WO2002098682A1

WO2002098682A1 - Pneu radial

Info

Publication number: WO2002098682A1
Application number: PCT/JP2002/005562
Authority: WO
Inventors: Kazuomi Kobayashi; Shuji Ando
Original assignee: Bridgestone Corporation
Priority date: 2001-06-05
Filing date: 2002-06-05
Publication date: 2002-12-12
Also published as: JP4544782B2; US20040159387A1; US7168469B2; EP1403097B1; EP1403097A1; JP2002362109A; EP1403097A4; CN1538915A

Description

明細書ラジアルタイヤ技術分野

この発明は、ラジアルタイヤ、特にそのトレッド補強を司るベルトの改良によつて、耐久性の向上を図った重荷重用ラジアルタイヤに関するものである。背景技術

トラックおよびバス用タイヤや建設車両用タイヤなどの重荷重用ラジアルタイャのベルトは、タイヤの赤道面に対して大きな傾斜角度、例えば 20〜70° の傾斜角度で並行配列をなすコードが通常等間隔に埋設されたゴム引き層による大傾斜ベルト層と、タイヤの赤道面に対して小さな傾斜角度、例えば 5〜15° の傾斜角度で並行配列をなすコードが通常等間隔に埋設されたゴム引き層による小傾斜ベルト層と、を組み合わせて、ベルトの主層を構成するのが一般的である。すなわち、大傾斜ベルト層によって、ベルトの面に沿った変形に対する剛性 (以下、面内曲げ剛性という）を確保している。一方、小傾斜ベルト層は、その傾斜角度の小さいコード配置によってトレツド周方向の張力を負担し、トレツドの径成長を抑制して走行時にクラウン形状が変化するのを防いでいる。

さらに、ベルト主層は、カーカス側から径方向外側へ順に、小傾斜ベルト層の 2層および大傾斜ベルト層の 1層または 2層の計 3〜 4層から成るのが通例である。ここで、小傾斜ベルト層は、トレッド周方向の張力を負担するために、各層のコードを隣接層間で交差する向きに配置すること、また小傾斜ベルト層の外側の大傾斜ベルト層が 2層の場合は、面内曲げ剛性を高めるために、各層のコードを隣接層間で交差する向きに配置すること、そして小傾斜ベルト層と大傾斜ベルト層との隣接層間においても、最も力一カス側の小傾斜ベルト層での歪み集中を防ぐために、コードを交差する向きに配置すること、がそれぞれ有効である。従って、ベルト主層においては、全てのベルト層のコードが隣接層間で相互に交差する配置となることが、トレッドの径成長の抑制、面内曲げ剛性の向上およびベルト端での歪みの分散を図る上で有利である。

ところで、タイヤが負荷を受けて転動している際、ベルトの端部域には剪断歪みの発生が不可避である。特に、ベルトのコードの傾斜角度が小さいほど、そしてベルト幅が広いほど、発生する剪断歪みは大きくなり、ゴムと非接着のコード端末が位置するベルト端に亀裂が生じて、これがベルト層間のセパレ一ションへと進展し、ひいてはタイヤの破壊へと繋がる。

ここで、大傾斜ベルト層は、コードの傾斜角度が大きく発生する剪断歪みが小さいため、ベルト幅を広くすることが可能であり、その主目的である面内曲げ剛性の確保は容易である。

一方、小傾斜ベルト層は、その主目的であるトレッド径成長の抑制を実現するのに、コ一ドの傾斜角度を小さくかつ最低限のベルト幅を確保することが不可欠であるが、タイヤの負荷転動中の剪断歪みを小さくするには、ベルト幅を狭くする力、、或いはコードの傾斜角度を大きく設定せざるを得ない。しかしながら、いずれにしても、トレッドの径成長の抑制が不十分になり、走行に伴って径成長量が大きくなり、耐カツトセパレーシヨン性、耐発熱性および耐磨耗性を著しく悪化することになる。すなわち、コードの傾斜角度が小さい小傾斜ベルト層は、より幅を広く、そしてコードの傾斜角度をより小さくすることが、トレッドの径成長抑制には有利であるが、上記のベルト端を起点とするセパレーションの発生が、これらの実現を阻んでいたのである。

発明の開示

そこで、この発明は、歪みの発生し易い小傾斜ベルト層の端部における亀裂の発生を抑制し、小傾斜ベルト層のより広い幅での適用を可能にする方途について、提案することを目的とする。

さて、発明者らは、ベルトにおけるコードの傾斜角度およびベルト幅と、トレッド部の径成長およびベルト耐久性との関係について、種々の検討を行った。すなわち、コードの傾斜角度およびベルト幅を表 1に示すように種々に変化し、それぞれの条件でのトレッド部の径成長およびベルト耐久性を調査した。その結果を表 1に併記するとともに、各評価項目毎に整理した結果を図 1および図 2に示す。なお、トレッド部の径成長は、タイヤの内圧を 50kPaから 700kPaに変化した際の、トレッドセン夕一部分の径成長量を測定し、その結果を指数表示したものであり、ベルト耐久性は後述のドラム走行試験においてベルト故障により走行が不能になるまでの走行可能時間を指数表示したものである。

