JPH06286405A - 空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 トレッド踏面のほぼ中央部分に深くかつ広幅
の環状凹部を有する、排水性能の優れた空気入りラジア
ルタイヤに関し、特にこの種タイヤの重荷重用タイヤへ
の適合をはかる。 【構成】 タイヤのカーカス１クラウン部の径を部分的
に縮小するフープ材３を周方向に巻付け、該カーカスの
タイヤ径方向外側にベルト層4a,4b 、次いでトレッド５
を配置し、該トレッドの踏面の上記フープ材に対応する
部分をタイヤ径方向内側に窪ませて成る環状凹部６をト
レッド周線に沿って設け、上記フープ材を、30g/d 以上
の強度を有するポリパラフェニレンベンゾビスチアゾー
ルまたはポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾールの
繊維コードから構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、トレッド踏面のほぼ
中央部分に深くかつ広幅の環状凹部を有する、排水性能
の優れた空気入りラジアルタイヤに関し、特にこの種タ
イヤの重荷重用タイヤへの適合をはかるものである。

【０００２】

【従来の技術】この環状凹部は、トレッド踏面のほぼ中
央領域をラジアル方向に凹ませて、幅広でかつ深い溝と
したもので、かかる環状凹部を有する空気入りタイヤ
は、その環状凹部の作用下で、タイヤの排水性能を高め
ることができる。

【０００３】ところが、かかる従来技術にあっては、ト
レッド踏面の中央領域に環状凹部を設けた形状、いわゆ
るツイントレッド形状を維持するために、該凹部のタイ
ヤ径方向内側にカーカスの径を部分的に縮小し、いわゆ
るたが締めを部分的に施す必要があり、カーカスの周方
向に巻き回すフープ材を配置することが、有利である。

【０００４】このフープ材を配置したタイヤに関し、特
開昭４−232101号公報には、フープ材の曲げ剛性を小さ
くすることによって、トレッド踏面内で環状凹部がタイ
ヤ径方向内側に撓むようにし、フープ材付近でのセパレ
ーションの発生を防止することが開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
のタイヤを高内圧かつ重荷重の下で使用される、例えば
トラック・バス用タイヤなどの重荷重用タイヤに適用す
る場合は、そのツイントレッド形状を維持するために、
フープ材のカーカスに及ぼすたが力を強めて、換言する
と、フープ材の周方向引張り剛性を高くして、高内圧か
つ重荷重に対抗させる必要がある。従って、重荷重用タ
イヤ等においては、上記公報による提案に従って、フー
プ材の曲げ剛性を小さくすることが難しく、すなわちフ
ープ材のような周方向に延びる環状物の周方向引張り剛
性を高くすることは、その曲げ剛性をも高めることにな
り、フープ材とその近傍のゴムとの曲げ剛性の差が大き
くなるため、フープ材近傍に発生するセパレーションの
問題は、依然として解決されないことになる。

【０００６】また、環状凹部を有するタイヤにおいて
は、該凹部の開口幅が通常のトレッドの溝と比較して大
きいため、特に悪路走行に際して凹部内にカット傷を受
け易い。上記公報に開示のタイヤは、フープ材にスチー
ルコードを用いているため、環状凹部に深いカット傷を
受けると、その傷から侵入する水分によって、スチール
コードが腐食され、その結果、コード切れやセパレーシ
ョンによる早期の故障をまねく不利がある。

【０００７】そこで、この発明は、環状凹部のタイヤ径
方向内側にフープ材を設けたタイヤにおける、フープ材
近傍に発生するセパレーションを回避し得る、新たなタ
イヤ構造について、提案することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、１対のビー
ドコア間にわたりトロイド状をなして跨がるカーカス
に、そのクラウン部の径を部分的に縮小するフープ材を
周方向に巻付け、該カーカスのタイヤ径方向外側にベル
ト層、次いでトレッドを配置し、該トレッドの踏面の上
記フープ材に対応する部分をタイヤ径方向内側に窪ませ
て成る環状凹部をトレッド周線に沿って設けた、空気入
りラジアルタイヤであって、上記フープ材は、30g/d 以
上の強度を有するポリパラフェニレンベンゾビスチアゾ
ールまたはポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール
の繊維コードから成ることを特徴とする空気入りラジア
ルタイヤである。

