での歪が大きくなりすぎるおそれがある。

以上のような重荷重用空気入りタイヤにおいて、最内層および第２層目のそれぞれの狭幅ベルト層の幅をトレッド幅（ＴＷ）の０．２５〜０．５倍の範囲としたときは、狭幅ベルト層に径成長抑制機能を十分に発揮させてなお、ベルト層側縁からの亀裂の発生を有効に防止することができる。

いいかえれば、それが０．２５倍未満では、タイヤの径成長に起因する、発熱量、摩耗量等についての、前述したと同様の問題が生じることになり、それが０．５倍を越えると、ベルト層側縁での前述したような剪断歪の増加に加えて、振動乗心地の悪化等の問題が生じることになる。

またこの場合には、狭幅ベルト層のベルトコードのタイヤ赤道面に対する交角を３〜１０°の範囲とすることが、ベルト層に、高い周方向耐張力を発揮させてベルト耐久性を高める上で好ましい。
すなわち、交角が３°未満では、生タイヤの成型が困難であり、また、ベルト層の側縁での歪が大きくなりすぎるおそれがあり、一方、１０°を越えると、狭幅ベルト層の耐張力が不足して、タイヤの径成長の抑制力が小さくなりすぎるおそれがある。

そしてまた、一層以上の広幅ベルト層の幅は、トレッド幅（ＴＷ）の０．６〜０．８倍の範囲とすることが、ベルトの面内曲げ剛性を高めて、コーナリングフォースを増加させ、すぐれた操安性および耐摩耗性を確保する上で好ましい。
広幅ベルト層の幅が０．６倍未満では、径成長抑制機能の低下が否めず、０．８倍を越えると、ベルト層側縁でのセパレーション故障が発生し易くなる。

なおこの場合は、広幅ベルト層のベルトコードの、タイヤ赤道面に対する交角を１５〜３５°とすることが、ベルトに大きな面内曲げ剛性を付与する上で好ましい。

さらにまた、広幅ベルト層の平均幅と、狭幅ベルト層の平均幅との差を、トレッド幅（ＴＷ）の０．２〜０．４倍の範囲とすることが、内層側ベルト層と、外層側ベルト層との機能上のバランスをとる上で好適である。

この発明に係るタイヤによってもたらされる効果を示すグラフである。 この発明の実施形態をタイヤの半部について示す幅方向断面図である。 ベルトの半部について示す、それぞれのベルト層の平面透視図である。 第３層目の広幅ベルト層への凸部の形成例を示す幅方向断面図である。 第２層目のベルト層と、最内層ベルト層との間の層間ゴム厚みを厚くした例を示す図である。 第２層目のベルト層と、最内層ベルト層との間の層間ゴム厚みの測定態様を示す拡大図である。 実施例に用いたタイヤの、ベルト層の基本積層構造等を示す図である。 実施例１に用いた実施例タイヤのベルト構造を例示する図である。 実施例１の、亀裂成長長さについての結果を示す図である。 実施例２に用いた実施例タイヤのベルト構造を例示する図である。 実施例２の結果を示す図である。 実施例３の結果を示す図である。 従来タイヤのベルト構造をその半部について示す幅方向断面図である。 従来のベルト構造に発生する層間剪断歪の比率を示すグラフである。

符号の説明

１ トレッド部
２ サイドウォール部
３ ビード部
４ ビードコア
５ ラジアルカーカス
６ ベルト
７，８ 凸部
９ 中立軸
１１，１２，１３，１４ コード
Ｗ_１ 最内層狭幅ベルト層の幅
Ｘ タイヤ赤道面
１Ｂ，２Ｂ，３Ｂ，４Ｂ ベルト層
Ａ 最大突出高さ
ｌ 直線
θ_１，θ_２，θ_３，θ_４ ベルトコードのタイヤ赤道面に対する交角
Ｂ_１２，Ｂ_２３ 層間ゴム厚み
Ｃ１２，Ｃ２３ 亀裂成長長さ

