JP2014151701A - 重荷重用タイヤ - Google Patents

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Abstract

【課題】プランジャー耐久性を維持しつつ、ショルダーエッジ摩耗を十分に抑制することができる重荷重用タイヤを提供する。
【解決手段】一対のビード部間にトロイダルに延在するカーカスのクラウン域の外周側に、タイヤ周方向に対して45°よりも大きな角度で傾斜して延びるコードからなる第1ベルト層と、タイヤ周方向に向けて延びるコードからなる第2ベルト層と、タイヤ周方向に対して前記第1ベルト層のコードとは逆方向に30°以下の角度で傾斜して延びるコードからなる第3ベルト層とを、タイヤ径方向内側から順次配設し、前記第3ベルト層の幅wを、トレッド幅wの80%以上とするとともに、前記第1ベルト層の幅をw、前記第2ベルト層の幅をwとしたときに、w<w<wである。
【選択図】図1

Description

この発明は、一対のビード部間にトロイダルに延在するカーカスのクラウン域の外周側に、ベルト層を配設してなる重荷重用タイヤに関するものである。
トラックやバス等に用いられる重荷重用タイヤとして、例えば特許文献1に示す空気入りタイヤが提案されている。この空気入りタイヤは、トレッド表面への局所的な摩耗の発生を防止しつつ、特に周方向ベルト層の幅方向端部での、コードの耐疲労性を向上させている。
特開2011−162023号公報
ところで、このような重荷重用タイヤに対し、他の性能、特にはプランジャー耐久性(突起入力に対する耐久性)を維持しつつ、偏摩耗の一種であるショルダーエッジ摩耗(ショルダー部の接地端付近の摩耗)をより抑制する技術が求められていた。
この発明は、上述した課題を有効に解決するものであり、プランジャー耐久性を維持しつつ、ショルダーエッジ摩耗を十分に抑制することができる重荷重用タイヤを提供することを目的とするものである。
この発明の重荷重用タイヤは、カーカスのクラウン域の外周側に、タイヤ周方向に対して45°よりも大きな角度で傾斜して延びるコードからなる第1ベルト層と、タイヤ周方向に向けて延びるコードからなる第2ベルト層と、タイヤ周方向に対して前記第1ベルト層のコードとは逆方向に30°以下の角度で傾斜して延びるコードからなる第3ベルト層とを、タイヤ径方向内側から順次配設してなり、前記第3ベルト層の幅wを、トレッド幅wの80%以上とするとともに、前記第1ベルト層の幅をw、前記第2ベルト層の幅をwとしたときに、w<w<wであることを特徴とする。
この重荷重用タイヤによれば、プランジャー耐久性を維持しつつ、ショルダーエッジ摩耗を十分に抑制することができる。
なお、この明細書において、各ベルト層の幅等の寸法は、適用リムに組み付けるとともに規定内圧を充填した、無負荷状態のタイヤで計測するものとする。
また、この明細書において、「トレッド幅」とは、上記の状態で計測したトレッド端間の幅方向長さをいうものとし、「トレッド端」とは、適用リムに組み付けるとともに規定内圧を充填したタイヤに、最大負荷能力に対応する負荷を加えた際の、接地面における、タイヤ幅方向最外側の接地位置をいうものとする。
そして、この明細書において、ベルト層のコードが「タイヤ周方向に向けて延びる」とは、ベルト層のコードが、タイヤ周方向に延びている場合に加えて、タイヤ周方向に対して10°未満の角度で傾斜して、実質的にトレッド周方向に延びる場合をも含むものとする。
ここにおいて、「適用リム」とは、タイヤサイズに応じて下記の規格に規定されたリムをいい、そして、「適用リム」とは、タイヤが生産または使用される地域に有効な産業規格であり、例えば、アメリカ合衆国では、“THE TIRE AND RIM ASSOCIATION INC.”の“YEAR BOOK”、欧州では、“The European Tyre and Rim Technical Organization”の“STANDARDS MANUAL”、日本では“日本自動車タイヤ協会”の“JATMA YEAR BOOK”等に記載されている適用サイズにおける標準リム(または“Approved Rim”、“Recommended Rim”)をいう。また、「規定内圧」とは、上記の規格において、最大負荷能力に対応して規定される空気圧をいい、「最大負荷能力」とは、上記の規格でタイヤに負荷されることが許容される最大の質量をいう。
