WO2013061602A1 - 重荷重用空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Abstract

　本発明は、高速耐久性の向上に寄与する低発熱性のベースゴム内への破壊の進行を有効に抑制して、すぐれた耐久性を実現できる重荷重用空気入りラジアルタイヤを提供することを目的とする。本発明の重荷重用空気入りラジアルタイヤは、トレッドゴム６を、キャップゴム５とベースゴム４との積層構造よりなるものとするとともに、トレッドゴム６の半径方向内側に四層以上のベルト層３ａ～３ｅを配設してなるものであって、半径方向最外側のベルト層３ｅおよび最広幅のベルト層３ｃの少なくとも一方の、幅方向側縁の半径方向外側を、トレッドゴム６の半径方向内側で、タイヤ赤道面Ｅに達することなく終了する補強ゴム層７で覆い、補強ゴム層７を形成する補強ゴムと、ベースゴム４との反発弾性率の相対関係を、補強ゴム＜ベースゴム４の条件を満たすものとしてなる。

Description

重荷重用空気入りラジアルタイヤ

　この発明は、建設車両その他の重荷重用車両に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、特には、すぐれた耐久性を確保しつつ、運搬効率（高速走行性）を向上させる技術を提案するものである。

　耐久性と運搬効率とを高い次元で両立させるべく、従来は、（１）トレッドゴムをキャップゴムとベースゴムとの積層構造とし、キャップゴムを耐摩耗性にすぐれたものとする一方で、ベースゴムを低発熱性ゴムとして、トレッドゴムの発熱量を低減させること、（２）ベルト層間の歪を低減させること、および、（３）ベルト層内に耐破壊性にすぐれるゴムを適用すること等を行っていた。

　ところが、このような従来技術では、複数のベルト層からなるベルトの側縁でベルト層のゴムに破壊が発生すると、その破壊が、ベルト層外の低発熱性ゴムからなるベースゴム内へ進行し易い。そして、この破壊の進行のし易さは、タイヤ、より直接的にはトレッドゴムの耐久性のさらなる向上を妨げる原因となっていた。

　即ち、ゴムの耐破壊性と低発熱性とは背反しがちな物性である。しかし、例えば複数のスチールベルト層を有するこの種のラジアルタイヤでは、最外ベルト層および／または最広幅ベルト層の側縁に、接地によるゴム流動に伴う変形と、ベルト層全体の変形との不一致等に起因して、主にトレッド周方向およびトレッド幅方向の剪断変形が生じることになる。そのため、上記のラジアルタイヤでは、図６にトレッド部の幅方向の部分拡大断面図を例示するように、例えば、最外ベルト層の側縁位置から、タイヤ赤道面Ｅ側に向かって、低発熱性のベースゴムｂｒ内に、最外ベルト層の表面の接線ｔａに対して約２０～３０°の角度をなす破壊ｃが進行する。そして、その結果、上記のラジアルタイヤでは、トレッドゴムＴＲの耐久性が比較的早期に損なわれることになる。

　この発明は、従来技術が抱える上述のような問題点を解決することを課題とするものである。そして、この発明は、低発熱性のゴムは弾性率が低く、耐破壊性のゴム、即ちレジリエンス（反発弾性率）の小さいゴムは弾性率が高いという点に着目し、高速耐久性の向上に寄与する低発熱性のベースゴム内への破壊の進行を有効に抑制することにより、すぐれた耐久性を実現できる重荷重用空気入りラジアルタイヤを提供することを目的とする。

　この発明の重荷重用空気入りラジアルタイヤは、トレッドゴムを、耐摩耗性のキャップゴムと、低発熱性のベースゴムとの積層構造よりなるものとするとともに、トレッドゴムの半径方向内側に四層以上、たとえば六層の、広狭各種のベルト層を配設してなるものであって、半径方向最外側のベルト層および最広幅のベルト層の少なくとも一方、より好ましくは双方の、幅方向側縁の半径方向外側を、トレッドゴムの半径方向内側で、タイヤ赤道面に達することなく終了する補強ゴム層で覆い、この補強ゴム層を形成する補強ゴムと、前記ベースゴムとの反発弾性率の相対関係を、
　　　　　補強ゴム＜ベースゴム
の条件を満たすものとしてなる。

