JP4382913B2 - 重荷重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】
この発明は、重荷重用空気入りラジアルタイヤ、より詳細にはトラック及びバスなどの重車両の使途に供するタイヤに関し、特に、軽量化のためベルトを３層のゴム被覆コード層により構成し、かつ、３層構成のベルト重量を更に軽量とすると共に、良路走行でのベルトの耐カット性を向上させた重荷重用空気入りラジアルタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
トラック及びバスなどの重車両に使用する重荷重用空気入りラジアルタイヤは、図３に示すように、一般に、トレッド部３９のベルト４０は４層のゴム被覆コード層４１〜４４により構成し、カーカス２に最も近く位置する第一コード層４１のコードは、トレッド部３９の円周を含む平面（タイヤ赤道面Ｅと平行な平面）に対して比較的大きな傾斜角度で配列し、第二コード層４２及び第三コード４３のコードは、上記平面を挟んで交差する配列とし、この故をもって第二コード層４２及び第三コード４３はコード交差層４５と呼び、交差層４５のコードは上記平面に対しより小さな傾斜角度で配列し、そして第四コード層４４のコードは、第三コード層４３のコードと同じ向きの配列とし、かつ傾斜角度も第三コード層４３のコードとほぼ同じとする。なおベルト４０のコード層４１〜４４のコードにはスチールコードを適用するものであり、以下同じである。
【０００３】
上記のベルト４０を備えるタイヤが、小石や金属片などの異物が散在する路面を荷重負荷の下で転動すると、たまたま小石や金属片などの鋭い角縁部を踏みつけたトレッド部３９は、往々にしてベルト４０に達するカット傷を受けることがある。そのため、カットによるベルト損傷が致命傷となるのを少しでも回避することを狙い、ベルトのカット受傷を最外コード層の第四コード層４４で止めるように、第四コード層４４の主たる役割を保護層とする構成が提案されている。
【０００４】
その一方で、乗用車用空気入りラジアルタイヤなどと同様に、重荷重用空気入りラジアルタイヤにも軽量化の要請が強まり、そのためタイヤ重量のなかで大きな割合を占めるベルトを４層のコード層から３層のコード層とすることが提案されている。この３層コード層のベルトは、カーカスに最も近い第一コード層のコードを、先に述べた平面に対し比較的大きな傾斜角度で配列し、第二コード層と第三コード層を先に触れたコード交差層とし、このコード交差層それぞれのコードを上記の平面に対し比較的小さな傾斜角度で配列するものである。
【０００５】
この種の３層ベルト構成をもつタイヤについて、例えば特開平７−１８６６１３号公報が開示するタイヤは、ベルトを３枚のブレーカ（先に述べたコード層を指す）で構成し、カーカスから数えて３番目の第三ブレーカの強力が最も不足するという知見の下で、第三ブレーカの単位幅当りの強力を第一、第二ブレーカの強力に比しより高める、というものである。これによりタイヤのトレッド部が砕石や小岩石などの異物に乗り上げたとき、せいぜい第三ブレーカのコード切れに止め、バーストなどの致命的故障を、安価にかつ有効に阻止することができる、としている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記公報が開示するタイヤについて実際に検証した結果、このタイヤのベルトは第二コード層と第三コード層とを交差コード層とし、かつこれら各層のコードの交差角度を比較的小さくしているため、タイヤに所定内圧を充てんした際、第二及び第三コード層の各層のコードには大きな張力が作用し、第三コード層の単位幅当りのコード強力（具体的には引張強さ、以下同じ）を折角高めていても、小石や金属片などの異物によるコード切れを十分に抑制することができないことが分かった。なぜなら大きな張力が作用しているコードは、カット入力に対し対抗する余力が大幅に減少しているからである。
【０００７】
また、図４に荷重負荷の下で転動するタイヤの正面の一部を模式図として示すように、タイヤのトレッド部が路面３０上に存在する、ある程度大きな石又は金属片などの突起異物３１に乗り上げたとき、ベルト２９には矢印３２の向きの曲げ力が作用する結果、最外コード層２８のコードは局部的な座屈（バックリング）現象が生じ易く、この座屈が繰り返し生じるとコードの疲労が進み、結局コード切れに至る故障も見られる。
【０００８】
さらにまた、荷重負荷の下で転動するタイヤのトレッド部が小石や金属片に乗り上げるとき、トレッド部にパターンを形成するためトレッドゴムに設けた溝のうち、特に、トレッド部の周方向延びる周方向溝に小石や金属片が食い込むと、周方向溝底からベルトまでのトレッドゴム厚さが薄いため、小石や金属片の鋭い角縁部は比較的容易にトレッドゴムを貫通してベルトに至り、容易に貫通するだけに小石や金属片の鋭い角縁部はベルトを切断し易くする。よってこの周方向溝におけるベルトのカット受傷の問題も解決しなければならない。
【０００９】
その一方で、タイヤ軽量化の要請は益々強まる傾向にあり、例えば、特開平７−１８６６１３号公報が開示する３層のコード層からなるベルトを備えるタイヤであっても、必ずしも軽量化の要請に応えることができず、よって、最外コード層コードの耐座屈疲労性向上を含め、トレッド部の耐カット性向上と、一層の軽量化とを達成することができるタイヤが強く要望されているのが現状である。
【００１０】
従って、この出願発明の請求項１〜３に記載した発明は、ベルトの耐セパレーション性及びコーナリング性能などの諸性能を４層のコード層のベルトを備える従来タイヤと同等以上に保持した上で、ベルトを３層のコード層で構成し、４層ベルトの従来タイヤと同等以上のトレッド部の耐カット性を発揮すると共にタイヤの一層の軽量化を実現し、合わせてベルトの最外コード層コードの耐疲労性を向上させることができる、長寿命で、かつ、より一層軽量な重荷重用空気入りラジアルタイヤを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この出願の請求項１に記載した発明は、一対のビード部内にそれぞれ埋設したビードコア相互間にわたり一対のサイドウォール部とトレッド部とを補強する１プライ以上のゴム被覆ラジアル配列コードになるカーカスと、カーカスの外周でトレッド部を強化するベルトとを備え、該ベルトは３層のゴム被覆コード層を有し、これらコード層のうち最内コード層と中間コード層とはコード交差層を形成してなり、最内コード層及び中間コード層のそれぞれのコードは、トレッド部円周を含む平面に対し１０〜２５°の範囲内の傾斜角度を有し、最外コード層のコードは、中間コード層コードの上記平面からの傾斜角度を測る向きと同じ向きに測って上記平面に対し４５〜１１５°の範囲内の傾斜角度を有し、トレッド部は少なくとも両側領域で互いに対をなす周方向ショルダ溝を備える重荷重用空気入りラジアルタイヤにおいて、最外コード層は、上記の互いに対をなす周方向ショルダ溝の溝縁のうち、タイヤ赤道面に最も近い溝縁相互間の幅以下の幅を有することを特徴とする重荷重用空気入りラジアルタイヤである。
【００１２】
ここに、上記のトレッド部の両側領域とは、トレッド部の踏面幅を４等分した、その１／４幅をタイヤ赤道面の両側に振り分けた中央領域の両側領域をいう。
