JP5275655B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents
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すなわち、扁平比の小さいタイヤでは、内圧付与時のトレッド部、特にショルダー部近傍の径成長量が増大することが問題になるから、タイヤの周方向に配置した補強素子による周方向ベルト層にて径成長を抑制する技術が必要となる。
この技術は、周方向ベルト層に埋設したコードの幅方向の弾性率を調整することによって、コードの疲労破断を抑制して、ベルトの耐久性の向上を図ろうとするものである。さらに、傾斜ベルト層の幅を周方向ベルト層の幅よりも広くしてトレッド部の面内せん断剛性を高くして耐摩耗性能を確保している。
(1)一対のビード部間にトロイダル状に跨るカーカスを骨格として、該カーカスのクラウン部の径方向外側に、タイヤの赤道面に沿って延びるコードの多数本をゴムで被覆した、2層の周方向ベルト層と、タイヤの赤道面に対して傾斜した向きに延びるコードの多数本をゴムで被覆した、少なくとも2層の傾斜ベルト層とを順に配置して成るベルトを有し、該ベルトの径方向外側にトレッドを配置したタイヤであって、
前記周方向ベルト層の幅がタイヤの総幅の60%以上であり、
少なくとも1層の傾斜ベルト層の幅が周方向ベルト層の幅よりも広く、
各周方向ベルト層を、幅方向中央域と該幅方向中央域の幅方向外側に位置する幅方向端部域とに区画した際、前記幅方向端部域に配置されたコードの弾性率が前記幅方向中央域に配置されたコードの弾性率よりも低く、
前記幅方向端部域の幅方向最内側に配置されたコードと、前記幅方向中央域の幅方向最外側に配置されたコードとの最小間隔が5mm以下であり、
タイヤ赤道を境とするタイヤ半部において、一方の周方向ベルト層における幅方向端部域の幅方向最内側に配置されたコードの端部が、他方の周方向ベルト層における幅方向中央域の幅方向最外側に配置されたコードの端部より、幅方向内側に位置する、
ことを特徴とする空気入りタイヤ。
前記幅方向中央域に配置されたコードは、非伸張の金属コードを直線状、波形状もしくはジグザグ状に型付けしたものである、
ことを特徴とする上記(1)〜(3)のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
前記幅方向中央域に配置されたコードが金属コードである、
ことを特徴とする上記(1)〜(3)のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
さらに、周方向ベルト層のコード間隔を規定して突起乗り越し性能を向上した空気入りタイヤを提供することができる。
図1は本発明に従うタイヤの幅方向断面である。一対のビード部(図示せず)間にトロイダル状に跨るカーカス1のクラウン部の径方向外側には、タイヤ赤道CLに沿って延びるコードの多数本をゴムで被覆した、2層の周方向ベルト層2aおよび2bと、タイヤ赤道CLに対して傾斜した向きに延びるコードの多数本をゴムで被覆した、少なくとも2層を層間でコード相互が交差する向きに配置した、図示例で2層の傾斜ベルト層3aおよび3bとを順に積層したベルト4を有し、さらに該ベルト4の径方向外側にトレッド5を配置している。
残る傾斜ベルト層3bの幅BW3bは、周方向ベルト層2a、2bより幅広く配置することが、トレッド部の面内剪断剛性を向上させ、特にタイヤの摩耗性能を向上させる上で好ましい。また、図1に示した例では、傾斜ベルト層3aの幅BW3aが同3bの幅BW3bよりも広いが、このように、異なる幅に設定することが好ましい。なぜなら、同一幅になると急激な剛性変化を伴うため、ベルト層端部での耐セパレーション性が悪化する懸念があるためである。
傾斜ベルト層のコードはタイヤ赤道CLに対して40°以上、好ましくは50°以上傾斜していると、摩耗性能と耐久性能を両立可能である。なぜなら、傾斜ベルト層のコードのタイヤ赤道CLに対する傾斜角度が40°未満では、タイヤ走行中の接地領域において、傾斜ベルトの周方向変形が大きくなり、前記周方向ベルト端部と傾斜ベルト層間のゴムのせん断変形が大きくなる。これにより、ゴムが破壊されタイヤの耐久性は著しく低下するおそれがあるからである。
このように、本発明に従う周方向ベルト層としては、幅方向端部域2E1、2E2にコード6を1〜数十本配置し、幅方向中央域2Cにコード7を配置することを基本とする。
コード6とコード7との最小間隔が5mmを超えている場合、コード6とコード7との間の部分に突起物が当たった場合、具体的には、走行中のタイヤのこの部分で鋭利な突起物を踏み越えた場合に、突起物がカーカス1まで到達し、タイヤ内の充填気体が漏れて、タイヤのパンクにつながるおそれがある。