　この発明の重荷重用空気入りラジアルタイヤでは、半径方向最外側のベルト層および最広幅のベルト層の少なくとも一方の、幅方向側縁の半径方向外側を、低発熱性のゴムに比して弾性率の高い耐破壊性のゴム、即ち、低発熱性のベースゴムよりも反発弾性率の小さい補強ゴムからなる補強ゴム層で覆っている。従って、ベルト層の側縁での、接地によるゴム流動に伴う変形とベルト層全体の変形との不一致に起因する各種剪断変形そのものを、ベルト層の側縁を覆う、弾性率の高い補強ゴム層をもって有利に抑制することができる。その結果、ベルト層の側縁でのゴムへの破壊の発生それ自体を緩和するとともに、発生した破壊の、ベースゴム内への進行を有効に抑えることで、ベルトの耐久性を大きく高めることができる。

　しかもこの発明の重荷重用空気入りラジアルタイヤでは、弾性率の高い補強ゴムよりなる補強ゴム層を、タイヤ赤道面に達することなく終了させている。従って、低発熱性のベースゴムにそれ本来の機能を十分に発揮させて、トレッドゴム全体としての発熱量の低下を実現することができる。よって、タイヤを高速転動させた場合でも、トレッドゴムの発熱を有効に抑制して、高速走行性、ひいては、運搬効率の向上を担保することができる。

　更に、このタイヤでは、特に、反発弾性率の相対関係を、
　　補強ゴム＜ベースゴム
としている。従って、タイヤの発熱耐久性およびベルトの耐久性を高い次元で両立させることができる。

適用リムに組付けて、規定の空気圧を充填するとともに最大負荷能力に相当する負荷を付与した、本発明に係るタイヤのトレッド部の半部について示すトレッド幅方向の要部拡大断面図である。 複数のベルト層素材からなるベルト部材上への補強ゴム部材および未加硫ゴムシート部材のプリセット状態を示すトレッド幅方向断面図である。 図２のプリセット状態を、一部を破断除去して示す部分展開平面図である。 プリセットされたタイヤ構成部材の、成型ドラムへの貼着態様を例示する部分展開平面図である。 未加硫のゴムシート部材のプリセット態様を例示する略線側面図である。 従来タイヤの、ベースゴムへの破壊の進行状態を例示する、図１と同様の断面図である。

　以下にこの発明を図面に示すところに基づいて説明する。
　図１に示す実施形態のタイヤにおいて、図中１はトレッド部を、２は、一方のビードコア（図示せず）と他方のビードコア（図示せず）との間にトロイダルに延在する、一枚以上のカーカスプライからなるラジアルカーカスをそれぞれ示す。そして３は、ラジアルカーカス２の半径方向外側であって、クラウン域の外周側に配設した四層以上のベルト層、図では五層の積層ベルト層３ａ～３ｅからなるベルトを示す。
　なおここで、隣接するベルト層のコードは、相互に交差する方向に延在するものとする。なかでも、半径方向の最内層からみて、第１ベルト層３ａのコードと、第２ベルト層３ｂのコード、および、第４ベルト層３ｄのコードと、第５ベルト層３ｅのコードとはタイヤ赤道面Ｅに対して相互に逆方向に延在するものとすることが好ましい。

　そして、このようなベルト３のさらに半径方向外側に、ベースゴム４と、ベースゴム４の半径方向外側に位置するキャップゴム５との積層構造よりなるトレッドゴム６を配設する。そして、このトレッドゴム６の、キャップゴム５の表面に所要のトレッドパターン（例えば、トレッド幅方向に延びる幅方向溝）を形成する。