【００１３】
請求項１に記載した発明を更に発展させたタイヤとして、請求項２に記載した発明のように、上記トレッド部両側領域に挟まれる中央領域に、タイヤ赤道面を挟んで延びる２本の周方向中央溝を有し、最外コード層は、２本の周方向中央溝の溝縁のうち、タイヤ赤道面から最も遠い溝縁相互間の幅以上の幅を有するものとする。
【００１４】
また、最外コード層コードの耐座屈疲労性向上として、請求項３に記載した発明のように、最外コード層のコード被覆ゴムは、２００kgf/cm2 以上の圧縮弾性率を有するのが適合する。
【００１５】
ここに上記の圧縮弾性率は以下に述べる方法に従い算出した値を用いるものとする。すなわち、図５に示すように、直径ｄが１４ｍｍ、高さｈが２８ｍｍの円柱状の空洞部をもつ金属製、例えばスチール製の治具３３の空洞部にゴム試験片３４を隙間なく充てんし、この治具３３を、図６に示すように、圧縮試験機３５にセットし、ゴム試験片３４の上下面に対し速度０．６ｍｍ／分で荷重Ｗを負荷させ、このときのゴム試験片３４の変位量をレーザー変位計３６で測定し、荷重Ｗと変位との関係から圧縮弾性率を算出する。
【００１６】
前述のカーカスのプライコード及びベルト各層のコードはいずれもスチールコードが適合する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図１及び図２に基づき説明する。
図１は、この発明による重荷重用空気入りラジアルタイヤのトレッド部の一部を取り出し、トレッドゴムの一部を切り取り、ベルト及びカーカスを露出させた斜視図であり、
図２は、図１に示すタイヤのトレッド部の一部の正面展開を示し、トレッドゴムを切り取りステップダウンカットを施したベルト展開図と、トレッドパターン展開図とを合わせ示す説明図である。
【００１８】
図１において、重荷重用空気入りラジアルタイヤ（以下タイヤという）１は、一対のビード部（図示省略）及び一対のサイドウォール部（図示省略）と、両サイドウォール部に連なるトレッド部２とを有し、トレッド部２は踏面側にトレッドゴム３を備える。またタイヤ１は、一対のビード部内に埋設したビードコア（図示省略）相互間にわたり一対のビード部、一対のサイドウォール部及びトレッド部２を補強する１プライ以上、図示例は１プライのゴム被覆ラジアル配列コードのカーカス４と、カーカス４の外周でトレッド部２を強化するベルト５とを備える。
【００１９】
図１及び図２を合わせ参照し、ベルト５は３層のゴム被覆スチールコード層（以下コード層という）６、７、８により構成し、カーカス４に最も近い最内コード層６及び中間コード層７それぞれのコード６ａ、７ａはトレッド部２の円周を含む平面Ｐ、各図ではタイヤ赤道面Ｐを挟み互いに交差する配列とし、最内コード層６と中間コード層７とはコード交差層９を形成する。最内コード層６のコード６ａと、中間コード層７のコード７ａとは、平面Ｐに対し１０〜２５°の範囲内、好ましくは１５〜２２°の範囲内の傾斜配列とする。コード６ａの平面Ｐに対する傾斜角度δの測定方向を矢印で示し、コード７ａの平面Ｐに対する傾斜角度αの測定方向を矢印で示す。図１、２に示す平面Ｐはタイヤ赤道面上に存在するが、後述する例のように、平面Ｐはトレッド部２のいずれに位置しても良い。
【００２０】
図２の下方図を参照して、最外コード層８のコード８ａは、中間コード層７のコード７ａの、平面Ｐからの傾斜角度αを測る向き（図の矢印の向き）と同じ向き（図の矢印の向き）に測って、平面Ｐに対し４５〜１１５°の範囲内、好ましくは５０〜１００°の範囲内の傾斜角度βを有するものとし、最外コード層８のコード８ａの被覆ゴム８ｂは２００kgf/cm2以上の圧縮弾性率を有する。この圧縮弾性率は先に述べた試験方法に従い求めた値である。
【００２１】
図２の上方に示すトレッドパターンの展開図を参照し、図２に示すトレッド部２は、その全領域のトレッドゴム３（図１参照）に形成したブロックパターンの例であるが、この発明のトレッド部２は、少なくとも両側領域（先に定義した領域）Ｒｓに１本以上の周方向ショルダ溝を有するものとし、図示例は１本の周方向に直状に延びる周方向ショルダ溝１０を有し、また、図示例のトレッド部２は、中央領域（先に定義した領域）Ｒｃに、タイヤ赤道面Ｐを挟む両側に直状の周方向中央溝１１を備える。なお、図２に示すトレッド部２展開図における、トレッド部２踏面３ｔ端縁ＴＥ間の展開幅ｗで言えば、中央領域Ｒｃは、タイヤ赤道面Ｐを挟む両側の（１／４）×ｗ幅の領域であり、両側領域Ｒｓは、中央領域Ｒｃ両側の（１／４）×ｗ宛の幅の領域である。
【００２２】
このタイヤのトレッドパターンは、互いに隣り合う周方向中央溝１１、１１相互間にわたり各溝１１に開口する多数本の横方向溝１２と、周方向ショルダ溝１０と周方向中央溝１１との相互間にわたり溝１０、溝１１にそれぞれ開口する多数本の横方向溝１３、１４とを有し、これら多数本の横方向溝１２、１３、１４とにより区画形成した各ブロック１５、１６、１７のブロック列をトレッド部２の中央領域Ｒｃに備え、トレッド部の両側領域Ｒｓには周方向溝１０とこれに開口する多数本の横方向溝１８とにより区画形成したブロック１９の列を備える。
【００２３】
但し、他の例では、中央領域Ｒｃをブロック以外のリブなどの陸部とし、トレッド部２の両側領域Ｒｓも同様のリブとすることを可とし、トレッド部２を全てリブパターンとする場合と、リブとブロックとの組み合わせパターンとすることができる。なお図示例の周方向溝１０、１１は直状溝であるが、これ以外にジグザグ状溝とすることもできる。
【００２４】
ここで、最外コード層８は、トレッド部２の両側領域Ｒｓにて対をなす周方向ショルダ溝のうち、タイヤ赤道面Ｐに最も近い周方向ショルダ溝、ここでは周方向ショルダ溝１０の両溝縁のなかでタイヤ赤道面Ｐに最も近い溝縁相互間の幅以下の幅、すなわち、図２の展開図では展開幅Ｌｇ1 以下の幅とする。換言すれば、最外コード層の幅端８Ｅを、タイヤ赤道面Ｐに最も近い周方向ショルダ溝１０の両溝縁のうち、赤道面Ｐに最も近い溝縁位置と赤道面Ｐとの間に位置させることである。
【００２５】
また、最外コード層８は、タイヤ赤道面Ｐ両側の中央領域Ｒｃの周方向中央溝１１の溝縁のうち、タイヤ赤道面Ｐから最も離れた溝縁相互間の幅以上の幅、すなわち、図２の展開図では展開幅Ｌｇ2 以上の幅とする。換言すれば、最外コード層の幅端８Ｅを、赤道面Ｐに最も近い周方向ショルダ溝１０溝縁と、タイヤ赤道面Ｐから最も離れた周方向中央溝１１溝縁との間に位置させるということである。
【００２６】
さて、先に述べたように、最内コード層６のコード６ａと、中間コード層７のコード７ａとは、平面Ｐに対し１０〜２５°の範囲内、好ましくは１５〜２２°の範囲内の傾斜配列とする一方、最外コード層８のコード８ａは、中間コード層７のコード７ａの平面Ｐからの傾斜角度αを測る向きと同じ向きに測って、平面Ｐに対し４５〜１１５°の範囲内、好ましくは５０〜１００°の範囲内の傾斜角度βとすることにより、図２の下方に矢印Ｆｘで示すように、タイヤ１に内圧を充てんした際にベルト５に生じるトレッド部２の周方向張力Ｆｘは、平面Ｐに対し傾斜角度が小さなコード交差層９を形成する最内コード層６及び中間コード層７のコード６ａ及びコード７ａが主として負担し、最外コード層８が負担すべき張力を大幅に減少させることができる。
【００２７】
