JP4939854B2 - 重荷重用空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、トラック、バス等の重荷重車輌に装着される空気入りタイヤに関する。詳細には、本発明は、そのカーカスがラジアル構造を備えた空気入りタイヤに関する。

ラジアル構造を備えた重荷重用タイヤが、知られている。特開平２−１４１３０９号公報には、周方向に延びるコードを備えたベルトプライを備えた重荷重用ラジアルタイヤが開示されている。特表２０００−５０４６５５公報には、周方向に延びるコードを備えたベルトプライ及びバイアス構造のベルトプライを備えた重荷重用ラジアルタイヤが開示されている。特表２００１−５２２７４８公報には、周方向に延びるコードを備えたベルトプライ及びバイアス構造のベルトプライを備えた重荷重用ラジアルタイヤが開示されている。
特開平２−１４１３０９号公報 特表２０００−５０４６５５公報 特表２００１−５２２７４８公報

タイヤの寸法は、走行距離に応じて徐々に成長する。この成長により、トレッドプロファイルが歪む。この歪みは、トレッドの偏摩耗を招来する。歪みにより、トレッドに形成された溝の底部にクラックが発生することもある。ラジアル構造を備え、かつ扁平率が小さな重荷重用タイヤでは、偏摩耗及びクラックの発生が顕著である。

成長が進行したタイヤでは、ショルダー部の接地圧が大きい。走行時には、接地圧が大きいことに起因して、ショルダー部に摩擦熱が発生する。摩擦熱により、その端部におけるベルトプライの剥離が生じることがある。成長は、タイヤの耐久性を損なう。

本発明の目的は、優れた品質が長期間維持されうる重荷重用空気入りタイヤの提供にある。

本発明に係る重荷重用空気入りタイヤは、その外面がトレッド面をなすトレッドと、このトレッドの端から半径方向略内向きに延びる一対のサイドウォールと、このサイドウォールよりも半径方向略内側に位置する一対のビードと、トレッド及びサイドウォールの内側に沿って両ビードの間に架け渡されておりラジアル構造を有するカーカスと、トレッドとカーカスとの間に位置するベルトと、高硬度ゴム層とを備える。このベルトは、第一プライ、第二プライ及びこの第一プライと第二プライとの間に位置する第三プライを備える。この第一プライ及び第二プライは、非伸縮性材料からなり周方向に対する角度の絶対値が１０°以上４５°以下であるコードを備える。第一プライのコードの周方向に対する傾きは、第二プライのコードの周方向に対する傾きとは逆である。第三プライは、実質的に周方向に延びるコードを備える。第三プライの幅は、第一プライ及び第二プライの幅よりも小さく、かつトレッドの幅の７５％以上である。高硬度ゴム層は、第三プライの軸方向外側に位置し、かつ第一プライ及び第二プライの間に位置する。

好ましくは、この高硬度ゴム層は、２．０ｍｍ以上の厚みと３０ＭＰａ以上８０ＭＰａ以下の複素弾性率とを有する。好ましくは、高硬度ゴム層の外端は、第一プライの端及び第二プライの端よりも軸方向内側に位置する。好ましくは、第三プライのコードは非伸縮性材料からなる。本発明は、扁平率が８０％以下であるタイヤにおいて、顕著な効果を発揮する。

本発明に係るタイヤでは、第三プライが寸法成長を抑制する。このタイヤでは、偏摩耗及び溝の底部のクラックが生じにくい。このタイヤでは、高硬度ゴム層がベルトプライの剥離及びベルトコードの切断を抑制する。このタイヤは、耐久性に優れる。

以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。

図１は、本発明の一実施形態に係る重荷重用空気入りタイヤ２の一部が示された断面図である。この図１において、上下方向がタイヤ２の半径方向であり、左右方向がタイヤ２の軸方向であり、紙面との垂直方向がタイヤ２の周方向である。このタイヤ２は、図１中の一点鎖線ＣＬを中心としたほぼ左右対称の形状を呈する。この一点鎖線ＣＬは、タイヤ２の赤道面を表す。このタイヤ２は、トレッド４、サイドウォール６、ビード８、カーカス１０、インナーライナー１２、ベルト１４及び高硬度ゴム層１６を備えている。このタイヤ２は、チューブレスタイプである。

