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JP2007196866A - 重荷重用ラジアルタイヤ - Google Patents

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Abstract

【課題】トレッド部の耐久性を確保しながら耐偏摩耗性、及び溝底における耐クラック性を向上する。
【解決手段】ベルトコードを10〜45°の角度で配列した第2、3のベルトプライ7B、7Cの外側に、ベルトコードをタイヤ周方向に螺旋状に巻回した第4のベルトプライ7Dを具える。各ベルトプライ7B〜7Dのプライ巾をW2〜W4、トレッド接地巾をTwとしたとき、0.85Tw≦W2, W3、(W2−W3)≧14mm、W4≧40mmである。又第4のベルトプライ7Dの外端のタイヤ赤道からの距離Kを、トレッド接地巾Twの35%〜40%とした。前記第2、3のベルトプライ7B、7C間かつ外端部に最大厚さT1が3.0mm以上かつ複素弾性率E*が6.0〜12.0MPaの補強ゴム層10を配した。
【選択図】図2

Description

本発明は、偏平率が50%以下のタイヤに好適であり、ベルト層を改善することにより偏摩耗、及び溝底での割れの発生等を抑制した重荷重用ラジアルタイヤに関する。
トラック・バス用等の重荷重用ラジアルタイヤでは、一般に、図5に示すように、カーカスの半径方向外側に配されるベルト層aを、スチールのベルトコードを用いた3〜4枚のベルトプライbにより形成している。そして、従来においては、半径方向最内側に配される第1のベルトプライb1では、タイヤ周方向に対するコード角度を60±15°とし、かつその外側の第2〜第3、或いは第2〜第4のベルトプライのタイヤ周方向に対するコード角度を10〜35°、しかも第2、第3のベルトプライb2、b3のコードの傾斜方向を互いに逆向きとしている。これにより第1、第2のベルトプライb1、b2間、及び第2、第3のベルトプライb2、b3間でベルトコードが互いに交差するトライアングル構造を形成し、ベルト剛性を高め、トレッド部をタガ効果を有して補強している。
他方、高速道路の整備化、車両の高性能化に伴い、重荷重用ラジアルタイヤにおいても、タイヤ断面巾に対するタイヤ断面高さの比(タイヤ断面高さ/タイヤ断面巾)である偏平率を減じ、操縦安定性を高めた偏平タイヤが使用されつつある。
しかし、このような偏平タイヤ、特に偏平率が50%以下の偏平タイヤにおいては、トレッド部が幅広かつトレッド輪郭形状がフラット化するため、従来のベルト層では拘束力が不充分となり、走行におけるトレッド部の外径成長、とりわけトレッドショルダー域での外径成長が大となる。その結果、前記トレッドショルダー域での接地圧が増し、偏摩耗を誘発するとともに、温度上昇によりベルト端での剥離損傷が発生し易い。又トレッドショルダー域に配されるトレッド溝の溝底に作用する応力が高まり、該溝底でのクラック等の損傷を招く傾向となる。
そこで本発明は、ベルト層の拘束力を広範囲に亘ってバランス良く高めることができ、特に偏平率が50%以下の偏平重荷重用ラジアルタイヤにおいて、トレッド部の外径成長、とりわけトレッドショルダー域での外径成長を抑制し、偏摩耗、ベルト端剥離、及びトレッド溝底におけるクラック等の発生を防止しうる重荷重用ラジアルタイヤを提供することを目的としている。
特許第3398065号公報
前記目的を達成するために、本願請求項1の発明は、トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るカーカスと、該カーカスの半径方向外側かつトレッド部内に配されるベルト層とを具えた重荷重用ラジアルタイヤであって、
