JPH0717206A - 空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 環状凹部のタイヤ径方向内側にフープ材を設
けたタイヤにおける、フープ材近傍に発生するセパレー
ションを回避し、またフープ材への外傷の進展を防止し
得る、新たなタイヤ構造について提案する。 【構成】 カーカス１のクラウン部の径を部分的に縮小
するフープ材３を周方向に巻付け、トレッドの踏面の上
記フープ材に対応する部分をタイヤ径方向内側に窪ませ
て成る環状凹部６をトレッド周線に沿って設けたタイヤ
の回転軸を含む断面において、上記フープ材の締付けに
よって２つの山に区画されたカーカスの輪郭線は、各山
をクラウン部とし、このクラウン部および既存のサイド
ウォールを含む単一タイヤをそれぞれ想定したとき、環
状凹部を挟んで隣接する各想定タイヤのカーカス輪郭線
が、環状凹部のタイヤ径方向内側で相互に交差または接
する形状に成り、上記環状凹部６の底面とフープ材３と
の間を埋めるゴムの厚みｈを、ベルト層のタイヤ径方向
外側のトレッドゴム厚みｔより大きくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、トレッド踏面のほぼ
中央部分に深くかつ広幅の環状凹部を有する、排水性能
の優れた空気入りラジアルタイヤに関し、特にこの種タ
イヤの重荷重用タイヤへの適合をはかるものである。

【０００２】

【従来の技術】この環状凹部、すなわちトレッド踏面の
ほぼ中央領域をラジアル方向内側に凹ませた、幅広の溝
を有する空気入りタイヤは、その環状凹部の作用下で、
タイヤの排水性能を高めることができる。

【０００３】かかる従来技術にあっては、トレッド踏面
の中央領域に環状凹部を設けた形状、いわゆるツイント
レッド形状を維持するために、該凹部のタイヤ径方向内
側にカーカスの径を部分的に縮小し、いわゆるたが締め
を部分的に強化する必要があり、カーカスの周方向に巻
き回すフープ材を配置することが、有利である。

【０００４】このフープ材を配置したタイヤに関し、特
開昭４−232101号公報には、フープ材の曲げ剛性を小さ
くすることによって、トレッド踏面内で環状凹部がタイ
ヤ径方向内側に撓むようにし、フープ材付近でのセパレ
ーションの発生を防止することが開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
のタイヤを高内圧かつ重荷重の下で使用される、例えば
トラック・バス用タイヤなどの重荷重用タイヤに適用す
る場合は、そのツイントレッド形状を維持するために、
フープ材のカーカスに及ぼすたが力を強めて、換言する
と、フープ材の周方向引張り剛性を高くして、高内圧か
つ重荷重に対抗させる必要がある。従って、重荷重用タ
イヤ等においては、上記公報による提案に従って、フー
プ材の曲げ剛性を小さくすることが難しく、すなわちフ
ープ材のような周方向に延びる環状物の周方向引張り剛
性を高くすることは、その曲げ剛性をも高めることにな
り、フープ材とその近傍のゴムとの曲げ剛性の差が大き
くなるため、フープ材近傍に発生するセパレーションの
問題は、依然として解決されないことになる。

【０００６】とくに、タイヤのへん平化がタイヤの種類
を問わずに満遍なく進行すると、へん平タイヤの使用環
境も舗装路から悪路や凹凸路までと多様化するため、悪
路や凹凸路などの厳しい環境での使用においては、曲げ
剛性の高いフープ材の周辺部が路面形状に追従すること
ができずに、セパレーションの発生率はさらに高くな
る。

【０００７】また、環状凹部は通常の溝に比べて幅が広
いため、悪路や凹凸路などで使用すると、岩や石などの
異物が入り易く、異物による外傷が環状凹部の底面から
フープ材まで容易に到達し、フープ材の切断をまねき、
その結果、ツイントレッド形状を維持できなくなって、
使用不能になる。