トレッド４は、耐摩耗性に優れた架橋ゴムからなる。トレッド４は、半径方向外向きに凸な形状を呈している。トレッド４は、トレッド面１８を備えている。このトレッド面１８は、路面と接地する。トレッド面１８には、溝２０が刻まれている。この溝２０により、トレッドパターンが形成されている。

サイドウォール６は、トレッド４の端から半径方向略内向きに延びている。このサイドウォール６は、架橋ゴムからなる。サイドウォール６は、撓みによって路面からの衝撃を吸収する。さらにサイドウォール６は、カーカス１０の外傷を防止する。

ビード８は、サイドウォール６よりも半径方向略内側に位置している。ビード８は、コア２２と、このコア２２から半径方向外向きに延びるエイペックス２４とを備えている。コア２２は、リング状である。コア２２は、複数本の非伸縮性ワイヤー（典型的にはスチール製ワイヤー）を含む。エイペックス２４は、半径方向外向きに先細りであるテーパ状である。エイペックス２４は、高硬度な架橋ゴムからなる。

カーカス１０は両側のビード８の間に架け渡されており、トレッド４及びサイドウォール６の内側に沿っている。カーカス１０は、コア２２の周りを、軸方向内側から外側に向かって巻かれている。図示されていないが、カーカス１０はコードとトッピングゴムとからなる。コードが赤道面に対してなす角度の絶対値は、７０°から９０°である。換言すれば、このカーカス１０はラジアル構造を有する。一般的なコードの材質は、スチールである。

インナーライナー１２は、カーカス１０の内周面に接合されている。インナーライナー１２は、架橋ゴムからなる。インナーライナー１２には、空気遮蔽性に優れたゴムが用いられている。インナーライナー１２は、タイヤ２の内圧を保持する役割を果たす。

ベルト１４は、トレッド４とカーカス１０との間に位置している。図２は、このベルト１４の一部が高硬度ゴム層１６と共に示された拡大図である。このベルト１４は、第一プライ２６、第二プライ２８、第三プライ３０及び第四プライ３２を備えている。

図示されていないが、第一プライ２６は第一コードとトッピングゴムとからなり、第二プライ２８は第二コードとトッピングゴムとからなる。第一コード及び第二コードは、周方向に対して傾斜している。傾斜角度の絶対値は、１０°以上４５°以下である。第一コードの傾斜方向は、第二コードの傾斜方向とは逆である。第一プライ２６及び第二プライ２８は、いわゆるクロスプライ構造を構成する。第一コード及び第二コードは、非伸縮性材料からなる。典型的な非伸縮性材料は、スチールである。第一プライ２６の端３４は、第二プライ２８の端３６よりも軸方向外側に位置している。

第三プライ３０は、第一プライ２６と第二プライ２８とに挟まれている。図示されていないが、第三プライ３０は第三コードとトッピングゴムとからなる。第三コードは、螺旋状に巻かれている。第三コードは、実質的に周方向に延びている。周方向に対する第三コードの角度は、３°以下である。第三プライ３０は、いわゆるジョイントレス構造を有する。第三プライ３０の端３８は、第一プライ２６の端３４よりも軸方向内側に位置している。第三プライ３０の端３８は、第二プライ２８の端３６よりも軸方向内側に位置している。

好ましくは、第三コードは、非伸縮性材料からなる。典型的な非伸縮性材料は、スチールである。スチールコードのタイプとしては、「３×７×０．２２」及び「３×７×０．２７」が例示される。第三コードの密度は、１５エンズ／５ｃｍ以上３５エンズ／５ｃｍ以下が好ましく、２０エンズ／５ｃｍ以上３０エンズ／５ｃｍ以下がより好ましい。「３×７×０．２２」のタイプのスチールコードが用いられる場合、好ましい密度は２６エンズ／５ｃｍ以上３０エンズ／５ｃｍ以下である。「３×７×０．２７」のタイプのスチールコードが用いられる場合、好ましい密度は２０エンズ／５ｃｍ以上２４エンズ／５ｃｍ以下である。