図２は、適用リムに組付けて規定内圧を充填したタイヤ姿勢の下での、この発明の実施の形態をタイヤの半部について示す幅方向断面図であり、図中１はトレッド部を、２は、トレッド部１の側部に連続して半径方向内方へ延びるサイドウォール部を、そして３は、サイドウォール部２の内周側に連続するビード部をそれぞれ示す。

ここでは、それぞれのビード部３に配設したビードコア４間にトロイダルに延在して上記の各部１，２，３を補強する、少なくとも一枚のカーカスプライからなるラジアルカーカス５を配設するとともに、このラジアルカーカス５のそれぞれの側部部分をビードコア４の周りで半径方向外方に巻き返す。

そして、このようなラジアルカーカス５のクラウン域の外周側には、トレッド部１を補強する三層以上のベルト層、図では四層のベルト層からなるベルト６を配設し、それらのベルト層のうち、最内層のベルト層と、それの外周側に隣接する第２層目のベルト層のそれぞれをともに内層側狭幅ベルト層１Ｂ，２Ｂとし、これらのベルト層１Ｂ，２Ｂの外周側に配設した第３層目のベルト層および、最外層のベルト層のそれぞれをともに外層側広幅ベルト層３Ｂ，４Ｂとする。

またここでは、図３に、ベルトを要部の平面透視状態で示すところから明らかなように、それぞれのベルト層の相互間で、最内層狭幅ベルト層１Ｂの、タイヤ幅方向に測った幅Ｗ_１を、第２層目の狭幅ベルト層２Ｂの同様の幅Ｗ_２より広幅とするとともに、第３層目の広幅ベルト層３Ｂをいずれのベルト層よりも広幅とし、そして、最外層の広幅ベルト層４Ｂの幅Ｗ_４を、最内層狭幅ベルト層１Ｂのそれより広幅で、第３層目のベルト層３Ｂの幅Ｗ_３より狭幅とする。

ここで好ましくは、両狭幅ベルト層１Ｂ，２Ｂの幅Ｗ_１，Ｗ_２を、トレッド幅ＴＷの０．２５〜０．５倍の範囲とし、両広幅ベルト層３Ｂ，４Ｂの幅Ｗ_３，Ｗ_４を、トレッド幅ＴＷの０．６〜０．８倍の範囲とする。

そしてまた好ましくは、両広幅ベルト層３Ｂ，４Ｂの平均幅と、両狭幅ベルト層１Ｂ，２Ｂの平均幅との差を、トレッド幅ＴＷの０．２倍〜０．４倍の範囲内とする。

併せてここでは、それぞれの狭幅ベルト層１Ｂ，２Ｂの、スチール、アラミド繊維その他の非伸長性材料からなるベルトコードの、タイヤ赤道面Ｘに対する交角θ_１，θ_２を、好ましくは、ともに３〜１０°の範囲とするとともに、広幅ベルト層３Ｂ，４Ｂの同様のベルトコードの、タイヤ赤道面Ｘに対する交角θ₃，θ₄をともに、上記の交角θ_１，θ_２より大きい角度、これも好ましくは１５〜３５°の範囲とする。
そしてこれらのそれぞれのベルトコードは、図３に示すように、隣接するベルト層の相互間で、タイヤ赤道面に対して逆方向に向けて延在させることが好ましい。