このことにより、荷重負荷の下で転動するタイヤ１のトレッド部２が鋭利な角縁を有する小石や金属片などの異物に乗り上げたとき、たとえ角縁がトレッドゴム３を貫通してベルト５に達したとしても、最外コード層８のコード８ａは切れ難くなり、耐カット性に基づくタイヤ１の耐久性が向上する。
【００２８】
また、図２を参照して、タイヤ１に内圧を充てんしたときベルト５に生じる張力Ｆｘにより、ベルト５はタイヤ１の放射方向に張り出す傾向を有し、その結果ベルト５は全体として矢印で示す幅方向内側に収縮し、ベルト５の各層６、７、８のコード６ａ、７ａ、８ａはそれぞれ傾斜角度δ、α、βが減少する方向へ変化しようとする。しかしこのベルト５の構成下では、最外コード層８のコード８ａは、その傾斜角度βが最内コード層６及び中間コード層７それぞれのコード６ａ、７ａの傾斜角度に比し著しく大きいため、傾斜角度減少度合いがコード６ａ、７ａに比し極めて少なく、その結果、最外コード層８は幅方向への収縮が生じ難い傾向を示す。
【００２９】
このことは、最外コード層８がコード交差層９の幅方向収縮を抑制するように働くことに外ならず、それというのも最外コード層８のコード８ａがコード交差層９に対しいわばつっかえ棒のような作用を及ぼしているからである。幅方向収縮を抑制されるコード交差層９はトレッド部２の周方向剛性が増大し、その結果、３層構成のベルト５を備えるタイヤ１でもコーナリングパワ（以下ＣＰという）が向上して従来の４層構成のベルトを備えるタイヤと同等以上のコーナリング性能を発揮することができる。さらにコード交差層９の周方向剛性増大は、タイヤ１への内圧充てん時のタイヤの径成長を抑制し、この抑制はベルト５の端部、特にコード交差層９端部の耐セパレーション性向上に大きく貢献する。
【００３０】
なお最内コード層６及び中間コード層７それぞれのコード６ａ、７ａの平面Ｐ、Ｐ1 、Ｐ2 に対する傾斜角度δ、αは互いにほぼ等しくするのが、コード６ａ、７ａに均等に張力を負担させる上で好ましい。またコード６ａ、７ａの傾斜角度δ、αを１０〜２５°の範囲内としたのは、傾斜角度δ、αが１０°未満では最内コード層６と中間コード層７との端部に生じる層間せん断ひずみが大きくなり過ぎ、この端部にセパレーション故障を発生し易くする一方、傾斜角度α、δが２５°を超えると内圧充てんタイヤ１でベルト５に作用する張力Ｆｘにより、最外コード層８の幅方向収縮抑制が十分に効果を発揮することができなくなり、コード交差層９としての周方向剛性が著しく低下してＣＰ特性の劣化とタイヤの径成長増加とをもたらすからである。
【００３１】
さらに、図７に、ベルト５を備えるタイヤ１と、図３に示す、従来の４層コード層４１〜４４構成のベルト４０を備えるタイヤのＣＰ特性の比較線図を示すように、ベルト５の最外コード層８のコード８ａの傾斜角度βを種々に変えたとき、従来タイヤのＣＰを１００とする指数で示すレベル以上のＣＰ指数を示す傾斜角度βが適正範囲であり、この適正傾斜角度βは４５〜１１５°の範囲内であることが分かる。傾斜角度βが４５°未満でも傾斜角度βが１１５°を超えても従来タイヤよりＣＰ特性が低下するので不可である。このことから、最外コード層８のコード８ａが、コード交差層９の幅方向収縮に対しつっかえ棒状の役を果し、コード交差層９の周方向剛性を高めていることが裏付けられる。
【００３２】
また、小石や金属片などの異物が疎らに存在する良路をタイヤが荷重負荷の下で転動するとき、これら異物によるトレッド部のカット受傷位置を多数本のタイヤにつき測定集計し、統計的に解析したところ、良路が舗装路面であるか非舗装路面であるかの別なく、カット受傷位置は、タイヤ赤道面Ｐを中央軸として中央領域Ｒｃにほぼ正規分布状に集中していることを解明した。よって、良路走行に供する機会が殆ど全てであるタイヤ１は、少なくとも中央領域Ｒｃに最外コード層８を備えていれば、異物によるベルト５のカット損傷に起因する故障が生じるうれいは少ない。
【００３３】
但し、図１、２に示すように、トレッド部２の両側領域Ｒｓに周方向ショルダ溝１０を備えているタイヤ１の場合は、最外コード層８の幅を、周方向ショルダ溝１０の両溝縁のなかでタイヤ赤道面Ｐに最も近い溝縁相互間の幅以下とすることにより、カット受傷機会をより一層少なくすることができ、実際上、カット受傷に基づくベルト故障が生じることはない。最外コード層８の幅を上記のように、従来の最外コード層の幅より一層狭くすることでタイヤの一層の軽量化を達成することができる。
【００３４】
また、図１、２に示すように、トレッド部２の中央領域Ｒｃに周方向中央溝１１を備えているタイヤ１の場合は、最外コード層８の幅を、周方向中央溝１１の溝縁のうち、タイヤ赤道面Ｐから最も離れた溝縁相互間の幅以上の幅とすることにより、カット受傷機会が多い中央領域Ｒｃの周方向中央溝１１の溝底に受けるカットに対し、中間コード層７や最内コード層６のカット保護層の役を最外コード層８に担わせることができ、ベルト５の十分な耐カット性を保証する。
【００３５】
なぜなら、たとえ異物の角縁が、周方向中央溝１１の溝底下の薄いトレッドゴム３を貫通してベルト５に達したとしても、そこには必ず最外コード層８の多数本のコード８ａが存在し、これらコード８ａが以下に述べるようにカット入力に対し十分な抵抗力を示す。
【００３６】
異物の角縁が周方向中央溝１１の溝底に沿って食い込むとき、異物の角縁の先に最外コード層８の多数本のコード８ａが存在するのは、周方向中央溝１１が直状溝であれば、溝底と最外コード層８のコード８ａとがなす角度は４５°以上であるからであり、この点で周方向中央溝１１がジグザグ状溝であれば、溝の平面Ｐ1 、Ｐ2 に対する傾斜角度と最外コード層８のコード８ａの傾斜角度差は、傾斜角度βを測る向きと同じ向きに測って２０°以上とするのが良い。なぜなら傾斜角度差が２０°未満では異物の角縁の進入を受け止めるコード８ａ本数が少なくなり過ぎるからである。
【００３７】
トレッド部２の中央領域Ｒｃに周方向中央溝１１のような溝を備えていないタイヤ１の場合は、最外コード層８の幅を、中間コード層７の幅の２５〜７０％の範囲内とするのが適合する。なぜなら、中間コード層７は最内コード層６と協働してトレッド部２が備えるべき剛性をタイヤ１に付与させる必要があり、そのため中間コード層７は、トレッド部２の踏面３ｔ（図１参照）の幅に近い幅をもつことが必要であり、よって最外コード層８の幅が、中間コード層７の幅の２５％未満では中央領域Ｒｃのカットに対し抵抗し得ない領域が広くなり過ぎ、７０％を超えては軽量化の意味がなく、いずれも不適合だからである。
【００３８】
いずれにしても異物の鋭利な角縁のカット入力を受け止める最外コード層８のコード８ａは、張力負担率が僅かであるからカットに対抗する十分な余力を有しているので、異物の角縁の進入は最外コード層８で止めることができ、中間コード層７のコード７ａ切断を阻止することができるのである。このため、どうしても最外コード層８の幅は周方向中央溝１１の最外側溝縁を超える幅を有する必要がある。周方向溝１１がジグザグ状溝であれば、最外コード層８は山形をなす最外側位置の溝縁頂点をタイヤ１の外側方向へ超えて延びる幅を有するものとする。
【００３９】