コード6とコード7とがともに直線状のコードである場合は、最小間隔とは、各コード間の距離dを指す。
しかし、このような製造方法を用いると、両者のストリップを巻きつける際、異なるストリップを幅方向に隣接して配置する際に、製造上の誤差で両者の間に隙間が生じることがある。コード6とコード7との間に大きく隙間が生じたタイヤにおいては、内圧充填後、タイヤトレッド部の径方向への成長量(径成長)は不均一となってしまう。これは、コード6とコード7との弾性率(剛性)が異なるためである。不均一な径成長分布は踏面にも影響し、偏摩耗の原因となる。
そこで、コード6とコード7との最小間隔を5mm以下となるように規制してストリップを巻きつけ、周方向ベルト層を製造すると、内圧充填時の径成長分布は略均一な範囲で抑制することができることがわかった。
また、コード6とコード7が接触すると、フレッティング疲労により、コードが損傷するおそれがあるため、コード6とコード7との間にわずかな隙間を確保することが好ましい。
なお、接地面内における引張歪はおおよそ1.8%程度であることが実測値として知られているから、コード弾性率は、この引張歪1.8%でのコード弾性率を規定する。
ちなみに、コードの弾性率とは、空気入りタイヤを解体して採り出したゴム被覆状態のコードについて、引張り試験を行い、その結果から応力−歪み線図を作成し、該線図における歪みが1.8%における接線の勾配(傾き)を算出し、その値をコードの断面積で除した値である。
コード7の弾性率は、引張歪み1.8%において、80GPa以上210GPa以下の範囲にあることが好ましい。弾性率が80GPaより低い場合、内圧充填による径成長が抑制できない可能性があり、210GPaより高い場合、タイヤ転動時にかかるコードへの入力(応力振幅)により、コードが破断しやすくなり、タイヤ内圧を保持することが難しくなる可能性がある。
図3の例は、各4本のコード6およびコード7のゴム引き布であるストリップを巻きつけてなるベルト構造である。
ここで、周方向ベルト層2a、2bの製造方法について説明する。まず、径方向内側の周方向ベルト層2bを製造するために、コード7のゴム引き布であるストリップを幅方向中央域の幅方向いずれか一端から他端に向かってらせん状に巻きつける。すなわち、図において、ストリップ2bSa、2bSb、2bScの順に巻きつけ、所定の幅を巻きつけたら、続けてコード6のゴム引き布であるストリップ2bSdを巻きつける。周方向ベルト層2bの端部まで巻きつけたら、次に、径方向内側の周方向ベルト層2aを製造するために、コード6のゴム引き布であるストリップ2aSdを巻きつけ、所定の幅を巻きつけたら、続けてコード7のゴム引き布であるストリップ2aSc、2aSb、2aSaを幅方向内側に向かって順に巻きつけていく。
この例では、周方向ベルト層2aにおけるコード6とコード7の境界部分と、周方向ベルト層2bにおけるコード6とコード7の境界部分とが、タイヤ径方向に一致しており、コード6とコード7との最小間隔dが5mm以下である。
周方向ベルト層2a、2bの製造方法は上述したとおりであるが、周方向ベルト層2bを製造するために、コード7のゴム引き布であるストリップを所定の幅を巻きつけた後、コード6のゴム引き布であるストリップを幅方向外側に向かって4周巻きつける。続けて、周方向ベルト層2aを製造するために、コード6のゴム引き布であるストリップを幅方向内側に向かって5周巻きつける。このように、周方向ベルト層2aにおけるコード6とコード7の境界部分と、周方向ベルト層2bおけるコード6とコード7の境界部分とを、タイヤ径方向に一致させずに、コード6aとコード7aとの距離dおよびコード6bとコード7bとの距離dをともに5mm以内としている。コード6aのコード端6Eが、コード7bのコード端7Eより幅方向内側に位置するように、各周方向ベルト層2a、2bにおける境界部分を幅方向にずらすことで、突起乗り越し性能をさらに向上させ、不均一な径成長をさらに抑制することができる。
発明例タイヤ1〜4および比較例タイヤ2、3は、図3に示すベルト構造に表1に示す仕様を適用したものである。周方向ベルト層は、弾性率の低いコード(以下、「低弾性率コード」という)を含む幅方向端部域2E1、2E2と、弾性率の高いコード(以下、「高弾性率コード」という)を含む幅方向中央域2Cとからなる。
比較例タイヤ1および従来例タイヤは、周方向ベルト層を、高弾性率コードを含む幅方向中央域2Cのみから形成したベルト構造を有する。