ほ 1 ]

まず、コードの傾斜角度は、図 1 ( a ) に示すように、この角度が 15° 以下になるとベルト耐久性が急激に低下する反面、図 1 ( b ) に示すように、卜レツド部の径成長は傾斜角度が小さくなるほど抑制されることがわかる。従って、コ —ドの傾斜角度を 15° 以下に設定した上でベルト端の亀裂を抑制することによつて、トレッド部の径成長の抑制が達成される。

また、ベルト幅は、図 2 ( a ) に示すように、そのトレッド幅の 0. 25倍以上と大きく、つまり幅が広くなるほどベルト耐久性が悪化する反面、図 2 ( b ) に示すように、トレッド部の径成長は幅が広くなるほど抑制されることがわかる。従つて、ベルト幅をトレツド幅の 0. 25倍以上に設定した上でベルト端の亀裂を抑制することによって、トレッド部の径成長の抑制が達成される。

一方、ベルト幅がトレッド幅の 0. 50倍をこえると、ベルト幅を拡げることによる径成長の抑制効果が飽和するのに反して、歪みの増加による耐久性の低下が大きくなるため、ベルト幅はトレツド幅の 0. 50倍以下とする。

ここで、トレッド幅とは、トレッド接地幅、換言すると、負荷荷重、タイヤ内圧およびリムが次の条件下にある場合の、トレッド接地面の最大幅をいう。すなわち、負荷荷重とは、 JATMA Year Bookに記載されている適用サイズにおける単輪の最大荷重（最大負荷能力）をいい、タイヤ内圧とは、上記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（最大負荷能力）に対応する空気圧をいい、リムとは、上記規格に記載されている適用サイズにおける標準リムをいう。次に、発明者らは、ベルト主層として小傾斜ベルト層および大傾斜ベルト層を組み合わせたベルトについて、ベルト端部における亀裂の発生について詳細に検討した。

すなわち、図 3にタイヤの赤道面 Oを境とするベルト半部を示すように、カーカス側から順に、小傾斜ベルト層 1 Bおよび 2 Bと大傾斜ベルト層 3 Bおよび 4 Bとからベルト主層が構成され、さらに大傾斜ベルト層 4 B上に、保護ベルト層 5 Bを配置した、ベルト構造において、各ベルト層のコードのタイヤ赤道面 Oに対する傾斜角度および幅を表 2に示す仕様とした、従来のベルトについて検討した。ほ 2 ]

まず、亀裂の発生原因である、小傾斜ベルト層 1 Bおよび 2 Bの端部での歪みについて解析したところ、小傾斜ベルト層 1 B、 2 Bおよび大傾斜ベルト層 3 B の各層のコードが全ての層間で相互に交差していて、ベルト層 2 B端を挟むベルト層 1 Bおよび 3 Bのコードが、それぞれベルト層 2 Bのコードと交差する配置であるため、タイヤの負荷転動時に荷重の加わる直下のベルト端部に周方向の伸びが生じた際、ベルト層 1 Bおよび 3 Bの変位に対してベルト層 2 Bが逆向きに変位する結果、ベルト層 2 Bの端部の径方向外側（以下、上と示す）および同内側（以下、下と示す）に剪断歪みが集中することが、新たに判明した。

また、ベルト層 1 Bの端部上において、その上方に位置するベルト層 3 Bのコードはベルト層 1 Bのコードと同じ向きに配置されているが、ベルト層 3 Bが径方向内側（曲げ変形の中立軸より内側）にあるために、ベルト層 1 Bの端部にかかる引張量が大きく、かつ幅が広いため、比較的に大きい歪みが発生する。一方、ベルト層 1 Bの端部下では、コードの傾斜角度が小さいこと、そしてカーカスまでの距離が比較的に存在すること、から歪みの発生は極めて小さいものである。従って、歪みは、ベルト層 1 B端上と同 2 B端の上下において問題になる。

次に、上記の従来ベルトを有するタイヤをドラム耐久試験に供した際の、ベルト端での亀裂の発生と、その進展について調査した結果を、図 4 (a) 〜(c) に模式的に示す。すなわち、ドラム走行過程においてタイヤの走行を停止して、ベルト端での亀裂の発生状態を調査した。まず、ドラム走行距離： 1000kmの時点では、図 4 (a) に示すように、ベルト層 1 B上およびベルト層 2 B上下に 3つの亀裂 K 1〜K 3 が発生した。これは、各ベルト層端の歪みの大きさに応じて発生しているものである。

次に、ドラム走行距離： 2000kmの時点では、図 4 (b) に示すように、上記の各亀裂 1〜K 3が成長すると同時に、ベルト層 1 Β上およびベルト層 2 Β下の亀裂 Κ 1と Κ 2とが繋がる。