前記ベルト層は、ベルトコードをタイヤ周方向に対して10〜45°の角度θ2で配列した第2のベルトプライと、該第2のベルトプライの半径方向外側に配されるとともにベルトコードをタイヤ周方向に対して10〜45°の角度θ3でかつ該第2のベルトプライのベルトコードとは傾斜方向を逆向きで配列した第3のベルトプライと、前記第3のベルトプライの半径方向外側配されるとともにベルトコードをタイヤ周方向に対して5°以下の角度θ4で螺旋状に巻回した第4のベルトプライとを含み、
前記第2、3のベルトプライは、そのタイヤ軸方向のプライ巾W2、W3をそれぞれトレッド接地巾Twの85%以上、
前記第4のベルトプライは、そのタイヤ軸方向のプライ巾W4を40mm以上、しかも第4のベルトプライのタイヤ軸方向外端のタイヤ赤道からの距離Kを、前記トレッド接地巾Twの35%〜40%とするとともに、
前記第2、3のベルトプライのタイヤ軸方向のプライ巾W2、W3の差W2−W3を14mm以上とし、 かつ前記第2、第3のベルトプライの間かつタイヤ軸方向外端部に補強ゴム層を配し、しかも該補強ゴム層の最大厚さT1を3.0mm以上かつ複素弾性率E*を6.0〜12.0MPaの範囲としたことを特徴としている。
又請求項2の発明では、前記第4のベルトプライは、タイヤ赤道の両側に間隔を隔てて配されることを特徴としている。
又請求項3の発明では、前記ベルト層は、前記第2のベルトプライとカーカスとの間に、半径方向最内側の第1のベルトプライを具えるとともに、該第1のベルトプライは、ベルトコードをタイヤ周方向に対して前記角度θ2より大かつ45〜75°の範囲の角度θ1で配列したことを特徴としている。
又請求項4の発明では、前記補強ゴム層は、前記第3のベルトプライの外端において、前記最大厚さT1を有することを特徴としている。
なお前記トレッド接地巾とは、正規リムにリム組みしかつ正規内圧を充填した状態のタイヤに正規荷重を負荷した時に接地する接地面のタイヤ軸方向最大巾を意味する。又前記「正規リム」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、当該規格がタイヤ毎に定めるリムであり、例えばJATMAであれば標準リム、TRAであれば "Design Rim" 、或いはETRTOであれば "Measuring Rim"を意味する。また前記「正規内圧」とは、前記規格がタイヤ毎に定めている空気圧であり、JATMAであれば最高空気圧、TRAであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ETRTOであれば "INFLATION PRESSURE" を意味する。又前記「正規荷重」とは、前記規格がタイヤ毎に定めている荷重であり、JATMAであれば最大負荷能力、TRAであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ETRTOであれば "LOAD CAPACITY"である。
又前記複素弾性率E*は、粘弾性スペクトロメーターを用い、温度70℃、周波数10Hz、初期伸張歪10%、動歪の振幅±2%の条件で測定した値である。
叙上の如く本発明は、コード角度を10〜45°としかつプライ間相互でベルトコードを交差させた第2、第3のベルトプライと、前記第3のベルトプライの半径方向外側に配されかつベルトコードをタイヤ周方向に螺旋状に巻回させた第4のベルトプライとを含んでベルト層を形成するとともに、各ベルトプライを所定巾に設定している。これにより、優れたタガ効果を広範囲に亘って発揮でき、トレッド部の外径成長を均一に抑制し、偏摩耗、ベルト端剥離、及びトレッド溝底でのクラック等の発生を防止しうる。
