JP5060780B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、ベルトとして、コードやフィラメント等の補強素子がタイヤの赤道面に沿う向きに延びる周方向ベルト層を有するタイヤに関するものである。

タイヤのカーカスの補強に供するベルトについて、特許文献１には、カーカスの周りにタイヤの赤道面に対し、10〜40゜の傾斜角にて互いに赤道面を挟み交差する多数のコード又はフィラメントを補強要素とする、少なくとも２層の交差ベルトを有し、さらに交差ベルトの下に位置する、少なくとも１層よりなり、波形若しくはジグザグ形をなす多数のコード又はフィラメントの補強要素を全体として赤道に沿う配向としたストリップによるクラウン強化層をもそなえる構造が開示されている。
特開平２−208101号公報

近年、車両の高速化や低床化の要求により、装着タイヤはよりへん平化され、これに伴って標準内圧付与時のトレッド部の径方向成長量は一層増大してゆく傾向にある。このトレッド部における径方向成長量の増加は、ベルト端部での応力集中を増幅して当該部分での耐久性の低下をまねくため、特にベルトエンドセパレーションを早期に発生させる要因となる。

すなわち、へん平比の小さいタイヤでは、内圧付与時のトレッド部、特にショルダー部近傍の径成長量が増大することが問題になるから、タイヤの周方向に配置した補強素子による周方向ベルト層にて径成長を抑制する技術が、例えば上記した特許文献１にて、提案されたのである。

しかし、更にへん平比が小さくなった場合、具体的には、タイヤの断面幅に対する断面高さの比であるへん平比が0.70以下の場合には、周方向ベルト層の幅を更に広げないと、所期した径成長の抑制が困難となる。ところが、周方向ベルト層幅を広げることは、耐久力の低下をまねいてしまうことが新たに問題となる。なぜなら、周方向ベルト層の径方向外側には、タイヤの赤道面に対し傾斜した向きに延びるコードの多数本をゴム被覆した傾斜ベルト層の１層または２層以上が配置されているが、周方向ベルト層幅を広げると、この傾斜ベルト層と前記周方向ベルト層端部との間のゴム層に、大きな周方向せん断入力が作用し、これが原因となってベルト層間でのセパレーションが発生するためである。従って、安易に周方向ベルト層の幅を広げることは出来ない。

本発明は、特に周方向ベルト層幅を広げた場合にあっても傾斜ベルト層との層間セパレーションを抑制できる方途を与えることによって、へん平比の小さいタイヤ、中でも重荷重用ラジアルタイヤにおけるベルトの耐久性を向上することを目的とする。

タイヤのトレッド部の径成長を抑制するために周方向ベルト層の幅を広げた場合に最も問題となるのが、周方向ベルト層の最外側層の端部と隣接する傾斜ベルト層との間に発生するセパレーションであり、これがベルト耐久力を低下させる原因となる。
このベルト層間セパレーションは、周方向ベルト層および傾斜ベルト層相互のベルト層に変形差があることにより、層間のゴムに周方向せん断歪が作用するためである。この歪によって、周方向ベルト層の端部付近から発生したき裂がベルト層間で進展し、ベルトセパレーションに至ることによって、当該タイヤでの走行が不能となる。

そこで、かようなベルトセパレーションを抑制するための方途を鋭意究明した結果、周方向ベルト層端部への歪の集中を緩和することが、このベルトセパレーションを抑制するのに極めて有効であることが判明した。

すなわち、本発明の要旨構成は、次の通りである。
（１）一対のビード部間にトロイダル状に跨るカーカスを骨格として、該カーカスのクラウン部の径方向外側に、タイヤの赤道面に沿って延びる補強素子の多数本をゴムで被覆した、少なくとも１層の周方向ベルト層と、タイヤの赤道面Ｏに対して傾斜した向きに延びるコードの多数本をゴムで被覆した、少なくとも２層の傾斜ベルト層とを順に配置して成るベルトを有し、該ベルトの径方向外側にトレッドを配置したタイヤであって、
前記周方向ベルト層の幅は、タイヤの総幅の60％以上、かつ隣接する傾斜ベルト層の幅よりも狭く、さらに最外側に配置した周方向ベルト層の被覆ゴムのモジュラスをM（C）および周方向ベルト層の幅方向端部に隣接する傾斜ベルト層の被覆ゴムのモジュラスをM（A）としたとき、
M（C）＝M（A）
を満足することを特徴とする空気入りタイヤ。

（２）前記周方向ベルト層と該周方向ベルト層に隣接する傾斜ベルト層との間にクッションゴム層を有し、該クッションゴム層のモジュラスをM（B）としたとき、前記周方向ベルト層の被覆ゴムのモジュラスM（C）および周方向ベルト層の幅方向端部に隣接する傾斜ベルト層の被覆ゴムのモジュラスM（A）に対して、
M（C）＝M（A）＝M（B）
の関係を満足することを特徴とする前記（1）に記載の空気入りタイヤ。

