JP3563501B2

JP3563501B2 - 空気入りラジアルタイヤ

Info

Publication number: JP3563501B2
Application number: JP22881595A
Authority: JP
Inventors: 好秀河野; 寿延小林
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1995-09-06
Filing date: 1995-09-06
Publication date: 2004-09-08
Anticipated expiration: 2015-09-06
Also published as: JPH0971105A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、空気入りラジアルタイヤにおけるベルト構造の耐久性増強なかでも、トレッドゴム層の溝部の底に対応するベルト構造に沿ってタイヤの幅方向に生起し勝ちなゴム亀裂の進展に起因するトレッドゴム層のはく離防止性能に優れる空気入りラジアルタイヤ、とくに乗用車ないしは小型トラック用の空気入りラジアルタイヤに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
空気入りラジアルタイヤ、とりわけ広く多用されている乗用車用空気入りラジアルタイヤに適用されて来たトレッド部の補強のためのベルトは、普通２〜３層のコード交差層からなる。
【０００３】
このコード交差層はトレッド部の中央円周を含む平面、換言すればタイヤ赤道面を挟んで、各層のコード、それも多くの場合にスチールコードが互いに交差する向きの配列になるのが一般である。
【０００４】
しかし、上記コード交差層からなるベルトでは所望する諸性能、例えば軽量性、耐摩耗性並びに耐久性が充分には得られ難いことから、ベルトを内側の１層のゴム被覆コードからなる傾斜ベルト層とその外側のゴム被覆平行コードからなる、いわゆるキャップ層との異種コード層の積層体により構成することが、下記文献（１）〜（３）にて提案されている。
【０００５】
ここでキャップ層についてはそのコードがタイヤ赤道面に対し実質上平行な複数コードの巻付け配列になり、しばしば周回ベルト層とも呼ばれ、この周回ベルト層を構成する複数コードの巻付け配列につき上記のように実質上平行というのは、周回ベルト層が傾斜ベルト層上に位置してその外周を取巻く複数コードの巻付け配列の様相が、つる巻きらせん構造すなわち通常はゴム被覆コード又はゴム被覆により隔てて並べた複数のコード若しくはゴム被覆により隔てて重ねた少数のコードの引揃え束を、コード又は束の幅に対応するリードで巻付けて成る場合とそのほか、周回ベルト層と対応する幅にて準備される横並べコードのゴム被覆帯を、端部突合わせ又は重ね合わせ巻回接合してなる場合とに分かれるところ、つる巻きらせん構造の場合はらせんリードにより僅少な傾斜角度がつくことを意味し、また後者の巻回接合の場合でも製造上不可避な僅少誤差を考慮に入れたことを意味する。
【０００６】
文献（１）
電車やモノレール車両などに用いる大型の重荷重用空気入りラジアルタイヤに適用された上記２層よりなる異種コード層の側端部における耐セパレーション性向上を目的として特開昭６１−９３１４号公報には、タイヤ赤道面に対して極く平行に近い僅少なリード角でスパイラル状に配列したコードよりなる主ベルト層のコード弾性率を、３０００Ｋｇｆ／ｍｍ^２以上にすること、そして特開昭６２−１５２９０４号公報では、同様な主ベルト層のコードを芳香族ポリアミドのような有機繊維それもコード弾性率を２０００Ｋｇｆ／ｍｍ^２以上にすることを開示している。
【０００７】
文献（２）
特開平４−１６３２１２号公報は乗用車用空気入りラジアルタイヤの高速耐久性とユニフォーミティの向上及び軽量化を目指して、傾斜ベルト層は１層のスチールコード層とし、その外側のキャップ層は中央部で１層、両側部では２層となる芳香族ポリアミドコードのらせん状巻回つまりつる巻きらせん構造とすることを開示している。
【０００８】
文献（３）