さらに、比較的大きな石や金属片などの異物が疎らに存在する路面上をタイヤ１が転動し、これら大きな異物に乗り上げたとき、図４に基づき先に説明したように、ベルト５の最外コード層８は大きな曲率での曲げ変形が強いられる結果、局所的に大きな圧縮力が作用し、最外コード層８のコード８ａには座屈が生じるところ、最外コード層８のコード８ａの被覆ゴム８ｂには２００kgf/cm2 以上の圧縮弾性率をもつゴムを適用することにより、被覆ゴム８ｂの圧縮抵抗力を増大させ、最外コード層８のコード８ａの座屈変形を阻止させることが可能となる。その結果、タイヤ１が比較的大きな異物にしばしば乗り上げても、最外コード層８のコード８ａの座屈疲労によるコード切れ発生を阻止することができる。圧縮弾性率が２００kgf/cm2 未満ではこの効果が不十分であり、不可である。
【００４０】
【実施例】
トラック及びバス用ラジアルプライタイヤで、サイズが１１Ｒ２２．５であり、図１及び図２に示す構成に従い、トレッド部２は一対の周方向ショルダ溝１０と、一対の周方向中央溝１１とを有し、図２に示す展開幅Ｌｇ1 に相当する、タイヤでの周方向ショルダ溝１０に関する溝縁相互間の幅は１００ｍｍであり、図２に示す展開幅Ｌｇ2 に相当する、タイヤでの周方向中央溝１１に関する溝縁相互間の幅は３５ｍｍである。
【００４１】
ベルト５は３層の最内コード層６、中間コード層７、最外コード層８からなり、最内コード層６と中間コード層７とでコード交差層９を形成する。コード層６、７、８のコード６ａ、７ａ、８ａはいずれも１×０．３４＋６×０．３４のスチールコードであり、コード打込数は１８．０本／５０ｍｍであり、最外コード層８のスチールコード被覆ゴムの圧縮弾性率は３５０kgf/cm2 であり、最内コード層６と中間コード層７とのスチールコード被覆ゴムの圧縮弾性率は１７０kgf/cm2 である。
【００４２】
ベルト５の各コード層６、７、８のコード傾斜角度δ（°）、α（°）、β（°）及び各コード層６、７、８の幅（ｍｍ）を表１に示す。表１には従来例タイヤ及び比較例タイヤを含めるため、コード傾斜角度δ（°）、α（°）、β（°）は、カーカス４側から順に符号１Ｂ、２Ｂ、３Ｂ、４Ｂ（但し４Ｂは実施例には存在しない）を付したコード層のコード傾斜角度及び層幅として示した。また傾斜角度の数値の前に付した符号Ｒはコードが右上がり配列をあらわし、符号Ｌはコードが左上がり配列をあらわす。
【００４３】
カーカス４は１プライであり、この１プライは（３＋９＋１５）×０．１７５のスチールコードのラジアル配列のゴム被覆になる。その他の構成は慣例に従うものとした。以上の構成をもつ実施例１〜４のタイヤを準備すると同時に、これら実施例タイヤを評価するため、ベルトを４層のコード層で構成した他は全て実施例タイヤに合わせた図３に示す従来例タイヤと、最外コード層８の幅が異なる他は全て実施例１〜４のタイヤに合わせた比較例１〜４のタイヤとも併せ製造し、これらタイヤ全てについて上記内容を表１に記載した。
【００４４】
【表１】
【００４５】
実施例１〜４のタイヤ、従来例タイヤ及び比較例１〜４のタイヤを供試タイヤとして、ベルトのカット試験を実施した。カット試験方法は、周方向中央溝１１の溝底に沿わせ、９０°の角度の刃形先端部をもつスチール製プランジャの先端を押し当て、刃形先端部が周方向中央溝１１の溝底に接触したときからトレッド部２を貫通するまでに要したエネルギをカットエネルギとして算出するものである。各供試タイヤには７．５kgf/cm2 の内圧を充てんしておく。このカットエネルギは、従来例タイヤを１００とする指数にてあらわし、これら指数値を表１に記載した。
【００４６】
表１が示す結果から、実施例１〜４のタイヤは、ベルト５が３層のコード層６、７、８構成であるにもかかわらず、４層のコード層構成になる従来例タイヤに比し同等以上のカットエネルギを有し、このことはとりもなおさず、耐カット性に優れていることが分かり、これに対し最外コード層８の幅が、実施例タイヤ対比狭すぎたり、広すぎる比較例タイヤ１〜４は、いずれも従来例タイヤより耐カット性が低下していることが分かる。
【００４７】
また、タイヤ重量の測定結果では、実施例１〜４のタイヤのなかで最も重い実施例４のタイヤで、従来例タイヤより、約３．７％も軽量化されていて、比較例４のタイヤに対しても約０．４％軽量化されていること、ＣＰ測定結果では、実施例１〜４のタイヤは従来例タイヤと同等以上のＣＰ特性が得られていること、そしてベルトの耐セパレーション性試験結果も、実施例１〜４のタイヤは従来例タイヤと同等以上の耐久性を有していることも併せ確かめている。
【００４８】
【発明の効果】
この出願の請求項１〜３に記載した発明によれば、ベルトを３層のコード層で構成し、ベルトの耐セパレーション性及びコーナリング性能などの諸性能を４層のコード層構成の従来タイヤと同等以上に保持した上で、従来タイヤと同等以上のトレッド部の耐カット性を発揮することができ、合わせて従来タイプの３層のコード層構成のタイヤに比し、より一層の軽量化を実現することができる、長寿命で軽量な重荷重用空気入りラジアルタイヤを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明による重荷重用空気入りラジアルタイヤのトレッド部の構成の一部の斜視図である。
【図２】 図１に示すタイヤのトレッド部の一部の正面を展開した説明図である。
【図３】 従来タイヤの要部左半断面図である。
【図４】 大きな異物に乗り上げたときのタイヤのベルト変形状態の説明図である。
【図５】 この発明によるゴムの圧縮弾性率測定用治具の斜視図である。
【図６】 図５に示す治具を装着した圧縮試験機の正面図である。
【図７】 この発明による最外コード層のコード傾斜角度とＣＰとの関係をあらわす線図である。
【符号の説明】
１ 重荷重用空気入りラジアルタイヤ
２ トレッド部
３ トレッドゴム
３ｔ トレッド部踏面
４ カーカス
５ ベルト
６ 最内コード層
６ａ 最内コード層のコード
７ 中間コード層
７ａ 中間コード層のコード
８ 最外コード層
８ａ 最外コード層のコード
８ｂ 最外コード層のコード被覆ゴム
８Ｅ 最外コード層の幅端
９ コード交差層
１０ 周方向ショルダ溝
１１ 周方向中央溝
１２、１３、１４、１８ 横方向溝
１５、１６、１７、１９ ブロック
Ｐ、Ｐ1 、Ｐ2 トレッド部円周を含む平面
α、δ コード交差層コードの傾斜角度
β 最外コード層のコード傾斜角度
Ｌｇ1 周方向ショルダ溝の最内側溝縁間展開幅
Ｌｇ2 周方向中央溝の最外側溝縁間展開幅
Ｌｂ 最外コード層の展開幅
Ｒｃ トレッド部中央領域
Ｒｓ トレッド部両側領域
ｗ トレッド部展開幅
ＴＥ トレッド部踏面端縁
Ｆｘ 張力
【発明の属する技術分野】
この発明は、重荷重用空気入りラジアルタイヤ、より詳細にはトラック及びバスなどの重車両の使途に供するタイヤに関し、特に、軽量化のためベルトを３層のゴム被覆コード層により構成し、かつ、３層構成のベルト重量を更に軽量とすると共に、良路走行でのベルトの耐カット性を向上させた重荷重用空気入りラジアルタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