【０００９】また実施に当たり、タイヤの回転軸を通る
断面において、上記フープ材の締付けによって２つの山
に区画されたカーカスの輪郭線を、各山をクラウン部と
し、このクラウン部および既存のサイドウォールを含む
単一タイヤをそれぞれ想定したとき、環状凹部を挟んで
隣接する各想定タイヤのカーカス輪郭線が、環状凹部の
タイヤ径方向内側で相互に交差または接する形状とする
ことが、特に環状凹部のタイヤ径方向内側でのセパレー
ションの抑制に有利である。

【００１０】さて図１にこの発明に従う空気入りラジア
ルタイヤの具体例を図解し、１はビードコア2aおよび2b
間に跨がって延びる、この例で１枚のカーカスプライか
らなるカーカスを示し、このカーカス１のクラウン部の
幅方向中央の径を縮小するフープ材３を周方向に巻付
け、カーカス１のクラウン部を２つの山1aおよび1bに区
画してある。さらに、カーカス１の山1aおよび1b上に
は、それぞれ４枚のベルトプライからなるベルト層4aお
よび4bを配置し、これらの外側にトレッド５を設ける。
このトレッド５には、その踏面の幅方向中央部をタイヤ
径方向内側に窪ませて成る環状凹部６を設け、また必要
に応じて周溝７などを設ける。なお、符号8aおよび8b
は、ビード部補強層である。

【００１１】この発明においては、上記フープ材３に、
30g/d 以上の強度を有するポリパラフェニレンベンゾビ
スチアゾール（以下、PBT と示す）またはポリパラフェ
ニレンベンゾビスオキサゾール（以下、PBO と示す）の
繊維コードを用いることを特徴とする。すなわち、フー
プ材３のタイヤ径方向内側のセパレーションを抑制する
ために、フープ材３の曲げ剛性を小さくするには、コー
ド自体の曲げ剛性を低くすることおよびフープ材の断面
積を小さくすることが有効である。従って、曲げ剛性の
低いコードを用いることは勿論であるが、フープ材の断
面積を小さくしてもフープ材に必要な強度を保持できる
コードを用いること、換言すると強度の高いコードを用
いることが、肝要になる。このような必要条件は、30g/
d 以上の強度を有するPBT またはPBO の繊維コードによ
って、有利に達成される。

【００１２】また、上記の構造になるタイヤの回転軸を
通る断面において、図２に示すように、カーカス１の輪
郭線を、カーカス１の山1aおよび1bをそれぞれクラウン
部とし、このクラウン部および既存のサイドウォールを
含む単一タイヤＴ₁ およびＴ ₂ をそれぞれ想定したと
き、環状凹部６を挟んで隣接する各想定タイヤＴ₁ およ
びＴ₂ のカーカス輪郭線が、環状凹部６のタイヤ径方向
内側で相互に交差または接して、交点Ｐ₁ およびＰ₂ ま
たは接点を有する、形状に規制することによって、フー
プ材３のタイヤ径方向内側でのセパレーションの抑制を
助長するができる。

【００１３】次に、この発明に従うカーカス１の輪郭線
形状をより具体的に示す。まず、カーカス１の輪郭線形
状を決定するのに想定する想定タイヤについて、カーカ
ス１の片側の山1aをクラウン部とする想定タイヤＴ₁ を
例に説明する。すなわち、フープ材３によって縮径され
たカーカス１の中央部分の変曲点Ａからサイドウォール
側に引いたタイヤ回転軸と平行な直線Ｌ₁ とカーカス１
との交点をＢとし、直線Ｌ₁ 上の線分ＡＢの中点を通り
タイヤ回転軸と垂直をなす直線Ｌ₂ を定める。一方、カ
ーカス１が最大幅となる点Ｃを通りタイヤ回転軸と垂直
をなす直線Ｌ₃ を定め、この直線Ｌ₃ と直線Ｌ₂ との最
短距離ｗを求める。次いで、直線Ｌ₂ から直線Ｌ₃ とは
逆側に距離ｗ離れた位置に、タイヤ回転軸と垂直をなす
直線Ｌ₄ を引く。さらに、上記の変曲点Ａを起点とし
て、上記点Ｂから既存のカーカス１のサイドウォール部
にわたる形状と線対称をなす形状で延びて直線Ｌ₄ を接
線とする、仮想カーカスラインCL1 を想定する。そし
て、この仮想カーカスラインCL1 から山1aを介して既存
のカーカス１のサイドウォール部へ至るラインを、想定
タイヤＴ₁ のカーカス輪郭線と定義した。

