JP5345889B2

JP5345889B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP5345889B2
Application number: JP2009109882A
Authority: JP
Inventors: 崇清村
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2009-04-28
Filing date: 2009-04-28
Publication date: 2013-11-20
Anticipated expiration: 2029-04-28
Also published as: JP2010254250A

Description

本発明は、タイヤ、特に耐久性能に優れた空気入りタイヤに関するものである。

タイヤのカーカスの補強に供するベルトについて、特許文献１には、カーカスの周りにタイヤの赤道面に対し、１０〜４０°の傾斜角にて互いに赤道面をはさんで交差する多数のコードを補強素子とする、少なくとも2層の交差ベルトを有し、さらに交差ベルトの下に位置する、少なくとも１層より成り、波形若しくはジグザグ形を成す多数のコードの補強要素を全体として赤道に沿う配向としたストリップ材によるクラウン強化層をも具える構造が開示されている。

特開平２−２０８１０１号公報

近年、車両の高速化や低床化の要求により、タイヤの扁平化が進んでおり、これに伴って標準内圧充填時のトレッド部の径方向成長量は一層増大していく傾向にある。このトレッド部における径方向成長の増加は、ベルト端部での応力集中を増幅して当該部分での耐久性能の低下を招くため、特にベルトエンドセパレーションを早期に発生させる要因となる。

即ち、扁平率の低いタイヤでは、内圧充填時のトレッド部、特にショルダ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、例えば、上記した特許文献１にて提案されたのである。

しかし、さらに扁平率が低くなった場合、具体的には、タイヤの断面幅に対する断面高さの比である扁平率が０．７０以下の場合には、周方向ベルト層の幅をさらに拡大しないと、所期した径成長の抑制が困難となる。ところが、周方向ベルト層を拡大することは、以下の新たな問題を招くことになる。

すなわち、周方向ベルト層の幅を拡大すると、該周方向ベルト層の幅方向両端部がタイヤの転動に伴う反復的な引張応力を集中的に受けやすくなる。これによって、内部に埋設したコードが疲労破断してしまう可能性が高まり、タイヤの耐久性能を損ねてしまうことが問題となっている。

そのため、今日の市場において、より高度化する耐久性能への要求を満足するためには、この周方向ベルト層の幅方向両端部におけるコードの疲労破断の究明および解決が急務である。

従って、本発明は、上記の課題に鑑み、特に扁平率の低い空気入りタイヤにおける耐久性能を改善することを目的とする。

発明者らは、従来の空気入りタイヤの耐久性能低下の原因となっていた、周方向ベルト層の端部に埋設したコードの疲労破断の要因について、鋭意究明したところ、荷重直下におけるタイヤのベルト層間のゴムは、荷重により圧縮されてタイヤの周方向に流動することによって、周方向ベルト層の幅方向端部に埋設したコードに、他のコードに比べ遥かに大きく伸ばされる歪が生じるとの知見を得た。

この知見に対し、発明者らはさらに鋭意検討することにより、周方向ベルト層のタイヤ径方向内側の当該周方向ベルト層の幅方向端部位置を含む領域に補助的な補強層を新たに配することによって、上記したゴムのタイヤ周方向への流動を抑制することが可能であり、上記した疲労破断の抑制に効果的であるとの知見を得て、本発明を完成するに到った。従って、上記課題を解決する本発明の要旨構成は以下の通りである。

（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、少なくとも１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空気入りタイヤであって、
前記周方向ベルト層の最大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、さらに、
前記周方向ベルト層のタイヤ径方向内側の当該周方向ベルト層の幅方向端部位置を含む領域に、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追加補強層を具え、
前記追加補強層におけるコードの弾性率は、前記周方向ベルト層におけるコードの弾性率よりも低いことを特徴とする空気入りタイヤ。

ここで、前記追加補強層が周方向ベルト層の幅方向端部位置を含む領域にあるとは、タイヤの幅方向断面において、当該周方向ベルト層の幅方向端部からタイヤの回転軸に向かって引いた垂線が、当該追加補強層と交差する、または当該追加補強層の幅方向端部と接触する状態のことを言う。

（２）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巻きして成ることを特徴とする上記（１）に記載の空気入りタイヤ。

（３）前記追加補強層は、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巻きして成ることを特徴とする上記（１）または（２）に記載の空気入りタイヤ。

（４）前記ストリップ材には、金属製弾性コード、金属製非伸長コード、有機繊維コードおよび波状またはジグザグ状に型付けしたコードのいずれか、或いは複数を組み合わせて用いることを特徴とする上記（２）または（３）に記載の空気入りタイヤ。

ここで、前記弾性率は、引張歪１．５〜２．０％の範囲で測定した弾性率の平均値を言う。また、前記弾性率は、ゴムに埋設された状態で測定するものとし、例えば、前記コードが波状やジグザグ状に型付けされた状態で前記ゴムに被覆されている場合、その形状による弾性率を、前記コードの弾性率とする。さらに、例えば、前記周方向ベルト層が、コードをゴム被覆したストリップ材を螺旋巻きすることによって成る、いわゆるスパイラル補強層型である場合、該ストリップ材の断面における平均弾性率より算出するものとする。