さらに、ドラム走行距離： 3500kmの時点では、図 4 (c) に示すように、一度繋がった亀裂 K 1および K 2は、他の亀裂 K 3や繋がる前の亀裂 K 1および K 2に比べて、その成長が極めて速いため、ベルト層 1 Bおよびベルト層 2 B間をベルト層に沿って亀裂が早期に進展し、ここを起点としてベルト眉間セパレーション故障が容易に発生することが判明した。従って、ベルト層間セパレーシヨンは、ベルト層 1 B上およびベルト層 2 B下において、特に問題となるのである。発明者らは、上記したベルトセパレーションの発生過程に関する知見に基づいて、この亀裂の進展を回避する手段について鋭意究明したところ、 2層の小傾斜ベルト層の幅を規制することが亀裂の原因である歪みを低減するのに極めて有効であることを見出し、この発明を完成するに到った。

すなわち、この発明の要旨構成は、次のとおりである。

( 1 ) カーカスのクラウン部の径方向外側に、タイヤの赤道面に対して傾斜して延びる多数本のコ一ドによるゴム引き層の少なくとも 3層を、そのコ一ドが隣接層間で交差する向きに配置したベルトを有するラジアルタイヤにおいて、該ベル卜のカーカス側に配した 2層は、タイヤの赤道面に対して 15° 以下の傾斜角度で延びる多数本のコードによるゴム引き層を、タイヤ幅方向にトレッド幅の 0. 25 〜0. 50倍の幅にわたって設けた、小傾斜ベルト層であり、該小傾斜ベルト層の力一カス側のベルト層の幅 W 1と残るベルト層の幅 W 2との比 W 2 W 1が 1. 1 〜 1.3 の範囲にあることを特徴とするラジアルタイヤ。

(2) 上記（1) において、小傾斜ベルト層は、その層内を占める個々に独立したコードを数本以内の束毎に区分し、その各束内の隣接コード間隔に比し、束とこの束に隣接するコードとの間隔を広げた、コードの配列になることを特徴とするラジアルタイヤ。

(3) 上記（2) において、小傾斜ベルト層のコードの 30%以上を束にすることを特徴とするラジアルタイヤ。

(4) 上記（2) または（3) において、小傾斜ベルト層のコードと直交する方向の単位幅内での、コードの平均埋設本数を Nとし、各束のコードの本数を n とするとともに、束とこの束に隣接するコードとの間隔部分の、コードと直交する方向の距離を Qiとしたとき、

l/5≤QiXN/n≤3/4

を満足することを特徴とするラジアルタイヤ。

(5) 上記（2)、 (3) または（4) において、小傾斜ベルト層の一側縁での、コード束相互間のタイヤ周方向長さ Qi/s i n 0の、タイヤの全周にわたる総和を、その一側縁での周長 Lに対し、

LX 1/5≤∑ (Qi/s i η Θ) ≤LX 3/4

としたことを特徴とするラジアルタイヤ。

(6) 上記（2) ないし（5) のいずれかにおいて、束内の隣接コード間隔を P iとし、コード径 dのコードを全周にわたつて均一に並列配置させた場合のコード間隔を Poとしたとき、

-d<Pi<Po

を満足することを特徴とするラジアルタイヤ。

(7) 上記（2) ないし（6) のいずれかにおいて、束内の相互に隣接する少なくとも二本のコードを部分的に相互接触させたことを特徴とするラジアルタイヤ。

(8) 上記（2) ないし（7) のいずれかにおいて、コードの複数本の束に対する内接円と外接円との半径距離の差をコ一ド径の 1〜 3倍の範囲としたことを特徴とするラジアルタイヤ。

(9) 上記（1) ないし（8) のいずれかにおいて、コードの径が 2.5 〜4.0 imn であるラジアルタイヤ。

(10) 上記（2) ないし（9) のいずれかにおいて、各束内のコード本数が 2 〜 5本であるラジアルタイヤ。

(11) 上記（2) ないし（10) のいずれかにおいて、各束内の隣接コード間隔が 0.2 〜0.5誦、かつ束とこの束に隣接するコードとの間隔が 2〜10mmであるラジアルタイヤ。

(12) 上記（1) ないし（11) のいずれかにおいて、コードの断面二次モーメント Iの、コード断面積 Aに対する比 IZAが 0. 015以上であることを特徴とするラジアルタイヤ。

ここで、上記コードには、複数本のフィラメントを撚り合わせたコードまたは単線からなるモノフィラメントコードを使用することができ、その材質はスチ一ルまたは化学繊維の適用が可能である。

さて、図 5に、この発明に従う建設車両用ラジアルタイヤの幅方向断面の要部を示す。

このタイヤは、一対のビード部（図示せず）間に跨がってトロイダル状に延びるカーカス Cのクラウン部の径方向外側に、少なくとも 3層、図示例で 5層のベルト Bおよびトレツド Tをそなえる。