【００１４】同様に、想定タイヤＴ₂ についてもカーカ
ス輪郭線を求めることができ（図２に示した項目と同義
のものに「′」を付して示す）、求めた仮想カーカスラ
インCL2 と想定タイヤＴ₁ の仮想カーカスラインCL1 と
が、環状凹部６のタイヤ径方向内側で相互に交差または
接する形状に、カーカス１の輪郭線を規制する。

【００１５】

【作用】従来、スチールコードで構成していたフープ材
の曲げ剛性を低下するには、スチールコードよりもコー
ドを構成するフィラメントの径の小さいナイロン、ポリ
エステルまたはアラミド等の有機繊維コードを使用する
ことが有効であるが、これら有機繊維コードは、スチー
ルコードに比べて、単位断面積当たりの強度が低いた
め、フープ材に必要とされる強度を付与するには、その
コード本数は増加する。すると、当然フープ材の断面積
が増加して、フープ材の曲げ剛性は低下されないため、
結果として、セパレーションを抑制することは難しくな
る。

【００１６】そこで、発明者らはフープ材の曲げ剛性を
低下する手法について鋭意検討したところ、フープ材に
用いるコード自体の曲げ剛性を低下すること、さらにフ
ープ材の断面積を小さくするためにコード自体の強度を
高めることが、有効であることを見出した。すなわち、
フープ材に、30g/d 以上の強度を有するPBT またはPBO
の繊維コードを用いることによって、スチールコードに
匹敵する強度が得られるとともに、コードを構成するフ
ィラメントの径はスチールコードに比べて大幅に小さく
なり、フープ材の曲げ剛性は低下され、セパレーション
を抑制することが可能になる。さらに、環状凹部にカッ
ト傷を受けて、そこから水分が侵入したとしても、腐食
することがないため、腐食によるコード切れやセパレー
ションを回避し得る。

【００１７】ここで、PBT またはPBO の繊維コードを用
いるに当たり、下記式(1) で定義される撚り係数Ntを、
0.28＜Nt＜0.60の範囲にすることが好ましい。

【数１】Ｎｔ＝Ｎ×(0.139Ｔｄ／２ρ）^1/2 ×10^-3 ここで Ｎはコード10cm当たりの撚り回数 Ｔｄはコードの総デニール数 ρは上記PBT 及びPBO の密度（ｇ／ｃｍ³) なぜなら、Ntが0.28以下では、コードの軸とフィラメン
トとのなす角度が小さ過ぎて、コード屈曲時にフィラメ
ントに過大な歪みが生じ易く、フープ材としての耐疲労
性が維持できない。一方Ntが0.60をこえると、コードの
軸とフィラメントとのなす角度が大きくなり過ぎて、コ
ードとしての強度および弾性係数が低下し、カーカス形
状を維持することが難しくなる。

【００１８】また、上記の高密度のPBT またはPBO の繊
維を製造するには、PBT またはPBOをポリリン酸または
メタンスルホン酸に溶解して溶液を紡出し、空気層を経
由して水系凝固液中に通す、いわゆるゲル紡糸の製造方
法が有利に適合する。紡糸後は、洗浄してから、乾燥、
次いで張力下処理を施し、目標とする弾性率および強度
に調整する。