ここで、この発明の重荷重用タイヤでは、前記第3ベルト層の幅wを、トレッド幅の90%以上とすることが好ましい。
この場合には、ショルダーエッジ摩耗をより抑制することができる。
また、この発明の重荷重用タイヤでは、前記第1ベルト層の幅wを、トレッド幅の70%以上とすることが好ましい。
この場合には、タイヤのプランジャー耐久性を向上することができる。
そして、この発明の重荷重用タイヤでは、前記第3ベルト層のタイヤ径方向外側に、タイヤ周方向に対して傾斜して延びるコードからなる第4ベルト層を配設することが好ましい。
この場合には、例えば、ショルダーエッジ摩耗をより抑制することができる。
この発明に係る重荷重用タイヤによれば、プランジャー耐久性を維持しつつ、ショルダーエッジ摩耗を十分に抑制することができる。
この発明の重荷重用タイヤの一の実施形態を示すタイヤ幅方向断面図である。 図1に示す重荷重用タイヤのトレッドパターンを示す部分展開図である。 この発明の重荷重用タイヤにおける、偏平率とブレーキング方向の剪断力との関係を示すグラフである。
以下に、図面を参照しつつ、この発明に係る重荷重用タイヤの実施の形態を例示説明する。
図1に示す実施形態の重荷重用タイヤ10は、特にトラックバス用タイヤとして使用され、一対のビード部1間にトロイダルに延在する、一枚以上のカーカスプライからなるカーカス2のクラウン域の外周側に、第1〜第4ベルト層3a〜3dが、タイヤ径方向内側から順次配設されている。第1〜第4ベルト層3a〜3dのタイヤ径方向外側には、トレッドゴムが配設されて、これらカーカスのクラウン域、第1〜第4ベルト層3a〜3d及びトレッドゴムを含めた全体で、タイヤのクラウン域となるトレッド部5を構成している。
図2に示すように、トレッド部5の外表面には、タイヤ周方向に延びる5本の周方向溝6a〜6eと、タイヤ周方向に延びる細溝7a及び7bと、タイヤ幅方向に対して小さな角度で傾斜してジグザグ状に延びる細溝8a〜8cが形成されている。細溝8aは、タイヤ赤道面CL付近の3本の周方向溝6b〜6d及び細溝7a、7bに連通し、細溝8b、8cはそれぞれ、タイヤ幅方向外側の2本の周方向溝(6a及び6b、または、6d及び6e)及び細溝7aまたは7bに連通している。
タイヤ幅方向両外側の周方向溝6a及び6eにはそれぞれ、タイヤ周方向に延びる突起9a、9bが形成されている。突起9a、9bには、タイヤ幅方向に延びる多数のサイプが形成されている。
ただし、本発明において、トレッド部5の外表面に形成されるトレッドパターンは、上記の構成に限定されるものではない。
図1に示す第1〜第4ベルト層3a〜3dは、1本または複数本のコード周りをゴムで被覆して構成されている。第1ベルト層3aのコードは、タイヤ周方向に対して45°よりも大きな角度で傾斜して延びている。第2ベルト層3bのコードは、タイヤ周方向に向けて延びている。第3ベルト層3cのコードは、タイヤ周方向に対して第1ベルト層3aのコードとは逆方向に30°以下の角度で傾斜して延びている。第4ベルト層3dのコードは、タイヤ周方向に対して傾斜して延びている。
なお、コードが波状等に延びている場合には、コードの振幅の中心線を、上記の延在方向とする。
ここで、コードがタイヤ周方向に対して比較的小さな角度で延びているベルト層、特には、少なくとも上記の第2ベルト層3bは、例えばスチール製の、一本もしくは複数本のコードをゴム被覆してなるストリップを、カーカス2の外周側に螺旋状に巻回することで形成することができる。
そして、第3ベルト層の幅wは、トレッド幅wの80%以上である。また、第1〜第3ベルト層の幅w〜wは、w<w<wの関係を満たす。
ここからは、この実施形態の重荷重用タイヤ10の作用効果について説明する。
一般に空気入りタイヤは、トレッド部の半径が、センターからショルダー部に欠けて小さくなる。この径差により、タイヤ転動時にセンター部とショルダー部との間に転動速度差が生じ、路面移動距離に対して転動速度が小さいショルダー部にはブレーキング方向の剪断力が発生する。この剪断力により、ショルダー部には偏摩耗が発生しやすかった。