ベルト Bは、カーカス C側からその径方向外側へ順に、 2層の小傾斜ベルト層 18ぉょび28、 2層の大傾斜ベルト層 3 Bおよび 4 B、そして 1層の保護ベルト層 5 Bを積層して成る。すなわち、ベルト Bの各ベルト層 1 B〜5 Bは、タイャの赤道面〇に対して斜めの並行配列をなす、多数本のコードのゴム引き層を隣接層間でコードが交差する向きに配置したものであり、ベルト層 1 Bおよび 2 B は、そのコードがタイヤの赤道面 Oに対して 15° 以下、好ましくは 3〜12° の傾斜角度で延び、かつ幅 W 1および W 2がトレツド幅 TWの 0. 25〜0. 50倍の幅を有する小傾斜ベルト層であり、一方ベルト層 3 Bおよび 4 Bは、小傾斜ベルト層 1 Bおよび 2 Bと比較して、幅が広くかつコ一ドの傾斜角度の大きい大傾斜ベルト層である。

なお、保護ベルト層 5 Bは、比較的広い幅を有し、そのコードがタイヤの赤道面〇に対して比較的大きな傾斜で延びるコード配列になるゴム引き層であり、主に外傷を受けた場合の保護層としての機能をもつものである。

ここで、小傾斜ベルト層 1 Bおよび 2 Bでは、特に小傾斜ベルト層 2 B下での歪みを低減することが、ベルト層間セパレーション故障を回避するのに有効である。すなわち、図 5に示したベルト構造において、各ベルト層のコードのタイヤ赤道面 Oに対する傾斜角度および幅を表 3に示す仕様としたベルトについて、亀裂の発生原因である、小傾斜ベルト層 1 Bおよび 2 Bの端部での歪みを解析したところ、小傾斜ベルト層 2 B下では同 1 B下と同様に歪みの発生が極めて僅かになることが判明した。また、小傾斜ベルト層 1 B上での歪みは、該ベルト層の幅が狭くなつた分の低減が得られた。一方、小傾斜ベルト層 2 B上では、該ベルト層の幅が広い分不利となるが、小傾斜ベルト層 2 B下に小傾斜ベルト層 1 Bによる制約がないため、在来ベルト構造に比べて歪みが増加することはない。

ほ 3 ]

さらに、上記のベルト構造を有するタイヤをドラム耐久試験に供した際の、ベルト端での亀裂の発生と、その進展について調査した結果を、図 6 (a) 〜（c) に模式的に示す。

すなわち、ドラム走行過程においてタイヤの走行を停止して、ベルト端での亀裂の発生状態を調査した。まず、ドラム走行距離： 1000kmの時点では、図 6 (a) に示すように、ベルト層 1 B上およびベルト層 2 B上に 2つの亀裂 K 1および K 3が発生した。これは、各ベルト層端上の歪みによって発生しているものであり、亀裂の成長は、図 4 (a) に示した亀裂 K 1および K 3と同等か、それ以下であつた。

次に、ドラム走行距離： 2000kmの時点では、図 6 (b) に示すように、上記の亀裂 K 1および K 3が成長するが、従来ベルトのように、亀裂同士が繋がることはなく、亀裂発生初期と同様の進展速度で成長する。

さらに、ドラム走行距離： 3500kmの時点では、図 6 (c) に示すように、各亀裂 1ぉょび1^ 3は、その後も一定速度で成長し、急速に進展することがないため、ベルト層間セパレ一シヨン故障の発生が回避されることが判明した。

以上のように、小傾斜ベルト層 1 Bおよび 2 Bの幅比を従来ベルトの場合と逆にすることによって、ベルト端での歪みの発生を各ベルト層端下側で低減し、亀裂が伝播して繋がらない、亀裂進展形態に改良し得ることが見出された。そこで、小傾斜ベルト層 1 Bおよび 2 Bの幅を種々に変化して、ドラム走行試験のドラム走行距離： 2000kmの時点で生じる、小傾斜ベルト層 2 Bの端部の亀裂長さを調査した。その結果を、図 7に示すように、小傾斜ベルト層 2 B下の亀裂の発生がないことを基本とし、かつ同ベルト層 2 B上並びにベルト層 1 B上の亀裂の発生を許容範囲（亀裂長さ： 45mm) に抑えるには、比 W 2 ZW 1を 1. 1 〜 1. 3 の範囲に規制する必要のあることが判明した。なお、図 7には、同じ比 W 2 ZW 1の下に、ベルトのコード配列を後述する束化した場合の結果についても、束コードとして示した。

すなわち、比 W 2 ZW 1が 1. 1 未満では、従来のベルト構造と同様に、小傾斜ベルト層 2 B下に亀裂が発生し、小傾斜ベルト層 1 B端上からの亀裂と繋がることによって、亀裂の進展速度が極めて増大してベルト層間セパレーション故障が容易に発生する。