　このようなタイヤにおいて、半径方向最外側のベルト層、図ではベルト層３ｅ、および、最広幅ベルト層、図ではベルト層３ｃの少なくとも一方、図に示すところでは半径方向最外側のベルト層３ｅの、幅方向側縁の半径方向外側を、補強ゴム層７で覆う。ここで、補強ゴム層７は、トレッドゴム６の半径方向内側で、タイヤ赤道面Ｅに達することなく終了する。そして、この補強ゴム層７を形成する補強ゴムと、ベースゴム４およびキャップゴム５との、反発弾性率の相対関係については、
　　補強ゴム≦キャップゴム＜ベースゴム
の条件を満たすものとすることが好ましい。なお、反発弾性率は、ＪＩＳ　Ｋ６２５５－１９９６に準拠して、リュプケ式反発弾性率試験によって求めることができる。

　ここで好ましくは補強ゴム層７の最大厚み部分を、半径方向最外側のベルト層３ｅおよび最広幅ベルト層３ｃの双方の幅方向側縁位置よりもトレッド幅方向の内側に位置させる。これにより、ベルト層３ｃ，３ｅのいずれかの側縁位置からベースゴム４内をタイヤ赤道面側へ進行することのあるゴムの破壊を、弾性率の高い補強ゴム層７の厚みの増加に基づいて有効に防止することができる。即ち、ゴムの破壊に対し、ベースゴム４を、補強ゴム層７をもって有効に保護することができる。なお、補強ゴム層７それ自体は、側縁位置から最大厚み部分に向けて厚さを漸増させることが、補強ゴム層への応力集中等を防ぐ上で好適である。

　また好ましくは、補強ゴム層７を形成する補強ゴムの、先に述べたようにして求めた反発弾性率を７０％以下、より好適には６５％以下とする。これにより、補強ゴム層７の弾性率を、ゴムの破壊の進行阻止に対してより実効あるものとする。即ち、反発弾性率が７０％を越えると、破壊の進行を十分に抑制し得なくなるおそれがある。

　ところで、補強ゴム層７の幅ｗは、トレッド踏面幅Ｗの１５～２５％の範囲とすることが好ましい。また、タイヤ赤道線からトレッド幅方向外側にトレッド踏面幅の１／４の位置を通ってトレッド幅方向に延びる幅方向溝をタイヤが有する場合、補強ゴム層７の最大厚みｔは、タイヤ赤道線からトレッド幅方向外側にトレッド踏面幅の１／４の位置に存在する幅方向溝の溝深さの７～１５％の範囲とすることが好ましい。これらによれば、補強ゴム層７によりベースゴム４内への破壊の進行を有効に阻止しつつ、低発熱性のベースゴム４にそれ本来の機能を十分に発揮させて、トレッドゴム６の発熱量を効果的に抑制することができる。即ち、トレッドゴム６に高い耐久性を付与することができる。
　ここで、補強ゴム層７の幅ｗを、トレッド踏面幅Ｗの１５％未満とした場合には、ベースゴム４内への破壊の進行方向のバラツキに対応できなくなるおそれがある。また、補強ゴム層７の幅ｗを、トレッド踏面幅Ｗの２５％超とした場合には、ベースゴム４の体積不足による発熱量の増加のおそれが高くなる。
　また、補強ゴム層７の厚みが幅方向溝の溝深さの７％未満では、補強ゴム層７に、破壊の進行抑制機能を効果的に発揮させ難い。更に、補強ゴム層７の厚みが幅方向溝の溝深さの１５％を越えると、トレッドゴムの発熱量の増加のおそれが高くなる。

　なお、「幅方向溝の溝深さ」に関し、いわゆるＯＲタイヤでは、「タイヤ赤道線からトレッド踏面幅の１／４の位置」で幅方向溝の溝深さを測定することが一般的である。そして、当該位置に段差部が存在するときは、「幅方向溝の溝深さ」は、その位置を外して測定した溝深さとなる。そこで、本明細書ではその慣例に従う。なお多くの場合は、この「溝深さ」についての何かしらのインジケータが存在する。

