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JP5700016B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

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Description

本発明は、未舗装路走行用タイヤとして好適な空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、サイドウォール部に配置した保護層に基づいて耐カット性を向上すると共に、保護層とカーカス層との剥離に起因する内部故障を効果的に防止して耐久性を向上することを可能にした空気入りタイヤに関する。
未舗装路を走行するための空気入りタイヤは、サイドウォール部に損傷を受け易い。そのため、このような用途で使用される空気入りタイヤにおいては、サイドウォール部に複数本の有機繊維コードを含む保護層をカーカス層に沿うように埋設することにより、岩や鋭利な石等との接触によるサイドカットを防止し、そのサイドカットに起因するパンクを防止することが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、上述のような保護層をサイドウォール部に備えた空気入りタイヤを高負荷条件で使用した場合、保護層とカーカス層との剥離に起因する内部故障が発生し易くなるという問題がある。
特開平7−290911号公報
本発明の目的は、サイドウォール部に配置した保護層に基づいて耐カット性を向上すると共に、保護層とカーカス層との剥離に起因する内部故障を効果的に防止して耐久性を向上することを可能にした空気入りタイヤを提供することにある。
上記目的を達成するための本発明の空気入りタイヤは、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部と、該トレッド部の両側に配置された一対のサイドウォール部と、これらサイドウォール部のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部とを備え、前記一対のビード部間に少なくとも1層のカーカス層を装架し、該カーカス層を各ビード部のビードコアの廻りにタイヤ内側から外側へ巻き上げ、前記ビードコアの外周側にビードフィラーを配置すると共に、前記トレッド部におけるカーカス層の外周側に複数層のベルト層を配置した空気入りタイヤにおいて、
前記サイドウォール部におけるカーカス層の外側に有機繊維コードを含む保護層を配置し、該保護層の上端部を前記ベルト層の外端位置からカーカス層に沿ってタイヤ幅方向内側へ20mmの位置とタイヤ幅方向外側へ15mmの位置との間に配置し、前記保護層の下端部を前記カーカス層の本体部分と前記ビードフィラーとの間に配置し、前記保護層と前記ビードフィラーとの重なり長さを10mm以上にすると共に、前記保護層と前記カーカス層の本体部分との間に厚さが0.5mm〜2.0mmであって60℃でのtanδが0.12以下であるゴム層を介在させたことを特徴とするものである。
本発明では、サイドウォール部におけるカーカス層の外側に有機繊維コードを含む保護層を配置するので、この保護層に基づいて耐カット性を向上することができる。そのため、岩や鋭利な石等との接触によるサイドカットを防止し、そのサイドカットに起因するパンクを防止することができる。
また、保護層の上端部をベルト層の外端位置の近傍に配置することにより、保護層の上端部での変形を抑制する一方で、保護層の下端部をカーカス層の本体部分とビードフィラーとの間に配置することにより、保護層の下端部での変形を抑制することができる。このように保護層の変形を上端部及び下端部において抑制することにより、保護層とカーカス層との剥離を効果的に防止することができる。更に、保護層とカーカス層の本体部分との間に低発熱性のゴム層を介在させることにより、空気入りタイヤが高負荷条件で使用される場合であっても、保護層とカーカス層との剥離に起因する内部故障を効果的に防止して耐久性を向上することができる。
本発明において、保護層の有機繊維コードの中間伸度はカーカス層の補強コードの中間伸度よりも小さくし、両者の中間伸度の差を3%以上とすることが好ましい。これにより、保護層に基づく優れた耐カット性を確保することができる。