また米国特許第３９７３６１２号明細書では、乗用車空気入りラジアルタイヤの乗り心地性及び耐摩耗性の両性能向上を図るため１層の傾斜コード層をフォールドし傾斜角度を１０〜３０°の範囲に収め、１層のキャップ層を傾斜角度が０°のテキスタイルコードにより構成することを開示している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
文献（１）〜（３）に関し各特徴を要約したベルト構成になる空気入りラジアルタイヤは、何れも次に述べる点で必要な考慮が払われていない。
【００１０】
文献（１）〜（３）に開示された空気入りタイヤは、２層のコード交差層からなるベルトを用いた従来タイヤに比べて、ベルトの幅方向曲げ剛性がより低く、それは僅少なリード角でスパイラル状に配列されたコードよりなる主ベルト層（周回ベルト層）が幅方向剛性に寄与せず、残りの傾斜ベルト層も１層のみであるため、荷重負荷の下での転動時に、トレッドゴム層の溝部周辺での曲げ変形が、従来タイヤとの対比でより大きくなる。そこで走行中に小石それも鋭利なエッジをもつ砕片がトレッドゴム層の溝部に挟み込まれる“石咬み”によって溝部の底で不時に生起するゴム亀裂が曲げ変形の大きいことによって、ゴム亀裂の著しい幅方向進展をもたらすからである。
【００１１】
溝部の底の近傍に発生する亀裂の幅方向進展は、トレッドゴム層（単一層）中での亀裂成長に比し異なったゴム材料同志の界面（すなわちトレッドゴム層と、周回ベルト層のコードに隣接するゴム層との界面）でより著しくなり易い。
【００１２】
このように溝部の底の近傍で起るゴム亀裂は溝部の隣接相互間にわたる幅方向進展によりトレッドゴムが溝部間にわたってはく離を来す、いわゆるトレッドチャンクを生じるので、とくに高速走行時には甚しく危険な状況を招来する懸念があった。
【００１３】
従ってこの発明の目的は、上述のような傾斜ベルト層と周回ベルト層との積層構造のトレッド補強に関して、トレッドゴム層にその溝部の底の近傍で発生し幅方向進展を来すうれいのあるゴム亀裂を適切に抑制するように改良しベルト構造の耐久性能を増強した空気入りラジアルタイヤを提供しようとするところにある。
【００１４】
またとくに周回ベルト層のコードがスチールワイヤからなるとき、そのコード切れ損傷が適切に防止され得るベルト構造の耐久性能増強をも目指すものである。
【００１５】
【課題を解決する手段】
この発明は、少なくとも一対のビードコア間にまたがってトロイド状をなすカーカスのクラウン部外周で、タイヤ赤道面に対し傾斜して延びる多数本のコード又はフィラメントを配列した一層の傾斜ベルト層及び、この傾斜ベルト層上に位置してタイヤ赤道面に対し実質上平行な複数コードの巻付け配列になる少なくとも一層の周回ベルト層を、トレッドゴム層との間に具備し、周回ベルト層は、コード弾性率が２０００Kgf／mm^２以上のコードを、５０mm当り１５本以上の打込みとした空気入りラジアルタイヤにおいて、
トレッドゴム層に対し、周回ベルト層に隣接するゴム層又は周回ベルト層の被覆ゴムの接する境界が、トレッドゴム層の少なくとも溝部の内周側において凸凹形状を呈する界面よりなることを特徴とするベルト構造の耐久性能を増強した空気入りラジアルタイヤである。
【００１６】
ここに凸凹形状が、１０ｍｍ当り３個以上１５個以下の山部又は／及び谷部を有すること、また周回ベルト層に隣接するゴム層の凸凹形状が、トレッドゴム層の溝部の底に比し、トレッドゴム層の陸部に面する部分でより厚いゴムゲージの部分を含むこと、さらに、周回ベルト層のコードがスチールワイヤからなり、その被覆ゴムの体積弾性率が２００Ｋｇｆ／ｍｍ^２以上５００Ｋｇｆ／ｍｍ^２以下であること、また周回ベルト層のコードが有機繊維からなり、その被覆ゴムの体積弾性率が２００Ｋｇｆ／ｍｍ^２以上５００Ｋｇｆ／ｍｍ^２以下であること、さらに周回ベルト層のコードが、Ｎで正の整数を表すものとして＜１×Ｎ＞又は＜１＋Ｎ＞のコード撚り構造を有すること、そして傾斜ベルト層のコード又はフィラメントがスチールワイヤからなること、そして傾斜ベルト層のコード又はフィラメントのタイヤ赤道面に対する傾斜角度が１５〜４５°の範囲であることも包含される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１（ａ），（ｂ）にこの発明に従う空気入りラジアルタイヤを、乗用車用と小型トラック用とにそれぞれ適用した事例につき、タイヤ赤道面と直交する、子午線に沿う一般的な断面であらわした。