又第2、第3のベルトプライの間かつタイヤ軸方向外端部に、最大厚さT1が3.0mm以上かつ複素弾性率E*が6.0〜12.0MPaの補強ゴム層を配している。これにより、第2、第3のベルトプライ外端におけるコード端ルースを抑制しうるとともに、ベルト層外端まで優れた剛性を確保でき、前述の耐偏摩耗、耐ベルト端剥離性、及び耐クラック性をさらに高めるとともに、操縦安定性の向上にも貢献しうる。
以下、本発明の実施の一形態を、図示例とともに説明する。図1は本発明の重荷重用ラジアルタイヤの断面図、図2はそのトレッド部を拡大して示す断面図である。
図1に示すように、重荷重用ラジアルタイヤ1は、トレッド部2からサイドウォール部3をへてビード部4のビードコア5に至るカーカス6と、該カーカス6の半径方向外側かつトレッド部2の内部に配されるベルト層7とを少なくとも具える。本例では、タイヤ断面巾に対するタイヤ断面高さの比(タイヤ断面高さ/タイヤ断面巾)である偏平率を50%以下に減じた偏平タイヤの場合を例示している。
前記カーカス6は、カーカスコードをタイヤ周方向に対して例えば75〜90度の角度で配列させた1枚以上、本例では1枚のカーカスプライ6Aから形成される。このカーカスプライ6Aは、前記ビードコア5、5間を跨るプライ本体部6aの両端に、前記ビードコア5の周りでタイヤ軸方向内側から外側に折り返された折返し部6bを一連に具える。又前記プライ本体部6aと折返し部6bとの間には、前記ビードコア5から半径方向外側にのびる断面三角形状のビード補強用のビードエーペックスゴム8を配している。なおカーカスコードとして、スチールコードが好適であるが、要求により芳香族ポリアミド、ナイロン、レーヨン、ポリエステルなどの有機繊維コードも採用しうる。
前記ビードエーペックスゴム8は、本例では、ゴム硬度が80〜95°の硬質のゴムからなる半径方向内側のエーペックス部8Aと、ゴム硬度が40〜60°の軟質のゴムからなる半径方向外側のエーペックス部8Bとからなる2層構造をなし、かつその外端8eのビードベースラインBLからの高さH1を、タイヤ断面高さH0の35〜50%の範囲まで高めている。これにより、前記外端8eでの損傷を抑制しながら、タイヤのサイド剛性を高め操縦安定性を向上している。
次に前記ベルト層7は、半径方向内側から外側に順次重ね置きされるとともに、ベルトコードとしてスチールコードを用いた第1〜第4のベルトプライ7A〜7Dを少なくとも含んで構成される。
このうち、図3に示すように、半径方向最内側に配される第1のベルトプライ7Aは、ベルトコードをタイヤ周方向に対して45〜75°の角度θ1で傾斜配列している。又第2のベルトプライ7Bは、ベルトコードをタイヤ周方向に対して前記角度θ1より小かつ10〜45°の角度θ2で傾斜配列している。又第3のベルトプライ7Cは、ベルトコードをタイヤ周方向に対して10〜45°の角度θ3でかつ前記第2のベルトプライ7Aのベルトコードとは傾斜方向を逆向きとして傾斜配列している。
又第4のベルトプライ7Dは、本例では、前記第3のベルトプライ7Cの半径方向外側かつタイヤ赤道C両側に間隔を有して中抜き状に配される。この第4のベルトプライ7Dは、ベルトコードをタイヤ周方向に対して5°以下の角度θ4で螺旋状に巻回した所謂エンドレスプライで形成している。
又本例では、タイヤ赤道C上かつ第4のベルトプライ7D、7D間に、第5のベルトプライ7Eを配した場合を例示している。この第5のベルトプライ7Eは、特に規制されないが、本例ではベルトコードをタイヤ周方向に対して10〜45°の角度θ5でかつ前記第3のベルトプライ7Cのベルトコードと傾斜方向を同向きとして傾斜配列している。