【０００８】そこで、この発明は、環状凹部のタイヤ径
方向内側にフープ材を設けたタイヤにおける、フープ材
近傍に発生するセパレーションを回避し、またフープ材
への外傷の進展を防止し得る、新たなタイヤ構造につい
て、提案することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は、１対のビー
ドコア間にわたりトロイド状をなして跨がるカーカス
に、そのクラウン部の径を部分的に縮小するフープ材を
周方向に巻付け、該カーカスのタイヤ径方向外側にベル
ト層、次いでトレッドを配置し、該トレッドの踏面の上
記フープ材に対応する部分をタイヤ径方向内側に窪ませ
て成る環状凹部をトレッド周線に沿って設けた、空気入
りラジアルタイヤであって、タイヤの回転軸を含む断面
において、上記フープ材の締付けによって２つの山に区
画されたカーカスの輪郭線は、各山をクラウン部とし、
このクラウン部および既存のサイドウォールを含む単一
タイヤをそれぞれ想定したとき、環状凹部を挟んで隣接
する各想定タイヤのカーカス輪郭線が、環状凹部のタイ
ヤ径方向内側で相互に交差または接する形状に成り、上
記環状凹部の底面とフープ材との間を埋めるゴムの厚み
が、ベルト層のタイヤ径方向外側のトレッドゴム厚みよ
り大きいことを特徴とする空気入りラジアルタイヤであ
る。

【００１０】さて図１にこの発明に従う空気入りラジア
ルタイヤの具体例を図解し、１はビードコア2aおよび2b
間に跨がって延びる、この例で１枚のカーカスプライか
らなるカーカスを示し、このカーカス１のクラウン部の
幅方向中央の径を縮小するフープ材３を周方向に巻付
け、カーカス１のクラウン部を２つの山1aおよび1bに区
画してある。さらに、カーカス１の山1aおよび1b上に
は、それぞれ４枚のベルトプライからなるベルト層4aお
よび4bを配置し、これらの外側にトレッド５を設ける。
このトレッド５には、その踏面の幅方向中央部をタイヤ
径方向内側に窪ませて成る環状凹部６を設け、また必要
に応じて周溝７などを設ける。なお、符号8aおよび8b
は、ビード部補強層である。

【００１１】ここで、上記の構造になるタイヤの回転軸
を通る断面において、カーカス１の輪郭線を、カーカス
１の山1aおよび1bをそれぞれクラウン部とし、このクラ
ウン部および既存のサイドウォールを含む単一タイヤＴ
₁ およびＴ₂ をそれぞれ想定したとき、環状凹部６を挟
んで隣接する各想定タイヤＴ₁ およびＴ₂ のカーカス輪
郭線が、環状凹部６のタイヤ径方向内側で相互に交差ま
たは接して、交点Ｐ₁およびＰ₂ または接点を有する、
形状に規制することが肝要である。

【００１２】次に、この発明に従うカーカス１の輪郭線
形状をより具体的に示す。まず、カーカス１の輪郭線形
状を決定するのに想定する想定タイヤについて、カーカ
ス１の片側の山1aをクラウン部とする想定タイヤＴ₁ を
例に説明する。すなわち、フープ材３によって縮径され
たカーカス１の中央部分の変曲点Ａからサイドウォール
側に引いたタイヤ回転軸と平行な直線Ｌ₁ とカーカス１
との交点をＢとし、直線Ｌ₁ 上の線分ＡＢの中点を通り
タイヤ回転軸と垂直をなす直線Ｌ₂ を定める。一方、カ
ーカス１が最大幅となる点Ｃを通りタイヤ回転軸と垂直
をなす直線Ｌ₃ を定め、この直線Ｌ₃ と直線Ｌ₂ との最
短距離ｗを求める。次いで、直線Ｌ₂ から直線Ｌ₃ とは
逆側に距離ｗ離れた位置に、タイヤ回転軸と垂直をなす
直線Ｌ₄ を引く。さらに、上記の変曲点Ａを起点とし
て、上記点Ｂから既存のカーカス１のサイドウォール部
にわたる形状と線対称をなす形状で延びて直線Ｌ₄ を接
線とする、仮想カーカスラインCL1 を想定する。そし
て、この仮想カーカスラインCL1 から山1aを介して既存
のカーカス１のサイドウォール部へ至るラインを、想定
タイヤＴ₁ のカーカス輪郭線と定義した。

