JP3817372B2 - 建設車両用空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、不整地走行用の建設車両用空気入りラジアルタイヤに関し、さらに詳しくは、特に偏平比85%以下のタイヤにおける低速高負荷荷重の使用条件で最大幅ベルト層に生じるエッジセパレーション故障を抑制することを可能にした建設車両用空気入りラジアルタイヤに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の建設車両用空気入りラジアルタイヤは、図4に示すように、左右一対のビード部間にカーカス層2を装架し、トレッド部3におけるカーカス層2の外周側に2層以上の互いに交差するスチールコード層からなるベルト層4を設けた構造になっている。また、ベルト層4のタイヤ幅方向両端部はベルトエッジゴム層6で被覆され、その両端部とカーカス層2との間にベルトクッションゴム層7が挿入されている。このような建設車両用空気入りラジアルタイヤでは、特に偏平比が85%以下である場合に、低速高負荷荷重の使用条件において最大幅ベルト層4aにエッジセパレーション故障を生じやすい。
【0003】
上記建設車両用タイヤの最大幅ベルト層4aに生じるエッジセパレーション故障は、高速走行用タイヤに見られるような内圧力による層間剪断歪みに起因する交差プライ層間のセパレーションとは異なるものである。即ち、建設車両用タイヤでは、図5に示すように、不整地走行時に路面から受ける大きな接地反力Pcと内圧力Piとが両面から挟むようにトレッド内部に作用するため、トレッドゴムはショルダー部では外側へ張り出すような挙動Mをとり、最大幅ベルト層4aの端部付近を境にトレッド部3が剪断変形を起こす。その結果、図6に示すように、最大幅ベルト層4aのコード端末にはトレッドショルダー外側への引っ張り応力Tがかかり、接着処理されていないコード切断面とゴムとの非接着面から亀裂が成長し、これがエッジセパレーション故障へと進展するのである。
【0004】
そこで、従来からエッジセパレーションを抑制するためにベルト層の両端部を覆うようにベルトエッジゴム層の外側に更なる緩衝ゴム層を配置することが行われているが、このような緩衝ゴム層を単に追加したのでは効果的な応力緩和作用を得ることができず、しかも発熱の点で不利になっていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、低速高負荷荷重の使用条件で最大幅ベルト層に生じるエッジセパレーション故障を抑制し、耐久性の向上を可能にした建設車両用空気入りラジアルタイヤを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の建設車両用空気入りラジアルタイヤは、2層以上の互いに交差するスチールコード層からなるベルト層を備えた建設車両用空気入りラジアルタイヤにおいて、少なくとも最大幅ベルト層のタイヤ幅方向両端部を包み込むようにベルトエッジゴム層を配置すると共に、少なくとも該ベルトエッジゴム層で包み込んだ最大幅ベルト層の両端部とカーカス層との間にベルトクッションゴム層を配置し、前記ベルトエッジゴム層が前記最大幅ベルト層のベルト端で最大厚さを有し、且つ該ベルト端の厚さ方向中心よりトレッド側において下記式で表される曲率半径Rの断面形状を有することを特徴とするものである。
【0007】
R=(1.2〜1.6)×Do
Do=Dc+(Ec/Eb)×Db (Eb≧Ec)
Do=Db+(Eb/Ec)×Dc (Ec>Eb)
Eb:ベルトエッジゴム層の100%モジュラス
Ec:ベルトクッションゴム層の100%モジュラス
Db:ベルトエッジゴム層のベルト端におけるカーカス側厚さ
Dc:ベルトクッションゴム層のベルト端における厚さ
一般に建設車両用空気入りラジアルタイヤでは、図5に示すように不整地走行時に路面から受ける大きな接地反力Pcと内圧力Piとが両面から挟むようにトレッド内部に作用するため、トレッドゴムはショルダー部では外側へ張り出すような挙動Mをとり、最大幅ベルト層の端部付近を境にトレッド部が剪断変形を起こし、最大幅ベルト層のベルト端にはトレッドショルダー外側への引っ張り応力が集中する。
【0008】
そこで、本発明ではベルトエッジゴム層を最大幅ベルト層のベルト端で最大厚さにすると共に、ベルトエッジゴム層とベルトクッションゴム層の100%モジュラスを考慮したトレッド側のクッション厚さDoを求め、ベルト端の厚さ方向中心よりトレッド側においてベルトエッジゴム層に上記クッション厚さDoの1.2〜1.6倍の曲率半径Rからなる断面形状を与えることにより、不整地走行時に路面から受ける大きな接地反力と内圧力との相互作用に基づいて最大幅ベルト層のコード端末に生じるトレッドショルダー外側への引っ張り応力を緩和することが可能になるので、たとえ偏平比85%以下のタイヤであっても低速高負荷荷重の使用条件で最大幅ベルト層に生じるエッジセパレーション故障を抑制し、耐久性を向上することができる。
