JP4234830B2

JP4234830B2 - 重荷重用ラジアルタイヤ

Info

Publication number: JP4234830B2
Application number: JP37483898A
Authority: JP
Inventors: 篤山平
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 1998-12-28
Filing date: 1998-12-28
Publication date: 2009-03-04
Anticipated expiration: 2018-12-28
Also published as: JP2000198318A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐久性を向上しうる重荷重用ラジアルタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
トラック、バスなどの重車両に使用される重荷重用ラジアルタイヤは、タイヤ骨格をなすカーカスの外側かつトレッド部の内部に複数枚のベルトプライを重ねた強靱なベルト層を配置してカーカスをタガ締めしトレッド部の剛性を高めている。ところが、ベルト層の端部では、カーカスに対する拘束力が急激に低下するため、タイヤの回転により、ベルト層の端部が持ち上がり、このベルト層の端部に歪が集中して発熱耐久性を低下させるとともに、更生性にも悪影響を与えていた。
【０００３】
従来、このような問題点を解決するために、例えば特開昭６１−１１９４０８号公報、特開昭６２−２４４７０２号公報では、ベルトプライの端部を短繊維で補強されたゴムストリップで包み込むように被覆することが提案されている。前記ゴムストリップに配合される短繊維は、タイヤ周方向に沿って配向されることにより周方向に高いモジュラスを有し、ベルトプライの端部の動きを抑制し前記歪を減少させる。
【０００４】
発明者らは、このようなベルト層の補強構造について、さらに改善を試みたところ、ベルトプライの端部をゴムストリップで包み込む場合には、該ベルトプライのタイヤ半径方向の外の被覆部分のタイヤ軸方向長さをタイヤ半径方向の内の被覆部よりも大とすることが非常に効果的であること、またこのときの外の被覆部分のタイヤ軸方向長さを一定範囲に規制することにより、ベルト層の端部の動きをより効果的に抑制しうることを見出し本発明を完成させるに至った。
【０００５】
以上のように、本発明は、ベルト層端部の動きを効果的に抑制し、発熱耐久性などを向上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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のうち請求項１記載の発明は、トロイダル状のカーカスと、このカーカスのタイヤ半径方向外側かつトレッド部の内部に配されしかも複数枚のベルトプライからなるベルト層とを有する重荷重用ラジアルタイヤであって、前記ベルトプライは、該ベルトプライのタイヤ軸方向の端部を包んでタイヤ半径方向の外側、内側に位置する外の被覆部と内の被覆部とを有するゴムストリップを配した２枚以上のゴムストリップ付ベルトプライを含み、かつ前記ゴムストリップは、厚さが０．１〜１．５mmかつ実質的にタイヤ周方向に配向された有機材料からなる短繊維をゴム基材中に混入した複合体からなり、前記外の被覆部のタイヤ軸方向長さ（Ｓ）が、前記内の被覆部のタイヤ軸方向長さ（Ｄ）よりも大かつ該ゴムストリップ付ベルトプライのタイヤ軸方向の半幅（Ｌ）の５〜２５％であることを特徴としている。
【０００７】
また請求項１記載の発明は、前記外の被覆部は、前記タイヤ軸方向長さ（Ｓ）が内の被覆部のタイヤ軸方向長さ（Ｄ）の１．３〜１．７倍であることを特徴とする。
【０００８】
また請求項２記載の発明は、前記ゴムストリップは、小厚さのゴムシートの複数枚を積層した積層部を含んで形成されたことを特徴としている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態を図面に基づき説明する。