一方、比 W 2 ZW 1が 1. 3 をこえると、小傾斜ベルト層 2 B下に亀裂が発生することはないが、小傾斜ベルト層 1 B対比で同ベルト層 2 Bの幅が広くなるため、ベルト層 2 B端上での歪みが増加する結果、ベルト層 2 B端上の亀裂が増大してしまう。

さらに、小傾斜ベルト層 1 Bおよび 2 Bにおいて、そのベルト構造を図 8に展開して示すように、各ベルト層内を占める個々に独立したコ一ド 1を数本以内の束 2毎に区分し、その各束 2内で隣接するコード 1相互の間隔 P i に比し、束 2 とこの束 2に隣接するコード 1との間隔 Q i を広げた、コードの配列を与えることが有利である。

すなわち、既に述べたように、ラジアルタイヤの小傾斜ベルト層の幅端におけるゴム破壊の過程はコードの端末に生じた微細な亀裂がコードの表面に沿って進む初期段階はともかくとして、図 9に従来のベルト構造を展開して示すように、従来の技術に従い等間隔でコ一ド 1が並行配列された場合にいち早くコード 1の隣接相互間にまたがって成長し始めるや即座にベルトの積層相互間につながって急拡大し、ベルトセパレーションに進展する不利があった。

これに対して、この発明にあっては、図 10に図 8の X— X線断面を示すように、束 2と束 2との間隔 Q i (又は束に属しないコード 1が混在するときはそのコ一ド 1と束 2との間隔）が、従前の等間隔配列の場合の隣接コード間隔に比しはるかに広がるため、この間隔 Q i を隔てて隣接するコード間での亀裂成長に到らずに、従ってその後にベルトセパレ一ションに急進展するようなベルトの積層相互間への亀裂拡大は有効に抑制されるのである。

ここで、ベルト層の幅比 W 2 ZW 1を上述した 1. 1 〜1. 3 の範囲内に規制した、小傾斜ベルト層 1 Bおよび 2 Bについて、各ベルト層のコードを束の配列とした場合の、ドラム走行試験のドラム走行距離： 2000kmの時点で生じる、小傾斜ベルト層端部の亀裂長さを調査した。その結果を、表 4に示すように、ベルト層のコ ―ド配列を束に区分することによって、亀裂長さが 1 / 3程度まで低減できることがわかる。

4 ]

(mm)

なお、間隔 Q i を間隔 P i に比して拡げるためにコードを数本の束にするに当り、ベルトの総強力を従来対比で具体的には、図 8および図 9との対比から判るように、コード径を太く（具体的には 2. 5 〜4. 0 mm径程度）してベルトの総強力を同程度に維持しつつコード打ち込み数を減らすことによって、束内の隣接コ一ド間隔 P i が従来の等間隔配置した場合のコード間隔 P o (図 9参照）に比べて狭くならない配慮をした上で、上記間隔 Q i を拡げることが好ましい。

また、小傾斜ベルト層 1 Bおよび 2 Bを構成するコードのうち、その 3 0 %以上のコードを束に区分して配置することが好ましい。すなわち、全てのコードを等間隔に配置した場合に比べて、タイヤの周方向岡 I胜を維持しつつ、コード端に発生した亀裂の伝播を防止するために必要なコ一ド間隔を稼ぐためには、少なくとも 3 0 %のコ ―ドを束にすることが有利である。

ここに、束としたコードの配列について、コード長手方向と直交する断面を図 1 1 ( a) および（b) に示す。一方、同図（c ) には、これらと打込数が等しく、コ一ドを 1本ずつ単独で等間隔 P oで分散させた場合を示している。この図 1 1 ( c ) の状態から、同（a) のように 3本ずつの束にすることにより、コード間隔 P oをより広い間隔 Q i にでき、亀裂の繋がりを抑制できる。さらに、同図（b) のように、 4 本の束と束にしないコードを分散させても、同様に、コード間隔 Q iを広くして、亀裂の成長を抑制できる。これら束の態様としては、同図（a) の左端に示された束 2 一 1のように、束内の各コードが接触している場合、その隣に示された束 2— 2のように、束内の 3本間に僅かに隙間がある場合、さらにその隣に示された束 2— 3のように、束内で接触しているものと、隙間のあるものを含む場合を採用できるが、コード接触によるフレツテング防止の点から束 2— 2の形態が好ましい。

次に、各束 2内のコード 1の本数は 2〜 5本であることが好ましい。なぜなら、束間の間隔を大きくするためには、束内のコ一ド本数を 2本以上にすることが必要であるが、 5本をこえるとベルトトリ一ト内での剛性が極端に不均一になり、ベルトの面内剛性が確保されずにコーナリングパワーの不足をまねくため、 2〜 5本の範囲とする。