保護層の有機繊維コードのタイヤ径方向に対する角度はタイヤ最大幅位置で0°〜60°とすることが好ましい。一方、カーカス層の補強コードのタイヤ径方向に対する角度はタイヤ最大幅位置で4°〜30°とすることが好ましい。保護層やカーカス層のコード角度を過度に大きくすると剛性の増大に伴って耐久性が低下することになるが、コード角度を上記範囲に設定することで耐久性の低下を抑えることができる。
ビードフィラーの高さは30mm〜90mmとし、かつビードフィラーの頂点をタイヤ最大幅位置よりもタイヤ径方向内側に配置することが好ましい。これにより、未舗装路走行用タイヤとして好適なタイヤ構造を形成することができる。
本発明の空気入りタイヤは、その用途が限定されるものではないが、未舗装路走行用や競技用として好適である。未舗装路走行用タイヤの場合、トレッド部が複数本の溝を有し、該トレッド部の溝面積比率が25%〜55%であることが好ましい。
本発明におけるtanδは、JIS−K6394に準拠して、粘弾性スペクトロメータ(東洋精機製作所製)を用い、周波数20Hz、初期歪み10%、動歪み±2%、温度60℃の条件にて測定されるものである。
また、本発明における中間伸度は、JIS−L1017に準拠して、引張試験機を用いて測定された一定荷重時の伸び率である。ここで、一定荷重(F)は次式にて与えられるものである。
F=44×(d2 /d1
F:一定荷重(N:ニュートン)
1 :JIS−L1017に規定される基準繊度(dtex)
2 :測定対象試料の表示繊度(dtex)
更に、本発明におけるの溝面積比率は、トレッド部の接地領域の面積に対する該接地領域内の溝面積の比率である。トレッド部の接地領域は、タイヤを正規リムにリム組して正規内圧を充填した状態で平面上に垂直に置いて正規荷重を加えたときに測定されるタイヤ軸方向の接地幅に基づいて特定される。「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”とする。「正規内圧」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、各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 ROAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES”に記載の最大値、ETRTOであれば“INFLATION PRESSURE”であるが、タイヤが乗用車である場合には180kPaとする。「正規荷重」は、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各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 ROAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES”に記載の最大値、ETRTOであれば“LOAD CAPACITY”であるが、タイヤが乗用車である場合には前記荷重の88%に相当する荷重とする。
本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示す子午線半断面図である。 図1の空気入りタイヤのトレッドパターンを示す展開図である。 従来の空気入りタイヤを示す子午線半断面図である。
以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。図1は本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示すものである。なお、本実施形態の空気入りタイヤは、図1においてタイヤ中心線CLを境界とする片側部分が描写されているが、そのタイヤ中心線CLの両側で対称構造を有している。また、Rは上記空気入りタイヤが組み付けられるホイールのリムである。
図1に示すように、本実施形態の空気入りタイヤは、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部1と、該トレッド部1の両側に配置された一対のサイドウォール部2と、これらサイドウォール部2のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部3とを備えている。