【００１９】さらに、この発明では、カーカス輪郭線
を、図２に示したように、上記した各想定タイヤのカー
カス輪郭線が環状凹部のタイヤ径方向内側で相互に交差
する形状とすることによって、従来はフープ材が負担し
ていた、フープ材およびその近傍に加わる周方向の引張
り応力を、その両側のベルト層で負担することが可能に
なり、実質的にはフープ材およびその近傍に加わる周方
向の引張り応力を緩和することになる。なぜなら、仮想
カーカスラインをよりへん平な形状に保つためには、各
カーカスラインのクラウン部の拘束力を強めることが必
要であり、これによって両側のベルト層の引張り応力負
担は増加する。すると、クラウン部のフープ材近傍のカ
ーカスラインにおける、変曲点での接線の傾きは、より
タイヤ回転軸（水平線）に近づき、従ってカーカスに働
く張力のタイヤ径方向成分は減少し、フープ材をタイヤ
径方向外側に拡大しようとする力は減少するため、フー
プ材に加わる周方向の引張り応力は低減される。従っ
て、フープ材の周方向剛性をそれほど高くしなくても、
この種タイヤを重荷重用に供することができ、フープ材
の周方向剛性の上昇に伴って発生する、フープ材付近の
セパレーションを回避し得る。

【００２０】ここで、想定タイヤＴ₁ の仮想カーカスラ
インCL1 と想定タイヤＴ₂ の仮想カーカスラインCL2 と
を交差させるに当たり、両者のオーバーラップ量、具体
的には図２に示した直線Ｌ₄ およびＬ₄ ′間距離は、カ
ーカス１の最大幅（直線Ｌ₃およびＬ₃ ′間距離）の1/4
以下とすることが望ましい。なぜなら、オーバーラッ
プ量がカーカス１の最大幅の1/4 をこえると、カーカス
の各山のクラウン部での曲率が小さくなり過ぎて、縮径
されたカーカス中央部分の各山の頂点からの縮径量が小
さくなり、フープ材の外側の環状凹部に、排水のための
十分な深さを付与することが不可能になり、特にトレッ
ド踏面の磨耗末期でのウェット特性が著しく劣化する、
おそれがある。

【００２１】次に、フープ材は、PBT またはPBO の繊維
コードを、周方向にスパイラル状に巻き付けるか、また
は周方向に小さな角度で傾斜する配置のコードを互いに
交差する向きで重ねたバイアス積層の補強材とすること
が好ましい。

【００２２】また、ベルト層は、通常のタイヤのよう
に、トレッドの全幅にわたって連続させずに、環状凹部
を境に分割配置することが好ましい。すなわち、トラッ
ク・バス用タイヤなどの高内圧で使用されるタイヤで
は、乗用車用タイヤに比べて、ベルト層の層数が多くか
つタイヤ外径も大きいため、カーカスクラウン部の最大
径と最小径との差は極めて大きい。従って、ベルト層を
トレッドの全幅にわたって連続させると、ベルト層は大
きく起伏した状態で配置され、タイヤ製造時にあって
は、環状凹部近傍で補強コードの配置乱れが生じ易くな
り、この部分がタイヤの長期使用における、セパレーシ
ョンの核となる、おそれがある。なお、多層のベルトを
配置する場合に、そのうちの１層を路面から受ける外傷
に対する保護層として、トレッドの全幅にわたって連続
させることは可能である。

【００２３】

【実施例】図１に示した構造に従う、サイズ385/65 R2
2.5の空気入りラジアルタイヤ（発明タイヤ１）を試作
した。フープ材には、1500 d/3のPBO 繊維コード（撚り
数：32×32，コード強力：145 kg/ 本）を29本／50mmで
打ち込んだ6.9 mm幅のリボン状のゴム引き布を、周方向
にスパイラル状に９層に巻き付けて設けた。

【００２４】また、比較として、同様のタイヤにおける
フープ材に、コード強力：145 kg/本のスチールコード
を同様に打込んだリボン状のゴム引き布を、周方向にス
パイラル状に９層に巻き付けて設けたものも、比較タイ
ヤとして試作した。