ここで、この実施形態の重荷重用タイヤ10では、第3ベルト層3cのコードは、タイヤ周方向に対して第1ベルト層3aのコードとは逆方向に傾斜しており、また、第2ベルト層3bの幅wは、第1、第3ベルト層3a、3cの幅w、wよりも小さい。これにより、ショルダー部で第1ベルト層3aのコードと第3ベルト層3cのコードとが交錯し、面内曲げ剛性(積層されたベルトが面内方向に曲がることに対する剛性)を高めることができる。この効果をより高めるためには、第2ベルト層3bの幅wを、トレッド幅の90%以下とすることが好ましく、85%以下とすることがより好ましい。また、第3ベルト層3cのコードの傾斜角度を10°以上とすることが好ましい。
また、第3ベルト層3cのコードは、タイヤ周方向に対して30°以下の角度で傾斜しており、また、第3ベルト層3cの幅wを、第1ベルト層3aの幅wよりも大きくし、かつwをトレッド幅の80%以上としている。これにより、トレッド端5a付近に至るまでタイヤ周方向面外曲げ剛性(ベルトのショルダー部がタイヤ径方向外側へ曲がることに対する剛性)を確保することができるとともに、トレッド端5aに近い位置まで、曲げ中心が、よりタイヤ径方向外側、この実施形態では第3ベルト層3c近傍に位置して、トレッド端5a付近のブレーキング方向の剪断力を緩和させることができる。これらの作用によって、この実施形態の重荷重用タイヤ10は、ショルダーエッジ摩耗を抑制することができる。
なお、上述したショルダーエッジ摩耗を抑制する効果をより高めるためには、第3ベルト層3cの幅wを、トレッド幅の90%以上とすることが好ましく、また、タイヤ周方向に対する第3ベルト層3cのコードの傾斜角度を、25°以下とすることが好ましい。そして、周方向に対する第1ベルト層3aのコードの傾斜角度を55°以下とすることが好ましい。ここにおいて、第1ベルト層3aの幅wをトレッド幅の100%以下とすることが好ましい。
ところで、タイヤの耐久性を確保する観点から、第3ベルト層3cの幅wは、トレッド幅の105%以下とすることが好ましい。
カーカスに近い第1ベルト層3aのコードは、タイヤ周方向に対して45°よりも大きな角度で傾斜している。これにより、タイヤのプランジャー耐久性を確保することができる。なお、プランジャー耐久性をより高めるためには、第1ベルト層の幅wを、トレッド幅の70%以上とすることが好ましく、85%以上とすることがより好ましい。
第2ベルト層3bのコードは、タイヤ周方向に向けて延びている。
内圧充填時、特に負荷転動時には、このコードが張力を受けて、タイヤの伸長変形を抑えることで、タイヤの形状が保持される。この効果を高めるためには、第2ベルト層3bの幅wを、トレッド幅の50%以上とすることが好ましく、60%以上とすることがより好ましい。
また、コードの破断強度を高める観点から、第2ベルト層3bのコードが波状に延びていることが好ましい。また、同様にコードの耐破断性を高める観点から、第2ベルト層3bのコードに、ハイエロンゲーションコード(例えば、破断時の伸度が4.5〜5.5%のコード)を用いることも好ましい。
この実施形態の重荷重用タイヤ10では、第3ベルト層3cのタイヤ径方向外側に、タイヤ周方向に傾斜して延びる第4ベルト層3dを配設している。第4ベルト層3dのベルト幅w及びコードの延在方向は、高めたい機能により自由に設定することができる。
そして、面内曲げ剛性をより一層高めてショルダーエッジ摩耗をより抑制するとともに、サイドフォースを大きくすることで操縦安定性を向上する観点からは、第4ベルト層3dのコードを、タイヤ周方向に対して、第3ベルト層3cとは逆方向に傾斜させて、第3ベルト層3cのコードと第4ベルト層3dのコードとを交錯させることが好ましい。そして、この効果をより高めるためには、タイヤ周方向に対する第4ベルト層3dのコードの傾斜角度を70°以下とすることがより好ましく、15°以上55°以下とすることがさらに好ましい。また、第4ベルト層3dの幅wを、トレッド幅wの20%以上とすることがより好ましく、30%以上とすることがさらに好ましい。
なお、ベルト層の端部同士が重なり合わないようにして、ベルト層端部の耐久性を向上する観点からは、第4ベルト層3dの幅wを第2ベルト層3bの幅wよりも小さくすることが好ましく、また、第4ベルト層3dの幅wをトレッド幅wの70%以下とすることがより好ましく、55%以下とすることがさらに好ましい。