第三プライ３０はジョイントレス構造を有するので、カーカス１０を強く拘束する。この第三プライ３０により、タイヤ２の寸法成長が抑制される。成長の抑制により、偏摩耗及び溝２０の底部のクラックが抑制される。第三プライ３０は、タイヤ２の耐久性に寄与する。

第四プライ３２は、第二プライ２８に積層されている。図示されていないが、第四プライ３２は、第四コードとトッピングゴムとからなる。第四コードは、周方向に対して傾斜している。傾斜角度の絶対値は、１０°以上４５°以下である。第四コードは、非伸縮性材料からなる。典型的な非伸縮性材料は、スチールである。第四プライ３２の端４０は、第一プライ２６の端３４よりも軸方向内側に位置している。第四プライ３２の端４０は、第二プライ２８の端３６よりも軸方向内側に位置している。

高硬度ゴム層１６は、第一プライ２６と第二プライ２８とに挟まれている。高硬度ゴム層１６は、第三プライ３０の軸方向外側に位置している。高硬度ゴム層１６の内端４２は、第三プライ３０の端３８と当接している。高硬度ゴム層１６の外端４４は、第一プライ２６の端３４よりも軸方向内側に位置している。高硬度ゴム層１６の外端４４は、第二プライ２８の端３６よりも軸方向内側に位置している。

タイヤ２に荷重が負荷されたとき、第一プライ２６及び第二プライ２８には、周方向に対するコードの角度が小さくなる方向に、せん断歪みが発生する。この歪みに起因して、第三プライ３０の端３８の近傍では、第三コードに張力がかかる。タイヤ２の転動に応じ、張力は変動する。この張力変動は、第三コードの切断を誘発する。高硬度ゴム層１６は、この高硬度ゴム層１６の近傍における第一プライ２６及び第二プライ２８の歪みを抑制する。高硬度ゴム層１６は、第三コードにかかる張力を軽減する。高硬度ゴム層１６により、第三コードの切断が防止される。高硬度ゴム層１６は、タイヤ２の耐久性に寄与する。

第三コードの切断防止の観点から、高硬度ゴム層１６の複素弾性率は第三プライ３０のトッピングゴムの複素弾性率よりも大きいことが好ましい。高硬度ゴム層１６の複素弾性率は、３０ＭＰａ以上が好ましく、４０ＭＰａ以上がよりこのましい。高硬度ゴム層１６の複素弾性率は、８０ＭＰａ以下が好ましい。複素弾性率が８０ＭＰａ以下である高硬度ゴム層１６が設けられることにより、転動時の発熱が抑制される。発熱の抑制は、タイヤ２の耐久性に寄与する。耐久性の観点から、高硬度ゴム層１６の複素弾性率は７０ＭＰａ以下がより好ましい。

複素弾性率Ｅ^＊は、「ＪＩＳ−Ｋ ６３９４」の規定に準拠して、下記に示される条件で、粘弾性スペクトロメーター（岩本製作所社の「ＶＥＳＦ−３」）によって測定される。
初期歪み：１０％
振幅：１％（片側振幅）
周波数：１０Ｈｚ
変形モード：引張
開始温度：−１００℃
終了温度：１００℃
昇温速度：３℃／ｍｉｎ
測定温度：７０℃
粘弾性スペクトロメーターによる測定に供される試験片は板状であり、その長さは４５ｍｍであり、幅は４ｍｍであり、厚みは２ｍｍである。この試験片の両端部がチャックされて、測定がなされる。試験片の変位部分の長さは、３０ｍｍである。高硬度ゴム層１６と同一の組成物から、厚みが２ｍｍのスラブが金型で成形・架橋され、このスラブから試験片が打ち抜かれる。スラブの架橋温度１６０℃であり、架橋時間は１０分である。