【００１８】
図中１はタイヤの全体を、２，３は図示例ではとくに一対の場合を例示したビードコアを、さらに４にてビードコア２，３間にまたがってトロイド状をなすカーカスを、そして５によりタイヤ赤道面をそれぞれあらわす。
【００１９】
カーカス４は慣例に従ってポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）コードをタイヤ赤道面に対し７０〜９０°の角度で配置することが好ましく、そのクラウン部外周には、図上で実線で簡略図示したように、タイヤ赤道面５に対し通常１５〜４５°の傾斜角度で互いに平行して延びる多数本の通常はスチールからなるコード又はフィラメントを配列した一層の傾斜ベルト層６と、やはり簡略に破線で示したが上記の傾斜ベルト層６上に位置してタイヤ赤道面に対し実質上平行な複数コードの巻付け配列になる、図１（ａ）では１層、同（ｂ）では強度上２層とした周回ベルト層７とを、トレッドゴム層８との間に具備し、９はトレッドゴム層に設けられる溝部である。
【００２０】
周回ベルト層７は、コード弾性率が２０００Ｋｇｆ／ｍｍ^２以上の、スチールワイヤからなるコード又は有機繊維からなるコードを５０ｍｍ当り１５以上の打込み数で用い、その巻付け配列の具体例についてはすでに述べた種々の様相を適宜に活用することができる。
【００２１】
溝部９を含めたトレッドゴム層８の拡大断面を図２の（ａ）〜（ｄ）にて、トレッドゴム層８が、周方向ベルト層７との間のベースゴム層１０との複合になる場合について示したがこのベースゴム層１０とトレッドゴム層８との界面１１〜１４、またベースゴム層を欠くときは周方向ベルト層７のコード被覆ゴム（図示を省略）とトレッドゴム層８との同様な界面１１〜１４を、同図（ａ）における１１のように平滑なままとするのではなく、同図（ｂ）に示した波形（１２）、また同図（ｃ）のような段差（１３）さらには同図（ｄ）に示す波形・段差併用（１４）の如き凸凹形状とする。
【００２２】
凸凹形状は波形の場合１０ｍｍ当り３個以上１５個以下、高さ０．３〜０．８ｍｍ程度の山部又は／及び谷部を有するものとし、段差については周回ベルト層７に隣接するベースゴム層１０がトレッドゴム層８の溝部９の底に比し、トレッドゴム層８の陸部に面してより厚いゴムゲージの部分を含んでこれらの段差が１ｍｍ程度せいぜい２〜３ｍｍに及ぶのがのぞましい。
【００２３】
一層の傾斜ベルト層６上へ周回ベルト層７を巻付けただけのトレッドゴム補強の場合に起る問題点は前述のとおりで、
・特に異なったゴム材料どうしの界面、すなわち、トレッドゴム層と周回ベルト層に隣接したゴム層の界面でトレッドゴム層８の溝部の底に発生した亀裂が進展し易いので、この界面の亀裂の進展を抑制することがこの発明のポイントとなる。
・界面を進展する亀裂を阻止抑制するには、下記に示す方策が有効である。
（ａ）界面のみかけ上の長さを長くし、溝部相互間にわたる亀裂進展の距離をかせぐ。亀裂の進展速度はゴムの物性で決定される一定値なので、最終的にトレッドチャンクまでの寿命が伸びるからである。
（ｂ）界面のみかけ上の長さを長くするには界面（境界）を凸凹形状にすればよい。
（ｃ）特に溝部の底の近くに凸凹を設けるのが良い。
（ｄ）一方、溝部の底に発生した亀裂が幅方向に向って成長するのを最初に防御するため異種ゴム界面をタイヤ半径方向に立てる段差を形成する、つまりトレッドゴム層の溝部の底に比しトレッドゴム層の陸部に面する部分でより厚いゴムゲージの部分を設け界面に添って亀裂が進展しにくくなるようにする。このようにしても溝部相互間の界面の長さが長くなるので、亀裂の進展距離をかせぐことができる。つまり溝部相互間でトレッドゴム層のはく離（トレッドチャンク）を生じるまでの寿命が伸びる。
（ｅ）さらに界面のみかけ上の長さを長くするには界面（境界）に細かな凸凹を付加しても良い。
【００２４】
トレッドゴム層におけるチャンクアウト発生で最も危険なのは、荷重を受けもつ割合が高いクラウンセンター部領域のチャンクアウトであり、したがってクラウンセンター部への亀裂進展の抑制という面で溝部のセンター側の方に上述のような波形又は段差のような凸凹を設けるのが好ましい。