【００１３】同様に、想定タイヤＴ₂ についてもカーカ
ス輪郭線を求めることができ（図１に示した項目と同義
のものに「′」を付して示す）、求めた仮想カーカスラ
インCL2 と想定タイヤＴ₁ の仮想カーカスラインCL1 と
が、環状凹部６のタイヤ径方向内側で相互に交差または
接する形状に、カーカス１の輪郭線を規制する。

【００１４】さらに、この発明に従うタイヤにおいて
は、環状凹部６の底面とフープ材３との間を埋めるゴム
の厚みｈを、ベルト層4a,4b のタイヤ径方向外側のトレ
ッドゴム厚みｔより大きくすることが肝要である。ここ
で、トレッドゴム厚みｔは、ベルト層4a,4b の有効幅、
この例でベルト層の最外側層の幅内領域上のトレッドゴ
ム厚みの最大値とする。

【００１５】また、図２〜５に、この発明に従うタイヤ
の変形例を示す。すなわち、図２は、フープ材３のタイ
ヤ径方向外側に、フープ材３の保護層９を設けたもの
で、この場合、ゴムの厚みｈは保護層９を除いたものと
する。次に、図３は、ベルト層4aおよび4bのそれぞれ中
間２層を同一層として繋げたもので、図２と同様に保護
層の役目を担う。さらに、図４および５（保護層付き）
は、環状凹部６の底面の一部をタイヤ径方向外側に盛り
上げて、ゴム厚みｈを確保するとともに、環状凹部６の
排水性をより向上したものである。

【００１６】

【作用】上記した規制に従う輪郭線のカーカスを設ける
ことによって、従来はフープ材が負担していた、フープ
材およびその近傍に加わる周方向の引張り応力を、その
両側のベルト層で負担することが可能になり、実質的に
はフープ材およびその近傍に加わる周方向の引張り応力
を緩和することになる。なぜなら、仮想カーカスライン
をよりへん平な形状に保つためには、各カーカスライン
のクラウン部の拘束力を強めることが必要であり、これ
によって両側のベルト層の引張り応力負担は増加する。
すると、クラウン部のフープ材近傍のカーカスラインに
おける、変曲点での接線の傾きは、よりタイヤ回転軸
（水平線）に近づき、従ってカーカスに働く張力のタイ
ヤ径方向成分は減少し、フープ材をタイヤ径方向外側に
拡大しようとする力は減少するため、フープ材に加わる
周方向の引張り応力は低減される。

【００１７】従って、フープ材の周方向剛性をそれほど
高くしなくても、この種タイヤを重荷重用に供すること
ができ、フープ材の周方向剛性の上昇に伴って発生す
る、フープ材付近のセパレーションを回避し得る。

【００１８】さらに、フープ材の曲げ剛性の上昇も抑え
ることになるため、タイヤが岩や石などの異物を乗り越
える際の可撓性も向上し、環状凹部底面における異物に
よる外傷は受け難くなる。また、外傷を受けた場合にあ
っても、この発明では、環状凹部の底面とフープ材との
間を埋めるゴムの厚みを、ベルト層のタイヤ径方向外側
のトレッドゴム厚みより大きくすることによって、傷が
フープ材に及ばない構造とした。なお、フープ材上のゴ
ム厚みをベルト層上のゴム厚みより大きくするのは、外
傷がフープ材にまで及んでタイヤが使用不能になる確率
が、外傷がベルト層にまで及んでタイヤが使用不能にな
る確率と同程度になることを意味する。