　なお、この明細書および特許請求の範囲で、「トレッド踏面幅」とは、トレッド接地幅を指す。ここで、「トレッド接地幅」は、タイヤを適用リムに装着して、規定の空気圧を充填し、平板に対してキャンバ角零度で垂直に置いて最大負荷能力に相当する負荷を付与した際の、タイヤ軸方向最外側の接地位置（接地端）間のタイヤ軸線と平行な直線距離をいう。

　この場合、「適用リム」とは、タイヤのサイズに応じて下記の規格に規定されたリムをいう。また、「規定の空気圧」とは、下記の規格において、最大負荷能力に応じて規定される空気圧をいう。更に、「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、ここでいう空気は、窒素ガス等の不活性ガスやその他のガスに置換することも可能である。

　「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であり、たとえば、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。

　以上に述べたような構造を有する製品タイヤの製造は、例えば図２に示すように未加硫のタイヤ構造部材をプリセットし、成型ドラムの周面上に貼着させたプリセット構造体上に他の所要のタイヤ構成部材を積層して行うことができる。

　ここで、タイヤ構成部材のプリセットは、以下のようにして実現する。
　図２に、未加硫のタイヤ構造部材のプリセット状態を幅方向断面図で例示するように、たとえば、相互に積層した五層のベルト層素材からなる平坦なベルト部材３１の上表面であって、半径方向最外側のベルト層３ｅとなるベルト素材の各幅方向側縁を覆う領域に、それぞれの帯状補強ゴム層素材７１を、相互の離隔下で、直線状にほぼ平行に貼着させて配設する。次に、たとえば、トレッドアンダークッション、トレッドゴム等の素材とすることができる平坦な未加硫ゴムシート部材６１を、それぞれの帯状補強ゴム層素材７１を跨いでベルト部材３１の上表面の露出部分の全体にわたって貼着積層する。

　ところで、このようなプリセット構造体は、図３に部分展開平面図で例示するように、ベルト部材３１の所要位置、たとえば幅中央位置で、ベルト部材３１の延在方向に直線状に延在させて形成した目印ライン３２に、未加硫ゴムシート部材６１の所要位置に同様に形成した直線状の目印ライン６２を整合させて未加硫ゴムシート部材６１をベルト部材３１上に貼着させることによって適正に構成することができる。
　そして、このプリセット構造体は、たとえば、ベルト・トレッド成型ドラム等とすることができる成型ドラムの周面上に、たとえば、図４に部分展開平面図で例示するように、成型ドラム８１の周面に形成した直線状の目標ライン８２に、未加硫ゴムシート部材６１の目印ライン６２を整合させて貼着させる。これにより、プリセット構造体は、ドラム８１上に常に所期した通りに貼着配置されることになり、その結果、そのプリセット構造体上に、他の所要のタイヤ構成部材を高い精度で正確に積層することができる。
　ここにおいて、目印ライン３２，６２および目標ライン８２のそれぞれの形成位置は、各種の幅寸法、側縁位置等の予想されるばらつきに影響されないことを前提として、幅中央位置、ドラム８１の軸線方向中央位置等に限定されることなく、所要に応じて適宜に選択することができる。

　なおここで、ベルト部材３１の上表面の露出部分への、未加硫ゴムシート部材６１の、図３に示すような所期した通りの貼着積層は、例えば以下のようにして簡易に行うことができる。
　図５に例示するように、未加硫ゴムシート部材６１を巻回したロール６３を、その未加硫ゴムシート部材６１の貼着方向に水平変位させながらその未加硫ゴムシート部材６１を繰出す。或いは、巻回ロール６３の停止下で、ベルト部材３１および帯状補強ゴム層素材７１を、未加硫ゴムシート部材６１を既に貼着した方向へ水平変位させながら、ロール６３から未加硫ゴムシート部材６１を繰出す。この場合の目印ライン３２，６２の相互の整合は、巻回ロール６３を中心軸線方向に水平変位させること、および、ベルト部材３１と帯状補強ゴム層素材７１との貼着体を幅方向に水平変位させること、の少なくとも一方によって十分正確に行うことができる。