（３）前記クッションゴム層は、前記周方向ベルト層の幅方向端から該ベルト層幅方向内側に50mmは離隔した範囲内に配置されていることを特徴とする前記（２）に記載の空気入りタイヤ。

（４）前記クッションゴム層の厚みが５mm以下であることを特徴とする前記（２）または（３）に記載の空気入りタイヤ。

（５）前記傾斜ベルト層のコードは、タイヤの赤道面に対する傾斜角度が40°以上であることを特徴とする前記（１）ないし（４）のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

本発明によれば、周方向ベルト層幅を広げて、特にへん平比の小さいタイヤにおけるトレッド部の径成長を抑制し、かつ周方向ベルト層の幅端部を起点とする層間セパレーションを抑制することができる。従って、ベルトの耐久性能を大幅に向上した偏平比の小さいタイヤを提供することが可能である。

本発明に従うタイヤについて、その幅方向断面を示す図１を参照して詳しく説明する。
すなわち、図１において、符号１は、一対のビード部（図示せず）間にトロイダル状に跨るカーカスであり、該カーカス１のクラウン部の径方向外側には、タイヤの赤道面Ｏに沿って延びる補強素子Ｓの多数本をゴムで被覆した、少なくとも１層、図示例で２層の周方向ベルト層２ａおよび２ｂと、タイヤの赤道面Ｏに対して傾斜した向きに延びるコードＣの多数本をゴムで被覆した、少なくとも２層を層間でコード相互が交差する向きに配置した、図示例で２層の傾斜ベルト層３ａおよび３ｂとを順に積層したベルト４を有し、さらに該ベルト４の径方向外側にトレッド５を配置して成る。

周方向ベルト層２ａおよび２ｂを構成する補強素子Ｓには、コードおよびフィラメントの他、これらコードおよびフィラメントを波形に型付けしたもの、或いは初期伸びを有する直線状のハイエロンゲーションコード、さらには高弾性な有機繊維である、例えば芳香族ポリアミド繊維を用いることができる。

ここで、前記周方向ベルト層２ａおよび２ｂの幅は、タイヤの総幅ＴＷの60％以上、かつ隣接する傾斜ベルト層の幅よりも狭く設定する必要がある。まず、内圧付与時のトレッドの径成長を一定範囲に抑えるには、周方向ベルト層の幅がタイヤ総幅ＴＷの60％以上は必要である。なぜなら、偏平タイヤにおいては、特にショルダー部付近の径成長が増大し、ベルト耐久性を悪化させることから、ショルダー部付近まで周方向ベルト層を配置する事が必要であるからである。上限は、タイヤ形状の制約から、95％とすることが好ましい。

さらに、周方向ベルト層２ａおよび２ｂの幅は、隣接する傾斜ベルト層３ａの幅よりも狭くする必要がある。なぜなら、隣接する傾斜ベルト層の端部が周方向ベルト層の端部より幅方向内側にあると、傾斜ベルト層端部への入力が大きくなり耐久性が低下するからである。

なお、図１に示した事例では、周方向ベルト層２ａと２ｂとの幅は同じであるが、同じ幅でなくても良い。

周方向ベルト層の幅の基準となる傾斜ベルト層３ａの幅は、トレッド幅と同等程度とすることが、トレッド部の偏摩耗性を向上するために好ましい。また、図１に示した事例では、傾斜ベルト層３ａの幅が同３ｂよりも広いが、同一幅の場合、ベルト端部が重なり急激な剛性変化が発生するため、ベルト端部の耐セパレーション性が悪化する懸念があるため、幅を変えている。

また、周方向ベルト層の幅を広くすると、周方向ベルト層端部に歪が集中し、セパレーションに至り、十分に満足するタイヤ寿命を得ることが難しい。そこで、本発明では、最外側に配置した周方向ベルト層の被覆ゴムのモジュラスをM（C）および周方向ベルト層の幅方向端部に隣接する傾斜ベルト層３ａの被覆ゴムのモジュラスをM（A）としたとき、
M（C）＝M（A）
を満足させることによって、上記した周方向ベルト層端部に集中する歪を緩和する。

すなわち、上記セパレーションの要因は周方向せん断歪であり、これは、周方向ベルト層端部とそれに隣接する傾斜ベルト層の周方向の変形差により、周方向ベルト層の端部ゴムに歪が集中する結果であることは上述の通りである。従って、この歪を緩和すれば、き裂核の発生を抑制することが出来る。
そのためには、周方向ベルト層の被覆ゴムのモジュラスM（C）を隣接する傾斜ベルト層の被覆ゴムのモジュラスM（A）と同等とすることによって、歪を傾斜ベルト層側に集中させ、周方向ベルト層端部の歪を緩和することが可能である。