【００２５】さらに、図２に示した構造に従うタイヤの
フープ材に、上記と同様のPBO 繊維コードからなるリボ
ン状のゴム引き布を、周方向にスパイラル状に６層に巻
き付けて設けたものも、発明タイヤ２として試作した。

【００２６】なお、図１に示した構造のタイヤの、規定
リムに組込み内圧：0.5kgf/cm²を充填した状態におけ
る、カーカス１の輪郭線は、線分ＡＢ：152 mmおよび
ｗ：87mmで、また同様に図２に示した構造のタイヤにお
ける、カーカス１の輪郭線は、線分ＡＢ：155 mmおよび
ｗ：97mmで、かつ想定タイヤ間のオーバーラップ量は24
mm（カーカス最大幅：363 mm）とした。またいずれの場
合も、環状凹部６は、開口幅：43mmおよび深さ：27mm
で、トレッド踏面の幅方向中心に設けた。

【００２７】かくして得られた供試タイヤに、内圧：9.
0kgf/cm³を充填した後、荷重：5400kgを負荷しながらド
ラム試験に供し、速度60km/hで走行させて、フープ材付
近にセパレーションが発生するまでの走行距離を測定し
た。ここで、内圧：9.0kgf/cm²を充填後のカーカスライ
ンは、内圧：0.5kgf/cm²充填状態と同等であり、環状凹
部は高内圧充填後も所定形状に維持された。これらの測
定結果を、比較タイヤでの走行距離を100 としたときの
指数で、表１に示すように、発明タイヤでは、セパレー
ションの発生が厳しく抑制されたことが確認された。

【００２８】

【表１】

【００２９】なお、上記の発明タイヤ２においては、タ
イヤの使用前の低内圧状態と使用中の高内圧状態とで、
カーカス形状は同等であったが、これが変化する場合
は、少なくとも使用中の高内圧状態でのカーカス形状
が、この発明に従うことが肝要である。また、この発明
ではカーカスのクラウン部が２つの山に区画されるタイ
ヤを対象としているが、技術的または性能的にクラウン
部が３つ以上の山に区画されるタイヤの製造が可能であ
るならば、その場合もこの発明のカーカス輪郭線は有意
義である。

【００３０】

【発明の効果】この発明によれば、排水性能の優れた環
状凹部を有する空気入りタイヤの重荷重用タイヤへの適
用を阻んでいた、環状凹部のタイヤ径方向内側でのセパ
レーションを有利に回避でき、従って重荷重用タイヤの
排水性能を格段に向上し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に従うタイヤのトレッド幅方向断面図
である。

【図２】この発明に従うタイヤのトレッド幅方向断面図
である。

【符号の説明】

１ カーカス 1a,1b 山 2a,2b ビードコア ３ フープ材 4a,4b ベルト層 ５ トレッド ６ 環状凹部 ７ 周溝 8a,8b ビード部補強層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】１対のビードコア間にわたりトロイド状を
   なして跨がるカーカスに、そのクラウン部の径を部分的
   に縮小するフープ材を周方向に巻付け、該カーカスのタ
   イヤ径方向外側にベルト層、次いでトレッドを配置し、
   該トレッドの踏面の上記フープ材に対応する部分をタイ
   ヤ径方向内側に窪ませて成る環状凹部をトレッド周線に
   沿って設けた、空気入りラジアルタイヤであって、 上記フープ材は、30g/d 以上の強度を有するポリパラフ
   ェニレンベンゾビスチアゾールまたはポリパラフェニレ
   ンベンゾビスオキサゾールの繊維コードから成ることを
   特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
2. 【請求項２】タイヤの回転軸を通る断面において、上記
   フープ材の締付けによって２つの山に区画されたカーカ
   スの輪郭線は、各山をクラウン部とし、このクラウン部
   および既存のサイドウォールを含む単一タイヤをそれぞ
   れ想定したとき、環状凹部を挟んで隣接する各想定タイ
   ヤのカーカス輪郭線が、環状凹部のタイヤ径方向内側で
   相互に交差または接する形状に成る、請求項１に記載の
   空気入りラジアルタイヤ。