　サイズが５３／８０Ｒ６３の、補強ゴム層を配設しない従来タイヤ、ならびに、補強ゴム層の幅、最大厚みおよび反発弾性率のそれぞれをパラメータとした、［表１］に諸元を示す実施例タイヤおよび比較例タイヤを製造した。そして、それぞれのタイヤにつき、トレッドゴムのドラム発熱試験および、半径方向最外例のベルト層の側縁位置から発生した亀裂の長さを測定する最外ベルト層耐久ドラム試験を行った。

　ここで、ドラム発熱試験は、供試タイヤの内圧を６００ｋＰａ、負荷荷重を８２５ｋＮとするとともに、８ｋｍ／ｈの速度で、直径５ｍのドラム上で負荷転動させ、２４時間経過後に、補強ゴム層の配設位置もしくは、配設位置に対応する個所で、ベルト温度を測定することにより行った。そして、従来タイヤの測定温度を基準とし、この基準温度に対する増減値を求めることにより発熱性を評価した。
　また、最外ベルト層耐久ドラム試験は、内圧および荷重条件を上述したところと同様にすることに加え、３．０°のキャンバ角を付与した状態で、直径５ｍのドラム上にて８ｋｍ／ｈの速度で４８０時間負荷転動させることにより行った。そして、最外ベルト層の側縁から発生した亀裂の長さを測定することにより耐久性を評価した。
　これらの結果を表２に示す。

　表２に示すところによれば、実施例タイヤはいずれも、発熱による温度上昇を十分小さく抑えて、亀裂の進行長さを従来タイヤに比して大きく抑制できることが明らかである。

１　トレッド部
２　ラジアルカーカス
３　ベルト
３ａ～３ｅ　ベルト層
４　ベースゴム
５　キャップゴム
６　トレッドゴム
３１　ベルト部材
３２、６２　目印ライン
６１　未加硫ゴムシート部材
６３　ロール
７１　補強ゴム層素材
８１　成型ドラム
８２　目標ライン
Ｅ　タイヤ赤道面
ｗ　補強ゴム層幅
Ｗ　トレッド踏面幅
ｔ　補強ゴム層最大厚み

Claims (5)

1. 　トレッドゴムを、キャップゴムとベースゴムとの積層構造よりなるものとするとともに、前記トレッドゴムの半径方向内側に四層以上のベルト層を配設してなる重荷重用空気入りラジアルタイヤであって、
   　半径方向最外側のベルト層および最広幅のベルト層の少なくとも一方の、幅方向側縁の半径方向外側を、前記トレッドゴムの半径方向内側で、タイヤ赤道面に達することなく終了する補強ゴム層で覆い、該補強ゴム層を形成する補強ゴムと、前記ベースゴムとの反発弾性率の相対関係を、
   　補強ゴム＜ベースゴム
   の条件を満たすものとしてなる重荷重用空気入りラジアルタイヤ。
2. 　前記補強ゴム層の最大厚み部分を、前記半径方向最外側のベルト層および前記最広幅のベルト層のいずれの幅方向側縁位置よりもトレッド幅方向の内側に位置させてなる請求項１に記載の重荷重用空気入りラジアルタイヤ。
3. 　前記補強ゴム層を形成する補強ゴムの反発弾性率を７０％以下としてなる請求項１もしくは２に記載の重荷重用空気入りラジアルタイヤ。
4. 　前記補強ゴム層の幅（ｗ）を、トレッド踏面幅（Ｗ）の１５～２５％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ラジアルタイヤ。
5. 　タイヤ赤道線からトレッド幅方向外側にトレッド踏面幅の１／４の位置を通ってトレッド幅方向に延びる幅方向溝を有し、
   　前記補強ゴム層の最大厚み（ｔ）を、タイヤ赤道線からトレッド幅方向外側にトレッド踏面幅の１／４の位置で測定した前記幅方向溝の溝深さの７～１５％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ラジアルタイヤ。

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