なぜなら、ベルトの周方向の変形差で発生するせん断歪は、モジュラスM（C）をモジュラスM（A）と同等とすることによって、前記変形を傾斜ベルト層の被覆ゴムに集中させ、周方向ベルトの被覆ゴムの変形を緩和させるからである。

次に、図２に示す事例は、図１に示したベルト構造において、周方向ベルト層２ｂと傾斜ベルト層３ａとの間に、さらにクッションゴム層６を配置し、上記した周方向ベルト層端部での歪の緩和を促進するものである。その際、クッションゴム層６のモジュラスをM（B）、前記周方向ベルト層の被覆ゴムのモジュラスM（C）および周方向ベルト層の幅方向端部に隣接する傾斜ベルト層の被覆ゴムのモジュラスM（A）は、
M（C）＝M（A）＝M（B）
の関係にあることが好ましい。
なぜなら、傾斜ベルト層の被覆ゴムのモジュラスＭ（Ａ）を極端に低下させると、今度は傾斜ベルト層側から亀裂が発生することになることから、ここでの歪の緩和を更に促進する必要がある。そのためには、クッションゴム層のモジュラスＭ（Ｂ）をモジュラスＭ（Ａ）以下にして周方向ベルト層、さらには傾斜ベルト層におけるゴムに歪みが集中するのを防ぐことが有利である。

ここで、上述の各ベルト層のモジュラス（50％モジュラス）について、その好適範囲を示すと、以下のとおりである。
M（A）：１７．０〜３２．０（ＭＰａ）
M（B）：１０．０〜２５．０（ＭＰａ）
M（C）：２５．０〜４０．０（ＭＰａ）

さらに、傾斜ベルト層３ａおよび３ｂのコード配列は、タイヤの赤道面Ｏに対する傾斜角度を40°以上とすることが好ましい。すなわち、40°未満では、せん断剛性とベルト幅方向の剛性の両者を確保することが難しく、摩耗性能や突起乗り上げ時の耐コード破断性能が低下するおそれがある。

図１および図２に示すタイヤ構造において、表１に示す仕様のベルト構造を適用し、サイズ 435／45Ｒ22.5のトラック車両用タイヤをそれぞれ試作した。得られたタイヤを、サイズ 14.00×22.5のリムに組み込み、内圧を900kPaに調整した上で、ドラム荷重：59.0kNおよびドラム回転速度：60.0km／hの条件にてドラム走行を実施し、ベルトセパレーションが発生し故障するまでの時間を測定した。その測定結果を、従来例の場合を100としたときの指数にて、表１に併記する。この数字は大きいほど耐久性能が高いことを示す。

なお、各ベルト層のゴムモジュラスは、従来例、比較例および発明例として示す各タイヤにおいて、それぞれのゴムについてショアA硬度計にて測定した硬度を、周方向ベルト層の被覆ゴムのモジュラスを100として指数化した。数値は大きいほどモジュラスが高いことを示している。

本発明に従うタイヤの幅方向断面図である。 本発明に従う別のタイヤの幅方向断面図である。

符号の説明

１ カーカス
２ａ、２ｂ 周方向ベルト層
３ａ、３ｂ 傾斜ベルト層
４ ベルト
５ トレッド

Claims (5)

1. 一対のビード部間にトロイダル状に跨るカーカスを骨格として、該カーカスのクラウン部の径方向外側に、タイヤの赤道面に沿って延びる補強素子の多数本をゴムで被覆した、少なくとも１層の周方向ベルト層と、タイヤの赤道面Ｏに対して傾斜した向きに延びるコードの多数本をゴムで被覆した、少なくとも２層の傾斜ベルト層とを順に配置して成るベルトを有し、該ベルトの径方向外側にトレッドを配置したタイヤであって、
   前記周方向ベルト層の幅は、タイヤの総幅の60％以上、かつ隣接する傾斜ベルト層の幅よりも狭く、さらに最外側に配置した周方向ベルト層の被覆ゴムのモジュラスをM（C）および周方向ベルト層の幅方向端部に隣接する傾斜ベルト層の被覆ゴムのモジュラスをM（A）としたとき、
   M（C）＝M（A）
   を満足することを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記周方向ベルト層と該周方向ベルト層に隣接する傾斜ベルト層との間にクッションゴム層を有し、該クッションゴム層のモジュラスをM（B）としたとき、前記周方向ベルト層の被覆ゴムのモジュラスM（C）および周方向ベルト層の幅方向端部に隣接する傾斜ベルト層の被覆ゴムのモジュラスM（A）に対して、
   M（C）＝M（A）＝M（B）
   の関係を満足することを特徴とする請求項1に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記クッションゴム層は、前記周方向ベルト層の幅方向端から該ベルト層幅方向内側に50mmは離隔した範囲内に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記クッションゴム層の厚みが５mm以下であることを特徴とする請求項２または３に記載の空気入りタイヤ。
5. 前記傾斜ベルト層のコードは、タイヤの赤道面に対する傾斜角度が40°以上であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

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