【００２５】
図２（ｂ）に示した波形の凸凹形状は、１０ｍｍ当り少なくとも３個程度の山部又は谷部であることを要し、より多い分布では亀裂の進展を充分に抑制し易くまた１５個をこえて細密にすぎると、平滑表面に近づきやはり効果がない。
段差形式とするときその高さは１ｍｍ前後が必要である。
【００２６】
周回ベルト層のコードはスチールワイヤ又は有機繊維からなるものとすることができ、スチールワイヤの場合は、Ｎで正の整数をあらわすものとして＜１×Ｎ＞又は＜１＋Ｎ＞のコード撚り構造を有するものが好ましい。
【００２７】
周回ベルト層のコードがスチールワイヤよりなるときそのコード被覆ゴムの体積弾性率が２００Ｋｇｆ／ｍｍ^２以上、５００Ｋｇｆ／ｍｍ^２以下とするを要し、より低い体積弾性率ではコードが動き易く、コードの局所的なバックリングによるコード切れを生じるうれいがある一方、より高すぎるときは、ゴムの粘度が上りすぎ押し出し工程での不都合を来す。
【００２８】
なおこのバックリングについては、図３に空気入りラジアルタイヤ１の荷重負荷時に、タイヤに作用する力の関係を図解したように、トレッドゴム層８とベルト１５とは、タイヤ内圧Ｐ１と接地圧Ｐ２とでタイヤの半径方向の圧縮力を受け、また、サイド部１６の矢印１７で示す倒れ込みによってタイヤの幅方向の圧縮力１８を受け、さらに、タイヤの接線方向の圧縮力も受ける、全圧縮状態においてゴムの体積弾性率が十分にないと、スチールコードを構成しているフィラメントの動きが大きくなりコードの局所的なバックリングを起こして、コード切れが発生しやすくなるのである。
【００２９】
上記被覆ゴムの体積弾性率は、図４（ａ）に示すように内径ｄが１４ｍｍ、高さｈが２８ｍｍの円筒形空洞をもつ鋼製のジグ１９の空洞内にゴム試験片をすき間なく充てんし、このジグ１９を図４（ｂ）に示すように引張・圧縮試験器２０にセットした上でゴム試験片の上下面に０．６ｍｍ／ｍｉｎの速度で荷重Ｗを負荷し、このときの変位量をレーザ２１で測定し、この荷重と変位との関係から算出することとする。
【００３０】
【実施例】
この発明を乗用車と小型トラック用とについてそれぞれ、１９５／６５Ｒ１４（図１ａ参照）、１９５／８５Ｒ１６１２ＰＲ（図１ｂ参照）の各サイズの空気入りラジアルタイヤとして適用した。
【００３１】
何れの場合もカーカス４はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）コード（１５００ｄ／２）をタイヤ赤道面に対し９０°に５１．７本／５０ｍｍの打込みにて、乗用車用タイヤは１プライ、小型トラックにあっては２プライを配列した。
【００３２】
傾斜ベルト層６はコード構造がそれぞれ１×５×０．２３ｍｍ、１＋６×０．２８ｍである複数本のスチールコードをタイヤ赤道面に対し３０°の角度に３７本／５０ｍｍ（１×５構造）、２４本／５０ｍｍ（１＋６構造）の打込みにて配列した一層とした。
【００３３】
周回ベルト層７は、同様なスチールコードを乗用車用タイヤは１＋６×０．２４ｍｍ、小型トラック用タイヤは１＋６×０．２８ｍｍにて、何れも３０本／５０ｍｍの打込みとなるつる巻きらせん構造で配列し、ここに前者の乗用車タイヤの周回ベルト層７の幅を１４０ｍｍ、後者の小型トラック用タイヤについては周回ベルト層７を、幅が１００ｍｍと３０ｍｍとの２層にて狭幅のものはトレッド中央に位置させた。
【００３４】
何れの場合も図２に示したところに従いトレッドゴム層８とベースゴム層１０との界面に凸凹形状と段差との何れか一方又は双方を設け、また周回ベルト層７の被覆ゴムとして体積弾性率を異ならせて、次にのべるトレッドゴムカットドラム試験、耐久性試験に供した。
【００３５】
（１）トレッドゴムカットドラム試験
溝部９の底にカッターで深さ約２ｍｍ、長さ約５ｍｍのカットを入れた供試タイヤを、ＪＡＴＭＡに定められる最大内圧及びその内圧にてＪＡＴＭＡに定められている荷重を負荷し、直径１．７ｍのドラム試験機にて時速６０Ｋｍ／ｈで２０，０００Ｋｍの距離を走行させ、カットが溝部９の相互間にわたってトレッドチャンクアウトに至るかどうかを調べた。
【００３６】
（２）耐久性試験