高硬度ゴム層１６の厚みは、２．０ｍｍ以上が好ましい。この高硬度ゴム層１６は、第一プライ２６及び第二プライ２８の歪みを十分に抑制する。この観点から、厚みは２．５ｍｍ以上がより好ましい。厚みは、４．０ｍｍ以下が好ましい。

図２において矢印Ｗ１で示されているのは、第一プライ２６の幅である。幅Ｗ１は、一端３４から他端（図示されず）までの軸方向距離である。トレッド４の幅Ｗ（図１参照）に対する幅Ｗ１の比率は、８５％以上が好ましい。この比率が８５％以上である第一プライ２６は、カーカス１０を十分に拘束する。この観点から、この比率は９０％以上がより好ましい。この比率は、１０３％以下が好ましい。

図２において矢印Ｗ２で示されているのは、第二プライ２８の幅である。幅Ｗ２は、一端３６から他端（図示されず）までの軸方向距離である。トレッド４の幅Ｗに対する幅Ｗ２の比率は、８５％以上が好ましい。この比率が８５％以上である第二プライ２８は、カーカス１０を十分に拘束する。この観点から、この比率は８７％以上がより好ましい。この比率は、９８％以下が好ましい。

図２において矢印Ｗ３で示されているのは、第三プライ３０の幅である。幅Ｗ３は、一端３８から他端（図示されず）までの軸方向距離である。トレッド４の幅Ｗに対する幅Ｗ３の比率は、７５％以上が好ましい。この比率が７５％以上である第三プライ３０は、タイヤ２の成長を抑制する。この観点から、この比率は７７％以上がより好ましい。この比率は、８５％以下が好ましい。

図２において矢印Ｌａで示されているのは、第一プライ２６の端３４と第二プライ２８の端３６との軸方向距離である。距離Ｌａは、７ｍｍ以上が好ましい。距離Ｌａが７ｍｍ以上であるベルト１４では、第二プライ２８の剥離が生じにくい。この観点から、距離Ｌａは９ｍｍ以上がより好ましい。距離Ｌａは１２ｍｍ以下が好ましい。

図２において矢印Ｗｈで示されているのは、高硬度ゴム層１６の幅である。幅Ｗｈは、内端４２から外端４４までの軸方向距離である。幅Ｗｈは、１０ｍｍ以上が好ましい。幅Ｗｈが１０ｍｍ以上である高硬度ゴム層１６は、第一プライ２６及び第二プライ２８の歪みを十分に抑制する。この観点から、幅Ｗｈは２０ｍｍ以上がより好ましい。幅Ｗｈは、４０ｍｍ以下が好ましい。

第一プライ２６の端３４の近傍及び第二プライ２８の端３６の近傍では、荷重の負荷による歪みが大きい。これら端３４、３６の近傍に高硬度ゴム層１６が存在すると、転動時の発熱が多い。このタイヤ２では、高硬度ゴム層１６の外端４４は、第一プライ２６の端３４よりも軸方向内側に位置しており、かつ第二プライ２８の端３６よりも軸方向内側に位置している。このタイヤ２では、発熱が抑制される。図２において矢印Ｌｂで示されているのは、第二プライ２８の端３６と高硬度ゴム層１６の外端４４との軸方向距離である。発熱抑制の観点から、距離Ｌｂは２ｍｍ以上が好ましく、５ｍｍ以上がより好ましい。第一コード及び第二コードの切断の抑制の観点から、距離Ｌｂは２０ｍｍ以下が好ましく、１５ｍｍ以下がより好ましい。