一対のビード部3,3間には2層のカーカス層4が装架されている。これらカーカス層4はタイヤ径方向に対して傾斜する複数本の補強コードを含み、その補強コードが層間で互いに交差するように配置されている。カーカス層4において、補強コードのタイヤ径方向に対する傾斜角度はタイヤ最大幅位置Pmax で例えば4°〜30°の範囲に設定されている。このようなハーフラジアル構造を採用することにより、未舗装路走行用タイヤとして好適な剛性を確保することができる。カーカス層4の補強コードのタイヤ径方向に対する傾斜角度が過大であると剛性の過度の増加によって耐久性が低下することになる。カーカス層4は各ビード部3に配置されたビードコア5の廻りにタイヤ内側から外側に巻き上げられている。これにより、各カーカス層4にはビードコア5を境として本体部分4aと巻き上げ部分4bとが形成されている。カーカス層4の補強コードとしては、ナイロンやポリエステル等の有機繊維コードが好ましく使用される。また、ビードコア5の外周上には断面三角形状のゴム組成物からなるビードフィラー6が配置されている。
一方、トレッド部1におけるカーカス層4の外周側には複数層のベルト層7が埋設されている。これらベルト層7はタイヤ周方向に対して傾斜する複数本の補強コードを含み、かつ層間で補強コードが互いに交差するように配置されている。ベルト層7において、補強コードのタイヤ周方向に対する傾斜角度は例えば10°〜40°の範囲に設定されている。ベルト層7の補強コードとしては、スチールコードが好ましく使用される。
ベルト層7の外周側には、高速耐久性の向上を目的として、補強コードをタイヤ周方向に対して5°以下の角度で配列してなる少なくとも1層のベルトカバー層を配置しても良い。ベルトカバー層は少なくとも1本の補強コードを引き揃えてゴム被覆してなるストリップ材をタイヤ周方向に連続的に巻回したジョイントレス構造とすることが望ましい。また、ベルトカバー層はベルト層7の幅方向の全域を覆うように配置しても良く、或いは、ベルト層7の幅方向外側のエッジ部のみを覆うように配置しても良い。ベルトカバー層の補強コードとしては、ナイロンやアラミド等の有機繊維コードが好ましく使用される。
上記空気入りタイヤにおいて、サイドウォール部2におけるカーカス層4のタイヤ幅方向外側には平行に引き揃えられた複数本の有機繊維コードを含む保護層8が埋設されている。保護層8の上端部8aはベルト層7の外端位置の近傍に配置されている。より具体的には、保護層8の上端部8aは、タイヤ子午線断面においてベルト層7の外端位置を通りカーカス層4と直交する基準線P0を引いたとき、基準線P0に基づいて特定されるベルト層7の外端位置からカーカス層4に沿って測定されるタイヤ幅方向内側への距離Aが20mm、より好ましくは、15mmとなる位置P1と、基準線P0に基づいて特定されるベルト層7の外端位置からカーカス層4に沿って測定されるタイヤ幅方向外側への距離Bが15mm、より好ましくは、10mmとなる位置P2との間に配置されている。一方、保護層8の下端部8bはカーカス層4の本体部分4aとビードフィラー6との間に配置され、保護層8とビードフィラー9との重なり長さCが10mm以上、より好ましくは、15〜25mmとなるように設定されている。特に、保護層8の下端部8bはカーカス層4の本体部分4aと巻き上げ部分4bとの間に挟み込まれていることが望ましい。
保護層8とカーカス層4の本体部分4aとの間には低発熱性のゴム層9が挿入されている。このゴム層9は保護層8とカーカス層4の本体部分4aとが直接接触しないように保護層8よりも広い範囲に配置されている。また、保護層8は厚さが0.5mm〜2.0mmであって60℃でのtanδが0.12以下になっている。
上述した空気入りタイヤでは、サイドウォール部2におけるカーカス層4の外側に有機繊維コードを含む保護層8を配置しているので、この保護層8に基づいて耐カット性を向上することができる。そのため、岩や鋭利な石等との接触によるサイドカットを防止し、そのサイドカットに起因するパンクを防止することができる。
また、保護層8の上端部8aをベルト層7の外端位置の近傍に配置することにより、上端部8aにおける保護層の変形を抑制する一方で、保護層8の下端部8bをカーカス層4の本体部分4aとビードフィラー6との間に配置することにより、下端部8bにおける保護層8の変形を抑制することができる。このように保護層8の上端部8a及び下端部8bでの変形を抑制することにより、保護層8とカーカス層4との剥離を効果的に防止することができる。