さらにまた、各束 2内の隣接コード間隔 P i は 0. 2 〜0. 5 讓、かつ束 2とこの束 2に隣接するコード 1との間隔 Q i が 2〜10腿であることが有利である。すなわち、間隔 Pi が 0.2 MI未満では、束内での亀裂進展性が悪化し、同間隔 Pi が 0.5匪をこえると、間隔 Qi を十分に確保することが難しくなる。一方、間隔 Q i が 2mm未満では、束間の亀裂抑制効果が不十分になり、同間隔 Qi が lOminをこえると、コーナリングパワーの低下を引き起こしてしまう。

ここで、複数本のコードを束とし、このときのコード間隔を、先に述べた間隔 Poよりやや狭幅である間隔 Pi (i = l〜n— 1) とした場合、それと、コード間隔がそれより明らかに広い束間隔部分とを単純に交互配置すると、コード束の形成態様、束間隔部分の配置態様等によっては、束部分におけるコード切断端面のそれぞれの初期亀裂が短時間で連結して見かけ上大きな周方向亀裂となる、おそれがある。

たとえば、図 12に示すように、コードに対して直交方向に見たときに、単位幅あたりのコードの平均埋設本数を N (本）とすると、コード 1本あたりが幅方向に占める距離は 1ZN (mm) となり、これは、平均コード間隔 Poとコード径 dとの和に等しいので

l/N=d + Po

となる。

ここで、図 13に示すように、単位幅内で n本のコードが束を形成しているとしたとき、それらが占有する幅方向距離は平均的には前述のコード 1本あたりの距離に本数 nを乗じたものであり、これはまたコード径の n本分と狭いコード間隔の、（n— 1) 個分と広い束間の間隔 Qiとの和に等しくなるので、

n/N=n (d + Po) =Qi + n d +∑Pi (i = l〜n— 1) となる。

従って離隔距離 Qiの、コード n本で占有している領域 nZNに対する比率は、 Qi÷ (n/N) =QiXN/n

となる。

なお、 n本のコードが束を形成しているとしたとき、それらが本来占有する幅方向距離は n/Nであり、この中で間隔を狭めつつコ一ドを寄せ集めることで広い離隔距離 Qiが得られているわけだが、束から束への亀裂進展を抑制するにはその距離 Qiを大きくすれば良いことは明らかである。しかしながら、そのためにはコード同士を接近させる必要があるが、これによれば、前述のように、コ一ド切断端での初期亀裂が、隣接するコード切断端の初期亀裂とすぐに繋がってしまい、初期から大きな亀裂面を有していたのと同様の現象を招くことになつて亀裂の進展速度も速くなり、結果としてはセパレ一シヨン故障が改善されないという不都合を招来することもある。

これらのメリット、デメリットの兼ね合いを研究し、セパレ一シヨン故障の抑制に効果的な離隔距離 Q iの比率を実験的に求めたところ、 1 5≤QiXNZ n^SZAのとき、より好ましくは 1 4≤QiXNZn≤ 2 3のときに、コ —ド束から隣接するコード束への亀裂の進展を効果的に抑制することができ、ベルト層間のセパレ一ションが抑制されることを見い出した。

なおこの場合、 nが 2本以上の自然数となることは自明である。また、距離 Q iは、コード束のいずれのコード間隔 Piに対しても Qi≥ 2 Pi (i = l〜n)、より好ましくは、 Qi≥2 Poなる関係を満たすことが望ましい。

そこで、この発明では、コードの複数本の束と、その束に隣接する他の同様の束もしくはコードとを、上記束内のコード間隔より広い間隔をおいて位置させてなるベルト層で、コードと直交する方向の単位幅内でのそのコードの平均埋設本数、すなわち、単位幅内コード埋設本数のタイヤ周方向に十分な間隔をおいて求めた平均値を Nとし、各束のコードの本数を nとするとともに、上記広い間隔部分の、コードと直交する方向の距離を Qiとした場合に、

l/5≤QiXN/n≤3/4

より好ましくは、

l/4≤QiXN/n≤2/3

とすることを推奨する。そして、上記距離 Qiを、タイヤ全周にわたって平均的に見た場合、ベルト層の一側縁での周長を Lとすると、

LX 1/5≤∑ (Qi/s i η θ) ≤LX 3/4

より好ましくは

L X 1/4≤∑ (Qi/s 1 η θ) ≤LX 2/3

なる関係が満足されるとき、タイヤ全体としてより効果的にベルト層間セパレーションが抑制される。

なお、コード束の中で隣接するコード間の個々の間隔 Piは、平均的に配列されたときの間隔 Poよりも小さくなることが当然期待されるが、コード束の、ベルト層側縁での周方向長さを小さくする効果があることから、図 14に種々の形態を示すように、投影したときにコードが重なっても良く、また、間隔 Piが 0 であったり、投影したときに重なりが存在するような状態のときに、実際にコード同士が部分的に接触していても前述の効果を損なうことはない。