図１には本実施形態の重荷重用ラジアルタイヤをリム組みし内圧を充填した状態のトレッド部の断面図を示し、左半分は右半分とほぼ対称に現れる。図示の如く、本実施形態の重荷重用ラジアルタイヤは、トロイダル状のカーカス２と、このカーカス２のタイヤ半径方向外側かつトレッド部３の内部に配されたベルト層４とを有する。
【００１０】
前記カーカス２は、本例では、図示しない一対のビード部間をトロイダル状にのび、その端部がビード部に埋設されているビードコアで折り返されて係止された１枚のカーカスプライ２Ａから構成される。また前記カーカスプライ２Ａは、カーカスコードをタイヤ赤道Ｃに対して７５゜〜９０゜の角度で配列したラジアル構造をなす。なお前記カーカスコードには、本例ではスチールコードが採用されているものを示すが、これ以外にもナイロン、レーヨンなどの有機繊維コードを適宜採用しうる。
【００１１】
前記ベルト層４は、複数枚、本例では４枚のベルトプライ４Ａ〜４Ｄから構成されるものを示す。前記各ベルトプライ４Ａ〜４Ｄは、ベルトコードを配列したコード配列体の両側をトッピングゴムにより被覆して構成されている。また本例では、前記ベルトプライのトッピングゴムは、短繊維などの補強材を含んでいないものを例示している。
【００１２】
またベルト層４は、本例ではベルトコードをタイヤ赤道Ｃに対して、例えば２０〜７０°程度の角度で傾けた最も内の第１のベルトプライ４Ａと、その外側に配されかつタイヤ赤道Ｃに対してベルトコードを１５〜３０°の小角度で傾けた複数枚のベルトプライ、例えば前記第１のベルトプライ４Ａの外側に順次配される第２のベルトプライ４Ｂ、第３のベルトプライ４Ｃ、第４のベルトプライ４Ｄとを具え、例えば前記ベルトコードがプライ間で互いに交差する箇所を１箇所以上設けて重ね合わせた４層構造を例示している。なお第４のベルトプライ４Ｄは、省略することも可能である。
【００１３】
本例では前記第２のベルトプライ４Ｂは、タイヤ軸方向の巾が最も大に構成され、また第１、第３のベルトプライ４Ａ、４Ｃは、略同じ巾で形成される。そして、タイヤ半径方向の最外側に配された第４のベルトプライ４Ｄは、最も小巾で構成されている。前記ベルト層４に用いるベルトコード材料としては、本例ではスチールコードを採用しているが、必要に応じてレーヨン、芳香族ポリアミドなどの高弾性有機繊維コード材料を用いることも可能である。
【００１４】
そして本発明では、前記ベルトプライ４Ａ〜４Ｄには、該ベルトプライのタイヤ軸方向の端部ｅを包んでタイヤ半径方向の外側、内側に位置する外の被覆部５ａと内の被覆部５ｂとを有するゴムストリップ５を配した２枚以上のゴムストリップ付ベルトプライ６を含んでいる。本例では、タイヤ軸方向の長さが大きい前記第２、第３のベルトプライ４Ｂ、４Ｃの各両方の端部ｅに前記ゴムストリップ５を配することにより、２枚のベルトプライ４Ｂ、４Ｃによりゴムストリップ付ベルトプライ６を構成する。
【００１５】
このようにタイヤ軸方向の巾が大きい２枚のベルトプライを含んで補強することが特に望ましいものである。なお、第１のベルトプライ４Ａは、第２のベルトプライ４Ｂに完全に覆われているため、ゴムストリップ５で補強する必要性は少ないものである。
【００１６】
前記ゴムストリップ５は、厚さが０．１〜１．５mmかつ実質的にタイヤ周方向に配向された有機材料からなる短繊維をゴム基材中に混入した複合体から構成されており、前記ベルトプライ４Ｂ、４Ｃの端部を拘束する働きをなす。
【００１７】
前記ゴムストリップ５に含まれる短繊維としては、例えばナイロン、レーヨン、ポリエステル、ビニロン、芳香族ポリアミド、セルロース樹脂、結晶性ポリブタジエン、木綿糸といった各種の有機材料からなる短繊維を用いることができる。
【００１８】
また前記短繊維は、その径が１μmm〜０．１mmとしている。かつ長さが例えば２０μmm〜２mmであるものが好ましい。短繊維の太さ及び長さが前記値よりも小であるとゴム補強効果が相対的に劣る一方、前記値をこえて大きくなるとゴムストリップ５の耐疲労性が悪化するからである。なお本明細書において「短繊維が実質的にタイヤ周方向に配向された」とは、タイヤ周方向に対する短繊維の長手方向の傾きが０〜２０°の小角度範囲内であるものを包含する。
【００１９】
また前記短繊維は、ゴム基材などと混練され、例えばカレンダーロールを用いた圧延や、成形ダイを具えた押出機からの押し出しなどにより、前記混練ゴムをシート状で連続して成形する際に、その配向方向を実質的に材料送り出し方向（押し出し方向）に整列させて成形することができる。