ここで前記第2、第3のベルトプライ7B、7Cのタイヤ軸方向のプライ巾W2、W3は、それぞれトレッド接地巾Twの85%以上であって、本例では、プライ巾W2をプライ巾W3よりも大に設定している。このとき前記プライ巾W2、W3の差W2−W3は14mm以上、即ち第2、第3のベルトプライ7B、7Cの外端が、タイヤ軸方向に少なくとも7mm以上の距離Lで互いに離間することが必要である。これにより、前記第2、第3のベルトプライ7B、7Cの外端に集中する応力を緩和しうる。なお前記プライ巾W2、W3の上限は、トレッド接地巾Twの100%以下である。又前記第4のベルトプライ7Dは、そのタイヤ軸方向のプライ巾W4が40mm以上であり、しかもそのタイヤ軸方向外端のタイヤ赤道Cからの距離Kを、前記トレッド接地巾Twの35%〜40%の範囲としている。
このように構成したベルト層7は、少なくとも第2〜第4のベルトプライ7B〜7Dの各ベルトコードが互いに交差し、強固なトライアングル構造を形成するため、必要なベルト剛性を確保することができる。しかも前記第4のベルトプライ7Dとして、ベルトコードを螺旋状に巻回したエンドレスプライを用いているため、不足傾向にあるトレッドショルダー域での拘束力を重点的に高めることができ、優れたタガ効果を広範囲に亘って発揮し、トレッド部の外径成長を均一に抑えるとともに、偏摩耗、ベルト端剥離、及びトレッド溝底におけるクラック等の発生を防止しうる。特に、本例では、第2のベルトプライ7Bとカーカスプライ6Aとの間に、カーカスコード角度とベルトコード角度θ2との中間のベルトコード角度θ1で前記第1のベルトプライ7Aを配しているため、ベルト剛性を高めつつ隣接するカーカスプライとベルトプライとの間のコード角度差を低減でき、プライ間剥離を抑制しうる。そのためには、本例の如く、前記第1のベルトプライ7Aと第2のベルトプライ7Bとのベルトコードの傾斜方向を同向きとするのが好ましい。なお前記第1のベルトプライ7Aのタイヤ軸方向のプライ巾W1は、ベルト剛性の観点からトレッド接地巾Twの85%以上が好ましく、又プライ端剥離抑制の観点からプライ巾W2よりも14mm以上巾狭であることが好ましい。即ち(W2−W1)≧14が好ましい。
なお第2、第3のベルトプライ7B、7Cのプライ巾W2、W3がトレッド接地巾Twの85%未満の場合、並びに第4のベルトプライ7Dのプライ巾W4が40mm未満、かつそのタイヤ軸方向外端のタイヤ赤道Cからの距離Kがトレッド接地巾Twの35%未満の場合には、トレッドショルダー域におけるタガ効果が不充分となり、偏摩耗やベルト端剥離の抑制効果、及びトレッド溝底でのクラック発生の抑制効果を充分達成することができなくなる。又第4のベルトプライ7Dにおける前記外端の距離Kがトレッド接地巾Twの40%を越えると、この第4のベルトプライ7Dの外端部における張力の負担が高まりベルトコード破断等の発生傾向となる。
又エンドレスプライである前記第4のベルトプライ7Dを配した場合、この第4のベルトプライ7Dからタイヤ軸方向外側にはみ出す第2、第3のベルトプライ7B、7Cの外端部分でコード端ルース(ベルト端剥離)が発生しやすい傾向が生じる。
そこで本発明では、図2に示すように、第2、第3のベルトプライ7B、7C間かつタイヤ軸方向外端部に補強ゴム層10を配している。この補強ゴム層10は、複素弾性率E*1が6.0〜12.0MPaの低弾性のゴムからなり、第2、第3のベルトプライ7B、7Cの外端に集中する剪断力を緩和し、この外端でのコード端ルース(ベルト端剥離)を抑制しうる。なお補強ゴム層10は、その内端からタイヤ軸方向外側に向かってゴム厚さTが順次増加し、本例の如く、W2>W3の場合、前記第3のベルトプライ7Cの外端において最大厚さT1を有する。この最大厚さT1は、3.0mm以上であることが必要であり、これを下回ると剪断力の緩和効果が不足し、コード端ルースを抑制することが難しくなる。