これら試作タイヤを、サイズ17.00×22.5のリムに組み込み、内圧を900kPaに調整した上で、正規荷重:5800kgおよびドラム回転速度:60.0km/hの条件にてドラム走行を30000kmの距離で実施し、その後、タイヤを解剖して周方向ベルト層におけるコードの疲労強度を測定した(耐久試験)。疲労強度は新品時の従来例タイヤの強度を100として指数で表し、数値が大きいほど疲労強度が大きい、すなわち、耐久性能が良好であることを示している。また、同時に、トレッド摩耗量を測定した(摩耗試験)。トレッド摩耗量は新品時の従来例タイヤの摩耗量を100として指数で表し、数値が大きいほど摩耗量が少ない、すなわち、摩耗性能が良好であることを示している。
また、試作タイヤを、サイズ17.00×22.5のリムに組み込み、内圧を900kPaに調整した上で、直径25mmの丸型突起物をトレッド部に1箇所、30kNの力で押し当て、丸型突起物の最大押込量を測定した(小突起貫通試験)。押込量は従来例タイヤの押込量を100として指数で表し、数値が大きいほど押込量が少ない、すなわち、小突起貫通性能が良好であることを示している。
また、いずれの試作タイヤも2層の周方向ベルト層を有し、各周方向ベルト層の幅方向端部域と幅方向中央域との境界は一致している。
傾斜ベルト層には、(1+6)×0.32mmの層撚りのコードを打ち込み数24.5本/50mmで適用した。
周方向ベルト層の幅方向端部域2E1、2E2には4×(1×0.28mm+6×0.25mm)の高伸長性コードを打ち込み数20本/50mmで適用し、幅方向中央域2Cには(3+9+15)×0.23mmの波状の非伸長コードを打ち込み数22.5本/50mmで適用した。ストリップ幅は、ともに20mmとした。
また、発明例タイヤ1〜4は、傾斜ベルト層の幅が周方向ベルト層の幅より広いため、いずれも良好な摩耗性能を示したことがわかる。比較例タイヤ2も傾斜ベルト層の幅が周方向ベルト層の幅より広いが、幅の差がわずかしかないため、摩耗性能が悪化したと考えられる。
また、発明例タイヤ1〜4は、低弾性率コードと高弾性率コードとの距離を5mm以下であるため、いずれも良好な小突起貫通性能を示したことがわかる。
2a、2b 周方向ベルト層
2C 幅方向中央域
2E1、2E1 幅方向端部域
3a、3b 傾斜ベルト層
4 ベルト
5 トレッド
6、7 コード
CL タイヤ赤道
Claims (6)
- 一対のビード部間にトロイダル状に跨るカーカスを骨格として、該カーカスのクラウン部の径方向外側に、タイヤの赤道面に沿って延びるコードの多数本をゴムで被覆した、2層の周方向ベルト層と、タイヤの赤道面に対して傾斜した向きに延びるコードの多数本をゴムで被覆した、少なくとも2層の傾斜ベルト層とを順に配置して成るベルトを有し、該ベルトの径方向外側にトレッドを配置したタイヤであって、
前記周方向ベルト層の幅がタイヤの総幅の60%以上であり、
少なくとも1層の傾斜ベルト層の幅が周方向ベルト層の幅よりも広く、
各周方向ベルト層を、幅方向中央域と該幅方向中央域の幅方向外側に位置する幅方向端部域とに区画した際、前記幅方向端部域に配置されたコードの弾性率が前記幅方向中央域に配置されたコードの弾性率よりも低く、
前記幅方向端部域の幅方向最内側に配置されたコードと、前記幅方向中央域の幅方向最外側に配置されたコードとの最小間隔が5mm以下であり、
タイヤ赤道を境とするタイヤ半部において、一方の周方向ベルト層における幅方向端部域の幅方向最内側に配置されたコードの端部が、他方の周方向ベルト層における幅方向中央域の幅方向最外側に配置されたコードの端部より、幅方向内側に位置する、
ことを特徴とする空気入りタイヤ。 - 前記傾斜ベルト層の幅がタイヤの総幅の65%以上であることを特徴とする請求項1に記載の空気入りタイヤ。
- 前記周方向ベルト層は、1本または複数本のコードをゴムで被覆したストリップ材を、前記カーカスのクラウン部に螺旋状に巻回して成ることを特徴とする請求項1または2に記載の空気入りタイヤ。
- 前記幅方向端部域に配置されたコードは、初期伸びを有する伸張性の金属コードであり、
前記幅方向中央域に配置されたコードは、非伸張の金属コードを直線状、波形状もしくはジグザグ状に型付けしたものである、
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の空気入りタイヤ。 - 前記幅方向端部域に配置されたコードが有機繊維コードであり、
前記幅方向中央域に配置されたコードが金属コードである、
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の空気入りタイヤ。 - 前記幅方向端部域に配置されたコードおよび前記幅方向中央域に配置されたコードの引張歪み1.8%における、弾性率が、それぞれ、40GPa以上100GPa以下および80GPa以上210GPa以下の範囲にあることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
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