本発明は、扁平率が８０％以下のタイヤ２において、大きな効果を発揮する。本発明は、扁平率が５０％以下のタイヤ２において、顕著な効果を発揮する。

タイヤ２の各部位の寸法及び角度は、タイヤ２が正規リムに組み込まれ、正規内圧となるようにタイヤ２に空気が充填された状態で測定される。測定時には、タイヤ２には荷重がかけられない。本明細書において正規リムとは、タイヤ２が依拠する規格において定められたリムを意味する。ＪＡＴＭＡ規格における「標準リム」、ＴＲＡ規格における「Design Rim」、及びＥＴＲＴＯ規格における「Measuring Rim」は、正規リムである。本明細書において正規内圧とは、タイヤ２が依拠する規格において定められた内圧を意味する。ＪＡＴＭＡ規格における「最高空気圧」、ＴＲＡ規格における「TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES」に掲載された「最大値」、及びＥＴＲＴＯ規格における「INFLATION PRESSURE」は、正規内圧である。

以下、実施例によって本発明の効果が明らかにされるが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるべきではない。

［実験１］
［実施例１］
図１及び２に示された構造を備えた重荷重用タイヤを得た。このタイヤのサイズは、「４３５／４５Ｒ２２．５」である。このタイヤのトレッド幅は３７４ｍｍである。トレッドは、深さが１３．５ｍｍの溝を備えている。幅Ｗに対する第一プライの幅Ｗ１の比率は、９９．４％である。幅Ｗに対する第二プライの幅Ｗ２の比率は、９５．７％である。幅Ｗに対する第三プライの幅Ｗ３の比率は、７７％である。距離Ｌａは、７ｍｍである。第一プライは、周方向に対する角度が＋１８°であるスチールコードを備えている。第二プライ及び第四プライは、周方向に対する角度が−１８°であるスチールコードを備えている。第三プライは、実質的に周方向に延びるスチールコードを備えている。このタイヤは、ゴム組成物が架橋されることで形成された高硬度ゴム層を備えている。このゴム組成物は、１００質量部の天然ゴム、７０質量部のカーボンブラック、２．０質量部の硫黄、２．０質量部の加硫促進剤（Ｎｓ）、１．０質量部の加硫助剤（ＨＭＴ）及び１８質量部のフェノール樹脂を含む。高硬度ゴム層の複素弾性率は、５４である。この高硬度ゴム層は、２．５ｍｍの厚みと２０ｍｍの幅Ｗｈとを備えている。

［実施例４から６］
高硬度ゴム層の厚みを下記の表１に示される通りとした他は実施例１と同様にして、実施例４から６のタイヤを得た。

［実施例３及び７から８］
幅Ｗ２の短い第二プライを設け、距離Ｌａを下記の表１に示される通りとした他は実施例１と同様にして、実施例３及び７から８のタイヤを得た。

［実施例２及び比較例１］
幅Ｗ３の短い第三プライを設けた他は実施例１と同様にして、実施例２及び比較例１のタイヤを得た。

［比較例２］
ベルトを下記４枚のプライから構成し、かつ高硬度ゴム層を設けなかった他は実施例１と同様にして、比較例２のタイヤを得た。
第一プライ：周方向に対する角度が＋１８°であるスチールコードを備える
第二プライ：周方向に対する角度が−１８°であるスチールコードを備える
第三プライ：周方向に対する角度が＋１８°であるスチールコードを備える
第四プライ：周方向に対する角度が−１８°であるスチールコードを備える

［走行試験］
タイヤを、「１４．００×２２．５」のリムに組み込んだ。このタイヤに、正規内圧となるように空気を充填した。このタイヤを走行試験装置に装着し、規格で定められた最大荷重の１．４倍の荷重を負荷した。走行試験装置のドラム上でこのタイヤを３０ｋｍ／ｈの速度で走行させた。距離が３０，０００ｋｍの時点で走行を停止し、第三コードの破断、トレッドの偏摩耗、クラック及び第二プライの剥離長さ（軸方向長さ）をチェックした。この結果が、下記の表１に示されている。この表１においてトレッドの耐偏摩耗性は、比較例１が１００とされたときの指数である。