本発明により、タイヤの転動に伴って周方向ベルト層の幅方向端部付近に生じていた、ゴム層のタイヤ周方向への流動を、抑制することができる。これにより、従来、問題となっていた周方向ベルト層の幅方向端部に埋設したコードに生じる反復的な引張荷重を効果的に緩和することが可能である。即ち、コードの疲労破断を抑制し、耐久性能を向上した空気入りタイヤの耐久性能を提供することができる。

本発明に従う空気入りタイヤの一実施例の幅方向断面図である。本発明に従う空気入りタイヤの一実施例のトレッド部付近を示す拡大幅方向断面図である。本発明に従う空気入りタイヤの他の実施例のトレッド部付近を示す拡大幅方向断面図である。本発明に従う空気入りタイヤの他の実施例のトレッド部付近を示す拡大幅方向断面図である。

以下、図面を参照にして、本発明について詳細に説明する。ここで、図１は、本発明に従う空気入りタイヤの一実施例の幅方向断面図であり、図２は、該タイヤ１のトレッド部５付近を示す拡大幅方向断面図である。また、図３および図４は、本発明に従う空気入りタイヤの他の実施例の幅方向断面図である。

図１に示す空気入りタイヤ１は、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２のクラウン部の径方向外側に、タイヤの赤道面Ｃに沿って延びるコードの多数本をゴムで被覆した、少なくとも１層、図示例では２層の周方向ベルト層３ａ，３ｂと、タイヤの赤道面Ｃ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、図示例では２層の傾斜ベルト層４ａ，４ｂとを順に配置して成るベルト６を有し、ベルト６のタイヤ径方向外側にトレッド５を配置する。

ここで、本発明では、図１および２に示すように、前記周方向ベルト層３ａ，３ｂの最大幅ＢＷ_１がタイヤの総幅ＴＷの６０％以上であり、少なくとも１層の傾斜ベルト層４ａ，４ｂの幅が周方向ベルト層３ａ，３ｂの幅よりも広い必要がある。上記により、内圧充填時のトレッド部５の径方向成長を抑制し、タイヤの形状を保持する。

さらに、本発明では、前記周方向ベルト層３ａ，３ｂのタイヤ径方向内側の当該周方向ベルト層３ａ，３ｂの幅方向端部位置を含む領域に、タイヤの赤道面Ｃに沿って延びるコードの多数本をゴムで被覆した追加補強層７を具えることが肝要である。

前記周方向ベルト層３ａ，３ｂのタイヤ径方向内側の周方向ベルト層３ａ，３ｂの幅方向端部位置を含む領域に、上記した追加補強層７を配することにより、タイヤの転動時に荷重直下のトレッド部内に生じていた、ベルト層間ゴムのタイヤ周方向への流動を軽減することができる。これにより、周方向ベルト層の端部のコードへの反復的な引張応力を緩和し、当該コードの疲労破断を抑制することが可能である。

本発明においては、図１および２に示したように、タイヤの幅方向断面において、当該周方向ベルト層３ａ，３ｂの幅方向端部からタイヤの回転軸に向かって引いた垂線が、当該追加補強層７と交差する実施形態の他、図３および図４に示したように、前記垂線が、当該追加補強層７の幅方向端部と接触する実施形態とすることが可能である。尚、本発明では、前記垂線が追加補強層７と交差する、図１および２に示した実施形態が好ましい。

また、本発明では、前記周方向ベルト層３ａ，３ｂ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２のクラウン部に螺旋巻きして成ることが好ましい。

前記周方向ベルト層３ａ，３ｂを、ストリップ材の螺旋巻きによって形成することにより、タイヤの耐久性能に加え、車両の乗り心地性能やノイズバイブレーション性能（ＮＺ性能）を向上することが可能である。

さらに、本発明では、前記追加補強層７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２のクラウン部に螺旋巻きして成ることが好ましい。前記追加補強層７を、ストリップ材の螺旋巻きによって形成することにより、上記同様に、車両の乗り心地性能およびノイズバイブレーション性能を向上することが可能である。

加えて、本発明では、前記ストリップ材には、金属製弾性コード、金属製非伸長コード、有機繊維コードおよび波状またはジグザグ状に型付けしたコードのいずれか、或いは複数を組み合わせて用いることが好ましい。

ストリップ材に、上記素材より成るコードをいずれか、或いは複数組み合わせて用いることにより、当該ストリップ材の弾性率や破断歪が所期する値となるよう柔軟に構成することが可能である。

さらにまた、本発明では、前記追加補強層７におけるコードの弾性率は、前記周方向ベルト層３ａ，３ｂにおけるコードの弾性率よりも低いことが好ましく、また、追加補強層７におけるコードの破断歪は、前記周方向ベルト層３ａ，３ｂにおけるコードの破断歪よりも大きいことが好ましい。