なお、第1ベルト層3a及び/または第3ベルト層3cに使用されるコードとしては強度の点からスチールコードが好ましい。スチールコードは特に限定されないが、例えば、破断荷重の10%に等しい引張力下における相対伸び率が、ゴムに被覆されていない状態で0.3%〜2%のコードを用いることができる。
なお、この発明は、偏平率65以下のタイヤに適用した場合に、ショルダーエッジ摩耗を特に有効に抑制することができる。
以下に示す仕様の下、サイズ355/50R22.5の実施例タイヤ、比較例タイヤをそれぞれ試作し、各試作タイヤについて、耐ショルダーエッジ摩耗性試験、プランジャー耐久性試験、ベルト層端部耐久性試験及び操縦安定性試験を行ったので、以下に説明する。
実施例タイヤ1〜11では、図1及び図2に示すように、一対のビード部間にトロイダルに延在するカーカスのクラウン域の外周側に、タイヤ周方向に対して50°の角度で傾斜して延びるコードからなる第1ベルト層と、タイヤ周方向に向けて延びるコードからなる第2ベルト層と、タイヤ周方向に対して第1ベルト層のコードとは逆方向に30°以下の角度で傾斜して延びるコードからなる第3ベルト層とを、タイヤ径方向内側から順次配設している。第1〜第3ベルト層の幅w〜wは、w<w<wである。第1ベルト層と第3ベルト層には、破断荷重の10%に等しい引張力下における相対伸び率が、ゴムに被覆されていない状態で0.46%である、スチールコードを用いている。
そして、実施例タイヤ1、3〜11には、幅wの第4ベルト層が設けられている。 また、実施例タイヤ1〜10では、第2ベルト層のコードは、タイヤ周方向に向けて波状に延びている。一方、実施例タイヤ11は、第2ベルト層のコードは、タイヤ周方向に向けて直線状に延びている。
一方、比較例タイヤ1は、第3ベルト層の幅wがトレッド幅wの74%(226mm)である点を除いて、実施例タイヤ1と同じ構造を持つ。
比較例タイヤ2は、第3ベルト層のコードが、タイヤ周方向に対して第1ベルト層のコードとは逆方向に52°の角度で傾斜して延びている点を除いて、実施例タイヤ1と同じ構造を持つ。
比較例タイヤ3は、第1ベルト層のコードが、タイヤ周方向に対して16°の角度で傾斜して延びている点を除いて、実施例タイヤ1と同じ構造を持つ。
比較例タイヤ4は、第1ベルト層の幅wがトレッド幅wの60%(184mm)であり、w<wとなっている点を除いて、実施例タイヤ1と同じ構造を持つ。
比較例タイヤ5は、一対のビード部間にトロイダルに延在するカーカスのクラウン域の外周側に、タイヤ周方向に延びるコードからなる第1及び第2ベルト層と、タイヤ周方向に対して52°の角度で傾斜して延びるコードからなる第3ベルト層と、タイヤ周方向に対して第3ベルト層のコードとは逆方向に52°の角度で傾斜して延びるコードからなる第4ベルト層とを、タイヤ径方向内側から順次配設してなるものである。第1〜第4ベルト層の幅w〜wはそれぞれ、トレッド幅w(305mm)の74%(226mm)、74%(226mm)、95%(290mm)、85%(260mm)である。その他の点については、実施例タイヤ1と同じ構造を持つ。
上述した各実施例タイヤ及び各比較例タイヤの諸元について、表1に示す。なお、表1に示す第1〜第4ベルト層のコード傾斜角度の符号は基本的に、タイヤ周方向に対して、第1ベルト層のコードと同じ方向に傾斜している場合を正、逆方向に傾斜している場合を負として記載したものであるが、比較例タイヤ5については、第3ベルト層のコード傾斜角度と正とし、第3ベルト層のコードと第4ベルト層のコードとが、タイヤ周方向に対して、互いに逆方向に傾斜していることを示している。
上記の試作タイヤのそれぞれを、リムサイズ11.75インチのリムに組み付けるとともに、内圧を900kPa、負荷荷重を4000kgfとした条件下で、以下の各種評価に供した。
<耐ショルダーエッジ摩耗性試験>
実施例タイヤ1〜11及び比較例タイヤ1〜5を、車両のステアリング軸に装着し、該車両を実際の公道で10万km走行させた後、トレッド端部の摩耗量(タイヤ径方向高さの変化量、以下同じ)とセンターブロックの摩耗量(ショルダー主溝の深さの変化量)をそれぞれ測定し、両摩耗量の差の逆数をそれぞれの供試タイヤで比較することにより、耐ショルダーエッジ摩耗性を評価した。比較例タイヤ5の試験結果を100とした際の評価結果を表1に示す。なお、数値が大きい程耐ショルダーエッジ摩耗性に優れる。
<プランジャー耐久試験>