表１に示されるように、実施例のタイヤでは、第三コードの破断が生じず、偏摩耗及びクラックが抑制されている。

［実験２］
［実施例１１から１３］
高硬度ゴム層の幅Ｗｈを下記の表２に示される通りとした他は実施例１と同様にして、実施例１１から１３のタイヤを得た。実施例１３のタイヤでは、高硬度ゴム層の外端は、第二プライの端よりも軸方向外側に位置している。

［実施例９から１０及び１４から１６］
フェノール樹脂の配合量を変更し、高硬度ゴム層の複素弾性率を下記の表２に示される通りとした他は実施例１と同様にして、実施例９から１０及び１４から１６のタイヤを得た。

［比較例３］
高硬度ゴム層を設けなかった他は実施例１と同様にして、比較例３のタイヤを得た。

［走行試験］
実験１と同様の走行試験を行い、第三コードの破断をチェックした。この結果が、下記の表２に示されている。

［耐久試験］
上記走行試験と同様の装置にて、７０ｋｍ／ｈの速度で２時間、タイヤを走行させた。この後８０ｋｍ／ｈの速度で２時間走行させた。以降同様に、１０ｋｍ／ｈずつ速度を高めての２時間の走行を継続した。タイヤが破壊するまでの合計走行時間を測定した。この結果が、比較例３が１００とされたときの指数として、下記の表２に示されている。

表２に示されるように、実施例のタイヤでは、第三コードの破断が生じない。この評価結果から、本発明の優位性は明らかである。

本願発明に係るタイヤは、トラック、バス等の重荷重車輌に適している。

図１は、本発明の一実施形態に係る重荷重用空気入りタイヤの一部が示された断面図である。 図２は、図１のタイヤのベルトの一部が高硬度ゴム層と共に示された拡大図である。

符号の説明

２・・・重荷重用タイヤ
４・・・トレッド
６・・・サイドウォール
８・・・ビード
１０・・・カーカス
１２・・・インナーライナー
１４・・・ベルト
１６・・・高硬度ゴム層
１８・・・トレッド面
２０・・・溝
２６・・・第一プライ
２８・・・第二プライ
３０・・・第三プライ
３２・・・第四プライ

Claims (5)

1. その外面がトレッド面をなすトレッドと、このトレッドの端から半径方向略内向きに延びる一対のサイドウォールと、このサイドウォールよりも半径方向略内側に位置する一対のビードと、トレッド及びサイドウォールの内側に沿って両ビードの間に架け渡されておりラジアル構造を有するカーカスと、トレッドとカーカスとの間に位置するベルトと、高硬度ゴム層とを備えており、
   このベルトが、第一プライ、第二プライ及びこの第一プライと第二プライとの間に位置する第三プライを備えており、
   この第一プライ及び第二プライが、非伸縮性材料からなり周方向に対する角度の絶対値が１０°以上４５°以下であるコードを備えており、
   第一プライのコードの周方向に対する傾きが第二プライのコードの周方向に対する傾きとは逆であり、
   第三プライが、実質的に周方向に延びるコードと、トッピングゴムとを備えており、
   第三プライの幅が第一プライ及び第二プライの幅よりも小さくかつトレッドの幅の７５％以上であり、
   高硬度ゴム層が、第三プライの軸方向外側に位置しかつ第一プライ及び第二プライの間に位置しており、
   高硬度ゴム層の複素弾性率が、第三プライのトッピングゴムの複素弾性率よりも大きく、３０ＭＰａ以上８０ＭＰａ以下にされている重荷重用空気入りタイヤ。
2. 上記高硬度ゴム層が、２．０ｍｍ以上の厚みを有する請求項１に記載のタイヤ。
3. 上記高硬度ゴム層の外端が、第一プライの端及び第二プライの端よりも軸方向内側に位置する請求項１又は２に記載のタイヤ。
4. 上記第三プライのコードが非伸縮性材料からなる請求項１から３のいずれかに記載のタイヤ。
5. その扁平率が８０％以下である請求項１から４のいずれかに記載のタイヤ。

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