追加補強層７におけるコードの弾性率および破断歪を、周方向ベルト層３ａ，３ｂにおけるコードの弾性率および破断歪に対して、上記の関係とすることによって、周方向ベルト層３ａ，３ｂの幅方向端部のコードに生じる反復的な引張応力をより効果的に低減することができ、疲労破断の抑制効果を向上させることが可能である。

図１に示すタイヤの幅方向断面の構成に従い、サイズ４３５／４５Ｒ２２．５のトラック・バス用タイヤをそれぞれ試作した。その際、従来例タイヤおよび発明例タイヤ１〜４を表１に示す仕様にて区別した。尚、各タイヤの周方向ベルト層および追加補強層には、弾性率がＭ（Ｗ１）であるコード、または弾性率がＭ（Ｗ２）であるコードのいずれかを使用しており、表１に示す通りである。尚、上記弾性率Ｍ（Ｗ１）およびＭ（Ｗ２）は、Ｍ（Ｗ１）＜Ｍ（Ｗ２）の関係を満たす。

かくして得られた供試タイヤを、サイズ１４．００×２２．５のリムに組み込み、内圧を９００ｋＰａに調整した上で、ドラム荷重：６３．７ｋＮおよびドラム回転速度６５．０ｋｍ／ｈの条件にて１００００ｋｍドラム走行させ、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破断本数を確認した。

上記表１において、従来例タイヤは、図１〜４に示す構造のタイヤから追加補強層７を除いた構造のタイヤであり、比較例タイヤ１および発明例タイヤ１は、図１および２に示す構造のタイヤであり、発明例タイヤ２は、図３に示す構造のタイヤであり、発明例タイヤ３は、図４に示す構造のタイヤである。尚、発明例タイヤ１〜３は、本発明の要旨構成を満たす。比較例タイヤ１では、周方向ベルト層におけるコード弾性率および追加補強層におけるコード弾性率はともにＭ（Ｗ２）であり、発明例タイヤ１〜３では、周方向ベルト層におけるコード弾性率および追加補強層におけるコード弾性率はそれぞれ、Ｍ（Ｗ２）およびＭ（Ｗ１）；｛Ｍ（Ｗ１）＜Ｍ（Ｗ２）｝である。

以上のタイヤについて、上記の実験を行った結果。比較例タイヤ１および発明例タイヤ１〜３のコード疲労破断数は、従来例タイヤ１に対して格段に少なく、耐久性能に優れていた。

また、上記比較例タイヤ１および発明例タイヤ１〜３の中でも、追加補強層におけるコードの弾性率Ｍ（Ｒ）を、周方向ベルト層におけるコードの弾性率Ｍ（Ｂ）よりも低くした発明例タイヤ１〜３は、比較例タイヤ１に対し、さらにコード疲労破断数が少なく、優れた耐久性能を呈した。

さらに、追加補強層の配置位置を図示例のように異ならせた発明例タイヤ１〜３の中でも、図２に示した構造を有する発明例タイヤ１が、最もコード疲労破断数が少なく、耐久性能に優れていた。

本発明により、従来、問題となっていた周方向ベルト層の幅方向端部に埋設したコードに生じる反復的な引張荷重を効果的に緩和し、疲労破断を抑制することが可能である。これにより、特に、扁平率の低い空気入りタイヤにおいて、耐久性能を大幅に向上することが可能である。また、タイヤに配する周方向ベルトおよび傾斜ベルト層の幅を、タイヤの耐久性能を低下させることなく、従来対比拡大することが可能であり、これにより、タイヤの耐摩耗性能等を初めとした他の諸性能の向上を図ることも可能である。

Ｃタイヤの赤道
ＴＷタイヤの総幅
ＢＷ_１周方向ベルト層の最大幅
１空気入りタイヤ
２カーカス
３ａ周方向ベルト層（最大幅）
３ｂ周方向ベルト層
４ａ傾斜ベルト層（最大幅）
４ｂ傾斜ベルト層
５トレッド部
６ベルト
７追加補強層
Ｍコードの弾性率
Ｍ（Ｂ）コードの弾性率（周方向ベルト層）
Ｍ（Ｒ）コードの弾性率（追加補強層）

Claims

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、少なくとも１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空気入りタイヤであって、
前記周方向ベルト層の最大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、さらに、
前記周方向ベルト層のタイヤ径方向内側の当該周方向ベルト層の幅方向端部位置を含む領域に、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追加補強層を具え、
前記追加補強層におけるコードの弾性率は、前記周方向ベルト層におけるコードの弾性率よりも低いことを特徴とする空気入りタイヤ。
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巻きして成ることを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
前記追加補強層は、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巻き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。
前記ストリップ材には、金属製弾性コード、金属製非伸長コード、有機繊維コードおよび波状またはジグザグ状に型付けしたコードのいずれか、或いは複数を組み合わせて用いることを特徴とする請求項２または３に記載の空気入りタイヤ。