トラック及びバスなどの重車両に使用する重荷重用空気入りラジアルタイヤは、図３に示すように、一般に、トレッド部３９のベルト４０は４層のゴム被覆コード層４１〜４４により構成し、カーカス２に最も近く位置する第一コード層４１のコードは、トレッド部３９の円周を含む平面（タイヤ赤道面Ｅと平行な平面）に対して比較的大きな傾斜角度で配列し、第二コード層４２及び第三コード４３のコードは、上記平面を挟んで交差する配列とし、この故をもって第二コード層４２及び第三コード４３はコード交差層４５と呼び、交差層４５のコードは上記平面に対しより小さな傾斜角度で配列し、そして第四コード層４４のコードは、第三コード層４３のコードと同じ向きの配列とし、かつ傾斜角度も第三コード層４３のコードとほぼ同じとする。なおベルト４０のコード層４１〜４４のコードにはスチールコードを適用するものであり、以下同じである。
【０００３】
上記のベルト４０を備えるタイヤが、小石や金属片などの異物が散在する路面を荷重負荷の下で転動すると、たまたま小石や金属片などの鋭い角縁部を踏みつけたトレッド部３９は、往々にしてベルト４０に達するカット傷を受けることがある。そのため、カットによるベルト損傷が致命傷となるのを少しでも回避することを狙い、ベルトのカット受傷を最外コード層の第四コード層４４で止めるように、第四コード層４４の主たる役割を保護層とする構成が提案されている。
【０００４】
その一方で、乗用車用空気入りラジアルタイヤなどと同様に、重荷重用空気入りラジアルタイヤにも軽量化の要請が強まり、そのためタイヤ重量のなかで大きな割合を占めるベルトを４層のコード層から３層のコード層とすることが提案されている。この３層コード層のベルトは、カーカスに最も近い第一コード層のコードを、先に述べた平面に対し比較的大きな傾斜角度で配列し、第二コード層と第三コード層を先に触れたコード交差層とし、このコード交差層それぞれのコードを上記の平面に対し比較的小さな傾斜角度で配列するものである。
【０００５】
この種の３層ベルト構成をもつタイヤについて、例えば特開平７−１８６６１３号公報が開示するタイヤは、ベルトを３枚のブレーカ（先に述べたコード層を指す）で構成し、カーカスから数えて３番目の第三ブレーカの強力が最も不足するという知見の下で、第三ブレーカの単位幅当りの強力を第一、第二ブレーカの強力に比しより高める、というものである。これによりタイヤのトレッド部が砕石や小岩石などの異物に乗り上げたとき、せいぜい第三ブレーカのコード切れに止め、バーストなどの致命的故障を、安価にかつ有効に阻止することができる、としている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記公報が開示するタイヤについて実際に検証した結果、このタイヤのベルトは第二コード層と第三コード層とを交差コード層とし、かつこれら各層のコードの交差角度を比較的小さくしているため、タイヤに所定内圧を充てんした際、第二及び第三コード層の各層のコードには大きな張力が作用し、第三コード層の単位幅当りのコード強力（具体的には引張強さ、以下同じ）を折角高めていても、小石や金属片などの異物によるコード切れを十分に抑制することができないことが分かった。なぜなら大きな張力が作用しているコードは、カット入力に対し対抗する余力が大幅に減少しているからである。
【０００７】
また、図４に荷重負荷の下で転動するタイヤの正面の一部を模式図として示すように、タイヤのトレッド部が路面３０上に存在する、ある程度大きな石又は金属片などの突起異物３１に乗り上げたとき、ベルト２９には矢印３２の向きの曲げ力が作用する結果、最外コード層２８のコードは局部的な座屈（バックリング）現象が生じ易く、この座屈が繰り返し生じるとコードの疲労が進み、結局コード切れに至る故障も見られる。
【０００８】
さらにまた、荷重負荷の下で転動するタイヤのトレッド部が小石や金属片に乗り上げるとき、トレッド部にパターンを形成するためトレッドゴムに設けた溝のうち、特に、トレッド部の周方向延びる周方向溝に小石や金属片が食い込むと、周方向溝底からベルトまでのトレッドゴム厚さが薄いため、小石や金属片の鋭い角縁部は比較的容易にトレッドゴムを貫通してベルトに至り、容易に貫通するだけに小石や金属片の鋭い角縁部はベルトを切断し易くする。よってこの周方向溝におけるベルトのカット受傷の問題も解決しなければならない。
【０００９】
その一方で、タイヤ軽量化の要請は益々強まる傾向にあり、例えば、特開平７−１８６６１３号公報が開示する３層のコード層からなるベルトを備えるタイヤであっても、必ずしも軽量化の要請に応えることができず、よって、最外コード層コードの耐座屈疲労性向上を含め、トレッド部の耐カット性向上と、一層の軽量化とを達成することができるタイヤが強く要望されているのが現状である。
【００１０】
従って、この出願発明の請求項１〜３に記載した発明は、ベルトの耐セパレーション性及びコーナリング性能などの諸性能を４層のコード層のベルトを備える従来タイヤと同等以上に保持した上で、ベルトを３層のコード層で構成し、４層ベルトの従来タイヤと同等以上のトレッド部の耐カット性を発揮すると共にタイヤの一層の軽量化を実現し、合わせてベルトの最外コード層コードの耐疲労性を向上させることができる、長寿命で、かつ、より一層軽量な重荷重用空気入りラジアルタイヤを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この出願の請求項１に記載した発明は、一対のビード部内にそれぞれ埋設したビードコア相互間にわたり一対のサイドウォール部とトレッド部とを補強する１プライ以上のゴム被覆ラジアル配列コードになるカーカスと、カーカスの外周でトレッド部を強化するベルトとを備え、該ベルトは３層のゴム被覆コード層を有し、これらコード層のうち最内コード層と中間コード層とはコード交差層を形成してなり、最内コード層及び中間コード層のそれぞれのコードは、トレッド部円周を含む平面に対し１０〜２５°の範囲内の傾斜角度を有し、最外コード層のコードは、中間コード層コードの上記平面からの傾斜角度を測る向きと同じ向きに測って上記平面に対し４５〜１１５°の範囲内の傾斜角度を有し、トレッド部は少なくとも両側領域で互いに対をなす周方向ショルダ溝を備える重荷重用空気入りラジアルタイヤにおいて、最外コード層は、上記の互いに対をなす周方向ショルダ溝の溝縁のうち、タイヤ赤道面に最も近い溝縁相互間の幅以下の幅を有することを特徴とする重荷重用空気入りラジアルタイヤである。
【００１２】
ここに、上記のトレッド部の両側領域とは、トレッド部の踏面幅を４等分した、その１／４幅をタイヤ赤道面の両側に振り分けた中央領域の両側領域をいう。
【００１３】
請求項１に記載した発明を更に発展させたタイヤとして、請求項２に記載した発明のように、上記トレッド部両側領域に挟まれる中央領域に、タイヤ赤道面を挟んで延びる２本の周方向中央溝を有し、最外コード層は、２本の周方向中央溝の溝縁のうち、タイヤ赤道面から最も遠い溝縁相互間の幅以上の幅を有するものとする。
【００１４】
また、最外コード層コードの耐座屈疲労性向上として、請求項３に記載した発明のように、最外コード層のコード被覆ゴムは、２００kgf/cm2 以上の圧縮弾性率を有するのが適合する。
【００１５】
ここに上記の圧縮弾性率は以下に述べる方法に従い算出した値を用いるものとする。すなわち、図５に示すように、直径ｄが１４ｍｍ、高さｈが２８ｍｍの円柱状の空洞部をもつ金属製、例えばスチール製の治具３３の空洞部にゴム試験片３４を隙間なく充てんし、この治具３３を、図６に示すように、圧縮試験機３５にセットし、ゴム試験片３４の上下面に対し速度０．６ｍｍ／分で荷重Ｗを負荷させ、このときのゴム試験片３４の変位量をレーザー変位計３６で測定し、荷重Ｗと変位との関係から圧縮弾性率を算出する。