ここで、保護層8の上端部8aを上記位置P1よりもタイヤ幅方向内側に配置すると保護層8とベルト層7との干渉により内部故障を生じ易くなり、保護層8の上端部8aを上記位置P2よりもビード部3側に配置すると耐カット性が低下することに加えて保護層8の上端部8aの動きが大きくなるため内部故障を生じ易くなる。また、保護層8の下端部8bがカーカス層4の本体部分4aとビードフィラー6との間に配置されない場合や、保護層8とビードフィラー9との重なり長さCが小さ過ぎる場合、耐カット性が低下することに加えて保護層8の下端部8bの動きが大きくなるため内部故障を生じ易くなる。
更に、上述した空気入りタイヤでは、保護層8とカーカス層4との間に低発熱性のゴム層9を介在させているので、空気入りタイヤが高負荷条件で使用される場合であっても、保護層8とカーカス層4との剥離に起因する内部故障を効果的に防止して耐久性を向上することができる。
ここで、保護層8は厚さが0.5mm未満であると耐久性の改善効果が不十分になり、逆に2.0mmを超えると保護層8とカーカス層4との剛性差により剥離故障が発生し易くなる。保護層8は厚さは1.0mm〜1.5mmとするのが良い。また、保護層8の60℃でのtanδが0.12以下を超えると耐久性の改善効果が不十分になる。保護層8の60℃でのtanδは0.10以下とするのが良い。
上記空気入りタイヤにおいて、保護層8の有機繊維コードの中間伸度はカーカス層4の補強コードの中間伸度よりも小さくし、両者の中間伸度の差を3%以上とするのが良い。これにより、保護層8に基づく優れた耐カット性を確保することができる。ここで、保護層8の有機繊維コードの中間伸度とカーカス層4の補強コードの中間伸度との差が3%未満であると保護層8に基づく保護効果が低下する。また、保護層8の有機繊維コードの中間伸度は0.5%〜4.0%の範囲に設定すると良い。
保護層8に使用される有機繊維コードとしては、ナイロン繊維コード、ポリエステル繊維コード、アラミド繊維コード等が挙げられるが、特に高強度かつ高弾性率であるアラミド繊維コードを使用することが望ましい。また、アラミド繊維コードの総繊度は3000dtex〜4000dtexの範囲に設定すると良い。このような総繊度を有するアラミド繊維コードは上述した保護層8の補強材として好適である。また、保護層8を構成するアラミド繊維コードの打ち込み密度は25本/50mm〜55本/50mmとすることが好ましい。これにより、耐カット性の改善効果を十分に得ることができる。
保護層8の有機繊維コードのタイヤ径方向に対する角度はタイヤ最大幅位置Pmax で0°〜60°、より好ましくは、20°〜40°の範囲に設定すると良い。保護層8のタイヤ径方向に対するコード角度を過度に大きくすると剛性の増大に伴って耐久性が低下することになるが、コード角度を上記範囲に設定することで耐久性の低下を抑えることができる。
また、ビードフィラー6のタイヤ径方向の高さHは30mm〜90mmの範囲、より好ましくは、40mm〜70mmの範囲に設定し、かつビードフィラー6の頂点をタイヤ最大幅位置Pmax よりもタイヤ径方向内側に配置するのが良い。これにより、未舗装路走行用タイヤとして好適なタイヤ構造を形成することができる。ビードフィラー6が高過ぎるとタイヤサイド剛性が上がるため耐久性が低下し、逆に低過ぎるとビード廻りの剛性が低下し、操縦安定性が低下してしまう。
上述した実施形態の空気入りタイヤでは、カーカス層を2層構造とし、これらカーカス層を補強コードが層間で互いに交差するように配置したものであるが、このようなカーカス構造は剛性が高く未舗装路走行時やレース等の競技において有効である。但し、本発明は上述のようなバイアス構造を有する空気入りタイヤのみならず、カーカス層を単層構造とし、そのカーカス層を補強コードがタイヤ径方向に延長するように配置したラジアル構造を有する空気入りタイヤに適用することも可能である。いずれにしても、上記空気入りタイヤは、未舗装路走行用、競技用として好適である。通常、競技用タイヤは外径を32インチ〜42インチの範囲に設定したものである。