【００２０】
ここで、前記ゴムストリップ５の厚さが０．１mm未満の場合、短繊維の配向性は非常に優れたものになるが、材料が薄くなりすぎてタイヤを成形する際の工程で取り扱いが困難となり、またタイヤの一般的な耐久性が低下する傾向にある。逆にゴムストリップ５の厚さが１．５mmを超えると、短繊維の配向性が低下する傾向があり十分なゴム補強効果を得がたく、かつタイヤ重量の増加を招く不具合がある。このような観点より、前記ゴムストリップ５の厚さは０．３〜１．３mm、好ましくは０．５〜１．２mmとするのが特に好ましい。
【００２１】
また前記ゴムストリップ５を構成するゴム基材は、例えば天然ゴム又は／及びジエン系合成ゴムの１種又は２種以上のゴムをブレンドして適宜採用でき、前記短繊維の他、充填材、補強材、加硫促進剤など適宜の配合剤を添加しうるのは言うまでもない。
【００２２】
また短繊維は、ゴム基材１００重量部中に５〜２０重量部、好ましくは１３〜１８重量部混入するのが望ましい。前記短繊維がゴム基材１００重量部中に５重量部未満しか配合されていないと、短繊維による周方向の補強効果が得られ難くなる。逆に短繊維が２０重量部を超えて配合されるとゴム基材とのなじみが悪くなりゴムとの接着性や加硫後の耐久性などが低下する傾向がある。
【００２３】
このようなゴムストリップ５は、タイヤ周方向に配向した短繊維によりタイヤ周方向のモジュラスが高められる。そしてこのゴムストリップ５をベルトプライの端部ｅを包んでタイヤ半径方向内、外に配することにより、とりわけ該ベルトプライ４Ｂ、４Ｃのタイヤ半径方向の動きを減じ、ベルト層７の拘束力を一定にするなど、その端部における歪、発熱の低減を図りうる。なおゴムストリップ付ベルトプライ６を２枚以上設けていない場合には、前記効果が得られ難い。
【００２４】
なおゴムストリップ５をなすゴム組成物には、例えば前記ゴム基材１００重量部に対してステアリン酸コバルトといった有機酸コバルト塩を０．５〜２．５重量部含ませることもできる。これによって、スチールのベルトプライ４Ｂ、４Ｃと該ゴムストリップ５との接着性を格段に向上でき、ゴムストリップ５によるベルト層４の拘束効果と相まって、より一層タイヤの耐久性を向上しうる。
【００２５】
また本実施形態では、前記各ゴムストリップ付ベルトプライ６において、ゴムストリップ５の外の被覆部５ａのタイヤ軸方向長さＳが、前記内の被覆部５ｂのタイヤ軸方向長さＤよりも大かつ該ゴムストリップ付ベルトプライ６のタイヤ軸方向の半幅Ｌの５〜２５％であることを特徴の一つとしている。なお、本例では、各ベルトプライ毎に区別するために前記符合Ｓ、Ｄ、Ｌに添字１、２を付している。
【００２６】
発明者らの種々の実験の結果、先ずベルトプライの端部ｅをゴムストリップ５で包み込む場合には、ゴムストリップ５の前記外の被覆部５ａがベルトプライの動きの抑制に実質的に関与していることが判った。従って、最小のコスト、最小の重量増加で最大の補強効果をうるためには、外の被覆部５ａの長さＳを内の被覆部５ｂの長さＤよりも大とすることが必要となってくる。
【００２７】
また前記ゴムストリップ５の外の被覆部５ａのタイヤ軸方向長さＳが、該ゴムストリップ付ベルトプライ６のタイヤ軸方向の半幅Ｌの５％未満であると、ベルト層４のカーカス拘束力を一定にするには短すぎてベルト層４の動きを抑制する効果に劣り、逆に２５％を超えると、拘束力を一定にするには過度の補強となり、タイヤ重量などを不必要に増加させる不具合がある。このような観点より、前記外の被覆部５ａの長さＳは、ゴムストリップ付ベルトプライ６の半幅Ｌの１０〜２０％とするのが特に望ましい。
【００２８】
なお前記ゴムストリップ５において、外の被覆部５ａは、前記タイヤ軸方向長さ（Ｓ）が、内の被覆部５ｂのタイヤ軸方向長さ（Ｄ）の１．３〜１．７倍とする。このように、内、外の被覆部のタイヤ軸方向の長さを規制することにより、ベルト層４の動きの抑制をより効果的なものとする。
【００２９】
上述のようなゴムストリップ５を配することにより、ベルト層７の端部の動きを抑制するが、発明者らのさらなる実験の結果、図２（ａ）に示す如く、ゴムストリップ５をゴムシート７ｉ、７ｏの複数枚を積層した積層部９を含んで形成した場合には、さらにベルト層７の端部の動きをより一層抑制し発熱耐久性を向上しうることが判明した。