【００１６】
前述のカーカスのプライコード及びベルト各層のコードはいずれもスチールコードが適合する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図１及び図２に基づき説明する。
図１は、この発明による重荷重用空気入りラジアルタイヤのトレッド部の一部を取り出し、トレッドゴムの一部を切り取り、ベルト及びカーカスを露出させた斜視図であり、
図２は、図１に示すタイヤのトレッド部の一部の正面展開を示し、トレッドゴムを切り取りステップダウンカットを施したベルト展開図と、トレッドパターン展開図とを合わせ示す説明図である。
【００１８】
図１において、重荷重用空気入りラジアルタイヤ（以下タイヤという）１は、一対のビード部（図示省略）及び一対のサイドウォール部（図示省略）と、両サイドウォール部に連なるトレッド部２とを有し、トレッド部２は踏面側にトレッドゴム３を備える。またタイヤ１は、一対のビード部内に埋設したビードコア（図示省略）相互間にわたり一対のビード部、一対のサイドウォール部及びトレッド部２を補強する１プライ以上、図示例は１プライのゴム被覆ラジアル配列コードのカーカス４と、カーカス４の外周でトレッド部２を強化するベルト５とを備える。
【００１９】
図１及び図２を合わせ参照し、ベルト５は３層のゴム被覆スチールコード層（以下コード層という）６、７、８により構成し、カーカス４に最も近い最内コード層６及び中間コード層７それぞれのコード６ａ、７ａはトレッド部２の円周を含む平面Ｐ、各図ではタイヤ赤道面Ｐを挟み互いに交差する配列とし、最内コード層６と中間コード層７とはコード交差層９を形成する。最内コード層６のコード６ａと、中間コード層７のコード７ａとは、平面Ｐに対し１０〜２５°の範囲内、好ましくは１５〜２２°の範囲内の傾斜配列とする。コード６ａの平面Ｐに対する傾斜角度δの測定方向を矢印で示し、コード７ａの平面Ｐに対する傾斜角度αの測定方向を矢印で示す。図１、２に示す平面Ｐはタイヤ赤道面上に存在するが、後述する例のように、平面Ｐはトレッド部２のいずれに位置しても良い。
【００２０】
図２の下方図を参照して、最外コード層８のコード８ａは、中間コード層７のコード７ａの、平面Ｐからの傾斜角度αを測る向き（図の矢印の向き）と同じ向き（図の矢印の向き）に測って、平面Ｐに対し４５〜１１５°の範囲内、好ましくは５０〜１００°の範囲内の傾斜角度βを有するものとし、最外コード層８のコード８ａの被覆ゴム８ｂは２００kgf/cm2以上の圧縮弾性率を有する。この圧縮弾性率は先に述べた試験方法に従い求めた値である。
【００２１】
図２の上方に示すトレッドパターンの展開図を参照し、図２に示すトレッド部２は、その全領域のトレッドゴム３（図１参照）に形成したブロックパターンの例であるが、この発明のトレッド部２は、少なくとも両側領域（先に定義した領域）Ｒｓに１本以上の周方向ショルダ溝を有するものとし、図示例は１本の周方向に直状に延びる周方向ショルダ溝１０を有し、また、図示例のトレッド部２は、中央領域（先に定義した領域）Ｒｃに、タイヤ赤道面Ｐを挟む両側に直状の周方向中央溝１１を備える。なお、図２に示すトレッド部２展開図における、トレッド部２踏面３ｔ端縁ＴＥ間の展開幅ｗで言えば、中央領域Ｒｃは、タイヤ赤道面Ｐを挟む両側の（１／４）×ｗ幅の領域であり、両側領域Ｒｓは、中央領域Ｒｃ両側の（１／４）×ｗ宛の幅の領域である。
【００２２】
このタイヤのトレッドパターンは、互いに隣り合う周方向中央溝１１、１１相互間にわたり各溝１１に開口する多数本の横方向溝１２と、周方向ショルダ溝１０と周方向中央溝１１との相互間にわたり溝１０、溝１１にそれぞれ開口する多数本の横方向溝１３、１４とを有し、これら多数本の横方向溝１２、１３、１４とにより区画形成した各ブロック１５、１６、１７のブロック列をトレッド部２の中央領域Ｒｃに備え、トレッド部の両側領域Ｒｓには周方向溝１０とこれに開口する多数本の横方向溝１８とにより区画形成したブロック１９の列を備える。
【００２３】
但し、他の例では、中央領域Ｒｃをブロック以外のリブなどの陸部とし、トレッド部２の両側領域Ｒｓも同様のリブとすることを可とし、トレッド部２を全てリブパターンとする場合と、リブとブロックとの組み合わせパターンとすることができる。なお図示例の周方向溝１０、１１は直状溝であるが、これ以外にジグザグ状溝とすることもできる。
【００２４】
ここで、最外コード層８は、トレッド部２の両側領域Ｒｓにて対をなす周方向ショルダ溝のうち、タイヤ赤道面Ｐに最も近い周方向ショルダ溝、ここでは周方向ショルダ溝１０の両溝縁のなかでタイヤ赤道面Ｐに最も近い溝縁相互間の幅以下の幅、すなわち、図２の展開図では展開幅Ｌｇ1 以下の幅とする。換言すれば、最外コード層の幅端８Ｅを、タイヤ赤道面Ｐに最も近い周方向ショルダ溝１０の両溝縁のうち、赤道面Ｐに最も近い溝縁位置と赤道面Ｐとの間に位置させることである。
【００２５】
また、最外コード層８は、タイヤ赤道面Ｐ両側の中央領域Ｒｃの周方向中央溝１１の溝縁のうち、タイヤ赤道面Ｐから最も離れた溝縁相互間の幅以上の幅、すなわち、図２の展開図では展開幅Ｌｇ2 以上の幅とする。換言すれば、最外コード層の幅端８Ｅを、赤道面Ｐに最も近い周方向ショルダ溝１０溝縁と、タイヤ赤道面Ｐから最も離れた周方向中央溝１１溝縁との間に位置させるということである。
【００２６】
さて、先に述べたように、最内コード層６のコード６ａと、中間コード層７のコード７ａとは、平面Ｐに対し１０〜２５°の範囲内、好ましくは１５〜２２°の範囲内の傾斜配列とする一方、最外コード層８のコード８ａは、中間コード層７のコード７ａの平面Ｐからの傾斜角度αを測る向きと同じ向きに測って、平面Ｐに対し４５〜１１５°の範囲内、好ましくは５０〜１００°の範囲内の傾斜角度βとすることにより、図２の下方に矢印Ｆｘで示すように、タイヤ１に内圧を充てんした際にベルト５に生じるトレッド部２の周方向張力Ｆｘは、平面Ｐに対し傾斜角度が小さなコード交差層９を形成する最内コード層６及び中間コード層７のコード６ａ及びコード７ａが主として負担し、最外コード層８が負担すべき張力を大幅に減少させることができる。
【００２７】
このことにより、荷重負荷の下で転動するタイヤ１のトレッド部２が鋭利な角縁を有する小石や金属片などの異物に乗り上げたとき、たとえ角縁がトレッドゴム３を貫通してベルト５に達したとしても、最外コード層８のコード８ａは切れ難くなり、耐カット性に基づくタイヤ１の耐久性が向上する。
【００２８】
また、図２を参照して、タイヤ１に内圧を充てんしたときベルト５に生じる張力Ｆｘにより、ベルト５はタイヤ１の放射方向に張り出す傾向を有し、その結果ベルト５は全体として矢印で示す幅方向内側に収縮し、ベルト５の各層６、７、８のコード６ａ、７ａ、８ａはそれぞれ傾斜角度δ、α、βが減少する方向へ変化しようとする。しかしこのベルト５の構成下では、最外コード層８のコード８ａは、その傾斜角度βが最内コード層６及び中間コード層７それぞれのコード６ａ、７ａの傾斜角度に比し著しく大きいため、傾斜角度減少度合いがコード６ａ、７ａに比し極めて少なく、その結果、最外コード層８は幅方向への収縮が生じ難い傾向を示す。