図2は上記空気入りタイヤのトレッドパターンを示すものである。図2に示すように、トレッド部1には、タイヤ周方向に延びる複数本の周方向溝11,12と、タイヤ幅方向に延びる複数本の横溝13,14,15が形成され、これら周方向溝11〜12及び横溝13〜15により複数のブロック16,17,18が区画されている。タイヤ赤道側の2本の周方向溝11はタイヤ周方向に沿ってジグザグ状に延長し、ショルダー側の2本の周方向溝12はタイヤ周方向に沿ってストレート状に延長している。タイヤ赤道上に位置するブロック16を区画する横溝13の周方向ピッチは他のブロック17,18を区画する横溝14,15の周方向ピッチよりも大きく、より具体的には、その約2倍に設定されている。また、ショルダーのブロック18を区画する横溝15がタイヤ幅方向と実質的に平行に延長しているのに対して、中間のブロック17を区画する横溝14のタイヤ周方向に対する傾斜角度は横溝15のタイヤ周方向に対する傾斜角度よりも小さくなっている。このようなトレッドパターンは未舗装路走行用タイヤに好ましく適用されるものであるが、本発明に係る空気入りタイヤは図2のトレッドパターンに限定されるものではない。
未舗装路走行用タイヤの場合、トレッド部1に例えば周方向溝11〜12及び横溝13〜15を含む複数本の溝を形成し、トレッド部1の溝面積比率を25%〜55%の範囲に設定するのが良い。このような溝面積比率を選択することにより、未舗装路における走行性能を十分に発揮することができる。トレッド部1の溝面積比率が25%未満であると泥濘地や砂地での走行性能が不十分になり、55%を超えるとトレッド部1の剛性が低下して岩場等におけるトラクションが不十分になり、また、ブロック欠け等の不都合を生じ易くなる。
タイヤサイズ35×12.50R17で、一対のビード部間に2層のカーカス層を装架し、該カーカス層を各ビード部のビードコアの廻りにタイヤ内側から外側へ巻き上げ、ビードコアの外周側にビードフィラーを配置すると共に、トレッド部におけるカーカス層の外周側に2層のベルト層を配置し、該ベルト層の外周側に2層のベルトカバー層を配置した空気入りタイヤにおいて、サイドウォール部におけるカーカス層の外側に有機繊維コードを含む保護層を配置し、保護層の上端部位置及び下端部位置、保護層のビードフィラーとの重なり長さ、保護層の有機繊維コードのタイヤ径方向に対する角度、保護層とカーカス層との間に挿入されたゴム層の有無、該ゴム層の厚さ及びtanδを表1のように設定した従来例1(図3)、実施例1〜5(図1)及び比較例1〜7のタイヤを製作した。
保護層の上端部位置については、ベルト層の外端位置からカーカス層に沿って測定される保護層の上端部までの距離を示し、保護層の上端部がベルト層の外端位置よりもタイヤ幅方向内側にある場合をプラス値にて示し、保護層の上端部がベルト層の外端位置よりもビード部側にある場合をマイナス値にて示した。また、保護層の下端部位置については、保護層の下端部がカーカス層の本体部分とビードフィラーとの間に配置される場合を「内側」にて示し、保護層の下端部がカーカス層の巻き上げ部分の外側に配置される場合を「外側」にて示した。
各試験タイヤにおいて、カーカス層としては66ナイロン繊維コード(1400dtex/2)を55本/50mmの打ち込み密度で配列したものを使用し、ベルト層としてはスチールコード(2+2×0.25mm)を40本/50mmの打ち込み密度で配列したものを使用し、ベルトカバー層としては66ナイロン繊維コード(940dtex/2)を50本/50mmの打ち込み密度で配列したものを使用した。
また、保護層にはアラミド繊維コード(1670dtex/2)を35本/50mmの打ち込み密度で配列したものを使用した。カーカス層を構成する66ナイロン繊維コードの中間伸度が8.5%であるのに対して、保護層を構成するアラミド繊維コードの中間伸度は1.5%である。更に、カーカス層の補強コードのタイヤ径方向に対する角度は30°とし、ビードフィラーの高さは50mmとし、トレッド部の溝面積比率は37%とした。
これら試験タイヤについて、下記の評価方法により、外部損傷、内部故障を評価し、その結果を表1に併せて示した。
外部損傷:
各試験タイヤをリムサイズ17×11JJのホイールに組み付けてオフロード走行専用の競技用ピックアップトラック(後輪駆動車)に装着し、空気圧180kPaの条件にて、オフロード(未舗装路)のテストコース及びテスト用に占有した山岳コース(岩や鋭利な石が散在する山岳路)において、テストドライバーが160kmの距離を走行した。走行後、ショルダー部、サイド部、ビード部における外部損傷の発生状況を目視にて調べた。評価結果は、外部損傷が全くない場合を「1」にて示し、長さ10mm以下のクラックが発生した場合を「2」にて示し、長さ10mm超であるがカーカス層の損傷には至らないクラックが発生した場合を「3」にて示し、カーカス層が損傷を受けるほどのクラックが発生した場合を「4」にて示し、バースト又は走行不能である場合を「5」にて示した。即ち、外部損傷の評価値が小さいほど耐カット性が優れていることを意味する。