実施例タイヤ1〜11及び比較例タイヤ1〜5について、JIS D 4230で規定する破壊エネルギー試験に基づき、トレッド部にプランジャーを押し付けて、タイヤが破壊される直前のプランジャーの押込み力と移動距離を調べ、両者の積をとり、比較例タイヤ5における試験結果を100として指数化して相対評価した。評価結果を表1に示す。なお、数値が大きい程プランジャー耐久性に優れる。
<ベルト層端部耐久性試験>
実施例タイヤ1〜4を、アウトサイドドラム型試験機に装着して、20000km走行した後の、第2ベルト層のタイヤ幅方向端と第3ベルト層のタイヤ幅方向端の間に発生している亀裂の長さを測定し、該長さの逆数をそれぞれの供試タイヤで比較することにより、ベルト層端部耐久性を評価した。実施例タイヤ2の試験結果を100とした際の評価結果を表1に示す。なお、数値が大きい程ベルト層端部耐久性に優れる。
<操縦安定性試験>
フラットベルト式コーナリング試験機を用いて、実施例タイヤ1〜4でコーナリングパワーを測定し、実施例タイヤ2のコーナリングパワーを100として操縦安定性を相対評価した。評価結果を表1に示す。なお、数値が大きいほど操縦安定性に優れる。
Figure 2014151701
表1から、実施例タイヤ1〜11は、プランジャー耐久性とショルダーエッジ摩耗を高度に両立できていることがわかった。一方、比較例タイヤ1、2、4、5は、実施例タイヤ1〜11に比して、耐ショルダーエッジ摩耗性に劣ることがわかった。また、比較例タイヤ3は、プランジャー耐久性が不十分であることがわかった。
従って、実施例タイヤ1〜11によれば、プランジャー耐久性を確保しつつ、ショルダーエッジ摩耗を抑制していることが明らかになった。
また、第4ベルト層を設けた実施例タイヤ1、3、4は、第4ベルト層が設けられていない実施例タイヤ2に比して、操縦安定性が向上していることが明らかとなった。特に、第4ベルト層のコードを、タイヤ周方向に対して、第3ベルト層とは逆方向に傾斜させた実施例タイヤ1及び3では、操縦安定性が大きく向上することが明らかとなった。
そして、第4ベルト層を設けた実施例タイヤ1、3、4を比較すると、第4ベルト層の幅wを第2ベルト層の幅wよりも小さくするとともに、第4ベルト層の幅wをトレッド幅wの70%以下とした実施例タイヤ1及び4は、実施例タイヤ2よりもベルト層端部の耐久性が向上していることが明らかとなった。
さらに、上述した試験に用いた各タイヤは、偏平率を50としたが、上記の実施例タイヤ1について、偏平率を変えたときのショルダー部のブレーキング方向の剪断力のシミュレーション結果を図3に示す。なお、ブレーキング方向の剪断力がゼロに近いほど、ショルダーエッジ摩耗が起こりにくくなる。
図3から、本発明の重荷重用タイヤは、偏平率を小さくするほど、ブレーキング方向の剪断力がゼロに近くなり、ショルダーエッジ摩耗をより効果的に抑制できることがわかった。
1:ビード部、 2:カーカス、 3a〜3d:第1〜第4ベルト層、
〜w:第1〜第4ベルト層の幅、 w:トレッド幅、 10:重荷重用タイヤ

Claims (4)

  1. 一対のビード部間にトロイダルに延在するカーカスのクラウン域の外周側に、
    タイヤ周方向に対して45°よりも大きな角度で傾斜して延びるコードからなる第1ベルト層と、
    タイヤ周方向に向けて延びるコードからなる第2ベルト層と、
    タイヤ周方向に対して前記第1ベルト層のコードとは逆方向に30°以下の角度で傾斜して延びるコードからなる第3ベルト層とを、タイヤ径方向内側から順次配設し、
    前記第3ベルト層の幅wを、トレッド幅wの80%以上とするとともに、
    前記第1ベルト層の幅をw、前記第2ベルト層の幅をwとしたときに、
    <w<wであることを特徴とする、重荷重用タイヤ。
  2. 前記第3ベルト層の幅wを、トレッド幅の90%以上としてなる、請求項1に記載の重荷重用タイヤ。
  3. 前記第1ベルト層の幅wを、トレッド幅の70%以上としてなる、請求項1または2に記載の重荷重用タイヤ。
  4. 前記第3ベルト層のタイヤ径方向外側に、タイヤ周方向に対して傾斜して延びるコードからなる第4ベルト層を配設してなる、請求項1〜3のいずれか一項に記載の重荷重用タイヤ。
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