そこで、この発明では、ベルト層のコード束内でのコード間隔を Piとし、コ —ド径 dのコードを全周にわたって均一に並列配置させた場合のコード間隔を P 0としたとき、

-d<Pi<Po

の条件を満たすことが好ましく、

さらに、ベルト層のコード束内で、相互に隣接する少なくとも二本のコードを部分的に相互接触していてもよいこととした。

そしてまた、コードが投影面内で上述したように重なっていたり、部分的に接触していても良いが、その場合、ベルト層の基準となるコードに対して、タイヤの半径方向に内外 1本分づっずれていても前述の効果を損なうことはない。

よって、コードの複数本の束に対する内接円と外接円との半経距離の差をコード径の 1〜 3倍の範囲としてもよいこととした。

なお、コード束内のコードが重なっていたり部分的に接触した配置になる場合、そのコード間隔 P iに関する上記の式ではコード間隔 P iを負の値として表している。

次に、コードのコード径が 8mm以上、とりわけ上述したようにコード径 dが 2.5mm以上となるような大型タイヤでは、悪路での負荷転動によるトレッドの強制変形によってベルトに圧縮方向の力が入力した場合にコード折れが発生し易く、このことは前述したように、コード束間でコード間隔を大きくすることで、コードがベル卜層面内で屈曲変形し易くなつた場合にとくに重大であって、コードが疲労破壊し易い。

これに対しては、一般的には、コードの曲げ剛性の指標である断面二次モーメントの、コード断面積に対する比を大きくすることが有効である。なお、コードのフィラメント径を大きくすれば曲げ剛性が増すことは経験的に知られているが、タイヤの製造時の利便性を考慮すればフィラメント径は 0. 5 mmが限界である。ここで、コードの曲げ剛性の算出に当り、単にフィラメントの断面二次モーメントを合算しただけでは、経験上剛性の過小評価となり、逆に、全フィラメントがインシュレーションゴム等で完全に固着されているものとして考えると過大評価となる。そこで、コードにおけるコアとシースのフィラメント、またはストランド同士のスリップ率 kを 95%としたときの断面二次モーメントの、コード断面積に対する比 IZAを 0. 015以上とすることで、セパレーシヨン耐久性と、コードの耐折曲性とを両立できることを見い出した。

この場合、

I

X∑d f ,⁴+ (1 -k) Tt/4 X∑ (s _s ²xd f ,²) A= CX 4 X∑ d f ( ²

で表わされ、式中、 d f ,は i番目のフィラメントの直径を、は i番目のフイラメントのコード中心からの距離をそれぞれ示す。

これらにより、このタイヤでは、コード直径が 1. 8mm以上となるような場合にも、比 IZAを 0. 015以上とすることで、コードの疲労破断を防止しつつ、層間セパレーシヨン故障の発生を有効に防止する。図面の簡単な説明

図 1は、コードの傾斜角度とベルトの耐久性並びにトレツドの径成長量との関係を示す図であり、図 2は、小傾斜ベルトの幅とベルトの耐久性並びにトレッドの径成長量との関係を示す図であり、図 3は、従来のベルト構造を示す図であり、図 4は、ベルトの積層間における亀裂の伝播を示す図であり、図 5は、この発明のタイヤの要部を示す断面図であり、図 6は、この発明のベルトにおける亀裂の発生を示す模式図であり、図 7は、小傾斜ベルト層の幅の比と亀裂長さとの関係を示す図であり、図 8は、この発明に従う小傾斜ベルトにおけるコードの配列を示す模式図であり、図 9は、従来のコードの配列を示す模式図であり、図 1 0は、この発明に従う小傾斜ベルトにおけるコードの配列を示す模式図であり、図 1 1 は、コードの配列を示す模式図であり、図 1 2は、全コードを均等間隔で配置した場合を示す図であり、図 1 3は、コード束の配置態様を例示する図であり、図 1 4は、この発明に従う種々のコード配列を示す図であり、図 1 5は、各種ベルト構造における走行距離と亀裂長さとの関係を示す図である。

発明を実施するための最良の形態

図 5に断面を示したサイズ 40. 00 R 57の建設車両用ラジアルタイヤ（トレッド幅： 980讓）において、そのベルト Bの各ベルト層を表 5に示す種々の仕様の下に適用して、供試タイヤを作製した。

[表 5]

かくして得られたタイヤについて、内圧： 700 kPaおよび荷重： The Tire and Rim Association規格の 150 %負荷の下に、ドラム（5m径）走行を lOkmZhで行い、ドラム耐久性試験によって小傾斜ベルト層 1 Bと 2 Bとの間に発生する亀裂長さを測定した。なお、同じ仕様のタイヤを複数作製して同時にドラム走行試験を行うことによって、所定距離の走行毎に 1つのタイヤを解剖に供して、亀裂長さの測定を行った。その測定結果を、表 6および図 1 5に示す。

6]