それぞれのベルト層を以上のように配設したところにおいて、ここではさらに、図４にベルト６を拡大して示すように、第３層目の広幅ベルト層３Ｂの、第２層目の狭幅ベルト層２Ｂの側縁近傍部分と対応する部分、いいかえれば、その狭幅ベルト層２Ｂの幅Ｗ_２に対し、タイヤ赤道面Ｘを中心として８０〜１４０％の範囲と対応する部分を、たとえば、その範囲内の一部もしくは全部で半径方向外方に向けて凸となる形態に、ゴム材料の介装その他によって形成し、このようにして形成される凸部７の、内周面の最大突出高さＡを、タイヤ赤道面Ｘから、第２層目のベルト層２Ｂの幅Ｗ_２の０．１倍の距離を隔てた位置で、その広幅ベルト層３Ｂの内周面に接してタイヤの中心軸線と平行に延びる直線ｌからタイヤ半径方向に測って、
０．５×ｄ_３＜Ａ＜２×ｄ_３
ｄ_３：広幅ベルト層３Ｂのベルトコードの直径
の範囲とする。
ここで、ベルトコードの直径ｄ_３は、多くの場合１．０〜７．０ｍｍの範囲とすることができる。

ベルト６をこのように構成した場合には、タイヤの負荷転動によってトレッド接地部分が半径方向内側に押し込み変形されることによるベルト６の曲げ変形に当っては、曲げの中立軸が、図４に一点鎖線で示すように延在することになり、この中立軸９に対し、狭幅ベルト１Ｂ，２Ｂの側縁部分はともに引張域に位置することになる一方で、広幅ベルト層、とくには、第２層目の狭幅ベルト層２Ｂの外周側に隣接する、第３層目の広幅ベルト層３Ｂは、凸部７の形成の故に、第２層目の狭幅ベルト層２Ｂの側縁部分と対応する部分をも含むより広い範囲にわたって圧縮域に位置することになるので、先にも述べたように、第２層目の狭幅ベルト層２Ｂと、第３層目の広幅ベルト層３Ｂとの、伸び縮みの差を十分大きくすることができ、この結果として、それらの両層間の、曲げ変形に起因する剪断歪を、図１に示すように有効に低減させることができる。

また、この図１に示すところによれば、前述した理由により、最内層狭幅ベルト層１Ｂと、第２層目の狭幅ベルト層２Ｂとの間の剪断歪をもまた有効に低減できることが解かる。

ところで、第３層目の広幅ベルト層３Ｂの凸部７は、図１に示すところから明らかなように、第２層目の狭幅ベルト層２Ｂの側縁部分と、その広幅ベルト層３Ｂとの間に、周方向引張力に起因して発生する層間剪断歪を低減するべくも機能することになる。
なお、周方向引張力に起因して、最内層狭幅ベルト層１Ｂと、第２層目の狭幅ベルト層２Ｂとの側縁部分間に発生する層間剪断歪は、図５に例示するように、第２層目の狭幅ベルト層２Ｂの側縁位置での、それのベルトコードから、最内層狭幅ベルト層１Ｂのベルトコードまでの、コーティングゴムを含む厚みＢ_１２を、それらの両ベルト層間の他の部分のゴム厚みより、約１〜７ｍｍ程度厚くすることによって実現することができる。

この場合の層間ゴム厚みＢ_１２の測定は、図６にベルトコードを拡大して例示するように、２層目狭幅ベルト層２Ｂの側縁に最も近く位置するコード１０から、それの内周縁ならびに、第２本目および第３本目のそれぞれのコード１１，１２の内周縁に接する直線と直交する方向に向けて、最内層ベルト層１Ｂのベルトコードの、前記コード１０に最も近接して位置する二本のコード１３，１４の外周縁に接して延びる直線までの距離を測ることによって行うことができ、このことは、第２層目のベルト層２Ｂと、第３層目のベルト層３Ｂとのそれぞれのベルトコードの層間ゴム厚みＢ_２３の測定に当ってもほぼ同様である。

以上のような層間ゴム厚みＢ_１２は、それが、ベルト層１Ｂとベルト層２Ｂとの間の他の部分のゴム厚みに比して１ｍｍ未満厚いだけでは、厚みを作為的に増加させることの実効性に乏しく、一方、７ｍｍを越えると、発熱量が多くなりすぎるおそれがある。
ここで、他の部分のゴム厚みは、通常は、それぞれのベルト層１Ｂ，２Ｂのベルトコードに対するそれぞれのコーティングゴムの厚みの和になる。