なお前記最大厚さT1が6.0mmを越えると、この部分でトレッドゴムのゲージ厚さが極端に減少するため、偏摩耗に不利となる。又補強ゴム層10の複素弾性率E*1が12.0MPaを越えると、剪断力の緩和効果が不足し、コード端ルースを抑制することが難しくなり、逆にが6.0MPaを下回ると、コード端の動きが大きくなり、コード端ルースが発生するという問題が生じる。なお同様の理由で、前記補強ゴム層10は、そのゴム硬度が65〜75度の範囲であるのが好ましい。このゴム硬度は、JIS−K6253に基づきデュロメータータイプAにより測定したデュロメータA硬さである。
又前記第1のベルトプライ7Aの外端部は、タイヤ軸方向外側に向かって前記カーカス6とは次第に離間する。そして、この離間部Jには、複素弾性率E*2を2.0〜5.0Mpa、かつE*2<E*1とした断面三角形状のクッションゴム11を設け、ベルトプライ7Aの外端での損傷を抑制している。なお本例では、前記第1のベルトプライ7Aとカーカスプライ6Aとの間のコード角度の差に起因する剪断力をより減じるため、前記クッションゴム11に、第1のベルトプライ7Aとカーカスプライ6Aとの間を通ってタイヤ赤道までのびる厚さ0.5〜2.0mmの薄い補助層部11aを付設している。
前記トレッド部2には、本例では、前記補助層部11aよりも薄い(例えば0.5mm以下)粘着ゴム層12を介してトレッドゴム2Gが配される。この粘着ゴム層12は、第4のベルトプライ7Dの外面、第3のベルトプライ7Cの外面、前記補強ゴム層10の外端面、及びクッションゴム11の外面に沿って延在する。そして前記補強ゴム層10の外端面は、この粘着ゴム層12を介して、トレッドゴム2Gのベースゴム部2Gbと隣接する。このベースゴム部2Gbは、従来と同様、そのゴム硬度が64°程度、かつ複素弾性率が約5Mpa程度であり、前記補強ゴム層10は、このベースゴム部2Gbよりも硬質かつ高弾性に設定されている。
ここで本発明では、図4に略示するように、各前記第4のベルトプライ7Dのプライ巾W4を、前記距離Kと等しく設定することもできる。このときには、左右両側の第4のベルトプライ7D、7Dは、そのタイヤ軸方向内端がタイヤ赤道Cで互いに突き合わせて配されることなる。なお同様の実施形態として、第4のベルトプライ7Dのプライ巾W4を、前記距離Kの2倍(2×K)とした1枚の広幅のプライとし、これをタイヤ赤道C上に配することもできる。このように前記第4のベルトプライ7Cのプライ巾W4の上限は、前記距離Kの2倍(2×K)となる。
以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。
図1の構造をなすタイヤサイズ435/45R22.5の偏平重荷重用ラジアルタイヤを、表1の仕様に基づき試作するとともに、各試供タイヤの耐偏摩耗性、溝底における耐クラック性、耐ベルト端剥離性、耐外径成長性、第4のベルトプライ端部におけるコード切れの有無についてテストし評価した。
なお従来例のタイヤでは、第1〜第3、第5のベルトプライにおいて、コード角度θ1(+50°)、コード角度θ2(+18°)、コード角度θ3(−18°)、コード角度θ5(−18°)としている。又実施例及び比較例のタイヤでは、第1〜第5のベルトプライにおいて、コード角度θ1(+50°)、コード角度θ2(+18°)、コード角度θ3(−18°)、コード角度θ4(ほぼ0°;螺旋巻き)、コード角度θ5(−18°)としている。なお実施例1、3〜6および比較例1〜6では、2枚の第4のベルトプライが左右両側に配置される。実施例2では幅広の1枚の第4のベルトプライがタイヤ赤道上に配されている。
(1)耐偏摩耗性:
試供タイヤを、リム(22.5×14.00)、内圧(900kPa)の条件下で、2−D・4のテスト車両の全輪に装着し、高速道路、市街地及び山岳路を含んで合計10000km走行した。そして走行後のショルダ溝の残溝深さを測定し、従来例を100とした指数で比較した。数値が大なほど耐偏摩耗性に優れている。
(2)耐クラック性:
前記走行後に、ショルダ溝の溝底におけるクラックの発生の有無を目視により検査した。
(3)耐ベルト端剥離性、第4のベルトプライ端部におけるコード切れ:
前記走行後に、タイヤを解体し、ベルト端剥離の有無(有の場合は剥離の長さ)、第4のベルトプライ端部におけるコード切れの有無を検査した。
Figure 2007196866
表の如く、実施例のタイヤは、トレッド部の耐久性を確保しながら偏摩耗、及びトレッド溝底におけるクラックの発生を抑制しうるのが確認できる。
本発明の重荷重用ラジアルタイヤの一実施例を示す断面図である。 そのトレッド部を拡大して示す断面図である。 各ベルトプライのコード配列を説明する図面である。 ベルト層の他の実施例におけるコード配列を説明する図面である。 従来タイヤのベルトプライのコード配列を説明する図面である。
符号の説明
2 トレッド部
3 サイドウォール部
4 ビード部
5 ビードコア
6 カーカス
7 ベルト層
7A 第1のベルトプライ
7B 第2のベルトプライ
7C 第3のベルトプライ
7D 第4のベルトプライ
10 補強ゴム層

Claims (4)

  1. トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るカーカスと、該カーカスの半径方向外側かつトレッド部内に配されるベルト層とを具えた重荷重用ラジアルタイヤであって、
    前記ベルト層は、ベルトコードをタイヤ周方向に対して10〜45°の角度θ2で配列した第2のベルトプライと、該第2のベルトプライの半径方向外側に配されるとともにベルトコードをタイヤ周方向に対して10〜45°の角度θ3でかつ該第2のベルトプライのベルトコードとは傾斜方向を逆向きで配列した第3のベルトプライと、前記第3のベルトプライの半径方向外側配されるとともにベルトコードをタイヤ周方向に対して5°以下の角度θ4で螺旋状に巻回した第4のベルトプライとを含み、
    前記第2、3のベルトプライは、そのタイヤ軸方向のプライ巾W2、W3をそれぞれトレッド接地巾Twの85%以上、
    前記第4のベルトプライは、そのタイヤ軸方向のプライ巾W4を40mm以上、しかも第4のベルトプライのタイヤ軸方向外端のタイヤ赤道からの距離Kを、前記トレッド接地巾Twの35%〜40%とするとともに、
    前記第2、3のベルトプライのタイヤ軸方向のプライ巾W2、W3の差W2−W3を14mm以上とし、 かつ前記第2、第3のベルトプライの間かつタイヤ軸方向外端部に補強ゴム層を配し、しかも該補強ゴム層の最大厚さT1を3.0mm以上かつ複素弾性率E*を6.0〜12.0MPaの範囲としたことを特徴とする重荷重用ラジアルタイヤ。
  2. 前記第4のベルトプライは、タイヤ赤道の両側に間隔を隔てて配されることを特徴とする請求項1記載の重荷重用ラジアルタイヤ。
  3. 前記ベルト層は、前記第2のベルトプライとカーカスとの間に、半径方向最内側の第1のベルトプライを具えるとともに、該第1のベルトプライは、ベルトコードをタイヤ周方向に対して前記角度θ2より大かつ45〜75°の範囲の角度θ1で配列したことを特徴とする請求項1又は2記載の重荷重用ラジアルタイヤ。
  4. 前記補強ゴム層は、前記第3のベルトプライの外端において、前記最大厚さT1を有することを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の重荷重用ラジアルタイヤ。
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