タイヤ内圧１．０Ｋｇｆ／ｃｍ^２でＪＡＴＭＡに定められている最大負荷をかけ、８°のスリップアングルで１６時間走行させ、その後、このタイヤを分解して周方向ベルト層において、コード切れが発生しているか否かを調査し、耐久性を評価した。試験の結果はまとめて次表に示すが、従来タイヤ１はコード構造が１×５×０．２３ｍｍである複数本のスチールコードをタイヤ赤道面５に対し±２２°の角度で交差配列になるように積層配置にした２層の傾斜ベルト層によって形成した乗用車用タイヤ、また従来タイヤ２は３層の傾斜ベルト層によってベルトを構成し、すなわち、コード構造が１×５×０．２３ｍｍである複数本のスチールコードをタイヤ赤道面５に対し５２°の角度で配列した幅が１００ｍｍである第１層と、コード構造が１＋６×０．２８ｍｍである複数本のスチールコードをタイヤ赤道面５に対し＋３０°の角度で配列した幅が１２５ｍｍである第２層と、コード構造が１＋６×０．２８ｍｍであるスチールコードをタイヤ赤道面５に対し−３０°の角度で配列した幅が１００ｍｍである第３層とを順次積層してなる、小型トラック用タイヤである。
【００３７】
【表１】

【００３８】
【表２】

【００３９】
【発明の効果】
この発明によればトレッド・ベース間のゴム界面に凸凹及び又は段差を設けることによりトレッドゴム層の溝部の底におけるカットが起因となるトレッドはく離（チャンクアウト）を有効に防止できる。なお加えて周方向ベルト層における被覆ゴムの体積弾性率を２００Ｋｇｆ／ｍｍ^２以上にすることによって、周回ベルト層におけるコード切れを生じにくくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に従う代表的な乗用車用空気入りタイヤ及び小型トラック用空気入りタイヤの断面図である。
【図２】この発明の実施形態の説明図である。
【図３】タイヤに荷重を負荷したときトレッドとベルトに作用する力の説明図である。
【図４】ゴムの体積弾性率を測定する方法の説明図である。
【符号の説明】
１空気入りタイヤ
２，３ビードコア
４カーカス
５タイヤ赤道面
６傾斜ベルト層
７周回ベルト層
８トレッドゴム層
９溝部
１０ベースゴム層
１１，１２，１３，１４界面
１５ベルト
１６サイド部
１８圧縮力

Claims

少なくとも一対のビードコア間にまたがってトロイド状をなすカーカスのクラウン部外周で、タイヤ赤道面に対し傾斜して延びる多数本のコード又はフィラメントを配列した一層の傾斜ベルト層及び、この傾斜ベルト層上に位置してタイヤ赤道面に対し実質上平行な複数コードの巻付け配列になる少なくとも一層の周回ベルト層を、トレッドゴム層との間に具備し、周回ベルト層は、コード弾性率が２０００Kgf／mm²以上のコードを、５０mm当たり１５本以上の打込みとした空気入りラジアルタイヤにおいて、
トレッドゴム層に対し、周回ベルト層に隣接するゴム層又は周回ベルト層の被覆ゴムの接する境界が、トレッドゴム層の少なくとも溝部の内周側において凸凹形状を呈する界面よりなることを特徴とするベルト構造の耐久性能を増強した空気入りラジアルタイヤ。
凸凹形状が、１０ｍｍ当り３個以上１５個以下の山部又は／及び谷部を有する、請求項１に記載した空気入りラジアルタイヤ。
周回ベルト層に隣接するゴム層の凸凹形状が、トレッドゴム層の溝部の底に比し、トレッドゴム層の陸部に面する部分でより厚いゴムゲージの部分を含む請求項１又は２に記載した空気入りラジアルタイヤ。
周回ベルト層のコードがスチールワイヤからなり、その被覆ゴムの体積弾性率が２００Ｋｇｆ／ｍｍ^２以上５００Ｋｇｆ／ｍｍ^２以下である請求項１，２又は３に記載した空気入りラジアルタイヤ。
周回ベルト層のコードが有機繊維からなりその被覆ゴムの体積弾性率が２００Ｋｇｆ／ｍｍ^２以上５００Ｋｇｆ／ｍｍ^２以下である請求項１，２又は３に記載した空気入りラジアルタイヤ。
周回ベルト層のコードが、Ｎで正の整数を表すものとして＜１×Ｎ＞又は＜１＋Ｎ＞のコード撚り構造を有する請求項１ないし３又は５の何れか１項に記載した空気入りラジアルタイヤ。
傾斜ベルト層のコード又はフィラメントがスチールワイヤからなる請求項１ないし６のいずれか１項に記載した空気入りラジアルタイヤ。
傾斜ベルト層のコード又はフィラメントのタイヤ赤道面に対する傾斜角度が１５〜４５°の範囲である請求項１〜７のいずれか１項に記載した空気入りラジアルタイヤ。