(*)：表 4準拠表 6および図 1 5に示すように、従来構造のベルトをそなえるタイヤでは、走行距離 3800kmにてベルト故障が発生した。一方、この発明に従ってベルト幅を規制したタイヤでは、走行距離 4500kmまで完走することができた。

すなわち、従来ベルトのタイヤでは、小傾斜ベルト層 1 Bと 2 Bとの間で亀裂が繋がり、走行距離 2000km以降の亀裂進展速度が約 2倍になり、この亀裂が 200mi をこえた時点でベルト層間セパレーシヨン故障が発生し、走行不能になつた。

一方、この発明に従うベルト構造を有するタイヤでは、小傾斜ベルト層 2 B下に亀裂が発生しないため、ベルト層間での亀裂の繋がりが回避され、発生した亀裂は初期進展速度のまま成長し、走行距離 4500km完走時における亀裂長さは約 100mm と従来例の半分であった。

さらに、ベルト層のコード配列を束としたものにあっては、亀裂長さが 1 Z 3 程度まで抑制されていた。

なお、この発明に従う発明タイヤ 1および 2について、タイヤの内圧を 50kPa から 700kPaに変化した際の、トレッドセン夕一部の径成長量を測定したところ、ほとんど差が生じることはなかった。これは、径成長を支配する小傾斜ベルト層間でのコード交差角度および交差幅が在来のベルトに対して変化していないため、張力負担が適切に成されていることを意味している。

産業上の利用可能性

この発明により、ラジアルタイヤのトレツド補強の弱点とされて来たベルトの幅端でのセパレ一ションの原因である、ベルトのコードに用いたコードの末端付近における亀裂の成長進展を有効に阻むことができる。

Claims

請求の範囲

1. カーカスのクラウン部の径方向外側に、タイヤの赤道面に対して傾斜して延びる多数本のコードによるゴム引き層の少なくとも 3層を、そのコードが隣接層間で交差する向きに配置したベルトを有するラジアルタイヤにおいて、該ベルトのカーカス側に配した 2層は、タイヤの赤道面に対して 15° 以下の傾斜角度で延びる多数本のコードによるゴム引き層を、タイャ幅方向にトレッド幅の 0.25〜 0.50倍の幅にわたって設けた、小傾斜ベルト層であり、該小傾斜ベルト層の力一カス側のベルト層の幅 W1と残るベルト層の幅 W 2との比 W2/W1が 1.1 〜 1.3の範囲にあることを特徴とするラジアルタイヤ。

2. 請求項 1において、小傾斜ベルト層は、その層内を占める個々に独立したコ —ドを数本以内の束毎に区分し、その各束内の隣接コード間隔に比し、束とこの束に隣接するコードとの間隔を広げた、コードの配列になることを特徴とするラジアルタイヤ。

3. 請求項 2において、小傾斜ベルト層のコードの 30%以上を束にすることを特徴とするラジアルタイヤ。

4. 請求項 2または 3において、小傾斜ベルト層のコードと直交する方向の単位幅内での、コードの平均埋設本数を Nとし、各束のコードの本数を nとするとともに、束とこの束に隣接するコードとの間隔部分の、コードと直交する方向の距離を Qiとしたとき、

l/5≤QiXN/n≤ 3/4

を満足することを特徴とするラジアルタイヤ。

5. 請求項 2、 3または 4において、小傾斜ベルト層の一側縁での、コード束相互間のタイヤ周方向長さ QiZs i n 0の、タイヤの全周にわたる総和を、その一側縁での周長 Lに対し、

LX 1/5≤∑ (Qi/s i n ≤LX 3/4

としたことを特徴とするラジアルタイヤ。

6. 請求項 2ないし 5のいずれかにおいて、束内の隣接コード間隔を Piとし、コ一ド径 dのコードを全周にわたって均一に並列配置させた場合のコード間隔を Poとしたとき、

-d<PKPo

を満足することを特徴とするラジアルタイヤ。

7. 請求項 2ないし 6のいずれかにおいて、束内の相互に隣接する少なくとも二本のコードを部分的に相互接触させたことを特徴とするラジアルタイヤ。

8. 請求項 2ないし 7のいずれかにおいて、コードの複数本の束に対する内接円と外接円との半径距離の差をコード径の 1〜 3倍の範囲としたことを特徴とするラジアルタイヤ。

9. 請求項 1ないし 8のいずれかにおいて、コードの径が 2.5 〜4.0匪であるラジアルタイヤ。

10. 請求項 2ないし 9のいずれかにおいて、各束内のコード本数が 2〜 5本であるラジアルタイヤ。

1 1. 請求項 2ないし 10のいずれかにおいて、各束内の隣接コード間隔が 0.2 〜0.5 匪、かつ束とこの束に隣接するコードとの間隔が 2〜10腿であるラジアルタイヤ。

12. 請求項 1ないし 11のいずれかにおいて、コードの断面二次モーメント I の、コード断面積 Aに対する比 I/Aが 0. 015以上であることを特徴とするラジアルタイヤ。