【0009】
本発明において、最大幅ベルト層のコード端末に生じるトレッドショルダー外側への引っ張り応力を効果的に緩和するためには、ベルト端からベルトエッジゴム層の先端までの幅Wをベルト層のコード径の10〜30倍にすることが好ましい。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成について添付の図面を参照して詳細に説明する。
図1〜図3は本発明の実施形態からなる建設車両用空気入りラジアルタイヤを例示するものである。図において、左右一対のビード部1,1間には複数本のカーカスコードからなるカーカス層2が装架されている。このカーカス層2はタイヤ周方向に対して実質的に90°のコード角度で配置され、そのタイヤ幅方向両端部がビードコア5の廻りにタイヤ内側から外側に折り返されている。トレッド部3におけるカーカス層2の外周側には2層以上の互いに交差するスチールコード層からなるベルト層4がタイヤ1周にわたって配置されている。これらベルト層4はその補強コードがタイヤ周方向に対して傾斜し、かつ層間でコードが互いに交差するようになっている。ベルト層4のタイヤ周方向に対するコード角度は15°〜37°の範囲に設定されている。
【0011】
ベルト層4の周囲には少なくとも最大幅ベルト層4aのタイヤ幅方向両端部を包み込むようにベルトエッジゴム層6が設けられている。このベルトエッジゴム層6は最大幅ベルト層4aの両端部だけでなく、ベルト層4全体を包み込んでいてもよい。ベルトエッジゴム層6の100%モジュラスは0.20〜0.46kgf/mm2 の範囲に設定することが好ましい。
【0012】
一方、少なくともベルトエッジゴム層6で包み込んだ最大幅ベルト層4aの両端部とカーカス層2との間にはベルトクッションゴム層7が配置されている。このベルトクッションゴム層7はベルト層4の両端部からバットレス部にわたって配置されている。ベルトクッションゴム層7の100%モジュラスは0.14〜0.34kgf/mm2 の範囲に設定することが好ましい。
【0013】
上記空気入りラジアルタイヤにおいて、図2及び図3に示すように、ベルトエッジゴム層6は最大幅ベルト層4aのベルト端eで最大厚さを有しており、タイヤ幅方向外側の先端に向かって徐々に薄くなっている。しかも、ベルトエッジゴム層6はベルト端eの厚さ方向中心よりトレッド側において下記式で表される曲率半径Rの断面形状を有している。
【0014】
R=(1.2〜1.6)×Do
Do=Dc+(Ec/Eb)×Db (Eb≧Ec)
Do=Db+(Eb/Ec)×Dc (Ec>Eb)
Eb:ベルトエッジゴム層の100%モジュラス
Ec:ベルトクッションゴム層の100%モジュラス
Db:ベルトエッジゴム層のベルト端におけるカーカス側厚さ
Dc:ベルトクッションゴム層のベルト端における厚さ
但し、Db及びDcはベルト端eを通る最大幅ベルト層4aの法線上で測定した値である。また、カーカス側厚さとはベルト端eの厚さ方向中心よりカーカス側に測定した値である。
【0015】
即ち、ベルトエッジゴム層6とベルトクッションゴム層7について、100%モジュラスを考慮して両者を1つのゴム層と見なした場合のカーカス側のクッション厚さDoを求め、ベルト端eの厚さ方向中心よりトレッド側においてベルトエッジゴム層6にカーカス側のクッション厚さDoの1.2〜1.6倍の曲率半径Rからなる断面形状を与えるようにする。この曲率半径Rがクッション厚さDoの1.2倍未満であると最大幅ベルト層4aに対する応力緩和作用が得られず、逆に1.6倍を超えると発熱の点で不利になる。
【0016】
このようにベルトエッジゴム層6の断面形状を不整地走行時の応力分布に対応させた形状にすることにより、路面から受ける大きな接地反力と内圧力による力のかかり具合がベルト端eでほぼ等価になり、ベルト端eの周辺に発生する剪断応力が低減されることから、最大幅ベルト層4aのコード端末に生じるトレッドショルダー外側への引っ張り応力を緩和することが可能になる。そのため、最大幅ベルト層4aが接着処理されていないコード切断面を有していても、トレッドショルダー外側に向かう引っ張り応力により非接着面から亀裂が成長しにくくなるので、低速高負荷荷重の使用条件で最大幅ベルト層4aに生じるエッジセパレーション故障を抑制し、耐久性を向上することができる。
【0017】
本発明において、最大幅ベルト層4aのベルト端eからベルトエッジゴム層6の先端までの幅Wは最大幅ベルト層4aのコード径の10〜30倍にすることが好ましい。このようにベルト端eからベルトエッジゴム層6の先端までの幅Wを最大幅ベルト層4aのコード径の10〜30倍にすることにより、最大幅ベルト層4aに対して最適な応力緩和作用を得ることができる。この幅Wが最大幅ベルト層4aのコード径の10倍未満であると応力緩和作用が不十分になり、逆に30倍を超えてもそれ以上の効果は得られない。
【0018】
本発明は、特にトレッドの耐カット性能が要求される非常にゴムモジュラスの高いトレッドゴムを用いたホイールローダー用タイヤ等に適用することが好ましい。