また、このような層間ゴム厚みＢ_１２は、第２層目の狭幅ベルト層２Ｂの側縁位置で、先に述べたとほぼ同様にして測った、第３層目の広幅ベルト層３Ｂのベルトコードまでの、図５に示すようなゴム厚みＢ_２３に対し、
０．７×Ｂ_２３＜Ｂ_１２＜１．８×Ｂ_２３
の関係を満足するものとすることが、ベルト層２Ｂに対し、ベルト層１Ｂとの間、およびベルト層３Ｂとの間のそれぞれの歪のバランスをとる上で好適である。

サイズが４０００Ｒ５７で、図７に示すような六層のベルト構造およびトレッド幅を有するタイヤにつき、第３層目の広幅ベルト層３Ｂの凸部の形成位置を図８に示すように変化させた場合のベルト耐久性および発熱性を評価したところ、図９に表およびグラフで示す結果を得た。

これらの評価はいずれも、タイヤを、リム幅が２９インチのリムに組付けるとともに、充填内圧を７００ｋＰａとして、それを、３０℃の雰囲気温度の下で、５．０ｍの直径の試験ドラム上にて１０ｋｍ／ｈの速度で負荷転動させることにより行った。

ここで、ベルト耐久性の評価は、負荷質量を、ＴＲＡ規格に規定される質量の１５０％とするとともに、トレッド踏面への横方向入力を０．１Ｇとしてタイヤを２４０時間転動させた後、そのタイヤを周上の四個所で幅方向に切断してベルト層の側縁から発生する亀裂の成長長さを測定することにより行った。

なお、この試験では、第３層目の広幅ベルト層３Ｂに凸部を形成しない従来タイヤおよび、実施例タイヤ１〜５のいずれにも、二層の内層側狭幅ベルト層の側縁から図１３について述べたような亀裂Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３が発生したので、ここでは、第２層目狭幅ベルト層の側縁位置を基準として、両狭幅ベルト層間の亀裂の最大長さＣ１２および、第２層目のベルト層と、第３層目のベルト層との間の亀裂の長さＣ２３を測定した。

図９に示すところによれば、凸部、なかでもそのピークの形成位置を１．０Ｗ_２〜１．２Ｗ_２の範囲としたときに、亀裂の成長をとくに効果的に抑制することができるも、この抑制効果は、０．８Ｗ_２〜１．４Ｗ_２の範囲内の全体にわたって確保し得ることが解かる。

また、上記の各タイヤの発熱性は、タイヤへの負荷質量を、ＴＲＡ規格の規定の１００％とし、直進条件下で、１０ｋｍ／ｈの速度をもって４８時間転動させた直後に、トレッド踏面に、それの幅方向の九個所に等間隔で形成した、小径孔を経て最外層ベルト層上の温度を測定し、このときの平均温度を、１０点法をもって評価したところ、実施例タイヤでは、Ａ＝５．０ｍｍ（ｄ_３＝５．０ｍｍ）で一定であって、トレッドゴム厚みが一定になるため、ほぼ０．５の一定値となった。
なお、この発熱性は、評点が小さいほど、発熱量の少ない好適タイヤであることを示すことになる。

実施例１で用いたタイヤと基本構造を同一にするタイヤにつき、第３層目の広幅ベルト層の凸部の形成位置を、第２層目の狭幅ベルト層の幅Ｗ_２の１．０倍の位置とする一方で、その凸部の最大突出高さＡを、ベルトコードの直径ｄ_３を５．０ｍｍの一定値としたまま図１０に示すように変化させた場合の、ベルト耐久性および発熱性を、上述したと同様にして評価したところ、図１１に表およびグラフで示す結果を得た。

図１１によれば、凸部の最大突出高さＡを高くするほど、亀裂の成長長さＣ１２，Ｃ２３が短くなる一方で、発熱量は、最大突出高さＡが１０ｍｍを越えると急激に増加することが解かる。