【００１９】ここで、想定タイヤＴ₁ の仮想カーカスラ
インCL1 と想定タイヤＴ₂ の仮想カーカスラインCL2 と
を交差させるに当たり、両者のオーバーラップ量、具体
的には図１に示した直線Ｌ₄ およびＬ₄ ′間距離は、カ
ーカス１の最大幅（直線Ｌ₃およびＬ₃ ′間距離）の1/4
以下とすることが望ましい。なぜなら、オーバーラッ
プ量がカーカス１の最大幅の1/4 をこえると、カーカス
の各山のクラウン部での曲率が小さくなり過ぎて、縮径
されたカーカス中央部分の各山の頂点からの縮径量が小
さくなり、フープ材の外側の環状凹部に、排水のための
十分な深さを付与することが不可能になり、特にトレッ
ド踏面の磨耗末期でのウェット特性が著しく劣化する、
おそれがある。

【００２０】次に、フープ材は、高内圧の環境下で環状
凹部の底を迫り出させないように、カーカスの凹部を維
持するために、弾性率の高い、例えばスチールコード
や、ケブラー等に代表される比較的高弾性率の有機繊維
コードを、周方向にスパイラル状に巻き付けるか、また
は周方向に小さな角度で傾斜する配置のコードを互いに
交差する向きで重ねたバイアス積層の補強材とすること
が好ましい。さらに、環状凹部に必要な深さを確保する
には、フープ材の占める面積が小さいことが望ましく、
従ってフープ材には高強度のコードが推奨される。

【００２１】また、ベルト層は、通常のタイヤのよう
に、トレッドの全幅にわたって連続させずに、環状凹部
を境に分割配置することが好ましい。すなわち、トラッ
ク・バス用タイヤなどの高内圧で使用されるタイヤで
は、乗用車用タイヤに比べて、ベルト層の層数が多くか
つタイヤ外径も大きいため、カーカスクラウン部の最大
径と最小径との差は極めて大きい。従って、ベルト層を
トレッドの全幅にわたって連続させると、ベルト層は大
きく起伏した状態で配置され、タイヤ製造時にあって
は、環状凹部近傍で補強コードの配置乱れが生じ易くな
り、この部分がタイヤの長期使用における、セパレーシ
ョンの核となる、おそれがある。なお、多層のベルトを
配置する場合に、そのうちの１層を路面から受ける外傷
に対する保護層として、トレッドの全幅にわたって連続
させることは可能である。

【００２２】

【実施例】図４に示した構造に従う、サイズ385/65 R2
2.5の空気入りラジアルタイヤを試作した。規定リムに
組込み内圧：0.5kgf/cm²を充填した状態における、カー
カス１の輪郭線は、線分ＡＢ：155 mmおよびｗ：97mm
で、想定タイヤ間のオーバーラップ量は24mm（カーカス
最大幅：363 mm）とした。フープ材は、スチールコード
（３×0.20mm＋６×0.36mm構造）を26本／50mmで打込ん
だ、幅：5.8 mmのリボン状のゴム引き布を、周方向にス
パイラル状に６層に巻き付けて設けた。また、環状凹部
６は、開口幅：43mmおよび深さ：９mmおよび25mmで、ト
レッド踏面の幅方向中心に設けた。さらに、ゴム厚み
ｈ：27mmおよびトレッドゴム厚みｔ：22mmとした。

【００２３】また比較として、図６に示す構造に従う同
サイズのタイヤについても試作した。この比較タイヤ
は、図６に図４と同様に定義される、仮想カーカスライ
ンを示すように、仮想カーカスラインがオーバーラップ
しないカーカス形状になり、上記発明タイヤと同形状の
環状凹部を維持するのに、フープ材は上記と同様のリボ
ン状のゴム引き布を９層に巻き付ける必要があった。な
お、線分ＡＢ：152 mmおよびｗ：87mmで、ゴム厚みｈ：
５mmおよびトレッドゴム厚みｔ：22mmとした。