【００２９】
このことは、最外コード層８がコード交差層９の幅方向収縮を抑制するように働くことに外ならず、それというのも最外コード層８のコード８ａがコード交差層９に対しいわばつっかえ棒のような作用を及ぼしているからである。幅方向収縮を抑制されるコード交差層９はトレッド部２の周方向剛性が増大し、その結果、３層構成のベルト５を備えるタイヤ１でもコーナリングパワ（以下ＣＰという）が向上して従来の４層構成のベルトを備えるタイヤと同等以上のコーナリング性能を発揮することができる。さらにコード交差層９の周方向剛性増大は、タイヤ１への内圧充てん時のタイヤの径成長を抑制し、この抑制はベルト５の端部、特にコード交差層９端部の耐セパレーション性向上に大きく貢献する。
【００３０】
なお最内コード層６及び中間コード層７それぞれのコード６ａ、７ａの平面Ｐ、Ｐ1 、Ｐ2 に対する傾斜角度δ、αは互いにほぼ等しくするのが、コード６ａ、７ａに均等に張力を負担させる上で好ましい。またコード６ａ、７ａの傾斜角度δ、αを１０〜２５°の範囲内としたのは、傾斜角度δ、αが１０°未満では最内コード層６と中間コード層７との端部に生じる層間せん断ひずみが大きくなり過ぎ、この端部にセパレーション故障を発生し易くする一方、傾斜角度α、δが２５°を超えると内圧充てんタイヤ１でベルト５に作用する張力Ｆｘにより、最外コード層８の幅方向収縮抑制が十分に効果を発揮することができなくなり、コード交差層９としての周方向剛性が著しく低下してＣＰ特性の劣化とタイヤの径成長増加とをもたらすからである。
【００３１】
さらに、図７に、ベルト５を備えるタイヤ１と、図３に示す、従来の４層コード層４１〜４４構成のベルト４０を備えるタイヤのＣＰ特性の比較線図を示すように、ベルト５の最外コード層８のコード８ａの傾斜角度βを種々に変えたとき、従来タイヤのＣＰを１００とする指数で示すレベル以上のＣＰ指数を示す傾斜角度βが適正範囲であり、この適正傾斜角度βは４５〜１１５°の範囲内であることが分かる。傾斜角度βが４５°未満でも傾斜角度βが１１５°を超えても従来タイヤよりＣＰ特性が低下するので不可である。このことから、最外コード層８のコード８ａが、コード交差層９の幅方向収縮に対しつっかえ棒状の役を果し、コード交差層９の周方向剛性を高めていることが裏付けられる。
【００３２】
また、小石や金属片などの異物が疎らに存在する良路をタイヤが荷重負荷の下で転動するとき、これら異物によるトレッド部のカット受傷位置を多数本のタイヤにつき測定集計し、統計的に解析したところ、良路が舗装路面であるか非舗装路面であるかの別なく、カット受傷位置は、タイヤ赤道面Ｐを中央軸として中央領域Ｒｃにほぼ正規分布状に集中していることを解明した。よって、良路走行に供する機会が殆ど全てであるタイヤ１は、少なくとも中央領域Ｒｃに最外コード層８を備えていれば、異物によるベルト５のカット損傷に起因する故障が生じるうれいは少ない。
【００３３】
但し、図１、２に示すように、トレッド部２の両側領域Ｒｓに周方向ショルダ溝１０を備えているタイヤ１の場合は、最外コード層８の幅を、周方向ショルダ溝１０の両溝縁のなかでタイヤ赤道面Ｐに最も近い溝縁相互間の幅以下とすることにより、カット受傷機会をより一層少なくすることができ、実際上、カット受傷に基づくベルト故障が生じることはない。最外コード層８の幅を上記のように、従来の最外コード層の幅より一層狭くすることでタイヤの一層の軽量化を達成することができる。
【００３４】
また、図１、２に示すように、トレッド部２の中央領域Ｒｃに周方向中央溝１１を備えているタイヤ１の場合は、最外コード層８の幅を、周方向中央溝１１の溝縁のうち、タイヤ赤道面Ｐから最も離れた溝縁相互間の幅以上の幅とすることにより、カット受傷機会が多い中央領域Ｒｃの周方向中央溝１１の溝底に受けるカットに対し、中間コード層７や最内コード層６のカット保護層の役を最外コード層８に担わせることができ、ベルト５の十分な耐カット性を保証する。
【００３５】
なぜなら、たとえ異物の角縁が、周方向中央溝１１の溝底下の薄いトレッドゴム３を貫通してベルト５に達したとしても、そこには必ず最外コード層８の多数本のコード８ａが存在し、これらコード８ａが以下に述べるようにカット入力に対し十分な抵抗力を示す。
【００３６】
異物の角縁が周方向中央溝１１の溝底に沿って食い込むとき、異物の角縁の先に最外コード層８の多数本のコード８ａが存在するのは、周方向中央溝１１が直状溝であれば、溝底と最外コード層８のコード８ａとがなす角度は４５°以上であるからであり、この点で周方向中央溝１１がジグザグ状溝であれば、溝の平面Ｐ1 、Ｐ2 に対する傾斜角度と最外コード層８のコード８ａの傾斜角度差は、傾斜角度βを測る向きと同じ向きに測って２０°以上とするのが良い。なぜなら傾斜角度差が２０°未満では異物の角縁の進入を受け止めるコード８ａ本数が少なくなり過ぎるからである。
【００３７】
トレッド部２の中央領域Ｒｃに周方向中央溝１１のような溝を備えていないタイヤ１の場合は、最外コード層８の幅を、中間コード層７の幅の２５〜７０％の範囲内とするのが適合する。なぜなら、中間コード層７は最内コード層６と協働してトレッド部２が備えるべき剛性をタイヤ１に付与させる必要があり、そのため中間コード層７は、トレッド部２の踏面３ｔ（図１参照）の幅に近い幅をもつことが必要であり、よって最外コード層８の幅が、中間コード層７の幅の２５％未満では中央領域Ｒｃのカットに対し抵抗し得ない領域が広くなり過ぎ、７０％を超えては軽量化の意味がなく、いずれも不適合だからである。
【００３８】
いずれにしても異物の鋭利な角縁のカット入力を受け止める最外コード層８のコード８ａは、張力負担率が僅かであるからカットに対抗する十分な余力を有しているので、異物の角縁の進入は最外コード層８で止めることができ、中間コード層７のコード７ａ切断を阻止することができるのである。このため、どうしても最外コード層８の幅は周方向中央溝１１の最外側溝縁を超える幅を有する必要がある。周方向溝１１がジグザグ状溝であれば、最外コード層８は山形をなす最外側位置の溝縁頂点をタイヤ１の外側方向へ超えて延びる幅を有するものとする。
【００３９】
さらに、比較的大きな石や金属片などの異物が疎らに存在する路面上をタイヤ１が転動し、これら大きな異物に乗り上げたとき、図４に基づき先に説明したように、ベルト５の最外コード層８は大きな曲率での曲げ変形が強いられる結果、局所的に大きな圧縮力が作用し、最外コード層８のコード８ａには座屈が生じるところ、最外コード層８のコード８ａの被覆ゴム８ｂには２００kgf/cm2 以上の圧縮弾性率をもつゴムを適用することにより、被覆ゴム８ｂの圧縮抵抗力を増大させ、最外コード層８のコード８ａの座屈変形を阻止させることが可能となる。その結果、タイヤ１が比較的大きな異物にしばしば乗り上げても、最外コード層８のコード８ａの座屈疲労によるコード切れ発生を阻止することができる。圧縮弾性率が２００kgf/cm2 未満ではこの効果が不十分であり、不可である。
【００４０】
【実施例】