【００３０】
このようにゴムストリップ５を複数枚のゴムシート７ｉ、７ｏの積層体で形成した場合には、重なる各ゴムシートにおいて実質的にタイヤ周方向に配向された短繊維が微妙に交差することによって、ベルトプライの端部への拘束力が増すものと考えられる。そして、ゴムシート７ｉ、７ｏの重ね方は、図２（ａ）のように、内外のゴムシート７において外の被覆部５ａ、内の被覆部５ｂの各端で整一させても良く、また図２（ｂ）、（ｃ）のように、端部を位置ずれさせても良い。
【００３１】
以上本発明の実施形態について詳述したが、本発明は例示の実施形態に限定されることなく、例えばゴムストリップ５を３枚以上のゴムシートを積層して形成しうるなど種々変更しうる。
【００３２】
【実施例】
タイヤサイズが１１Ｒ２２．５でありかつ表１に示す重荷重用ラジアルタイヤを試作するとともに（実施例１〜３、比較例）、ベルト層の端部の実車耐久性、発熱性をテストした。なお実施例２は図２（ａ）の構造、又比較例は、ゴムストリップ中に短繊維を含有しないものとした。
テスト条件は次の通りである。
【００３３】
＜ベルト層の端部の実車耐久性＞
供試タイヤを８．２５×２２．５のリムにリム組みし、内圧８．０kgｆ／cm²を充填するとともに、荷重定積載の１０屯車に装着して速度８０km／ｈで１５万km走行後、タイヤを解体し、ベルト端部のゴムとスチールコードとの微少な剥離（セパレーション）の長さを測定した。そして、比較例のセパレーションの長さを１００とする指数で表示している。数値が小さいほどセパレーションが少なく良好である。
【００３４】
＜発熱性＞
タイヤサイズが１１Ｒ２２．５の重荷重用ラジアルタイヤを８．２５×２２．５のリムに装着して内圧８．０kgｆ／cm²を充填し、荷重３０００kgf 、速度８０ｋｍ／ｈでドラム上を２時間走行させ、ベルト層の端部のゴム温度を測定し、比較例を１００とする指数で表示している。数値が小さいほど発熱が小さく良好である。テスト結果などを表１に示す。
【００３５】
【表１】

【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の重荷重用ラジアルタイヤは、ベルト層のカーカス拘束力を軸方向でほぼ一定に保つことにより発熱耐久性などを向上しうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す重荷重用ラジアルタイヤのトレッド部の断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、ゴムストリップの実施形態を示す部分断面図である。
【符号の説明】
２カーカス
３トレッド部
４ベルト層
４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄベルトプライ
５ゴムストリップ
６ゴムストリップ付ベルトプライ
７ｉ、７ｏゴムシート
９積層部

Claims

トロイダル状のカーカスと、このカーカスのタイヤ半径方向外側かつトレッド部の内部に配されしかも複数枚のベルトプライからなるベルト層とを有する重荷重用ラジアルタイヤであって、
前記ベルトプライは、該ベルトプライのタイヤ軸方向の端部を包んでタイヤ半径方向の外側、内側に位置する外の被覆部と内の被覆部とを有するゴムストリップを配した２枚以上のゴムストリップ付ベルトプライを含み、
かつ前記ゴムストリップは、厚さが０．１〜１．５mmかつ実質的にタイヤ周方向に配向された有機材料からなる短繊維をゴム基材中に混入した複合体からなり、
前記外の被覆部のタイヤ軸方向長さ（Ｓ）が、前記内の被覆部のタイヤ軸方向長さ（Ｄ）よりも大かつ該ゴムストリップ付ベルトプライのタイヤ軸方向の半幅（Ｌ）の５〜２５％であり、
かつ前記短繊維は、その径を１μ mm 〜０．１ mm とするとともに、
前記外の被覆部は、前記タイヤ軸方向長さ（Ｓ）が内の被覆部のタイヤ軸方向長さ（Ｄ）の１．３〜１．７倍であることを特徴とする重荷重用ラジアルタイヤ。
前記ゴムストリップは、ゴムシートの複数枚を積層した積層部を含んで形成された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。