【００２４】かくして得られた供試タイヤに、内圧：9.
0kgf/cm²を充填した後、荷重：5400kgを負荷しながらド
ラム試験に供し、速度60km/hで走行させて、フープ材付
近にセパレーションが発生するまでの走行距離を測定し
た。ここで、内圧：9.0kgf/cm²を充填後のオーバーラッ
プ量は、内圧：0.5kgf/cm²充填状態と同等であり、環状
凹部は高内圧充填後も所定形状に維持された。発明タイ
ヤにセパレーションが発生するまでの走行距離は、比較
タイヤでの走行距離を100 としたときの指数で、160 で
あり、セパレーションの発生が厳しく抑制されたことが
確認された。

【００２５】なお、上記の実施例においては、タイヤの
使用前の低内圧状態と使用中の高内圧状態とで、カーカ
ス形状は同等であったが、これが変化する場合は、少な
くとも使用中の高内圧状態でのカーカス形状が、この発
明に従うことが肝要である。また、この発明ではカーカ
スのクラウン部が２つの山に区画されるタイヤを対象と
しているが、技術的または性能的にクラウン部が３つ以
上の山に区画されるタイヤの製造が可能であるならば、
その場合もこの発明のカーカス輪郭線は有意義である。

【００２６】また、上記した発明タイヤおよび比較タイ
ヤを、振り子状のアームの先端にくさび状の鋭利な刃物
を取り付け、振り子を一定高さより落下させてトレッド
中央の環状凹部６に垂直に当てるカット試験に供した。
このカット試験を、トレッド周上に間隔を置いて３ヶ所
で実施し、フープ材のコードのフィラメント破断本数に
ついて調べた結果を表１に示す。なお、試験結果は、比
較タイヤの破断本数を100 とした指数で示し、数値が小
さい程良い結果である。

【００２７】

【表１】 同表から明らかなように、発明タイヤではフープ材への
傷の進展が著しく抑制されることが確認された。

【００２８】

【発明の効果】この発明によれば、排水性能の優れた環
状凹部を有する空気入りタイヤの重荷重用タイヤへの適
用を阻んでいた、環状凹部のタイヤ径方向内側でのセパ
レーションを有利に回避したため、重荷重用タイヤの排
水性能を格段に向上でき、また環状凹部に傷が付きにく
い上、仮に傷付いてもフープ材への傷の進展を防止する
ことが可能であり、この種タイヤの耐久性を向上し得
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に従うタイヤのトレッド幅方向断面図
である。

【図２】この発明に従うタイヤのトレッド幅方向断面図
である。

【図３】この発明に従うタイヤのトレッド幅方向断面図
である。

【図４】この発明に従うタイヤのトレッド幅方向断面図
である。

【図５】この発明に従うタイヤのトレッド幅方向断面図
である。

【図６】比較タイヤのトレッド幅方向断面図である。

【符号の説明】

１ カーカス 1a,1b 山 2a,2b ビードコア ３ フープ材 4a,4b ベルト層 ５ トレッド ６ 環状凹部 ７ 周溝 8a,8b ビード部補強層 ９ 保護層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】１対のビードコア間にわたりトロイド状を
   なして跨がるカーカスに、そのクラウン部の径を部分的
   に縮小するフープ材を周方向に巻付け、該カーカスのタ
   イヤ径方向外側にベルト層、次いでトレッドを配置し、
   該トレッドの踏面の上記フープ材に対応する部分をタイ
   ヤ径方向内側に窪ませて成る環状凹部をトレッド周線に
   沿って設けた、空気入りラジアルタイヤであって、 タイヤの回転軸を含む断面において、上記フープ材の締
   付けによって２つの山に区画されたカーカスの輪郭線
   は、各山をクラウン部とし、このクラウン部および既存
   のサイドウォールを含む単一タイヤをそれぞれ想定した
   とき、環状凹部を挟んで隣接する各想定タイヤのカーカ
   ス輪郭線が、環状凹部のタイヤ径方向内側で相互に交差
   または接する形状に成り、上記環状凹部の底面とフープ
   材との間を埋めるゴムの厚みが、ベルト層のタイヤ径方
   向外側のトレッドゴム厚みより大きいことを特徴とする
   空気入りラジアルタイヤ。