実施例１で用いたタイヤと基本構造を同一にするタイヤについて、第２層目の狭幅ベルト層の側縁位置で、図５，６に関連して述べたようにして測った層間ゴム厚みＢ_１２の、層間ゴム厚みＢ_２３に対する比を変化させた場合の、ベルト耐久性を実施例１と同様にして評価したところ、図１２に表およびグラフで示す結果を得た。

図１２に示す、とくにはグラフによれば、層間ゴム厚みの比（Ｂ_１２／Ｂ_２３）が０．７〜１．８の範囲では、第２層目のベルト層と、最内層ベルト層との間および、第３層目のベルト層との間のそれぞれにおける亀裂の成長長さＣ１２，Ｃ２３をともに十分短く抑えることができる一方で、上記の範囲を外れると、いずれか一方の亀裂の成長長さが、他方のそれに比して急激に大きくなることが解かる。

Claims (6)

1. ラジアルカーカスのクラウン域の外周側に、二層の内層側狭幅ベルト層と、これらの狭幅ベルト層より広幅の、一層以上の外層側広幅ベルト層とを順次に配設してなる重荷重用空気入りタイヤであって、
   内周側の狭幅ベルト層の幅を、それの外周側の狭幅ベルト層に比して広幅とし、これらの二層の狭幅ベルト層のそれぞれのベルトコードの、タイヤ赤道面に対する交角を、広幅ベルト層のベルトコードのそれより小さくするとともに、それらの狭幅ベルト層のベルトコードを、層間で相互に交差する方向に延在させ、二層の狭幅ベルト層の外周側に隣接する広幅ベルト層の、外周側狭幅ベルト層の側縁近傍と対応する部分を、半径方向外方に向けて凸となる形態としてなる重荷重用空気入りタイヤ。
2. 広幅ベルト層の、半径方向外方に向けて凸となるその凸部の最大突出高さ（Ａ）を、タイヤ赤道面から、外周側狭幅ベルト層の幅（Ｗ_２）の０．１倍の距離をおいた位置での、その広幅ベルト層の内周面を基準として、
   ０．５×ｄ_３＜Ａ＜２×ｄ_３
   ｄ_３：前記広幅ベルト層のベルトコードの直径
   の範囲としてなる請求項１に記載の重荷重用空気入りタイヤ。
3. 狭幅ベルト層の幅を、トレッド幅（ＴＷ）の０．２５〜０．５倍の範囲とするとともに、ベルトコードの、タイヤ赤道面に対する交角を３〜１０°の範囲としてなる請求項１もしくは２に記載の重荷重用空気入りタイヤ。
4. 広幅ベルト層の幅を、トレッド幅（ＴＷ）の０．６〜０．８倍の範囲とするとともに、ベルトコードの、タイヤ赤道面に対する交角を１５〜３５°の範囲としてなる請求項１〜３のいずれかに記載の重荷重用空気入りタイヤ。
5. 広幅ベルト層の平均幅と、狭幅ベルト層の平均幅との差を、トレッド幅（ＴＷ）の０．２〜０．４倍の範囲としてなる請求項１〜４のいずれかに記載の重荷重用空気入りタイヤ。
6. 外周側の狭幅ベルト層の側縁位置での、それのベルトコードから、内周側の狭幅ベルト層のベルトコードまでのゴム厚み（Ｂ_１２）を、他の部分でのそれらの両層間のゴム厚みより厚くするとともに、そのゴム厚み（Ｂ_１２）を、外周側狭幅ベルト層の側縁位置でのそれのベルトコードから、その外周側狭幅ベルト層のさらに外周側に隣接する広幅ベルト層のベルトコードまでのゴム厚み（Ｂ_２３）に対し、
   ０．７×Ｂ_２３＜Ｂ_１２＜１．８×Ｂ_２３
   の範囲としてなる請求項１〜５のいずれかに記載の重荷重用空気入りタイヤ。

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