内部故障:
上記外観故障を調べた後でタイヤを切断し、ショルダー部、サイド部、ビード部における内部故障(セパレーション)の発生状況を目視にて調べた。評価結果は、内部故障が全くない場合を「1」にて示し、保護層とカーカス層との間に長さ10mm以下のセパレーションが発生した場合を「2」にて示し、保護層とカーカス層との間に長さ50mm以下のセパレーションが発生した場合を「3」にて示し、保護層とカーカス層との間に長さ50mm超のセパレーションが発生した場合を「4」にて示し、バースト又は走行不能である場合を「5」にて示した。
Figure 0005700016
表1から判るように、実施例1〜5のタイヤは、従来例1との対比において、外部損傷及び内部故障が少ないものであった。一方、比較例のタイヤは、保護層又はゴム層の設定条件が適切ではないため、外部損傷及び内部故障を十分に抑制することができず耐久性が十分ではなかった。
1 トレッド部
2 サイドウォール部
3 ビード部
4 カーカス層
4a 本体部分
4b 巻き上げ部分
5 ビードコア
6 ビードフィラー
7 ベルト層
8 保護層
9 ゴム層
11,12 周方向溝
13,14,15 横溝

Claims (7)

  1. タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部と、該トレッド部の両側に配置された一対のサイドウォール部と、これらサイドウォール部のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部とを備え、前記一対のビード部間に少なくとも1層のカーカス層を装架し、該カーカス層を各ビード部のビードコアの廻りにタイヤ内側から外側へ巻き上げ、前記ビードコアの外周側にビードフィラーを配置すると共に、前記トレッド部におけるカーカス層の外周側に複数層のベルト層を配置した空気入りタイヤにおいて、
    前記サイドウォール部におけるカーカス層の外側に有機繊維コードを含む保護層を配置し、該保護層の上端部を前記ベルト層の外端位置からカーカス層に沿ってタイヤ幅方向内側へ20mmの位置とタイヤ幅方向外側へ15mmの位置との間に配置し、前記保護層の下端部を前記カーカス層の本体部分と前記ビードフィラーとの間に配置し、前記保護層と前記ビードフィラーとの重なり長さを10mm以上にすると共に、前記保護層と前記カーカス層の本体部分との間に厚さが0.5mm〜2.0mmであって60℃でのtanδが0.12以下であるゴム層を介在させたことを特徴とする空気入りタイヤ。
  2. 前記保護層の有機繊維コードの中間伸度を前記カーカス層の補強コードの中間伸度よりも小さくし、両者の中間伸度の差を3%以上としたことを特徴とする請求項1に記載の空気入りタイヤ。
  3. 前記保護層の有機繊維コードのタイヤ径方向に対する角度をタイヤ最大幅位置で0°〜60°としたことを特徴とする請求項1又は2に記載の空気入りタイヤ。
  4. 前記カーカス層の補強コードのタイヤ径方向に対する角度をタイヤ最大幅位置で4°〜30°としたことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
  5. 前記ビードフィラーの高さを30mm〜90mmとし、かつ前記ビードフィラーの頂点をタイヤ最大幅位置よりもタイヤ径方向内側に配置したことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
  6. 前記トレッド部が複数本の溝を有し、該トレッド部の溝面積比率が25%〜55%であって、未舗装路走行用タイヤであることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
  7. 競技用タイヤであることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
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