【0019】
【実施例】
以下の構成のタイヤについて、室内回転ドラム試験を実施し、耐久性の評価を行った。
評価タイヤ共通項
タイヤサイズ:23.5R25 ローダー用タイヤ
カーカス層:1プライ
スチールコード3+9+15×0.22+0.15
スチールコードベルト層:
第1層(カーカス側最内層)、第2層:
3+9+15×0.22+0.15
コード径:1.60mm
コード打ち込み数:24本/50mm
コード角度(周方向に対し):第1層=34°、第2層=24°
ベルト幅:第1層=340mm、第2層=395mm
第3層、第4層:
3×7×0.22 高伸度ワイヤ
コード径:1.66mm
コード打ち込み数:17本/50mm
コード角度(周方向に対し):第3層=24°、第4層=24°
ベルト幅:第3層=260mm、第4層=315mm
ゴムの100%モジュラス:
ベルトクッションゴム層:0.26kgf/mm2
ベルトエッジゴム層:0.32kgf/mm2
【0020】
耐久性評価条件
リム:25×19.5(2.5)
空気圧:400kPa(JATMA最大空気圧の80%)
荷重:144.3kN(JATMA最大負荷能力の120%の荷重)
速度:7km/h
試験条件:クリート(突起)付き回転ドラム試験機にてトレッドショルダー部に対して不整地走行と同じように強制変形と衝撃を与えてタイヤが破壊するまで走行させ、その走行距離を測定した。
【0021】
上記耐久性評価の結果を表1に示した。評価結果は従来例を100とする指数にて示した。この指数値が大きいほど耐久性が優れている。
【0022】
【表1】
Figure 0003817372
【0023】
この表1から明らかなように、実施例は従来例に比べて耐久性が向上していた。なお、実施例及び従来例はいずれも故障時に最大幅ベルト層にエッジセパレーションを生じていた。
【0024】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、2層以上の互いに交差するスチールコード層からなるベルト層を備えた建設車両用空気入りラジアルタイヤにおいて、少なくとも最大幅ベルト層のタイヤ幅方向両端部を包み込むようにベルトエッジゴム層を配置すると共に、少なくとも該ベルトエッジゴム層で包み込んだ最大幅ベルト層の両端部とカーカス層との間にベルトクッションゴム層を配置し、前記ベルトエッジゴム層が前記最大幅ベルト層のベルト端で最大厚さを有し、且つ該ベルト端の厚さ方向中心よりトレッド側において特定の曲率半径Rの断面形状を形成することにより、不整地走行時に最大幅ベルト層のコード端末に生じるトレッドショルダー外側への引っ張り応力を緩和することが可能になるので、低速高負荷荷重の使用条件で最大幅ベルト層に生じるエッジセパレーション故障を効果的に抑制し、耐久性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態からなる建設車両用空気入りラジアルタイヤを示す断面図である。
【図2】図1のトレッドショルダー部を示す部分拡大断面図である。
【図3】図2のベルトエッジゴム層を示す部分拡大断面図である。
【図4】従来の建設車両用空気入りラジアルタイヤを示す断面図である。
【図5】従来の建設車両用空気入りラジアルタイヤの不整地走行状態を示す断面図である。
【図6】図5の状態における最大幅ベルト層のコード端末に対する引っ張り応力の分布図である。
【符号の説明】
1 ビード部
2 カーカス層
3 トレッド部
4 ベルト層
5 ビードコア
6 ベルトエッジゴム層
7 ベルトクッションゴム層

Claims (2)

  1. 2層以上の互いに交差するスチールコード層からなるベルト層を備えた建設車両用空気入りラジアルタイヤにおいて、少なくとも最大幅ベルト層のタイヤ幅方向両端部を包み込むようにベルトエッジゴム層を配置すると共に、少なくとも該ベルトエッジゴム層で包み込んだ最大幅ベルト層の両端部とカーカス層との間にベルトクッションゴム層を配置し、前記ベルトエッジゴム層が前記最大幅ベルト層のベルト端で最大厚さを有し、且つ該ベルト端の厚さ方向中心よりトレッド側において下記式で表される曲率半径Rの断面形状を有する建設車両用空気入りラジアルタイヤ。
    R=(1.2〜1.6)×Do
    Do=Dc+(Ec/Eb)×Db (Eb≧Ec)
    Do=Db+(Eb/Ec)×Dc (Ec>Eb)
    Eb:ベルトエッジゴム層の100%モジュラス
    Ec:ベルトクッションゴム層の100%モジュラス
    Db:ベルトエッジゴム層のベルト端におけるカーカス側厚さ
    Dc:ベルトクッションゴム層のベルト端における厚さ
  2. 前記ベルト端から前記ベルトエッジゴム層の先端までの幅Wを前記ベルト層のコード径の10〜30倍にした請求項1に記載の建設車両用空気入りラジアルタイヤ。
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