トラック及びバス用ラジアルプライタイヤで、サイズが１１Ｒ２２．５であり、図１及び図２に示す構成に従い、トレッド部２は一対の周方向ショルダ溝１０と、一対の周方向中央溝１１とを有し、図２に示す展開幅Ｌｇ1 に相当する、タイヤでの周方向ショルダ溝１０に関する溝縁相互間の幅は１００ｍｍであり、図２に示す展開幅Ｌｇ2 に相当する、タイヤでの周方向中央溝１１に関する溝縁相互間の幅は３５ｍｍである。
【００４１】
ベルト５は３層の最内コード層６、中間コード層７、最外コード層８からなり、最内コード層６と中間コード層７とでコード交差層９を形成する。コード層６、７、８のコード６ａ、７ａ、８ａはいずれも１×０．３４＋６×０．３４のスチールコードであり、コード打込数は１８．０本／５０ｍｍであり、最外コード層８のスチールコード被覆ゴムの圧縮弾性率は３５０kgf/cm2 であり、最内コード層６と中間コード層７とのスチールコード被覆ゴムの圧縮弾性率は１７０kgf/cm2 である。
【００４２】
ベルト５の各コード層６、７、８のコード傾斜角度δ（°）、α（°）、β（°）及び各コード層６、７、８の幅（ｍｍ）を表１に示す。表１には従来例タイヤ及び比較例タイヤを含めるため、コード傾斜角度δ（°）、α（°）、β（°）は、カーカス４側から順に符号１Ｂ、２Ｂ、３Ｂ、４Ｂ（但し４Ｂは実施例には存在しない）を付したコード層のコード傾斜角度及び層幅として示した。また傾斜角度の数値の前に付した符号Ｒはコードが右上がり配列をあらわし、符号Ｌはコードが左上がり配列をあらわす。
【００４３】
カーカス４は１プライであり、この１プライは（３＋９＋１５）×０．１７５のスチールコードのラジアル配列のゴム被覆になる。その他の構成は慣例に従うものとした。以上の構成をもつ実施例１〜４のタイヤを準備すると同時に、これら実施例タイヤを評価するため、ベルトを４層のコード層で構成した他は全て実施例タイヤに合わせた図３に示す従来例タイヤと、最外コード層８の幅が異なる他は全て実施例１〜４のタイヤに合わせた比較例１〜４のタイヤとも併せ製造し、これらタイヤ全てについて上記内容を表１に記載した。
【００４４】
【表１】
実施例１〜４のタイヤ、従来例タイヤ及び比較例１〜４のタイヤを供試タイヤとして、ベルトのカット試験を実施した。カット試験方法は、周方向中央溝１１の溝底に沿わせ、９０°の角度の刃形先端部をもつスチール製プランジャの先端を押し当て、刃形先端部が周方向中央溝１１の溝底に接触したときからトレッド部２を貫通するまでに要したエネルギをカットエネルギとして算出するものである。各供試タイヤには７．５kgf/cm2 の内圧を充てんしておく。このカットエネルギは、従来例タイヤを１００とする指数にてあらわし、これら指数値を表１に記載した。
【００４６】
表１が示す結果から、実施例１〜４のタイヤは、ベルト５が３層のコード層６、７、８構成であるにもかかわらず、４層のコード層構成になる従来例タイヤに比し同等以上のカットエネルギを有し、このことはとりもなおさず、耐カット性に優れていることが分かり、これに対し最外コード層８の幅が、実施例タイヤ対比狭すぎたり、広すぎる比較例タイヤ１〜４は、いずれも従来例タイヤより耐カット性が低下していることが分かる。
【００４７】
また、タイヤ重量の測定結果では、実施例１〜４のタイヤのなかで最も重い実施例４のタイヤで、従来例タイヤより、約３．７％も軽量化されていて、比較例４のタイヤに対しても約０．４％軽量化されていること、ＣＰ測定結果では、実施例１〜４のタイヤは従来例タイヤと同等以上のＣＰ特性が得られていること、そしてベルトの耐セパレーション性試験結果も、実施例１〜４のタイヤは従来例タイヤと同等以上の耐久性を有していることも併せ確かめている。
【００４８】
【発明の効果】
この出願の請求項１〜３に記載した発明によれば、ベルトを３層のコード層で構成し、ベルトの耐セパレーション性及びコーナリング性能などの諸性能を４層のコード層構成の従来タイヤと同等以上に保持した上で、従来タイヤと同等以上のトレッド部の耐カット性を発揮することができ、合わせて従来タイプの３層のコード層構成のタイヤに比し、より一層の軽量化を実現することができる、長寿命で軽量な重荷重用空気入りラジアルタイヤを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明による重荷重用空気入りラジアルタイヤのトレッド部の構成の一部の斜視図である。
【図２】 図１に示すタイヤのトレッド部の一部の正面を展開した説明図である。
【図３】 従来タイヤの要部左半断面図である。
【図４】 大きな異物に乗り上げたときのタイヤのベルト変形状態の説明図である。
【図５】 この発明によるゴムの圧縮弾性率測定用治具の斜視図である。
【図６】 図５に示す治具を装着した圧縮試験機の正面図である。
【図７】 この発明による最外コード層のコード傾斜角度とＣＰとの関係をあらわす線図である。
【符号の説明】
１ 重荷重用空気入りラジアルタイヤ
２ トレッド部
３ トレッドゴム
３ｔ トレッド部踏面
４ カーカス
５ ベルト
６ 最内コード層
６ａ 最内コード層のコード
７ 中間コード層
７ａ 中間コード層のコード
８ 最外コード層
８ａ 最外コード層のコード
８ｂ 最外コード層のコード被覆ゴム
８Ｅ 最外コード層の幅端
９ コード交差層
１０ 周方向ショルダ溝
１１ 周方向中央溝
１２、１３、１４、１８ 横方向溝
１５、１６、１７、１９ ブロック
Ｐ、Ｐ1 、Ｐ2 トレッド部円周を含む平面
α、δ コード交差層コードの傾斜角度
β 最外コード層のコード傾斜角度
Ｌｇ1 周方向ショルダ溝の最内側溝縁間展開幅
Ｌｇ2 周方向中央溝の最外側溝縁間展開幅
Ｌｂ 最外コード層の展開幅
Ｒｃ トレッド部中央領域
Ｒｓ トレッド部両側領域
ｗ トレッド部展開幅
ＴＥ トレッド部踏面端縁
Ｆｘ 張力
Claims (3)
- 一対のビード部内にそれぞれ埋設したビードコア相互間にわたり一対のサイドウォール部とトレッド部とを補強する１プライ以上のゴム被覆ラジアル配列コードになるカーカスと、カーカスの外周でトレッド部を強化するベルトとを備え、該ベルトは３層のゴム被覆コード層を有し、これらコード層のうち最内コード層と中間コード層とはコード交差層を形成してなり、最内コード層及び中間コード層のそれぞれのコードは、トレッド部円周を含む平面に対し１０〜２５°の範囲内の傾斜角度を有し、最外コード層のコードは、中間コード層コードの上記平面からの傾斜角度を測る向きと同じ向きに測って上記平面に対し４５〜１１５°の範囲内の傾斜角度を有し、トレッド部は少なくとも両側領域で互いに対をなす周方向ショルダ溝を備える重荷重用空気入りラジアルタイヤにおいて、
最外コード層は、上記の互いに対をなす周方向ショルダ溝の溝縁のうち、タイヤ赤道面に最も近い溝縁相互間の幅以下の幅を有することを特徴とする重荷重用空気入りラジアルタイヤ。 - 上記トレッド部両側領域に挟まれる中央領域に、タイヤ赤道面を挟んで延びる２本の周方向中央溝を有し、最外コード層は、２本の周方向中央溝の溝縁のうち、タイヤ赤道面から最も遠い溝縁相互間の幅以上の幅を有する請求項１に記載したタイヤ。
- 最外コード層のコード被覆ゴムは、２００kgf/cm2 以上の圧縮弾性率を有する請求項１又は２に記載したタイヤ。
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-
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